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Verfahren zum Wiederbrauchbarmaehen von Asphaltbelägen u. dgl. zwecks Verwendung als
Strassenbelag.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Wiederbrauehbarmachen von Asphaltbelägen, die unbrauchbar geworden sind bzw. das Auffrischen von Asphaltbelagmassen. Das Verfahren ist besonders geeignet bei heiss gewalzten Asphaltbelägen, jedoch ebenso anwendbar bei Asphaltgestein oder Asphaltzement, d. h. einer aus Bitumen und Mineral bestehenden Masse.
Es sind schon häufig Versuche gemacht worden, unbrauchbar gewordene Asphaltbeläge wieder aufzufrischen. Diese Verfahren haben jedoch nicht zum Ziele geführt, u. zw. hauptsächlich wegen der mangelnden Wirtschaftlichkeit sowie der mangelnden Güte des erhaltenen Produkts.
So ist z. B. vorgeschlagen worden, unbrauchbar gewordene Asphaltbeläge zu erhitzen und die heisse Mischung wieder zu verlegen. Dieses Verfahren ist jedoch ausserordentlich zeitraubend, da das Material in Chargen erhitzt werden muss und ist überhaupt nur anwendbar in den Fällen, in denen die betreffende Masse arm an Bitumen ist, so dass Bitumen oder Verdünnungsmittel zugesetzt werden können. Ein solcher Zusatz ist notwendig, da eine chemische Veränderung des Asphalts-wohl unter dem Einfluss von Sauerstoff-vor sich geht (Härten) und ein Teil des Bitumens in einer Form vorliegt, bei der es bei der Wiederaufbereitung nicht mehr als Bitumen wirkt. Bei den üblichen bitumenreiehen Massen ist das Verfahren nicht anwendbar, da bei Zufügung von Bitumen der Belag infolge Bitumen- überschusses unstabil wird.
Gemäss der Erfindung run wird ein Verfahren vorgeschlagen, durch das es in jedem Falle gelingt, in wirtschaftlicher Weise und unter Erhaltung von vorzüglichen Produkten unbrauchbar gewordene Asphaltbeläge aufzufrischen, d. h. sie wieder einbaufähig zu machen.
Im wesentlichen besteht das Verfahren darin, das Material zu pulvern und das gepulverte Material, gegebenenfalls nach Korrektur, mit einem Hohlraumgehalt innerhalb bestimmter Grenzen wieder einzubauen.
Ausser einem bestimmten Hohlraumgehalt soll zweckmässig ein bestimmter Deformienmgswiderstand in dem aufgefrischten Material eingehalten werden.
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zugsweise in einer Schlagmühle, die mit einer Staubabzugsvorrichtung versehen ist, wobei eine Hammergeschwindigkeit von tausend Umdrehungen pro Minute bei Drehhammervorrichtungen gute Resultate geliefert hat.
Die Untersuchung hat ergeben, dass dabei eine Zunahme des Hohlraumanteils eintritt. Wird eine Probe des gepulverten Materials erhitzt und in einer Form unter einem Druck von z. B. ungefähr 2268 leg pro 6'45 cm2 (5000 lbs pro Quadratzoll) gepresst, so ergibt eine Berechnung der Hohlräume und ein Vergleich mit den Hohlräumen in einer ebenso erhitzten und gepressten Probe des von der Strasse genommenen Asphalts, dass der Hohlraumanteil um 3-4% gestiegen ist. Dies ist zum Teil auf die Entfernung eines Teils des Bitumenstaubs durch die Staubabsaugevorrichtung zurückzuführen und zum Teil bei gesteinhaltigen Massen auf die Verkleinerung der Gesteinspartikelgrösse infolge der Wirkung der Mühle.
Das gepulverte Material wird dann erhitzt, z. B. in einer Drehtrommel, ähnlich der normalerweise in der Asphaltindustrie benutzten, wobei die Flammen nicht mit dem zu erhitzenden Material in Berührung kommen.
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Es ist nun für das Verfahren der Erfindung von Wichtigkeit, dass die Bitumenmenge in dem in den Erhitzer gelangenden Material so gering ist, dass ein wesentliches Verkleben in der Trommel nicht stattfindet.
Ermittelt wird dieser optimale Bitumengehalt durch die Hohlraumbestimmung. Z. B. liegt ein brauchbares Material vor, wenn das in die Drehtrommel gelangende Material beim Zusammenpressen bei ungefähr 134'660 C (3000 F) unter einem Druck von ungefähr 2268 kg pro 6-45 cir (5000 pro Quadratzoll) mehr Prozent Hohlräume aufweist.
Oben ist ausgeführt worden, dass während des Pulverns eine gewisse Erhöhung des Hohlraumgehaltes vor sieh geht. In den meisten Fällen wird jedoch dadurch ein Hohlraumgehalt von 10% und mehr der noch nicht eingebauten, noch zu verarbeitenden Masse nicht erreicht, so dass es, um diesen
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Mischung vor Einbringen in die geheizte Trommel zuzusetzen.
Von Belang ist auch die Wahl des Durchsatzes und die Ofentemperatur. Zweckmässig wird so verfahren, dass das erhitzte Material die Trommel mit einer Temperatur von nicht unter ungefähr 149 C (300 F) und nicht über ungefähr 177 C (350 F) verlässt. Da das gepulverte Material eine
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lichen Behälter.
In diesem Behälter wird eine Charge gesammelt und ausgewogen, die sich nach dem Fassungsvermögen der nachfolgend benutzten Mischvorriehtung richtet. Die Charge wird dann in den Mischer gebracht, u. zw. wird als Mischer vorzugsweise ein Mischer des Mörtelmühlentyps verwendet
Oben ist ausgeführt worden, dass das Verfahren gemäss der Erfindung darin besteht, den unbrauchbaren Asphaltbelag zu vermahlen und auf einen bestimmten Hohlraumgehalt im komprimierten Endprodukt zu achten.
Es wurde nämlich gefunden, dass ein Hohlraumgehalt von 1'5-5% in der komprimierten Decke wesentlich ist, u. zw. soll der Hohlraumgehalt innerhalb dieses Bereichs liegen bei Auswirkung der Verkebrskompression.
Es wurde gefunden, dass dieser Wirkung der Verkehrskompression der schon obenerwähnte
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bzw. bei dem oben angegebenen Test einen Hohlraumgehalt innerhalb der Grenze 1'5-5% aufweisen.
Bei Mischungen, die 50 Gewichtsprozent oder mehr Material enthalten, das durch ein Zehnmaschensieb zurückgehalten wird, wird zweckmässig der Hohlraumgehalt eingestellt innerhalb der Grenze 1'5-3'5%.
Bei Massen, die kein Material enthalten, das durch ein Zehmnaschensieb zurückgehalten wird, wird der Hohlraumgehalt zweckmässig eingestellt innerhalb des Bereichs von 2'5-5%.
Aus diesen Bereichsgrenzen lässt sich der optimale Hohlraumgehalt für Mischungen, die weniger als 500'Material enthalten, das durch ein Zehnmaschensieb zurückgehalten wird, durch Interpellieren innerhalb dieser Grenzen ermitteln.
Es wurde gefunden, dass die untere Grenze von 1'5% nicht unterschritten werden soll, damit der Belag unter dem Verkehr nicht schiebt, während die obere Grenze von 5% nicht überschritten werden soll, da sonst der Belag nicht wasserfest ist und zuviel Feuchtigkeit aufnimmt.
Ausser der Einstellung des Hohlraumgehalts ist jedoch, wie gefunden wurde, die Einstellung eines bestimmten Deformierungswiderstandes von Wichtigkeit. Der Deformierungswiderstand der aufgefrischten Masse soll derart sein, dass einerseits ein Einfurchen oder Wellen unter dem Verkehr nicht auftritt, anderseits soll jedoch der Belag nicht so starr sein, dass er nicht leichten Bewegungen des Unterbaues, ohne zu brechen, nachgeben kann.
Der Deformierungswiderstand wird durch einen bestimmten Test ermittelt.
Es wurde gefunden, dass der Deformierungswiderstand dann optimal ist, wenn die Masse Werte zwischen ungefähr 680#4 und 1360#8 leg (1500 und 3000 Pfund) gemäss dem im folgenden beschriebenen Test aufweist.
Der Widerstand wird hier ausgedrückt durch die Last in Pfund, die zu einem Brechen unter bestimmten Bedingungen führt.
Dabei wird so vorgegangen, dass aus dem zu prüfenden Material eine Scheibe von ungefähr 11'43 em Durchmesser (4'5 Zoll) und ungefähr 3'81 CM Dicke (1'5 Zoll) geformt wird, u. zw. wird die Formung vorgenommen bei einer Temperatur von ungefähr 149 C (300 F) und unter einem Druck von ungefähr 2268 pro 6#45 exit2 (5000 lus pro Quadratzoll) ; man lässt dann abkühlen.
Während einer Stunde vor Ausführung des Tests wird diese Scheibe auf einer Temperatur gehalten, die einer bestimmten Maximaltemperatur des Landes, in dem das Material verlegt werden soll, entspricht. Als Temperatur wird die Maximaltemperatur gewählt, die ermittelt wurde bei der Sonne ausgesetzten Belägen.
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Die Last wirkt gleichmässig im Zentrum der Scheibe in einem Bereich von ungefähr 5'08 ein (2 Zoll) Durchmesser und als Ergebnis wird das Gewicht gerechnet, das den äusseren unbelasteten
Ring der Scheibe zum Brechen bringt.
Liegt die Testzahl innerhalb des angegebenen Bereichs von ungefähr 680'4 und 1360'8 kg (1500 und 3000 Pfund), so ist nach den Erfahrungen der Deformierungswiderstand optimal eingestellt.
Bei einem Hohlraumgehalt des die Trommel verlassenden Materials von 10% oder mehr wird eine Korrektur vorgenommen durch Zufügung von Aspha1tbitumen und feinkörnigem Füller, damit die oben angegebenen Daten eingestellt werden und gleichzeitig der Härtung entgegengewirkt wird, die bei Bitumen stets eintritt, wenn die Mischung jahrlang der Sonnenbestrahlung ausgesetzt war.
Die Mengen von in dem einzelnen Falle zuzusetzenden Bitumen und feinkörnigem Füller müssen durch Vorversuche ermittelt werden. Sowohl Bitumen als auch feinkörniger Füller verursachen eine Verminderung der Hohlräume, während feinkörniger Füller eine Erhöhung des Deformierungswiderstandes und Bitumen einer Verminderung dieses Deformierungswiderstandes bewirkt.
Wenn die aufzufrischende Masse keine erhebliche Menge Feuchtigkeit enthält, z. B. unterhalb 0'25 Gewichtsprozent, kann eine Abänderung des Verfahrens stattfinden.
Dabei wird eine bestimmte Gewichtsmenge des gepulverten Belagmaterials in einen Mörtelmischer gebracht und Paraffinöl oder ähnliche Erdöldestillate, z. B. hochsiedende Fraktionen, zugegeben in einer Menge von ungefähr 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Bitumen in der Masse.
Wenn die Masse vollkommen durchgemischt ist, wird Sand oder gemahlenes Gesteinsmaterial zugegeben, das auf eine Temperatur von ungefähr 930 C (2000 F) erhitzt sein kann, u. zw. in einer solchen Menge, dass eine Probe bei dem oben angegebenen Test einen Hohlraumgehalt von zehn und mehr Prozent aufweist. Das Mischen wird so lange fortgeführt, bis das zugegebene Mineral mit Bitumen leicht bedeckt
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Belag bei vollkommener Verkehrskompression den oben angegebenen Hohlraumgehalt und Dekormierungswiderstand aufweist.
Die ermittelte Bitumenmenge von einem geeigneten Penetrationsgrad muss verschnitten werden mit ungefähr 25 Gewichtsprozent (berechnet auf das Bitumen) von Paraffin oder ähnlichen Erdöldestillaten und ge. wünschcenfalls vor dem Zugeben auf eine Temperatur von ungefähr 93 C (200 F) gebracht werden. Der feinkörnige Füller, der ebenfalls auf eine Temperatur von ungefähr 93 C (200 F) gebracht werden kann, wird zugegeben und das Mischen so lange durchgeführt, bis das gesamte Mineralmaterial bedeckt ist. Diese Masse kann kalt eingebaut werden. Zu bemerken ist, dass die so hergestellte Masse erst dann vollständig komprimiert werden kann bzw. den maximalen Deformierungswiderstand erreichen kann, wenn das Erdöldestillat sich verflüchtigt hat.
Bei Vornahme des Testes kann diese Verflüchtigung des Destillates beschleunigt werden dadurch, dass die zu prüfende Scheibe während 24 Stunden und mehr auf einer Temperatur von ungefähr 650 C (1500 F) gehalten wird, bis Gewichtskonstanz festgestellt wird.
Beispiel : Eine aufzufrischende Asphaltmasse, die mit einem zu hohen Hohlraumgehalt und einem ungeeigneten feinkörnigen Füller eingebaut worden war und zerstört wurde durch die gemeinsame Einwirkung aufgenommener Feuchtigkeit und schweren Verkehrs, hat z. B. folgende typische Daten, nachdem sie gemäss der Erfindung durch die Mühle gegangen ist.
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<tb>
<tb>
Bitumen <SEP> 7-57%
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> ein <SEP> 200-Maschensieb <SEP> ........................ <SEP> 12#37%
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> ein <SEP> 80-maschensieb <SEP> ........................ <SEP> 21#75%
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> ein <SEP> 40-Maschensieb <SEP> ...................... <SEP> 23#25%
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> ein <SEP> 10-Masehensieb......................... <SEP> 13'55%
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> eine <SEP> ·-Zoll-Masche <SEP> .......................... <SEP> 10#11%
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> eine <SEP> ¸-Zoll-Masche <SEP> ........................ <SEP> 10#43%
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> eine <SEP> 3/4-Zoll-Masche <SEP> ......................
<SEP> 0#97%
<tb> 100-00%
<tb>
Eine aus diesem Material bei ungefähr 2268 pro 6'45 em (5000 Pfund pro Quadratzoll) gepresste Platte zeigt folgende Daten :
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<tb>
<tb> spezifisches <SEP> Gewicht <SEP> ........................ <SEP> 2#157
<tb> Hohlraumgehalt <SEP> 10-15%
<tb> Deformierungswiderstand <SEP> ungefähr <SEP> ........................ <SEP> 703#08 <SEP> kg <SEP> (1#550 <SEP> lbs)
<tb>
Vor dem Erhitzen wurde das Material gemischt mit gemahlenem Granit, der durch ein 3/4-Zoll- Maschensieb geht, u. zw. in einem Verhältnis von zwei Gewichtsteilen Ursprungsmischung zu einem
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(325 F) wurde diese Mischung verarbeitet mit Bitumen von einem Penetrationsgrad 35 und Kalksteinfüller, u. zw. in folgenden Verhältnissen :
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<tb>
<tb> Bitumen <SEP> .......................... <SEP> ungefähr <SEP> 4#54 <SEP> kg <SEP> (10 <SEP> lbs)
<tb> Kalksteinfüller <SEP> ................... <SEP> ungefähr <SEP> 11-34 <SEP> kg <SEP> (25 <SEP> lbs)
<tb> Heisses <SEP> Material <SEP> aus <SEP> der <SEP> Trommel...... <SEP> ungefähr <SEP> 226'8 <SEP> kg <SEP> (500 <SEP> lbs)
<tb>
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Das Bitumen wurde mit einer Temperatur von ungefähr 157 C (325 F) und der Füller kalt zugegeben.
Die resultierende Masse war ein Asphaltbeton mit folgenden Daten :
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<tb>
<tb> Bitumen <SEP> .............................................. <SEP> 6#66%
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> ein <SEP> 200-Maschensieb <SEP> .......................... <SEP> 12#33%
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> ein <SEP> SO-Maschensieb <SEP> 13'500 <SEP> f
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> ein <SEP> 40-Maschensieb <SEP> 14'45%
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> ein <SEP> 10-Maschensieb <SEP> ..................... <SEP> 8#42%
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> eine <SEP> ·-Zoll-Masche <SEP> ........................... <SEP> 10#43%
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> eine <SEP> ¸-Zoll-Masche <SEP> ....................
<SEP> 13#50%
<tb> Mineral, <SEP> durchgehend <SEP> durch <SEP> eine <SEP> 3/4-Zoll-Masche <SEP> ..... <SEP> 20-71"",
<tb> 100'00%
<tb>
Eine aus diesem Material bei ungefähr 2268 kg pro 6'45 cm2 (5000 lbs pro Quadratzoll) gepresste
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<tb>
<tb> spezifisches <SEP> Gewicht <SEP> .............................. <SEP> 2#36
<tb> Hohlraumgehalt <SEP> .............................. <SEP> 2#05%
<tb> Deformierungswiderstand <SEP> ungefähr <SEP> ...................... <SEP> 1202#04 <SEP> kg <SEP> (2650 <SEP> lbs)
<tb>
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der Probe.
Wenn bei der Angabe eines Hohlraumgehalts keine besonderen Angaben über den Druck sich finden, so ist darunter der Hohlraumgehalt zu verstehen bei einer Probe, die unter ungefähr 2268 kg pro 6'45 c ; n2 bei ungefähr 149'C (5000 lbs pro Quadratzoll bei einer Temperatur von 300 F) gepresst wurde.
Der Penetrationsgrad wird angegeben in Zehntelmillimeter und bezieht sich auf die Tiefe des Eindringens einer standardisierten Nadel von 50 mm Gesamtlänge und einem Durchmesser von 0'99-1'03 mm. Sie verjüngt sich ihrem Ende zu in einer Länge von 5 mm von 0'94-0'99'/Î/m einer- seits, bis auf 0'14-0'16 mm anderseits (Standard Penetration Needle der Institution of Petroleum
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geführt wird der Test unter bestimmten festgelegten Bedingungen. Die Nadel wird mit 100 9 beschwert und wirkt 5 Sekunden ein, wobei die Probe auf einer Temperatur von 25 C eine Stunde vor dem Versuch und während des Versuchs gehalten wird.
Dabei dringt die Nadel in die Bitumenprobe ein, u. zw. in einem je nach dem Material verschiedenen Masse. Die Tiefe des Eindringens wird gemessen, in Zehntelmillimeter ausgedrückt, und so der Penetrationsgrad als Zahlenwert erhalten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Wiederbrauehbarmachen von Asphaltbelägcn u. dgl. zwecks Verwendung als Strassenbelag, dadurch gekennzeichnet, dass das Material gepulvert, erhitzt und gegebenenfalls durch Korrektur, z. B. durch Zusatz von Bitumen oder feinkörnigem Füller zwecks Verminderung der Hohlräume, in dem Endprodukt (im komprimierten Zustand) ein Hohlraumgehalt von 1-5-50 eingestellt wird.