アスファルト再生剤の超音波混合
アスファルト再生剤と若返り剤は、建設材料に若返り剤を塗布することで、既存のアスファルト舗装を再生することができます。超音波分散機は、ナノ粒子やナノ液滴をアスファルトやアスファルト乳剤に混合する強力な技術です。パワー超音波は、長期耐久舗装用の高性能添加剤の製造に使用される。
アスファルト・リハビリ
風化し、乾燥し、老朽化し、ひび割れたアスファルトは、本来のタール油を失い、酸化によって損傷しているため、表面にひび割れ、穴あき、輪道のわだち掘れが発生します。建設に使用される膨大な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の再生と若返りは、資源と支出の節約に役立つ重要な分野です。
天候、経年、交通負荷によって損傷した既存のアスファルト構造物は、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再生剤を塗布することによって、修復し、若返らせることができます。これらのシールは、水、アスファルト乳剤、骨材（チップとも呼ばれる小さな砂利）、ポリマー、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、それによって改善された機能性を有する。アスファルト・バインダーと道路維持のコストを削減し、環境に優しくするために、超音波ブレンドや機能化添加剤、自己修復能力を持つ新しいアスファルト複合配合などの代替技術は、将来的に既存の舗装を維持・更新するために不可欠である。
アスファルト乳剤用添加剤の超音波製造
アスファルト乳剤は、アスファルト、水、乳化界面活性剤の3つの主成分からなる。水中のアスファルトセメント液滴の安定した分散液であるアスファルト乳剤は、ポンプで圧送し、貯蔵し、骨材と混合することができる。エマルジョンは “休憩” 混合時や散布後に骨材と接触すると、すぐに破断する。破砕とは、アスファルトから水が分離することである。水が蒸発すると、エマルジョンは “セット”.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、耐水性を有する。
超音波乳化により高品質のアスファルト乳剤を製造可能
超音波乳化技術は、複数の乳化剤と界面活性剤の配合に対応しています。乳化剤の選択は、アスファルト乳剤の硬化特性に影響を与え、遅硬化、中硬化、速硬化にします。添加剤、改質剤、充填剤、繊維、ゴムおよびその他の配合成分は、超音波処理の様々な段階で添加することができます。 – 製剤や特定の化合物の混合要件による。
UIP4000hdT – 4000ワット超音波インラインミキサー
エマルジョングレード
アスファルト乳剤とアスファルト再生剤の乳剤等級は、分解速度（速い、中程度または遅い設定）を決定する重要な要因です。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、空隙率、粒子径、グラデーションなどの配合仕様は、凝結挙動に影響を与えます。超音波乳化パラメータは精密に制御できるため、エマルジョンに与える超音波の影響を、目標とするアスファルト品質に合わせて調整することができます。ミクロン、サブミクロン、またはナノレベルのエマルジョンを対象とする場合、超音波処理ではプロセスパラメーターを完全に制御することができます。
レオロジー
アスファルト乳剤は、60℃で約50～1000cPの粘度を示し、これはアスファルト自体の粘度（10,000～400,000cP）よりもかなり低い。粘度が低いため、アスファルト乳剤は、排出ガス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、高温アスファルト技術よりもかなり危険性が低い、低温技術を使用して適用することができます。さらに、アスファルト乳剤の塗布は、カットバックアスファルトを使用する低温技術よりも経済的で環境に優しい。アスファルト乳剤エマルジョンの粘度とレオロジーは、乳化剤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。
侵入能力
高性能若返り剤は舗装構造に浸透し、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（アスファルト）の奥深くまで浸透できる高性能アスファルト再生剤は、柔軟性を高め、舗装の自己修復が達成されるように内部から修復します。パワー超音波を用いて、サブミクロンやナノサイズの液滴を形成する高機能アスファルト乳剤を調製する！
添加物
ポリマー、ゴム、フィラー、オイル、および若返り剤は、高温および低温性能等級（PG）、粘度、低温クラッキング、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、およびRAP/RASミックス（再生アスファルト舗装（RAP）と再生アスファルトシングル（RAS））における経年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するためにアスファルトエマルジョンに添加されます。超音波分散機は、固形物や液滴を単分散粒子としてアスファルト乳剤に混合します。超音波混合技術は、高性能アスファルト混合物を製造します！
マスターバッチ
超音波乳化・分散は、高濃度アスファルト乳剤のマスターバッチの調製に最適です。超音波で調製されたアスファルト含有率の高い（90％まで）エマルションは、最終的な用途に応じた所望の水相/油相比になるように、後で70％または60％の濃度に希釈されます。
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超音波アスファルト乳剤の利点
超音波ミキシング技術により、取り扱いが簡単で、費用対効果が高く、環境に優しいアスファルト再生配合物を開発・製造することができます。強力な超音波キャビテーションにより、サブミクロンやナノの分散液やエマルションが生成され、優れた浸透性、高性能、長期耐久性を発揮します。
アスファルト混合物用の舗装用乳剤と分散剤を高出力超音波で混合します！
アスファルト乳剤用高出力超音波分散機
Hielscher Ultrasonics社は、アスファルトやアスファルト乳剤用のハイパワー超音波ミキサーを製造・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、様々なアスファルトやアスファルト乳剤を処理する可能性を提供します。超音波処理により、新しい配合を容易に試験することができ、均一に乳化され、優れた乳化安定性と性能を発揮します。のような様々な超音波リアクター形状やインサートがあります。 マルチフェーズキャビテーター 超音波処理機は、アスファルトやビチューメンの配合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が超音波分散機に供給され、両相（水＋アスファルトまたはアスファルト＋オプションの添加剤）が湿式粉砕され、均一に粉砕され、非常に安定したコロイド懸濁液になります。超音波粉砕・分散は、迅速なプロセスで大量の処理が可能です。
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：
| バッチ量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 10〜2000mL | 20～400mL/分 | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1～20L | 0.2～4L/分 | UIP2000hdT |
| 10～100L | 2～10L/分 | UIP4000hdT |
| n.a. | 10～100L/分 | uip16000 |
| n.a. | より大きい | クラスタ uip16000 |
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文献／参考文献
- Ezio Santagata, Orazio Baglieri, Lucia Tsantilis, Giuseppe Chiappinelli, Ilaria Brignone Aimonetto (2015)：
ナノ添加剤で強化した瀝青質バインダーの高温特性に及ぼす超音波処理の効果。 建築・建材,第75巻,2015.395-403. - Zhambolova, A.; Vocaturo, A.L.; Tileuberdi, Y.; Ongarbayev, Y.; Caputo, P.; Aiello, I.; Oliviero Rossi, C.; Godbert, N. (2020)： シリカナノ粒子によるアスファルトの官能基化と改質。 Applied Sciences 2020, 10, 6065.
- K.Daoust, A. Begriche, J.P. Claverie, A. Tagnit-Hamou (2023)： 自己分散型シリカフュームナノ粒子：超高性能コンクリート用の貴重な混和剤。 建設および建築資材、
383巻、2023年 - Wang, H.; Yang, J.; Gong, M. (2016)：Rheological Characterization of Asphalt Binders and Mixtures Modified with Carbon Nanotubes.RILEM Conference Papers 2016.
- ロナルド、M.; プマレホ・ルイス、F. (2016)：アスファルト乳剤の処方：エマルジョンの特性に対する配合の現状と依存性。Construction and Building Materials 123, 2016.162-173.
知っておくべき事実
アスファルト乳剤とは？
アスファルト乳剤は、水とアスファルトの混合物である。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。乳化剤、界面活性剤、乳化剤、安定剤とも呼ばれる）表面活性剤をアスファルトを添加する前または添加中に水に添加することによって、アスファルトと水は混合可能になります。界面活性剤の添加は、水相（水）中のアスファルト粒子の分散を促進し、懸濁状態で分散した状態を維持する。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、機械的剪断混合装置（超音波ミキサー、高剪断ミキサー、コロイドミルなど）が使用されます。高品質のアスファルト乳剤は、舗装にわだち掘れ抵抗性、湿気感受性、ひび割れ抵抗性、疲労性能を与えます。
エマルジョンの定義
“エマルションは、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系であり、一方は他方に分散し、その直径は一般に0.1μmより大きい小滴（ビーズ）の形をしている。このような系は、界面活性剤のような適切な薬剤や、細かく分割された固体の添加によって改善できる最小限の安定性を持っている。”.(ベッヒャー、P.エマルジョン、理論と実践、1961年）。
ビチューメンとは？
ビチューメンは、アスファルトの結合材として建設に使用されるセメント系材料で、アスファルトをつなぎ合わせる。融点は180℃。アスファルト乳剤は暗褐色の液体で、プラス電荷を帯びた液滴を持つカチオン性乳剤と、マイナス電荷を帯びた液滴を持つアニオン性乳剤がある。
スラリーシールとは？
スラリーシールは、既存のアスファルト舗装表面に水、アスファルト乳剤、骨材、添加剤を配合したものである。スラリーシールはフォグシールと似ているが、スラリーシールには混合物の一部として骨材が含まれている。ポリマーは、アスファルト乳剤の特性を向上させる一般的な添加剤である。この乳剤と骨材の混合物は、下層の舗装構造を保護し、新しい路面を提供するために、いわゆるスラリーとなります。
フォグシールとは？
フォグシールとは、特別に調合されたアスファルト乳剤を既存のアスファルト舗装面に塗布することを指す。フォグシール乳剤は水と油の混合物から成り、既存の舗装に簡単に吹き付けることができます。 “霧が出る。”
チップシールとは？
チップシールの施工には、舗装用アスファルト、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乳剤が使用されます。チップシールは、まずアスファルト乳剤を散布し、その後、既存のアスファルト舗装面に小さな砕石を敷き詰めるという2段階のプロセスで施工されます。小さな砕石は “チップス”これがチップ・シーリング法の名前の由来である。
スクラブシールとは？
スクラブシール処理はチップシーリングとよく似ており、アスファルト乳剤と砕いた砂利を使って傷んだアスファルト舗装を修復する。唯一の違いは塗布方法です：スクラブシーリングでは、アスファルト乳剤が舗装のひび割れに確実に浸透するよう、いわゆるスクラブほうきでアスファルト乳剤を散布します。
ケープ・シールとは？
ケープシーリングとは、チップシールまたはスクラブシールを施し、後日スラリーシールまたはマイクロサーフェシングを施すことを指す。チップシールやスクラブシールが既存の舗装のひび割れをシールして接着する一方で、その後のスラリーシールやマイクロサーフェシングは、チップの保持力と路面の平滑性を向上させる。ケープ・シールは、主に断続的な回避策として使用され、中程度の損傷、わずかなわだち、またはわだちがない、中程度のひび割れ幅しかないアスファルト構造物に使用される。ケープシーリングは、リハビリテーションや改築が行われるまでの間、舗装の寿命を延ばすための救済措置として使用されることがほとんどである。
マイクロサーフェシングとは？
マイクロサーフェシングは、スラリーシーリングに匹敵する処理である。マイクロサーフェシングでは、水、アスファルト乳剤、骨材、化学添加剤からなる配合物をアスファルトコンクリート舗装の表面に塗布する。ポリマー添加剤は、アスファルト乳剤の混合特性を改善するために使用される。スラリーシールとマイクロサーフェシングの大きな違いは、その方法にある。 “休憩” または硬化する。スラリーシーリングでは、アスファルト乳剤の散布後に水分が蒸発する必要がありますが、マイクロサーフェシングのアスファルト乳剤には化学添加剤が含まれており、蒸発を太陽や熱に頼ることなく破断させることができます。このため、マイクロサーフェシングは、使用頻度の高い道路（破断までの時間が短い）や寒冷地での処理に適している。
舗装劣化の原因は何か？
舗装は古くなると劣化し始める。どの程度早く劣化するかは、多くの要因に影響される。主な要因は、環境と交通負荷である。日光は時間とともに表層を酸化させ、もろくする。舗装がもろくなりすぎると、舗装にかかる交通負荷が大きく繰り返される結果、ひび割れが生じ始めます。舗装が適切に密閉されていないと、雨水や灌漑用水がひび割れから基層に浸入し、舗装の構造的完全性を損なう可能性がある。水が下層の基層を浸食したり洗い流したりすることで、舗装が支持力不足から破損することもある。