DE1174815B

DE1174815B - Process for the production of bituminous coverings, in particular the surface layer of aircraft runways

Info

Publication number: DE1174815B
Application number: DEST14770A
Authority: DE
Inventors: Dr Albert Sommer
Original assignee: IASTRABAIA HANDELS AG
Current assignee: IASTRABAIA HANDELS AG
Priority date: 1958-02-20
Filing date: 1959-02-12
Publication date: 1964-07-30

Description

Verfahren zur Herstellung bituminöser Beläge, insbesondere der Oberflächenschicht von Flugzeugpisten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung bituminöser Beläge, insbesondere der Oberflächenschicht von Flugzeugpisten.Process for the production of bituminous coverings, in particular the surface layer of aircraft runways The invention relates to a method of manufacture bituminous coverings, in particular the surface layer of aircraft runways.

Die Auspuffgase der Strahlantriebsaggregate von Düsenflugzeugen enthalten beträchtliche Mengen von freiem Brennstoff wie Kerosen oder andere Petroleumfraktionen in heißem Zustand; oft treten auch Flammen aus den Strahldüsen aus. Die große Hitze des Auspuffs und die über die Landungspiste gespritzten, freien Lösungsmittel haben eine zerstörende Wirkung auf die bituminöse Struktur der üblichen Asphaltbeläge, da das bituminöse Bindemittel dieser bekannten Beläge nicht nur aufgelöst wird, sondern häufig auch durch die Hitze der Auspuffgase verbrannt wird. Aus diesem Grunde sind bituminöse Beläge, welche für Landungspisten von Flugzeugen wegen ihrer Elastizität sehr geeignet sind, für Düsenflugzeuge unbrauchbar.Contain the exhaust gases from jet propulsion units of jet aircraft considerable amounts of free fuel such as kerosene or other petroleum fractions in hot condition; often flames also emerge from the jet nozzles. The great heat of the exhaust and the free solvents sprayed down the runway a destructive effect on the bituminous structure of the usual asphalt pavements, because the bituminous binder of these known coverings is not only dissolved, but is also often burned by the heat of the exhaust gases. For this reason are bituminous coverings which are used for landing runways of airplanes because of their elasticity are very suitable, unusable for jet planes.

Es ist bekannt, daß bereits Versuche angestellt worden sind, das Asphaltbitumen durch Kohlenteer zu ersetzen, welches gegenüber Lösungsmitteln widerstandsfähiger ist. Ferner ist es bekannt, die Oberfläche von bituminösen Belägen mit ölfesten Kunststoffen, wie z. B. Polyvinylharzen, zu behandeln. Diese beiden bekannten Behandlungsarten von bituminösen Belägen sind nicht nur teuer, sondern bieten auch keinen Schutz gegen große Hitze oder Flammen. Außerdem wird hierdurch keine höhere Druckfestigkeit oder Steifigkeit des Belages erzielt.It is known that attempts have already been made to use asphalt bitumen to be replaced by coal tar, which is more resistant to solvents is. It is also known to coat the surface of bituminous coverings with oil-resistant Plastics, such as B. polyvinyl resins to treat. These two well-known types of treatment bituminous pavements are not only expensive, they also offer no protection against great heat or flames. In addition, this does not result in any higher compressive strength or stiffness of the covering achieved.

Es ist weiterhin bekannt, Bitumen durch Blasen zu verfestigen. Wohl wird das Bitumen hierdurch gehärtet und der Erweichungspunkt bis auf 175° C erhöht, jedoch genügt diese Erhärtung nicht, wenn ein solches Bitumen für Flugzeugpisten verwendet werden soll, auf denen auch Düsenflugzeuge landen, weil dieses geblasene Bitumen bei den dort auftretenden Temperaturen immer noch löslich und schmelzbar ist. Abgesehen hiervor ist die Verarbeitung von geblasenen Bitumen zu einem bituminösen Gemisch infolge der erforderlichen höheren Temperaturen sehr umständlich.It is also known to solidify bitumen by blowing. Well this hardens the bitumen and increases the softening point up to 175 ° C, however, this hardening is not sufficient if such a bitumen is used for aircraft runways should be used on which jet planes also land because this is blown Bitumen is still soluble and meltable at the temperatures that occur there is. Apart from this, the processing of blown bitumen into a bituminous one Mixture very cumbersome due to the higher temperatures required.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe der Charakter des Alphaltbitumens (Erdölbitumens) derart verändert werden kann, daß es ölfest, hitzebeständig und steifer wird.The invention is now based on the object of creating a method with the help of which the character of the alpha bitumen (petroleum bitumen) is changed in this way can become that it is oil-proof, heat-resistant and stiffer.

Zur Lösung dieses Problemes durchgeführte Versuche haben ergeben, daß in dem für Belastungszwecke verwendeten Asphalt die hauptsächlichste Komponente aus Asphaltenen besteht und daß dieses Bitumen in den gewöhnlichen Lösungsmitteln vollständig und in den Petroleumfraktionen beinahe vollständig löslich ist. Asphaltbitumen ist bei verschiedenen Temperaturen entsprechend seiner Härte schmelzbar. Es gibt aber Asphaltbitumen, welche weniger löslich und schmelzbar sind, wie z. B. die sogenannten Asphaltite (Grahamit u. dgl.). Schließlich besteht eine Asphaltklasse, die sogenannten Pyrobitumen, welche weder schmelzbar noch löslich sind, wie z. B. Impsonit, deren Moleküle einen höheren Kohlenstoffgehalt besitzen.Tests carried out to solve this problem have shown that that in the asphalt used for loading purposes the most important component consists of asphaltenes and that this bitumen in common solvents is completely and almost completely soluble in the petroleum fractions. Asphalt bitumen can be melted at different temperatures according to its hardness. There is but asphalt bitumen, which are less soluble and meltable, such as. B. the so-called Asphaltites (grahamite and the like). Finally, there is a class of asphalt, the so-called Pyrobitumen, which are neither meltable nor soluble, such as. B. Impsonite, whose Molecules have a higher carbon content.

Es ist bekannt, daß Asphaltbitumen (Erdölbitumen) durch Behandlung mit Sauerstoff bei verhältnismäßig hohen Temperaturen gehärtet werden kann. Es wird angenommen, daß die obengenannten verschiedenen Asphalte allmählich in der Natur durch einen lang andauernden Härteprozeß bei niedrigen Temperaturen, durch das sogenannte Altern, erhalten wurden.It is known that asphalt bitumen (petroleum bitumen) by treatment can be cured with oxygen at relatively high temperatures. It will believed that the above different asphalts gradually came into nature through a long-lasting hardening process at low temperatures, through the so-called Aging.

Die Erfindung gründet sich auf die folgende Erkenntnis: Wenn in Mischungen von Mineralaggregat und Bitumen das letztere in dünnen, gleichförmigen Filmen von weniger als etwa 0,01 mm Stärke jedes einzelne Aggregatpartikel individuell umhüllt und wenn solche Mischungen nach der Verfestigung einen gewissen Prozentsatz von Hohlräumen aufweisen, und zwar ungefähr 10 bis 25"/o, so erfahren die Bitumenfilme, wenn sie einer Temperaturbehandlung von etwa 200° C unterworfen werden, eine allmähliche molekulare Veränderung und Härtung. Die Bitumenkomponente, welche anfänglich als Asphalten (welches schmelzbar und löslich ist) vorhanden ist, geht in Asphaltit und schließlich in Pyrobitumen über.The invention is based on the following knowledge: When in mixtures of mineral aggregate and bitumen the latter in thin, uniform films of less than about 0.01 mm thick, each individual aggregate particle individually envelops and if such mixtures after solidification a certain percentage of Have voids, namely about 10 to 25 "/ o, the bitumen films experience, if they are subjected to a temperature treatment of about 200 ° C, a gradual one molecular Change and hardening. The bitumen component, which is initially called asphalt (which is meltable and soluble) is present, goes into asphaltite and eventually in pyrobitumen over.

Mit anderen Worten: Es ist möglich, durch einen solchen Härteprozeß bei Temperaturen unterhalb der Zersetzungstemperatur des Bitumens das Bitumen in einen nicht schmelzbaren und nicht lösbaren Kohlenwasserstoff zu verwandeln und in dieser Weise den Belag ölfest und hitzebeständig zu machen; außerdem wird eine höhere Festigkeit erzielt. Der Belag, obwohl immer noch bituminös, verhält sich viel eher wie ein Stein- oder Betonbelag. Da es durch das neue Verfahren möglich ist, eine starre Oberfläche auf einer bekannten bituminösen Grundschicht zu erhalten, braucht diese harte Oberfläche nur von geringer Dicke zu sein, nämlich etwa 1 cm. Sie ist fest mit der bituminösen Grundschicht verbunden und ist widerstandsfähig gegen die Einwirkung von Hitze und Lösungsmitteln, während sie erforderlichenfalls mit geringen Kosten ersetzt werden kann.In other words, it is possible through such a hardening process at temperatures below the decomposition temperature of the bitumen the bitumen in to transform a non-meltable and insoluble hydrocarbon and in this way to make the covering oil-proof and heat-resistant; in addition, a higher strength achieved. The pavement, although still bituminous, behaves much more like a stone or concrete surface. Because the new process makes it possible is to obtain a rigid surface on a known bituminous base layer, this hard surface need only be of small thickness, namely about 1 cm. It is firmly connected to the bituminous base layer and is resistant against exposure to heat and solvents while using them if necessary can be replaced at low cost.

Es ist klar, daß die Härtung eines bitun-inösen Belages nur durch Einwirkung von Hitze auf seine Oberfläche durchgeführt werden kann. Diese Härtung kann beispielsweise mittels einer fahrbaren Heizvorrichtung durchgeführt werden, welche wärmestrahlende Körper, wie elektrische Heizplatten oder infrarote Lichtquellen aufweist, deren Strahlen gegen die Oberfläche des zu härtenden bituminösen Belages gerichtet sind.It is clear that the hardening of a bituminous coating is only possible through Exposure to heat can be carried out on its surface. This hardening can be carried out, for example, by means of a mobile heating device, which heat radiating bodies, such as electric heating plates or infrared light sources has, the rays of which against the surface of the bituminous pavement to be hardened are directed.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung bituminöser Beläge, insbesondere der Oberflächenschicht von Flugzeugpisten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zunächst ein lockeres Gemisch durch Einverleiben von weichem Bitumen mit niedrigem Schmelzpunkt in mineralische, körnige bis staubförmige Feststoffe so hergestellt wird, daß die einzelnen Festteilchen mit einem Bitumenfilm von maximal etwa 10 u Schichtstärke umhüllt werden, welches Gemisch auf eine Unterlage aufgebracht und so weit verdichtet wird, daß in der verdichteten Schicht ein Hohlraumgehalt von 10 bis 25% des Volumens der Masse erhalten bleibt, worauf diese Schicht einer Erwärmung, vorzugsweise durch Wärmebestrahlung, ausgesetzt und dadurch gehärtet wird.The invention thus relates to a method for producing bituminous Coverings, in particular the surface layer of aircraft runways, which is characterized is that initially a loose mixture by incorporating soft bitumen with low melting point in mineral, granular to powdery solids produced in this way is that the individual solid particles with a bitumen film of a maximum of about 10 u Layer thickness are enveloped, which mixture is applied to a base and is compacted so far that in the compacted layer a void content of 10 to 25% of the volume of the mass is retained, whereupon this layer of heating, preferably by heat radiation, is exposed and thereby hardened.

Als weitere Erläuterung der Erfindung wird an Hand der Zeichnung eine beispielsweise Ausführungsform des Verfahrens beschrieben.As a further explanation of the invention is based on the drawing for example embodiment of the method described.

Die Zeichnung stellt einen Querschnitt durch einen Bitumenbelag und eine schematische Ansicht einer Heizvorrichtung zur Durchführung der Belagshärtung dar.The drawing represents a cross-section through a bitumen pavement and a schematic view of a heating device for carrying out the hardening of the base represent.

In der Zeichnung bezeichnen 1 und 2 die Unterlage, das Steinbett bzw. eine Betonschicht. Diese Unterlage trägt eine bituminöse Mörtelschicht 3 von einer Dicke von 3 bis 6 cm. Die oberste Belagsschicht 4 wird erfindungsgemäß ausgeführt und enthält mit Asphaltbitumen umhüllte Feststoffpartikeln feinster Körnung, vorzugsweise nicht gröber als Sand, mit einem wesentlichen Anteil von Steinmehl. Die bituminöse Mischung für diese Belagsschicht 4 wird vorzugsweise durch das Verfahren gemäß der deutschen Patentschrift 933 497 erzeugt, bei welchem jeder einzelne Feststoffpartikel von einem dünnen Bitumenfilm umgeben wird. Gemäß diesem Verfahren (sog. Impaktverfahren) wird die Mischung, im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren, durch Kneten, durch Aufwirbeln der Feststoffe im Mischbehälter in eine Zone über den Mischschaufeln und durch Zerstäuben des flüssigen Bitumens auf diese Zone erhalten, so daß beide Bestandteile einander in suspendiertem Zustand durchdringen. Dadurch kann das Bitumen so in der Feststoffemulsion dispergiert werden, daß jeder Feststoffpartikel unabhängig von seiner Größe mit einem gleichmäßig dünnen Bitumenfilm gewünschter Stärke umhüllt wird.In the drawing, 1 and 2 denote the base, the stone bed and a concrete layer, respectively. This base carries a bituminous mortar layer 3 with a thickness of 3 to 6 cm. The topmost pavement layer 4 is designed according to the invention and contains solid particles of the finest grain size coated with asphalt bitumen, preferably not coarser than sand, with a substantial proportion of stone dust. The bituminous mixture for this pavement layer 4 is preferably produced by the method according to German patent specification 933 497, in which each individual solid particle is surrounded by a thin bitumen film. According to this method (so-called impact method), in contrast to the conventional method, the mixture is obtained by kneading, by swirling the solids in the mixing container into a zone above the mixing blades and by atomizing the liquid bitumen on this zone, so that the two constituents are in one another penetrate suspended state. As a result, the bitumen can be dispersed in the solid emulsion in such a way that each solid particle, regardless of its size, is coated with a uniformly thin bitumen film of the desired thickness.

Eine so erzeugte Mischung, welche zwischen 6 und 8% verhältnismäßig weiches Bitumen (etwa Penetration 100) enthält, wird über der Mörtelschicht 3 ausgebreitet und durch Walzen auf etwa 1 cm Dicke verdichtet. Die Verdichtung wird so lange ausgeführt, bis die Belagsschicht 4 je Volumeneinheit einen Hohlraumgehalt von 10 bis 2511/o des Volumens aufweist. Der Hohlraumgehalt wurde nach DIN 1996, U 57, »Porosität von Formkörpern«, gemessen.A mixture produced in this way, which contains between 6 and 8% relatively soft bitumen (about 100 penetration), is spread over the mortar layer 3 and compacted to a thickness of about 1 cm by rolling. The compression is carried out until the pavement layer 4 has a void content of 10 to 2511 / o of the volume per unit volume. The void content was measured in accordance with DIN 1996, U 57, “Porosity of Shaped Bodies”.

Die Härtung der Schicht kann nun mittels der gezeigten Heizvorrichtung durchgeführt werden. Diese Vorrichtung ist fahrbar und besteht aus einem Chassis 5, das von Rädern 6 getragen ist. Das Chassis trägt einen Motor 7, welcher einen Generator 8 zur Erzeugung des zur Speisung einer Anzahl Wärmequellen 9 benötigten Stromes antreibt. Jede in kleinem Abstand von dem zu härtenden Belag 4 befindliche Wärmestrahlenquelle, z. B. Infrarotlicht oder Widerstandsheizelement, ist mit einem parabolischen Reflektor 10 versehen, welcher die gesamten, von der Quelle 9 erzeugten Hitzestrahlen auf den Oberflächenbelag richtet. Diese Belagsschicht 4 wird in dieser Weise unter dem Chassis 5 bis auf etwa 200° C erwärmt.The hardening of the layer can now be carried out by means of the heating device shown. This device is mobile and consists of a chassis 5 which is carried by wheels 6. The chassis carries a motor 7 which drives a generator 8 to generate the electricity required to feed a number of heat sources 9. Each located at a small distance from the surface to be hardened 4 heat radiation source, z. B. infrared light or resistance heating element, is provided with a parabolic reflector 10, which directs all the heat rays generated by the source 9 on the surface covering. This covering layer 4 is heated in this way under the chassis 5 up to about 200.degree.

Da sich die Wärmequellen 9 in Form von Röhren oder Drähten über die ganze Breite des Chassis 5 erstrecken, kann bei einem breiten Chassis gleichzeitig eine beträchtliche Oberfläche des Belages bestrahlt werden. Das Chassis 5 kann gezogen werden oder ist als Selbstfahrer mit Antrieb mittels Motor 7 ausgebildet, so daß es langsam über den zu härtenden Belag, z. B. von Flugzeugpisten, fährt.Since the heat sources 9 in the form of tubes or wires on the the entire width of the chassis 5 can extend at the same time with a wide chassis a considerable surface of the pavement can be irradiated. The chassis 5 can be pulled are or is designed as a self-propelled with drive by means of motor 7, so that it slowly over the surface to be hardened, e.g. B. from airplane runways, drives.

Es wurde gefunden, daß die Bestrahlungsdauer eines Bitumenbelages bei einer Temperatur von 200° C je nach der gewünschten Härte zwischen I/2 und 1I/2 Stunden variiert, da die Härte mit der Bestrahlungsdauer zunimmt. Bitumenbeläge, hergestellt gemäß dem geschilderten Verfahren, sind in Lösungsmitteln, wie z. B. Kerosen und anderen Brennstoffen, unlösbar und bei den Temperaturen, denen sie als Flugzeugpistenbeläge durch Auspuffgase ausgesetzt sind, unschmelzbar.It has been found that the irradiation time of a bitumen covering at a temperature of 200 ° C between I / 2 and 1I / 2 depending on the desired hardness Hours varies as hardness increases with exposure time. Bitumen coverings, prepared according to the process described, are in solvents, such as. B. Kerosene and other fuels, insoluble and at the temperatures they are considered to be Aircraft runway coverings are exposed to exhaust gases, infusible.

An Stelle der Härtung des fertig eingewalzten Belages ist es natürlich möglich, die bituminöse Mischung, welche zur Herstellung der Belagsschicht 4 verwendet wird, nicht unmittelbar als Belag an Ort und Stelle aufzuwalzen, sondern diese Mischung zur Herstellung von Platten beliebiger Größe zu verwenden. Diese Platten, die aus einer Mischung von Gesteinspartikeln und weichem Bitumen bestehen und so weit verpreßt wurden, daß in der Platte ein Hohlraumgehalt von 10 bis 25 % des Volumens der Platte bestehen bleibt, werden alsdann gehärtet, beispielsweise in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 180 bis 220° C. Nachdem die Platten den gewünschten Härtegrad erreicht haben, werden sie zur Herstellung der Belagsschicht 4 verlegt.Instead of hardening the completely rolled-in pavement, it is of course possible not to roll the bituminous mixture which is used to produce the pavement layer 4 directly as a pavement on the spot, but to use this mixture for the production of panels of any size. These plates, which consist of a mixture of rock particles and soft bitumen and were pressed so far that a void content of 10 to 25% of the volume of the plate remains in the plate, are then hardened, for example in an oven at a temperature of about 180 to 220 ° C. After the plates have reached the desired degree of hardness, they are laid to produce the covering layer 4.

Claims

Claims: 1. Process for the production of bituminous coverings, in particular the surface layer of aircraft runways, characterized by it, that first a loose mixture by incorporating soft bitumen with low Melting point in mineral, granular to powdery solids produced in this way is that the individual solid particles with a bitumen film of a maximum of about 10 [t Layer thickness are enveloped, which mixture is applied to a base and is compacted so far that in the compacted layer a void content of 10 to 2511 / o of the volume of the mass is retained, whereupon this layer becomes a Heating, preferably by thermal radiation, exposed and hardened as a result will.

2. The method according to claim 1, characterized in that to achieve the thin layers of bitumen on the individual solid particles temporarily suspend them in which they are atomized with bitumen under high liquid pressure be sprayed. Publications considered: German Patent No. 933 497; "Bitumen, tar, asphalt, pitch and related substances", 1958, p. 9.