آسفالت مخلوط سرد – با استفاده از فراصوت کیفیت بهتری تولید کنید
چرا از فراصوت برای امولسیون های آسفالت مخلوط سرد استفاده کنید؟
اهرم های اقتصادی اولیه عبارتند از فشرده سازی زمان اقامت، تقاضای امولسیفایر کمتر در همان اندازه قطرات هدف، دهانه باریک تر و در نتیجه پایداری ذخیره سازی بهتر و امکان کار در دمای فرآیند پایین تر. در مقایسه با روتور-استاتور یا آسیاب های کلوئیدی، سونوگرافی انرژی را از طریق میکروجت های کاویتاسیون به جای برش بین ابزار و استاتور ارائه می دهد، که به تجزیه سریعتر قطرات در یک ورودی انرژی خاص معین تبدیل می شود.
- کاهش ویسکوزیته اندازه گیری حدود 20 تا 30 درصد در فرمولاسیون بدون تغییر پس از فراصوت، همراه با تغییر به قطرات امولسیون کوچکتر و مونوپراکنده تر.
- صرفه جویی در سورفکتانت 10 تا 30 درصد برای یک هدف معین d90 و پنجره پایداری، زیرا میدان کاویتاسیون می تواند قطرات ریز تولید کند.
- زمان پردازش کوتاه تر و ردپای تجهیزات کوچکتر، از فراصوت می تواند ویسکوزیته مشخصات و اندازه قطره با فراصوت درون خطی دست یابد.
- دمای اختلاط پایین تر، که مصرف انرژی و قرار گرفتن کارگران در معرض دود را کاهش می دهد، در حالی که با ابتکارات اتحادیه اروپا و ایالات متحده برای کربن زدایی از مواد سنگفرش همسو است.
مکانیزم: کاهش و پراکندگی اندازه قطرات ناشی از کاویتاسیون
برخلاف برش صرفا مکانیکی، کاویتاسیون آکوستیک نوسانات فشار موضعی صدها بار و میکروجت را با سرعت ده ها تا صدها متر در ثانیه ایجاد می کند. در امولسیون های آسفالتی مخلوط سرد، این دو اثر هم افزایی ایجاد می کند. اول، کاهش سریع اندازه قطرات به توزیع باریک تر، کاهش ویسکوزیته در محتوای جامدات ثابت. دوم، میکرو اختلاط شدید در مقیاس مولکولی که جذب امولسیفایر ها را در رابط جدید تسریع می کند و امولسیون را بدون نیاز به مصرف بیش از حد امولسیفایر تثبیت می کند. نتیجه خالص فرمولی است که با بهبود پایداری طولانی مدت راحت تر پمپاژ و دراز می کشد.
مقیاس خطی: انرژی ویژه ثابت، دامنه ثابت، فشار ثابت
قانون عملی برای مقیاس اولتراسونیک ساده است. اگر ورودی انرژی خاص (کیلووات ساعت در هر تن) ، دامنه صوتی در صورت سونوترود و فشار راکتور را ثابت نگه دارید ، کیفیت امولسیون در مقیاس ها ثابت خواهد بود. این یک اکتشافی نیست. این است که چگونه شدت کاویتاسیون و دینامیک حباب به زمینه آکوستیک مرتبط، و به همین دلیل فراصوت صنعتی را می توان قطعی مهندسی. به عبارت دیگر، پروتکلی که شما در یک فراصوت UP400St در دامنه 40 درصد و 0.6 کیلووات ساعت / تن استفاده می کنید بر روی یک سیستم 4xUIP6000hdT با ارائه انرژی یکسان در هر جرم در همان دامنه از طریق یک سلول جریان که در همان فشار کار می کند، تولید می شود.
مسیر سه مرحله ای از ایده تا تولید
1) تست آزمایشگاهی با UP400St شروع با غربالگری فرمولاسیون و نسبت بر روی یک فراصوت جمع و جور UP400St (400 وات). در حالت دسته ای یا چرخشی با یک سلول جریان کوچک کار کنید تا دامنه، دما و انرژی خاص را جذب کنید. در عرض یک روز شما معمولا پنجره انرژی خاصی را که توزیع اندازه قطره مورد نظر و ویسکوزیته را بدون وارونگی فاز یا گرمایش بیش از حد ایجاد می کند، پرانتز می کنید.
2) بهینه سازی فرآیند با UIP2000hdT
برای اعتبارسنجی پردازش مداوم، اندازه گیری اثرات فشار و بهینه سازی توان عملیاتی در مقابل کیفیت، به UIP2000hdT (2 کیلووات) بروید. در اینجا چرخه کار، کنترل دمای درون خطی و فشار (معمولا 2 تا 5 بار برای تشدید کاویتاسیون) قفل می کنید. اینجاست که شما صرفه جویی در سورفکتانت ، هدف d90 یا دهانه و زمان اقامت قابل دستیابی را با نرخ جریان واقعی ثابت می کنید ، در حالی که انرژی را برای تعادل OPEX ثبت می کنید.
3) مقیاس تا تولید با 4xUIP6000hdT
تنظیمات فراصوت در مقیاس کامل اغلب از موازی سازی برای ضربه زدن به چند تن در ساعت استفاده می کنند. به عنوان مثال، چهار UIP6000hdT (هر کدام 6 کیلووات) به صورت موازی با انرژی ویژه 0.5 کیلووات ساعت بر تن در حدود 10 تا 12 تن در ساعت. از آنجایی که دستگاه ها دامنه کنترل شده و مجهز به راکتورهای سلول جریان و بوق های تقویت کننده هستند، میدان صوتی قابل تکرار است. این بدان معناست که ویسکوزیته d50، دهانه و بروکفیلد شما با داده های خلبان در پراکندگی تحلیلی مطابقت دارد.
مقایسه اولتراسوند با آسیاب های روتور-استاتور و کلوئیدی
آسیاب های روتوراستاتور و کلوئیدی قوی و آشنا هستند، اما شدت انرژی را با زمان اقامت و ردپای بزرگ مبادله می کنند. آنها همچنین اندازه قطرات را به پنجره های فرآیند بسیار باریک گره می زنند و ممکن است برای جلوگیری از افزایش ویسکوزیته به دمای بالا نیاز داشته باشند. اولتراسوند شکستگی قطرات را از برش بین قسمت های متحرک جدا می کند و در عوض از کاویتاسیون استفاده می کند، بنابراین در زمان های کوتاه تر با انرژی ویژه مشابه یا کمتر به اندازه قطرات یکسان یا بهتر می رسید. تعمیر و نگهداری نیز متفاوت است. هیچ تلورانس محکمی برای نگه داشتن بین استاتور و روتور وجود ندارد. در عمل، اپراتورها چرخه های تمیز کردن سریع تر و جابجایی آسان تر بین فرمولاسیون ها را گزارش می کنند.
اولتراسونیک با کارایی بالا UIP2000hdT (2 کیلو وات، 20 کیلوهرتز)
مهندسی سنگین برای کارخانه های آسفالت
تولید آسفالت مخلوط سرد یک محیط اتاق تمیز نیست. ماسونکاتورهای Hielscher در زمینه قابل سرویس هستند، و برای عملیات 24/7 در دامنه بالا طراحی شده اند. طرح های ویژه ای برای محیط های گرد و غبار و چالش برانگیز در دسترس است. راکتورهای سلول جریان دارای فشار هستند، برای کنترل حرارتی پوشش داده شده اند و با درج های MultiPhaseCavitator برای تزریق فاز دوم کنترل شده در دسترس هستند. برای جزئیات بیشتر در مورد اینکه چگونه MultiPhaseCavitator تماس بین فازها را برای امولسیون های بهتر بهبود می بخشد، به صفحه MultiPhaseCavitator مراجعه کنید.
Hielscher ارائه بیش از فقط تجهیزات فراصوت
لطفا مشخصات امولسیون فعلی و هدف توان عملیاتی خود را برای ما ارسال کنید. همراه با شما، ما می توانیم یک برنامه آزمایشگاهی به خلبان برنامه ریزی کنیم و یک تنظیم صوتی تولید را برای شما اندازه گیری کنیم. لطفا، پر کردن فرم تماس برای ارزیابی فراصوت امولسیون آسفالت مخلوط سرد. اگر ترجیح می دهید، لطفا یک درام کوچک از امولسیون یا اجزای فرمولاسیون خود را ارسال کنید و ما داده های کنار هم را در برابر فرآیند فعلی روتور-استاتور یا آسیاب کلوئیدی شما تولید خواهیم کرد.
مطالعه بیشتر / ادبیات آسفالت مخلوط سرد
- Herez, M. H.; Al Nageim, H.; Richardson, J.; Wright, S. Development of a Premium Cold Mix Asphalt. Kufa Journal of Engineering 2023, 14(3), 30-47.
- Colleoni, E.; Viciconte, G.; Canciani, C.; Saxena, S.; Guida, P.; Roberts, W. L. Sonoprocessing of Oil: Asphaltene Declustering Behind Fine Ultrasonic Emulsions. Ultrasonics Sonochemistry 2023, 98, 106476.
- ASTM D2397/D2397M-20. Standard Specification for Cationic Emulsified Asphalt; ASTM International: West Conshohocken, PA, 2020.
- European Asphalt Pavement Association (EAPA). Asphalt – A Key Construction Product for the European Circular Economy; Position Paper, 2022; 8 pp.
آسفالت مخلوط سرد – سوالات متداول
آسفالت مخلوط سرد چیست؟
آسفالت مخلوط سرد مخلوط آسفالتی است که بدون گرم کردن سنگدانه ها یا دمای آسفالت مخلوط داغ چسب تولید می شود. معمولا برای کاهش ویسکوزیته به امولسیون های قیر متکی است و امکان اختلاط، پمپاژ و قرار دادن در دمای نزدیک محیط را فراهم می کند. هنگامی که آب تبخیر می شود و امولسیون شکسته می شود، چسب ویسکوزیته را به دست می آورد و مخلوط استحکام پیدا می کند. مخلوط های سرد به طور گسترده ای برای تعمیر و نگهداری، وصله کردن و به طور فزاینده ای برای دوره های پایه و چسب استفاده می شوند، زمانی که محدودیت های محیطی یا لجستیکی به نفع پردازش دمای پایین باشد.
تفاوت بین مخلوط گرم و آسفالت مخلوط سرد چیست؟
آسفالت مخلوط گرم (HMA) در دمای 140 تا 180 درجه سانتیگراد تولید می شود تا از ویسکوزیته کم و پوشش کامل سنگدانه ها اطمینان حاصل شود. استحکام اولیه بالایی را ارائه می دهد و پیش فرض لایه های ساختاری است. آسفالت مخلوط سرد جایگزین کاهش ویسکوزیته حرارتی با امولسیون می شود، بنابراین می توان آن را در دماهای بسیار پایین تر تولید و اعمال کرد. این کلاس مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می دهد، اما معمولا به زمان پخت طولانی تری نیاز دارد زیرا امولسیون شکسته می شود و آب از سیستم خارج می شود. عملکرد مکانیکی را می توان برای نزدیک شدن به HMA در هنگام استفاده از امولسیون های بهینه ، پلیمرها و پروتکل های پخت مهندسی کرد.
مزایای آسفالت مخلوط سرد چیست؟
مزایای اصلی آن مصرف انرژی کمتر و انتشار CO2، تدارکات ساده تر (بدون نیاز به حفظ دمای بالا در حین حمل و نقل و قرار دادن) و بهبود ایمنی به دلیل کاهش دود است. مخلوط های سرد به ویژه برای محتوای RAP بالا و مشاغل از راه دور یا مقیاس کوچک جذاب هستند. با امولسیون های پردازش شده با سونوگرافی، توانایی رسیدن به اهداف رئولوژیکی و پایداری محکم را اضافه می کنید و در عین حال استفاده از سورفکتانت و دمای مخلوط را پایین می آورید.
آسفالت مخلوط سرد چقدر طول می کشد تا سفت شود؟
سخت شدن یا پخت به تبخیر آب، شیمی امولسیون، دمای محیط، رطوبت و ضخامت لایه بستگی دارد. تمرین میدانی اغلب باز شدن ترافیک را در عرض چند ساعت تا یک روز برای وصله مخلوط ها هدف قرار می دهد، در حالی که لایه های ساختاری ممکن است چندین روز طول بکشد تا به مدول طراحی برسند. سونوگرافی مکانیسم پخت اساسی را تغییر نمی دهد، اما با ارائه توزیع قطرات باریک تر و رئولوژی بهینه، می تواند رفتار شکستن و پخت قابل پیش بینی تری ایجاد کند.
قوی ترین مخلوط آسفالت چیست؟
از نظر ساختاری، آسفالت مخلوط گرم متراکم با اصلاح پلیمری و حفره های کم هوا اغلب به بالاترین مقاومت دست می یابد. برای مخلوط های سرد، استحکام تابعی از نوع امولسیون، خواص چسب باقیمانده، تراکم و پخت است. مخلوط های سرد اصلاح شده با پلیمر و امولسیون های کاتیونی به خوبی طراحی شده که ویسکوزیته چسب را پس از شکستن به طور کامل بازیابی می کنند، می توانند به معیارهای عملکرد خاص HMA برای لایه های خاص نزدیک شوند یا مطابقت داشته باشند، به ویژه زمانی که سونوگرافی پراکندگی همگن اصلاح کننده ها را تضمین می کند.
4 نوع امولسیون چیست؟
در عمل آسفالت شما عمدتا با امولسیون های روغن در آب سروکار دارید، اما در علم امولسیون می توانید روغن در آب، آب در روغن، امولسیون های متعدد مانند آب در روغن در آب و میکروامولسیون ها را تشخیص دهید. آسفالت مخلوط سرد تقریبا همیشه از سیستم های روغن در آب برای پمپاژ پذیری و جابجایی استفاده می کند. Sonicators در انواع مختلف موثر هستند، اما پنجره فرمولاسیون، سیستم سورفکتانت و انرژی پردازش متفاوت است.