DE2338240A1 - Polyedrisches granulat aus mineralischen materialien, insbesondere zur herstellung von oberflaechenbelaegen - Google Patents

Polyedrisches granulat aus mineralischen materialien, insbesondere zur herstellung von oberflaechenbelaegen

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DE2338240A1
DE2338240A1 DE19732338240 DE2338240A DE2338240A1 DE 2338240 A1 DE2338240 A1 DE 2338240A1 DE 19732338240 DE19732338240 DE 19732338240 DE 2338240 A DE2338240 A DE 2338240A DE 2338240 A1 DE2338240 A1 DE 2338240A1
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Societe des Verreries Industrielles Reunies du Loing
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LOING VERRERIES
Societe des Verreries Industrielles Reunies du Loing
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    • E01C7/08—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

Societe des Verreries Industrielles Reunies du Loing, 90-92, rue Baudin - (92) LEVALLOIS PERRET / Frankreich
Polyedrisches Granulat aus mineralischen Materialien, insbesondere zur Herstellung von Oberflächenbelägen.
Die Erfindung betrifft ein polyedrisches bzw. vielflächiges Granulat aus mineralischen Materialien zur Herstellung von Straßenbelägen.
Die Straßenbeläge sowie auch bestimmte Bodenbeläge bestehen im allgemeinen aus zerbrochenen oder zermahlenen Steingranulaten, die von einem bituminösen Bindemittel oder von Zement umhüllt sind.
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An die Eigenschaften der Straßenbeläge werden immer höhere Forderungen gestellt aufgrund der Erhöhung der Anzahl, der Geschwindigkeit und des Gewichtes der Fahrzeuge. Dies betrifft insbes. die Straßenabschnitte, die bezüglich der erforderlichen Sicherheit sehr kritisch sind wie beispielsweise Kurven, Kreuzungen, Straßenausfahrten, an denen gebremst werden muß u. dgl.. Unter den geforderten zahlreichen Eigenschaften der Straßenbelaggranulate sind zwei Eigenschaften besonders wichtig: die Kantenform und die mechanische Widerstandsfähigkeit, die besonders lang halten sollen, trotz der schockartigen Beanspruchungen und intensiven Reibungen, die beim Gebrauch auftreten.
Keines der zur Zeit verwendeten granulierten Straßenbelagmaterialien besitzt diese zwei wesentlichen Eigenschaften in Kombination und in zufriedenstellender Höhe. Bestimmte Gesteine, wie beispielsweise Basaltgesteine oder Quarzitgesteine widerstehen in zufriedenstellender Weise den Schockbeanspruchungen und der Reibung, Jedoch ergibt die Herstellung des Granulates durch Zermahlen und Zerkleinern nicht eine maximale und gleichmäßige Kantung.
Dagegen haben Tetraeder aus verschiedenen keramischen Stoffen oder aus plastischen Materialien, die zum Teil aus experimentellen Gründen hergestellt worden sind, eine geeignete Form, jedoch eine mechanische Widerstandsfestigkeit, die nicht ausreichend ist und zu hohe Preise.
Die Schwierigkeit, diese zwei Eigenschaften auf einem zufriedenstellenden Niveau in dem gleichen Granulat zu kombinieren, ergibt sich auf der folgenden Tabelle 1. Für jedes Material ist angegeben, ob man dieses Material oder ob man es nicht in der Form von Tetraedern zubereiten kann. Diese Form stellt eine Form mit maximaler Kantung (maximum
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d'angularite) dar. Die mechanische Widerstandsfähigkeit wird mittels sogenannten "Los Angeles-Koeffizienten" ausgedrückt, der entsprechend der amerikanischen Norm ASTM - C.131.47 die Zerstückelung bzw. Zerkleinerung des Granulats angibt, das in einer Trommel mit horizontaler Achse gedreht wird und mit Stahlkugeln vermischt ist. Ein Granulat ist ausreichend widerstandsfähig, wenn der Los Angeles-Koeffizient unter 15 liegt.
Aus der Tabelle 1, Zeilen 1 bis 9 ergibt sich, daß der Los Angeles-Koeffizient unter 15 nur bei zerkleinerten Materialien vorkommt, die von einem Gestein oder von einem synthetischen Material herstammen, deren widerstands-.fähige Struktur nur erhalten wird, wenn das Material in voluminösen Blocks gegossen wird. Dagegen sind die keramischen Materialien und die bekannten glaskeramischen Materialien, die leicht in Tetraeder-Form gebracht werden können, sehr zerbrechlich (Zeilen 6 bis 8). Die Materialien auf Zirkonbasis sind sehr teuer (Zeilen 4 und 5) und bei diesen ist es auch schwierig, eine Tetraederform herzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, synthetische Granulate zu schaffen, die zugleich eine tetraedrische bzw. vielflächige Form und eine geeignete mechanische Widerstandsfestigkeit besitzen und insbes. einen sehr niedrigen Los Angeles-Koeffizient (Zeile 12).
Um solche Granulate mit den erwünschten technischen und wirtschaftlichen Eigenschaften zu realisieren, die in industriellem Maße hergestellt werden können, mußte nach Mineralien gesucht werden, die synthetisch hergestellt werden können und einen glasartigen Zustand durchlaufen, währenddessen die Tetraeder gebildet werden. Aus Kostengründen müssen ausreichend billige Ausgangsmaterialien verwendet werden und die Synthese muß leicht durchführbar sein,
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ohne daß sehr hohe Temperaturen notwendig werden oder Drucke, die über dem atmosphärischen Druck liegen. Die Bedingungen eliminieren die Verwendung von keramischen Gläsern, die für ihre mechanische Widerstandsfestigkeit bekannt sind, jedoch nicht vernachlässigbare Mengen von Bor, Lithium, Phosphor u. dgl. enthalten, sowie Mineralien, die als sehr widerstandsfest bekannt sind und deren Synthese mehrere tausend Bar Druck erfordert.
Die Mineralien, die die wirtschaftliche Herstellung von tetraedrischen Materialien ermöglichen, müssen auch die Erzeugung einer guten Widerstanäsfestigkeit erlauben, und zwar in den besonderen Bedingungen zur Kontrolle der Granulate für die Oberflächenbeläge, d.h. zu den Versuchsbedingungen, die als "Los Angeles" bezeichnet werden.
Weiterhin müssen die Materialien, die den oben angegebenen Erfordernissen entsprechen, geeignet sein, einem thermischen Behandlungsverfahren unterworfen zu werden, durch das in reproduzierbarer Weise die erwünschte kristalline Struktur mit einer guten mechanischen Widerstandsfestigkeit hergestellt werden kann, ohne daß ein Aufweichen der vorher im glasartigen Zustand gebildeten Tetraeder eintritt.
Überraschenderweise konnte festgestellt werden, daß Tetraeder, die aus Pyroxen, Aegyrin NaFeSi2Og bestehen, eine sehr gute mechanische Widerstandsfestigkeit zeigen, und daß ihre Kristallisation leichter beherrscht werden kann als die der geschmolzenen Basalte.
Die Erfindung betrifft daher ein besonderes granuliertes Material für Straßenbeläge, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine Zusammensetzung besitzt, die dem Aegyrin NaFeSi2O6 ähnlich ist.
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Um die tetraedrischen Granulate nach der Erfindung herzustellen, wird in einem Schmelztiegel bei 1300° C eine Oxidmischung hergestellt, die annähernd der stoecheometrischen Zusammensetzung von Aegyrin entspricht. Die dabei erhaltene Flüssigkeit bzw. Schmelze wird wie Glas rafiniert und zwischen zwei metallische Walzen geschüttet, wobei auf der einen Walze tetraedrische Vertiefungen eingraviert sind. Durch Verwalzung werden somit Tetraeder hergestellt, die durch dünne Glasblätter miteinander verbunden sind. Es reichTaus, diese zu zerbrechen, um das Granulat zu erhalten.
Die so hergestellten glasartigen Tetraeder werden anschließend einer thermischen Behandlung unterworfen, um eine kontinuierliche Kernbildung hervorzurufen, worauf die Aegyrinkristalle im Inneren des Glases wachsen. Der Kernbildungsbereich liegt annähernd zwischen 575° C und 900° C und. der Kristallwachstumsbereich über 700° C. Die Eigenschaften der so hergestellten Materialien variieren in Abhängigkeit von der Temperatur und der Dauer jeder Behandlung wie aus Tabelle II zu ersehen.
In der Tabelle II sind für jede thermische Behandlung die Werte der tos Angeles-Koeffizienten angegeben.
Bei der Untersuchung der in Tabelle II angegebenen Werte kann festgestellt werden, daß eine bessere mechanische Widerstandsfestigkeit erhalten werden kann, wenn man eine der folgenden drei Behandlungsarten durchführt:
1. Eine einzige Behandlung von mindestens 90 Minuten zwischen 700 und 780° C.
2. Eine erste Behandlung zwischen 600 und 700° C und anschließend eine zweite Behandlung zwischen 740 und 850° C,
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wobei Jede dieser zwei Behandlungen mindestens 30 Minuten dauert.
3. Eine erste Behandlung zwischen 700 und 750° C und
anschließend eine zweite Behandlung zwischen 780 und 900° C, wobei jede
15 Minuten dauern.
900° C, wobei jede der zwei Behandlungen mindestens
Behandlungen bei einer tieferen Temperatur oder während einer kürzeren Zeitdauer ergeben ein leichter zerbrechliches Material, während Behandlungen bei höheren Temperaturen zu einer Deformation des Granulates führen.
Die Röntgenstrahluntersuchung nach der Debye und Scherrer-Methode ergibt, daß lediglich Aegyrinkristalle vorhanden sind.
Als Variante und zur Erniedrigung der Kosten der Ausgangsmaterialien können unreine Naturgesteine verwendet werden, wie-beispielsweise Eisenmineralien, Kieselerdesand und rohres Natriumchlorid. Die Behandlungstemperaturen sollen in günstiger Weise verschoben werden, um geringe Variationen der Viskosität aufzufangen, die durch die Verunreinigungen verursacht werden können.
Alternativ können die erftidungsgemäßen Granulate, die eine hohe mechanische Widerstandsfestigkeit zeigen und eine definierte Form besitzen, eine andere Form haben als die reguläre tetraedrische Form, wie beispielsweise jede geeignete polyedrische Form.
Jedenfalls einen Teil der vorliegenden Erfindung bilden die Materialien, die aus den gleichen Ausgangsstoffen herstammen und den gleichen thermischen Behandlungen unter-
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worfen werden und die durch eine definierte For-m charakterisiert sind,, die im pastösen Zustand erhalten wird und eine gute Widerstandskraft durch Schockbehandlung wie beispielsweise:
1. Granulate mit definierter Kantenform, insbes. tetraedrische Formen, bestimmt zur Wegäteung durch Verschrottung, wobei die Kantüngsform sich für eine Wegäfeung eignet, eine kurze Dauer (5 in der Mohsskala), durch die verhindert wird, daß das wegzuätzende Material sehr geritzt oder geriffelt wird, und die hohe Widerstandsfähigkeit gegen Schockeinwirkungen, wodurch eine gute Haltbarkeit erreicht wird.
2. Kantige Granulate, die auf geeignete Träger fixiert werden sollen, um abschleifende Banden von Schleifsteinen zu realisieren oder Tropfen zum Aus- bzw. Aufscheuern.
3. Gegenstände mit Formen und Dimensionen, die unter Bedingungen verwendet werden sollen, unter denen sie besonders starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt werden sollen wie beispielsweise Fliesen, Steinplatten, StraßenpfLaster oder Wandauskleidungen.
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Natur des Materials
Tabelle I
Ursprung und verfügbare Form
Los Angeles-Koeffizient
Basalt aus den Vogesen (de Raon l'Etape) Natürliches zerkleinertes
Gestein
Basalt aus der Arddche (St-Jean) Natürliches zerkleinertes Gestein
9 12
Kalziniertes Bauxit
Hitzebeständiges elektrogeschmolzenes ZAC auf der Basis von Aluminiumsilikat und Zirkon
Hitzebeständiges gesintertes Zirkon
Mit Harz imprägniertes tonhaltiges keramisches Material
Aluminiumhaltiges keramisches Material
Pyroceram keramisches Glas auf Basis von Aluminiumoxid u. Oxiden des Lithiums und des Titans Geschmolzener tschechoslowakischer Basalt
Zerkleinertes künstliches Material 15
Zerkleinerte Syntheseblocks 7
Zerkleinerte Syntheseblocks 13
In Tetraedern gegossenes synthe- 23 tisches Material
In Tetraedern gegossenes synthe- 30 tisches Material
In Tetraedern gegossenes synthe- 29 tisches Material
Zerkleinerte Syntheseblocks 13
Experimentell geschmolzener Basalt Keramisches Glas auf Diopsidbasis In Tetraedern gegossenes synthetisches Material
In Tetraedern gegossenes synthetisches Material
20 24
Keramisches Glas aur Aegyrinbasis nach der Erfindung In Tetraedern gegossenes synthetisches Material
13
Tabelle II
Erste Behandlung
Zweite Behandlung Koeffizient Los-Angeles
Ergebnis
Dauer
Temperatur Dauer Temperatur
ο
co
cn
0 750° 0
55 Min 750° 0
2 Stunden 600° 0
1 Stunde 600° 1 h
6 Stunden 700° 6 h
1 Stunde 700° 1 h
1/2 h 740° 1/2 h
1/4 h 750° 1/2 h
1/4 h 750° 1/4 h
1/4 h 750° 1/2 h
1/2 h 1/4. h
700c
800c
800c
850c
800
850c
850c
900c
35 25 14 28 11 12 14 15 20 13 15
zu zerbrechlich
zu zerbrechlich
gut
zu zerbrechlich
deformiert
gut
leicht deformiert
gut
zu zerbrechlich
gut
gut
CO CO 00

Claims (8)

Patentan Sprüche
1. Synthetisches Granulat mit Kantenform, insbes. für Straßenbeläge, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem keramischen glasartigen Material besteht, das eine ähnliche Zusammensetzung hat wie Aegyrin (Na Fe Sip Og) und es einen Los Angeles-Koeffizienten zur Untersuchung von Straßengranulaten unter 15 besitzt.
2. Granulat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine geometrische Form eine reguläre Tetraederform ist.
3. Granulat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es angewendet wird bei Ätzungsverfahren durch Verschrottung (decapage par grenaillage).
4. Granulat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Herstellung von Schleifsteinen und Schleifbändern verwendet wird.
5. Oberflächenüberzug für Fliesen, Steinplatten, Pflastersteinen oder Fliesen- und Kachelbeläge, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem glasartigen keramischen Material besteht, das eine ähnliche Zusammensetzung wie Aegyrin besitzt.
6. Granulat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Aegyrin (Na Fe Si2Og) ähnliche Zusammensetzung erhalten wird durch Synthese, wobei aus unreinen Naturgestein ausgegangen wird, wie Eisenmineralien, Kieselsäure-
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sand und rohes Natriumchlorid.
7. Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Produkts nach Anspruch 1 bis, 6, dadurch gekennzeichnet, daß
a) das noch glasartige im pastösen Zustand befindliche Material in die geometrische Form gebracht wird',
b) die dabei erhaltenen Produkte anschließend einer Kernbildungsbehandlung von mindestens 30 Minuten zwischen 650° C und 750° C unterworfen werden und
c) das Wachstum der Kristalle sichergestellt wird mittels einer Behandlung von mindestens 15 Minuten zwischen 750° C und 950° C.
8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Kernbildungsbehandlung und die Kristallwachstumsrbehandlung in einer einzigen Verfahrensstufe durchgeführt werden, die mindestens 90 Minuten lang zwischen 700 und 800° C durchgeführt wird.
409807/1036
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