Miscelazione ad ultrasuoni di ringiovanitori di asfalto
- I riabilitatori e ringiovanitori dell'asfalto consentono di riciclare le pavimentazioni esistenti applicando agenti ringiovanenti al materiale da costruzione.
- I disperditori a ultrasuoni sono una tecnica potente per miscelare nano-particelle e nano-gocce in emulsioni di asfalto e bitume.
- Gli ultrasuoni di potenza sono utilizzati per produrre additivi ad alte prestazioni per pavimentazioni durevoli a lungo termine.
Riabilitazione dell'asfalto
L'asfalto stagionato, essiccato, essiccato, invecchiato e screpolato ha perso gli oli di catrame originali e viene danneggiato dall'ossidazione, cosicché sulla superficie si verificano crepe, buche e solchi nella carreggiata della ruota. Per quanto riguarda l'enorme quantità di asfalto utilizzato nelle costruzioni, la riabilitazione e il ringiovanimento di pavimentazioni e altre strutture in asfalto è un settore importante, che contribuisce a risparmiare risorse e spese.
Le strutture esistenti in asfalto, danneggiate dalle intemperie, dall'età e dal carico del traffico, possono essere ripristinate e ringiovanite con l'applicazione di sigillanti per nebbia, sigillanti per fanghi, sigillanti per trucioli, sigillanti per scrub, sigillanti per mantelli e altri rigeneranti per asfalto. Queste formulazioni di tenuta consistono in una miscela di acqua, emulsione di asfalto, aggregati (piccola ghiaia, detta anche chip), polimeri e nano-additivi.
Le pavimentazioni modificate in conglomerato bituminoso che contengono alcune nanoparticelle di rinforzo presentano le desiderabili proprietà termiche, elettriche e meccaniche e hanno quindi migliori funzionalità. Al fine di ridurre i costi di manutenzione dei leganti e delle strade e di aumentare la loro compatibilità ambientale, tecnologie alternative come gli additivi ultrasonicamente miscelati e funzionalizzati e le nuove formulazioni di compositi per asfalto, che hanno la capacità di autoriparazione, sono essenziali per preservare e rinnovare le pavimentazioni esistenti in futuro.
Produzione ad ultrasuoni di additivi per emulsioni di asfalto
Un'emulsione di asfalto è composta da tre componenti principali: asfalto, acqua e un tensioattivo emulsionante. Essendo una dispersione stabile di goccioline di asfalto cemento in acqua, un'emulsione di asfalto può essere pompata, immagazzinata e miscelata con aggregati. Un'emulsione dovrebbe "rompersi" rapidamente al contatto con l'aggregato quando viene mescolata o dopo essere stata spruzzata. La rottura è la separazione dell'acqua dall'asfalto. Quando l'acqua è evaporata, l'emulsione è "fissata". Dopo la rottura, l'indurimento e la presa, il residuo di asfalto ha le proprietà di adesione, durata e resistenza all'acqua dell'asfalto di base originale.
L'emulsificazione ad ultrasuoni permette di formulare emulsioni di alta qualità per asfalto
La tecnica di emulsione ad ultrasuoni è compatibile con formulazioni multiple di emulsionanti e tensioattivi. La scelta dell'emulsionante influisce sulle caratteristiche di presa delle emulsioni di asfalto, rendendole a presa lenta, a presa media e a presa rapida. Additivi, modificatori, riempitivi, cariche, fibre, gomme e altri ingredienti della formulazione possono essere aggiunti durante le varie fasi del processo di sonicazione. – a seconda della formulazione e delle esigenze di miscelazione dei composti specifici.
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Grado dell'emulsione
Il grado di emulsione di un'emulsione di asfalto e di un ringiovanitore di asfalto è un fattore importante, che determina la velocità di rottura (regolazione veloce, media o lenta). Il tipo (ionico/non ionico) e la concentrazione degli emulsionanti e le specifiche formulazioni come il rapporto emulsioni/liquidi, la porosità, la dimensione delle particelle e la gradazione influenzano il comportamento di presa. Poiché i parametri di emulsificazione ad ultrasuoni possono essere controllati con precisione, l'impatto della sonicazione sull'emulsione può essere adattato alla qualità dell'asfalto desiderata. Le emulsioni a micron, submicron o nano-emulsioni sono mirate, l'elaborazione a ultrasuoni offre il pieno controllo dei parametri di processo.
Reologia
Le emulsioni di asfalto presentano una viscosità di circa 50-1000 cP a 60°C, notevolmente inferiore alla viscosità dell'asfalto stesso (10.000-400.000 cP). Grazie alla loro bassa viscosità, le emulsioni di asfalto possono essere applicate con tecniche a bassa temperatura, che riducono le emissioni e il consumo energetico, evitano l'ossidazione dell'asfalto e sono molto meno pericolose delle tecniche di asfalto a caldo. Inoltre, l'applicazione di emulsioni di asfalto è più economica e rispettosa dell'ambiente rispetto alle tecniche a freddo che utilizzano asfalti a taglio. La viscosità e la reologia delle emulsioni di un'emulsione di asfalto possono essere influenzate e regolate dalla concentrazione dell'emulsionante e dall'energia immessa durante l'emulsione ad ultrasuoni.
Capacità di penetrazione
Le capacità di penetrazione dei ringiovanitori di asfalto sono cruciali, poiché un agente ringiovanente ad alte prestazioni penetra nella struttura della pavimentazione e sigilla la superficie. Un ringiovanitore di asfalto ad alte prestazioni, che è in grado di penetrare in profondità nel legante asfalto (bitume), aumenta la flessibilità e ripristina dall'interno in modo che un autoguarigione della pavimentazione raggiunto. Preparare emulsioni di asfalto altamente funzionalizzate formando gocce di dimensioni submicroniche e nanometriche con ultrasuoni di potenza!
Additivi
Polimeri, gomma, cariche, oli e agenti ringiovanenti vengono aggiunti alle emulsioni di asfalto per migliorare le proprietà chiave dell'asfalto nativo, come la classificazione delle prestazioni ad alta e bassa temperatura (PG), viscosità, fessurazioni a bassa temperatura, duttilità e rilassamento da stress, punto di rammollimento e penetrazione, affinità e stabilità con i polimeri e ringiovanimento di asfalto invecchiato in miscele RAP/RAS (pavimentazione di asfalto rigenerato (RAP) e tegole di asfalto riciclato (RAS)). I disperditori a ultrasuoni mescolano solidi e gocce come particelle monodisperse nell'emulsione di asfalto. La tecnologia di miscelazione e miscelazione ad ultrasuoni produce miscele di asfalto ad alte prestazioni!
Master Batch
L'emulsione e dispersione ad ultrasuoni è ideale per la preparazione di master batch di emulsioni di asfalto ad alta concentrazione. Le emulsioni preparate ad ultrasuoni ad alto contenuto di asfalto (fino al 90%) vengono diluite successivamente fino a raggiungere il 70% o il 60% di concentrazione per raggiungere il rapporto di fase acqua/olio desiderato per l'applicazione finale.
UIP16000 – 16kW di potenza ad ultrasuoni per unità di miscelazione ad ultrasuoni
Vantaggi delle emulsioni ultrasoniche dell'asfalto
La tecnologia di miscelazione ad ultrasuoni permette di sviluppare e produrre formulazioni ringiovanenti dell'asfalto che sono facili da maneggiare, economiche e rispettose dell'ambiente. La potente cavitazione ultrasonica crea dispersioni ed emulsioni ed emulsioni sub-micron e nano, che mostrano eccellente penetrabilità, alte prestazioni e resistenza a lungo termine.
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Dispersore ad ultrasuoni ad alta potenza per emulsioni di asfalto
Hielscher Ultrasonics produce e fornisce miscelatori a ultrasuoni ad alta potenza per emulsioni di asfalto e bitume. I disperditori a ultrasuoni industriali per emulsioni in linea offrono la possibilità di lavorare una vasta gamma di emulsioni di asfalto e bitume. La sonicazione consente di testare facilmente nuove formulazioni, uniformemente emulsionate per un'eccellente stabilità e performance dell'emulsione. Varie geometrie di reattori ad ultrasuoni e inserti, come ad es. MultiPhaseCavitator consentono di adattare facilmente il processore ad ultrasuoni alla vostra specifica formulazione di asfalto o bitume.
Un premiscelato grossolano di liquidi e solidi viene immesso nel dispersore a ultrasuoni, dove le due fasi (acqua + asfalto o bitume + additivi opzionali) vengono macinate a umido e macinate uniformemente in una sospensione colloidale altamente stabile. La fresatura e dispersione ad ultrasuoni è in grado di trattare grandi volumi in un processo rapido.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:
| Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
|---|---|---|
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | più grande | cluster di UIP16000 |
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Letteratura/riferimenti
- Wang, H.; Yang, J.; Gong, M. (2016): Caratterizzazione reologica di leganti e miscele di asfalto modificato con nanotubi di carbonio. Documenti di Conferenza RILEM 2016.
- Ronald, M.; Pumarejo Luis, F. (2016): Formulazione di emulsioni di asfalto: Stato dell'arte e dipendenza della formulazione dalle proprietà delle emulsioni. Materiali da costruzione e da costruzione 123, 2016. 162–173.
Particolarità / Cose da sapere
Che cos'è un'emulsione per asfalto?
Un'emulsione di asfalto è una miscela di acqua e asfalto. Poiché l'asfalto è un composto oleoso e idrofobico, non può essere mescolato con l'acqua. Aggiungendo all'acqua un agente attivo di superficie noto anche come emulsionante, tensioattivo, emulsionante, stabilizzatore) prima o durante l'aggiunta dell'asfalto, l'asfalto e l'acqua diventano miscelabili. L'aggiunta di tensioattivo facilita la dispersione delle particelle di asfalto in fase acquosa (acqua) e lo mantiene disperso in sospensione. Per miscelare l'asfalto come piccole particelle nella sospensione, vengono utilizzati dispositivi meccanici di miscelazione a taglio (ad es. ultrasonicatior, mixer ad alto taglio, mulino colloidale, ecc. Un'emulsione di asfalto di alta qualità conferisce alla pavimentazione resistenza alla fresatura, sensibilità all'umidità, resistenza alla fessurazione e alla fatica.
Definizione di emulsione
"Un'emulsione è un sistema eterogeneo termodinamicamente instabile formato da almeno due fasi liquide immiscibili, in cui una viene dispersa nell'altra sotto forma di piccole gocce (perle) il cui diametro è generalmente superiore a 0,1µm. Tale sistema ha una stabilità minima che potrebbe essere migliorata con l'aggiunta di agenti appropriati, come i tensioattivi, o finemente solidi divisi". (Becher, P. Emulsione. Teoria e pratica. 1961.)
Che cos'è il bitume?
Il bitume è un materiale cementizio utilizzato nelle costruzioni come legante dell'asfalto, che tiene insieme l'asfalto. Ha un punto di fusione di 180ºC. Le emulsioni bituminose sono un liquido marrone scuro, che può essere sia cationico, dove le emulsioni hanno goccioline che portano una carica positiva, o anionico, dove le emulsioni hanno goccioline con carica negativa.
Cosa sono gli Slurry Seals?
Guarnizioni liquami sono una formulazione di acqua, emulsione di asfalto, aggregati e additivi per una superficie di pavimentazione in asfalto esistente. Una tenuta per fanghi è simile a una tenuta per nebbia, ma la tenuta per fanghi ha aggregati come parte della miscela. Il polimero è un comune additivo che migliora le proprietà dell'emulsione di asfalto. Questa miscela combinata di emulsione e inerti è il cosiddetto slurry per proteggere la struttura della pavimentazione sottostante e per fornire un nuovo manto stradale.
Cosa sono i Fog Seals?
La sigillatura antiappannamento si riferisce all'applicazione di una speciale emulsione di asfalto formulato su una pavimentazione esistente. Un'emulsione di tenuta per nebbia consiste in una miscela acqua-olio, che può essere facilmente spruzzata su una pavimentazione esistente, nota anche come "nebbia".
Cosa sono i sigilli dei chip?
L'applicazione di una sigillatura a truciolo comporta un'emulsione di asfalto che contiene globuli di asfalto da pavimentazione, acqua, un emulsionante o tensioattivo, polimero, e spesso un additivo ringiovanente. Le sigillature CHip sono applicate in un processo in due fasi che include prima la distribuzione dell'emulsione di asfalto e successivamente uno strato di piccola roccia frantumata su una pavimentazione esistente. La piccola roccia frantumata è chiamata anche “schegge”che dà il nome al metodo di sigillatura dei chip.
Cosa sono i sigilli Scrub Seals?
Un trattamento di scrub seal è molto simile alla sigillatura dei trucioli, dove un'emulsione di asfalto e ghiaia frantumata vengono utilizzati per il ripristino di una pavimentazione bituminosa danneggiata. L'unica differenza è il metodo di applicazione: Per l'applicazione di una guarnizione di scrub, l'emulsione di asfalto viene applicata dalle cosiddette scope di scrub, che assicurano che l'emulsione di asfalto penetri nelle fessure della pavimentazione.
Cosa sono i Cape Seals?
La sigillatura del tappo si riferisce all'applicazione di una sigillatura a truciolo o scrub con successiva applicazione di una sigillatura a slurry o microsurfacing in un momento successivo. Mentre le guarnizioni in trucioli o scrub sigillano e incollano le fessure della pavimentazione esistente, la successiva sigillatura dei fanghi o microsurfacing migliora la ritenzione dei trucioli e la levigatezza del manto stradale. Cape sigilla un re usato principalmente come un workaround intermittente, utilizzato per le strutture in asfalto che mostrano solo moderato disagio, lieve o nessun solco, ampiezza moderata delle fessure. La sigillatura del capo è utilizzata principalmente come rimedio per prolungare la vita della pavimentazione fino alla riabilitazione o alla ricostruzione.
Che cos'è la Microsurfacing?
La microsuperficie è un trattamento paragonabile a quello di una sigillatura a slurry. Per la microsuperficie, una formulazione composta da acqua, emulsione di asfalto, aggregati e additivi chimici viene applicata sulla superficie di una pavimentazione in conglomerato bituminoso. Gli additivi polimerici sono utilizzati per migliorare le proprietà di miscelazione dell'emulsione di asfalto. La differenza principale tra la sigillatura dei fanghi e la microsuperficie sta nel modo in cui si "rompono" o si induriscono. Mentre la sigillatura dei fanghi richiede che l'acqua evapori dall'emulsione di asfalto dopo la sua distribuzione, l'emulsione di asfalto in un rivestimento microsurfacing contiene additivi chimici che consentono la rottura senza dipendere dal sole o dal calore per l'evaporazione. Questo rende il microsurfacing il trattamento preferito per strade molto trafficate (breve tempo di pausa) o per climi più freddi.
Che cosa sta causando il deterioramento della pavimentazione?
Con l'invecchiamento della pavimentazione inizia a deteriorarsi. Quanto velocemente si rompe è influenzato da molti fattori. I fattori primari sono l'ambiente e i carichi di traffico. La luce solare nel tempo ossida lo strato superficiale e lo rende fragile. Se il manto stradale è troppo fragile, si iniziano a formarsi delle crepe a causa dell'elevata ripetizione del carico di traffico sul manto stradale. Se la pavimentazione non è sigillata correttamente, l'acqua piovana o l'acqua di irrigazione può infiltrarsi nelle fessure dello strato di base e danneggiare l'integrità strutturale della pavimentazione. L'acqua può erodere o lavare gli strati di base sottostanti e causare il cedimento della pavimentazione per mancanza di supporto.