Using finely dispersed mineral particles of various origins and morphologies offers a promising strategy in controlling the structure formation in cement composites. However, the use of such additives is hampered because those additives proved to be prone to consolidation into rather dense aggregates. Fine dispersion and disaggregation of powders is possible with the aid of cavitation ultrasonic treatment. However, the optimal conditions for such processing can not be established without conducting simulation studies. The purpose of the present study was the identification of ultrasonic-action factors and conditions ensuring an efficient disaggregation of finely dispersed powders of various origins and particle morphologies. In our study, we used diopside, granulated blastfurnace slag (GBS), wollastonite, ash, and calcium carbonate powders. It is found that the process of ultrasonic treatment of aqueous suspensions is accompanied not only by the dispersion of initial particles and aggregates but, also, by simultaneous formation of new aggregates. That is why the observed variations of the specific surface area and the optical density of powders can be attributed to the variation of the fractional composition of dispersed phase. The activating capability of a mineral additive is due to the fraction of the particles less than 1 um in size exerting a key influence on the variation of the specific surface area of the powder. Our estimate of the energy efficiency of the cavitation disaggregation of powders during an ultrasonic treatment shows that the most energy-favorable one is the ultrasonic treatment lasting for 1–5 minutes, i. e. during the period of the first half-wave of the variation of the particle fraction less than 1 um in size.

Использование высокодисперсных минеральных частиц различного генезиса и морфологии является перспективным направлением управления структурообразованием цементных композитов. Вместе с тем, использование таких добавок затруднено тем, что они, как правило, консолидированы в достаточно плотные агрегаты. Тонкое диспергирование и дезагрегация порошков возможно с помощью кавитационной обработки ультразвуком. Однако оптимальные условия такой обработки не могут быть установлены без проведения имитационных исследований. Целью исследования является определение факторов и условий ультразвукового воздействия, обеспечивающие эффективную дезагрегацию высокодисперсных порошков разного генезиса с различной морфологией частиц. Для проведения исследований использовались порошки диопсида, ДГШ, волластонита, золы ТЭЦ, карбоната кальция. Установлено, что процесс ультразвуковой обработки водных суспензий сопровождается не только разрушением исходных частиц и агрегатов, но и одновременным образованием новых агрегатов. Поэтому, имеющие место изменения удельной поверхности, оптической плотности в данном случае обусловлены изменением фракционного состава дисперсной фазы. Активирующую способность минеральной добавки оказывает фракция частиц размером менее 1 мкм, оказывающую ключевое влияние на изменение удельной поверхности порошка. В результате оценки энергетической эффективности кавитационной дезагрегации порошков в процессе их обработки ультразвуком показано, что энергетически более предпочтительным является обработка ультразвуком в пределах 1–5 мин,, т. е. в период первой полуволны изменения доли частиц размером менее 1 мкм.

• Factors affecting the ultrasonic disaggregation of powders
  • 1. Introduction
  • 2. Materials and Methods
• The optical density of suspensions was measured on a KFK-2MP photocolorimeter (λ = 470 nm). The test compositions were prepared by mixing powders in distilled water. The cavitation treatment of specimens was implemented using a UZG Volna-M device gene...
  • 3. Results and Discussion
  • 4. Conclusions
• Факторы, влияющие на ультразвуковую дезагрегацию порошков

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2017-. — Периодичность: 8 раз в год. — Выходит с 2017 г. (с № 5). — Электрон. журнал. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Инженерно-строительный журнал: специализированный научный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Инженерно-строительный институт. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2008 -. № 4 (88), 2019. — 1 файл (11,8 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Электрон. журнал. — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j21-54.pdf>.