DE102010053406B4

DE102010053406B4 - Verfahren zur Herstellung und zum Einbau eines zum Kalteinbau geeigneten Asphaltbaustoffes sowie entsprechender Asphaltbaustoff

Info

Publication number: DE102010053406B4
Application number: DE102010053406.4A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: CH704217B1; DE102010053406A1; AT510816A3; CH704217A2; DE202010017924U1; AT510816A2; AT510816B1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines zum Kalteinbau geeigneten Asphaltbaustoffes für den Straßenbau, unter Verwendung einer grobkörnigen Hohlraum reichen Kaltasphaltmischung, die eine Mineralstoffkörnung und ein Bitumenbindemittel zur umhüllenden Benetzung der Mineralstoffkörnung in einer wässrigen Emulsion aufweist, sowie eines Füllers für die Hohlräume, der ein trockenes Mörtelbindemittel und trockenen feinkörnigen gewaschenen Sand als feste Grundstoffe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Grundstoffe des Füllers mit der Kaltasphaltmischung ohne Beigabe von Zugabewasser vermischt werden, wobei der wässrigen Emulsion der Kaltasphaltmischung das Wasser durch das Mörtelbindemittel entzogen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zum Kalteinbau geeigneten Asphaltbaustoffes für den Straßenbau, unter Verwendung einer grobkörnigen Hohlraum reichen Kaltasphaltmischung, die eine Mineralstoffkörnung und ein Bitumenbindemittel zur umhüllenden Benetzung der Mineralstoffkörnung in einer wässrigen Emulsion aufweist, sowie eines Füllers für die Hohlräume, der ein trockenes Mörtelbindemittel und trockenen feinkörnigen gewaschenen Sand als feste Grundstoffe umfasst. Die Erfindung betrifft außerdem einen entsprechend hergestellten Asphaltbaustoff sowie ein Verfahren zur Herstellung, insbesondere zur Ausbesserung eines Straßenbelages unter Verwendung des vorgeschlagenen Asphaltbaustoffes.
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.
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 die grobkörnige Hohlraum reiche Kaltasphaltmischung das Bitumenbindemittel zur umhüllenden Benetzung der 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.
Die Festigkeit von Asphalt wird grundsätzlich von den Temperaturverhältnissen bestimmt. Bei tiefen Temperaturen (Winter) verhält es sich elastisch, bei hohen Temperaturen (Sommer) dagegen viskoselastisch. 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 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.
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.
Durch die Beigabe von Zugabewasser wird ein hochviskoser fließfähiger Asphaltbaustoff erreicht, die 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 Zugabewasser verarbeitet werden.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt die 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.
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.
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 grobkörnige Hohlraum reiche Kaltasphaltmischung verwendet, die eine Mineralstoffkörnung und ein Bitumenbindemittel zur umhüllenden Benetzung der Mineralstoffkörnung in einer wässrigen Emulsion aufweist, sowie ein Füller für die Hohlräume, der ein trockenes Mörtelbindemittel und trockenen feinkörnigen gewaschenen Sand als feste Grundstoffe umfasst. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die festen Grundstoffe des Füllers mit der Kaltasphaltmischung ohne Beigabe von Zugabewasser vermischt. Während dem Mischvorgang 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, so dass die Mörtelmischung aushärten kann.
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.
Vorzugsweise wird die Kaltasphaltmischung, das Mörtelbindemittel und der Sand in einem Mischungsverhältnis von etwas 10:(2–3):(1–2) ohne Zugabe von Wasser 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.
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 wird 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 trockener und damit rieselfähiger Asphaltbaustoff als Mischung gebildet wird.
Der erfindungsgemäße Asphaltbaustoff zum Kalteinbau als Straßenbelag weist kein Zugabewasser und somit eine rieselförmige Konsistenz auf, nachdem die grobkörnige hohlraumreiche Kaltasphaltmischung mit dem trockenen Mörtelbindemittel und dem trockenen 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.
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.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines zum Kalteinbau geeigneten Asphaltbaustoffes für den Straßenbau, unter Verwendung einer grobkörnigen Hohlraum reichen Kaltasphaltmischung, die eine Mineralstoffkörnung und ein Bitumenbindemittel zur umhüllenden Benetzung der Mineralstoffkörnung in einer wässrigen Emulsion aufweist, sowie eines Füllers für die Hohlräume, der ein trockenes Mörtelbindemittel und trockenen feinkörnigen gewaschenen Sand als feste Grundstoffe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Grundstoffe des Füllers mit der Kaltasphaltmischung ohne Beigabe von Zugabewasser vermischt werden, wobei der wässrigen Emulsion der Kaltasphaltmischung das Wasser durch das Mörtelbindemittel entzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltasphaltmischung, das Mörtelbindemittel und der Sand in einem geeigneten Mischungsverhältnis von etwa 10:(2–3):(1–2) Volumen- oder Masseteilen ohne Beigabe von Zugabewasser miteinander gemischt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Mörtelbindemittel Zement und/oder Kalk, mit oder ohne Zusatzstoffe, verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Bereitstellen der Kaltasphaltmischung und der Grundstoffe des Füllers; – Einfüllen des Mörtelbindemittels in eine Mischtrommel eines Zwangsmischers und Verteilen des Mörtelmittels durch Rotation der Mischtrommel in deren Innenraum; – Zugabe der Kaltasphaltmischung und/oder des Sandes in beliebiger Reihenfolge in die rotierende Mischtrommel, mit oder ohne Zwischenmischung mit dem Mörtelbindemittel des Füllers; und – Vermischung der Kaltasphaltmischung und des Füllers im Kaltmischverfahren.
Asphaltbaustoff zum Kalteinbau als Straßenbelag, mit einer grobkörnigen Hohlraum reichen Kaltasphaltmischung, die eine Mineralstoffkörnung und ein Bitumenbindemittel zur umhüllenden Benetzung der Mineralstoffkörnung in einer wässrigen Emulsion aufweist, und mit einem Füller für die Hohlräume, der ein trockenes Mörtelbindemittel und trockenen feinkörnigen gewaschenen Sand als Grundstoffe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Asphaltbaustoff kein Zugabewasser und eine rieselfähige Konsistenz aufweist.
Asphaltwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralstoffkörnung von dem Bitumenbindemittel und dieses umschließend mit dem Mörtelbindemittel bedeckt ist, wobei der feinkörnige Sand die Hohlräume der grobkörnigen Mineralstoffkörnung ausfüllt.
Asphaltbaustoff nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Asphaltbaustoff gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4 hergestellt ist.
Verfahren zur Herstellung, insbesondere zur Ausbesserung eines Straßenbelages unter Verwendung des Asphaltbaustoffes gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Herstellen des Asphaltbaustoffes vorzugsweise direkt an dem Ort der Einbringung; – Kalteinbringen des Asphaltbaustoffes; und – Verdichten des eingebrachten Asphaltbaustoffes zum Verbinden der Mineralstoffkörnung mittels des Bitumenbindemittel.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verdichten des kalt eingebauten Asphaltbaustoffes ineinander verschachtelte Tragestrukturen von der Kaltasphaltmischung und dem Füller gebildet werden.