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Verfahren zum Oberflächenabschluß von Asphalt- oder Beton flächen
Für den Oberflächenabschluß von Asphaltflächen im Kaltverfahren zu Abdichtungs-
und Reparaturzwecken sind zwei verschiedene Verfahren bekannt. Entweder wird die
zu behandelnde Fläche mit einer Bitumenemulsion oder einem gelösten Bitumen angespritzt
und anschließend mit Splittmaterialien verschiedener Korngrößen abgesplittet, oder
es Wird aus stabilen-Bitumenemuisionen und kornabgestuften Sanden eine sogenannte
Schlämme hergestellt, die dann von Hand oder maschinell auf die zu behandelnde Oberfläche
aufgezogen wird.
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Für die zuletzt genannte Methode wurde eine Variante entwickelt, welche
es ermöglicht, die Schlämme nach dem Aufbringen auf die zu behandelnde Oberfläche
innerhalb definierter Zeiten zum Brechen zu bringen und somit-die
Witterungsempfindlichkeit
des Einbauverfahrens aufzuheben.
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Derartige Schlämmen sind als Direktschläinrnen bekanntgeworden. Dieses
Verfahren beruht darauf, daß die zum Einsatz--kommenden Sande und Emulsionen in
einer auf dem Einbaufahrzeug montierten Mischschnecke gemischt und anschließend
durch Zusatz eines Ausfällungsmittels der gesteuerte Brechvorgang eingeleitet wird.
Bei den Ausfällungsmitteln handelt es sich meistens um schwerlösliche Pulverprodukte,
die sich mit den verwendeten Emulgatoren der Emulsion zu unlöslichen Produkten umsetzen,
wobei die gesteuerte Ausfällung der Emulsion durch die Auflösegeschwindigkeit des
zugesetzten Pulverproduktes erreicht wird. Dieser Effekt kann z.B. mit Zement oder
mit den Oxiden und Hydroxiden der Erdalkalimetalle erzielt werden.
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Bei hohem Fülleranteil im Sand kann der Brechvorgang auch ohne Zusatz
eines besonderen Fällungsmittels eintreten, muß dann aber mit-einem Vornetzmittel
gesteuert werden.
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Als Emulsion können sowohl kationische wie anionische Bitumenemulsionen
eingesetzt werden, jedoch werden wegen des besser steuerbaren Brechvorganges und
der besseren Umhüllung der Sande kationische Emulsionen im allgemeinen vorgezogen.
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Der Brechvorgang solcher Emulsionen, die unter Zuhilfenahme kation-
oder anionaktiver Tenside hergestellt sind, besteht, gleichgültig ob er in Berührung
mit dem Gestein allein oder durch Zusatz eInes der genannten Pulverprodukte eintritt,
aus zwei getrennten Phasen: 1. Aufhebung der Emulgierwirkung des Tensides und damit
Einleitung des Brechvorganges, 2. Ineinanderfließen und Aufziehen der Bitumentröpfchen
auf das Gestein Erst wenn der zweite Vorgang abgelaufen ist, kann von einem abgeschlossenen
Brechvorgang und von einer Wasserfestigkeit der erzeugten Schicht gesprochen werden.
Naturgemäß hängt der Ablauf dieser zweiten Phase von der Viskosität des eingesetzten
Bindemittels ab und verläuft um so rascher, je niedriger die Viskosität bei den
jeweils herrschenden Witterungsbedingungen ist. Bei tieferen Außentemperaturen kann
es deshalb zu Fehlschlägen kommen und man ist, um diese zu vermeiden, gezwungen,
Emulsionen aus sehr weichen Bindemitteln, wie Bitumen des Typs B 200, B 300 oder
gar Verschnittbitumen, einzusetzen. Solche weichen Bindemittel haben aber insbesondere
bei Verarbeitung in dünnen Schichten
den Nachteil, daß sie nur geringe
Schubfestigkeiten erbringen und daß bei nachfolgender wärmerer Witterung der Belag
zu weich und zu schlüpfrig wird. Hinzukommt noch, daß das Bindemittel unter dem
Walkprozeß des Verkehrs in die Oberfläche des Belages steigt und damiÜdie-Gefahr
des Glattwerdens erhöht wird. Aus den genannten Gründen ist es wünschenswert, die
Beschichtungen mit bituminösen Bindemitteln von höherem Erweichungsbereich, ca.
50 bis 700C, durchzuführen, wobei diese Bindemittel andererseits auch bei tiefer
Temperatur nicht spröde werden dürfen. Der Brechpunkt muß demnach möglichst ebenso
tief liegen wie bei Bitumen des Typs B 200 bis B 300, also unter -150C.
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Man hat bereits versucht, diesen Effekt dadurch zu erreichen, daß
man der bituminösen Emulsion des weichen Bindemittels eine.Kautschukdispersion in
Mengen von ca. 5 % zusetzte. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß die bekannten
Kautschukdispersionen die Stabilität der Emulsion wesentlich erhöhen,-und damit
das Brechen der Emulsion und die Ausfällung der dispersen Phase erschwert werden.
Außerdem enthalten viele Eautschukdispersionen nichtionogene Emulgatoren, die nur
schwer ausfällbar sind rund damit die Wasserfestigkeit des fertigen Belages herabsetzen.
Hinzukommt der Preis der Kautschukdispersionen, der etwa das
Zehnfache
von Bitumenemulsionen beträgt und somit das Verfahren erheblich verteuert.
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Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man die der Erfindung
zugrunde liegende Aufgahe dadurch lösen kann, daß man eine Schlämme, in welcher
zusätzlich Hartbitumen in feinverteilter Form enthalten ist, verwendet. Der Brechvorgang
der Emulsion aus dem weichen Bindemittel erfolgt dabei in beiden Phasen genauso
rasch wie sonst, und nach erfolgtem Brechvorgang vermischt sich die gebildete Weichbitumenschicht
gleichmäßig mit dem darin zunächst nur als zusätzlicher Füller vorhandenen -Hartbitumen
zu einem homogenen Bindemittel mittlerer Härte.
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Dies läßt sich dadurch beweisen, daß eine aufgetrocknete Mischung
aus Weichbitumenemulsion und Hartbitumen nach etwa einer Woche annähernd die gleichen
physikalischen Daten hat, wie wenn die beiden Bindemittel in gleichem Mischungsverhältnis
zusammengeschmolzen und dann untersucht werden.
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Werden z.B. zwei Teile einer 50 teigen Emulsion von Bitumen des Typs
B 200 mit Erweichungspunkt 4000und ein Teil gepulverten Hochvakuumbitumens mit Erweichungspunkt
900C vermischt und so in den Meßring des Prüfgerätes mit
Ring und
Kugel eingegossen, daß dieser nach dem Auftrccknen vorschriftsmäßig gefüllt ist,
so ergibt sich nach einer Woche Lagerung'bei 200C ein Erweichungspunkt von 5706.
. Werden die beiden Bindemittel im Verhältnis 1 : 1 zusammengeschmolzen, so ergibt
sich ein Erweichungspunkt von 61°C.
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Dabei hängt die Geschwindigkeit der Homogenisierung vom Feinheitsgrad
des härteren Bitumens ab. Liegt dieser im Füllerbereich (unter 0,09 mm), so ist
die Homogenisierung schon nach 2 bis 3 Tagen beendet. In der Praxis genügt es infolge
der zusätzlichen Verkehrskompression, das härtere Bitumen mit. einer Teilchengröße
von < 0,5 mm zuzusetzen.
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Gröbere-Anteile schaden zwar nicht, verlängern aber die Homogenisierungszeit.
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Das in der Schlämme enthaltene Weichbitumen hat im Regelfall eine
Penetration innerhalb des Bereichs von 200 bis -1000. Das bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren in der Schlämme enthaltene Hartbitumen soll einen Erweichungs- -punkt
möglichst über 800C und eine Penetration unter 50 haben. Der Fachmann wird entsprechend
den anwendungstechnischen Erfordernissen Penetration und Erweichungspunkt
des
Weichbitumens und des Hartbitumens optimal aufeinander abstimmen. Gleiches gilt
für das Mischungsverhältnis, d.h.
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für die Menge des in der Schlämme enthaltenen Hartbitumens.
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Bereits verhältnismäßig kleine Hartbitumenanteile von etwa AO Gew,%,
bezogen auf Gesaintbitumengehalt, bringen eine deutliche Heraufsetzung des Erweichungspunktes.
Andererseits ist der Mindestanteil des Weichbitumens mit etwa 30 Gew.% dadurch gegeben,
daß dieses die Verklebung des Sandes zunächst allein übernehmen-muß, Das Gewichtsverhältnis
von Hartbitumen zu Weichbitumen in.der Schlämme wird deshalb in den Grenzen von
10 : 90 bis 70': 30 liegen. Jedoch wird dieses Gewichtsverhältnis von dem jeweils
verwendeten Weichbitumen und Hartbitumen abhängen.
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Die bei dem erfindungsgemäßen~Ver-fahren zuverwendende Schlämme kann
in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß der Hartbitumenanteil beim Mischvorgang
in Form einer wäßrigen Suspension mit Teilchengrößen um 100 ij und Schutzkolloiden,
wie Ton oder Bentonit, zugegeben wird. In diesem Fall muß aber auf der fahrbaren
Verarbeitungsanlage ein getrennter Behälter für diese Suspension vorhanden sein.
Es ist auch möglich, das feingemahlene Hartbitumen in Pulverform bereits vorher
in die Emulsion des Weichbitumens einzurühren. Diese Methode hat aber den Nachteil,
daß solche Mischungen für den gedachten Zweck nur beschränkt lagerfähig sind.
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Am-vorteilhaftesten hat sich erwiesen, das Hartbitumen in Pulverform
dem eingangs beschriebenen pulverförmigen Ausfällungsmittel zuzusetzen. Hierdurch
werden getrennte Behälter und Dosiergeräte auf der Verarbeitungsmaschine vermieden.
Ferner verhindert das pulverförmige Ausfällungsmittel ein nachträgliches Verbacken
des feingemahlenen Hartbitumens und umgekehrt setzt der Anteil des Hartbitumens
im Ausfällungsmittel dessen Empfindlichkeit gegen Luftfeuchtigkeit herab. Am zweckmäßigsten
geht man dabei so vor, daß das grobstückige Hartbitumen zusammen mit dem Ausfällungsmittel
vermahlen wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren soll durch die folgenden Beispiele
noch näher erläutert werden: Beispiel 1 Auf einer fahrbaren Verarbeitungsmaschine
für Direktschlämmen werden 12,0 t Moränebrechsand 0/3 1,5 t katlonische Bitumenemulsion,
welche 65 % -eines Verschnittbitumens mit Penetration 500 enthält
1,0
t pulver£örmiges Ausfällungsmittel, welches durch Vermahlen von 70 % Bitumen 135/10
mit 30 % Magnesiumoxid hergestellt worden war 0,5 - 1,0 t Wasser kontinuierlich
gemischt und in einer Naßfilmschichtstärke von 7 mm auf eine Ausphaltdecke aufgetragen.
Der Brechvorgang tritt innerhalb von 10 bis 15 Minuten ein und die Fläche kann nach
etwa 1 Stunde dem Verkehr übergeben werden, wobei dann das überschüssige Brechwasser
durch den Reifendruck der Fahrzeuge nach oben herausgepreßt wird.
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Das im fertigen Belag enthaltene Bindemittel erreicht nach ca. 1 Woche
bei durchschnittlichen Temperaturen einen Erweichungspunkt von 600C bei einem Brechpunkt
von -200C.
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Beispiel 2 In der fahrbaren Beschichtungsmaschine nach Beispiel 1
werden 7,0 t Basaltbrèchsand 0/3 3,0 t Grubensand 0/2
-1.,O t einer
65 %igen kationischen Emulsion aus Bitumen 200 0,8 t einer 50 %igen wäßrigen Aufschlämmung
von Bitumen 85/40 in einer 3 %igen Bentonitsuspension kontinuierlich gemischt und
auf eine Ausphaltdecke in einer Schichtstärke von 5 mm naß aufgetragen. Der Brechvorgang
wird dabei durch Zugabe von 0 bis 0,2 t Portlandzement gesteuert. Das im fertigen
Belag enthaltene Bindemittel erreicht nach ca. 4 Tagen bei durchschnittlichen Temperaturen
einen Erweichungspunkt von 50°C-bei einem Brechpunkt von -24°C.