ערבוב אולטרסוני של חומרי חידוש לאספלט
חומרי שיקום וחידוש לאספלט מאפשרים למחזר מיסעות אספלט קיימות באמצעות יישום חומרי חידוש על חומר הבנייה. מפזרים אולטרסוניים הם טכניקה רבת־עוצמה לערבוב ננו־חלקיקים וננו־טיפות לתוך תחליבי אספלט וביטומן. אולטרסאונד בעוצמה גבוהה משמש לייצור תוספים בעלי ביצועים גבוהים למיסעות עמידות לאורך זמן.
שיקום אספלט
אספלט שעבר בליה, התייבש, התיישן ונסדק איבד את שמני הזפת המקוריים שלו וניזוק מחמצון, כך שנוצרים על פניו סדקים, בורות וקוליסים בנתיבי הגלגלים. לנוכח כמויות האספלט העצומות המשמשות בבנייה, שיקום וחידוש של מיסעות ושל מבני אספלט אחרים הם תחום חשוב המסייע לחסוך במשאבים ובהוצאות.
ניתן לשקם ולחדש מבני אספלט קיימים שניזוקו מפגעי מזג האוויר, מהתיישנות ומעומסי תנועה באמצעות יישום איטום בריסוס ערפל, איטום בתרחיף, איטום בשבבי אבן, איטום בהברשה, איטום קייפ וחומרי חידוש אחרים לאספלט. תרכובות איטום אלו מורכבות מתערובת של מים, תחליב אספלט, אגרגט (חצץ קטן, המכונה גם שבבי אבן), פולימרים וננו־תוספים
מיסעות אספלט משופרות המכילות ננו־חלקיקים מחזקים מסוימים מציגות תכונות תרמיות, חשמליות ומכניות רצויות, ולכן תפקודן משופר. כדי להפחית את עלות החומר המקשר האספלטי ואת עלות תחזוקת הכבישים ולשפר את ידידותיותם לסביבה, טכנולוגיות חלופיות, כגון תוספים שעברו ערבוב ופונקציונליזציה באמצעות אולטרסאונד ותרכובות מרוכבות חדשות של אספלט בעלות יכולת תיקון עצמי, חיוניות לשימור ולחידוש של מיסעות קיימות בעתיד.
ייצור אולטרסוני של תוספים לתחליבי אספלט
תחליב אספלט מורכב משלושה רכיבים עיקריים: אספלט, מים וחומר פעיל שטח מתחלב. בהיותו פיזור יציב של טיפות צמנט אספלטי במים, ניתן לשאוב תחליב אספלט, לאחסן אותו ולערבב אותו עם אגרגטים. תחליב אמור "להישבר" במהירות במגע עם אגרגט בעת הערבוב או לאחר הריסוס. שבירה היא הפרדת המים מהאספלט. לאחר שהמים התאדו, התחליב "התקבע". לאחר השבירה, ההבשלה וההתקבעות, לשארית האספלט יש תכונות ההידבקות, העמידות והעמידות במים של אספלט הבסיס המקורי.
תחלוב אולטרסוני מאפשר להכין תחליבי אספלט באיכות גבוהה
טכניקת התחלוב האולטרסוני תואמת מגוון תרכובות של חומרים מתחלבים וחומרים פעילי שטח. בחירת החומר המתחלב משפיעה על מאפייני ההתקבעות של תחליבי האספלט, וגורמת להם להתקבע באיטיות, בקצב בינוני או במהירות. ניתן להוסיף תוספים, חומרים משפרים, חומרי מילוי, סיבים, גומי ורכיבים אחרים של התרכובת בשלבים שונים של תהליך הסוניקציה – בהתאם להרכב ולדרישות הערבוב של התרכובות המסוימות.
UIP4000hdT – מערבל אולטרסוני בקו הזרימה בהספק של 4000 ואט
דרגת התחליב
דרגת התחליב של תחליב אספלט ושל חומר חידוש לאספלט היא גורם חשוב הקובע את מהירות השבירה (התקבעות מהירה, בינונית או איטית). הסוג (יוני / לא־יוני) והריכוז של החומרים המתחלבים, וכן פרטי ההרכב כגון יחס תחליבים/מוצקים, נקבוביות, גודל חלקיקים ודירוגם, משפיעים על התנהגות ההתקבעות. מכיוון שניתן לשלוט במדויק בפרמטרים של התחלוב האולטרסוני, ניתן להתאים את השפעת הסוניקציה על התחליב לאיכות האספלט הרצויה. בין שהמטרה היא תחליבים מיקרוניים, תת־מיקרוניים או ננו־תחליבים, עיבוד אולטרסוני מעניק לכם שליטה מלאה בפרמטרים של התהליך.
ראולוגיה
תחליבי אספלט מציגים צמיגות של כ־50–1000 cP בטמפרטורה של 60°C, הנמוכה במידה ניכרת מצמיגות האספלט עצמו (10,000–400,000 cP). הודות לצמיגותם הנמוכה יותר, ניתן ליישם תחליבי אספלט בשיטות הפועלות בטמפרטורות נמוכות יותר, אשר מפחיתות פליטות וצריכת אנרגיה, מונעות חמצון של האספלט ומסוכנות במידה ניכרת פחות משיטות המשתמשות באספלט חם. יתרה מזאת, יישום תחליבי אספלט חסכוני וידידותי יותר לסביבה משיטות קרות המשתמשות באספלט מדולל בממסים. ניתן להשפיע על הצמיגות והריאולוגיה של תחליב אספלט ולהתאים אותן באמצעות ריכוז המתחלב והאנרגיה המושקעת במהלך התחלוב האולטרסוני.
יכולת חדירה
יכולות החדירה של חומרים להצערת אספלט הן חיוניות, שכן חומר הצערה בעל ביצועים גבוהים חודר למבנה המיסעה ואוטם את פני השטח. חומר הצערה לאספלט בעל ביצועים גבוהים, המסוגל לחדור לעומק החומר המקשר של האספלט (ביטומן), מגביר את הגמישות ומשקם מבפנים, כך שמושג ריפוי עצמי של המיסעה. הכינו תחליבי אספלט בעלי רמת פונקציונליזציה גבוהה באמצעות יצירת טיפות בגדלים תת־מיקרוניים וננומטריים בעזרת אולטרסאונד רב־עוצמה!
תוספים
פולימרים, גומי, חומרי מילוי, שמנים וחומרי הצערה מתווספים לתחליבי אספלט כדי לשפר את התכונות המרכזיות של האספלט במצבו המקורי, כגון דירוג ביצועים בטמפרטורות גבוהות ונמוכות (PG), צמיגות, סדיקה בטמפרטורות נמוכות, משיכות והרפיית מאמצים, נקודת ריכוך וחדירות, זיקה לפולימרים ויציבות בשילוב עמם, וכן הצערת אספלט מיושן בתערובות RAP/RAS (אספלט ממיסעות שהוחזר לשימוש (RAP) ורעפי אספלט ממוחזרים (RAS)). דיספרסרים אולטרסוניים מערבבים מוצקים וטיפות בתוך תחליב האספלט כחלקיקים בעלי התפלגות גודל אחידה. טכנולוגיית ערבוב ומיזוג אולטרסונית מייצרת תערובות אספלט בעלות ביצועים גבוהים!
תערובת אם
תחלוב ודיספרסיה אולטרסוניים אידיאליים להכנת תערובות אם של תחליבי אספלט בריכוז גבוה מאוד. תחליבים המוכנים בשיטה אולטרסונית עם תכולת אספלט גבוהה (עד 90%) מדוללים בהמשך לריכוז של 70% או 60% כדי להגיע ליחס הרצוי בין פאזות המים והשמן בהתאם ליישום הסופי.
UIP16000 – הספק אולטרסאונד של 16kW לכל יחידת ערבוב אולטרסונית
יתרונות תחליבי אספלט המיוצרים בשיטה אולטרסונית
טכנולוגיית הערבוב האולטרסונית מאפשרת לפתח ולייצר פורמולציות להצערת אספלט שהן קלות לטיפול, חסכוניות וידידותיות לסביבה. קוויטציה אולטרסונית עוצמתית יוצרת דיספרסיות ותחליבים תת־מיקרוניים וננומטריים, המציגים יכולת חדירה מצוינת, ביצועים גבוהים ועמידות לאורך זמן.
ערבבו את תחליבי הסלילה והדיספרסיות שלכם לתערובות אספלט באמצעות סוניקציה בהספק גבוה!
דיספרסר אולטרסוני בהספק גבוה לתחליבי אספלט
Hielscher Ultrasonics מייצרת ומספקת מערבלים אולטרסוניים בהספק גבוה לתחליבי אספלט וביטומן. דיספרסרים אולטרסוניים תעשייתיים לתחלוב בקו הייצור מאפשרים לעבד מגוון רחב של תחליבי אספלט וביטומן. סוניקציה מאפשרת לבדוק בקלות פורמולציות חדשות, העוברות תחלוב אחיד להשגת יציבות וביצועים מצוינים של התחליב. גאומטריות שונות של כורים אולטרסוניים ורכיבים המותקנים בתוכם, כגון MultiPhaseCavitator , מאפשרים להתאים בקלות את המעבד האולטרסוני לפורמולציית האספלט או הביטומן הספציפית שלכם.
תערובת מקדימה גסה של נוזל ומוצקים מוזנת לדיספרסר האולטרסוני, שבו שתי הפאזות (מים + אספלט או ביטומן + תוספים אופציונליים) עוברות טחינה רטובה וכתישה באופן אחיד ליצירת תרחיף קולואידי יציב מאוד. טחינה ודיספרסיה אולטרסוניות מאפשרות לעבד נפחים גדולים בתהליך מהיר.
הטבלה שלהלן מספקת הערכה של כושר העיבוד המשוער של מכשירי האולטרסאונד שלנו:
| נפח אצווה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | אשכול של UIP16000 |
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
מעבדים אולטרסוניים בהספק גבוה, מקנה מידה מעבדתי ועד לקנה מידה של פיילוט ותעשייה.
ספרות ומקורות
- Ezio Santagata, Orazio Baglieri, Lucia Tsantilis, Giuseppe Chiappinelli, Ilaria Brignone Aimonetto (2015):
השפעת הסוניקציה על תכונות בטמפרטורות גבוהות של חומרים מקשרים ביטומניים המחוזקים בתוספי ננו. 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): פונקציונליזציה ומודיפיקציה של ביטומן באמצעות ננו־חלקיקי סיליקה. Applied Sciences 2020, 10, 6065.
- K. Daoust, A. Begriche, J.P. Claverie, A. Tagnit-Hamou (2023): ננו־חלקיקי מיקרוסיליקה המתפזרים מעצמם: מוסף בעל ערך לבטון בעל ביצועים גבוהים במיוחד. Construction and Building Materials,
Volume 383, 2023. - Wang, H.; Yang, J.; Gong, M. (2016): אפיון ראולוגי של חומרים מקשרים אספלטיים ותערובות אספלט שעברו מודיפיקציה באמצעות ננו־צינוריות פחמן. RILEM Conference Papers 2016.
- Ronald, M.; Pumarejo Luis, F. (2016): פורמולציה של תחליבי אספלט: חזית הידע ותלות הפורמולציה בתכונות התחליבים. Construction and Building Materials 123, 2016. 162–173.
עובדות שכדאי לדעת
מהו תחליב אספלט?
תחליב אספלט הוא תערובת של מים ואספלט. מכיוון שאספלט הוא חומר שמנוני והידרופובי, אי אפשר לערבב אותו עם מים. באמצעות הוספת חומר פעיל שטח (המכונה גם מתחלב, סורפקטנט, חומר מתחלֵב או מייצב) למים לפני הוספת האספלט או במהלכה, ניתן לערבב את האספלט והמים. הוספת חומר פעיל שטח מקלה על פיזור חלקיקי האספלט בפאזה המימית (מים) ושומרת עליהם מפוזרים בתרחיף. כדי לערבב את האספלט בתרחיף כחלקיקים קטנים, משתמשים בציוד ערבוב מכני המבוסס על גזירה (למשל מכשיר אולטרסוני, מערבל בעל כוחות גזירה גבוהים, מטחנה קולואידית וכו'). תחליב אספלט איכותי מקנה למיסעה עמידות בפני חריצה, רגישות ללחות, עמידות בפני סדיקה וביצועים בתנאי עייפות.
הגדרת תחליב
"תחליב הוא מערכת הטרוגנית שאינה יציבה מבחינה תרמודינמית, המורכבת משתי פאזות נוזליות לפחות שאינן מתערבבות זו בזו, כאשר אחת מפוזרת באחרת בצורת טיפות קטנות (חרוזים) שקוטרן בדרך כלל גדול מ־0.1µm. למערכת כזו יש יציבות מזערית, שניתן לשפר באמצעות הוספת חומרים מתאימים, כגון חומרים פעילי שטח או מוצקים המחולקים לחלקיקים דקים". (Becher, P. Emulsion. Theory and Practice. 1961.)
מהו ביטומן?
ביטומן הוא חומר מלכד המשמש בבנייה כחומר מקשר באספלט, המחזיק את האספלט יחד. נקודת ההתכה שלו היא 180ºC. תחליבי ביטומן הם נוזל חום כהה, שיכול להיות קטיוני, כאשר טיפות התחליב נושאות מטען חיובי, או אניוני, כאשר טיפות התחליב נושאות מטען שלילי.
מהם איטומי תרחיף?
איטומי תרחיף הם פורמולציה של מים, תחליב אספלט, אגרגט ותוספים, המיועדת ליישום על פני מיסעת אספלט קיימת. איטום תרחיף דומה לאיטום בערפול, אלא שאיטום התרחיף כולל אגרגטים כחלק מהתערובת. פולימר הוא תוסף נפוץ המשפר את תכונות תחליב האספלט. תערובת משולבת זו של התחליב והאגרגטים היא התרחיף המשמש להגנה על מבנה המיסעה שמתחתיו וליצירת פני כביש חדשים.
מהם איטומים בערפול?
איטום בערפול הוא יישום של תחליב אספלט בעל פורמולציה מיוחדת על פני מיסעת אספלט קיימת. תחליב לאיטום בערפול מורכב מתערובת מים ושמן, שאפשר לרסס בקלות על מיסעה קיימת, בתהליך המכונה גם "ערפול".
מהם איטומי שבבי אבן?
יישום איטום בשבבי אבן כולל שימוש בתחליב אספלט המכיל כדוריות של אספלט לסלילה, מים, חומר מתחלב או חומר פעיל שטח, פולימר, ולעיתים קרובות גם תוסף לחידוש אספלט. איטום בשבבי אבן מיושם בתהליך דו־שלבי הכולל תחילה פיזור של תחליב האספלט ולאחר מכן פיזור שכבה של אבן כתושה קטנה על פני מיסעת אספלט קיימת. האבן הכתושה הקטנה מכונה גם "שבבים", ומכאן שמה של שיטת האיטום בשבבי אבן.
מהו איטום בהברשה?
טיפול באיטום בהברשה דומה מאוד לאיטום בשבבי אבן, שבו משתמשים בתחליב אספלט ובחצץ כתוש לשיקום מיסעת אספלט פגומה. ההבדל היחיד הוא שיטת היישום: באיטום בהברשה, תחליב האספלט מיושם באמצעות מטאטאי הברשה ייעודיים, המבטיחים שתחליב האספלט יחדור לסדקים במיסעה.
מהו איטום קייפ?
איטום קייפ הוא יישום של איטום בשבבי אבן או איטום בהברשה, ולאחריו יישום של איטום בתרחיף או מיקרוסורפייסינג במועד מאוחר יותר. בעוד שאיטום בשבבי אבן או בהברשה אוטם ומדביק את הסדקים במיסעה הקיימת, האיטום בתרחיף או המיקרוסורפייסינג שמיושמים בהמשך משפרים את אחיזת שבבי האבן ואת חלקות פני הכביש. איטום קייפ משמש בעיקר כפתרון זמני למבני אספלט שמציגים נזקים בדרגה בינונית בלבד, חריצי גלגלים קלים או ללא חריצים כלל, וסדקים ברוחב בינוני. איטום קייפ משמש בעיקר כאמצעי להארכת חיי המיסעה עד לביצוע שיקום או בנייה מחדש.
מהו מיקרוסורפייסינג?
מיקרוסורפייסינג הוא טיפול הדומה לאיטום בתרחיף. במיקרוסורפייסינג מיישמים תערובת המורכבת ממים, תחליב אספלט, אגרגט ותוספים כימיים על פני מיסעת בטון אספלט. תוספים פולימריים משמשים לשיפור תכונות התערובת של תחליב האספלט. ההבדל העיקרי בין איטום בתרחיף למיקרוסורפייסינג הוא באופן שבו הם "נשברים" או מתקשים. בעוד שאיטום בתרחיף מחייב התאדות של המים מתחליב האספלט לאחר פיזורו, תחליב האספלט בציפוי מיקרוסורפייסינג מכיל תוספים כימיים המאפשרים לו להישבר בלי להסתמך על השמש או על חום לצורך ההתאדות. תכונה זו הופכת את המיקרוסורפייסינג לטיפול המועדף לכבישים בעלי עומסי תנועה כבדים (זמן קצר עד לשבירת התחליב) או לאקלים קר יותר.
מה גורם להידרדרות במצב המיסעה?
ככל שהמיסעה מתיישנת, מצבה מתחיל להידרדר. קצב ההידרדרות מושפע מגורמים רבים. הגורמים העיקריים הם הסביבה ועומסי התנועה. אור השמש מחמצן עם הזמן את שכבת פני השטח וגורם לה להפוך לפריכה. אם המיסעה פריכה מדי, מתחילים להיווצר סדקים כתוצאה ממספר רב של העמסות תנועה חוזרות על המיסעה. אם המיסעה אינה אטומה כראוי, מי גשם או מי השקיה עלולים לחדור דרך הסדקים אל שכבת הבסיס ולפגוע בשלמות המבנית של המיסעה. מים עלולים לשחוק או לסחוף את שכבות הבסיס שמתחת למיסעה ולגרום לכשל במיסעה עקב היעדר תמיכה.