Beton uchun sement pastasini ultratovush yordamida aralashtirish
Sement pastasini ultratovush yordamida aralashtirish yigʻma buyumlarni qoliplash, quruq aralashmadan qoliplash va beton zavodlari uchun katta afzalliklar beradi. Bu afzalliklarga qotishning boshlanish va tugash vaqtlarining qisqarishi, superplastifikator dozasining kamayishi, tezroq va toʻliqroq gidratatsiya hamda yuqoriroq siqilish mustahkamligi kiradi.
Betonni aralashtirishning anʼanaviy texnologiyalari, masalan, «yoʻlda aralashtirish» yoki aylanma aralashtirgichlar, sement zarralari va uchuvchi kul yoki kremniy dioksidi kabi boshqa sementlovchi materiallar aglomeratlarini disperslash uchun yetarli aralashtirish taʼsirini taʼminlamaydi. Bunday aglomeratlarning tashqi zarralari suv bilan aloqa qilsa-da, ichki zarralarining sirtlari quruq qoladi. Bu sekin va toʻliq boʻlmagan gidratatsiyaga olib keladi.
Beton uchun ultratovushli aralashtirish texnologiyasining afzalliklari
Ultratovush yordamida disperslash suyuqliklarda mikron va nanooʻlchamdagi materiallar aglomeratlarini parchalash va ularni disperslash uchun eng ilgʻor texnologiyadir. Ultratovush yordamida aralashtirishda kavitatsiya hosil qiladigan siljish kuchlaridan foydalaniladi; ular mayda oʻlchamdagi materiallarni aralashtirishda anʼanaviy aylanma va rotor-stator aralashtirgichlarga qaraganda samaraliroqdir. Sement, kremniy dioksidi, uchuvchi kul, pigmentlar yoki CNTlarning samaradorligi ultratovush yordamida disperslash orqali sezilarli darajada oshadi, chunki bu zarralarning taqsimlanishini va suv bilan aloqasini yaxshilaydi.
Gidratatsiya – sementning suv bilan reaksiyasi – davomida C‑S‑H fazalarida ignasimon tuzilmalar oʻsadi. Quyidagi rasmlar 5 soatlik gidratatsiyadan keyingi sement pastasining mikrotuzilishini koʻrsatadi. Ultratovush bilan ishlov berilgan sement pastasida C‑S‑H fazalarining uzunligi deyarli 500nm boʻlsa, ultratovush bilan ishlov berilmagan pastada C‑S‑H fazalarining uzunligi taxminan 100nm boʻladi.
UIP16000hdT ultratovush bilan ishlov berish qurilmasi sement, geopolimerlar yoki beton kabi qurilish materiallarini disperslash uchun.
|
ultratovush bilan ishlov berilgan
|
ultratovush bilan ishlov berilmagan
|
|---|---|
 |
 |
| Portlandsement pastasi (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Veymar Bauhaus universiteti | |
Ultratovush taʼsirida yuzaga keladigan kavitatsiya yordamida aralashtirish C‑S‑H fazalarining tezroq oʻsishiga olib keladi.
Gidratatsiya harorati
Yuqori quvvatli ultratovush bilan ishlov berishning (PUS) sement pastalarining vaqt-harorat egri chiziqlariga taʼsiri
Siqilish mustahkamligi
Yuqori quvvatli ultratovush bilan ishlov berishning (PUS) qorishma prizmalarining siqilish mustahkamligiga taʼsiri
Ultratovush impulsining tezligi
Yuqori quvvatli ultratovush bilan ishlov berishning (PUS) gidratatsiyalanayotgan sement pastalaridagi ultratovush impulsining tezligiga taʼsiri
C‑S‑H fazalarining oʻsishi gidratatsiya davrida sement pastasidagi harorat bilan bogʻliq (oʻngdagi grafikni bosing). Ultratovush yordamida aralashtirilgan sement pastasida gidratatsiya taxminan bir soat oldin boshlanadi. Gidratatsiyaning ertaroq boshlanishi siqilish mustahkamligining ertaroq oshishi bilan bogʻliq. Gidratatsiya tezligining oshishini ultratovush impulsining tezligi orqali ham oʻlchash mumkin.
Oqim liniyasidagi ultratovushli aralashtirgich (UIP1000hdT) uzluksiz oʻtuvchi oqim rejimida sementni sanoat miqyosida aralashtirish uchun.
Ayniqsa, yigʻma va quruq aralashmadan qoliplangan beton uchun bu quyilgan betonni qolipdan chiqarishgacha boʻlgan vaqtni sezilarli darajada qisqartiradi. Bauhaus universiteti (Germaniya) tadqiqotlari qotish vaqtlarining quyidagicha qisqarishini koʻrsatdi.
| Nazorat namunasi | Farq | Yuqori quvvatli ultratovush | |
|---|---|---|---|
| Qotishning boshlanishi | 5 hr 15 min | -29% | 3 hr 45 min |
| Qotishning tugashi | 6 hr 45 min | -33% | 4 hr 30 min |
| Konus choʻkishi | 122 mm (4,8″) | +30% | 158 mm (6,2″) |
Ultratovush yordamida aralashtirishning yana bir qiziqarli afzalligi oquvchanlikka taʼsiridir. Yuqoridagi jadvalda koʻrsatilganidek, konus choʻkishi taxminan 30% ga oshadi. Bu superplastifikatorlar dozasini kamaytirish imkonini beradi.
Ultratovushli aralashtirgichlarni sement ishlab chiqarish jarayoniga integratsiya qilish
Hielscher sement, kremniy dioksidi, uchuvchi kul, pigmentlar yoki CNTlarni samarali disperslash uchun ultratovushli aralashtirgichlarni taklif etadi. Avvalo, har qanday quruq material yuqori konsentratsiyali, ammo nasos bilan uzatish mumkin boʻlgan pasta hosil qilish uchun suv bilan oldindan aralashtirilishi kerak. Hielscher ultratovushli aralashtirgichi kavitatsion siljish yordamida zarralar aglomeratlarini parchalaydi va zarralarni disperslaydi. Natijada har bir zarraning butun sirti suv bilan toʻliq aloqa qiladi.
Sement pastasiga ultratovush bilan ishlov berish
Sement pastasi holatida gidratatsiya ultratovush bilan ishlov berilgandan keyin boshlanadi. Shu sababli Hielscher ultratovushli aralashtirgichi oqim liniyasida ishlatilishi kerak, chunki sement pastasini uzoq vaqt saqlab boʻlmaydi. Quyidagi sxematik chizma jarayonni koʻrsatadi. Keyingi bosqichda qum yoki shagʻal kabi toʻldirgich qoʻshiladi va sement pastasi bilan aralashtiriladi. Bu bosqichda sement zarralari allaqachon yaxshi disperslanganligi sababli sement pastasi toʻldirgich bilan yaxshi aralashadi. Shundan soʻng beton yigʻma buyumlar qoliplariga quyish yoki tashish uchun tayyor boʻladi. Betonga talab oʻzgarib turganda ishlov berishni yanada uzluksizroq olib borish uchun ultratovushli aralashtirgich yonidagi break-up rezervuaridan foydalanish mumkin.
Sement zarralari aglomeratlarini ultratovush yordamida parchalash haqida koʻproq oʻqing!
Kremniy dioksidi, uchuvchi kul va nanomateriallarni ultratovush yordamida disperslash
Kremniy dioksidi, uchuvchi kul, pigmentlar yoki uglerod nanotubalari kabi boshqa nanomateriallarni disperslash boshqa ishlov berish intensivliklari va energiya darajalarini talab qiladi. Shu sababli yaxshi disperslangan suspenziya/pasta tayyorlash uchun alohida ultratovushli aralashtirgichni tavsiya qilamiz; soʻng u beton aralashmasiga qoʻshiladi. Ushbu jarayonning sxematik chizmasini koʻrish uchun yuqoridagi tasvirni bosing.
Miqyosni oshirish uchun kerak boʻladigan ultratovushli aralashtirish uskunasini quvvati 1 000 vatt boʻlgan kuchli tajriba miqyosidagi UIP1000hdT ultratovush bilan ishlov berish qurilmasi yordamida oʻtkaziladigan tajriba miqyosidagi sinovlar asosida aniq belgilash mumkin. Quyidagi jadvalda ishlov beriladigan sement pastasining partiya hajmi yoki hajmiy oqim tezligiga qarab qurilmalar boʻyicha umumiy tavsiyalar keltirilgan.
| Partiya hajmi | Hajmiy oqim tezligi | Tavsiya etiladigan qurilmalar |
|---|---|---|
| 0,1–10L | 0,2–2L/min | UIP1000hdT, UIP1500hdT |
| 10–50L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–50L/min | UIP16000 |
| n.a. | yuqoriroq | quyidagi qurilmalardan iborat klaster: UIP16000 |
Har bir alohida ultratovush zondi uchun 16kW gacha ultratovushli aralashtirish quvvati bilan Hielscher katta hajmli qoʻllanishlar uchun zarur ishlov berish quvvatini taʼminlaydi. Ushbu texnologiyani sinash oson va uning miqyosi chiziqli ravishda oshiriladi.
Juda mayda sementli quyish qorishmasini disperslash uchun zond turidagi UP400ST ultratovush bilan ishlov berish qurilmasi
(Tadqiqot va rasm: ©Draganovic va boshq., 2020)
Biz bilan bogʻlaning! / Bizdan soʻrang!
Adabiyotlar / Manbalar
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- Peters, Simone (2017): The Influence of Power Ultrasound on Setting and Strength Development of Cement Suspensions. Doctoral Thesis Bauhaus-Universität Weimar, 2017.
- N.-M. Barkoula, C. Ioannou, D.G. Aggelis, T.E. Matikas (2016): Optimization of nano-silica’s addition in cement mortars and assessment of the failure process using acoustic emission monitoring. Construction and Building Materials, Volume 125, 2016. 546-552.
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2022): Ultrasonic dispersion of hard dispersed ultrafine milled cement-based grout for water sealing of fractured hard rock. Construction and Building Materials, Volume 317, 2022.
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- Amani, Mahmood; Retnanto, Albertus; Aljuhani, Salem; Al-Jubouri, Mohammed; Shehada, Salem; Yrac, Rommel (2015): Investigating the Role of Ultrasonic Wave Technology as an Asphaltene Flocculation Inhibitor, an Experimental Study. Conference: International Petroleum Technology Conference 2015.
Hielscher Ultrasonics yuqori samarali ultratovushli gomogenizatorlarni laboratoriya oʻlchamidan sanoat oʻlchamigacha ishlab chiqaradi.