DE2930376C2 - Verfahren zur Herstellung von Bitumenpräparaten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von BitumenpräparatenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bitumenpräparaten durch Kombination von industriellem
Blasbitumen, gequollenem Gummimahlgut und mineralischen Zusatzstoffen.
Beim Bau von Betonstraßen werden zwischen den Straßenplatten in bestimmten Entfernungen Spalten
gelassen, die dazu dienen, die durch den Temperaturwechsel bedingte Wärmedilatation beziehungsweise -kontraktion,
ferner die durch die unterschiedliche Belastung hervorgerufenen Schwingungen und die durch ein
eventuelles Absinken der Straßendecke auftretenden Belastungen aufzunehmen; ohne diese Spalten würde die
Betonstraßendecke springen. Auch beim Bau der gegossenen und gewalzten Asphaltstraßen wird beim Verbinden
der einen, bereits ausgekühlten Straßenseite mit der anderen, frisch gegossenen Straßenseite ein Spalt
gelassen. Für das Ausgießen dieser straßenbautechnischen Spalten werden seit Jahrzehnten unterschiedliche
Stoffe verwendet.
Die verwendeten Stoffe sind unterschiedlichsten Ursprungs: Kunststoffe (PVC, Polyisobutylen, Polyäthylen),
mit Kunststoffen kombinierte Bitumenpräparate (mit Bitumenlösung gesättigter Polyurethanschaum, z. B. als
Band), mit Kautschuk- und Latexzusätzen versehene Bitumenstoffe u. ä.
Je nach den Anforderungen des jeweiligen Anwendungsgebietes werden diese Stoffe in fertigen Anwendungsformen, zum Beispiel als heiß gießbare Masse oder mit Lösungsmittel verdünnt geliefert.
Über die in der Bauindustrie verwendeten Spaltdichtungsmaterialien aus Kunststoff gibt das Buch »Müanyagok
az epiteszetben« (= Kunststoffe in der Bauindustrie, Christfried Hildebrand, Müszaki Könyvkiado, Budapest,
1977, S.101 —102) einen Überblick. Das bereits erwähnte Band ist bei Temperaturen zwischen —25 und
+ 8O0C für die Spaltdichtung von Wandelementen und Dachverglasungen verwendbar, ein anderes Produkt, ein
Kitt mit Butylkautschuk als Bindemittel, kann in einem Temperaturbereich von —35 und +800C angewendet
werden.
Für eine Temperaturbeanspruchung von —40 bis + 1200C ist die profilierte Dichtungsmasse, eine lösungsmittelfreie
Substanz mit Polyisobutylen als Bindemittel, geeignet.
Für einige Spaltdichtungsmaterialien werden hauptsächlich Polyvinylacetat, Polysulfidkautschuk und Silikonkautschuk
verwendet. Diese Stoffe sind höchstens bis zu —5 bis — 100C kältebeständig.
Ein verhältnismäßig neues thermoplastisches Elastomer ist das radiale Butadien-Styrol-Blockpolymer (Gummi,
Asbest, Kunststoffe, 30, 842-847 [1977/12]). Diese Polymeren waren bei Vermischen mit Bitumen 180/220
zur ! !erstcllung modifizierter Bitüiucü gccigi'ici, ijci eil Ei weiuliuiigspunki bei 77 —131"C, deren Srcchpunki bei
— 11 bis —35°C lag und die vom Autor des Artikels als Spaltdichtungsmaterialien empfohlen wurden.
In dem Artikel von F. Hegemann »Vorgefertigte spaltdichtende Körper (Bauplanung-Bautechnik, 26,
484—486 [1972/10]) werden unterschiedliche spaltdichtende Materialien und deren wichtigste Parameter beschrieben.
Die bisher erwähnten spaltdichtenden Materialien bestehen hauptsächlich aus Piastomeren beziehungsweise
aus Kombinationen von Piastomeren mit Bitumen und Steinkohlenteer.
Auf vielen Gebieten, insbesondere im Straßenbau, werden Bitumenpräparate verwendet, die natürlichen oder
Auf vielen Gebieten, insbesondere im Straßenbau, werden Bitumenpräparate verwendet, die natürlichen oder
künstlichen Gummi enthalten.
B. S. Jackson beschreibt zum Ausfüllen von senkrechten Spalten geeignete Kautschuk-Bitumen-Dichtungsstoffe
(Municipal Engineering, 144,52, London, 1967/2).
Vajta u. a. berichten über mit Gummibitumen vorgenommene großtechnische Versuche (Bitumen, Teere,
Asphalte, Peche und verwandte Stoffe, 9, 429—433 [1962]). Zur Herstellung des Gummibitumens werden bei 5
170— 1800C 5—15 Gew.-°/o Gummimehl innerhalb von 6 Stunden mit Straßenbaubitumen vermischt Das Gummimehl
wird durch Mahlen von Altreifen hergestellt und unmittelbar in den vorher geschmolzenen Bitumen
eingemischt Zum Ausfüllen der Spalten neben den Straßenbahnschienen werden Bitumen mit 8, 9,10,13 und
15% Gummigehalt bereitet Am günstigsten ist ein Gummigehalt von 8—10%. Für einen derartigen Gummibitumen
sind folgende Daten charakteristisch:
Erweichungspunkt 75° C
Penetration bei 25° C 39/0,1 mm
Brechpunkt -9°C
T. A. Silakadze und E. A. Surenjan (Avtomobilnüe Dorogi, 28, 28—29, Moskau, 1965/9) berichten über einen
Straßenversuchsabschnitt, der mit Gummimahlgat enthaltendem Bitumen gebaut wurde. Die Menge des Gummizusatzes
in dem Asphaltbetongemisch betrug 0,4 Gew.-%. In dem Artikel wird betont, daß die Vorbedingung
einer guten Mischungsqualität die homogene Verteilung des Gummis im,Bitumen ist
E. Gundermann untersuchte die Wirkung von Gummimehl auf die Eigenschaften von Propanextraktbitumen
(Bitumen, Teere, Asphalte, Peche und verwandte Stoffe 1966/7, S. 250—254). Zu Propanextraktbitumen des
Erweichungspunktes 75,8° C beziehungsweise 71,5° C und einem fluxierten Bitumen des Erweichungspunktes
38,5° C wurden bei Temperaturen bis zu 250°C unter Einhaltung von Rührzeiten von 2,6 und 12 Stunden 10,20
beziehungsweise 30 Gew.-% Gummimehl gegeben. Es wurde festgestellt, daß ein Zusatz von 5 Gew.-% Gummi
auf den Propanextraktbitumen keine besondere Wirkung ausübte, während bei 10Gew.-% Gummizusatz der
Temperaturbereich der Plastizität breiter wird, d.h. der Erweichungspunkt um 10—15°C ansteigt und die
Penetration zurückgeht; dies ist besonders bei der Anwendung von wenig Asphalten und viel Harz und Öl
enthaltendem Ausgangsbitumen der Fall.
Auf den erwähnten Anwendungsgebieten wird der Umstand ausgenutzt, daß durch Zusatz von Elastomeren,
insbesondere durch Zusatz von Gummi, die Wärmeempfindlichkeit des Bitumens geringer wird, seine Plastizität
und Viskosität hingegen bedeutend ansteigen. Eine allgemeinere Anwendung von Gummimahlgut in Bitumen
wird durch die Tatsache gehemmt, daß das Zusetzen des Gummis zu Bitumen mit verhältnismäßig großen
Schwierigkeiten verbunden ist Wird der Gummi in Form von Mehl zugesetzt, so kann eine homogene Verteilung
nur mit außerordentlich langen Mischzeiten erreicht werden. Gummi als Latex oder in einem Lösungsmittel
gelöst kann zwar in größeren Mengen in den Bitumen eingebracht werden, jedoch sind dazu aufwendige
Vorrichtungen erforderlich, beziehungsweise die Verwendung von Lösungsmittel bereitet brandschutztechnische
und anwendungstechnische Schwierigkeiten.
Es wurde nun gefunden, daß ein elastisches, selbsthaftendes, in einem weiten Temperaturbereich plastisches,
an Metallen, Beton, Asphalt ausgezeichnet haftendes und daher als vorgefertigtes Band oder als heiß gießbare
Masse vorteilhaft zum Ausfüllen von Spalten im Straßenbau verwendbares Bitumenpräparat hergestellt werden
kann, wenn man in einem üblichen, mit einem Rührer versehenen Behälter Altgummimahlgut in entsprechend
gewählten, bei der Erdölaufarbeitung anfallenden ölfraktionen oder Extrakten quillt, dem erhaltenen Gemisch
als mineralischen Zusatzstoff Ölschieferabraum und/oder Zement zusetzt und das Gemisch anschließend unter
ständigem Rühren mit vorher geschmolzenem, kältebeständigem industriellen Blasbitumen vermengt.
Zum Quellen des Gummimahlgutes wird dieses in einer Menge von 20—45 Gew.-% in einem mit einem
Rührer versehenen Behälter bei 25—120°C, einer Rührerdrehzahl von 20—100 min-' und einer Rührzeit von
1 —3 Stunden mit einer ölfraktion oder einem Extrakt vermischt, dessen Marcusson-Flammpunkt wenigstens
22O0C und dessen Viskosität bei 100° C wenigstens 12 cSt beträgt.
Zu dem auf diese Weise erhaltenen Gemisch (dessen Gewicht als 100 Gew.-Teile betrachtet wird) werden als
mineralischer Zusatz innerhalb von 30 Minuten 25—50 Gew.-Teile Ölschieferabraum und/oder Zement zügemischt.
Schließlich wird das Gemisch mit 150—250 Gew.-Teilen eines vorher auf 160—18O0C erwärmten,
kältebeständigen industriellen Blasbitumens vermengt, wobei die Rührzeit 1—3 Stunden, die Rührerdrehzahl
20-100 min-1 beträgt.
Der kältebeständige industrielle Blasbitumen wird unter Verwendung von Rückständen und ölfraktionen der
Vakuumdestillation in zwei Stufen hergestellt, indem in der ersten Oxydationsphase durch Einblasen von Luft
bei 250—2800C intermediär ein oxydierter Bitumen des Erweichungspunktes 80—1000C hergestellt wird und
dieser nach Vermischen mit einer aus der Vakuumdestillation stammenden ölfraktion in der zweiten Oxydationsstufe
durch Einblasen von Luft bei 250—28O0C zu industriellem Blasbitumen des Erweichungspunktes
85—115°C oxydiert wird. Durch entsprechende Wahl der Komponenten wird ein Produkt erhalten, das einen
Erweichungspunkt von 95—1400C, eine Penetration von 40—120x0,1 mm (25°C) und einen Brechpunkt von
— 15 bis — 30" C aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von elastischen, selbsthaftenden, als
vorgefertigtes Band verwendbaren Bitumenpräparaten zum Ausfüllen der beim Straßenbau vorgesehenen
Dilatationsspalten und zum Zusammensetzen und Kleben der Stoßstellen von Straßenbauplatten, welches aus
kältebeständigem industriellen Blasbitumen, gequollenem Gummimahlgut und mineralischen Zusatzstoffen besteht.
Für das Verfahren ist kennzeichnend, daß man in einem üblichen, mit einem Rührer versehenen Behälter
45—20Gew.-% Gummimahlgut in 55—80Gew.-% aus der Erdölverarbeitung stammenden ölfraktionen oder
Extrakten bei 25—1200C und einer Rührerdrehzahl von 20—100 min-' 1—3 Stunden lang verrührt und quillt,
auf 100 Gew.-Teile dieses Gemisches gerechnet als mineralischen Zusatzstoff innerhalb von 30 Minuten unter
ständigem Rühren 25—50 Gew.-% Ölschieferabraum und/oder Zement zusetzt und das erhaltene Gemisch
anschließend mit 150—250 Gew.-Teilen eines vorher auf 160— 180° C erwärmten, kältebeständigen industriellen
Blasbitumens 1 —3 Stunden lang vermischt
5 Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert
5 Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert
•, Beispiel 1
In einem Rührbehälter werden bei 70°C und einer Rührerdrehzahl von 20 min-' 25 Gew.-% Altgummimahl-10
gut in 75 Gew.-% einer paraffinischen ölfraktion unter ständigem Rühren 3 Stunden lang gequollen. Zu dem
r . erhaltenen Gemisch werden unter ständigem Rühren innerhalb von 15 Minuten 25 Gew.-% Ölschieferabraum
dosiert Die erhaltene Mischung wird innerhalb von 2V2 Stunden in einen vorher auf 180° C erwärmten, mit dem
ι erwähnten Oxydationsverfahren hergestellten industriellen Blasbitumen (240 Gew.-Teile) des Erweichungspunktes
114° C eingerührt Das erhaltene Produkt hat einen Erweichungspunkt von 120° C, sein Brechpunkt liegt
15 bei —25°C, der Penetrationswert beträgt bei 25°C 43 χ 0,1 mm.
t Beispiel 2 !
In einem Rührbehälter werden bei 800C und einer Rührerdrehzahl von 50 min-' 25 Gew.-% Altgummimahl-20
gut in 75 Gew.-% Restölextrakt unter ständigem Rühren 2 Stunden lang gequollen. Zu dem gequollenen
Gummimahlgut werden unter ständigem Rühren innerhalb von 30 Minuten 50 Gew.-% Ölschieferabraum
dosiert Das erhaltene Gemisch wird innerhalb von 2 Stunden zu 200 Gew.-Teilen eines vorher auf 160° C
; erwärmten, mit dem erwähnten Oxydationsverfahren hergestellten industriellen Blasbitumens des Erweichungspunktes
114° C eingerührt Das erhaltene Bitumenprodukt hat einen Erweichungspunkt von 1300C. einen Brech-25
punkt von —26°C, und sein Penetrationswert beträgt bei 250C 50 χ 0,1 mm.
! In einem Rührbehälter werden bei 100°C und einer Rührerdrehzahl von 100 min-' 30Gew.-% Altgummi-
30 mahlgut innerhalb einer Stunde unter ständigem Rühren in 70 Gew.-% paraffinischer ölfraktion gequollen. Zu
dem gequollenen Gemisch werden unter ständigem Rühren innerhalb von 30 Minuten 35 Gew.-Teile Ölschiefer-
- abraum dosiert Das erhaltene Gemisch wird innerhalb einer Stunde in 150 Gew.-Teile eines vorher auf 17O0C
erwärmten, mit dem erwähnten Oxydationsverfahren hergestellten industriellen Blasbitumens des Erweichungspunktes
97°C eingerührt. Das erhaltene Produkt hat einen Erweichungspunkt von 1050C, einen Brechpunkt von
35 —300C und bei 25°C einen Penetrationswert von 107 χ 0,1 mm.
Im folgenden werden die Eigenschaften des erfindungsgemäß hergestellten Bitumenpräparates mit den Eigenschaften
von bekannten Bitumenprodukten verglichen, die unter unmittelbarem Einrühren des Gummimahlgui
, tes hergestellt wurden.
|ft 40 Herstellungsart Erweichungspunkt,"C Penetration bei 25°C Brechpunkt,°C
Itf 0,1 mm
i;< Nach Vajta u. a.
% Grundbitumen 59 45,5 —
fA 45 +8% Gummi 69 35 -
U +13% Gummi 83 25 -
ψ Nach Gundermann
S Grundbitumen 71,5 5,1 19
p: 50 +10% Gummi 85,5 3,0 19
?| +20% Gummi 88,0 5,5 15
R +30% Gummi 95,0 7,6 8,5
?:,!. Erfindungsgemäß
?': 55 1) Grundbitumen (150 Gew.-T.) 85 39 -24
• +100 Gew.-T. gequollener Gummi 97 45 —26
, +25 Gew.-Teile Schieferabraum
■ Erfindungsgemäß
; 60 2) Grundbitumen 200 Gew.-Teile 105 50 —23
^y +100 Gew.-!.gequollenes 112 75 -JO
Gnmmigemisch
+ 25 Gew.-Teile Schieferabraum
+ 25 Gew.-Teile Schieferabraum
65 3) Grundbitumen 150 Gew.-Teile, 115 31 -15
+ 100 Gew.-Teile gequollenes 126 70 -26
Gummigemisch
+ 50 Gew.-Teile Schieferabraum
+ 50 Gew.-Teile Schieferabraum
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von elastischea selbsthaftenden, als vorgefertigtes Band verwendbaren
Bitumenpräparaten zum Ausfüllen der beim Straßenbau vorgesehenen Dilatationsspalten und .ium Zusammensetzen
und Kleben der Stoßstellen von Straßenbauplatten, welches aus kältebeständigem industriellen
Blasbitumen, gequollenem Gummimahlgut und mineralischen Zusatzstoffen besteht, dadurch gekennzeichnet,
daß man in einem üblichen, mit einem Rührer versehenen Behälter 45—20Gew.-% Gummimahlgut
in 55—80Gew.-% aus der Erdölverarbeitung stammenden ölfraktionen oder Extrakten bei
25—1200C und einer Rührerdrehzahl von 20—110 min-1 1—3 Stunden lang verrührt und quillt, auf
100 Gew.-Teile dieses Gemisches gerechnet als mineralischen Zusatzstoff innerhalb von 30 Minuten unter
ständigem Rühren 25—50 Gew.-°/o Ölschieferabraum und/oder Zement zusetzt und das erhaltene Gemisch
anschließend mit 150—250 Gew.-Teilen eines vorher auf 160—1800C erwärmten, kältebeständigen industriellen
Blasbitumens 1 —3 Stunden lang vermischt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Quellen des Gummimahlgutes
ölfraktionen oder Extrakte verwendet, deren Marcusson-Flammpunkt wenigstens 2200C und deren Viskosität
bei 100° C wenigstens 12 cSt beträgt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Gummimahlgut einer Teilchengröße
von weniger als 1 mm verwendet
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß man als mineralischen Zusatzstoff
die eine Teilchengröße von 0,1 —0,01 mm aufweisende, bei der Aufarbeitung des Ölschiefers anfallende
gebrannte Abraumfraktion und/oder Zement verwendet
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß man als kältebeständigen industriellen
Blasbitumen einen Bitumen des Erweichungspunktes von 85—115°C und eines Brechpunktes von höchstens
—15° C verwendet, der unter Verwendung von Rückständen und ölfraktionen der Vakuumdestillation
in zwei Stufen hergestellt wird, indem in der ersten Oxydationsstufe durch Einblasen von Luft bei
250—2800C intermediär ein oxydierter Bitumen des Erweichungspunktes 80—1000C hergestellt wird und
dieser nach Vermischen mit einer aus der Vakuumdestillation stammenden ölfraktion in der zweiten Oxydationsstufe
durch Einblasen von Luft bei 250—28O0C zu industriellem Blasbitumen des Erweichungspunktes
85— 115°C oxydiert wird.
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