Siêu âm trộn xi măng dán cho bê tông

Việc trộn siêu âm dán xi măng mang lại lợi ích tuyệt vời cho đúc sẵn, drycast và nhà máy bê tông. Những lợi ích này bao gồm thời gian đặt ban đầu và cuối cùng ngắn hơn, liều lượng chất siêu dẻo thấp hơn, hydrat hóa nhanh hơn và đầy đủ hơn, cũng như cường độ nén cao hơn.

Các công nghệ trộn bê tông truyền thống, chẳng hạn như “Trộn trên đường” hoặc máy trộn quay, cung cấp hành động trộn không đủ để phân tán các khối kết tụ của các hạt xi măng và các vật liệu xi măng khác, chẳng hạn như tro bay hoặc silica. Trong khi các hạt bên ngoài của các chất kết tụ như vậy tiếp xúc với nước, bề mặt hạt bên trong vẫn khô. Điều này dẫn đến hydrat hóa chậm và không đầy đủ.

Lợi ích của công nghệ trộn siêu âm cho bê tông

Siêu âm phân tán là công nghệ tiên tiến nhất để deagglomerate và phân tán vật liệu kích thước micron và kích thước nano trong chất lỏng. Trộn siêu âm sử dụng lực cắt cavitational có hiệu quả hơn trong việc trộn các vật liệu kích thước tốt hơn so với máy trộn quay thông thường và máy trộn rôto-stato. Đối với xi măng, silica, tro bay, bột màu hoặc CNT, hiệu suất của các vật liệu này được tăng lên đáng kể bằng cách phân tán siêu âm, vì nó cải thiện sự phân bố hạt và tiếp xúc với nước.

Trong quá trình hydrat hóa - phản ứng của xi măng với nước - các pha C-S-H phát triển các cấu trúc giống như kim. Những hình ảnh dưới đây cho thấy cấu trúc vi mô trong bột xi măng sau 5 giờ hydrat hóa. Trong dán xi măng siêu âm, các pha C-S-H dài gần 500nm, trong khi trong dán không âm thanh, các pha C-S-H là khoảng 100nm.

Cấu trúc vi mô của bột xi măng sau thời gian hydrat hóa 5 giờ

với xử lý siêu âm	mà không cần xử lý siêu âm
Dán xi măng Portland (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Đại học Bauhaus Weimar

 
Trộn bằng siêu âm gây ra cavitation dẫn đến sự phát triển nhanh hơn của các pha C-S-H.

 
Nhiệt độ hydrat hóa

Ảnh hưởng của ultrasonication điện (PUS) trên đường cong thời gian-nhiệt độ của bột nhão xi măng

 
Cường độ nén

Ảnh hưởng của ultrasonication điện (PUS) về sức mạnh nén của lăng kính vữa

 
Vận tốc xung siêu âm

Ảnh hưởng của siêu âm điện (PUS) trên vận tốc xung siêu âm của bột nhão xi măng hydrat hóa

Sự tăng trưởng của các pha C-S-H tương quan với nhiệt độ trong bột xi măng trong thời gian hydrat hóa (nhấp vào đồ họa bên phải). Trong bột xi măng trộn siêu âm, các Quá trình hydrat hóa bắt đầu sớm hơn khoảng một giờ. Hydrat hóa sớm hơn tương quan với sự gia tăng cường độ nén sớm hơn. Tốc độ hydrat hóa tăng lên cũng có thể được đo bằng vận tốc xung siêu âm.

Đặc biệt đối với bê tông đúc sẵn và bê tông khô, điều này dẫn đến thời gian ngắn hơn đáng kể cho đến khi bê tông đúc có thể được lấy từ khuôn. Các nghiên cứu của Đại học Bauhaus (Đức) cho thấy việc giảm thời gian thiết lập sau đây.

Một lợi ích thú vị khác của trộn siêu âm là ảnh hưởng đến tính lưu động. Như thể hiện trong bảng trên, sự sụt giảm tăng khoảng 30%. Điều này cho phép giảm liều lượng chất siêu dẻo.

Quá trình tích hợp máy trộn siêu âm vào sản xuất xi măng

Hielscher cung cấp máy trộn siêu âm để phân tán hiệu quả xi măng, silica, tro bay, bột màu, hoặc CNT. Đầu tiên, bất kỳ vật liệu khô nào cũng nên được trộn sẵn với nước để tạo thành hỗn hợp sệt nồng độ cao nhưng có thể bơm được. Máy trộn siêu âm Hielscher deagglomerates và phân tán các hạt bằng cách sử dụng cắt cavitational. Kết quả là, toàn bộ bề mặt của mỗi hạt được tiếp xúc hoàn toàn với nước.

Xử lý siêu âm dán xi măng

Trong trường hợp dán xi măng, hydrat hóa bắt đầu sau khi xử lý siêu âm. Do đó, máy trộn siêu âm Hielscher nên được sử dụng nội tuyến, vì dán xi măng không thể được lưu trữ trong thời gian dài. Bản vẽ sơ đồ dưới đây minh họa quá trình. Trong bước tiếp theo, cốt liệu, chẳng hạn như cát hoặc sỏi, được thêm vào và trộn với bột xi măng. Vì các hạt xi măng đã được phân tán tốt ở giai đoạn đó, bột xi măng kết hợp tốt với cốt liệu. Bê tông sau đó đã sẵn sàng để được lấp đầy vào khuôn đúc sẵn hoặc để vận chuyển. Một bể vỡ bên cạnh máy trộn siêu âm có thể được sử dụng để xử lý liên tục hơn trong trường hợp nhu cầu bê tông không ổn định.
Đọc thêm về siêu âm deagglomeration của các hạt xi măng!

Siêu âm phân tán silica, tro bay, và vật liệu nano

Việc phân tán silica, tro bay, sắc tố hoặc các vật liệu nano khác, chẳng hạn như ống nano carbon, đòi hỏi cường độ xử lý và mức năng lượng khác. Vì lý do này, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng máy trộn siêu âm riêng biệt để sản xuất bùn / bột nhão phân tán tốt sau đó được thêm vào hỗn hợp bê tông. Vui lòng nhấp vào hình trên để xem bản vẽ sơ đồ của quá trình này.

Các thiết bị trộn siêu âm cần thiết để mở rộng quy mô có thể được xác định chính xác dựa trên các thử nghiệm quy mô thí điểm bằng cách sử dụng UIP1000hdT, đó là một sonicator quy mô thí điểm mạnh mẽ 1.000 watt. Bảng dưới đây cho thấy các khuyến nghị chung về thiết bị tùy thuộc vào khối lượng lô hoặc tốc độ dòng chảy của bột xi măng sẽ được xử lý.

Với công suất trộn siêu âm lên đến 16kW cho mỗi đầu dò siêu âm duy nhất, Hielscher cung cấp sức mạnh xử lý cần thiết cho các ứng dụng khối lượng lớn. Công nghệ này rất dễ kiểm tra và mở rộng quy mô tuyến tính.