CH704217B1 - A method for the manufacture and installation of a suitable mounting for cold asphalt building material as well as corresponding asphalt building material. - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zum Kalteinbau geeigneten Asphaltbaustoffes für den Strassenbau, unter Verwendung einer Kaltasphaltmischung, die eine grobkörnige hohlraumreiche Mineralstoffkörnung und ein Bitumenbindemittel zur umhüllenden Benetzung der Mineralstoffkörnung in einer wässrigen Emulsion aufweist, sowie eines Füllers für die Hohlräume, der von einem Mörtelgemisch gebildet wird. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, die festen Grundstoffe des Mörtelgemisches, umfassend ein Mörtelbindemittel und feinkörnigen gewaschenen Sand, mit der Kaltasphaltmischung ohne Beigabe von Zugabewasser zu vermischen, wobei der wässrigen Emulsion der Kaltasphaltmischung das Wasser durch das Mörtelbindemittel entzogen wird. Auf diese Weise wird ein kalt ausbringbarer und kalt einbaubarer Asphaltbaustoff gebildet, der eine im Wesentlichen trockene und damit rieselfähige Konsistenz aufweist. Der neue Asphaltbaustoff kann direkt am Ort der Ausbringung hergestellt werden. Nach dem Kalteinbau ist lediglich eine Verdichtung des Asphaltbaustoffes notwendig, wobei der Strassenbelag an der Reparaturstelle bereits nach kurzer Zeitdauer belastbar ist.The invention relates to a process for the preparation of a suitable for asphalt asphalt building material for road construction, using a cold asphalt mixture having a coarse-grained mineral matrix and a bituminous binder for enveloping wetting of the mineral grain in an aqueous emulsion, and a filler for the cavities, of a Mortar mixture is formed. According to the invention, it is intended to mix the solid base materials of the mortar mixture, comprising a mortar binder and fine-grained washed sand, with the cold asphalt mixture without adding addition water, wherein the water is removed from the aqueous emulsion of the cold asphalt mixture by the mortar binder. In this way, a cold ausbringbarer and cold installable asphalt material is formed, which has a substantially dry and thus free-flowing consistency. The new asphalt building material can be produced directly at the place of application. After Kalteinbau only a compaction of the Asphaltbaustoffes is necessary, the road surface at the repair site after a short period of time is loadable.
Description
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zum Kalteinbau geeigneten Asphaltbaustoffes für den Strassenbau, unter Verwendung einer Kaltasphaltmischung, die eine grobkörnige Mineralstoffkörnung und ein Bitumenbindemittel zur umhüllenden Benetzung der Mineralstoffkörnung in einer wässrigen Emulsion aufweist, sowie eines Füllers für Hohlräume der Mineralstoffkörnung, der ein Mörtelbindemittel und feinkörnigen gewaschenen Sand als feste Grundstoffe enthält. Die Erfindung betrifft ausserdem einen entsprechend hergestellten Asphaltbaustoff sowie ein Verfahren zur Herstellung, insbesondere zur Ausbesserung eines Strassenbelages unter Verwendung des vorgeschlagenen Asphaltbaustoffes. The invention relates to a process for the preparation of a suitable for Kalteinbau Asphaltbaustoffes for road construction, using a cold asphalt mixture having a coarse-grained mineral grain and a Bitumenbindemittel for enveloping wetting of the mineral grain in an aqueous emulsion, and a filler for cavities of mineral grain, which contains a mortar binder and fine-grained washed sand as solid base materials. The invention also relates to a suitably prepared asphalt building material and to a process for the production, in particular for repairing a road surface using the proposed asphalt building material.
[0002] Zur Kaltausbringung und zum Kalteinbau geeignete Asphaltbaustoffe sind in unterschiedlichen Zusammensetzungen und mit unterschiedlichen Herstellungsverfahren aus dem Stand der Technik bekannt und werden allgemein vom Fachmann als Kaltasphalt bezeichnet. Asphalte sind generell Mischungen aus bitumösen Bindemitteln und Mineralstoffkörnungen, die vorwiegend im Strassenbau für die Fahrbahnbefestigung eingesetzt werden, wobei das Mischungsverhältnis grob bei 95% Mineralstoffkörnung und 5% Bitumenbindemittel liegt und das Bitumenbindemittel die Mineralstoffkörnung umhüllt. Die Mineralstoffkörnung übernimmt dabei die Stützfunktion im Asphalt. Als Mineralstoffe werden für die Mineralstoffkörnung nach dem Stand der Technik natürliche Mineralstoffe in Form von gebrochenem Gestein wie beispielsweise Schotter, Splitt, Brechsand oder dergleichen eingesetzt. Für die Trag- und/oder Deckschichten zur Fahrbahnherstellung bzw. -erneuerung wird üblicherweise Heissasphalt verwendet, der bei einer Temperatur von etwa 200° gemischt und mit einer Temperatur von mindestens 160° bis 180° ausgebracht und verdichtet wird. Asphalt building materials suitable for cold application and for cold incorporation are known in different compositions and with different manufacturing processes from the prior art and are generally referred to by the skilled person as cold asphalt. Asphalts are generally mixtures of bituminous binders and mineral aggregates, which are mainly used in road construction for roadway attachment, the mixing ratio is roughly 95% mineral aggregate and 5% bitumen binder and the bitumen binder envelops the mineral grain. The mineral grain takes over the support function in the asphalt. As minerals, natural minerals in the form of crushed rock such as gravel, grit, crushed sand or the like are used for the mineral grain according to the prior art. For the support and / or cover layers for roadway production or renewal usually hot asphalt is used, which is mixed at a temperature of about 200 ° and discharged at a temperature of at least 160 ° to 180 ° and compacted.
[0003] Kaltasphalt wird demgegenüber in der Regel kalt gemischt und kann bis zum Gefrierpunkt verarbeitet werden. Er ist insbesondere für kleinere Verkehrsflächen sowie zum Ausbessern von kleinflächigen Oberflächenschäden in Asphaltfahrbahnen, wie beispielsweise von Frostschäden oder Schlaglöchern, geeignet. Kaltasphalt unterscheidet sich vom Heissasphalt im Wesentlichen in der Mischung dadurch, dass Kaltasphaltmischung das Bitumenbindemittel zur umhüllenden Benetzung der grobkörnigen Mineralstoffkörnung in einer wässrigen Emulsion aufweist. Erst beim Verdichten und dem darauffolgenden Austrocknen der Kaltasphaltmischung gehen die Mineralstoffkörnung und das Bitumenbindemittel eine grenzflächenaktivierte Verbindung ein, wobei das Bitumen an die Mineralstoffkörnung anschliessend dauerhaft gebunden ist und die Mineralstoffkörnung zusammenhält. Wichtig ist dabei, dass die Kaltasphaltmischung erst in der Berührung mit der Umgebungsluft aushärtet. Damit kann die Kaltasphaltmischung in luftdichten Behältern verpackt über einen grösseren Zeitraum in einem verarbeitungsfähigen Zustand gelagert werden, was den Kaltasphalt zum idealen Baustoff für kleinere Asphaltreparaturen macht. Cold asphalt, in contrast, is usually cold mixed and can be processed to freezing. It is particularly suitable for smaller traffic areas as well as for repairing small surface damage in asphalt pavements, such as frost damage or potholes. Cold asphalt differs from hot asphalt substantially in the mixture in that cold asphalt mixture comprises the bitumen binder for wetting the coarse-grained mineral aggregate in an aqueous emulsion. Only when compacting and the subsequent desiccation of the cold asphalt mixture, the mineral grain and the bitumen binders enter into a surface-activated compound, the bitumen then being permanently bound to the mineral grain and holding the mineral grain together. It is important that the cold asphalt mixture hardens only in contact with the ambient air. Thus, the cold asphalt mixture packed in airtight containers can be stored for a longer period in a workable state, making the cold asphalt the ideal building material for smaller asphalt repairs.
[0004] Die Festigkeit von Asphalt wird grundsätzlich von den Temperaturverhältnissen bestimmt. Bei tiefen Temperaturen (Winter) verhält er sich elastisch, bei hohen Temperaturen (Sommer) dagegen viskoelastisch. Um einen vollständig homogenen abdichtenden Belag herzustellen, der sich durch gleichmässige elastische Eigenschaften, eine hohe Tragfähigkeit und Standfestigkeit auszeichnet, ist es erforderlich, die Hohlräume in der grobkörnigen Mineralstoffkörnung der Kaltasphaltmischung vollständig mit einem Füller auszufüllen. Als Füller eignet sich beispielsweise eine Mörtelmischung, die mit der Kaltasphaltmischung vermischt wird und lückenlos in deren Hohlräume eindringt. The strength of asphalt is fundamentally determined by the temperature conditions. At low temperatures (winter) it behaves elastically, but at high temperatures (summer) viscoelastic. In order to produce a completely homogeneous sealing lining, which is characterized by uniform elastic properties, a high load-bearing capacity and stability, it is necessary to completely fill the cavities in the coarse-grained mineral aggregate of the cold asphalt mixture with a filler. For example, a mortar mixture which is mixed with the cold asphalt mixture and penetrates completely into its cavities is suitable as the filler.
[0005] Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2006 060 985 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines halbstarren Belages für Verkehrsflächen unter Verwendung einer mit bitumösen Bindemitteln umhüllten Mineralstoffkörnung und einer Mörtelmischung bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird die Kaltasphaltmischung und eine daran angepasste Mörtelmischung ohne Wasser bereitgestellt. Anschliessend wird eine Gesamtmischung hergestellt, bestehend aus der Kaltasphaltmischung und der Mörtelmischung, die mit Wasser angemischt wird, worauf der Einbau auf der Baustelle erfolgen kann. From the published patent application DE 10 2006 060 985 A1 a method for producing a semi-rigid covering for traffic areas using a coated with bituminous binders mineral grains and a mortar mixture is known. In the known method, the cold asphalt mixture and a mortar mix adapted thereto are provided without water. Subsequently, a total mixture is prepared, consisting of the cold asphalt mixture and the mortar mixture, which is mixed with water, whereupon the installation can be done on site.
[0006] Durch die Beigabe von Zugabewasser wird ein hochviskoser fliessfähiger Asphaltbaustoff erreicht, der einfach verarbeitbar ist und der nach dem Einbau nicht zwingend verdichtet werden muss. Das Zugabewasser wirkt sich jedoch nachteilig auf die Zeitdauer bis zur Belastbarkeit des reparierten Strassenbelages aus. Ausserdem kann der bekannte Baustoff nur bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes des Zugabewassers verarbeitet werden. The addition of adding water a highly viscous flowable asphalt construction material is achieved, which is easy to process and does not necessarily have to be compacted after installation. However, the addition of water has a detrimental effect on the duration of the load capacity of the repaired road surface. In addition, the known building material can only be processed at temperatures above the freezing point of the additional water.
[0007] Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit vorzuschlagen, die Zeitdauer bis zur Belastbarkeit des Strassenbelages zu reduzieren und auch einen Einbau bei tiefen Temperaturen zu ermöglichen. Based on the described prior art, the present invention seeks to propose a way to reduce the time to the load capacity of the road surface and also to allow installation at low temperatures.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren zur Herstellung eines zum Kalteinbau geeigneten Asphaltbaustoffes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen entsprechenden Asphaltbaustoff mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 5 sowie einem Verfahren zur Herstellung, insbesondere zur Ausbesserung, eines Strassenbelages mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den jeweils rückbezogenen Ansprüchen zu entnehmen. This object is achieved according to the invention by a method for producing a suitable for cold asphalt construction material with the features of claim 1, a corresponding Asphaltbaustoff with the features of the independent claim 5 and a method for manufacturing, in particular for repair, a road surface with the features of Patent claim 8 solved. Further advantageous embodiments are shown in the respective dependent claims.
[0009] Der Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, den Wasseranteil des kalt einzubauenden Asphaltbaustoffes deutlich gegenüber dem Stand der Technik zu reduzieren. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine übliche Kaltasphaltmischung verwendet, die eine grobkörnige hohlraumreiche Mineralstoffkörnung und ein Bitumenbindemittel zur umhüllenden Benetzung der Mineralstoffkörnung in einer wässrigen Emulsion aufweist sowie einen Füller für die Hohlräume in der Mineralstoffkörnung, der ein Mörtelbindemittel und feinkörnigen gewaschenen Sand als feste Grundstoffe enthält. Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren werden die festen Grundstoffe des Füllers mit der Kaltasphaltmischung ohne Beigabe von Zugabewasser vermischt. Während des Mischvorgangs wird der wässrigen Emulsion der Kaltasphaltmischung das enthaltene Wasser durch das Mörtelbindemittel entzogen. Das von dem Mörtelbindemittel aufgenommene Wasser führt zu einer chemischen Reaktion des Mörtelbindemittels, sodass die Mörtelmischung aushärten kann. The invention is based on the core idea of significantly reducing the water content of the cold asphalt material to be installed compared with the prior art. The proposed method employs a common cold asphalt mixture comprising a coarse grained mineral granule and a bitumen binder for wetting the mineral granules in an aqueous emulsion and a filler for the cavities in the mineral granules containing a mortar binder and fine-grained washed sand as solid precursors. According to the process of the invention, the solid base materials of the filler are mixed with the cold asphalt mixture without addition of adding water. During the mixing process, the aqueous emulsion of the cold asphalt mixture is deprived of the contained water by the mortar binder. The water absorbed by the mortar binder causes a chemical reaction of the mortar binder, so that the mortar mixture can harden.
[0010] Dabei wird als Mörtelbindemittel vorzugsweise reiner Zement oder ein Zement-Kalk-Gemisch verwendet. Durch die variable Einstellung des Kalkanteils sowie gegebenenfalls durch die Zugabe von Zusatzstoffen können die Eigenschaften des Belages geändert werden, insbesondere im Hinblick auf die Festigkeit, die Elastizität und den Abrieb. Die Kaltasphaltmischung und die Mörtelmischung werden zweckmässigerweise ausschliesslich im Kaltmischverfahren, beispielsweise in einer Mischtrommel eines Zwangsmischers, gemischt. Dabei werden die Hohlräume in der Kaltasphaltmischung mit der Mörtelmischung, insbesondere mit dem Sand des Füllers, aufgefüllt, wobei sich das Mörtelbindemittel grösstenteils an dem Bitumenbindemittel, das die Mineralstoffkörnung umhüllt, anlagert. It is used as a mortar binder preferably pure cement or a cement-lime mixture. By the variable adjustment of the lime content and optionally by the addition of additives, the properties of the coating can be changed, in particular with regard to the strength, elasticity and abrasion. The cold asphalt mixture and the mortar mixture are expediently mixed exclusively in the cold mixing process, for example in a mixing drum of a forced mixer. In this case, the cavities in the cold asphalt mixture are filled with the mortar mixture, in particular with the sand of the filler, whereby the mortar binder is largely attached to the bituminous binder which surrounds the mineral grain.
[0011] Vorzugsweise wird die Kaltasphaltmischung, das Mörtelbindemittel und der Sand in einem Mischungsverhältnis von etwa 10 : 2–3 : 1–2 miteinander gemischt. Das Volumen- bzw. Masseverhältnis beträgt bei der Verwendung von reinem Zement als Mörtelbindemittel typisch 10 : 2 : 1, bei der Verwendung eines Zement-Kalk-Gemisches als Mörtelbindemittel in etwa 10 : 3 : 2. Als besonders günstig hat sich bei einem aus Zement und Kalk zusammengesetzten Mörtelbindemittel ein Mischungsverhältnis von Zement und Kalk von 2 : 1 erwiesen. Preferably, the cold asphalt mixture, the mortar binder and the sand in a mixing ratio of about 10: 2-3: 1-2 mixed together. The volume or mass ratio is when using pure cement as a mortar binder typically 10: 2: 1, when using a cement-lime mixture as a mortar binder in about 10: 3: 2 has been particularly favorable in a cement and lime composite mortar binder has a mixing ratio of cement and lime of 2: 1 proved.
[0012] Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird nach dem Bereitstellen der Kaltasphaltmischung und der Grundstoffe des Füllers zuerst das Mörtelbindemittel in die Mischtrommel des Zwangsmischers gegeben und durch Rotieren der Mischtrommel in dieser verteilt. Anschliessend werden die Kaltasphaltmischung sowie der Sand in beliebiger Reihenfolge zugegeben, wobei zunächst eine Zwischenmischung aus dem Mörtelbindemittel und der Kaltasphaltmischung bzw. des Mörtelbindemittels und dem Sand hergestellt werden kann, bevor der jeweilige andere Stoff zugeführt wird. Es ist auch möglich, die Kaltasphaltmischung und den Sand der stehenden Mischtrommel mit dem darin verteilten Mörtelbindemittel nacheinander oder gemeinsam zuzuführen und in einem einzigen Mischvorgang mit dem Mörtelbindemittel zu vermengen. Indem das Mörtelbindemittel zuerst in die Mischtrommel gegeben und dort gleichmässig verteilt und danach erst die Kaltasphaltmischung zugegeben wird, kann ein Anhaften der Kaltasphaltmischung an der Mischtrommel zuverlässig verhindert werden. Während des Kaltmischvorgangs wird die mit dem Bitumenbindemittel umhüllte Mineralstoffkörnung mit dem Mörtelbindemittel vollständig bedeckt, sodass eine weitgehend trockene und damit rieselfähige Asphaltbaustoff als Mischung gebildet wird. In a preferred embodiment of the inventive method after the preparation of the cold asphalt mixture and the precursors of the filler first the mortar binder is added to the mixing drum of the forced mixer and distributed by rotating the mixing drum in this. Subsequently, the cold asphalt mixture and the sand are added in any order, wherein initially an intermediate mixture of the mortar binder and the cold asphalt mixture or the mortar binder and the sand can be prepared before the respective other substance is supplied. It is also possible to feed the cold asphalt mixture and the sand of the standing mixing drum with the mortar binder distributed therein successively or together and to mix in a single mixing operation with the mortar binder. By placing the mortar binder first in the mixing drum and evenly distributed there and then only the cold asphalt mixture is added, adhesion of the cold asphalt mixture to the mixing drum can be reliably prevented. During the cold mixing process, the mineral aggregate covered with the bituminous binder is completely covered with the mortar binder so that a largely dry and therefore free-flowing asphalt building material is formed as a mixture.
[0013] Der erfindungsgemässe Asphaltbaustoff zum Kalteinbau als Strassenbelag weist kein Zugabewasser und somit eine rieselförmige Konsistenz auf, nachdem die grobkörnige hohlraumreiche Kaltasphaltmischung mit dem Mörtelbindemittel und dem gewaschenen Sand des Füllers vermischt ist. Vorteilhafterweise ist die Mineralstoffkörnung, die von dem Bitumenbindemittel umhüllt ist, umgreifend mit dem Mörtelbindemittel bedeckt, wobei der feinkörnige Sand die Hohlräume der grobkörnigeren Mineralstoffkörnung ausfüllt. Dabei ist der vorgeschlagene Asphaltbaustoff vorzugsweise gemäss dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt. The inventive asphalt construction material for cold installation as a road surface has no addition water and thus a free-flowing consistency, after the coarse-grained hollow-rich cold asphalt mixture is mixed with the mortar binder and the washed sand of the filler. Advantageously, the mineral grain, which is enveloped by the Bitumenbindemittel, encompassing covered with the mortar binder, wherein the fine-grained sand fills the cavities of the coarse-grained mineral grain. In this case, the proposed asphalt building material is preferably prepared according to the method described above.
[0014] Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Strassenbelages unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Asphaltbaustoffes ist insbesondere zur Ausbesserung von Strassenbelägen vorgesehen. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst die Herstellung des Asphaltbaustoffes vorzugsweise direkt an dem Ort der Einbringung, das Kalteinbringen des Asphaltbaustoffes sowie das Verdichten des eingebrachten Asphaltbaustoffes zum Verbinden der Mineralstoffkörnung über das Bitumenbindemittel und das vollständige Ausfüllen der Hohlräume zwischen der mit dem Bitumenbindemittel umhüllten Mineralstoffkörnung durch den Füller. Es ist selbstverständlich, dass der Asphaltbaustoff auch entfernt von dem Einbringungsort hergestellt und zu dem Einbringungsort gebracht werden kann, wenn man darauf achtet, dass der Asphaltbaustoff beim Transport nicht zu sehr verdichtet wird und ausserdem die Abbindezeit des Füllers nicht erreicht wird. Dies ist in der Regel nur möglich, wenn der Herstellort unweit des Einbringungsortes ist. Beim Verdichten des kalt eingebauten Asphaltbaustoffes werden ineinander verschachtelte Tragstrukturen durch die Kaltasphaltmischung und dem Füller gebildet. Die beiden Tragstrukturen sind insbesondere lückenlos miteinander verbunden, wobei der Füller die Kaltasphaltmischung zusätzlich stützt. The inventive method for producing a road surface using the asphalt material described above is provided in particular for the repair of road surfaces. The proposed method comprises producing the asphaltitious material preferably directly at the point of introduction, cold introduction of the asphaltitious material, and compacting the incorporated asphaltitious material to join the mineral aggregate over the bituminous binder and completely fill the voids between the mineral aggregate covered with the bituminous binder through the filler. It goes without saying that the asphalt building material can also be produced remotely from the place of introduction and brought to the place of introduction, if it is ensured that the asphalt building material is not compressed too much during transport and, moreover, the setting time of the filler is not reached. This is usually only possible if the place of manufacture is not far from the Einbringungsortes. When compacting the cold-built asphalt building material, nested support structures are formed by the cold asphalt mixture and the filler. The two support structures are in particular seamlessly connected to each other, wherein the filler additionally supports the cold asphalt mixture.
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