DD231216A3 - BINDER FOR ROAD CONSTRUCTION - Google Patents
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- C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Bindemittel fuer den Bau von Verkehrsflaechen, insbesondere von Strassen mit Eignung fuer den heutigen, modernen Strassenbau. Das Ziel der Erfindung liegt dabei im Einsparen von volkswirtschaftlich wichtigen Rohstoffen, wie Kohle und Mineraloel, die bei der Erzeugung des Bindemittels fuer die Herstellung von Verkehrsflaechenbelaegen bisher zur Anwendung gekommen sind. Die sich daraus ergebende technische Aufgabe wird durch ein Bindemittel geloest, dessen Komponenten Propanbitumen und Abfallprodukte aus der Koksschwelerei oder Teergewinnung bisher in grossen Mengen als unbrauchbar auf Kippen gegeben wurden. In Ausfuehrungsbeispielen werden guenstige Masse-%-Verhaeltnisse der Komponenten aufgezeigt und erlaeutert.The invention relates to a novel binder for the construction of Verkehrsflaechen, especially roads with suitability for today's modern road construction. The aim of the invention lies in the saving of economically important raw materials, such as coal and mineral oil, which have hitherto been used in the production of the binder for the production of Verkehrsflaechenbelaegen. The resulting technical problem is solved by a binder, the components of which have been given propane bitumen and waste products from Koksschwelerei or tar recovery hitherto in large quantities as unusable tipping. In exemplary embodiments, favorable mass% ratios of the components are shown and explained.
Description
Titel der Erfindung Bindemittel für den StraßenbauTitle of the invention Binder for road construction
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bindemittel für den Bau von Verkehrsflächen, insbesondere für Beläge des Straßenbaues.The invention relates to a binder for the construction of traffic areas, in particular for coverings of road construction.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Als Bindemittel für den Bau von Verkehrsflächen, insbesondere von Straßen, wird weltweit Bitumen, ein Produkt der Mineralölrafination,, verwendet. Bitumen hat als Straßenbaubindemittel die vorher verwendeten steinkohlenteerartigen Produkte abgelöst. Die Gründe liegen einerseits darin, daß vor Jahren Mineralölvorräte billig zur Verfügung standen und andererseits Bitumen mit seiner größeren Plastizitätsspanne die für stärker gewordene Verkehrsbelastung notwendige Temperaturempfindlichkeit besitzt. Die Kostenexplosion des Mineralöls und dessen weltweite Verknappung zwingen international zur Suche nach alternativen Lösungen, welche weitestgehend vom Mineralöl unabhängig machen.As a binder for the construction of traffic areas, in particular of roads, bitumen, a product of Mineralölrafination ,, is used worldwide. As a road construction binder, bitumen has replaced the previously used coal-tar-like products. On the one hand, the reasons lie in the fact that mineral oil stocks were available cheaply years ago and, on the other hand, bitumen, with its larger plasticity range, possesses the temperature sensitivity required for an increased traffic load. The cost explosion of mineral oil and its worldwide shortage are forcing the international search for alternative solutions that are largely independent of mineral oil.
So werden heute Straßenbau-Bitumen/Pecli-Gemische angewendet, wobei das erforderliche Pech bei der Destillation von Steinkohlenteer erzeugt wird. Steinkohlenteerpech steht aber ebenfalls nur begrenzt zur Verfügung, da es als hochwertiger Rohstoff zur Herstellung von Kohlenstoff-Produkt en eingesetzt wird. Soll Pech als überwiegende Bindemittelkomponente verwendet werden, so wird die erforderliche Plastizitätsspanne - die Differenz zwischen Erweichungspunkt und Brechpunkt - nur durch aufwendige thermische Modifizierung des Peches erreicht, was ein Nachteil dieses bekannten Bindemittels ist.Road construction bitumen / pecli mixtures are now used to produce the pitch required for the distillation of coal tar. Coal tar pitch is also limited, as it is used as a high-quality raw material for the production of carbon products. If pitch is to be used as the predominant binder component, then the required plasticity range - the difference between the softening point and the breaking point - is only achieved by complex thermal modification of the pitch, which is a disadvantage of this known binder.
Als eine weitere Methode zum Erzielen der erforderlichen Plastizitätsspanne ist die Suspendierung von Steinkohlenteerpeoh mit fein gemahlener Kohle bekannt. Dabei können die Kohleteerteile bis zu 10 % betragen. Die Kohle wird dabei nur zu sehr geringen Teilen aufgelöst und erreicht dabei nicht die Beschaffenheitsdaten der heute verwendeten Bitumensorten. Substitutionsprodukte für Bitumen müssen aber diesen Anforderungen weitgehend entsprechen, um einer problemlosen Verarbeitung und Beanspruchbarkeit moderner Straßenbauprodukte zu genügen. Diesen Anforderungen entspricht ein Straßenbelagbindemittel nach der DE-OS 30 01 078, welches man durch Desintegration von zerkleinerter Kohle oder ähnlichen kohlestof fhaltigen Rohstoffen mit einer Kombination bestimmter petrol- und kohlestämmiger aromatischer Lösungsmittel erhält. Dabei läßt sich die gewünschte Penetration nur erreichen durch den Anteil der Siedepunkte der dabei abgetoppten leichtflüchtigen Bestandteile sowie durch den Zusatz und die Siedelage hocharomatischer Teerfraktionen. Die Herstellung des Bindemittels erweist sich deshalb bei diesem Verfahren als technologisch aufwendig. Der hauptsächliche Nachteil liegt jedoch, ebenso wie bei den anderen beschriebenen Lösungen, darin, daß hochwertige Primärrohstoffe als Ausgangsstoffe zum Herstellen des Bindemiitels benötigt werden.As another method for achieving the required plasticity margin, the suspension of coal tar pitch with finely ground coal is known. The coal parts can be up to 10%. The coal is dissolved only to very small parts and does not reach the consistency of today used Bitumensorten. However, substitution products for bitumen must largely meet these requirements in order to meet the problem of processing and resistance of modern road building products. These requirements corresponds to a road surface binder according to DE-OS 30 01 078, which is obtained by disintegration of crushed coal or similar kohlestof fhaltigen raw materials with a combination of certain petroleum and kohlestämmiger aromatic solvent. In this case, the desired penetration can only be achieved by the proportion of the boiling points of the volatile constituents which have been eliminated, and by the addition and the boiling point of highly aromatic tar fractions. The preparation of the binder therefore proves to be technologically complex in this process. However, the main drawback, as with the other solutions described, is that high quality virgin raw materials are needed as starting materials for making the binder.
Zur wirtschaftlicheren Herstellung eines Bindemittels hat man nach der Auslegeschrift 1194310 und dem Wirtschaftspatent 155172 auch schon bei der.Entaschung von Kohleverflüssigungen entstandene Rückstände wie Teeröle, Pechdestillate u.dgl. dem bekannten Straßenbau-Bitumen als Weichmacher zugesetzt.For the more economical production of a binder, according to the patent specification 1194310 and the commercial patent 155172, residues already formed during the depletion of coal liquefaction, such as tar oils, pitch distillates and the like, have also been obtained. the known road construction bitumen added as a plasticizer.
Da Straßenbaubitumen als hochwertiges Produkt der Erdöldestillation immer wertvoller geworden ist, ist man nach dem WP 218771 auch schon dazu übergegangen für Verkehrsflächen und Straßenbeläge Propanbitumen unter Zuführung von Weichmachern in Form von Prozeßöl zu verwenden. Die einschlägige Fachliteratur gibt in Tabellenform günstige Mischungsverhältnisse dafür an. Prozeßöle sind jedoch ebenfalls Produkte aus der Erdölverarbeitung und stehen als solche nicht in den Mengen zur Verfugung, die notwendig sind zur Abdeckung des enorm gestiegenen Bedarfes an Beschichtungsmaterial in Form von Bindemitteln für Verkehrsflächen, insbesondere Straßenbau.Since road construction bitumen has become increasingly valuable as a high-quality product of petroleum distillation, according to WP 218771, it has already been used for traffic areas and road surfaces to use propane bitumen with the supply of plasticizers in the form of process oil. The relevant specialist literature gives in table form favorable mixing ratios for it. However, process oils are also products of petroleum processing and, as such, are not available in the quantities necessary to meet the enormously increased demand for coating material in the form of road surface binders, particularly road construction.
Die Verwendung des Propanbitumens ist jedoch inzwischen eine vielfache, nicht nur ökonomische sondern aus der Sicht des Umweltschutzes resultierende Notwendigkeit geworden. Das ungelöste Problem besteht nunmehr darin eine andere, in ausreichenden Mengen immer vorhandene, wirtschaftlich günstigere Komponente dem Propanbitumen zuzuordnen.However, the use of propane bitumen has now become a multiple, not only economic, but from the viewpoint of environmental protection resulting necessity. The unsolved problem now is to assign another, in sufficient quantities always available, more economical component of the propane bitumen.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Es ist das Ziel der Erfindung, ein Bindemittel für den Straßenbau zu schaffen, welches ökonomisch herstellbar und anwendbar ist, die dem Straßenbau-Bitumen äquivalenten Eigenschaften aufweist und eine maximale Verwertung von Abfallprodukten aus der Mineral- bzw. Schmierölgewinnung und der Teergewinnung garantiert.It is the object of the invention to provide a binder for road construction which is economical to manufacture and use, which has equivalent properties to road bitumen and guarantees maximum recovery of waste products from mineral or lube oil recovery and tar recovery.
Der Erfindung liegt die technische Aufgäbe zugrunde ein Straßenbaubindemittel aus Substitutionsprodukten für Straßenbaubitumen, Kohle- und Prozeßöl zu schaffen, welches durch ein günstiges Masseprozentverhältnis dieser Stoffe, dem Straßenbaubitumen entsprechende positive Eigenschaften hat.The invention is based on the technical task of creating a road construction binder from substitution products for road bitumen, coal and process oil, which has a favorable mass percentage ratio of these substances, the road bitumen corresponding positive properties.
Merkmale der ErfindungFeatures of the invention
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Bindemittel, daß sich aus Sekundärrohstoffen zusammengesetzt und zwar überraschenderweise aus solchen, die bisher in der Fachwelt aufgrund ihrer Eigenschaften als ungeeignet für eine Verwendung im Verkehrsflächen- und Straßenbau galten. Das erfindungsgemäße Bindemittel setzt sich aus den Produkten Propanbitumen und einem Weichmacher aus Teerrückständen zusammen. Durch die Kombination beider Produkte lassen sich für den Verkehrsflächen?- und Straßenbau geeignete Bindemittel herstellen. Als Weichmacher für den Propanbitumen sind Stoffe, wie Teere auf Stein»- und Braunkohlenbasis, Teerpeche, Pechteere, Teerweichpeche, Teerrückstände und Spaltharze mit einem Siedebereich > 3800C zu verwenden. Diese sind hinsichtlich ihrer Eignung vorzugsweise in Form von Rückständen aus der Koksschwelerei und der Teergewinnung anwendbar. Die Mischungsanteile liegen bei der Verwendung von Teerrückstand vorzugsweise zwischen 60 - 80 Masse-% Propanbitumen und 20 - 40 Massel Teerrückstand. Durch eine anteilmäßige Änderung der Komponenten Propanbitumen und Weichmacher sind je nach dem gewünschten Zweck Bindemittel mit verschiedener Viskosität herstellbar. Dadurch lassen sich praktisch alle Erfordernisse und Bauweisen des bituminösen Verkehrsflächen- und Straßendeckenbaus erfüllen. Das erfindungsgemäß hergestellte Bindemittel weist folgende, für den Straßenbau günstige Eigenschaften auf:According to the invention this object is achieved by a binder that composed of secondary raw materials and that surprisingly from those that were previously considered in the art due to their properties as unsuitable for use in traffic and road construction. The binder of the invention is composed of the products propane bitumen and a plasticizer from tar residues. The combination of both products makes it possible to produce suitable binders for traffic areas and road construction. As plasticizers for the propane bitumen, substances such as tars on stone and lignite base, tar pitch, pitcher tar, tar soft pitches, tar residues and split resins with a boiling range> 380 0 C are to be used. These are preferably applicable in terms of their suitability in the form of residues from Koksschwelerei and tar recovery. The blending proportions are preferably between 60-80% by weight of propane bitumen and 20-40% by weight of tar residue when using tar residue. By a proportional change of the components propane bitumen and plasticizer binders with different viscosity can be produced depending on the desired purpose. As a result, virtually all requirements and construction methods of bituminous traffic surface and road surface construction can be met. The binder produced according to the invention has the following properties, which are favorable for road construction:
- Hohe Wärmebeständigkeit- High heat resistance
Geringe Formänderung bei Krafteintragung im hohen Temperaturbereich. - Gutes KälteverhaltenSlight change in shape with force entry in the high temperature range. - Good cold behavior
Flexibilität, d. h. großes Formänderungsvermögen ohne Rißbildung unter Last- und Temperatureinwirkung bei niedrigen Temperaturen. Vermeidung von irrever-1 siblen Rissen in der kühlen Jahreszeit infolge Temperaturkontraktion und Überschreitung der Zugfestigkeit unter Belastung bzw. in der Periode geringster Uhtergrundtragfähigkeit. Hohe Verschleißfestigkeit und WiderstandsS-fähigkeit gegen Einwirkung von Frost und chemischen Auftaumitteln.Flexibility, ie great flexibility without cracking under load and temperature at low temperatures. Avoid irrever- 1 sitive cracks in the cool season due to temperature contraction and exceeding the tensile strength under stress or in the period of lowest Uhtergrundtragfähigkeit. High resistance to wear and resistance to the effects of frost and chemical thawing agents.
P Gute Haftung am Gestein £ WirtschaftlichkeitP Good adhesion to the rock £ economy
Wirtschaftliche Verarbeitung unter geringstem energieökonomischen Aufwand, d. h. niedrige Verarbeitungstemperaturen.Economical processing with the least energy-economic effort, d. H. low processing temperatures.
Propanbitumen ist ein Extraktionsbitumen, das in der letzten Gewinnungsstufe von Schmier- und Mineralölen, bei der Endasphaltierung durch Extraktion des Rückstandes aus anderen Produktionsstufen mit Propan, als Abfallprodukt, anfällt. Dieses Extraktionsbitumen erfüllt prinzipiell keine der Anforderungen, die an ein Straßenbaubitumen gestellt werden. Es wird deshalb als Zusatzstoff bei der Herstellung von Bautenschutzstoffen sowie zur Herstellung spröder Vergußmassen verwendet oder in großen Mengen auf Kippen gegeben. Bei versuchter Verwendung des Propanbitumens als Zusatzstoff zur Herstellung von Straßenbau-1 bindemitteln war es nahezu unbrauchbar. Es ist bereits bei 2O0G sprunghaft und zeigt ein außerordentlich schlechtes Kälteverhalten, d. h. in der Deck-schicht treten bei Frost irreversible Risse auf, die in kurzer Zeit zur Zerstörung der Straßendecke führen. Auch die Verschleißfestigkeit durch Verkehrst und Witterungseinflüsse ist gering.Propane bitumen is an extraction bitumen obtained in the final extraction stage of lubricating and mineral oils, in the final asphaltification by extraction of the residue from other stages of production with propane, as a waste product. In principle, this extraction bitumen does not satisfy any of the requirements placed on road construction bitumen. It is therefore used as an additive in the production of building preservatives and for the production of brittle potting compounds or added in large quantities on tipping. Of attempted use of propane bitumen, as an additive for the production of road construction binders 1, it was almost unusable. It is erratic even at 2O 0 G and shows an extremely poor cold behavior, ie irreversible cracks occur in the cover layer in frost, which leads in a short time to the destruction of the road surface. The wear resistance due to traffic and weather conditions is low.
Die Technologie der Gemischherstellung des erfindungsgemäßen Bindemittels für den Straßenbau aus Propanbitumen und Teerrückständen unterscheidet sich grundsätzlich nicht von der Herstellung standardisierter bituminöser Gemische, je^- doch ist für eine ausreichende Homogenisierung der Bindemittelkomponenten Sor^ ge zu tragen. Entweder werden die beiden Komponenten Propanbitumen und Weichmacher vorher in einem Behälter mit Rührwerk homogenisiert oder beide Kompo-The technology of mixture preparation of the binder according to the invention for road construction from propane bitumen and tar residues does not fundamentally differ from the production of standardized bituminous mixtures, but it is necessary to ensure sufficient homogenization of the binder components. Either the two components propane bitumen and plasticizer are first homogenized in a container with stirrer or both components
nenten werden während des Mischprozesses im vorgesehenen Verhältnis getrennt in den Mischer dosiert.During the mixing process, the components are metered separately into the mixer at the intended ratio.
Zur Erhöhung der Haftung am Gestein ist unter Umständen die Zugabe eines Haftverbesserers notwendig.To increase the adhesion to the rock, it may be necessary to add an adhesion promoter.
U 6 P U 6 P
Ausführungsbeispieleembodiments
Die Erfindung wird an den folgenden 4 Rezepturbeispielen näher dokumentiert. Beispiel 1 (Produkt 1) Bindemittel bestehend ausThe invention is further documented in the following 4 recipe examples. Example 1 (product 1) Binder consisting of
20 Massel Teerrückstand (Spalt 4) 80 Massel Propanbitumen20 mass of tar residue (gap 4) 80 mass of propane bitumen
100 Massel100 pigs
Penetration 1/10 mm Erweichungspunkt Ring und Kugel 0C Brechpunkt n. Fraaß 0C Viskositätsspanne K Duktilität cm Haftung am Gestein % Penetration 1/10 mm Softening point Ring and sphere 0 C Breaking point n. Fraaß 0 C Viscosity range K Ductility cm Adhesion to the rock %
Produkt vergleichbares Straßenbaubitumen B 40 nach TGL 2835Product comparable road construction bitumen B 40 according to TGL 2835
32...3732 ... 37
36...5036 ... 50
Beispiel 2 (Produkt 2)Example 2 (Product 2)
Bindemittel "bestehend ausBinder "consisting of
40 MasseP% Teerrückstand (Spalt 4) 60 Masse?% Propanbitumen40% by mass of tar residue (gap 4) 60% by mass of propane bitumen
100 Massel100 pigs
Produkt vergleichbares Straißenbaubitumen B 130 nach TGL 2835Product comparable road construction bitumen B 130 according to TGL 2835
Penetration 1/10 mn EP R+K 0G Brechpunkt C Plastizitätsspanne K Duktilität cm Haftung am Gestein % Penetration 1/10 mn EP R + K 0 G Breaking point C Plasticity range K Ductility cm Adhesion to the rock %
Bituminöses Gemisch Typ Asphaltbeton mit Produkt 1 als BindemittelBituminous mixture Type Asphalt concrete with product 1 as binder
Rezeptur: 6,5 Masse-% Bindemittel Produkt 1Formulation: 6.5% by mass of binder Product 1
6,5 Massel Kalksteinmehl 10,3 Masse-% Sand 0/2 24,3 Masse--% Brechsand 0/2 27,2 Masse-% Splitt 2/8 25,2 Masse-% Splitt 8/166.5 mass of limestone powder 10.3 mass% sand 0/2 24.3 mass -% crushing sand 0/2 27.2 mass-% chippings 2/8 25.2 mass-% chippings 8/16
100,0 Masse:-%100.0 mass: -%
Gemisch mit Produkt 1 Gemisch mit als BM B 130 als BMixture with product 1 Mixture with as BM B 130 as B
Hohlraumgehalt VoI % 1,0 4,2Void content VoI% 1.0 4.2
MarshallstabilitätMarshall stability
7,0 407.0 40
2800 0,18 3,3 35615 0,05 8476 1,82800 0.18 3.3 35615 0.05 8476 1.8
Bituminöses Gemisch Typ Gusaphalt mit Produkt 2 als BindemittelBituminous mixture type Gusaphalt with product 2 as binder
Rezeptur: 9,0 Masse-% Produkt 2 als BindemittelFormulation: 9.0% by weight of product 2 as a binder
24,5 Massel Kalksteinmehl 24,5 Massel Kiessand 0/4 42,0 Masser-% SpIiU 2/824.5% limestone flour 24.5% gravel sand 0/4 42.0% by mass SPIiU 2/8
100,0 Masse-%100.0 mass%
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Legal Events
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