Ультразвукове змішування омолоджувачів асфальту
Регенератори та омолоджувачі асфальту дозволяють переробляти існуючі асфальтові покриття шляхом нанесення омолоджувальних агентів на будівельний матеріал. Ультразвукові диспергатори є потужною технікою для змішування наночастинок і нанодроплетів в асфальтові та бітумні емульсії. Потужний ультразвук використовується для виробництва високопродуктивних добавок для довговічних покриттів.
Реабілітація асфальту
Вивітрений, висохлий, старий і потрісканий асфальт втратив свої первісні масла дьогтю і пошкоджений окисненням, через що на поверхні з’являються тріщини, ями та колії в зоні руху коліс. З огляду на величезну кількість асфальту, що використовується в будівництві, реабілітація та омолодження покриттів та інших асфальтових конструкцій є важливим сектором, який допомагає заощаджувати ресурси та витрати.
Існуючі асфальтові конструкції, пошкоджені погодними умовами, віком та навантаженням від руху транспорту, можуть бути реабілітовані та омолоджені за допомогою туманних герметиків, шлам-герметиків, чіп-герметиків, скраб-герметиків, кейп-герметиків та інших омолоджувачів асфальту. Ці герметизуючі складові являють собою суміш води, асфальтової емульсії, заповнювача (дрібного гравію, також відомого як чіпси), полімерів та нанодобавок
Модифіковані асфальтові покриття, що містять певні армуючі наночастинки, демонструють бажані термічні, електричні та механічні властивості і тим самим мають покращені функціональні характеристики. Щоб зменшити вартість асфальтового в’яжучого та дорожнього обслуговування і підвищити їхню екологічність, альтернативні технології, такі як ультразвуково змішані та функціоналізовані добавки та нові асфальтобетонні композиційні матеріали, які мають здатність до самовідновлення, є необхідними для збереження та оновлення існуючих покриттів у майбутньому.
Ультразвукове виробництво добавок для асфальтових емульсій
Асфальтова емульсія складається з трьох основних компонентів: асфальту, води та емульгуючої поверхнево-активної речовини. Будучи стабільною дисперсією крапель асфальтового цементу у воді, асфальтова емульсія може перекачуватися, зберігатися та змішуватися з заповнювачами. Емульсія повинна швидко «розриватися» при контакті із заповнювачем під час змішування або після розпилення. Розрив – це відділення води від асфальту. Коли вода випаровується, емульсія «затвердіває». Після розриву, затвердіння та схоплювання залишок асфальту має властивості адгезії, довговічності та водостійкості вихідного базового асфальту.
Ультразвукове емульгування дозволяє формулювати високоякісні асфальтові емульсії
Техніка ультразвукового емульгування сумісна з багатьма рецептурами емульгаторів та поверхнево-активних речовин. Вибір емульгатора впливає на характеристики схоплювання асфальтових емульсій, роблячи їх повільного, середнього або швидкого схоплювання. Добавки, модифікатори, наповнювачі, волокна, каучуки та інші інгредієнти рецептури можна додавати на різних етапах процесу ультразвукової обробки – залежно від рецептури та вимог до змішування конкретних сполук.
UIP4000hdT – 4000 Вт ультразвуковий потоковий змішувач
Клас емульсії
Клас емульсії асфальтової емульсії та омолоджувача асфальту є важливим фактором, який визначає швидкість розриву (швидке, середнє або повільне схоплювання). Тип (іонний / неіонний) та концентрація емульгуючих агентів, а також специфіка рецептури, така як співвідношення емульсії/твердих речовин, пористість, розмір частинок та гранулометрія, впливають на поведінку при схоплюванні. Оскільки параметри ультразвукового емульгування можна точно контролювати, вплив ультразвукової обробки на емульсію можна налаштувати відповідно до цільової якості асфальту. Незалежно від того, чи націлені мікро-, субмікро- або нано-емульсії, ультразвукова обробка надає вам повний контроль над параметрами процесу.
Реологія
Асфальтові емульсії мають в’язкість приблизно 50–1000 cP при 60°C, що значно нижче за в’язкість самого асфальту (10 000–400 000 cP). Завдяки нижчій в’язкості асфальтові емульсії можна наносити за допомогою технологій з нижчою температурою, що зменшує викиди та споживання енергії, уникає окиснення асфальту та є значно менш небезпечними, ніж технології гарячого асфальту. Крім того, застосування асфальтових емульсій є більш економічним та екологічно чистим, ніж холодні технології з використанням розріджених асфальтів. В’язкість і реологію асфальтової емульсії можна впливати та регулювати за допомогою концентрації емульгатора та енергетичного входу під час ультразвукової емульсифікації.
Здатність до проникнення
Здатність асфальтових омолоджувачів до проникнення є вирішальною, оскільки високопродуктивний омолоджувальний агент проникає в структуру покриття та герметизує поверхню. Високопродуктивний асфальтовий омолоджувач, який здатний проникати глибоко в асфальтове в’яжуче (бітум), підвищує гнучкість і відновлює його зсередини, так що досягається самовідновлення покриття. Готуйте високоспеціалізовані асфальтові емульсії, формуючи субмікронні та нанорозмірні краплі за допомогою потужного ультразвуку!
Добавки
До асфальтових емульсій додають полімери, гуму, наповнювачі, олії та омолоджувальні агенти, щоб покращити ключові властивості природного асфальту, такі як класифікація ефективності при високих і низьких температурах (PG), в’язкість, тріщиноутворення при низьких температурах, пластичність та релаксація напруг, температура розм’якшення та проникнення, спорідненість до полімерів та стабільність із ними, а також омолодження старілого асфальту в сумішах RAP/RAS (регенероване асфальтове покриття (RAP) та перероблена асфальтова черепиця (RAS)). Ультразвукові диспергатори змішують тверді частинки та краплі як монодисперсні частинки в асфальтовій емульсії. Ультразвукова технологія змішування та купажування виробляє високопродуктивні асфальтові суміші!
Майстер-батч
Ультразвукова емульсифікація та диспергування ідеально підходять для приготування майстер-батчів високосконцентрованих асфальтових емульсій. Емульсії, підготовлені ультразвуком, з високим вмістом асфальту (до 90%) пізніше розбавляються до досягнення концентрації 70% або 60%, щоб отримати бажане співвідношення фаз вода/олія відповідно до кінцевого застосування.
UIP16000 – 16kW ультразвукової потужності на один ультразвуковий змішувальний пристрій
Переваги ультразвукових асфальтових емульсій
Ультразвукова технологія змішування дозволяє розробляти та виробляти асфальтові омолоджувальні формуляції, які легко використовувати, є економічно ефективними та екологічно чистими. Потужна ультразвукова кавітація створює субмікронні та нанодисперсії та емульсії, які демонструють чудову проникність, високу продуктивність та довгострокову витривалість.
Змішуйте свої покриттєві емульсії та дисперсії для асфальтових сумішей за допомогою потужного ультразвукового оброблення!
Потужний ультразвуковий диспергатор для асфальтових емульсій
Hielscher Ultrasonics виробляє та постачає потужні ультразвукові змішувачі для асфальтових і бітумних емульсій. Промислові ультразвукові диспергатори для інлайн-емульсифікації відкривають можливість обробляти широкий спектр асфальтових і бітумних емульсій. Ультразвукова обробка дозволяє легко тестувати нові формуляції, які однорідно емульгуються для чудової стабільності та продуктивності емульсії. Різноманітні геометрії ультразвукових реакторів та вставки, такі як MultiPhaseCavitator дозволяють легко адаптувати ультразвуковий процесор до вашої конкретної асфальтової або бітумної формуляції.
Грубий попередній замін рідини та твердих речовин подається в ультразвуковий диспергатор, де обидві фази (вода + асфальт або бітум + опціональні добавки) мокромелються та однорідно подрібнюються у високостабільну колоїдну суспензію. Ультразвукове подрібнення та диспергування здатне обробляти великі об’єми у швидкому процесі.
Наведена нижче таблиця дає вам уявлення про приблизну виробничу потужність наших ультразвукових апаратів:
| Об’єм партії | Об’ємна витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| 10 to 2000mL | 20 to 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 to 20L | 0,2 to 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 to 100L | 2 to 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 to 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | більші | кластер UIP16000 |
Зв’яжіться з нами! / Запитайте нас!
Література / Посилання
- Ezio Santagata, Orazio Baglieri, Lucia Tsantilis, Giuseppe Chiappinelli, Ilaria Brignone Aimonetto (2015):
Вплив ультразвукової обробки на високотемпературні властивості бітумних в’яжучих, армованих нанодобавками. 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): Функціоналізація та модифікація бітуму наночастинками діоксиду кремнію. Applied Sciences 2020, 10, 6065.
- K. Daoust, A. Begriche, J.P. Claverie, A. Tagnit-Hamou (2023): Наночастинки мікрокремнезему, що самодиспергуються: цінна добавка для надвисокоякісного бетону. Construction and Building Materials,
Volume 383, 2023. - Wang, H.; Yang, J.; Gong, M. (2016): Rheological Characterization of Asphalt Binders and Mixtures Modified with Carbon Nanotubes. RILEM Conference Papers 2016.
- Ronald, M.; Pumarejo Luis, F. (2016): Asphalt emulsions formulation: State-of-the-art and dependency of formulation on emulsions properties. Construction and Building Materials 123, 2016. 162–173.
Факти, які варто знати
Що таке асфальтова емульсія?
Асфальтова емульсія – це суміш води та асфальту. Оскільки асфальт є оліїстим гідрофобним сполукою, його неможливо змішати з водою. Додаючи поверхнево-активну речовину (також відому як емульгатор, ПАР, емульгуючий агент, стабілізатор) до води перед або під час додавання асфальту, асфальт і вода стають змішуваними. Додавання ПАР полегшує диспергування частинок асфальту у водній фазі (воді) та підтримує їх у стані суспензії. Для змішування асфальту у вигляді дрібних частинок у суспензії використовується обладнання для механічного зсувного змішування (наприклад, ультразвуковий гомогенізатор, високорізальний змішувач, колоїдна млин тощо). Якісна асфальтова емульсія надає покриттю стійкість до колієутворення, вологостійкість, стійкість до тріщин та втомну міцність.
Визначення емульсії
«Емульсія – це гетерогенна термодинамічно нестабільна система, утворена принаймні двома незмішуваними рідкими фазами, де одна диспергована в іншій у формі дрібних крапель (кульок), діаметр яких зазвичай перевищує 0,1µm. Така система має мінімальну стабільність, яку можна покращити додаванням відповідних агентів, таких як поверхнево-активні речовини, або дрібнодисперсних твердих речовин». (Becher, P. Emulsion. Theory and Practice. 1961.)
Що таке бітум?
Бітум – це в’яжучий матеріал, що використовується в будівництві як асфальтове в’яжуче, яке утримує асфальт разом. Він має температуру плавлення 180ºC. Бітумні емульсії – це рідина темно-коричневого кольору, яка може бути катіонною, де емульсії мають краплі з позитивним зарядом, або аніонною, де емульсії мають краплі з негативним зарядом.
Що таке шламове покриття (slurry seals)?
Шламове покриття – це суміш води, асфальтової емульсії, заповнювача та добавок, що наноситься на існуючу поверхню асфальтового покриття. Шламове покриття подібне до туманного покриття, за винятком того, що шламове покриття містить заповнювач як частину суміші. Полімер є поширеною добавкою, яка покращує властивості асфальтової емульсії. Ця комбінована суміш емульсії та заповнювача називається шлам, щоб захистити нижче розташовану структуру покриття та забезпечити нову поверхню дороги.
Що таке туманне покриття (fog seals)?
Туманне покриття – це нанесення спеціально розробленої асфальтової емульсії на існуючу поверхню асфальтового покриття. Емульсія для туманного покриття складається з суміші води та олії, яку можна легко розпилювати на існуюче покриття, що також відомо як «туманізація».
Що таке покриття з щебенем (chip seals)?
Застосування методу «chip seal» (обробка дрібним щебенем) включає бітумну емульсію, що містить глобули дорожнього бітуму, воду, емульгатор або поверхнево-активну речовину, полімер і часто добавку-регенератор. Обробку дрібним щебенем виконують у два етапи, які включають спочатку розподіл бітумної емульсії, а потім шар дрібного подрібненого каменю на існуючу поверхню асфальтового покриття. Дрібний подрібнений камінь також називають «чипсами» (chips), що й дало назву методу обробки дрібним щебенем.
Що таке «scrub seals» (обробка з втиранням)?
Обробка з втиранням дуже схожа на обробку дрібним щебенем, де бітумна емульсія та подрібнений гравій використовуються для відновлення пошкодженого асфальтового покриття. Єдина відмінність полягає у методі нанесення: для обробки з втиранням бітумна емульсія наноситься за допомогою так званих щіток для втирання, які забезпечують проникнення бітумної емульсії в тріщини покриття.
Що таке «cape seals» (комплексне покриття)?
Комплексне покриття (cape sealing) передбачає нанесення обробки дрібним щебенем або з втиранням із подальшим нанесенням шлам-бетону або мікропідшипника пізніше. Тоді як обробка дрібним щебенем або з втиранням герметизує та склеює тріщини в існуючому покритті, подальше нанесення шлам-бетону або мікропідшипника покращує утримання щебеню та гладкість поверхні дороги. Комплексні покриття переважно використовуються як тимчасовий захід для асфальтових конструкцій, які мають лише помірні пошкодження, незначні або відсутні колії та помірну ширину тріщин. Комплексне покриття переважно використовується як засіб для продовження терміну служби покриття до виконання капітального ремонту або реконструкції.
Що таке мікропідшипник (microsurfacing)?
Мікропідшипник – це обробка, порівнянна зі шлам-бетоном. Для мікропідшипника на поверхню асфальтобетонного покриття наноситься склад, що складається з води, бітумної емульсії, заповнювача та хімічних добавок. Полімерні добавки використовуються для покращення властивостей суміші бітумної емульсії. Головна відмінність між шлам-бетоном і мікропідшипником полягає в тому, як вони «розриваються» або тверднуть. Тоді як для шлам-бетону потрібно, щоб вода випарувалася з бітумної емульсії після її розподілу, бітумна емульсія в покритті з мікропідшипником містить хімічні добавки, які дозволяють їй розриватися, не покладаючись на сонце або тепло для випаровування. Це робить мікропідшипник переважною обробкою для інтенсивно використовуваних доріг (короткий час розриву) або холодного клімату.
Що спричиняє деградацію покриття?
З часом покриття старіє та починає деградувати. Швидкість його руйнування залежить від багатьох факторів. Основними факторами є навколишнє середовище та навантаження від руху. Сонячне світло з часом окислює поверхневий шар і робить його крихким. Якщо покриття занадто крихке, тріщини починають утворюватися внаслідок високої повторюваності навантажень від руху на покриття. Якщо покриття не герметизоване належним чином, дощова вода або вода для зрошення може проникати через тріщини в базовий шар і пошкоджувати конструктивну цілісність покриття. Вода може вимивати або руйнувати нижчі базові шари та спричиняти руйнування покриття через відсутність опори.
