Ultraljudsblandning av asfaltföryngringsmedel
- Asfaltrehabiliterare och föryngringsanläggningar gör det möjligt att återvinna befintliga asfaltbeläggningar genom att applicera föryngringsmedel på byggmaterialet.
- Ultraljudsdispergeringsmedel är en kraftfull teknik för att blanda nanopartiklar och nanodroppar i asfalt- och bitumenemulsioner.
- Power ultraljud används för att tillverka högpresterande tillsatser för långsiktigt hållbara beläggningar.
Renovering av asfalt
Vittrad, torkad, åldrad och sprucken asfalt har förlorat sina ursprungliga tjäroljor och skadas av oxidation, så att sprickor, gropar och spårbildning i hjulbanan uppstår på ytan. Med tanke på den enorma mängd asfalt som används i byggandet är rehabilitering och föryngring av beläggningar och andra asfaltkonstruktioner en viktig sektor som bidrar till att spara resurser och utgifter.
Befintliga asfaltkonstruktioner, som skadats av väder, ålder och trafikbelastning, kan rehabiliteras och föryngras genom applicering av dimtätningar, slamtätningar, flistätningar, skrubbtätningar, kaptätningar och andra asfaltföryngringsmedel. Dessa tätningsformuleringar består av en blandning av vatten, asfaltemulsion, ballast (litet grus, även kallat flis), polymerer och nanotillsatser
Modifierade asfaltbeläggningar som innehåller vissa förstärkande nanopartiklar uppvisar önskvärda termiska, elektriska och mekaniska egenskaper och har därmed förbättrade funktioner. För att minska kostnaderna för asfaltbindemedel och vägunderhåll och för att öka deras miljövänlighet är alternativa tekniker som ultraljudsblandade och funktionaliserade tillsatser och nya asfaltkompositformuleringar, som har förmågan att reparera sig själva, avgörande för att bevara och förnya befintliga beläggningar i framtiden.
Ultraljudsproduktion av tillsatser för asfaltemulsioner
En asfaltemulsion består av tre huvudkomponenter: asfalt, vatten och ett emulgerande ytaktivt ämne. Eftersom en asfaltcementdroppar är en stabil dispersion av asfaltcementdroppar i vatten kan en asfaltemulsion pumpas, lagras och blandas med ballast. En emulsion ska "brytas" snabbt vid kontakt med stenmaterial när den blandas eller efter att den har sprayats. Brytning är separationen av vattnet från asfalten. När vattnet har avdunstat "stelnar" emulsionen. Efter brytning, härdning och härdning har asfaltresterna samma vidhäftningsförmåga, hållbarhet och vattenbeständighet som den ursprungliga grundasfalten.
Ultraljudsemulgering gör det möjligt att formulera asfaltemulsioner av hög kvalitet
Ultraljudsemulgeringstekniken är kompatibel med flera emulgeringsmedel och ytaktiva formuleringar. Valet av emulgeringsmedel påverkar härdningsegenskaperna hos asfaltemulsioner, vilket gör dem långsamma, medeltempererade och snabbhärdande. Tillsatser, modifierare, fyllmedel, fibrer, gummi och andra formuleringsingredienser kan läggas till under olika stadier av ultraljudsbehandlingsprocessen – beroende på formuleringen och blandningskraven för de specifika föreningarna.
UIP4000hdT – 4000 watt ultraljud inline mixer
Kvalitet på emulsion
Emulsionskvaliteten för en asfaltemulsion och asfaltföryngring är en viktig faktor, som bestämmer upplösningshastigheten (snabb, medium eller långsam inställning). Typen (jonisk/icke-jonisk) och koncentrationen av emulgeringsmedlen samt formuleringsspecifikationerna såsom förhållandet mellan emulsioner/fasta ämnen, porositet, partikelstorlek och gradering påverkar härdningsbeteendet. Eftersom ultraljud emulgering parametrar kan kontrolleras exakt, kan ultraljudsbehandling inverkan på emulsionen anpassas till den riktade asfaltkvaliteten. Oavsett om mikron-, submikron- eller nanoemulsioner är målinriktade, ger ultraljudsbehandling dig full kontroll över processparametrarna.
Reologi
Asfaltemulsioner uppvisar viskositeter på ca 50–1000 cP vid 60 °C, vilket är betydligt lägre än viskositeten hos själva asfalten (10 000–400 000 cP). På grund av sin lägre viskositet kan asfaltemulsioner appliceras med tekniker med lägre temperaturer, vilket minskar utsläpp och energiförbrukning, undviker asfaltoxidation och är betydligt mindre farliga än varmasfaltstekniker. Dessutom är användningen av asfaltemulsioner mer ekonomisk och miljövänlig än kalla tekniker med cutback-asfalt. Viskositet och reologi hos en asfaltemulsionsemulsioner kan påverkas och justeras av emulgeringsmedlets koncentration och energitillförseln under ultraljudsemulgering.
Förmåga till penetration
Asfaltföryngringsförmågan hos asfaltföryngrare är avgörande, eftersom ett högpresterande föryngringsmedel tränger in i beläggningsstrukturen och förseglar ytan. En högpresterande asfaltföryngringsmedel, som kan tränga djupt in i asfaltbindemedlet (bitumen), ökar flexibiliteten och återställer från insidan så att en självläkning av beläggningen uppnås. Förbered högfunktionaliserade asfaltemulsioner genom att formulera droppar i submikron- och nanostorlek med kraft-ultraljud!
tillsatsämnen
Polymerer, gummi, fyllmedel, oljor och föryngringsmedel tillsätts till asfaltemulsioner för att förbättra de viktigaste egenskaperna hos naturlig asfalt, såsom prestandasortering vid höga och låga temperaturer (PG), viskositet, sprickbildning vid låga temperaturer, duktilitet och spänningsrelaxation, mjukningspunkt och penetration, affinitet för och stabilitet med polymerer samt föryngring av åldrad asfalt i RAP/RAS-blandningar (återvunnen asfaltbeläggning (RAP) och återvunnen asfaltbältros (RAS)). Ultraljudsdispergeringsmedel blandar fasta ämnen och droppar som monodispersiva partiklar i asfaltemulsionen. Ultraljudsblandnings- och blandningsteknik ger högpresterande asfaltblandningar!
Huvudgrupp
Ultraljudsemulgering och dispersion är idealisk för att framställa mastersatser av högkoncentrerade asfaltemulsioner. Ultraljudsframställda emulsioner med hög asfalthalt (upp till 90 %) späds senare för att nå 70 % eller 60 % koncentration för att nå det önskade vatten-/oljefasförhållandet enligt den slutliga appliceringen.
UIP16000 – 16 kW ultraljudseffekt per ultraljudsblandningsenhet
Fördelar med ultraljudsemulsioner av asfalt
Ultraljudsblandningstekniken gör det möjligt att utveckla och producera asfaltföryngrande formuleringar som är lätta att hantera, kostnadseffektiva och miljövänliga. Kraftfull ultraljudskavitation skapar submikron- och nanodispersioner och emulsioner, som uppvisar utmärkt penetrabilitet, högpresterande och långsiktig uthållighet.
Blanda dina beläggningsemulsioner och dispersioner för asfaltblandningar med högeffekts ultraljud!
Ultraljudsdispergeringsmedel med hög effekt för asfaltemulsioner
Hielscher Ultrasonics tillverkar och levererar ultraljudsblandare med hög effekt för asfalt- och bitumenemulsioner. Industriella ultraljudsdispergeringsmedel för inline-emulgering öppnar möjligheten att bearbeta ett brett spektrum av asfalt- och bitumenemulsioner. Ultraljudsbehandling gör det möjligt att enkelt testa nya formuleringar, som är enhetligt emulgerade för utmärkt emulsion stabilitet och prestanda. Olika ultraljudsreaktorgeometrier och insatser som t.ex. MultiPhaseCavitator Gör det enkelt att anpassa ultraljudsprocessorn till din specifika asfalt- eller bitumensammansättning.
En grov förblandning av vätska och fasta ämnen matas in i ultraljudsdispergeringen, där de båda faserna (vatten + asfalt eller bitumen + valfria tillsatser) våtmals och mals jämnt till en mycket stabil kolloidal suspension. Ultraljudsfräsning och dispergering kan bearbeta stora volymer i en snabb process.
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:
| Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
|---|---|---|
| 10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 till 20L | 0.2 till 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 till 100 L/min | UIP16000 |
| N.A. | Större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!
Ultraljudsprocessorer med hög effekt från labb till pilot och industriell skala.
Litteratur/Referenser
- Wang, H.; Yang, J.; Gong, M. (2016): Reologisk karakterisering av asfaltbindemedel och blandningar modifierade med kolnanorör. RILEM Conference Papers 2016.
- Ronald, M.; Pumarejo Luis, F. (2016): Formulering av asfaltemulsioner: State-of-the-art och beroende av formulering på emulsioners egenskaper. Konstruktion och byggnadsmaterial 123, 2016. 162–173.
Fakta som är värda att veta
Vad är en asfaltemulsion?
En asfaltemulsion är en blandning av vatten och asfalt. Eftersom asfalt är en oljig, hydrofob blandning kan den inte blandas med vatten. Genom att tillsätta ett ytaktivt medel (även känt som emulgeringsmedel, ytaktivt ämne, emulgeringsmedel, stabilisator) till vattnet före eller under tillsats av asfalten blir asfalten och vattnet blandbara. Tillsatsen av ytaktivt ämne underlättar dispersionen av asfaltpartiklar i vattenfasen (vatten) och håller det dispergerat i suspension. För att blanda asfalten som små partiklar i suspensionen används mekanisk skjuvblandningsutrustning (t.ex. ultraljudsapparat, högskjuvningsblandare, kolloidkvarn etc.). En asfaltemulsion av hög kvalitet ger beläggningen motståndskraft mot spårbildning, fuktkänslighet, sprickbeständighet och utmattningsprestanda.
Definition av emulsion
"En emulsion är ett heterogent system som är termodynamiskt instabilt och som bildas av minst två oblandbara vätskefaser, där den ena är dispergerad i den andra i form av små droppar (pärlor) vars diameter i allmänhet är högre än 0,1 μm. Ett sådant system har en minimistabilitet som skulle kunna förbättras genom tillsats av lämpliga medel, t.ex. ytaktiva ämnen, eller finfast delad". (Becher, P. Emulsion. Teori och praktik. 1961.)
Vad är bitumen?
Bitumen är ett cementbaserat material som används inom byggbranschen som bindemedel för asfalt och som håller ihop asfalten. Den har en smältpunkt på 180ºC. Bitumenemulsioner är en mörkbrun vätska, som kan vara antingen katjonisk, där emulsioner har droppar som har en positiv laddning, eller anjonisk, där emulsioner har negativt laddade droppar.
Vad är slurry seals?
Slamtätningar är en sammansättning av vatten, asfaltemulsion, ballast och tillsatser till en befintlig asfaltbeläggningsyta. En slurrytätning liknar en dimtätning förutom att slurrytätningen har aggregat som en del av blandningen. Polymer är en vanlig tillsats som förbättrar asfaltemulsionens egenskaper. Denna kombinerade blandning av emulsion och ballast är den så kallade slurryn för att skydda den underliggande beläggningsstrukturen och för att ge en ny vägyta.
Vad är dimtätningar?
Dimtätning avser applicering av en speciell formulerad asfaltemulsion på en befintlig asfaltbeläggningsyta. En dimtätningsemulsion består av en blandning av vatten och olja, som lätt kan sprayas på en befintlig beläggning, även känd som "fogging".
Vad är Chip Seals?
Appliceringen av en spåntätning involverar en asfaltemulsion som innehåller kulor av beläggningsasfalt, vatten, ett emulgeringsmedel eller ytaktivt ämne, polymer och ofta en föryngringstillsats. CHip-tätningar appliceras i en tvåstegsprocess som först inkluderar distribution av asfaltemulsionen och därefter ett lager av liten krossad sten till en befintlig asfaltbeläggning. Det lilla krossade berget kallas också för “pommes frites”, vilket ger spåntätningsmetoden dess namn.
Vad är skrubbtätningar?
En skrubbtätning är mycket lik flistätning, där en asfaltemulsion och krossat grus används för att rehabilitera en skadad asfaltbeläggning. Den enda skillnaden är appliceringsmetoden: För applicering av en skrubbtätning appliceras asfaltemulsionen av så kallade skurkvastar, som säkerställer att asfaltemulsionen tränger in i beläggningssprickorna.
Vad är Cape Seals?
Kaptätning avser applicering av en spån- eller skrubbtätning med en efterföljande applicering av flytgödseltätning eller mikrobeläggning vid ett senare tillfälle. Medan flis- eller skurtätningar tätar och binder sprickorna i den befintliga beläggningen, förbättrar den efterföljande slurrytätningen eller mikrobeläggningen spånretentionen och jämnheten på vägbanans yta. Kaptätningar används oftast som en intermittent lösning, som används för asfaltkonstruktioner som endast uppvisar måttlig belastning, små eller inga spår, måttliga sprickbredder. Kaptätning används mest som botemedel för att förlänga beläggningens livslängd tills rehabilitering eller rekonstruktion utförs.
Vad är Microsurfacing?
Microsurfacing är en behandling som kan jämföras med en flytgödseltätning. För mikrobeläggning appliceras en formulering bestående av vatten, asfaltemulsion, ballast och kemiska tillsatser på ytan av en asfaltbetongbeläggning. Polymertillsatser används för att förbättra blandningsegenskaperna hos asfaltemulsionen. Den stora skillnaden mellan flytgödseltätning och mikrobeläggning ligger i hur de "bryter" eller härdar. Medan slurrytätningen kräver att vattnet avdunstar från asfaltemulsionen efter dess fördelning, innehåller asfaltemulsionen i en mikrobeläggning kemiska tillsatser som gör att den kan brytas utan att vara beroende av sol eller värme för att avdunstning ska ske. Detta gör mikrobeläggning till den föredragna behandlingen för hårt trafikerade vägar (kort tid att bromsa) eller kallare klimat.
Vad är det som orsakar försämring av beläggningen?
När beläggningen åldras börjar den försämras. Hur snabbt det bryts ner påverkas av många faktorer. De primära faktorerna är miljön och trafikbelastningen. Sol oxiderar med tiden ytskiktet och gör att det blir sprött. Om beläggningen är för spröd börjar sprickor bildas som ett resultat av höga upprepningar av trafikbelastning på beläggningen. Om beläggningen inte är ordentligt tätad kan regnvatten eller bevattningsvatten infiltrera sprickorna i baslagret och skada beläggningens strukturella integritet. Vatten kan erodera eller skölja bort de underliggande bärlagren och få beläggningen att gå sönder på grund av brist på stöd.