DE1800829B2 - Gemisch zur Herstellung eines Oberflächenbelags auf Basis einer wässerigen Bitumenemulsion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das in den Patentansprüchen definierte Gemisch. Das erfindungsgemäße Gemisch auf Basis einer wäßrigen Bitumenemulsion ist zur Herstellung von bituminösen Oberflächenbelägen insbesondere für Spiel- und Sportplätze, aber auch für Ausbesserungsarbeiten verwendbar.

Die Herstellung des Gemisches erfolgt in der Weise, daß man die wäßrige anionische Bitumenemulsion mit einem festen oder feinteiligen Zuschlagstoff, nämlich einem mineralischen Zuschlag oder Gummiteilchen, gründlich mischt. Durch Zugabe von zusätzlichem Wasser kann dem Gemisch breiartige Konsistenz gegeben werden. Die erfindungsgemäßen Gemische binden nicht, wie die meisten bereits bekannen anionischen bituminösen Emulsionen, durch schnelle Entwässerung (Verdampfen), sondern infolge der Anwesenheit des Abbindeinitiators (der entweder gleichzeitig mit dem Zuschlagstoff oder nach dessen Zusatz eingemischt werden kann) durch chemische Umsetzung unter schnellem Koaleszieren und Demulgieren ab und bilden eine schwarze, zähe, zusammenhängende Oberflachendichtung auf der Unterlage, auf die sie aufgetragen wurden. Die Gemische entwickeln überraschend schnell Zugfestigkeit und Widerstand gegenüber Regen.

Eine wichtige Anwendung des Gemisches ist seine Verwendung als dichtende Vergußmasse; derartige Vergußmassen auf Basis von wäßrigen Bitumenemulsionen werden bekanntlich besonders zur Erneuerung und Dichtung (durch Füllung) kleiner Risse und abgenützter Teile von alten, jedoch noch intakten Belägen benützt. Gewöhnlich stellen sie Gemische von langsam abbindenden bituminösen Emulsionen, Feinsteinzuschlägen und mineralischen Füllstoffen, z. B. Portlandzement, dar, wozu Wasser zur Erzielung der gewünschten breiartigen Konsistenz zugesetzt wird. Die Verfahren zum Auftragen dieser dichtenden Vergußmassen sind bekannt und z. B. in »The Asphalt Handbook«, Aufl. September 1960, veröffentlicht vom Asphalt Institute, College Park, Maryland, auf S. 217 beschrieben.

Emulgiertes Bitumen in Form von anionischen Emulsionen, die mit anionenaktiven Ligninsulfonaten als harzartigen Emulgatoren hergestellt wurden, waren längere Zeit im Handel erhältlich und wurden eine zeitlang zur Herstellung von dichtenden Vergußmassen eingesetzt. Sie zeigten jedoch den Nachteil, daß ihre Abbindegeschwindigkeit bei ihrer Anwendung als dichtende Vergußmassen in erster Linie von der Geschwindigkeit abhängt mit der das Wasser aus dem Gemischt verdampft und infolgedessen die Zersetzung der Emulsion nicht schnell genug abläuft und das Bitumenbindemittel sich als filmartiger Oberzug auf der Oberfläche der Zuschlagstoffe erst dann absetzt, wenn das Wasser aus dem aufgebrachten Belag verdampft ist (vgl. zum Beispiel »Bituminous Slurry Surfaces Handbook«, veröffentlicht von der Slurry Seal Inc., Waco, Texas, 1966). Erfolgt der Niederschlag von Feuchtigkeit, ζ. B. von Regen, bevor der dichtende Oberflächenbelag trocken geworden ist wird das aufgetragene Gemisch erneut feucht, und der ausgebesserte oder erneuerte Belag wird beschädigt bevor er genügend abgebunden hat Ein weiterer Nachteil von bislang bekannten dichtenden Vergußmassen, die mit anionischen bituminösen Emulsionen hergestellt wurden, ist die Neigung vieler derselben zur Hautbildung. einem Phänomen, das die Entwässerung verzögert. Außerdem haften bituminöse Bindemittel, wenn sie in Form anionischer Emulsionen verwendet werden, gewöhnlich nicht an kieselsäurehaltigen Zuschlägen.

Andererseits kamen auch mit kationischen Bitumenemulsionen hergestellte dichtende Vergußmassen zur Anwendung (vgl. zum Beispiel Seite 56 des »Paving Handbook«, veröffentlicht durch die American Bitumuls and Asphalt Company, San Francisco, Californien, 1968). Diese zeigen bei ihrer Verwendung jedoch ebenfalls bestimmte Nachteile, obwohl sie chemisch und nicht durch Verdampfen abbinden und obgleich sie deshalb durch Regen weniger beeinträchtigt werden. Einige binden nur langsam ab, andere wieder erwiesen sich als außerordentlich empfindlich gegenüber Temperatureinwirkungen, was wegen ihres zu schnellen Abbindens dann oft zu ihrem Versagen führt. Deshalb werden für kationische bituminöse Emulsionen, die zur Herstellung von dichtenden Vergußmassen eingesetzt werden sollen, zusätzliche Stabilisatoren benötigt. Außerdem erwiesen sich diese Emulsionen als sehr empfindlich gegenüber der Art und Größe des Zuschlags und zersetzen sich zu schnell, besonders beim Kontakt mit »schmutzigen«, z. B. tonhaltigen Zuschlägen, wodurch die Bedienungsperson gezwungen wird, die Emulsion häufig neu anzusetzen, den Zuschlag größenmäßig neu einzustellen oder teure Zusätze zuzusetzen.

Hieraus geht hervor, daß Gemische auf Basis von kationischen Bitumenemulsionen, trotz ihrer geringen Empfindlichkeit gegenüber plötzlichen Niederschlagen (Regen), keinesfalls ideal für die Herstellung von dichtenden Vergußmassen sind.

Die Verwendung von mit nichtionischen Emulgatoren hergestellten Emulsionen zur Herstellung von dichtenden Vergußmassen wurde z. B. in der GB-PS 10 58 056 vorgeschlagen. Zur Sicherstellung eines befriedigenden, d. h. weder zu langsam noch zu schnell verlaufenden Abbindens des Bindemittels ist der Einsatz zusätzlicher,

anionischer oder kationischer Hilfsemulgatoren, bestimmter Modifikatoren und/oder Stabilisatoren bei der Herstellung erforderlich, was natürlich ihre Herstellungskosten erhöht

Aus der DE-PS 6 45 498 ist ein Herstellungsverfahren für ein bituminöses Gemisch zur Herstellung von Straßendecken bekannt, welches zu gleichmäßigen Oberzügen auf den in ihm enthaltenen, hinsichtlich der Teilchengröße inhomogenen Füllstoffes (Gesteins), wie z. B. Sand, führen soll, wobei die aufwendige Verwendung von trockenem Gestein und eine durch das Verdunsten relativ großer Lösungsmittelmengen aus dem bereits verfestigten Gemisch bedingte, sehr lange Zeitdauer bis zum Erreichen der Endhärte vermieden werden sollen. Im Prinzip besteht dieses Verfahren in der Verwendung sowohl einer Emulsion als auch eines flüchtigen Lösungsmittels, wie z. B. Petroleumleichtöl, wobei als Emulgator Seife dient und wobei die Verfestigung des Gemisches durch Ausquetschen und Verdampfen von Wasser und Lösungsmittel mittels Stampfen oder Walzen erreicht wird. Die angewandten Lösungsmittelmengen sind jedoch noch so erheblich, daß sie eine gefährliche Umweltverschmutzungsquelle darstellen.

Der als Alternative zu einer Zerstörung der Emulsion durch Mischen vorgeschlagene Zusatz von u. a. Kalk oder Portlandzement führt bei dem bekannten Gemisch, welches keinen der im beanspruchten Gemisch enthaltenen speziellen Emulgatoren, im Gegensatz hierzu jedoch ein flüchtiges Lösungsmittel enthält, zu einem unerwünschten unmittelbaren Abbinden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist nun die Bereitstellung eines einfach zugänglichen lösungsmittelfreien, wasserhaltigen Gemisches zur Herstellung von bituminösen Oberflächenbeiägen, die, ohne durch Verdampfen entwässert zu werden, weder zu schnell noch zu langsam abbinden, und somit gegenüber Temperatureinwirkungen bzw. Niederschlägen und ferner auch den jeweiligen Zuschlägen weitestgehend unempfindlich sein, aber dennoch in einem angemessen Zeitraum Zugfestigkeit entwickeln sollen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in dem erfindungsgemäßen Gemisch mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Das schnelle Abbinden des Gemisches gemäß der Erfindung wird mit dem Abbindeinitiator durch eine chemische Umsetzung erzielt; dieser liegt in einer wirksamen Menge im erfindungsgemäßen Gemisch vor.

Die Kohlenwasserstoffreste der Sulfon-, Schwefel-, Phosphon- und Phosphorsäuren, welche als Emulgatoren in Form ihrer anionenaktiven Salze verwendet werden, sind Alkyl-, Alkaryl-, Aralkyl- oder Alkenylreste. Die Alkyl- und Alkenylsubstituenten können entweder gerad- oder verzweigtkettig sein. Die Emulgatoren haben 8 bis 22, vorzugsweise 12 bis 20 Kohlenstoffatome in ihrem Kohlenwasserstoffrest.

Die vorstehend angegebenen Säuren werden durch Basenzugabe neutralisiert, die in solcher Menge erfolgt, daß die Menge des anfallenden ionisierten Salzes zur Emulgierung des Bitumens ausreicht. Geeignete Basen sind NaOH, KOH, LiOH, NH₄OH und organische Basen, wie die niederen Amine, z. B. Triäthylamin und Diethylamin.

Beispiele für die mineralischen Zuschläge sind Kies, zerkleinerte Lava, zerkleinerter Granit oder Kalkstein. Die Teilchengröße ist für die Gemische nicht von entscheidender Bedeutung und kann äich von 1 Mikron oder weniger bis zu 2,54 cm oder höher erstrecken.

Gemische mit sehr vielen verschiedenen Teilchengrößen sind auch geeignet

Für den besonderen Anwendungszweck des erfindungsgemäßen Gemisches als dichtende Vergußmasse verwendet mang gewöhnlich einen mineralischen, entweder kieselsäure- oder kalksteinhaltigen Zuschlagstoff, und zwar z. B. feinen Sand, zerkleinerte Schlacke oder zerkleinerten Granit, wobei die Teilchengröße der Stoffe innerhalb des für dichtende Vergußmassen

ίο normalen Bereiches liegt

Bei dem feinteiligen Gummi kann es sich um bei Reifenrunderneuerungsverfahren anfallende Gummiabfälle handeln.
Der in dem Gemisch als Abbindeinitiator zur Anwendung kommende wasserhaltige Kalk und Portlandzement wird, bezogen auf das Gewicht des festen, feinteiligen mineralischen Zuschlags oder Gummis, in Mengen von 0,10 bis 5,00%, insbesondere von 0,25 bis 2,00 Gew.-% verwendet

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß unter einer Anzahl anderer Stoffe, welche die Fähigkeit besitzen, ein erwünschtes verzögertes Schnellabbinden des Oberflächenbelages einzuleiten, wie z. B. Ferrisulfat, Aluminiumsulfat Aluminiumchlorid und Calciumacetat, lediglich Klak und Portlandzement geeignet waren, weil sonst das erzielte Endgemisch in jedem dieser Fälle »käsig« war und keine ausreichende Festigkeit besaßt. Wieder andere Stoffe, wie Lithiumcarbonat, Natriumphosphat und Natriumhydroxyd, konnten hingegen die Emulsion überhaupt nicht brechen.

Wenn die erfindungsgemäßen Gemische als dichtende Vergußmassen zur Anwendung kommen, ist die Emulsion in Mengen von 15 bis 25 Teilen auf 100 Teile des festen Zuschlagstoffes vorhanden, und die Konzentration des Emulgators in der Emulsion beträgt 0,30 bis 3,0 Gew.-%. Es ist ebenfalls erforderlich, daß dichtenden Vergußmassen, ebenso wie Gemischen, die zur Herstellung von Oberflächenbelägen für Sport- und Spielplätze benützt werden, ausreichend Wasser zugesetzt wird, um dem Gemisch breiartige Konsistenz zu verleihen. Dementsprechend sind die für die erfindungsgemäßen Zwecke vorzugsweise verwendeten Emulgatoren Salze von C₈- bis C₂2-«-Alkenylsulfonsäuren. Diese Salze können durch Umsetzung geradkettiger C₈- bis C22-, vorzugsweise C12- bis C2o-OIefine mit gasförmigem Schwefelsäureanhydrid und Neutralisation des entsprechenden Sulfonierungsproduktes mit Lauge, z. B. NaOH oder KOH, hergestellt werden (vgl. zum Beispiel FR-PS 14 19 652). Mit 0,25 bis 0,90 Gew.-O/o des Sulfonatemulgators erzielte man unter Anwendung bekannter Emulgierverfahren eine Emulsion, die aus 50 bis 70 Gew.-% Bitumen in Wasser bestand.

Alle handelsüblichen, für die Herstellung von Belägen gewöhnlich verwendeten Bitumenarten eignen sich. Das Emulgieren des Bitumens wird in bekannter Weise, z. B. unter Verwendung einer Kolloidmühle, durchgeführt.

Für die Herstellung dieser in dichtenden Vergußgemischen für Beläge einzusetzenden Emulsionen eignen sich am besten Gemische mit einem Gehalt von 55 bis 65 Gew.-% eines Bitumens, 0,25 bis 0,75% des Alkenylsulfonatemulgators und wahlweise 0,1 bis 0,3% Phenolsulfonsäure als Adhäsionshilfsmittel.

Bei der Herstellung von erfindungsgemäßen Gemischen, die als dichtende Vergußmassen verwendet werden sollen, kann man dem Zuschlagstoff zuerst Portlandzement bzw. wasserhaltigen Kalk oder ein Gemisch aus beiden als Abbindeinitiator in Mengen von 0,25 bis 2,00%, bezogen auf das Gewicht des trockenen

Zuschlagstoffes, zumischen, wobei man etwa 10 Sekunden gründlich vermischt, oder die Zugabe vom Zuschlagstoff kann später zusammen mit der Emulsion erfolgen.

Besitzen die verwendeten Zuschlagstoffe kleine Oberflächen, so können, bezogen auf den trockenen Zuschlagstoff, bis zu 5,00% £es Abbindeinitiators angewandt werden.

Darauf wird das Gemisch aus feuchtem Zuschlagstoff. Abbindeinitiator und Wasser, z. B. in einer Mischtrommel, rnii der Emulsion, z. B. in Mengen von 10 bis 30 Gew.-% des trockenen Zuschlagstoffes, vereinigt und gründlich gerührt, bis eine auftragbare wäßrige Vergußmasse entsteht, die sofort nach ihrer Bildung auf die zu belegende oder auszubessernde Stelle, z. B. aus einem Streichkasten mittels Streichern, aufgetragen wird.

Die verschiedenen Bestandteile des erfindungsgemäßen Gemisches können gründlich zu einer dichtenden Vergußmasse vermischt werden, ohne daß die Emulsion koalesziert. Nach Auftrag der Vergußmasse auf die Unterlage erfolgt aufgrund der auslösenden Wirkung des Abbindeinitiators sehr rasch Demulgierung. Der aus der dichtenden Vergußmasse bestehende Oberflächenbelag bindet überraschend schnell ab und wird in nur 15 Minuten gegen Regen widerstandsfähig und nimmt die Form eines schwarzen, zusammenhängenden Belages an, der nach 15 Minuten bis 1 S unde soviel Zugfestigkeit hat, daß er für den Verkehr von leichten Kraftfahrzeugen freigegeben werden kann.

Eine Reihe von Versuchen wurde unter Verwendung der erfindungsgemäßen Gefhische durchgeführt, die mit anionaktiven Salzen von Olefinsulfonsäuren, Kohlenwasserstoffphosphaten oder -sulfaten als Emulgatoren mit mineralischen Zuschlägen und Gummiabfällen hergestellt worden waren. Hierbei wurden etwa 60 Gew.-% eines für Straßenbeläge typischen Bitumens (mit einer Penetration von 50 bis 60 mm χ 10-' bei 25⁰C) in Wasser emulgiert, wobei für die Emulgierung 0,5 Gew.-% verschiedener «-Alkenylsulfonsäuren, gegebenenfalls 0,2 Gew.-% Phenolsulfonsäure als Adhäsionshilfsmittel und 0,06 Gew.-% Natriumhydroxyd verwendet wurden.

In jedem der nachstehenden Beispiele 1 bis 10 wurden jeweils zwei Versuche mit zwei verschiedenen Zuschlagen durchgeführt. Der eine Zuschlag war ein im Handel erhältlicher Kalkstein mit folgender Siebanalyse:

Sieb mit einer lichten Maschenweite (in mm) von:

Menge (in Gew.-%) der auf dem Sieb zurückgehaltenen Teilchen:

4,760
2,380
1,190
0,590
0,297
0,149
0,074
0,074

30,8
24,0
15,0

9,5

4,8
15,7

99,8

Der andere Zuschlag war ein Granitstaub, der in e>; Beispiel 11 näher erläutert ist. Wenn nichts anderes angegeben ist, wurde für jeden Versuch eine Probe von 500 g des Zuschlags eingesetzt.

Als Abbindeinitiator wurde in jedem Versuch Portlandzement in einer Menge von 03 Gew.-% zugesetzt. Darauf wurde jede Zuschlagsprobe mit der Emulsion vereinigt, deren Gewicht 25 Gew.-%, bezogen auf den trockenen Zuschlag, betrug und 6 bis 12 Gew.-% Wasser, ebenfalls bezogen auf das Gewicht des Zuschlags, zugesetzt, wobei die Wassermenge davon abhing, ob ein grober oder feiner Zuschlag zur Herstellung der Aufschlämmung verwendet wurde. Die Aufschlämmung wurde in einen runden Zinnbehälter einer Tiefe von 2 cm und einem Durchmesser von 15,5 cm gegossen. Die Schnelligkeit mit der die Aufschlämmung Zugfestigkeit entwickelte, wurde durch Berühren der Oberfläche derselben mit einem Spatel bestimmt.

Beispiel 1

63 Gewichtsteile Bitumen wurden unter Verwendung von 0,5 Gew.-Teilen Cn- bis Cu-a-Alkenylsulfonsäure, 0,2 Gew.-% Phenolsulfonsäure als Adhäsionshilfsmittel und 0,06 Gew.-% Natriumhydroxyd, wie vorstehend beschrieben, in Wasser emulgiert. Nach Vermischen mit dem Zuschlag wurde festgestellt, daß die Gebrauchsdauer des Gemisches 1 bis 2 Minuten betrug. Beim Auftrag auf die Unterlage koaleszierte die Emulsion sehr schnell innerhalb von 4 bis 8 Minuten, und das Abbinden der dichtenden Vergußmasse erfolgte sehr schnell im Verlauf von etwa 1 Stunde unter Bildung einer zusammenhängenden, zähen, schwarzen Räche,

jo was bei anionischen, dichtenden Vergußmassen ein sehr günstiges Ergebnis darstellt.

Beispiel 2

Wiederum wurden 63 Gew.-Teile Bitumen wie im Beispiel 1 emulgiert. dieses Mal jedoch unter Verwendung von 0,5 Teilein einer Qs- bis Cie-a-Sulfonsäure (das durchschnittliche Molekulargewicht betrug 343). Es wurde eine zufriedenstellende Gebrauchsdauer während des Mischens mit dem Zuschlag beobachtet Die dichtende Vergußmasse hatte innerhalb etwa 1 Stunde vollständig abgebunden.

Beispiel 3

In diesem Fall wurden 0,5 Teile einer Qs- bis C2o-«-Alkenylsulfonsäure und die anderen Komponenten in den in Beispiel 1 und 2 angegebenen Mengen verwendet. Die Gebrauchsdauer während des Mischens war gut und lag im Bereich von 2 bis 4 Minuten. Das Koaleszieren der Emulsion und das Abbinden der so dichtenden Vergußmasse erfolgte in diesem Fall etwas langsamer, jedoch war das Abbinden nach etwa 1 Stunde abgeschlossen.

Beispiel 4

Bei diesem Versuch bestand die zur Emulgierung des Bitumens, wie in den vorangegangenen Versuchen beschrieben, verwendete «-Alkenylsulfonsäure aus einer äquimolaren Mischung der Cn- bis Cu- und der Ci5- bis Qzo-Ä-Alkenylsulfonsäure. Die Gebrauchsdauer des Gemisches und die Abbindzeiten waren im wesentlichen die gleichen wie die im Beispiel 2 beobachteten.

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt, daß, obwohl manchmal die Zugabe von Adhäsionshilfsmitteln zur Emulsion, insbesondere von Phenolsulfonsäure, die die Adhäsion erhöht und die Anwendbarkeit der dichtenden Vergußmasse

erleichtert, zweckmäßig ist, die Anwendung derartiger Hilfsmittel jedoch nicht unbedingt notwendig ist. Den erfindungsgemäßen Gemischen zugrunde liegende Emulsionen mit einem Gehalt von Sulfonatemulgatoren, wie z. B. Λ-AIkenylsulfonaten, zeigen eine ähnlich lange > Gebrauchsdauer, weshalb sie mit den Zuschlägen gut mischbar und auf die auszubessernden Oberflächen gut auftragbar sind.

Bei diesem Versuch wurden 63 Gewichtsteile Belagbitumen mit Hilfe von 0,8 Teilen Ä-C15- bis Cig-Alkenylsulfonsäure in Wasser unter Verwendung von Natriumhydroxyd als Emulgierbase emulgiert. Die sonstigen Versuchsbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1. Keine Adhäsionshilfsmittel irgendwelcher Art wurden angewendet. Beim Mischen mit dem i"> Zuschlag betrug die Gebrauchsdauer 1 bis 2 Minuten. Nach ihrem Auftrag erfolgte das Abbinden der dichtenden Vergußmasse innerhalb 1 Stunde zu einem guten, zähen, zusammenhängenden Polster.

20

Beispiel 6

Dieser Versuch ermöglicht einen Vergleich zu denjenigen des Beispiels 5. Die Mengenverhältnisse der Bestandteile, die zur Herstellung der dichtenden Vergußmasse verwendet wurden, waren die gleichen, jedoch mit dem Unterschied, daß 0,3 Teile Phenolsulfonsäure zugesetzt wurden. Wiederum lag die Gebrauchsdauer im Bereich von 1 bis 3 Minuten. Die Bearbeitbarkeit der Vergußmasse, d. h. Gießbarkeit, Auftragbarkeit und Glättbarkeit, waren, verglichen mit Beispiel 5, etwas verbessert. Der Belag erstarrte innerhalb 1 Stunde zu einem zähen, schwarzen Polster.

35

Beispiel 7
(Feldversuch)

In diesem speziellen Test des erfindungsgemäßen Belaggemisches, der in der Praxis durchgeführt wurde, wurde eine schadhafte Straßenoberfläche einer Breite von 68 cm und Länge von 12 m mit einer dichtenden Vergußmasse folgender Zusammensetzung behandelt:

45

25 Teile Bitumenemulsion,
100 Teile Zuschlag,
11 Teile Schlämmwasser und
0,75 Teile Portlandzement.

50

Die Emulsion war durch Emulgieren von 65 Gew.-% Californiabitumen mit einer Säurezahl von 1,5 mit 0,5 Gew.-% C_n- bis C,₄-<*-Alkenylsulfonsäure, 0,2 Gew.-% Phenolsulfonsäure und 0,06 Gew.-% Natriumhydroxyd hergestellt worden. Das Gemisch aus Emulsion und Zuschlag zeigte eine Gebrauchsdauer von etwa 3 Minuten. Es wurde sofort mittels Abgleichbrettern aufgetragen, wobei die Emulsion innerhalb von 4 bis 8 Minuten koaleszierte. Die Vergußmasse erstarrte innerhalb von 30 Minuten vollständig zu einer schwarzen zähen Oberfläche, die dann für den Fahrzeugverkehr von Autos und Lastwagen freigegeben wurde. Nach 10 Wochen konnten auf der Fläche, die einen Teil des Zufahrtweges zur Verteilungsstelle einer Petroleumraffinerie mit einem durchschnittlichen Stundenverkehr von 3 bis 4 schwer beladenen Lastkraftwagen darstellte, keinerlei wahrnehmbare Beschädigung festgestellt werden.

Beispiel 8

63 Gewichtsteile Bitumen wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 unter Verwendung von 0,5 Teilen Octylphenolphosphat als Emulgator in Wasser emulgiert. Die »Gebrauchsdauer« betrug 2 Minuten, worauf ein kohäsiver, zäher, schwarzer Belag erzielt wurde.

Beispiel 9

Das Verfahren des Beispiels 7 wurde wiederholt, wobei als Emulgator eine im Handel erhältliche komplexe Cn-Alkylphosphorsäure verwendet wurde. Wiederum wurde ein zäher Überzug erzielt, während die Gebrauchsdauer 1 Minute betrug.

Beispiel 10

Es wurde nach dem Verfahren des Beispiels 1 unter Verwendung von 1,0 Gew.-% Natriumlaurylsulfat als Emulgator gearbeitet. Bei ausgezeichneter Gebrauchsdauer wurde ein zäher, kohäsiver Belag erzielt.

Beispiel 11
(Vergleich)

1) Unter Verwendung eines Alkylbenzolsulfonats mit einem Molekulargewicht (als freie Säure) von 316 als Emulgator (erhalten durch Neutralisation einer verzweigtkettigen Alkylbenzolsulfonsäure, die 17 Kohlenstoffatome im Molekül enthielt, wobei der Alkylrest in der Seitenkette 11 Kohlenstoffatome enthielt, mit NaOH) wurden wäßrige Bitumenemulsionen hergestellt, wobei der Emulgator mit destilliertem Wasser bei 49⁰C vermischt wurde; danach wurde vor dem Emulgieren in einer Kolloidmühle der pH-Wert eingestellt.

Das benutzte Bitumen war ein im Handel erhältliches bituminöses Straßenbelagsmaterial mit einer Penetration von 50 bis 60 mm χ 10-'bei25⁰C.

Der Abstand benachbarter Stator- und Rotoroberflächen in der Kolloidmühle bei der Emulgierung des Bitumens im Wasser während 63 Sekunden betrug 0,12 mm. Die Menge der Bitumenphase in der Emulsion wurde aus dem sogenannten »Rückstandswert« der Emulsion berechnet, da sie nicht direkt bestimmt werden kann, weil das Bitumen in heißem Zustand (bei 127° C) durch einen Kolben mit verstellbarem Hub in die Kolbenmühle gedrückt wird, wobei der Hub so eingestellt wird, daß das gewünschte Verhältnis zur wäßrigen Phase erhalten wird, die ebenfalls durch einen Kolben, der mit dem Kolben für das Bitumen synchronisiert ist, in die Kolloidmühle eingedrückt wird.

Der Rückstand betrug 65 Gew.-%; er ist der Prozentsatz an Feststoffen, bezogen auf die anfängliche Gesamtprobe der zu testenden Emulsion, und wurde durch Verdampfen des Wassers der Probe auf einer wasserdampfbeheizten Platte bei 121 bis 127°C bis zur Gewichtskonstanz ermittelt. Hieraus ergibt sich, daß die Kolloidmühle so eingestellt worden war, daß Emulsionen mit einem Gehalt an etwa 65 Gew.-% Bitumen und 35 Gew.-% wäßriger Phase erhalten wurden. Das Gewicht der wäßrigen Phase betrug 1,750 g.

Die derart hergestellten Emulsionen 38 bis 40 wurden visuell beurteilt (siehe Tabelle 1), und die nach Zugabe des Zuschlagstoffes (Granitstaub) und Portlandzements zu diesen Emulsionen erhaltenen Proben 1 bis 6 wurden hinsichtlich ihrer für einen Straßenbelag tauglichen Eigenschaften beurteilt (siehe Tabelle 2).

ίο

Tabelle 1 Bitumenemulsion	Emulgator (in % und g)	Wäßrige Phase pH-Wert	20%ige NaOH (ml)	Aussehen	Emulsion Bitumen-in-Wasser- Emulsion	Aussehen
Emulsion Nr.	0,8%, 42 g dito dito	9 11 12	23 23,5 34,5	klar klar klar	brauchbar brauchbar brauchbar	gut gut gut
38 39 40

Die Bewertung »brauchbar« in der Spalte »Emulsion« der Tabelle 1 gibt an, daß aufgrund einheitlichen Aussehens und brauner (nicht schwarzer!) Farbe eine brauchbare öl-(Bitumen-)in-Wasser-Emulsion vorlag.

Siebanalyse

2) Der Zuschlag bestand aus im Handel erhältlichem Granitstaub folgenden Kornspektrums; er ist typisch für in dichtenden Vergußmassen für Straßenbeläge in den USA enthaltene Zuschläge:

	Sieb mit einer lichten Maschen	Menge (in Gew.-%) der
	weite (in mm) von:	auf dem Sieb zurück
		gehaltenen Granit
		teilchen:
	4,760	0,35
	2,380	3,75
	1,190	16,6
	0,590	17,8
	0,297	16,0
	0,149	14,7
	0,074	10,6
	unter 0,074	19,5
		99,30
Tabelle 2
Emulsion Probe	Zuschlagstoff*) Portlandzement Zusätzl.	Emulsion Gebrauchs- Weitere Beurteilung
Nr. Nr.	(Gew.-Teile)*·) H2O	(g) dauer
		(Sek.)

38 1 Granitstaub 2,5

38 2 Granitstaub 2,5

39 3 Granitstaub 2,5

39 4 Granitstaub 2,5

40 5 Granitstaub 2,5 40 6 Granitstaub 2,5

125 60 trockenes Gemisch,

bindet zu schnell ab

125 60 schnell abbindendes,

gutes Gemisch¹)

+ 10 125 60 schnell abbindendes,

trockenes Gemisch

125 60 schnell abbindendes,

gutes Gemisch

125 60 trockenes Gemisch,

erstarrt im Behälter

125 60 trockenes Gemisch,

bindet zu schnell ab

Anmerkungen:

*) Jeweils 500 g;

**) bezogen auf den Zuschlagstoff.
1) Im Feldversuch besonders gut für Straßenbelag geeignet

Das entscheidende Kriterium für die Beurteilung der Eigenschaften der getesteten Proben ist die Gebrauchsdauer, d. h. diejenige Zeit (in Sekunden), während der die Probe vor Eintritt des Abbindens mechanisch intensiv gemischt werden kann; sie betrug bei allen Proben 60 Sekunden, was vollauf ausreichend ist Die Bewertung »gut« in der Spalte »weitere Beurteilung« der Tabelle 2 bezieht sich (ebenso wie »schnell abbindend« bzw. »zu schnell abbindend«) auf die Abbindungsgeschwindigkeit der getesteten Gemischproben. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß im folgenden Sinne zu schnell abbindende und

trockene Gemische durch Veränderung der Zementmenge im Gemisch in den erfindungsgemäßen Bereichen bzw. durch erhöhte Zugabe zusätzlichen Wassers zum erfindungsgemäßen Gemisch leicht optimiert werden können, so daß sie maschinell zu Straßenbelägen verarbeitbar sind, was z. B. aus einem Vergleich der Zusammensetzung und Eigenschaften der Probe Nr. 1 mit Probe Nr. 2 in Tabelle 2 hervorgeht.

Die Bewertung »gut« erhielten die Proben, welche eine solche Abbindungsgeschwindigkeit aufwiesen, die es ermöglichte, das jeweilige, die Vergußmasse bildende Gemisch aus Emulsion, Zuschlagstoff und Wasser mittels einer Straßenbelagsmaschine so gleichmäßig zu verteilen, daß Risse, Hohlräume und dergleichen ausgefällt wurden und eine glatte, feste Decke erhalten

Tabelle 3
Vergleichsemulsionen

wurde. Hierbei ist ein »schnelles Abbinden« erwünscht.

Die Bewertung »zu schnell abbindend« bedeutet, daß vorgenannte Kriterien aufgrund eines zu schnellen Abbindens nicht erfüllt wurden. Ebenfalls eignen sich »trockene Gemische« aufgrund ihrer Konsistenz nicht ohne weiteres für Straßenbeläge, können jedoch, wie oben ausgeführt, leicht optimiert werden.

3) Zu Vergleichszwecken wurden unter Verwendung zweier verschiedener bekannter, im Handel erhältlicher Ligninsulfonatemulgatoren auf gleiche Weise wäßrige Bitumenemulsionen hergestellt und versucht, aus diesen unter Zusatz von Zuschlagstoffen für Straßenbeläge brauchbare dichtende Vergußmassen herzustellen. Die Ergebnisse sind in nachfolgender Tabelle 3 enthalten.

Lfd. Nr.

Emulgator

Konzentration pH-Wert

Bildung einer

Bitumen-in-Wasser-

Emulsion

I Ligninsulfonate 1 10 ja - schlecht

II Ligninsulfonat²) 1 10 ja - schlecht

III - dito - 2 10 ja - schlecht

') Im Handel erhältliches Natriumligninsulfonat technischen Reinheitsgrades.

²) Im Handel erhältliches Produkt folgender analytischen Zusammensetzung: 41,6% C; 5,0% H; 7,0% S;

0,5% N; 5,9% Na.

Gehalte, jeweils bezogen auf das Trockengewicht, an: Ligninsulfonsäure: 48%, reduziertem Zucker (als Glukose): 12%, Asche: 20%, durch Alkali freigesetztem Ammoniak: 0,1%, Hauptkation: Na.

Das Produkt ist ein dunkelgelbes Pulver mit 5% Wassergehalt, welches vöilig wasserlöslich ist; eine

25%ige wäßrige Lösung zeigt einen pH-Wert von

Die Bewertung »schlecht« in Tabelle 3 besagt, daß die werden konnten. Schon vor dem Einmischen des

gebildeten ÖI-(Bitumen-)in-Wasser Emulsionen eine so Zuschlags waren die Emulsionen schwarz und aufgrund

geringe Stabilität aufwiesen, daß sie mit dem Zuschlag- 40 ihres Gehaltes an koalesziertem Bitumen inhomogen, stoff nur unter vollständiger Koagulierung vermischt

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gemisch zur Herstellung eines Oberflächenbelages auf Basis eines wäßrigen Bitumenemulsion mit einem Gehalt an einem festen Zuschlagstoff und an Kalk und/oder Portlandzement, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 100 Gewichtsteilen eines festen feinteiligen mineralischen Zuschlags oder feinteiligen Gummis als Zuschlagstoff, 0,10 bis 5,00 Gewichtsteilen Portlandzement, wasserhaltigem Kalk oder Gemischen derselben als Abbindeinitiator und 3 bis 150 Gewichtsteilen einer bituminösen Emulsion, die 50 bis 70 Gew.-% eines bituminösen Bindemittels, 0,10 bis 5,0 Gew.-% eines anionenaktiven wasserlöslichen Salzes einer mit einem 8 bis 22 Kohlenstoffatome enthaltenden, Kohlenwasserstoffrest substituierten Phosphor-, Phosphon-, Schwefel- oder Sulfonsäure als Emulgator und soviel Wasser enthält, daß 100 Gew.-% Emulsion erhalten wird, besteht

2. Gemisch gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulgator ein Salz einer C₈- bis C22-«-01efinsulfonsäure, insbesondere einer «-Olefinsulfonsäure mit 12 bis 20 Kohlenstoffatomen, ist.

3. Gemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bituminöse Emulsion zusätzlich geringe Mengen an Phenolsulfonsäure als Adhäsionshilfsmittel enthält

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