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Verfahren zur Herstellung von Strassenbaumaterial.
Die Erfindung betrifft ein Strassenbaumauerial und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Es sind zahlreiche Verfahren zur Herstellung von Strassendecken unter Verwendung von Asphalten, Bitumina, Teeren, Petrol-und Steinkohlenteerpechen usw. bekannt. Diese können in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden, und zwar :
1. Geschlossene Decken, welche auf Körnnngsabstnfung und gemäss dem Hohlraumminimum- prinzip aus Steinsplitt, Grus, Sand, Steinmehl und Bindemittel zusammengesetzt sind. Die mineralischen Bestandteile solcher Decken haben ohne Bindemittel keine Standfestigkeit und demzufolge ist das Bindemittel dazu bestimmt, sämtliche Bestandteile durch das Bindemittel zu einer homogenen Tafel zu verkitten.
2. Offene Decken, welche zum grössten Teil aus gebrochenem Gestein bestehen. Ihre Konstruktion beruht auf dem Makadamprinzip. Die mineralischen Bestandteile haben auch ohne Bindemittel eine gewisse Standfestigkeit, wie z. B. bei der wassergebundenen Makadamstrasse. Das Bindemittel hat hier nur den Zweck, die Gesteinstücke fester zu verkitten und die Staubbildung zu bekämpfen. Es verbleiben aber in der fertigen Decke kleinere und grössere Hohlräume.
Die Erfindung bezieht sich auf geschlossene Decken. Diese werden in verschiedener Weise hergestellt. Beim Warmverfahren werden die mineralischen Bestandteile erhitzt, das Bindemittel geschmolzen, beide heiss vermischt, auf dem Unterbau der Strasse ausgebreitet und festgewalzt.
Gemäss einem weiteren Vorschlag werden die mineralischen Zuschläge mit Mineralölen innig durchmischt und dem Gemisch werden pulverisierte harte Rohölrückstände zugesetzt bzw. die mineralischen Zuschläge werden mit Steinkohlenteer vermischt und dem Gemisch wird pulverisiertes Steinkohlenteerpech zugesetzt und das Ganze gut durehmiseht. Das erhaltene Gemisch wird auf dem Strassenkörper ausgebreitet und niedergewalzt. Das Verfahren kann im Sommer bei gewöhnlicher Temperatur durchgeführt werden. Das den mineralischen Stoffen zugesetzte Öl löst die Mineralölrückstände bzw. der Steinkohlenteer das Steinkohlenteerpech auf und ein nach einiger Zeit des Verkehrs aus der Decke herausgeschnittenes Stück weist dieselben Eigenschaften auf, wie eine warm hergestellte Asphaltdecke.
Die im Öl gelösten pulverisierten Mineralölrückstande bzw. das im Teer gelöste Teerpech stellen nämlich ein ebensolches Bindemittel dar, wie es beim Warmverfahren verwendet wird.
Der Aufbau sämtlicher bekannten geschlossenen Decken beruht darauf, dass die mineralischen Zuschlagscoffe durch ein einheitliches Bindemittel zu einer in allen Teilen einheitlichen Tafel zusammengekittet werden.
Es ist nun eine Hauptbedingung, dass nur solche Bindemittel Verwendung finden dürfen, deren Erstarrungspunkt unter den praktisch vorkommenden niedrigsten Temperaturen und der Fliesspunkt über den praktisch vorkommenden höchsten Temperaturen liegt, weil sonst die Decken im Sommer zu stark erweichen und deformiert werden und im Winter Risse bekommen und zerbröckeln. Diese Spannung zwischen Erstarrungs- und Fliesspunkt liegt in den meisten Ländern um 80 C. Dieser Anforderung entsprechen die natürlichen Asphalte und mexikanischen Rohölrüekstände.
Die meisten Teere, Peche, paraffinhaitigen Petrolpeche, welche in grossen Mengen zur Verfügung stehen und wohlfeiler sind, haben aber nur eine Spannung von 40-60 C. Sie sind deshalb beim Strassenbau als Bindemittel ausgeschlossen.
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Der Aufbau des erfindungsgemässen Strassenbaumaterials beruht nun auf folgenden Überlegungen.
Es werden zwei, gegebenenfalls auch minderwertige Bindemittel verwendet, deren Spannung zwischen
Erstarrungs- und Schmelzpunkt einander auf die gewünschten 80 C und darüber ergänzt. Das ange- strebte Ziel wird so erreicht, dass die mineralischen Zuschlagstoffe, deren Korngrösse jene des Steinmehles übertrifft, zunächst mit einem flüssigen Bindemittel vermischt werden und dem Gemisch ein vermahlenes, mit dem Steinmehl vermengtes hartes Bindemittel hinzugegeben und wieder gründlich gemischt wird.
Hauptbedingung ist dabei, dass sich das feste Bindemittel im flüssigen nur zu einem geringen Teile lösen darf. Dadurch, dass nur eine geringe Lösung entsteht, behalten die angewandten Bindemittel zum Teil ihre ursprünglichen Eigenschaften mit Bezug auf Erstarrungs-und Fliesspunkt bei. Die Verhinderung bzw.
Herabsetzung der Lösliehkeit der beiden Bindemittel kann auf verschiedenen Wegen, bzw. in ver- schiedenem Grade erreicht werden.
1. Es ist bekannt, dass Steinkohlenteer und Petrolpeeh nur bis höchstens 15% ineinander wirklieh löslich sind. Wenn grössere Mengen miteinander auf warmem Wege gemischt werden, so scheidet der freie Kohlenstoff des Teeres niederschlagartig aus und das Bindemittelgemisch verliert die Klebefähigkeit.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird nun entweder als flüssiges Bindemittel Steinkohlenteer und als festes Bindemittel Petrolpeeh oder als flüssiges Bindemittel Mineralöl und als festes Bindemittel Steinkohlenteerpech verwendet, u. zw. in einem derartigen gegenseitigen Verhältnis, dass nur eine geringe Lösung eintreten kann.
Es sei z. B. eine asphaltbetonartige Decke mit einer maximalen Korngrösse von 10 ilun herzustellen.
Die Hohlräume des zur Verfügung stehenden Steinsplittes werden in bekannter Weise festgestellt.
Darauf wird soviel Sand hinzugegeben, dass auf Grund der Körnungsabstufung die wenigstmögliehen Hohlräume im Gemisch zurückbleiben. Nun wird noch festgestellt, wieviel Gesteinmehl dem Gemisch zugegeben werden muss, um die geringstmöglichen Hohlräume zu gewinnen. Auf Grund der Kenntnis der Menge der Hohlräume wird die Menge des zuzugebenden Bindemittels berechnet. Bei dem erfindungs- gemässen Verfahren ist es aber nicht nötig, unbedingt so viel Bindemittel zu nehmen, wie bei den bisher üblichen Verfahren, sondern um etwa 10% des Bindemittels weniger oder einen noch kleineren Anteil.
Das nun rechnerisch festgestellte Bindemittel sei zur Hälfte Strassenteer und zur zweiten Hälfte Petrolpech, welches gegebenenfalls auch paraffinhaltig sein kann.
Es sei beispielsweise die festgestellte Zusammensetzung folgende :
EMI2.1
<tb>
<tb> Steinsplitt <SEP> 5-10 <SEP> mm <SEP> 25%
<tb> Steingrus <SEP> 2-5 <SEP> mm <SEP> 20%
<tb> Sand <SEP> 2-0 <SEP> mm <SEP> 42%
<tb> Steinmehl <SEP> feingemahlen <SEP> 6%
<tb> Steinkohlenteer <SEP> dicht <SEP> 3. <SEP> 5%
<tb> Petrolpeeh <SEP> 3'5%
<tb> 100. <SEP> 0%
<tb>
Steinsplitt, Grus und Sand werden mit dem Steinkohlenteer innig vermischt. Anderseits wird das Petrolpech fein vermahlen. Bei der Vermahlung wird zweckmässig die ganze Menge des Füllstoffes (Steinmehls) dem Petrolpech zugegeben und so in die Mühle eingeführt. Dieses gemahlene PetrolpechSteinmehlgemenge wird der teerigen Steinsplitt-Sandmischung zugegeben und gut durchgemischt.
Das erhaltenen Produkt ist bald nach der Vermischung weich, von ähnlicher Beschaffenheit, wie das im Warmverfahren hergestellte Asphaltbeton-oder Sandasphaltgemisch.
Das erfindungsgemässe Gemisch wird auf der vorbereiteten Unterlage mit Rechen und Schaufel so bearbeitet, wie Zementbeton und nachher niedergewalzt. Während des Walzens kann die Decke gegegebenenfalls mit dem aus Petrolpeeh und Steinmehl hergestellten Gemisch schwach bestreut werden.
Die Decke wird zweckmässig nach etwa 48 Stunden dem Verkehr übergeben.
2. Die Unlöslichkeit des Petroleumpechs im Steinkohlenteer bzw. des Steinkohlenpeehs in Mineralöl kann noch dadurch gesteigert werden, dass ein Teil des Steinmehls oder das ganze Steinmehl mit dem festen Bindemittel verkocht, auskühlen gelassen und vermahlen wird. Die. Mischung erfolgt dann in der unter 1 angegebenen Weise.
3. Die Vermengung des Petrolpechs bzw. des festen Bindemittels muss nicht unbedingt auf künst- lichem Wege erfolgen. Wenn natürlieher Asphaltfels vorhanden ist, kann derselbe auch ohne Verkoehen vermahlen und verarbeitet werden, wobei vor allem die Bitumenmenge des Asphaltfelsens festgestellt werden muss. Die Menge des zu verwendenden gemahlenen Asphaltfelsens muss sich nach der Zusammensetzung der übrigen mineralischen Stoffe, welche auf Hohlraumminimum- und Korngrössenabstufung aufgebaut sind, und dem Gehalt an Teer richten. Es sei eine Asphaltfeinbetondeeke herzustellen.
Das zur Verfügung stehende Steinsplitt-Sandgemenge ergibt auf Grund der Berechnung folgende theoretische Zusammensetzung, wobei sämtliche Hohlräume der Decke durch das Bindemittel ausgefilllt wären :
EMI2.2
<tb>
<tb> 35 <SEP> Teile <SEP> Steingrus <SEP> und <SEP> Splitt,
<tb> 45 <SEP> Teile <SEP> Sand,
<tb> 12 <SEP> Teile <SEP> Steinmehl,
<tb> 8 <SEP> Teile <SEP> Bindemittel.
<tb>
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Es steht ein Asphaltfels zur Verfügung, dessen Bitumengehalt 160,'beträgt. Die Zusammensetzung des erfindungsgemässen Strassenbaumaterials wäre in diesem Falle die folgende :
EMI3.1
<tb>
<tb> 35 <SEP> Teile <SEP> Steingrus <SEP> und <SEP> Splitt,
<tb> 45 <SEP> Teile <SEP> Sand,
<tb> 14 <SEP> Teile <SEP> gemallel1el'. <SEP> Aspkaltfels,
<tb> 4-5 <SEP> Teile <SEP> Teer.
<tb>
Die 14 Teile des gemahlenen Asphaltfelses enthalten rund 2. 25 Teile Bitumen, was mit den 4-5 Teilen des flüssigen Bindemittels 6-75 Teile Bindemittel ausmacht, also weniger als das beim Warmverfahren verwendete Bindemittel. Die Decke wird trotz der verhältnismässig grossen Menge des flüssigen Bindemittels nicht weich, weil die grosse Anzahl der gemahlenen Asphaltfelskörnchen die Sandkörnehen aneinanderldebt und ein Verschieben dadurch nicht möglich wird.
EMI3.2
oder sehr zähem, flüssigem Bindemittel eine leichte Erwärmung desselben oder der mineralisehen Bestandteile vorzunehmen. Diese Erhitzung darf aber keinesfalls so weit getrieben werden, dass bei Vereinigung aller Bestandteile des Baumaterials ein Verschmelzen der beiden Bindemittel und dadurch die vorerwähnte schädliche Ausscheidung von freiem Kohlenstoff eintritt.
Die Konsistenz des flüssigen Bindemittels wird zweckmässig der Aussentemperatur und der mischdauer angepasst.
Wenn nach einiger Zeit ans der unter Verkehr gelegenen Strassendeeke ein Stück herausgestemmt wird, so ist zu beobachten, dass sich die beiden Bindemittel ineinander nur zum Teil aufgelöst haben.
Die mineralischen Bestandteile sind mit einer dünnen Teer- bzw. Mineralölhaut überzogen und zwischen diesen Sandkörnchen sitzen eingebettet kleinere und grössere Pech- bzw. Peeh-Steinmehlkörnchen, welehe auf ihrem Äusseren vom Teer bzw. Öl erweicht und in geringem Masse gelöst sind, im Innern aber hart bleiben. Der geringen Lösung entsprechend ist das fliissige Bindemittel auch etwas härter geworden, als es im ursprünglichen Zustande war. Die Klebefähigkeit der festen Bindemittelkörnehen wird durch die äussere dünne Teer- oder Ölhaut stark gesteigert.
Die Erklärung daffir, dass sich das feste Bindemittel im flüssigen Bindemittel nur zu einem geringen Teil löst, dürfte folgende sein :
Wenn die Gesamtoberfläehe der mineralischen Bestandteile berechnet wird, so beträgt diese laut Erfahrung etwa 12 m2 pro kg. Die 3-5 Teile Teer oder Öl ergeben beim Vermischen eine dünne Bindemittelhaut von durchschnittlich 2#4 . Die Grösse der gemallenen, festen Bindemittelkörnchen beträgt er- fahrungsgemäss 10 bis 2000 [i. Beim Vermischen werden nun diese Körnchen auch mit einer Teer-bzw.
Ölhaut von 2-5 umhüllt und da die Umhüllungsschicht der festen Bindemittelkörnchen verhältnismässig dünn ist und das feste Bindemittel im flüssigen Bindemittel schwer löslich ist, entsteht eine Lösung nur an der äusseren Fläche des Körnchens, der grösste Teil des Körnchens bleibt aber im ursprünglichen Zustand ungelöst und hart.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann nun Steinkohlenteer ohne Erweichungsgefahr verwendet werden, weil die harten Bindemittelkörnehen, welche in der ganzen Decke zerstreut sind. die Verschiebung der einzelnen Sandkörnehen und damit die Erweichung der Decke bei grosser Hitze verhindern. Dagegen wird die Decke im Winter nicht rissig und spröde, weil das flüssige Bindemittel auch bei -20 C nicht erstarrt. Die Decke ist also gegen Temperaturwechsel beständiger als die bekannten Decken, weil die Spannung zwischen Erweichungs-und Eistarrungspunkt beider Bindemittel bis 90-] 00 J C @rhöht wird.
Die Anwendung des flüssigen Bindemittels hat zur Folge, dass sich die Decke im Laufe des Verkehrs 1llmäl1lich mehr und mehr verdichtet, weil das flüssige, ölige Bindemittel sich wie ein Sehmiermittel zwischen den einzelnen Sand- und Splittkörmel@en benimmt und sich dieselben immer dichter und dichter agern.
Die Verwendung der wohlfeileren Bindemittel, die kleineren Mengen derselben und die einfache Herstellungsweise - es genügt ein Betonmischer - macht die Erzeugung der erfindungsgemässen Strassenlecken wirtschaftlicher als die der bisher bekannten.
Die in der Beschreibung angeführten Bindemittel, nämlich Steinkohlenteer, Mineralöl, Petrol- ) ech, Asphaltfels, sind als typische Vertreter solcher Bindemittel zu betrachten, von denen das eine flubsig md das andere fest und pulverisiert ist und die sich ineinander nicht ganz auflösen. Es können aber gegebenenfalls auch andere Bindemittel (Braunkohlenteer, Harz usw.) verwendet werden, ohne dass ler Rahmen der Erfindung überschritten wird.
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