DE1594747A1 - Asphaltgebundene Massen - Google Patents

Description

Asphaltgebundene Massen

Für diese Anmeldung wird die Priorität vom 7· März 1962 aus der amerikanischen Pabentanmeldung, 3er.No, 178 03Ö und vom 6. Februar 1963 aus der amerikanischen Patentanmeldung 3er.No.256 666 in Anspruch genommen .

Die vorliegende Erfindung betrifft feste Masken, die mit üJrdölrückatändsn stabilisiert sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Mau.s^i« und

BAD

009^29/04

geformte Erzeugnisse, die diese Massen enthalten. Insbesondere betrifft die Erfindung verbesserte, mit Asphalt vermörtelte Boden- und Zuschlagmassen, die verbesserte Trocken- und Naßkompressionsfestigkeit, überlegene Zug- und Biegefestigkeit und verhältnismäßig geringe Wasserabsorption zeigen.

Die Vermörtelung, bzw. Stabilisierung, von Erde und anderen .Feststoffen unter Verwendung von Erdöl-Bindemi fcteln, insbesondere zur Verwendung auf dem Bausektor, war bis jetzt von keinem besonderen technischen Erfolg begleitet. Es //urden nur eine sehr beschränkte Zahl von Häusern erbaut, vor allem im westlichen Teil der Vereinigten Staaten, bei welchen Erde vom Typ sandigen Tons in Verbindung mit Asphalt zur Bildung von Bausteinen verwendet wurde. Bei der Herstellung dieser Steine 7/urde ler Asphalt auf die Erde als wässrige Emulsion tiLrier Vtärsühnittbitumen-Lösung in einem Naphtha,

BAD ORIGINAL

009829/0418

bJ5w. Schwerbenzin, aufgebracht. Die Mischung wurde dann -von Hand gestampft, gewöhnlich in Holζformen, und die Steine mehrere Wochen an der Sonne gehärtet. Der Asphalt wirkte vor allem als Mittel zum wasserdicht machen und weniger als Bindemittel, da der Asphalt die Naßfestigkeit der Erde bzw. des Bodens erhöhte, jedoch die irockenfestigkeit nicht merklich verbesserte. Bei diese« Verfahren wurde es als wesentlich betrachtet, den Boden mit Wasser zu befeuchten bevor er mit dem Verschnittasphalt gemischt wurde, oder eine Asphalt-Wasser-Emulsion zu verwenden. Das »Vasser flockte den Tonzuschlag aus und diente als Schmiermittel bei der Verdichtung.

Es wurde festgestellt, daß Bausteine, die durch diese bisherige Methode und aus der dabei verwendeten Masse hergestellt sind, beim Druckversuch axt unbehinderter Seitenausdehnung maximale Naßfestigkeiten bei etwa 3 his 8 Gewichtsprozent Asphalt aufwiesen, je nach der verwendeten Bodenart, jedoch die Druck- und Zugfestigkeiten von im Handel erhältlichen Betonblöcken und Ziegelsteinen nicht erreichten. Trotz ihrer niedrigen Festigkeit wurden diese Materialien in ariden oder semi-ariden Regionen in Form von dicken, festen Blöcken in gewissen: begrenzten Umfang verwendet, wo wirtschaftliche

_ :, _ BAD ORIGINAL

009829/0418

Faktoren ihre Verwendung bei gewiesen Bautypeu begünstigten.Diese Steine wären in anderen geographischen Hegionen, wo eine merkliche Änderung in der Feuchtigkeit auftritt, oder wo diene Baumaterialien mit Feuchtigkeit in Berührung kämen, völlig ungeeignet. Hoben der sein« geringen Druck- und Zugfestigkeit, die die Verwendung von sehr dicken, festen Blöcken für eine ausreichende Festigkeit erforderlich macht, könrißn die bisherigen mit Asphalt vermörtelten Erdmassen nicht im Hausbau, auch nicht in Form fester Blöcke, ohne einen nachfolgenden äußeren Überzug verwendet werden, wo Berührung mit Wasser oder eine Jinderung in der !luftfeuchtigkeit auftritt. So könnten die bisherigen Materialien beispielsweise nicht im Untergrund oder in Fußbodenhöhe verwendet werden. Ein weiterer Nachteil dieser bisherigen Materialien war die schlechte Haftfestigkeit von Deckanstrichen und von Verputz wie beispielsweise Farbe, Mörtel, Stuck und dergl. auf den Außenflächen der Steine. Die Steine dehnten und kontrahierten sich offensichtlich auf geringe Änderungen der Luftfeuchtigkeit hin, was ein ausgedehntes Springen, Reißen und Abschälen von Decküberzügen hervorrief.

QQS829/O418

594747

Es wurde nun eine sbaM Lisierte (voraörbelte) Mai; se gefunden, die aus verkeilter Festsubstanz und Erdölrüolcständen (in kritischem Mengen) bus bellt, sov/ie sin Verfahren zum Verhör bein von Fes tsubs tanz mit Erdölrückständen, wobei diese Masse und diesem Verfahren viele der bisherigen Nachteile vermeiden und beispielsweise Asphalt-vermörtelte Zuschlag- und Erdmassen von verbesserter 'Trocken- und ITaßkompresüiornjfestigkeit ergeben.

Es i7iirde fesbgeste.ilt, daß, .;tmn das Fesbinabarial, 3. ß. Erde, das stabilisierb werden soll, einheitHch und dünn ei it dem Rückstand überzogen wird, vorzugsweise durch überziehen mib einem Löaungsmittelversohnibt des Ilückatandes, eine maximale Naß- und 'rroekendruckfostit;-i-öib im allgemeinen "bei aiehr als 0 Gew.~>'a des Rückstandes c-i'halbeii wird. Im Go^finsats zur bialifiri^t:xi Ans ich b 7/urde weiter festgestellt, daß die Gegenwarb '/on .Vaaser als TerdLchbungsschmior-iailifcel nicht not.vendij:, sondern babsäöhlich für diü DruiikfoüLligkeib nachbeilij; Int, Die Verwandung gewisser i.u-ti^;en eines VerschalbtiBwwJjSl^.ieM mit Boden, die liein-j οΔμγ nur gerü;^« Mengen Feuchtigkeit enthulton, ge'icikt-»t e::, Feststoffe hoch 2xl wpei sowohl die HnIi- alj auch lie l'rooicßii-

nich ·Ί·:>.γ i'Ostigkeit von im Ha ad el erh.iLb-

- 5 - BAD ORiG!NAt.

009829/0418

lichen Materialien nähert odor diese übersteigt, während zugleich ein weiterer Bereich von Böden verwendet werden kann. Außerdem sind diese Boden oder andere verdichtete, fein zerteilte Feststoffe oder Zuschläge praktisch wasserdicht und absorbieren »Yasser nicht merklich und neigen auch nicht dazu, sich in Gegenwart von Feuchtigkeit auszudehnen. Überdies können die erfindungsgemäßen verinörtelten Bodenlüasseri in jedem Zlxma und in jedem geographischen Gebiet, sowohl oberhalb als auch unterhalb Bodenhöhe, verwendet werden und erfordern nur einen Zieranstrich. Gewölinliche Hausfarben und andere Außenanstriche haften jxut auf ien Außenflächen, und es besteht wenig oder keine Tendenz des Asphaltbindemittels, in die Farbe odar den Außenüberzug 2U bluten.

gs^eriuß v.eri^n i.iit P-rdölruckständen vermörtelte Festmaterialien, beispielsweise Boden, die hohe Trocken- und NaödruckfostitJ-öi ten und !verbesserte Wasserfostigkeit aufweisen, nach eifuiii '/erfahren hergestellt, das darin besteht;, ' lie i'oiLc.h'..u dos D'öübmutorials mit 8 bis 'luv/«-./« d-ί"? Erdölrüvikstun Le, beispi.elsweise Bitumen oder

dünn
Asphalt, -5U uberKiohon, Ίϊ.α MLsohun^ mit Bindemittel auf eine go-A-iaschw« Dichte au Jconpriiai^ren and dann die ver-

- 6

009329/0418

1 5 9 A 7 /,

dichtete ]L· .',olning einer Wännebehandluiie Im j diner Temperatur r.vd.Rolion 6? und 260⁰G (]£0 und ^TO"!?) r.u unterwej i en <

Gemäß ei nein Merkstal der Erfindung ist der unterteilte Feststoff praktisch trocken und enthalt nicht mehr als 5# und vorzugsweise weniger al ε Λ% Wasser.

Die Erdöl rückstände können mit dem Feststoff in schmelzflüssigem Zustand vermischt werden, werden jedoch vorzugsweise damit in Form einer Lösung oder eines Verschnitts in einem verhältnismäßig flüchtigen Lösungsmittel vermischt, in welchem Fall die Mischung vorzugsweise auf einen Lösungsmittelgehalt von weniger als 4 Gew.-% oder soweit getrocknet wird, daß der Penetrationswert der liösungsmittel-Rückstandemasse in der Mischung, gemessen nach dem ASTK-Verfahren D-5, 100 g, 5 Sekunden, zwischen 20 und 335 mm/10 liegt, bevor die Mischung verdichtet wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wurde festgestellt, daß beim obigen Verfahren verbesserte Ergebnisse erzielt werden, wenn die feste Asphaltmischung auf eine Dichte zwischen 80 und 98 % der theoretischen Dichte der gemischten Bestandteile ohne Poren komprimiert wird und das Produkt durch Wärmebehandlung bei

009829/0A18 . _ _.

BAD ORIGINAL - 7 -

einer Temperatur zwischen ca« 150 und 260⁰C (300 und ,¹JOO⁰F) M bis 80 Stunden lang gehärtet wird.

Die cri iudun-tsßemäßen stabilisierten Festßubstanzmasoen enthalten vor dem Verformen ein trockenes zerteiltes Festtiaterial von einer besonderen Größenverteilung und eine Asphaltbindemittel-Masse mit hohem Erweichungspunkt. Das allgemeine Verfahren zur Bildung von festen Bauteilen von hoher Druckfestigkeit umfaßt das gründliche Mischen des trockenen unterteilten Festmaterials mit der verschnittenen Rückstandsbindemittelmasse, um einen verhältnismäßig dünnen einheitlichen Überzug der Bindemittelmasse auf den Festteilchen zu erzielen, das Verdampfen des Lösungsmittels aus der Feststoff-Bindemittelmasse, um eine praktisch trockene pulverförmige Feststoffmischung zu erhalten, die von etwa 8 bis 30 Gew.~% Rückstand und kleine Mengen Lösungsmittel enthält, so daß die Penetrationswerte (ASIM D-5, 100 g, 5 sek.) des Rückstand-Lösungsmittelgemisches im Bereich von 20 bis +335 mm/10 liegen, Verdichten der trockenen Feststoffmischung auf die gewünschte Dichte oder Form und Härten der verdichteten Masse.

BAD 00*828/0418

H / H /

Dio vorliegende Erfindung ist vor allem wichtig bei der Verfestigung von Erde oder Lockorgestein zur Bildung von Baumaterial.Lan xie Blöcken, Ziegel, bliesen, Platten, Höhren und dorgl. Der normalerweise verwendete Boden bzw. die verwendete Erde besteht überv/iegend aus einer Mischung von Kies odex* Schotter mit einem durchschnittlichen Durchmesser über 2 mm, Sand mit einem, durchschnittlichen Durchmesser von 2 bis 0,074 mm, ochluff (Schwemmsand) mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,074· bis 0,005 mm und 'Hon mit einem durchschnittlichen Durchmesser unterhalb 0,005 mm. Es ist vorteilhaft, die natürliche ieotigkeit von Tonböden mit einem Tongehalt von 10 Ms 60 Gew.-/*, beispielsweise 2ü bis 40 Gev/,-,'ά, auszunutzen.

/Zelter wurde festgestellt, daß wenig oder kein ,/unser dem Boden oder dem Fesfcmaterial vor dem Vermischen mit dem Verschnittasphalt zugesetzt werden sollte, da i?'remdwasser für die Druckfestigkeit und die /»'asser festigkeit des Bodens nachteilig ist. "ur Erzielung bester Ergebnisse sollte der natürliche ,Vassergehalt des rkxlens praktisch diejenige nicht übersteigen, die durch Lui'ttroeioien des Bodens bei 21⁰C (70°ff) erzieLt y/lrd. ^eI sandigen 'i'onen z.B. k-uin dloser im Bereich von w, i Ge:7.-% bis '1,0 Gew.-,.» li.H^en, während bei suhr feinen Böden, die große Mengen ion enthalten, der .7as;;er< m 11

0 0 9 8 2 9 /-0 4 V8

BAD ORICIiN.'

nach Luft trocknen 5 Gew.--/6 oder etwas hoher sein kann. L'ö ist daher vorteilhaft, praktisch trockenen Boden oder Zuschlag zu verwenden, der weniger als ') % feuchtigkeit oder weniger als 2,0 Gew.->ö oder 1,0 Gew.-% oder sogar 0,1 Gew.~>o hat.

Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Bindemittel gehört zu jener Gattung von Materialien, lie im allgemeinen als Asphalte bezeichnet werden, wie Naturanphalt oder Erdolrückstände von thermoplastisch fester oder halbfester £onsistenz bei Raumtemperaturen, ein normalerweise braunes bis schwarzes zementai tiges

überwiegenden

überwiegenden Material., in '.velcheai die JaeHÄXHatrseasemsfoetL Bestandteile Bitu;aenu -iind. Das au verwendende bituminöse Material kann von einer großen Vielzahl von natürlichen und Indus tr ie produkt an ausgewählt ,verden. So können beispielsweise verschiedene Naturasphalte verwendet werden v/iö natürlicher 'Trinidad--Asphalt, Gilsonit, Grahamit oder l'.ubanischer Asphalt. Su Erdolaaphalten, die für die erfiriliiagsgem'ißen Zwecke brauchbar sind, gehören diejenj./ίη Asphalts, die aas kalifornischüm Asphaltgestein

;·ind oder*

aus Aüphalbsandon, Vene-iuelanischer oder

iisxik. mischer Kx'üöl-Asphalt, «iittel-Ost-oder mittelkonti- n<nit.i.l-:>: :üit Luft geblasenes l/l und dergl. öler Kombinat; icn-iti davon. Zu lu-dulaüj htl ttm gehören auch diejenigen An/jhuIts-, iie von Koi

009829/0418 Bad or/g>>,vv"

1 5 9 Λ 7 A 7 M

wie Bitumen abgeleitet sind, a.snhaMirche Hüei ntänd' ., die bei einem fvi döl -Ha if ini ervf. rJ nhren orlnltcu vor !en, wie die₍if.ni, (?ii, die äurcb VaJniumdentilJ at ion λ^τ-οπ rohon Erdöl kohl en-.'»»ßßi-rßl oi'f- Cl on erhalten wer. on, -.jie durch Lösungsm j tta 1 -l>ntaß|.li'-j tierung von rohen Rüclcr.tandi.-Π ~ fralitxonen trhalten&n, toerige Pi'odulrte aus der chemischen Kaffiliation vdo beini^iclr:weise die Oxydation von hochmolekularen Kohlenwasserstoffen, diejenigen Asphalte, die aus hydrierten Kohleprodukten erhalten nind, das aßpheltische Material, das beim thermischen oder katalytischem Crauken von Lrdöl zur Erzielung von Benzin oder anderen leichten Fraktionen erhalten wird, sowie jede Kombination dieser Materialien.

Bitumen, das irgendeinem der* gewöhnlich verwendeten Erdöl- oder Raffinier- oder Behandlungsverfahren wie Destillation, Dampfreduktion, Lösungsmitteltrennung oder Verschneiden und dergl. unterzogen wurde, kann ebenfalls verwendet werden. Die Erfindung ist von besonderem V/ert bei oxydierten Asphalten, beispielsweise den Asphalten, die durch Luftblasen oder chemisches Oxydieren von asphaltischen Rückständen bei erhöhten Temperaturen (ca. 200 bis 260⁰C, bzw. 400 bis 500⁰F) in Gegenwart oder Abwesenheit von katalytischen Mitteln wie Phosphorverbindungen (wie Phosphorpentoxyd) oder von Übergangsmetallen (wie Ferric^lorid) hergestellt sind. Diese oxydierten

009829/0413

BAD ORIGINAL

15947Λ7

Anjhalte haben g;ew<^vimlich A£TJ>>Erwcd chunßspurikte von ;:uinjnd(?ot 57,ί-·°<ί (100⁰F), z.B. 57,8 bis 149⁰C (JUC° Im; :>C0^ri0 eier holier. JUe Änphalte, und insbe j-, on lere dio oxydierten Asphalte und getojrpten Eückrt;andi;,'u;phalto (straight reduced asphalts) mit einem AuTLl-· rvvej(;]iui]{?f'punkt von 93⁰C (20O⁰P) und darüber und einer Ao^-P-^Penetration bei 23,0⁰C (77⁰F) von

auisschließlich Verschnittmittel (fluxes)» JOO oder darunter, !jimßij&mJöC^iaM^x^li^^ sind die bevoiaugton Asphalte bei der vorliegenden Erfindung.

Erdölacrlial te werden im allgemeinen aus Erdö'lrückstands™ Ölen hergestellt, die durch die Destillation eines asphaltisehen oüer halbasphaltischen Rohöls oder thermischen Teers (Schwel-'üeers) oder durch Veriichneiden von härteren

erhalten sind, Hückstandsasplialten mit schweren ErdöldestilTatenK Solche ulickstandöle sind hochsiedende flüssigkeiten oder halbfeste Materialien, die Erweichungspunkte von etwa O⁰C bis etwa 5O⁰C (32°F bis 120⁰F) haben können und im allgemeinen durch ein spezifisches Gewicht im Bereich von etwa 0,85 bis etwa 1,07 bei 25,O^eC (77°F) gekennzeichnet sind. Andere Eigenschaften solcher Rückstandsöle, die gewöhnlich Asphaltbasen oder Asphalt-Verschnittmittel (Asphalt fluxes) genannt werden, können in einem beträchtlichen Ausmaß variieren, je nach dem besonderen Rohöl, von welchem sie abgeleitet sind.

- 12 -

009829/0418

Asphalbe, die aus liückübandsölen wie den üben angegebenen hergestellt sind, können entweder als Destillaticmsbiturnen (straight reduced asphalts) oder als geblasenes Bitumen, bzw. oxydierter Asphalt, eingestuft werden. Destillationsbitumene, bezw. Rückstandsasphalte, werden durch Dampfdestillation, Vakuumdestillation, Verschneiden oder Lösungsmittel-Entasphaltierung von Rückstandsölen hergestellt. Bei diesen Arbeitsgängen wird eine merkliche Menge des in den Buckstandsölen vorhandenen niedriger siedenden, flüchtigeren Materials entfernt, //as ein Produkt mit einem Erweichungspunkt zwischen etwa 37° '-uid etwa 77°G (100° bis 170⁰F) ergibt, jedoch können auch durch ausgedehntere Behandlung höhere .Erweichungspunkte erzielt werden. Oxydierte Asphalte, bzw. geblasene Mtumene, werden dadurch ersielt, daß ein Ruckstandsöl mit Luft oder einem ähnlichen oxydierenden Mittel, allein oder in Gegenwart eines üxydationskatalysators wie Ferriciilorid, i^Jhosphorpentoxyd oder dergl.. in Berührung gebracht wird. Der Oxydationsprozeß dient zur Dehydrierung gewiijsor Bestandteile des Asphalts, was zur Entwicklung von Waa&er und von etwas Kohlendioxyd führt, ölige Bestandteile wurden daher in Harze und Harze in Asphaltene überführt, .führend des O:grdationsvei*fahrens wird sehr wenig Öl entfernt. Die Penetration und die Streckbarkeit (Duktilifcüt) der geblasenen Bitumen« sind im allgemeinen für oinjn best rauten Erweichungspunkt etwnn höher als diejenigen von Jjosfc.i 1 lat 1-onsbitumen, bsAf. RiickBtnnisaaphalt. Beile Aft^n, i.u:

009829/0418

" ¹^ ~ BAD ORiGiNAi.

15947A7

Rückskandsasphalte und die geblasenen Bitumene, sind bei der vorliegenden Erfindung brauchbar.

Obwohl, die jirdölasphalte bevorzugt werden, sind auch andere bituminöse Materialien wie Kohlenteer, Holzteer und Peche aus verschiedenen industriellen Verfahren brauchbar. Die Erfindung kann auch erfolgreich mit chemisch modifizierten Asphalten wie halogenieren, beispielsweise chlorierten, suLfurierten oder phospho sulfurierben Asphalten, sowie mit Asphalten, die mit Epoxyden oder Halogenepoxyden wie Äthylenoxyd oder Kpichloriiydrlii, oder mit Silanhalogeniden, Witrobenzol, chlorierten aliphatischen Verbindungen v/ie Tetrachlorkohlenstoff und Ilalogenkohlenwasserstoffen wie Methylen-Ciiloi'id und dergl. behandelt sind, durchgeführt werden, zusätzlich können die Asphalte ;Bit kleineren Mengen, beispielsweise 1 bis 10 Gew.-?£, anderen natürlichen und synthetischen thermoplastischen und wänaehärtenden Materialien wie Kautschuken, Harzen, Polymeren und Elas fco fieren von öliger, harzartiger oder kautschukarti,;er Natur, vermisciit werden. Zu Beispielen geeigneter Materialien, die jedoch keineswegs eine Beschränkung darstellon, gehören: Polyolefine, Polypropylen, PoIyäthjLC; Polyisobutylen, Polymere aus dampfgecrackten Naphthö-Sorbon und dergl.; natürlicher oder synthetischer ic wie. ' B\ifcylkaut;sciiTir, halogenierter Butyl-

009829/0418 ⁸^⁰ °*iginal

159/, 7 A JS

kautschuk, Polydiene ν:ic- J. olybutadien, elant<;^j ^fj Copolymer·-; von Γ tyi'ci/Butadien, Copolymer·.? V(U dii-hylen υ.ηά lv<n>ylvn und <lf:rp,l. ; Epoxyharze j rc};;·· olkyIc-no;--;^:/dv" j n·:* Üb'¹.i clic und i-ynthetischc ',iocAiri. ; rolyvlnyl acc late : Ι^;ίκ ποΙ-λ! dehyd-Koiideiiröt i οπε] rodu.. lc ; υ/ία dorg-J * und J.oicbjnatjoijc-n davon.

Außerdem lcaim bei einer Abänderung, worin der As])L;;]t durch Umsetzen ι It- i'lüssißen Heagenzien wie bei spiel :.;-weiße GGl₁. chemisch modifisiert wird, dae flüssige Heavens oft alt: Asphalt lösungsmittel verwendet wi-i -<αι, wo"bei daiHi die gewünschte Heaktion vor, während oder nach der Veivlici-tunc der Jvrde-Verschnittbitumeii~Lii£=cijUiits, oder währenc oder nt eh. der üärtungs stufe .^r?ta11 find et . Die Reaktion kann aueh kontinuierlich währeni der beiden Endverarbeitungsstufen stattfinden.

Zufriedenstellende Asphalte sind beispielsweise diejenigen, die in der einschlägigen Industrie als Verschnittbitumene (fluxes), Binder und als verschiedene oxydierte Asphalte, bzw. geblasene Bitumene, bekannt sind, «verte für einige typische brauchbare Asphalte sind anschließend angegeben:

_ IC

009829/0418

BAD ORJGINAL

15947A7 Jb

. , ,. Erweichungspunkt Penetration

Aspnait; ^ ag ^ ^ bei 25⁰C (77°$)

Verschnittbitumen Λ *-'24 --75 >300 (Flux Λ)

Binder G 45 115 85-100

ael>las;eii«-& i-it uraen 1 82-95 180-200 24 Oxidiacj Asphalt 1)

Geblasenes Hitumciii P 95-115 200-235 18

(Oxidized Asphalt r)

Die Verßchnittebitumen-Massen können andere Zusätze wie lietzmitteJ , Emulgiermittel und Haftmittel enthalten.

ausreichenden

Das; Verschnittbitumen sollte in einer isaäxäiQD Menge verwendet v/erden, um zumindest 8 bis etwa 30 Gew.~% Asphalt oder mehr, bezogen auf die Erde, zu ergeben, wobei maximale Druckfestigkeiten gewöhnlich bei 10 bis 20_$ beispielsweise 12 bis 16 Gew.-^έ Asphalt, erzielt werden. Die l/.enße und die Art des Verschnittlösungsmittels sollte go sein, daß die verschnittene Masse die geeignete Über-2iugBvi r: co si tat aufweist, da das Ausbleiben des dünnen und einheitlichen uberziehens eines beträchtlichen Hauptteils, beispielsweise über 95 % der Peststoffteilchen die Trocken- und insbesondere die Naß-Druckfestigkeit des erhaltenen verdichteten Gegenstandes stark beeinflußt. Ein dicker überzug, der gelegentlich, durch ein viscoses Verschnittbitumen erzielt wird, bedeutet eine Materialverschwendung und führt auch gern zu Baukörpern von geringerer Festigkeit.

QQ982S/0418

- 16 -

' 1 5 9 4 7 Λ Jf

Das Festmaterial der vorfestigten, bzw. vermörtelten, Maseen kann irgendein, trockenes anorganisches oder organisches Festmatcriäl sein, wobei Erde und Lockergestein vom wirtschaftlichen Standpunkt die bevorzugten Festmaterialien zur Herstellung von harten, dichten Strukturen, die beim Bau brauchbar sind, darstellen« Das feste Zuschlagmaterial kann Kombinationen von Materialien natürlichen oder synthetischen Ursprungs init oder ohne Erde vom Typ der tonigen Böden enthalten. 2u geeigneten Kombinationen gehören beispielsweise 10 bis 60 % ΐοη mit Eisenerz-Feinteilen oder einem anderen Material im Bereich von 1 bis 4-0 #, beispielsweise 5 bis 25 /J^ der ¹IOn-Ma bor in !.kombination. Zu geeigneten Beispielen anderer Zust;;il igma beriaLien, die keineswegs beschränkend sein sollen, gehören feinzerteilte Asche, expandierte üolilacke oder Leim, jjteinwolle, Stahlwolle, Abrieb bzw. Sohleit'sani, gobijüite Tone, Cellulosefaserri, Sägemehl, .'Jchilffasern, Bagasse, Hanf, Jute, Koks, £isenerz, Diatomoanerde, !'cue, iirde und Lockergestein, ochluff, Kohle, Asbeat, Glanfasorn, Holzspäne, ^uarz, Karbonatgestein, vuLkaniaiche inc-xr), Bambus und dergl. sowie jede Kombination davon,

Obwohl, das Vorliegen von l'on .veaentlich für hochfeste Asphali>-Cird'vjtnj.Ltutⁱi.;ri i::u, orL'ordern riicht--<u'diiio ^'ο,υ-stoffa -uioL .-..Lchf; Λα.-. /<nlie\^n von Ton, Hei riicUl,-oralgen

0098 29/0~4 Ή ~ BAD ORJGINAL

Strukturen sollten die größten zu verwendenden Teilchen gewöhnlich ein Drittel der kleinsten Dimension des zu bildenden Gegenstandes nicht überschreiten. Bei kleinen, nicht aus Erde bestehenden Gegenständen wird eine Teilchengrößenverteilung ähnlich der von Erde bevorzugt.

So können eine große Vielzahl von Feststoffen in Verbindung mit dem Asphalt—Bindemittel zur Bildung von hochfesten Baukörpern verwendet werden. Im allgemeinen sind Mineralien die bevorzugten Feststoffe, insbesondere diejenigen, die gut definierte Kristallformen haben und insbesondere die Kristalle, die leicht zu Körpern von geringem Porengehalt verdichtet v/erden können. So lassen sich beispielsweise Kaolinit, Chlorit, Talk, Glimmer, Spiegelhaematit, die als Platten oder Scheiben kristallisieren, leicht mit Asphalt zu hochfesten Strukturen verdichten. Asbest, der eine fasrige Struktur hat und Attapulgit, der in Nadeln kristallisiert, sind weniger leicht verdichtbar.

v/ie bekannt ist, lassen sich fein zerteilte Feststoffe leichter zu nicht-porösen Strukturen verdichten als grobe. Tone und tonige Böden sind Beispiele von fein zerteilten Feststoffen, die in der Natur auftreten, iiach dem erfindungsgemäBen Verfahren können sie zur Herstellung von hochfesten Baukörpern verwendet werden. Alle Arten von Tonböden können verwendet werden, also

00 9829/0418 . 8A₀

- 18 -

: Ί594 74

ein Bereich von praktisch 1.00 ';i Tongehalt bis zu denj enigen mit geringem -Tongehalt, falls der Baukörpor -nicht «Vasser ausgesetzt wird» Palis der Baukörper Wasser ausgesetzt vvei'den soll, ist es wesentlich, daß die Menge an sogenannten quellenden Tonen bei geringen Mengen gehalten wird, im allgemeinen unt3rhalb IC /ö_? vorzugsweise unterhalb 5 /»· Me quellenden oder expandierenden Tone sind diejenigen, die in Gegenwart von Wasser oder anderen kleinen polaren Molekülen quellen» Zu ihnen gehören die Montmorillonite (Bentonite), Vermiculit und "offen-endiger" !llit. Obwohl diese Tone mit Asphalt hohe Trockenfestigkeiten haben, verfallen sie in Gegenwart von 7/asser. Für die Verwendung in Gegenwart ψόώ. Vi'assei' sollte der Boden auch keine beträchtlichen Mengen an organischer Substans oder an wasserlöslichen Salzen aufweisen»

Um Tonböden mit Asphalt wasserfest zu machen, ist es notwendig, die Teilchen mit einer dünnen Asphaltschieht zu bedecken. Da die Oberfläche von fein zerteilten Feststoffen groß ist, ist zu erwarten, daß größere Mengen an Asphalt benötigt werden, um eine Schutzschicht bei Böden mit hohem Tongehalt zu erzielen. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es daher erwünscht, Böden mit verhältnismäßig niedrigem Tongehalt bei der Herstellung von Asphalt-jicd-öteinen zu verwenden. Ein sehr zufrieden-

.: ■. - 19 00982S/0418 . ' ^

stellender Boden ist ein soldier, der etwa 20 Ms 25 %.Ton enthält und als Rest Schluff und Sand. Bei diesem Boden ergeben 8 bis 12 Gew.-% Asphalt, bezogen auf den Boden, eini/hohe Festigkeit und eine ausreichende vYasserabstoßung. Selbstverständlich können sandige, schluff ige und tonige Böden gemischt v/erden, um die gewünschte Teilchengrößen-Verteilung zu erzielen.

Bei einigen Böden und Mineralien ist es möglich, hohe festigkeit mit wenig oder garkeinem vorhandenen Ton oder wenig oder keinen vorhandenen fein zerteilten Teilchen (unterhalb 5 P-) ^zu erhalten. Bei diesen sind, v/ie schon oben erwähnt, die groben Teilchen als Kristalle von nahezu äquidimensionaler Größe (Platten, Scheiben, Prismen und dergl.) vorhanden, die leicht zu Baukörpern von niedrigem Porengehalt verdichtet v/erden können. Y/enndie gröberen Teilchen nicht zu dieser-Art gehören, wie in Sand und einigen Schluffen, dann ist die Festigkeit der Asphalt-Erde-Steine etwas geringer, kann jedoch für Anwendungen ausreichen, v/o keine hohen BeIastxmgen angewandt werden, v/ie beispielsweise bei einstöckigen V/ohnungen.

Die Teilchengröße von Böden wird gewöhnlich nach dem AoTI^-Verfahren D4-22-54-T bestimmt. Bei diesem Verfahren wird die Teilchengröße au s der Absetzgeschwindigkeit

9 8 2a/fi 18

in einer wässrigen Suspension berechnet. Obwohl Tonböden Agglomerate und Aggregate der primären Bodenteilchen bilden, werden sie großenteils durch Wasser aufgebrochen» Man kann daher einen Boden haben, der bei der trockenen Sieb-Analyse sehr grob zu sein scheint, der jedoch bei der Korngrößen- ' .Analyse nach dem A3TM-Verfahren D422-54T einen hohen Tongehalt zeigt. Beim Mischen des Bodens mit Asphalt ■werden: diese Agglomerate oder Aggregate teilweise von Asphalt durchtränkt und in gewissem Ausmaß zu feineren Teilchen zerlegt, die von Asphalt bedeckt werden. Die Bedeckung ist jedoch nicht vollständig, und man erhält eine nicht^einheitliche Struktur, die geringe Festigkeit und große «Vasserempfindlichkeit aufweisen kann* Es ist daher wesentlich, daß die größeren Agglomerate durch leichtes Mahlen oder auf andere »/eise aufgebrochen werden, um sich als Grenze dem gleichen Zustand von Unterteilung zu nähern, wie er durch das ASTM-Verfahren B422-54-T· angegeben wird» bevor mit dem Asphalt gemischt wird.

Insgesamt werden Böden, bei welchen Kaolin der hauptsächliche Tonbestandteil ist, zur Steinliers teilung "bevorzugt» Kaolin weist nicht nur. die richtige Kristaliforffi für eine leichte Verdichtung auf, sondern es wird auch leicht von Asphalt benetzt und vier Asphalt

00 9.8 2 äY 04 IB".

BAD ORIGINAL"

-IS.

wird nicht leicht durch Wasser ersetzt wie bei einigen anderen Tonen. Es gibt auch gewisse Anzeichen dafür, daß Agglomerate und Aggregate von' Kaolin während des einfachen Kisehens mit Asphalt aufgebrochen werden und demgemäß wird das Ausmaß an vorhergehendem Zerkleinern vermindert und die Bedeckung vollständiger«

Fig. 1 zeigt die Teilchengrößen-Verteilung verschiedener Böden, die mit Erfolg beim Verfahren der vorliegenden Erfindung benutzt wurden. Es ist festzustellen-, daß der Tongehalt(<5m) bis zu 70 % reicht. Im allgemeinen enthalten die gewünschten Böden von 10 % bis 60 % Ton, wobei 20 & bis 4-0 % Ton bevorzugt werden. Unter den als brauchbar befundenen Böden sind sandiger Ton aus Sayreville, roter Boden aus ii. J., der schwarze Ton von Houston, feiner Sand aus Lakeland , lehmiger Sand von Huston, grober sandiger Cecil-Lehm, feiner sandiger Oecil-Lehm, Marion Lehm, ITeshorning Schlufflehm, Chester Schlufflehm, feiner Sand vom Seengebiet, nigerianischer Latterit, Georgia Kaolin und dergl. Obwohl die oben aufgeführten Böden nicht viel Kies (Durchmesser mehr"als 2 mm, entsprechen Lu mesh) entkälken, können auch kieshaltige Boden oder Böden, welchen Kies zugesetzt wurde, verwendet werden»

- 22-

'Der■Asphalt- wird vorzugsweise in das fein zerteilte Pestmaterial als Lösutigsmittel-Verschnitt eingebracht, wobei ein flüchtiges organisches Verschnitt-Lösungsmittel wie Brdölnapiitha oder ein anderes Lösungsmittel, das im Bereich von etwa 8C⁰G bis 32O⁰C, beispielsweise 93⁰C bis 204⁰C (175⁰F Ms 60O⁰F, beispielsweise. 200⁰JP bis 4GO⁰E) siedet. Das Verschnitt-Lösungsmittel sollte vorzugsweise genügend flüchtig sein, um im wesentlichen wahrend der gewählten Härtungsstufe zu verdampfen, d.h., es sollte ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von weniger als 316⁰C (600⁰F) oder vorteilhaft-mit weniger als 204⁰G (40O⁰S¹) sein. Geeignete Asphaltkonzeritrationen in der Verschnittlösung sind 30 bis 90 Gew.-^ Asphalt, beispielsweise 50 bis 75 ;o. Vorzugsweise sollte die Furol-Viscosität bei der Temperatur, bei welcher der Verschnitt angewendet wird, 100 oder geringer sein, a.B. 20 bis 100 Furol. Zu geeigneten Lösungsmitteln . zum Verschneiden gehören daher, ohne daß dies eine Beschränkung darstellen sollte, beispielsweise Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Benzol, Xylol, Varsol, VM&P-Iiaphtha, Halogen-Kohlenwasserstoffe wie Tetrachlorkohlenstoff und Methylenchlorid oder irgendwelche Kombinationen davon. Gleichgültig, welches Lösungsmittel verwendet wird, sollte es praktisch von der Asphalt-Feststoff-Mischung vor der Verdichtung entfernt werden.

- 23 - .

QGS829/Q418

Sad original

3»

Der Asphalt kann auch in den fein verteilten Feststoff in geschmolzenem Zustand eingebracht werden, und dies

ist gewöhnlich die bevorzugte Methode. Die Temperatur des Asphalts zur Zeit des Mischens sollte so sein, daß die Viscosität so niedrig ist, daß gutes Mischen erzielt wird und die feststoffteilchen gleichförmig "bedeckt sind. Geeignete Asphalt-Viscositäten liegen im Bereich von etwa 20 bis etwa 100 furol, was Mischtemperaturen von etwa 135⁰C (275⁰I¹) im Fall von Weichasphalten wie Verschnitt-Bitumenen, von 177 "bis 232°C (350 bis 450⁰ im Fall von härteren Asphalten wie Bindern und geblasenen Bitumenen, entspricht. Bei der Durchführung des Heiß-Mischverfahrens wird die Festsubstanz gewöhnlich vorerhitzt und in den Mischer gegeben und dann der schmelzflüssige Asphalt eingepumpt. Es genügt gewöhnlich, den Asphalt als Niederdruck-Sprühnebel einzuführen, jedoch kann auch zerstäubter oder geschäumter Asphalt verwendet werden. Es sind verschiedene technische Mischer geeignet wie beispielsweise die als "pug mill" (schweres Khetwerk) bekannte Art von Mischmühlen«. .Venn ein wirksamer Mischer verwendet wird, so kann die Mischzeit verhältnismäßig kurz sein wie beispielsweise 1 oder 2 Minuten. In einigen Fällen jedoch kann es erwünscht sein, die Mischzeit auf beispielsweise 15 - 30 min. oder mehr auszudehnen, um den Asphalt nach dem Einbringen in die Festsubstanz zu härten. So hat sich beispielsweise gezeigt, daß, ausgehend von 7erschnatt-Bitui&en oder Binderasphalt, festere Bauteile

" ^2Mr V 809829/0418 BAD ORIGINAL

erkalten werden, wenn der Asphalt auf diese Weise durch Erhitzen in £uft, beispielsweise "bei 204⁰C (4GO⁰I¹) nach dem Mischen mit der Festsubstanz, jedoch vor Verdichten der Mischung gehärtet wird. Umgekehrt kann es zweckmäßig sein, wenn man von einem harten Asphalt wie einem Blasbitumen ausgeht, den Mischer mit einem. Inert-.Gas abzudecken, um die Härtungsgeschwindigkeit zu vermindern·

Im allgemeinen wird es bevorzugt, den Verschnittasphalt oder -den geschmolzenen Asphalt mit Festsubstanz zu vermischen j die verhältnismäßig-trocken ist und nicht mehr als 1 - 2 ρ Feuchtigkeit enthält- Wenn Festsubstanz mit einem beträchtlichen Wassergehalt verwendet wird, wird es bevorzugt, die Feststoff-Asphaltmischung vor dem Verdichten auf einen ziemlich geringen Wassergehalt zu trocknen» Falls diese Vorsichtsmaßnahme angewandt wird, dann können emulgierte Verschnittbitumene beim erf indungsgemäßen Verfahren angewandt werden. Die Menge an verwendetem Asphalt liegt im Bereich von etwa 8 bis 30 Gew.-^, bezogen auf die Festsubstanz. Im allgemeinen liegt die verwendete Menge im Bereich von etwa 10 bis 20 %.

Die Entwicklung von hochfesten Materialien aus fein zerteilten Feststoffen und Rückständen (Asphalten) hängt in einem bezeichnendem Ausmaß von der !locht emperaüur-Härfc<iag.,

- 25 —

,889819 /041 β

BAD ORiGINAt

beispielsweise bei ca.1^0 - ca. 260⁰C (300 ab. Die Härtungszeit hängt von der Temperatur ab ^ je höher die Temperatur ist, desto kürzer ist die benötigte Zeit. Im allgemeinen sind die Härtungsbedingungen zu Erzielung von Steinen, die ihre Festigkeit in Gegenwart von Wasser behalten und die Wasser nicht absorbieren, weniger scharf als diejenigen, die zur Erzielung von hoher Trockenfestigkeit notwendig sind.

Der Hauptmechanismus, der mit der Bildung von hochfesten Materialien aus Festsubstanzen und Asphalt verknüpft ist, scheint die O.'xydation des Asphalts zu sein, obwohl die Entwicklung von flüchtigem Material ebenso in gewissem Ausmaß damit verbunden zu sein scheint. Das flüchtige Material kann im ursprünglichen Asphalt vorliegen oder anschließend durch Cracken und Oxydation erzeugt werden.

Dass die Oxydation den Hauptmechanismus -ausmacht, wird ' durch Vergleich der Ergebnisse der Härtung in luft gegenüber der Härtung in Stickstoff gezeigt. In letzterem Fall war die Druckfestigkeit bei Tonerde and Asphalt weniger als die Hälfte derjenigen bei Härtung an Luft»

Um eine hohe Festigkeit während der Härtung auszubilden, sollte die verdichtete Feststoff-Asphaltstruktur eine ausreichende Porosität haben, um die Diffusion von Sauer-

₂₆.

stoff in das Innere der Struktur und den Austritt von flüchtigen Materialien ohne Zerstörung der Binder (Asphalt-Filme zu' gestatten« Die Festmaterialteilelien · müssen o'edöcn genügend nahe zusammen liegen, so daß der größere Seil des Bindemittels als sehr dünne, nahezu kontinuierliche Phase vorliegt, damit eine hohe Festigkeit hei der Härtung ausgebildet wird. Wenn daher nicht genügend Binder vorliegt, um die Pestteilchen größtenteils mit sehr dünnen Filmen zu bedecken, und wenn die Verdichtung nicht bis zu dem Punkt durchgeführt wird,'wo die Feststoffe in große iiähe zueinander gebracht werden, so ergibt sich geringe Festigkeit, insbesondere bei Gegenwart von fesser. Andererseits bilden sich bei überschüssig vorliegendem Asphalt diclie Filme, und beim Härten ergibt sich unabhängig vom Grad der Verdichtung eine geringe Festigkeit. Bei geringen Dichten wäre keine viel größere Festigkeit des Bauteils zu erwarten, als sie Asphalt selbst aufweist. Bei hohen Dichten wird die Diffusion von Sauerstoff in das Innere des Bauteils und sogar in das Innere des dicken Bindemittelfilmes verzögert,und noch merklicher wird die Entwicklung von flüchtigen, luaterialien behindert. Diese letztere Wirkung ergibt ein starkes Heißen während der Härtung und führt sowohl zur Verformung als auch zu geringer Festigkeit.

¹ ■ 8AD ORiGlNAL

QÖ9829/0A18

Um den geeigneten Bereich der Dichte (Verdichtungsgrad) zur Ausbildung von hohen* Festigkeiten zu bezeichnen, wurde der Ausdruck "Prozent theoretische Dichte" aufgestellt, der wie folgt definiert wird:

Prozent theoretische Dichte = % der Dichte, die Festsubstanz + Bindemittel hätten, falls keine Poren in der verdichteten Struktur vorlägen.

Die Berechnung einer Probe ist wie folgt: Eine verdichtete Mischung von Tonerde (d » 2,61 g/ccm) mit 10 Gew.-% Asphalt, bezogen auf die Erde (d =1,04 g/ccm) ergibt bei der Analyse eine Dichte von 2,08 g/ccm. Die theoretische Dichte (ohne Poren) dieser Mischung wäre: 100 + 10 * 110

x = 2,29
% theor. Dichte = 2^08 · 100 _x qq s %

Bei sandigen Tonböden, die etwa 20 -*■ 25 % Ton ("<5 p- Teilchengröße) und 9 - 12 Gew.-% Asphalt enthalten, liegt der gewünschte Prozentsatz der theoretischen Dichte gewöhnlich im Bereich von 88 bis 98 % , wobei die genaue Höhe von Faktoren wie der Konzentration an Asphalt, den Härtungsbedingungen und der Größe und Form des zu formenden Gegenstandes abhängt.

0088 29/ 0418 L

■A ..'

lim die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erzielen, sollte das Asphalt-Feststoffgemiscn auf eine Dichte im Bereich, von etwa 80 - etwa 98 % der theoretischen Dichte verdichtet werden. Ein noch mehr bevorzugter Bereich liegt bei 85 bis 95 % · Ί& vielen Fallen wird die maximale Festigkeit in einem noch engeren Bereich, wie 88 - 92 /»»ausgebildet. Der optimale Prozentsatz der theoretischen Dichte schwankt mit einer Anzahl von Faktoren wie der Asphaltkonzentration, der Verdichtungstemperatur, dem Vorliegen von Lösungsmittel zum Zeitpunkt der Verdichtung, den Härtungsbedingungen und der Größe und Gestalt des zu formenden Gegenstandes. Bei sandigen Tohböden beispielsweise, die etwa 20 - 25% Ton (< 5 M Teilchengröße) und 10 bis 12 Gew.-?£ Asphalt enthalten, liegt die optimale Dichte gewöhnlich im Bereich von etwa 88 - 94· % der theoretischen Dichte, während bei 9 % Asphalt das Optimum höher liegen kann, beispielsweise bei etwa 96 #. Während das Optimum im Fall von Formungen von 3>25 cm (1,28") Durchmesser und 7,62 cm, (3") Höhe etwa 92 % sein kann, kann es bei Ziegeln von 20,32 χ 10,16 χ 6,55 cm (8" χ 4-··-χ 2,5") etwa 88 % betragen. Geeignete Verdichtungstemperaturen' liegen bei 10 - 177⁰C (50 - .35O⁰F),--vorzugsweise- bei 15,6-93⁰C (60. - 20O⁰F).

- 29

BADQRK31NM-

Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erlaufe-,, rung der Erfindung, ohne- sie zu beschränken.

■■"it,

Beispiel 1

Die Dichtigkeit der Äsphaltlconzentration in der trolckenen, verdichteten, verfestigten Masse und beim Yerfahren kann unter Bezugnahme auf Fig. 2 gezeigt werden,¹ die graphisch die Naß- und Trocken-Druckfestigkeit ohne seitliche Begrenzung gegen die Gewichtsprozent mit dem Boden verwendeten Asphalt zeigt» Fig» 2 wurde aus Werten zusammengestellt, die bei mit Asphalt verfestigten Bodenmassen erhalten wurden, die durch gründliches Mischen eines luft getrocknet en sandigen ST. J. -Ton bodens mit einem Wassergehalt von etwa 0,5 $ und einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa ö-,ll ram erhalten wurden, der etwa 58 # Sand (2,0 - 0,074- mm), 14 % Schiuff (0,074 - 0,005 mm) und 28 % Ton (feiner als 0,005 mm), mit einem oxydierten Tia Juana-Asphalt mit einem ASTM D-56-Erweichungspunkt von 100,5⁰G (213⁰F), der mit Toluol auf 50 Gew.-^ verschnitten war, hergestellt -mren» Die Asphalt-Bodenmischung wurde bis auf einen Gehalt von etwa 1_}5 Geiv.~% Toluol, beasogen auf den Boden ,eange-dsuapf t; trocken zu Formungen von etwa 3,3 cm (1,3") Durchmesser und 7,62 cm (3") Höhe bei einem uruck von 165,2 ab (2350 psi) verdichtet und 16^ Sbunden bei 14-9⁰C (300⁰F) gehärtet. Die Druckfestig-

- 50 - ^ 009029/0418

SAD

ice it en wurden durch die axiale Kompression des Formlinge bei ungehinderter Seitenausdehnung bis zum Versagen geprüft, wobei eine Belastungsgeschwindigkeit von 5$08 cm/min* (2"/min·) angewandt wurde.

Wie in der Zeichnung gezeigt wird, wurde die maximale Naß- und Trocken-Druckfestigkeit bei einer Asphaltkonzentration von etwa 12 Gew.-% Asphalt erzielt, Jedoch mit dem wichtigen Unterschied, daß wenig oder keine Änderung in der Differenz zwischen der Naß- und Trockenfestigkeit bei Konzentrationen von etwa 14 bis 18 Gew.-% Asphalt festzustellen war. Bei unter etwa 8 Gew.-% Asphalt ist die l'rockenfestigkeit sehr gering und die Naßfestigkeit für die meisten Verwendungszwecke völlig ungeeignet. Bei Konzentrationen von etwa 8 Gew.-% Asphalt und mehr zeigen sich geeignete Druckfestigkeiten. Zum Vergleich zeigt Fig. 2 auch die aus 5,08 χ 5.08 χ 10,16 cm (2" χ 2" χ 4") Prüfstücken, die aus handelsüblichen ^Schlackensteinen geschnitten waren, erhaltenen Druckfestigkeitswerte. Es ist zu ersehen, daß Asphalt-Konzentrationen von 10 bis 18 Gew.-ίό der erfindungsgemäßen Asphalt-Erdmassen den Schlackensteinen entschieden überlegen sind. Selbstverständlich variiert der optimale !Prozentsatz an Asphalt innerhalb der

Bereiche^ bezogen, auf den, verwendeten vorgeschriebenen-

Boden

Außerdem nimmt die Menge an benötigtem Asphalt

- 51 -

QQ8829/0418-

BAD ORiGtNAL

auch mit zunehmenden Schluff- und Tonkonzentrationen in der Erde zu. Für sehr feine Böden wie Kaolinit (durchschnittlich 0,005 mm) Arizona Adobe (durchschnittlich 0,0025 mm) und Löß (durchschnittlich ca. 0,025 mm) beträgt die optimale Asphaltmenge 18 Gew.-% oder mehr.

Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens ist die Kontrolle der Lösungsmittelretention zum Zeitpunkt,wo das mit Asphalt überzogene Erdgemisch verdichtet wird. Bei der Verdichtung sollte die Viscosität der Asphalt-Lösungsmittelmischung, angegeben durch die Werte der ASTM D-5-Penetration, bei der Verdichtungstemperatur zwischen 20 und +535» beispielsweise 30 - 250, liegen. Die trockene feste Mischung weist sonst keine genügende Fließfähigkeit zur Erzielung von Strukturen von hoher Dichte auf. Die optimale Viscosität zum Zeitpunkt der Verdichtung kann durch Verwendung von weniger Lösungsmittel zum Verschneiden und durch Verwendung höherer Temperaturen, wie beispielsweise 66 - 260⁰C (150 - 500⁰F) während der Verdichtung kontrolliert werden. Außerdem kann die Viscosität durch Verwendung von Asphalten mit geringeren Erweichungspunkten angepaßt werden, jedoch beeinträchtigt dies die Festigkeit des Baukörpers und ist nicht sehr erwünscht, da es auch eine verlängerte Härtung erforderlich macht. Das vorteilhafte Verfahren zur Steuerung der Viscosität

- 32 -

besteht darin, das zum Verschneiden benutzte Lösungsmittel zu verdampfen, bis die gewünschte Viscosität erzielt ist. Das Verschnitt-Lösungsmittel sollte zum Zeitpunkt der Verdichtung 0,4- bis 4- Gew.-% ausmachen und beträgt vorzugsweise 0,7 bis 2,5 Gew.-% , bezogen auf die Erde. Durch den Prozeß der Lösungsmittelretention ist kein Wasser als Verdichtungsschmiermittel erforderlich, und es werden dann starke, wasserfeste Baukörper erhalten.

Beispiel 2

Die Wirkung der in der trockenen mit Asphalt vermischten Erde sum Zeitpunkt der Verdichtung zurückgehaltenen Lösungsmittelmenge, ausgedrückt als Lösungsmittel-Konzentration» wird graphisch in Pig. 3 gezeigt. Bei diesem Versuch wurden 12 Gew.~% eines oxydierten Tia Juana-Asphalts vom Erweichungspunkt ⁰G (213⁰B¹) in einem ^0-prozentigem Verschnitt mit Toluol mit sandigem N.J.-Ton, wie vorher beschrieben, vermischt, wobei die iSrde eine durchschnittliche Teilchengröße von ö,.ll mm hatte und etwa 58% Sand, 14- % Schluff und 28 % Ton enthielt, !fach dem Mischen wurde daa Lösungsmittel bis zu den in'I¹Xg. 3 gezeigten Mengen verdampft, und die getrocknete Mischung wurde dann bei 165,2 at(2350 psi) und 25,0^aC (77⁰F) verdichtet. Die Trocken-ßruckfesfcigkeit wurde dann bei verschiedenen Konzentrationen an surück-

BAD ORiGiNA.

gehaltenem Lösungsmittel, wie gezeigte bestimmt. Unterhalb etwa 0,4 Gew.-% Lösungsmittel ist die Viscosität der Lösungsmittel-Äsphaltmischung so hoch, daß die Bewegung der leuchen beschränkt ist mit dem Ergebnis, daß Baukörper von geringer Dichte und geringer Druckfestigkeit erhalten werden. Bei etwas höheren Lösungsmittel-Konzentrationen von 0,75 Gew.-τ» bis 2,5 Gew.>6 werden bei diesem besonderen Asphalt die optimalen Festigkeiten erzielt. Lösungsmittel-Konzentrationen über 4,0 Gew.-'/ό geben eine gute i'ließfähigkeit, jedoch wegen der im Baukörper verbliebenen Poren und des Heißens des Asphaltfilms durch das nachfolgende Härten und die Verdampfung des Lösungsmittels weisen die Baukörper eine geringere Druckfestigkeit auf.

Die Verdichtung wird gewöhnlich bei einem Druck von zumindest etwa 14 at(200 psi) oder mehr durchgeführt, wobei die bevorzugten Drücke im Bereich von etwa 70 bis 350 at (1000 bis 5000 psi) , beispielsweise 105 Ms 246 at (1500 bis 3500 psi) liegen. Die Verdichtungstemperaturen können von 10 bis 177⁰G (50 bis 35O⁰J¹), beispielsweise 66 bis 121⁰O (150 bis 25O⁰P), oder 232⁰C (450⁰Ja¹) oder höher reiciien* .Bei höheren Yerdichtungsdrücken kann die Viscosität höher sein, während bei höheren Yerdich bungs temperature!! und bei weicheren Asphalten die geirönschte Viscosität mit geringeren

Mengen von zurückgehaltenem Lösungsmittel erzielt werden kann.

Die Formlinge oder Blöcke oder andere verdichtete Baukörper werden gewöhnlich bei Temperaturen von 66 - 260⁰C (150 - 5GO⁰F), wie beispielsweise 121 - 252°C (250 - 450⁰F) solange gehärtet, bis die Druck- und Zugfestigkeiten das gewünschte Ausmaß erreichen. Die Härtungszeit» die von den angewandten Bedingungen abhängt, kann von einer Stunde bis zu zehn Tagen wechseln, beispielsweise von 3 Stunden.bis 96 Stunden. Höhere Temperaturen, wie 316 - 427⁰C (600 - 800⁰F) können ebenfalls angewendet werden, falls die Temperatur langsam erhöht und herabgesetzt wird, um eine Rißbildung durch thermische Beanspruchung zu vermeiden. So sind im technischen Betrieb höhere Temperaturen von 26C - 320⁰C (500 - 600⁰F) bei kürzeren Härtungszeiten von 1 bis 6 Stunden möglich, wenn die Geschwindigkeit der Temperaturänderung gesteuert wird* Maximale Festigkeit wird gewöhnlich in 12 bis 18 Stunden bei ca.'150 - 220°C (300 - 400⁰F) erhalten, Jedoch bei 66⁰C (150⁰F) sind gewöhnlich längere Zeiten notwendig, beispielsweise 36 bis ?2 Stunden. Die Härtung kann auch durch, kontinuierliches oder intermittierendes Erhitzen oder durch Trocknen an der Sonne oder mit überhitztem Dampf , Abgasen oder dergl., durchgeführt werden.

- 35—

00 98 29/OA18

■ BAD

Selbstverständlich können die Verdichtungs- und die Härtungsstufe zusammen bewirkt werden, indem Druck mit geeignet erhöhten Temperaturen kombiniert wird.

Beispiel 3

Die Wirkung des Erweichungspunktes und der Penetration von Asphalt auf die Druckfestigkeit ist in Tabelle I gezeigt. Der verwendete Boden war sandiger N.J.-Ton, der an der Luft getrocknet war (0,5 % Wasser) . Er wurde gründlich mit einer 50-prozentigeri Toluol-Verschnittlösung von oxydiertem Asphalt gemischt, das Lösungsmittel und das Wasser auf etwa 1,5 Gew.-% ver-

und
dampft die trockene Mischung zu kleinen Formungen von etwa 3»5 cm (1,3") Durchmesser χ 7»62 cm (3") Höhe bei etwa 165,2 at (2350 psi) 5 Minuten lang verdichtet, 16 Stunden bei 14-9⁰C (30O⁰F) gehärtet und dann auf Druckfestigkeit untersucht, und zwar sowohl trocken als auch nach 7-tägigem Einweichen in Wasser.

- 36 -

009829/0418

Ϊ a b e 1 1 e

Wirkung des	Erweichungspunktes und der Penetration die Druckfestigkeit	1^ und	Asphalt	von	Asphalt auf
	sandiger H.Je-Ton^c Asphalt	Erw,	> ""Pt β (0F)		Druckfestigkeit .
iCyp	Gew.- Pen.bei				t (psi) at (psi)
Verschnittbitumen CkLux) Cb)	16	20	trocken naß
,4 (290)

Destillationsbitumen (Straight Eeduced)(c)

'89

45,6

(Oxidised)^-'

(14-90) 80,5 (1145)

(1550) 100,5 (1430)

Terscimittbitumen, das 90 °/o Asphalt mit der Penetration 100 bei 25°C enthielt; itoolviskosität bei 99°G (210⁰S¹) * 601

(cj Binderqualität, Furolviskosität bei 99⁰C (210⁰I¹)= 1770

12 15 100,5 (213) (a) 58% Sand, 14 % Schluff und 28 % Ton.

Geblasen, bzw. oxidiert aus 'Verschnittbitumen

Die Werte in Tabelle I zeigen, daß Hartasphalte mit verhältnismäßig geringen Penetrationswerten und verhältnismäßig hohen Erweichungspunkten beträchtlich höhere Druckfestigkeiten ergeben als weichere Asphalte. Die besten Ergebnisse werden mit Asphalten erzielt, die Penetrationswerte bei 25⁰O (7?°F) von 100 oder

und
weniger Erweichungspunkte von 25°G (77⁰T) oder mehr aufweisen. Im allgemeinen werden Asphalte mit Penetrationswerten bei 25°C von 90 oder darunter und mit Erweichungspunkten von 43°C (110⁰F) oder darüber bevorzugt, während für härtere Beanspruchung noch härtere Asphalte wie diejenigen mit Penetrationswerten bei 25°C von 35 oder weniger und Erweichungspunkten von 57⁰C F) oder höher verwendet werden sollten.

Beispiel 4

Die «Yirkung von Wasserzusatz zum Boden vor dem Vermischen mit dem Verschnittbitumen, wie dies "bei den bisherigen Verfahren der Fall war, wird durch die Werte in {Tabelle II gezeigt. Die Formkörper wurden auf die in Beispiel 3 beschriebene Weis© hergestellt HBd geprüft. Bei Asphalt- _ konzentratioa©a voa S ^₉ 8 %-\m& XQ % tmd trationen το®. 6 %, 8 % imd 1© % ψ^^δΜη mxg- geringe

8,4 M.§ 1$ at.-(ISO "fels 2?0 psi)

(Nr. 1 bis 9).· Bei einem Asphaltgehalt von 6 % bei einer anfänglichen Wasserkonzentration über den Bereich von O bis 8 % waren, wenn der größte Teil des Wassers und des Lösungsmittels vor dem Verdichten verdampft wurden, die Druckfestigkeiten etwas höher, - nämlich 22,1 bis 24,6 at (315 bis 350 psi) in trockenem Zustand und 12,7 bis 15,5 at (180 bis 220 psi) nach 7-tägigem Einweichen in Wasser (Nr. 10 - 14), sind jedoch bei einer absoluten Bewertung immer noch niedrig. Bei einem Asphaltgehalt von 12 % hatte der.Zusatz von Wasser zur Erde vor dem Verdichten, auch wenn praktisch das gesamte Wasser vor dem Verdichten verdampft wurde, eine ausgeprägt schädliche Wirkung und verminderte die Trockenfestigkeit von 109 at (1550 psi) auf 82,3 at (1170 psi) und die Naßfestigkeit von 102 at (1450 psi) auf 73,1 at (1040 psi) (i<r. 15 - 16). Das Vorliegen merklicher Mengen Wasser ( oberhalb 1,0 % ) während des Mischens oder während des Verdichtens hat also einen nachteiligen Einfluß. Es ist auch zu ersehen, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Massen den handelsüblichen Schlackensteinen und dem gleichen Tonboden, der mit Portlandzement vermörtelt ist, weit überlegen sind.

- 59 -

009829/0418 ■* —«

6AD ORSGiNAL

Ta belle

II

Wirkung von Wasser auf den Boden

	O	Sandiger N	S'' ö 3<	.J.-Ton und	Blasbitumen (Erw.-Pt.100,	Vor Verdichten getrocknet	50C = 2130F) , eingebracht als	Asphalt/Toluol-Verschnitt	trocken	5	(220)	at (psi)	cn co
	CD	Formkörper Nr.	Asphalt Gew.-%	Wasser im Boden %		% Flüchtige Bestandteile	Druckfestigkeit at (psi)	0	(170)	naß
	«Ο >*.				nein	b.Verdichten (HpO+Lösungsm.)		14	(130)	—
	O 00	1	6	6	η	- 13,5	15,	5	(220)	-
	2	6	8	η	15,5	12,	7	(180	-
	3	6	10	nein	17,5	9,	4	(120	-
	4	8	6	It	13,5	15,	0	(270)
O	5	8	8	It	15,5	12,	9	(240)	-
I	6	8	10	nein	17,5	8,	,2	(160)	-
7	10	.6	Il	13,5	19,			—
8	10	8	It	15,5	16,	-
9	10	10		17,5	11,

--α

Tabelle II (gortsetzung)

Formkörper Asphalt Wasser im Vor Verdichten· Kr. Gew.-56 Boden % getrocknet

10	6	0,5
11 -	6	1,0
12	6	2,0
15	6	4,0
14	6	8,0
15	12	0,5
16	12	10,5
17	12 Pz	10
18	üblicher Schlaci

% Flüchtige Bestandteile	Druckfestigkeit at (osz) at	(550)	15,	(psi)	(220)
■ b. Verdichten (HpO+Lösungsnu )	trocken	(545)	14,	naß.	(200)
1,0	24,6	(550)	15,	3	(220)
1,04	24,5	(535)	13,	,5	(195)
1,0	24,6	(515)	12,	>5	(180)f
1,04 ·	25,6	(1550)	101,	,7	(1450)
0,72	22,1	(1170)	75	•7	(1040)
1,4	109	(180)	-	,9	- '-'■■■'
2,4	82,5	(620)	59	»1	(560)
-	12,7
	45,6	Λ

Pz=Portland Zement, 2 Wochen "bei 100 % Feuchtigkeit abgebunden.

⁺ Schlackenstein-Prüfstücke auf 5,08 χ 5,08 χ 10,16 cm (2" χ 2" χ 4") geschnitten.

υπ

Die verhältnismäßig geringen Festigkeiten von Materialien, die nicht gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurden, ist leicht zu ersehen. Sogar ein Asphalt mit hohem Erweichungspunkt versagt "bei der Verdichtung mit V/asser und verleiht dem verfestigten Boden keine annehmbare Trocken- und Naßfesti^keit.

.Beispiel 5

Die Wirkung der Bodenart und der i'eilchengröüenverteilung auf die Druckfestigkeiten "bei Anwendung des erfindungsgemäßen Trocken-Yerdichtungsverfahrens wird anhand der »Verte der Tabelle III gezeigt. Die Werte wurden an Pormkörpern erhalten, die auf praktisch die gleiche weise wie in Verbindung mit Tabelle I beschrieben, erhalten wurden.

42 - __

⁸AD ORiGlNAL

003829/0418

Tabelle

III

Wirkung der Teilchengrößenverteilung auf die Druckfestigkeit

Formkörper von 3,3 x 7»62 cm (1,3 x 3"), die Blasbitumen, Erweichungspunkt 100,5^eC (213^eF) enthalten, verdichtet bei 1-2 % Gehalt an flüchtigen Bestandteilen bei 165,2 at (2350 psi), 16 Stunden bei 149 ^eC (300°?) gehärtet.

	I	O O	Teilchengröße mm 0	Sorte
	I	«ο tt>	2,0 bis 0,074	Sand
•	9/041 BA	0,074 bis 0,005	Schluff
σ — ~ <o O , O I	weniger als 0,005	Ton
weniger als 0,001	Kolloide
Durchschnittlicher 0 in mm
Asphalt, Gew.-%
Druckfestigkeit at trocken	(psi)
7 Tage naß

roter N.J.-Ton

42,3 57,7

0,022 12

sandiger
N.J.-Ton

0,11

12

sandiger N.J.-Ton gewaschen (+525)

98,7

1,3

0,35

Betonsand (-20)

99,5

0,5

0,54

12

109	(I55O)	107,	1	(1530)	53	,4	(760)	43	,6 (	620^
64	,7 (920)	101,	3	(1440)	47	,8	(680)	18	,6 (	26^£

Tabelle III (Fortsetzung)

«ο e> »ο «ο

Iowa-Lö'ss

0,4

79,8

19,8

14,5

ca.0,015

12

18

79,1 (1125) 148,3 (2110) 13,7 (195) 31,3 (445)

Montmoril- lonit	Georgia- Saolin
100	0
0	50
0	50
0 ca.0,45	10 0,005
12	16 24
8,44 (120)	75,9 (1080) 101,3 (1440)

(540) 91,7 (1305)

o <■ -> S co

Die 'i/erte in Tabelle III zeigen, daß eine weite Vielzahl von Böden durch das erfindungsgemäße Verfahren verfestigt werden kann, wobei die Produkte Druckfestigkeiten haben, die diejenige handelsüblicher Schlackensteine und Betonsteine übersteigt. 80 können ein sandiger H.J.-Ton mit 58 % Sand und ein feiner Georgia Kaolin, der keinen Sand enthält, mit 12 bis 24 fo eines Asphaltes mit hohem Erweichungspunkt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kombiniert werden, was Produkte ergibt, die außergewöhnlich hohe Trocken- und Naß-Druckfestigkeiten haben. Die -,-,-erte zeigen auch, daß Böden mit enger Teilchengrößenverteilung, wie der gewaschene (+325 mesh) sandige ίί. J.-Boden, die -20 Maschenfraktion von Betonsand und grober Montmorillonit verhältnismäßig geringe Festigkeiten ergeben und nicht bevorzugt sind. Andererseits kann der Iowa-Löß, der keinen Sand, jedoch einen ziemlich weiten Bereich der Teilchengrößenverteilung im Schluff-, Ton- und Kolloidenbereich aufweist, mit ziemlich großen Mengen an Asphalt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vermörtelt werden. Im allgemeinen sollte der Feststoff eine beträchtliche Menge an Teilchen, wie beispielsweise Ton, aufweisen, die Teilchengrößendurchmesser von weniger als 0,005 mm haben, wie z.B. zwischen 10 bis 60 %, vorzugsweise 20 bis 40 %, Die durchschnittliche Teilchengröße der -20 Maschenfraktion liegt vorzugsweise im Bereich von 0,002 mm bis 0,2 mm Durchmesser.

009829/0418

- 45 -

» - ——«.

E'-D ORIGINAL

Tabelle IY Wirkung der Härtung;sbedingunp;en

Sandiger U.J.-Ton + 12 % Blasbitumen, Erweichungspunkt 100,5⁰C (213°F) ca. 1,5 % flüchtige Bestandteile bei der Verdichtung, Verdichtungsdruck 165,2 at (2350 psi)

Härtungsbedingungen Druckfestigkeit, at (psi)

trocken - naß

156,1 (2220) 120,2 (1710)

107,6 (1530) 101,2 (1440)

151,1 (2150) 103,3 (1470)

286,5 (4075) 214,4 (3050)

,4⁺ (2780) 71,3⁺(1015)

0C	Temp. (0F)	Zeit, Stunden
135	(275)	240
149	(300)	16
177	(350)	16
204	(400)	16
260	(500)	16

gesprungene Formkörper

V/ie in Tabelle IV gezeigt, können die verschiedensten Härtungsbedingungen bezüglich Zeit und Temperatur angewandt werden, jedoch lagen die optimalen Bedingungen bei etwa 204⁰C (400⁰F)
und 16 Stunden. Eine Hartungstemperatur von 260⁰C (500⁰F) ergab zwar Formkörper von hoher Druckfestigkeit, war jedoch wegen des schnellen Temperaturanstiegs beim Einbringen des verdichteten Formkörpers in den heißen Ofen nicht völlig zufriedenstellend. Diese rasche Temperaturänderung ergab ein gewisses
Reißen des Formkörpers durch die thermische Beanspruchung.

- 46 -

009829/0411

Beispiel 7

Tabelle Y Wirkung des Yerdichtungsdrucks

Sandiger K.J.-Ton + 12 % Blasbitumen, Erweichungspunkt 100,5 ⁰C (213°IP). Bei Zimmertemperatur verdichtet, 16 Stunden bei 149^eC (300⁰F) gehärtet. Formkörper: 3,3 cm (1,3") Durchmesser χ ca. 7,62 cm (3") Höhe

Verdichtungs druck at (psi)	(3OOO)	% Flüchtige Bestandteile beim Verdichten	Dichte in g/ccm gehärtet	Druckfestigkeit at (psi) trocken	(760)
211	(6000)	keine.	1,94	53,4	(1185)
422	(9000)	ti	2,06	83,3	(1560)
633	(12000)	II	2,14	109,7	(1950)
844	(18000)	Il	2,19	137,1	(2110)
I27O	(3000)	■1	2,21	148,3	(I59O)
211	2,0	2,11	111,8

Die Werte der Tabelle V zeigen, daß durch das Zurückhalten einer geringen Menge an flüchtigem Verschnittlösungsmittel in der Erde-Asphaltmischung zum Zeitpunkt der Verdichtung eine deutliche Verminderung des Verdichtungsdruckes ohne eine schädliche Wirkung auf die Druckfestigkeit oder auf die Dichte nach dem Härten erreicht werden kann. So ergab eine Verdichtung mit 2,0 % Lösungsmittel bei 211 at (3OOO lbs) eine Druckfestigkeit und eine Dichte, die mit einem Druck von 633 b& (9000 lbs) ohne Lösungsmittel vergleichbar war.

" ⁴⁷~ 009829/0418

BAD ORIGINAL

Beispiel 8	der	T a b e 1	/1594747	1 e VI
		Flüchtigkeit des	Asphalt-Lösungsmittels
Wirkung

Sandiger N.J.-Ton + 12 % Blasbitumen, Erweichungspunkt 100,5⁰C (2"13⁰F)

Verdichtet bei 165,2 at (2350 lbs.) und 21⁰C (70°F). 16 Stunden bei 149⁰C (JOO⁰F) gehärtet.

Lösungsmittel

Siedepunkt % ⁰C (⁰F) Aromaten

Toluol 116 (240)

Naphtha

Anfang 159 (319)

50% 169 (335)

90% 180 (357)

Ende 199 (390)

Naphtha
wie oben

100

15

% flüchtige. Bestandteile

bei der Verdichtung

1,9
2,1

Druckfestigkeit at (psi) trocken naß

107,6
(1530)

90
(1280)

105 (1500)

15

2,6

82,3_N (II70)

Die .Verte der Tabelle VI zeigen ,daß hochsiedende Lösungsmittel nicht erwünscht sind, wahrscheinlich, weil in diesem Fall der Asphalt durch geringe Mengen Lösungsmittel erweicht wird, die selbst nach dem Härten zurückbleiben. Um Formkörper mit einer Druckfestigkeit zu bilden, die sich Beton nähert oder ihm ähnlieh ist, sollteeiie Härtungstemperatur oder-tzeit ausgewählt werden, um praktisch alles Verdichtungslösungsmittel, beispielsweise mehr als 90 %, oder z. B. über 95 %-> abzutreiben und einen harten Binder zu erhalten. Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von unter 204°C (400⁰F) werden bevorzugt, während Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von weniger als 149⁰C (300⁰F) besonders vorteilhaft sind.

" ^m " 009829/0418

Beispiel 9

T a b el le

TII

Zugfestigkeit

Bindemittels 12 % Blasbitumen, Erweichungspunkt 100, (213⁰F) oder Portland Zement. Verdichtung 165»2 at (2350 psi) bei 21°G (7⁰)

Zusammensetzung Boden Binder

sandiger Asphalt

Härtung

Trockenfestigkeit at (psi) Druck Zug⁺

at

sandiger Fo Jo-Ton

Zement

14-9 (300)
16 Std.

177. (350)

16 Std.

14- Tage
100% Feuchtigkeit

(psi) at

(psi)

108,6 (154-5) 9,6 151 (2150) 25,7 127 (180)

(136)

(366)

6 Monate 100% Feuchtigkeit

3,5

(50)

Sand-Ki es Z ement

II Il

handelsüblicher Schlackenstein

⁺Für 3,3 χ 7,62 cm (1,3 χ 3") Zylinder - siehe "The Indirect Tension Test for Concrete· von N.B. Mitchell, AoTM Materials Hh d dd 7 91

14-1	(2000)^	14,	1	(200)
211	(3000)++	17,	6	(250)
352	(5000)++	25,	3	(360)
4-3,6	' (620)	6.	,4-7	(92)

■^

Hesearch and Standards, 780, October 1961.

Literaturwerte für Prüfstücke von 7,62 cm (3") 0 χ 15,24· cm (6") Höhe.

Schlackensteinproben, 5,08 χ 5,08 χ 10,16 cm (2" χ 2" χ 4-") geschnitten.

Die Werte der Tabelle VII zeigen, daß die erfindungsgemäßen verfestigten Asphalt-Bodenmassen Zugfestigkeiten aufweisen, die diejenigen von handelsüblichen Schlackensteinen und von Tonboden, der mit Portland Zement verfestigt ist, übersteigen. Bei gründlich gehärteten Asphalt-Bodenmassen ist das Verhältnis von -Zugfestigkeit zur Druckfestigkeit hoher als bei Beton hoher

8 2 9/0418

Beispiel 10 5V

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Herstellung von geformten Gegenständen wie Bohren aus Asphalt und Tonboden ist in Tabelle VIII gezeigt. Es ist zu ersehen, daß leicht Druck- und Berstfestigkeiten bei Asphalt-Tonrohrstrukturen erreicht werden, die ausreichend für Kanäle und zur Verwendung für »fasser-und sanitäre Zwecke sind.

Asphalt-Ton-Rohr

Sandiger Ii.J.-Tonboden + 12% Blasbitumen, ErW₀-Pt. 100,5'⁰C (213°F). Härtung 149⁰C (500⁹F)J 16 Stunden. Verdichtungsdruck 703 at (10 000 psi) 41„3 mm äußerer Durchmesser (1 5/8") 28,6 non Innendurchmesser (1 1/8") Druckfestigkeit 3172 kg/m (2130 Lbs./Fb.) Berstfestigkeit 21,1 kg/qcm (300 psi)

Beispiel 11

Andere mit Asphalt verfestigte" Feststoffmassen Blasbitumen_s Erw.-Pt. 100,5⁰C (213⁰I¹) (als Verschnitt) 16 Stunden bei 149⁰C (3QO⁰F) gehärtet.

!Feststoff % Asphalt ... Druckfestigkeit

' at _if . (psi)

Fließfähiger Koks 26 .93,5 (1330) Fe₂O₅ 18 . 98,4 (1400)

Graphit ' 12 55,5 (790)

Aus den Werben der Tabelle IX ist zu ersehen, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hochfeste Baukörper aus Petrolkoks, der nach dem Fluidkoks—Verfahren _:.(95-% passieren ein Sieb von 0,074mm lichter Maschenweite, pzw« 200 m_äesh).,,

erhalten, ist,

- 50 - 009829/0418

fein unterteiltem Eisenerz (92,3 % passieren ein Sieb von 0,CWA mm lichter Maschenweite, bzw. 325 mesh) und handelsüblichem Graphit erhalten werden können.

Beispiel 12

Zylindrische Formkörper von etwa 7,62 cm (3") Länge und 8,3 qcm (1,28 sq. in.) Querschnitt wurden durch beidendiges Pressen bei 24⁰C (75⁰F), 5-minütiges Halten unter verschiedenen Yerdichtungsdrücken bei Verwendung einer Mischung eines sandigen" N.J.-Tonbodens und eines Asphalts, cEej2 gewöhnlich beim Straßenbau verwendet wird, (in der Fachwelt als Binder C bekannt, Penetration 80-100 bei 25,O⁰C, bzw. 77°F) hergestellt. Die verdichteten Formkörper wurden dann in einem erhitzten Luftofen unter Anwendung von Temperaturen im Bereich von etwa 149 bis 232^OC (300 bis 45O⁰F) gehärtet. Die Druckfestigkeiten wurden vor und nach 7-tägigem Eintauchen in Wasser (24°G, bzw. 75°F) unter Anwendung einer Belastungsgeschwindigkeit von 5,08 cm (2") pro Minute bestimmt. Auch die Wasserabsorption (Gewichtszunahme) nach 7-tägigem Einhauchen wurde bestimmt.

Der sandige K.J.-Tonboden (als SLS-3-Boden bezeichnet), der im Gebiet von Sayreville abgebaut wird und der zur Herstellung von gewöhnlichen oder feuerfesten Ziegeln verwendet werden kann, zeigte die folgende Korngrößen-

- 51 -009829/0418

BAD ORIGINAL

St

analyse "bei der ASTM-Methode D422-54T: 21 % Ton (<5ju), 18 % Schluff. (0,005 - 0,074 mm) und 61 % Sand (0,074 - 2,0 mm).

Das Mischen des Tonbodens und deö Asphalts wurde in einem Hobert-Mischer durchgeführt. Der Boden und der Asphalt wurden getrennt auf 204⁰C (40O⁰J¹) erhitzt, und dann wurde der Asphalt zum Boden in dem auf 204⁰C (40O⁰I¹) gehaltenen Mischer zugegeben. Die gesamte Mischzeit betrug 18 - 20 Minuten. Die Mischung wurde dann rasch auf Zimmertemperatur abgekühlt, während das Rühren fortgesetzt wurde. Das erhaltene Produkt war ein freifließendes Pulver, dasleicht in die Verdichtungsform floß.

Die Zusammensetzung, das Verdichten und die Härtungsbedingungen sowie die Prüfergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle X (9 % Asphalt), Tabelle XI (10 % Asphalt) und Tabelle XII (12 % Asphalt) angegeben. Einige kennzeichnende Werte aus diesen Tabellen sind in den Fig. 2, 3, 4 und 5 aufgetragen.

-52 -

009829/0418

O? a b e .1-,Ie

Untersuchung der Variablen bei Erde-Asphalt Sandiger H.J.-Boden (SLS-3)+9 G-ew.->% Binder C-Asphalt. formkörper.' ca »5 ■» 5cm (1,28") 0 se 7,62cm (3").

Verdichtungsbelastung kg(lbs.) 907 1360 1810 2270 3630 4540 5440 6350 8160 10900

(2Q00)(5000)(40QQ)(6QQQ)(8OQO)(IQQOQ)(^QQq)(14000)(18000)(24000)

Reihe A, gehärtet

% der theoretischen Dichte

Verdampfungsverlust in g

Druckfestigkeit a,t (psi) trocken

Reihe B, gehärtet

% Theoretische Dichte

Verdampfungsverlust in g

Druckfestigkeit at (psi) trocken

naß '

88 Stunden bei 149°C

82.4 84_S5 86,3 .89,5 91,5 0,2 O₅I Q_?2 Q,2 Q_S2

49₅9 75,9 ■ 91»* 138,5" ·172₉9. (710)(1080)(1300)(1970)(2460)

Stunden bei 177⁰O (35G⁰B)

82.5 84,5 86,5 89_s0 91,4 0,4 0,3 0,4 0,3 0,3

92₉4 0*3

.93,8

95»2 0,3

48,9 66,8 75,2 108,6'129^ 138,9· 157*8 185,6

( 695) (950) (1070) (15^-5) (1845) (1975) (2245) (2640)

* 30,2 39,4 55,5 71 91,4 102 134 14-3,4

( 450)(560) (790) (1010)(13ΟΟ)(1450) (19QQ) (2040)

^:

Wasserabsorption, g

ο 'Beihe C, gehärtet «ö

ex» % Theoretische Dichte »o Verdampfungsverlust in g

^ Druckfestigkeit ο at (psi) trocken 3,1 1,9 2₅0 1,9 1,5 16 Stunden bei 20*^e0

84,5
0,7

86,3 0,7

89,5 0,6

91.5 Q₅5

.,1 0,9 0,8

92,2

0,5 0_?5 0,5

96,6 0,5

98,0 0,3

OO

naß

' 62,9 81,5 112,35 161,3 173.,6 274,9 293,9 355 385,2 373,3

( 895)(1160)(1605)(2295)(2470)(3910)(4180 ) (5050) (5^80) (5310)

38,7 56₉6 65 108,3 122₉7 164,9 189₉1 2Ql₅I 242,5 227,8

( 550)(805) (925) (15*0)(17*5)(23*5)(2690 ) (2860) (3*50) (3380)

Wasserabsorption in g 3,0 2,7 2,3 1,8

1,5

1,3

1,2 1,0

1,1

1,0

Tabelle X (Fortsetzung)
Untersuchung der Variablen bei Erae-.aspb.alt

Sandiger K.J.-Boden (SLS-5)+9 S6w.-/ä Binder 0-Asphalt. Formkörper; ca» 5,5cir. (1,28") 0 χ: 7,62 cm (3")

Verdichtungsbelastung kg(lbs.) 907- 1560 181X) 2270 369-0 4540 5440 65 5G' 8.160 1Q900

(g,p00).(3.0p,0)/4p9Q,) (ouOG) (6000) (10000) (12000) (14-000) (18000) (24000)

Reihe D, gehärtet

% Theoretische Dichte Verdampfungsverlust in g

Druckfestigkeit at (psi) trocken

naß

Wasserabsorption in g Reihe E_} gehärtet

% Theoretische Dichte Verdampfungsverlust in g

Druckfestigkeit at (psi) trocken

na£

»asserabsorption m g

⁰C <Λ2

89,3
1,0

93

o,ö ■ ο,ε

16 stunden bei \ 82,4 84,6 öS

i,5 i,5 ι,; 59,8_w86,?^ri5,r,i^l,5_/2v^ 2^r:?,7 ,'>?■->,? .?5ö,9

29,2 45,2 53,6 90 106,9 155,4 155,4 195,1

( 415)(615) (765) (1260)(1520)(2?10) (2550) (2775)

14,0 12,0 LO, 6 ο.ό 4j/i ; · s . >, 3 2,9

16 stunden bei

82,4 84_t6 36,5 2,1 1,3 1,

59»5 1,7

91, 1,6

48,2 68,6 96,8 169,1 191,9 ( 685)(975) (1405)(2195)(2750)

15,8 24,6 55 52 73,4 ( 225)(550) (470) (740) (1115)

12,2 11,5 5 7,5

Tabelle XI

Untersuchung der Variablen bei Erde-Asphalt Sandiger N.J.-Ton (SLS-3)+10 Gew.% Binder C-Asphalt. Formkörper:ca.3»5cm (1,28") 0 χ 7»62cin (5")

Verdichtungsbelastung leg (lbs.)

Reihe A, gehärtet

ρ Theoretische Dichte Verdampfungsverlust in g

pruckfestigkeit at (psi) trocken 13£Ö iSafc 22?Ö 3550 45#0> 54*0': 635D' (3Q00) (4000) (6000) (8000) (10000) (12000) (14000)

(goto)

88 Stunden bei 149°C (300°?)

87,6 89,0

91,5
0

93,8
0

36,5 121,3 138,5 163,1 196,1

(1230) (1725) (1970) (2320) (2790)

Heihe B« gehärtet

% Theoretische Dichte Verdampfungsverlust in g

Druckfestigkeit at (psi) trocken

naß

//asserabsorption in g

Reihe C, gehärtet

% Theoretische Dichte Verdampfungsverlust in g

Druckfestigkeit at (psi) trocken

naß

Wasserabsorption in g 16 Stunden bei 177⁰C (55O⁰P)

36,2
0,2

116,0
(1650)

80,8
(1150)

89,0
0,1

91,5
0,2

95,8
0,2

95,8 0,1

122.0 155,5 170,8 160,5 (1735) (2180) (2430) (2280)

112.1 141,5 151,1 156,4 (1595) (2010) (2150) (2225)

1,5 1,5 1,0 0,8

87,0
0,5

88,5
0,4

91,8
0,3

93,8
0,3

0,4

95,3 0,5

206,0 295,i
(2950)(4175;

574,4 509,7 214,77 (5325) (4405) (5055)

144,8 181,0 237,6 233,0 172,2 (2060)(2575) (3380) (3315) (2405)

1,6 1,2

0,9

0,8 0,5

96,7 0,1

148,55 (2110)

144,82 (2060)

0,4

96,8 0,5

168,0 (2590).

145,17 (2065)

0,4

98,0 0,1

142,56 (2025)

142,56 (2025)

0,3

98,0 0,3

136,7 (1945)

142,36 (2025)

0,4

Tabellen (Fortsetzung) Untersuchung der Variablen "bei Erde-Asphalt Sandiger N.J.-Ton (SLS-3)+lQ Gew.% Binder C-Asphalt. Formkörper ca. 5,5cm (1,28") 0 χ 7,62cm (3")

Verdichtungsbelastung, kg (lbs.) 907 1360 1810 22?0 3630 4^40 544© 6350

(2000) (3000) (4000) (6000) (8000) (10000) (12000)(14000)

Reihe D, gehärtet

'}o Theoretische Dichte Verdampfungsverlust in g

Druckfestigkeit at (psi) trocken

naß

Wasserabsorption in g

Reihe E, gehärtet

% Theoretische Dichte Verdampfungsverlust in g

Druckfestigkeit at (psi) trocken

naß

ffasserabsorption in g Stunden bei 218°C

88,0 . 0,8

90,6 0,7.

93,8 0,5

95,5 0,4

85,5 0,9

212 (3015) (4180) (5380) (5970) (2540)

146,2 161,3 242,5 227,4 152,6

.293,9 .378,2 ,41?,^ .178,6

C ±.\JJ-^ J C^-TCj_x/ CC^j-T Xy¹CjU

(2295) (3450) (3235) (2170) 9,7 4,4 2,4 1,2^! 0,9

16 Stunden bei 232°C (450⁰F)

86,2 1,5

88,0 1,3

91,4 1,1

93,8 0,8

194 ■ 267 * 387 301,6 (2760) (3800) (5505) (4290)

99a 120 177,5 ) (1700) (2525) (2945)

8,8 .7,3 5,1 2,7

97,0 0,4

98,4 0,4

127,0 102,7

(1800) <1460)

129,7 122,3

(1845) (1740)

0,7 0,4

tabelle SII

Untersuchung der Variablen von Erde-Asphalt

Sandiger N.J^-Ton (SLS-3)+ 12 Gew.% Binder C-Asphalt Formkörper ca. 3.25 cm (1,28!O 0 χ 7*62 cm (3")

Verdichtungsbelastung 907 1360 1510 2270 3630

kg (IbSa) (2000) (JOOO) (4000) (6000) (8000)

Reihe A_i__gehg,rtet' 88-Stunden bei 149⁰G (30O⁰F)

% !Theoretische Dichte SS₅O 91»2 93*4 96,4 98?3

Verdampfungsverlust,g 0 0 0 0 0

■Druckfestigkeit, ' 130 17O₂I .19-2,3 225 210,2

at (psi) trocken (1850) (2420) (2735) (3200) (2990)

ggihe_. B, gehärtet .16 Stunden bei 177⁰C

% Theoretische Dichte 87 ₉2 9O₉5" 93-90 96₉0 98,2

Verdampf ungsverlustYg O₉I 0 0 0 0

Druckfestigkeit 124₉4 155 Λ 176 151 - 111,4

at (psi) trocken (1770) (2210) (2500) (2150) (1585)

naß 117 ,4 138-, 9 152,9 153*3 118,1

(1670) (1975) (2175) (2180) (1680)

.Wasserabsorption, g 1₅4 1,2 1,0 0₉7 0₃4

16 Stunden bei 204⁰C (400⁰F)

$6-Theoretische-Dichte 88₉0 91,2 93»*. 96,4 98,3

Verdampfungsverlust,g 0,4 O₅3 0,2 0,2. 0_¥2

Druckfestigkeit 268 275 356,6 128,3 105

at (psi) trocken (3810) (5330) (5065) (1825) (1500)

naß 179_?7 269₉S 234,5 142,7 99,4

(2560) (3840) 0335 ) (2030) (1415)

Wasserabsorption, g 1,8 0,9 I₉O O₉6 0,4

Reihe D, gehärtet 16 Stunden bei 218⁰C (425^eF)

% Theoretische Dichte 87_S2 9Ö_S6 93,0 96_s0 .97,7

Verdampf ung-eyerlust-,g O₄ 7 0,5 0,5 0,3 0,2

Druckfestigkeit ■ 257 318,1 395,8 132,3 99,5

at (psi) trocken (3650) (4530) (5625) (1875) (1420)

naß 225,7 234,5 297,8 141,6 104,7

(3210) (3335) (4240) (2015) (14-90)

Wasserabsorption, g 8,0 5,0 3,0 1,0 .0,7·

Reihe E, gehärtet 16 Stunden bei 232*0 (450°F)

% Theoretische Dichte 88,0 90,6 93,0 96,0 97,7

Verdampfungsverlustig I₅O 0,9 0,7 0,5 0,4

Druckfestigkeit 290,1 320 "389,5 113,8 95,6

at (psi) trocken (4130) (4550) (5535) (1625) (1360)

naß 135,7 186 261,4 112 92,8

(1895) (2650) (3720) (1600) (1320)

WaseeraD'sorption, g 9_?3 6,1 3,6 1,5 0,8

BAD ORIGINAL 009829/0418

Beispiel Ig

Bei der Herstellung von sehr festen Erde-Asphalt-

ti

Strukturen ist es notwendig, auf verhältnismäßig hohe Dichte .zu komprimieren,- im allgemeinen auf mehr als 88 % der theoretischen Dichte«. Der zur ilraeugmig dieser Dichten benötigte Verdichtungsdruck ist noch, wenn die Konzentration an Asphalt oder Bückstand auf dem Boden gering ist, nimmt jedoch mit steigender iLsphalfckonzentration ab ο "ixe sich aus den Daten der Tabelle XIII, ~bei 9 Gewo-% Asphalt auf SLS-Boden, ergibt, beträgt der zur Erzielung iron 96 % theoretischer -Dichte "benötigte Verdichtungsdruck 879 at (12500 psi)_; sas sohl über der Kapazität der meisten- üblichen Pressen läge,, falls Steine von brauchbarer Größe geformt würden. <> Eine Zunahme der Aspiialtkoaseatration auf 12 % jedoch, setzt den benötigten Verdichtungsdruck auf etwa - ein Drittel des für die 9~P^ozentige Mischung benötigten herab.

gabelle XIlI Verhältnis tob. Verdichtungsdruck zu Dichte des fformkörpers Sandiger if₀«J₀-2on (SLS-3) +'Binder G-Asphalt ' --^ formlinge von ,3^25 cm (I_?28⁸⁵) 0_ χ 7_»62 cm (3").. (angenähert) Gew.-% Asphalt Verdichtungsdruck in at (psi), um die (bez. auf Erde) angegebenen % Theoretische Dichte zu

erzielen.

10
12

at	(psi)	S3	at	(psi)
387	(5500)	879	(12500)
281	(4000)	• 5^8	( 7800)
155	(2200)	316	( 4500)
	- 58 -		g—- -
	9829/041	8 O(^Oil·

Der zur Erzielung dieser Dichten "benötigte Verdichtungsdruck kann durch Erhöhen der Verdichtungstemperatur oder durch Verwendung von weicherem Asphalt oder durch die Aufnahme einer kleinen Menge Asphaltlösungsmittel verringert werden. Diese Verfahren führen zu Formkörpern oder Steinen, die eine geringere Festigkeit in "grünem", bzw. frischem Zustand haben, und es ist größere Sorgfalt bei deren Handhabung vor der Härtung erforderlich.

Beispiel 14-

Es können leicht Asphalt-Erde-Formkörper geformt werden, die Festigkeiten bei unbehinderter Seitenausdehnung haben, die über denen von handelsüblichen Schlackenoder Betonsteinen oder -ziegeln liegen. Mit SLS-Boden und Binder-C-Asphaltgemischen sind leicht Werte über 352 at (50OO psi) erhältlich, wenn Asphaltkonzentrationen im Bereich von 9 bis 12 Gew.-#, bezogen auf den Boden, angewandt werden. Bei den verschiedenen Asphaltkonzentrationen sind jedoch unterschiedliche Verfahrensbedingungen zur Erzielung maximaler Festigkeit erforderlich, •yenn daher die Asphaltkonzentration erhöht wird, sinkt die optimale Dichte Und der Verdichtungsdruck. Dies wird durch die Werte der Tabelle XIV und durch die Kurven der Fig. 3 erläutert«

- 59 - BAD OHJGIiSlAL

009829/0418

έο

TABELLE XIV

Verfahrensbedingungen fur maximale Trockenfestigkeit Sandiger K.J.-Ton (bLS-3) +■ Binder C Asphalt j'ormlinge ca, 3,25 cm (l,28")j3 χ 7,62, cm (3")

.-£ Binder 0: 9 10 12

Maximale Druckfestigkeit at (psi) 387(5500) 422(6000) 394(5600)

⁰P der theor. Dichte 97 94 93

Verdichtungsdruck at (bsi) 984(14000) 436(6200) 221(3150) ' härtungstemperatur ⁰C(⁰F) 218(425) 218(425) 218(425)

Die optimale Härtungstemperatur für die maximale Trockenfestigi:eit von ÜlS-Boden und Binder Cv scheint im Bereich von 204 bis I 218⁰C (400 bis 425⁰F) zu liegen. Bei löstündiger Härtung bei 177⁰C (35O⁰F) oder S8stündiger Härtung bei 149⁰C (300⁰F) sind aie Formkörper zu wenig gehärtet. Bei 16 Stunden bei 232⁰C (45O⁰F) aind die Formkörper überhärtet, es bilden sich Risse aus, insbesondere bei den höheren Richten und höheren Asphaltkonzentrationen.

: BEISPIEL 15

Die wie in Beispiel 12 hergestellten Formkörper wurden bezüglich der Druckfestigkeit nach 7tägigem Eintauchen in V/asser bei 24°0

. (75⁰F) geprüft (nachfolgend als :,aßdruckfestigkeit bezeichnet)..'· Im allgemeinen sind die Ergebnisse parallel den in Beispiel 14 , für die Troclcendruckfestigkeit angegebenen. Die besten Ergebnisse v/erden mit ±2>i Asphalt (bezogen auf Boden)" und einer Verdichtung

- 60 -

009829/

auf etwa 90 bis 94?ό theoretische Dichte und löstündiger Härtung b'ei 218⁰C (4-25°ϊ) erzielt. Bei 12'p Asphalt ergibt ein Verdichtungsaruck von etwa 141 "bis 211 at (2000 Ms 3000 psi) die optimale Dichte. Die Ergebnisse sind in Pig. 6 und 7 aufgetragen.

BBISPIIi)L 16

Die in Beispiel 12 beschriebenen Formkörper wurden auf ihre. Wasserabsorption nach 7tägigem Eintauchen bei 24°0 (75⁰J?) geprüft. Die angegebenen Werte- sind g : absorbiertes !Yasser pro 125 g IPormlcörpero

Eine geringe Wasserabsorption wird durch niedere Härtungsteinperaturen, hohe Asphaltkonzentration, hohen Verdichtungsdruck und hohe Dichte begünstigt. Um die ¥asserabsorption unter der l^j-G-renze zu halten, wären die folgenden Verdichtungsdrucke (Tabelle XV) bei den verschiedenen Asphaltkonzentrationen und Plärtungsbedingungen erforderlich. . '

TABEILE XV

minimale Verdichtungsdrucke in at (psi),Lim die w'asserabsorption auf ^l (iev/.-^j zu beschränlcen

iiärtungstem- Binder C.

peratur ⁰O ' Ciew.-^ . 9 10 12

177 .(35O) 562 (8000) 218 (3100) 165 (2350)

204 (400) 601 (9400) 193 (2750) 155 (2200)

218 (425) X773(>11000) 436 (6200) 330 (4700)

232. (450) : >1050(W.5üOO) >562 (>8000) 387 (5500)

BAD

009828/0418

Unter vergleichbaren Versuchsbedingungen zeigen dchlacke - und Betonblöcke und Ziegel' eine viel höhere Absorbtion (10 &e\r.-p oder mehr)»

17

In den vorhergehenden Beispielen wurden die j'ormkorper durch heiß=fees Vermischen (bei 2Ü4°°^: bsw. 4Ou⁰I') eines Asphalts von Binder-yualität (Penetration: 89 bei 25_}0^&Ü bzw. 77⁰J") init einer Tonerde hergestellt. In diesem ,!Beispiel wird ein närterer Asphalt (Penetration: IB bei 25,0⁰U dsw.- 77°I^r') > der durch blasen nit Luft hergestellt war, a,ls Verschnitt (50 Gew.-?' in toluol) auf den Boden bei 24°ύ (75⁰P) aufgebracht und die Hauptnenge des Lösungsmittels vor der, Verdichten entfernt (es verblieben 1,5 Sew.->3 Lösungsmittel, bezogen auf den Boden). Der joden, ebenfalls ein sandiger' uew-Jersey-'ronboden, der als ök-1-Boden bezeichnet wird, enthielt 2'^'> ion (<5μ), 19^ Schluff und 58>) Sand₀ Die Härtung wurde 16 Stunden bei 177"G (35O⁰F¹) durchgeführt.

Die Druckfestigkeits- und Verdichtungsdruekwerte aus diesen Versuchen sind in !''ig» 8 wiedergegeben» 3ei einer As rhaltkonz ent ration von 12 oder 14/« (bezogen auf .irde) \rarden die ;-.ischun.xen leicht überverdichtet, und in solchen 3?ällen hatten die erhaltenen formkörper geringere Festigkeit als· die mit 10 oder 10,6 ^; .-i-· Asphalt hergestellten» - " ^; " ' '

18

Bei einigen Anwendungen, wie beispielsweise als Pußboden, bei Garagen und als iiohre müssen die Baumaterialien dem Angriff von. _{

-62-

009829/0 418

Kohlenwasserstoffen sti^adhalten. üs wurde festgestellt, daß Asphalt-Erde-Pormkörper, die "bei 204^cC (400⁰P) oder höherer Tempera-Jair gehärtet wurden, nicht anfälliger gegen den Angriff durch Kohlenwasserstoffe als gegen Wasser sind . Wenn dagegen die Pormicö^er bei. 149°.ö (3-00⁰P) gehärtet v/erden, zerfallen sie innerhalb weniger. Stunden nach Eintauchen in Kohlenwasserstofflösungsmittel.

Die Wirkung von Isoöctan und einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, Värsol No. 2, auf bei 2O4^Ü0 (400⁰S¹) gehärtete Formkörper wird durch die Vierte in Tabelle XVI gezeigt.

SABEILS XVI ,

Wirkung von Kohlenwasserstoffen auf Erde-Asphalt-Pormkörper SIiS-3-Boäeh + Binder C, gemischt bei 204⁰O (40O⁰F), verdichtet bei 330 at (4700 psi), 16 Std. bei204°C (400⁰P) gehärtet

Asphalt Ii ach Jtägjgem Sintauohen in

G-ew. -^ frocken Vareol isooctan Wasser

10 Druckfestigkeit 325,5 212,3 243,9 247,5 in at (psi), (4630) (3020) (3470) (5520) Absorption uew.-f» - 3_t8 3,0 0,9

11 Druckfestigkeit 329 244_?6 285,4 240,4 in at (pail, (4680) (348Q) (4060) (3420) Absorption Gew.-^ - 3,8 3,0 C,7

Während der Eintauchzeit wurde von den Kohlenwasserstoffen nur eine Spur Parbe aufgenommen. Es scheint daher, daß die Löslichkeitsmerk- male des Asphalts durch die Härtung so grundlegend geändert wurden, daß er nicht mehr langer als Asphalt betrachtet werden kann.

-63- --,—___t

«09829/04 1^D QRJGlNAL

BBIS-PIBL 19 ■ - ■ "

ä) Ein sandiger Hew-Jersey-Ton (SE-I), der praktisch kein Mont- . ■ ßiorillonit enhielt, wurde mit einem 50:50 Toluolverschnitt eines oxydierten Asphalts (Blasbitumens)' mit einem Erwächungspunkt von 100,5°0 (213⁰I¹) gemischt und das Toluol Ms auf eine Konzentration von 1,5 &ew.-^c/3, bezogen auf den Boden, verdampft. Das erhaltene Gemisch, das 12 Gew.-^ό Asphalt, bezogen auf den Boden, enthielt, wurde zu zylindrischen Pormköerpern (3,25 cm = 1,28" jzf χ 7,62 cm =3" hoch) verdichtet und die Formkörper wurden 16 Stunden bei · 177⁰G (35O⁰P) gehärtet.

b) Her obige Versuch wurde unter Verwendung einer Mischung von 90 Gew.-^ desselben sandigen Tonbodens und 10 Gew.-^ Bentonit (eine i'orm von ilontmorillonit) aus Big Horn, Wyoming, wiederholt. In diesem Pail wurden 14 Gew.-$ Asphalt anstelle von 12$ Asphalt verwendet, um den feinen Bentonit zu berücksichtigen. Die gehärteten jpormkörper von den zwei Versuchen wurden auf ihre Druckfestigkeit in trockenem Zustand und nach 7tägigem Einweichen in viasser untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle XVII angegeben.

TABELLE XVII
Ί/irkung von ilontmorillonit

lOrmkörper nit einem Gehalt von Blasbitunen (Erweichungspunkt 100,5°^c bzw. 213^ε?) 16 Stunden bei 177^cC (35O⁰P) gehärtet Sandiger ijentonit Pormkörper Druckfestigkeit at 'lonboden (llontmoril- Dichte, ^cß der ^ (psi)

f*	1οηχ1:(5·ό)	theor.Dichte	rJrocken- Haß C7 Tage)
100	0	92,7	236,2(3360) 211(3000)
90 '	10	92,2	155,7(2210) 75,9(1080)
		- 64 -	009829/ QAl 8

'■ tS.

Aus den vierten der Tabelle LCvII ist zu ersehen., äai: ä-.s Vorliegen Von kontmorillonit im Boden eine ausgeprägt verschlecnternde wirkung auf die Srockenfestigkeit und insbesondere auf die i.aii-festigle ei t von erfindungsgemäB hergestellten jiirde-^srhalt-otrukruren aufweist. Im allgemeinen sollte nicht mehr uls 1O>> , ontmorillninit ■vorliegen und Böden, die weniger als 5>ί enthalt en, sind "oevorzugt c- -

20 '

Siegel von #oller Größe (19,37 cn = 7 5/8" lang χ y.,.!-: I cm= 3 5, &^u breit χ etwa.5*72 cm =2 1/4" hoch) vmrden v/ie fol.-;x r^ergectellt: sandiger i'onboden ULS v/urde mit Iu,5 ü--ew.->i jinder-C-Asphalt in einem 19 1(5 gallon)-P'obartmiseher genischt. Die ..ischtenperatur betrug 204⁰C (4GO⁰IJ¹) und die ü-esamträschaeit v/ar "18. . J.nuten. . lir-ch Abkühlen und Sieben durch ein Sieb von 2,0 pm lichter ϊ-Iaschenwe.ite (10 mesh) wurde; die Erde-Asphalt-i-ischung flachliegend; in .einer . Ziegelform von, zwei Enden her verdichtet« . . . , ,

Die Ziegel wurden bei drei Verdichtungstemperaturen, 24⁰O (75^&ir), 71^ü0 (16O⁰P) und 107°0" (225°j:) hergestellt, Bei jeder i'emperatur wurde der Bndverdichtungsdruclc über "den in Tabelle" XVIII gezeigten Bereich, variiert, um Ziegel von verschiedenen Dichten zu erhalten. Die Ziegel wurden durch I6stündiges Srhitzen an luft bei 204⁰C ■ (40O⁰J') gehärtet. Dann., vmrden sie-in. Half ten gesägt und die Druckfestigkeiten der ziegelstücke (flachliegend) wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind im oberen teil von !''ig.-. 9 angegeben, in v/elcher die Druckfestigkeit gegen aie Dichte der Ziegel aufgetragen ist, wobei letztere in ^c/j der theoretischen Dichte angegeben ist. V/ie."

. BAD ORIGINAL

_ 65 - 009829/0418

::u£j .:i^:". V au ersehen ist, stieg die Druckfestigkeit rasvCh αϊ ι, wenn die Dichte des Ziegels über öO** der theoretiecnen Diente erhöht -,rurde. _J3 ist ^r,uch zu ersehen, äi/i- die jjrucf^cxi.rlieit ein i--a2cxr.ni!. ir. eier G-e/jei-id von 68 "bis ^Z-,- eier x-Leorexicciier- x»icr.te- seilte ur.d auf aer oeite des iTaxiniums, axe aer höheren Dichte entsprach , scharf abnahn. In einen, x-xtreafalx v/urde eir. v^;eixerei' ^ie-A'el bei ^Γ/1°0 (Ιο0°ι^;·) c.iif 97^- aer theoretischen Richte verc,ic..tet. ...::.c: icjxj.nai:^-e:.i ..i.rten Lei" 20^° ¹J- ('_r00^J-.·) bildeten iich bei diesen 2iei;ei schv.^rer-j I:isse (mehr als 3,2 -in b-.v* 1/b") unü er v.r.rde stark def ori-iiert.

Ir;. Viiiter.-::. rt--c.iten -eil.Toii i'i-g. 9 sind die bei _uec.a '.'erzi.ös.sre-i:.e'n er^alxenen ilr_o:ebni.sse gezeigt, in Mielchen ^^liriarieci-e lornkörryr (.. ,^:.- er:: bz^i. 1,28" ρ ze et'Vva γ, 62 ein oz¹.^. ')'' ■"-bhe) unter "/'er·.-e;iau:'...· vo^ z'./ei Lecken, z\fei AsvJif.lteii und der. in _^?.bells .;ϊΊ1Ι ^u£a:'.ir.:en:-:ex'£-';:^en Terschiedenen Yerciichtiinrs- und-.—ärx".;r-'sbedin- jgunren her,.:er;xellt '..Tirden·. 3s ist zu ersehen, ds.:j scii^rx'e '..ι.χΐηιε. im Iser'iich von S¹U bis ^4> der theorexi sehen Diente auf trete:.. Die I-Iaxina für die 'iOrmkörper scheinen, bei etv/as-ηοΗ-θΓ6ία-:_ι^οζ3κ_ϊ.Χ5'^ΐζΘη der "teorexisehen Dichte aufzutreten als bei den Z'ieröln, νφ,ε v/tilarscheinlich axe Verschiedenheit in der uriße^taia J.n »der rorfc'-'vTieder- £ibx. In jedem Pail .jedoch treten die I-Iaxipia ifii- Bereich von bü dxs 95>^ auf. · ·- ΐ "; " - - ^:". ■-· ;■ -.

■4 ;-.;

-66- , -,⁸N

0Q9Ö29/0A18

Zusammenfassung der Werte für die Versuche von Beispiel 9

:■ -..'"Ζ . , . , ^: (siehe Pig. 7) ^: ' ' ■ ■ .. " '

Bez. Boden

Probe Asphalt Verdichtung

Tjp Härtung

at tpsij

1	SR	Formkörper	12	220 Qx.+	164,4	-280	(2340)
CVl	SR	Formkörper	12	BC	14	-525	(200-4000
3	SR	Formkörper	12	220 Ox.	133	-427	1900-7500
4	SlS	Formkörper	11	BC	119	-615	1700-6100
5	SlS	Formkörper	11	BC	140	-422	2000-8750
,6	SlS	Ziegel	11	BC	147	,8-266	2100-6000
7	SlS	Ziegel	IO r 5	BC	50	-287	: 440-3800
a ■■.■■	SlS	Ziegel	10,5	BC	55	,3-287	500-4100
9	SlS	Ziegel	10,5	BC	70	,1000-4100

Lö sungsmi t tel

95-232(200-450)

177	350
24	75
99	210
24	75
24	75
107	225
71	160)
24	75

1,5
O

1
1
O
O
O

177
177
177
177
177
177
204
204
204

(550 (350 (350 (350 350) 350 400) (400) (400)

jemerlrun/ten: .

220 Ox. -- ijlasbitumen ilrweichunkspunkt = 22O⁰F bzw. 104°0

BU = Binder G

ISPIEL 21

Ziegel wurden nach dem erfindungsgemäßen Verfallren unter Verwendung einer üblichen Misch- und Ziegelherstellungseinrichtung hergestellt . Sechs Sonnen sandiger Tonboden SLS wurden mit 1Ö Gew.-⁰Jo Binder-0-Äsphalt in:einer Asphaltmischmasseanlage hergestellt. Der Boden wurde im drehbaren Erhitzer der Anlage auf 171 bis 182°ö (54-0 bis 56O⁰Ii¹) erhitzt und in 1-Tonnen-öhargen in ein schweres Knetwerk (pug mill mixer) eingegeben. Der geschmolzene Asphalt wurde in den Mischer gesprüht, das Mischen Ϊ bis 2 Minuten, fortgesetzt und die nlschung in einen Kipplastwagen entleert. Der Betrieb der Mischanlage war normal mit Ausnahme 'der Staubbildung im Erhitzer, was anzeigte, daß ein indirekt befeuerter Erhitzer einem direkt befeuerten vorzuziehen wäre. Die Erde-Asphalt-Mischung wurde nach Abkühlen vor dem Verdichten durch ein 2mm-(lOmesh)Sieb gesiebt. /

wie oben beschriebene Srd-Asphalt-i-ischung wurde in .den Einfüllt rieht er einer üblichen automatischen Ziegelpresse (öhrisnolm -oyd & "ihite Co., modell X) eingegeben.und zu Ziegeln von 25 cm (9") länge, 11,4 cm (4 1/2") Breite und 6,35 cm (2 1/2») Höhe verdichtet. Die Presse verdichtete zv^ei Ziegel gleichzeitig E.it einer Geschwindigkeit von etwa 8 Sekunden pro Zyklus. Die

Srde-Asphalt-lIischung floß frei vom Einfülltrichter in die Be-

Beschickungs-

schickungsvorrichtung der ?orm und von der ^SJüaeäSAvorrichtung in die Ziegelf orci. Unter Verwendung dieser Sinrieht ung wurden Ziegel nit verschiedenen Dichten innerhalb des Bereichs der vorliegenden

9098297 0418

Erfindung hergestellt. Die Ziegel hatten eine gute Festigkeit in "grünem" Zustand (vor dem Härten) und ergaben keine Schwierigkeiten bei der Handhabung. Sie wurden durch lostündiges Erhitzen bei 204°0 (40O⁰]?) gehärtet» Die gehärteten Ziegel hatten scharfe Kanten, waren, glatt und in der Dimension gleichförmig und wiesen die hohen Festigkeitseigenschaften auf, die für die erfindungsgemäßen Produkte charakteristisch sind.

BEISPIEL 22

Die Wirkung der Härtungszeit und der Temperatur wurde unter Verwendung von Ziegeln untersucht, die durch Mischen von sandigem ionboden (SLS) mit 10J& Mnder-C-Asphalt bei 204°0 (400⁰Ji') .,-Abkühlen, Sieben durch ein 2 mm-(10 mesh)Sieb und Verdichten auf eine Dichte von etwa 90^:der theoretischen Dichte hergestellt waren. Die Ziegel wurden bei 19O⁰C (375⁰F), -2(H⁰O (400⁰F) und 218°C (425⁰F) verschiedene Zeiten lang, gehärtet und die Druckfestigkeiten wurden.in trocMiem Zustand und nach 7tägigem Einweichen in Wasser bestimmt; die Ergebnisse sind in Tabelle XIX gezeigt.

. ■■'■" TABELLE XIX Wirkung der Härtungszeit und -temperatur Ziegel, sandiger BLS-Ton + 10^c/o Binder 0, 90>j der theoretischenDichti

Härtung Druckfestigkeit at

Tempera	2eit	(psi)	!'rocken	(3060) (4715) (7220)	Naß	(7	i'age)
tur 0C (0F)	(Stun den)	215,2 351 507,4		190 254 399	,5 ,4 ,6	(2710) (3620 (5680)
190 (375)	8 16 32

BAD

I'ABELLE XIX (i'ortsetzung)

Härtung^	tempera	Zeit
tur 0G	(Stun
(0Ir)	den)
204 (400)	8
	16
	' -32 ,
	(42) +
	(65)+
218 (425)	4
	8
	16
	32
	65 ■
Keine Härtung
+ 11,5/j Asphalt	++

-Io

Druckfestigkeit at

(pal).

!rocken

(3430)
406,6 (5780)
564,5 (8035)
550,8 (7840)
576,4 (8220)

178,8 (2540
(4370
469,6 (6680
(7900
(8170)

Haß (7 Sage)

220 (3130) 361 (5140) 410 (5830 416,4 (5920 352 (5000

160 (2275) 254,8 (3625) 302,7 (4310) 369 (5250) 226,4 (3220)"

(1200) 95 (1380)

21 lage

Aus den Werten in Tabelle XIX ist zu ersehen, daß hochfeste Strukturen aus Erde und Asphalt unter Anweisung verschiedener Kombinationen von Härtungszeit und Temperatur in Bereich von 190 bis 218⁰O (375 bis 425°r) und 4 bis 65 Stunden hergestellt werden können, wenn eine Dichte von etwa 90/3 nach dem Pressen erhalten ■

wird. 'Ss ist auch ersichtlich, daß ein übermäßiges Härten durch ; längeres Erhitzen als etwa 42 Stunden bei 204⁰C (400⁰I¹) und bei 218⁰O (425°i·) eine Abnahme der iiaßfestigkeit ergibt. j>

BEISPIEL 23

Bautechnische Eigenschaften und 'Dauerhaftigkeit

Die Vierte- bezüglich der bau technisch en Eigenschaften und der '·;

- 70 -

2 9/0 41 ¥^D orsgi_Nal

Dauerhaftigkeit von Erde-Asphalt-i^terialien sind in !Tabellezusammen mit den Werten für Betonsteine und gebrannte Lehmziegel ■zum.Vergleich,- angegeben. Die Zahlen in Klammern sind die Druckfestigkeiten, die als Bezugspunkte für die geprüften Proben dienen. Die für Be tonst eine und gebrannte Lehmziegel angegebenen Versuchswerte wurden an üblichen Produkten, die in Hew Jersey in allgemeinem Gebrauch sind, erhalten.

Aus Tabelle XX ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäß hergestellten Erde-Asphalt-Baumaterialien beim Vergleich mit'Betonung gebrannten Lehmprodukten günstig abschneiden und in verschiedener Hinsicht hervorragend sind.*Bezüglich der Druckfestigkeit sind, die -Erde-Asphalt-Hateriaüen Betonsteinen und gebrannten Lehmzfegeln gleich oder übertreffen sie. Die Zugfestigkeit und Biegefestigkeit von Erde-Asphaltmaterialien sind ausgezeichnet. Jer Biegefestigkeitsmodul von 102 at (1450 psi) bedeutet, daß eine 2,54 cm (l^H) dicke Platte von.Brde-Asphalt über einen Abstand von 4,27 m (14 3?uß) selbsttragend v/äre. Bei einem beschleunigten ICrieehtest unter "Verwendung einer Belastung von 70,5 at (lOoUpsi) erleiden Produkte mit mäßiger Druckfestigkeit (155 a.t b^v.z2üüpsi) geringes· !^riechen ('0,001*3 pro ^rlag). Jedoch hochdruckfeste ^rodukte :(406 at baw. 5770 psi) zeigen unter einer normalen Belastung von -I at. (100 psi) eine anfängliche Deformation von etwa C,OObs und zeigen danach ein auSergev/öhnlich .-:e ring es Kriechen. Es sei darauf liingemesen, daß bei einigen Anwendungen ein geringes !!riechen

ist)

günstigJp"oa sich dann ein baukörper selbst einen unebenen Inmdament oder Schiebekräften oder Versetzungen -angleichen kann. Die

.₇₁ _

BAD ORIGINAL

erf indungs gemäß en Srde-Asphalt-Prqdukte sind insbesondere insofern hervorragend, als das Kriechen, die Biegefestigkeit, Härte und der~l. in weitem 'Umfang nach l/'unsch variiert werden können, und zwar über einen Bereich, der sich von den Eigenschaften der bisherigen Asphaltmassen bis zu den Eigenschaften von Betonguß
er^treo'ct. ""'"-.. ~- -■ . -

- 72 -

00932«/OAI

•Η

φ

I +

«3

H

^-^

I

ίΑ

•H

I

I

I

-P

ι ι

1 ^

ι

QA

I

LA

IL

I

7

pj

I

CIj

'»Ο

"Sx

■^

Pi

.. M

C\J H f4

Ι

I

I I

xi

I

I I

^ si

"-P

•

CiJ

S» (^J

•

•

Φ

O

j l·

Fh

H

» O

H

-P 02

I

I

I

•H

ι ι

I 3

ι

ν? H

O I

I *4

I

/

pi

I

ti

a

O

oJ

H Φ Φ

I

I

I I

-P

I

I I

O

1H

Φ

CM

Fh

I 'r

Φ Fh

Φ

■ι ο

Φ

- I

pj

I

CQ

O

O

•H

CM P-P

•H

1^1'

*s

t-ΰ

-P

Cj

H

•Η

PM

ι ι

ti pi

-P

I LA

^

O

Cj

O

Pi •H

-P

ν ^ ζ,,Λ Cj

.

Φ

Fh

0

P

-P

I c

O +3

Pi

i CM i I

•rl

%

\

H

■3

S ·

Pl

P Fh

O Φ Φ

Ϊ I

H

. Fh ο

O

CQ

U

ί Cf

cd

φ

> O

-P

Τ·

M

Φ

•H

-P H

ο rt 3

Cb

CQ

- ο

Φ

Φ

I F-

H- Fh

! O

CQ

tn

α

IA

O Π M

•H

LA

ο

,Ω

'A

Il

pi

<Ή

I c

Φ Φ

•Η

) VD .

Φ

t"

O

CQo

IT»

O ·Η ·Η

•s

ΪΑ

--\

ο

.. ι -Ί

I

α

^j

I t-^

W)-P

Fh

) V .»

Ή

ι

ι ι

LA

•ri

I D

H !Sl 'Μ

Ή

H

pq

s-J

H

Fh

'Γ

O

ι ι

Φ ·Η

φ

VD

Fh

I

ι ι

El

I: CM

-P

ι

S .

ο

ι—

Pi-

·γ4Η[

P

L

φ

R

s_v

•Η

O

;ii

-P

■Ρ

K

Fh

I L^

N

Ή

1 H

A

LT\

Φ

ΪΑ

Φ

O

^)

ο

CQ

M

•r

ti

I CC

ρ]

1 I

•rl

ο

A

-P

Γ-1

O

H

CM

Pi

ο3

Fh

Pi

I ^-

O

CM

CQ

<n

/—S

O

.rH

Φ

H

H

Γι I CQ

φ

φ

-P

Pi

•Η

H

a

trj

'AJ

Fh

to

-P

M

Φ

CQ

M

ifc

Fh

•—·

φ

CV

ο

Φ

Pl

irv

LA

•

§

E

ο

Pi

<«—' •rl

O

*

H

R

■Ρ

O

0

A

Fh

•Η

ι

CQ

O

CM

-^

Pi

ο

1^-

ο

σ

LH

Φ

P

H

H

φ

O

φ

φ

cc

-P

■Κ

<* *

<v

Cj

U

O

"J3

Fh

I

Φ

CQ

[cxjt,—i|c\jl

Ci)

Pi

O

φ

H

a

-P

•Η

I

H

IA1H LA

■Ρ

«—*

φ

1.1 .- -i

^s)

• r-

1CJ

ro

Cj Pt CJ

CM

[A CM [A

Cj

CM

H

ι

Fh

rj

a

N ■

itö C

■ό U ei

H

r-

I

c3

CQ

Φ

O

CH

O

S sy—-s,—V

1 I

^-~ ■

cl

1

Pi

Φ

'Ö

I

P

pi

O

H-1 -P

O

O OO

I I

O

•Η

cc

Oj

O

•rl 03

O

ODD

I

LH

Fh

Φ

Λ .- 4

*.. ty,

«si

Φ

O

O OO

•Η

I

Φ

•P

I

ω

Pi

ι

r^i

I

M .

tA

LAtA LH

Φ

H

•H

Cj

ti

•Η.

φ

ο

O

•Η pi,

h-'

».

Φ

>rl

3

ι

Φ

•Η

Ph

O

'ν.

.-—S

bjQ

'J >

a

η

00

Fh

CQ

. φ

O

CQ O

•—-S

•Η

I

ei-

I I I

ΰΟ

■H

O

C

ύ~

THJ

•Ρ Ή

H

φ :v;

O

O LA tA

.CQ

I

iH

I I I

-P

iA

ω

:Η

ρ[

GJ

CH ί

!A

O COC-

Pi

CQ

I

Pf

Pi

φ-

A

CM

O

O

Φ

H

Cj

ο

A

Q

O g

N S

O

Fh

CH

CM

[>

φ

CQ-

CO

co -vt-co

O'—S

Pl

ι—i

O

Pi

•rl

Pl

tA

Fi O

H

CM ί A ^h

H ·Η

■Ρ

O

ο

ρ}

N

Φ

CA

Ph I-'

-— CQ

•Η

Pi

P

φ:

Φ

"te

VD

-P Pi

Φ

Pi

Pi

φ

-ρ

tP

Ή

I

Cj

W)

© H

η

.---1

Ή

ft"}

O

ο ο.

•Η

Fh

«3,

Pi

t-

C-O

+-

{>j

φ

A

Fh

H

t<J

Pi

α

Φ

.,-(S ^

Φ

φ

CQ

S

φ

CH

O

CQ

Pi

^Q -P

l-j

LA

CQ

Φ

Oj

I

I

-^ ϋ

O

I

α

W

H

I

I

β

pi

I

UQ

H

,—s

CQ O

rl

Pl

Φ

"rf

O

Ο.% C—

~r\

Pl

φ

Pi

H

•'Ό

pi

I

Φ

O^

co' -H-

Kl ^

Pi

C-O

; H

Pi Φ

tAjlXv

"l

Ά

•rl

V·—^ -V>

"1A IA

Pi

M

CQ U'J

HH

CQ

φ

%

O

Φ «3

j—S^-S.

Pi

Fh

φ

-ρ ;η

OO

H-

φ

Fh

•Η

Pi

-P O

Φ

Fh

5I

•Η

^—s

Φ Fh

r-iH

>.

1H

H

•rl

H Pi

φ

Pi

W

SxJ sj

ο

φ

Pl

00 -vrO

H

-P

HHH

,—s

ω*

■rl

, ·»

tsr-

CQ

H

Pi

pi

s ■>

O

-P

P

Gj

CQ

'P

«ν

•H

-P

Φ

•Η Φ

Ti) -js.

·» ^ ·>

M

-Η"

Ο' · φ

bß

■p

'ti ti b£

-

•rl

w Pi

-P -P cj

P

φ φ

"/X -V3 c"i

CQ

fH A

Φ

Φ O

IA "<i" D"~

0H

tu χ

•>CM

ijö

Φ ·Η

pi

•Η £ι

Q a p. Pi

fsi

J\ . ί

CQ

rP

Fh

φ

CQ

CQ

63

00 9029/0419

- 75 -

BAD ORIGINAL

Experimentell

Lehmüiegel Literatur

AS'IK-Yorschrift

121-044(1720-12000) 70-562(1000-6000) 105-211(1500-3000)

37 (520)/Jl720) 121/42Q(öO0)/T35O0) -Sr ά e -As phal1 -

y 562 (1000 - 8000) _ 1.4xlü^o(9,84.10⁴at)/j435Oi306/ ' 55 (500)^5500)352^

54 (770)1(4360)307/

376J

■ν*	0IO^	——	o).i2iZ
	«0		""ti
f	α», 0/_	Τ172	U)I^l/''
		I, i / C.
	ο °	JX 7 2	untren
		—
	:est)r

3/3x10'

o,6(5)

17 - 22 I05AX. 7ö - 88 -¹ <0,0Ü

4-

-b

7/T646Q

0,347Τό460

-54'

i^4 4Ub_-/ 3

11/.(514U 0,38-0,42(3,1-5,4) kein Zerfall

159Λ747

Die thermische Leitfähigkeit von GZ'fiiidunssnremäß hergestellten Ürde-Asphalt-Produkten beträgt etwa 7C/j derjenigen von gebrannten Lehmziegeln und 305-3 derjenigen von öanä-^ies-Zementbeton, was anzeigt-,, daß eine geringere 7/ärmeisolierung erforderlich ist. Die in-der Tabelle angegebenen thermischen Ausdehnungswerte sind vorläufiger !.atiir, jedoch ist zu ersehen , daß sie in derselben G-rößenordnung liegen wie bei Beton und bei {cebrannten Lehmziegeln.

Bezüglich der Wasserbeständigkeit sind die Erde-Asphalt-Produkte bemerkenswert gut. Die ¥erte aus ϊabeile XX, die an Prüfstücken von halber Ziegelgröße erhalten wurden, zeigen, daß die Wasserabsorption in 24 Stunden bei Zimmertemperatur 0,34/? betrug, ±w Vergleich'zu lOji bei einem gewöhnlichen gebrannten Lehmziegel und 14/0 bei einer Betonsteinprobe. 7tägiges Einweichen des Erde-Asphalt-Produktes in Wasser 'ergab 1,4',- Absorption und bewirkte einen irriges Verlust der Druckfestigkeit von 406 auf 3^2 at (578Ö auf 5l4O$>si). Weiteres Einweichen bis zu 70 Tagen hafte nur geringe zusätzliche Wirkung, Bei dieser 7tägigen Untersuchung verhielt sich ein gewöhnlicher Siegel _frut und verlor nichts von seiner Festigkeit, jedoch die untersuchte Betonprobe absorbierte 10$ Wasser und verlor 48$ der Druckfestigkeit.

Die ¥asserabsorption durch Baumaterialien kenn besonders schwerwiegend' -"in Klimata, sein, wo ein abwechselndes !Frieren una Auftauen auftritt. Absorbiertes 1/asser friert dann .und es offset jSich durch die Sxsfamsion ein Riß, der Hiß absorbiert v/ährend der folgenden Tauperiode mehr Wasser und bei der nächsten ^rostperiode 'dehnt sich der Riß weiter aus. Bei einem Gefrier-^ri^vau-Cest,bei

- 74 - 009829/0418

■ -\ BAD ORIGINAL

welchem "Gebrauchsbeaingungen simuliert wurden lind der in 16-stündigem Frieren auf -17-,8⁰C (O⁰F) und Sstündigem l'auen bei Bintauchen in ¥asser bestand, zeigten Proben von Betonsteinen in wenigen Zyklen Zeichen von Zerstörung, waren bei.14 Zyklen stark ■ geschädigt und zerfielen in^O Zyklen vollständig. Bei der gleichen Untersuchung sind Erde-Asphalt-Ziegel ausgeprägt stabil und aeigen in 50 Gefrier-Tau-Zyklen praktisch keine Verschlechterung.

Oberflächenüberzüge und Bindemittel bzw. Klebstoffe oder Kitte ' haften an den erfindungsgemäßen Produkten gut. Als brauchbar er-_: wiesen sich z.B. unter anderem Farben auf Ölbasis, Alkyl- und Latexfarben auf Wasserbasis, Lacke bzw. Firnisse, metallische Farben, Kitte, Klebstoffe und Bindemittel auf Lösungsmittelba8is_s z.B. Butone, lösungsmittelfreie Bindemittel, z.B. Epoxykleber, sowie lüörtel, die aus verschiedenen Klebstoffen, z.B. Spoxyharzen plus Füllstoffen, wie Sand und/oder Erde hergestellt waren. Diese Überzüge und.Hörtel erfordern kein Grundieren. Besonders bemerkenswert ist es, daß als Ergebnis der beim erfindungsgemäßen Verfahren angev/andten Härtungsstufe kein Durchbluten auftritt, das· die Schönheit und den Wert von oberflächlichen Überzügen beeinträchtigen würde.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die vorliegende Erfindung die Herstellung von Materialien von hoher Festigkeit, großer Dauerhaftigkeit und anderen außergewöhnlichen Eigenschaften gestattet, indem ein fein unterteilter Feststoff mit 8 bis 30$, vorzugsweise 10 bis20$-3 eines Bindemittels, vorzugsweise Asphalt,

- 00982 9/041 8

kombiniert wird, anschließend die entstandene Feststoff-Binder-Mischung bis innerhalb eines kritischen Bereichs der Dichte verdichtet wird und dann bei vorgeschriebenen Bedingungen gehärtet wird, wobei der k'itische Dichtebereich 80 bis98^, -vorzugsweise 85 bis" 95$ der· theoretischen Dichte, unter der Annahme, daß keine jOren-Vörliegenj beträgt, und die Härtungsbedingungen 4 bis 80 Stunden, Torzugsweise 8 bis 24 Stunden, bei einer Temperatur im Bereich von ca» 150 bis 26O⁰O (300 bis 500⁰F)» vorzugsweise 177 Ms 232°ö (550 bis 450⁰I¹) betragen, die Yerdichtungs tempera tür· im Bereich von 10 bis 177⁰O (50 bis 35O⁰F), vorzugsweise 15 bis 93⁰O (Ip bis 200⁰F) liegt, als Feststoff vorzugsweise eine Erde mit 10 bis 60$, beispielsweise 20 bis 40?ί Ton und vorzugweis^iit einem Öehalt von weniger als 1G$, insbesondere weniger als 5fo_f eines esipansionsfähigen ^rfons, wie Hontmorillonit, verwendet wird.

■ BAD ORIGINAL

-76-

041 8

Claims (1)

1. Patentansprüche ^g

   Pat e.ntan Sprüche

   1. Harte, äiclite, nit Srdölrückstand stabilisierte feste Hasse von erhöhter !Festigkeit, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einer hitzegehärteten, verdichteten Mischung von feinunterteiltem J?estraaterial und 8 bis 30 Gew.-φ, bezogen auf den Feststoff, an einem ürdölrückatando

   2. Hasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ver·* dichtete Mischung eine Dichte .zwischen 80 und 98^ der theoretischen Dichte aufweist*

   3« Hasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verdichtete Mischung eine Dichte zwischen 85 und 95^ der theoretfc" sehen Dichte aufweist«

   4. Kasse nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet, daß. der 3rdölrtickstand ein Asphalt ist*

   5* Masse nach Anspruch 4* dadurch gekennzeichnet, daß der Srd*» ölrückstand ein Asphalt mit einem B'rweiöhungspunl-ct von zumindest 37⁰O (100⁰F) ist.

   60 Hasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ilenge an Erdölrückstand zwischen 10 und 20 G-ew-»«·^ beträgt.

   7ο Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das st of !'material eine Erde mit einem öehalt von 10 bis 60 Gew.-^a Son ist. . . ftsn

   ÖÖ$S2Ö/Q41 8 -

   - 77 -

   JS i

   8. Masse nach Anspruch. 7» dadurch gekennzeichnet, dais die Erde 20 bis 40^ Ton enthalt.

   9. Masse nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die iirde weniger· als 5/'^:, und Vorzugspreise weniger als I^ Wasser enthält.

   10. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoffmaterial eine Mischung von Sand, Schluff und Ton ist.

   11* Masse nach Anspruch 10, dadurch ;:ekennzeiciinet, daß die .- !Feststoffmischung eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,llr:im . -hat:. ■"■■.-■" -^v '"■

   12. Masse nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Feststöffmischung weniger als 10',j, und vorzugsweise weniger als 5^ expandierten Ton enthält.

   13* Verfahren zur Herstellung eines mit Erdölrückstand stabilisierten Festmaterials, dadurch ,':ekennzeichnet, daß 8 bis 50 G-ev.'.-^j Erdölrüclcstand, z.B. bituminöser Binder, mit 70 bis 92 Qew.-fa eines feinunterteilten Pestmaterials vermischt werden, die Kiscliung komprir-xert und die kompBiniierte Mischung durch genügend langes Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 37 und 26O⁰C (100 und 500⁰I¹) gehärtet wird.

   14» Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung während der Kompressionsstufe auf eine Dichte svischen

   " - ■ --■.'.,
   8€ und 98f5j xxnä vorzugsvieise zwischen 85 und 95/J der theoretischen

   Dichte komprimiert wird.

   ■"■- 76 -0.09829/0418 ~ - —

   15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Festmaterial eine praktisch trockene Erde ist.

   16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die feste.Erde 10 "bis 60$, und vorzugsweise 20 bis¹ 40$ Ton enthält.

   17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der

   ipraktiscfo ,

   Feststoff eineTtroekene Erde ist, die weniger als 5f°., und vorzugsweise weniger als 1 G-ew.-^ Wasser enthält.

   18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß' der Erdölrückstand mit dem Festmaterial in schmelzflüssigem Zustand oder in Form einer lösung oder eines Verschnitts in einem flüchtigen Lösungsmittel vermischt wird. .

   19.. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdölrückstand ein Asphalt mit einem Erweichungspunkt über 37⁰G (ICO⁰F)" ist.

   20. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdolruckstand oder Asphall; in Form einer Lösung oder eines Verschnitts in einem Lösungsmittel, das unter 204°C (400⁰F) siedet, verwendet wird, und daß vorder Kompressiondie Mischung behandelt wird, um das Lösungsmittel zu verdampfen und zwischen 0,4 und 4, Lösungsmittel in der l.ischimg zurückbleiben, so daß die verbleibende Mischung von Erdölrückstan.d und Lösungsmittel einen·Penetrationswert zwischen 20 und 33d, vorzugsweise zwischen 30 und 250 aufweist. .

   • . - 79 -

   009829/0418

   21. Verfahren nach, Anspruch 20, dadurch, gekennzeichnet, daß die Menge an in der Hasse vor der Kompression verbliebenem Lösungsmittel- 0,75 Ms 2,0^ beträgt.

   22* Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,, daß als Fe.stmaterial eine i-xisohung von Sand* Schluff und Ton verwendet wird *

   23* Verfahren nach Anspruch 13» dadurch, gekennzeichnet, daß das festmaterial eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,11 mm auf ^ weist»

   24«* Verfahren nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß die feststoff mischung weniger als 10^, und vorzugsweise weniger als 5fö an expandiertem Ton enthält.

   ■25» Verfa.hren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Material bei einem Druck von mehr als 14 at (200 psi),;und vorzugsweise zwischen 70 und 352 at (lOöO und 5000 ρsi) komprimiert

   wird* :■·..-'

   26 p Verfahren nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet $ daß- die verdichtete Mischling durch iirMtzen auf eine Temperatur zv/isohen öa* 150 und 260⁰O (400 bis 500^oi'), vorzugsweise zwischen 177 und 232^aU (350 und 450⁰Λ') gehärtet wird.

   27« Verfahren nach AnsiDrucn 13j dadurch gekennzeichnet, daß die Mrtungszeit 4 bis 00 Stunden, vorzugsweise 8 bis 24 btunden be·*

   trägt« .......

   - so -' tagiat/0411 - - — *

   BADORJGJNAt

   28, feste pulverförmige Masse, die für die Verdichtung zu geformten Erzeugnissen mit verbesserter Druckfestigkeit und WasSerbeständigkeit geeignet ist, gekennzeichnet durch feinunterteiltes Festmaterial, das mit 8 bis 30/», vorzugsweise mit IO bis 20 Gew.-^ eines Erdölrückstandes vermischt ist«

   29» Feste pulverförmige Masse nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daiS der ErdÖlrückstand ein Asphalt mit einem Srweichungs'> punkt von. zumindest 37⁰O (IQO⁰F) ist.

   30« Feste pulverf Örmige Masse nach Anspruch 26, dadurch gekenn« zeichnet, daß-die Mischung weiterhin 0,4 bis 4,(4^ und vorzugsweise 0,75 bis 2_t5O G-ew*-^ eines flüchtigen Lösungsmittels für den iirdölrückstand enthält»

   31» Feste pulverförmige Masse nach Anspruch 30, dadurch gekenn-* ■

   zeichnet, daß die Mischung von Erdölrüekstand und Lösungsmittel

   eine Penetration zwischen 2ü und535* vorzugsweise zwischen 30 und 250 aufweist*

   32* Feste pulverförmige Masse nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoffmateriai 10 bis oO/"*, vorzugsweise 20

   i bis 4Oi" Ton enthält* . s

   33. Feste pulverförmige Masse nach Anspruch 28, dadureh gekenn>« zeichnet, daß das Feststoffmaterial eine Mischung von i'on, Bchluff und Band enthält, und vorzugsvidse eine durchschnittliche Seilchengröße von 0,11 mm aufv;eist-.

   ÖÖS829/04ii^£

   34. Feste pulverförmige Hasse nach Anspruch 28,.· dadurch gekennzeichnet» daß das Feststoff material weniger als'- 5$, und vorzugsweise weniger als 1$ Wasser enthält.

   - 82 -

   009829/0418

   Leerseife