Ultratovush bilan ishlov berish sement gidratatsiyasi va mustahkamligini yaxshilaydi

Ultratovush bilan ishlov berish deb ham ataladigan kuchli ultratovush sement va qurilish qorishmasi ishlab chiqarishni jadallashtirishning amaliy texnologiyasi sifatida eʼtibor qozonmoqda. Soʻnggi tadqiqotlar ultratovush bilan ishlov berish zarrachalar dispersiyasini yaxshilashi, donador domna shlagi (GBFS) kabi qoʻshimcha sementlovchi materiallarni faollashtirishi, gidratatsiyani tezlashtirishi, gʻovaklar tuzilishini mayinlashtirishi va dastlabki yoshdagi mustahkamlikni sezilarli darajada oshirishi mumkinligini koʻrsatmoqda.

Kuchli ultratovush yordamida yuqori samarali shlak aralashmali sement va qurilish qorishmasi

Sement va qurilish qorishmasi ishlab chiqarishda asosiy texnik muammolardan biri qoʻshimcha sementlovchi materiallardan samarali foydalanishdir. Donador domna shlagi, yaʼni GBFS, klinker miqdorini kamaytirish va ekologik barqarorlikni yaxshilash uchun keng qoʻllaniladi. Biroq yirik yoki aglomeratsiyalangan shlak zarrachalari koʻpincha sekin reaksiyaga kirishib, dastlabki mustahkamlikning rivojlanishini cheklaydi. Ultratovush bilan ishlov berish istiqbolli yechimni taklif etadi: u aglomeratlarni dispersiyalash, zarrachalarni maydalash va sement matritsasidagi reaksiyaga kirishuvchi kristallanish markazlari sonini oshirish uchun yuqori intensivlikdagi akustik kavitatsiyadan foydalanadi.

Nima uchun ultratovush bilan ishlov berish sement gidratatsiyasi uchun muhim

Ultratovush bilan ishlov berishning afzalligi dastlabki gidratatsiyadan oldin va uning davomida zarrachalar tizimiga bevosita taʼsir koʻrsata olishidadir. Sementli suspenziyada ultratovush kavitatsiyasi mahalliy siljish kuchlari, mikrooqimlar va bosim tebranishlarini hosil qiladi. Bu taʼsirlar aglomeratlarni parchalash, mayda zarrachalarni dispersiyalash va minerallarning yangi sirtlarini ochishga yordam beradi.
Sement va qurilish qorishmasi ishlab chiqaruvchilar uchun bu muhim, chunki gidratatsiya juda katta darajada sirt jarayonlariga bogʻliq. Yaxshiroq dispersiya va kichikroq reaksiyaga kirishuvchi zarrachalar suv, klinker fazalari va shlak zarrachalari oʻrtasidagi kontaktni oshirishi mumkin. Bu issiqlikning tezroq ajralib chiqishiga, dastlabki qotishning yaxshilanishiga va zichroq mikrostrukturaga olib kelishi mumkin.
Shlak aralashmali tizimlarda ultratovush bilan ishlov berish ayniqsa dolzarb, chunki GBFS koʻpincha faollashtirishni talab qiladi. GBFS zarrachalarini ultratovush yordamida maydalash – sonofragmentatsiya deb ataladigan jarayon – zarracha oʻlchamini, ayniqsa 125–250 μm fraksiyasida, kamaytiradi.

Sement va qurilish qorishmasi ishlab chiqarishda ultratovush bilan ishlov berishning asosiy afzalliklari

Kuchli ultratovush sanoatda sement va qurilish qorishmasi ishlab chiqarishga bir necha usulda yordam beradi:

• Zarrachalar dispersiyasining yaxshilanishi: Ultratovush bilan ishlov berish sement, shlak va mayda mineral zarrachalarni pasta yoki qurilish qorishmasi aralashmasida bir tekisroq dispersiyalashga yordam beradi.
• Aglomeratsiyaning kamayishi: Ultratovush bilan ishlov berish zarracha toʻplamlarini parchalashi va aralashtirish davomida qayta aglomeratsiyalanishni cheklashi mumkin.
• Donalarning maydalanishi: Yirikroq shlak zarrachalari maydaroq fraksiyalarga parchalanishi mumkin, bu esa foydalanish mumkin boʻlgan sirt maydonini oshiradi.
• Koʻproq kristallanish markazlari: Maydalangan GBFS zarrachalari sement matritsasidagi gidratatsiya mahsulotlari uchun kristallanish markazlari vazifasini bajarishi mumkin.
• Tezlashgan gidratatsiya: Yaxshiroq dispersiya va ochilgan sirtlar jami ajralib chiqadigan issiqlikni va dastlabki qotishni oshirishi mumkin.
• Yuqoriroq dastlabki mustahkamlik: Ultratovush bilan ishlov berilgan shlak aralashmali sement pastalari atigi ikki kundan keyin siqilish va egilishdagi mustahkamlikning sezilarli oshishini koʻrsatishi mumkin.
• Yaxshilangan mikrostruktura: Ultratovush bilan ishlov berish nanogʻovaklik koʻrsatkichlarini oshirishi va gʻovaklar tuzilishini, ayniqsa 2–10 nm gʻovaklar oraligʻida, oʻzgartirishi mumkin.

 

Kuchli ultratovush yordamida yigʻma betonda tezroq tishlashish va dastlabki mustahkamlik

Ch. Rößlerning «Kuchli ultratovushning portlandsement pastalarining oquvchanligi va tishlashishiga taʼsiri» tadqiqotida CEM I 42,5 R asosidagi, w/c nisbati 0,37 boʻlgan va 0,1% poliakrilat superplastifikator saqlagan portlandsement pastalari oʻrganiladi. Tadqiqotda kuchli ultratovush gidratatsiyani tezlashtirishi, oquvchanlikni yaxshilashi, tishlashish vaqtini qisqartirishi va dastlabki mustahkamlikni oshirishi mumkinligini baholash uchun oqim oʻtuvchi konfiguratsiyadagi Hielscher UIP1000hd ultratovush qurilmasidan foydalanilgan.
Natijalar kuchli ultratovush (PUS) asosiy gidratatsiya davrini tezlashtirishini koʻrsatadi. Harorat egri chizigʻi gidratatsiya choʻqqisiga ertaroq erishilishini koʻrsatadi, besh soatdan keyingi mikrostruktura tasvirlari esa ultratovush bilan ishlov berilgan pastada nazorat namunasidagiga qaraganda kattaroq C-S-H fazalarini koʻrsatgan.
Erishilgan asosiy afzalliklar:

• Yuqoriroq oquvchanlik: choʻkish koʻrsatkichi nazorat pastasidagi 122 mm dan PUS bilan ishlov berilgandan keyin 158 mm gacha oshgan.
• Tezroq tishlashish: tishlashishning boshlanish vaqti 5 h 15 min dan 3 h 45 min gacha, yakunlanish vaqti esa 6 h 45 min dan 4 h 30 min gacha qisqargan.
• Bikrlik ortishining tezlashishi: ultratovush impulsi tezligi qotish taxminan 2 soat tezroq kechganini koʻrsatgan.
• Yuqoriroq dastlabki mustahkamlik: PUS bilan ishlov berilgan sement pastasidan tayyorlangan qorishma prizmalari dastlabki 24 soat davomida siqilishdagi mustahkamlikning oshishini koʻrsatgan.
• Jarayon iqtisodiy samaradorligini oshirish imkoniyati: mualliflar sement pastasiga taxminan 10 kWh/m³ energiya kiritish tishlashish va dastlabki mustahkamlik rivojlanishini qariyb ikki soatga tezlashtirishi mumkinligini, koʻrsatilgan xarajat esa beton uchun ≤ 1 Euro/m³ ekanini hisoblab baholaganlar.
• Qoʻshimchalarga ehtiyojning kamayishi: PUS oquvchanlikni oshirgani sababli mualliflar superplastifikator dozasini kamaytirish imkoniyati boʻlishi mumkin degan xulosaga kelganlar.

Bu natijalar yigʻma beton ishlab chiqarish uchun ayniqsa dolzarb, chunki tezroq tishlashish va dastlabki mustahkamlik qolipda saqlash vaqtini, isitishga ehtiyojni va ishlab chiqarish sikllari davomiyligini kamaytirishi mumkin.

 

 

GBFS aralashmali sement pastasida yuqoriroq dastlabki mustahkamlik

Sement va qurilish qorishmasining sanoatdagi qoʻllanilishi uchun eng muhim natijalardan biri dastlabki yoshdagi mustahkamlikning yaxshilanishidir. Lisowski et al. (2024) maʼlumotlariga koʻra, tarkibida 20% toʻplangan GBFS boʻlgan sement pastalariga impulsli ultratovush bilan ishlov berish ikki kundan keyin ancha yuqori mustahkamlikni taʼminlagan. Qayd etilgan oshishlar siqilishdagi mustahkamlik boʻyicha 132% gacha va egilishdagi mustahkamlik boʻyicha 58% gacha yetgan.
Bu qolipdan erta chiqarish, dastlabki koʻchirish va tashish uchun yetarli mustahkamlik yoki qurilishning jadal rivojlanishi iqtisodiy jihatdan muhim boʻlgan yigʻma beton, quruq qurilish qorishmalari, taʼmirlash qorishmalari, plitka yelimlari va boshqa sementli mahsulotlar uchun juda dolzarb.
Mustahkamlikning oshishi qotishning jami issiqligi ortishi bilan korrelyatsiyalangan, bu esa ultratovush bilan ishlov berish jismoniy dispersiyani yaxshilash bilan cheklanmay, dastlabki gidratatsiyani ham jadallashtirishini koʻrsatadi. Amaliy jihatdan bu kuchli ultratovush ishlab chiqaruvchilarga dastlabki xususiyatlarni pasaytirmasdan shlakdan samaraliroq foydalanishga yordam berishi mumkinligini anglatadi.

 

 

Sonofragmentatsiya yirikroq shlak fraksiyalarini foydaliroq qiladi

Nisbatan yirik GBFS fraksiyalarining samarali faollashuvi ayniqsa qimmatli natijadir. Tadqiqotda 125–250 μm shlak fraksiyasi toʻplangan shlak zarrachalarini ajratish va kuchli ultratovush bilan ishlov berish bilan birgalikda qoʻllanganda dastlabki yoshdagi va 28 kunlik eng yaxshi mustahkamlikni taʼminlagani aniqlangan.
Bu sanoat uchun muhim, chunki shlakni juda mayda oʻlchamlargacha maydalash koʻp energiya talab qiladi. Agar ultratovush bilan ishlov berish yirikroq yoki toʻplangan GBFS fraksiyalarining reaksiyaga kirishuvchanligini yaxshilasa, ishlab chiqaruvchilar maydalashga ehtiyojni kamaytirishi, xomashyodan foydalanish samaradorligini oshirishi va ikkilamchi material oqimlaridan yaxshiroq foydalanishi mumkin.
 
Ultratovushli dispersiya nanoarmaturalangan sement qorishmalarini ishlab chiqarishni qanday osonlashtirishini bilib oling!

Sanoatdagi ahamiyati: sement va qurilish qorishmasini samarali ishlab chiqarish uchun kuchli ultratovush

Sanoat miqyosida sement va qurilish qorishmasi ishlab chiqaruvchilar uchun ultratovush bilan ishlov berish bir nechta strategik afzalliklarni taklif etadi. Uni suspenziya tayyorlash, bogʻlovchini faollashtirish, qoʻshimchalarni dispersiyalash yoki yuqori samarali qurilish qorishmasini aralashtirish davomida jarayonni jadallashtirish bosqichi sifatida integratsiya qilish mumkin. Texnologiya mayda zarrachalarning taqsimlanishi, tez gidratatsiya va qoʻshimcha sementlovchi materiallardan maqbullashtirilgan foydalanishga bogʻliq mahsulotlar uchun ayniqsa jozibador.

Ultratovush yordamida sement ishlab chiqarishning sanoatdagi afzalliklari quyidagilarni oʻz ichiga oladi:

• Klinker miqdorini oshirmasdan yuqoriroq dastlabki mustahkamlik
• GBFS va boshqa qoʻshimcha sementlovchi materiallarni yaxshiroq faollashtirish
• Yirik yoki toʻplangan shlak fraksiyalaridan yaxshiroq foydalanish
• Sementli suspenziyalarda aglomeratsiyaning kamayishi
• Gidratatsiya va qotish jarayonlarining bir maromda kechishi
• Tanlangan shlak oqimlari uchun maydalash intensivligini kamaytirish imkoniyati
• Klinker miqdori kam va uglerod chiqindilari kam boʻlgan sement tarkiblarining xususiyatlarini yaxshilash

Bu ultratovush bilan ishlov berishni ekologik barqaror sement, shlakli sement, yuqori samarali qurilish qorishmalari, yigʻma elementlar, taʼmirlash materiallari va maxsus qurilish mahsulotlari ishlab chiqarish uchun juda dolzarb qiladi.

Ultratovush bilan ishlov berish kam uglerodli sement texnologiyasi vositasi sifatida

Sement sanoatiga CO₂ chiqindilarini kamaytirish talabi qoʻyilmoqda va klinker ulushini pasaytirish buning eng bevosita yoʻllaridan biridir. Biroq sementning katta qismini GBFS, uchuvchi kul, kuydirilgan gil yoki boshqa qoʻshimcha sementlovchi materiallar bilan almashtirish dastlabki mustahkamlikning rivojlanishini sekinlashtirishi mumkin. Kuchli ultratovush dispersiyani yaxshilash, zarrachalarni faollashtirish va dastlabki gidratatsiyani tezlashtirish orqali bu cheklovni bartaraf etishga yordam berishi mumkin.
Ultratovush bilan ishlov berish shlak aralashmali sement pastalarini reaksiyaga kirishuvchanroq va mexanik jihatdan mustahkamroq qilishi mumkin, ayniqsa jarayon zarracha oʻlchami fraksiyasi va ishlov berish vaqti boʻyicha maqbullashtirilganda. Bu uygʻunlik sanoat miqyosida bogʻlovchi materiallarni ishlab chiqish uchun juda dolzarb.

Sement gidratatsiyasi, mustahkamligi va shlak reaksiyaga kirishuvchanligini yaxshilash uchun Hielscher ultratovush qurilmalari

Hielscher oqim liniyasidagi ultratovush qurilmalari sement gidratatsiyasi va mustahkamligini yaxshilash uchun, ayniqsa shlak aralashmali sementli tizimlarda, kuchli vositadir.
Sanoatda sementni deaglomeratsiyalash va dispersiyalash uchun Hielscher yuqori unumli ultratovush qurilmalari sement, shlak va mineral toʻldiruvchi aglomeratlarini mayda dispersiyalangan zarrachalarga parchalash uchun zarur boʻlgan kuchli kavitatsion siljishni taʼminlaydi, bu esa sementli suspenziyalarda zarrachalarning namlanishi, sirt faollashuvi va bir jinsliligini yaxshilaydi. Hielscher tizimlari stol usti va tajriba miqyosidan mustahkam, yuqori ishlab chiqarish unumdorligiga ega ishlab chiqarish tizimlarigacha mavjud boʻlib, sementli inyeksiya qorishmasi va mineral suspenziyalarni uzluksiz qayta ishlash uchun yuqori quvvatli oqim liniyasidagi ultratovush qurilmalarini ham oʻz ichiga oladi. Bu jarayonni ishlab chiqishni ilmiy tadqiqot va ishlanmalardan toʻliq sanoat ishlab chiqarish unumdorligigacha bevosita kengaytirish imkonini beradi. Maydalovchi jismlarga ehtiyojni yoʻqotish yoki kamaytirish orqali ultratovushli deaglomeratsiya qayta ishlashni soddalashtiradi, ifloslanish xavflarini eng kam darajaga tushiradi va tozalashga sarflanadigan mehnatni kamaytiradi, shu bilan birga takroran erishiladigan dispersiya sifatini taʼminlaydi. Shu sababli sement va qurilish qorishmasi ishlab chiqaruvchilar uchun Hielscher ultratovush qurilmalari bir tekisroq bogʻlovchi tizimlarga, yaxshilangan gidratatsiya kinetikasiga, GBFS va boshqa qoʻshimcha sementlovchi materiallardan yaxshiroq foydalanishga hamda klinker miqdori kam boʻlgan yuqori samarali tarkiblarga erishishning amaliy yoʻlini taklif etadi.

Quyidagi jadval kuchli ultratovush tizimlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati haqida tasavvur beradi:

Loyihalash, ishlab chiqarish va maslahat – Germaniyada yaratilgan sifat

Hielscher ultratovush qurilmalari eng yuqori sifat va loyihalash standartlari bilan mashhur. Mustahkamlik va oson boshqarish ultratovush qurilmalarimizni sanoat obyektlariga muammosiz integratsiya qilish imkonini beradi. Hielscher ultratovush qurilmalari ogʻir sharoitlar va yuqori talablar qoʻyiladigan muhitlarda oson ishlaydi.

Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatiga ega kompaniya boʻlib, eng zamonaviy texnologiya va foydalanuvchi uchun qulaylikni oʻzida mujassam etgan yuqori unumli ultratovush qurilmalariga alohida eʼtibor qaratadi. Albatta, Hielscher ultratovush qurilmalari CE talablariga mos keladi va UL, CSA hamda RoHs talablariga javob beradi.

---

---

 

Adabiyotlar / Manbalar

• Peters S., Stöckigt M., Rößler C. (2009): Influence of power-ultrasound on the fluidity and setting of Portland cement pastes. In: Proceedings of the 17th International Conference on Building Materials (ibausil). Vol 1. Weimar, Germany; 2009. 259-264.
• Paweł Lisowski, Daria Jóźwiak-Niedźwiedzka, Magdalena Osial, Kamil Bochenek, Piotr Denis, Michał A. Glinicki (2024): Power ultrasound-assisted enhancement of granulated blast furnace slag reactivity in cement paste. Cement and Concrete Composites, Volume 154, 2024.
• Peters, S.; Kraus, M.; Rößler, Christiane; Ludwig, H.-M. (2011): Workability of cement suspensions Using power ultrasound to improve cement suspension workability. Betonwerk und Fertigteil-Technik/Concrete Plant and Precast Technology. 77, 2011. 26-33.
• 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.