Ultrazvočno mešanje sredstev za pomlajevanje asfalta
Sredstva za sanacijo in pomlajevanje asfalta omogočajo recikliranje obstoječih asfaltnih vozišč z nanašanjem sredstev za pomlajevanje na gradbeni material. Ultrazvočni dispergatorji so zmogljiva tehnologija za vmešavanje nanodelcev in nanokapljic v asfaltne in bitumenske emulzije. Visokozmogljivi ultrazvok se uporablja za izdelavo visokoučinkovitih dodatkov za dolgotrajno obstojna vozišča.
Sanacija asfalta
Asfalt, ki je izpostavljen vremenskim vplivom, izsušen, star in razpokan, je izgubil prvotna katranska olja in je poškodovan zaradi oksidacije, zato na površini nastajajo razpoke, udarne jame in kolesnice. Glede na ogromno količino asfalta, ki se uporablja v gradbeništvu, sta sanacija in pomlajevanje vozišč ter drugih asfaltnih konstrukcij pomembno področje, ki pomaga varčevati z viri in zmanjševati izdatke.
Obstoječe asfaltne konstrukcije, poškodovane zaradi vremenskih vplivov, staranja in prometnih obremenitev, je mogoče sanirati in pomladiti z nanosom tesnilnih obrizgov, prevlek iz bitumenske gošče, površinskih prevlek s posipom, prevlek z vtiranjem, kombiniranih prevlek Cape in drugih sredstev za pomlajevanje asfalta. Te tesnilne formulacije sestavlja mešanica vode, asfaltne emulzije, agregata (drobnega gramoza, imenovanega tudi posip), polimerov in nanododatkov
Modificirana asfaltna vozišča, ki vsebujejo določene ojačitvene nanodelce, imajo zaželene toplotne, električne in mehanske lastnosti ter s tem izboljšane funkcionalnosti. Za zmanjšanje stroškov asfaltnega veziva in vzdrževanja cest ter povečanje njihove okoljske prijaznosti so alternativne tehnologije, kot so ultrazvočno zmešani in funkcionalizirani dodatki ter nove formulacije asfaltnih kompozitov s sposobnostjo samopopravljanja, bistvene za prihodnje ohranjanje in obnovo obstoječih vozišč.
Ultrazvočna proizvodnja dodatkov za asfaltne emulzije
Asfaltna emulzija je sestavljena iz treh glavnih sestavin: asfalta, vode in emulgirajoče površinsko aktivne snovi. Asfaltna emulzija je stabilna disperzija kapljic asfaltnega veziva v vodi, zato jo je mogoče črpati, skladiščiti in mešati z agregati. Emulzija naj bi se ob stiku z agregatom med mešanjem ali po razprševanju hitro »razgradila«. Razgradnja pomeni ločitev vode od asfalta. Ko voda izhlapi, je emulzija »vezana«. Po razgradnji, utrjevanju in vezanju ima preostali asfalt lastnosti oprijema, trajnosti in vodoodpornosti prvotnega osnovnega asfalta.
Ultrazvočno emulgiranje omogoča pripravo visokokakovostnih asfaltnih emulzij
Tehnologija ultrazvočnega emulgiranja je združljiva z različnimi formulacijami emulgatorjev in površinsko aktivnih snovi. Izbira emulgatorja vpliva na značilnosti vezanja asfaltnih emulzij, zaradi česar se te vežejo počasi, srednje hitro ali hitro. Dodatke, modifikatorje, polnila, vlakna, gume in druge sestavine formulacije je mogoče dodajati v različnih fazah sonikacije – odvisno od formulacije in zahtev glede mešanja posameznih spojin.
UIP4000hdT – pretočni ultrazvočni mešalnik z močjo 4000 vatov
Razred emulzije
Razred asfaltne emulzije in sredstva za pomlajevanje asfalta je pomemben dejavnik, ki določa hitrost razgradnje (hitro, srednje hitro ali počasno vezanje). Vrsta (ionska / neionska) in koncentracija emulgatorjev ter posebnosti formulacije, kot so razmerje med emulzijami in trdnimi snovmi, poroznost, velikost delcev in granulometrijska sestava, vplivajo na potek vezanja. Ker je mogoče parametre ultrazvočnega emulgiranja natančno nadzorovati, se lahko vpliv sonikacije na emulzijo prilagodi želeni kakovosti asfalta. Ne glede na to, ali so cilj mikronske, submikronske ali nanoemulzije, vam ultrazvočna obdelava omogoča popoln nadzor nad procesnimi parametri.
Reologija
Asfaltne emulzije imajo pri 60°C viskoznost približno 50–1000 cP, kar je precej manj od viskoznosti samega asfalta (10.000–400.000 cP). Zaradi manjše viskoznosti je mogoče asfaltne emulzije nanašati s postopki pri nižjih temperaturah, ki zmanjšujejo emisije in porabo energije, preprečujejo oksidacijo asfalta ter so precej manj nevarni kot postopki z vročim asfaltom. Poleg tega je uporaba asfaltnih emulzij bolj ekonomična in okolju prijaznejša kot hladni postopki z asfalti, razredčenimi s topili. Na viskoznost in reologijo asfaltne emulzije je mogoče vplivati in ju prilagajati s koncentracijo emulgatorja ter vnosom energije med ultrazvočnim emulgiranjem.
Sposobnost prodiranja
Sposobnost prodiranja sredstev za pomlajevanje asfalta je ključna, saj visokoučinkovito sredstvo za pomlajevanje prodre v konstrukcijo vozišča in zatesni površino. Visokoučinkovito sredstvo za pomlajevanje asfalta, ki lahko prodre globoko v asfaltno vezivo (bitumen), poveča prožnost in obnavlja od znotraj, tako da se doseže samozacelitev vozišča. Pripravite visoko funkcionalizirane asfaltne emulzije z oblikovanjem submikronskih kapljic in kapljic nanometrskih velikosti z visokozmogljivim ultrazvokom!
Dodatki
Polimeri, guma, polnila, olja in sredstva za pomlajevanje se dodajajo asfaltnim emulzijam za izboljšanje ključnih lastnosti osnovnega asfalta, kot so razvrstitev glede na uporabne lastnosti pri visokih in nizkih temperaturah (PG), viskoznost, razpokanje pri nizkih temperaturah, duktilnost in relaksacija napetosti, zmehčišče in penetracija, afiniteta do polimerov in stabilnost v kombinaciji z njimi ter pomlajevanje postaranega asfalta v mešanicah RAP/RAS (rezkani asfalt z vozišč (RAP) in reciklirane asfaltne skodle (RAS)). Ultrazvočni dispergatorji vmešavajo trdne snovi in kapljice v asfaltno emulzijo v obliki monodisperznih delcev. Tehnologija ultrazvočnega mešanja omogoča proizvodnjo visokozmogljivih asfaltnih zmesi!
Koncentrirana osnovna zmes
Ultrazvočno emulgiranje in dispergiranje sta idealna za pripravo koncentriranih osnovnih zmesi asfaltnih emulzij z visoko koncentracijo. Ultrazvočno pripravljene emulzije z visoko vsebnostjo asfalta (do 90%) se pozneje razredčijo do koncentracije 70% ali 60%, da se doseže želeno razmerje med vodno in oljno fazo za končno uporabo.
UIP16000 – ultrazvočna moč 16kW na ultrazvočno mešalno enoto
Prednosti ultrazvočno pripravljenih asfaltnih emulzij
Tehnologija ultrazvočnega mešanja omogoča razvoj in proizvodnjo formulacij za pomlajevanje asfalta, ki so preproste za uporabo, stroškovno učinkovite in okolju prijazne. Močna ultrazvočna kavitacija ustvarja submikronske in nanometrske disperzije ter emulzije, ki imajo odlično sposobnost prodiranja, visoko učinkovitost in dolgotrajno obstojnost.
Zmešajte svoje emulzije za vozišča in disperzije za asfaltne zmesi z visokozmogljivo sonikacijo!
Visokozmogljivi ultrazvočni dispergator za asfaltne emulzije
Hielscher Ultrasonics proizvaja in dobavlja visokozmogljive ultrazvočne mešalnike za asfaltne in bitumenske emulzije. Industrijski ultrazvočni dispergatorji za pretočno emulgiranje odpirajo možnost obdelave širokega nabora asfaltnih in bitumenskih emulzij. Sonikacija omogoča preprosto preskušanje novih formulacij, ki so enakomerno emulgirane za odlično stabilnost in učinkovitost emulzije. Različne geometrije ultrazvočnih reaktorjev in vstavki, kot je MultiPhaseCavitator , omogočajo preprosto prilagoditev ultrazvočnega procesorja vaši specifični asfaltni ali bitumenski formulaciji.
Groba predhodna mešanica tekočine in trdnih snovi se dovaja v ultrazvočni dispergator, kjer se obe fazi (voda + asfalt ali bitumen + neobvezni dodatki) z mokrim mletjem enakomerno zmeljeta v zelo stabilno koloidno suspenzijo. Ultrazvočno mletje in dispergiranje omogočata obdelavo velikih prostornin v hitrem postopku.
Spodnja tabela prikazuje okvirno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000 |
Stopite v stik z nami! / Vprašajte nas!
Visokozmogljivi ultrazvočni procesorji za laboratorijski, pilotni in industrijski obseg.
Literatura/viri
- Ezio Santagata, Orazio Baglieri, Lucia Tsantilis, Giuseppe Chiappinelli, Ilaria Brignone Aimonetto (2015):
Vpliv sonikacije na lastnosti bitumenskih veziv, ojačenih z nanododatki, pri visokih temperaturah. Construction and Building Materials, zvezek 75, 2015. 395–403. - Zhambolova, A.; Vocaturo, A.L.; Tileuberdi, Y.; Ongarbayev, Y.; Caputo, P.; Aiello, I.; Oliviero Rossi, C.; Godbert, N. (2020): Funkcionalizacija in modifikacija bitumna z nanodelci silicijevega dioksida. Applied Sciences 2020, 10, 6065.
- K. Daoust, A. Begriche, J.P. Claverie, A. Tagnit-Hamou (2023): Samodispergirajoči nanodelci mikrosilike: dragocen dodatek za ultravisokozmogljivi beton. Construction and Building Materials,
zvezek 383, 2023. - Wang, H.; Yang, J.; Gong, M. (2016): Reološka karakterizacija asfaltnih veziv in zmesi, modificiranih z ogljikovimi nanocevkami. RILEM Conference Papers 2016.
- Ronald, M.; Pumarejo Luis, F. (2016): Formuliranje asfaltnih emulzij: stanje razvoja in odvisnost formulacije od lastnosti emulzij. Construction and Building Materials 123, 2016. 162–173.
Koristna dejstva
Kaj je asfaltna emulzija?
Asfaltna emulzija je mešanica vode in asfalta. Ker je asfalt oljnata, hidrofobna spojina, ga ni mogoče mešati z vodo. Z dodajanjem površinsko aktivne snovi (znane tudi kot emulgator, surfaktant, emulgirno sredstvo ali stabilizator) vodi pred dodajanjem asfalta ali med njim postaneta asfalt in voda mešljiva. Dodatek površinsko aktivne snovi olajša dispergiranje asfaltnih delcev v vodni fazi (vodi) in ohranja asfalt dispergiran v suspenziji. Za vmešavanje asfalta v suspenzijo v obliki majhnih delcev se uporablja mehanska oprema za strižno mešanje (npr. ultrazvočna naprava, mešalnik z visokim strigom, koloidni mlin itd.). Visokokakovostna asfaltna emulzija daje vozišču odpornost proti nastajanju kolesnic, občutljivost za vlago, odpornost proti razpokanju in zmogljivost pri utrujanju.
Opredelitev emulzije
»Emulzija je heterogen, termodinamično nestabilen sistem, sestavljen iz vsaj dveh nemešljivih tekočih faz, pri čemer je ena dispergirana v drugi v obliki majhnih kapljic (kroglic), katerih premer je običajno večji od 0,1µm. Tak sistem ima minimalno stabilnost, ki jo je mogoče izboljšati z dodatkom ustreznih sredstev, kot so površinsko aktivne snovi ali fino porazdeljene trdne snovi«. (Becher, P. Emulsion. Theory and Practice. 1961.)
Kaj je bitumen?
Bitumen je vezivni material, ki se v gradbeništvu uporablja kot asfaltno vezivo in drži asfalt skupaj. Njegovo tališče je 180ºC. Bitumenske emulzije so temno rjava tekočina, ki je lahko kationska, pri čemer imajo kapljice emulzije pozitiven naboj, ali anionska, pri čemer imajo kapljice emulzije negativen naboj.
Kaj so prevleke iz bitumenske gošče?
Prevleke iz bitumenske gošče so formulacije iz vode, asfaltne emulzije, agregata in dodatkov za nanos na površino obstoječega asfaltnega vozišča. Prevleka iz bitumenske gošče je podobna tesnilnemu obrizgu, le da vsebuje agregate kot del mešanice. Polimer je pogost dodatek, ki izboljša lastnosti asfaltne emulzije. Ta kombinirana mešanica emulzije in agregatov je tako imenovana gošča, namenjena zaščiti spodaj ležeče konstrukcije vozišča in zagotavljanju nove vozne površine.
Kaj so tesnilni obrizgi?
Tesnjenje z obrizgom pomeni nanos posebej formulirane asfaltne emulzije na površino obstoječega asfaltnega vozišča. Emulzija za tesnilni obrizg je mešanica vode in olja, ki jo je mogoče preprosto razpršiti po obstoječem vozišču, kar je znano tudi kot »meglični obrizg«.
Kaj so površinske prevleke s posipom?
Pri izvedbi površinske prevleke s posipom se uporablja asfaltna emulzija, ki vsebuje kapljice cestogradbenega asfalta, vodo, emulgator ali površinsko aktivno snov, polimer in pogosto dodatek za pomlajevanje. Površinske prevleke s posipom se nanašajo v dvostopenjskem postopku, ki vključuje najprej razprostiranje asfaltne emulzije in nato sloja drobnega drobljenega kamna po površini obstoječega asfaltnega vozišča. Drobni drobljeni kamen se imenuje tudi »posip«, po katerem je ta metoda dobila ime.
Kaj so prevleke z vtiranjem?
Obdelava s prevleko z vtiranjem je zelo podobna izvedbi površinske prevleke s posipom, pri kateri se za sanacijo poškodovanega asfaltnega vozišča uporabljata asfaltna emulzija in drobljeni gramoz. Edina razlika je način nanašanja: pri izvedbi prevleke z vtiranjem se asfaltna emulzija nanaša s tako imenovanimi metlami za vtiranje, ki zagotavljajo, da asfaltna emulzija prodre v razpoke vozišča.
Kaj so kombinirane prevleke Cape?
Izvedba kombinirane prevleke Cape pomeni nanos površinske prevleke s posipom ali prevleke z vtiranjem, ki mu pozneje sledi nanos prevleke iz bitumenske gošče ali mikroprevleke. Medtem ko površinske prevleke s posipom ali prevleke z vtiranjem zatesnijo in povežejo razpoke v obstoječem vozišču, naknadna prevleka iz bitumenske gošče ali mikroprevleka izboljša zadrževanje posipa in gladkost vozne površine. Kombinirane prevleke Cape se večinoma uporabljajo kot začasna rešitev za asfaltne konstrukcije, ki kažejo le zmerne poškodbe, plitve kolesnice ali so brez njih ter imajo zmerno široke razpoke. Kombinirane prevleke Cape se večinoma uporabljajo kot ukrep za podaljšanje življenjske dobe vozišča do izvedbe sanacije ali rekonstrukcije.
Kaj je mikroprevleka?
Mikroprevleka je obdelava, primerljiva s prevleko iz bitumenske gošče. Pri izvedbi mikroprevleke se na površino vozišča iz asfaltnega betona nanese formulacija, sestavljena iz vode, asfaltne emulzije, agregata in kemičnih dodatkov. Polimerni dodatki se uporabljajo za izboljšanje lastnosti mešanice asfaltne emulzije. Glavna razlika med prevleko iz bitumenske gošče in mikroprevleko je v načinu njune »razgradnje« oziroma utrjevanja. Medtem ko izvedba prevleke iz bitumenske gošče zahteva, da voda po razprostiranju izhlapi iz asfaltne emulzije, asfaltna emulzija v mikroprevleki vsebuje kemične dodatke, ki omogočajo njeno razgradnjo, ne da bi bila za izhlapevanje odvisna od sonca ali toplote. Zato je mikroprevleka prednostna obdelava za močno prometno obremenjene ceste (kratek čas do razgradnje) ali hladnejše podnebje.
Kaj povzroča propadanje vozišča?
S staranjem začne vozišče propadati. Na hitrost propadanja vplivajo številni dejavniki. Glavna dejavnika sta okolje in prometne obremenitve. Sončna svetloba sčasoma oksidira površinski sloj in povzroči njegovo krhkost. Če je vozišče preveč krhko, zaradi številnih ponovitev prometnih obremenitev začnejo nastajati razpoke. Če vozišče ni ustrezno zatesnjeno, lahko deževnica ali voda za namakanje skozi razpoke prodre v nosilni sloj in poškoduje konstrukcijsko celovitost vozišča. Voda lahko erodira ali izpere spodaj ležeče nosilne sloje in povzroči odpoved vozišča zaradi pomanjkanja podpore.