Technologie des ultrasons Hielscher

Mélange par ultrasons de rajeunisseurs d'asphalte

  • Les réhabilitateurs et les rajeunisseurs d'asphalte permettent de recycler les chaussées d'asphalte existantes en appliquant des agents rajeunissants sur le matériau de construction.
  • Les disperseurs ultrasoniques sont une technique puissante pour mélanger les nanoparticules et les nanoparticules dans les émulsions d'asphalte et de bitume.
  • Les ultrasons de puissance sont utilisés pour fabriquer des additifs de haute performance pour les chaussées durables à long terme.

 

Réhabilitation de l'asphalte

Mélange par ultrasons d'additifs pour asphalteL'asphalte vieilli, séché, vieilli et fissuré a perdu ses huiles de goudron d'origine et est endommagé par l'oxydation, de sorte que des fissures, des nids-de-poule et des ornières sur le chemin de roulement se forment à la surface. En ce qui concerne l'énorme quantité d'asphalte utilisée dans la construction, la réhabilitation et le rajeunissement des chaussées et autres structures d'asphalte est un secteur important, qui permet d'économiser des ressources et des dépenses.
Les structures d'asphalte existantes, endommagées par les intempéries, l'âge et la charge de circulation, peuvent être remises en état et rajeunies par l'application de sables bitumineux, de coulis bitumineux, d'enduits superficiels, d'enduits superficiels, d'enduits superficiels, d'enduits superficiels et autres produits de rajeunissement. Ces formulations d'étanchéité consistent en un mélange d'eau, d'émulsion d'asphalte, d'agrégats (petits graviers, aussi appelés copeaux), de polymères et de nano-additifs.
Les chaussées d'asphalte modifié qui contiennent certaines nanoparticules de renforcement présentent des propriétés thermiques, électriques et mécaniques souhaitables et ont ainsi amélioré leurs fonctionnalités. Afin de réduire le coût des liants bitumineux et de l'entretien des routes et d'accroître leur respect de l'environnement, des technologies alternatives telles que les additifs fonctionnalisés et mélangés par ultrasons et les nouvelles formulations composites bitumineuses, qui ont la capacité d'autoréparation, sont essentielles pour préserver et renouveler les revêtements existants à l'avenir.

Production par ultrasons d'additifs pour 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 asphaltique dans l'eau, une émulsion d'asphalte peut être pompée, stockée et mélangée à des agrégats. Une émulsion doit "se casser" rapidement au contact des granulats lors du mélange ou après avoir été pulvérisée. La rupture est la séparation de l'eau de l'asphalte. Lorsque l'eau s'est évaporée, l'émulsion est "prise". Après la rupture, le durcissement et la prise, le résidu d'asphalte a les propriétés d'adhérence, de durabilité et de résistance à l'eau de l'asphalte de base d'origine.
L'émulsification ultrasonique 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 d'agents tensioactifs. Le choix de l'émulsifiant a un impact sur les caractéristiques de prise des émulsions d'asphalte, les rendant à prise lente, moyenne et rapide. Des additifs, modificateurs, charges, fibres, caoutchoucs et autres ingrédients de formulation peuvent être ajoutés au cours des différentes étapes du processus de sonication. – en fonction de la formulation et des besoins de mélange des composés spécifiques.

Disperseur ultrasonique UIP4000hdT (puissance ultrasonore 4kW)

UIP4000hdT – Mélangeur en ligne ultrasonique 4000 watts

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Grade émulsion

La qualité de l'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 gradation influencent le comportement de prise. Comme les paramètres d'émulsification ultrasonore peuvent être contrôlés avec précision, l'impact de la sonication sur l'émulsion peut être ajusté à la qualité d'asphalte visée. Les émulsions micron, submicron ou nano-émulsions sont ciblées, le traitement par ultrasons vous donne le contrôle total sur les paramètres du processus.

rhéologie

Les émulsions d'asphalte présentent des viscosités d'environ 50-1000 cP à 60°C, ce qui est nettement inférieur à la viscosité de l'asphalte lui-même (10.000-400.000 cP). En raison de leur faible viscosité, les émulsions d'asphalte peuvent être appliquées à basse température, ce qui réduit les émissions et la consommation d'énergie, évite l'oxydation de l'asphalte et est considérablement moins dangereux que les techniques d'asphalte chaud. De plus, l'application d'émulsions d'asphalte est plus économique et plus respectueuse de l'environnement que les techniques à froid utilisant des enrobés fluidifiés. La viscosité et la rhéologie d'une émulsion d'asphalte peuvent être influencées et ajustées par la concentration de l'émulsifiant et l'apport d'énergie pendant l'émulsification ultrasonique.

Capacité de pénétration

Les capacités de pénétration des rajeunisseurs d'asphalte sont cruciales, car un agent rajeunissant à haute performance pénètre dans la structure de la chaussée et en assure l'étanchéité. Un rajeunisseur d'asphalte haute performance, capable de pénétrer profondément dans le liant bitumineux (bitume), augmente la flexibilité et restaure de l'intérieur de façon à obtenir une autoréparation de la chaussée. Préparez des émulsions d'asphalte hautement fonctionnalisées en formulant des gouttelettes submicroniques et nanométriques avec ultrasons de puissance !

additifs

Des polymères, du caoutchouc, des charges, des huiles et des agents de rajeunissement sont ajoutés aux émulsions d'asphalte afin d'améliorer les propriétés clés de l'asphalte naturel, 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, la stabilité des polymères et le rajeunissement des vieux asphaltes en mélanges RAP/RAS (revêtements en bitume récupéré (RAP) et bardeaux en bitume recyclé (RAS)). Les disperseurs ultrasoniques mélangent les solides et les gouttelettes sous forme de particules monodisperses dans l'émulsion d'asphalte. La technologie de mélange et de malaxage par ultrasons produit des enrobés bitumineux de haute performance !

Mélange-maître

L'émulsification et la dispersion par ultrasons sont idéales pour préparer des mélanges maîtres d'émulsions d'asphalte hautement concentrées. Les émulsions préparées par ultrasons à haute teneur en asphalte (jusqu'à 90%) sont diluées plus tard pour atteindre une concentration de 70% ou 60% afin d'obtenir le rapport eau/huile souhaité en fonction de l'application finale.

UIP16000 (16kW) est l'équipement d'extraction par ultrasons le plus puissant de Hielscher.

UIP16000 – Puissance ultrasonique de 16kW 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, économiques et respectueuses de l'environnement. La cavitation ultrasonique puissante crée des dispersions et des émulsions submicroniques et nanométriques qui présentent une excellente pénétrabilité, une haute performance et une longue durée de vie.
Mélangez vos émulsions et dispersions de pavage pour les enrobés bitumineux par ultrasonisation haute puissance !

Disperseur ultrasonique de haute puissance pour émulsions d'asphalte

Cellule de mesure UIP4000hdT pour la sonication en ligne à l'échelle industrielleHielscher Ultrasons fabrique et fournit des mélangeurs à ultrasons de haute 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 uniformément émulsionnées pour une excellente stabilité et performance de l'émulsion. Diverses géométries et inserts de réacteurs à ultrasons tels que les MultiPhaseCavitator permettent d'adapter facilement le processeur ultrasonique à votre formulation d'asphalte ou de bitume spécifique.
Un prémélange grossier de liquide et de solides est introduit dans le disperseur ultrasonique, où les deux phases (eau + asphalte ou bitume + additifs optionnels) sont broyées par voie humide et broyées uniformément dans une suspension colloïdale très stable. Le broyage et la dispersion par ultrasons sont capables de traiter des volumes importants dans un processus rapide.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:

lot Volume Débit Appareils recommandés
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000hdT
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

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Hielscher Ultrasons fabrique des ultrasons de haute performance pour des applications sonochimiques.

Des processeurs à ultrasons de haute puissance, du laboratoire au pilote et à l'échelle industrielle.

Littérature / Références

  • Wang, H. ; Yang, J. ; Gong, M. (2016) : Caractérisation rhéologique des liants et mélanges d'asphalte modifiés avec des nanotubes de carbone. RILEM Conference Papers 2016.
  • Ronald, M. ; Pumarejo Luis, F. (2016) : Formulation d'émulsions d'asphalte : Etat de l'art et dépendance de la formulation par rapport aux propriétés des émulsions. Construction et matériaux de construction 123, 2016. 162–173.


Qu'il faut savoir

Qu'est-ce qu'une émulsion d'asphalte ?

Une émulsion d'asphalte est un mélange d'eau et d'asphalte. Comme l'asphalte est un composé huileux et hydrophobe, il ne peut pas être mélangé à l'eau. En ajoutant à l'eau un agent tensioactif également connu sous le nom d'émulsifiant, surfactant, agent émulsifiant, stabilisant) avant ou pendant l'ajout de l'asphalte, l'asphalte et l'eau deviennent malaxables. L'ajout d'agent tensioactif facilite la dispersion des particules d'asphalte dans la phase aqueuse (eau) et le maintient en suspension. Pour mélanger l'asphalte sous forme de petites particules dans la suspension, on utilise un équipement mécanique de mélange par cisaillement (p. ex. un mélangeur à ultrasons, un mélangeur à cisaillement élevé, un broyeur colloïdal, etc. Une émulsion d'asphalte de haute qualité confère à la chaussée une résistance à l'orniérage, une sensibilité à l'humidité, une résistance à la fissuration et une résistance à la fatigue.
Définition de l'émulsion
"Une émulsion est un système hétérogène thermodynamiquement instable formé par au moins deux phases liquides non miscibles, l'une étant dispersée dans l'autre sous forme de petites gouttelettes (billes) dont le diamètre est généralement supérieur à 0,1µm. Un tel système a une stabilité minimale qui pourrait être améliorée par l'ajout d'agents appropriés, tels que des agents tensioactifs, ou finement divisés et solides". (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 d'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, où les émulsions ont des gouttelettes qui portent une charge positive, soit anionique, où les émulsions ont des gouttelettes chargées négativement.

Qu'est-ce qu'un coulis bitumineux ?

Les coulis bitumineux sont une formulation d'eau, d'émulsion d'asphalte, d'agrégats et d'additifs à la surface d'une chaussée asphaltée existante. Un coulis bitumineux est semblable à un coulis bitumineux, sauf que le coulis bitumineux contient des agrégats qui font partie du mélange. Le polymère est un additif courant qui améliore les propriétés de l'émulsion d'asphalte. Ce mélange combiné d'émulsion et d'agrégats constitue ce que l'on appelle le coulis afin de protéger la structure sous-jacente de la chaussée et d'obtenir une nouvelle surface de chaussée.

Qu'est-ce qu'un joint antibrouillard ?

Le scellement du brouillard se réfère à l'application d'une émulsion d'asphalte spéciale formulée sur une surface de chaussée en asphalte existante. Une émulsion de joint antibuée consiste en un mélange eau-huile qui peut être facilement pulvérisé sur une chaussée existante, aussi connu sous le nom de "brumisation".

Qu'est-ce qu'un sceau à copeaux ?

L'application d'un enduit superficiel consiste en une émulsion d'asphalte qui contient des globules d'asphalte de pavage, de l'eau, un agent émulsifiant ou un surfactant, un polymère et, souvent, un additif rajeunissant. Les joints CHip sont appliqués en deux étapes qui comprennent d'abord la distribution de l'émulsion d'asphalte et ensuite une couche de petites pierres concassées sur une surface de chaussée en asphalte existante. La petite pierre concassée s'appelle aussi “croustilles”ce qui donne son nom à la méthode d'enrobage des copeaux.

Qu'est-ce qu'un sceau à récurer ?

Le traitement d'étanchéité par frottement est très semblable à l'enrobage par gravillons, où une émulsion d'asphalte et du gravier concassé sont utilisés pour réhabiliter une chaussée endommagée en asphalte. La seule différence est la méthode d'application : Pour l'application d'un joint de frottement, l'émulsion d'asphalte est appliquée par des balais de frottement, qui assurent que l'émulsion d'asphalte pénètre dans les fissures de la chaussée.

Que sont les phoques du Cap ?

L'étanchéité du capuchon fait référence à l'application d'un enduit superficiel à base de copeaux ou d'un enduit superficiel et à l'application subséquente d'un enduit superficiel ou d'un microrevêtement à une date ultérieure. Tandis que les joints d'étanchéité à copeaux ou à frottement scellent et collent les fissures dans la chaussée existante, le coulis bitumineux ou le microrevêtement qui en résulte améliore la rétention des copeaux et la fluidité de la surface de la chaussée. Les joints d'étanchéité du cap sont surtout utilisés comme solution de contournement intermittente pour les structures d'asphalte qui ne présentent qu'une détresse modérée, peu ou pas d'ornières et des fissures d'une largeur modérée. L'imperméabilisation du chapeau est surtout utilisée comme remède pour prolonger la durée de vie de la chaussée jusqu'à ce que la réhabilitation ou la reconstruction soit effectuée.

Qu'est-ce que Microsurfacing ?

Le microrevêtement est un traitement comparable à un coulis bitumineux. Pour le microrevêtement, une formulation constituée d'eau, d'émulsion d'asphalte, d'agrégat et d'additifs chimiques est appliquée à la surface d'une chaussée en béton bitumineux. Des additifs polymères sont utilisés pour améliorer les propriétés de mélange de l'émulsion d'asphalte. La principale différence entre le coulis bitumineux et le microsurfaçage réside dans la façon dont ils se "cassent" ou durcissent. Alors que le coulis bitumineux exige que l'eau s'évapore de l'émulsion d'asphalte après sa distribution, l'émulsion d'asphalte dans un revêtement de microrevêtement contient des additifs chimiques qui lui permettent de se briser sans dépendre du soleil ou de la chaleur pour l'évaporation. Cela fait du microrevêtement le traitement privilégié pour les routes très fréquentées (peu de temps avant la rupture) ou pour les climats plus froids.

Qu'est-ce qui cause la détérioration de la chaussée ?

Au fur et à mesure que la chaussée vieillit, elle commence à se détériorer. La rapidité avec laquelle il se décompose est influencée par de nombreux facteurs. Les principaux facteurs sont l'environnement et les charges de trafic. Avec le temps, la lumière du soleil oxyde la couche superficielle et la fragilise. Si la chaussée est trop fragile, des fissures commencent à se former à la suite de fortes répétitions de la charge de circulation sur la chaussée. Si la chaussée n'est pas bien scellée, l'eau de pluie ou l'eau d'irrigation peut infiltrer les fissures dans la couche de base et endommager l'intégrité structurale de la chaussée. L'eau peut éroder ou emporter les couches de base sous-jacentes et causer l'affaissement de la chaussée par manque de support.