Mistura ultrassônica de rejuvenescedores de asfalto
- Os reabilitadores e rejuvenescedores asfálticos permitem reciclar pavimentos asfálticos existentes aplicando agentes rejuvenescedores ao material de construção.
- Os dispersores ultrassônicos são uma técnica poderosa para misturar nanopartículas e nanogotículas em emulsões de asfalto e betume.
- O ultrassom de potência é usado para fabricar aditivos de alto desempenho para pavimentos duráveis de longo prazo.
reabilitação de asfalto
O asfalto desgastado, seco, envelhecido e rachado perdeu seus óleos de alcatrão originais e é danificado pela oxidação, de modo que rachaduras, buracos e sulcos no caminho da roda ocorrem na superfície. No que diz respeito à enorme quantidade de asfalto utilizada na construção, a reabilitação e rejuvenescimento de pavimentos e outras estruturas asfálticas é um setor importante, que ajuda a economizar recursos e despesas.
As estruturas asfálticas existentes, danificadas pelo clima, idade e carga de tráfego, podem ser reabilitadas e rejuvenescidas pela aplicação de vedações de neblina, vedações de lama, vedações de cavacos, vedações de esfrega, vedações de capa e outros rejuvenescedores de asfalto. Essas formulações de vedação consistem em uma mistura de água, emulsão asfáltica, agregado (cascalho pequeno, também chamado de cavacos), polímeros e nanoaditivos
Pavimentos asfálticos modificados que contêm certas nanopartículas de reforço exibem propriedades térmicas, elétricas e mecânicas desejáveis e, portanto, melhoraram as funcionalidades. A fim de reduzir o custo do ligante asfáltico e da manutenção de estradas e aumentar sua compatibilidade com o meio ambiente, tecnologias alternativas, como aditivos misturados e funcionalizados por ultrassom e novas formulações de compósitos asfálticos, que têm a capacidade de auto-reparo, são essenciais para preservar e renovar os pavimentos existentes no futuro.
Produção ultrassônica de aditivos para emulsões asfálticas
Uma emulsão asfáltica consiste em três componentes principais: asfalto, água e um surfactante emulsificante. Sendo uma dispersão estável de gotículas de cimento asfáltico em água, uma emulsão asfáltica pode ser bombeada, armazenada e misturada com agregados. Uma emulsão deve "quebrar" rapidamente ao entrar em contato com o agregado quando misturada ou após ser pulverizada. Quebra é a separação da água do asfalto. Quando a água evapora, a emulsão é "endurecida". Após a quebra, cura e endurecimento, o resíduo de asfalto tem as propriedades de aderência, durabilidade e resistência à água do asfalto base original.
A emulsificação ultrassônica permite formular emulsões asfálticas de alta qualidade
A técnica de emulsificação ultrassônica é compatível com várias formulações de emulsificantes e surfactantes. A escolha do emulsificante afeta as características de presa das emulsões asfálticas, tornando-as presas lentas, médias e rápidas. Aditivos, modificadores, cargas, fibras, borrachas e outros ingredientes de formulação podem ser adicionados durante vários estágios do processo de sonicação – dependendo da formulação e dos requisitos de mistura dos compostos específicos.
UIP4000hdT – Misturador ultrassônico em linha de 4000 watts
Grau de emulsão
O grau de emulsão de uma emulsão asfáltica e rejuvenescedor asfáltico é um fator importante, que determina a velocidade de ruptura (ajuste rápido, médio ou lento). O tipo (iônico / não iônico) e a concentração dos agentes emulsificantes, bem como as especificidades da formulação, como relação emulsões/sólidos, porosidade, tamanho das partículas e gradação, influenciam o comportamento de presa. Como os parâmetros de emulsificação ultrassônica podem ser controlados com precisão, o impacto da sonicação na emulsão pode ser ajustado à qualidade desejada do asfalto. As micron, submicron ou nano-emulsões meteorológicas são direcionadas, o processamento ultrassônico oferece controle total sobre os parâmetros do processo.
reologia
As emulsões asfálticas exibem viscosidades de aprox. 50–1000 cP a 60°C, o que é consideravelmente menor do que a viscosidade do próprio asfalto (10.000–400.000 cP). Devido à sua viscosidade mais baixa, as emulsões asfálticas podem ser aplicadas usando técnicas de temperatura mais baixa, que reduzem as emissões e o consumo de energia, evitam a oxidação do asfalto e são consideravelmente menos perigosas do que as técnicas de asfalto quente. Além disso, a aplicação de emulsões asfálticas é mais econômica e ecológica do que as técnicas a frio que utilizam asfaltos de corte. A viscosidade e a reologia de uma emulsão asfáltica podem ser influenciadas e ajustadas pela concentração do emulsificante e pela entrada de energia durante a emulsificação ultrassônica.
Capacidade de penetração
As capacidades de penetração dos rejuvenescedores de asfalto são cruciais, uma vez que um agente rejuvenescedor de alto desempenho penetra na estrutura do pavimento e veda a superfície. Um rejuvenescedor de asfalto de alto desempenho, que é capaz de penetrar profundamente no ligante asfáltico (betume), aumenta a flexibilidade e restaura por dentro para que seja alcançada uma autocura do pavimento. Prepare emulsões asfálticas altamente funcionalizadas formulando gotículas submicrônicas e nanométricas com ultrassom de potência!
Aditivos
Polímeros, borrachas, cargas, óleos e agentes rejuvenescedores são adicionados às emulsões asfálticas a fim de melhorar as principais propriedades do asfalto nativo, como classificação de desempenho em alta e baixa temperatura (PG), viscosidade, fissuração em baixa temperatura, ductilidade e relaxamento de tensões, ponto de amolecimento e penetração, afinidade e estabilidade com polímeros e rejuvenescimento de asfalto envelhecido em misturas RAP/RAS (pavimento asfáltico recuperado (RAP) e telhas asfálticas recicladas (RAS)). Os dispersores ultrassônicos misturam sólidos e gotículas como partículas monodispersas na emulsão asfáltica. A tecnologia de mistura e mistura ultrassônica produz misturas asfálticas de alto desempenho!
lote mestre
A emulsificação e dispersão ultrassônica é ideal para preparar masterbatches de emulsões asfálticas altamente concentradas. Emulsões preparadas por ultrassom com alto teor de asfalto (até 90%) são diluídas posteriormente para atingir 70% ou 60% de concentração, a fim de atingir a relação água/fase oleosa desejada de acordo com a aplicação final.
UIP16000 – Potência de ultrassom de 16kW por unidade de mistura ultrassônica
Vantagens das emulsões asfálticas ultrassônicas
A tecnologia de mistura ultrassônica permite desenvolver e produzir formulações de rejuvenescimento asfáltico que são fáceis de manusear, econômicas e ecológicas. A poderosa cavitação ultrassônica cria dispersões e emulsões submicrométricas e nano, que exibem excelente penetrabilidade, alto desempenho e resistência a longo prazo.
Misture suas emulsões e dispersões de pavimentação para misturas asfálticas por ultrassom de alta potência!
Dispersor ultrassônico de alta potência para emulsões asfálticas
A Hielscher Ultrasonics fabrica e fornece misturadores ultrassônicos de alta potência para emulsões de asfalto e betume. A oferta de dispersores ultrassônicos industriais para emulsificação em linha abre a possibilidade de processar uma ampla gama de emulsões de asfalto e betume. A sonicação permite o teste fácil de novas formulações, que são uniformemente emulsionadas para excelente estabilidade e desempenho da emulsão. Várias geometrias e inserções de reatores ultrassônicos, como o MultifásicoCavitador permitem a fácil adaptação do processador ultrassônico à sua formulação específica de asfalto ou betume.
Uma pré-mistura grossa de líquido e sólidos é alimentada no dispersor ultrassônico, onde ambas as fases (água + asfalto ou betume + aditivos opcionais) são moídas a úmido e moídas uniformemente em uma suspensão coloidal altamente estável. A fresagem e dispersão ultrassônica é capaz de processar grandes volumes em um processo rápido.
A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:
| Volume do lote | Vazão | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | maior | cluster de UIP16000 |
Entre em contato conosco! / Pergunte-nos!
Processadores ultrassônicos de alta potência do laboratório ao piloto e escala industrial.
Literatura/Referências
- Wang, H.; Yang, J.; Gong, M. (2016): Caracterização Reológica de Ligantes Asfálticos e Misturas Modificadas com Nanotubos de Carbono. Documentos da Conferência RILEM 2016.
- Ronald, M.; Pumarejo Luis, F. (2016): Formulação de emulsões asfálticas: Estado da arte e dependência da formulação nas propriedades das emulsões. Construção e Materiais de Construção 123, 2016. 162–173.
Fatos, vale a pena conhecer
O que é uma emulsão asfáltica?
Uma emulsão asfáltica é uma mistura de água e asfalto. Como o asfalto é um composto oleoso e hidrofóbico, ele não pode ser misturado com água. Ao adicionar um agente tensoativo também conhecido como emulsificante, surfactante, agente emulsificante, estabilizador) à água antes ou durante a adição do asfalto, o asfalto e a água tornam-se misturáveis. A adição de tensoativo facilita a dispersão das partículas de asfalto na fase aquosa (água) e a mantém dispersa em suspensão. Para misturar o asfalto como pequenas partículas na suspensão, são usados equipamentos mecânicos de mistura de cisalhamento (por exemplo, ultrassom, misturador de alto cisalhamento, moinho coloidal, etc.). Uma emulsão asfáltica de alta qualidade confere ao pavimento resistência ao sulco, suscetibilidade à umidade, resistência a rachaduras e desempenho à fadiga.
Definição de Emulsão
"Uma emulsão é um sistema heterogêneo termodinamicamente instável formado por pelo menos duas fases líquidas imiscíveis, onde uma é dispersa na outra na forma de pequenas gotículas (grânulos) cujo diâmetro é geralmente superior a 0,1μm. Tal sistema tem uma estabilidade mínima que pode ser melhorada pela adição de agentes apropriados, como surfactantes ou finamente sólidos divididos ". (Becher, P. Emulsão. Teoria e Prática. 1961.)
O que é betume?
O betume é um material cimentício usado na construção como ligante asfáltico, que mantém o asfalto unido. Tem um ponto de fusão de 180ºC. As emulsões betuminosas são um líquido marrom escuro, que pode ser catiônico, onde as emulsões possuem gotículas que carregam uma carga positiva, ou aniônico, onde as emulsões possuem gotículas carregadas negativamente.
O que são vedações de chorume?
As vedações de lama são uma formulação de água, emulsão asfáltica, agregado e aditivos para uma superfície de pavimento asfáltico existente. Uma vedação de lama é semelhante a uma vedação de névoa, exceto que a vedação de lama tem agregados como parte da mistura. O polímero é um aditivo comum que melhora as propriedades da emulsão asfáltica. Essa mistura combinada de emulsão e agregados é a chamada pasta para proteger a estrutura subjacente do pavimento e fornecer uma nova superfície da estrada.
O que são vedações de neblina?
A vedação por névoa refere-se à aplicação de uma emulsão asfáltica formulada especial em uma superfície de pavimento asfáltico existente. Uma emulsão de vedação de névoa consiste em uma mistura de água e óleo, que pode ser facilmente pulverizada em um pavimento existente, também conhecida como "nebulização".
O que são selos de cavacos?
A aplicação de uma vedação de cavacos envolve uma emulsão asfáltica que contém glóbulos de asfalto de pavimentação, água, um agente emulsificante ou surfactante, polímero e, muitas vezes, um aditivo rejuvenescedor. As vedações CHip são aplicadas em um processo de duas etapas que inclui primeiro a distribuição da emulsão asfáltica e, posteriormente, uma camada de pequena rocha britada em uma superfície de pavimento asfáltico existente. A pequena rocha britada também é chamada de “batatas fritas”, que dá nome ao método de selagem de cavacos.
O que são Scrub Seals?
Um tratamento de vedação de esfrega é muito semelhante à vedação de cavacos, onde uma emulsão asfáltica e cascalho triturado são usados para reabilitar um pavimento asfáltico danificado. A única diferença é o método de aplicação: Para a aplicação de uma vedação de esfrega , a emulsão asfáltica é aplicada pelas chamadas vassouras de esfrega, que garantem que a emulsão asfáltica penetre nas rachaduras do pavimento.
O que são focas do cabo?
A vedação do cabo refere-se à aplicação de uma vedação de cavacos ou esfrega com uma aplicação subsequente de vedação de lama ou microrrevestimento em uma data posterior. Enquanto as vedações de lascas ou esfregas vedam e colam as rachaduras no pavimento existente, a vedação de lama ou microrrevestimento subsequente melhora a retenção de cavacos e a suavidade da superfície da estrada. As vedações de cabo são usadas principalmente como uma solução intermitente, usadas para estruturas de asfalto que exibem apenas desgaste moderado, sulcos leves ou inexistentes, larguras de rachaduras moderadas. A vedação do cabo é usada principalmente como remédio para prolongar a vida útil do pavimento até que a reabilitação ou reconstrução seja realizada.
O que é Microsurfacing?
O microrrevestimento é um tratamento comparável a uma vedação de pasta. Para microsuperfície, uma formulação composta por água, emulsão asfáltica, agregado e aditivos químicos é aplicada na superfície de um pavimento de concreto asfáltico. Aditivos poliméricos são usados para melhorar as propriedades da mistura da emulsão asfáltica. A principal diferença entre a vedação de lama e o microrrevestimento está em como eles "quebram" ou endurecem. Enquanto a vedação da pasta requer que a água evapore da emulsão asfáltica após sua distribuição, a emulsão asfáltica em um revestimento de microrrevestimento contém aditivos químicos que permitem que ela se quebre sem depender do sol ou do calor para que ocorra a evaporação. Isso torna o microrrevestimento o tratamento preferido para estradas muito usadas (pouco tempo para quebrar) ou clima mais frio.
O que está causando a deterioração do pavimento?
À medida que o pavimento envelhece, ele começa a se deteriorar. A rapidez com que ele se decompõe é influenciada por muitos fatores. Os principais fatores são o ambiente e as cargas de tráfego. A luz solar ao longo do tempo oxida a camada superficial e faz com que ela se torne quebradiça. Se o pavimento for muito quebradiço, rachaduras começam a se formar como resultado de altas repetições de carga de tráfego no pavimento. Se o pavimento não for vedado adequadamente, a água da chuva ou da irrigação pode se infiltrar nas rachaduras na camada de base e danificar a integridade estrutural do pavimento. A água pode corroer ou lavar as camadas de base subjacentes e fazer com que o pavimento falhe por falta de suporte.