Ультразвукове змішування цементної пасти забезпечує великі переваги для збірних форм, сушарки та бетону. Це включає в себе: коротший початковий та кінцевий встановлений час, більш низька доза суперпластифікатора, більш швидка і повна гідратація, а також більш висока міцність на стиск.

Традиційні бетонозмішувальні технології, такі як “на дорозі-змішування” або роторні змішувачі забезпечують недостатню дію змішування для диспергування агломератів частинок цементу та інших цементних матеріалів, таких як зола або кремнезем. У той час як зовнішні частинки таких агломератів піддаються впливу води, внутрішні поверхні частинок залишаються сухими. Це призводить до повільного і неповного зволоження.

Переваги ультразвукової технології змішування бетону

Ультразвукове диспергування є найбільш передовою технологією деагломерації та диспергування мікронних та нанорозмірних матеріалів у рідинах. Ультразвукове змішування використовує кавітаційні зсувні сили, які є більш ефективними при змішуванні матеріалів тонкого розміру, ніж звичайні ротаційні змішувачі та змішувачі ротор-статор. Для цементу, кремнезему, летючої золи, пігментів або УНТ, продуктивність цих матеріалів значно підвищується шляхом ультразвукового диспергування, оскільки це покращує розподіл частинок і контакт з водою.
Під час зволоження – реакція цементу з водою – C-S-H-фази ростуть ігольними структурами. На малюнках показано мікроструктуру в цементній пастою після 5 годин гідратації. У ультразвуковій цементній пастоті C-S-H фази мають довжину майже 500 нм, тоді як в несононізованій пастою C-S-H фази досягають лише 100 нм.
 

Мікроструктура цементної пасти після 5 годин гідратації

з ультразвукової обробкою	без ультразвукової обробки
Портландцементна паста (CEM I42.5R), К. Рёсслер (2009) – Університет Баугауз Веймар

 
Ультразвукове кавітаційне змішування призводить до більш швидкого зростання C-S-H-фаз.

 
Температура гідратації

Вплив сильної ультразвуку (PUS) на часові температурні криві цементних паст

 
Компресійна сила

 
Ультразвукова імпульсна швидкість

Вплив ультразвукової потужності (PUS) на ультразвукову імпульсну швидкість зволожуючих цементних паст

Зростання C-S-H-фаз корелює з температурою в цементній пастою протягом періоду гідратації (клацніть правою графікою). У ультразвуково змішаній цементній пастою початок гідратації приблизно одна година раніше. Раніше гідратація корелює з більш ранним збільшенням міцності стиснення (клацніть правою графікою). Збільшену швидкість гідратації можна виміряти також за швидкістю імпульсу ультразвуку.

Зокрема, для збірного та сухарного бетону, це призводить до значно коротшого часу, поки литий бетон може бути взятий з цвіль. Дослідження Університету Баугауза (Німеччина) показало наступне скорочення встановлених часів.

Ще однією цікавою перевагою ультразвукового змішування є вплив на плинність. Як показано в таблиці вище, спад зростає приблизно на 30%. Це дозволяє знизити дозування суперпластифікаторів.
 

Інтеграція процесу ультразвукових змішувачів у виробництво цементу

Hielscher пропонує ультразвукові змішувачі для ефективного диспергування цементу, кремнезему, летючої золи, пігментів або CNT. По-перше, будь-який сухий матеріал слід попередньо змішати з водою, щоб утворилася висока концентрація – Ще можна накачати пастою. Ультразвуковий змішувач Hielscher, деагломерує і диспергує частинки за допомогою кавітаційного зсуву. В результаті вся поверхня кожної частинки повністю піддається впливу води.

Ультразвукова обробка цементної пасти

У випадку цементної пасти гідратація починається після ультразвукової обробки. Тому ультразвуковий змішувач Hielscher слід використовувати в лінії, оскільки цементна паста не може зберігатися протягом тривалого періоду. Схематичний малюнок, наведений нижче, ілюструє процес. На наступному етапі додається заповнювач, наприклад, пісок або гравій і змішується з цементною пастою. Оскільки частинки цементу вже добре дисперговані на цьому етапі, цементна паста добре поєднується з заповнювачем. Потім бетон готовий до заливки в збірні форми або до транспортування. Резервуар для розбиття поруч із ультразвуковим змішувачем може використовуватися для більш безперервної обробки у разі нестійкого попиту на бетон.

Ультразвукове розсіювання кремнезему, оси азоту та наноматеріалів

Диспергування кремнезему, летючої золи, пігментів або інших наноматеріалів, таких як вуглецеві нанотрубки, вимагає інших інтенсивностей обробки та енергетичних рівнів. З цієї причини ми рекомендуємо окремий ультразвуковий змішувач для виробництва добре дисперсного шламу / пасти, який потім додається до бетонної суміші. Будь ласка, натисніть на графіку вище, щоб отримати схематичний малюнок цього процесу.

Ультразвукове змішувальне обладнання, необхідне для збільшення масштабу, може бути точно визначено на основі пілотних масштабних випробувань за допомогою a Встановлений UIP1000hd (1000 Вт). У таблиці нижче наведено загальні рекомендації щодо пристрою в залежності від обсягу партії або витрати цементу, що підлягає обробці.