DE2230218A1

DE2230218A1 - Hydraulisch und bituminoes bzw. mit teer verfestigter baustoff fuer tragschichten, insbesondere fuer den strassenoberbau und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2230218A1
Application number: DE19722230218
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dipl Ing Kilian
Original assignee: Rheinische Kalksteinwerke GmbH
Current assignee: Rheinische Kalksteinwerke GmbH
Priority date: 1972-06-21
Filing date: 1972-06-21
Publication date: 1974-01-17
Also published as: FR2189579A1; DE2230218B2; FR2189579B1; DE2230218C3; BE801262A

Description

RHEINISCHE KALKSTEINWERKE . 2230218

G. M. B. H.
Wülfrath / RhIr!. 19. Juni 1972

Hydraulisch und bituminös bzw. mit Teer verfestigter Baustoff für Tragschichten, insbesondere für den Straßenoberbau und Verfahren ?u.seiner .Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Baustoff für Tragschichten, insbesondere für den Straßenoberbau, bestehend aus einem MineT*alkorngemisch, einem hydraulisch wirksamen Füllstoff und Teer, Bitumen oder einer Mischung aus Teer und Bitumen als Bindemittel und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Für die Herstellung von Tragschichten werden bisher im wesentlicher· fünf "Baustoffe verzweiflet, die für die verschiedensten Beansprnchungsmörjlicbkeiten vorres°hen sind und neben Vorteilen auch mit mehr oder weniger großen Mängeln behaftet sind.

1. Bituminöse Tragschicht

E<? entsteht hierbei eine elastische Schicht im Straßenkörper. Durch das Bitumen (es ist auch die Verwendung von Teer möglich) werden die einzelnen als Zuschlag verwendeten Mineralkörner mehr oder weniger fest miteinander verklebt. Treten Risse in der Decke auf, so werden diese in der heißen Jahreszeit durch die stets vorhandene Klebekraft des Bitumens wieder verkittet. Fachleute sprechen von einem "Selbstheilungsvermögen¹¹ oder von einer "Regenerierung" der bituminösen Tragschicht.

-2-

309883/0662

Von Nachteil ist hierbei, daß der Baustoff in einer Spezialaufhereitungsanlage mit hohen Kosten für die Trocknung des Splittes und die Entstaubung der Abgase hergestellt werden, muß. Bei der· Aufbereitung ''¹^f- dem neu entwickelten staublosen Verfahren ist die Zugabe von verteuernden Haftmitteln notwendig.

?. Zementbeton

Infolge der absolut starren Abbindung entstehen hierbei Platten mit sehr hoher Tragfähigkeit. Verdrückungen infolge Kompression durch-den Verkehr sind bei dieser Bauweise nicht möglich.

Nachteilig ist hierbei, daß infolge von Temperaturschwankungen der Beton ständig in Bewegung ist. Es ist bekannt, daß Betonbrücken auf Rollenlager gebaut werden, um diese Bewegungen abzufangen. Beim Einbau von Zementbeton als Tragschicht einer Straße ist es notwendig, zum Ausgleich der auftretenden Längenänderungen aufwendige Fugen einzuarbeiten. Diese Fugen müssen bei Aufbringen einer bituminösen Decke sorgfältig, u.U. unter Verwendung ' einer Bewehrungsmatte überbaut werden, damit sie sich nicht durch die bituminöse Schicht bis an die Fahnbahnoberfläche durchdrücken. Ein zweiter Nachteil ist darin zu sehen, daß der Zementbeton erst 28 Tage nach dem Einbau befahren werden darf, weil er diese Zeitspanne zum Abbinden benötigt.

5. Mineralgemisch

Dieses ist ein billiges Bauverfahren, sowohl vom Baustoff als auch vom Einbau her gesehen. Es ist nicht notwendig, das Mineralgemisch sofort zu verarbeiten. Eine Zwischenlagerung ist durchaus zulässig.

-3-

309883/0662 BAD ORIGINAL

Selbst bei sorgfältiger Kornzusammensetzunc ist es bei diesen Gemischen aber nicht möglich, nach dem Einbau, also nach der Verdichtung, einen Resthohlraumgehalt von unter Λ2 Gew.% sicher ¹^u garantieren. Bei Gemischen, wie sie heute im Straßenbau verwendet werden, lietrt ^er Resthohlrauwp-ehalt häufig über 15 Gew.%. Bei diesen Schichten t^--ten deshalb bei starker Beanspruchung Verdrückurp-en infolge ungleichmäßiger Nachverdichtung· auf. "Ein zweiter-, entscheidender Nachteil bei dieser Bauweise ist darin zu sehen, daß die Tragschicht selbst nicht unmittelbar vom Verkehr befahren werden kann, wei] sonst die Oberfläche aufgefahren wird. Dieser TT-nistand stellt deshalb ein*» ¹³Irschwprnd s dar, weil auf Mineralgemischtragschichten vor VerVphrsübergabe unbedingt noch die T>pok° ausgebracht werden rrmß. Aus witterungsbedingten Gründen ist dies oftmals in ^°r Praxis ein Problem.

4. Hydraulisch verfestigtes Mineral gemisch

Ein einfaches und billiges Verfahren. OIe einzelnen Körner im Mineralgemisch sind miteinander verkittet. Die Tragschicht kann beschränkt vom Verkehr befahren werden. Sie besitzt eine gute Tragfähigkeit.

Die Abbindung darf allerdings nicht so «*tark «usfall^n, daß T?-i ν** auftreten. Dieser Baustoff besitrt kein Seibstheilungs Termöger·. E^^ntuell auftretende Risse vergrößern sich im Lauf° der« 7»-it \mf\ drücken sich frühei- oder später bis 7ur Fah-^^qhnobe-p-Piäche durch. Wit ^er 7,eit geht die gesamte Straße «m*Vrund der Risse kaputt.

?. N"¹'t Biturnon-Emii"! °i oren, Teer oder Teer-Emulsionen verfestigte Tragschichten

Wit- *·5βο<?τη Baustoff ist die G-efahr der Rißbildung weitgehend ausgeschaltet, weil eine elastische Verklebung der Mineralkörner stattfindet. Sollten Risse auftreten, so besitzt dieses Bauverfahren ebenfalls ein Selbstheilungsvermögen.

30 9883/0662 BAD ORIGINAL

Dieses Bauverfahren hat sich .jedoch nur wenig einführen können. Bitumen- und Teer-Emulsionen sind so teuer, daß diese Bauweise nicht wirtschaftlich in Konkurrenz zu den anderen Verfahren treten kann. Bei der Verwendung von Teer sind in der Regel Haftmittelzusätze erforderlich, damit eine Verbindung von Bindemittel und Mineralkörnern zustande kommt. Der Teer ist außerdem wesentlich empfindlicher im Vergleich zum Bitumen gegenüber Temperaturschwankungen. Im Winter neigt er zur Versprödung und im Sommer wird er leicht zu weich. Im Hdnbüick auf seine Aufgabe, eine tragende Funktion zu übernehmen, ist seine Verwendung nicht unproblematisch.

Diese fünf Baustoffe stehen nur teilweise miteinander in Konkurrenz, weil sie unterschiedliche Leistungen erbringen. Die Tragschicht einer Straßenkonstruktion wird im Normalfall aus zwei Schichten aufgebaut. Die erste Tragschicht (unterste) wird im Normelfall nach 3 hergestellt. Nur bei Straßen mit geringerer Verkehrsbelastung hat es sich eingeführt, auch die zweite Tragschicht mit diesem Baustoff herzustellen. Der Baustoff nach 5 konnte sich in der Praxis bisher nur für die Verfestigung des Untergrundes einführen, und zwar in den Fällen, wo örtlich Sand ansteht. In einzelnen Fällen hat man mit diesem Baustoff auch die erste Tragschicht hergestellt. Bei dem Bauverfahren nach M-handelt es sich um einen Baustoff, der in Deutschland bisher nur auf Versuchsstrecken beschränkt blieb. In Frankreich, den USA und Belgien ist dieser Baustoff jedoch weiter verbreitet und ersetzt dort die zweite Tragschicht, insbesondere bei Straßen mit mittelstarker Verkehrsbelastung. Bei hochbelasteten Straßen wird im Normalfall für die zweite Tragschicht ein Baustoff entsprechend 1 oder 2 gewählt, wobei die bituminöse Tragschicht von der Verbreitung her gesehen deutlich dominiert.

-5-309883/0662

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile de^ fünf aufgeführten Baustoffe zu vermeiden und einen Baustoff und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu entwickeln, der eine annähernd hohe Tragfähigkeit wie Zementbeton, auf alle Fälle aber die Tragfähigkeit des hydraulisch verfestigten Mineralgemisches besitzt und das Selbstheilungsvermogen, das den Bauweisen mit Bitumen bzw. Teer zu eigen ist, und muß außerdem in eier lage sein, relativ kurz nach Einbati den Verkehr . aufzunehmen.

Die Lösung dieser Aufgabe soll darin liegen, einen Baustoff zum Einbeu zu entwickeln, der hydraulisch abbindet, ,jedoch in der hydraulischen Abbindung durch die Zugabe von Teer bzw. Bitumen oder auch Mischungen aus Teer und Bitumen abgebremst wird,- so daß keine großen, geschlossenen ausgebildeten Platten entstehen können, die beim Auseinanderreißen auch große Risse ergeben. Es wird vielmehr bewußt eine Vielzahl von kleinen, unregelmäßigen Rissen angestrebt, die jedoch durch den Teer bzw. das Bitumen miteinander teilweise verklebt werden. Die Verklebungskraft muß erhalten bleiben, wodurch der Baustoff ein "Selbstheilungsvermogen" erhält. Zur hydraulisch verfestigten Mineralgemischtragschicht muß er sich dadurch abgrenzen, daß die Abbindung starrer erfolgen kann, da das Auftreten von Rissen durch das eingebrachte Bindemittel Teer oder Bitumen keine Auswirkungen auf die Qualität und Lebensdauer der gesamten Straßenkonstruktion zur Folge hat. Gegenüber der mit Emulsionen und Teer verfestigten Tragschicht soll er sich dadurch abgrenzen, daß dem eingebrachten Teer oder Bitumen nicht die Aufgabe zufällt, eine tragende Funktion zu erfüllen. Das Bitumen oder der Teer soll in allererster Linie die Aufgabe haben, das Ausmaß der hydraulischen Verfestigung einzuschränken und ein Verkleben der auftretenden Risse zu bewirken.

-6-309883/0662

ßAD ORIGINAL

Durch letztere Maßnahme soll die Tragschicht stets eine große, zusammenhängende Platte "bleiben, die nicht in einzelne Brocken zerfallt.

Die Erfindung besteht darin, daß bezogen auf da? einen Mineral korngemisch.es der hydraulisch wiv>name Fülleranteil 2 bis 15 G. T., der Bindemittelanteil bis 5 G. T. und der Wassergehalt 4- bis 15 G. T. der Mischung beträgt.

Zur Herstellung des reuartigen Baustoffes können zwei Verfahren Verwendung finden:

a) Das Mineralkorngemisch wird n»it dem hydraulisch wirksamer» Fülletof*" und WaS¹⁵^r veTitiscbt und in dieses feuchte kalte GeniF^h wird Teer, Bitumen oder eine Mischung aus Tee^* und "Bi turne" e

Auf di°se Weise schlägt sich der Teer, das Bitumen oder das Gemisch aus Teer und Bitumen nur teilweise an den Mineralkörnern nieder bzw. werden zu feinsten Tröpfchen abgeschreckt. Um eine ausreichend feine Tröpfchenbildung zu erreichen, ist e° unter Umständen notwendig, das verdüste, heiße Bitumen in einem KaItluftstrom abzuschrecken, bevor es auf das Mineralkorngemisch gelangt.

b) 70 bis 90 % des Mineralgemisches werden mit dem hydraulischen Bindemittel und dem Wasser vermischt, getrennt davon werden JO bis 10 Gew.% des Mineralgemisches mit Bitumen oder Teer bzw. einer Mischung aus Teer und Bitumen vermengt und anschließend werden die beiden getrennt hergestellten Mischungen grob miteinander vermischt.

Der so hergestellte Baustoff gewährleistet eine gute hydraulische Abbindung. Höchstens 30 Gew.% der Körner des Mineralgemisches dürfen von dem Teer.bzw. Bitumen umhüllt sein. Es hat sich gezeigt, daß ein Baustoff,

309883/0662

BAD ORIGINAL

"bei dem die Umhüllung des Mineralstoffes mit dem Bindemittel Bitumen bzw. Teer über die genannten 30 Gew.% hinausgeht, die gestellte Aufgabe nicht mehr lösen kann.

Bei dem Baustoff gemäß der Erfindung werden die einzelnen Körner des Mineralgemisches zu einer festen Schicht miteinander verkittet. Der Nachteil eines unverfestigten Mineralgemisches, daß sieb nämlich die noch vorhandenen Hohlräume nachverdichten können, ist damit weitgehend ausgeschaltet. Die Hohlräume in der hydraulisch verfestigten Schicht können praktisch nicht nachverdichtet werden, weil dem die starre hydraulische Verfestigung entgegensteht. Treten Risse auf, so zerfällt die Tragschicht nicht in einzelne, unzusammenhängende Brocken, weil hier das Bindemittel Bitumen bzw. Teer eine elastische Verklebung bewirkt.

Weiterhin ist der Baustoff schon p-ppfestens 7 Tage nach dem Einbau bereits voll befahrbar, weil.durch das Bindemittel Teer bzw. Bitumen eine Elastizität in der Schicht entsteht, die das bei Zementbeton notwendige ungestörte Abbinden über 28 Tage unnötig macht.

Durch den neuen Baustoff können praktisch die unter 1, 2, 4 und 5 aufgeführten Bauverfahren ersetzt werden, je nachdem in welcher Menge das Bindemittel zugegeben wird. Im praktischen Betrieb ist es möglich, aus einer Aufbereitungsanlage einen Baustoff, der jeder Anforderung gerecht wird, auszuliefern. Wird überhaupt kein Bindemittel zugesetzt, so liegt ein Mineralgemisch nach 3 vor. Bewegt sich die Bindemitteldosierung an der unteren Grenze der genannten Werte, so hat man einen Baustoff, der in Konkurrenz zu den Bauverfahren gemäß 4- und 5 tritt. Geht man in den oberen Bereich der angegebenen Werte, so ist es möglich, die Verfahren nach 1 und 2 zu ersetzen.

- Patentansprüche 309883/0662

BAD ORIGINAL

Claims

1. Baustoff für Tragschichten, insbesondere für den Straßenoberbau, bestehend aus einem Mineralkorngemisch, einem hydraulisch wirksamer« Füllstoff und Teer, Bitumen oder eine^* Mi p. *■»''■* ή η ^¹* ^^s Teer und "Ρχ'^*"Έ'⁵η -*?."'^c: Binde**"™ ¹O dadurch gekennzeichnet, daß "bezogen auf das Gewicht eines Mineralkorngemisches der hydraulisch wirksame Fülleranteil 2 bis 15 G-. T., der Bindemittelanteil 1 bis 5 ^rT· T. und der Wassergehalt 4 bis 15 ^- T. der Mischung beträgt.

2. Verfahren zv.m Herstellen eine« Baustoffe« für den Straßenoberbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mireralkorngemisch τη it dem hydraulisch wirksamen Füllstoff und Wasser vermischt wird und in dieses feuchte kalte Gemisch Te*»r, Bitumen oder eine Mischung aus Teer und Bitumen eingediist wird.

3» Verfahren zum Herstellen eines Baustoffes für den Straßenobfrbau nach den Ansprüchen 1 und ?, dadurch gekennzeichnet, daB das Terdü?te, heiße Bitumen in einen kalten Luftstrom eingeleitet ixnd dort zu feinsten Kügelchen abgeschreckt wird.

4. V- -fahren zum Herstellen eines Baustoffes für den Straßenoberbau räch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 70 bis 90 Gew.% des Mineralgemisehes mit einem hydraulischen Bindemittel und Wasser vermischt und getrennt davon ?0 bis 10 G-ew.% des Mineralgemisches mit Bitumen oder Teer oder einer Mischung aus Teer und Bitumen vermengt wird und anschließend diese beiden getrennt hergestellten Mischungen grob miteinander vermischt werden.

309883/0662 BAD ORIGINAL