DE2139639C3

DE2139639C3 - Verfahren zur Herstellung von warmeinbaufähigem, werksgemischten Asphaltbeton

Info

Publication number: DE2139639C3
Application number: DE2139639A
Authority: DE
Inventors: Karl Gunnar Haessleholm Ohlson (Schweden)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-12-02
Filing date: 1971-08-07
Publication date: 1980-03-20
Also published as: BE776104A; DK146262B; CH535068A; DK146262C; NL7116609A; DE2139639B2; SE347989C; ES397500A1; JPS515653B1; DE2139639A1; IT959352B; CA955923A; SU520929A3; FR2117156A5; GB1378386A; SE347989B; NL179150B; AT324200B; NL179150C; ZA717903B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von warmeinbaufähigem, werksgemischtem, aus Bitumen und Zuschlagstoffen mit gegebenenfalls Füller bestehendem Asphaltbeton, wobei die getrockneten und erhitzten Zuschlagstoffe in zwei Fraktionen aus gröberen, im wesentlichen staubfreien Teilchen und aus feineren Teilchen aufgeteilt und dann diese Fraktionen in erhitztem Zustand mit dem erhitzten Bitumen gemischt werden.

Bei einem solchen Heißmischen von Asphaltbeton in Asphaltwerken liegen ganz andersartige Verhältnisse vor als bei Verwendung von Bitumenlösungen oder Bitumenemulsionen anstelle von durch Erhitzen in leichtflüssige Form gebrachten Bitumens. Es bestehen Vorschriften über die Beschaffenheit der für Asphaltbeton zu verwendeten Materialien. Das verwendete Bitumen soll gemäß diesen Vorschriften üblicherweise eine Viskosität von 500 Centistoke bei einer Temperatur von 120 bis 140° Codereine Penetration von 50 bis 250 mm ■ 10 ' (ASTM D5 bei 2.1° C) haben. Sowohl das Bitumen als auch die Zuschlagstoffe sollen für das Mischen auf eine Temperatur von 140 bis 170° C erhitzt sein. Die Zuschlagstoffe sollen aus Teilchen oder Stücken verschiedener Größe bestehen, wobei die Korngrößenverteilung einer vorgeschriebenen stetigen Sieblinie angepaßt sein soll. Die Zuschlagstoffe können vorteilhaft aus Splitt bestehen, Naturkies und Natursand lassen sich jedoch auch verwenden. Die höchste Teilchengröße der Zuschlagstoffe kann für verschiedene Arten von Asphaltbeton beträchtlich variieren, z. B. von einer maximalen Größe von 4 mm bis zu 25 mm. Die Korngrößenverteilung der Zuschlagstoffe erstreckt sich bis auf nahezu 0 mm hinab; bei Zuschlagstoffen mit kleineren Korngrößen als 0,074 mm spricht man aber von Füller. Je nach den einzuhaltenden Vorschriften setzt man Füller hinzu oder läßt einen besonderen Zusatz solchen Füllers weg.

Bei den gegenwärtig üblichen Herstellungsverfahren werden alle Zuschlagstoffe getrocknet und erhitzt und dann, gegebenenfalls mit einem besonderen Füllerzusatz, in einen Mischer gegeben und dort während etwa 15 sek gemischt, worauf das zu leichtflüssigem Zustand erhitzte Bitumen in zweckmäßiger Menge in den Mischer eingeführt und das Mischen über eine zweckmäßige Zeitspanne fortgesetzt wird. Die durch das Mischen erhaltene Asphaltbetonmasse wird dann aus dem Mischer herausgenommen und zu einer Arbeitsstelle befördert, wo die Masse in warmem Zustand auf eine vorbereitete Unterlage verteilt und durch Walzen komprimiert wird. Damit die in dieser Weise erhaltene Asphaltbetonschicht möglichst gute Eigenschaften erhält, ist es wichtig, daß die Oberflächen der Zuschlagstücke so vollständig wie möglich ι mit einem daran haftenden Bitumenüberzug abgedeckt sind. Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Herstellungsverfahren für werksgemischen Asphaltbeton nicht zu einer vollständigen Abdeckung sämtlicher Flächen der Zuschlagstoffe mit einer Bitumenschicht führen, und zwar auch dann nicht, wenn die Mischzeit weit über diejenige Zeit hinaus verlängert wird, die mit Rücksicht auf den Ausnutzungsgrad der teuren Asphaltwerke als ökonomisch rechtfertigbar anzusehen ist.

In der DE-OS 1594 725 ist ein Verfahren zum Herstellen von bituminösem Mischgut beschrieben, bei dem die Zuschlagstoffe vor ihrem Einmischen in das Bitumen in zwei Fraktionen aufgeteilt werden. Diese Aufteilung ergibt sich bei dem vorbeschriebenen Verfahren praktisch zwangsläufig, da beim Trocknen der Zuschlagstoffe im wesentlichen staubförmige Bestandteile mit der Trockenluft mitgerissen werden. Diese Staubfraktion wird bei dem bekannten Verfahren aus der Trockenluft zurückgewonnen und als Füller verwendet, wobei das Wiederzusammenführen im gewünschten Verhältnis bereits vor dem Einmischen in das Bitumen oder gleichzeitig mit der Zugabe der übrigen Zuschlagstoffe erfolgt. In der Vorveröffentlichung wird in keiner Weise das Problem angesprochen, wie man am besten einen vollständigen Bitumenüberzug aller Teilchen der Zuschlagstoffe erreichen kann.

Darin besteht jedoch die Aufgabe der Erfindung.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zuschlagstoffe in die beiden Fraktionen in der Weise aufgeteilt werden, daß die feinere Fraktion die Teilchen der Zuschlagstoffe enthält, deren Korngröße höchstens 2 mm ist, daß zuerst die gröbere, im wesentlichen staubfreie Fraktion mit all dem für den Beton erforderlichen Bitumen in einer solchen Menge gemischt wird, daß sämtliche Oberflächen der Teilchen von dem Bitumen überzogen werden, und daß dann die feinere Fraktion, gegebenenfalls zusammen mit Füller, zugesetzt wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht man, daß sämtliche Flächen aller Zuschlagstoffe gut mit Bitumen abgedeckt werden. Beim Mischen werden die Stücke oder Teilchen der gröberen Fraktion an allen Oberflächen mit einer Bitumenschicht überzogen, ballen sich jedoch nicht zusammen, sondern verbleiben infolge ihrer Größe und ihres Gewichts frei beweglich. Bei Hinbringen der feineren Fraktion und gegebenenfalls des Füllers in den Mischer werden diese kleinen Teilchen die Bitumenüberzüge an den Stücken oder Körnern der gröberen Fraktion »bestäuben« und in sie einsinken. Die fertiggemischte Asphaltbetonmasse kann als ein Teig beschrieben

werden, dessen Bestandteile ohne schwer aufzubrechende Zusammenballungen homogen gemischt sind. Man kann sagen, der Teig ist aus Einheiten aufgebaut, die aus je einem Korn oder Stück der gröberen Fraktion mit einer kontinuierlichen und ganz abdeckenden, cremeartigen Bitumenschicht mit darin eingebetteten Teilchen der feineren Fraktion (und gegebenenfalls verwendeten Füllers) bestehen, und die Einheiten sind durch ihre cremeartigen Bitumenschichten zu einem Teig zusammengeklebt, der erforderlich ist, um bei der nachfolgenden Handhabung der Asphaltmasse ein Absetzen zu verhindern.

Die Erfindung ergibt eine nicht voraussehbare und völlig überraschend große Verbesserung der Marshallstabilität der Asphaltbetonmasse. Wenn man die gleichen Bestandteile einsetzt und die gleiche Verfahrensweise verwendet, mit Ausnahme, daß man das Mischen einmal in der bekannten Weise und zum anderen in Übereinstimmung mit der Erfindung ausführt, so findet man, daß die fertiggemischte Asphaltbetonmasse bei Anwendung der Erfindung eine Marshallstabilität erhält, die beträchtlich größer ist als bei bekanntem Vorgehen. Außerdem bringt die Erfindung den Gewinn, daß die gesamte Mischzeil sehr kurz gehalten und die Bitumenmenge herabgesetzt werden kann, was alles zu einer Verbilligung gegenüber den üblichen Methoden beiträgt. Es hat sich auch gezeigt, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die aus dem Mischer herausgenommene fertiggemischte Asphaitbetonmasse von jeder Neigung zum Entmischen völlig frei ist, d. h. die durch das Mischen erzielte Homogenität der Masse nicht durch die Handhabung gestört wird, der die Masse nach der Herausnahme aus dem Mischer ausgesetzt wird, und die fertige Asphaltbetonlage eine beträchtlichgeringere Neigung zur Bitumenausscheidung zeigt als eine entsprechende Asphaltbetonlage, deren Bestandteile in bekannter Weise gemischt wurden. Die Erfindung erfordert ferner kein Abweichen von den herkömmlichen Beschaffenheitsvorschriften für die für Asphaltbeton zu verwendenden Materialien.

Die Erfindung stützt sich auf die Erkenntnis, daß es wichtig ist, beim Mischen die Viskosität des Bitumens bei einem niedrigen Wert zu halten, welcher durch Erhitzendes Bitumens auf eine vorgeschriebene Mischungstemperatur erreicht wird. Bei dem bekannten Mischverfahren hat es sich gezeigt, daß das Bitumen, das in leichtflüssiger Form in den Mischer gegeben wird, schnell in eine cremeartige Konsistenz übergeht, obgleich keine Temperatursenkung erfolgt, da die Zuschlagstoffe in der Hauptsache die gleiche Temperatur haben wie das Bitumen. Dem cremeartigen Bitumen ist es sehr schwer, Überzüge an den größeren Stücken oder Körnern der Zuschlagstoffe zu bilden, und man erhält eine kräftige Klumpenbildung im Mischer. Dieses Phänomen, daß die Bitumenflüssigkeit in eine cremeartige Konsistenz übergeht, ist - wie es sich gezeigt hat - darauf zurückzuführen, daß die feinsten Teilchen der Zuschlagstoffe sich in einer anderen Weise gegenüber der Bitumenflüssigkeit ver- , halten als die gröberen Körner. Zuschlagkörner, die kleiner sind als eine bestimmte Abmessung, welche von Faktoren abhängt wie der Art und dem spezifischen Gewicht der Zuschlagstoffe und der Art des Bitumenmaterials, die von Fall zu Fall etwas variieren, , haben die Eigenschaft, daß sie nach Einbringen in flüssiges Bitumen zum Unterschied von größeren Körnern keine Möglichkeit haben, unter der Einwirkung der Schwerkraft das flüssige Bitumen als freies, mit einem Bitumenüberzug versehenes Teilchen wieder zu verlassen. Die kleinen Teilchen, die bei dem bekannten Mischverfahren bereits zu Beginn des Vor-

. ganges mit der Bitumenflüssigkeit in Berührung kommen, werden somit von der Bitumenflüssigkeit eingefangen und verbleiben darin und machen diese cremeartig, bevor noch das flüssige Bitumen die größeren Körner mit einer kontinuierlichen und völlig

ι abdeckenden Schicht hat überziehen können.

Diese Erkenntnis wird erfindungsgemäß in der Art ausgenützt, daß sämtliche Teilchen der Zuschlagstoffe, die hinreichend groß sind, um als individuelle, freie, mit Bitumen überzogene Körner oder Stücke

, im Mischer zu erscheinen, zunächst mit sämtlicher Bitumenflüssigkeit gemischt werden, welche dabei ihre niedrige Viskosität und somit ihr Vermögen beibehält, die Körner mit einem kontinuierlichen Überzug an allen Oberflächen zu versehen, bevor die kleineren Teilchen ir. den Mischer gegeben werden. Beim Einbringen in den Mischer werden diese kleineren Teilchen die Bitumenüberzüge der größeren Körner »bestäuben« und in sie einsinken, wobei diese Überzüge in crerneartige Konsistenz übergehen. Diese Erhöhung der Viskosität der Bitumenüberzüge in diesem Stadium der Bereitung der Asphaltbelonmasse ist nicht dem Bestreben hinderlich, eine vollständige Abdeckung sämtlicher Zuschlagstoffkörner mit Bitumenüberzügen zu erreichen, denn die größeren Körner sind ja bereits ganz mit Bitumen überzogen und die kleineren Teilchen werden ebenfalls an allen Flächen mit Bitumen abgedeckt, da sie in die Bitumenüberzüge der größeren Körner eingebettet werden. Die Erhöhung der Viskosität der Bitumenüberzüge in dem genannten Stadium der Bereitung der Masse ist dadurch bedeutungsvoll, daß der Übergang der Bitumenüberzüge in eine cremeartige.Konsistenz mit sich führt, daß die Neigung der fertigen Masse zu einem Entmischen gänzlich verhindert wird und daß die Masse beim Ausbreiten als Schicht auf einer Unterlage unmittelbar eine so gute Stabilität zeigt, daß die Schicht unverzüglich durch Walzen konipaktiert werden kann.

Bei Anwendung der Erfindung gilt es, jeweils zu bestimmen, mit welcher Korngrößengrenze zwischen der zuerst mit allem Bitumen im Mischer zu mischenden gröberen Fraktion und der in einem späteren Stadium des Mischvorganges hinzuzusetzenden feineren Fraktion die Zuschlagstoffe aufgeteilt werden sollen. Diese Bestimmung kann durch Ausführung von Probemischungen bewerkstelligt werden, bei denen man verschiedene Korngrößengrenzen wählt. Bei den Probemischungen wird beobachtet, wie gut die Teilchen der gröberen Fraktion der Zuschlagstoffe mit einer Bitumenschicht abgedeckt werden, ob das Bitumen beim Mischen mit der gröberen Fraktion seine Viskosität in cremeartige Konsistenz ändert und wie hoch die Marshallstabilität der Probemischung ist. Als richtiges Aufteilungsverhältnis wird dasjenige verwendet, bei dem sämtliche Teilchen der Zuschlagstoffe mit Bitumen ganz abgedeckt sind, keine merkbare cremeartige Struktur des Asphalts bei der Mischung mit der gröberen Zuschlagfraktion entstanden ist und die Marshallstabilität am größten ist.

Bei der Entwicklung der Erfindung sind viele verschiedene Arten von Zuschlagstoffen untersucht worden, und es hat sich dabei erwiesen, daß es zum Erzielen einer erfindungsgemäßen Verbesserung immer

erforderlich ist, daß die Aufteilung der Mineralzuschlagstoffe in die gröbere Fraktion und die feinere Fraktion so ausgeführt wird, daß die feinere Fraktion die Teilchen der Zuschlagstoffe enthält, deren Korngröße höchstens 2 mm beträgt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbcispieles näher erläutert.

Beispiel

Ais Zuschlagstoffe wurden verwendet: Gew.-% Splitt, Korngröße 2-12 mm 75,4

Natursand, Korngröße 0,09-2 mm 18,8

Füller, Korngröße 0-0,09 mm 5,8

Als Bindemittel wurde Bitumen mit einer Penetration von 80 mm · 10 ' (ASTM D5 bei 25° C) verwendet, und die angewendete Bitumenmenge betrug 4,5 Gew.-% der gesamten Zuschlagstoffe.

Alle Zuschlagstoffe wurden getrocknet und auf eine Mischungstemperatur von 150° C erhitzt. Zwei Gemische mit Bitumen wurden hergestellt. Das eine Gemisch A wurde in bekannter Weise dadurch hergestellt, daß sämtliche Zuschlagstoffe in den Mischer des Asphaltwerks eingebracht und während 15 sek gemischt wurden, wonach das auf die Mischungstemperatur erhitzte Bitumen in den Mischer geschüttet und das Mischen während 40 sck fortgesetzt wurde. Hiernach wurde das Gemisch A dem Mischer entnommen und in üblicher Weise zur Bildung einer Fahrbahndecke auf der vorbereiteten Unterlage verteilt. Das Gemisch A zeigt eine Marshallstabilität von 350 kg.

Das zweite Gemisch B wurde gemäß der Erfindung hergestellt. Die getrockneten und erhitzten Zubchlag-■ stoffe wurden in zwei Fraktionen aufgeteilt und zwar in eine gröbere Fraktion, die aus dem Splitt bestand und Korngrößen zwischen 2 und 12 mm umfaßte, und eine feinere Fraktion, die aus Sand und Füller bestand und somit Korngrößen zwischen 0 und 2 mm umfaßte.

ι·¹ Die gröbere Fraktion, deren Körner im wesentlichen staubfrei waren, wurden zuerst in den Mischer des Asphaltwerks gegeben und während 15 sek gemischt, wonach sämtliches Bitumen hinzugesetzt und das Mischen während weiterer 15 sek fortgesetzt wurde. So-

'■ '< dann wurde die feinere Fraktion hinzugesetzt und das Mischen während weiterer 15 sek fortgesetzt, wonach die Masse dem Mischer entnommen und in üblicher Weise zur Bildung einer Asphaltdecke auf der vorbereiteten Unterlage aufgebracht wurde. Das Ge-

-'" misch B zeigt eine Marshallstabilität von 650 kg.

Durch Verminderung der Bitumenmenge auf 3,4 Gew.-<%. beim Gemisch B erhielt man eine Marshallstabilität von 560 kg.

Die in obiger Beschreibung angegebenen Korngrö-

'"i Ben beziehen sich in üblicher Weise auf Maschenweite. Wenn man beispielsweise von Körnern mit einer Größe von 2 mm spricht, sind folglich Körner zu verstehen, die durch ein Sieb mit 2 mm Maschenweite hindurchgehen können.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von warmeinbaufähigem, werksgemischtem, aus Bitumen und Zuschlagstoffen mit gegebenenfalls Füller bestehendem Asphaltbeton, wobei die getrockneten und erhitzten Zuschlagstoffe in zwei Fraktionen aus gröberen, im wesentlichen staubfreien Teilchen und aus feineren Teilchen aufgeteilt und dann diese Fraktionen in erhitztem Zustand mit dem erhitzten Bitumen gemischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe in die beiden Fraktionen in der Weise aufgeteilt werden, daß die feinere Fraktion die Teilchen der Zuschlagstoffe enthält, deren Korngröße höchstens 2 mm ist> daß zuerst die gröbere, im wesentlichen staubfreie Fraktion mit all dem für den Beton erforderlichen Bitumen in einer solchen Menge gemischt wird, daß sämtliche Oberflächen der Teilchen von dem Bitumen überzogen werden, und daß dann die feinere Fraktion, gegebenenfalls zusmmen mit Füller, zugesetzt wird.