DE1280727B - Verkleidung von Wasserbauten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

ClOc

Deutsche Kl.: 80 b-25/16

Nummer: 1280727

Aktenzeichen: P 12 80 727.1-43 (S 85564)

Anmeldetag: 6. Juni 1963

Auslegetag: 17. Oktober 1968

Das Aus- bzw. Verkleiden von Wasserbauten, wie Deichen, Dämmen, oder von Seiten, Bodenteilen und/oder Uferrändern von Wasserläufen, Kanälen, Teichen oder Seen dient einem doppelten Zweck. Primär sollen derartige Wasserbauten vor einer Erosion geschützt werden, welche beispielsweise infolge des Wellenschlages oder des Auswaschens von Strömungen oder durch den von fahrenden Schiffen erzeugten Wellenschlag entstehen, Darüber hinaus soll auch die Durchlässigkeit des Bodens und der Seitenwände von Wasserläufen, insbesondere von Kanälen, für Wasser soweit als möglich verringert werden.

Die Anwendung von bitumenhaltigen Mischungen für solche Zwecke ist bekannt. Im Hinblick auf die erforderliche geringe Durchlässigkeit für Wasser sind im allgemeinen Mischungen mit einem relativ hohen Bitumengehalt notwendig. Derartige Schutzüberzüge haben jedoch den Nachteil, daß sie. nach dem Aufbringen zum Fließen neigen, insbesondere wenn die betreffenden Mischungen auf schräge Flächen aufgebracht werden.

Die Erfahrung hat nun gezeigt, daß es schwierig ist, das Erfordernis einer geringen Wasserdurchlässigkeit und einer geringen Neigung zum Fließen zu gleicher Zeit zu erfüllen. Hieraus ergibt sich ein schwerwiegender Nachteil bei der Anwendung von bitumenhaltigen Schutzüberzügen für Kanalwandungen u. dgl.

Es wurde nun gefunden, daß bitumenhaltige Mischungen, welche auch noch freien Schwefel enthalten, für die vorstehend angegebenen Zwecke sehr geeignet sind. Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer zwischen 120 und 160⁰C verarbeiteten Mischung, bestehend aus 1 bis 25 Gewichtsprozent Bitumen, 1 bis 25 Gewichtsprozent elementaren Schwefel, 50 bis 97 Gewichtsprozent grobes Mineralgestein und 0 bis 25 Gewichtsprozent feines Mineralgestein zum Aus- oder Verkleiden von Wasserbauten, wie Seiten, Bodenteilen und/oder Uferbegrenzungen von Wasserläufen, Kanälen, Teichen oder Seen.

Der Schwefel übt einen günstigen Effekt auf die Viskosität der Mischungen bei erhöhten Temperaturen aus, d. h., er vermindert die Viscosität der bitumenhaltigen Mischung während ihrer Herstellung. Hierdurch wird nicht nur eine geringe Wasserdurchlässigkeit sehr wichtige kompaktere Mischung erzielt, sondern gewünschtenfalls kann auch ein Bitumen mit einer höheren Viskosität eingesetzt werden, als es ohne die Anwesenheit von Schwefel der Fall ist, wodurch der Neigung zum Fließen bei tieferer Temperatur gleichfalls entgegengewirkt wird. Darüber hinaus kann gewünschtenfalls ein verhältnismäßig großer Anteil an einem mineralischen Füllstoff mitverwendet werden, Verkleidung von Wasserbauten

Anmelder:

Shell Internationale Research Maatschappij N. V., Den Haag

Vertreter:

Dr. E. Jung, Patentanwalt,

8000 München 23, Siegesstr. 26

Als Erfinder benannt:

Folkert Dijkstra,

Ijpe Schaafsma, Amsterdam (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 8. Juni 1962 (279 541)

ohne daß die Gefahr besteht, daß die Mischung zu wasserdurchlässig wird und auch bei erhöhter Temperatur nicht mehr bearbeitet werden kann.

Stand der Technik sind für Wasserbauzwecke, wie weiter oben bereits erwähnt, bitumenhaltige Mischungen ohne Gehalt an freiem Schwefel, zu denen auch

die, durch Behandlung von Bitumina mit Schwefel, bei knapp unter dessen Siedepunkt liegenden Temperaturen (etwa 400 bis 440° C) entstehenden sogenannten Chemobitumina, die den Schwefel in chemischer Bindung enthalten, gerechnet werden müssen. Gegenüber der Verwendung dieser Mischungen stellt die Verwendung der erfindungsgemäßen, schwefelhaltigen Bitumenmischungen einen erheblichen Fortschritt dar. Sie besitzen nämlich die für die vorgesehene Verwendung nachteiligen Eigenschaften der für diesen Zweck bekannten bitumenhaltigen Mischungen ohne freien Schwefel nicht, insbesondere nicht deren große Fließneigung.

Bekannt ist die Verwendung bitumenhaltiger Mischungen mit einem Gehalt an freiem Schwefel zur Herstellung von Straßendecken. Solche bitumenhaltige Mischungen wurden zur Anwendung im Straßenbau wegen ihrer bei tiefen Temperaturen geringen Sprödigkeit (winterfeste Straßendecken), bei vergleichsweise hoher Abriebsfestigkeit bei Temperaturen von etwa 65 bis 70⁰C eingesetzt, insbesondere auch wegen der Möglichkeit, den aus ihnen hergestellten Straßenbelägen durch eine spezielle Hitzenachbe-

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handlung eine besonders griffige Oberfläche zu verleihen.

Diese bekannten Eigenschaften sind klar von denen, bei einer Verwendung nach der Lehre der Erfindung geforderten Eigenschaften der bitumenhaltigen Mischungen, insbesondere der einer geringen Wasserdurchlässigkeit zu unterscheiden.

Zwar werden beim Straßenbau unter anderem freien Schwefel enthaltende Gemische verwendet, die neben feinem Mineralgestein auch gröberes Gestein im Bitumenbindemittel eingebettet enthalten, doch erfolgt der Einbau solcher Belagmassen stets im Trocknen.

Hingegen muß bei Wasserbauten die Verkleidungsmasse häufig im Wasser selbst aufgebracht werden, und sie ist dann sowohl während des Einbaues als auch im eingebauten Zustand besonders hohen Beanspruchungen ausgesetzt, z. B. kräftigem Wellenschlag und starken Wasserströmungen. Es war daher nicht vorauszusehen, daß eine in bestimmter Weise aufgebaute Straßenbaubelagmasse sich zur Verwendung im Wasserbau eignen würde, wo eine solche Masse insbesondere hohe Zugkräfte aufnehmen muß, die sich aus der Sogwirkung der Wasserströmungen ergeben.

Die erfindungsgemäß anzuwendenden bitumenhaltigen Mischungen werden hergestellt, indem man ein Bitumen, ein Mineralaggregat, Schwefel und wahlweise auch noch einen Füllstoff bei einer Temperatur zwischen 120 und 160°C miteinander vermischt. Es muß darauf geachtet werden, daß die Mischtemperatur nicht über 160⁰C liegt, da sonst eine Reaktion zwischen dem Bitumen und dem Schwefel einsetzt, diezu unbrauchbaren Produkten führt. Die untere Temperaturgrenze von 120⁰C ist durch den Schmelzpunkt des freien Schwefels festgelegt.

ίο Beim Abkühlen trennt sich der Schwefel aus dem bitumenhaltigen Gemisch in fester Form ab und wirkt so dem Fließen der Mischung bei niedriger Temperatur ganz wesentlich entgegen. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß eine verhältnismäßig große Bitumenmenge mitverwendet werden kann, was im Hinblick auf die geforderte geringe Durchlässigkeit für Wasser wünschenswert ist, während doch zur gleichen Zeit keine Schwierigkeiten hinsichtlich der Neigung zum Fließen beobachtet werden, nachdem

ao der Überzug auf eine zu schützende schräge Fläche aufgebracht worden ist.

Die Mengen der Bestandteile der bitumenhaltigen Mischung können innerhalb weiter Grenzen variieren. Beispielsweise kann das Bitumengemisch die folgenden Zusammensetzungen aufweisen:

	Komponente	Weiter Bereich Gewichtsprozent	Enger Bereich Gewichtsprozent	Bevorzugter Bereich Gewichtsprozent
Bitumen		1 bis 25	8 bis 20	10 bis 20
Mineralaggregat Füllstoff		50 bis 97 0 bis 25	40 bis 86 5 bis 20	60 bis 80 5 bis 15
Schwefel		1 bis 25	1 bis 20	3 bis 20

Bitumina, wie sie üblicherweise auch für den Straßenbau Verwendung finden, sind für die Zwecke der Erfindung als Bitumenkomponente besonders gut geeignet. Bevorzugt werden Bitumina mit einer Penetration zwischen 20 und 100 bei 25 ⁰C. Geblasene Bitumina können ebenso eingesetzt werden wie natürlich vorkommende Bitumenarten, beispielsweise Trinidadasphalt.

In den erfindungsgemäß anzuwendenden Mischungen können auch Gemische aus Bitumina und Teer oder Pech sowie Gemische aus Bitumen und Kohlenwasserstoffölen zur Anwendung kommen. Gewünschtenfalls können sogar Teer und Pech selbst als Bitumenkomponente eingesetzt werden.

Sollen der bitumenhaltigen Mischung auch noch Füllstoffe einverleibt werden, so eignen sich für diesen Zweck die üblicherweise verwendeten Materialien, beispielsweise gemahlener Kalkstein, Schiefermehl oder Mergel.

Als Mineralaggregat kann Sand allein oder eine Mischung aus Sand und Steinen mit Abmessungen bis zu 50 mm verwendet werden. Als Sand eignet sich irgendeine beliebige, bekannte Art, z. B. Flußsand, Dünensand, Quetschrand, oder Mischungen aus diesen Sandarten. Als Mineralaggregat geeignete Steine haben Abmessungen zwischen 20 und 50 mm.

Die erfindungsgemäße Verwendung der bitumenhaltigen Mischungen können in der verschiedensten Weise in Form von Schutzüberzügen aufgebracht werden. So kann man beispielsweise aus einem Asphaltbitumen, Schwefel, Sand und einem mineralischen Füllstoff, wie gemahlenem Kalkstein, durch Vermischen und Erhitzen auf 140° C eine Mischung herstellen, welche dann in eine Gießform eingegossen wird, die z. B. 500 χ 500 χ 10 cm groß ist. Der Gießling kann auch mit Verstärkungselementen versehen werden. Nach dem Abkühlen auf z. B. 40⁰C wird der geformte Asphaltstreifen mittels Saugplatten, welche über eine Vakuumanlage betätigt werden, aus der Form herausgehoben und auf das zu schützende Objekt gelegt. Falls der Asphaltstreifen verstärkt ist, kann er auch an den Verstärkungen gehoben werden.
Die Mischung kann auch direkt auf den zuschützenden Gegenstand aufgebracht und gewünschtenfalls mechanisch verdichtet werden. Die zuletzt genannte Methode wird vorzugsweise für Arbeiten angewandt, welche sich im Trockenen durchführen lassen. Streifen oder Matten hingegen können auch unter Wasser gut angebracht werden.

Falls man die Mischung nach dem Eingießen in die Form noch eine Zeitlang, z. B. mehrere Stunden, auf erhöhter Temperatur zwischen 40 und 100⁰C hält, so wird ein weiterer Effekt erzielt, derart, daß die Neigung zum Fließen, welche sich besonders zu Beginn des Aufbringens bemerkbar macht, noch weiter verringert werden kann. Ohne Zweifel ist die Viskosität des Bitumens in diesem Temperaturbereich niedriger als beispielsweise bei einer Temperatur von 10° C und inf olgedessen können leichter Diffusionsvorgänge stattfinden, welche möglicherweise einen günstigen Einfluß auf die Kristallisation des Schwefels ausüben, da sich dann größere Kristalle bilden können.

Das nachstehende Beispiel erläutert die günstigen Fließeigenschaften der erfindungsgemäßen Verwendung der Mischung.

Ausführungsbeispiel

Es wurden zwei bitumenhaltige Mischungen hergestellt, wobei die eine einem üblichen Gemisch entsprach und die andere gemäß der Lehre der Erfindung verwendet wurde. Beide Mischungen wurden bei der gleichen Arbeitstemperatur in Formen mit einer Breite von etwa 30 cm, einer Länge von etwa 50 cm und einer Tiefe von etwa 5 cm eingegossen. Nach dem Abkühlen auf etwa 20⁰C wurden beide Formen bei einer Temperatur von 50⁰C auf einer Schräge mit einer Neigung von 1: 2V₂ aufgestellt.

Die als Vergleich verwendete Mischung gemäß dem Stand der Technik bestand aus 21 Gewichtsteilen eines Bitumens mit einer Penetration von 50 bis 60, 80 Gewichtsteilen Sand (ein Gemisch aus Flußsand und Dünensand im Verhältnis 1:3) und 12 Gewichts- ao teilen eines Füllstoffes (gemahlener Mergel). Diese Mischung war nach 30 Stunden eine Strecke von 50 mm geflossen.

Die erfindungsgemäß verwendete Mischung bestand aus 17,5 Gewichtsteilen des gleichen Bitumens, 7 Gewichtsteilen Schwefel, 88 Gewichtsteilen Sand und 12 Gewichtsteilen Füllstoff. Sie zeigte jedoch bei der gleichen erhöhten Temperatur und während des gleichen Zeitraumes eine Fließstrecke von nur 9 mm.

Der vorstehend beschriebene Fließtest ließ erkennen, daß die Fließstrecke nur 1 mm betrug, wenn die erfindungsgemäß verwendete Mischung 3 Tage lang bei 5O⁰C in horizontaler Lage in der Form stehengelassen wurde, bevor man den Fließtest durchführte.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung bekannter Mischungen, die

   a) I bis 25 Gewichtsprozent Bitumen,

   b) 1 bis 25 Gewichtsprozent elementaren Schwefel,

   c) 50 bis 97 Gewichtsprozent grobes Mineralgestein,

   d) 0 bis 25 Gewichtsprozent feines Mineralgestein, enthalten, zum Verkleiden von Wasserbauten» wobei die Massen bei der Verarbeitung zwischen 120 und 16O⁰C erhitzt worden sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Auslegeschriften Nr. 1122 897,1128 353; USA.-Patentschrift Nr. 2182 837;

   Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, Bd. 4, 1953, S. 422;

   Abraham — Brühl, Asphalte und verwandte Stoffe, 1939, S. 329;

   Abraham, Asphalts and Allied Substances, 1945, Vol. 1, S. 492 und 493.

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