Yuqori samarali beton uchun ultratovushli aralashtirish
Mikro- va nanokremnezyom yoki nanonaychalardan foydalanish yuqori samarali betonning siqilishdagi mustahkamligini oshiradi. Ultratovush bilan ishlov berish sement yoki betondagi nanomateriallarni aralashtirish, hoʻllash va dispersiyalash uchun samarali vositadir.
Mikrokremnezyom bugungi kunda betonda keng qoʻllaniladi va siqilishdagi mustahkamligi yuqoriroq yoki suv hamda kimyoviy moddalarga chidamli beton olish imkonini beradi. Bu material xarajatlari va energiya sarfini kamaytirishi mumkin. Nanokremnezyom yoki nanonaychalar kabi yangi nanomateriallar chidamlilik va mustahkamlikni yanada yaxshilaydi. Biroq nanomateriallarning toʻliq imkoniyatlarini namoyon qilish uchun ishonchli va samarali dispersiyalash usuli talab etiladi. Zondli ultratovush qurilmalari hatto sement va beton kabi yuqori qovushqoqlikka ega, pastasimon suspenziyalarda ham nanodispersiya hosil qilish uchun eng ishonchli va eng samarali usuldir.
Ultratovushli aralashtirgichlar yordamida oʻta mayda sementli inyeksion qorishmani dispersiyalash
Draganović tadqiqot guruhi taqdim etgan tadqiqot maqolasida mualliflar ultratovush texnologiyasi va anʼanaviy laboratoriya dissolverlari yordamida oʻta mayda sementli inyeksion qorishmani dispersiyalashni oʻrganadilar. Tadqiqot ultratovushning – mazkur tadqiqotda aynan UP400St ultratovush qurilmasining – samaradorligini inyeksion qorishmani dispersiyalashning anʼanaviy usullari bilan taqqoslashga qaratilgan.
Tadqiqotchilar oʻta mayda sement zarrachalarining oʻlcham boʻyicha taqsimlanishini (PSD) va zeta potensialini baholash uchun turli dispersiyalash usullaridan foydalangan holda bir qator tajribalar oʻtkazdilar. Dispersiyalash usullari UP400St ultratovush qurilmasi yordamida ultratovush bilan ishlov berish, yuqori tezlikli laboratoriya dissolverlari va har ikkala usulning birgalikda qoʻllanilishini oʻz ichiga oladi.
MultiSonoReactor MSR-4: yuqori samarali sement va betonni sanoatda oqim ichida ishlab chiqarish uchun oqim ichida ultratovushli dispersiyalash.
Natijalar UP400St ultratovush qurilmasi yordamida ultratovushli dispersiyalash anʼanaviy laboratoriya dissolverlariga nisbatan zarrachalarning oʻlcham boʻyicha sezilarli darajada yaxshiroq taqsimlanishiga erishganini koʻrsatdi. UP400St ultratovush qurilmasi oʻta mayda sement zarrachalarining aglomeratsiyasini samarali kamaytiradi va bir jinsliroq hamda barqarorroq inyeksion qorishma suspenziyasini hosil qiladi. Ultratovush bilan ishlov berish kichikroq zarrachalarning taqsimlanishini yaxshilaydi, natijada zarrachalarning oʻlcham boʻyicha taqsimlanish oraligʻi torayadi.
Taqqoslangan dispersiyalash usullari: 90-mm disk va rotor-stator tizimi bilan jihozlangan Vma-Getzmann Dispermat CV-3 dissolveri. Hielscher UP400St ultratovush qurilmasi H22 sonotrodi bilan jihozlangan.
(Tadqiqot va rasmlar: ©Draganovic et al., 2020)
Bundan tashqari, ultratovushni anʼanaviy laboratoriya dissolverlari bilan birgalikda qoʻllash dispersiyalash samaradorligini yanada oshiradi va faqat ultratovush bilan ishlov berishga nisbatan zarrachalarning oʻlcham boʻyicha yanada maydaroq taqsimlanishiga erishadi. Birgalikda qoʻllanilganda, ultratovush bilan ishlov berish mikroaralashtirish va nanodispersiyalashni taʼminlaydi, dissolver esa makroaralashtirishga hissa qoʻshib, barcha zarrachalarning ultratovushli kavitatsiya zonasiga kirishini taʼminlaydi. Bu davriy ishlov berishda oʻta mayda sementli inyeksion qorishmaning zarrachalar oʻlchami boʻyicha taqsimlanishini (PSD) va zeta potensialini yaxshiroq nazorat qilish imkonini beradi. Oqim hujayrasi reaktoridan foydalanilganda, zarrachalar suspenziyasi kavitatsiya eng kuchli boʻlgan zonadan avtomatik ravishda oʻtadi, shu sababli qoʻshimcha aralashtirish ortiqcha boʻladi.
Umuman olganda, tadqiqot UP400St ultratovush qurilmasining oʻta mayda sementli inyeksion qorishmani dispersiyalashdagi ustun samaradorligini koʻrsatadi. Ultratovush bilan ishlov berish, ayniqsa anʼanaviy laboratoriya dissolverlari bilan birgalikda qoʻllanilganda, oʻta mayda sement zarrachalarining bir tekis va barqaror suspenziyasini olish uchun juda natijador va samarali usulni taklif etadi.
Taʼkidlash joizki, maqolada ultratovushli va anʼanaviy dispersiyalash usullari keng qamrovda taqqoslanib, inyeksion qorishmani dispersiyalashda ultratovush bilan ishlov berishning ustun samaradorligi koʻrsatilgan.
(qarang: Draganović et al., 2020)
UP400St ultratovushli gomogenizatori sementli inyeksion qorishmani dispersiyalash samaradorligi boʻyicha disk bilan jihozlangan oddiy laboratoriya aralashtirgichi hamda rotor-stator usulidan foydalanadigan aralashtirgich bilan taqqoslanadi. Tadqiqot ultratovushli dispersiyalash nafaqat samarali usul ekanini, balki rotor-stator usulidan foydalanadigan aralashtirgichdan ham yaxshiroq ekanini koʻrsatdi.
(tadqiqot va grafik: © Draganović et al., 2020)
Beton boʻyicha tadqiqot va ishlanmalar
Beton boʻyicha tadqiqotlar quyidagi maqsadlar uchun materiallar va jarayonlarni izlaydi:
- material va energiya xarajatlarini kamaytirish
- yuqori boshlangʻich va yakuniy chidamlilikka erishish
- zichlik va siqilishdagi mustahkamlikni yaxshilash
- ishlov berish, nasos bilan uzatish va sirtni pardozlash qulayligini yaxshilash
- uzoq muddatga chidamlilikni yaxshilash va oʻtkazuvchanlikni kamaytirish
- kirishish yoriqlari, changlanish va qatlamlarning ajralishi bilan bogʻliq muammolarni kamaytirish
- kimyoviy chidamlilik, masalan, sulfatlarga chidamlilik
Sement va betonni aralashtirish
Beton xossalarini yaxshilashda aralashtirish texnologiyasi beton tarkibi kabi muhimdir. Aralashtirish bir jinsli, yuqori sifatli beton ishlab chiqarishdagi zarur bosqichdir. Koʻplab yoʻriqnomalar va meʼyoriy hujjatlar, masalan, DIN EN 206, beton va uning komponentlari tarkibini qamrab olsa-da, sement va betonni aralashtirishning amaldagi jarayoni foydalanuvchi ixtiyoriga qoldirilgan.
Suv, sement va qoʻshimchalarning mayda miqyosgacha bir tekis dispersiyalanishi va taqsimlanishi hamda aglomeratlarning yetarlicha dispersiyalanishi hal qiluvchi ahamiyatga ega. Yetarlicha dispersiyalanmaslik yoki deaglomeratsiya qilinmaslik beton xossalarining yomonlashishiga olib keladi. Suv miqdorining kamligi va qoʻshimchalar dozasining yuqoriligi sababli oʻz-oʻzidan zichlashuvchi betonni (SCC) va oʻta yuqori mustahkamlikdagi betonni (UHPC) aralashtirish uzoqroq vaqt yoki samaraliroq aralashtirish texnologiyasini talab qiladi.
Yuqori quvvatli ultratovush sement pastalarining gidratatsiyasi va mustahkamligini qanday yaxshilashi hamda gidratatsiya va mustahkamlik rivojlanishini qanday tezlashtirishini bilib oling!
Betondagi nanomateriallar
Sementning gidratatsiyasi davomida qotayotgan betonda kalsiy gidratlari kabi nanooʻlchamli gidratatsiya mahsulotlari hosil boʻladi. Beton qotishi davomida kremnezyom nanozarrachalari yoki nanonaychalar sement nanozarrachalariga aylanadi. Kichikroq zarrachalar zarrachalar orasidagi masofaning qisqarishiga va zichroq, kamroq gʻovakli material hosil boʻlishiga olib keladi. Bu siqilishdagi mustahkamlikni oshiradi va oʻtkazuvchanlikni kamaytiradi.
Biroq nanooʻlchamli kukun va materiallarning asosiy kamchiligi hoʻllash va aralashtirish vaqtida aglomeratlar hosil qilishga moyilligidir. Alohida zarrachalar yaxshi dispersiyalanmasa, aglomeratsiya zarrachalarning ochiq sirtini kamaytiradi va beton xossalarining yomonlashishiga olib keladi.
UIP16000 ultratovushli protsessori sement va betonni dispersiyalash uchun yuqori samarali gomogenizatordir
Ultratovushli aralashtirish: sement pastalarida nanomateriallarning bir jinsli dispersiyalanishi
Ultratovush bilan ishlov berish aralashtirish, dispersiyalash va deaglomeratsiya uchun juda samarali vositadir. Quyidagi rasmda pirogen kremnezyomni suvda ultratovush yordamida dispersiyalashning odatiy natijasi koʻrsatilgan.
Ultratovushli dispersiyalash yordamida nanomateriallar bilan mustahkamlangan sement qorishmalari haqida batafsil oʻqing!
Boshlangʻich holatda (yashil egri chiziq) aglomerat zarrachalarining oʻlchami 200 mikrondan (D50) katta boʻlgan, zarrachalarning aksariyati esa 200 nanometrdan kichik oʻlchamgacha kamaytirilgan.
Har qanday miqyosda ultratovushli aralashtirish
Hielscher tadqiqotlarda va toʻliq miqyosdagi ishlov berishda foydalanish uchun ultratovushli aralashtirish qurilmalarini taklif etadi.
Laboratoriya tadqiqotlari va ishlanmalari uchun ultratovush qurilmalari
Hielscher ultratovushli laboratoriya gomogenizatorlari laboratoriya miqyosidagi tadqiqot va ishlanmalar uchun mukammal aralashtirish vositasidir. Hielscher laboratoriya ultratovush qurilmalari odatda kichik partiyalarni ultratovush yordamida aralashtirish uchun ishlatiladi. Hielscher ultratovushli gomogenizatorlari miqyosni kengaytirishga tayyorgarlik koʻrish uchun parametrlarni aniq nazorat qilish va natijalarni aʼlo darajada takrorlash imkonini beradi. Bu turli tarkiblarni aralashtirishni hamda ultratovush bilan ishlov berish intensivligi va davomiyligining taʼsirini aniqlashni osonlashtiradi.
Ishlab chiqarishda oqim ichida ultratovushli aralashtirish
Miqyosni kengaytirish uchun zarur boʻlgan ultratovushli aralashtirish uskunasini laboratoriya sinovi asosida aniq belgilash mumkin. Sement yoki betonning katta hajmli oqimlariga ishlov berish uchun yuqori samarali ultratovush qurilmalari odatda oqim oʻtadigan reaktorlar yordamida uzluksiz oqim rejimida ishlatiladi. Bu juda bir tekis aralashtirish va pasta hamda suspenziyalarga benuqson ishlov berish imkonini beradi – hatto ularning qovushqoqligi juda yuqori boʻlsa ham.
Quyidagi jadval ishlov beriladigan partiya hajmi yoki hajmiy oqim tezligiga qarab ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi:
| Partiya hajmi | Hajmiy oqim tezligi | Tavsiya etiladigan qurilmalar |
|---|---|---|
| 1 dan 500mL gacha | 10 dan 200mL/min gacha | UP100H |
| 10 dan 2000mL gacha | 20 dan 400mL/min gacha | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 dan 20L gacha | 0,2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
| 10 dan 100L gacha | 2 dan 10L/min gacha | UIP4000hdT |
| 15 dan 150L gacha | 3 dan 15L/min gacha | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 dan 100L/min gacha | UIP16000 |
| n.a. | kattaroq | qurilmalar klasteri: UIP16000 |
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.
- Mahmood Amani, Salem Al-Juhani, Mohammed Al-Jubouri, Rommel Yrac, Abdullah Taha (2016): Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2; 2016.
- 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.
Ultratovush qurilmasi yordamida sementni oqim ichida aralashtirish
Hielscher ultratovushli aralashtirgichlari odatda oqim liniyasiga oʻrnatiladi. Material ultratovushli reaktor idishiga nasos bilan uzatiladi. U yerda material kuchli ultratovushli kavitatsiya taʼsiriga uchraydi. Oqim ichida ultratovush bilan ishlov berish aralashtirish kamerasini chetlab oʻtishni bartaraf etadi, chunki barcha zarrachalar belgilangan yoʻl boʻylab ushbu kameradan oʻtadi. Shu sababli ultratovush bilan ishlov berish odatda zarrachalarning oʻlcham boʻyicha taqsimlanish egri chizigʻini kengaytirish oʻrniga siljitadi.
Mustahkam va tozalash oson
Ultratovushli aralashtirish reaktori oqim hujayrasi va sonotrodlardan iborat. Podshipniklar kerak emas. Oqim hujayrasi reaktorlari (zanglamaydigan poʻlatdan) oddiy geometrik shakllarga ega va ularni qismlarga ajratish hamda tozalash oson. Ularda kichik teshiklar yoki yashirin burchaklar yoʻq.
Ultratovushning sement va beton uchun boshqa qoʻllanilish sohalari
Sement va beton tayyorlashda Hielscher ultratovush qurilmalaridan foydalanish sementning dastlabki aralashmalari yoki betonni aralashtirish va dispersiyalash bilan cheklanmaydi. Ultratovush suyuqliklar va suspenziyalarni gazsizlantirish uchun juda samarali vositadir. Bu qotgan betonda qolib ketgan gaz pufakchalarining soni va hajmini kamaytiradi.
Ultratovushli elak tebratgichlari kichik zarrachali kukunlarni elash unumdorligi va sifatini oshiradi. Hielscher laboratoriya va sanoat qoʻllanilishlari uchun ultratovush bilan tebratiladigan elaklarni taklif etadi.
Beton haqida asosiy maʼlumotlar
Beton sement, masalan, portlandsement va uchuvchi kul hamda shlakli sement kabi boshqa sementlovchi materiallar, toʻldirgichlar (shagʻal, ohaktosh, granit, qum), suv va kimyoviy qoʻshimchalardan tashkil topadi. Odatdagi qoʻshimchalarga tezlatgichlar yoki sekinlatgichlar, plastifikatorlar, pigmentlar, kremnezyom tutuni yoki yuqori reaktivlikdagi metakaolin (HRM) kiradi. Mikrokremnezyom betondagi odatiy qoʻshimchadir. Uning kamchiligi nisbatan yuqori narxi va operatorlar hamda ishchilarning sogʻligʻiga taʼsir qiladigan ifloslanishdir.