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Verfahren zur Herstellung einer bituminösen Mischung für Pflasterung.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von bituminösen Mischungen für Pflasterung.
Das Produkt des Verfahrens ist körnig, zerreibbar und besonders geeignet zur Verwendung beim Strassenbau, für Strassenoberflächen usw. Es wird vorzugsweise in der Kälte verlegt, ohne Anwendung von Wärme.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht in der Mischung von Sand, Stein od. dgl. Pflasterungsmaterial mit einer wässerigen Emulsion weichen Bitumens und schliesslich in der Beimischung von hartem Bitumen in fester Form, z. B. in pulverförmigem Zustand. Bei Ausführung des Verfahrens ist es wünschenswert, dass die wässerige Emulsion weichen Bitumens gefällt und das Pflasterungsmaterial mit weichem Bitumen überzogen wird vor der Beimischung des harten Bitumens. Die Emulsion kann gefällt werden durch Mischung mit dem Pflasterungsmaterial oder es kann irgendein Stoff beigegeben werden, der die Fällung der Emulsion bewirkt.
Bei Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann und wird es manchmal wünschenswert sein, ein Lösungsmittel für das weiche Bitumen zu verwenden, u. zw. wird es vorzugsweise ein flüchtiges Lösungsmittel sein, um einen wirklich gleichmässigen Überzug des Pflasterungsmaterials mit dem weichen Bitumen zu sichern. Die Verwendung eines Lösungsmittels wird den Überzug des Pflasterungsmaterials mit weichem Bitumen in jenen Fällen sichern, wo beispielsweise das Pflasterungsmaterial aus relativ grossen und kleinen Teilchen zusammengesetzt ist und die kleinen Teilchen während des Mischens das weiche Bitumen von den Oberflächen der grossen Teilchen abzureiben suchen. Selbstverständlich wird bei Verwendung eines Lösungsmittels für das weiche Bitumen dasselbe der Mischung verloren gehen, z.
B. durch Verflüchtigung, nachdem die Mischung an Ort und Stelle verdichtet worden ist. Während des Mischens jedoch sichert es den Überzug aller Flächen des Pflasterungsmaterials mit weichem Bitumen.
Falls ein Lösungsmittel für das weiche Bitumen verwendet wird, kann dasselbe dem weichen Bitumen zugesetzt werden, bevor dasselbe zur Emulsion gebracht wird oder im Verlaufe des Mischens, nachdem die Emulsion des weichen Bitumens dem Pflasterungsmaterial zugesetzt oder selbst, nachdem das pulverförmige Bitumen der Mischung beigegeben wurde.
Das Produkt besteht aus einem mit weichem Bitumen überzogenen Pflasterungsmaterial, in dessen Masse das feste oder pulverförmige harte Bitumen verteilt ist. Das Produkt enthält auch das Wasser der Emulsion. Das Produkt, eine körnige, zerreibbare Masse, kann leicht verlegt werden und erhärtet nach der Verdichtung durch Walzen oder Rammen infolge des vom weichen Bitumen gebundenen harten Bitumens, wodurch eine gleichartige Bindung des Pflasterungsmaterials gebildet wird. Das Produkt widersteht jedoch einem Hartwerden vor dem Verdichten durch Walzen oder Rammen infolge des in demselben enthaltenen Wassers und weil, wenn das Verdichten nicht erfolgt, das weiche Bitumen das harte Bitumen nur langsam bindet. Infolgedessen kann das Produkt lange Zeit eingelagert und über grosse Entfernungen befördert werden, ohne seine Zerreibbarkeit zu verlieren.
Wenn bei Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens ein Lösungsmittel verwendet wird, ist das erfindungsgemässe Produkt dasselbe wie das ohne Anwendung eines Lösungsmittels hergestellte Produkt, weil das Lösungsmittel sowie das Wasser schliesslich aus dem Pflasterungsmaterial entweichen, nachdem es an Ort und Stelle verlegt und z. B. durch Walzen oder Rammen verdichtet ist.
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Zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens können jedes weiche und harte Bitumen verwendet werden und die Verhältnisse der Mengen des weichen und harten Bitumens zur Menge des Pflasterungsmaterials halten sich in weiten Grenzen und hängen von den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes ab. So kann z. B. als weiches Bitumen Petroleumdestillationsrückstand, Druckdestillationsteer od. dgl. verwendet werden. Insbesondere soll das weiche Bitumen eine Furolviskosität von nicht mehr als 2000 sek und nicht weniger als 1000 set bei einer Temperatur von 50 C besitzen gemäss der normalen Untersuehungsmethode der Viskosität von Petroleumprodukten der American Society for Testing Materials mit der Bezeichnung D 68-30.
Die Emulsion des weichen Bitumens ist eine wässerige Emulsion, in welcher sich das weiche Bitumen in disperser und das Wasser in kontinuierlicher Phase befindet. Sie kann nach irgend einem bekannten Verfahren in der gewünschten Konzentration hergestellt werden und etwa 25-50% Wasser und 75-50% Bitumen enthalten. Das weiche Bitumen wird in geschmolzenem Zustand unter starkem SchÜtteln einer wässerigen Lösung des Emulsionsmittels, z. B. einer Seife, zugesetzt. Das harte Bitumen kann Schwerpetroleumdestillationsrückstand, natürlicher Asphalt oder Pyrobitumen, z. B. Trinidadasphalt, Gilsonit od. dgl. sein., Das harte Bitumen wird vorzugsweise in pulverförmigem Zustand verwendet, der durch Mahlen erhalten wird.
Das Pflasterungsmaterial kann von irgendeiner gewünschten Art sein, die vom beabsichtigten Verwendungszweck des Produktes abhängt und kann jede beliebige oder gewünschte Grösse haben. Es kann demnach aus natürlichem bituminösen Sandstein, Kalkstein, Sand, z. B. Ufer-oder Flusssand, bestehen oder aus bituminöse oder nicht bituminösem Gestein oder aus Mischungen derselben.
Soll ein Stoff verwendet werden, um die Emulsion bei ihrer Mischung mit dem Pflasterungmaterial zu fällen, so kann der Mischung ein Elektrolyt, z. B. Kalk, Portlandzement, ein Salz od. dgl. zugesetzt werden, vorzugsweise vor der Beimischung des harten Bitumens, so dass das Überziehen des Pflasterungsmaterials mit weichem Bitumen gesichert ist vor dem Zusatz des harten Bitumens zu der Mischung.
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erwünscht oder notwendig ist, kann ein Lösungsmittel verwendet werden, das zur Lösung des verwendeten weichen Bitumens geeignet ist. Dieses Lösungsmittel kann z. B. Leichtpetroleumdestillat, wie Gasolin, Naphtha od. dgl., sein. Die Menge des verwendeten Lösungsmittels hängt ab von der Art und Menge des verwendeten weichen Bitumens, sowie von der Art und Grösse des Pflasterungsmaterials.
Die Tätigkeit des Lösungsmittels besteht darin, den gleichmässigen Überzug der Oberflächen des Pflasterungsmaterials mit weichen Bitumen zu sichern, ohne die Menge des weichen Bitumens in der
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Menge des verwendeten Lösungsmittels entspricht beispielsweise 10-20% der Menge des weichen Bitumens.
Es ist bereits bekannt, bei Herstellung von Mischungen von festem Bitumen zur Erzeugung von Mörtel statt eines Öles eine Emulsion von Ölen u. dgl. zu verwenden. Sofern sich dieses bekannte Verfahren auf den Gebrauch von Füllstoffen bezieht, erfolgt der Zusatz dieser Stoffe in die Mischung
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besteht, Pflasterungsmaterial mit einer Emulsion von weichem Bitumen zu mischen und dann pulvriges Bitumen zuzusetzen.
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mit dem Hartmaterial und der Emulsion vermengt.
Ein weiteres der bekannten Verfahren besteht darin, ein Pflastergemenge dadurch herzustellen, dass Bruchsteine od. dgl. mit Öl, Petroleum usw. oder mit Lösungsmitteln, wie Xylol, gemischt werden, hierauf eine bituminöse Emulsion zugegeben wird. Hier findet ein Zusatz von gepulvertem harten Bitumen überhaupt nicht statt. Schliesslich ist es auch bekannt, zur Herstellung einer Pflastermischung Sand oder anderes mineralisches Material mit einer Flüssigkeit zu vermischen, die z. B. aus Asphaltöl und rohem Petroleum besteht, worauf harter gepulverter Asphalt beigemengt wird.
Auch dieses Verfahren unterscheidet sich wesentlich von dem der Erfindung, denn bei dieser wird Weichbitumen in emulgiertem Zustand verwendet und in dem Falle, wo ein Lösungsmittel benützt wird, wird das Weichbitumen in einem Lösungsmittel gelöst und diese Lösung wird emulgiert und es wird die so gewonnene Emulsion zum Überziehen des Pflastermaterials verwendet.
Als praktisches Anwendungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung einer bituminösen Mischung für Pflasterung zum Verlegen auf einer Unterlage aus Beton, Ziegeln, Steinen od. dgl. zur Bildung einer Strassenoberfläche sei folgende Zusammensetzung einer geeigneten Mischung angegeben :
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<tb>
<tb> Gemahlener <SEP> bituminöser <SEP> Sandstein <SEP> 93 <SEP> Gewichtsteile
<tb>
Emulsion von weichem Bitumen, z.
B. Petroleumdestillationsruc.ckstand, mit einer
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<tb>
<tb> Furolviskosität <SEP> von <SEP> 600-lOOOseK <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Temperatur <SEP> von <SEP> 50 <SEP> C, <SEP> in <SEP> Wasser... <SEP> 3 <SEP> Gewichtsteile
<tb> Pulverförmiger <SEP> Trinidadasphalt <SEP> 5 <SEP> Gewichtsteile
<tb>
Der gemahlene bituminöse Sandstein kommt in einen Mischer, z. B. in eine Mortelmühle und dann wird das emulgierte weiche Bitumen (wässerige Emulsion, enthaltend ungefähr 50% Bitumen)
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gefällt und das Gemenge mit weichem Bitumen überzogen ist oder das Fällen der Emulsion kann durch Zusatz einer Menge Kalk, Portlandzement od. dgl., z. B. von 2-10%, beschleunigt werden.
Wenn das Pflasterungsmaterial mit weichem Bitumen überzogen ist, wird der pulverförmige Trinidadasphalt zugesetzt und das Mischen fortgesetzt, bis der pulverförmige Asphalt in der ganzen Masse gründlich verteilt ist. Der pulverförmige Trinidadasphalt kann auch zugesetzt werden, nachdem die Emulsion und das Pflasterungsmaterial genügend gemischt wurden, um den Überzug des Pflasterungsmaterials mit Emulsion zu bewirken, wenn auch die Emulsion nicht gefällt oder nicht vollständig gefällt wurde.
In diesem Fall wird der Zusatz des pulverförmigen Trinidadasphalts die Fällung der Emulsion erleichtern.
Die so hergestellte Mischung kann leicht gehandhabt, befördert, verlegt und in der Kälte verdichtet werden. Nach dem Verdichten durch Walzen oder Rammen bindet das weiche Bitumen verhältnismässig rasch das harte Bitumen und das Wasser verdunstet unter Bindung des Pflasterungsmaterials und Bildung einer dauerhaften Strassenoberfläche.
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weiches Bitumen von abweichender Viskosität verwendet werden, sowie andere Arten harten Bitumens. Wenn ein nicht bituminöses Pflasterungsmaterial verwendet wird, muss die Menge des verwendeten weichen Bitumens erhöht werden, je nach der besonderen Art des Pflasterungsmaterials und der Art des verwendeten weichen Bitumens, damit schliesslich auf den Oberflächen des Pflasterungsmaterials ein Überzug aus weichem Bitumen erhalten wird.
Als Beispiel einer Mischung unter Verwendung eines nicht bituminösen Pflasterungsmaterials sei folgende Zusammensetzung der Mischung angegeben :
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<tb>
<tb> Gemahlenes <SEP> nicht <SEP> bituminöse <SEP> Gestein <SEP> 85 <SEP> Gewichtsteile
<tb> Emulgiertes <SEP> weiches <SEP> Bitumen <SEP> 7 <SEP> Gewichtsteile
<tb> Pulverförmiger <SEP> Trinidadasphalt <SEP> 8 <SEP> Gewichtsteile
<tb>
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<tb>
<tb> Gemahlenes <SEP> nicht <SEP> bituminöses <SEP> Gestein <SEP> 88 <SEP> Gewichtsteile
<tb> Emulgiertes <SEP> weiches <SEP> Bitumen <SEP> 8 <SEP> Gewichtsteile
<tb> Petroleumasphalt <SEP> oder <SEP> Gilsonit.............................................. <SEP> 4 <SEP> Gewichtsteile
<tb>
Das Verfahren zur Herstellung der Mischung unter Verwendung von Sehwerpetroleumasphalt oder Gilsonit ist dasselbe wie oben angegeben.
Bei Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens unter Verwendung eines Lösungsmittels wird weiches Bitumen, z. B. Petroleumrückstand mit einer Furolviskosität zwischen 40 und 200 sek, bei einer Temperatur von 1000 C in solcher Menge gelost, als im Endprodukt enthalten sein soll, beispielsweise eine solehe Menge Petroleumnaphtha, die 10-20% des Petroleumrückstandes entspricht. Das Lösungsmittel verleiht dem weichen Bitumen einen höheren Grad von Flüssigkeit, wodurch alle Teilchen des verwendeten mineralischen Gemenges gleichmässig überzogen werden. Das mineralische Pflasterungsmaterial kann eines der in obigen Ausführungsbeispielen genannten Materialien oder ein bestimmtes Pflasterungsmaterial zur Herstellung einer bestimmten Mischung sein.
Das Pflasterungsmaterial kann gleichmässige Teilchengrösse aufweisen oder Teilchen von wechselnder Grösse enthalten, z. B. einen Teil grosser Teilchen und einen Teil kleiner Teilchen.
Nach Verdünnung des weichen Bitumens mit dem Lösungsmittel wird die Lösung mit Wasser emulgiert, indem sie unter Schütteln dem Wasser zugesetzt wird, welches das Emulsionsmittel, z. B. eine Seife, gelöst enthält. Dann wird die Emulsion, deren Bitumengehalt sich innerhalb weiter Grenzen halten kann (z. B. 25-50% weiches Bitumen) mit dem Pflasterungsmaterial vermischt, wie oben beschrieben.
Nach gründliche Mischung der bituminösen Emulsion mit dem Pflasterungsmaterial und entweder vor oder nach der Fällung der bituminösen Emulsion, wird pulverförmiges hartes Bitumen zugesetzt und vermischt. Die Mischung der Emulsion und des Pflasterungsmaterials kann jedoch auch fortgesetzt werden, bis die Emulsion gefällt und das Pflasterungsmaterial mit dem ausgeschiedenen weichen Bitumen überzogen ist. Es können aber auch Stoffe, wie Kalk, Portlandzement u. dgl., der Mischung zugesetzt werden, um die Fällung der Emulsion zu erleichtern und zu beschleunigen.
Gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das in Wasser emulgierte weiche Bitumen dem Pflasterungsmaterial zugesetzt und nach Mischung mit demselben und vor oder nach der Fällung
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der Emulsion entweder als Ergebnis des Mischens oder mittels eines Stoffes, der die Fällung erleichtert und beschleunigt, wird der Mischung ein Lösungsmittel, wie Petroleumnaphtha, Gasolin od. dgl., zugesetzt, um das weiche Bitumen zu lösen oder auszuscheiden und das Überziehen der Oberflächen des Pflasterungsmaterials mit demselben zu sichern. Dann erfolgt die Zugabe und Mischung des pulverförmigen harten Bitumens. Es kann jedoch auch eine Emulsion des weichen Bitumens mit einem Pflasterungsmaterial gemischt und das pulverförmige harte Bitumen zugesetzt und vermischt werden entweder vor oder nach der Fällung der Emulsion.
In diesem Falle erfolgt der Zusatz eines Lösungmittels nach der Vermischung mit dem harten Bitumen. Wenn das Lösungsmittel auch erst nach der
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Pflasterungsmaterials mit dem weichen Bitumen.
Das Lösungsmittel greift das weiche Bitumen zuerst an, während das harte zufolge seiner beträchtlich geringeren Löslichkeit praktisch unberührt bleibt. Die Wirkung des Lösungsmittels wird durch die Gegenwart des Wassers nicht verhindert, es tritt vielmehr die Herabsetzung der Viskosität des weichen Bitumens und damit der Vorteil einer lückenlosen und festen Umhüllung der einzelnen
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den einzelnen Verfahrensmassnahmen frei gewählt werden kann.
Sobald das Lösungsmittel diese seine Aufgabe erfüllt hat, ist es überflüssig, und es sind daher keine Vorkehrungen zu treffen, um eine Verflüchtigung desselben beim Transport oder Lagern zu verhindern, es ist vielmehr vorteilhaft, wenn diese eintritt, da in der fertigen Strassendecke das Lösungsmittel nicht mehr vorhanden sein darf, um die Decke genügend hart zu bekommen.
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welche nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellt werden, enthalten demnach ein mit weichem Bitumen überzogenes Pflasterungsmaterial, Wasser als kontinuierliche Phase der Emulsion des weichen Bitumens und in der ganzen Masse verteiltes pulverförmiges hartes Bitumen, gegebenenfalls noch ein Lösungsmittel.
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da das weiche Bitumen das harte Bitumen in Gegenwart von Wasser und des allenfalls verwendeten Lösungsmittels nur langsam bindet, wenn die Masse in lockerem, nicht festem Zustand ist. Die Mischung
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kann. Ein übermässiger Verlust an Wasser auch bei längerem Lagern oder Transport ist nicht zu befürchten, da es in der Masse fein verteilt ist. Es kann daher auch aus diesem Grunde der Transport
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Walzen oder Rammen unter Verlust des Wassers und des etwa vorhandenen Lösungsmittels durch Auspressen oder Verdunsten das weiche Bitumen das harte Bitumen verhältnismässig rasch binden unter Bildung einer dauerhaften Bindung des Pflasterungsmaterials.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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werden kann, unter Verwendung einer wässerigen Bitumenemulsion, dadurch gekennzeichnet, dass Pflastermaterial in der Kälte mit einer wässerigen Emulsion überzogen wird, die ein weiches Bitumen als interne Phase in Wasser dispergiert enthält, worauf dieses Gemenge in der Kälte mit einem gepulverten, harten Bitumen in festem Zustande vermischt wird.