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Verfahren zur Herstellung eines insbesondere für den Strassenbau geeigneten Stoffes.
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines insbesondere für Strassenbau, Strassendecken, aber auch zur Brikettierung, zur Erzeugung von Ziegel-, Pflaster-und Bausteinen geeigneten Materials aus
Erden beliebiger Art als Füllstoffe und einem Bindemittel, wobei der Füllstoff keiner besonderen Behandlung bedarf, um die nötige Ansaugfähigkeit und Trockenheit zu erlangen.
Erfindungsgemäss wird Erde in dem feuchten Zustande, in dem sie in der Nähe der Verwendungs- stelle vorkommt, mit dem Bindemittel in einer Mischmaschine beliebiger Art unter Erhitzung innig gemischt, wobei die Erde fein zerteilt wird. Diese Behandlung wird so lange fortgesetzt, bis das Gemisch eine im wesentlichen gleichmässige Temperatur erlangt, körnig wird und seine Klebrigkeit zu verlieren beginnt. Vorzugsweise wird ein Bindemittel verwendet, das Stoffe enthält, die sich bei der Behandlung verflüchtigen, und die Behandlung so lange fortgesetzt, bis der Gehalt des Gemisches an Feuchtigkeit und flüchtigen Stoffen im wesentlichen ausgetrieben, das Bindemittel in der Füllstoffmasse gleichmässig verteilt ist und die fein zerteilten Füllstoffteile vom Bindemittel durchtränkt oder überzogen sind.
Das nach diesem Verfahren gewonnene Erzeugnis ist ein Material, das bei der Abkühlung zu einer harten und festen Masse erstarrt, die gegen Druck und Abnutzung ebenso widerstandsfähig ist wie Strassenbaumaterial mit groben und harten Füllstoffen oder noch widerstandsfähiger. Die Verfestigung der Masse erfolgt bei der Abkühlung vorzugsweise ohne Anwendung von Druck.
Als Füllstoff wird vorzugsweise feuchter Ton verwendet, der bei der Behandlung trocken, aufsaugfähig und fein zerteilt wird und sich daher für das Verfahren gemäss der Erfindung besonders eignet. Wichtig ist der feuchte Zustand der Erde (des Tones). Ein Material mit den erwähnten Eigenschaften ist nämlich bei Verwendung von Erde als Füllstoff nicht erzielbar, wenn die Erde vorher getrocknet wird.
Die mit dem angemeldeten Verfahren erzielte Wirkung ist demnach bedingt durch die Anwesenheit von Wasser, mit dem die Erde zu Beginn der Behandlung getränkt ist und mit dem das bituminöse Bindemittel oder das Wasser einer als Bindemittel verwendeten bituminösen Emulsion mischbar ist.
Das Bindemittel enthält vorteilhaft Teer oder einen andern Stoff, dessen Bestandteile sich während der Behandlung oder in deren letztem Teil verflüchtigen. Besonders geeignet ist ein Gemisch von Pech und Teer, wobei das Mengenverhältnis dieser beiden Stoffe zueinander und dasjenige des Bindemittels zum Füllstoff, den praktischen Anforderungen entsprechend, in weiten Grenzen veränderlich sind. Im allgemeinen ist das Erzeugnis um so härter, je mehr Pech dem Teer zugesetzt ist und um so elastischer, je mehr Bindemittel die Mischung enthält.
Das Erzeugnis nach der Erfindung eignet sich auch als Ersatz für Asphaltmakadam und allgemein, als bituminöser Beton für den Strassenbau und andere Zwecke, für die bisher Beton gebräuchlich ist. So kann z. B. mit 3 Teilen Pech und 1 Teil Teer als Bindemittel und einem Gemisch von 9 Teilen Füllstoff mit 1 Teil dieses Bindemittels gemäss der Erfindung ein zäher Baustoff mit einer Druckfestigkeit von etwa 700 kgfcm2 erzeugt werden, während bei einem grösseren Gehalt des Gemisches an Bindemittel noch widerstandsfähigere und formbare Erzeugnisse erzielt werden, die sich als dauerhafte Strassenbaustoffe erweisen.
Auch kann eine Bindemittelmenge von bis zu 17dz% oder mehr benutzt werden, doch ist einer der Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung gerade darin gelegen, dass eine geringere Bindemittelmenge benutzt werden kann als bei der Verwendung von Steinen od. dgl. als Füllstoffe. Im allgemeinen
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genügen Bindemittelmengen von 7 bis den gewöhnlichen Anforderungen, u. zw. eignen sich die geringeren Mengen für Fundamentbau und andere Bauzwecke. Das Mengenverhältnis von Teer zu Pech kann hiebei bis 1 : 1 oder darüber gesteigert, das Verhältnis der Füllstoff-zur Bindemittelmenge in den zuvor angegebenen Grenzen verändert werden.
Überdies kann irgendeines der bei der Herstellung von bituminösem Beton benutzten Bindemittel benutzt werden, vorausgesetzt, dass es durch Erhitzung bei oder vor der Mischung mit dem Fiillstoff flüssig gemacht werden kann. Vorzugsweise wird eine Emulsion von 1 Teil fein pulverisiertem Pech in 1 Teil Teer mit einem Wassergehalt von etwa 40% benutzt, doch kann das Mengenverhältnis der Bestandteile der Emulsion auch verändert werden, ebenso auch das des Bindemittels zum Füllstoff.
Die Verwendung einer Emulsion als Bindemittel ist vorteilhaft, wenn die Mischung des Füllstoffes mit dem Bindemittel in einer besonderen Verfahrensstufe vor der Erhitzung erfolgt.
Wie schon erwähnt, wird als Füllstoff vorteilhaft Ton verwendet, der bei der geschilderten Behand- lung fein verteilt und fast gänzlich von seinem Feuchtigkeitsgehalt befreit wird. Die Behandlung kann in der Weise erfolgen, dass zuerst das Pech in die zur Mischung dienende Vorrichtung gebracht und geschmolzen, dann Teer in einem der vorstehend angegebenen Verhältnisse zugesetzt und mit dem geschmolzenen Pech gemischt und hierauf allmählich der ganze Füllstoff hinzugefügt wird. Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann ein Mastixmiseher beliebiger Art dienen, der erhitzt wird ; das Hinzufügen des Füllstoffes zum Bindemittel erfolgt derart, dass letzteres beim Mischen nicht unnötig abgekühlt wird. Auch kann der Füllstoff vor dem Mischen angewärmt oder getrocknet werden.
Wenn es erwünscht ist, das Bindemittel flüssiger oder das Gemisch formbarer zu machen, so kann der Mischung Teeröl, ein anderes Öl, Petroleum oder ein gleichwertiges Mittel zugesetzt werden. Vorzugweise aber wird, um die wegen der Art oder des Zustandes des Bindemittels zu zähe Masse beweglicher zu machen, allmählich Wasser zugeführt, das dann bei der Fortsetzung und Vollendung des Verfahrens durch Verdampfen ausgeschieden wird.
Einem solchen Gemisch können überdies auch andere Stoffe zugesetzt werden.
Zur Durchführung des Verfahrens kann z. B. ein fahrbarer Mastixmischer benutzt werden, wie er gewöhnlich zur Bereitung von Asphaltbeton benutzt wird, mit einem über einem Heizofen liegenden verhältnismässig langen Gehäuse, das oben durch einen Klappdeckel verschliessbar und innen mit Ruhrflügeln versehen ist, durch welche die formbare Masse in Bewegung erhalten wird, sowia mit einer verschliessbaren Öffnung für den Austritt der formbaren Masse. Es hat sich aber gezeigt, dass die Zeit, die zur Herstellung des Gemisches nach der Erfindung in einem solchen Mischer nötig ist, verhältnismässig lange ist (etwa 3-5 Stunden).
Die Behandlung kann nun viel rascher in einem Mastixmischer ausgeführt werden, der mit verhältnismässig grosser Rost- und Heizfläche versehen ist, ein wärmeisoliertes
Gehäuse aufweist und dessen Rührflügel od. dgL mit grosser Geschwindigkeit bewegt werden können, so dass beim Mischen der Ladung jede örtliche Erhitzung vermieden, die Temperatur des Bindemittels in der Ladung nicht übermässig verringert wird und die Masse im letzten Teile der Behandlung durchweg auf einer Temperatur erhalten werden kann, die z. B. zwischen 116 und 1410 C liegt (im Falle der Verwendung von Pech und Teer als Bindemittel näher der oberen Grenze).
Werden bituminöse Stoffe mit verhältnismässig hohen Schmelzpunkten als Bindemittel verwendet, so kann die Durchschnitts-oder Endtemperatur entsprechend höher sein ; es ist jedoch wichtig, dass das Gemisch eine im wesentlichen gleichmässige und verhältnismässig hohe Temperatur erlangt und die zugeführte Wärmemenge und die Rührdauer der Art der Ladung angepasst werden.
Auch kann die Mischung des Füllstoffes mit dem Bindemittel und die Behandlung der formbaren Masse in einem tragbaren Mischapparat ausgeführt werden, der aus einer zylindrischen Trommel besteht, die in bekannter Weise in einem Ofen möglichst gleichmässig erhitzt wird, so dass eine beträchtliche Wärmemenge auf die formbare Masse übertragen wird. In dieser Trommel wird die Mischung, bis die Behandlung beendigt ist, in Bewegung erhalten, z. B. mittels schraubenförmiger Rührarme, die gleichachsig in der Trommel angeordnet und so geformt sind, dass sie bei der Drehung die Masse gegen die am unteren Ende der Trommel angebrachte Austrittsöffnung fördern. Die Trommel ist vorteilhafterweise gegen diese Öffnung hin geneigt, um den Austritt der Mischung zu erleichtern.
Das Verfahren nach der Erfindung kann aber auch in zwei Stufen ausgeführt werden, indem in der ersten Stufe das Bindemittel mit dem Füllstoff gemischt und, je nach der Art des Gemisches, erhitzt wird oder nicht, während das Gemisch in der zweiten Stufe bei gleichmässiger Erhitzung, wie zuvor beschieben, behandelt wird. Auch zur Ausführung dieses zweistufigen Verfahrens können Vorrichtungen beliebiger bekannter Art benutzt werden, z. B. kann die erste Verfahrensstufe, bei der das flüssige oder in Form einer Emulsion verwendete Bindemittel in kaltem Zustande mit dem Füllstoff gemischt wird, in einem gewöhnlichen Mischer für Zement-oder Asphaltbeton durchgeführt werden.
Das erhaltene Gemisch kann dann entweder unmittelbar in einen zweiten Misehapparat gebracht und darin unter Erhitzung in der beschriebenen Weise behandelt werden oder unter Zwischenschaltung eines Vorratsbehälters, dem es ununterbrochen oder zeitweise entnommen wird. Die beiden Mischapparate und der Vorratsbehälter können auf einem gemeinsamen fahrbaren Gestell angeordnet sein, so dass das Ganze leicht von einem Arbeitsplatz zu einem andern gebracht werden kann.
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Durch das Erhitzen im zweiten Mischapparat wird der Feuchtigkeitsgehalt des Füllstoffes und der Gehalt des Bindemittels an flüchtigen Stoffen verdampft und die Masse so verändert, dass sie sich zum Verlegen eignet und bei der Abkühlung erstarrt. Für die zweite Behandlungsstufe kann ein Mischapparat beliebiger Bauart benutzt werden, in dem die Masse in der für die einstufige Behandlung angegebenen Weise erhitzt werden kann ; vorzugsweise aber wird hiefür ein Mischapparat benutzt, der das ununterbrochen gemischte Material ununterbrochen oder absatzweise auswerfen kann. Ein solcher Apparat kann auch zur Durchführung des Verfahrens in einer einzigen Stufe benutzt werden.
Das zweistufige Verfahren weist aber dem einstufigen gegenüber den Vorteil auf, dass die Behandlungsdauer wegen der vorhergehenden Mischung des kalten Füllstoffes mit dem Bindemittel und wegen der Weiterbehandlung des Gemisches unter beständigem Umrühren auf eine Stunde oder noch weniger verringert werden kann.
Die den Füllstoff des Materials bildende Erde wird vorzugsweise in ihrem natürlichen Zustande, d. h. mit dem gewöhnlichen oder auch aussergewöhnlichen Feuchtigkeitsgehalt und ohne jede Zubereitung, ausser der vorher in kaltem Zustande erfolgenden Mischung mit dem Bindemittel, benutzt. Um aber durch
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und andere Fremdkörper ausgeschieden werden. Ein brauchbarer Strassenbaustoff kann auch durch Zusatz von Kies erzielt werden, wenn diesem eine erhebliche Menge Erde zugesetzt wird ; vorzugsweise aber wird als Füllstoff Erde (Ton) allein, ohne Steine oder einen andern Zusatz verwendet.
Nach Beendigung des Verfahrens kann das erhaltene Material in einer seiner Zusammensetzung oder dem Zweck entsprechenden Stärke verlegt werden, etwa wie bei der Verwendung von Asphaltbeton ; als Strassenbaustoff z. B. in einer Stärke von etwa 10 cm, für Strassendecken in einer Schichtstärke von etwa 2'5 bis 4 cm. Die Oberfläche kann hierauf mittels einer am Umfang mit Erhöhungen oder Vertiefungen versehenen Walze oder durch Auftragen von Granit-oder anderem Geröll gerauht werden.
Das in der beschriebenen Weise erzeugte Material kann auch zu Ziegeln oder Blöcken geformt werden, die nach der Abkühlung und Erstarrung zu Bauzwecken, zur Strassenpflasterung oder zu andern Zwecken verwendbar sind. Die Formgebung kann hiebei unter Anwendung von Druck oder durch Einstampfen des Gemisches in Formen erfolgen.
Das Material kann auch bei Verwendung als Strassenbaustoff vor dem Setzen oder Erstarren gestampft werden, doch wird die Anwendung eines grösseren Druckes, z. B. durch Stampfen, vorzugsweise vermieden und das Gemisch ungefähr bei der Erzeugungstemperatur unter geringem Druck verlegt, eben abgestrichen und geglättet, wie es beim Verlegen von Beton üblich ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines insbesondere für den Strassenbau geeigneten Stoffes aus unter Erhitzung mit einem bituminösen Bindemittel vermischter Erde, z. B. Ton, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermischen der noch feuchten Erde (Ton) mit dem Bindemittel so lange fortgesetzt wird, bis die Erde (der Ton) gleichmässig fein zerteilt und das Bindemittel mit den Erdeteilchen bis zu gleichmässiger Verteilung vermischt ist und die Erhitzung des Gemenges bei gleichbleibender Mischungstemperatur so lange vorgenommen wird, bis die Erde (Ton) teilchen gleichmässig trocken und zum Aufsaugen des Bindemittels fähig sind, das Gemenge körnig wird und seine Klebrigkeit zu verlieren beginnt.