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Verfahren zur Herstellung eines Belages aus bituminösen Gesteinsmassen, insbesondere für Strassen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine bitumenhaltige Gesteinsmasse, die hauptsächlich zur Herstellung eines dichten Strassenbelages bestimmt ist, jedoch auch andern Zwecken dienen kann, wie z. B. zur Bedeckung von Gehsteigen, Stiegenstufen, Dachterrassen usw.
Die bisher zu diesem Zweck gebrauchten bituminösen Gesteinsmassen bestehen aus einer Mischung von Steinen, Sand und Bitumen, zu welcher man eine staubförmige mineralische Füllmasse, wie Portlandzement od. dgl., hinzufügt. Aber die natürlichen Eigenschaften sowie das Verhältnis der Einzelbestandteile, welche zu den Steinen hinzugefügt werden, gestatten nicht die Bildung einer einheitlichen homogenen porenlosen Masse. Die Folge davon ist, dass die in die Masse eindringende Luftfeuchtigkeit, die Bildung einer bituminösen Emulsion hervorruft, die zu einer gefährlichen Verarmung der bituminösen Bestandteile der Bekleidung, zu Frostschäden usw. führt. Anderseits soll die Masse, um bei der im Sommer herrschenden Temperatur nicht zu erweichen, aus einem harten Bitumen hergestellt werden, das bei den gewöhnlichen Temperaturen nicht plastisch wird.
Es ist daher notwendig, um die geregelte Aufbringung der genannten Gesteinsmasse auf die Strasse zu ermöglichen, die Masse auf einer Temperatur zu halten, die höher ist als diejenige, welche Plastizität hervorruft, bis man der Bekleidung ihre endgültige Form gegeben hat. Diese Art zu arbeiten erfordert bedeutende und kostspielige Handhabungen an der Arbeitsstelle.
Man hat zur Behebung dieser oben angeführten Nachteile und um die Aufbringung der bituminösen Gesteinsmasse in der Kälte zu ermöglichen, den Gebrauch von relativ weichem Bitumen vorgeschlagen, d. h. die Verwendung eines Bitumens mit entsprechend grossen Anteilen an öligen und flüchtigen Bestandteilen. Aber diese Bestandteile schwitzen nach der Aufbringung der Bekleidung aus und machen sie schlüpfrig. Nach ihrem Verschwinden wird das ursprüngliche Gefüge des Belages verändert, indem sich Risse und Poren zeigen, die sich unter den äusseren Einflüssen vergrössern.
Anderseits ist die Bindekraft dieser Art von Bitumen ungenügend. Daraus erfolgt, dass der mit einer solchen Masse hergestellte Strassenbelag in der Wärme erweicht, in der Kälte rissig wird, nicht den genügenden Widerstandsgrad zeigt, meist zu geringe Elastizität aufweist und im allgemeinen ein Gefüge zeigt, das sich unter den äusseren Einflüssen rasch verändert. Um diese Unzukömmlich- keiten zu vermindern, stellt man die Bekleidungen in bedeutender Dicke her, was erhöhte Kosten für Material, Transport und Arbeitsleistung erfordert.
Die Herstellung der Bekleidung nach vorliegender Erfindung geschieht in der Art, dass man in der Nähe des Verbrauchsortes kleine Steine, welche eine Umhüllung von weichem Bitumen erhalten haben, mit einem pulverförmigen, vorher in einer Spezialanlage hergestellten Bindemittel, dessen Körner nicht aneinanderhaften, vermischt. Das Bindemittel wird aus einem harten Bitumen erzeugt und
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Bitumen, bezeichnet werden.
Die Stoffe, welche gute Wirkungen bei der Herstellung des staubförmigen Gemisches ergeben haben, sind folgende :
Die zu verwendenden Gesteinsmassen werden unter jenen der sedimentären Formation ausgewählt, welche eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Druck und eine grosse Haftfähigkeit an das Bitumen besitzen. Man fügt Gesteinsgattungen blättrigen Gefüges hinzu, die die kolloidalen Eigenschaften der Gesamtmasse verbessern. Man wählt sehr harte Bitumen, da diese Bitumen die beständigsten sind und weniger zu erwarten ist, dass sie bei Temperatursteigerungen erweichen. Ein zweckmässiger Vorgang für die Herstellung des Bindemittels ist der folgende :
Der gewonnene mineralische Staub wird mit dem im direkten Dampfstrom bei zirka 1000 C geschmolzenen Bitumen vermischt und dadurch einer Wasserbehandlung unterworfen.
Das auf diese Weise gewonnene, mit Wasser behandelte Produkt wird für eine entsprechend lange Zeit der Ruhe überlassen. Die erhaltene Masse wird in der Wärme getrocknet, sodann gepresst und gemahlen. Dieser Staub, der unbegrenzt in unverändertem Zustande erhalten bleibt, wird nach den verschiedenen Lagerplätzen der Bauzone gebracht, um bei der endgültigen Herstellung der Gesteinsmasse für den Strassenbelag verwendet zu werden.
Es werden z. B. in einer Betonmischmaschine vorher getrocknete Steine mit flüssigem, stark durchdringungsfähigem Bitumen gemischt. Nach einigen Umdrehungen des Mischers setzt man das gepulverte Bindemittel bis zur Sättigung des Bitumens zu und entfernt nach einigen neuerlichen Umdrehungen die so überzogenen Steine in granulierter Form, bei welcher die einzelnen Körner nicht aneinanderhaften, aus dem Mischer. Dieser granulierte Zustand bleibt so lange bestehen, bis das Produkt, nachdem es ausgebreitet wurde, einem starken Druck unterworfen wird, was auf der Strasse mit Hilfe
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einer Strassenwalze erfolgt.
Man erhält auf diese Weise die gewünschte Bekleidung, ohne dass es notwendig wird, am Arbeitsplatz eine Erwärmung vorzunehmen und irgendeinen Stoff hinzuzufügen, ausser dem vorherigen Anbringen eines bituminösen Anstriches auf dem Unterbau (Macadambeton, Pflaster usw. ), um eine Verbindung des letzteren mit der Bekleidung zu sichern.
Unter der Einwirkung der Strassenwalze nach der Aufbringung der Bekleidung auf die Strasse und unter der Einwirkung des Verkehrs mischt sich das harte Bitumen, indem es in die Masse des weichen Bindemittels eindringt, bei der umgebenden Temperatur mit dem Bitumen, das die Steine einhüllt. Das Gemisch, welches dabei entsteht, weist eine Härte auf, welche durch eine unter 100 Punkten Dow. liegende Eindringung aufweist, eine Bedingung, die notwendig ist, um den Zusammenhalt der Bekleidung zu gewährleisten und Ausschwitzungen und Verflüchtigungen zu vermeiden.
Die Eigenschaften, die der Bekleidung durch den Kitt verliehen werden, der aus der Mischung des weichen Bitumens mit dem pulverförmigen Bindemittel entsteht, sind derart, dass es vom technischen Standpunkt aus vorteilhaft ist, das Verhältnis des Kittes, der in der gesamten Gesteinsmasse enthalten ist, so stark als möglich zu steigern, z. B. bis zu 25 Gewichtsprozent. Man hat dadurch die Gewissheit, alle bestehenden Zwischenräume zwischen den Steinen auszufüllen und die Porositäten zu vermeiden, welche in den bituminösen Bekleidungen mit einer zu geringen Menge an Bitumen oder Kitt entstehen könnten.
Der Widerstand gegen Verschleiss, der durch die Bekleidung gebildet wird, ist derart gross, dass es genügt, dieselbe in einer sehr geringen Stärke, z. B. in der Grössenordnung von 15 bis 20 mm, aufzutragen, um den stärksten Verkehr durch mehrere Jahre auszuhalten.
Die grosse physikalische und chemische Beständigkeit des Bindemittels, die Einheitlichkeit und Dichtigkeit der Gesteinsmasse gestatten, alle Veränderungen, welche durch äussere Einflüsse, wie Wasser, Frost usw., entstehen können, zu vermeiden. Die Bekleidung bewahrt daher ihre ursprüngliche Widerstandsfähigkeit bis zur vollständigen Abnutzung.
Die grosse innere Dehnungsfähigkeit, welche die Bindestoffmasse aufweist, bleibt erhalten, selbst wenn bedeutende und wiederholte Verschiebungen innerhalb der Masse, die eine gewisse Plastizität bewahrt hat, vor sich gehen. Daraus folgt, dass die Bekleidung nicht rissig werden kann, selbst wenn sie beständig unter der Einwirkung ausserordentlicher äusserer Kräfte Formveränderungen unterworfen ist.
Die verwendeten Steine und der verwendete Sand sind vollständig und fest mit dem Bindemittel verbunden, selbst wenn sie quarzhaltig sind und Rauheiten verursachen, welche ein Gleiten an der Strassenfläche ausschliessen.
Die kalte Aufbringung gestattet nicht bloss die Vermeidung umständlicher und lästiger Arbeiten an der Baustelle, sondern auch die Vermeidung der Schwierigkeiten, welche sich beim Gebrauche des gewöhnlichen bituminösen Betons infolge von Schwankungen der Temperatur der Umgebung, insbesondere, wenn diese niedrig ist, ergeben.
Wenn die Herstellung des pulverförmigen Bindemittels eine gewisse Schwierigkeit mit sich bringt und besondere Kosten verursacht, so werden dieselben weitgehend durch die Vorteile ausgeglichen, welche sich durch die Leichtigkeit der Herstellung der Belagmasse an der Baustelle ergeben ; denn diese wird in leicht zerlegbaren und leicht transportablen Apparaturen geringen Gewichtes hergestellt. Die Verwendung der Materialien in der Kälte und im granulierten Zustande ermöglichen es, die zu bekleidende Strasse nur für kurze Zeit ausser Verkehr zu setzen. Mit etwa 60 Arbeitern, einer Strassenwalze und wenigen, minder wichtigen Geräten kann man bis 300 Tonnen Belagmasse im Tag aufbringen, was einer Bekleidung von 6000 m2 mittlerer Dicke entspricht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Belages aus bituminösen Gesteinsmassen, insbesondere für Strassen, bei welchem kleine, mit weichen Bitumina eingehüllte Steine, mit einem mit staubförmigen mineralischen Stoffen gefüllten harten Bitumen vermischt, in kaltem Zustand auf die zu bekleidende Unterlage aufgebracht und die Bestandteile untereinander wie mit der Unterlage gleichfalls in kaltem Zustand unter hohem Druck verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass als harte Bitumina oxydierte Bitumina als mineralische Füllstoffe einerseits Steine sedimentärer Herkunft (z. B. Kalkstein, Sandstein, Ton) von hohem spezifischem Gewicht und guter Bindefähigkeit und anderseits Ge- steine blättchenförmiger Struktur (z. B.
Glimmer) verwendet werden, wobei die Mischung der harten Bitumina mit den zuzusetzenden mineralischen Bestandteilen in der Hitze erfolgt.