Verfahren zur Herstellung von Strassenbaumaterial. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Strassenbaumaterial für ge schlossene Strassendecken.
Es sind zahlreiche Verfahren zur Herstel lung von Strassendecken unter Verwendung von Asphalten, Bitumina, Teeren, Petrol- und Steinkohlenteerpechen usw. bekannt. Diese Strassendecken können in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden, und zwar 1. Geschlossene Decken, -elche auf dem Prinzip der görnungsabstufung aufgebaut und gemäss dem Hohlraumminimumprinzip aus Steinsplitt, Grus, Sand, Steinmehl und Bindemittel zusammengesetzt sind. Die mine ralischen Bestandteile solcher - Decken haben ohne Bindemittel keine Standfestigkeit und demzufolge ist das Bindemittel dazu be stimmt, sämtliche Bestandteile zu einer homogenen Tafel zu verkitten.
2. Offene Decken, welche zum grössten Teil aus gebrochenem Gestein bestehen. Ihre Konstruktion beruht auf dem Makadamprin- zip. Die mineralischen Bestandteile haben auch ohne Bindemittel eine gewisse Stand festigkeit, wie zum Beispiel bei der wasser gebundenen Makadamstrasse. Das Binde mittel hat hier nur den Zweck, die Gestein stücke fester zu verkitten und die Staubbil dung zu bekämpfen. Es verbleiben aber in der fertigen Decke kleinere und grössere Hohlräume.
Die geschlossenen Decken werden in ver- scIiiedener Weise hergestellt. Beim Warm verfahren werden die mineralischen Bestand teile erhitzt, das Bindemittel geschmolzen, beide heiss vermischt, auf dem Unterbau der Strasse ausgebreitet und festgewalzt.
Nach einem andern Vorschlag werden die minera lischen Zuschläge mit Mineralölen innig durchmischt und dem Gemisch werden pul verisierte harte Rohölrückstände zugesetzt bezw. die mineralischen Zuschläge werden mit Steinkohlenteer vermischt und dem Ge misch wird pulverisiertes Steinkohlenteer- pech zugesetzt und das Ganze wird gut durchmischt. Das erhaltene Gemisch wird auf dem Strassenkörper- ausgebreitet und nie dergewalzt. Das Verfahren kann im Sommer bei gewöhnlicher Temperatur durchgeführt werden.
Das den mineralischen Stoffen zu gesetzte 01 löst die Mineralölrückstände bezw. 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 @01 gelösten pulverisierten Mineralölrückstände bezw. das im Teer gelöste Teerpech .stellen nämlich ein ebensolches Bindemittel dar, wie es beim Warmverfahren verwendet wird.
Der Aufbau sämtlicher bekannten ge schlossenen.Decken beruht darauf, dass die mineralischen. Zuschlagstoffe durch ein ein heitliches Bindemittel zu einer in allen Teilen einheitlichen Tafel zusammengekittet wer den. Es ist nun eine Hauptbedingung, dass nur solche Bindemittel Verwendung -finden dürfen, deren Erstarrungspunkt unter den praktisch vorkommenden niedrigsten Tempe raturen und deren Fliesspunkt über den prak tisch vorkommenden höchsten Temperaturen liegt, weil sonst die Decken im Sommer zu stark erweichen und deformiert werden und im Winter Risse bekommen und zerbröckeln.
Diese Temperaturspanne zwischen Erstar- rungs- und Fliesspunkt beträgt in den meisten Ländern um<B>80'</B> C. Dieser Anforderung ent sprechen die natürlichen Asphalte und mexi kanischen Rohölrückstände.
Bei den meisten Teeren, Pechen, paraf- finhaltigen Petrolpechen, welche in grossen Mengen zur Verfügung stehen und wohl- feiler sind, beträgt aber die erwähnte Tem peraturspanne nur 40 bis<B>60'</B> C. Diese Ma terialien sind deshalb beim Strassenbau als Bindemit el nicht zweckmässig.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Strassenbaumaterial für ge schlossene Strassendecken, die auf .dem Prin zip der Körnungsabstufung aufgebaut und gemäss dem Hohlraumminimumprinzip zu sammengesetzt sind, durch Vermischen von mineralischen Stoffen mit einem flüssigen und einem festen Bindemittel bituminöser Art ist nun dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige und das feste Bindemittel in einem solchen Verhältnis vermischt werden, dass sich das feste Bindemittel nur zu einem ge ringen Teil im flüssigen Bindemittel löst.
Es ist bekannt, dass Steinkohlenteer und Petrolpech nur bis höchstens 15 % ineinander wirklich löslich sind. Wenn grössere Mengen miteinander auf warmem Wege gemischt werden, so scheidet der freie Kohlenstoff des Teeres aus und das Bindemittelgemisch ver liert die Klebefähigkeit. Beim vorliegenden Verfahren kann nun zweckmässig als flüs siges Bindemittel- Steinkohlenteer und als festes Bindemittel Petrolpech, oder als flüs siges Bindemittel Mineralöl und- ;als festes Bindemittel Steinkohlenteerpech verwendet werden, und zwar in einem .derartigen gegen seitigen Verhältnis, dass nur eine geringe Lösung des festen Bindemittels eintreten kann.
<I>Beispiel 1:</I> Es sei eine asphaltbetonartige Decke mit einer maximalen Korngrösse von 10 mm her zustellen. Die Hohlräume des zur Verfügung stehenden Steinsplittes werden in bekannter Weise festgestellt. Darauf wird so viel Sand hinzugegeben, dass auf Grund der Körnungs- abstufung die wenigstmöglichen Hohlräume im Gemisch zurückbleiben.
Nun wird noch festgestellt, wie viel Gesteinmehl dem -Ge misch zugegeben werden muss, um wiederum die wenigstmöglichen Hohlräume zu gewin nen. Auf Grund der Kenntnis der Menge der Hohlräume wird die Menge des zuzugeben- den Bindemittels berechnet. Es ist nun aber nicht unbedingt nötig, so viel Bindemittel zu nehmen, wie bei den bisher üblichen Ver fahren, sondern es kann etwa 10 % des Binde mittels weniger, oder eine noch kleinere Menge verwendet werden.
Das nun rechnerisch festgestellte Binde mittel sei zur Hälfte Strassenteer und zur zweiten Hälfte Petrolpech, welches gege benenfalls auch paraffinhaltig sein kann.
Es sei beispielsweise die festgestellte Zu- sammensetzung folgende:
EMI0003.0001
Steinsplitt <SEP> 5 <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> mm <SEP> 25 <SEP> ö
<tb> Steingrus <SEP> 2 <SEP> " <SEP> 5 <SEP> " <SEP> 20 <SEP> ö
<tb> Sand <SEP> 2 <SEP> " <SEP> 0 <SEP> " <SEP> <I>42 <SEP> %o</I>
<tb> Steinmehl <SEP> feingemahlen <SEP> 6 <SEP> ;ö
<tb> Steinkohlenteer <SEP> dicht <SEP> 3,5
<tb> Petrolpech <SEP> <B>3.,5%</B>
<tb> <B>100,0%</B> Steinsplitt, Grus und Sand werden mit dem Steinkohlenteer innig vermischt. An derseits 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 Petrol- p ee 'h -Steinmehlgemenge wird der teerigen n Steinsplitt-Sandmischung zugegeben und gut durchgemischt.
Das erhaltene Produkt ist bald nach der Vermischung weich, von ähn licher Beschaffenheit, wie das im Warm verfahren hergestellte Asphaltbeton- oder Sandasphaltgemisch. Es kann auf der vor bereiteten Unterlage mit Rechen und Schaufel so verarbeitet werden wie Zementbeton und wird nachher niedergewalzt.
Während des Walzens kann die Decke gegebenenfalls mit dem aus Petrolpech und Steinmehl hergestellten Gemisch schwach be streut werden. Die Decke wird zweckmässig nach etwa 48 Stunden dem Verkehr über geben.
Die Unlöslichkeit des Petrolpeches in Steinkohlenteer bezw. des Steinkohlenpeches 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 Vermengung des Petrolpeches bezw. des festen Bindemittels muss nicht unbedingt auf künstlichem Wege erfolgen. Wenn na türlicher Asphaltfels vorhanden ist, kann derselbe auch ohne Verkochen vermahlen und verarbeitet werden, wobei vor allem die Bitumenmenge des Asphaltfelsens fest gestellt werden muss.
Die Menge des zu verwendenden gemah lenen Asphaltfelsens richtet sich nach der Zusammensetzung der übrigen mineralischen Stoffe, welche auf Hohlraumminimum- und Korngrössenabstufung aufgebaut sind, und nach dem Gehalt an Teer.
<I>Beispiel 2:</I> Es sei eine Asphaltfeinbetondecke herzu stellen. Das zur Verfügung stehende Stein splitt-Sandgemenge ergibt auf Grund der Be rechnung folgende theoretische Zusammen setzung, wobei sämtliche Hohlräume der Decke durch das Bindemittel ausgefüllt wären
EMI0003.0028
35 <SEP> Teile <SEP> Steingrus <SEP> und <SEP> Splitt
<tb> 45 <SEP> " <SEP> Sand
<tb> 12 <SEP> Steinmehl
<tb> 8 <SEP> Bindemittel Es steht ein Asphaltfels zur Verfügung, dessen Bitumgehalt 16 % beträgt.
Dann kann das Strassenbaumaterial wie folgt zusammen gesetzt sein:
EMI0003.0030
35 <SEP> Teile <SEP> Steingrus <SEP> ünd <SEP> Splitt
<tb> 45 <SEP> " <SEP> Sand
<tb> 14 <SEP> gemahlener <SEP> Asphaltfels
<tb> 4,5 <SEP> Teer Die 14 Teile des gemahlenen- Asphalt felsens enthalten rund 2,25 Teile Bitumen, was mit den 4,5 Teilen des flüssigen Binde mittels 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 Asphaltfels- körnchen die Sandkörnchen aneinander klebt und ein Verschieben dadurch nicht möglicl! wird.
Wenn nach einiger Zeit aus der unter Verkehr gelegenen Strassendecke ein Stück herausgestemmt wird, so ist zu beobachten, dass sich .die beiden Bindemittel ineinander nur zum Teil aufgelöst haben.
Die mine ralischen Bestandteile sind mit einer dünnen Teer- bezw. Mineralölhaut überzogen und zwischen diesen Sandkörnchen sitzen ein gebettet kleinere und grössere Pech- bezw. Pech-Steinmehlkörnchen, welche auf ihrem Äussern vom Teer bezw. Öl erweicht und in kleinem Masse gelöst sind, im Innern aber hart bleiben. Der geringen Lösung entspre chend ist das flüssige Bindemittel auch etwas härter geworden,
als es im ursprüng lichen Zustande war. Die Klebefähigkeit der festen Bindemittelkörnchen wird durch die äussere dünne Teer- oder Ölhaut stark gesteigert.
Die Erklärung dafür, dass sich das feste Bindemittel im flüssigen Bindemittel nur zu einem beringen Teil löst, dürfte folgende sein: Wenn die Gesamtoberfläche der mine ralischen Bestandteile berechnet wird, so be trägt diese laut Erfahrung etwa 12, m2 pro kg.
Die 3,5 % Teer oder Öl (vergleiche Bei spiel 1) ergeben beim Vermischen eine dünne Bindemittelhaut von durchschnittlich 2,5 Mi- kron. Die Grösse der gemahlenen, festen Bindemittelkörnchen beträgt erfahrungs gemäss 10 bis 2000 Mikron. Beim Ver mischen werden nun diese Körnchen auch mit einer Teer- bezw. Ölhaut von 2,5 Mikron umgeben und da diese Haut .das feste Binde mittel nur schwer löst, entsteht eine Lösung nur an der äussern Fläche des Körnchens,
der grösste Teil des Körnchens bleibt aber im ursprünglichen Zustand ungelöst und hart.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann nun Steinkohlenteer ohne Erweichungs- gefahr verwendet werden, weil die harten Bindemittelkörnchen, welche in der ganzen Decke zerstreut sind, die Verschiebung der einzelnen Sandkörnchen und damit die Er weichung der Decke bei grosser Hitze ver- hindern. Dagegen wird die Decke im Win ter nicht rissig und spröde, weil das flüssige Bindemittel auch bei - 20 C nicht er starrt.
Die Decke ist also gegen Temperatur wechsel beständiger als die bekannten Decken, weil die Temperaturspanne zwischen Erweichungs- und Erstarrungspunkt beider Bindemittel bis zu 90 bis<B>100'</B> C erhöht wird.
Die Anwendung des flüssigen Bindemit tels hat zur Folge, dass sich die Decke im Laue des Verkehrs allmählich mehr und mehr verdichtet, weil das flüssige, ölige Bindemittel sich wie ein Schmiermittel zwi schen den einzelnen Sand- und Splittkörn- chen benimmt und sich dieselben immer dich ter und dichter lagern.
Die Verwendung der wohlfeileren Binde mittel, die kleineren Mengen derselben und die einfache Herstellungsweise - es genügt ein Betonmischer - macht die Erzeugung der Strassendecken wirtschaftlicher als die der bisher bekannten.
Die in der Beschreibung angeführten Bindemittel, nämlich Steinkohlenteer, Mine ralöl, Petrolpech, Asphaltfels sind als ty- pische Vertreter solcher Bindemittel zu be trachten, von denen das eine flüssig und das andere fest und pulverisiert ist und die sich ineinander nicht ,ganz auflösen. Es können aber gegebenenfalls auch andere bituminöse Bindemittel (Braunkohlenteer usw.) verwen det werden, ohne dass,der Rahmen der Erfin dung überschritten wird.
Process for the production of road construction material. The invention relates to a method for the production of road construction material for closed road surfaces.
There are numerous methods of manufacturing road surfaces using asphalt, bitumen, tars, petroleum and coal tar pitches, etc. are known. These road surfaces can be divided into two main groups, namely 1. Closed ceilings and moose are based on the principle of grading and are made up of stone chippings, gravel, sand, rock powder and binding agents according to the principle of minimum voids. The mineral components of such ceilings have no stability without a binder and therefore the binder is intended to cement all of the components into a homogeneous board.
2. Open ceilings, which for the most part consist of broken rock. Their construction is based on the macadam principle. The mineral components have a certain stability even without a binding agent, such as in the water-bound macadam road. The only purpose of the binding agent here is to cement the pieces of rock more firmly and to combat the formation of dust. However, smaller and larger cavities remain in the finished ceiling.
The closed ceilings are made in different ways. In the hot process, the mineral components are heated, the binding agent is melted, the two are mixed hot, spread out on the sub-structure of the road and rolled down.
According to another proposal, the mineral supplements are intimately mixed with mineral oils and powdered hard crude oil residues are added or added to the mixture. the mineral aggregates are mixed with coal tar and powdered coal tar pitch is added to the mixture and the whole thing is mixed thoroughly. The mixture obtained is spread out on the road body and never derrolled. The procedure can be carried out in the summer at ordinary temperature.
The 01 added to the mineral substances dissolves the mineral oil residues respectively. the coal tar on the coal tar pitch and a piece cut out of the pavement after some time of traffic has the same properties as a warm asphalt pavement. The powdered mineral oil residues dissolved in the @ 01 resp. The tar pitch dissolved in the tar represents exactly the same binder as is used in the warm process.
The structure of all known closed ceilings is based on the mineral. Aggregates are cemented together using a uniform binder to form a uniform table in all parts. It is now a main condition that only those binders may be used, whose solidification point is below the practically occurring lowest temperatures and whose flow point is above the practically occurring highest temperatures, because otherwise the ceilings will soften and deform too much in summer and in the Winter cracks and crumble.
This temperature range between the solidification point and the pour point is around <B> 80 '</B> C in most countries. The natural asphalts and Mexican crude oil residues meet this requirement.
With most tars, pitches and paraffin-containing petroleum pitches, which are available in large quantities and are cheaper, the temperature range mentioned is only 40 to 60 ° C. These materials are therefore not useful as a binding agent in road construction.
The method according to the invention for the production of road construction material for closed road surfaces, which are built on the principle of grain gradation and are composed according to the minimum cavity principle, by mixing mineral substances with a liquid and a solid bituminous binder, is now characterized in that the liquid and the solid binder are mixed in such a ratio that the solid binder only dissolves to a small extent in the liquid binder.
It is known that coal tar and petroleum pitch are only really soluble in one another up to a maximum of 15%. If larger quantities are mixed with one another in a warm way, the free carbon of the tar is precipitated and the binder mixture loses its adhesiveness. In the present process, coal tar can now be used as a liquid binder - coal tar and as a solid binder petroleum pitch, or as a liquid binder mineral oil and coal tar pitch as a solid binder, in such a mutual ratio that only a small solution of the solid binder can occur.
<I> Example 1: </I> Let us produce an asphalt-concrete-like ceiling with a maximum grain size of 10 mm. The cavities of the stone chippings available are determined in a known manner. Sufficient sand is then added so that the fewest possible voids remain in the mixture due to the grain size.
The next step is to determine how much rock powder has to be added to the mixture in order to gain the fewest possible cavities. The amount of binding agent to be added is calculated on the basis of the knowledge of the amount of voids. However, it is not absolutely necessary to take as much binding agent as in the previous methods, but about 10% of the binding agent can be used with less, or an even smaller amount.
Half of the binding agent that has now been calculated is road tar and the other half petroleum pitch, which can also contain paraffin if necessary.
For example, let the determined composition be as follows:
EMI0003.0001
Stone chippings <SEP> 5 <SEP> to <SEP> 10 <SEP> mm <SEP> 25 <SEP> ö
<tb> Steingrus <SEP> 2 <SEP> "<SEP> 5 <SEP>" <SEP> 20 <SEP> ö
<tb> Sand <SEP> 2 <SEP> "<SEP> 0 <SEP>" <SEP> <I> 42 <SEP>% o </I>
<tb> stone flour <SEP> finely ground <SEP> 6 <SEP>; ö
<tb> Coal tar <SEP> tight <SEP> 3.5
<tb> Petrol pitch <SEP> <B> 3., 5% </B>
<tb> <B> 100.0% </B> Stone chippings, gravel and sand are intimately mixed with the coal tar. On the other hand, the petroleum pitch is finely ground.
During the grinding, the whole amount of the filler (stone meal) is expediently added to the petroleum pitch and introduced into the mill. This ground petroleum p ee 'h rock flour mixture is added to the tarry stone chippings sand mixture and mixed thoroughly.
Soon after mixing, the product obtained is soft and has a similar texture to that of the asphalt-concrete or sand-asphalt mixture produced using the hot process. It can be processed on the prepared surface with a rake and shovel like cement concrete and is then rolled down.
During the rolling, the ceiling can optionally be lightly sprinkled with the mixture made from petroleum pitch and rock flour. The ceiling is expediently given over to traffic after about 48 hours.
The insolubility of petroleum pitch in coal tar or. The coal pitch in mineral oil can be increased by boiling some or all of the stone meal with the solid binder, allowing it to cool down and grinding it.
The mixing of the petrol pitch respectively. of the solid binder does not necessarily have to be done artificially. If natural asphalt rock is present, it can also be ground and processed without overcooking, whereby the amount of bitumen in the asphalt rock must be determined.
The amount of ground asphalt rock to be used depends on the composition of the other mineral substances, which are based on the minimum cavity and grain size gradation, and the tar content.
<I> Example 2: </I> A fine asphalt concrete surface is to be produced. The available stone chippings-sand mixture results on the basis of the calculation of the following theoretical composition, whereby all cavities in the ceiling would be filled with the binder
EMI0003.0028
35 <SEP> parts of <SEP> stone gravel <SEP> and <SEP> grit
<tb> 45 <SEP> "<SEP> sand
<tb> 12 <SEP> stone flour
<tb> 8 <SEP> Binder An asphalt rock is available with a bitum content of 16%.
Then the road construction material can be composed as follows:
EMI0003.0030
35 <SEP> parts <SEP> stone gravel <SEP> and <SEP> grit
<tb> 45 <SEP> "<SEP> sand
<tb> 14 <SEP> ground <SEP> asphalt rock
<tb> 4.5 <SEP> tar The 14 parts of the ground asphalt rock contain around 2.25 parts of bitumen, which makes up 6.75 parts of binding agent with the 4.5 parts of the liquid binding agent, i.e. less than that of the Binding agents used in warm processes: Despite the relatively large amount of liquid binding agent, the surface does not become soft because the large number of ground asphalt rock granules sticks the sand granules to one another, making them impossible to move! becomes.
If, after some time, a piece is pried out of the road surface that is exposed to traffic, it can be observed that the two binding agents have only partially dissolved into one another.
The mineral components are with a thin tar or. Mineral oil skin covered and between these grains of sand sit embedded smaller and larger pitch or. Pitch stone meal grains, which on their exterior from the tar or. Oil are softened and dissolved to a small extent, but remain hard inside. Corresponding to the low solution, the liquid binding agent has also become a little harder,
than it was in its original state. The adhesiveness of the solid binder granules is greatly increased by the thin outer tar or oil skin.
The explanation for the fact that the solid binder only partially dissolves in the liquid binder is likely to be as follows: If the total surface area of the mineral components is calculated, experience has shown that this is around 12.m2 per kg.
The 3.5% tar or oil (see example 1) results in a thin binder skin averaging 2.5 microns when mixed. Experience shows that the size of the ground, solid binder granules is 10 to 2000 microns. When mixing these grains are now also with a tar or. The oil skin is surrounded by 2.5 microns and since this skin dissolves the solid binding agent only with difficulty, a solution only occurs on the outer surface of the granule,
however, most of the granule remains in its original state undissolved and hard.
In the method according to the invention, coal tar can now be used without the risk of softening because the hard grains of binder, which are scattered throughout the cover, prevent the individual grains of sand from shifting and thus the softening of the cover at high temperatures. In contrast, the ceiling does not become cracked and brittle in winter because the liquid binding agent does not stiffen even at -20 ° C.
The blanket is therefore more resistant to temperature changes than the known blankets because the temperature range between the softening and solidification point of both binders is increased by up to 90 to <B> 100 '</B> C.
The use of the liquid binding agent has the consequence that the surface gradually thickens more and more in the course of traffic, because the liquid, oily binding agent acts like a lubricant between the individual grains of sand and grit and the same is always the same store more and more densely.
The use of cheaper binding agents, the smaller amounts of the same and the simple production method - a concrete mixer is sufficient - makes the production of the road surface more economical than that of the previously known.
The binders listed in the description, namely coal tar, mineral oil, petroleum pitch, asphalt rock, are to be regarded as typical representatives of binders of which one is liquid and the other is solid and powdered and which do not completely dissolve in one another. However, other bituminous binders (lignite tar, etc.) can optionally also be used without exceeding the scope of the invention.