Asfalta atjaunošanas līdzekļu sajaukšana ar ultraskaņu
Asfalta rehabilitācijas un atjaunošanas līdzekļi ļauj atkārtoti izmantot esošos asfalta segumus, uzklājot būvmateriālam atjaunojošus līdzekļus. Ultraskaņas disperģētāji ir efektīvs tehnoloģisks risinājums nanodaļiņu un nanopilienu iemaisīšanai asfalta un bitumena emulsijās. Lieljaudas ultraskaņu izmanto augstas veiktspējas piedevu ražošanai, lai iegūtu ilgstoši izturīgus ceļu segumus.
Asfalta segumu rehabilitācija
Laikapstākļu ietekmē bojāts, izžuvis, novecojis un saplaisājis asfalts ir zaudējis sākotnējās darvas eļļas un ir oksidācijas bojāts, tādēļ uz tā virsmas veidojas plaisas, bedres un rises riteņu sliedēs. Ņemot vērā būvniecībā izmantoto milzīgo asfalta daudzumu, ceļu segumu un citu asfalta konstrukciju rehabilitācija un atjaunošana ir svarīga nozare, kas palīdz taupīt resursus un samazināt izdevumus.
Esošās asfalta konstrukcijas, kuras bojājuši laikapstākļi, novecošana un satiksmes slodze, var rehabilitēt un atjaunot, izmantojot blīvējošu emulsijas izsmidzināšanu, emulsijas un minerālmateriālu suspensijas pārklājumus, virsmas apstrādi ar šķembām, emulsijas iestrādāšanu ar sukām, kombinēto virsmas apstrādi un citus asfalta atjaunošanas līdzekļus. Šo blīvējošo sastāvu maisījumi sastāv no ūdens, asfalta emulsijas, minerālmateriāla (smalkas grants, ko sauc arī par šķembiņām), polimēriem un nanopiedevām
Modificētiem asfalta segumiem, kuri satur noteiktas pastiprinošas nanodaļiņas, piemīt vēlamas termiskās, elektriskās un mehāniskās īpašības, kas uzlabo to funkcionalitāti. Lai samazinātu asfalta saistvielas un ceļu uzturēšanas izmaksas un palielinātu to draudzīgumu videi, esošo segumu saglabāšanai un atjaunošanai nākotnē ir būtiskas alternatīvas tehnoloģijas, piemēram, ar ultraskaņu sajauktas un funkcionalizētas piedevas un jauni asfalta kompozītmateriālu sastāvi, kuri spēj pašatjaunoties.
Asfalta emulsiju piedevu ražošana ar ultraskaņu
Asfalta emulsija sastāv no trim galvenajām sastāvdaļām: asfalta, ūdens un emulģējošas virsmaktīvās vielas. Asfalta emulsija ir stabila asfalta saistvielas pilienu dispersija ūdenī, tādēļ to var sūknēt, uzglabāt un sajaukt ar minerālmateriāliem. Saskaroties ar minerālmateriālu sajaukšanas laikā vai pēc izsmidzināšanas, emulsijai vajadzētu ātri “sadalīties”. Sadalīšanās ir ūdens atdalīšanās no asfalta. Kad ūdens ir iztvaikojis, emulsija ir “sacietējusi”. Pēc sadalīšanās, nobriešanas un sacietēšanas atlikušajam asfaltam piemīt sākotnējā bāzes asfalta adhēzijas, izturības un ūdensizturības īpašības.
Emulģēšana ar ultraskaņu ļauj izstrādāt augstas kvalitātes asfalta emulsiju sastāvus
Ultraskaņas emulģēšanas tehnoloģija ir saderīga ar dažādiem emulgatoru un virsmaktīvo vielu sastāviem. Emulgatora izvēle ietekmē asfalta emulsiju sacietēšanas īpašības, nodrošinot lēnu, vidēji ātru vai ātru sacietēšanu. Piedevas, modifikatorus, pildvielas, šķiedras, kaučukus un citas sastāva sastāvdaļas var pievienot dažādos apstrādes ar ultraskaņu posmos – atkarībā no sastāva un konkrēto savienojumu sajaukšanas prasībām.
UIP4000hdT – 4000 vatu ultraskaņas plūsmas maisītājs
Emulsijas klase
Asfalta emulsijas un asfalta atjaunošanas līdzekļa emulsijas klase ir svarīgs faktors, kas nosaka sadalīšanās ātrumu (ātra, vidēji ātra vai lēna sacietēšana). Emulģējošo vielu veids (jonu / nejonu) un koncentrācija, kā arī sastāva īpatnības, piemēram, emulsijas/cieto vielu attiecība, porainība, daļiņu izmērs un granulometriskais sastāvs, ietekmē sacietēšanas norisi. Tā kā emulģēšanas ar ultraskaņu parametrus var precīzi kontrolēt, ultraskaņas apstrādes ietekmi uz emulsiju var pielāgot vēlamajai asfalta kvalitātei. Neatkarīgi no tā, vai mērķis ir iegūt mikrometru izmēra emulsijas, submikronu emulsijas vai nanoemulsijas, apstrāde ar ultraskaņu nodrošina pilnīgu procesa parametru kontroli.
Reoloģija
Asfalta emulsiju viskozitāte 60°C temperatūrā ir aptuveni 50–1000 cP, kas ir ievērojami zemāka nekā paša asfalta viskozitāte (10 000–400 000 cP). Zemākas viskozitātes dēļ asfalta emulsijas var izmantot ar zemākas temperatūras tehnoloģijām, kas samazina emisijas un enerģijas patēriņu, novērš asfalta oksidēšanos un ir ievērojami mazāk bīstamas nekā karstā asfalta tehnoloģijas. Turklāt asfalta emulsiju izmantošana ir ekonomiskāka un videi draudzīgāka nekā aukstās tehnoloģijas, kurās izmanto ar šķīdinātāju atšķaidītu asfaltu. Asfalta emulsiju viskozitāti un reoloģiskās īpašības var ietekmēt un pielāgot ar emulgatora koncentrāciju un ultraskaņas emulģēšanas laikā ievadīto enerģiju.
Iespiešanās spēja
Asfalta atjaunošanas līdzekļu iespiešanās spēja ir izšķiroši svarīga, jo augstas efektivitātes atjaunošanas līdzeklis iespiežas seguma struktūrā un noblīvē virsmu. Augstas efektivitātes asfalta atjaunošanas līdzeklis, kas spēj dziļi iespiesties asfalta saistvielā (bitumenā), palielina elastību un atjauno segumu no iekšpuses, tādējādi nodrošinot seguma pašatjaunošanos. Gatavojiet augsti funkcionalizētas asfalta emulsijas, veidojot submikronu un nanometru izmēra pilienus ar lieljaudas ultraskaņu!
Piedevas
Asfalta emulsijām pievieno polimērus, gumiju, pildvielas, eļļas un atjaunošanas līdzekļus, lai uzlabotu sākotnējā asfalta galvenās īpašības, piemēram, ekspluatācijas īpašību klasi augstā un zemā temperatūrā (PG), viskozitāti, plaisāšanas īpašības zemā temperatūrā, duktilitāti un spriegumu relaksāciju, mīksttapšanas temperatūru un penetrāciju, saderību un stabilitāti ar polimēriem, kā arī novecojušā asfalta atjaunošanu RAP/RAS maisījumos (atgūtais asfalta segums (RAP) un pārstrādātie bitumena jumta dakstiņi (RAS)). Ultraskaņas dispergatori iemaisa cietās vielas un pilienus asfalta emulsijā monodispersu daļiņu veidā. Ultraskaņas maisīšanas tehnoloģija ļauj iegūt augstas veiktspējas asfalta maisījumus!
Koncentrāts
Ultraskaņas emulģēšana un disperģēšana ir ideāli piemērota augsti koncentrētu asfalta emulsiju koncentrātu gatavošanai. Ar ultraskaņu sagatavotas emulsijas ar augstu asfalta saturu (līdz 90%) vēlāk atšķaida līdz 70% vai 60% koncentrācijai, lai iegūtu vēlamo ūdens/eļļas fāžu attiecību atbilstoši galīgajam lietojumam.
UIP16000 – 16kW ultraskaņas jauda katrai ultraskaņas maisīšanas iekārtai
Ar ultraskaņu iegūtu asfalta emulsiju priekšrocības
Ultraskaņas maisīšanas tehnoloģija ļauj izstrādāt un ražot viegli lietojamus, ekonomiski izdevīgus un videi draudzīgus asfalta atjaunošanas sastāvus. Spēcīga ultraskaņas kavitācija rada submikronu un nanodispersijas un emulsijas, kurām piemīt izcila iespiešanās spēja, augsta veiktspēja un ilgstoša izturība.
Maisiet seguma ieklāšanai paredzētās emulsijas un dispersijas asfalta maisījumiem, izmantojot apstrādi ar lieljaudas ultraskaņu!
Lieljaudas ultraskaņas dispergators asfalta emulsijām
Hielscher Ultrasonics ražo un piegādā lieljaudas ultraskaņas maisītājus asfalta un bitumena emulsijām. Rūpnieciskie ultraskaņas dispergatori emulģēšanai plūsmā nodrošina iespēju apstrādāt plašu asfalta un bitumena emulsiju klāstu. Apstrāde ar ultraskaņu ļauj viegli pārbaudīt jaunus sastāvus, tos vienmērīgi emulģējot, lai nodrošinātu izcilu emulsijas stabilitāti un veiktspēju. Dažādas ultraskaņas reaktoru ģeometrijas un ieliktņi, piemēram, MultiPhaseCavitator, ļauj viegli pielāgot ultraskaņas apstrādes iekārtu jūsu konkrētajam asfalta vai bitumena sastāvam.
Rupju šķidruma un cieto vielu sākotnējo maisījumu padod ultraskaņas dispergatorā, kur abas fāzes (ūdens + asfalts vai bitumens + neobligātas piedevas) vienmērīgi sasmalcina un samaļ mitrā vidē, iegūstot ļoti stabilu koloidālu suspensiju. Ultraskaņas malšana un disperģēšana ļauj īsā laikā apstrādāt lielus tilpumus.
Tālāk sniegtā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas apstrādes iekārtu aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas tilpums | Plūsmas ātrums | Ieteicamās iekārtas |
|---|---|---|
| 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 līdz 20L | 0,2 līdz 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
| nav piemērojams | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
| nav piemērojams | lielāks | iekārtu grupa UIP16000 |
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Lieljaudas ultraskaņas procesori laboratorijas, pilotiekārtu un rūpnieciskam mērogam.
Literatūra un atsauces
- Ezio Santagata, Orazio Baglieri, Lucia Tsantilis, Giuseppe Chiappinelli, Ilaria Brignone Aimonetto (2015):
Apstrādes ar ultraskaņu ietekme uz ar nanopiedevām pastiprinātu bitumena saistvielu īpašībām augstā temperatūrā. Construction and Building Materials, 75. sējums, 2015. 395–403. - Zhambolova, A.; Vocaturo, A.L.; Tileuberdi, Y.; Ongarbayev, Y.; Caputo, P.; Aiello, I.; Oliviero Rossi, C.; Godbert, N. (2020): Bitumena funkcionalizēšana un modificēšana ar silīcija dioksīda nanodaļiņām. Applied Sciences 2020, 10, 6065.
- K. Daoust, A. Begriche, J.P. Claverie, A. Tagnit-Hamou (2023): Pašdisperģējošas silīcija dioksīda mikropulvera nanodaļiņas: vērtīga piedeva īpaši augstas veiktspējas betonam. Construction and Building Materials,
383. sējums, 2023. - Wang, H.; Yang, J.; Gong, M. (2016): Ar oglekļa nanocaurulītēm modificētu asfalta saistvielu un maisījumu reoloģiskais raksturojums. RILEM konferences raksti 2016.
- Ronald, M.; Pumarejo Luis, F. (2016): Asfalta emulsiju sastāva izstrāde: pašreizējais attīstības līmenis un sastāva atkarība no emulsiju īpašībām. Construction and Building Materials 123, 2016. 162–173.
Noderīga informācija
Kas ir asfalta emulsija?
Asfalta emulsija ir ūdens un asfalta maisījums. Tā kā asfalts ir eļļaina, hidrofoba viela, to nevar sajaukt ar ūdeni. Pievienojot ūdenim virsmaktīvo vielu, ko dēvē arī par emulgatoru, emulģējošu vielu vai stabilizatoru, pirms asfalta pievienošanas vai tā pievienošanas laikā, asfaltu un ūdeni kļūst iespējams sajaukt. Virsmaktīvās vielas pievienošana veicina asfalta daļiņu izkliedēšanu ūdens fāzē un saglabā asfaltu izkliedētu suspensijā. Lai asfaltu mazu daļiņu veidā iemaisītu suspensijā, izmanto mehāniskas maisīšanas iekārtas, kas rada bīdes spēkus (piemēram, ultraskaņas apstrādes iekārtu, augstas bīdes maisītāju, koloīdu dzirnavas u. c.). Augstas kvalitātes asfalta emulsija piešķir segumam izturību pret risu veidošanos, jutību pret mitrumu, izturību pret plaisāšanu un noguruma izturību.
Emulsijas definīcija
“Emulsija ir termodinamiski nestabila heterogēna sistēma, ko veido vismaz divas savstarpēji nesajaucamas šķidrās fāzes, no kurām viena ir izkliedēta otrā mazu pilienu (lodīšu) veidā, kuru diametrs parasti ir lielāks par 0,1µm. Šādai sistēmai ir minimāla stabilitāte, ko varētu uzlabot, pievienojot piemērotas vielas, piemēram, virsmaktīvās vielas vai smalki sasmalcinātas cietvielas”. (Becher, P. Emulsion. Theory and Practice. 1961.)
Kas ir bitumens?
Bitumens ir saistošs materiāls, ko būvniecībā izmanto kā asfalta saistvielu, kas satur asfaltu kopā. Tā kušanas temperatūra ir 180ºC. Bitumena emulsijas ir tumši brūns šķidrums, kas var būt vai nu katjonu emulsija, kuras pilieniem ir pozitīvs lādiņš, vai anjonu emulsija, kuras pilieniem ir negatīvs lādiņš.
Kas ir emulsijas un minerālmateriālu maisījuma aizsargkārtas?
Emulsijas un minerālmateriālu maisījuma aizsargkārtas veido no ūdens, asfalta emulsijas, minerālmateriāliem un piedevām un uzklāj uz esoša asfalta seguma virsmas. Šāda aizsargkārta ir līdzīga ar emulsijas izsmidzināšanu veidotai aizsargkārtai, taču tās maisījuma sastāvā ir minerālmateriāli. Polimērs ir bieži izmantota piedeva, kas uzlabo asfalta emulsijas īpašības. Šis emulsijas un minerālmateriālu kopējais maisījums ir tā sauktā suspensija, ko izmanto, lai aizsargātu zem tās esošo seguma konstrukciju un izveidotu jaunu brauktuves virsmu.
Kas ir ar emulsijas izsmidzināšanu veidotas aizsargkārtas?
Aizsargkārtas veidošana, izsmidzinot emulsiju, nozīmē īpaši izstrādātas asfalta emulsijas uzklāšanu uz esoša asfalta seguma virsmas. Šādas aizsargkārtas emulsija sastāv no ūdens un eļļas maisījuma, ko var viegli izsmidzināt uz esoša seguma; šo procesu dēvē arī par “miglošanu”.
Kas ir šķembu virsmas apstrādes aizsargkārtas?
Virsmas apstrādē ar šķembām izmanto asfalta emulsiju, kas satur ceļu seguma asfalta lodītes, ūdeni, emulgatoru vai virsmaktīvo vielu, polimēru un bieži arī atjaunojošu piedevu. Virsmas apstrādi ar šķembām veic divos posmos: vispirms uz esošā asfalta seguma virsmas izkliedē asfalta emulsiju un pēc tam uzklāj sīku šķembu kārtu. Šīs sīkās šķembas angļu valodā sauc par “chips”, no kā arī cēlies šīs virsmas apstrādes metodes nosaukums.
Kas ir virsmas apstrāde ar emulsijas iestrādāšanu ar sukām?
Virsmas apstrāde ar emulsijas iestrādāšanu ar sukām ir ļoti līdzīga virsmas apstrādei ar šķembām, kurā bojāta asfalta seguma atjaunošanai izmanto asfalta emulsiju un drupinātu granti. Vienīgā atšķirība ir uzklāšanas metode: šajā virsmas apstrādē asfalta emulsiju uzklāj ar tā sauktajām iestrādes sukām, kas nodrošina asfalta emulsijas iespiešanos seguma plaisās.
Kas ir Cape tipa virsmas apstrāde?
Cape tipa virsmas apstrāde nozīmē virsmas apstrādi ar šķembām vai emulsijas iestrādāšanu ar sukām, kam vēlāk seko virsmas apstrāde ar emulsijas un minerālmateriālu maisījumu vai mikroseguma ieklāšana. Virsmas apstrāde ar šķembām vai emulsijas iestrādāšanu ar sukām noblīvē un sasaista esošā seguma plaisas, savukārt turpmākā virsmas apstrāde ar emulsijas un minerālmateriālu maisījumu vai mikroseguma ieklāšana uzlabo šķembu noturību un brauktuves virsmas līdzenumu. Cape tipa virsmas apstrādi galvenokārt izmanto kā pagaidu risinājumu asfalta konstrukcijām, kurām ir tikai mēreni bojājumi, nelielas rises vai to nav vispār un mērena platuma plaisas. Cape tipa virsmas apstrādi galvenokārt izmanto, lai pagarinātu seguma kalpošanas laiku līdz tā atjaunošanai vai rekonstrukcijai.
Kas ir mikrosegums?
Mikroseguma ieklāšana ir apstrādes metode, kas ir salīdzināma ar virsmas apstrādi ar emulsijas un minerālmateriālu maisījumu. Ieklājot mikrosegumu, uz asfaltbetona seguma virsmas uzklāj maisījumu, kas sastāv no ūdens, asfalta emulsijas, minerālmateriāla un ķīmiskām piedevām. Polimēru piedevas izmanto, lai uzlabotu asfalta emulsijas maisījuma īpašības. Galvenā atšķirība starp virsmas apstrādi ar emulsijas un minerālmateriālu maisījumu un mikroseguma ieklāšanu ir veids, kā emulsija “sadalās” vai sacietē. Virsmas apstrādē ar emulsijas un minerālmateriālu maisījumu pēc tā izkliedēšanas ūdenim no asfalta emulsijas ir jāiztvaiko, savukārt mikroseguma asfalta emulsija satur ķīmiskas piedevas, kas ļauj tai sadalīties, nepaļaujoties uz sauli vai siltumu ūdens iztvaikošanai. Tāpēc mikrosegums ir vēlamā apstrādes metode ceļiem ar intensīvu satiksmi (īss emulsijas sadalīšanās laiks) vai vēsākā klimatā.
Kas izraisa ceļa seguma bojāšanos?
Segumam novecojot, tas sāk bojāties. Tā bojāšanās ātrumu ietekmē daudzi faktori. Galvenie faktori ir apkārtējā vide un satiksmes slodzes. Saules gaisma laika gaitā oksidē virsējo kārtu un padara to trauslu. Ja segums ir pārāk trausls, daudzkārt atkārtotas satiksmes slodzes dēļ tajā sāk veidoties plaisas. Ja segums nav pienācīgi noblīvēts, lietusūdens vai apūdeņošanas ūdens caur plaisām var iesūkties pamatnes kārtā un bojāt seguma konstrukcijas viengabalainību. Ūdens var izskalot vai aizskalot zem seguma esošās pamatnes kārtas, izraisot seguma sabrukšanu atbalsta trūkuma dēļ.