Ултразвучно мешање средстава за подмлађивање асфалта
Средства за рехабилитацију и подмлађивање асфалта омогућавају рециклажу постојећих асфалтних коловоза наношењем средстава за подмлађивање на грађевински материјал. Ултразвучни диспергатори представљају моћну технику за умешавање наночестица и нанокапљица у асфалтне и битуменске емулзије. Ултразвук велике снаге користи се за производњу адитива високих перформанси за дуготрајно издржљиве коловозе.
Рехабилитација асфалта
Асфалт изложен временским утицајима, исушен, остарео и испуцао изгубио је своја првобитна катранска уља и оштећен је оксидацијом, тако да се на површини јављају пукотине, ударне рупе и колотрази у траговима точкова. С обзиром на огромну количину асфалта који се користи у грађевинарству, рехабилитација и подмлађивање коловоза и других асфалтних конструкција представљају важну област која помаже у уштеди ресурса и смањењу трошкова.
Постојеће асфалтне конструкције, оштећене временским утицајима, старењем и саобраћајним оптерећењем, могу се рехабилитовати и подмладити применом заптивних премаза нанесених распршивањем, заптивних слојева од емулзионо-минералне мешавине, површинских обрада са каменом ситнежи, заптивних премаза утрљаних четкама, кејп заптивних слојева и других средстава за подмлађивање асфалта. Ове заптивне формулације састоје се од мешавине воде, асфалтне емулзије, агрегата (ситног шљунка, који се назива и камена ситнеж), полимера и наноадитива
Модификовани асфалтни коловози који садрже одређене наночестице за ојачавање показују пожељна топлотна, електрична и механичка својства, чиме се побољшава њихова функционалност. Ради смањења трошкова асфалтног везива и одржавања путева и повећања њихове еколошке прихватљивости, алтернативне технологије, као што су ултразвучно мешани и функционализовани адитиви и нове формулације асфалтних композита са способношћу самопоправљања, неопходне су за очување и обнову постојећих коловоза у будућности.
Ултразвучна производња адитива за асфалтне емулзије
Асфалтна емулзија састоји се од три главне компоненте: асфалта, воде и површински активне материје за емулговање. Као стабилна дисперзија капљица асфалтног везива у води, асфалтна емулзија може да се пумпа, складишти и меша са агрегатима. Емулзија треба брзо да се „разбије“ при контакту са агрегатом током мешања или након распршивања. Разбијање је одвајање воде од асфалта. Када вода испари, емулзија је „везала“. Након разбијања, очвршћавања и везивања, преостали асфалт има својства приањања, трајности и водоотпорности првобитног основног асфалта.
Ултразвучно емулговање омогућава формулисање висококвалитетних асфалтних емулзија
Техника ултразвучног емулговања компатибилна је са бројним формулацијама емулгатора и површински активних материја. Избор емулгатора утиче на карактеристике везивања асфалтних емулзија, тако да оне могу бити споро, средње брзо или брзо везујуће. Адитиви, модификатори, пунила, влакна, гуме и други састојци формулације могу се додавати у различитим фазама процеса соникације – у зависности од формулације и захтева за мешање конкретних једињења.
UIP4000hdT – проточни ултразвучни миксер снаге 4000 вати
Класа емулзије
Класа асфалтне емулзије и средства за подмлађивање асфалта важан је фактор који одређује брзину разбијања (брзо, средње брзо или споро везивање). Врста (јонски / нејонски) и концентрација емулгатора, као и специфичности формулације, попут односа емулзије и чврстих материја, порозности, величине честица и гранулометријског састава, утичу на понашање при везивању. Пошто се параметри ултразвучног емулговања могу прецизно контролисати, утицај соникације на емулзију може се прилагодити циљаном квалитету асфалта. Било да су циљ микронске, субмикронске или наноемулзије, ултразвучна обрада вам пружа потпуну контролу над параметрима процеса.
Реологија
Асфалтне емулзије имају вискозност од приближно 50–1000 cP при 60°C, што је знатно ниже од вискозности самог асфалта (10.000–400.000 cP). Захваљујући нижој вискозности, асфалтне емулзије могу се наносити поступцима на нижим температурама, који смањују емисије и потрошњу енергије, спречавају оксидацију асфалта и знатно су мање опасни од поступака са врућим асфалтом. Поред тога, примена асфалтних емулзија је економичнија и еколошки прихватљивија од хладних поступака у којима се користи асфалт разређен растварачима. На вискозност и реологију асфалтне емулзије може се утицати и оне се могу подешавати концентрацијом емулгатора и уносом енергије током ултразвучног емулговања.
Способност продирања
Способност продирања средстава за подмлађивање асфалта је од пресудног значаја, јер високоефикасно средство за подмлађивање продире у структуру коловоза и заптива површину. Високоефикасно средство за подмлађивање асфалта, које може да продре дубоко у асфалтно везиво (битумен), повећава флексибилност и обнавља коловоз изнутра, чиме се постиже његово самозалечивање. Припремите високо функционализоване асфалтне емулзије формирањем капљица субмикронских и нанометарских величина помоћу ултразвука велике снаге!
Адитиви
Полимери, гума, пунила, уља и средства за подмлађивање додају се асфалтним емулзијама ради побољшања кључних својстава изворног асфалта, као што су класа перформанси на високим и ниским температурама (PG), вискозност, пуцање на ниским температурама, дуктилност и релаксација напона, тачка размекшавања и пенетрација, афинитет према полимерима и стабилност у комбинацији са њима, као и подмлађивање остарелог асфалта у мешавинама RAP/RAS (рекуперисани асфалтни коловоз (RAP) и рециклирана асфалтна шиндра (RAS)). Ултразвучни диспергатори умешавају чврсте материје и капљице у асфалтну емулзију у виду монодисперзних честица. Технологија ултразвучног мешања и умешавања омогућава производњу асфалтних мешавина високих перформанси!
Концентрат
Ултразвучно емулговање и дисперговање идеални су за припрему концентрата висококонцентрованих асфалтних емулзија. Ултразвучно припремљене емулзије са високим садржајем асфалта (до 90%) касније се разблажују до концентрације од 70% или 60% како би се постигао жељени однос водене и уљне фазе у складу са крајњом применом.
UIP16000 – 16kW ултразвучне снаге по јединици за ултразвучно мешање
Предности ултразвучно припремљених асфалтних емулзија
Технологија ултразвучног мешања омогућава развој и производњу формулација за подмлађивање асфалта којима се лако рукује, које су економичне и еколошки прихватљиве. Снажна ултразвучна кавитација ствара субмикронске и нанодисперзије и емулзије, које имају одличну способност продирања, високе перформансе и дуготрајну издржљивост.
Мешајте своје емулзије за коловозе и дисперзије за асфалтне мешавине ултразвучном обрадом велике снаге!
Ултразвучни диспергатор велике снаге за асфалтне емулзије
Hielscher Ultrasonics производи и испоручује ултразвучне мешалице велике снаге за асфалтне и битуменске емулзије. Индустријски ултразвучни диспергатори за емулговање у протоку омогућавају обраду широког спектра асфалтних и битуменских емулзија. Ултразвучна обрада омогућава једноставно испитивање нових формулација, које се равномерно емулгују ради постизања одличне стабилности и перформанси емулзије. Различите геометрије ултразвучних реактора и умеци као што је MultiPhaseCavitator омогућавају лако прилагођавање ултразвучног процесора вашој специфичној формулацији асфалта или битумена.
Груба предмешавина течности и чврстих материја доводи се у ултразвучни диспергатор, где се обе фазе (вода + асфалт или битумен + опциони адитиви) равномерно мељу и уситњавају мокрим поступком до добијања веома стабилне колоидне суспензије. Ултразвучно млевење и дисперговање омогућавају брзу обраду великих запремина.
Табела у наставку даје преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја:
| Запремина шарже | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | већи | група уређаја UIP16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Ултразвучни процесори велике снаге за лабораторијску, пилотску и индустријску примену.
Литература/референце
- Ezio Santagata, Orazio Baglieri, Lucia Tsantilis, Giuseppe Chiappinelli, Ilaria Brignone Aimonetto (2015):
Утицај ултразвучне обраде на својства битуменских везива ојачаних наноадитивима при високим температурама. Construction and Building Materials, том 75, 2015. 395–403. - Zhambolova, A.; Vocaturo, A.L.; Tileuberdi, Y.; Ongarbayev, Y.; Caputo, P.; Aiello, I.; Oliviero Rossi, C.; Godbert, N. (2020): Функционализација и модификација битумена наночестицама силицијум-диоксида. Applied Sciences 2020, 10, 6065.
- K. Daoust, A. Begriche, J.P. Claverie, A. Tagnit-Hamou (2023): Самодиспергујуће наночестице силикатне прашине: вредан додатак за бетон ултрависоких перформанси. Construction and Building Materials,
том 383, 2023. - Wang, H.; Yang, J.; Gong, M. (2016): Реолошка карактеризација асфалтних везива и мешавина модификованих угљеничним наноцевима. RILEM Conference Papers 2016.
- Ronald, M.; Pumarejo Luis, F. (2016): Формулација асфалтних емулзија: најновија достигнућа и зависност формулације од својстава емулзија. Construction and Building Materials 123, 2016. 162–173.
Чињенице које вреди знати
Шта је асфалтна емулзија?
Асфалтна емулзија је мешавина воде и асфалта. Пошто је асфалт уљаста, хидрофобна супстанца, не може се мешати са водом. Додавањем површински активне материје, познате и као емулгатор, сурфактант, средство за емулговање или стабилизатор, у воду пре или током додавања асфалта, асфалт и вода постају мешљиви. Додавање сурфактанта олакшава дисперговање честица асфалта у воденој фази (води) и одржава их диспергованим у суспензији. За умешавање асфалта у облику ситних честица у суспензију користи се опрема за механичко мешање смицањем (нпр. ултразвучни уређај, мешалица са великим смицањем, колоидни млин итд.). Висококвалитетна асфалтна емулзија даје коловозу отпорност на стварање колотрага, осетљивост на влагу, отпорност на пуцање и својства при замору.
Дефиниција емулзије
„Емулзија је хетероген, термодинамички нестабилан систем који чине најмање две немешљиве течне фазе, при чему је једна диспергована у другој у облику ситних капљица (куглица) чији је пречник обично већи од 0,1µm. Такав систем има минималну стабилност, која би се могла побољшати додавањем одговарајућих средстава, као што су сурфактанти или фино уситњене чврсте материје“. (Becher, P. Емулзија. Теорија и пракса. 1961.)
Шта је битумен?
Битумен је везивни материјал који се користи у грађевинарству као асфалтно везиво које држи асфалт на окупу. Његова тачка топљења је 180ºC. Битуменске емулзије су тамносмеђе течности које могу бити катјонске, када капљице емулзије носе позитивно наелектрисање, или анјонске, када емулзије имају негативно наелектрисане капљице.
Шта су заптивни премази од емулзионог малтера?
Заптивни премази од емулзионог малтера су мешавине воде, асфалтне емулзије, агрегата и адитива које се наносе на постојећу површину асфалтног коловоза. Заптивни премаз од емулзионог малтера сличан је заптивном премазу који се наноси распршивањем емулзије, с тим што емулзиони малтер садржи агрегат као састојак мешавине. Полимер је уобичајени адитив који побољшава својства асфалтне емулзије. Ова комбинована мешавина емулзије и агрегата представља такозвани емулзиони малтер, који служи за заштиту коловозне конструкције испод њега и стварање нове површине коловоза.
Шта су заптивни премази који се наносе распршивањем емулзије?
Заптивање распршивањем емулзије подразумева наношење посебно формулисане асфалтне емулзије на постојећу површину асфалтног коловоза. Емулзија за овакав заптивни премаз састоји се од мешавине воде и уља, која се лако може распршити по постојећем коловозу, што је познато и као „замагљивање“.
Шта су заптивни премази са каменом ситнежи?
При површинској обради посипањем камене ситнежи користи се асфалтна емулзија која садржи капљице асфалта за коловозе, воду, емулгатор или површински активну материју, полимер, а често и адитив за подмлађивање асфалта. Ова обрада се изводи у два корака: најпре се на површину постојећег асфалтног коловоза наноси асфалтна емулзија, а затим слој ситног дробљеног камена. Ситан дробљени камен назива се и „камена ситнеж“, по чему је овај поступак површинске обраде добио назив.
Шта су заптивни премази који се наносе утрљавањем?
Обрада заптивним премазом који се наноси утрљавањем веома је слична површинској обради посипањем камене ситнежи, при којој се асфалтна емулзија и дробљени шљунак користе за санацију оштећеног асфалтног коловоза. Једина разлика је у начину наношења: асфалтна емулзија се наноси такозваним метлама за утрљавање, које обезбеђују да емулзија продре у пукотине коловоза.
Шта су кејп заптивни слојеви?
Кејп обрада подразумева површинску обраду посипањем камене ситнежи или наношење заптивног премаза утрљавањем, након чега се касније наноси емулзионо-минерална мешавина или изводи микросурфејсинг. Док површинска обрада посипањем камене ситнежи или заптивни премаз који се наноси утрљавањем затварају пукотине у постојећем коловозу и повезују њихове стране, накнадно наношење емулзионо-минералне мешавине или микросурфејсинга побољшава задржавање камене ситнежи и равност површине коловоза. Кејп заптивни слојеви се углавном користе као привремено решење за асфалтне конструкције које показују само умерена оштећења, имају плитке колотраге или их уопште немају и имају пукотине умерене ширине. Кејп обрада се углавном користи као мера за продужење века коловоза до спровођења санације или реконструкције.
Шта је микросурфејсинг?
Микросурфејсинг је поступак обраде упоредив са наношењем емулзионо-минералне мешавине. При микросурфејсингу се на површину коловоза од асфалтног бетона наноси мешавина воде, асфалтне емулзије, агрегата и хемијских адитива. Полимерни адитиви се користе за побољшање својстава мешавине са асфалтном емулзијом. Главна разлика између емулзионо-минералне мешавине и микросурфејсинга јесте начин на који се емулзија „распада“, односно начин очвршћавања. Док је при обради емулзионо-минералном мешавином потребно да вода испари из асфалтне емулзије након њеног наношења, асфалтна емулзија у слоју микросурфејсинга садржи хемијске адитиве који јој омогућавају да се распадне без ослањања на сунце или топлоту ради испаравања. Због тога је микросурфејсинг пожељнији поступак за путеве са великим саобраћајним оптерећењем (кратко време распада емулзије) или за хладнију климу.
Шта узрокује пропадање коловоза?
Старењем коловоз почиње да пропада. На брзину његовог пропадања утичу многи фактори. Главни фактори су околина и саобраћајна оптерећења. Сунчева светлост временом оксидише површински слој и чини га кртим. Ако је коловоз сувише крт, почињу да се стварају пукотине услед великог броја понављања саобраћајног оптерећења. Ако коловоз није правилно заптивен, кишница или вода за наводњавање могу кроз пукотине продрети у носећи слој и нарушити конструктивну целовитост коловоза. Вода може еродирати или испрати доње носеће слојеве и изазвати отказивање коловоза услед недостатка ослонца.