DE1962850C3 - Wasserdurchlässige bituminöse Gemische auf der Grundlage eines Bitumenmörtels und ihre Verwendung in der Wasserbautechnik - Google Patents

Description

Bituminöse Gemische werden häufig in der Wasserbautechnik zum Beschichten von Böschungen, Dämmen, Deichen, Bodenteilen von Wasserläufen oder Meeresböden verwendet. Solche bituminöse Gemische sollen der Einwirkung starker Strömungen und des Wellenganges widerstehen. Sie werden auf eine natürliche oder künstliche Bodenschicht aufgebracht, wie z. B. auf Sand oder auf Mischungen aus Sand und Bitumen bzw. auf eine aus Grobkies oder Kies bestehende Bodenschicht. Die bitumenhaltigen Schichten werden hauptsächlich aus Gründen der Beständigkeit im allgemeinen so aufgebaut, daß sie wasserundurchlässig sind.

Damit solche Beschichtungen dem Wasserdruck standhalten, müssen sie relativ dick ausgeführt werden und sind daher sehr teuer. Man bringt daher häufig weniger dicke Schichten auf als eigentlich erforderlich ist und nimmt dabei in Kauf, daß solche Schichten den selten auftretenden extremen Bedingungen des Wasserdruckes und heftigen Wellenganges nicht widerstehen können.

So werden in der DE-AS 12 09 482 kompakte, wasserundurchlässige Einbaumassen für die Erstellung von direkt im Wasser zu errichtenden Bauten beschrieben, welche hohe Anteile an groben Steinen mit Durchmessern von 200 bis 600 mm enthalten. Die leeren Räume zwischen diesen Grobsteinen sind praktisch vollständig von einem Betonmörtel aus einem bituminösen Bindemittel und einem Mineralaggregat ausgefüllt. Infolge des Fehlens von Hohlräumen kann kein Wasser in die Wasserbauten einströmen, und die Saugwirkung des Wassers wird ausgeschaltet. Eine solche Einbaumasse wird bei Temperaturen verlegt, bei denen der Betonmörtel nicht mehr so weit fließfähig ist, daß die Gefahr eines Abfließens aus den Hohlräumen zwischen

den Grobsteinen besteht

Für viele Zwecke wäre es jedoch erwünscht, anstelle eines wasserundurchlässigen Einbaumaterials ein bituminöses Gemisch zur Verfügung zu haben, welches wasserdurchlässig ist, aber doch die für Wasserbauten benötigte Stabilität und Festigkeit aufweist

Gemäß einem Vorschlag kann man ein hohlraumreiches Gemisch aus bituminösen Bindemitteln und Mineralstoffen mit kontinuierlicher Sieblinie sowie

ίο einer Maximalkörnung von 25 bis 40 mm, jedoch einer Ausfallkörnung im Bereich zwischen 2 bis 5,2 bis 8 oder 2 bis 12 mm zur Herstellung von oberflächens-hließfreien, durchströmbaren Schutzschichten im Wasserbau verwenden. Diese hohlraumreichen Gemische sollen nicht den Nachteil aufweisen, daß das Bindemittel ausgewaschen wird, da der Mörtelanteil relativ dicht aufgebaut ist.

Erfindungsgemäß wird das Problem der Herabsetzung der Schichtdicke von Schutzschichten im Wasserbau durch in besonderer Weise aufgebaute wasserdurchlässige bituminöse Gemische gelöst, die trotz des ausreichend hohen Widerstandes gegenüber Strömungen und Wellengang es ermöglichen, erheblich an Material einzusparen. Außerdem lassen sich diese bituminösen Gemische wesentlich einfacher verlegen als die kompakten Einbaumassen gemäß Stand der Technik.

Die erfindungsgemäßen wasserdurchlässigen bituminösen Gemische auf der Grundlage eines aus Bitumen

jo und einem Mineralaggregat bestehenden Bitumenmörtels sind dadurch gekennzeichnet, daß sie außer diesem Bitumenmörtel eine Gesteinsfraktion enthalten, wobei die in äquivalenten Durchmessern nach der niederländischen Prüfnorm NEN 2560 ausgedrückte Siebmaschen-

J5 weite, durch die 15 Gewichtsprozent der Gesteinsfraktion hindurchgehen, das 4- bis 16fache der analog ausgedrückten Siebmaschenweite, die 85 Gewichtsprozent des Mineralaggregats des Bitunienmörtels hindurchläßt, beträgt, diese untere Korngröße der Gesteinsfraktion im Bereich von 8 bis 100 mm liegt und der Anteil des Bitumenmörtels 10 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgemisch, beträgt, ausgenommen Gemische aus Bitumenmörtel und einer Gesteinsfraktion mit einer Maximalkörnung von 25 bis 40 mm.

Die Lehre der Erfindung beruht daher auf der Einhaltung einer bestimmten Korngrößenrelation zwischen der Gesteinsfraktion und der Minoralkomponente des Bitumenmörtels und der Anwendung bestimmter

so Anteile des Bitumenmörtels, durch die sichergestellt wird, daß die Hohlräume zwischen den Steinen der Gesteinsfraktion nicht vollständig ausgefüllt sind und so die Wasserdurchlässigkeit erhalten bleibt.

Wenn der Bitumenmörtelgehalt weniger als 10% beträgt, sind die Steine in der Gesteinsfraktion nicht vollständig mit Bitumenmörtel überzogen, und die Beständigkeit der Gemische gegenüber der Einwirkung starker Strömungen und des Wellenganges ist ungenügend. Bituminöse Gemische mit einem Mörtelgehalt von 15 bis 20 Gewichtsprozent werden erfindungsgemäß bevorzugt. Solche Gemische weisen eine optimale Kombination von Beständigkeit und Wasserdurchlässigkeit auf.

Für die praktische Durchführung der Lehre der Erfindung kann man entweder von einem vorgegebenen Bitumenmörtel ausgehen, der z. B. Sand als Mineralaggregat enthält, und dann berechnen, welche Gesteinsfraktion mit einem solchen Mörtel zu kombinieren ist,

oder man geht aus anwendungstechnischen Gründen von einer zur Verfügung stehenden Gesteinsfraktion mit einer unteren Korngröße im Bereich von 8 bis 100 mm aus und ermittelt dann die Art des Mineralaggregats, das im Bitumenmörtel verwendet werden muß.

Als »Bitumenmörtel« wird im Rahmen der Erfindung ein Gemisch aus bituminösem Bindemittel wie Erdölbitumen, Kohlenteer oder Kohlenteerpech und Füllstoff sowie einem Mineralaggregat vom Typ des Sands, Brechsands, Splitt und/oder Kies verstanden. Der Bindemittelanteil ist dabei größer als das Hohlraumvolumen zwischen den Teilchen des Mineralaggregats.

Unter »Sand« und »Brechsand« wird hier mineralisches Material verstanden, das von einem Sieb mit einem Durchmesser von 0,075 mm zurückgehalten wird, durch ein Sieb mit einem Durchmesser von 2,4 mm jedoch hindurchgeht. Sand und Brechsand können entsprechend den »Bestimmungen des Rijkswaterstaat (staatliche Wasserbaubehörde) für Straßenbaumaterialien 1967« zusätzlich kleinere Anteile von Materialien enthalten, die mit den obigen Siebnormen nicht in Einklang stehen. Die hier verwendeten Ausdrücke »Sand« und »Brechsand« sollen in diesem Sinne verstanden werden. Die Korngröße %'on Kies und Splitt ist höher als jene von Sand oder Brechsand. Die Korngröße des Füllstoffes ist niedriger als jene von Sand.

Beispielsweise eignen sich als Mineralaggregat für den Bitumenmörtel üblicher Straßensplitt der Körnung 12/25 oder Edelsplitte der Körnungen 8/12 bzw. 12/18 bzw. 18/25. Schließlich können auch Kieselsplitte der entsprechenden Körnungen eingesetzt werden.

Wichtig ist nur die Kenntnis, bei welcher Siebmaschenweite 85 Gewichtsprozent des betreffenden Mineralaggregats hindurchgelassen werden, d.h. 15 Gewichtsprozent auf dem betreffenden Prüfsieb zurückbleiben. Diese kritische Siebmaschenweite für die obere Korngröße der 85%-Fraktion des Mineralaggregats wird nachstehend als »D 85« bezeichnet.

In gleicher Weise kann die Gesteinsiraktion aus beliebigen Steinarten bestehen, beispielsweise aus Kalkstein oder aus Grobkies. Wichtig ist hier die Kenntnis, bei welcher Siebmaschenweite 85 Gewichtsprozent der Fraktion auf dem Prüfsieb zurückbleiben, d.h. nur 15 Gewichtsprozent hindurchgehen. Diese kritische Siebmaschenweite für die untere Korngröße der 15-%-Fraktion der Gesteinsfraktion wird nachstehend als »D 15« bezeichnet.

Wenn man z. B. einen Mörtel verwendet, der aus Bitumen, Füllstoff und einem Sand besteht, dessen obere Korngröße »D 85« 2 mm beträgt, so entspricht die untere Korngröße »D 15« der Gesteinsfraktion dem 4-bis 16fachen von 2mm, d.h. einem Wert von 8 bis 32 mm. Wenn man andererseits z. B. ein Gemisch mit relativ hoher mechanischer Festigkeit erhalten will, verwendet man zweckmäßig eine Gesteinsfraktion, die beispielsweise aus Steinen einer unteren Korngröße »D15« von 100 mm besteht, was einer oberen Korngröße »D 85« der im Mörtel enthaltenen Mineralaggregatteilchen von -^- bis -jr- mm entspricht. Man kann also für diesen Zweck einen Bitumenmörtel verwenden, der Splitt enthält.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen bituminösen Gemische kann erfolgen, indem man beispielsweise den fertigen Bitumenmörtel mit der Gesteinsfraktion vermischt. Die Gesteinsfraktion wird vor dem Mischprozeß vorzugsweise getrocknet und erhitzt sowie gegebenenfalls mit einem Grundierüberzug versehen.

Bei der Herstellung der bituminösen Gemische der Erfindung ist es nicht zweckmäßig, das Bitumen einer Mineralkombination einzuverleiben, die durch Vereinigung des Mineralaggregats des Bitumenmörtels mit der Gesteinsfraktion erhalten, worden ist, da man in diesem Fall kein dauerhaftes Gemisch erhält

Als Bindemittel eignet sich jedes herkömmliche Straßenbaubitumen, wobei nichtgeblasene Erdölbitumen bevorzugt werden. Auch Verschnittbitumen können für diesen Zweck eingesetzt werden.

Bei der Aufbringung von Schichten auf Uferbegrenzungen von Häfen, schiffbaren Kanälen und Flüssen ist es nicht erforderlich, und im Hinblick auf die in diesem ι -, Fall benötigte Dicke der Schicht auch nicht zweckmäßig, eine Gesteinsfraktion zu verwenden, die aus Steinen mit hoher Korngröße besteht Für diese Art von Abdeckungen eignet sich insbesondere eine Gesteinsfraktion mit einer Korngröße von 40 bis 80 mm, wobei sowohl gebrochene Steine als auch Kies verwendet werden können. Es wird dabei vorzugsweise ein Bitumenmörtelanteil von etwa 15 Gewichtsprozent eingesetzt. In diesem Fall ist das Mineralaggregat des Mörtels ein Gemisch aus Füllstoff sowie Sand und/oder Brechsand.

Man kann die aus den erfindungsgemäßen bituminösen Gemischen hergestellten Schichten mit einer äußeren Verstärkurg (vgl. die niederländische Patentschrift 57 07 673) ausrüsten,
jo Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Ein Bitumenmörtel, der eine Temperatur von 150°C aufweist und au? 22 Gewichtsprozent Bitumen mit

j-, einem Penetrationswert von 80/100 dmm (1 dmm = 0,1 mm), 15 Gewichtsprozent Kalksteineinfüllstoff und 63 Gewichtsprozent »Sand A« mit einer oberen Korngröße »D 85« von 2,0 mm besteht, wird mit einer aus Kalksteinen bestehenden Gesteinsfraktion, die eine Korngröße von 25 bis 55 mm (untere Korngröße »Dl5«=30mm, d.h. nur 15 Gewichtsprozent der Gesamtfraktion bestehen aus Teilchen mit Korngrößen von 25 bis 30 mm, w?s "t> des Gesamtkörnungsbereiches entspricht) aufweist und die auf 120⁰C erhitzt wurde, vermischt. Der »Sand Α« ist ein entsprechend den vorgenannten »Bestimmungen des Rijkswaterstaat für Straßenbaumaterialieii (1967)« genormter Sand. Das nach der obigen Rezeptur erhaltene Gemisch, das 20 Gewichtsprozent Mörtel und 80 Gewichtsprozent Gesteinsfraktion enthält, wird zum Abdecken einer Flußuferbegrenzung verwendet. Zu diesem Zweck werden zur Verstärkung dienende Matten, die aus verflochtenen Aluminiumbändern mit einer Breite von 4 cm und einer Dicke von 0,2 mm bestehen, mit einer 10 cm dicken, aus dem heißen bituminösen Gemisch bestehenden Schicht bedeckt. Die Arbeitstemperatur beträgt etwa HO⁰C. Die so erhaltenen Deckmatten, die eine Länge von 27 m und eine Breite von 7,5 m aufweisen, werden anschließend auf die Flußuferbegrenzung gelegt. Es werden 14 Matten so verlegt, daß ihre Längsseiten benachbart sind. Die Gesamtlänge der geschützten Uferbegrenzung beträgt somit 14 χ 7,5 m = 105 m.

Beispiel 2

Ein Bitumenmörtel, der eine Temperatur von 12O⁰C aufweist und aus 235 Gewichtsprozent Verschnittbitumen, 15 Gewichtsprozent Kalksteinfüllstoff und 61,5

Gewichtsprozent »Sand Α« besteht, wird mit auf 90°C erhitztem Kies, der eine Korngröße von 30 bis 60 mm aufweist (untere Korngröße »D 15« = 32mm, d.h. nur 15 Gewichtsprozent der Gesamtfraktion bestehen aus Teilchen mit Korngrößen von 30 bis 32 mm, was ¹As des Gesamtkörnungsbereiches entspricht), vermischt Das erhaltene Gemisch besteht zu 15 Gewichtsprozent aus Bitumenmörtel und zu 85 Gewichtsprozent aus Kies. Das Verschnittbitumen besteht aus 85 Gewichtsprozent nichtaufgeblasenem Bitumen mit einem Penetrationswert von 60/70 dmm und 15 Gewichtsprozent Straßenbauasphalt 50/100 (bestimmt mit dem Straßenteer-Viskosimeter (STV) bei 30° C und mit Hilfe einer 10-mm-Düse). Das bituminöse Gemisch wird dann zum Abdecken der Böschung einer Buhne verwendet, die aus einem aus Bergwerksabraum aufgebauten Deich mit einem Gefälle von 1 :4 besteht. Das Gemisch wird in einer Dicke von 50 cm auf die Böschung aufgebracht. Die Arbeitstemperatur beträgt etwa 100° C

10

Beispiel 3

Ein Bitumenmörtel, der eine Temperatur von 16O⁰C aufweist und aus 20 Gewichtsprozent Bitumen mit einem Penetrationswert von 80/100 dmm, 14 Gewichtsprozent Kalksteinfüllstoff und 66 Gewichtsprozent kornabgestuftem Sand (»D 85« = 2,0 mm) besteht, wird mit Kies mit einer Körngröße von 30 bis 100 mm (untere Korngröße »D 15« = 32 mm), der eine Temperatur von 30°C aufweist, vermischt. Das erhaltene bituminöse Gemisch, das 15 Gewichtsprozent Mörtel und 85 Gewichtsprozent Kies enthält, wird zum Abdecken der Böschung einer Buhne, die aus einem aus Bergwerksabraum aufgebauten Deich mit einem Gefälle von 1 :4 besteht, verwendet. Das Gemisch wird in einer Dicke von 50 cm auf die Böschung aufgebracht Die Arbeitstemperatur beträgt etwa 80° C.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wasserdurchlässige bituminöse Gemische auf der Grundlage eines aus Bitumen und einem Mineralaggregat bestehenden Bitumenmörtels, dadurch gekennzeichnet, daß sie außer diesem Bitumenmörtel eine Gesteinsfraktion enthalten, wobei die in äquivalenten Durchmessern nach der niederländischen Prüfnorm NEN 2560 ausgedrückte Siebmaschenweite, durch die 15 Gewichtsprozent der Gesteinsfraktion hindurchgehen, das A-bis 16fache der analog ausgedrückten Siebmaschenweite, die 85 Gewichtsprozent des Mineralaggregats des Bitumenmörtels hindurchläßt, beträgt, diese untere Korngröße der Gesteinsfraktion im Bereich von 8 bis 100 mm liegt und der Anteil des Bitumenmörtels 10 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgemisch, beträgt, ausgenommen Gemische aus Bitumenmörtel und einer Gesteinsfraktion mit einer Maximalkörnung von 25 bis 40 mm.

2. Bituminöse Gemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bitumen ein nichtgeblasenes Erdölbitumen ist.

3. Verwendung der bituminösen Gemische nach Anspruch 1 und 2 zum Beschichten oder Abdecken von Böschungen, Deichen, Dämmen und Bodenteilen von Wasserläufen oder Meeresböden, vorzugsweise für entsprechende direkt im Wasser zu errichtende Bauten.