Yuqori samarali beton uchun ultratovushli aralashtirish
Mikro va nanosilikat yoki nanotubalardan foydalanish yuqori samarali betonning siqilish kuchining yaxshilanishiga olib keladi. Ultrasonikatsiya tsement yoki betonda nanomateriallarni aralashtirish, namlash va tarqatish uchun samarali vositadir.
Mikro silika bugungi kunda betonda keng qo'llaniladi, bu esa yuqori bosim kuchiga yoki suv va kimyoviy chidamli betonlarga olib keladi. Bu moddiy xarajatlarni va energiya sarfini kamaytirishi mumkin. Nano silika yoki nanotubalar kabi yangi nanomateriallar qarshilik va kuchning yanada yaxshilanishiga olib keladi. Ammo nanomateriallarning to'liq salohiyatini namoyish qilish uchun ishonchli va samarali dispersiya texnikasi talab qilinadi. Prob tipidagi sonikatorlar hatto tsement va beton kabi yuqori yopishqoq va pastaga o'xshash shlamlarda ham nano-dispersiyani ishlab chiqarishning eng ishonchli va samarali usuli hisoblanadi.
Ultrasonik mikserlar bilan mikrofinli tsement grout dispersiyasi
Draganovichning tadqiqot guruhi tadqiqot maqolasini taqdim etadi, mualliflar ultratovush texnologiyasi va an'anaviy laboratoriya erituvchilari yordamida mikro-nozik tsement groutining tarqalishini o'rganadilar. Tadqiqot ultratovush samaradorligini solishtirishga qaratilgan – tadqiqotda, xususan, sonikator UP400St – grout dispersiyasining an'anaviy usullari bilan.
Tadqiqotchilar mikrofinik tsement zarralarining zarracha hajmi taqsimotini (PSD) va zeta potentsialini baholash uchun turli dispersiya usullaridan foydalangan holda bir qator tajribalar o'tkazdilar. Dispersiya usullari UP400St sonikatoridan foydalangan holda ultratovush bilan davolashni, yuqori tezlikdagi laboratoriya erituvchilarni va ikkala usulning kombinatsiyasini o'z ichiga oladi.
Natijalar shuni ko'rsatdiki, sonikator UP400St yordamida ultratovush dispersiyasi an'anaviy laboratoriya erituvchilarga nisbatan zarrachalar hajmini sezilarli darajada yaxshi taqsimlashga erishdi. UP400St sonikatori mikro mayda tsement zarralarining aglomeratsiyasini samarali ravishda kamaytiradi va bir hil va barqaror grout suspenziyasini ishlab chiqaradi. Ultratovush bilan davolash kichikroq zarrachalarning tarqalishini yaxshilaydi, natijada zarrachalar hajmini taqsimlash oralig'i torroq bo'ladi.

Taqqoslangan dispersiya usullari: 90 mm disk va rotor-stator tizimi bilan jihozlangan Vma-Getzmann Dispermat CV-3 erituvchisi. Hielscher UP400St ultratovush qurilmasi H22 sonotrode bilan jihozlangan.
(O'rganish va rasmlar: ©Draganovic va boshqalar, 2020)
Bundan tashqari, ultratovushni an'anaviy laboratoriya erituvchilari bilan birgalikda ishlatish dispersiya samaradorligini yanada yaxshilaydi va faqat ultratovush bilan davolash bilan solishtirganda zarrachalar hajmining yanada nozik taqsimlanishiga erishadi. Birlashtirilganda, sonikatsiya mikro-aralashtirish va nano-dispersiyani ta'minlaydi, erituvchi esa so'l aralashtirishga hissa qo'shadi va barcha zarrachalarning ultratovushli kavitatsiya zonasiga kirishini ta'minlaydi. Bu zarrachalar hajmini taqsimlash (PSD) va mikrofinik tsement groutining zeta potentsialini partiyalar bilan ishlashda yaxshiroq nazorat qilish imkonini beradi. Oqim hujayrali reaktordan foydalanganda, zarrachalar suspenziyasi avtomatik ravishda kavitatsion issiq nuqta zonasidan o'tadi, shuning uchun qo'shimcha aralashtirish ortiqcha bo'ladi.
Umuman olganda, tadqiqot UP400St sonikatorining mikronozik tsement groutini tarqatishda yuqori ishlashini ta'kidlaydi. Ultratovush bilan davolash, ayniqsa an'anaviy laboratoriya erituvchilari bilan birgalikda, mikronozik tsement zarralarini bir xil va barqaror suspenziyaga erishish uchun yuqori samarali va samarali usulni taklif qiladi.
Shuni ta'kidlash kerakki, maqola ultratovush va an'anaviy dispersiya usullari o'rtasidagi keng qamrovli taqqoslashni taqdim etadi, bu esa grout dispersiyasida sonikatsiyaning yuqori ishlashini ta'kidlaydi.
(Qarang: Draganovich va boshqalar, 2020)

Ultrasonik gomogenizator UP400St disk bilan jihozlangan oddiy laboratoriya aralashtirgich bilan va rotor-stator texnikasidan foydalangan holda tsement gruntining dispersiya samaradorligi bo'yicha taqqoslanadi. Tadqiqot shuni ko'rsatdiki, ultratovush dispersiyasi nafaqat samarali usul, balki rotor-stator texnikasidan foydalangan holda mikserdan ham yaxshiroq.
(o'rganish va grafik: © Draganović va boshqalar, 2020)
Konkret tadqiqotlar va ishlanmalar
Konkret tadqiqotlar quyidagi materiallar va jarayonlarni izlaydi:
- moddiy xarajatlarni va energiya xarajatlarini kamaytirish
- yuqori boshlang'ich va yakuniy qarshilikka ega bo'ling
- zichlik va bosim kuchini yaxshilash
- ishchanlik, pompalanuvchanlik va tugatish qobiliyatini yaxshilash
- chidamlilikni yaxshilash va o'tkazuvchanlikni kamaytirish
- siqilish yoriqlari, changlanish va delaminatsiya muammolarini kamaytirish
- kimyoviy qarshilik, masalan, sulfat qarshilik
Tsement va beton aralashtirish
Beton xususiyatlarini yaxshilash haqida gap ketganda, aralashtirish texnologiyasi beton tarkibi kabi muhimdir. Aralash bir xil, yuqori sifatli beton ishlab chiqarishda muhim qadamdir. Ko'pgina ko'rsatmalar va qoidalar, masalan, DIN EN 206 beton va uning tarkibiy qismlari tarkibini o'z ichiga olgan bo'lsa-da, tsement aralashtirish va beton aralashtirishning haqiqiy jarayoni foydalanuvchiga qoldiriladi.
Suv, tsement va qo'shimchalarning bir tekis taqsimlanishi va nozik miqyosda taqsimlanishi va aglomeratlarning etarli darajada tarqalishi hal qiluvchi ahamiyatga ega. Dispersiya yoki deaglomeratsiyaning etarli emasligi betonning past xususiyatlariga olib keladi. Suv miqdori pastligi va qo'shimchalarning yuqori dozasi tufayli o'z-o'zidan siqilgan beton (SCC) va ultra yuqori mustahkam beton (UHPC) ni aralashtirish uzoqroq aralashtirish vaqtini yoki yanada samarali aralashtirish texnologiyasini talab qiladi.
Betondagi nanomateriallar
Tsementni gidratatsiya qilish jarayonida qattiqlashtiruvchi betonda nano o'lchamdagi hidratsiya mahsulotlari, masalan, kaltsiy gidratlari hosil bo'ladi. Kremniy oksidi yoki nanotubalarning nanozarralari betonning qotib qolish jarayonida tsementning nanozarrachalariga aylanadi. Kichikroq zarralar zarrachalar masofasining qisqarishiga va zichroq va kamroq gözenekli materialga olib keladi. Bu bosim kuchini oshiradi va o'tkazuvchanlikni pasaytiradi.
Nano o'lchamdagi kukun va materiallarning asosiy kamchiliklari namlash va aralashtirish jarayonida aglomeratlar hosil qilish tendentsiyasidir. Agar alohida zarralar yaxshi tarqalmagan bo'lsa, aglomeratsiya zarrachalar yuzasini pasaytiradi, bu esa betonning past xususiyatlariga olib keladi.
Nanomateriallarni ultratovush bilan aralashtirish
Ultrasonikatsiya aralashtirish, tarqatish va deaglomeratsiya uchun juda samarali vositadir. Quyidagi rasmda tutunli kremniyning suvda ultratovushli tarqalishining odatiy natijasi ko'rsatilgan.
200 mikrondan (D50) ortiq aglomerat zarrachalari hajmida boshlang'ich (yashil egri) zarrachalarning ko'pchiligi 200 nanometrdan kamroqgacha qisqardi.
Har qanday miqyosda ultratovushli aralashtirish
Hielscher tadqiqot va to'liq miqyosda ishlov berishda foydalanish uchun ultratovushli aralashtirish qurilmalarini taklif qiladi.
Laboratoriya tadqiqotlari va ishlanmalari uchun sonikatorlar
Hielscher ultratovushli laboratoriya homogenizatorlari laboratoriya miqyosida tadqiqot va ishlab chiqish uchun mukammal aralashtirish vositasidir. Hielscher laboratoriya sonikatorlari odatda kichik partiyalarni ultratovush bilan aralashtirish uchun ishlatiladi. Hielscher ultratovushli homogenizatorlari o'lchovni tayyorlash uchun to'g'ri parametr nazorati va mukammal takrorlanishini taklif qiladi. Bu turli formulalarni aralashtirish va ultrasonikatsiya intensivligi va sonication davomiyligi ta'sirini aniqlashni osonlashtiradi.
Ishlab chiqarishda ultratovushli Inline aralashtirish
O'lchovni oshirish uchun zarur bo'lgan ultratovushli aralashtirish uskunasi aniq laboratoriya tekshiruvi asosida aniqlanishi mumkin. Tsement yoki betonning katta hajmli oqimlarini qayta ishlash uchun yuqori samarali ultrasonikatorlar odatda oqim reaktorlari yordamida doimiy oqim rejimida ishlaydi. Bu juda bir xil aralashtirish va pastalar va bulamaçlarni mukammal qayta ishlash imkonini beradi – juda yuqori yopishqoqlik bilan ham.
Quyidagi jadvalda qayta ishlanadigan partiya hajmi yoki oqim tezligiga qarab ultrasonikatorlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati ko'rsatilgan:
To'plam hajmi | Oqim darajasi | Tavsiya etilgan qurilmalar |
---|---|---|
1 dan 500 ml gacha | 10 dan 200 ml / min | UP100H |
10 dan 2000 ml gacha | 20 dan 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
0.1 dan 20 L gacha | 0.2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
10 dan 100 l gacha | 2 dan 10 l / min | UIP4000hdT |
15 dan 150 litrgacha | 3 dan 15 l / min | UIP6000hdT |
na | 10 dan 100 l / min | UIP16000 |
na | kattaroq | ning klasteri UIP16000 |
Biz bilan bog'lanish! / Bizdan so'rang!
Adabiyot / Adabiyotlar
- 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.
Sonikator yordamida tsementni inline aralashtirish
Hielscher ultratovushli mikserlari odatda in-line o'rnatiladi. Material ultratovushli reaktor idishiga pompalanadi. U erda u kuchli ultratovushli kavitatsiyaga duchor bo'ladi. Inline sonication by-passni bartaraf qiladi, chunki barcha zarralar belgilangan yo'l bo'ylab aralashtirish kamerasidan o'tadi. Shuning uchun, ultrasonikatsiya odatda zarrachalar hajmini taqsimlash egri chizig'ini kengaytirish o'rniga siljitadi.
Mustahkam va tozalash oson
Ultrasonik aralashtirish reaktori oqim xujayrasi va sonotrodlardan iborat. Rulmanlar kerak emas. Oqim xujayrasi reaktorlari (zanglamaydigan po'lat) oddiy geometriyaga ega va ularni osongina qismlarga ajratish va tozalash mumkin. Kichik teshiklar yoki yashirin burchaklar yo'q.
Tsement va beton uchun ultratovushning boshqa ilovalari
Tsement va betonlarni tayyorlashda Hielscher ultratovush qurilmalaridan foydalanish tsement premikslari yoki betonlarni aralashtirish va tarqatish bilan cheklanmaydi. Ultratovush suyuqlik va bulamaçlarni gazsizlantirish uchun juda samarali vositadir. Bu qattiqlashgandan keyin betonda qolib ketgan gaz pufakchalari soni va hajmini kamaytiradi.
Ultrasonik elak silkitgichlar mayda zarrachalar uchun changni saralashning o'tkazuvchanligi va sifatini yaxshilash. Hielscher laboratoriya va sanoat ilovalari uchun ultratovushli ajitatsiyalangan elaklarni taklif qiladi.
Aniq ma'lumot
Beton tsement, masalan, portlend tsement va boshqa tsementli materiallar, masalan, uchuvchi kul va shlakli tsement, agregat (shag'al, ohaktosh, granit, qum), suv va kimyoviy qo'shimchalardan iborat. Odatdagi aralashmalarga tezlatgichlar yoki kechiktiruvchilar, plastifikatorlar, pigmentlar, silika dumanı yoki yuqori reaktivlik metakaolin (HRM) kiradi. Mikro kremniy dioksid betonda odatiy qo'shimcha hisoblanadi. Kamchiliklari uning nisbatan yuqori narxi va operatorlar va ishchilarning sog'lig'iga ta'sir qiladigan ifloslanishdir.