Surfaktanty mają szerokie zastosowanie w budowie nawierzchni asfaltowych, głównie w następujących aspektach:
1. Jako dodatki do ciepłej mieszanki
(1) Mechanizm działania
Dodatki do mieszanek na ciepło to rodzaj surfaktantów (np. dodatki do mieszanek na ciepło typu APTL) składających się z grup lipofilowych i hydrofilowych w swojej strukturze cząsteczkowej. Podczas mieszania mieszanek asfaltowych, dodatki do mieszanek na ciepło są rozpylane do zbiornika mieszalnika synchronicznie z asfaltem. Pod wpływem mechanicznego mieszania grupy lipofilowe wiążą się z asfaltem, podczas gdy cząsteczki wody resztkowej łączą się z grupami hydrofilowymi, tworząc strukturalny film wodny pomiędzy kruszywami pokrytymi asfaltem. Ten film wodny działa jak środek smarny, poprawiając urabialność mieszanki podczas mieszania. Podczas układania i zagęszczania strukturalny film wodny nadal zapewnia smarowanie, zwiększając prędkość układania i ułatwiając zagęszczanie mieszanki. Po zakończeniu zagęszczania cząsteczki wody stopniowo odparowują, a środek powierzchniowo czynny migruje do granicy faz między asfaltem a kruszywem, wzmacniając właściwości wiązania między kruszywami a lepiszczem asfaltowym.
(2) Zalety
Dodatki do mieszanki na ciepło mogą obniżyć temperaturę mieszania, układania i zagęszczania o 30–60°C, wydłużając sezon budowy w temperaturach powyżej 0°C. Zmniejszają emisję CO₂ o około 50% i emisję gazów toksycznych (np. oparów asfaltowych) o ponad 80%. Dodatkowo zapobiegają starzeniu się asfaltu, zapewniają jakość zagęszczania i wydajność konstrukcji oraz wydłużają żywotność nawierzchni asfaltowych. Co więcej, zastosowanie dodatków do mieszanki na ciepło może zwiększyć wydajność wytwórni o 20–25% i przyspieszyć układanie/zagęszczanie o 10–20%, poprawiając tym samym efektywność budowy i skracając jej czas.
2. Jako emulgatory asfaltu
(1) Klasyfikacja i charakterystyka
Emulgatory asfaltu to surfaktanty klasyfikowane ze względu na właściwości jonowe na kationowe, anionowe, niejonowe i amfoteryczne. Kationowe emulgatory asfaltu adsorbują się na kruszywach o ładunku ujemnym za pośrednictwem ładunków dodatnich, zapewniając silną przyczepność – dzięki czemu są szczególnie odpowiednie w regionach wilgotnych i deszczowych. Emulgatory anionowe, choć tanie, charakteryzują się niską wodoodpornością i są stopniowo wycofywane z rynku. Emulgatory niejonowe i amfoteryczne spełniają wymagania specyficznych warunków środowiskowych. Klasyfikowane według szybkości demulgacji, obejmują one emulgatory wolnowiążące (stosowane do uszczelniania szlamów i recyklingu na zimno), średniowiążące (równoważące czas otwarcia i szybkość utwardzania) oraz szybkowiążące (stosowane do obróbki powierzchniowej w celu umożliwienia szybkiego utwardzania i umożliwienia ruchu).
(2) Scenariusze zastosowań
Emulgatory asfaltu umożliwiają mieszanie i układanie nawierzchni na zimno, eliminując potrzebę podgrzewania asfaltu, co zmniejsza zużycie energii o ponad 30% – co stanowi istotną zaletę w odległych obszarach górskich lub przy szybkich remontach dróg miejskich. Są one również stosowane do konserwacji zapobiegawczej (np. uszczelniania szlamem) w celu naprawy starych nawierzchni i wydłużenia ich żywotności o 5–8 lat. Ponadto wspierają recykling na zimno in-situ, umożliwiając 100% recykling starych materiałów nawierzchni asfaltowych i redukując koszty o 20%.
3. Poprawa urabialności asfaltu sproszkowanego i jego mieszanek
(1) Efekt
Surfaktanty opracowane w wyniku połączenia ciężkich reduktorów lepkości olejów (AMS) ze Span80, dodane do asfaltu upłynnionego, znacząco zmniejszają napięcie powierzchniowe na styku asfaltu z kruszywem i obniżają lepkość asfaltu upłynnionego. Zapewnia to optymalne właściwości mieszania mieszanki przy jednoczesnym zmniejszeniu dawki oleju napędowego. Wprowadzenie złożonych surfaktantów poprawia rozprowadzalność asfaltu na powierzchniach kruszywa, zmniejsza opór podczas układania i zwiększa końcowy stopień zagęszczenia mieszanek asfaltu upłynnionego – poprawiając jednorodność mieszania oraz właściwości układania i zagęszczania.
(2) Mechanizm
Surfaktanty złożone zmieniają napięcie międzyfazowe ciecz-ciało stałe między asfaltem a kruszywem, umożliwiając mieszance asfaltowej zachowanie korzystnych właściwości konstrukcyjnych nawet przy zmniejszonej dawce rozcieńczalnika. Przy stężeniu surfaktantu na poziomie 1,0–1,5%, poprawa właściwości układania i zagęszczania mieszanek asfaltu upłynnionego jest równoważna dodaniu 4–6% rozcieńczalnika do oleju napędowego, co pozwala na uzyskanie takiej samej jednorodności mieszania i urabialności mieszanki.
4. Do recyklingu na zimno nawierzchni asfaltowych
(1) Mechanizm recyklingu
Emulgatory asfaltu do recyklingu na zimno to środki powierzchniowo czynne, które poprzez działanie chemiczne rozpraszają asfalt na mikrocząsteczki i stabilizują je w wodzie. Ich podstawową funkcją jest umożliwienie produkcji asfaltu w temperaturze otoczenia. Cząsteczki emulgatora tworzą zorientowaną warstwę adsorpcyjną na styku asfaltu z kruszywem, odporną na erozję wodną – szczególnie skuteczną w przypadku kruszyw kwaśnych. Jednocześnie lekkie składniki olejowe zawarte w emulgowanym asfalcie wnikają w starzony asfalt, częściowo przywracając mu elastyczność i zwiększając wskaźnik recyklingu odzyskanych materiałów.
(2) Zalety
Technologia recyklingu na zimno umożliwia mieszanie i budowę w temperaturze otoczenia, zmniejszając zużycie energii o 50–70% w porównaniu z recyklingiem na gorąco i obniżając emisję gazów cieplarnianych. Jest to zgodne z wymogami recyklingu zasobów i zrównoważonego rozwoju.
Czas publikacji: 09.12.2025