DE112022002784T5 - Method for cooling an asphalt pavement or the like and road surface reconditioning method using the same - Google Patents
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Abstract
Unter dem Grundgedanken der Reduzierung wirtschaftlicher Verluste in der Industrie soll unter anderem die für Bauarbeiten benötigte Zeit verkürzt werden, vorzugsweise eine Verarbeitung von industriellen Abfällen unterbunden werden und weiter bevorzugt ein Versuch einer neuartigen Tiefbautechnik auf Grundlage der Einführung einer neuartigen Kühltechnik für Asphalt bereitgestellt werden. Ein Straßendeckschichtwiederaufbereitungsbauverfahren unter Verwendung eines Laserkühlwagens erfüllt die Aufgabe, indem es durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Erwärmen und Erweichen eines Deckschichtmaterials einer Straßenoberfläche und anschließendes Aufnehmen in einen Straßendeckschichtwiederaufbereitungswagen und Rühren unter Erwärmung innerhalb des Wagens, während ein Modifikationspolymer zugesetzt wird, erneutes Verteilen des gerührten Deckschichtmaterials auf der Straßenoberfläche, Auswalzen des verteilten Deckschichtmaterials und Kühlen des gewalzten Deckschichtmaterials mit einem Laserkühlwagen.Under the basic idea of reducing economic losses in the industry, the time required for construction work should, among other things, be shortened, preferably the processing of industrial waste should be prevented and, more preferably, an attempt at a new type of civil engineering technology should be provided based on the introduction of a new type of cooling technology for asphalt. A pavement resurfacing construction method using a laser cooling truck achieves the task by being characterized by the following steps: heating and softening a pavement material of a road surface and then taking it into a pavement resurfacing truck and stirring with heating inside the truck while adding a modification polymer, redistributing the stirred pavement material on the road surface, rolling out the distributed surface course material and cooling the rolled surface course material with a laser cooling truck.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines Asphaltbelags oder dergleichen und ein Straßendeckschichtwiederaufbereitungsverfahren, das dieses verwendet.The present invention relates to a method for cooling an asphalt pavement or the like and a road surface resurfacing method using the same.
Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art
Asphaltstraßen, auf denen gewerbliche Fahrzeuge einschließlich Pkw verkehren, werden von der zuständigen Verwaltungsbehörde regelmäßig untersucht, und an beschädigtem und gealtertem Asphalt werden Ausbesserungsarbeiten durchgeführt. Aufgrund der Zunahme von Einkäufen im Internet und dergleichen existieren seit einigen Jahren mehr große Ladungen für die Logistik, weshalb sich der Lebenszyklus verkürzt hat und somit die Anzahl Straßenreparaturbaustellen zunimmt, wobei die mit den Bauarbeiten einhergehenden Einschränkungen eine Ursache für Verkehrsstaus sind. Die baustellenbedingten Staus lassen die wirtschaftliche Aktivität ins Stocken geraten, indem sich Lieferungen durch gewerbliche Fahrzeuge verzögern, die die Straßen in der Nähe der Baustellen nutzen, was mit einem beträchtlichen wirtschaftlichen Verlust für das gesamte Land einhergeht.Asphalt roads on which commercial vehicles, including cars, travel are regularly inspected by the relevant administrative authority and repair work is carried out on damaged and aged asphalt. Due to the increase in online purchases and the like, there have been more large cargoes for logistics in recent years, which is why the life cycle has shortened and therefore the number of road repair construction sites has increased, with the restrictions associated with construction work being a cause of traffic congestion. The congestion caused by construction sites is stalling economic activity by delaying deliveries from commercial vehicles using the roads near the construction sites, resulting in a significant economic loss for the entire country.
Derzeit erfolgt die Verarbeitung bei Instandhaltungsarbeiten für Straßenasphalt derart, dass der beschädigte Belag abgelöst bzw. die Deckschicht abgefräst wird und der alte Asphalt in 10-Tonnen-Kipplastwagen oder dergleichen gegeben und zu einem Verarbeitungsort transportiert und verarbeitet wird. Nach dem Ablösen des Straßenasphalts erfolgt eine Bauvorbereitung, und es wird durch den Transport mit 10-Tonnen-Kipplastwagen neuer Asphalt von einer Fabrik oder Anlage zur Baustelle herantransportiert und der Asphalt neu verteilt und ausgewalzt. Beim Herantransport beträgt die Temperatur des Asphalts um 160 °C, während die Arbeiten zum Verteilen und Auswalzen bei 110 °C oder mehr durchgeführt werden; anschließend werden nach einer Prüfung, dass die Asphaltdeckschichttemperatur auf 50 °C gesunken ist, die Verkehrseinschränkungen aufgehoben und der Fahrzeugverkehr wird wieder aufgenommen. Für die Kühlung des Asphalts wird Wasser versprüht oder Zeit verstreichen gelassen, um eine natürliche Kühlungsverarbeitung durch den Wind zu bewirken, wobei sich die Wiederaufnahme des Verkehrs aufgrund des Vorliegens dieser Kühlzeit verschiebt, was sich auf den Zeitpunkt der Wiederaufnahme des Verkehrs auswirkt.Currently, road asphalt maintenance work is processed in such a way that the damaged surface is removed or the top layer is milled off and the old asphalt is placed in 10-ton dump trucks or the like and transported to a processing site and processed. After the road asphalt has been removed, construction preparation takes place and new asphalt is transported from a factory or plant to the construction site using 10-ton dump trucks and the asphalt is redistributed and rolled out. When transporting the asphalt, the temperature is around 160 °C, while the spreading and rolling work is carried out at 110 °C or more; then, after checking that the asphalt surface layer temperature has fallen to 50 °C, the traffic restrictions will be lifted and vehicle traffic will resume. To cool the asphalt, water is sprayed or time is allowed to pass to cause natural cooling processing by the wind, the resumption of traffic is postponed due to the existence of this cooling time, which affects the timing of the resumption of traffic.
Wenn die Straßenoberfläche einer Asphaltstraße Abrieb oder Beschädigungen/Alterung aufweist, ist als üblicherweise angewendetes Bauverfahren beispielsweise ein Fräs-Abdeckbauverfahren bekannt, bei dem der Trag- und Deckschichtteil des vorhandenen Asphaltbelagkörpers mit einer Straßenfräse über die Gesamtbreite hinweg abgefräst und entfernt wird, woraufhin ein neues Asphaltgemisch über die Gesamtbreite hinweg verteilt und verdichtet wird, um so die Deckschicht neu aufzubauen. Dieses Instandsetzungsbauverfahren, den Trag- und Deckschichtteil des vorhandenen Asphaltbelagkörpers mit einer Straßenfräse über die Gesamtbreite hinweg abzufräsen und zu entfernen und dann ein neues Asphaltgemisch über die Gesamtbreite hinweg zu verteilen und zu verdichten, um so die Deckschicht neu aufzubauen, ist beispielsweise in dem untenstehenden Patentdokument 1 angegeben.If the road surface of an asphalt road shows abrasion or damage/aging, the commonly used construction method is, for example, a milling-cover construction method, in which the base and cover layer part of the existing asphalt pavement body is milled off and removed across the entire width with a road milling machine, whereupon a new asphalt mixture is created is distributed and compacted across the entire width in order to rebuild the top layer. This repair construction method of milling and removing the base and surface layer portion of the existing asphalt pavement body with a road milling machine across the entire width and then distributing and compacting a new asphalt mixture across the entire width in order to rebuild the surface layer is, for example, in the patent document below 1 stated.
Um die Nachteile des Fräs- Abdeckbauverfahrens auszugleichen und den aus Asphaltgemisch bestehenden Deckschichtteil des vorhandenen Asphaltbelagkörpers wiederzuverwenden, werden beispielsweise Straßendeckschichtwiederaufbereitungsbauverfahren wie eine Neumischung und eine Neubefestigung angewandt. Bei der Neumischung wird der aus Asphaltgemisch bestehende Deckschichtteil des vorhandenen Asphaltbelagkörpers auf der Straßenoberfläche mit einer Heizeinrichtung erwärmt, dann mit einem Neumischer gelockert und in einem mittleren Teil der Straßenoberfläche angehäuft, woraufhin ein neues Asphaltgemisch beigemischt wird und ein Verteilen auf der gesamten Straßenoberfläche und Verdichten erfolgt. Bei der Neubefestigung wird der aus Asphaltgemisch bestehende Deckschichtteil des vorhandenen Asphaltbelagkörpers mit einer Heizeinrichtung erwärmt, dann mit einem Neubefestiger gelockert und auf der gesamten Straßenoberfläche verteilt, woraufhin ein neues Asphaltgemisch darüber gegeben wird und ein Verteilen auf der gesamten Straßenoberfläche und Verdichten erfolgt. Der gealterte und gehärtete Deckschichtteil des vorhandenen Asphaltbelagkörpers von verringerter Klebrigkeit wird auf diese Weise mit einem zugesetztem Wiederaufbereitungszusatz vermischt, um die Klebrigkeit wiederherzustellen. Auch dieses Bauverfahren ist in dem untenstehenden Patentdokument 1 beschrieben.In order to compensate for the disadvantages of the milling and covering construction process and to reuse the asphalt mixture surface part of the existing asphalt pavement body, for example, road surface course reprocessing construction methods such as remixing and repaving are used. When remixing, the surface layer part of the existing asphalt pavement body consisting of asphalt mixture on the road surface is heated with a heating device, then loosened with a new mixer and piled up in a central part of the road surface, whereupon a new asphalt mixture is mixed in and distributed over the entire road surface and compacted . When repaving, the surface layer part of the existing asphalt pavement body consisting of asphalt mixture is heated with a heating device, then loosened with a new fastener and distributed over the entire road surface, whereupon a new asphalt mixture is added over it and distributed over the entire road surface and compaction takes place. The aged and hardened surface layer portion of the existing asphalt pavement body of reduced tack is thus mixed with an added reprocessing additive to restore tackiness. This construction method is also described in Patent Document 1 below.
Die Aufgabe in dem untenstehenden Patentdokument 2 liegt in der Bereitstellung eines Verfahrens, bei dem mit wenig elektrischer Energie und hoher Effizienz eine Asphaltschicht erwärmt und die Asphaltschicht ohne Lärmentwicklung auf wiederverwendbare Weise abgelöst wird, wobei offenbart ist, dass in einem Verfahren, in dem die Asphaltstraßenoberfläche mit Mikrowellen bestrahlt wird und die Asphaltschicht nach und nach auf etwa 100 °C bis 150 °C erwärmt und erweicht wird und mit einer nachfolgenden Druckschneideklinge die Asphaltschicht schneidend abgelöst wird, ein Verfahren angewandt wird, wobei die Eindringtiefe der Mikrowellen entsprechend der Dicke der Asphaltschicht eingestellt wird, und durch beabstandetes Anordnen von mehreren Mikrowellenstrahlern in einer Richtung orthogonal zur Vorfahrrichtung die Asphaltstraßenoberfläche von festgelegter Breite in mehrere Streifen unterteilt und erweicht wird und mit der Andrückschneidklinge die Asphaltschichten von festgelegter Breite gleichzeitig abgelöst werden, wodurch die Asphaltschicht mit vergleichsweise geringem Energieverbrauch effizient erwärmt und erweicht werden kann und die Asphaltschicht ohne Lärmentwicklung und Umweltschäden abgelöst und das abgelöste Material wiederverwendet werden kann.The object in the patent document 2 below is to provide a method in which an asphalt layer is heated with little electrical energy and high efficiency and the asphalt layer is removed in a reusable manner without generating noise, it being disclosed that in a process in which the asphalt road surface is irradiated with microwaves and the asphalt layer is gradually heated and softened to about 100 ° C to 150 ° C and the asphalt layer is removed by cutting with a subsequent pressure cutting blade, a process is used, the penetration depth of the Microwaves are adjusted according to the thickness of the asphalt layer, and by arranging several microwave radiators at a distance in a direction orthogonal to the direction of travel, the asphalt road surface of a specified width is divided into several strips and softened, and the asphalt layers of a specified width are simultaneously detached with the pressure cutting blade, thereby removing the asphalt layer can be efficiently heated and softened with comparatively low energy consumption and the asphalt layer can be removed without generating noise or environmental damage and the removed material can be reused.
Dokumente des Stands der TechnikState of the art documents
PatentdokumentePatent documents
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Patentdokument 1:
JP 2004-124549 A JP 2004-124549 A -
Patentdokument 2:
JP 2000-303408 A JP 2000-303408 A
Kurzdarstellung der ErfindungBrief description of the invention
Aufgabe der ErfindungTask of the invention
In den oben beschriebenen Instandsetzungsbauverfahren für Asphalt des Stands der Technik liegen zahlreiche Probleme vor: So kommt es zu einer Verarbeitung von industriellen Abfällen, weshalb ein hoher Arbeits- und Zeitaufwand für den Transport der Abfälle anfällt und zudem die Sorge besteht, dass aufgrund eines Sinkens der Temperatur des neu herantransportierten Asphalts vor den Arbeiten Qualitäts- und Festigkeitsmängel und dergleichen auftreten, und da die Zeit, in der die Asphalttemperatur auf 50 °C oder darunter sinkt, je nach Witterung oder Jahreszeit/Ort unterschiedlich ist, ist es schwer, an Straßen mit hohem Verkehrsaufkommen wie etwa Hauptstraßen den Zeitpunkt der Stauauflösung durch Wiederaufnahme des Verkehrs vorauszusagen, und auch das Aussenden von entsprechenden voraussagenden Verkehrsinformationen ist schwierig.There are numerous problems in the above-described state-of-the-art repair construction methods for asphalt: industrial waste is processed, which is why a lot of work and time is required to transport the waste and there is also the concern that due to a decrease in the Temperature of the newly transported asphalt before the work quality and strength defects etc. occur, and since the time in which the asphalt temperature drops to 50 ° C or below varies depending on the weather or season/location, it is difficult to work on roads with With high traffic volumes such as main roads, it is difficult to predict the time when the traffic jam will clear by resuming traffic, and it is also difficult to send out corresponding predictive traffic information.
Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, die genannten Probleme zu lösen, und es ist ihre Aufgabe, unter dem Grundgedanken der Reduzierung wirtschaftlicher Verluste in der Industrie unter anderem die für Bauarbeiten benötigte Zeit zu verkürzen, vorzugsweise eine Verarbeitung von industriellen Abfällen zu unterbinden und weiter bevorzugt einen Versuch einer neuartigen Tiefbautechnik auf Grundlage der Einführung einer neuartigen Kühltechnik für Asphalt und dergleichen bereitzustellen.The object of the present invention is to solve the problems mentioned, and it is its task, under the basic idea of reducing economic losses in industry, to, among other things, shorten the time required for construction work, preferably to prevent processing of industrial waste, and more preferably to provide an attempt at a novel civil engineering technology based on the introduction of a novel cooling technology for asphalt and the like.
Mittel zum Lösen der AufgabeMeans of solving the task
Das Laden und Transportieren von Asphaltabfällen, die bei Instandsetzungsbauarbeiten von Asphaltstraßenoberflächen anfallen, und die Abfallverarbeitung dieser Industrieabfälle können nahezu auf null gebracht werden, wenn eine Straßendeckschichtwiederaufbereitungsmaschine benutzt wird. Auch muss kein neuer Asphalt angeschafft werden. Durch zusätzliches Bereitstellen einer Wiedererwärmungsfunktion mittels Nahinfrarotstrahlung an der Straßenwiederaufbereitungsmaschine und Zusetzen eines Modifikationspolymers und Wiederaufbereiten des Asphalts an der Baustelle selbst ist es möglich, die Regelung der Asphalttemperatur zu stabilisieren und so eine Verschlechterung des modifizierten Asphalts aufgrund hoher Temperatur und Baumängel aufgrund niedriger Temperatur zu verringern. Indem der Asphaltbelag direkt mit Laserstrahlen bestrahlt wird, die von einem Fahrzeug ausgesandt werden, das mit einer Kühlvorrichtung ausgestattet ist, die das Doppler-Kühlprinzip, mit dem ein Material gekühlt werden kann, indem aufgrund von Quantenmechanik die Atome eines Materials mit Resonanzlicht bestrahlt werden und dieses kontinuierlich absorbieren und die Bewegung der Atome durch Austausch mit dem Impuls der Photonen angehalten wird, und den Impulserhaltungssatz (den so genannten Lichtdruck) nutzt, oder die Asphaltbelagfläche mit einem Metall oder Gas als Medium indirekt einem Wärmeaustausch unterzogen wird, kann die Temperatur des Asphaltbelags rasch gesenkt werden.The loading and transportation of asphalt waste generated during asphalt road surface repair construction works and the waste processing of these industrial wastes can be brought to almost zero when a road surface reclaiming machine is used. There is also no need to purchase new asphalt. By additionally providing a reheating function using near-infrared radiation on the road resurfacing machine and adding a modification polymer and reprocessing the asphalt at the construction site itself, it is possible to stabilize the asphalt temperature control and thus reduce deterioration of the modified asphalt due to high temperature and construction defects due to low temperature. By directly irradiating the asphalt pavement with laser beams emitted from a vehicle equipped with a cooling device that uses the Doppler cooling principle, which allows a material to be cooled by irradiating the atoms of a material with resonant light due to quantum mechanics and absorb this continuously and the movement of the atoms is stopped by exchanging with the momentum of the photons, and using the law of conservation of momentum (the so-called light pressure), or the asphalt pavement surface is indirectly subjected to heat exchange with a metal or gas as a medium, the temperature of the asphalt pavement can be be reduced quickly.
Der Laserkühlwagen der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er ein Kühlgerät umfasst, das die Doppler-Kühlwirkung nutzt, die die Bewegung der Atome in den Grundzustand und den Tieftemperaturzustand versetzt, indem Licht mit einer Wellenlänge, die geringfügig größer als die Wellenlänge des in den Erregungszustand versetzten zu kühlenden Materials ist, abgestrahlt und absorbiert wird.The laser refrigeration truck of the present invention is characterized in that it includes a refrigeration device that utilizes the Doppler cooling effect, which causes the movement of atoms to the ground state and the low-temperature state by using light with a wavelength slightly larger than the wavelength of the laser in the Excited state of material to be cooled is emitted and absorbed.
Der Laserkühlwagen der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er vorzugsweise die Temperatur der Straßenoberfläche indirekt senkt, indem er ein Gas und/oder ein Alkalimetall mit Laserlicht bestrahlt und in einem Kühltrichter einen Wärmeaustausch durchführt.The laser cooling truck of the present invention is characterized in that it preferably lowers the temperature of the road surface indirectly by irradiating a gas and/or an alkali metal with laser light and performing heat exchange in a cooling funnel.
Der Laserkühlwagen der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mehr bevorzugt die Straßenoberfläche eine Straßenoberfläche mit Asphaltbelag ist.The laser refrigerator truck of the present invention is characterized in that, more preferably, the road surface is an asphalt road surface.
Der Laserkühlwagen der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er einen Chloropren-Kautschuk umfasst, der ein Gammastrahlen blockierendes Material ist und bewirkt, dass keine mit einer Entzündung einhergehende Explosion stattfindet, bei der sich in Stickstoff gelöster Sauerstoff aufgrund der Gammastrahlen in Ozon verwandelt und mit organischen Stoffen in der Luft reagiert.The laser refrigeration truck of the present invention is characterized in that it includes a chloroprene rubber, which is a gamma ray blocking material and causes no ignition-related explosion in which oxygen dissolved in nitrogen turns into ozone due to the gamma rays and with reacts with organic substances in the air.
Wirkung der ErfindungEffect of the invention
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter dem Grundgedanken der Reduzierung wirtschaftlicher Verluste in der Industrie unter anderem die für Bauarbeiten benötigte Zeit zu verkürzt, vorzugsweise eine Verarbeitung von industriellen Abfällen unterbunden und weiter bevorzugt ein Versuch einer neuartigen Tiefbautechnik auf Grundlage der Einführung einer neuartigen Kühltechnik für Asphalt und dergleichen bereitgestellt.According to the present invention, under the basic idea of reducing economic losses in industry, among other things, the time required for construction work is shortened, preferably processing of industrial waste is prevented and more preferably an attempt at a new type of civil engineering technology based on the introduction of a new type of cooling technology for asphalt and the like provided.
Kurzbeschreibung der FigurenShort description of the characters
Es zeigen:
-
1 eine erläuternde Ansicht einer Straßenoberflächendeckschichtwiederaufbereitungsmaschine; -
2 eine erläuternde Ansicht eines Laserkühlwagens der vorliegenden Erfindung; und -
3 eine erläuternde Ansicht eines typischen Beispiels für ein Straßendeckschichtwiederaufbereitungsbauverfahren der vorliegenden Erfindung.
-
1 an explanatory view of a road surface resurfacing machine; -
2 an explanatory view of a laser refrigerator truck of the present invention; and -
3 is an explanatory view of a typical example of a pavement resurfacing construction method of the present invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In dem als Ausführungsform beschriebenen vorliegenden Aspekt wird eine an einer Straßendeckschichtwiederaufbereitungsmaschine montierte Mikrowellenerzeugungsvorrichtung benutzt, um Asphalt einer bestehenden Straße zu erweichen und wieder aufzunehmen. In der bekannten Technik wird dem aufgenommenen Asphalt Kohlenteer oder dergleichen beigemischt, dessen Temperatur mittels eines Gasbrenners oder dergleichen durch korrigierendes Erwärmen geregelt wird, während in der vorliegenden Erfindung dem aufgenommenen Asphalt ein Polymermodifikator beigemischt wird und eine korrigierende Regelung auf eine festgelegte Temperatur mittels Nahinfrarotstrahlung durchgeführt wird, weshalb kein Brennstoff wie Propangas oder dergleichen für einen Gasbrenner benötigt wird.In the present aspect described as an embodiment, a microwave generating device mounted on a pavement resurfacing machine is used to soften and reclaim asphalt of an existing road. In the known technique, coal tar or the like is mixed into the absorbed asphalt, the temperature of which is controlled by corrective heating using a gas burner or the like, while in the present invention, a polymer modifier is mixed into the absorbed asphalt and corrective control to a fixed temperature is carried out by means of near-infrared radiation , which is why no fuel such as propane gas or the like is required for a gas burner.
Der wiederaufbereitete Asphalt wird einem nachfolgenden Asphalt-Finisher zugeführt, und der durch den Asphalt-Finisher verteilte wiederaufbereitete Asphalt wird durch menschliche Kraft und eine Kombiwalze und dergleichen ausgewalzt. Die Arbeitstemperatur des Asphalts liegt dabei auf oder über 110 °C, und indem die Temperatur der Asphaltdeckschicht nach Abschluss der Arbeiten auf 50 °C oder darunter abgesenkt wird, können Verkehrseinschränkungen der Straße aufgehoben und der Verkehrsfluss zügig wiederhergestellt werden.The reclaimed asphalt is fed to a subsequent asphalt finisher, and the reclaimed asphalt distributed by the asphalt finisher is rolled out by human power and a combination roller and the like. The working temperature of the asphalt is at or above 110 °C, and by reducing the temperature of the asphalt surface layer to 50 °C or below after completion of the work, traffic restrictions on the road can be lifted and traffic flow can be quickly restored.
Da die derzeit bekannten Verfahren zum Kühlen von Asphalt Wasserkühlung oder stark witterungsabhängige natürliche Kühlung sind, nimmt das Kühlen etwa in hochsommerlicher Hitze Zeit in Anspruch, und es besteht die Gefahr, dass selbst nach Verstreichen einer langen Zeit keine ausreichende Kühlung möglich ist.Since the currently known methods for cooling asphalt are water cooling or natural cooling, which is strongly dependent on the weather, cooling takes time, for example in the heat of summer, and there is a risk that sufficient cooling will not be possible even after a long time has passed.
In der vorliegenden Erfindung liegt jedoch die Verbesserung vor, dass ein mit einer Laserkühlvorrichtung ausgestatteter Kühlwagen benutzt wird, um die Asphaltdeckschichttemperatur rasch auf die vorgegebenen 50 °C oder weniger abzukühlen, sodass die Verkehrseinschränkungen frühzeitig aufgehoben werden können. Infolgedessen verkürzt sich die Zeit für die Bauarbeiten, und indem die Baustrecke und die verbaubare Menge pro Tag erweitert werden, kann die Dauer der Bauarbeiten verkürzt werden, wodurch wirtschaftliche Verluste reduziert werden können.However, in the present invention, the improvement is that a refrigerated truck equipped with a laser cooling device is used to quickly cool the asphalt surface layer temperature to the predetermined 50 ° C or less, so that the traffic restrictions can be lifted early. As a result, the time for construction work is shortened, and by increasing the construction route and the amount of construction per day, the duration of construction work can be shortened, thereby reducing economic losses.
<Modifikationspolymer><Modification polymer>
Als das dem aufgenommenen Asphalt zugesetzte Polymer liegen Modifikatoren wie etwa die Kautschuke Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Naturkautschuk (NR), die thermisch reversiblen Elastomere Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer (SBS) und Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer (SIS), thermisch reversibles Harz/Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA), Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer (EEA) und Polyethylen (PE) vor.The polymer added to the absorbed asphalt includes modifiers such as the rubbers styrene-butadiene rubber (SBR), natural rubber (NR), the thermally reversible elastomers styrene-butadiene-styrene block copolymer (SBS) and styrene-isoprene-styrene block copolymer ( SIS), thermally reversible resin/ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene ethyl acrylate copolymer (EEA) and polyethylene (PE).
Bei Beimischung zu reinem Asphalt weist der Asphalt gummiartige Elastizität auf, und im Allgemeinen erhöhen sich der Erweichungspunkt und die Viskosität, je mehr Modifikator zugesetzt wird. Während der Erweichungspunkt von reinem Asphalt 42 °C bis 50 °C beträgt, liegt er bei modifiziertem Asphalt bei 50 °C oder mehr bis 80 °C, was mit einer Verbesserung der Abriebbeständigkeit einhergeht und daher die Haltbarkeit der Straße erhöht.
- 1. Herstellung des Gemischs des polymermodifizierten Asphalts
- a. Vormischtyp
- Polymermodifizierter Asphalt, bei dem ein Modifikator dem reinen Asphalt lösend beigemischt ist
- b. Anlagenmischtyp
- Polymermodifizierter Asphalt, bei dem in einer Herstellungsanlage für Asphaltgemische der Modifikator unmittelbar in einem Mischer gegeben wird
- 1. Preparation of the polymer-modified asphalt mixture
- a. Premix type
- Polymer-modified asphalt in which a modifier is mixed into the pure asphalt to dissolve it
- b. Plant mixed type
- Polymer-modified asphalt, in which the modifier is added directly to a mixer in an asphalt mixture production plant
<Nahinfrarotstrahlung><Near infrared radiation>
Auch wenn der Einschaltstrom beim Einschalten hoch ist, wird für ein Heizelement Wolfram benutzt, sodass etwa 1 Sekunde nach dem Einschalten Wärmeerzeugung möglich ist, wobei die erzeugte Temperatur etwa 2000 °C bis 3000 °C beträgt und die Tendenz vorliegt, dass sich die Wärme in dem nah an Schwarz liegenden Bereich sammelt.Even if the inrush current is high when turning on, tungsten is used for a heating element, so heat generation is possible about 1 second after turning on, the generated temperature is about 2000°C to 3000°C and the heat tends to be in the area close to black.
Die Energieumwandlungsrate aus elektrischem Strom in Wärme beträgt 90 %, womit der Energieverlust gering ist und eine Eignung zur lokalen Erwärmung mit hoher Effizienz innerhalb kurzer Zeit besteht. Da die Wärmeabsorptionsrate des menschlichen Körpers etwa 30 % bis 40 % beträgt, ist sie bei Nahinfrarotstrahlung im Vergleich zu Ultraviolettstrahlung (Ultraviolettstrahlung etwa 60 % bis 70 %) geringer.The energy conversion rate from electric current to heat is 90%, which means the energy loss is low and is suitable for local heating with high efficiency within a short time. Since the heat absorption rate of the human body is about 30% to 40%, it is lower for near-infrared radiation compared to ultraviolet radiation (ultraviolet radiation is about 60% to 70%).
Wenn die Oberflächentemperatur von Asphalt 200 °C oder höher ist, verschlechtert dieser sich und lässt sich nur schwer wiederverwenden, doch da in der vorliegenden Erfindung nach der Erwärmung auf die geeignete Temperatur mithilfe der Nahinfrarotstrahlung erneut Polymermodifikator zugesetzt wird, kommt es nicht zu einer temperaturbedingten Verschlechterung, und die Wiederaufbereitung ist möglich.When the surface temperature of asphalt is 200°C or higher, it deteriorates and is difficult to reuse, but in the present invention, since polymer modifier is added again after heating to the appropriate temperature using near-infrared rays, temperature-related deterioration does not occur , and reprocessing is possible.
<Laserkühlung><Laser cooling>
Bei der Laserkühlung handelt sich um eine Technik, bei der die Bewegung der Atome in den Grundzustand und den Tieftemperaturzustand versetzt wird, indem Licht mit einer Wellenlänge, die geringfügig größer als die Wellenlänge des in den Erregungszustand versetzten zu kühlenden Materials (Gasatome, Einzelatome) ist, abgestrahlt und absorbiert wird, wobei der technische Gedanke bekannt ist, sodass im Folgenden lediglich eine kurze Beschreibung erfolgt. Bei der Laserkühlung wird eine Gruppe von etwa 1 Milliarde Atomen auf einem Raum mit einem Durchmesser von etwa 1 cm auf etwa 0,0001 K reduziert. Zum Beispiel bestehen ungefähr 80 Prozent der auf der Erde vorhandenen Luft aus Stickstoffmolekülen. Die Raumtemperatur beträgt als Absoluttemperatur (Kelvin) 300 K, wobei die Geschwindigkeit der Stickstoff-N2-Teilchen zu diesem Zeitpunkt 279 m/s beträgt, während für den Fall, dass die N2-Stickstoffteilchen auf 0,000001 K gebracht werden, die Geschwindigkeit der Teilchen 1,7 m/s beträgt.Laser cooling is a technique in which the movement of atoms is brought into the ground state and the low-temperature state using light with a wavelength that is slightly larger than the wavelength of the material to be cooled (gas atoms, individual atoms) that has been put into the excited state , emitted and absorbed, whereby the technical idea is known, so that only a brief description is given below. Laser cooling involves reducing a group of about 1 billion atoms to about 0.0001 K in a space about 1 cm in diameter. For example, approximately 80 percent of the air present on Earth is made up of nitrogen molecules. The room temperature is 300 K as an absolute temperature (Kelvin), whereby the speed of the nitrogen N2 particles at this time is 279 m/s, while in the case that the N2 nitrogen particles are brought to 0.000001 K, the speed of the particle is 1.7 m/s.
Es ist anzumerken, dass beim Kühlen von Luft eine Gegenmaßnahme gegen Entzünden getroffen wird, indem als Blockiermaßnahme ein Chloropren-Kautschuk benutzt wird, der ein Gammastrahlen blockierendes Material ist, da eine mit Entzünden einhergehende Explosion stattfinden kann, bei der sich in Stickstoff gelöster Sauerstoff aufgrund der Gammastrahlen in Ozon verwandelt und mit organischen Stoffen in der Luft reagiert.It is to be noted that when cooling air, a countermeasure against ignition is taken by using a chloroprene rubber, which is a gamma ray blocking material, as a blocking measure, since an explosion accompanying ignition may occur due to oxygen dissolved in nitrogen which converts gamma rays into ozone and reacts with organic substances in the air.
<Referenzzahlenwerte><reference number values>
Tabelle 1
Bei der Straßenoberflächenkühlung mittels des in
Indem das Kühlungsverfahren für Asphalt der oben beschriebenen Ausführungsform an Baustellen für Belaginstandsetzungsarbeiten und dergleichen angewandt wird, wird die Anzahl von Fahrzeugen, die zum Transport von Asphaltabfallmaterial und dergleichen benutzt werden, minimiert, und darüber hinaus werden Transport und Verarbeitung für Industrieabfälle unnötig; auch ist mit einer starken Senkung der Kosten zur Instandhaltung und Verwaltung von Asphaltstraßen zu rechnen, da etwa kein neuer Asphalt angeschafft werden muss.By applying the asphalt cooling method of the above-described embodiment to construction sites for pavement repair work and the like, the number of vehicles used for transporting asphalt waste material and the like is minimized, and moreover, transportation and processing for industrial waste becomes unnecessary; A significant reduction in the costs of maintaining and managing asphalt roads can also be expected, since new asphalt does not have to be purchased.
Da es ferner möglich ist, durch die Nutzung von Nahinfrarotstrahlung innerhalb kurzer Zeit eine Wiederaufbereitung des Asphalts und ein rührendes Zusetzen von Modifikationspolymer vor Ort durchzuführen, kann der primermodifizierte Asphalt bei stabiler Temperatur und Qualität zugeführt werden.Furthermore, since it is possible to reprocess the asphalt and add modification polymer on site within a short period of time by using near-infrared radiation, the primer-modified asphalt can be supplied at a stable temperature and quality.
Da nach sehr kurzer Zeit nach Abschluss der Befestigungsarbeiten, also ohne lange auf die Kühlung der Belagoberfläche zu warten, der Verkehr wieder fahren kann, ist es möglich, wirtschaftliche Verluste der Gewerbe zu reduzieren. Da es möglich ist, die Oberflächentemperatur verschiedener Arten von Straßen mit Asphalt als typischem Beispiel schnell zu senken, ist auch mit einer Anwendungsausweitung als Verfahren für Straßenkühlungsmaßnahmen zum Lindern von Restwärme auf Straßen zu rechnen, die zum Wärmeinselphänomen führen.Since traffic can move again after a very short time after completion of the fastening work, i.e. without waiting a long time for the surface surface to cool, it is possible to reduce economic losses for businesses. Since it is possible to quickly reduce the surface temperature of various types of roads with asphalt as a typical example, it is also expected to be expanded in application as a method for road cooling measures to alleviate residual heat on roads leading to the heat island phenomenon.
Die Oberfläche der beschädigten befestigten Straße wird mit Mikrowellen bestrahlt und auf 100 bis 150 °C erwärmt, und in erweichtem Zustand wird die Asphaltschicht geschnitten und abgelöst und in dem Straßendeckschichtwiederaufbereitungswagen aufgenommen. Der aufgenommene Asphalt wird durch Erwärmen mittels Nahinfrarotstrahlung bei einer Temperatur von 200 °C oder weniger gehalten und das Modifikationspolymer wird zugesetzt und verrührt, wodurch sich Asphalt zur Wiederverwendung ergibt.The surface of the damaged paved road is irradiated with microwaves and heated to 100 to 150 °C, and in the softened state, the asphalt layer is cut and peeled off and received in the road surface reprocessing truck. The captured asphalt is maintained at a temperature of 200°C or less by heating with near-infrared radiation, and the modification polymer is added and stirred, resulting in asphalt for reuse.
Dann wird der zur Wiederverwendung dienende Asphalt mit einem Asphalt-Finishererneut auf die Straßenoberfläche aufgebracht und verteilt. Vor dem endgültigen Absinken der Temperatur wird mit einem Walzenfahrzeug (Kombiwalze oder dergleichen) in einem Zustand einer Oberflächentemperatur von etwa 110 °C oder darüber eine Walzverarbeitung durchgeführt.The asphalt for reuse is then reapplied and spread over the road surface using an asphalt finisher. Before the temperature is finally lowered, rolling processing is carried out with a roller vehicle (combination roller or the like) in a state of a surface temperature of about 110 ° C or above.
Als Nächstes wird unter Verwendung des Laserkühlwagens der vorliegenden Erfindung gekühlt, um die Temperatur des Asphalts auf etwa 50 °C oder weniger zu reduzieren. In diesem Fall ist auch bei langsamer Fahrt des Laserkühlwagens eine Kühlverarbeitung auf einer großen Straßenoberfläche möglich. Auf diese Weise schreitet nach dem Ausbreiten des zur Wiederverwendung dienenden Asphalts Schritt für Schritt die Reduzierung der Straßenoberflächentemperatur äußerst zügig voran, sodass die Wartezeit bis zur Wiederaufnahme des allgemeinen Autoverkehrs reduziert werden kann.Next, cooling is carried out using the laser cooling truck of the present invention to reduce the temperature of the asphalt to about 50°C or less. In this case, cooling processing on a large road surface is possible even when the laser cooling truck is traveling slowly. In this way, the asphalt for reuse is spread out step by step The reduction of the road surface temperature is progressing extremely quickly, so that the waiting time until general car traffic can resume can be reduced.
Die in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen obenstehenden Aspekte sind lediglich beispielhaft zu Erläuterungszwecken angeführte konkrete Beispiele, und Ausgestaltungen/Materialien sowie Grundstoffe/Schritte/Verfahren/Strukturen/Arbeitsabläufe und dergleichen können in geeigneter Weise ohne Beschränkung auf den angegebenen Inhalt innerhalb eines Bereichs, der für den Fachmann offensichtlich ist, und innerhalb des Reichweiteumfangs des technischen Gedankens der vorliegenden Erfindung geändert und arrangiert oder ergänzt/weggelassen/geändert werden. Was die Einzeltechniken der oben beschriebenen Ausführungsform betrifft, so können unter anderem Systeme erstellt werden, in denen sie in geeigneter Weise miteinander kombiniert angewandt werden und Techniken und Elemente miteinander vermischt bzw. vermengt sind. Das Asphaltmaterial für eine befestigte Straßenoberfläche ist lediglich beispielhaft, und es liegt für den Fachmann auf der Hand, dass auch eine Anwendung auf Beton und beliebige andere Materialien/Stoffe möglich ist.The above aspects described in the present embodiment are concrete examples given merely by way of example for explanation purposes, and configurations/materials as well as raw materials/steps/methods/structures/operations and the like may be suitably modified without limitation to the specified content within a range applicable to the is obvious to one skilled in the art and can be changed and arranged or added/omitted/changed within the scope of the technical idea of the present invention. As far as the individual techniques of the embodiment described above are concerned, systems can be created, among other things, in which they are used in a suitable combination with one another and techniques and elements are mixed or mixed with one another. The asphalt material for a paved road surface is merely exemplary, and it will be obvious to those skilled in the art that application to concrete and any other materials/substances is also possible.
Gewerbliche AnwendbarkeitCommercial applicability
Die vorliegende Erfindung kann auf Verfahren zum Kühlen eines Asphaltbelags oder dergleichen und ein Straßendeckschichtwiederaufbereitungsverfahren angewandt werden, das dieses verwendet.The present invention can be applied to methods for cooling an asphalt pavement or the like and a road surface resurfacing method using the same.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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