Примена на сурфактанти во изградбата на асфалтни коловози

Сурфактантите имаат широка примена во изградбата на асфалтни коловози, главно вклучувајќи ги следниве аспекти:

1. Како адитиви за топла смеса

(1) Механизам на дејство

Додатоците за топла смеса се еден вид сурфактант (на пр., адитиви за топла смеса од типот APTL) составени од липофилни и хидрофилни групи во нивната молекуларна структура. За време на мешањето на асфалтните смеси, адитивите за топла смеса се прскаат во садот за мешање синхроно со асфалтот. Под механичко мешање, липофилните групи се врзуваат за асфалтот, додека преостанатите молекули на вода се комбинираат со хидрофилни групи за да формираат структурен воден филм помеѓу агрегатите обложени со асфалт. Овој воден филм делува како лубрикант, подобрувајќи ја обработливоста на смесата за време на мешањето. За време на асфалтирањето и набивањето, структурниот воден филм продолжува да обезбедува подмачкување, зголемувајќи ја брзината на асфалтирање и олеснувајќи го набивањето на смесата. Откако ќе заврши набивањето, молекулите на водата постепено испаруваат, а сурфактантот мигрира кон интерфејсот помеѓу асфалтот и агрегатите, зајакнувајќи ги врзувачките својства помеѓу агрегатите и врзивното средство за асфалт.

(2) Предности

Додатоците за топла смеса можат да ги намалат температурите на мешање, поплочување и набивање за 30–60°C, продолжувајќи ја градежната сезона во средини над 0°C. Тие ги намалуваат емисиите на CO₂ за приближно 50% и емисиите на токсични гасови (на пр., асфалтни испарувања) за над 80%. Дополнително, тие го спречуваат стареењето на асфалтот, обезбедуваат квалитет на набивање и перформанси на изградбата и го продолжуваат животниот век на асфалтните коловози. Понатаму, употребата на адитиви за топла смеса може да ја зголеми продуктивноста на мешалките за 20–25% и да ги зголеми брзините на поплочување/набивање за 10–20%, со што се подобрува ефикасноста на изградбата и се скратува времето на изградба.

2. Како асфалтни емулгатори

(1) Класификација и карактеристики

Асфалтните емулгатори се сурфактанти класифицирани според јонските својства во катјонски, анјонски, нејонски и амфотерни типови. Катјонските асфалтни емулгатори се адсорбираат на негативно наелектризирани агрегати преку позитивни полнежи, нудејќи силна адхезија - што ги прави особено погодни за влажни и дождливи региони. Анјонските емулгатори, иако се ниски, имаат слаба отпорност на вода и постепено се заменуваат. Нејонските и амфотерните емулгатори ги исполнуваат барањата на посебни услови на животната средина. Класифицирани според брзината на демулгификација, тие вклучуваат бавно стврднување (се користи за запечатување на кашеста маса и ладно рециклирање), средно стврднување (балансирање на времето на отворање и брзината на стврднување) и брзо стврднување (се користи за површинска обработка за да се овозможи брзо стврднување и отворање на сообраќајот).

(2) Сценарија на примена

Асфалтните емулгатори овозможуваат процеси на ладно мешање и ладно поплочување што ја елиминираат потребата од загревање на асфалтот, намалувајќи ја потрошувачката на енергија за над 30% - значајна предност во оддалечените планински области или брзите поправки на урбаните патишта. Тие се користат и за превентивно одржување (на пр., заптивка со кашеста маса) за поправка на стари коловози и продолжување на работниот век за 5-8 години. Дополнително, тие поддржуваат рециклирање на ладно на лице место, постигнувајќи 100% рециклирање на стари материјали за асфалтни коловози и намалувајќи ги трошоците за 20%.

3. Подобрување на обработливоста на асфалтот што се сече и неговите мешавини

(1) Ефект

Сурфактантите формулирани со мешање на средства за намалување на вискозитетот на тешки масла (AMS) со Span80, кога се додаваат на асфалтот, значително го намалуваат површинскиот напон на интерфејсот асфалт-агрегат и ја намалуваат вискозноста на асфалтот. Ова обезбедува оптимални перформанси на мешање на смесата, а воедно ја намалува дозата на дизел. Вклучувањето на сложени сурфактанти ја подобрува можноста за ширење на асфалтот на површините на агрегатот, го намалува отпорот за време на асфалтирањето и го зголемува конечниот степен на набивање на смесите од асфалт - подобрувајќи ја униформноста на мешањето и перформансите на асфалтирање/набивање.

(2) Механизам

Сложените сурфактанти ја менуваат меѓуфазната напнатост помеѓу асфалтот и агрегатите, овозможувајќи им на асфалтните смеси да одржуваат поволни градежни перформанси дури и со намалена доза на разредувач. При доза на сурфактант од 1,0–1,5%, подобрувањето на карактеристиките на поплочување и набивање на асфалтните смеси од резан материјал е еквивалентно на додавање на 4–6% дизел разредувач, овозможувајќи смесата да постигне иста униформност на мешање и обработливост на набивање.

4. За ладно рециклирање на асфалтни коловози

(1) Механизам за рециклирање

Емулгаторите на асфалт со ладно рециклирање се сурфактанти кои го распрснуваат асфалтот во микрочестички преку хемиско дејство и ги стабилизираат во вода, а нивната основна функција овозможува конструкција на асфалт на амбиентална температура. Молекулите на емулгаторот формираат ориентиран адсорпциски слој на интерфејсот асфалт-агрегат, спротивставувајќи се на ерозијата од вода - особено ефикасни за кисели агрегати. Во меѓувреме, компонентите на лесни масла во емулгираниот асфалт продираат во стариот асфалт, делумно враќајќи ја неговата флексибилност и зголемувајќи ја стапката на рециклирање на рециклираните материјали.

(2) Предности

Технологијата за ладно рециклирање овозможува мешање и изградба на амбиентална температура, намалувајќи ја потрошувачката на енергија за 50–70% во споредба со топлото рециклирање и намалувајќи ги емисиите на стакленички гасови. Таа е во согласност со барањата за рециклирање на ресурси и одржлив развој.