DE1241336B - Erneuerungsmittel fuer bituminoese Strassenbelaege - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Cl.:

C08h

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 80 b - 25/01

Nummer: 1241 336

Aktenzeichen: K 50940IV c/80 b

Anmeldetag: 27. September 1963

Auslegetag: 24. Mai 1967

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung spezieller, durch Destillation von Steinkohlenteer erhaltener Massen zur Erneuerung alter bituminöser Straßenbeläge.

Bituminöse Straßenbeläge, z. B. Asphaltstraßen, werden im Lauf der Jahre leicht hart, reißen, splittern ab und werden schließlich so schlecht, daß sie den gestellten Anforderungen nicht mehr genügen. Diese Erscheinung ist zwar noch nicht vollständig geklärt, doch wird angenommen, daß das Hartwerden der Asphaltstraßen im Lauf der Jahre durch ein allmähliches Entweichen der flüchtigen Stoffe aus dem Asphalt sowie durch eine Oxydation des Asphaltes selbst hervorgerufen wird, wobei insbesondere ultraviolettes Licht diese Oxydation zu begünstigen scheint. Wenn die Oberfläche des Straßenbelages hart wird, reißt sie, wodurch neue bituminöse Flächen der Oxydation ausgesetzt werden; dieser Vorgang wiederholt sich, und die Risse werden tiefer.

Die einschlägige Industrie sieht sich daher der Notwendigkeit gegenüber, die Lebensdauer der Straßenbeläge auf wirtschaftliche Weise zu verlängern und ebenso auch die stark gerissenen bituminösen Beläge in rationeller Weise wieder auszubessern. Dieses Problem kann gewisse Schwierigkeiten mit sich bringen, wenn Bordsteine, Abflüsse u. dgl. so angelegt sind, daß die Dicke des Straßenbelages nicht verändert werden darf, wie es durch das Auftragen einer neuen Deckschicht auf den alten Belag geschehen würde. Wenn eine neue Schicht auf den alten Belag aufgebracht wird, können die in diesem vorhandenen Risse auch in der neuen Schicht wieder Risse und Spalten verursachen. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß lose Materialteilchen der neuen Schicht von Fahrzeugen mitgerissen oder weggeschleudert werden können, wodurch insbesondere bei Flugzeugen, die über die Start- und Landebahnen rollen, Sicherheitsbestimmungen verletzt werden können. Das Ausgießen von Rissen mit Steinkohlenpech oder Asphaltemulsionen oder -aufschlämmungen stellt selbstverständlich nur eine vorübergehende Maßnahme zum Schutz der Oberfläche des Belages dar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, neue Mittel zu schaffen, mit denen es gelingt, alte bituminöse Straßenbeläge zu erneuern, und die insbesondere nicht in solchen Mengen verwendet werden müssen, daß sich eine wesentliche Erhöhung des Straßenbelages ergibt. Außerdem soll ein Zusatz von Füllstoffen nicht notwendig sein.

Die vorliegende Erfindung betrifft nur die Verwendung einer durch Destillation von Steinkohlen-Erneuerungsmittel für bituminöse Straßenbeläge

Anmelder:

Koppers Company, Inc.,

Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Als Erfinder benannt:

Edward W. McGovern, Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. Oktober 1962
(233 276)

teer gewonnenen Mischung von Kohlenwasserstoffen, mindestens dicyclischen aromatischen Verbindungen und deren Homologen mit niedrigen Alkylresten sowie beträchtlichen Mengen sauerstoff- bzw. stickstoffhaltiger Verbindungen, wobei diese Mischung bei 25/25° C ein spezifisches Gewicht von mindestens 1,08, einen unteren Siedepunkt von mindestens 18O⁰C und einen kontinuierlichen Siedebereich bis zu mindestens 300° C hat und 70 bis 40% des Materials bei 300° C als Rückstand mit einem spezifischen Gewicht von mindestens 1,025 bis 25/25° C zurückbleiben, als Erneuerungsmittel zum Aufbringen auf alte bituminöse Straßenbeläge, insbesondere auf Asphaltstraßen.
Die neue Masse besteht aus einer Kohlenwasserstoff mischung, die di-, tri- und höhercyclische aromatische Verbindungen und deren Alkylhomologen mit niedrigen Alkylgruppen sowie wesentliche Mengen an sauerstoffhaltigen (Phenol- und Hydroxyverbindungen) und stickstoffhaltigen Verbindungen enthält.

Der über 300° C siedende Rückstand besteht dabei aus einer Vielzahl von höhercyclischen aromatischen Verbindungen, wobei z. B. folgende Hauptkomponenten auftreten:

Verbindungen

Phenanthren .
Anthracen ...

Carbazol

Fluoranthren

Pyren

Chrysen

Volumprozent, bezogen
auf die Gesamtmischung

2 bis 20%
2 bis 10%
Ibis 5%
Ibis
Ibis

Ibis

5Vo
5%
5%

709 587/515

Der Rest besteht aus Teersäuren und -basen mit einem Siedepunkt über 300° C, wie z. B. Acridin und p-Phenylphenol. Ebenso sind 1 bis 10 Volumprozent harzartige Materialien vorhanden, die durch Reaktion zwischen den höhercyclischen Verbindungen entstehen.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Destillationskurve der erfindungsgemäßen Mischung,

F i g. 2 die Tiefe, bis zu der die Masse im Lauf der Zeit in gealterten bituminösen Belag eindringt, und

F i g. 3 den Grad der Erneuerung von gealtertem bituminösem Belag, gemessen durch das Ausmaß des »Eindringens«.

Die erfindungsgemäße Masse erneuert den Belag, ohne seine Dicke zu vergrößern. Es wird angenommen, daß diese Masse die Lebensdauer bituminöser Beläge auffrischt oder verlängert, indem sie das Bindemittel plastifiziert. Es hat sich gezeigt, daß ein in erfindungsgemäßer Weise behandelter Belag ahnliehe Eigenschaften aufweist wie ein neuer Belag. Der Belag erhält seine Fähigkeit zurück, Risse unter der Einwirkung des Verkehrs selbständig wieder zu schließen; ebenso werden auch gewellte Flächen durch den Verkehr wieder geebnet; der Belag gewinnt sein Kaltfließvermögen zurück. Vorzugsweise wird die neue Masse zum Erneuern alter Beläge verwendet, und zwar auch dann, wenn eine neue Schicht aufgetragen werden soll, da sich gezeigt hat, daß durch eine Behandlung mit der neuen Masse die Bindung zwischen dem alten und der neuen Deckschicht verbessert wird.

Die neue Masse wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,223 bis 2,231 pro Quadratmeter auf den Straßenbelag aufgebracht. Kleinere Mengen dürften für eine angemessene Erneuerung des Belages nicht ausreichen, und bei Verwendung größerer Mengen könnte der Belag unstabil werden. Das Auftragen der Masse auf den Belag kann mit Hilfe der üblichen Verfahren zur Handhabung flüssiger bituminöser Materialien erfolgen, z. B. durch Aufsprühen.

Nach dem Auftragen der erfindungsgemäßen Mischung auf den Straßenbelag läßt man sie kurze Zeit, z. B. V2 Stunde, einziehen. Dann wird die Oberfläche mit einem harten Besen abgekehrt, um überschüssige Mengen der Mischung, die sich in Vertiefungen angesammelt haben, in die Risse zu bringen. Dann kann die Straße wieder von gummibereiften Fahrzeugen befahren werden. Mit der Zeit erweicht das Erneuerungsmittel den alten bituminösen Straßenbelag und macht das Material in der Umgebung der Risse so geschmeidig, daß die gummibereiften Fahrzeuge die Risse beim Darüberfahren wieder schließen können. Bei solchen Anlagen, wie Flughäfen, wo nur wenig Fahrzeuge verkehren, ist es zweckmäßig, den erneuerten bituminösen Belag mit einer gummibereiften Walze zu befahren.

Die erfindungsgemäße Erneuerungsmasse dringt während ziemlich langer Zeit immer tiefer in den Belag ein. Das Ausmaß dieses Eindringens läßt sich ohne weiteres feststellen, da die Farbe derjenigen Teile, die bereits von der Masse durchdrungen wurden, dunkler ist als bei einem gealterten Belag. Dieses Eindringen scheint eine direkte Funktion der seit dem Auftragen vergangenen Zeit zu sein. Die graphische Darstellung in F i g. 2 zeigt beispielsweise die Eindringtiefe in Zentimeter in einemBelag aus Asphaltbeton in Abhängigkeit von der Zeit; die Messungen wurden durch Ausbohren eines Kerns aus dem Belag in verschiedenen Zeitabständen vorgenommen.

Die erfindungsgemäße Mischung erneuert die vorher vorhandenen Eigenschaften des Belages bzw. verbessert sie. Das Ausmaß des Erweichens des Belages läßt sich zweckmäßigerweise durch eine Eigenschaft von bituminösem Straßenbelagmaterial veranschaulichen, die als Eindringung (Penetration) bekannt ist. Diese Eindringung (ASTM-Verfahren D 5-25) wird bestimmt, indem das Stück, in das eine Nadel unter genau geregelten Bedingungen in den Asphalt eindringt, in Zehntelmillimeter gemessen wird. Mehrere bewitterte Asphaltbeläge wurden auf die Eindringtiefe hin untersucht, nachdem sie mit unterschiedlichen Mengen des erfindungsgemäßen Erneuerungsmittels behandelt worden waren. Auch hier zeigte es sich, daß das Erweichen des alten Belages eine direkte Funktion der Menge des Erneuerungsmittels ist, die auf den Belag aufgebracht wurde. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in F i g. 3 gezeigt.

Die Testwerte usw. einer typischen, erfindungsgemäßen Masse zum Erneuern von Straßenbelägen lauten:

25	Testverfahren	Eigenschaft	1,08 min
	ASTMD-1298	Spezifisches Gewicht bei	1,0 bis 8,0
		25/250C
30	ASTMD-974	Säurezahl	30 cP max
		Brookfield-Viskosität 1)
		bei 25° C	95 min
	ASTM D-4	Löslichkeit in CS2, in	93 min
35		Gewichtsprozent , ,
	ASTM D-92	Flammpunkt C.O.C,0 C	180° C min
	ASTMD-158	Destillationskurve	1,0 max
		Unterer Siedepunkt	2,0 max
AQ		18O0C	3,0 max
		19O0C	4,0 max
		2000C	5,0 max
		21O0C	6,0 max
		22O0C	10,0 max
Λ C		23O0C	2 bis 18
'tO		24O0C	5 bis 30
		25O0C ..	15 bis 40
		26O0C	20 bis 45
		27O0C	25 bis 55
Cj-)		28O0C	30 bis 60
Ou		2900C
		3000C
	ASTMD-1298	Spezifisches Gewicht bei	1,025 min
		25/25° C
55		Destillat bis 3000C ..	120 max
	ASTM D-88	SSF-Viskositätbei50°C
		Rückstand über 300° C

1) LVF Modell
Faktor 2.

— Nr. 1 Spindel — Geschwindigkeit 30 —

Die Destillationseigenschaften der erfindungsgemäßen Mischung sind in der graphischen Darstellung in F i g. 1 gezeigt.

Die erfindungsgemäße Mischung wird durch die Destillation von Kohlenteer erhalten. Eine Infrarot-Analyse der Mischung zeigt das Vorhandensein der folgenden Verbindungen: Naphthalin, <x- oder ß-Ms-

thylnaphthalin, Diphenyl, Dimethylnaphthalin, Azenaphthen, Diphenyloxyd, Fluoren, Phenanthren, Carbazol, Fluoranthren, Pyren und Chrysen.

Zum Auffrischen eines gealterten bituminösen Straßenbelags wird die erfindungsgemäße Mischung vorzugsweise in einer Menge von z. B. 0,45 l/m² auf den Belag aufgesprüht. Dann läßt man die Mischung etwa eine halbe Stunde in den Asphalt einziehen, worauf sie mit einem harten Besen über die Oberfläche verteilt wird. Dies hat außerdem den Vorteil, daß flüssiges Material in die Risse des Belages fließt. Wenn der Straßenbelag unmittelbar danach wieder von Fahrzeugen befahren wird, ist es zweckmäßig, die Straße mit Sand zu bestreuen, damit die Reifen der Fahrzeuge möglichst geringe Mengen des Erneuerungsmittels aufnehmen. Wenn der Verkehr nicht sehr stark ist, wird der Belag vorzugsweise nach 2 Monaten mit einer gummibereiften Walze befahren. Durch die Behandlung mit dem Erneuerungsmittel erhält der alte Straßenbelag wieder ein neues, dunkles Aussehen, so daß es den Anschein hat, als ob eine neue Schicht aufgebracht wurde. Außerdem werden auch das Kaltfließvermögen und die Flexibilität des Belages wiederhergestellt, so daß dieser sich wie ein neuer Belag verhält.

Es ist selbstverständlich nicht erforderlich, daß man mit dem Aufbringen der erfindungsgemäßen Mischung wartet, bis der bituminöse Straßenbelag so stark gealtert ist, daß er reißt und absplittert. Die Mischung eignet sich sowohl zur vorbeugenden Behandlung bituminöser Beläge als auch zu ihrer Reparatur. Zur vorbeugenden Behandlung wird die Masse auf den Belag aufgetragen, bevor irgendwelche Spuren von Löchern oder Rissen zu erkennen sind, wenn der Verdacht besteht, daß der Belag infolge von Alter oder anderen Faktoren bald Schäden zeigen wird. Bei Reparaturarbeiten wird die Erneuerungsmasse auf den alten bituminösen Belag aufgebracht, nachdem dieser bereits ziemlich stark beschädigt ist. In beiden Fällen wird der alte Belag so weitgehend erneuert, daß seine Lebensdauer erheblich verlängert wird.

Die neue Masse zur Erneuerung von Asphalt-Straßenbelägen eignet sich besonders zur Verwendung auf Straßen in der Stadt, wo die niedrigen Bordsteine das Auftragen einer neuen Deckschicht unmöglich machen, es sei denn, es werden neue Bordsteine gesetzt, oder der vorhandene alte Belag wird bis zu einer bestimmten Tiefe entfernt. Eine weitere Verwendungsmöglichkeit besteht z. B. in der Behändlung eines gerissenen alten Belages, bevor eine neue bituminöse Schicht auf ihn aufgebracht wird, so daß die Risse des alten Belages in der neuen Schicht nicht mehr in Erscheinung treten. Die Masse kann ferner auch zur Vorbehandlung von Belag-Oberflächen verwendet werden, die mittels einer üblichen beheizten Planiermaschine geebnet oder mit einer üblichen Infrarot-Anlage zur Beseitigung der Risse erhitzt werden sollen.

Es ist bereits bekannt, Straßenbeläge mit Massen zu behandeln, die aus einem Teer bestehen, dessen leichtflüchtige und leichtflüssige Bestandteile durch Zusatz von Rohmontanwachs, gegebenenfalls durch Zusatz von 1 bis 5% hochschmelzenden Kohlenwasserstoffen, gebunden sind. Diese Massen dienen jedoch zum Teeren von Straßenoberfiächen und nicht zum Erneuern alter bituminöser Oberflächen. Erfindungsgemäß soll, wie erwähnt, nicht eine an sich neue Oberfläche geschaffen werden, sondern eine bestehende, aber alt und rissig gewordene Oberfläche erneuert werden. Der Zusatz von Montanwachs, also von aliphatischen Verbindungen, ist weiterhin unzweckmäßig, da aliphatische Verbindungen zu Oxydationen, die schließlich zu Rißbildungen führen, neigen. Erfindungsgemäß werden demgegenüber Massen verwendet, die praktisch keine aliphatischen Verbindungen enthalten, bzw. Massen, denen keineswegs derartige Verbindungen zugefügt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verwendung einer durch Destillation von Steinkohlenteer gewonnenen Mischung von Kohlenwasserstoffen, mindestens dicyclischen aromatischen Verbindungen und deren Homologen mit niedrigen Alkylestern sowie beträchtlichen Mengen sauerstoff- bzw. stickstoffhaltigen Verbindungen, wobei diese Mischung bei 25/25° C ein spezifisches Gewicht von mindestens 1,08, einen unteren Siedepunkt von mindestens 18O⁰C und einen kontinuierlichen Siedebereich bis zu mindestens 300° C hat und 70 bis 40% des Materials bei 300° C als Rückstand mit einem spezifischen Gewicht von mindestens 1,025 bis 25/25° C zurückbleiben, als Erneuerungsmittel zum Aufbringen auf alte bituminöse Straßenbeläge, insbesondere auf Asphaltstraßen.

2. Verwendung einer Masse aus Steinkohlenteer, die folgende Destillationskurve bis 300° C aufweist:

Temperatur ° C Destillat 180 1,0 max 190 2,0 max 200 3,0 max 210 4,0 max 220 5,0 max 230 6,0 max 240 10,0 max 250 2 bis 18 260 5 bis 30 270 15 bis 40 280 20 bis 45 290 25 bis 55 300 30 bis 60

3. Verwendung der Masse in einer Menge von 0,23 bis 2,3 l/m² Straßenbelag als Erneuerungsmittel nach Anspruch 1 und 2.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 400 058;
schweizerische Patentschriften Nr. 123 117,
600;

französische Patentschrift Nr. 922 016.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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