DE1534232A1

DE1534232A1 - Verfahren zum Verdichten und Walzen von Strassenbelaegen

Info

Publication number: DE1534232A1
Application number: DE19661534232
Authority: DE
Inventors: Schmidt Robert J; Ferm Richard L
Original assignee: Chevron Research and Technology Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1965-08-13
Filing date: 1966-08-11
Publication date: 1969-08-07
Also published as: GB1132959A; US3344721A; ES330114A1

Description

Alfred Hoeppener ift'

Dr, Hans Joacbim Wolff
Dr, Hans Chr, Beil

Frankfu* i a. M. - Höchst

Adelonstraßü 58 - Tel, 31 26 49

Unsere Nr. 12 808

Chevron Eesearch Company San Francisco, GaI., VStÄ»

Verfahren zum Verdichten und /alaeii von 3trassenbelägen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zum Verdichten und Walzen von Asphaltstrassendecken, die dabei verwendeten Zusammensetzungen und auf eine neue Vorrichtung, mit der das erfindungsgemässe Verfahren besonders vorteilhaft 'angewendet wird·

Bin übliches Material für die Herstellung von Strassendecken | ist Asphaltbetone Asphaltbeton ist in erster Linie eine Mischung von Gesteinsteilchen unterschiedlicher Grosse, die durch ein bituninöses Bindemittel miteinander verbunden werden· Bei der ütrassendeckenherstellung mit Asphaltbeton ist es notwendig, die Mischung zu verdichten, um den grö'ssten Teil der in der Zusammensetzung eingeschlossenen Lufttaschen zu ontfernen, die man als Hohlräume bezeichnet. Es wird allgemein angenommen, dass etwa 4· bis 5 % Hohlräume die vorteilhaftesten Eigenschaften für eine Strassendecke ergebene Dieser Prozentsatz der Hohlräume ist niedrig genug, um das Altern und Verwittern des Asphalte auf ein

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Mindestmaos zu verringern, während er noch die erwünschten . ' mechanischen Eigenschaften des Kontaktes von Stein zu Stein

im Strassenbelag zulässt» ■ "

Um einen geringen HoÖraumgrad zu erzielen, ist es erforderlich, die auf den Untergrund gelegte Asphalfbetonzusammensetzung wirksam zu verdichten* Eine zufriedenstellende Verdichtung-wird am besten mit pneumatischen Verdichtern erreicht, die aus einer Mehrzahl von Luftreifen bestehen. Damit -jedoch pneumatische Verdichter wirksam arbeiten können,muss die Asphaltbetonzusammens-etaung in gewissem Grade flüssig sein. Die besten Verdichtungsergebnisse werden daher mit'Asphaltbeton bei relative hohen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen oberhalb etwa 80 und im allgemeinen bei etwa 105 bis' 150 erzielt. Bei niedrigeren Temperaturen ist die Asphaltbetonzusammensetzung im allgemeinen, nicht flUxsig genug, um eine wirksame Verdichtung zuzulassen/

Bei Temperaturen von über 80 , in besonderen Fällen auch bei niedrigeren Temperaturen, klebt das Asphaltbindemittel an ... . . ■ den pneumatischen Heifen, wodurch die ütrasse aufgerissen wird und Unregelmässi^keiten entstehen, Daher war es in der Vergangenheit notwendig, die Strassendecke bei relative niedrigen Temperaturen zu verdichten, bei denen die Verdichtung durch Luftreifen unzulänglich ist und relativ teuer wird, weil wiederholtes Walzen erforderlich ist«

Fach der vorliegenden Erfindung wird eine verdünnte, nur massig unbeständige Öl-in-V.'asser^Emulsion auf die pneumatischen Verdichter gesprüht, während der Asphaltbetonbelag bei höheren Temperaturen gewalzt wird, 'wodurch ein Kleben und Haften des Asphaltbetons an den pneumatischen Reifen verhindert wird, Dieaes Verfahren kann mit einer Vorrichtung ausgeführt werden, bei der vorn Luftreifen zur Verdichtung der Asphaltbetonzusammensetzung und hinten eine Stahlwalze zum ölätten der verdichteten Straßendecke und zu weiterer Verdichtung verwendet werden»

Das erfindungsgemässe Verfahren kann bei jedem pneumatischen Verdichter angewendet werden und ist, wie angegeben, bei relativ hohen Temperaturen, insbesondere Temperaturen von mehr als 80°

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vorteilhaft· Durch Kombination des erfindungsgemässen Verfahrens mit einer Vorrichtung, bei der pneumatische Reifen als pneumatische Verdichter und eine Stahlwalze zusammen verwendet werden, wird ein Apparat bereitgestellt, der wirksam und leicht auch "bei relativ kleinen Aufgaben oder bei Aufgaben verwendet werden kann, bei denen ein Gerät mit leichter Manövrierfähigkeit und Beweglichkeit erforderlich ist· Das Gerät ist in"den beigefügten Zeichnungen "beschrieben·

Fig. 1 ist eine Seitenansicht des pneumatischen Verdichtungs— und Wallsgeräts der vorliegenden Erfindung·

Fig. 2 ist eine teilweise Draufsicht, bei der aus Gründen der

Klarheit zahlreiche Teile fortgelassen sind und bei der ™ das Joch in zwei verschiedenen gedrehten Stellungen gezeigt ist·

Fig· 3 ist eine Teilansicht des vorderea?n Teils des Geräts von oben.

Fig. 4 ist eine Vorderansicht·

Das kombinierte pneumatische Verdichter- und Strassenwalzfahrzeug der vorliegenden Erfindung umfasst einen Hauptrahmen, von dem ein Teil in Form eines sich in Längsrichtung erstreckenden S#eitenteils 1 und Plattformträgers 2 zu sehen ist, der den vorderen Teil des Rahmens trägt, eine Mehrzahl von pneumatischen Reifen 3» die in einem drehbar mit dem Rahmen verbundenen Joch angeordnet ßind, einen Emulsionsspender,der einen dünnen Film " einer verdünnten Öl-in-Wasser-Emaulsion auf der Oberfläche der pneumatischen Reifen aufrechterhält, und eine» Walze 4 aus Stahl, die angetrieben wird, den Antrieb für das Fahrzeug darstellt und den hinteren Teil des Rahmens trägt.

Der Teil des Rahmens, der das sich in Längsrichtung erstreckende Seitenteil 1 umfasst, wird im hinteren Teil durch Verstrebungen 6 getragen, die mit dem Lager 7 verbunden sind, in dem die Stahlwalzenachse 8 drehbar gelagert ist. Die Stahlwalzenachse oder Hinterachse 8 ist starr mit der Stahlwalze 4 verbunden, die die Strassendecke beruht. Eine Abdeckung 9 ist für die Stahl-

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walze vorgesehene Auf dem Rahmen ist ein Dieselmotor 11 angeordnet, der die Stahlwalze 4 antreibt (die "besonderen Antriebsvorrichtungen sind dabei nicht dargestellt) und so den Antrieb für das Fahrzeug darstellt

Am vorderen Teil des Rahmens befindet sich eine Plattform 12, auf der sich ein Fahrersitz 13, verschiedene Pedale 14a und 14b und ein Hebel 16 für die Regulierung der Bewegung des Fahrzeugs sowie ein Steuerrad befinden, das mit dem Joch 19 verbunden ist (die Vorrichtungen, die die Verbindung bilden, sind nicht dargestellt) und das «Joch dreht, und so die Steuervorrichtung des Fahrzeugs darstellt.

Im vorderen Teil der Plattform 12 des Rahmens ist eine senkrechte Welle 18 angeordnet, die starr mit der Mitte des Jochs 19 verbunden ist_e Pneumatische Reifen 3, die auf der Strasse ruhen, sind starr auf einer Vorderachse 21 angeordnet und relativ gleichmässig mit etwa einer Reifenbreite Abstand verteilte Die Achse 21 ist im Joch drehbar gelagert« Mit dem Joch 19 ist ein Hilfsrahmen 22 verbunden, der oberhalb der pneumatischen Reifen angeordnet ist»

Zum Sprühen der verdünnten Öl-in-Wasser-Emulsion auf die pneumatischen Reifen 3 wird der auf dem Hilfsrahmen 22 angeordnete Emulsionsbehälter 23 durch eine obere Öffnung 24 mit der Euiulsion gefüllt. Das Austrittsventil 26 und das Ventil 27 zwischen dem Bmulsionsbehälter 23 und dem Druckbehälter 28 werden geschlos sen und der Druckbehälter 28 wird dann durch das geöffnete Gaseinlassventil 29 unter Druck gesetzt, tfenn der Druckbehälter gefüllt ist, wird das Einlassventil 29 geschlossen, das Ventil 27 zwischen den Eehältern wird geöffnet und das Gas wird in den Emulsionsbehälter 23 durch die Verbindungsleitung 31 eingelacsen, wodurch auf die ükuulsion ein Druck ausgeübt wird.

Bin Absperrventil 32 ist in der Nähe des Fahrers vorgesehen und der Steuerhebel 33 ist in der offenen Normalstellung dargestellt, Die gestrichelte» Linie 33a gibt die geschlossene Stellung an«

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Das Austrittsventil 26 des Behälters wird geöffnet und der Druck der Emulsion wird mit dem Membranventil 36 eingestellt, wobei dei Druck am Manometer 37 abgelesen wird·

Wenn das Fahrzeug bereit ist, loszufahren, bewegt der "Fahrer den Steuerhebel 33 in- die offene Stellung und die Emulsion fliesst dann durch die Leitung 38 in das Absperrventil 32 und dann durch ein zweites Rohr 39 in das Paßstück 40, welches mit dem starr angebrachten Verteiler 41 verbunden ist.

üjine Mehrzahl von Düsen 42, deren Anzahl gleich der Anzahl der Reifen ist, ist am Verteiler angebracht und oberhalb der Reifen

so angeordnet, dass sie abwärts auf die Reifenfläche sprühen» %

Vom Hilfsrahmen 22 hängt mittels der Verbindungstelle 43, die drehbar am Hilfsrahmen 22 befestigt sind, ein Riegel 44- herab, auf dem Matten oder Wischer 46 angeordnet sindo Diese Wischer berühren die Oberfläche der Reifen 3 unterhalb der Düsen, wenn sich das Fahrzeug vorwärts bewegt. Sie verteilen die Emulsion gleichmäcsig über die Oberfläche der Reifen und entfernen eventuelle kleinere Teilchen Asphalt und Gestein, die möglicherweise an den Reifen 3 haften* Federn 47 sind an entgegengesetzten jiinden des Ililfsrahmens 22 angebracht und verbinden den Hilfsrahmen 22 mit den Verbindungsteilen 43 und halten den Riegel 44 unter einer schwachen Spannung, um die Wischer 46 in Kontakt mit den Oberflächen der Reifen 3 zu halten. Die Wi;. eher 46 kön- " nen von der Reifenlauffläche abgehoben werden, indem man die Federn 47 löst und den Riegel 44 hebt, der um die Verbindung am Rahmen 22 geschwenkt wird· Auf diese Weise kann ein Austausch oder die Reparatur der Wischer leicht durchgeführt werden.

Der Steuermochanismus das Fahrzeugs (abgesehen vom Steuerrad und dor v/elle ist dieser ivlechariisinus nicht darg^ stellt) dreht das Joch 19 in die Richtung, in die das Fahrzeug gehen soll. Ln Fig_o 2 ist die Stellung des Jochs 19 beim Abbiegen nach links in durchgezogenen Linien, beim Abbiegen nach rechts in gestrichel» ten Linien dargestellt. Wenn das Joch sich dreht, werden die Lei-

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tungen 38 und 39 verlängert oder verkürzt» Eine Teleskopvorrichtung ist vorgesehen, um die leitungen zu tragen und jede. Erschlaffung aufzunehmen«. Auf der Plattform 12 ist ein rohr*- förmiges Teil 48 angebracht; eine zweite Welle 49 ist teleskopartig in dem rohrförmigen Teil angeordnet» Sine Feder 51 erstreckt sich, von der öffnung des rohrförmigen Teils 48 zu eines· Arm 52, der starr an einem Ende der Welle 49 verbunden ist und eine genügende Spannung hat, um die V/elle 49 in der ausgestreckt ten stellung zu halten, wenn das. Gewicht der gefüllten Leitungen 38 und 39 abwärts auf c?en Arm 52 drückt, jedoch"- zusammengedrückt. wird, wenn durch Streckung der Leitungen ein zusätzlicher Dructe ausgeübt wird» Die Welle 49 wird in dem rohrförmigen Teil 48 mittels eines Schlitzes geführt, um eine Drehung zu verhindern® Am Ende des Armes 52 gegenüber dem mit dem mit der v/elle 49 verbundenen ände ist ein Ans ab ζ 53 vorgesehen, um ein Abrutschen der Leitungen zu verhindern

Das Fahrzeug hat im allgemeinen ein Gesamtgewicht von etwa 0,25 bis 5 Tonnen, gewöhnlich etwa 1 bis 5 Tonnen.. Die pneumatischen Reifen haben im allgemeinen Durchmesser von etwa 60 cm bis 120 cm und Laufflächenbreiten von etwa 10 cm bis 40 cm_e Der Abstand von den äiissersten Eäüdern der am weitesten voneinander entfernten Reifen ist etwas geringer als die Breite der Stahlwalze ο Der Druck in den j-teifen beträgt gewöhnlich zwischen etwa 1,4

und 8,4 kg/cm , während die Belastung pro Helfen im Eereich zwischen etwa 225 kg und 450 kg liegt; etwa 4 bis 6 Reifen werden verwendet» Der Durchmesser der Keifen beträgt noimalerweise etwa 1/2 bis 2/3 des Durchmessers der Stahlwalze -

Die Stahlwalze hat einen Durchmesser von etwa 45 bis 165 cm und eine Breite von etwa 75 cm bis 85 cm» Die Belastung beträgt etvi?a 18 bis 110 kg/cm linear„

Das Gerät der vorliegenden Erfindung, bei dem pneumatische Vorderreifen für die Verückdichtung, die mit erfindungsgemässen Antiklebeemulsionen besprüht werden, und eine hintere Stahlwalze verwendet werden, gestattet die Herstellung und Verwendung

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von relativ leichten Maschinen, die ausserordentlich beweglich sind und für Aufgaben verwendet werden können, die entweder relativ klein sind oder eine hochgradige Manövrierfähigkeit erfordern· Die hohe Wirksamkeit der Herstellung verbesserter Strass entdecken oder Beläge aus Asphaltbetonzusammensetzungen durch Erzielung des gewünschten Verdichtungsgrades und niedrigen Prozentsatzes von Hohlräumen ist möglich, weil die pneumati-' sehen Reifen imstande sind, bei den relativ hohen Temperaturen zu arbeiten, bei denen eine zufriedenstellende Verdichtung erreicht wird, und die Stahlwalze die Verdichtung weiter erhöht und den Belag glättet· So wird mit einem manövrierfähigen Fahrzeug, das ein relativ niedriges Gewicht hat, eine hohe Verdichtung erzielt und eine glatte dichte verschleissfeste Oberfläche .erhalten. Bisher war bei kleinen Arbeiten oder in den Fällen, in denen nur kleine Geräte verwendet werden konnten, die Verdichtung nicht wirksam zu erzielen und es konnten nur relativ kurzlebige Strassenbeläge erhalten v/erden.

Daruberhinaus hatte sich bisher ergeben, dass im Falle von Asphaltbetondecken bei hohen 'Temperaturen, d.h. oberhalb von eine Stahlwalze in Bewegungsrichtung vor der Waise eine Welle erzeugte· Statt einer Verdichtung der Oberfläche fand eine gegenteilige Wirkung statt· Bei dem vorliegenden Gerät, bei dem die pneumatischen Reifen zuerst die Asphaltbetondecke verdichten, wird das Gewicht des Fahrzeuges über eine viel grössere Fläche verteilt als bei einer Stahlwalze, wodurch eine Lockerung vermieden und eine gute Verdichtung erzielt wird; die Stahlwalze dient dann dazu, die Oberfläche glattzuwalzen, wobei die Verdichtung weiter erhöht wirdc

Die verdünnten wässrigen Öl—in-Wasser-Bmulsionen der vorliegenden Erfindung sind zwar in Verbindung mit.dem vorstehend beschriebenen Gerät besonders vorteilhaft, die erfindungsgemässen iöniulsionen können jedoch bei jedem Strassenwalzgerät verwendet werden, das pneumatische Eijefen besitzt, oder können jedenfalls in allen Situationen verwendet werden, bei denen heiseer Asphalt mit Kautschuk oder einem ähnlichen ilaterial in Berührung kommt

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und der heisse Asphalt dann von dem Kautschuk entfernt werden mus-s, so z.B₀ "bei Jiautschukförderbändern in Mischanlagen für heissen Asphalt»

Bei dem vorstehend beschriebenen Gerat wird zwar die Emulsion durch Versprühen aufgebracht, - Versprühen stellt das wirksamste Verfahren zur Aufbringung der Emulsion dar, besonders im Hinblick auf die' Menge des verbrauchten Materials - , es kann Jedoch jedes andere Verfahren angewendet werden, das ein kontinuierliches gleichmässiges Pliessen der Emulsion auf die Lauffläche des Luftreifens ergibt«, Fliessen aufgrund der Schwerkraft ist zufriedenstellend, wobei die !Emulsion auf die Lauffläche des pneumatischen Reifens tropft_f ausgenommen wenn das Gerät auf eine geneigten Fläche arbeitet; in diesem Falle werden die Reifen, die sich auf der oberen Seite der Jieigung befinden, wahrscheinlich keine Emulsion erhalten. Es sind zahlreiche Vorrichtungen zum gleichmässigen Zuführen von Flüssigkeiten über' Stahlwalzen bekannt, und diese· Vorrichtungen können im allgemeinen der Verwendung bei pneumatischen Reifen angepasst-werden, so dass sie einen kontinuierlichen gleichmässigen Strom der Emulsion auf die Reifenflächen liefern«

Um eine gleichmässige Verteilung der Emulsion auf der Lauffläche des pneumatischen Reifens sicherzustellen, wird im allgemeinen eine Wischvorrichtung eines beliebigen Typs verwendet. Der Wischer dient auch dazu, kleine Asphalt- oder Gesteinsteilchen zu entfernen, die möglicherweise auf der Lauffläche kleben geblieben sind· Am häufigsten wird eine Matte .oder Kokosmatte verwendet, und diese Matten haben eine weitgehende Verwendung gefunden, insbesondere in Verbindung mit der bisherigen, sehr unwirksamen Verwendung von Wasser zur Verhinderung des xiaftens' des Asphaltbindemittels an den pneumatischen Reifen₀

Die erfindungsgemässe wässrige Emulsion wird kontinuierlich auf die Lauffläche des pneumatischen Reifens aufgebracht, während das Verdichtungsgerät sich über die heisse Asphaltbetonoborflache bewegt. Die verwendete Emulsionsmenge ist nicht kritisch für die

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vorliegende Erfindung, sie hängt von einer Anzahl von veränderlichen Faktoren ab: den Arbeitsbedingungen, der jev;eils verwendeten Emulsion, der Temperatur, bei der die pneumatische- Ver— dichtung erfolgt, usw· Im allgemeinen werden etwa 4 Liter/Std. pro Luftreifen verwendet; und gewöhnlich werden weniger als 55 Liter/Std. pro Keifen verwendet, wenn das Gerät ständig in Gebrauch ist ο Häufig genügen etwa 10 bis 30 Liter/Std₀ pro Reifen« Die speziellen Bedingungen der Aufbringung können jß doch leicht in der Praxis bestimmt werden, wenn man die kleinste Geschwindigkeit beobachtet, bei der das Haften des Asphaltbinderaittels auf ein Mindestmass verringert oder vermieden wird.

Die erfindungsgeinässen Emulsionen können bei verschiedenen asphal haltigen Belagzusammensetzungen verwendet werden β Die Emulsionen sind besonders nützlich bei Asphaltbeton, insbesondere wenn der Asphaltbeton pneumatisch bei Temperaturen von mehr als SO , gewöhnlich von et?.-a 90 bis 150 verdichtet'wird· In den Fällen, in denen das Ankleben ein Problem bei Stahlwalzen ist, können die erfindungsgemässen Emulsionen ebenfalls verwendet werden. Es wurde ferner gefunden, dass bei Asphalten, die polymere Zusätze, z.B₀ Kautschuk, enthalten, das Haften von Asphalt'ein Problem wird, das durch die Verwendung der erfindungsgemässen Emulsion auf den Kautschuk odor die Stahlwalze oder auf beides f£eaildert werden kann₀ Daher finden die erfindungsgemässen Emulsionen -zwar insbesondere Anwendung bei Asphaltbeton bei erhöhten Tamperaturen, sie können jedoch mit Vorteil auch bei der Benutzung von AsphaltZusammensetzungen unter einer Vielzanl anderer Bedingungen versendet werden» V/ie bereits angegeben wurde, können andere Anwendungen für die Emulsionen leicht gefunden werden, wen die Haftung von Asphalt an Kautschuk oder anderen Materialien ein wesentliches Problem wird..

Die verdünnte ül—in-Wasser—Emulsion der vorliegenden Erfindung be.vtoht aus Wasser-, einer Kohlenwasserstoff-Flüssigkeit, die hier als Öl bezeichnet wird, und einem Emulsionsmitbel« Andere Zusätze können nach wünsch odor .Bedarf enthalten sein. Das Öl

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ist im allgemeinen in einer Menge von mindestens etwa 0,5 Gew.% anwesend und kann in einer Menge von bis zu 20 Gew»#, gewöhnlich jedoch nicht mehr als 10 Gew_#ftj in Abhängigkeit von der gewünschten Verwendung anwesend sein* Für die Verwendung bei Asphaltbetondecken enthält die Zusammensetzung gewöhnlich etwa 1 bis 5 Gew»% Öl. Der Emulgator ist in einer Menge von etwa 0,1 bis 15 Gewe/o, vorzugsweise etwa 0,5 "bis 5 Gew_o%, bezogen auf das 01 anwesend.. Der Eest der Zusammensetzung besteht aus v/asser und anderen Zusätzen. Das Wasser ist daher in einer Menge von 85 bis 99 Gew„%>, häufiger 90 bis 99 Gew„>o anwesend.

Zunächst kann die Öl-in-Wasser-Emulsion als Konzentrat hergestellt und vor der Verwendung verdünnt werden«. Die Konzentrate enthalten etwa ^O bis 75 G-ew.'/o Öl.

Das Öl oder die Kohlenwasserstoff-Flüssigkeit hat in der Praxis einen Siedepunkt von mindestens etwa 90°. Der Siedepunkt wird aus Zweckmässigkeitserwägungen ausgewählt, mit Hinblick auf eine möglichst geringe Flüchtigkeit, so dass eine ausreichende 01-menge auf dem heissen pneumatischen keifen verbleiben kann, doch soll die Flüchtigkeit gross genug sein, dass das Öl mindestens langsam von der Oberfläche der Strassendecke verdampft. Eine zu grosse Flüchtigkeit erfordert grosse Mengen der Kohlenwasserstoff-Flüssigkeit, während eine zu geringe Flüchtigkeit zulasst, dass das Ol eine unbestimmte Zeit auf dem Belag verbleibt, wodurch eine Erweichung des Belags verursacht wird₉ Dies ist zwar kein ernstes Problem in Anbetracht des sehr verdünnten Charakters der -Emulsion,» In den !''allen, in denen die Bedienung der Walze beim Stillstand der Walze die Emulsion weiter eine längere Zeit laufen lässt, können sich jedoch grosse Pfützen bilden und merkliche Mengen Ol können vom Belag absorbiert werden» Dies ist jedoch ein extremer Fall, durch den im allgemeinen der verwendete Öltyp nicht bestimmt zu werden braucht, Ln den meisten Fällen liegt der maximale Siedepunkt unterhalb von etwa 540°, häufiger unterhalb von 450°» Vorzugsweise liegt der Siedepunktbereich zwischen etwa 150 und M-^O⁰, Dies bedeutet, dass jede verwendete Kohlenwasserstoff-Flüssigkeit mindestens etwa 50 Gew#% Material enthält, das in dem angegebenen Bereich siedet.

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Die Kohlenwasserstoff«-Flüssigkeit oder das Kohlenwasserstofföl ist vorzugsweise nicht zu viskose Unter zu viskos ist eine Viskosität zu verstehen, die grosser ist als etwa 100 Sekunden Saybolt Universal (SSU) "bei 98,9°· Das Öl hat vorzugsweise eine Viskosität von weniger als etwa 60 SSU bei 98,9°.

Bei dem öl kann es sich entweder um aliphatisches, aromatisches, alicyclischeε Öl oder um Kombinationen dieser Öle handeln· Jeder dieser Kohlenwasserstofftypen ist zwar brauchbar zur Verhinderung des Haftens von Asphalt an den pneumatischen Seifen, doch wurde gefunden, dass aromatische Kohlenwasserstoffe den Kautschuk angreifen und die_ Lebens dauer des pneumatischen (J Kautschukreifens herabsetzen· Aus diesem Grunde werden Kohlenwasserstoffe, die frei von aromatischen ungesättigten Eindungen sind, insbesondere paraffinesehe Kohlenwasserstoffe, bevorzugt. Unter paraffinischen Kohlenwasserstoffen-sindvorwiegend para£finische Materialien zu verstehen, und Mischungen, die kleinere Mengen aromatischer Kohlenwasserstoffe enthalten, sind nicht ausgeschlossen·

Beispiele für Kohlenwasserstoffe, die leicht verfügbar sind, sind Dieselkraftstoffe, Schweröle und Leichtöle, die im Bereich zwischen 160° und 340°; 290° und 34-0° bzw. 160 und 290° sieden, helle öle, neutrale Öle, Verdünnungsmittel, insbesondere paraffinische Verdünner usw· Meistens werden Mischungen von Kohlen- % Wasserstoffen verwendet, weil sie billig und leicht verfügbar sind.

Bei den verwendeten Jöuulgatoren kann es sich um anionische, kationische oder nichtionische Emulgatoren handeln» Solche Emulgatoren sind in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, !land 5» Interscience Encyclopedia Incorporated, Hew York (1950), Seite 701 ff beschrieben. Die nach der vorliegenden Erfindung yeswendeten Emulgatoren können zwar jedem Typ, d.h„ dem anionisch ititionischen oder niehtionirehen Typ angehören, es ist jedoch *rforderliefe, dass bei ^eder Aufteilung zwischen //asser und öl (Kohlenwasserst off-Flüssigkeit) der Jömulgator vorwiegend in iVas*

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ser löslich ist, d.h. dass eine grössere Menge Emulgator im Wasser gelöst ist als im öl· Die Emulgatoren, die dieser Erfordernis entsprechen, werden als hydrophil "bezeichnet.

Die Aufteilung kann leicht bestimmt werden, indem man eine Probe des Emulgators mit gleichen Volumen Wasser und öl schüttelt, die erhaltenen Phasen trennt und die Konzentration des Emulgators in Jeder Phase analysiert.

Die verschiedenen Emulgatoren können einzeln oder kombiniert miteinander verwendet werden. Selbstverständlich kann ein anionischer Emulgator nicht zusammen mit einem katiohischen Emulgator verwendet werden· Beispiele für verschiedene Emulgatoren sind Polyoxyäthylen-sorbitan-monopalmitat, Talg-trimethylammoniumchlorid, Alkyl-alkylamino-imidazoline, äthoxyliertes und polyäthoxyliertes Dodecany!phenol, saure Salze von TaIg-I,3-Propylendiamin, polyäthoxylierte quaternäre Ammoniumhalogenide, polyäthoxylierte Fettsäureainine und deren Salze, Alkylbenzolsulfonat-alkalimetallsalze usW* Die bevorzugte Emulgatoren sind die kationischen Emulgatoren wie z.B. Alkylammoniumsalze·

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Emulsion ist die Kombination eines hauptsächlich paraffinischen Kohlen-» Wasserstoffs mit einem hydrophilen vorzugsweise kationischen Emulgiermitte1·

Im allgemeinen wird die Emulsion als Konzentrat hergestellt, das etwa 50 bis 75 Gew_o% Öl und 0,1 bis 15 Gew.% Emulgator, bezogen auf das Gewieht des Öls, gewöhnlich etwa 0,5 bis 5 Gew.% Emulgator enthält· Die Menge des Emulgators wird von der Beständigkeit der Emulsion bestimmt. Die Emulgatorkonzentration sollte eine Emulsion ergeben, die nur eine begrenzte Beständigkeit hat· D.h. dass die Emulsion beim Aufsprühen auf die Reifen zusammenbricht und eine Schutzschicht auf der Reifenlauffläche zurücklässt·

Die Emulsion wird hergestellt^ indem man die verschiedenen Bestandteile unter Bedingungen hoher Scherkraft, z.B. in einer

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Kolloidmühle, mischte Andere Verfahren umfassen die Verwendung von Charlotte-Mühlen, Zentrifugalpumpen, Manton-Gaulin-Homogenisiervorrichtungen oder Farbmühlen. Verfahren zur Herstellung von Emulsionen durch Anwendung von Bedingungen hoher Scherkraft sind in der Technik bekannt und erfordern hier keine eingehenden Beispiele. Die spezielle Vorrichtung, die zur Herstellung der Bedingungen hoher Scherkraft angewendet wird, ist nicht kritisch für die vorliegende Erfindung,, Die Kohlenwasserstoffteilchen haben zum grösaten Teil einen mittleren Durchmesser von weniger als etwa 6/U, vorzugsweise etwa 4/U.

Andere Zusätze können ebenfalls in der Emulsion enthalten sein· Die Zusätze umfassen Emulsions stabilisatoren, z.B. Oarboxymethyl*- f cellulose, Geruchsstoffe zur Überdeckung unangenehmer Gerüche, ZoB* frisch gemähtes Heu, Desodorierungsmittel der Marke Deodall uswe Die Menge der einzelnen Zusätze liegt im allgemeinen zwischen etwa 0,01 und 0,5 Gew.% der gesamten Zusammensetzung.

Wie bereits angegeben können die Emulsionen bei jeder pneumatischen Verdichtungsνorrichtung verwendet werden. Die pneumatischen Walzen oder Reifen können allein oder in Verbindung mit Stahlwalzen bei Fahrzeugen mit Eigenantrieb oder bei Anhängern angeordnet werden_o Die Grosse der Reifen liegt im allgemeinen bei einem Durchmesser von 60 "cm bis 180 cm und einer Breite von etwa 12 cm bis 38 cm«,^ Für die Verdichtung der relativ weichen Oberfläche von bituminösen Zusammensetzungen bei Temperaturen ™ oberhalb von 80° werden die Reifen auf einen Druck von etwa

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1,4 kg/cm bis 8,4- kg/cm aufgepumpt und ergeben einen Druck

gegen die Belagoberfläche von etwa 1,4· bis 8,4 kg/cm « Die Belastung pro Reifen liegt zwischen etwa 220 und 900 kg.

Um die Wirksamkeit der verdünnten Öl-in-Wasser-Emulsionen.zu demonstrieren, wurde eine pneumatische Bros-Walze mit einem Gewicht von 5 Tonnen verwendet. Diese Walze war mit insgesamt 9 Rädern ausgestattet, und zwar 5 an einem Ende und 4 am anderen» Die Reifen hatten einen Durchmesser von 76 cm, eine Breite von

20 cm und waren zu einem Druck von 2,8 kg/cm aufgepumpt. Die

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für diese Arbeit modifizierte pneumatische Walze hatte ein Ge-¹ wicht von 4 700 kg, was eine Durchschnittsbelaatung von 522 kg bei jedem der 9 Reifen, ergab·

Das Fahrzeug war mit einem Sprühsystem ausgerüstet, das es ermöglichte, 5 verschiedene Materialien individuell gleichzeitig entweder einem einzelnen Reifen oder einem Reifenpaar zuzuführen« Fünf einzelne kleine Behälter (von jeweils etwa 32 Litern) wurden durch ein Reduzierventil aus einem Stickstof f zylinder unter Druck gesetzt. Jedes der untersuchten Materialien.wurde von dem jeweiligen Behälter durch Leitungen zu kleinen Sprühdüsen geleitet, die so angeordnet waren, dass sie die ganze Lauffläche jedes Reifens in einer Menge von 11 Li-tern pro Stunde pro Reifen besprühten· Einzelne, unter Federspannung stehende Kokosmatten wischten jeden Reifen· Diese Matten waren verstellbar und konnten gewünschtenfalls gehoben werden, so dass sie keinen Kontakt mit dem Reifen hatten·

Es wurden verschiedene Emulsionen hergestellt, indem man die Kohlenwasserstoff—Flüssigkeit und den Emulgator veränderte. Die verschiedenen Emulsionen wurden in die Behälter eingeführt und auf die pneumatischen Reifen aufgebracht. Die folgen!e Tabelle gibt die Zusammensetzungen der verschiedenen Emulsionen, die Maximaltemperatür des versuchten Walzens ohne merkliches Haften an den pneumatischen Reifen an, gibt an, ob Kokosmatten verwendet wurden und vergleicht diese Ergebnisse mit den Ergebnissen, die mit anderen Materialien erzielt wurden.

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Tabelle X

Maximale Walζtemperatur in ⁰C

Zeitweilig Dauernd Zeitweil

lohien-	Gew,	%^D Emulgator" ■ (	- G39M	- G39M	Jew.%	aussetzend	.. aussetze
		-				ohne	mit
A¹I off ^a		NaIcamine ·			1	Kokosmatten	Kokosmatten Kokosmat
		Arquad CQ			1		65,6-76,7
		ϊ-38	- G39M		1		65,6-76,7
-	2	Arquad T			0·5		82,2-93,3
	2	NaIcamine -			1		82,2-93,3
A	2	NIW	- G39^M		1	>121,1	126,7-135,0 >148.
A	2	Arquad T			0.5	>104-,4·	126,7-135,0
A	2	Nalcamine -		1		>121,1
B	2	Arquad T		0.5	>104·,4	126,7-135,0 >148.
B	CVl	Arquad T		0.5		125,7-135,0
0	2	Arquad T	Tall oil amine	0.5		126,7-135,0 >14S
D	2	ABS	Halcamine -	1		126,7-135,0 >148,
S	2		Span 40	1		126,7-135,0 >148_f
A	2	Tween 40		>104·,4-^β
J.	2	Span 40	D.	>104·,4^β
O		Tween,4G Arquad T	D	>104,4-^β
A	2	Arquad T	0.5		>121,l^e
	1	Arquad T	1
A	2	1		>121,l^e
A	2	1		>110,0^e
J			>121,l^e
Gr			>121,l^e

A - Dieselkraftstoff; Siedebereich 176,7° - 357,2°·, T₁₀₀ - 35-4-10 SSU (V₁₀₀ « Viskosität bei 100⁰F « 37,8°) (Sekunden Saybolt Universal) B — vorwiegend aliphatischer Verdünner? Siede—

2°

bereich 156,7°-202,2°;

1,05 es (centistokes)

G — vorwiegend aromatischer Verdünner, Siedebereich

182^2°-2'212,2^Ο; V_lQ0 « 1,05. es. D - vorwiegend aligbati3cher>""^esdiinner; Siadobereich

ORIGINAL INSPECTED

E - vorwiegend aliphatischer Verdünner? Siedebe-

reich 174,4° bis 200,0°$ 0 Y_lQQ - 1,44 es. F ~ helles Öl; V₁₀₀ - 100-110 SSU
G - neutrales Öl; V₁₀₀ - 480 SSTJ.

% Kohlenwasserstoff-Flüssigkeit in der endgültigen Emulsion nach Verdünnung für die Verwendung bei der pneumatischen Walze»

⁰ NaIcamine - G39M - Imidazolinprodukt aus Tallöl und Diäthylen«- triamine

Arquad T - Talg-trimethylammoniumchlorid. F—38 - Mischpolymeres aus Äthylen- und Propylenoxyden ITIW - äthoxyliertes Dodecenylphenol

ABS - Alkylbenzolsulfonsäure (Alkyl mit 12 - 15 Kohlenstoffatomen)

Span 40 - Sorbitan-monopalmitat
Tween 40 - Polyoxyäthylen-sorbitanmonopalmitat.

Gew«-% des Emulgators im ursprünglichen Konzentrat, das 65 Gew.-% Kohlenwasserstoff enthielt»

^eGrösse und Temperatur der verfügbaren Decken liess eine längere Aufrechterhaltung der Maximaltemperatur nicht zu.

Emulsionen, die in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen, wurden weiteren, scharfen Versuchen unterworfen· Unter Verwendung des vorstehend be schriebenen Gscäts und Verfahrens unter ausserordentlich heissen klimatischen Bedingungen wurden verschiedene Emulsionen bei Temperaturen von bis zu 121° darauf untersucht, ob sie das Haften an pneumatischen Reifen verhinderten. Me folgende Tabelle II führt die mit Erfolg getesteten Emulsionen auf·

3,2/0131

Tabelle II	Emulgiermittel	Gew_e-%
	in	0.5
Zusammensetzung der Emulsion		1
Emulgiermittel , verwendet		2
mit 65 Gew»-*% Dieselkraftstoff		3
A		5
A :		5
A		0,1
A	1,	OpI
A	1,	0.17
B	1,	2
C,D		0.1
0,E	1,	Ool
C₁F
G
Β,Η
Β,Ι

¹A - Natriumalkylarylsulfonat (90 % aktiv) (Pilot Chemical Co.) Pilot HD-90

B — Alkylphenol—poly oxy ä t hy 1 en « Oronite NIY/ C - Talg—trimethylamin-chlorid (50 % in wässrigem Isopropanol)

(Armour) - Arquaa 8-50
D - Methoxyl-hydroxypropoxyl-cellulose (Dow Ghaaioal Co») -

Methocel HG
E - Äthylenoxydpolymeres (Union CarMde, Chemicals Div.) -

Polyox WSE-205
F «teilweise acetylierter Polyvinylalkohol (Cotton Chemical Co.) « Vinol PA 40

G - A»grimul-S (Nopco) .

H - Hatrium-carboxymethyl-cellulose - Hercules CMCHP

I - ^"Poly-"(methylvinyläther/Maleinsäureanhyarid)^7 (General Anilin & Film Corp·, Dyestuff & Chem.. Div*) - Gantrez 169

Bezogen auf das Gewicht des Öls.

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Es wurden auch Versuche auf die vorstehend beschriebene Weise durchgeführt, bei denen die Menge des Emulgators und Dieselkraftstoffs verändert wurde, um die Auswirkung unterschiedlicher Konzentrationen auf die Verhinderung des Anhaftens von Asphalt festzustellen. Das Walzen erfolgte bei 121° bis 127°, und die folgende Tabelle III gibt die Zusammensetzungen an, die sich als wirksam erwiesen haben*

Tabelle III

2	,00
1	,00
2	,00

Zusammensetzungen von Antihaftungsemulsionen Dieselkraftstoff, Arquad T-50 Cellosize¹

) Gew.-% Gew»·^ QP 15000

65,00

65,00 1,00 0,10

75,00

Stabilisator: Eine Form von Hydro:xyäthylcellulose; geliefert von der Union Carbide and Chemicals Co.

Aus der obigen Tabelle ergibt sich, dass durch die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei dem die beschriebenen Emulsionen verwendet werden, zahlreiche Vorteile beim pneumatischen Verdichten von Asphaltbeton sowie anderen asphalthalti-P gen Belagzusammensetzungen erzielt werden. Insbesondere lässt sich eine überlegene Verdichtung erzielen, weil die Verdichtung bei höheren Temperaturen durchgeführt werden kann, wodurch eine optimale Erzielung des erwünschten nie drigen Prozentsatzes von Hohlräumen möglich wird. Weiterhin kann das Walzen früher auf das Ablegen des Asphaltbetons folgen, da beim Walzen nicht auf das Abkühlen des Asphaltbetons auf eine Temperatur gewartet werden muss, bei der das Haften in Abwesenheit der erfindungs-■ gemässen Emulsionen nicht mehr -auftritt. Weiterhin ergeben die wässrigen Emulsionen eine billige und wirksame Methode zur .Durchführung der pneumatischen Verdichtung beο erhöhten Temperaturen unter Bildung überlegener Strassendecken« ^l

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Die erfindungsgemasae Vorrichtung stellt ein manövrierfähiges relativ leichtes Verdichtungs- und Walzfahrzeug dar, welcheβ die gewünschte Verdichtung unter Bildung dauerhafter, langlebiger Asphaltbetondeck en ergibt·

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Claims

J7 a i <L- η t a :.: e ρ r t; c h c

(1 .J Verfahren zum \„irks-j.isen Verdichten und /al ζ en von bituminösen /jtrt-. i'fjenbel&gzuGarcnenöetinmgon '"-ei hühcren 'i'eEperaturen, dadurch gekonnzeichnet, daß iran den Sitrajsenbelag Hit einer llc-hr zabl von pneuma tischen Leifer verdicMic u, während man auf die laifflüchen der pneumatik:·öl·ei: „ielfe::* e'Jnt Cl-in-Va^cer-li'inulsion aufsprüht, die 0-, b bis 10 ueft,-,.- einer in: ,Bereich sv.. Ischen etwa 90^c und 540° siedenden Kohlenvva^serBtoff-ji'lüiüfjigiieal.t iuit einer /iconit.'-'t von unter etwa 100 oöU be j 93, ^cj; sov'ie von 0,1 bis 13 :;-εν.ϊ_ο->,, bezorei; auf das Geivicht der rrolilenv.'a;jijerstoff-Fli;3ci_;^ ]:eit, eines hydrophilen 2:nul,;_:-ier]¹;i l:tc].s und asser enthalte"

^o VerfahrC311 nach AnsprucL 1, dt durch ·--.!,icru:zeichnet, daß die ivohlenvvaaceriitoif-Flli.'i.-jigJ-ceit hu.iiutsächlich p;.raffinisch uria das Eriulgierruittel kationisch ist»

3 ο Verdi chtun^ß- und /al,zfahi-seu£ f"r -lie Aue führung dea Verfahrene· nt el: den '.nsprücLsn 1 und ?, L"el;enrizaichn_:-.-t, durch einen Hahraen, eine angetriebene den 3:. int er· ο η o.eil Car. Iiahmens tragende- .alze uuB .Mahl, eine Echrzahl von pneumatischen .'.lei:¹: en, die den vorderen ..ⁿeil des Ral-Ώ.ϋϊΐΐ; tragen, v/cbei ier - I)urchr.ies;:er der on Aeifei; et;- ? 1/L· bir. ;."/ "~ dem ^urchiLefi-ers der beträgt und die ..eifen -Jrehbar in einem horizontal drehbar Kit dem I-.aL:r;en verbundenen und steuerbaren Joch angeordnet c-inä, einon auf den: IPaLrζeur angebrachten '.ralcionübe-' H'l~'jr, der. zv.iü -'prülivorrichtunger uv. Joch in Verbindung oteLt.

T'.iri Oh evr cn ...e.joirch Oo^.^any

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BAD ORIGINAL 909832/013·'

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