Ultrasoon mengen van asfaltverjongingsmiddelen
- Asfaltreparatie- en verjongingsinstallaties maken het mogelijk om bestaande asfaltverhardingen te recyclen door verjongingsmiddelen op het bouwmateriaal aan te brengen.
- Ultrasone dispergeerders zijn een krachtige techniek om nanodeeltjes en nanodruppels te mengen in asfalt- en bitumenemulsies.
- Power ultrasound wordt gebruikt voor de productie van hoogwaardige additieven voor duurzame bestrating op lange termijn.
asfaltreparatie
Verweerd, gedroogd, verouderd en gebarsten asfalt heeft zijn oorspronkelijke teerolie verloren en is beschadigd door oxidatie, zodat er scheuren, kuilen en spoorvorming in het wielpad ontstaan op het oppervlak. Gezien de enorme hoeveelheid asfalt die in de bouw wordt gebruikt, is de rehabilitatie en verjonging van trottoirs en andere asfaltstructuren een belangrijke sector, die helpt om middelen en uitgaven te besparen.
Bestaande asfaltconstructies die beschadigd zijn door weer, ouderdom en verkeersbelasting kunnen worden hersteld en verjongd door het aanbrengen van mistafdichtingen, slurryafdichtingen, chipafdichtingen, scrubafdichtingen, kaapafdichtingen en andere asfaltverjongingsproducten. Deze afdichtingsformules bestaan uit een mengsel van water, asfaltemulsie, aggregaat (klein grind, ook wel chips genoemd), polymeren en nano-additieven.
Gemodificeerde asfaltverhardingen die bepaalde versterkende nanodeeltjes bevatten, vertonen gewenste thermische, elektrische en mechanische eigenschappen en hebben daardoor verbeterde functionaliteiten. Om de kosten van asfaltbindmiddel en wegonderhoud te verlagen en milieuvriendelijker te maken, zijn alternatieve technologieën zoals ultrasoon gemengde en gefunctionaliseerde additieven en nieuwe asfaltcomposietformuleringen, die zelfherstellend zijn, essentieel om bestaande verhardingen in de toekomst te behouden en te vernieuwen.
Ultrasone productie van additieven voor asfaltemulsies
Een asfaltemulsie bestaat uit drie hoofdcomponenten: asfalt, water en een emulgerende oppervlakteactieve stof. Omdat het een stabiele dispersie is van asfaltcementdruppels in water, kan een asfaltemulsie verpompt, opgeslagen en gemengd worden met aggregaten. Een emulsie moet snel "breken" wanneer deze in contact komt met aggregaat bij het mengen of na het spuiten. Breken is het scheiden van het water van het asfalt. Wanneer het water verdampt is, is de emulsie "uitgehard". Na het breken, uitharden en uitharden heeft het asfaltresidu de hechting, duurzaamheid en waterbestendigheid van het oorspronkelijke basisasfalt.
Ultrasone emulsie maakt het mogelijk om asfaltemulsies van hoge kwaliteit te formuleren
De ultrasone emulgeertechniek is compatibel met meerdere emulgatoren en oppervlakteactieve stoffen. De keuze van de emulgator beïnvloedt de verhardingseigenschappen van asfaltemulsies, waardoor ze langzaam, gemiddeld of snel verharden. Additieven, modifiers, vulstoffen, vezels, rubbers en andere formuleringsingrediënten kunnen tijdens verschillende fasen van het sonicatieproces worden toegevoegd. – afhankelijk van de formulering en de mengvereisten van de specifieke verbindingen.
UIP4000hdT – 4000 watt ultrasone inline mixer
Emulsie
De emulsieklasse van een asfaltemulsie en asfaltverjongingsmiddel is een belangrijke factor die de opbreeksnelheid bepaalt (snelle, gemiddelde of langzame verharding). Het type (ionisch/niet-ionisch) en de concentratie van de emulgeermiddelen en de specifieke formulering zoals de emulsie/solids-verhouding, porositeit, deeltjesgrootte en gradering beïnvloeden het uithardingsgedrag. Aangezien de ultrasone emulsificatieparameters nauwkeurig kunnen worden geregeld, kan de impact van de sonificatie op de emulsie worden aangepast aan de beoogde asfaltkwaliteit. Of het nu gaat om micron-, submicron- of nano-emulsies, ultrasone verwerking biedt volledige controle over de procesparameters.
reologie
Asfaltemulsies hebben een viscositeit van ongeveer 50-1000 cP bij 60°C, wat aanzienlijk lager is dan de viscositeit van asfalt zelf (10.000-400.000 cP). Door hun lagere viscositeit kunnen asfaltemulsies worden aangebracht met technieken bij lagere temperaturen, die de emissies en het energieverbruik verminderen, asfaltoxidatie vermijden en aanzienlijk minder gevaarlijk zijn dan technieken met heet asfalt. Bovendien is het aanbrengen van asfaltemulsies economischer en milieuvriendelijker dan koude technieken waarbij cutback asfalt wordt gebruikt. Viscositeit en reologie van een asfaltemulsie kunnen worden beïnvloed en aangepast door de emulgatorconcentratie en de energie-input tijdens ultrasone emulsificatie.
Penetratievermogen
Het penetrerende vermogen van asfaltverjongingsmiddelen is cruciaal, omdat een hoogwaardig verjongingsmiddel de asfaltstructuur binnendringt en het oppervlak afsluit. Een hoogwaardig asfaltverjongingsmiddel dat diep in het asfaltbindmiddel (bitumen) kan doordringen, verhoogt de flexibiliteit en herstelt van binnenuit, zodat een zelfherstellende verharding wordt bereikt. Bereid sterk gefunctionaliseerde asfaltemulsies door submicron- en nanogrote druppels te formuleren met power-ultrasound!
additieven
Polymeren, rubber, vulstoffen, oliën en verjongingsmiddelen worden toegevoegd aan asfaltemulsies om de belangrijkste eigenschappen van natuurlijk asfalt te verbeteren, zoals prestatiegradatie bij hoge en lage temperaturen (PG), viscositeit, scheurvorming bij lage temperaturen, vervormbaarheid en spanningsrelaxatie, verwekingspunt en penetratie, affiniteit voor en stabiliteit met polymeren en verjonging van oud asfalt in RAP/RAS-mengsels (teruggewonnen asfaltverharding (RAP) en gerecyclede asfaltshingles (RAS)). Ultrasone dispergeerders mengen vaste stoffen en druppels als monodisperse deeltjes in de asfaltemulsie. Ultrasone meng- en mengtechnologie produceert asfaltmengsels met hoge prestaties!
hoofdbatch
Ultrasoon emulgeren en dispergeren is ideaal om masterbatches van sterk geconcentreerde asfaltemulsies te bereiden. Ultrasoon bereide emulsies met een hoog asfaltgehalte (tot 90%) worden later verdund tot een concentratie van 70% of 60% om de gewenste water/oliefaseverhouding te bereiken voor de uiteindelijke toepassing.
UIP16000 – 16kW ultrageluidvermogen per ultrasone mengeenheid
Voordelen van ultrasone asfaltemulsies
De ultrasone mengtechnologie maakt het mogelijk om asfaltverjongingsformules te ontwikkelen en te produceren die gemakkelijk te hanteren, kosteneffectief en milieuvriendelijk zijn. Krachtige ultrasone cavitatie creëert submicron- en nanodispersies en -emulsies met een uitstekende doordringbaarheid, hoge prestaties en duurzaamheid op lange termijn.
Meng uw bestratingsemulsies en dispersies voor asfaltmengsels door middel van krachtige ultrasoonbehandeling!
Ultrasone dispergeerapparaat met hoog vermogen voor asfaltemulsies
Hielscher Ultrasonics produceert en levert krachtige ultrasone mengers voor asfalt- en bitumenemulsies. Industriële ultrasone dispergeerders voor inline emulgering bieden de mogelijkheid om een breed scala aan asfalt- en bitumenemulsies te verwerken. Sonicatie maakt het mogelijk om eenvoudig nieuwe formuleringen te testen, die uniform geëmulgeerd worden voor uitstekende emulsiestabiliteit en prestaties. Diverse ultrasone reactorgeometrieën en inzetstukken zoals de MultiPhaseCavitator maken het mogelijk om de ultrasone processor eenvoudig aan te passen aan uw specifieke asfalt- of bitumenformulering.
Een grof voormengsel van vloeistoffen en vaste stoffen wordt in de ultrasone dispergeermachine gevoerd, waar de beide fasen (water + asfalt of bitumen + optionele additieven) nat worden gemalen en gelijkmatig worden vermalen tot een zeer stabiele colloïdale suspensie. Ultrasoon malen en dispergeren is in staat om grote volumes in een snel proces te verwerken.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Krachtige ultrasone processors van laboratorium- tot pilot- en industriële schaal.
Literatuur/referenties
- Wang, H.; Yang, J.; Gong, M. (2016): Rheological Characterization of Asphalt Binders and Mixtures Modified with Carbon Nanotubes. RILEM Conference Papers 2016.
- Ronald, M.; Pumarejo Luis, F. (2016): Formulering van asfaltemulsies: State-of-the-art en afhankelijkheid van formulering op emulsie-eigenschappen. Bouw en Bouwmaterialen 123, 2016. 162-173.
Wetenswaardigheden
Wat is een asfaltemulsie?
Een asfaltemulsie is een mengsel van water en asfalt. Omdat asfalt een olieachtige, hydrofobe verbinding is, kan het niet met water worden gemengd. Door een oppervlakteactieve stof (ook bekend als emulgator, oppervlakteactieve stof, emulgeermiddel, stabilisator) aan het water toe te voegen voor of tijdens het toevoegen van het asfalt, worden het asfalt en het water mengbaar. De toevoeging van een oppervlakte-actieve stof vergemakkelijkt de dispersie van asfaltdeeltjes in de waterfase (water) en houdt het asfalt in suspensie. Om het asfalt als kleine deeltjes in de suspensie te mengen, worden mechanische shear-mengapparatuur (bijv. ultrasoon, high shear-menger, colloïdale molen enz.) gebruikt. Een asfaltemulsie van hoge kwaliteit geeft het wegdek weerstand tegen spoorvorming, vochtgevoeligheid, scheurvastheid en vermoeiingsprestaties.
Definitie van Emulsie
"Een emulsie is een heterogeen systeem dat thermodynamisch instabiel is en gevormd wordt door ten minste twee onmengbare vloeibare fasen, waarbij de ene gedispergeerd is in de andere in de vorm van kleine druppeltjes (parels) met een diameter die meestal groter is dan 0,1 µm. Een dergelijk systeem heeft een minimale stabiliteit die kan worden verbeterd door toevoeging van geschikte stoffen, zoals oppervlakteactieve stoffen, of fijn verdeelde vaste stoffen". (Becher, P. Emulsie. Theorie en praktijk. 1961.)
Wat is bitumen?
Bitumen is een cementachtig materiaal dat in de bouw wordt gebruikt als asfaltbindmiddel, dat het asfalt bij elkaar houdt. Het heeft een smeltpunt van 180ºC. Bitumenemulsies zijn een donkerbruine vloeistof die kationisch kan zijn, waarbij de emulsies positief geladen druppels hebben, of anionisch, waarbij de emulsies negatief geladen druppels hebben.
Wat zijn gierdichtingen?
Slurry-afdichtingen zijn een formulering van water, asfaltemulsie, aggregaat en additieven op een bestaand asfaltverhardingsoppervlak. Een slurryafdichting is vergelijkbaar met een mistafdichting, behalve dat de slurryafdichting aggregaten als onderdeel van het mengsel heeft. Polymeer is een veelgebruikt additief dat de eigenschappen van de asfaltemulsie verbetert. Dit gecombineerde mengsel van de emulsie en aggregaten is de zogenaamde slurry om de onderliggende wegdekstructuur te beschermen en een nieuw wegdek te creëren.
Wat zijn mistzegels?
Mistverzegeling verwijst naar het aanbrengen van een speciaal samengestelde asfaltemulsie op een bestaand asfaltverhard oppervlak. Een mistverzegelingsemulsie bestaat uit een water-oliemengsel dat gemakkelijk op een bestaand wegdek kan worden gespoten, ook wel "fogging" genoemd.
Wat zijn chipzegels?
Bij het aanbrengen van een chipseal wordt een asfaltemulsie gebruikt die bolletjes asfalt, water, een emulgeermiddel of oppervlakteactieve stof, polymeer en vaak een verjongingsadditief bevat. CHip seals worden in twee stappen aangebracht, waarbij eerst de asfaltemulsie wordt aangebracht en vervolgens een laag steenslag op een bestaand asfaltwegdek. Het steenslag wordt ook wel “chips”waaraan de chipsealmethode haar naam dankt.
Wat zijn scrubben?
Een scrubbehandeling lijkt erg op chipsealen, waarbij een asfaltemulsie en steenslag worden gebruikt om een beschadigde asfaltverharding te herstellen. Het enige verschil is de toepassingsmethode: Voor het aanbrengen van een scrub seal wordt de asfaltemulsie aangebracht met zogenaamde schrobbezems, die ervoor zorgen dat de asfaltemulsie in de scheuren van het wegdek dringt.
Wat zijn Kaapse Zeehonden?
Cape-verzegeling verwijst naar het aanbrengen van een chip- of scrubverzegeling, gevolgd door het later aanbrengen van een gierverzegeling of microsurfacing. Terwijl de spaan- of schrobverzegelingen de scheuren in het bestaande wegdek afdichten en dichten, verbetert de daaropvolgende gresverzegeling of microsurfacing de spaanretentie en de gladheid van het wegdek. Cape seals worden meestal gebruikt als een intermitterende oplossing voor asfaltstructuren die slechts matig beschadigd zijn, lichte of geen spoorvorming vertonen en een matige scheurwijdte hebben. Cape sealing wordt meestal gebruikt als remedie om de levensduur van het wegdek te verlengen totdat rehabilitatie of reconstructie wordt uitgevoerd.
Wat is microsurfacing?
Microsurfacing is een behandeling die vergelijkbaar is met een slurry seal. Bij microsurfacing wordt een formulering bestaande uit water, asfaltemulsie, aggregaat en chemische additieven aangebracht op het oppervlak van een asfaltbetonverharding. Polymeeradditieven worden gebruikt om de mengeigenschappen van de asfaltemulsie te verbeteren. Het grootste verschil tussen een slurryafdichting en microsurfacing is de manier waarop ze "breken" of uitharden. Terwijl bij slurry-verzegeling het water na verdeling uit de asfaltemulsie moet verdampen, bevat de asfaltemulsie in een microsurfacing-coating chemische additieven die ervoor zorgen dat het breekt zonder afhankelijk te zijn van de zon of warmte om te verdampen. Dit maakt microsurfacing de voorkeursbehandeling voor intensief gebruikte wegen (korte tijd om op te breken) of koudere klimaten.
Waardoor verslechtert het wegdek?
Naarmate bestrating ouder wordt, begint het te verslechteren. Hoe snel het afbreekt, wordt beïnvloed door veel factoren. De belangrijkste factoren zijn het milieu en de verkeersbelasting. Zonlicht oxideert na verloop van tijd de oppervlaktelaag en zorgt ervoor dat deze broos wordt. Als de bestrating te broos is, beginnen zich scheuren te vormen als gevolg van hoge herhalingen van de verkeersbelasting op de bestrating. Als het wegdek niet goed is afgedicht, kan regenwater of irrigatiewater door de scheuren infiltreren in de onderlaag en de structurele integriteit van het wegdek beschadigen. Water kan de onderliggende funderingslagen eroderen of wegspoelen en ervoor zorgen dat het wegdek het begeeft door een gebrek aan ondersteuning.