Ultrasonic Mixing of Asphalt Rejuvenators

  • アスファルトリハビリテーターとリジュベネーターは、建設資材に若返り剤を塗布することにより、既存のアスファルト舗装をリサイクルすることを可能にします。
  • 超音波分散機は、ナノ粒子とナノ液滴をアスファルトとビチューメンエマルジョンに混ぜる強力な技術です。
  • パワー超音波は、長期間耐久性のある舗装用の高性能添加剤の製造に使用されます。

アスファルトのリハビリテーション

アスファルト添加剤の超音波混合風化、乾燥、老化、ひび割れたアスファルトは、元のタール油を失い、酸化によって損傷を受けるため、ホイールパスのひび割れ、くぼみ、わだち掘れが表面に発生します。建設に使用される大量のアスファルトに関して、舗装やその他のアスファルト構造物の修復と若返りは重要なセクターであり、資源と支出を節約するのに役立ちます。
天候、経年劣化、交通負荷によって損傷を受けた既存のアスファルト構造は、フォグシール、スラリーシール、チップシール、スクラブシール、ケープシール、その他のアスファルト若返り剤を適用することで修復および若返らせることができます。これらのシール配合は、水、アスファルトエマルジョン、骨材(小さな砂利、チップとも呼ばれます)、ポリマー、およびナノ添加剤の混合物で構成されています
特定の強化ナノ粒子を含む改質アスファルト舗装は、望ましい熱的、電気的、機械的特性を示し、それによって機能性が向上しています。アスファルトバインダーと道路維持費を削減し、環境への配慮を高めるためには、超音波でブレンドおよび機能化された添加剤や、自己修復機能を備えた新しいアスファルト複合配合などの代替技術が、将来の既存の舗装の保存と更新に不可欠です。

アスファルトエマルジョン用添加剤の超音波製造

アスファルトエマルジョンは、アスファルト、水、乳化界面活性剤の3つの主要成分で構成されています。アスファルトセメント液滴を水中に安定して分散させるため、アスファルトエマルジョンを汲み上げ、貯蔵し、骨材と混合することができます。エマルジョンは、混合時またはスプレー後に骨材と接触するとすぐに「壊れる」はずです。破断とは、アスファルトから水を分離することです。水が蒸発すると、エマルジョンは「固まる」。破砕、硬化、硬化後、アスファルト残渣は元のベースアスファルトの接着性、耐久性、耐水性を備えています。
超音波乳化は、高品質のアスファルトエマルジョンを配合することを可能にする
超音波乳化技術は、複数の乳化剤および界面活性剤製剤と互換性があります。乳化剤の選択は、アスファルトエマルジョンの設定特性に影響を与え、硬化が遅く、硬化が中程度、硬化が速くなります。添加剤、改質剤、充填剤、繊維、ゴムおよび他の製剤成分は、超音波処理プロセスの様々な段階で添加することができる – 特定の化合物の配合と混合要件によって異なります。

超音波分散機UIP4000hdT(4kW超音波出力)

UIP4000hdt – 4000ワットの超音波インラインミキサー

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エマルジョングレード

アスファルトエマルジョンとアスファルト若返り剤のエマルジョングレードは、破砕速度(高速、中速、低速の設定)を決定する重要な要素です。乳化剤の種類(イオン性/非イオン性)と濃度、およびエマルジョン/固形分比、気孔率、粒子サイズ、グラデーションなどの配合の詳細が、設定挙動に影響を与えます。超音波乳化パラメータは正確に制御することができるので、エマルジョンに対する超音波処理の影響は、目標とするアスファルト品質に調整することができる。天候ミクロン、サブミクロン、またはナノエマルジョンを対象としており、超音波処理によりプロセスパラメータを完全に制御できます。

レオロジー

アスファルトエマルジョンは、60°Cで約50〜1000cPの粘度を示し、アスファルト自体の粘度(10,000〜400,000cP)よりもかなり低くなっています。アスファルトエマルジョンは粘度が低いため、より低温の技術を使用して塗布することができ、排出量とエネルギー消費を削減し、アスファルトの酸化を回避し、高温のアスファルト技術よりも危険性が大幅に低くなります。さらに、アスファルトエマルジョンの施用は、カットバックアスファルトを使用するコールド技術よりも経済的で環境に優しいです。アスファルトエマルジョンエマルジョンの粘度とレオロジーは、乳化剤の濃度と超音波乳化中のエネルギー入力によって影響を受け、調整することができます。

浸透能力

高性能の若返り剤が舗装構造を貫通して表面を密閉するため、アスファルト若返り剤の浸透能力は非常に重要です。アスファルトバインダー(ビチューメン)の奥深くまで浸透できる高性能アスファルト若返り装置は、柔軟性を高め、内側から復元するため、舗装の自己修復が達成されます。パワー超音波でサブミクロンおよびナノサイズの液滴を配合する高官能化アスファルトエマルジョンを調製してください!

添加 物

ポリマー、ゴム、フィラー、オイル、若返り剤をアスファルトエマルジョンに添加して、高温および低温性能グレーディング(PG)、粘度、低温亀裂、延性と応力緩和、軟化点と浸透性、ポリマーとの親和性と安定性、RAP/RASミックス(再生アスファルト舗装(RAP)およびリサイクルアスファルトシングル(RAS))の老朽化アスファルトの若返りなど、ネイティブアスファルトの主要な特性を改善します。超音波分散機は、固形物と液滴を単分散粒子としてアスファルトエマルジョンに混合します。超音波混合および混合技術により、高性能のアスファルト混合物が製造されます。

マスターバッチ

超音波乳化および分散は、高濃度アスファルトエマルジョンのマスターバッチを調製するのに理想的です。アスファルト含有量が高い(最大90%)超音波調製エマルジョンは、最終用途に応じて所望の水相/油相比に達するために、後で70%または60%の濃度に達するように希釈される。

UIP16000 (16kW) is Hielscher's most powerful ultrasonic extraction equipment.

UIP16000 – 超音波混合ユニットあたり16kWの超音波出力

超音波アスファルトエマルジョンの利点

超音波混合技術により、取り扱いが容易で、費用対効果が高く、環境に優しいアスファルト若返り製剤の開発と製造が可能になります。強力な超音波キャビテーションは、優れた浸透性、高性能、および長期耐久性を示すサブミクロンおよびナノの分散液およびエマルジョンを生じる。
高出力超音波処理によってアスファルト混合物用の舗装エマルジョンと分散液を混合してください!

アスファルトエマルジョン用の高出力超音波分散機

産業規模でのインライン超音波処理用のUIP4000hdTフローセルヒールシャー超音波は、アスファルトおよびビチューメンエマルジョン用の高出力超音波ミキサーを製造および供給しています。インライン乳化用の工業用超音波分散機は、幅広いアスファルトおよびビチューメンエマルジョンを処理する可能性を開きます。超音波処理は、優れたエマルジョン安定性および性能のために均一に乳化されている新しい製剤の容易な試験を可能にする。様々な超音波反応器の形状とインサート MultiPhaseCavitator 超音波プロセッサを特定のアスファルトまたはビチューメン製剤に簡単に適合させることができます。
液体と固体の粗いプレミックスを超音波分散機に供給し、そこで両方の相(水+アスファルトまたはビチューメン+オプションの添加剤)を湿式粉砕し、均一に粉砕して安定性の高いコロイド懸濁液にします。超音波粉砕および分散は、迅速なプロセスで大量を処理することができます。

以下の表は、超音波装置のおおよその処理能力を示しています。

バッチボリューム流量推奨デバイス
10〜2000mL20〜400mL/minUP200HT, UP400セント
0.1〜20L0.2〜4L / minUIP2000hdT
10〜100L2〜10L/minUIP4000hdt
N.A.さん10〜100L/minUIP16000
N.A.さん大きいクラスタ UIP16000

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Hielscher Ultrasonics manufactures high-performance ultrasonicators for sonochemical applications.

ラボからパイロットおよび産業規模までの高出力超音波プロセッサ。

Literature/References

  • 王、H。;ヤン、J。;Gong、M.(2016):カーボンナノチューブで修飾されたアスファルトバインダーおよび混合物のレオロジー特性。RILEM会議論文2016。
  • ロナルド、M。;Pumarejo Luis、F.(2016):アスファルトエマルジョン製剤:エマルジョン特性に対する製剤の最先端および依存性。建設および建築材料123、2016年。162–173.


知っておく価値のある事実

アスファルトエマルジョンとは何ですか?

アスファルトエマルジョンは、水とアスファルトの混合物です。アスファルトは油性の疎水性化合物であるため、水と混合することはできません。アスファルトを添加する前または最中に、乳化剤、界面活性剤、乳化剤、安定剤とも呼ばれる界面活性剤を水に添加することにより、アスファルトと水が混合可能になります。界面活性剤の添加により、水相(水)でのアスファルト粒子の分散が促進され、懸濁液中での分散が維持されます。アスファルトを小さな粒子として懸濁液に混合するために、機械的せん断混合装置(例えば、超音波、高剪断ミキサー、コロイドミルなど)が使用される。高品質のアスファルトエマルジョンは、舗装にわだち掘れ抵抗、湿気感受性、耐ひび割れ性、疲労性能を与えます。
エマルジョンの定義
「エマルジョンは、少なくとも2つの非混和性液相によって形成される熱力学的に不安定な不均一なシステムであり、一方は直径が一般に0.1μmを超える小さな液滴(ビーズ)の形で他方に分散しています。このようなシステムは、界面活性剤などの適切な薬剤を添加するか、細かく固体に分割して改善できる最小限の安定性を備えています。」(ベッチャー、P.エマルジョン。理論と実践。1961.)

ビチューメンとは?

アスファルトは、アスファルトを一緒に保持するアスファルトバインダーとして建設に使用されるセメント系材料です。融点は180°Cで、ビチューメンエマルジョンは暗褐色の液体で、エマルジョンに正電荷を帯びた液滴があるカチオン性、またはエマルジョンに負に帯電した液滴があるアニオン性のいずれかです。

スラリーシールとは何ですか?

スラリーシールは、水、アスファルトエマルジョン、骨材、および添加剤を既存のアスファルト舗装表面に配合したものです。スラリーシールはフォグシールに似ていますが、スラリーシールには混合物の一部として骨材があります。ポリマーは、アスファルトエマルジョンの特性を改善する一般的な添加剤です。このエマルジョンと骨材の混合物は、基礎となる舗装構造を保護し、新しい路面を提供するために、いわゆるスラリーです。

フォグシールとは?

フォグシーリングとは、既存のアスファルト舗装表面に特殊な配合アスファルトエマルジョンを塗布することを指します。フォグシールエマルジョンは、水と油の混合物で構成されており、「フォギング」とも呼ばれる既存の舗装に簡単にスプレーできます。

チップシールとは?

チップシールの適用には、舗装アスファルトの小球、水、乳化剤または界面活性剤、ポリマー、および多くの場合若返り添加剤を含むアスファルトエマルジョンが含まれます。CHipシールは、最初にアスファルトエマルジョンを分配し、次に小さな砕石の層を既存のアスファルト舗装表面に分配することを含む2段階のプロセスで適用されます。小さな砕石は、 “フライドポテト”、チップシール方法の名前の由来です。

スクラブシールとは何ですか?

スクラブシール処理は、アスファルトエマルジョンと砕いた砂利を使用して損傷したアスファルト舗装を修復するチップシーリングと非常によく似ています。唯一の違いは塗布方法です:スクラブシールの適用のために、アスファルトエマルジョンは、アスファルトエマルジョンが舗装のひび割れに浸透することを確実にする、いわゆるスクラブほうきによって塗布されます。

ケープアザラシとは?

ケープシーリングとは、チップまたはスクラブシールを塗布し、その後、後日スラリーシールまたはマイクロサーフェシングを塗布することを指します。チップシールまたはスクラブシールは既存の舗装の亀裂をシールして接着しますが、その後のスラリーシールまたはマイクロサーフェスは、チップ保持と道路表面の滑らかさを向上させます。ケープシールは、主に断続的な回避策として使用され、中程度の苦痛、わずかなまたはまったくのわだち掘れ、適度な亀裂幅のみを示すアスファルト構造に使用されます。ケープシーリングは、主に、リハビリテーションまたは再建が行われるまで舗装の寿命を延ばすための救済策として使用されます。

マイクロサーフェシングとは?

マイクロサーフェスは、スラリーシールに匹敵する処理です。マイクロサーフェシングでは、水、アスファルトエマルジョン、骨材、および化学添加剤からなる配合物がアスファルトコンクリート舗装の表面に適用されます。ポリマー添加剤は、アスファルトエマルジョンの混合特性を改善するために使用されます。スラリーシールとマイクロサーフェシングの主な違いは、それらが「破損」または硬化する方法にあります。スラリーシーリングでは、アスファルトエマルジョンの分配後に水が蒸発する必要がありますが、マイクロ表面コーティングのアスファルトエマルジョンには化学添加剤が含まれているため、蒸発のために太陽や熱に頼らずに分解できます。このため、マイクロサーフェスは、頻繁に使用される道路(壊れる時間が短い)や寒冷地に適した治療法になります。

舗装の劣化の原因は何ですか?

舗装が古くなるにつれて、舗装は劣化し始めます。それがどれだけ早く崩壊するかは、多くの要因の影響を受けます。主な要因は、環境とトラフィックの負荷です。時間の経過とともに日光が表層を酸化し、もろくなります。舗装がもろすぎると、舗装に交通負荷が繰り返し発生するため、亀裂が形成され始めます。舗装が適切に密閉されていないと、雨水や灌漑用水が亀裂からベース層に浸透し、舗装の構造的完全性が損なわれる可能性があります。水は下層を侵食または洗い流し、支持の欠如により舗装が崩壊する可能性があります。

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