Ultrazvukové miešanie asfaltových omladzovačov
Asfaltové regenerátory a omladzovače umožňujú recykláciu existujúcich asfaltových vozoviek aplikáciou omladzovacích prostriedkov na stavebný materiál. Ultrazvukové dispergátory sú výkonnou technikou na miešanie nanočastíc a nanokvapôčok do asfaltových a asfaltových emulzií. Výkonný ultrazvuk sa používa na výrobu vysokoúčinných prísad pre dlhodobo odolné vozovky.
Asfaltová rekonštrukcia
Zvetraný, vysušený, starnutý a popraskaný asfalt stratil svoje pôvodné dechtové oleje a oxidáciou sa poškodzuje, takže na povrchu vznikajú praskliny, výmole a vyjazdené koľaje v dráhe kolies. Vzhľadom na obrovské množstvo asfaltu používaného v stavebníctve je rekonštrukcia a omladenie chodníkov a iných asfaltových konštrukcií dôležitým odvetvím, ktoré pomáha šetriť zdroje a výdavky.
Existujúce asfaltové konštrukcie, poškodené poveternostnými vplyvmi, vekom a dopravným zaťažením, je možné rehabilitovať a omladiť aplikáciou hmlových tesnení, kalových tesnení, triesok, krovinových tesnení, tesnení a iných asfaltových omladzovačov. Tieto tesniace formulácie pozostávajú zo zmesi vody, asfaltovej emulzie, kameniva (drobný štrk, nazývaný aj triesky), polymérov a nanoprísad
Modifikované asfaltové vozovky, ktoré obsahujú určité výstužné nanočastice, vykazujú žiaduce tepelné, elektrické a mechanické vlastnosti, a tým majú zlepšenú funkčnosť. S cieľom znížiť náklady na asfaltové spojivo a údržbu ciest a zvýšiť ich šetrnosť k životnému prostrediu sú pre zachovanie a obnovu existujúcich vozoviek v budúcnosti nevyhnutné alternatívne technológie, ako sú ultrazvukom zmiešané a funkcionalizované prísady a nové zloženie asfaltových kompozitov, ktoré majú schopnosť samoopravy.
Ultrazvuková výroba prísad do asfaltových emulzií
Asfaltová emulzia sa skladá z troch hlavných zložiek: asfaltu, vody a emulgačnej povrchovo aktívnej látky. Keďže ide o stabilnú disperziu kvapiek asfaltového cementu vo vode, asfaltovú emulziu možno čerpať, skladovať a miešať s kamenivom. Emulzia by mala “prestávka” rýchlo pri kontakte s kamenivom pri miešaní alebo po nastriekaní. Lámanie je oddelenie vody od asfaltu. Keď sa voda odparí, emulzia sa “nastaviť”. Po rozbití, vytvrdnutí a stuhnutí má zvyšok asfaltu priľnavosť, trvanlivosť a odolnosť voči vode ako pôvodný základný asfalt.
Ultrazvuková emulgácia umožňuje formulovať vysokokvalitné asfaltové emulzie
Ultrazvuková emulgačná technika je kompatibilná s viacerými formuláciami emulgátorov a povrchovo aktívnych látok. Výber emulgátora ovplyvňuje tuhnúce vlastnosti asfaltových emulzií, vďaka čomu sú pomalé, stredne tuhnúce a rýchle tuhnutie. Prísady, modifikátory, plnivá, vlákna, gumy a ďalšie zložky formulácie sa môžu pridávať počas rôznych fáz procesu sonikácie – v závislosti od zloženia a požiadaviek na miešanie konkrétnych zlúčenín.
UIP4000hdT – 4000 W ultrazvukový inline mixér
Stupeň emulzie
Stupeň emulzie asfaltovej emulzie a omladzovača asfaltu je dôležitým faktorom, ktorý určuje rýchlosť rozpadu (rýchle, stredné alebo pomalé nastavenie). Typ (iónové/neiónové) a koncentrácia emulgátorov, ako aj špecifiká formulácie, ako je pomer emulzií a pevných látok, pórovitosť, veľkosť častíc a gradácia, ovplyvňujú správanie pri tuhnutí. Keďže parametre ultrazvukovej emulgácie je možné presne regulovať, vplyv sonikácie na emulziu je možné prispôsobiť cieľovej kvalite asfaltu. Zamerané sú na poveternostné mikróny, submikróny alebo nanoemulzie, ultrazvukové spracovanie vám dáva plnú kontrolu nad parametrami procesu.
reológia
Asfaltové emulzie vykazujú viskozitu cca. 50–1000 cP pri 60 °C, čo je podstatne menej ako viskozita samotného asfaltu (10 000 – 400 000 cP). Vďaka svojej nižšej viskozite je možné asfaltové emulzie aplikovať pomocou techník s nižšou teplotou, ktoré znižujú emisie a spotrebu energie, zabraňujú oxidácii asfaltu a sú podstatne menej nebezpečné ako techniky horúceho asfaltu. Okrem toho je aplikácia asfaltových emulzií ekonomickejšia a šetrnejšia k životnému prostrediu ako studené techniky využívajúce rezané asfalty. Viskozitu a reológiu emulzií asfaltovej emulzie je možné ovplyvniť a upraviť koncentráciou emulgátora a príkonom energie počas ultrazvukovej emulgácie.
Penetračná schopnosť
Penetračné schopnosti omladzovačov asfaltu sú rozhodujúce, pretože vysokovýkonný omladzujúci prostriedok preniká do konštrukcie vozovky a utesňuje povrch. Vysokovýkonný omladzovač asfaltu, ktorý je schopný preniknúť hlboko do asfaltového spojiva (bitúmenu), zvyšuje pružnosť a obnovuje zvnútra, aby sa dosiahla samoliečba vozovky. Pripravte si vysoko funkčné asfaltové emulzie s obsahom submikrónových a nanokvapôčok pomocou výkonového ultrazvuku!
aditíva
Polyméry, guma, plnivá, oleje a omladzujúce činidlá sa pridávajú do asfaltových emulzií s cieľom zlepšiť kľúčové vlastnosti natívneho asfaltu, ako je triedenie výkonu pri vysokých a nízkych teplotách (PG), viskozita, praskanie pri nízkych teplotách, ťažnosť a relaxácia napätia, bod mäknutia a penetrácia, afinita a stabilita s polymérmi a omladenie starého asfaltu v zmesiach RAP/RAS (regenerovaná asfaltová vozovka (RAP) a recyklované asfaltové šindle (RAS)). Ultrazvukové dispergátory miešajú pevné látky a kvapôčky ako monodisperzné častice do asfaltovej emulzie. Ultrazvuková technológia miešania a miešania vytvára vysokovýkonné asfaltové zmesi!
Pôvodná dávka
Ultrazvuková emulgácia a disperzia je ideálna na prípravu predzásob vysoko koncentrovaných asfaltových emulzií. Ultrazvukom pripravené emulzie s vysokým obsahom asfaltu (až 90 %) sa neskôr zriedia na 70 % alebo 60 % koncentrácie, aby sa dosiahol požadovaný pomer voda/olejová fáza podľa konečnej aplikácie.
UIP16000 – Ultrazvukový výkon 16 kW na ultrazvukovú miešaciu jednotku
Výhody ultrazvukových asfaltových emulzií
Technológia ultrazvukového miešania umožňuje vyvíjať a vyrábať omladzujúce formulácie asfaltu, ktoré sa ľahko manipulujú, sú nákladovo efektívne a šetrné k životnému prostrediu. Výkonná ultrazvuková kavitácia vytvára submikrónové a nano disperzie a emulzie, ktoré vykazujú vynikajúcu priepustnosť, vysoký výkon a dlhodobú výdrž.
Zmiešajte svoje dlažobné emulzie a disperzie pre asfaltové zmesi pomocou vysokovýkonného ultrazvuku!
Vysokovýkonný ultrazvukový dispergátor pre asfaltové emulzie
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába a dodáva vysokovýkonné ultrazvukové miešačky na asfaltové a bitúmenové emulzie. Ponuka priemyselných ultrazvukových dispergátorov pre inline emulgáciu otvára možnosť spracovania širokej škály asfaltových a bitúmenových emulzií. Sonikácia umožňuje jednoduché testovanie nových formulácií, ktoré sú rovnomerne emulgované pre vynikajúcu stabilitu a výkon emulzie. Rôzne geometrie a vložky ultrazvukového reaktora, ako sú Viacfázový kavitátor Umožňujú jednoduché prispôsobenie ultrazvukového procesora vášmu špecifickému asfaltovému alebo bitúmenovému zloženiu.
Hrubá premix kvapaliny a pevných látok sa privádza do ultrazvukového dispergátora, kde sa obe fázy (voda + asfalt alebo bitúmen + voliteľné prísady) mlejú za mokra a rovnomerne sa melú na vysoko stabilnú koloidnú suspenziu. Ultrazvukové frézovanie a dispergovanie je schopné spracovať veľké objemy v rýchlom procese.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Vysokovýkonné ultrazvukové procesory od laboratórneho až po pilotné a priemyselné meradlo.
Literatúra/Referencie
- Ezio Santagata, Orazio Baglieri, Lucia Tsantilis, Giuseppe Chiappinelli, Ilaria Brignone Aimonetto (2015):
Vplyv sonikácie na vysokoteplotné vlastnosti bitúmenových spojív vystužených nanoprísadami. Construction and Building Materials, Volume 75, 2015. 395-403. - Zhambolova, A.; Vocaturo, A.L.; Tileuberdi, Y.; Ongarbayev, Y.; Caputo, P.; Aiello, I.; Oliviero Rossi, C.; Godbert, N. (2020): Funkcionalizácia a modifikácia asfaltu nanočasticami kremíka. Applied Sciences 2020, 10, 6065.
- K. Daoust, A. Begriche, J.P. Claverie, A. Tagnit-Hamou (2023): Samodisperzné nanočastice kremičitých dymov: Hodnotná prímes pre ultra vysokoúčinný betón. Stavebníctvo a stavebné materiály,
Ročník 383, 2023. - Wang, H.; Yang, J.; Gong, M. (2016): Reologická charakterizácia asfaltových spojív a zmesí modifikovaných uhlíkovými nanotrubicami. Konferenčné príspevky RILEM 2016.
- Ronald, M.; Pumarejo Luis, F. (2016): Formulácia asfaltových emulzií: Najmodernejší stav a závislosť formulácie od vlastností emulzií. Stavebníctvo a stavebné materiály 123, 2016. 162–173.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Čo je to asfaltová emulzia?
Asfaltová emulzia je zmes vody a asfaltu. Pretože asfalt je olejová, hydrofóbna zlúčenina, nemožno ju miešať s vodou. Pridaním povrchovo aktívnej látky známej aj ako emulgátor, povrchovo aktívna látka, emulgátor, stabilizátor) do vody pred alebo počas pridávania asfaltu sa asfalt a voda stanú zmiešateľnými. Pridanie povrchovo aktívnej látky uľahčuje rozptyl asfaltových častíc vo vodnej fáze (voda) a udržuje ich rozptýlené v suspenzii. Na primiešanie asfaltu ako malých častíc do suspenzie sa používajú mechanické šmykové miešacie zariadenia (napr. ultrazvuk, mixér s vysokým strihom, koloidný mlyn atď.). Kvalitná asfaltová emulzia dodáva vozovke odolnosť proti vyjazdeným koľajám, náchylnosť na vlhkosť, odolnosť proti praskaniu a únavu.
Definícia emulzie
“Emulzia je heterogénny termodynamicky nestabilný systém tvorený najmenej dvoma nemiešateľnými kvapalnými fázami, kde jedna je dispergovaná v druhej vo forme malých kvapôčok (guľôčok), ktorých priemer je spravidla väčší ako 0,1 µm. Takýto systém má minimálnu stabilitu, ktorú možno zlepšiť pridaním vhodných látok, ako sú povrchovo aktívne látky, alebo jemne rozdelených pevných častíc.”. (Becher, P. Emulzia. Teória a prax. 1961.)
Čo je bitúmen?
Bitúmen je cementový materiál používaný v stavebníctve ako asfaltové spojivo, ktoré drží asfalt pohromade. Má teplotu topenia 180 ° C. Bitúmenové emulzie sú tmavohnedá kvapalina, ktorá môže byť buď katiónová, kde emulzie majú kvapôčky, ktoré nesú kladný náboj, alebo aniónová, kde emulzie majú záporne nabité kvapôčky.
Čo sú to kalové tesnenia?
Kalové tesnenia sú zložením vody, asfaltovej emulzie, kameniva a prísad do existujúceho asfaltového povrchu vozovky. Kalové tesnenie je podobné hmlovému tesneniu s tým rozdielom, že kalové tesnenie má agregáty ako súčasť zmesi. Polymér je bežná prísada, ktorá zlepšuje vlastnosti asfaltovej emulzie. Táto kombinovaná zmes emulzie a kameniva je takzvaná suspenzia, ktorá chráni podkladovú konštrukciu vozovky a poskytuje nový povrch vozovky.
Čo sú hmlové tesnenia?
Mlhové tesnenie sa vzťahuje na aplikáciu špeciálne pripravenej asfaltovej emulzie na existujúci asfaltový povrch. Emulzia na hmlové tesnenie pozostáva zo zmesi vody a oleja, ktorú možno ľahko nastriekať na existujúci povrch vozovky, tzv. “zahmlievanie.”
Čo sú tesnenia čipov?
Aplikácia trieskového tesnenia zahŕňa asfaltovú emulziu, ktorá obsahuje guľôčky asfaltu na dlažbu, vodu, emulgátor alebo povrchovo aktívnu látku, polymér a často aj omladzovaciu prísadu. Tesnenia CHip sa nanášajú v dvojstupňovom procese, ktorý zahŕňa najprv distribúciu asfaltovej emulzie a následne vrstvu malej drvenej horniny na existujúci povrch asfaltovej vozovky. Malá drvená hornina sa tiež nazýva “hranolčeky”, čo dáva metóde utesnenia triesok jej názov.
Čo sú to Scrub Seals?
Úprava tesnenia je veľmi podobná utesneniu triesok, kde sa na sanáciu poškodenej asfaltovej vozovky používa asfaltová emulzia a drvený štrk. Rozdiel je iba v spôsobe aplikácie: Na aplikáciu čistiaceho tesnenia sa asfaltová emulzia nanáša takzvanými čistiacimi metlami, ktoré zabezpečujú, že asfaltová emulzia prenikne do trhlín vozovky.
Čo sú Cape Seals?
Tesnenie Cape sa vzťahuje na aplikáciu triesky alebo čistiaceho tesnenia s následnou aplikáciou kalového tesnenia alebo mikropovrchovej úpravy v neskoršom termíne. Zatiaľ čo tesnenia triesok alebo drhnutia utesňujú a lepia trhliny v existujúcej vozovke, následné tesnenie kalu alebo mikropovrchová úprava zlepšuje zadržiavanie triesok a hladkosť povrchu vozovky. Cape tesní a väčšinou sa používa ako prerušované riešenie, ktoré sa používa pre asfaltové konštrukcie, ktoré vykazujú len mierne namáhanie, mierne alebo žiadne vyjazdené koľaje, strednú šírku trhlín. Tesnenie mysu sa väčšinou používa ako prostriedok na predĺženie životnosti vozovky až do rekonštrukcie alebo rekonštrukcie.
Čo je Microsurfacing?
Mikropovrchová úprava je úprava porovnateľná s utesnením kašou. Pri mikrosurfingu sa na povrch asfaltobetónového krytu aplikuje prípravok pozostávajúci z vody, asfaltovej emulzie, kameniva a chemických prísad. Na zlepšenie vlastností zmesi asfaltovej emulzie sa používajú polymérne prísady. Hlavný rozdiel medzi utesnením kale a mikrotvarovaním je v spôsobe, akým sa “prestávka” alebo stvrdnúť. Zatiaľ čo pri utesňovaní kašou je potrebné, aby sa voda z asfaltovej emulzie po jej rozmiestnení odparila, asfaltová emulzia v mikrotvarovom nátere obsahuje chemické prísady, ktoré umožňujú jej rozpad bez toho, aby sa pri odparovaní spoliehala na slnko alebo teplo. Vďaka tomu je mikrokozmická úprava preferovanou úpravou pre intenzívne využívané cesty (krátky čas na rozbitie) alebo chladnejšie podnebie.
Čo spôsobuje zhoršenie stavu vozovky?
Ako chodník starne, začína sa zhoršovať. To, ako rýchlo sa rozpadne, ovplyvňuje mnoho faktorov. Primárnymi faktormi sú životné prostredie a dopravné zaťaženie. Slnečné svetlo časom oxiduje povrchovú vrstvu a spôsobuje jej krehkosť. Ak je chodník príliš krehký, začnú sa vytvárať trhliny v dôsledku vysokého opakovania dopravného zaťaženia chodníka. Ak vozovka nie je správne utesnená, dažďová voda alebo zavlažovacia voda môže preniknúť do trhlín do základnej vrstvy a poškodiť štrukturálnu integritu vozovky. Voda môže erodovať alebo zmyť podkladové vrstvy a spôsobiť zlyhanie vozovky z dôvodu nedostatočnej podpory.