DE2013476A1 - Reinforcing material for asphalt layers based on synthetic textile material and process for the manufacture of a binder which is used when manufacturing such a reinforcing material - Google Patents
Reinforcing material for asphalt layers based on synthetic textile material and process for the manufacture of a binder which is used when manufacturing such a reinforcing materialInfo
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N.V. Internationale Industriebevordering, s=== sssssssssssssss sssesss = = = = = = ===== =: NV Internationale Industriebevordering, s === sssssssssssssss sssesss = = = = = = ===== =:
Soesterberg/Niederlande, undSoesterberg / Netherlands, and
Technische Industrieberatung, Düsseldorf ssassa = == = as == = = = = = ======sscsssnsssssasq Technical industrial consulting, Düsseldorf ssassa = == = as == = = = = = ====== sscsssnsssssasq
Verstärkungsmaterial für AsphaltschichtenReinforcement material for asphalt layers
auf der Basis von synthetischem Textilmaterial und Verfahren zur Herstellung eines on the basis of synthetic textile material and process for the production of one
3EZ SS S5 SS SS SS SS S SS SS SS! SS SS SS S SS SS SS SS IJS SZ- SS SZ SE w « SS ~ S ^' SS SS SS SS SS 'S SS SS SS SS ™ SS3EZ SS S5 SS SS SS SS S SS SS SS! SS SS SS S SS SS SS SS IJS SZ- SS SZ SE w «SS ~ S ^ ' SS SS SS SS SS' S SS SS SS SS ™ SS
Bindemittels, das verwendet wird, wenn manBinder that is used when making
ein deartiges Verstärkungsmaterial herstelltproduces such a reinforcing material
Uie vorliegende trtindung betrifft Verstärkungsmaterial für Asphaltschichten auf der Basis von. synthetischem Textilmaterial. . ' The present invention relates to reinforcement material for Asphalt layers based on. synthetic textile material. . '
Es ist bekannt, synthetisches Textilmaterial als Verstärkungsmaterial in Asphaltschichten zu verwenden,, die verwendet werden beim Straßenbau und auch beim Bau und beim Wasserbau. Dabei besteht ein wichtiges Problem darin, eine genügende HaftungIt is known to use synthetic textile material as reinforcement material in asphalt layers that are used in road construction and also in construction and hydraulic engineering. An important problem here is sufficient adhesion
009.040/Uta009.040 / Uta
- 2 zwischen dem Verstärkungsmaterial und dem Asphalt zu bewirken.- 2 to effect between the reinforcement material and the asphalt.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verstärkungsmaterial auf der Basis von synthetischem Textilmaterial, das ausgezeichnet an Asphalt anhaftet, wenn der letztere beim Straßenbau, beim Bau und bein Wasserbau verwendet wird.The present invention provides a reinforcement material the basis of synthetic textile material, which adheres perfectly to asphalt when the latter is used in road construction, when Construction and hydraulic engineering is used.
Das erfindungsgemäße Verstärkungsmaterial besteht aus synthetischem Material, das mit einer Mischung eines aromatischen Kohlenwasserstoff harzes und Bitumen imprägniert ist.The reinforcing material according to the invention consists of synthetic Material impregnated with a mixture of aromatic hydrocarbon resin and bitumen.
Unter dem Ausdruck "Bitumen" v/erden Produkte verstanden, die als solche in "The Petroleum Handbook", herausgegeben 1948 durch die "The Shell Petroleum Company Limited", Seite 549 angegeben sind. Weiterhin wird angenommen, daß Mineralwachs mit Bitumen gleichzusetzen ist.By the term "bitumen" is meant products identified as such in "The Petroleum Handbook", published 1948 by "The Shell Petroleum Company Limited", page 549. It is also believed that mineral wax is to be equated with bitumen.
Vorzugsweise sind das Bitumen und das aromatische Harz in dem erfindungsgemäßen Verstärkungsmaterial in einem Gewichtsverhältnis von mindestens 1:12 vorhanden.Preferably the bitumen and the aromatic resin are in a weight ratio in the reinforcing material according to the invention of at least 1:12 available.
Das synthetische Textilmaterial kann von verschiedenster Art sein. Es kann z.B. bestehen aus Polypropylen, Polyäthylen, einem Polyamid, Glas, Polyestern und dergleichen. Es kann vorliegen in Form von Filamenten, losen Fasern, Multifilamenten, schmalen Streifen, Strickwaren, Geweben etc.The synthetic textile material can be of various types. It can e.g. consist of polypropylene, polyethylene, a polyamide, glass, polyesters and the like. It can be in the form of filaments, loose fibers, multifilaments, narrow stripes, knitwear, fabrics, etc.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Bindemittel, das bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Verstärkungsmaterials verwendet wird.The present invention also relates to a binder which is used in the production of the reinforcing material according to the invention is used.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein derartiges Bindemittel hergestellt werden, indem man einen aromatischen Kohlenwasserstoff zusammen mit Bitumen in einem organischen Lösungsmitte] unter Anwendung eines Emulgators dispergiert.According to the present invention, such a binder can be prepared by adding an aromatic hydrocarbon together with bitumen in an organic solvent] dispersed using an emulsifier.
009840/1482009840/1482
Vorzugsweise verwendet man ein aromatisches Kohlenwasserstoffharz mit ainem Aromatengehalt von über 90 %1 einem Naphthengehalt unter 5 %, wobei die Moleküle der aromatischen Bestandteile Ringsysteme umfassen, die im Durchschnitt 3 bis 4 kondensierte Rinae enthalten, wobei die Ringsysteme einige weniqe kur?e alinhc=!*-ische S^itenketten tragen.It is preferred to use an aromatic hydrocarbon resin with an aromatic content of over 90 % 1 a naphthene content of less than 5%, the molecules of the aromatic constituents comprising ring systems containing an average of 3 to 4 condensed rings, the ring systems being a few short distances alinhc =! * -wearing s ^ ited chains.
Ein aromatisches Kohlenwasserstoffharz kann erhalten werden, z.B. als Rückstand, wenn man rohes Mineralöl crackt.An aromatic hydrocarbon resin can be obtained, for example, as a residue when cracking crude mineral oil.
Ein Beispiel für ein aromatisches Kohlenwasserstoffharz, das erfolgreich gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, ist ein Harz mit den folgenden Eigenschaften: .An example of an aromatic hydrocarbon resin that which can be successfully applied in accordance with the present invention is a resin having the following properties:.
Verhältnis zwischen der Anzahl der Kohlenstoffatome und der Wasserstoffatome: 1,06Ratio between the number of carbon atoms and the number of hydrogen atoms: 1.06
Farbe gemäß dem "coaltar scale" 22Color according to the "coaltar scale" 22
spezifisches Gewicht 1,4specific weight 1.4
Säurezahl, maximal 1Acid number, maximum 1
Verseifungszahl, maximal 1Saponification number, maximum 1
F etwa 1000CF about 100 ° C
Als Bitumen wird vorzugsweise ein Bitumen mit einem Durchlässigkeitswert (penetration value) zwischen 50 und 220 verwendet, Bei der Wahl des Bitumens wird man auch die Art des Asphalts, in dem das Verstärkungsmaterial verwendet werden soll, berücksichtigen. A bitumen with a permeability value is preferably used as the bitumen (penetration value) between 50 and 220 is used, when choosing the bitumen, one will also consider the type of asphalt, in which the reinforcement material is to be used.
Vieri" it. Ξ η sin eirxiricuncii^eniiifiss "i.ri'jüH'ix.'ce! iitii si.fl.Xi. v^jlv^uO1?! man vorzugsweise ein nicht-ionisches Emulgiermittel, z.B. Emulan AF von BASF, (dies ist ein äthoxylierter Fettsäurealkohol von mittlerem Molekulargewicht, der bekannt ist als Emulgiermittel für Öl-in-Wasser-Emulsionen und Dispersionen von organischem Material in organischen Lösungsmitteln) und/oder Emulphor EL von BASF (ätho:cyliertes Rizinusöl).Vieri "it. Ξ η sin eirxiricuncii ^ eniiifiss"i.ri'jüH'ix.'ce! iitii si.fl.Xi. v ^ jlv ^ uO 1 ?! one preferably uses a non-ionic emulsifier, e.g. Emulan AF from BASF (this is an ethoxylated fatty acid alcohol of medium molecular weight, which is known as an emulsifier for oil-in-water emulsions and dispersions of organic material in organic solvents) and / or Emulphor EL from BASF (ether: cylated castor oil).
009840/1482 „„,„ mPECrED 009840/1482 "", " mPECrED
Wenn man ein erfindungsgemäßes Bindemittel herstellt, verwendet man vorzugsweise Essigsäureäthylester als Lösungsmittel. Ein sehr geeignetes. Bindemittel ist eine Mischung, die aus 10 bis 60 Gewichts-% eines aromatischen Kohlenwasserstoffharzes und mehr als 30 Gewichts-% organisches Lösungsmittel und mindestens 5 % Bitumen und mindestens 1 %■Emulgiermittel besteht.When preparing a binder according to the invention, ethyl acetate is preferably used as the solvent. A very suitable one. Binder is a mixture consisting of 10 to 60% by weight of an aromatic hydrocarbon resin and more than 30% by weight of organic solvent and at least 5% bitumen and at least 1 % emulsifier.
Wenn man das Bindemittel herstellt, geht man vorzugsweise so. vor, daß man das Harz und das Bitumen zusammenschmilzt, worauf man den EssigsMureäthylester und daraufhin das Emulgiermittel W dazugibt und das Ganze unter intensivem Rühren abkühlen läßt. Das Bitumen und das Harz werden zusammengeschmolzen, z.B, bei einer Temperatur von 1300C, worauf man auf unterhalb lOO°C abkühlen läßt, bevor man den Essigsäureäthylester zugibt. Daraufhin wird das Emulgiermittel bei einer Temperatur zwischen z.B. 40 und 90 C zugegeben, worauf man das Gcnze unter intensivem Rühren abkühlen läßt. Dabei erhält man eine homogene Mischung, die sich nicht bei. niederen Temperaturen, z.B. 5°C, wieder auftrennt.This is the preferred way to go when making the binder. suggest that the resin and the bitumen are melted together, whereupon the ethyl acetate and then the emulsifier W are added and the whole is allowed to cool while stirring vigorously. The bitumen and the resin are melted together, for example, before adding the ethyl acetate at a temperature of 130 0 C, then allowed to cool to below lOO ° C. The emulsifier is then added at a temperature between, for example, 40 and 90 ° C., whereupon the whole is allowed to cool while stirring vigorously. This gives a homogeneous mixture that does not change. lower temperatures, for example 5 ° C, separates again.
Ein derartig hergestelltes Bindemittel kann auf Textilmaterial, z.B. ein Gewebe, bei jeder gewünschten Temperatur aufgebracht werden durch Eintauchen des Textilmaterials in das Bindemittel oder durch Besprühen. Die Fäden des Textilmaterials halten im allgemeinen 35 Gewichts-% des Bindemittels (Trockengewicht) zurück.A binder so produced can be applied to textile material, e.g., a woven fabric, at any desired temperature are made by dipping the textile material in the binder or by spraying it. The threads of the textile material hold in generally 35% by weight of the binder (dry weight).
15 Gewichtsteile Bitumen mit einem Durchdringungs-Wert von wurden mit 35 Gewichtsteilen des oben erwähnten aromatischen Kohlenwasserstoffharzes verschmolzen bei einer Temperatur von 1300C. Die Schmelze wurde auf unterhalb 100°C unter Rühren abgekühlt, worauf man 45 Gewichtsteile Essigsäureäthylester hinzugab., daraufhin wurde oie Mischung unter Rühren auf unterhalb 90 C abgekühlt, worauf man 5 Gewichtsteile Emulan AF zugab„15 parts by weight of bitumen having a permeation value of were mixed with 35 parts by weight of the aromatic hydrocarbon resin mentioned above, melted at a temperature of 130 0 C. The melt was cooled to below 100 ° C with stirring, followed by 45 parts by weight of ethyl acetate hinzugab., Then was oie The mixture was cooled to below 90 ° C. with stirring, whereupon 5 parts by weight of Emulan AF were added "
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,Die Mischung wurde unter Rühren abgekühlt, wodurch man eine •homogene Mischung erhielt., The mixture was cooled with stirring, whereby a • received homogeneous mixture.
Ein Gewebe aus Polyestermultifilament mit einer Maschenweite von 10 χ 10 mm wurde in das so hergestellte Bindemittel eingetaucht, wobei es etwa 90 g Bindemittel (nach dem Trocknen) pro m aufnahm. Nach dem Entfernen aus dem Bindemittelbad ließ man das Bindemittel bei 40 bis 5O0C trocknen, wobei der Essigsäureäthylester verdampfte»A fabric made of polyester multifilament with a mesh size of 10 10 mm was immersed in the binder produced in this way, taking up about 90 g of binder (after drying) per m. After removal from the binder bath was allowed to dry the binder at 40 to 5O 0 C, wherein the ethyl acetate evaporated "
Zur Erläuterung der Wirkung des erfindungsgemäßen Verstärkungsmaterials wurden die folgenden Vergleichsversuche ausgeführt: To explain the effect of the reinforcing material according to the invention, the following comparative tests were carried out:
Es wurden Teststücke hergestellt aus einer Asphaltmischung, die 42 Gewichts-% Feinsand mit einer maximalen Korngröße Von 3 mm, 53 % Grobsand mit einer Korngröße von 3 bis 8 mm, 5 % Kalksteinmehl und 6 % Bitumen (bezogen auf das gesamte Mineral) mit einem Durchdringungs-Wert von 80/1000 enthielt, wobei man diese Teststücke in einer Marshall-Verdichtungsvorrichtung verdichtete, nachdem man sie so geformt hatte, daß sie nach dem Verdichten eine Länge von 35 cm, eine Breite von 5 cm und eine Dicke von 7 cm aufwiesen. Ein Teststück ohne Verstärkung wurde verglichen mit einem Teststück mit einem Verstärkung aus einem Polyestermultif ilamentgewebe mit einer Maschenweite von 10 χ IQ mm und mit einem Teststück mit einer Verstärkung, die nach dem oben angegebenen Beispiel behandelt worden war. Wenn man eine Verstärkung anwendete, wurde zunächst eine Schicht der. AsDhaltmischung in einer Form in der Verdien tungsvor richtung bei einer Temperatur von 1401^C zu einer Dicke von 2,8 cm verdichtet, worauf das Gewebematerial auf die Asphaltschicht bei etwa 30 C aufgebracht wurde und worauf eine obere Schicht! auf das Gewebematerial bei 1400C aufgegossen wurde und man diefee Schicht auch verdichtet, und zwar zu einer Dicke von 4,2 cm. 24 Stunden später wurden die Teststücke,"die die letzten 2 Stunden im Wasser aufbewahrt worden waren, untersucht auf ihre Biegefestigkeit in einer Marshallpresse mit einer elektronischen Schreibvorrichtung, uobei diese. • Presse für den Zweck angepaßt wurde. Die Stücke wurden an zweiTest pieces were made from an asphalt mixture containing 42% by weight of fine sand with a maximum grain size of 3 mm, 53% coarse sand with a grain size of 3 to 8 mm, 5% limestone powder and 6% bitumen (based on the total mineral) with a Penetration value of 80/1000, these test pieces being compacted in a Marshall compactor after being shaped to have a length of 35 cm, a width of 5 cm and a thickness of 7 cm after compacting . A test piece without reinforcement was compared with a test piece with a reinforcement made of a polyester multifilament fabric with a mesh size of 10 χ IQ mm and with a test piece with a reinforcement which had been treated according to the example given above. When a reinforcement was applied, a layer of the. AsDhalt mixture in a form in the earning device at a temperature of 140 1 ^ C compacted to a thickness of 2.8 cm, whereupon the fabric material was applied to the asphalt layer at about 30 C and whereupon an upper layer! was cast onto the fabric material at 140 0 C and is also compressed diefee layer, namely cm to a thickness of 4.2. Twenty-four hours later, the test pieces "which had been kept in water for the last 2 hours" were examined for flexural strength in a Marshall press with an electronic writing device, the press being adapted for the purpose
009840/1482009840/1482
Punkten unterstützt, die einen Abstand von 24,5 cm aufwiesen. Das Stück wurde zwischen den beiden Auflagepunkten derartig belastet, daß die Verbiegungsgeschwindigkeit in mm/Minute konstant war.Points supported that were 24.5 cm apart. The piece became like this between the two support points loaded that the bending speed in mm / minute constant was.
Die maximale Belastungskraft, die dafür nötig war, wurde gemessen. Die F>iegezuqfestigkeit wird durch die Formel bestimmt:The maximum load force required for this was measured. The tensile strength is determined by the formula:
1/4 PL1/4 PL
1/6 Bh2 1/6 hour 2
k P= maximale gemessene Belastung, I» = Abstand zwischen den Auflagepunkten, B = Breite des Teststücks, h = Höhe des Teststücks,k P = maximum measured load, I »= distance between the support points, B = width of the test piece, h = height of the test piece,
Weiterhin wurde die Verbiegung gemessen in dem Moment, da das Stück bricht (dann ist die Belastung im wesentlichen auf O abgesunken ).Furthermore, the deflection was measured at the moment when the piece breaks (then the load has dropped to essentially zero ).
Die folgenden Resultate wurden in den Untersuchungen erhalten:The following results were obtained in the investigations:
a) Für das Asphaltstück*ohne Verstärkung Biegezugfestigkeit:a) For the asphalt piece * without reinforcement, flexural strength:
2
4,9 kg/cm ; maximale Ablenkung: 6,5 mm,2
4.9 kg / cm; maximum deflection: 6.5 mm,
b) für ein Stück mit einer Verstärkung ohne das Bindemittel: k Biegefestigkeit: 4,8 kg/cm ; maximale Ablenkung: 5,9 mm,b) for a piece with a reinforcement without the binder: k flexural strength: 4.8 kg / cm; maximum deflection: 5.9 mm,
c) für das Stück mit einer Verstärkung, die mit einem erfindungsgemäßen Bindemittel imprägniert war, das unter Anwendung eines Bitumen mit einem Durchdringungs-Wert von 80c) for the piece with a reinforcement with a reinforcement according to the invention Binder was impregnated using a bitumen with a penetration value of 80
hergestellt worden war: Biegefestigkeit: 6,2 kg/cm ; maximale Ablenkung·' mehr als 22 mm.was made: flexural strength: 6.2 kg / cm; maximum deflection · 'more than 22 mm.
d) für ein Stück mit einer Verstärkung, die mit einem erfindungsgemä'ßen Bindemittel imprägniert war, das hergestelltd) for a piece with a reinforcement that has a reinforcement according to the invention Binder was impregnated that produced
• wurde unter Verwendung eines Bitumen mit einem Durchlässig-• was made using a bitumen with a permeable
2 keitswert von 180: Biegefestigkeit: 5,5 kg/cm ; maximale Ablenkung: mehr als 22 mm.2 strength value of 180: flexural strength: 5.5 kg / cm; maximum Deflection: more than 22 mm.
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Daraus ist zu ersehen, daß bei Anwendung eines erfindungsgemäßen Bindemittels der verstärkte Asphalt viel stärker und elastischer ist, als wenn man eine Verstärkung verwendet, ohne daß man dieses Bindemittel aufbringt.From this it can be seen that when a binder according to the invention is used, the reinforced asphalt is much stronger and is more elastic than using a reinforcement without applying this binder.
Ein gutes Meß für den.Grad der Haftung des Asphalts an dem Verstärkungsmaterial ist He.A good measure of the degree of adhesion of the asphalt to the Reinforcement material is He.
Diese Größe wird wie folgt bestimmt:This size is determined as follows:
In dem Belastungstest wird das Teststück derartig belastet, daß eine konstante Ablenkung von 2 mm pro Minute auftritt. Für jede Minute wird der Belastungsdruck gemessen. Das Produkt der Summe der Spannungen und der Dauer der Belastung, bis das Stück bricht, ist ein Maß für die Energie, die an das Asphaltstück abgegeben werden muß, damit es zerbricht, und dieses Produkt wird als He angegeben.In the stress test, the test piece is stressed so that a constant deflection of 2 mm per minute occurs. The loading pressure is measured for every minute. The product the sum of the stresses and the duration of the load until the piece breaks is a measure of the energy that is transferred to the piece of asphalt must be dispensed for it to break, and this product is reported as He.
Für-die oben untersuchten Stücke wurden die folgenden Werte für He erhalten:For the pieces examined above, the following values were obtained for he received:
Asphaltstück ohne Verstärkung 30,4Asphalt piece without reinforcement 30.4
Asphaltstück mit Verstärkung, jedoch nichtAsphalt piece with reinforcement, but not
mit Bindemittel imprägniert 60,5impregnated with binder 60.5
Asphaltstück mit Verstärkung, behandelt mit • einem Bindemittel, das unter Anwendung eines Bitumens hergestellt wurde, das einen Durchdrinqungs-Wert von 80 hat 619Asphalt piece with reinforcing, treated with • a binder was prepared using a bitumen having a D value of u rchdrinqungs 80,619
Asphaltstück mit Verstärkung, das imprägniert wurde mit dem Bindemittel, das hergestellt wurde unter "firv.'endtsnc! von ^!tunnii! ü'ifc t*ii!*:··! Durchdrinounas-Wert von 180 520.Piece of asphalt with reinforcement that has been impregnated with the binder that has been made was named under "firv.'endtsnc! by ^! tunnii! ü'ifc t * ii! *: ··! Durchdrinounas value of 180 520.
Die große Wirksamkeit der Anwendung eines erfindungsgemäßen Bindemittels bei einer Verstärkung für Asphaltschichten ist aus dem obenstehenden ersichtlich.The great effectiveness of the use of a binder according to the invention in reinforcement for asphalt layers is can be seen from the above.
Q09840/U82Q09840 / U82
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