DE102005041624A1

DE102005041624A1 - Herstellungsverfahren für einen kaltvergossenen Straßenbelag

Info

Publication number: DE102005041624A1
Application number: DE102005041624A
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Antoine; Jérôme Marcilloux; Dominique Bonneau
Original assignee: Appia
Current assignee: Appia
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2006-03-30
Also published as: FR2874941A1; ES2267407B1; ES2267407A1; FR2874941B1

Abstract

Mineralgranulate, denen Kautschukpartikel zugemischt wurden, werden mit einer Bitumenemulsion überzogen. DOLLAR A Das Verfahren ermöglicht eine Verwertung abgenutzter Reifen, indem gleichzeitig die Schalleigenschaften der Straßenbeläge verbessert werden.

Description

Die Erfindung betrifft hauptsächlich die Herstellung von Straßendeckschichten.

Seit langem ist es bekannt, in den Straßenaufbau abgenutzte Autoreifen von Schwer- oder Leichtfahrzeugen einzubringen, die ganz, zerstückelt oder zu Partikeln zerkleinert werden, die Granulate oder „Reifenpulver" genannt werden, wobei vorausgesetzt wird, dass die Größe der Fragmente umso kleiner sein soll, je näher sie in oberflächennähere Schichten eingebracht werden. Diese Nutzung liefert eine Lösung für das Problem der Verwertung abgenutzter Reifen, dem die Hersteller und Vertreiber gegenüberstehen, die in Frankreich für das Ende der Nutzdauer dieser Produkte verantwortlich sind.

Außerdem zielt das Einbringen von Kautschukteilen in Straßenbeläge darauf ab, folgende Vorteile zu erzielen:

– bessere Ermüdungsfestigkeit
– Reduktion der Wärmeempfindlichkeit
– Geringere Eisbildung
– Lärmminderung
– Verringerung des Aquaplanings.

Es wurden zwei Arten des Einbringens von Kautschuk in heißvergossene Straßenbeläge entwickelt, und zwar ein „nasses" und ein „trockenes" Verfahren.

Im Nassverfahren werden die Kautschukbruchstücke in Heißasphalt eingebracht und das Ganze wird dann mit einem Mineralgranulat vermischt.

Unglücklicherweise hat die relative Komplexität des Verfahrens, das spezielle Einrichtungen erfordert, dazu beigetragen, das Kosten-/Nutzenverhältnis zunichte zu machen, weshalb der Einsatz des Verfahrens auf stark zielgerichtete Anwendungen eingeschränkt wurde.

Im Trockenverfahren wird der zu Partikeln (Granulat und/oder Granulatpulver) zerkleinerte abgenutzte Kautschuk in der Aufbereitungsanlage Mineralfragmenten zugesetzt, bevor das Bitumenbindemittel hinzugegeben wird.

In diesem letztgenannten Fall ist die Kohäsion des Straßenbelags nicht zufriedenstellend und manchmal ist eine Rissbildung des Kautschuks zu beobachten, die zur Verschlechterung des Überzugs führt.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, das die Nutzung abgenutzter Reifen in Straßendecken ermöglicht und nicht die Nachteile der bekannten Verfahren aufweist.

Seit einigen Jahren wurden vor allem in Europa Verfahren für sogenannte kaltvergossene Straßenbeläge entwickelt, die darin bestehen, ein Straßenbelagsmatexial vor Ort auf dem Straßenbaufahrzeug durch Mischen von Granulaten und Emulsionen mit oder ohne vor allem grenzflächenaktiven oder hydraulischen Zusätzen herzustellen. Die endgültige Kohäsion des Belags wird innerhalb einiger Minuten nach dem Auftragen und vollständigen Instabilwerden der Emulsion erreicht.

Dieses Verfahren fügt sich perfekt zwischen die beiden geläufigsten Straßenunterhaltungsverfahren ein. Die herkömmlichen Asphaltbetonarten gewährleisten nämlich ein sehr hohes Leistungsniveau, sowohl was die Haftfähigkeit als auch die Beständigkeit über die Zeit und den Lärmpegel betrifft, werfen aber hohe Kosten auf.

Die Oberflächenüberzüge ihrerseits ermöglichen es, die Dichtigkeit der Fahrbahn und die Rauheit der Oberfläche kostengünstig wiederherzustellen. Sie sind heikler herzustellen (Gefahr der Abscheidung von Granulat). Darüber hinaus erzeugen sie einen höheren Lärmpegel.

Der kaltvergossene Straßenbelag, der vom Standpunkt des Lärms her besser ist als der Überzug, ist teuerer als dieser. Er ist es aber wiederum weniger als die Asphaltbetonarten, ist aber technisch unterlegen, vor allem was die Lärmemissionen betrifft.

Die Erfindung zielt vor allem auf ein Herstellungsverfahren für einen kaltvergossenen Straßenbelag ab, bei dem Mineralgranulate mit einer Bitumenemulsion überzogen werden, und vorgesehen wird, dass der Straßenbelag Kautschukpartikel enthält.

Die sich ergänzenden oder ersetzenden optionalen Merkmale der Erfindung sind nachstehend aufgeführt:

– Die Kautschukpartikel stammen aus der Zerkleinerung abgenutzter Fahrzeugreifen.
– Die Kautschukpartikel stellen 0,1 bis 20%, vorzugsweise 0,5 bis 10% der Masse des Straßenbelags dar.
– Die Emulsion enthält ein Polymer und/oder einen natürlichen Kautschuklatex.
– Vor dem Uberziehen werden der Emulsion ein Polymer und/oder ein natürlicher Kautschuklatex zugesetzt.
– Während des Überziehens werden der Emulsion ein Polymer und/oder ein natürlicher Kautschuklatex zugesetzt.
– Das Polymer und/oder der natürliche Kautschuklatex stellen jeweils 0,5 bis 10%, vorzugsweise 1 bis 5% der Masse der Emulsion dar.

Die Erfindung hat auch einen Fahrbahnbelag zum Gegenstand, der sich aus dem Aufbringen mindestens einer kaltvergossenen Straßenbelagsschicht ergibt, bei dem Mineralgranulate in einer Bitumenemulsion eingeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schicht bildende Straßenbelag durch das vorstehende Verfahren erhalten wird.

In den nachstehenden Beispielen werden zwei Versuchsarten verwendet, um die Kohäsion der Straßenbeläge auszuwerten.

1. Der Shulze-Breuer-Versuch zielt darauf ab, die Beständigkeit des Materials unter Rütteln in Wasser enthaltenden Zylindern zu charakterisieren. Es werden kleine Splittproben (Korngröße 0/2), die Kautschukpartikel enthalten, mittels einer Hydraulikpresse hergestellt (Druck 10 bar, 1 Minute lang). Die erhaltenen Zylinder werden durch 3-stündiges Eintauchen in Wasser unter Vakuum entgast, und dann weitere 3 Stunden lang in mit Wasser gefüllten Drehzylindern gerüttelt. Der Masseverlust während des Rüttelns charakterisiert die Beständigkeit des Materials.
2. Der Verschleißfestigkeitsversuch WTAT ist Gegenstand des Standards ASTM D3910 und des europäischen Normvorschlags pr EN 12274-5 vom April 1997.

Der Versuch besteht darin, eine Abriebwirkung mittels eines Hartgummizylinders zu bewirken, der durch ein seitliches Planetengetriebe angetrieben ist, das einen Reibungsdruck während eines Zeitraums von fünf Minuten auf einen Straßenbelag ausübt, der zuvor hergestellt, im Ofen gehärtet und durch Eintauchen benetzt wurde.

Die Probe wird vor und nach dem Versuch gewogen. Auf diese Weise wird der Masseverlust berechnet. Er charakterisiert die gute Abriebfestigkeit.

Falls nicht anders angegeben, sind alle Verhältnisse in Masse angegeben.

Beispiel 1
Eine Splittfraktion der Art Chailloué (Chailloué, und weiter davon Noubleau bezeichnen für gewöhnlich die geografische Herkunft des Splitts) mit einer Korngröße von 0 bis 2 mm wird verwendet, indem gegebenenfalls 5% Kautschukpartikel mit einer Größe von unter 0,07 mm eingebracht werden. Diesem Gemisch werden 13% verschiedener Emulsionen zugesetzt.
Emulsion A dient als Bezug. Es handelt sich um eine Emulsion mit 65% reinem Asphalt.
Emulsion B enthält 63% reinen Asphalts und 2% Naturlatex.
Emulsion C enthält 65% Asphalt, der mit 2% linearem Styrol-Butadien-Styrol-Copolymer (SBS) modifiziert wurde.
Die durch den Shulze-Breuer-Versuch bestimmten Masseverluste sind in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1
In diesem Beispiel ist Emulsion B die leistungsstärkste Emulsion.
Beispiel 2
Die Höchstmenge an Kautschuk, die in den Straßenbelag eingebracht werden kann, wird in Abhängigkeit von der Größe der Partikel untersucht.
Tabelle 2 gibt die Korngrößenverteilung der verschiedenen verwendeten Kautschukgrößen an.
Tabelle 2
Die Beläge wurde mit einem Gemisch hergestellt, das aus 35% Granulat der Art Chailloue mit einer Korngröße von 0/2 und 65% Granulat der Art Noubleau mit einer Korngröße von 4/6 und der Emulsion B von Beispiel 1 bestand.
Der Shulze-Breuer-Versuch wurde eingesetzt, um die Kohäsion des Materials zu untersuchen, die sich durch den Masseverlust während des Versuchs in Abhängigkeit von der Kautschukmenge darstellt.
Tabelle 3 gibt die Prozentzahl des Masseverlust in Abhängigkeit von der Art und Menge des zugesetzten Kautschuks (im Prozentverhältnis zu den Granulaten) wieder. Tabelle 3
Je kleiner die Partikelgröße ist, um so größer ist die Menge, die sich ohne übermäßigen Kohäsionsverlust einbringen lässt. Der Vergleich der Partikel < 0,5 mm und < 0,7 mm zeigt jedoch, dass auch andere Faktoren ins Spiel kommen müssen, vor allem die chemische Beschaffenheit des Kautschuks.
Der WTAT-Versuch ermöglicht es, das Phänomen des Aufreißens der Oberfläche durch die Reifen modellhaft darzustellen. Er wurde an Straßenbelägen durchgeführt, die aus Granulaten der Art Chailloue 0/6 und der vorstehenden Emulsion B in einem Masseverhältnis Emulsion/Granulat von 11,3% hergestellt waren.
Tabelle 4 gibt den optimalen Kautschuk-/Granulatprozentsatz in Abhängigkeit von der Kautschukpartikelgröße für die verwendete Partikelart wieder.
Tabelle 4
Der WTAT-Test ist viel strenger, aber es ist die Tendenz zu einem größerem zulässigen Kautschukanteil festzustellen, wenn der Durchmesser abnimmt.
Beispiel 3
Die Lärmversuche werden nach einem internen Verfahren an einem doppelschichtigen Belag durchgeführt, der aus einer Rezeptur für einen kaltvergossenen Straßenbelag hergestellt ist, der 2,5% Partikel mit einem Durchmesser von unter 0,5 mm in jeder Schicht enthält, wobei die Emulsion B von Beispiel 1 im selben Anteilsverhältnis eingesetzt wird wie in diesem Beispiel.
Die Lärmemissionen von 0,50 m² dieses Belags werden mit denjenigen von 0,50 m² eines entsprechenden Belags verglichen, der aber keinen Kautschuk enthält. Dazu wird ein Hammerwagen auf die Prüfbehältnisse gestellt und der Emissionspegel mit Mikrofonen gemessen, die sich in einem Hallraum befinden. Es wird ein Wert von durchschnittlich 60 dBA für den erfindungsgemäßen Belag im Gegensatz zu 66 dBA für den Referenzbelag erhalten.

Claims

Herstellungsverfahren für einen kaltvergossenen Straßenbelag, wobei Mineralgranulate mit einer Bitumenemulsion überzogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Straßenbelag Kautschukpartikel enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kautschukpartikel aus der Zerkleinerung abgenutzter Fahrzeugreifen stammen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kautschukpartikel 0,1 bis 20%, vorzugsweise 0,5 bis 10% der Masse des Straßenbelags darstellen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Emulsion ein Polymer und/oder einen natürlichen Kautschuklatex enthält.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei vor dem Überziehen der Emulsion ein Polymer und/oder ein natürlicher Kautschuklatex zugesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, wobei während des Überziehens der Emulsion ein Polymer und/oder ein natürlicher Kautschuklatex zugesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Polymer und/oder der natürliche Kautschuklatex jeweils 0,5 bis 10%, vorzugsweise 1 bis 5% der Masse der Emulsion darstellen.
Fahrbahnbelag, der sich aus dem Aufbringen mindestens einer kaltvergossenen Straßenbelagsschicht ergibt, bei dem Mineralgranulate in einer Bitumenemulsion eingeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schicht bildende Straßenbelag durch das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche erhalten wird.