DE19602925C2

DE19602925C2 - Zuschlagstoff für Verkehrsflächen

Info

Publication number: DE19602925C2
Application number: DE1996102925
Authority: DE
Inventors: Oskar Prof Dipl Ing Schmitt; Wilhelm Dipl Ing Kaemereit
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1996-01-22
Publication date: 1999-04-01
Anticipated expiration: 2016-01-23
Also published as: DE19602925A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Zuschlagstoff für Oberflächen von Verkehrsflächen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es gibt zahlreiche Zuschlagstoffe für den Straßenbau, die einen Wirkstoff enthalten, der die Eisbildung hemmt. Als Wirkstoff kommen vorwiegend Salze wie etwa NaCl zum Einsatz. Bewährt hat sich ein solcher Zuschlagstoff, der in Form eines Füllers, also eines sehr feinkörnigen Materials in einem Mischwerk dem Mischgut für eine bitumengebundene Deckschicht zugesetzt wird. Um ein unzulässig schnelles Auswaschen des Wirkstoffs und unerwünschte Nässebildung bei hoher Luftfeuchtigkeit zu verhindern, wird der Wirkstoff mit einem Hydrophobierungsmittel vermischt. Verfahren zur Herstellung entsprechender Feinkorngemische als eisbildungshemmende Füller sind beispielsweise aus den Patentdokumenten EP 0 422 753 A1, DE 34 04 271 A1 und DE 41 29 621 A1 bekannt.

Darüber hinaus ist aus der DE 42 30 545 C1 ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen salzhaltigen Brechsandes oder Splitts bekannt, der ebenfalls als eisbildungshemmender Zuschlagstoff für den Bau von Verkehrsflächen vorgesehen ist. Gebildet wird dieses Material, indem eine Mörtelmischung aus

20-70 Masseteilen eines hydrophobierten Salzes (Korngröße unter 0,5 mm),
5-30 Masseteilen mineralischer Feststoffe (z. B. Sand mit Korngröße unter 1 mm),
10-40 Masseteilen Zement und
5-25 Masseteilen Wasser

hergestellt, ausgehärtet und anschließend auf die gewünschte Korngröße gebrochen wird. Dieser Zuschlagstoff ist ebenso wie der zuvor genannte Füller für eine Verarbeitung im Mischwerk vorgesehen.

Üblicherweise ist die Deckschicht eines Straßenbelags mehrere Zentimeter dick. Im Verlauf der Lebensdauer der Deckschicht wird lediglich ein kleiner Teil ihrer Schichtdicke durch Verschleiß abgetragen, so daß von dem insgesamt in die Deckschicht eingemischten Zuschlagstoff mit eisbildungshemmender Wirkung lediglich ein entsprechend kleiner Teil überhaupt seine beabsichtigte Wirkung entfalten kann. Umgekehrt gesagt bedeutet dies, daß der Großteil dieses Zuschlagstoffs niemals in den Bereich der äußeren Oberflächenschicht gelangt, also abgekapselt wird und somit völlig unwirksam bleibt.

Eine grundsätzliche Möglichkeit, diesem aus wirtschaftlicher Sicht unbefriedigenden Zustand abzuhelfen, wird in der WO 94/23130 eröffnet. In dieser Schrift wird eine Schutzschicht aus einer körnigen mineralischen Komponente und einem Bindemittel für die Oberflächen von Verkehrsflächen beschrieben, wobei die mineralische Komponente ein die Eisbildung hemmendes Material enthält, das zumindest teilweise in Form eines Füllers, also sehr feinteilig vorliegt. Im übrigen kann die mineralische Komponente als Brechsand und/oder Splitt vorliegen. Der Anteil des eisbildungshemmenden Materials an der mineralischen Komponente soll vorzugsweise mindestens 30 Masse-% betragen. Da Schutzschichten, die im Heiß-, Warm- oder Kalteinbau aufgebracht werden können, eine sehr viel geringere Schichtdicke aufweisen als eine normale Deckschicht, gelingt es auf diese Weise, die bezüglich der Eisbildungshemmung wirksame Substanz auf einen sehr viel kleineren Volumenanteil im oberflächennahen Bereich zu konzentrieren, als dies früher der Fall war. Somit konnte bezogen auf die Größe der Oberfläche einer Verkehrsfläche eine erhebliche Einsparung im Verbrauch der wirksamen Substanz erzielt werden.

Diese Art der Oberflächenbehandlung führt jedoch nicht in allen Fällen zu befriedigenden Ergebnissen. Um die Wirkung hinsichtlich der Eisbildungshemmung zu fördern, sollte eine möglichst große Menge der wirksamen Substanz in die Schutzschicht, also in die oberflächennahe Schicht eingearbeitet werden. Mischt man zu diesem Zweck beispielsweise eine entsprechend große Menge eines salzhaltigen Füllers in eine Bitumenemulsion oder in heißes flüssiges Bitumen zur Bildung einer Suspension, die durch Aufspritzen aufgebracht werden soll, so wird die Viskosität der Suspension so groß, daß sie nicht mehr verarbeitungsfähig ist. Ein nachträgliches Einwalzen des salzhaltigen Füllers in die bereits aufgespritzte Bitumenemulsion oder das flüssige Bitumen läßt sich wegen der extremen Staubförmigkeit des Füllers verarbeitungstechnisch praktisch nicht beherrschen. Insofern kommt in erster Linie das Einwalzen von Brechsand und/oder Splitt, der die wirksame Substanz enthält, in Frage. Je höher der Salzgehalt des Brechsandes oder Splitts ist, um so größer können die durch Auswaschung und Herauslösen entstehenden Hohlräume in den Sand- oder Splittkörnern werden. Dadurch kann die mechanische Stabilität dieser Körner so stark beeinträchtigt werden, daß die geforderten Mindestwerte der Schlagfestigkeit unterschritten werden, also die Tragfähigkeit und Verschleißfähigkeit des Straßenbelags nicht mehr den gestellten Anforderungen entsprechen. Dies macht daher eine ausreichende Reduzierung des Salzgehaltes und somit einen gewissen Verzicht auf Wirksamkeit hinsichtlich Eisbildungshemmung erforderlich.

Schließlich sei noch auf die DE 26 49 696 A1 verwiesen, aus der es bekannt ist, bituminösem Material einen Wirkstoff zuzusetzen, der die Eisbildung auf dem Asphalt hemmen soll. Zugesetzt werden hierbei Halogenidteilchen, Alkalimetallhydroxid- Teilchen und Calciumhydrid in bestimmten Mengenverhältnissen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuartigen Zuschlagstoff mit eisbildungshemmender Wirkung für den Bau von Verkehrsflächen vorzuschlagen, der günstig herstellbar und leicht verarbeitbar ist, wobei eine Konzentration dieses Zuschlagstoffs möglichst im oberflächennahen Bereich der Deckschicht möglich sein soll. Der Anteil der für die Eisbildungshemmung wirksamen Substanz soll möglichst hoch sein können.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Zuschlagstoff mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. In den Unteransprüchen 2 bis 9 sind vorteilhafte Weiterbildungen dieses Zuschlagstoffs angegeben.

Die Erfindung sieht vor, den Zuschlagstoff in Form eines körnigen Materials (Granulat) mit einer Korngröße im Bereich von 0,5-5 mm, vorzugsweise 1-3 mm auszubilden. Wesentlicher Bestandteil der einzelnen Körner ist ein die Eisbildung hemmender Wirkstoff, vorzugsweise ein Salz wie etwa NaCl, KCl oder MgCl₂, wobei wegen der wirtschaftlich günstigen Bezugsmöglichkeiten NaCl (z. B. als Rückstandssalz einer anderweitigen Produktion) besonders bevorzugt wird. Die Einzelkörner des Granulats enthalten erfindungsgemäß eine Vielzahl von Primärkörnern des Wirkstoffs, die ihrerseits mit einer Primärkorngröße von unter 0,2 mm, vorzugsweise unter 0,1 mm, sehr feinteilig ausgebildet sind. Der Zusammenhalt der Primärkörner im einzelnen Korn des Granulats ist durch Bitumen als Bindemittel gewährleistet. Die Primärkörner sind mit Bitumen umhüllt und an ihren Berührungsstellen miteinander zu einem agglomerierten Granulatkorn verklebt. Damit eine unerwünscht schnelle Auswaschung des Wirkstoffs vermieden wird, ist dieser hydrophobiert, d. h. die Primärkörner sind vor der Granulierung mit einem Hydrophobierungsmittel vermischt worden. Der Anteil des Bitumens am Granulat liegt üblicherweise im Bereich von 5-30 Masse-%, vorzugsweise im Bereich von 10-25 Masse-%.

Neben den beiden Hauptkomponenten, dem hydrophobierten Wirkstoff und dem Bitumen, kann das Granulat im Bedarfsfall noch weitere Komponenten enthalten. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Körner des Granulats einen Anteil an Fasern, vorzugsweise Zellulosefasern, enthalten, deren Länge zweckmäßig in der Größenordnung der Granulatkorngröße, also beispielsweise im Bereich von 2-4 mm liegt. Mengenmäßig sollte der Anteil des Fasermaterials auf eine Größenordnung von etwa 2-6 Masse-%, vorzugsweise etwa 3-4 Masse-%, beschränkt werden. Der Vorteil des Fasermaterials ist darin zu sehen, daß durch Kapillarwirkung entlang der Fasern Transportwege innerhalb der äußersten Schicht der Deckschicht eines Straßenbelags geschaffen werden können, durch die z. B. die für die Gefrierpunktsabsenkung verantwortlichen Salzionen des Wirkstoffs in größerer Menge in den Oberflächenbereich gelangen können. Dadurch kann ein höheres Potential an Wirkstoff zur Verfügung gestellt werden, als dies allein durch die Kapillarwirkung infolge sich temperaturabhängig bildender Mikrorisse im Bindemittel und durch den Deckschichtverschleiß möglich wäre. Außer der Zugabe von Fasermaterial kann auch die Einbindung eines gewissen Anteils an Mineralstoffen vorteilhaft sein. Dies kann z. B. in Form von Sand oder Brechsand erfolgen, wobei eine Mengenbeschränkung auf höchstens 35 Masse-%, vorzugsweise 15-30 Masse-%, zweckmäßig ist. Durch die zusätzliche Mineralstoffzugabe kann die Struktur der Fahrbahnoberfläche im Hinblick auf die jeweiligen Anforderungen optimiert werden.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Zuschlagstoffs kann auf sehr einfache Weise erfolgen. Der feinteilige Wirkstoff, vorzugsweise hydrophobiertes NaCl, sowie die gegebenenfalls gewünschten Zugaben an Mineralstoffen (z. B. Brechsand) und/oder Fasermaterial (z. B. Zellulosefasern) werden zweckmäßig getrennt auf etwa 130-190°C (vorzugsweise 150°C) erhitzt und anschließend vermischt. Außerdem wird Bitumen geschmolzen (vorzugsweise Erwärmung auf etwa 150°C) und in einem Mischer mit den zuvor genannten festen Bestandteilen vermischt. Die Temperatur sollte dabei etwa auf dem gleichen Niveau (z. B. 150°C) gehalten werden. Eine Mischzeit von etwa 2-3 min ist für eine gleichmäßige Vermischung und Benetzung der festen Bestandteile im allgemeinen ausreichend. Anschließend wird dieses Mischgut unter ständiger Bewegung abgekühlt bis auf eine Temperatur von z. B. 40-50°C, bei der das Bitumen sich wieder verfestigt hat und das entstandene Granulat bereits rieselfähig ist. Auf diese Weise wird ein körniges Material gebildet, das auf ein gewünschtes Kornspektrum (z. B. max. 3 mm) abgesiebt, auf Raumtemperatur abgekühlt und verpackt werden kann. Die kleinste Korngröße liegt dabei im allgemeinen etwa bei 1 mm. Das auf dem Sieb verbleibende Überkorn kann auf die angestrebte Korngröße heruntergebrochen werden. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, das gesamte erhaltene Mischgut einer Zerkleinerungsbehandlung zu unterziehen, um das gewünschte Korngrößenspektrum zu erhalten. Das erzeugte Granulat bleibt bei Raumtemperatur rieselfähig.

Nachfolgend werden einige Beispiele für die mengenmäßige Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Granulats angegeben:

Beispiel 1

Bei Herstellung des Granulats allein aus dem feinteiligen Wirkstoff (z. B. hydrophobiertes NaCl) und Bitumen empfehlen sich folgende Bereiche für das Mischungsverhältnis:

75-90 Masse-% Wirkstoff
10-25 Masse-% Bitumen

Eine zweckmäßige Zusammensetzung ist z. B.:

83,3 Masse-% hydrophobiertes NaCl
16,7 Masse-% Bitumen B25

Beispiel 2

Zur Herstellung eines Granulats, das zusätzlich einen Faseranteil enthalten soll, kommen insbesondere folgende Bereich für das Mischungsverhältnis in Frage:

70-80 Masse-% Wirkstoff
3-4 Masse-% Faserstoff
17-27 Masse-% Bitumen

Eine zweckmäßige Zusammensetzung ist z. B.:

76,7 Masse-% hydrophobiertes NaCl
3,3 Masse-% Zellulosefasern
20,0 Masse-% Bitumen B60

Beispiel 3

Zur Herstellung eines Granulats, das einen zusätzlichen Mineralstoffanteil enthalten soll, kommen insbesondere folgende Bereiche für das Mischungsverhältnis in Frage:

60-70 Masse-% Wirkstoff
15-30 Masse-% Mineralstoff
10-15 Masse-% Bitumen

Eine zweckmäßige Zusammensetzung ist z. B.:

62,5 Masse-% hydrophobiertes NaCl
25,0 Masse-% Brechsand
12,5 Masse-% Bitumen B80

Im Hinblick auf die bestimmungsgemäße Verwendung des Granulats ergeben sich mehrere vorteilhafte Verarbeitungswege:

- Beim Einbau einer neuen z. B. 4 cm dicken Asphaltdeckschicht, die eisbildungshemmende Eigenschaften haben soll, kann das erfindungsgemäße Granulat auf der Baustelle vorteilhaft unmittelbar hinter dem Deckenfertiger nach gleichmäßiger Verteilung durch ein übliches Brechsand- oder Splittstreugerät vor oder zwischen den einzelnen Walzenübergängen in das Mischgut der Deckschicht z. B. bis zu einer Tiefe von 2-10 mm eingebracht werden. Eine Einmischung im Mischwerk, welches das Mischgut herstellt, erfolgt also nicht. Auf diese Weise wird die Zugabe des eisbildungshemmenden Zuschlagstoffs tatsächlich auf die äußersten Bereiche der Deckschicht beschränkt, so daß der Materialverbrauch bei größtmöglicher Wirkung minimiert ist.
- Bei der Durchführung einer Oberflächenbehandlung im Warmeinbau an einer bestehenden Deckschicht kann beispielsweise ein polymer-modifiziertes erhitztes Bitumen auf die Fahrbahnoberfläche in einer Dicke von z. B. 2-4 mm aufgespritzt werden. Auf das heiße Bitumen wird dann erfindungsgemäßes Granulat zweckmäßigerweise in einer Menge von etwa 1,5-2,5 kg/m² zusammen mit herkömmlichem Gesteinsplitt (ca. 15-20 kg/m²) aufgestreut und eingewalzt.
- Bei Durchführung einer Oberflächenbehandlung im Kalteinbau kann in entsprechender Weise verfahren werden. Zweckmäßig wird als Bindemittel eine Emulsion aus polymer-modifiziertem Bitumen und Wasser in einer solchen Menge verwendet, daß nach dem Brechen der Emulsion eine ca. 2-4 mm dicke Bitumenschicht gewährleistet ist, in die das erfindungsgemäße Granulat und der Gesteinssplitt eingearbeitet werden können.
- Schließlich ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Granulats auch grundsätzlich möglich bei der Herstellung von Dünnschichten im Kalteinbau. Der hierzu direkt vor Ort, kalt hergestellte Asphalt wird hierzu in einer Dicke von etwa 8-20 mm auf eine bestehende Fahrbahndeckschicht aufgebracht, wobei das erfindungsgemäße Granulat zuvor in das Mischgut eingemischt wurde.

Die Oberflächen der auf diese Weise hergestellten Verkehrsflächen weisen über sehr lange Zeiträume nicht nur eine ausgezeichnete eisbildungshemmende Wirkung auf, sondern zeichnen sich darüber hinaus auch durch eine sehr gute mechanische Stabilität aus. Gegenüber der Verarbeitung herkömmlicher eisbildungshemmender Zuschlagstoffe ergeben sich durch die Erfindung beträchtliche Materialeinsparungen.

Claims

1. Zuschlagstoff für Oberflächen von Verkehrsflächen, bestehend aus einem körnigen Material, dessen wesentlicher Bestandteil ein die Eisbildung hemmender Wirkstoff ist, wobei der Wirkstoff in Form feinteiliger Primärkörner enthalten und durch ein Bindemittel gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärkörner des Wirkstoffs eine Korngröße unter 0,2 mm aufweisen und daß das Bindemittel aus Bitumen besteht und daß die Primärkörner zu einem Granulat mit einer Korngröße im Bereich von 0,5-5 mm gebunden sind.

2. Zuschlagstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärkörner mit einem Hydrophobierungsmittel behandelt sind.

3. Zuschlagstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Primärkörner höchstens 0,1 mm beträgt.

4. Zuschlagstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Zuschlagstoffs im Bereich von 1-3 mm liegt.

5. Zuschlagstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff im wesentlichen aus einem Salz, insbesondere aus NaCl, besteht.

6. Zuschlagstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Bitumen im Bereich von 5-30 Masse-%, insbesondere im Bereich von 10-25 Masse-%, liegt.

7. Zuschlagstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner des Granulats einen Anteil an Fasern, insbesondere Zellulosefasern, enthalten, deren Länge im wesentlichen im Bereich der Korngröße des Granulats liegt.

8. Zuschlagstoff nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Zellulosefasern im Bereich von 2-6 Masse-%, insbesondere im Bereich von 3-4 Masse-%, liegt.

9. Zuschlagstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner des Granulats zusätzlich einen Anteil einer feinteiligen mineralischen Komponente, insbesondere eines Brechsandes enthalten, wobei der Anteil auf höchstens 35 Masse-% beschränkt ist und insbesondere im Bereich von 15-30 Masse-% liegt.