Miscelazione a ultrasuoni di rigeneranti per asfalto
- I riabilitatori e i ringiovanitori di asfalto consentono di riciclare le pavimentazioni in asfalto esistenti applicando agenti ringiovanenti al materiale da costruzione.
- I dispersori a ultrasuoni sono una tecnica potente per miscelare nano-particelle e nano-gocce nelle emulsioni di asfalto e bitume.
- Gli ultrasuoni di potenza vengono utilizzati per produrre additivi ad alte prestazioni per pavimentazioni durevoli nel tempo.
ripristino dell'asfalto
L'asfalto deteriorato, essiccato, invecchiato e screpolato ha perso i suoi oli di catrame originali ed è danneggiato dall'ossidazione, per cui sulla superficie si formano crepe, buche e solchi nella carreggiata. Data l'enorme quantità di asfalto utilizzato nelle costruzioni, la riabilitazione e il ringiovanimento delle pavimentazioni e di altre strutture in asfalto è un settore importante, che aiuta a risparmiare risorse e spese.
Le strutture in asfalto esistenti, danneggiate dagli agenti atmosferici, dall'età e dal carico di traffico, possono essere risanate e ringiovanite con l'applicazione di fog seal, slurry seal, chip seal, scrub seal, cape seal e altri prodotti per il ringiovanimento dell'asfalto. Queste formulazioni di sigillatura consistono in una miscela di acqua, emulsione di asfalto, aggregati (ghiaia di piccole dimensioni, chiamata anche chips), polimeri e nano-additivi.
Le pavimentazioni in conglomerato bituminoso modificato che contengono alcune nanoparticelle di rinforzo presentano proprietà termiche, elettriche e meccaniche auspicabili e quindi funzionalità migliorate. Per ridurre i costi di manutenzione del legante per asfalto e delle strade e per aumentarne l'ecocompatibilità, per preservare e rinnovare in futuro le pavimentazioni esistenti sono indispensabili tecnologie alternative, come gli additivi miscelati e funzionalizzati a ultrasuoni e le nuove formulazioni di asfalto composito, che hanno la capacità di auto-ripararsi.
Produzione a ultrasuoni di additivi per emulsioni di asfalto
Un'emulsione di asfalto è costituita da tre componenti principali: asfalto, acqua e un tensioattivo emulsionante. Essendo una dispersione stabile di gocce di cemento asfaltico in acqua, un'emulsione di asfalto può essere pompata, immagazzinata e mescolata con gli aggregati. Un'emulsione deve "rompersi" rapidamente a contatto con l'aggregato quando viene mescolata o dopo essere stata spruzzata. La rottura consiste nella separazione dell'acqua dall'asfalto. Quando l'acqua è evaporata, l'emulsione è "indurita". Dopo la rottura, la polimerizzazione e l'indurimento, il residuo di asfalto presenta le proprietà di adesione, durata e resistenza all'acqua dell'asfalto di base originale.
L'emulsione a ultrasuoni permette di formulare emulsioni di asfalto di alta qualità
La tecnica di emulsione a ultrasuoni è compatibile con diverse formulazioni di emulsionanti e tensioattivi. La scelta dell'emulsionante influisce sulle caratteristiche di presa delle emulsioni di asfalto, rendendole a presa lenta, media o rapida. Additivi, modificatori, cariche, fibre, gomme e altri ingredienti della formulazione possono essere aggiunti durante le varie fasi del processo di sonicazione. – a seconda della formulazione e dei requisiti di miscelazione dei composti specifici.
UIP4000hdt – Miscelatore in linea a ultrasuoni da 4000 watt
Grado di emulsione
Il grado di emulsione di un'emulsione di asfalto e di un rigeneratore di asfalto è un fattore importante, che determina la velocità di rottura (presa veloce, media o lenta). Il tipo (ionico/non ionico) e la concentrazione degli agenti emulsionanti, nonché le specifiche della formulazione, come il rapporto emulsioni/solidi, la porosità, la dimensione e la gradazione delle particelle, influenzano il comportamento di presa. Poiché i parametri di emulsificazione a ultrasuoni possono essere controllati con precisione, l'impatto della sonicazione sull'emulsione può essere adattato alla qualità dell'asfalto desiderata. In caso di emulsioni di dimensioni micron, submicron o nano, il processo a ultrasuoni consente 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 minore 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 asfaltatura 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 di un'emulsione di asfalto possono essere influenzate e regolate dalla concentrazione di emulsionante e dall'energia immessa durante l'emulsione a ultrasuoni.
Capacità di penetrazione
La capacità di penetrazione dei rigeneranti per asfalto è fondamentale, poiché un agente rigenerante ad alte prestazioni penetra nella struttura della pavimentazione e sigilla la superficie. Un rigenerante per asfalto ad alte prestazioni, in grado di penetrare in profondità nel legante dell'asfalto (bitume), aumenta la flessibilità e ripristina dall'interno la struttura della pavimentazione, in modo da ottenere un'auto-riparazione. Preparate emulsioni di asfalto altamente funzionalizzate formulando gocce di dimensioni submicroniche e nanometriche con gli ultrasuoni!
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), la viscosità, la fessurazione a bassa temperatura, la duttilità e il rilassamento delle tensioni, il punto di ammorbidimento e la penetrazione, l'affinità e la stabilità con i polimeri e il ringiovanimento dell'asfalto invecchiato nelle miscele RAP/RAS (pavimentazione di asfalto recuperata (RAP) e tegole di asfalto riciclate (RAS)). I disperdenti a ultrasuoni mescolano solidi e goccioline come particelle monodisperse nell'emulsione di asfalto. La tecnologia di miscelazione e miscelazione a ultrasuoni produce miscele di asfalto ad alte prestazioni!
lotto master
L'emulsione e la dispersione a ultrasuoni sono ideali per preparare lotti master di emulsioni di asfalto altamente concentrate. Le emulsioni preparate a ultrasuoni con un elevato contenuto di asfalto (fino al 90%) vengono diluite successivamente per raggiungere una concentrazione del 70% o del 60%, al fine di ottenere il rapporto acqua/fase oleosa desiderato in base all'applicazione finale.
UIP16000 – 16kW di potenza ad ultrasuoni per unità di miscelazione ad ultrasuoni
Vantaggi delle emulsioni per asfalto a ultrasuoni
La tecnologia di miscelazione a ultrasuoni consente di sviluppare e produrre formulazioni per il ringiovanimento dell'asfalto facili da gestire, economiche e rispettose dell'ambiente. La potente cavitazione a ultrasuoni crea dispersioni ed emulsioni di dimensioni sub-microniche e nano, che presentano un'eccellente penetrabilità, alte prestazioni e resistenza a lungo termine.
Miscelate le vostre emulsioni e dispersioni per conglomerati bituminosi mediante ultrasuoni ad alta potenza!
Dispersore a 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 dispersori industriali a ultrasuoni per l'emulsionamento in linea offrono la possibilità di lavorare un'ampia gamma di emulsioni di asfalto e bitume. La sonicazione consente di testare facilmente nuove formulazioni, che vengono emulsionate uniformemente per garantire stabilità e prestazioni eccellenti dell'emulsione. Diverse geometrie di reattori a ultrasuoni e inserti, come ad esempio il modello MultiPhaseCavitator consentono di adattare facilmente il processore a ultrasuoni alla specifica formulazione di asfalto o bitume.
Una miscela grossolana di liquidi e solidi viene immessa nel disperdente a ultrasuoni, dove le due fasi (acqua + asfalto o bitume + additivi opzionali) vengono macinate a umido e omogeneizzate in una sospensione colloidale altamente stabile. La macinazione e la dispersione a ultrasuoni sono in grado di trattare volumi elevati in un processo rapido.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:
| 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 per asfalto e miscele modificate con nanotubi di carbonio. Documenti della conferenza RILEM 2016.
- Ronald, M.; Pumarejo Luis, F. (2016): Formulazione delle emulsioni di asfalto: Stato dell'arte e dipendenza della formulazione dalle proprietà delle emulsioni. Materiali da costruzione e da edilizia 123, 2016. 162-173.
Particolarità / Cose da sapere
Che cos'è un'emulsione di asfalto?
Un'emulsione di asfalto è una miscela di acqua e asfalto. Poiché l'asfalto è un composto oleoso e idrofobo, non può essere mescolato con l'acqua. Aggiungendo un agente tensioattivo (noto anche come emulsionante, tensioattivo, emulsionante, stabilizzatore) all'acqua prima o durante l'aggiunta dell'asfalto, l'asfalto e l'acqua diventano mescolabili. L'aggiunta di tensioattivi facilita la dispersione delle particelle di asfalto nella fase acquosa (acqua) e le mantiene in sospensione. Per miscelare l'asfalto in piccole particelle nella sospensione, si utilizzano apparecchiature di miscelazione a taglio meccanico (ad esempio, ultrasuoni, miscelatore ad alto taglio, mulino colloidale ecc. Un'emulsione di asfalto di alta qualità conferisce alla pavimentazione resistenza alla deformazione, suscettibilità all'umidità, resistenza alla fessurazione e prestazioni a fatica.
Definizione di emulsione
"Un'emulsione è un sistema eterogeneo termodinamicamente instabile formato da almeno due fasi liquide immiscibili, in cui una è dispersa nell'altra sotto forma di piccole gocce (perline) il cui diametro è generalmente superiore a 0,1 µm. Tale sistema ha una stabilità minima che può essere migliorata con l'aggiunta di agenti appropriati, come i tensioattivi, o di solidi finemente suddivisi". (Becher, P. Emulsione. Teoria e pratica. 1961).
Che cos'è il bitume?
Il bitume è un materiale cementizio utilizzato in edilizia come legante dell'asfalto, che lo tiene insieme. Ha un punto di fusione di 180ºC. Le emulsioni di bitume sono un liquido marrone scuro che può essere cationico, in cui le emulsioni hanno goccioline con carica positiva, o anionico, in cui le emulsioni hanno goccioline con carica negativa.
Cosa sono le guarnizioni per liquami?
La sigillatura a spruzzo è una formulazione di acqua, emulsione di asfalto, aggregati e additivi per una superficie di pavimentazione asfaltata esistente. La sigillatura con fanghi è simile alla sigillatura con nebbia, tranne per il fatto che la sigillatura con fanghi contiene aggregati come parte della miscela. Il polimero è un additivo comune che migliora le proprietà dell'emulsione di asfalto. Questa miscela combinata di emulsione e aggregati costituisce il cosiddetto slurry, per proteggere la struttura della pavimentazione sottostante e fornire una nuova superficie stradale.
Cosa sono i sigilli antinebbia?
L'impermeabilizzazione per nebbia si riferisce all'applicazione di un'emulsione di asfalto formulata in modo speciale su una superficie di pavimentazione asfaltata esistente. L'emulsione fog seal consiste in una miscela di acqua e olio che può essere facilmente spruzzata su una pavimentazione esistente, nota anche come "nebbia".
Cosa sono i Chip Seals?
L'applicazione di un chip seal prevede un'emulsione di asfalto che contiene globuli di asfalto per pavimentazione, acqua, un agente emulsionante o tensioattivo, un polimero e spesso un additivo ringiovanente. L'applicazione dell'asfalto viene effettuata in due fasi: prima viene distribuita l'emulsione di asfalto e successivamente viene applicato uno strato di pietrisco sulla superficie asfaltata esistente. Il pietrisco di piccole dimensioni è chiamato anche “patatine fritte”che dà il nome al metodo di sigillatura dei trucioli.
Cosa sono gli Scrub Seal?
Il trattamento scrub seal è molto simile al chip sealing, in cui un'emulsione di asfalto e ghiaia frantumata vengono utilizzati per ripristinare una pavimentazione asfaltata danneggiata. L'unica differenza è il metodo di applicazione: Per l'applicazione di uno scrub seal, l'emulsione di asfalto viene applicata con le cosiddette scope, che assicurano che l'emulsione di asfalto penetri nelle fessure della pavimentazione.
Cosa sono le foche del Capo?
Per sigillatura di testa si intende l'applicazione di un chip o scrub seal con successiva applicazione di slurry seal o microsurfing in un secondo momento. Mentre la sigillatura con chip o scrub sigilla e unisce le fessure della pavimentazione esistente, la successiva sigillatura con slurry o microsurfing migliora la ritenzione del truciolo e la scorrevolezza della superficie stradale. L'impermeabilizzazione è usata soprattutto come soluzione intermittente, per strutture in asfalto che presentano solo un disagio moderato, solchi lievi o assenti, fessure di ampiezza moderata. L'impermeabilizzazione è usata soprattutto come rimedio per prolungare la vita della pavimentazione fino alla riabilitazione o alla ricostruzione.
Che cos'è il microsurfacing?
Il microsurfacing è un trattamento paragonabile allo slurry seal. Per il microsurfacing, una formulazione composta da acqua, emulsione di asfalto, aggregati e additivi chimici viene applicata alla superficie di una pavimentazione in calcestruzzo asfaltato. Gli additivi polimerici vengono utilizzati per migliorare le proprietà della miscela dell'emulsione di asfalto. La differenza principale tra slurry seal e microsurfacing sta nel modo in cui si "rompono" o si induriscono. Mentre lo slurry sealing 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 gli permettono di rompersi senza dipendere dal sole o dal calore per l'evaporazione. Questo fa sì che il microsurfacing sia il trattamento preferito per le strade molto utilizzate (poco tempo per rompersi) o per i climi più freddi.
Cosa causa il deterioramento della pavimentazione?
Quando la pavimentazione invecchia, inizia a deteriorarsi. La velocità di deterioramento è influenzata da molti fattori. I fattori principali sono l'ambiente e il carico di traffico. La luce solare, con il passare del tempo, ossida lo strato superficiale e lo rende fragile. Se la pavimentazione è troppo fragile, iniziano a formarsi delle fessure a causa delle elevate ripetizioni del carico di traffico sulla pavimentazione. Se la pavimentazione non è sigillata correttamente, l'acqua piovana o di irrigazione può infiltrarsi nelle fessure nello strato di base e danneggiare l'integrità strutturale della pavimentazione. L'acqua può erodere o dilavare gli strati di base sottostanti e causare il cedimento della pavimentazione per mancanza di supporto.