CH641483A5 - Gussasphaltmischung. - Google Patents
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Description
641483
2
PATENTANSPRUCH Gussasphaltmischung, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,1-2 Gew.-% synthetische Kieselsäure enthält.
Gussasphaltmischungen werden z.B. zur Herstellung der oberen oder obersten Beläge auf Strassen, Parkplätzen oder Brücken, für Isolier- oder Dämmestriche im Hochbau oder im Industriebau, für Werkhallen oder Lagerhallen verwendet.
Gussasphalt wird, da er keine Hohlräume aufweist, lediglich gegossen und nicht gewalzt. Nach dem Abkühlen ist er spröde.
Gegenstand der Erfindung ist eine Gussasphaltmischung, die 0,1 bis 2 Gew.-% synthetische Kieselsäure enthält.
Die erfindungsgemässe Russasphaltmischung kann als Mineralien Natursteinsplitte (wie z.B. Basalt, Diabas, Gabbro, Granit oder Posphyr, Kies oder Moränesplitten mit 2-16 mm Körnung, Brechsand ( = Sandanteil aus der Schotter- oder Splittproduktion der Steinbrüche) mit 0,09-2 mm Körnung, aus obigen Gesteinen, Natursand (Rundsand = Gruben- oder Flusssand) oder Mineralfüller (Kalkmehl oder Eigenfüller aus den Brechanlagen mit 0-0,09 mm Körnung enthalten.
Als Bindemittel für das Mineralgemisch können Bitumen, Steinkohlenteer oder Mischungen aus beiden verwendet werden. Bei Bitumen oder Bitumen/Teer-Gemischen liefern die Raffinerien verschiedene Typenbezeichnungen und Einstellungen. Diese richten sich nach der Endhärte, die mit Penetrationswerten (= Eindringtiefe in zehntel Millimeter) oder Ring-Kugelwerten (= Eindringen einer Kugel in das Bindemittel unter Temperaturberücksichtigung), spezifiziert werden (DIN 1996).
Als synthetische Kieselsäure kann man eine gefällte Kieselsäure, eine gefällte und sprühgetrocknete Kieselsäure oder eine auf pyrogenem Wege hergestellte Kieselsäure verwenden.
In einer vorzugsweisen Ausführungsform kann die Gussasphaltmischung 0,1 bis 1,2 Gew.-% an synthetischer Kieselsäure enthalten.
Die eingesetzte synthetische Kieselsäure kann eine BET-Oberfläche von 150 bis 250 m2/g aufweisen.
Als eine gefällte Kieselsäure kann man eine Kieselsäure mit den folgenden physikalisch-chemischen Kenndaten einsetzen:
Die nachstehenden Prozentangaben sind Gew.-%.
Aussehen
Röntgenstruktur
Oberfläche
Mittlere Grösse der
Primärteilchen
Spezifisches Gewicht
Reinheitsgrad
T rocknungsverlust1' Glühverlust2)3) pH-Wert4'
Löslichkeit Charakterisitk Stampfdichte5' Siebrückstand nach Mocker (DIN 53 580)
lockeres, weisses Pulver amorph
170 ± 25 m2/g (nach BET)
18Nanometer 2,05 g/ml
Si026' 98%
Na206) 1%
A12036> 0,2%
S036> 0,8%
6%
5%
6,3%
praktisch unlöslich in Wasser gefällte Kieselsäure 200 g/liter
0,2%
DIN 55 921
3)DIN 52 911
4)DIN 53 200 «DIN 53 194
5 ^bezogen auf die 2 Stunden bei 1000 °C geglühte Substanz
Als gefällte Kieselsäure kann man eine Kieselsäure einsetzen, welche dieselben physikalisch-chemischen Kenndaten aufweist und sich lediglich in der Höhe der Stampfdichte von io der oben genannten unterscheidet. Die Stampfdichte kann z.B. 70 g/1 betragen.
Als eine gefällte und sprühgetrocknete Kieselsäure kann man eine Kieselsäure mit den folgenden physikalisch-chemischen Kenndaten verwenden:
15
Oberfläche nach BET m2/g
Mittlere Grösse der
Primärteilchen Nanometer
Mittlere Grösse der 20 Sekundärteilchen Mikrometer
Stampfdichte (DIN 53 194) g/1 Trocknungsverlust (DIN 55 921)
(2 h bei 105 °C) %
25 Glühverlust1'
(DIN 55 921)
(2 h bei 1000 °C) %
pH-Wert (DIN 53 200)
Si02(DIN 55 921)3) %
30 AI2O3 %
Fe203 %
Na20 %
S03 %
Siebrückstand nach Mocker
35 (DIN 53 580) %
Ölzahl (nach DIN 53 199) g/100 g
190
18
80 220
5
6,3 98 0,2 0,03 1
0,8
0,5 230
"DIN 53 198, Verf. A
2)bezogen auf die 2 Stunden bei 105 °C getrocknete Substanz
"bezogen auf die 2 Stunden bei 105 °C getrocknete Substanz
40 2)jn Wasser: Aceton oder Methanol 1:1
3'bezogen auf die 2 Stunden bei 1000 °C geglühte Substanz 4)enthält ca 2 Gew.-% chemisch gebundenen Kohlenstoff Die gleiche gefällte und sprühgetrockene Kieselsäure kann auch im vermahlenen Zustand mit einer mittleren 45 Grösse der Sekundärteilchen von z.B. 5 Mikrometer verwendet werden.
Als eine pyrogen hergestellte Kieselsäure kann man eine Kieselsäure mit den folgenden physikalisch-chemischen Kenndaten verwenden:
50
Primärteilchengrösse Si02*'
Mol-Gewicht Oberfläche nach BET 55 Trocknungsverlust (nach DIN 53 198)
(2 h bei 105 °C)
Glühverlust (nach DIN 62 911) (2 H bei 1000 °C)
60 pH-Wert (nach DIN 53 200)
(in 4%iger wässriger Dispersion)
Grit (nach Mocker,
DIN 53 580)
65 HcL
ai2o3
Ti02 Fe203
Nanometer %
m2/g
% %
% % % % %
12
> 99,8 60,09 200 ± 25
< 1,5
< 1
3,6-4,3
< 0,05
< 0,025 <0,05
< 0,03
< 0,003
(Fortsetzung)
Primärteilchengrösse
Na-iO
P
Ni
Cr
Cu
Ph
S
BA
3 641483
riert. Anschliessend wird die bituminöse Mischung im Rego-mischer hergestellt. Bei hoher Drehzahl des Mischers entsteht Nanometer 12 eine homogene bituminöse Masse innerhalb von 5-6 Minuten
% < 0,0009 Mischzeit. Im Anschluss daran wird die Gussasphaltmi-
% < 0,0002 s schung unter Luftabschluss und Temperierung einer Nach-
% < 0,0002 mischzeit bei sehr langsamer Umdrehungszahl ausgesetzt, um
% < 0,0002 die Gussasphaltmischung weiter zu homogenisieren.
% < 0,00003 Die Gussasphaltmischung, mengenmässig ausreichend
% < 0,00002 zur Herstellung von 5 Gussasphaltwürfeln, wird dann aus
% < 0,0004 io dem Mischtopf herausgelassen und auf einer blechbeschlage-
% < 0,003 nen Platte ausgebreitet. Die Mengen zur Herstellung der 5
Gussasphaltwürfel werden dann aus dem flach ausgebreiteten Gussasphaltkuchen entnommen.
Die Zusammensetzungen der einzelnen Gussasphaltmischungen können der Tabelle I entnommen werden.
Die Eindringtiefe wird gemäss DIN 1996 gemessen. Die ermittelten Werte sind ebenfalls in der Tabelle I aufgeführt und korrespondieren mit den Figuren 2,3,4 und 5.
Als synthetische Kieselsäure wird eine gefällte und sprüh-getrockene Kieselsäure mit den folgenden physikalisch-chemischen Kenndaten eingesetzt («Sipernat» 22):
15
30
*) bezogen auf die 2 Stunden bei 1000 °C geglühte Substanz.
Die erfindungsgemässe Gussasphaltmischung hat den Vorteil, dass die an ihr gemessene Eindringtiefe gemäss DIN 1996 wesentlich geringer ist.
Die Empfindlichkeit der Gussasphaltmischung gegenüber Schwankungen im Bindemittelgehalt ist stark vermindert, sodass Dosierfehler in bestimmten Schwankungen ausgeglichen 20 werden.
Überraschenderweise weist die erfindungsgemässe Gussasphaltmischung eine höhere Härte und eine bessere Dauerstandfestigkeit auf, obwohl wegen des Zusatzes einer Menge an synthetischer Kieselsäure eine höhere Menge an Bindemit- 25 tel erforderlich ist.
Die erfindungsgemässe Gussasphaltmischung wird anhand der folgenden Beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Fig. 1-7 der Zeichnungen sind Diagramme und zeigen Prüfwerte von verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemässen Mischung.
Fig. 1 Korngrössenverteilung,
Fig. 2 bis 5 Eindringtiefe,
Fig. 6 und 7 Kriechtest.
Die Korngrössenverteilung der Gussasphaltmischungen folgt der Sieblinie gemäss Figur 1. Zur Beurteilung der grundsätzlichen Eignung erscheint es zweckmässig, die Mischungen präparativ einzuwiegen. Zu diesem Zweck werden das Kalksteinmehl in der Handelskörnung, die Zusätze an Natursand und Splitt aber präparativ in den einzelnen Prüfkornklassen, jeweils eingewogen. Die Mineralstoffe sowie die synthetische Kieselsäure werden dann unter Einsatz eines Labormischers vom Typ Rego SM 2 gründlich durchgemischt. Nach einer Mischzeit von 5-10 Minuten ist die synthetische Kieselsäure gleichmässig zunächst mit dem Füller und dann mit den Sand- und Splitterkomponenten vermischt. Das Mineral-stoffgemisch wird anschliessend temperiert. Das Bitumen in Form eines Strassenbaubitumens B 45 wird kalt in die temperierten Mineralstoffe dosiert, im Wärmeschrank nachtempe-
40
45
50
Oberfläche nach BET m2/g
Mittlere Grösse der
Primärteilchen Nanometer
Mittlere Grösse der
Sekundärteilchen Mikrometer
Stampfdichte (DIN 53 194) g/1
Trocknungsverlust (DIN 55 921)
(2 h bei 105 °C)
Glühverlust "
(DIN 55 921)
(2 h bei 1000 °C)
pH-Wert (DIN 53 200)
Si02 (DIN 55 921)3)
A1203 Fe203 Na20 S03
Siebrückstand nach Mocker (DIN 53 580) %
Ólzahl (nach DIN 53 199) g/lOOg
190
18
80 220
%
% % % % % %
5
6,3 98 0,2 0,03 1
0,8
0,5 230
"bezogen auf die 2 Stunden bei 105 °C getrocknete Substanz
2)in Wasser: Aceton oder Methanol 1:1
3)bezogen auf die 2 Stunden bei 1000 °C getrocknete Substanz
4)enthält ca 2 Gew.-% chemisch gebundenen Kohlenstoff
Tabelle I{Teil 1)
Mischungen, Beispiele
1
2
3
4
5
6
Bindemittel B 45
(Gew.-%) 6,5
7,0
7,5
6,8
7,3
7,8
Füller
(Gew.-%) 22,8
22,8
22,8
22,8 (23,2)
22,8 (23,2)
22,8 (23,2)
Splitt
(Gew.-%) 45,0
45,0
45,0
45,0
45,0
45,0
«SIPERNAT» 22
(Gew.-%) 0
0
0
0,4
0,4
0,4
Eindringtiefe (ET)
(nm)
nach 30 min
2,1
3,5
4,6
0,9
2,2
2,9
nach 60 min
2,3
4,0
4,6
1,0
2,4
3,3
Differenz A ET
0,2
0,5
1,0
0,1
0,2
0,4
Raumdichte
(g/cm3) 2,418
2,411
2,401
2,331
2,408
2,394
641483
4
Tabelle /(Teil 2)
Mischungen, Beispiele
7
8
9
10
11
12
Bindemittel B 45
(Gew.-%) 6,5
7,0
7,5
6,5
7,0
7,5
Füller
(Gew.-%) 22,8
22,8
22,8
22,8(23,2)
22,8 (23,2)
22,8 (23,2)
Splitt
(Gew.-%) 55,0
55,0
55,0
55,0
55,0
55,0
«SIPERNAT» 22
(Gew.-%) 0
0
0
0,4
0,4
0,4
Eindringtiefe (ET)
(nm)
nach 30 min
2,1
2,6
3,3
1,5
2,3
2,5
nach 60 min
2,3
2,8
3,6
1,7
2,5
2,8
Differenz A ET
0,2
0,2
0,3
0,2
0,2
0,3
Raumdichte
(g/cm3) 2,458
2,447
2,439
2,412
2,426
2,423
15
Beurteilung der Ergebnisse der Beispiele 1-12 damit verbundenen höheren Bindemittelbedarfes zuzusetzen.
Für die Mischung von Gussasphalt mit 45,0 Gew.-% Bei den Mischungen gemäss den Beispielen 10,11 und 12
Splitt ergibt sich bei Verwendung von 0,4 Gew.-% «SIPER- mit einem erhöhten Splittgehalt von 55,0 Gew.-% ist bei Zu-NAT» 22 ein Bindemittelmehrbedarf von 0,0-0,8 Gew.-% gäbe von 0,4 Gew.-% «SIPERNAT» 22 der Bindemittel-(vgl. Beispiele 4,5 und 6). Durch die Zusätze an synthetischer 20 mehrbedarf etwa 0,3 Gew.-% geringer. Auch hier zeigt sich Kieselsäure in Höhe von 0,4 Gew.-% wird erreicht, dass die eine geringere Empfindlichkeit der Mischungen gegenüber Empfindlichkeit der Mischungen gegenüber Schwankungen Schwankungen des Bindemittelgehaltes, des Bindemittelgehaltes abnimmt. Diese Empfindlichkeit be- Die geringere Verformbarkeit der erfindungsgemässen deutet einen gewichtigen bautechnischen Vorteil, da sie zur Gussasphaltmischung ergibt sich aus den Figuren 6 und 7, in Erzeugung eines von Produktionscharge zur Produktions- 2s welchen die Ergebnisse von Kriechtest graphisch dargestellt charge gleichmässigeren als bis jetzt bekannten Gussasphalt werden. Der Kriechtest basiert auf der Publikation von Hills fuhrt. Insofern ist es vorteilhaft, in Mischungen eines Gussas- «The creep of asphalt mixes» in «Journal of the Institute of phaltes mit 45 Gew.-% Splitt geringe Mengen an syntheti- Petroleum», Bd. 59, No. 570, November 1973.
scher Kieselsäure «SIPERNAT» 22 von 0,4 Gew.-% trotz des
C
7 Blatt Zeichnungen
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