Ultralydsblanding af asfaltforyngelser
Asfaltrehabilitatorer og foryngere gør det muligt at genbruge eksisterende asfaltbelægninger ved at anvende foryngende midler på byggematerialet. Ultralydsspredere er en kraftfuld teknik til at blande nano-partikler og nano-dråber i asfalt- og bitumenemulsioner. Effektultralyd bruges til at fremstille højtydende tilsætningsstoffer til langtidsholdbare belægninger.
Asfalt rehabilitering
Forvitret, tørret, ældet og revnet asfalt har mistet sine oprindelige tjæreolier og er beskadiget af oxidation, så der opstår revner, huller og spor i hjulbanen på overfladen. I forhold til den enorme mængde asfalt, der bruges i byggeriet, er rehabilitering og foryngelse af fortove og andre asfaltkonstruktioner en vigtig sektor, som er med til at spare ressourcer og udgifter.
Eksisterende asfaltkonstruktioner, der er beskadiget af vejr, alder og trafikbelastning, kan rehabiliteres og forynges ved anvendelse af tågetætninger, gylletætninger, spåntætninger, skrubbetætninger, kappeforseglinger og andre asfaltforyngelser. Disse forseglingsformuleringer består af en blanding af vand, asfaltemulsion, tilslag (lille grus, også kaldet chips), polymerer og nanoadditiver
Modificerede asfaltbelægninger, der indeholder visse forstærkende nanopartikler, udviser ønskelige termiske, elektriske og mekaniske egenskaber og har derved forbedrede funktioner. For at reducere omkostningerne til asfaltbindemiddel og vejvedligeholdelse og for at øge deres miljøvenlighed er alternative teknologier såsom ultralydblandede og funktionaliserede additiver og nye asfaltkompositformuleringer, der har evnen til selvreparation, afgørende for at bevare og forny eksisterende belægninger i fremtiden.
Ultralydsproduktion af tilsætningsstoffer til asfaltemulsioner
En asfaltemulsion består af tre hovedkomponenter: asfalt, vand og et emulgerende overfladeaktivt stof. En asfaltemulsion er en stabil dispersion af asfaltcementdråber i vand og kan pumpes, opbevares og blandes med tilslagsmaterialer. En emulsion bør “pause” hurtigt ved kontakt med tilslaget, når det blandes eller sprøjtes ud. Breaking er adskillelsen af vandet fra asfalten. Når vandet er fordampet, er emulsionen “sæt”. Efter opbrydning, hærdning og afbinding har asfaltresterne samme vedhæftning, holdbarhed og vandafvisende egenskaber som den oprindelige basisasfalt.
Ultralydsemulgering gør det muligt at formulere asfaltemulsioner af høj kvalitet
Ultralydsemulgeringsteknikken er kompatibel med flere emulgatorer og overfladeaktive formuleringer. Valget af emulgator påvirker asfaltemulsionernes indstillingsegenskaber, hvilket gør dem langsomme hærdende, medium hærdende og hurtige hærdende. Tilsætningsstoffer, modifikatorer, fyldstoffer, fibre, gummi og andre formuleringsingredienser kan tilsættes under forskellige stadier af sonikeringsprocessen – afhængig af formuleringen og blandingskravene for de specifikke forbindelser.
UIP4000hdT – 4000 watt ultralyd inline mixer
Emulsionskvalitet
Emulsionsgraden af en asfaltemulsion og asfaltreyngelse er en vigtig faktor, der bestemmer opbrydningshastigheden (hurtig, medium eller langsom hærdning). Typen (ionisk/ikke-ionisk) og koncentrationen af emulgeringsmidlerne samt formuleringsspecifikationerne såsom emulsioner/faststofforhold, porøsitet, partikelstørrelse og graduering påvirker indstillingsadfærden. Da ultralydsemulgeringsparametre kan kontrolleres præcist, kan sonikeringens indvirkning på emulsionen justeres til den målrettede asfaltkvalitet. Vejrmikron-, submikron- eller nano-emulsioner er målrettet, ultralydsbehandling giver dig fuld kontrol over procesparametrene.
reologi
Asfaltemulsioner udviser viskositeter på ca. 50-1000 cP ved 60 °C, hvilket er betydeligt lavere end selve asfaltens viskositet (10.000-400.000 cP). På grund af deres lavere viskositet kan asfaltemulsioner påføres ved hjælp af teknikker med lavere temperaturer, som reducerer emissioner og energiforbrug, undgår asfaltoxidation og er betydeligt mindre farlige end varme asfaltteknikker. Desuden er anvendelsen af asfaltemulsioner mere økonomisk og miljøvenlig end kolde teknikker med cutback-asfalt. Viskositeten og reologien af en asfaltemulsionsemulsioner kan påvirkes og justeres af emulgatorkoncentrationen og energitilførslen under ultralydsemulgering.
Gennemtrængningsevne
Asfaltforyngelsesmidlernes gennemtrængningsevne er afgørende, da et højtydende foryngelsesmiddel trænger ind i belægningsstrukturen og forsegler overfladen. En højtydende asfaltforyngelse, som er i stand til at trænge dybt ind i asfaltbindemidlet (bitumen), øger fleksibiliteten og genopretter indefra, så der opnås en selvheling af belægningen. Forbered stærkt funktionaliserede asfaltemulsioner, der formulerer dråber i submikron- og nanostørrelse med power-ultralyd!
Tilsætningsstoffer
Polymerer, gummi, fyldstoffer, olier og foryngende midler tilsættes asfaltemulsioner for at forbedre de vigtigste egenskaber ved naturlig asfalt, såsom høj- og lavtemperaturklassificering (PG), viskositet, lavtemperaturrevner, duktilitet og spændingsafslapning, blødgøringspunkt og gennemtrængning, affinitet for og stabilitet med polymerer og foryngelse af ældet asfalt i RAP/RAS-blandinger (genvundet asfaltbelægning (RAP) og genanvendt asfaltspån (RAS)). Ultralydsdispergeringsmidler blander faste stoffer og dråber som monodisperse partikler i asfaltemulsionen. Ultralydsblandings- og blandingsteknologi producerer højtydende asfaltblandinger!
Master batch
Ultralydsemulgering og dispersion er ideel til at forberede masterpartier af stærkt koncentrerede asfaltemulsioner. Ultralydsfremstillede emulsioner med højt asfaltindhold (op til 90%) fortyndes senere for at nå 70% eller 60% koncentration for at nå den ønskede vand/oliefaseration i henhold til den endelige anvendelse.
UIP16000 – 16kW ultralydseffekt pr. ultralydsblandeenhed
Fordele ved ultralydsasfaltemulsioner
Ultralydsblandingsteknologien gør det muligt at udvikle og producere asfaltforyngende formuleringer, som er nemme at håndtere, omkostningseffektive og miljøvenlige. Kraftig ultralydskavitation skaber sub-mikron og nano dispersioner og emulsioner, som udviser fremragende gennemtrængelighed, høj ydeevne og langsigtet udholdenhed.
Bland dine brolægningsemulsioner og dispersioner til asfaltblandinger ved ultralydbehandling med høj effekt!
Højeffekt ultralydsdisperger til asfaltemulsioner
Hielscher Ultrasonics fremstiller og leverer ultralydsblandere med høj effekt til asfalt- og bitumenemulsioner. Industrielle ultralydsdispergeringsmidler til inline emulgering åbner muligheden for at behandle en bred vifte af asfalt- og bitumenemulsioner. Sonikering giver mulighed for let test af nye formuleringer, som er ensartet emulgeret for fremragende emulsionsstabilitet og ydeevne. Forskellige ultralydsreaktorgeometrier og indsatser såsom MultiPhaseCavitator Gør det nemt at tilpasse ultralydsprocessoren til din specifikke asfalt- eller bitumenformulering.
En grov forblanding af væske og faste stoffer føres ind i ultralydsdispergeren, hvor de to faser (vand + asfalt eller bitumen + valgfrie tilsætningsstoffer) vådfræses og slibes ensartet til en meget stabil kolloid suspension. Ultralydsfræsning og dispergering er i stand til at behandle store mængder i en hurtig proces.
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:
| Batch volumen | Flowhastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 til 20L | 0.2 til 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 til 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg os!
Ultralydsprocessorer med høj effekt fra laboratorie til pilot og industriel skala.
Litteratur/Referencer
- Ezio Santagata, Orazio Baglieri, Lucia Tsantilis, Giuseppe Chiappinelli, Ilaria Brignone Aimonetto (2015):
Effekt af sonikering på højtemperaturegenskaber af bituminøse bindemidler forstærket med nano-tilsætningsstoffer. Konstruktion og byggematerialer, bind 75, 2015. 395-403. - Zhambolova, A.; Vocaturo, A.L.; Tileuberdi, Y.; Ongarbayev, Y.; Caputo, P.; Aiello, I.; Oliviero Rossi, C.; Godbert, N. (2020): Funktionalisering og modificering af bitumen med silica-nanopartikler. Anvendt videnskab 2020, 10, 6065.
- K. Daoust, A. Begriche, J.P. Claverie, A. Tagnit-Hamou (2023): Selvdispergerende nanopartikler af silica fume: En værdifuld blanding til ultrahøjtydende beton. Konstruktion og byggematerialer,
Bind 383, 2023. - Wang, H.; Yang, J.; Gong, M. (2016): Reologisk karakterisering af asfaltbindemidler og blandinger modificeret med kulstofnanorør. RILEM konferencepapirer 2016.
- Ronald, M.; Pumarejo Luis, F. (2016): Formulering af asfaltemulsioner: State-of-the-art og afhængighed af formulering af emulsionsegenskaber. Byggeri og byggematerialer 123, 2016. 162–173.
Fakta, der er værd at vide
Hvad er en asfaltemulsion?
En asfaltemulsion er en blanding af vand og asfalt. Da asfalt er en olieagtig, hydrofob forbindelse, kan den ikke blandes med vand. Ved at tilsætte et overfladeaktivt middel også kendt som emulgator, overfladeaktivt stof, emulgeringsmiddel, stabilisator) til vandet før eller under tilsætning af asfalten, bliver asfalten og vandet blandbart. Tilsætningen af overfladeaktivt stof letter spredningen af asfaltpartikler i den vandige fase (vand) og holder det spredt i suspension. For at blande asfalten som små partikler i ophænget anvendes mekanisk forskydningsblandingsudstyr (f.eks. ultralyd, højforskydningsblander, kolloid mølle osv.). En asfaltemulsion af høj kvalitet giver belægningens modstandsdygtighed over for spordannelse, fugtfølsomhed, revnebestandighed og udmattelsesevne.
Definition af emulsion
“En emulsion er et heterogent system, der er termodynamisk ustabilt, og som består af mindst to ublandbare væskefaser, hvor den ene er dispergeret i den anden i form af små dråber (perler), hvis diameter generelt er større end 0,1 µm. Et sådant system har en minimumsstabilitet, som kan forbedres ved tilsætning af passende midler, såsom overfladeaktive stoffer, eller finfordelte faste stoffer.”. (Becher, P. Emulsion. Teori og praksis. 1961.)
Hvad er bitumen?
Bitumen er et cementbaseret materiale, der bruges i byggeriet som asfaltbindemiddel, der holder asfalten sammen. Det har et smeltepunkt på 180ºC. Bitumenemulsioner er en mørkebrun væske, som enten kan være kationisk, hvor emulsioner har dråber, der bærer en positiv ladning, eller anionisk, hvor emulsioner har negativt ladede dråber.
Hvad er gylletætninger?
Gylletætninger er en formulering af vand, asfaltemulsion, aggregat og tilsætningsstoffer til en eksisterende asfaltbelægningsoverflade. En gylleforsegling ligner en tågeforsegling, bortset fra at gylleforseglingen har aggregater som en del af blandingen. Polymer er almindeligt additiv, der forbedrer asfaltemulsionens egenskaber. Denne kombinerede blanding af emulsion og aggregater er den såkaldte gylle for at beskytte den underliggende belægningsstruktur og for at give en ny vejbaneoverflade.
Hvad er tågetætninger?
Tågeforsegling refererer til påføring af en specialformuleret asfaltemulsion på en eksisterende asfaltoverflade. En tågeforseglingsemulsion består af en vand-olieblanding, som let kan sprøjtes på en eksisterende belægning, også kendt som “tåge.”
Hvad er chipforseglinger?
Påføringen af en spånforsegling involverer en asfaltemulsion, der indeholder kugler af belægningsasfalt, vand, et emulgeringsmiddel eller overfladeaktivt stof, polymer og ofte et foryngende tilsætningsstof. CHip-tætninger påføres i en to-trins proces, som først omfatter fordeling af asfaltemulsionen og derefter et lag af lille knust sten til en eksisterende asfaltbelægningsoverflade. Den lille knuste sten kaldes også “pomfrit”, hvilket giver chipforseglingsmetoden sit navn.
Hvad er skrubbetætninger?
En skrubbeforseglingsbehandling minder meget om spånforseglingen, hvor en asfaltemulsion og knust grus bruges til at rehabilitere en beskadiget asfaltbelægning. Den eneste forskel er påføringsmetoden: Til påføring af en skrubbeforsegling påføres asfaltemulsionen af såkaldte skrubbekoste, som sikrer, at asfaltemulsionen trænger ind i fortovsrevnerne.
Hvad er Cape Seals?
Kapforsegling refererer til påføring af en spån- eller skrubbeforsegling med en efterfølgende påføring af gylleforsegling eller mikrooverflade på et senere tidspunkt. Mens spån- eller skrubbetætninger forsegler og binder revnerne i det eksisterende fortov, forbedrer den efterfølgende gylletætning eller mikrooverflade spånfastholdelsen og glatheden af vejbanens overflade. Kapforseglinger bruges mest som en intermitterende løsning, der bruges til asfaltkonstruktioner, der kun udviser moderat nød, små eller ingen hjulspor, moderate revnebredder. Kapforsegling bruges mest som middel til at forlænge belægningens levetid, indtil rehabilitering eller genopbygning udføres.
Hvad er Microsurfacing?
Microsurfacing er en behandling, der kan sammenlignes med en slamforsegling. Ved mikrobelægning påføres en formulering bestående af vand, asfaltemulsion, tilslag og kemiske tilsætningsstoffer på overfladen af en asfaltbetonbelægning. Polymeradditiver bruges til at forbedre asfaltemulsionens blandingsegenskaber. Den største forskel mellem slamforsegling og mikrobelægning er, hvordan de udføres. “pause” eller hærde. Mens slamforsegling kræver, at vandet fordamper fra asfaltemulsionen, når den er fordelt, indeholder asfaltemulsionen i en mikrobelægning kemiske tilsætningsstoffer, som gør det muligt for den at gå i stykker uden at være afhængig af sol eller varme for at fordampe. Det gør mikrobelægning til den foretrukne behandling på stærkt trafikerede veje (kort tid til at bryde sammen) eller i koldere klimaer.
Hvad forårsager forringelse af fortov?
Efterhånden som fortovet ældes, begynder det at blive forringet. Hvor hurtigt det nedbrydes, påvirkes af mange faktorer. De primære faktorer er miljøet og trafikbelastningen. Sollys oxiderer over tid overfladelaget og får det til at blive skørt. Hvis fortovet er for skøre, begynder der at dannes revner som følge af høje gentagelser af trafikbelastning på fortovet. Hvis fortovet ikke er forseglet ordentligt, kan regnvand eller vandingsvand infiltrere revnerne i bundlaget og beskadige belægningens strukturelle integritet. Vand kan erodere eller vaske de underliggende basislag væk og få belægningen til at svigte på grund af manglende støtte.