DE1784592A1

DE1784592A1 - Kuenstlicher Pflasterstein und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1784592A1
Application number: DE19681784592
Authority: DE
Inventors: James John Gilbert; Hosking John Roger
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1967-08-22
Filing date: 1968-08-22
Publication date: 1971-08-12
Also published as: GB1241797A; US3496842A; FR1579181A

Description

National Research. Development Corporation, Kings gate House, 66-74 "Victoria Street, London, S.Vf. 1, England

Künstlicher Pflasterstein und Verfahren zu seiner

Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesseren künstlichen Pflasterstein und Verfahren zu seiner Herstellung.

Pflastersteine, die zur Oberflächenbehandlung von schwierigen Straßenstellen und Straßen mit starkem Verkehr verwendet v/erden sollen ,nüssen einen hohen Steinglätbewerfe (Polished Stone Values), nachfolgend aLs "PSV" bezeichnet, aufweisen, um wiederhol to Schleudarunfälle zu verhindern. Obwohl natürliche Pflastersteine erhältlich sind, die diesen Anforderungen genügen, ist die Anzahl der Quellen derartiger Steine sehr begrenzt, und ihre PSV-Werte liegen moistens bei oder ge ride knapp über den Hindesterfordernissen. Die geographische La_;;e dieser Quellen ist oft derart, daß eine Weiterleitung an den Ort, der Verwendung schwierig LjI; und diü ^cacxitlcoj \ -.a luiv'a nind.

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Zu3 wurde nun überras chenderv/eise gefunden, daß ein künstlicher Pflasterstein hergestellt v/erden kann, der gegenüber natürlichen Pflastersteinen den Vorteil hat, daß er einer. Iiöheren PSY-Wert ueöiiizs und deaentsprechend eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber Schleudern aufweist und eine längere Lebensdauer hat.

Der Pflasterstein gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß er einen in Wasser unlöslichen harten Reibstoff mit einer Härte von mindestens 6 nach der Koh-Skala enthält, der in einer G-ruaaiaasse (Matrix) au3 eines weicheren in Wasser unlöslichen Haterial mit einer Härte eingebettet ist, die geringer ist als diejenige des Reibetoffes, jedoch mindestens 3 nach der Hoh-Skala beträgt, wobei der Reibstoff derart in der Matrix gebunden ist, daß der Abriebeffekt bei dem Pflasterstein hauptsächlich derart ist, daß di3 Matrix verschlissen und die Bindung zwischen deu Reibstoff und der Matrix nicht zerstört v/ird.

Der zur Herstellung dee Pflastersteines verwendete Reibstoff sollte unlöslich in V/asaer sein und eine Härte vor. mindestens 6 gemessen nach der Moh-Skala (oder eine Knopp-Iläx'te von mindestens 600) besitzen. Geeignete Stoffe sind oaispielsweise calcinierter Bauxit, Quarz, Granatstein, L)U":hroit, Koruad, Sillimauit, calcinierter Kyanit und iriiujtrLölle Abfallprodukte wie zerkleinerte zerbrochene

und 'verkleinerte keramische Ziegelsteine.

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Das als Matrix verwendete Material sollte ebenfalls imlöslich in Vfcsser sein uric eine Karte besitzen, die niedriver ist als diejenige des Reibstoffes, jedoch nicht v.ieflriger "Is 5 nach der Koh-Slcala (Znoop-llärte von 150). Geeignete Stoffe, die als Katrix verwendet werden könr.en, jind beispielsweise keramische Stoffe, Gläser, hydraulische Zementmörtel, Kunststoffe, Industrie-Schlacken, gehärtete Stoffe auf Basis-von löslichen Silikaten, Tone und gesinterte Abfallprodukte wie Plugasche und Aluuinimnabfallprodukte. Die teilchengröße der Reibstoffe sollte vorzugsweise zwischen 2,5 ram und 50 Mikron und besonders .^evorsugt zwischen 1 na und 75 Mikron liegen.

Die Auswirkung der Veränderung des Größenbereiches des Reibstoffes auf den Steinglättewert von einer Art des Pflastersteines ist in der Figur 1 der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Dieser Pflasterstein wurde dadurch hergestellt, daS 10 Gewichtsprozente calcinierter Sauxit uit einer Katrix aus hydraulischem Zement-Kalksteintnörtel vermischt wurden. Der Pflasterstein wurde dadurch hergestellt, daß der 3auxit zu einem Gemisch aus 1 Gewientstell eines viel Aluniniucoxid enthaltenden Zeaents mit 2 CJewichtsteilen Kalkstein (durch ein 150 Mikron B.S.-Sieb trassierend) gegeben wurde. Das Genenge wurde trocken vermischt. V/asser wurde dann zugegeben und das endgültige Geuiscii wurde in Formen gegossen, vibriert und härten gelassen. Die gegossenen Blocks wurden später zerkleinert und auf die gewünschte !Teilchengröße gesiebt. Dieser Ver-

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such wird durchgeführt, um lediglich, die Binwirkung der Größe des Reibstoff-Grieß zu erläutern. Er liefert nicht notwendigerweise kmistliche Pflastersteine, die zu-p Her«· stellung vou Straßenbelägen geeignet sind»

Die Menge an Reibstoff im Pflasterstein kann zwischen 5 und 75 Gewichtsprozent liegen. Der bevorzugte Anteil liegt zwischen 10 und 30 Prozent. Die Wirkung der Änderung des Anteiles an Reibstoff auf den Steinglättewert "des hergestellten Pflastersteines ist in der Figur 2 der beigefügten Zeichnung dargestellt. Pur diese Versuche wurden wechselnde Mengen von calciniertem Bauxit, der auf B»S»~Siebgrößen zwischen 300 und 150 Mikron gesichtet war, mit einer Matrix aus hydraulischem Zement-Kalksteinraörtel vermischt. Der Pflasterstein wurde wie im vorstehend geschilderten Versuch hergestellt. *

Der Pflasterstein kann auf verschiedene Weisen hergestellt v/erden, wobei die jeweilige genau anzuwendende Methode je nach, der Art der verwendeten Matrix bestimmt wird. Der Reibstoff kann beispielsweise mit geschmolzener Schlacke durch, mechanisches Vermischen oder durch. Vereinigen eines Stromes aus geschmolzener Schlacke mit einem Strom des Reibstoffes, der,falls erforderlich, durch ein'l^luidüm· wie luft getragen wird, vermischt werden. Unter gewissen Umständen ist es wünschenswert, den Reibstoff mit einer vorher abgekühlten und zerkleinerten Schlacke zu vermischen, die dann wieder geschmolzen oder teilweise wieder

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aufgeschmolzen werden kann, um die gewünschte Kombination zu erhalten.

Wenn die Matrix aus einem Material wie Ton oder Hergel besteht, welches anfänglich in einem plastischen oder halbplastischen Zustand vorliegt, sollte das Gemisch mittels mechanischer Vorrichtungen verarbeitet werden. Geeignete Zuschläge können zugefügt v/erden, um die Endeigenschaften des Steines zu kontrollieren. Das Gemisch kann dann gepreßt, geformt oder extrudiert werden zu groben Ziegeln oder Barren, und es kann in Stapeln in einem stationären Ofen erhitzt werden. In alternativer Weise können Stückchen oder Pellets des Gemisches durch einen Trommelofen vom Dreh- oder Band-Typ geleitet werden. Um eine ungewünschte Expansion des Pflastersteines aufgrund des Entweichens von Dampf oder Gasen zu vermeiden, die bei schnellem Erhitzen eintreten könnte, kann es erforderlich sein, das Gemisch einem' Tortrocknungsprozeß- vor dem endgültigen Erhitzen zu unterwerfen. Der erhaltene Stein v/ird dann zerkleinert und auf die für den Straßenbau erforderlichen Größen gesichtet.

Nach dem Einarbeiten des Reibstoffes in das Matrix-Material und dem Verarbeiten des Gemisches sollte der erhaltene Pflasterstein die folgenden mechanischen Eigenschaften haben:

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Absolute Grenze Bevorzugte Grenze

10 io Jpeinschlag-Yfert 8 Minimum 10 I-Iinimum (Fines Value)

Druckfestigkeit
Ib./sq..in. 5,000 Minimum 15,000 Minimum

Abriebwert des

Aggregats 20 Maximum 12 Üaxi^um

Steinglättewert 45 Minimum 65 Minimum

Pur spezielle Verwendungszwecke können dem Pflasterstein wünschenswerte v/eitere physikalische Eigenschaften verliehen v/erden, und zwar durch sorgfältige Auswahl der Rohstoffe oder durch Verwendung von zusätzlichen Bestandteilen. Beispielsweise wird ein Pflasterstein mit verbesserten Lichtreflexionseigenschaften dadurch erhalben, daß weißer Kaolin als Matrix-Material verwendet wird. Gerichtete Lichtreflexion kann dadurch erzielt werden, daß geringe I-Iöngen von Glasperlen ("Ballotini") in das Gemisch eingearbeitet werden. En diesem Falle sollten die Bedingungen des Vermiachens und der Herstellung des Pflcujtersteines derart sein, daß die Glasperlen während das Verfahrens nicht ungebührend zerbrochen oder deformiert warden. Gefärbte Steine können durch geeignete Pigmentierung hergestellt werden.

Die mechanischen Eigenschaften des Pflastersteines und seiner Bestandteile sind nach den Testmethoden bestimmt wirvUiL, die in B.S. 812: 1960, "The sampling and testing of iiineral aggregates and fillers" und in der Änderung Nr. 3 (Ιί.λ; zu dieser Standarlv ^x'sciirif t angegeben 3ind.

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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung:

Γ -■- - j ε rl el 1 :

IC Gewichtsprozente or.l czni qtxct Bauxit (Größe 300 bis 1 i30 ^ikron") wurden zu geschlo] aener jiochof encehlacke gejcbeu, die sich in einer, Drehofen befand, der auf 1^00° C jenalten wurde. Dan Gewi beil wurde in eine Form gegossen, aV.gekühlt, zerkltinert und gesiebt. Der erhaltene Pflasterstein hatte einen PSV von 65.

Beispiel 2:

20 Gewichtsprozent ealcinierter Bauxit (Größe 300 bis 150 Mikron) wurden zu einen Mörtel gegeben, der aus 1 Gewichtsteil eines viel Aluminiumoxid enthaltenden Zements und 2 Gewichtsteilen Kalkstein bestand. Das Gemisch wurde wie oben Geschrieben behandelt. Der erhaltene Pflasterstein hatte einen PSV von 79·

Beispiel 3:

10 Gewichtsprozent ealcinierter Bauxit (300 bis 150 Mikron) wurden su einem Gemisch aus 90 Gewichtsprozent etrurischen Mergel (Etruria marl) und 10 Gewichtsprozent Feldspat ge geben. Die gesamte Kasse wurde mechanisch gemischt, in Formen gepreßt, an der luft getrocknet und dann 4 Stunden lang auf 1200° G erhitzt, anschließend abgekühlt, zerkleinert und gesiebt. Der erhaltene Pflasterstein hatte einen PSY von 77.

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in der Pig. 1 ist auf der Ordinate der Steinglättewert (PSV) des künstlichen Pflastersteines angegeben. Auf der Abszisse ist die Größe des Reibstoffes (B.S. Testsieb n) aufgetragen.

In Pig. 2 bezeichnet die Ordinate wiederum die Steinglättev/ert e, während auf der Abszisse der Prozentsatz (bez-ogan auf das Gewicht) von Reibstoff im Stein aufgetragen ist, wobei der Reibstoff die Größe 52 bis 100 besitzt.

Unter dem Ausdruck "Pflasterstein"wird im Sinne der vorliegenden Erfindung auch ein Material in Form von verhältnismäßig kleinen Stücken verstanden, wie es für den modernen Straßenbau zur Herstellung von Straßenbelägen allgemein verwendet wird.

Patentansprüche;

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Claims

Patentans prüche;

1. Künstlicher Pflasterstein, dadurch gekennzeichnet, daß er einen in Wasser unlöslichen harten Reibstoff mit einer Härte von mindestens ö nach der Moh-Skala enthält, der in einer Gruridmasse (Matrix) aus einem weicheren in Wasser unlöslichen Material mit einer Härte eingebettet ist, die geringer ist als diejenige des Reibstoffes, jedoch mindestens 3 nach der Hoh-Skala beträgt, wobei der Reibstoff derart in der Matrix gebunden ist, daß der Abriebeffekt bei den Pflasterstein hauptsächlich derart ist, daß die Matrix verschlissen und die Bindung zwischen dem Reibstoff und der Matrix nicht zerstört wird.

2. Künstlicher Pflasterstein gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des Reibstoffes zwischen etwa 2,5 mm und 50 Mikron, vorzugsweise zwischen etwa 1 mm und 75 Mikron liegt.

3. Künstlicher Pflasterstein gemäß Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß er 5 bis 75 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis 30 Gewichtsprozent an Reibstoff enthält .

4. Künstlicher Pflasterstein gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibstoff calcinierter Bauxit ist.

Dr. l/H

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5· Kilns tlicher Pf las fcors bein gemäß Ansprüchen. 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix ein keramisches Material, voraucswöise eine Schlacke, ein gebrannter Ton oder ein gesintertes Abfallprodukt Io to

6. Künstliohor Pflasterstein gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix Hochofenschlacke Ls t.

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