I materiali da costruzione sono necessari per un'ampia gamma di lavori di costruzione, tra cui carpenteria, coperture, rinforzi strutturali, isolamento e impianti idraulici. La dimensione e la forma delle particelle delle materie prime influenzano la qualità e le prestazioni del prodotto finale e pertanto richiedono un controllo qualità mediante la caratterizzazione delle particelle. Gli analizzatori Microtrac vengono utilizzati con successo per determinare le dimensioni e la forma di numerosi materiali da costruzione.
I materiali da costruzione variano da sostanze naturali come roccia, argilla, sabbia e legno a polimeri sintetici e combinazioni multiple di entrambi (compositi). Ad esempio il calcestruzzo o la malta sono miscele di cemento e aggregati come sabbia o ghiaia.
Perché le proprietà delle particelle sono così importanti per i materiali da costruzione?
- Flusso di polvere: un'ampia distribuzione o un numero eccessivo di particelle riducono la scorrevolezza
- Segregazione: un'ampia distribuzione porterà alla segregazione dimensionale
- Reologia della sospensione: particelle fini o di forma irregolare aumentano la viscosità
Effetti problematici dovuti a particelle sovradimensionate
- Scarsa qualità del prodotto finale (grani sporgenti dall'intonaco, superfici delle piastrelle ruvide, materiali disomogenei che possono rompersi)
- Modifica dell'aspetto e della sensazione al tatto del prodotto finale
- Cambiamenti nel comportamento del flusso e altri parametri di processo del prodotto finale
- Blocco dei setacci di produzione
- Rimozione del materiale dal processo di produzione e riciclaggio (costi e sforzi aggiuntivi)
Effetti problematici dovuti a particelle sottodimensionate
- Modifica dell'aspetto e della sensazione al tatto del prodotto finale
- Polvere (inquinamento) sul posto di lavoro
- Blocco del filtro
- Cambiamenti nel comportamento del flusso e altri parametri di processo del prodotto finale
Microtrac offre prodotti per tutte le tecnologie di Analisi Granulometrica.
Soluzione Analisi granulometrica SMLS con Turbiscan
Tempo di misurazione più breve. Migliore risoluzione ottica. Più fotogrammi al secondo.
Il CAMSIZER X2+ è un analizzatore di particelle performante ed estremamente versatile con un ampio range di misura che combina l'avanzata tecnologia dell'analisi ad immagine dinamica con opzioni di dispersione flessibili. Basato sul principio dell'analisi dinamica dell'immagine (ISO 13322-2), CAMSIZER X2+ fornisce informazioni precise sulla dimensione e sulla forma delle particelle di polveri, granuli e sospensioni in un range di misura da 1 μm a 8 mm.
Il CAMSIZER X2+ produce un flusso di particelle caratterizzato da un sistema ottico ad alta risoluzione. Una sorgente luminosa stroboscopica a LED ultraluminosa e due fotocamere digitali ad alta risoluzione raggiungono un frame rate di oltre 420 immagini al secondo che vengono valutate in tempo reale da un potente software. Pertanto, il CAMSIZER X2+ cattura le immagini da centinaia di migliaia a diversi milioni di particelle con la massima precisione in soli 1-3 minuti.
Il CAMSIZER X2+ fornisce un'ampia gamma di informazioni sulle particelle che consente una caratterizzazione completa e affidabile del campione. È adatto per l'uso in ricerca e sviluppo nonché per attività di routine nel controllo di qualità.
Esempio 1 Descrivere i modelli di Static Light Scattering
Nella maggior parte dei casi, la distribuzione granulometrica della sabbia utilizzata nei materiali da costruzione viene analizzata mediante setacciatura. La serie CAMSIZER di Microtrac può sostituire questa tecnica, lunga e soggetta a errori, con un metodo più rapido e affidabile che fornisce una maggiore risoluzione dei risultati granulometrici e informazioni aggiuntive sulla forma delle particelle.
Due tipi di sabbia prelevati da luoghi diversi e misurati con il CAMSIZER X2. Questa sabbia viene utilizzata come strato in tubi di plastica rinforzati con vetro per aumentarne la rigidità. Il parametro dimensionale riportato è xc min (=larghezza delle particelle). La curva rossa è leggermente bimodale. La sabbia con un'ampia distribuzione dimensionale può essere compattata più strettamente nel nucleo del tubo, conferendo al prodotto finito una maggiore stabilità.
Un campione di sabbia misurato tramite setacciatura (nero) e CAMSIZER X2 utilizzando due diversi moduli di dispersione: il modulo X-Fall (verde) e il modulo X-Jet (rosso). I risultati si confrontano molto bene, dimostrando che il CAMSIZER X2 è in grado di eguagliare i risultati delle analisi al setaccio esistenti. Pertanto, le specifiche di prodotto basate sull'analisi al setaccio possono rimanere invariate quando si passa a un sistema CAMSIZER.
Esempio 2 Analisi della dimensione e della forma delle particelle di calcare
Il calcare (carbonato di calcio) è una materia prima utilizzata in molti prodotti.
La distribuzione granulometrica misurata con il CAMSIZER X2 per una serie di qualità di calcare.
I risultati della distribuzione della forma delle particelle per la stessa raccolta di campioni di calcare. Il parametro di forma riportato è la sfericità, definita come: sfericità = 4 p A/ P2 dove "A = Area della proiezione della particella" e "P = Lunghezza del perimetro della proiezione della particella". Il campione meno rotondo è il n. 6 (rosso), mentre quello più rotondo è il n. 4 (azzurro).
Esempio 3 Dispersione efficace dei campioni di gesso
I modelli caratteristici di diffusione della luce che si formano quando un laser interagisce con le particelle sono causati da diffrazione, rifrazione, riflessione e assorbimento (come mostrato nella figura).
Per le particelle di grandi dimensioni, la diffrazione, che si verifica al contorno delle particelle, è il meccanismo dominante. Questo meccanismo è sufficientemente descritto dalla cosiddetta teoria di Fraunhofer. In questo contesto, "particelle grandi" significa "significativamente più grandi della lunghezza d'onda della luce".
Per la descrizione e la valutazione dei modelli di luce diffusa di particelle più piccole, è necessario considerare le proprietà ottiche, essenzialmente l'indice di rifrazione. Ciò è descritto dalla Teoria di Mie, che tuttavia include anche la diffrazione e consente quindi una valutazione completa dei fenomeni di diffusione della luce.
Sono disponibili valori in letteratura per gli indici di rifrazione di quasi tutti i solidi, quindi la teoria di Mie può essere applicata in modo molto affidabile per il Static Light Scattering. Il Static light scattering is often viene spesso definito laser diffraction (diffrazione laser) o diffrattometria laser, anche indipendentemente dalla dimensione delle particelle considerate e dai fenomeni che si verificano.
Esempio 4 Rilevamento del sovradimensionamento nei rivestimenti delle piastrelle
L'individuazione sicura e affidabile di particelle sovradimensionate è uno degli obiettivi più importanti dell'analisi granulometrica. A questo scopo, l'analisi d'immagine dinamica con CAMSIZER X2 è la tecnica più potente con una precisione senza pari.
La Figura 6 mostra un campione di silicato analizzato con CAMSIZER X2 utilizzando il modulo X-Fall. Inizialmente, è stato misurato il campione originale e la distribuzione dimensionale è risultata compresa tra 5 μm e 100 μm (curva rossa). Poi è stato aggiunto lo 0,1% di particelle sovradimensionate (> 100 μm) e il campione è stato analizzato nuovamente (curva verde). Infine, l'esperimento è stato ripetuto con l'aggiunta dell'1% di particelle sovradimensionate (curva blu).
Questo silicato viene utilizzato come materia prima per il rivestimento delle piastrelle. Le particelle sovradimensionate causano una superficie ruvida e irregolare della piastrella finita. Il CAMSIZER X2 rileva in modo affidabile la quantità corretta di sovradimensionamento. Si noti che al di sotto dei 100 μm, quando tutti i campioni sono identici, la riproducibilità è eccellente!
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Per definire la scelta finale tra una semplice setacciatura o l'investimento nella diffrazione laser o nell'Analisi d'Immagine Dinamica è necessario valutare molti fattori tra cui il volume dei test, il budget, il personale disponibile, eventuali standard internazionali specifici o i requisiti dei clienti.
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