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Verfahren zur-Herstellung eines modifizierten bituminösen Bindemittels
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung bituminöser Bindemittel
zur Verwendung in halbwarm verarbeitbaren Mischungen mit Mineralstoffen zum Anbringen
von Schichten im Straßenbau.
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Halbwarm verarbeitbare Mischungen eines bituminösen Bindemittels und
von Mineralstoffen, die als halbwarm verarbeitbare Asphaltmischungen für den Straßenbau
bekannt sind, werden zum Anbringen einer Asphaltschicht auf einen beweglichen Unter
grund und auf einen Untergrund, wo Senkungen zu erwarten sind, verwendet. Auf einem
derartigen Untergrund befriedigen warm angebrachte Asphaltdecken nicht weil diese
zu schnell Risse
zeigen. halbwarm verarbeitbare Mischungen, d.h.
Mischungen, die bei 40 - 100 ' hergestellt und verarbeitet werden können, folgen
der Bewegung des Untergrunds, wodurch weniger leicht Rißbildung darin auftritt.
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Ein Nachteil derartiger halbwarm verarbeitbarer Asphaltmischungen
ist aber, daß sie unter Belastung leicht ihre Struktur ändern und sehr schlecht
eine Zugkraft aufnehmen können. Hierdurch dem können sie schon unter Einfluß des
Verkehrs, der darüber geleitet wird, deformieren.
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Gemäß der Erfindung erhält man eine halbwarm verarbeitbare Asphaltmischung
für den Straßenbau, die einerseits hinreichend elastisch ist, um den Bewegungen
des llntergrunds zu folgen, aber andereseits gegen Deformntion unter Einfluß des
Verkehrs, sogar hei höheren Temperaturen, bestär@ig ist, falls man darin ein bituminöses
Bindemittel anwendet, das ein aromatisches Kohlenwasserstoffharz enthält.
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Die Erfindung bezieht sich folglich auf die Herstellung bituminöser
Bindemittel zur Verwendung in halbwarm verarbeitbaren Mischungen mit Mineralstoffen
zum Anbringen von Schichten in dem Straßenbau dadurch, daß Bitumen und Teeröl und
gegebenenfalls Teer mit einem aromatischen Kohlenwasserstoffharz vermischt werden.
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Vorzugsweise stellt man eine Mischung her, die 4 - 25 Gew.-% des aromatischen
Kohlenwasserstoffharzes enthält.
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Als aromatisches Kohlenwasserstoffharz kann man z.B. ein Harz mit
einem Aromatgehalt Uber 90 % und einem Naphthengehalt unter 5 % verwenden, während
die MolekUle der aromatischen Bestandteile Ringsysteme enthalten, die durchschnittlich
3 bis 4 kondensierte Ringe enthalten, wobei die Ringsysteme auch einige kurze aliphati
sche Seitenketten tragen können.
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Bei Anwendung eines derartigen bituminösen Bindemittels erhalt man
Asphaltmischungen, die rUr verschiedene Zwecke verwendbar sind.
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Außer auf einem beweglichen Untergrund und auf einem Untergrund, wo
Senkungen zu erwarten sind, können sie auch mit Erfolg angewandt werden zum Anbringen
einer Auffüllungsschicht unter einer Betonstraßenkostruktion anstatt der bis heute
üblichen Schichten ten warmverarbeitbarer Asphaltmischungen.
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Gegebenenfalls kann man das aromatische Kohlenwasserstoffharz, das
man erfindungsgemäß in einem bituminösen Bindemittel anwendet, nach mit einem Äthylenmischpolymerisat,
vorzugsweise einem Mischpolymerisat von Äthylen oder Polyäthylen und einem oder
mehreren Acrylat- und/oder Methylacrylatestern und Styrol kombinieren.
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Ein erfindungsgemäß modifiziertes Bindemittel kann auch mit gutem
erfolg in Asphaltischichten, bei denen eine Verstärkung aus synthetischem Textilmaterial
mit einem geeigneten Haftungsmittel imprägniert sein kann oder auch nicht, angewandt
werden.
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Das synthetische Textilmaterial kann z.B. in Form von Fasern, Fäden,
Streifen, Strickerein und Geweben angewandt werden. Besonders gute Ergebnisse werden
mit einer Verstärkung aus Polypropen oder Polyäthylen erhalten, insbesondere falls
dieses Polypropen oder Polyäthylen mit einem Bindemittel imprägniert ist, wie dies
in dem deutschen Patent ........... (Patentanmeldung P 20 13 476.3) beschreiben
ist.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.
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Beispiel 1 Eine Mischung von 7,4 ffi aromatischem Kohlenwasserstoffharz,
14,8 % Bitumen 80/100 77,8 %Cindumix (eine Teerasphaltbitumenmischung von der chemischen
Industrie Uithoorn N.V. hergestellt) wurde folgendermaßen hergestellt: Ein aromatisches
Kohlenwasserstoffharz mit den folgenden Eigenschaften: Verhältnis zwischen der Anzahl
Kohlenstoffatome und Wasserstoffatome 1, o6 Farbe gemäß der UCoaltar scale": 22
spezifisches Gewicht: 1,14
Säurezahl maximal 1 Verseifungszahl maximal
1 Schmelzpunkt : ca. 100 oC wurde verwendet. Dieses Harz wurde unter Mischen auf
140 S erhitztem Bitumen 80/100 unter Verwendung eines Gewichtsteils Harz auf 2 Gewichtsteile
Bitumen zugesetzt. Der Schmelze werde unter intensivem Rühren soviel Cindumix zugesetzt,
daß die Gesamtmischung für 77,8 Gew.-% daraus bestand. Das Cindumix wurde zugesetzt,
während es eine Temperatur von 80 cc hatte. Die Endtemperatur nach der Vermischung
betrug 91 cc.
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Beispiel 2 Ein modifiziertes Bindemittel der folgenden Zusammensetzung:
1,48 Gew.-% eines von zur Firma BASF stammenden Mischpolymerisats, 5,92 % aromatisches
Kohlenwasserstoffharz, 14,80 % Bitumen 80/100 und 77,80 % Cindumix wurde hergestellt.
J)as Bitumen, das aromatische Kohlenwasserstoftharz und das Cindumix waren dieselben
Produkte , wie sie in Beispiel 1 angewandt wurden. Das Mischpolymerisat, das von
der Firma BASF als SB 1357 B.A.S.F. bezeichnet wird, wurde dadurch erhalten, daß
mit einem oxydierten Polyäthylenwachs, Äthylenacrylat und Styrol ein Mischpolymerisat
mit einer Viskosität von 35 000 Centipoise bei 180° und einer Schmelztemperatur
von ca. 130° hergestellt wird. Das als Ausgangsprodukt verwendete oxydierte Polyäthylenwachs
ist gemäß Angabe von BASF ein oxydiertes emulgierbares Polyäthylen mit einem Molekulargewicht
von ca. 1200, einem Schmelzpunkt von 93 - 96 °C, einer Säurezahl zwischen 25 und
35 und einer Verseifungszahl von 45 - 55. Das Mischpolymerisat und das aromatische
Kohlenwasßerstoffharz wurden dem bis auf 160 cc erhitzten Bitumen zugesetzt, wonach
die Mischung mit Cindumix vermischt wurde.
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Zur Illustrierung des Effekts der Erfindung wurden die folgenden Vergleichsversuche
durchgeführt: Vergleichen wurden Asphaltmischungen mit einem bituminösen
Bindemittel, das für 100 % aus Cindumix bestand (Probe A), einem bituminösen Bindemittel
gemäß Beispiel 1 hergestellt (Probe E) und einem bituminösen-Bjndemittel, das gemäß
Beispiel 2 herge-: stellt worden war (Probe CE). Sonst hatten die Aspha;itmischungen
dieselbe Zusammensetzung.
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Die darin angewandten Mineralverbindungen zeigten die folgende Siebanalyse
unter Verwendung von niederländischen Normalsieben: zurückgehalten auf Sieb 5,6
-zurückgehalten auf Sieb 2,8 31 % zurückgehalten auf Sieb 1,4 19 % zurückgehalten
auf Sieb 0,60 15 zurUckgehalten auf Sieb 0,42 9 % zurückgehalten auf Sieb 0,30 4
% zurUckgehal-ten auf Sieb 0,09 6 % zurückgehalten auf-Sieb 0,075 3 % Packung 4%
Dieses Material wurde bei 90 °C mit 7%, aufs Ganze berechnet, der oben erwähnten
Bindemittel vermischt.
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Dann wurden daraus die für die Normal-Marshall-Stabilitätserprobung
Ubliche Weise durch Verdichtung zylindrische Kerne daraus hergestellt bei 7-0 °C
bzw. 90°C. Die-Kerne wurden gemäß dem Normal-Marshall-Versuch auf Stabilität und
Verlauf erprobt, nachdem sie nach der Verdichtung 24 bzw. 48 Stunden aufbewahrt
worden waren, die letzten 2 Stunden in Wasser. Hierbei wurden die folgenden Ergebnisse
erhalten:
| Probe Verdichtunga- Aufbewah- Stabilität Verlauf |
| temperatur rungszeit in kg in mm |
| in ec in Std. |
| 70 24 40,8 2,1 |
| A 70 48 48,5 2,0 |
| 90 48 70,4 1,7 |
| E 70 24 | 93,5 1,7 |
| 70 48 j 115,5 1 1,5 |
| 90 48 141 1,5 |
| 70 24 93 1,6 |
| 90 24 127 1,6 |
| 90 48 154,2 1,6 |
Aus denselben Asphaltmischungen wurden Probebalken hergestellt, die in einem Marshall-Verdichtungsapparat
zum Verdichten von Balken, nach der Verdichtung eine Länge von 35 cm, eine Breite
von 5 cm und eine Höhe von 7 cm zeigten.
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Aus den Proben CE und E wurde ein Probebalken ohne Verstärkung sowie
ein Probebalken mit einer Verstärkung aus einem Polypropengewebe mit einer Maschenöffnung
von 3 x 5 mm hergestellt.
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zur Herstellung des Balkens mit einer Verstärkung wurde zuerst eine
Schicht der Asphaltmischung bei 80 cc auf eine Dicke von 2,8 cm verdichtet, wonach
das Gewebematerial angebracht wurde und dann bei derselben Temperatur auf das Gewebematerial
eine Oberschicht aufgebracht wurde, die Schicht gleichfalls verdichtet wurde und
zwar zu einer Dicke von 4,2 cm.
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Bei diesem Versuch wurden die Balken an zwei Punkten unterstützt,
die sich in einer- Entfernung von 24,5 cm befanden. Die Balken vJurden derart zwischen
den beiden StUtzpunkten belastet, daß die Durchbiegungsgeschwindigkeit in mm/Min.
konstant war und zwar 2 mm/Min. Jede Minute mißt man die Belastungsspannung. Das
Produkt der Summe der gemessenen Spannungen und der Belastungsdauer, bis
Vernichtung
des Balkcns auftritt, ist ein Maß zur die Arbeit, die auf dem Asphaltbalken verrichtet
werden mu13, um die Balken zu vernichten. Dieses Produkt wird als He bezeichnet.
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Dieser Versuch wurde in allen Proben mit Balken, die nach der Verdichtung
24 bzw. 48 Stunden aufbewahrt worden waren (die letzten 2 Stunden in Wasser) gemacht.
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Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:
| Probe Aufbewahrungszeit in Std. He |
| A 24 3r2 |
| 48 5,6 |
| E 24 |
| (ohne Verstärkung) 48 |
| E 24 |
| (mit Verstärkung) 48 717,5 |
| CE 24 24,3 |
| (ohne Verstärkung 48 61,6 |
| CE 24 380,1 |
| (mit Verstärkung) 48 1202,5 |
Aus den Ergebnissen dieser Versuche geht klar hervor, welche günstigen Ergebnisse
mit einem erfindungsgemäß modifizierten Bindemittel erhalten werden, insbesodere
falls im Asphalt eine Verstärkung aus Texti lmateri al angewandt wird.