Pencampuran Ultrasonik Bahan Peremaja Aspal
Bahan rehabilitasi dan peremaja aspal memungkinkan daur ulang perkerasan aspal yang ada dengan mengaplikasikan bahan peremaja pada material konstruksi. Disperser ultrasonik merupakan teknik yang efektif untuk mencampurkan nanopartikel dan tetesan nano ke dalam emulsi aspal dan bitumen. Ultrasonik berdaya tinggi digunakan untuk memproduksi aditif berkinerja tinggi bagi perkerasan yang tahan lama.
Rehabilitasi Aspal
Aspal yang mengalami pelapukan, pengeringan, penuaan, dan keretakan telah kehilangan minyak tar aslinya dan rusak akibat oksidasi, sehingga timbul retakan, lubang, dan alur pada jalur roda di permukaannya. Mengingat besarnya jumlah aspal yang digunakan dalam konstruksi, rehabilitasi dan peremajaan perkerasan serta struktur aspal lainnya merupakan sektor penting yang membantu menghemat sumber daya dan biaya.
Struktur aspal yang ada, yang rusak akibat cuaca, usia, dan beban lalu lintas, dapat direhabilitasi dan diremajakan melalui aplikasi lapis penutup kabut, lapis penutup bubur, lapis penutup agregat, lapis penutup sikat, lapis penutup cape, dan bahan peremaja aspal lainnya. Formulasi lapis penutup tersebut terdiri atas campuran air, emulsi aspal, agregat (kerikil kecil, juga disebut chips), polimer, dan aditif nano
Perkerasan aspal modifikasi yang mengandung nanopartikel penguat tertentu menunjukkan sifat termal, listrik, dan mekanis yang diinginkan sehingga memiliki fungsionalitas yang lebih baik. Untuk mengurangi biaya pengikat aspal dan pemeliharaan jalan serta meningkatkan keramahan lingkungannya, teknologi alternatif seperti aditif yang dicampur dan difungsionalisasi secara ultrasonik serta formulasi komposit aspal baru yang mampu memperbaiki diri sangat diperlukan untuk mempertahankan dan memperbarui perkerasan yang ada pada masa mendatang.
Produksi Aditif untuk Emulsi Aspal secara Ultrasonik
Emulsi aspal terdiri atas tiga komponen utama: aspal, air, dan surfaktan pengemulsi. Sebagai dispersi stabil tetesan semen aspal dalam air, emulsi aspal dapat dipompa, disimpan, dan dicampur dengan agregat. Emulsi harus cepat “pecah” saat bersentuhan dengan agregat ketika dicampur atau setelah disemprotkan. Pemecahan emulsi adalah pemisahan air dari aspal. Ketika air telah menguap, emulsi telah “mengikat”. Setelah pemecahan emulsi, pematangan, dan pengikatan, residu aspal memiliki sifat adhesi, daya tahan, dan ketahanan terhadap air seperti aspal dasar aslinya.
Emulsifikasi ultrasonik memungkinkan formulasi emulsi aspal berkualitas tinggi
Teknik emulsifikasi ultrasonik kompatibel dengan berbagai formulasi pengemulsi dan surfaktan. Pemilihan pengemulsi memengaruhi karakteristik pengikatan emulsi aspal, menjadikannya mengikat lambat, sedang, atau cepat. Aditif, bahan pemodifikasi, bahan pengisi, serat, karet, dan bahan formulasi lainnya dapat ditambahkan pada berbagai tahap proses sonikasi – bergantung pada formulasi dan kebutuhan pencampuran senyawa tertentu.
UIP4000hdT – mixer ultrasonik inline 4000 watt
Kelas Emulsi
Kelas emulsi dari emulsi aspal dan bahan peremaja aspal merupakan faktor penting yang menentukan kecepatan pemecahan emulsi (pengikatan cepat, sedang, atau lambat). Jenis (ionik / nonionik) dan konsentrasi bahan pengemulsi serta rincian formulasi seperti rasio emulsi/padatan, porositas, ukuran partikel, dan gradasi memengaruhi perilaku pengikatan. Karena parameter emulsifikasi ultrasonik dapat dikendalikan secara presisi, pengaruh sonikasi terhadap emulsi dapat disesuaikan dengan kualitas aspal yang ditargetkan. Baik yang ditargetkan berupa emulsi berukuran mikron, submikron, maupun nano, pemrosesan ultrasonik memberi Anda kendali penuh atas parameter proses.
Reologi
Emulsi aspal memiliki viskositas sekitar 50–1000 cP pada 60°C, yang jauh lebih rendah daripada viskositas aspal itu sendiri (10.000–400.000 cP). Karena viskositasnya lebih rendah, emulsi aspal dapat diaplikasikan menggunakan teknik bersuhu lebih rendah, yang mengurangi emisi dan konsumsi energi, menghindari oksidasi aspal, serta jauh lebih rendah bahayanya dibandingkan teknik aspal panas. Selain itu, aplikasi emulsi aspal lebih ekonomis dan ramah lingkungan dibandingkan teknik dingin yang menggunakan aspal cair berpelarut. Viskositas dan reologi emulsi aspal dapat dipengaruhi dan disesuaikan melalui konsentrasi pengemulsi dan masukan energi selama emulsifikasi ultrasonik.
Kemampuan Penetrasi
Kemampuan penetrasi bahan peremaja aspal sangat penting karena bahan peremaja berkinerja tinggi menembus struktur perkerasan dan menutup permukaannya. Bahan peremaja aspal berkinerja tinggi yang mampu menembus jauh ke dalam pengikat aspal (bitumen) meningkatkan fleksibilitas dan memulihkan dari dalam sehingga perkerasan dapat memperbaiki dirinya sendiri. Siapkan emulsi aspal dengan tingkat fungsionalisasi tinggi dengan memformulasikan tetesan berukuran submikron dan nano menggunakan ultrasonik berdaya tinggi!
Aditif
Polimer, karet, bahan pengisi, minyak, dan bahan peremaja ditambahkan ke emulsi aspal untuk memperbaiki sifat utama aspal asli, seperti kelas kinerja (PG) pada suhu tinggi dan rendah, viskositas, keretakan pada suhu rendah, daktilitas dan relaksasi tegangan, titik lembek dan penetrasi, afinitas terhadap dan stabilitas dengan polimer, serta peremajaan aspal yang telah menua dalam campuran RAP/RAS (perkerasan aspal hasil reklamasi (RAP) dan sirap aspal daur ulang (RAS)). Disperser ultrasonik mencampurkan padatan dan tetesan sebagai partikel monodispersi ke dalam emulsi aspal. Teknologi pencampuran dan pembauran ultrasonik menghasilkan campuran aspal berkinerja tinggi!
Campuran Induk
Emulsifikasi dan dispersi ultrasonik sangat ideal untuk menyiapkan campuran induk emulsi aspal berkonsentrasi tinggi. Emulsi yang dibuat secara ultrasonik dengan kandungan aspal tinggi (hingga 90%) kemudian diencerkan hingga mencapai konsentrasi 70% atau 60% untuk memperoleh rasio fase air/minyak yang diinginkan sesuai aplikasi akhirnya.
UIP16000 – daya ultrasonik 16kW per unit pencampur ultrasonik
Keunggulan Emulsi Aspal Ultrasonik
Teknologi pencampuran ultrasonik memungkinkan pengembangan dan produksi formulasi peremaja aspal yang mudah ditangani, hemat biaya, dan ramah lingkungan. Kavitasi ultrasonik yang kuat menghasilkan dispersi dan emulsi berukuran submikron dan nano, yang memiliki kemampuan penetrasi sangat baik, kinerja tinggi, serta ketahanan jangka panjang.
Campurkan emulsi dan dispersi perkerasan Anda untuk campuran aspal menggunakan sonikasi berdaya tinggi!
Disperser Ultrasonik Berdaya Tinggi untuk Emulsi Aspal
Hielscher Ultrasonics memproduksi dan memasok mixer ultrasonik berdaya tinggi untuk emulsi aspal dan bitumen. Disperser ultrasonik industri untuk emulsifikasi inline membuka peluang untuk memproses beragam emulsi aspal dan bitumen. Sonikasi memudahkan pengujian formulasi baru yang diemulsifikasi secara seragam untuk menghasilkan stabilitas dan kinerja emulsi yang sangat baik. Berbagai geometri reaktor ultrasonik dan sisipan seperti MultiPhaseCavitator memungkinkan penyesuaian prosesor ultrasonik dengan mudah terhadap formulasi aspal atau bitumen spesifik Anda.
Pracampuran kasar cairan dan padatan diumpankan ke dalam disperser ultrasonik, tempat kedua fase (air + aspal atau bitumen + aditif opsional) digiling secara basah dan dihaluskan secara seragam menjadi suspensi koloid yang sangat stabil. Penggilingan dan pendispersian ultrasonik mampu memproses volume besar dalam proses yang cepat.
Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator kami:
| Volume Batch | Laju Alir | Perangkat yang Direkomendasikan |
|---|---|---|
| 10 hingga 2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 hingga 20L | 0,2 hingga 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 hingga 100L | 2 hingga 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 hingga 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lebih besar | kelompok unit UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanyakan kepada Kami!
Prosesor ultrasonik berdaya tinggi dari skala laboratorium hingga skala percontohan dan industri.
Literatur/referensi
- Ezio Santagata, Orazio Baglieri, Lucia Tsantilis, Giuseppe Chiappinelli, Ilaria Brignone Aimonetto (2015):
Pengaruh sonikasi terhadap sifat suhu tinggi pengikat bitumen yang diperkuat dengan aditif nano. 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): Fungsionalisasi dan Modifikasi Bitumen dengan Nanopartikel Silika. Applied Sciences 2020, 10, 6065.
- K. Daoust, A. Begriche, J.P. Claverie, A. Tagnit-Hamou (2023): Nanopartikel silica fume yang terdispersi sendiri: Bahan tambah bernilai untuk beton berkinerja sangat tinggi. Construction and Building Materials,
Volume 383, 2023. - Wang, H.; Yang, J.; Gong, M. (2016): Karakterisasi Reologi Pengikat dan Campuran Aspal yang Dimodifikasi dengan Tabung Nano Karbon. RILEM Conference Papers 2016.
- Ronald, M.; Pumarejo Luis, F. (2016): Formulasi emulsi aspal: Perkembangan mutakhir dan ketergantungan formulasi pada sifat emulsi. Construction and Building Materials 123, 2016. 162–173.
Fakta yang Perlu Diketahui
Apa itu Emulsi Aspal?
Emulsi aspal adalah campuran air dan aspal. Karena aspal merupakan senyawa berminyak yang hidrofobik, aspal tidak dapat bercampur dengan air. Dengan menambahkan bahan aktif permukaan (juga dikenal sebagai pengemulsi, surfaktan, bahan pengemulsi, atau penstabil) ke dalam air sebelum atau selama penambahan aspal, aspal dan air menjadi dapat dicampur. Penambahan surfaktan memudahkan dispersi partikel aspal dalam fase berair (air) dan mempertahankannya tetap terdispersi dalam suspensi. Untuk mencampurkan aspal sebagai partikel kecil ke dalam suspensi, digunakan peralatan pencampuran geser mekanis (misalnya sonikator, mixer geser tinggi, penggiling koloid, dan sebagainya). Emulsi aspal berkualitas tinggi memberikan ketahanan terhadap alur, kerentanan terhadap kelembapan, ketahanan terhadap retak, dan kinerja kelelahan pada perkerasan.
Definisi Emulsi
“Emulsi adalah sistem heterogen yang tidak stabil secara termodinamis, terbentuk dari setidaknya dua fase cair yang tidak saling bercampur, dengan satu fase terdispersi dalam fase lainnya dalam bentuk tetesan kecil (butiran) yang diameternya umumnya lebih besar dari 0,1µm. Sistem semacam ini memiliki stabilitas minimal yang dapat ditingkatkan dengan penambahan bahan yang sesuai, seperti surfaktan atau padatan yang terbagi halus”. (Becher, P. Emulsion. Theory and Practice. 1961.)
Apa itu Bitumen?
Bitumen adalah material bersifat merekatkan yang digunakan dalam konstruksi sebagai pengikat aspal, yang menjaga aspal tetap menyatu. Bitumen memiliki titik leleh 180ºC. Emulsi bitumen merupakan cairan berwarna cokelat tua yang dapat bersifat kationik, dengan tetesan emulsi bermuatan positif, atau anionik, dengan tetesan emulsi bermuatan negatif.
Apa itu Lapis Penutup Bubur?
Lapis penutup bubur adalah formulasi air, emulsi aspal, agregat, dan aditif yang diaplikasikan pada permukaan perkerasan aspal yang ada. Lapis penutup bubur serupa dengan lapis penutup kabut, tetapi lapis penutup bubur mengandung agregat sebagai bagian dari campurannya. Polimer merupakan aditif yang umum digunakan untuk memperbaiki sifat emulsi aspal. Campuran gabungan emulsi dan agregat ini disebut bubur, yang berfungsi melindungi struktur perkerasan di bawahnya dan menyediakan permukaan jalan baru.
Apa itu Lapis Penutup Kabut?
Pelapisan penutup kabut mengacu pada aplikasi emulsi aspal yang diformulasikan secara khusus pada permukaan perkerasan aspal yang ada. Emulsi lapis penutup kabut terdiri atas campuran air dan minyak yang dapat dengan mudah disemprotkan ke perkerasan yang ada, yang juga dikenal sebagai “pengabutan”.
Apa itu Lapis Penutup Agregat?
Aplikasi lapis penutup agregat melibatkan emulsi aspal yang mengandung butiran aspal perkerasan, air, bahan pengemulsi atau surfaktan, polimer, dan sering kali aditif peremaja. Lapis penutup agregat diaplikasikan melalui proses dua tahap, yaitu pertama menyebarkan emulsi aspal lalu menghamparkan lapisan batu pecah kecil pada permukaan perkerasan aspal yang ada. Batu pecah kecil ini juga disebut “chips”, yang menjadi asal nama metode chip sealing.
Apa itu Lapis Penutup Sikat?
Perawatan lapis penutup sikat sangat mirip dengan pelapisan penutup agregat, yang menggunakan emulsi aspal dan kerikil pecah untuk merehabilitasi perkerasan aspal yang rusak. Satu-satunya perbedaan adalah metode aplikasinya: Untuk aplikasi lapis penutup sikat, emulsi aspal diaplikasikan menggunakan alat yang disebut sapu sikat, yang memastikan emulsi aspal menembus retakan perkerasan.
Apa itu Lapis Penutup Cape?
Pelapisan penutup cape mengacu pada aplikasi lapis penutup agregat atau lapis penutup sikat yang diikuti dengan aplikasi lapis penutup bubur atau pelapisan mikro pada waktu berikutnya. Sementara lapis penutup agregat atau sikat menutup dan merekatkan retakan pada perkerasan yang ada, lapis penutup bubur atau pelapisan mikro berikutnya meningkatkan retensi agregat dan kerataan permukaan jalan. Lapis penutup cape sebagian besar digunakan sebagai penanganan sementara untuk struktur aspal yang hanya menunjukkan kerusakan sedang, sedikit alur atau tanpa alur, serta lebar retakan sedang. Pelapisan penutup cape terutama digunakan sebagai tindakan perbaikan untuk memperpanjang umur perkerasan hingga rehabilitasi atau rekonstruksi dilakukan.
Apa itu Pelapisan Mikro?
Pelapisan mikro adalah perawatan yang sebanding dengan lapis penutup bubur. Untuk pelapisan mikro, formulasi yang terdiri atas air, emulsi aspal, agregat, dan aditif kimia diaplikasikan pada permukaan perkerasan beton aspal. Aditif polimer digunakan untuk memperbaiki sifat campuran emulsi aspal. Perbedaan utama antara lapis penutup bubur dan pelapisan mikro terletak pada cara keduanya “pecah” atau mengeras. Sementara lapis penutup bubur memerlukan penguapan air dari emulsi aspal setelah penyebarannya, emulsi aspal dalam lapisan mikro mengandung aditif kimia yang memungkinkan emulsi pecah tanpa bergantung pada matahari atau panas agar penguapan terjadi. Hal ini menjadikan pelapisan mikro sebagai perawatan pilihan untuk jalan dengan lalu lintas padat (waktu pemecahan emulsi singkat) atau iklim yang lebih dingin.
Apa Penyebab Kerusakan Perkerasan?
Seiring bertambahnya usia, perkerasan mulai mengalami kerusakan. Kecepatan kerusakannya dipengaruhi oleh banyak faktor. Faktor utamanya adalah lingkungan dan beban lalu lintas. Seiring waktu, sinar matahari mengoksidasi lapisan permukaan dan menyebabkannya menjadi getas. Jika perkerasan terlalu getas, retakan mulai terbentuk akibat tingginya pengulangan beban lalu lintas pada perkerasan. Jika perkerasan tidak ditutup dengan baik, air hujan atau air irigasi dapat meresap melalui retakan ke lapisan fondasi dan merusak integritas struktural perkerasan. Air dapat mengikis atau menghanyutkan lapisan fondasi di bawahnya dan menyebabkan kegagalan perkerasan akibat kurangnya dukungan.