DE2549794A1 - Decken- und belagmasse fuer strassen u.dgl. sowie verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Decken- und belagmasse fuer strassen u.dgl. sowie verfahren zu ihrer herstellung

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Description

VON KREISLER SCHONWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING
PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler "J" 1973
Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln
Ke/Ax
5 KÖLN! 5. November 1975
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF Κβ/ΒΠ
SCREG Routes et Travaux Publics, 19,. Rue Broca, 75 Paris (Frankreich).
Decken- und Belagmasse für Strassen u.d^l. sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft ein neues Material für die Herstellung von Decken und Belägen für Straßen, Flugplätze, Industriefußböden, Kanäle und Staudämme auf Basis von Mineralsplitt und einem Bindemittel, das aus Teer oder Steinkohlenteerpech besteht. Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zur Herstellung dieses Materials und die daraus hergestellten Decken und Beläge.
Die aus heiß eingearbeitetem Bitumenbeton bestehenden Decken und Beläge von Straßen haben in den letzten Jahren eine starke Entwicklung erfahren und hinsichtlich der Eigenschaften wie Rauhigkeit, Dichtigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen schweren Verkehr einen hohen Entwicklungsstand erreicht.
Diese Decken und Beläge werden nach klassischen Verfahren hergestellt, bei denen man ein Gemisch von Gestein, Sand und Füller mit aus der Erdöldestillation stammendem Bitumen umhüllt, dessen Penetration zwischen 80 und 30/10 mm liegen kann, wobei die Tendenz zu immer härterem Bitumen von beispielsweise 40-50 und sogar 20-30 geht, und den
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Telefon: (02 21) 23 45 41 - 4 ■ T.l.x: 888 2307 dopa d ■ T.l.gramm: Dompat.nt Köln
e^altenen Beton einbaut. Diese Tendenz erklärt sich durch die bei diesem Materialtyp bestehende Schwierigkeit, bei Straßen und Fahrbahnen mit gelenktem Verkehr gute Widerstandsfähigkeit gegen die Bildung von Spurrillen zu erzielen.
Wenn die Steigungen 6% erreichen, wird das Problem selbs mit den härtesten Bitumen praktisch unlöslich. Ebenso führen bei Verwendung dieses Materialtyps für die Herstellung von Industriefußböden die statischen Belastun-
2 gen, die Drücke von mehr als 15 kg/cm auf den Boden ausüben, zu starken Eindrücken von mehreren Millimetern.
Von der Anmelderin wurden daher Verfahren zur Verbesserung dieses Standes der Technik entwickelt. Diese Verfahren werden insbesondere in der FR-PS 1 575 668 und in der französischen Patentanmeldung 7 316 935 beschrieben. Bei diesen Verfahren werden Steinkohlenteerpeche verwendet, denen Polyvinylchlorid zugesetzt wird.
Mit diesen Verfahren werden eine wesentlich verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Bildung von Spurrillen im Vergleich zu den bekannten Verfahren und Eindrückwider-
2 stände erreicht, die zwischen 15 und 25 kg/cm liegen, jedoch immer noch ungenügend sind.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die vorstehend genannten Nachteile zu beheben und ein neues Material für die Herstellung von Decken und Belägen verfügbar zu machen, dessen Herstellungskosten niedriger sind und das der Bildung von Spurrillen und von Eindrücken widersteht.
Das erfindunsgemäße Material für die Herstellung von Decken und Belägen für Straßen, Flugplätze, Industriefußböden, Kanäle und Staudämme ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus Gestein besteht, das, bezogen auf das
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Mineralstoffgemisch, mit 4 bis 12 Gew.-^ eines Steinkohlen teerpechs mit einem EVT-Wert von 25 bis 6o° und, bezogen auf das Steinkohlenteerpech, 5 bis J>0 Gew.-% gemahlenen Kunststoffabfällen umhüllt ist.
Die Erfindung umfaßt ferner die Herstellung des vorstehend genannten Straßenbaumaterials nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man vorher gemahlene Kunststoffabfälle dem vorher auf eine zwischen 120° und 1500C und unterhalb der Zersetzungstemperatur des Kunststoffs liegende Temperatur erhitzten Mineralstoffgemisch während einer Zeit von weniger als J>0 Sekunden zumischt, dann das auf eine Temperatur von etwa 120° bis l40°C erhitzte Steinkohlenteerpech zugibt und das ganze während einer Zeit knetet, die genügt, um die Plastifizierung der Kunststoffabfälle auszulösen und das Mineralstoffgemisch zu umhüllen.
Die Erfindung umfasst ferner die mit dieser Masse hergestellten Decken und Beläge.
Die erfindungsgemäße Masse zur Herstellung von Decken und Belägen besteht im wesentlichen aus Mineralstoffgemisch, einem Steinkohlenteerpech in einer Menge von 4 bis 12 Gew.-%, bezogen auf das Mineralstoffgemisch, und gemahlenen Kunststoffabfällen in einer auf das Steinkohlenteerpech bezogenen Menge zwischen 5 und 30 Gew.-#, vorzugsweise zwischen I5 und 20 Gew.-%.
Die verwendeten Kunststoffabfälle werden vorzugsweise auf eine Größe von weniger als 10 mm und zweckmäßig auf eine solche Größe gemahlen, daß sie ein Sieb einer Maschenweite von 4 mm passieren. Durch Mahlen auf eine Größe von weniger als 4 mm ist es möglich, den Verbrauch an Abfällen bei vergleichbaren Ergebnissen zu verringern.
Die Kunststoffabfälle werden gemahlen, um gute Verteilung im Mineralfüller zu erzielen. Die Teilchengröße
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nach dem Mahlen ist nicht entscheidend wichtig, jedoch ist die Verteilung und Dispergierung um so besser und die Plastifizierung durch das Steinkohlenteerpech um so schneller, je kleiner die Teilchengröße ist.
Als Kunststoffabfälle eignen sich beispielsweise Verpackungsabfälle, insbesondere Flaschen aus Polyvinylchlorid. Unter den Verpackungsabfällen aus Kunststoff werden mit denjenigen, die aus Polyvinylchlorid bestehen das mit Styrol-Butadien-Acrylnitril-Harz schlagzäh gemacht worden ist, besonders gute Ergebnisse erhalten, jedoch wird durch die Anwesenheit einer geringen Menge von vorzugsweise weniger als 10% Kunststoffflaschenab— fällen auf Basis von Polyäthylen die Qualität der Masse nicht verändert. Bevorzugt werden jedoch Polyvinylchloridabfälle, die zu sehr hohen Festigkeiten führen. Außerdem kommen diese Produkte am häufigsten und am meisten vor.
Das verwendete Teerpech ist vorzugsweise ein Pech aus der Destillation von Teer, der bei der Herstellung von Hochtemperaturkoks anfällt. Dieses Steinkohlenteerpech hat E.V.T.-Werte (d.h. die Temperatur, bei der ein Bindemittel eines Viskosität von 50 Sek. am BRTA 10 mm hat) zwischen 25 und 60°C je nach der vorgesehenen Verwendung des Betons. Bei Industriefußböden, wo es besonders auf den Eindruckwiderstand ankommt, werden vorzugsweise Teerpeche mit E.V.T.-Werten von 40° bis 55°C verwendet.
Für Flugplätze werden Teerpeche mit E.V.T.-Werten von 35° bis 450C bevorzugt, und für Straßen werden je nach Klima und Schwere des Verkehrs Teerpeche mit E.V.T.Werten von 30° bis 45°C verwendet.
Unter "Teerpechen" sind sowohl die aus der Steinkohlen— destillation stammenden Produkte, mit denen sehr gute Ergebnisse erhalten werden, als auch Produkte zu ver-
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stehen, die bei Krackverfahren anfallen und vergleichbare Gehalte an kondensierten aromatischen Kohlenwasserstoffen aufweisen.
Die verwendeten Mineralmassen sind Gemische vom klassischen Typ, die Splitt verschiedener Korngrößen, Sand und Füllstoffe enthalten. Auf Grund der außergewöhnlichen Eigenschaften des erfindunsgemäßen Bindemittels können jedoch nicht nur Mineralmassen mit kontinuierlichen klassischen. Körnungen aus Füller, Sand und Splitt, sondern auch weniger günstige Materialien, die bisher nur sehr schwierig verwendbar waren, z.B. Dünensand oder Flußsand mit sehr enger Körnung, mit denen dennoch sehr hohe Stabilitäten erzielbar sind, verwendet werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung der Masse kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden: Die Mineralmasse wird auf eine Temperatur von 120° bis 150°C erhitzt und in einen Mischer gegeben, in den auch die gemahlenen Abfälle von Kunststoffverpackungen eingeführt werden. Das erhaltene Gemisch wird während einer sehr kurzen Zeit (weniger als 30 Sekunden) geknetet, worauf das auf eine Temperatur von etwa 120° bis 140°C erhitzte Teerpech zugesetzt und die Masse weiterhin während einer zur Plastifizierung der Abfälle und zur Umhüllung der Mineralmasse genügenden Zeit geknetet wird
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
Beispiel 1
Ein Gesteinsgemisch aus Splitt von 2 bis 12 mm (6OC kg), Sand von 0,08/2 mm (300 kg) und Kalksteinfüller von weniger als 0,08 mm (100 kg) wird in einem klassischen Trockner für Umhüllungsanlagen auf eine Temperatur zwischen 120° und 150°C erhitzt und bei dieser Temperatur in einen Kneter der Umhüllungsanlage gegeben. An-
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schließend werden Abfälle von Kunststoffverpackungen (25 kg) zugesetzt, die so gemahlen sind, daß das gesamte Material ein Sieb einer Maschenweite von 4 mm passiert. Dann wird etwa 10 Sekunden geknetet, worauf unmittelbar 80 kg Steinkohlenteerpech, der einen E.V.T.-Wert von 42° bis 46°C hat und auf 1300C erhitzt ist, zugesetzt, worauf weitere 40 Sekunden gemischt wird.
Das in dieser Weise erhaltene Material, das nun eine Temperatur zwischen 120° und 1400C hat, kann in Lastwagen geschüttet und in klassischen Verteilergeräten, z.B. einem Schwarzdeckenfertiger, verwendet oder von Hand verteilt und bis zu einer Temperatur von etwa 100°C ' mit klassischen Walzen verdichtet werden, um Decken eined Dicke von beispielsweise 2 bis 15 cm herzustellen.
Die in dieser Weise hergestellten Straßendecken sind besonders widerstandsfähig und allen bisher bekannten I elastischen Materialien weit überlegen. Außerdem ist die ! Durchführung des Verfahrens leichter, da die Regelung derj Temperaturen und der Erhitzungsdauer des mit dem Bindemittel umhüllten Mineralstoffgemisches weniger enge Toleranzen als bei den oben genannten Verfahren erfordern.
Die Eigenschaften der Straßendeckenmaterialien werden durch die folgenden Messungen ermittelt:
Prüfkörper vom Duriez-Typ werden nach der Methode des französischen Zentrallaboratoriums für Brücken und Straßen (Laboratoire Central des Ponts et Chaussees francais) hergestellt. Diese Prüfkörper haben einen Durchmesser von 80 mm und eine Höhe von etwa 10 cm. Sie werden durch Pressen unter einem Druck von 120 kg/cm2 und bei einer Temperatur des Materials von 120°C hergestellt. Diese Prüfkörper werden anschließend 7 Tage bei Umgebungstemperatur gehalten und dann bei einer Temperatur von 180C mit einer Geschwindigkeit von 1 mm/Sek. zerdrückt. Bei den klassischen Bitumenbetons liegen die
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Druckfestigkeiten zwischen 50 und 130 kg/cm und bei denen der FR-PS 1 575 668 und der französischen
Patentanmeldung 73.16935 zwischen 100 und 250 kg/cm Im Falle der vorliegenden Erfindung liegen die Druck-
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festigkeiten zwischen 450 und 600 kg/cm .
Beispiel 2
Ein Deckenmaterial der folgenden Zusammensetzung wird hergestellt:
Seesand 0,02/1 mm mit 3 Gew.-% Korn
unter 0,08 mm 1000 kg
Teerpech mit einem E.V.T.-Wert von 40°C 45 kg Abfälle von Polyvinylchloridflaschen,
die schlagzäh machende Harze enthalten 12 kg
Das Produkt wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise unter den folgenden Bedingungen hergestellt:
Der Sand wird auf 160°C erhitzt. Die Kunststoffabfalle werden 15 Sekunden zugemischt, worauf das Teerpech auf 1300C erhitzt und das Gemisch 45 Sekunden geknetet wird.
Das erhaltene Material, das als Unterbau für Straßen
mit sehr schwerem Verkehr verwendet werden kann, hat j eine nach der oben beschriebenen Methode gemessene Druck-p festigkeit von 40 Bar bei 18°C.
Beispiel 3
Ein Deckenmaterial der folgenden Zusammensetzung wird hergestellt:
Splitt 5/15 500 kg
Brechsand 0/5 350 kg
FlußsandO/2 mm 200 kg
Füller 50 kg
Teerpech mit einem E.V.T.-Wert von 30°C 80 kg
Abfälle von Polyvinylchloridflaschen, die
schlagzäh machende Harze enthalten 20 kg
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Das Produkt wird auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise hergestellt. Nach der Duriez-Methode wird eine Druckfestigkeit von 200 Bar bei 18°C ermittelt. Dieses Produkt bildet ausgezeichnete Decken für Start- und Landebahnen.
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Claims (7)

  1. Patentansprüche
    Masse für die Herstellung von Decken und Belägen für Straßen, Flugplätze, Industriefußböden, Kanäle und Staudämme, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Mineralstoffgemisch besteht, das, bezogen auf das Mineralstoffgemisch, mit 4 bis 12 Gew.-% eines Steinkohlenteerpechs mit einem E.V.T.-Vvert von 25° bis 600C und, bezogen auf das Steinkohlenteerpech, mit 5 bis 30 Gew.-% gemahlenen Kunststoffabfallen umhüllt ist.
  2. 2). Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Kunststoffabfalle Abfälle von Verpackungsmaterial aus Polyvinylchlorid, insbesondere Polyvinylchlorid, das für die Herstellung von Flaschen verwendet wird, enthält.
  3. 3) Masse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyvinylchloridabfälle bis zu 10 Gew.-% Polyäthylen, bezogen auf die Abfälle, enthalten.
  4. 4) Masse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemahlenen Kunststoffabfalle eine Teilchengröße von weniger als 10 mm, vorzugsweise von weniger als 4 mm haben.
  5. 5) Masse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Teerpech ein Steinkohlenteerpech mit einem E.V.T.-Wert von ^0° bis 55°C enthält.
  6. 6) Masse nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralstoffgemisch aus einem Gemisch von Splitt, Sand und Füller besteht.
  7. 7) Verfahren zur Herstellung einer Masse für Decken und Beläge nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
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    daß man vorher gemahlene Kunststoffabfalle dem Mineralstoff gemisch , das auf eine zwischen 120° und 150°C und unter der Zersetzungstemperatur des Kunststoffs liegende Temperatur erhitzt ist, während einer Zeit von weniger als 30 Sekunden zumischt, dann das auf eine Temperatur von etwa 120° bis 140°C erhitzte Teerpech zusetzt und das ganze während einer Zeit knetet, die genügt, um die Plastifizierung der Kunststoffabfalle zu bewirken und das Mineralstoffgemisch zu umhüllen.
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DE2549794A 1974-11-08 1975-11-06 Masse für die Herstellung von Decken und Belägen für Straßen und Flugplätze, Industriefußböden, Kanäle und Staudämme sowie Verfahren zu ihrer Herstellung Expired DE2549794C3 (de)

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