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Bindemittel zur Herstellung von Straßenbelägen und Überzügen
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Die Erfindung betrifft Bindemittel zur Herstellung von Straßenbelägen
und Überzügen, bestehend aus Vakuumrückständen eines Erd-Öls und Steinkohlenteerölen.
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Zur erfolgreichen Herstellung und Lieferung von annehmbaren Decken-
und Oberflächenasphaltzusammensetzungen genügt es nicht, daß man einen natürlich
vorkommenden oder als Rückstand aus der Erdölbehandlung gewonnenen Asphalt nimmt,
ihn mit einem Flußmittel mischt, um eine gewünschte Fließfähigkeit zu erzielen und
dann diese Zusammensetzung dem Verbraucher, wie beispielsweise einem Straßenbauunternehmen,
zum Mischen mit Mineralstoffen und zur Aufbringung als heißes Gemisch mit Verdichtung
zum Bau von Asphaltbeton-Decken anzubieten. Die Qualität eines Straßenbelages kann
weitgehend durch die Eigenschaften des Bindemittels beeinflußt werden, selbst wenn
sie nur in verhältnismäßig kleinen Mengen von 5 - 10 Gew.-S, bezogen auf das gesamte
Deckengemisch, zugegen ist.
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Eine Anzahl von Kriterien muß erfüllt werden, um einen Asphalt für
Deckenzwecke geeignet zu machen. Die Hauptforderungen richten sich auf ein schnelles
Hartwerden und auf Dauerhaftigkeit.
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Die Bedeutung des schnellen Hartwerdens eines heiß aufgebrachten,
aus Asphalt und einem Gesteingemisch bestehenden Überzugs liegt auf der Hand. Die
Decke muß ausreichend hart sein, um ein Abwalzen in einer angemessenen Zeit möglich
zu machen. Noch
bedeutender ist die Dauerhaftigkeit einer auf Asphaltgrundlage
hergestellten Decke Unglücklicherweise schließen sich schnelles Hartwerden und Dauerhaftigkeit
gegenseitig aus. Ein Asphalt, der schnell hart wird, wird in der Regel auch zu schnell
abgenutzt. Auf der anderen Seite verursacht ein dauerhafter Asphalt längere Baupausen
während der Aufbringung und macht eine angemessene Verdichtung schwierig, wenn nicht
unmöglich.
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Weiterhin bedeutet die Eigenschaft des schnellen Hartwerdens eine
Gefahr beim Transport des vorbereiteten Bindemittels. Bei der Herstellung von Bindemitteln
für Straßenbeläge kommt es häufig vor, daß diese über weite Strecken transportiert
werden müssen oder in speziell eingerichteten Behältern zwischengelagert werden.
Der Vorteil einer Zwischenlagerung liegt darin, daß die Wartezeiten der Transportfahrzeuge
vermindert werden und ein kontinuierlicher Betrieb großer Mischanlagen ohne Stockungen
ermöglicht wird. Dennoch hat sich gezeigt, daß die. Qualität des Mischgutes nach
einer Lagerzeit von mehr als 8 oder 10 Stunden stark beeinträchtigt wurde.
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Der Transport des Bindemittels zur Herstellung von Mischungen für
den Heißeinbau erfolgt überwiegend durch Lkw. Bei heißeinbaufähigem Mischgut, das
bei Temperaturen von 120 bis 150 OC für Straßenbelag eingebaut werden muß, findet
der Transport bei entsprechend hohen Temperaturen statt, wobei ein Temperaturzuschlag
für den auf der Transportstrecke erfolgenden Wärmeverlust eingerechnet wird. Bei
Unfällen, Verkehrsstauungen oder sonstigen unvorhersehbaren Aufenthalten kommt es
zur Abkühlung unterhalb der erforderlichen Verarbeitungstemperatur. Dies bedeutet
entweder einen erheblichen Zeitverlust zur Wiedererwärmung des Mischgutes oder eine
Qualitätsverschlechterung beim Einbau des abgekühlten Mischgutes.
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Die bekannten Nachteile des heißeinbaufähigen Mischgutes haben zur
Entwicklung von kalteinbautähigem Mischgut für Straßenbauzwecke
geführt.
Dabei wird Kaltbitumen für die Bodenverfestigung benutzt. Es handelt sich hierbei
um ein Bindemittel, das zu etwa 80 Gew.-X aus einem Straßenbaubitumen B 200 oder
B 80 besteht, dessen Viskosität durch einen Zusatz von ca. 20 Cew.-% eines leicht
flüchtigen Lösungsmittels erniedrigt wird. Jedoch traten auch bei diesem kalteinbaufähigem
Mischgut Nachteile auf. Diese bestehen einerseits in einer schlechten Lagerungsbeständigkeit
durch vorzeitiges Verdunsten des leicht flüchtigen Lösungsmittels. Andererseits
ist man bei der Verarbeitung zu Straßenbelägen auf gewisse Schwierigkeiten gestoßen,
wenn eine übermäßige Bodenfeuchtigkeit die Abgabe der flüchtigen Bindemittelbestandteile
erschwerte. Der Aushärteprozeß wird in diesem Fall stark verzögert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Bindemittel zur Herstellung
und Ausbesserung von Straßendecken lagerungsbeständig zu machen, so daß sie auch
nach längerem Transport eine gleichbleibende Qualität aufweisen. Weiterhin ist es
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Plastizität und die Lagerfähigkeit eines
Bindemittels so einzurichten, daß das Bindemittel auch bei kalten Außentemperaturen
verarbeitbar bleibt.
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Das erfindungsgemäße Bindemtttel besteht im wesentlichen aus Vakuumrückständen
und Steinkohlenteeröl. Unter dem Begriff "VakuumrUckstände" werden im folgenden
die bei der Destillation eines Erdöls vom Typ "Arabian Light" und "Arabian Heavy"
in einem 0 Temperaturbereich von 390 - 400 C und bei einem Druck von 20 - 50 Torr
anfallenden Rückstände verstanden.
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Zur Haftverbesserung kann ein Haftmittel, z. B. ein Fettsäureamin,
in geringem Umfang zusätzlich eingebracht werden. Ein anderes, übliches Haftmittel
ist Dimethyl-Stearyl-Amin.
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Die erfindungsgemäßen Bindemittelbestandteile eignen sich sowohl zur
Herstellung eines warm- wie kalteinbaufähigen Mischgutes.
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Beim warmeinbaufähigen Mischgut ergeben sich zwei wesentliche Vorteile
gegenüber den herkömmlichen Bindemitteln: Die Mischtemperatur,
bei
der das Bindemittel mit Gesteinszuschlägen für die Herstellung des Mischgutes für
Straßenbauzwecke versehen wird, liegt bei dem erfindungsgemäßen Bindemittel unterhalb
von 100 OC gegenüber etwa 160 bis 170 OC bei herkömmlichen Bindemitteln. Dadurch
wird eine erhebliche Energieeinsparung bei der Aufheizung des Mischgutes für Straßenbauzwecke
erreicht. Zusätzlich wird die Wärmeabgabe bei der Verladung auf Lkw oder Lastkähne
durch das geringere Wärmeniveau eingeschränkt und die Temperaturbeeinflussung sowie
die Korrosionsneigung der Transport- und Verladeanlagen eingedämmt.
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Ein weiterer Vorteil des warmeinbaufähigen Mischgutes besteht in 0
der Herabsetzung der Verarbeitungstemperatur auf 60 C gegenüber 120 bis 150 OC bei
der Verwendung von herkömmlichen Bindemitteln.
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Die geringere Verarbeitungstemperatur ermöglicht es, auch bei kalten
Außentemperaturen und Bodentemperaturen von weniger als 5 OC eine haft- und tragfähige
Mischung in die Straßendecke einzubauen.
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Im folgenden soll das erfindungsgem8e Bindemittel an zwei Beispielen
näher erläutert werden: Zur Herstellung eines warmeinbaufähigen Bindemittels werden
etwa 75 kg eines Vakuumrückstandes von Arabian Light-Erdöl mit einem 0 Erweichungspunkt
von 37 C und 24 kg eines Vakuumrückstandes desselben Erdöls mit einem Erweichungspunkt
von 27 0 vermischt. In diese Mischung werden zur Plastifizierung etwa 700 g Bitumen
200 mit einem Erweichungspunkt von 42 0 und als Haftkomponente etwa 300 g Steinkohlenteeröl
mit einem Siedebereich von 240 bis 360 oC hinzugegeben. In diese Bindemittelmischung
kann wahlweise als zusätzliches Haftmittel ein Fettsäureamin eingemischt werden.
Nach Aufheizung der Mischung auf etwa 100 oC werden die üblichen Gesteinszuschläge
zur Herstellung des Straßenbelages beigegeben und die so zubereitete Mischung bei
einer Verarbeitungstemperatur von ca. 60 oC auf den Straßenuntergrund gegeben.
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In einem weiteren Beispiel wird die Herstellung eines kalteinbaufähigen
Mischgutes für Straßenbauzwecke erläutert. Dabei werden 38 kg eines Vakuumrückstandes
von Arabian Heavy-öl mit einem Er-0 weichungspunkt von 37 C, 12 kg eines Vakuumrückstandes
mit einem Erweichungspunkt von 26 OC und 40 kg eines Vakuumrückstandes mit einem
Erweichungspunkt von 40 OC vermischt. In diese Mischung 0 wird Steinkohlenteeröl
mit einem Siedebereich von 240 bis 360 c in einer Menge von etwa 10 kg eingegeben.
Wahlweise kann der Gesamtmischung ein Haftmittel, bestehend vorzugsweise aus einem
Dimethyl-Stearyl-Amin, mit etwa 200 g zugesetzt werden.
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Das kalteinbaufähige Bindemittel kann selbst bei Temperaturen von
unterhalb 5 OC in die Straßendecke eingebracht werden. Bei längerer Lagerung in
Silos oder dergleichen tritt im Gegensatz zu den bekannten kalteinbaufähigen Bindemitteln
keine Austrocknung oder Aushärtung ein. Die Vakuumrückstände, die dem erfindungsgemäßen
Bindemittel die notwendige Viskosität geben, verdunsten trotz längerer Lagerung
nicht. Dadurch bleibt das Bindemittel verarbeitbar, auch wenn es nach längerem Transport,
Zwischenlagerung und Umschichtung an den Einsatzort gelangt.