Mélange ultrasonique de rajeunisseurs d'asphalte
Les réhabilitateurs et les rajeunisseurs d'asphalte permettent de recycler les chaussées en asphalte existantes en appliquant des agents de rajeunissement au matériau de construction. Les disperseurs à ultrasons sont une technique puissante pour mélanger des nanoparticules et des nanogouttelettes aux émulsions d'asphalte et de bitume. Les ultrasons de puissance sont utilisés pour fabriquer des additifs de haute performance pour des chaussées durables à long terme.
Réhabilitation de l'asphalte
L'asphalte altéré, séché, vieilli et fissuré a perdu ses huiles de goudron d'origine et est endommagé par l'oxydation, ce qui entraîne l'apparition de fissures, de nids-de-poule et d'ornières à la surface. Compte tenu de l'énorme quantité d'asphalte utilisée dans la construction, la réhabilitation et le rajeunissement des chaussées et autres structures en asphalte est un secteur important, qui permet d'économiser des ressources et des dépenses.
Les structures bitumineuses existantes, endommagées par les intempéries, l'âge et le trafic, peuvent être réhabilitées et rajeunies par l'application de fog seals, slurry seals, chip seals, scrub seals, cape seals et autres produits de rajeunissement de l'asphalte. Ces formulations de scellement consistent en un mélange d'eau, d'émulsion d'asphalte, d'agrégats (petits graviers, également appelés copeaux), de polymères et de nano-additifs.
Les revêtements bitumineux modifiés qui contiennent certaines nanoparticules de renforcement présentent des propriétés thermiques, électriques et mécaniques souhaitables et ont donc des fonctionnalités améliorées. Afin de réduire le coût du liant bitumineux et de l'entretien des routes et de les rendre plus respectueuses de l'environnement, des technologies alternatives telles que les additifs fonctionnalisés et mélangés par ultrasons et les nouvelles formulations composites d'asphalte, qui ont la capacité de s'autoréparer, sont essentielles pour préserver et renouveler les chaussées existantes à l'avenir.
Production par ultrasons d'additifs pour les émulsions d'asphalte
Une émulsion d'asphalte se compose de trois éléments principaux : l'asphalte, l'eau et un agent tensioactif émulsifiant. Étant une dispersion stable de gouttelettes de ciment bitumineux dans l'eau, une émulsion d'asphalte peut être pompée, stockée et mélangée à des agrégats. Une émulsion doit “pause” rapidement au contact des agrégats lorsqu'ils sont mélangés ou après avoir été pulvérisés. La rupture est la séparation de l'eau et de l'asphalte. Lorsque l'eau s'est évaporée, l'émulsion est “fixer”. Après rupture, durcissement et prise, le résidu d'asphalte possède les propriétés d'adhérence, de durabilité et de résistance à l'eau de l'asphalte de base d'origine.
L'émulsification par ultrasons permet de formuler des émulsions d'asphalte de haute qualité
La technique d'émulsification par ultrasons est compatible avec de multiples formulations d'émulsifiants et de tensioactifs. Le choix de l'émulsifiant a un impact sur les caractéristiques de prise des émulsions d'asphalte, les rendant à prise lente, moyenne ou rapide. Des additifs, des modificateurs, des charges, des fibres, des caoutchoucs et d'autres ingrédients de formulation peuvent être ajoutés au cours des différentes étapes du processus de sonication. – en fonction de la formulation et des exigences de mélange des composés spécifiques.
UIP4000hdT – Mélangeur ultrasonique en ligne de 4000 watts
Qualité de l'émulsion
Le grade d'émulsion d'une émulsion d'asphalte et d'un rajeunisseur d'asphalte est un facteur important qui détermine la vitesse de rupture (prise rapide, moyenne ou lente). Le type (ionique / non ionique) et la concentration des agents émulsifiants ainsi que les spécificités de la formulation telles que le rapport émulsions/solides, la porosité, la taille des particules et la granulométrie influencent le comportement de prise. Les paramètres d'émulsification par ultrasons pouvant être contrôlés avec précision, l'impact de la sonication sur l'émulsion peut être ajusté en fonction de la qualité d'asphalte visée. Que les émulsions visées soient microniques, submicroniques ou nanométriques, le traitement par ultrasons vous permet de contrôler entièrement les paramètres du processus.
rhéologie
Les émulsions d'asphalte présentent une viscosité d'environ 50-1000 cP à 60°C, ce qui est considérablement inférieur à la viscosité de l'asphalte lui-même (10 000-400 000 cP). En raison de leur viscosité plus faible, les émulsions d'asphalte peuvent être appliquées à l'aide de techniques à basse température, qui réduisent les émissions et la consommation d'énergie, évitent l'oxydation de l'asphalte et sont considérablement moins dangereuses que les techniques d'asphalte à chaud. En outre, l'application d'émulsions d'asphalte est plus économique et plus respectueuse de l'environnement que les techniques à froid utilisant des asphaltes coupés. La viscosité et la rhéologie d'une émulsion d'asphalte peuvent être influencées et ajustées par la concentration d'émulsifiant et l'apport d'énergie pendant l'émulsification par ultrasons.
Capacité de pénétration
Les capacités de pénétration des rajeunisseurs d'asphalte sont cruciales, car un agent de rajeunissement performant pénètre dans la structure de la chaussée et scelle la surface. Un rajeunisseur d'asphalte performant, capable de pénétrer profondément dans le liant asphaltique (bitume), augmente la flexibilité et restaure de l'intérieur la chaussée de manière à ce qu'elle s'auto-cicatrise. Préparez des émulsions d'asphalte hautement fonctionnalisées en formulant des gouttelettes submicroniques et nanométriques à l'aide d'ultrasons puissants !
Additifs
Des polymères, du caoutchouc, des charges, des huiles et des agents de rajeunissement sont ajoutés aux émulsions d'asphalte afin d'améliorer les principales propriétés de l'asphalte natif, telles que le classement des performances à haute et basse température (PG), la viscosité, la fissuration à basse température, la ductilité et la relaxation des contraintes, le point de ramollissement et la pénétration, l'affinité et la stabilité avec les polymères et le rajeunissement de l'asphalte vieilli dans les mélanges RAP/RAS (chaussée en asphalte récupérée (RAP) et bardeaux d'asphalte recyclés (RAS)). Les disperseurs à ultrasons mélangent les solides et les gouttelettes sous forme de particules monodisperses dans l'émulsion d'asphalte. La technologie de malaxage et de mélange par ultrasons produit des mélanges d'asphalte de haute performance !
lot principal
L'émulsification et la dispersion par ultrasons sont idéales pour préparer des lots principaux d'émulsions d'asphalte hautement concentrées. Les émulsions préparées par ultrasons avec une teneur élevée en asphalte (jusqu'à 90 %) sont diluées ultérieurement pour atteindre une concentration de 70 % ou 60 % afin d'obtenir le rapport eau/huile souhaité pour l'application finale.
UIP16000 – Puissance d'ultrasons de 16 kW par unité de mélange ultrasonique
Avantages des émulsions d'asphalte par ultrasons
La technologie de mélange par ultrasons permet de développer et de produire des formulations de rajeunissement de l'asphalte qui sont faciles à manipuler, rentables et respectueuses de l'environnement. La puissante cavitation ultrasonique crée des dispersions et des émulsions submicroniques et nanométriques qui présentent une excellente pénétrabilité, des performances élevées et une endurance à long terme.
Mélangez vos émulsions de pavage et vos dispersions pour enrobés bitumineux par ultrasons à haute puissance !
Disperseur ultrasonique haute puissance pour les émulsions d'asphalte
Hielscher Ultrasonics fabrique et fournit des mélangeurs ultrasoniques de grande puissance pour les émulsions d'asphalte et de bitume. Les disperseurs ultrasoniques industriels pour l'émulsification en ligne offrent la possibilité de traiter une large gamme d'émulsions d'asphalte et de bitume. La sonication permet de tester facilement de nouvelles formulations, qui sont émulsionnées uniformément pour une stabilité et une performance excellentes de l'émulsion. Diverses géométries de réacteurs à ultrasons et d'inserts tels que le Cavitateur multiphase permettent d'adapter facilement le processeur à ultrasons à votre formulation spécifique d'asphalte ou de bitume.
Un prémélange grossier de liquides et de solides est introduit dans le disperseur à ultrasons, où les deux phases (eau + bitume ou bitume + additifs optionnels) sont broyées par voie humide et uniformément en une suspension colloïdale très stable. Le broyage et la dispersion par ultrasons sont capables de traiter de grands volumes dans un processus rapide.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :
| Volume du lot | Débit | Dispositifs recommandés |
|---|---|---|
| 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 à 20L | 0.2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000hdT |
| n.d. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | plus grande | groupe de UIP16000 |
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Processeurs ultrasoniques de grande puissance, du laboratoire à l'échelle pilote et industrielle.
Littérature/Références
- Ezio Santagata, Orazio Baglieri, Lucia Tsantilis, Giuseppe Chiappinelli, Ilaria Brignone Aimonetto (2015) :
Effet de la sonication sur les propriétés à haute température des liants bitumineux renforcés par des nano-additifs. Construction and Building Materials,Volume 75, 2015. 395-403. - Zhambolova, A. ; Vocaturo, A.L. ; Tileuberdi, Y. ; Ongarbayev, Y. ; Caputo, P. ; Aiello, I. ; Oliviero Rossi, C. ; Godbert, N. (2020) : Fonctionnalisation et modification du bitume par des nanoparticules de silice. Sciences appliquées 2020, 10, 6065.
- K. Daoust, A. Begriche, J.P. Claverie, A. Tagnit-Hamou (2023) : Nanoparticules de fumée de silice autodispersées : Un adjuvant précieux pour le béton à ultra-hautes performances. Construction et matériaux de construction,
Volume 383, 2023. - Wang, H. ; Yang, J. ; Gong, M. (2016) : Caractérisation rhéologique des liants et mélanges bitumineux modifiés par des nanotubes de carbone. Documents de la conférence RILEM 2016.
- Ronald, M. ; Pumarejo Luis, F. (2016) : Formulation des émulsions bitumineuses : State-of-the-art and dependency of formulation on emulsions properties. Construction and Building Materials 123, 2016. 162-173.
Qu'il faut savoir
Qu'est-ce qu'une émulsion bitumineuse ?
Une émulsion d'asphalte est un mélange d'eau et d'asphalte. L'asphalte étant un composé huileux et hydrophobe, il ne peut être mélangé à l'eau. L'ajout d'un agent tensioactif (également appelé émulsifiant, surfactant, agent émulsifiant, stabilisateur) à l'eau avant ou pendant l'ajout de l'asphalte permet de mélanger l'asphalte et l'eau. L'ajout d'un agent tensioactif facilite la dispersion des particules d'asphalte dans la phase aqueuse (eau) et les maintient en suspension. Pour mélanger l'asphalte sous forme de petites particules dans la suspension, on utilise des équipements de mélange à cisaillement mécanique (par exemple, un appareil à ultrasons, un mélangeur à cisaillement élevé, un moulin colloïdal, etc. Une émulsion de bitume de haute qualité confère à la chaussée une résistance à l'orniérage, une sensibilité à l'humidité, une résistance à la fissuration et des performances en matière de fatigue.
Définition de l'émulsion
“Une émulsion est un système hétérogène thermodynamiquement instable formé d'au moins deux phases liquides non miscibles, dont l'une est dispersée dans l'autre sous forme de petites gouttelettes (billes) dont le diamètre est généralement supérieur à 0,1µm. Un tel système présente une stabilité minimale qui peut être améliorée par l'ajout d'agents appropriés, tels que des tensioactifs, ou de particules finement divisées.”. (Becher, P. Emulsion. Théorie et pratique. 1961.)
Qu'est-ce que le bitume ?
Le bitume est un matériau cimentaire utilisé dans la construction comme liant de l'asphalte, qui maintient l'asphalte ensemble. Son point de fusion est de 180ºC. Les émulsions de bitume sont un liquide brun foncé, qui peut être soit cationique, lorsque les émulsions ont des gouttelettes qui portent une charge positive, soit anionique, lorsque les émulsions ont des gouttelettes chargées négativement.
Qu'est-ce qu'un joint à boue ?
Le coulis bitumineux est une formulation d'eau, d'émulsion de bitume, de granulats et d'additifs sur une surface de revêtement bitumineux existante. Un coulis bitumineux est similaire à un brouillard de scellement, sauf qu'il contient des agrégats dans le mélange. Le polymère est un additif courant qui améliore les propriétés de l'émulsion d'asphalte. Ce mélange d'émulsion et de granulats est appelé coulis afin de protéger la structure de la chaussée sous-jacente et de fournir une nouvelle surface de chaussée.
Qu'est-ce qu'un joint antibrouillard ?
L'étanchéisation par brouillard est l'application d'une émulsion d'asphalte spécialement formulée à la surface d'une chaussée asphaltée existante. Une émulsion de scellement par brouillard consiste en un mélange d'eau et d'huile, qui peut être facilement pulvérisé sur une chaussée existante, également connue sous le nom d'émulsion de scellement par brouillard. “le brouillard.”
Qu'est-ce qu'un joint à puce ?
L'application d'un enduit superficiel implique une émulsion d'asphalte qui contient des globules d'asphalte, de l'eau, un agent émulsifiant ou un surfactant, un polymère et souvent un additif de rajeunissement. Les enrobés sont appliqués selon un processus en deux étapes qui comprend d'abord la distribution de l'émulsion d'asphalte et ensuite une couche de petites pierres concassées sur une surface de chaussée asphaltée existante. Les petites pierres concassées sont également appelées “copeaux”qui donne son nom à la méthode de scellement des copeaux.
Qu'est-ce qu'un joint de lavage ?
Le traitement par enduit superficiel est très similaire à l'enduit superficiel, qui consiste à utiliser une émulsion d'asphalte et du gravier concassé pour remettre en état une chaussée en asphalte endommagée. La seule différence réside dans la méthode d'application : Pour l'application d'un enduit superficiel, l'émulsion d'asphalte est appliquée à l'aide de balais de lavage, ce qui permet à l'émulsion d'asphalte de pénétrer dans les fissures de la chaussée.
Qu'est-ce que le phoque du Cap ?
Le scellement au cap désigne l'application d'un enduit superficiel ou d'une couche de frottement, suivie d'une application ultérieure d'un coulis bitumineux ou d'un microrevêtement. Alors que les enduits superficiels scellent et collent les fissures de la chaussée existante, l'application ultérieure d'un coulis bitumineux ou d'un microrevêtement améliore la rétention des copeaux et l'uni de la surface de la chaussée. Les scellements de type "Cape Seals" sont principalement utilisés comme solution de rechange intermittente, pour les structures asphaltées qui ne présentent qu'une dégradation modérée, des ornières légères ou inexistantes, des fissures de largeur modérée. Le scellement est surtout utilisé pour prolonger la durée de vie de la chaussée jusqu'à ce qu'une réhabilitation ou une reconstruction soit effectuée.
Qu'est-ce que le micro-surfaçage ?
Le microrevêtement est un traitement comparable au coulis bitumineux. Pour le microrevêtement, une formulation composée d'eau, d'émulsion d'asphalte, d'agrégats et d'additifs chimiques est appliquée à la surface d'une chaussée en béton bitumineux. Des additifs polymères sont utilisés pour améliorer les propriétés du mélange de l'émulsion d'asphalte. La principale différence entre le coulis bitumineux et le microrevêtement réside dans la manière dont ils sont appliqués. “pause” ou durcir. Alors que le coulis d'étanchéité exige que l'eau s'évapore de l'émulsion d'asphalte après sa distribution, l'émulsion d'asphalte dans un revêtement de microsurfaçage contient des additifs chimiques qui lui permettent de se rompre sans dépendre du soleil ou de la chaleur pour que l'évaporation se produise. Cela fait du microrevêtement le traitement préféré pour les routes très fréquentées (peu de temps pour se rompre) ou les climats plus froids.
Quelles sont les causes de la détérioration des chaussées ?
En vieillissant, la chaussée commence à se détériorer. La rapidité de la dégradation dépend de nombreux facteurs. Les principaux sont l'environnement et les charges de trafic. Avec le temps, la lumière du soleil oxyde la couche superficielle et la rend cassante. Si la chaussée est trop fragile, des fissures commencent à se former sous l'effet des fortes répétitions des charges de trafic sur la chaussée. Si la chaussée n'est pas correctement scellée, l'eau de pluie ou d'irrigation peut s'infiltrer dans les fissures jusqu'à la couche de base et endommager l'intégrité structurelle de la chaussée. L'eau peut éroder ou emporter les couches de base sous-jacentes et provoquer la défaillance de la chaussée par manque de support.