DD156817A1 - Verfahren zur herstellung von thixotropen bitumenemulsionen - Google Patents

Abstract

Durch Einemulgierung oder nachtraegliches Zumischen von 0,1 bis 10 %, vorzugsweise 1 bis 5 %, anorganischen oder organischen Sulfonen, Sulfonsaeuren, Sulfonaten, Sulfaten und/oder deren Derivate werden Emulsionen mit guter Verarbeitbarkeit auch bei niedrigen Temperaturen sowie hoher Standfestigkeit im belastungsfreien Zustand hergestellt.Diese Bitumenemulsionen sind besonders fuer Oberflaechenbehandlungsverfahren von Strassen mit starkem Gefaelle geeignet.

Description

Verfahren zur Herstellung von thixotropen Bitumenemulsionen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von thixotropen Bitumenemulsionen mit geringer Fließneigung, welche vor allem im Straßen- und Wegebau zur Vermeidung von Emulsionsverlusten Anwendung finden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Ausführung von Oberflächenbehandlungen im Straßen- und Wegebau verlangt unter heutigen Verkehrsbeanspruchungen vor allem hochviskose und schnell abbindende bituminöse Bindemittel. Dem Abbindevermögen wird weitgehend durch den Einsatz kationaktiver Bitumenemulsionen, die relativ schnell brechen sowie ein gutes Benetzungs- und Haftvermögen besitzen, entsprochen.

Der kationaktive Charakter der Emulsionen bewirkt eine schnelle Verbindung von Bitumen und Mineralstoff und die Zwischenlagerung von Wasser, wie bei Anwendung anionaktiver Emulsionen, wird vermieden.

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Schwieriger ist es, eine dem Anwendungszweck entsprechende Viskosität einzustellen.

Bei Bitumeneinulsionen, die für die Anwendung im Straßenbau ein günstiges Viskositäts-Temperatur-Verhalten haben, ist die Viskosität im wesentlichen von der Viskosität der wäßrigen Phase abhängig.

Für viele Anwendungsfälle, insbesondere bei starkem Quer- und Längsgefälle, ist die Viskosität herkömmlich hergestellter Bitumenemulsionen oft zu niedrig, so daß nach dem Aufspritzen auf die Straße und vor dem Aufbringen von Splitt ein Teil der Emulsion bereits abfließt. Die erforderliche Erhöhung der Viskosität wird größtenteils durch eine Erhöhung des Bitumengehaltes erreicht. Um eine entsprechende Wirkung zu erzielen und außerdem die Verspritzbarkeit noch zu gewährleisten, kommt man aber in einen Bereich, der eine genaue Bitumendosierung voraussetzt. Schon geringe Schwankungen im BitufTiengehalt der Emulsion verursachen große Viskositätsunterschiede. Da bei dieser Fahrweiso die Viskosität auch noch im hohen Maße vom Dispersitätsgrad der Emulsion abhängig ist, kann es zu Schwierigkeiten bei deren Anwendung kommen.

Obwohl die Erhöhung des Bitumengehaltes das einfachste Verfahren zur Viskositätserhöhung darstellt, sind Verfahren bekannt, wie mittels Zusätzen viskositätserhöhender Substanzen gleiche Eigenschaften erzielt werden.

So wird, wie im US-Patent 2 855 319 beschrieben, die Viskosität von Bitumenemulsionen durch Zusatz von Natriumhydroxid erhöht.

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Beide Verfahren, die Erhöhung des Bitumengehaltes und der Zusatz viskositätserhöhender Substanzen, führen neben der Viskositätserhöhung außerdem zu einem ungünstigen Viskositäts-Temperatur-Verhalten, so daß die Verarbeitung dieser Emulsionen bei niedrigen Temperaturen stark beeinträchtigt wird.

Ziel der Erfindung

Es ist Zi'el der Erfindung, thixotrope Bitumenemulsionen mit niedriger Viskosität und deshalb guter Verarbeitbarkeit auch bei niedrigen Temperaturen sowie hoher Standfestigkeit im belastungsfreien Zustand herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, thixotrope Bitumenemulsionen nach herkömmlichen Verfahren und Rezepturen unter Zusatz organischer oder anorganischer Schwefelverbindungen herzustellen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß durch Einemulgierung oder nachträglichen Zusatz von Sulfonen, Sulfonsäuren, Sulfonaten und/oder Sulfaten zu anionaktiven, kationaktiven oder nichtionogenen Bitumenemulsionen ausreichender Stabilität eine reversible Koagulationsstruktur in den Emulsionen erzeugt wird.

Diese isotherme Gel-Sol-Gel~Umwandlung (Thixotropie) wird durch den Zusatz von 0,1 bis 10 %, vorzugsweise 1,0 bis 5 %,anorganischer und organischer Schwefelverbindungen,

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wie Natriumalkylmonosulfonat, Alkylbenzolsulfonsäure, CaI-ziumalkylbenzolsulfonat, Triäthanolaminalkylsulfat, Kaliumsulfat und davon abgeleitete anorganische und organische Derivate, hervorgerufen.

In der Praxis äußert sich dieses Verhalten dadurch, daß sich die Viskosität der Emulsion auch bei geringer Beanspruchung nicht oder nur unwesentlich ändert, im praktisch belastungsfreien oder -armen Zustand die Emulsionen rasch "stehen" und damit keine Fließneigung mehr zeigen.

Die erfindungsgemäß hergestellten thixotropen Bitumenemulsionen haben gegenüber den durch Erhöhung des ßiturnengehaltes oder durch Zusatz viskositätserhöhender spezieller Chemikalien erhaltenen hochviskosen Emulsionen den Vorteil einer verbesserten Standfestigkeit.

Aufgrund der nicht oder nur geringfügig veränderten Viskosität lassen sich diese Emulsionen gleichgut wie niedrigviskose Emulsion verspritzen. Nach dem Verspritzen erfolgt kein Fließen mehr, die Emulsionen laufen von den Belägen nicht mehr ab und es wird möglich, auch auf Straßen mit starkem Quer- und Längsgefälle Oberflächenbehandlungen relativ verlustfrei durchzuführen.

Die gesamte aufgespritzte Emulsionsrnenge steht so für das Abbinden der Mineralstoffe zur Verfügung. Das führt durch Verhinderung von Verlusten zu einer wesentlichen Einsparung an Bitumenemulsionen,

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Ausführungsbeispiele

Anhand nachfolgender Beispiele soll das erfindungsgemäße Verfahren näher dargelegt werden.

Beispiel 1

Vor der Herstellung einer unstabilen Bitumenemulsion werden der wäßrigen Phase 2 % Natriumalkylsulfonat der allgemeinen Formel

R - SO - Na

(R = Kohlenwasserstoff rest der mittleren Kettenlänge C) zugesetzt und intensiv vermischt.

Es entsteht eine thixotrope Emulsion mit folgenden Eigenschaf ten :

Viskosität 18,9 AuslaufSekunden

Stabilität unstabil

Haftung bei Heißwasserlagerung 90 %

Diese Emulsion zeigt beim Auftrag auf eine Straßenoberfläche mit einem Gefälle von 12 % und einer Aufwandsmenge von

2 1,6 kg/m keinerlei Fließneigung.

Beispiel 2

In eine kationaktive Bitumenemulsion werden nachträglich 1,6 % Calziumalkylbenzolsulfonat, das vorher in der doppel· ten Menge Wasser gelöst wurde, eingemischt.

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Es entsteht eine thixotrope Emulsion mit folgenden Eigens'chaf ten :

Viskosität 21,8 AuslaufSekunden

Stabilität unstabil

Haftung bei Heißwasserlagerung 100 %

Von dieser Emulsion wurden bei 25 C auf eine Platte mit einem Gefalle von 15 % 1,6 kg/m aufgetragen.

Trotz ihrer geringen Viskosität zeigt diese Emulsion keine Fließneigung.

Diese Emulsion ist ebenfalls, wie die unter Beispiel 1 genannte, zur Oberflächenbehandlung von Straßen mit starkem Gefalle geeignet.

Claims (2)

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   Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur herstellung von thixotropen Bitumencnulsionen, gekennzeichnet dadurch, daß den bekannten anionaktiven, kationsktiven oder nichtionogenen Bitumenemulsionen ausreichender Stabilität 0,1 bis .10 %, vorzugsweise 1 bis 5 %,anorganische und organische Sulfone,
   Sulfonsäuren, Sulfonate, Sulfate und/oder deren Derivate einemulgiert bzw. nachträglich zugesetzt werden.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bevorzugt Nat riumalkylrnonosulf onsäure , Alkylbenzolsulf onsäure, Calziumalkylbenzolsulfonat, Triäthanolaminalkylsulfat und/oder Kaliumsulfat eingesetzt wird.