L'utilisation de différents types d'émulsions dans le contrôle des poussières

Les émulsions

Les émulsions suppriment la perte de fines de surface sous forme de particules de poussière à la fois inhalables et respirables lorsqu'elles sont utilisées sur des routes non goudronnées. Le but de cet article est de discuter des trois types d'émulsions les plus couramment utilisés dans le contrôle des poussières, notamment les émulsions de polymères synthétiques, les émulsions de bitume et les lignosulfonates émulsionnés. Je crois que le rôle multiforme joué par les émulsions de polymères synthétiques leur donne un avantage sur les autres émulsions qui, dans la plupart des cas, est différent d'une application à l'autre.

Émulsions polymères

Des émulsions de polymères synthétiques d'acrylates, d'acétates de polyvinyle et de chlorates de polyvinyle peuvent être utilisées pour contrôler la poussière. Ce groupe d'émulsions est réalisé par polymérisation de monomères en milieu aqueux. Leur mécanisme d'action repose sur la cinétique d'évaporation, où l'élimination de l'eau conduit à une transition des flocs vers un film en raison de la coalescence. La teneur en matières solides de 40 à 60% en poids est responsable de l'encapsulation des particules et de la formation d'un réseau de liaison faisant adhérer les grains du sol ensemble. En plus de la suppression de la poussière, ces émulsions peuvent améliorer la résistance tout en créant une surface résistante aux intempéries. Dans certains projets, des taux d'application de 1,27 l / m 2 Le joint de pulvérisation supérieur a conduit à des valeurs de pénétration comprises entre 25 et 38 mm. Divers autres projets utilisant 1,4 - 4,5 l / m 2 ont montré que les émulsions de polymères synthétiques fonctionnent le mieux lorsqu'elles sont mélangées avec une longévité allant jusqu'à un an avant les cycles de réhabilitation et de traitement.

Dans la pratique, une application facile avec une bonne efficacité, une augmentation de la résistance au cisaillement du matériau, des performances constantes de contrôle de la poussière avec une adaptabilité modérée aux conditions humides sont quelques-uns des avantages des émulsions de polymères synthétiques. Les limites comprennent la sensibilité au vieillissement oxydatif de la croûte qui se forme à la surface lors d'une exposition prolongée aux UV conduisant à une détérioration et elles ont tendance à être coûteuses en raison de la rareté des matières premières et des processus de production pour leur synthèse.

Émulsions de bitume

La réduction de la poussière grâce à l'utilisation d'émulsions de bitume à prise lente est courante sur les routes non revêtues. La dispersion de la phase bitume dans la solution aqueuse non miscible de la phase tensioactive émulsionnante à des fractions volumiques variables est connue sous le nom d'émulsion de bitume. La nature du tensioactif détermine la charge sur l'émulsion, les émulsions cationiques de bitume sont majoritairement utilisées dans la suppression des poussières. La cinétique de contraction résultant de la réaction avec les surfaces alcalines du sol passe par des étapes de floculation, de densification et de coalescence lorsque la phase bitume se dépose de la phase aqueuse. La rupture et le durcissement de l'émulsion sont une combinaison de phénomènes basés sur des fluctuations d'énergie parmi les forces entre les particules dispersées conduisant à une gélification dans le temps. Au contraire, les sols siliceux interagissent avec les émulsions cationiques par abstraction de l'émulsifiant, déprotonation de l'émulsifiant acidifié et migration des gouttelettes.

Les émulsions anioniques interagissent avec les surfaces calcaires pour briser l'émulsion par la formation de sel de calcium à partir du tensioactif, tandis que dans les surfaces siliceuses, l'adsorption du cation inorganique sur la surface entraîne une perte de contre-ion sur le tensioactif, les deux processus entraînant une déstabilisation de l'émulsion. Les exemples varient de taux d'application de 0,5 à 4,5 l / m 2 en fonction de l'état de la chaussée, de la dilution et du produit. La grande taille des particules du bitume entraîne un manque de pénétration des émulsions de bitume, ce qui pose un défi pour un durcissement adéquat car une croûte se forme à la surface et est sujette à la fragmentation dans des conditions de circulation et d'humidité. Le contrôle de la poussière et une certaine résistance peuvent être obtenus grâce à un entretien utilisant un équipement routier non pavé conventionnel sont difficiles. La dilution avec de l'eau et des résines non volatiles améliore la pénétration, ces dernières solubilisant les asphaltènes pour aider à la réduction de la taille des particules conduisant à une meilleure pénétration. Lors de la dilution avec de l'eau, il reste 25% de solides en poids sous forme de bitume dans l'émulsion. Une autre préoccupation est que le risque environnemental des émulsions de bitume est très élevé car il peut être mobilisé par la pluie et l'écoulement terrestre pendant au moins 24 heures. Les routes traitées en continu avec ces émulsions accumulent également de fortes concentrations de bitume, ce qui constitue un problème environnemental à long terme pour l'élimination ou la réhabilitation.

Lignosulfonates

Les lignosulfonates émulsionnés peuvent agir comme suppresseurs de poussière dans les matériaux de gravier non liés. Ce sont des sous-produits des procédés de fabrication de papier sulfite et de bois dans lesquels la lignine sulfonée, un polymère constitué de sous-unités phénylpropane, est dispersée dans une solution aqueuse. Leur composition dépend de la matière première des espèces d'arbres et des produits chimiques utilisés pour extraire la cellulose, avec de l'acide lignine sulfurique neutralisé contenant du sucre comme ingrédient actif. Les lignosulfonates de calcium, de sodium et d'ammonium représentent les types les plus courants de lignosulfonate de calcium utilisé comme dépoussiéreur. Initialement, le lignosulfonate est mélangé à une pulvérisation topique comme mesure d'entretien et de réhabilitation. À l'état émulsionné, les lignosulfonates sont constitués de 50% de solides en poids. Les taux d'application varient de 2,3 à 4,5 l / m 2 avec jusqu'à 2 traitements recommandés par saison.

Les avantages des lignosulfonates émulsionnés comprennent un faible coût, une action rapide réduisant les délais de transport, la liaison des particules de surface, une augmentation de la résistance à sec des matériaux dans des conditions sèches, de nature non hygroscopique, donc une rétention efficace sur de longues périodes de séchage avec une faible humidité, des aides à la flexibilité du plastique d'argile permettant la restructuration et le compactage de la circulation et permet de retravailler la niveleuse sur la surface humide. Les inconvénients comprennent le fait qu'il est biodégradable et très sujet à la dégradation par les UV, la solubilité des solides dans l'eau entraînant une perte de l'action de liaison de surface en raison de la lixiviation, donc une mauvaise adaptabilité aux conditions humides et la nécessité de réapplications fréquentes, des variations de performance basées sur la source de l'arbre et processus d'extraction.

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Lin Yang (Mme.)

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