DE2947142A1

DE2947142A1 - Hochfeste, modifizierte asphaltierungszusammensetzung

Info

Publication number: DE2947142A1
Application number: DE19792947142
Authority: DE
Inventors: Jun Laurence Latta; Jun John B Leonard
Original assignee: Chem-Crete Corp
Current assignee: CHEMCRETE Co BRUESSEL/BRUXELLES BE
Priority date: 1978-11-24
Filing date: 1979-11-22
Publication date: 1980-06-04
Also published as: IL58795A; JPS6318626B2; SE445463B; IT1162440B; IN154640B; MX172739B; US4234346A; JPS5578057A; FR2442298B1; DE2947142C2; NL7908524A; SE7909490L; BE880191A; FR2442298A1; ES8104157A1; NL187580B; AU526090B2; ES486236A0; BR7907629A; NL187580C

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Asphaltierungszusanunensetzung auf der Basis von Asphalt-Zuschlagsstoffen .

Zuschlagsstoffe enthaltender Asphalt wurde seit vielen Jahren als Asphaltierungszusammensetzung für Straßen und dergleichen verwendet. Der Asphalt enthält als Hauptbestandteil Bitumen und wird üblicherweise als fester Rückstand aus der Destillation von Rohöl erhalten. Bei der Pflasterung bzw. der Asphaltierung einer Straße wird der Asphalt in einen flüssigen Zustand überführt. Eine flüssige Form besteht in einer Suspension oder Emulsion des Asphalts in Wasser. Nach dem Verteilen und Verdichten bzw. Komprimieren des Zuschlagsstoffe enthaltenden Asphalts verdampft das Wasser, und der Asphalt härtet zu einer einheitlichen Masse. Eine andere Form von im Straßenbau verwendetem Asphalt ist ein sogenannter Verschnittbitumen (cutback), das heißt ein flüssiges Erdölprodukt, das hergestellt wird, indem man eine Asphaltbasis mit einem geeigneten Destillat erweicht bzw. verdünnt. Der Bau der Straße erfolgt durch Beschichtung mit dem Verschnittbitumen und durch Verdampfung des flüchtigen Destillats aus der Masse. Der Vorteil der Verwendung der oben genannten Straßenbautechniken liegt darin, daß die Anwendung hoher Temperaturen vermieden werden kann. Bei einer alternativen Technik können der Asphalt und die Zuschlagsstoffe gemischt und bei erhöhten Temperaturen, das heißt im flüssigen Zustand des Asphalts zum Bau der Straße aufgebracht werden. Diese Art Asphalt, die weder durch Lösungsmittel verdünnt ist (cutback) noch emulgiert ist, wird hier als Asphaltzement (Asphaltbinder) bezeichnet.

Ein Hauptproblem, das bei Verschnittbitumen und Emulsionen auftritt, liegt in ihrem geringen Haftvermögen für Zuschlagsstoffe im Vergleich zu Asphaltzement. Dies ist in erster Linie zurückzuführen auf (a) die Anwesenheit des organischen Lösungsmittels oder des UIs in dem Verschnittbitumen und/oder (b) das

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Wasser in der Emulsion oder auf der Oberfläche der Zuschlagsstoffe, wodurch die Ausbildung einer haftenden Verbindung zwischen dem Zuschlagsstoff und dem Asphalt beeinträchtigt wird. In der US-PS 2 342 861 wird eine Technik beschrieben, um das Haftvermögen zu verbessern. In den Beispielen dieser Patentschrift werden den Asphaltverschnitten oder -emulsionen zur Erhöhung ihrer Haftvermögen mit dem Zuschlagsstoff eine Bleiseife, insbesondere Bleioleat oder Bleinaphthenat zugesetzt. Obwohl in sämtlichen Beispielen lediglich Blei als Metallseife zur Erhöhung des Haftvermögens zugesetzt wird, offenbart diese Patentschrift daneben auch, daß andere Schwermetallsalze von organischen Säuren verwendet werden können einschließlich derjenigen der folgenden Metalle: Fe, Al, Mn, Zn, Co, Ni, Sn, Ca, Sr, Ba und Mg. Die Patentschrift offenbart weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Bleiseife, indem man ein Bleioxid in Gegenwart der gewünschten organischen Säuren erhitzt. Diese Bleiseifen werden dann dem gewünschten Asphalt zugesetzt.

Zur Verhütung von Rißbildungen in geblasenen oder oxidierten Asphaltbeschichtungen wurden Schwermetallsalze von organischen Säuren mit einem hohen Molekulargewicht, wie beispielsweise Naphthenate oder Linoleate verwendet. Beispielsweise lehrt die US-PS 2 282 703 zu diesem Zweck die Verwendung von Schwermetallen wie Kobalt, Mangan, Eisen, Blei, Vanadin oder Zink, die in dem geblasenen Asphalt dispergiert werden.

Schwermetallseifen wurden auch als Dispergierungsmittel in Asphaltzusammensetzungen für Dachbeschichtungen verwendet, um ein auf das sogenannte "alligatoring" (Schrumpfung bzw. Run ζ p. 1 bi 1 dung) zurückzuführende Fehl verhalten bzw. Versagen des Asphalts zu verhindern. Die US-PS 2 928 753 offenbart mehrwertige Metallsalze von Kupfer, Kobalt oder Mangan in Kombination mit höhermolekularen Monocarbonsäuren wie Oleinsäure oder Naphthensäure. Das dort offenbarte Endprodukt ist eine zuschlagsfreie Beschichtung einer Dicke von 0,0635 cm (.0,025 inch) auf einem Aluminiumblech, das zur Nivellierung

bzw. Einebnung erhitzt wurde.

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Die US-PS 1 328 310 offenbart ein asphalthaltiges Pflaster, wobei dem Asphalt zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften Kupfersulfat hinzugefügt wurde. Daneben werdeu andere Verbindungen offenbart einschließlich der Sulfate oder Selenate von Aluminium, Chrom, Mangan, Eisen, Indium, Gallium, sowie der Sulfate oder Selenide von Natrium, Kalium, Rubidium, Ammonium,* Silber, Gold, Platin oder Thallium. Diese Verbindungen sind in dem Asphalt relativ unlöslich.

Die US-PS 1 505 880 lehrt zur Erhöhung der Zähigkeit bzw. Festigkeit der dort erhaltenen Asphaltierungs- bzw. Pflasterungszusammensetzung die Zugabe von Kupferschlacke zusammen mit Zuschlagsstoffen zum Asphalt.

Zur Verbesserung des Haftvermögens des Asphalts mit mineralischen Zuschlagsstoffen offenbart die Britische Patentschrift 533 977 die Verwendung von Blei- oder Eisendoppelsalzen von organischen Säuren. Nebenbei wird auch offenbart, daß andere zwei- und mehrwertige Metalle wie Aluminium, Chrom, Kupfer und Quecksilber verwendet werden können.

Erfindungsgemäß wurde nun festgestellt, daß die Auflösung bestimmter organischer Manganverbindungen im Asphaltzement und die anschließende Vermischung mit Zuschlagsstoffen zu einem Straßenpflaster mit erheblich verbesserten Eigenschaften führt. Bei Verwendung von geringen Mengen wie 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Asphaltzements, führt die Verwendung von Mangan zu einer ganz entscheidenden Verbesserung der Druckfestigkeit, Biegefestigkeit und Ermüdungsfestigkeit des endgültig ausgehärteten Straßenpflasters.

Der Asphaltzement wird zur Verflüssigung bzw. Fließbarmachung auf eine Temperatur oberhalb seines Schmelz- bzw. Erweichungspunktes erhitzt und anschließend wird die organische Manganverbindung hinzugefügt. Der Manganionen enthaltende Asphaltzement kann dann für den Straßenbau direkt in dieser Form mit dem Zuschlagsstoff vermischt werden. Es wurde weiterhin

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festgestellt, daß der auf diese Weise modifizierte Asphaltzement vor seiner Verwendung zum Straßenbau in Masse aufbewahrt werden kanr, ohne daß er eine wesentliche Eindickung zeigt.

Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine modifizierte Asphaltzement-Zuschlagsstoff-Asphaltierungszusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die zur Verwendung im Straßenbau und dergleichen benutzt werden kann, und mit welcher eine außergewöhnliche Festigkeit und Ermüdungsfestigkeit erreicht werden kann.

Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, einen modifizierten Asphaltzement zu schaffen, der in Masse eine für die Pflasterung geeignete Viskosität hat, der jedoch nach seiner Verwendung zur Pflasterung zu einem Asphaltzement außergewöhnlicher Festigkeit härtet.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung bestand darin, eine Asphaltzement-Zuschlagsstoff-Pflasterungszusammensetzung von außergewöhnlicher Marshall-Festigkeit zur Verfügung zu stellen.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, eine Asphaltierungszusammensetzung bzw. Pflasterungszusammensetzung der oben genannten Art zu schaffen, die bei erhöhten Temperaturen ihre Festigkeit größtenteils beibehält und dabei dennoch ein elastisches Straßenpflaster darstellt, welches selbstheilende Eigenschaften aufweist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein Verfahren zur Modifizierung von weichem Asphaltzement zur Verfügung zu stellen, mit welchem ein Straßenpflaster mit verbesserten physikalischen Eigenschaften hergestellt werden kann. «·

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand

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schließlich darin, eine Asphaltierungs- bzw. Pflasterungszusammensetzung zu schaffen, in welcher minderwertige Zuschlagsstoffe verwendet werden können.

Die Lösung dieser und weiterer Aufgaben wird nachstehend an bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. _

Die vorliegende Erfindung betrifft einen modifizierten Asphaltzement, der in Kombination mit Zuschlagsstoffen zu einer Asphaltierungszusammensetzung mit außerordentlich verbesserten physikalischen Eigenschaften führt. Der Asphaltzement wird dadurch modifiziert, daß man ein festigkeitsverbesserndes Mittel in Form einer organischen Manganverbindung in dem Asphaltzement auflöst, während dieser durch Erhitzen im flüssigen Zustand gehalten wird. Das Mangan kann in verschiedenen Wertigkeiten verwendet werden (beispielsweise +2, +3, oder höher). Daneben können auch Mischungen von Mangan mit organischen Kobalt- oder Kupferverbindungen oder auch anderen Metallionen verwendet werden.

Der hier verwendete Ausdruck "Asphaltzement" bezieht sich auf jede Art von im wesentlichen ungeblasenes oder nicht oxidiertes, festes oder halbfestes Material bei Zimmertemperatur, welches bei Erhitzung allmählich erweicht bzw. verflüssigt wird. Seine Hauptbestandteile bestehen aus Bitumen, die als Rückstände beim Raffinationsverfahren erhalten werden. Dieser Ausdruck schließt Emulsionen und Verschnitte von Asphaltzement aus. Er enthält daher weder die wäßrige Phase einer Emulsion, noch die zugesetzten öllösungsmittel bzw. öle, die dem Asphaltzement gewöhnlicherweise zugesetzt werden, um ihn in einen sogenannten Verschnittasphalt zu überführen.- Der Asphaltzement weist im allgemeinen eine Penetration von weniger als 400 bei 25°C, typischerweise eine Penetration zwischen 40 und 300 (ASTM-Standard, Methode D-5) auf. Die Viskosität des Asphaltzements beträgt bei 60⁰C mehr als etwa 65 Poise.

Es ist von Bedeutung, daß das Mn-Ion erfindungsgemäß gleich-

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mäßig in dem Asphalt gelöst wird, so daß der festigkeitsverbessernde Effekt gleichmäßig in dem Endprodukt auftritt. Zur optimalen Dispergierung liegt der Mn-Katalysator in Form einer organischen Manganverbindung vor, die in einem wesentlichen Anteil des Asphalts löslich ist. Die organischen Verbindungen können substituiert oder nicht substituiert sein (beispielsweise mit Schwefel, insbesondere Sulfonate / oder mit Phosphor, insbesondere Phosphate ). Geeignete Anionen für die organischen Manganverbindungen werden von Carbonsäuren, Alkoholen, Phenolen und Ketonen abgeleitet. Besonders gute Ergebnisse werden mit Mangan (Acetylacetonat)₃ erhalten. Bevorzugte Anionen werden durch Carbonsäuren mit bis zu 30 Kohlenstoffatomen in der Kette wie beispielsweise Acetate, Linoleate, Octoate, Naphthenate, Oleate, Decanoate, Stearate und Laurate sowie Mischungen von diesen oder auch Mischungen von diesen mit anderen Säuren gebildet. Es wurde festgestellt, daß die von Octoaten, Naphthenaten und Acetaten abgeleiteten Anionen bei weitem die effektivsten der untersuchgen Verbindungen darstellen, da sie die am meisten löslichen Anionen in dem Asphaltzement sind. Daneben können auch andere Carbonsäuren (beispielsweise tertiäre) verwendet werden. Diese organischen Manganverbindungen werden dem Asphaltzement vorzugsweise in einer verdünnten, flüchtigen Lösung eines organischen Lösungsmittels zugesetzt, um die Dispergierung und die Vermischung zu erleichtern. Geeignete Verdünnungen liegen bei 5 bis 12 Gew.-% Metallion zum Gesamtzuschlag. Derartige Mengen an Lösungsmittel liegen unterhalb 5 Gew.-%, bezogen acf den Asphaltzement, insbesondere unterhalb 2 %, das heißt weit unterhalb der Menge an Lösungsmittel in einem Verschnittbitumen bzw. Verschnittasphalt. In jedem Fall verdampft das flüchtige Lösungsmittel bei der Temperatur, die beim Mischen angewendet wird und hat somit keinen nachteiligen Einfluß auf das Haftvermögen.

Durch Zugabe von relativ geringen Mengen der organischen Manganverbindung werden bedeutende Verbesserungen in dem modifizierten Asphalt erhalten. So führt eine so niedrige Manganionen-

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konzentration wie 0,01 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Asphalts, zu einer Asphaltierungszusaimnensetzung mit erhöhter Belastungsdruckfestigkeit. Es wurde festgestellt, daß optimale Eigenschaften erhalten werden können, wenn 0,05 bis 0,5 Gew.-% Manganionen anwesend sind. Höhere Manganionenkonzentrationen, das heißt etwa 1 Gew.-%, ergeben nur 5anζ geringfügige Verbesserungen. Aus ökonomischen Gründen liegt der optimale Bereich zwischen etwa 0,05 bis 0,2 Gew.-% Gesamtmangangehalt, bezogen auf das Gewicht des Asphalts.

Die oben genannten organischen Manganverbindungen werden erfindungsgemäß durch Erhitzen des Asphalts auf eine Temperatur oberhalb seines Erweichungs- oder Schmelzpunktes, bis er ausreichend flüssig ist, um eine gründliche Dispergierung der metallorganischen Manganverbindung zu seiner Auflösung zu erreichen, in dem Asphaltzement gelöst. Dieses Verfahren wird als "Warmmischen" bezeichnet. Der Metallkatalysator liegt vorzugsweise in einer flüssigen Form vor. Bei den üblichsten Asphaltzementen liegt die Temperatur zur Verflüssigung bzw. Fließbarmachung des Asphaltzements bei wenigstens 100⁰C. In Abhängigkeit von der Art des Asphalts liegt sie gewöhnlich zwischen 110 bzw. 120 bis etwa 15O⁰C. Bei diesen Temperaturen ist die Viskosität der Asphaltzusammensetzung ausreichend gering, um eine gründliche Dispergierung und Auflösung durch Mischen mit Hand zu gestatten.

Das Warmmischverfahren kann in einer von der Baustelle entfernten Vorrichtung vorgenommen werden. Dies ist möglich, da, wie bereits oben angedeutet, durch die organische Metallverbindung keine Härtung des Asphaltzements auftritt, während dieser in Masse aufbewahrt wird. Daher kann der modifixierte Asphaltzement bis zu seiner Verwendung in Masse aufbewahrt werden. Bei herkömmlichen Verarbeitungsverfahren wird der modifizierte Asphaltzement von der Herstellung an-, während der normalen Lagerung und des Transports zur Baustelle, während des Mischens mit den Zuschlagsstoffen bis letztlich zur Pflasterung im flüssigen Zustand gehalten. Im Gegensatz hierzu

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kann die organische Manganverbindung dem Asphaltzement auch kurz vor der Verwendung zur Pflasterung an Ort und Stelle, das heißt an der Baustelle, zugesetzt werden.

Der modifizierte Asphalt weist im flüssigen Zustand, bei den erhöhten Temperaturen des Straßenbaues, eine Viskosität auf, die mit derjenigen von herkömmlichem Asphalt vergleichbar ist. Jedoch hat eine so gepflasterte, ausgehärtete Straße, wie bereits oben angedeutet, eine weitaus höhere Festigkeit im Vergleich zu einer mit herkömmlichem Asphaltzement beschichteten Straße.

Auf herkömmliche Weise wird der warmgemischte modifizierte Asphalt in flüssiger Form mit vorerhitztem und vorgetrocknetem Zuschlagsstoff vorgemischt, um eine homogene Mischung von gleichmäßig beschichtetem Zuschlagsstoff in der Asphaltierungszusammensetzung zu erhalten, was gewöhnlich in einer Asphaltmischanlage durchgeführt wird. Der Zuschlagsstoff wird vorzugsweise unter solchen Bedingungen, wie Zeit und Temperatur, erhitzt, um im wesentlichen sämtliche frei vorliegende Feuchtigkeit vor dem Mischen zu entfernen. Während des Mischens liegen sowohl Zuschlagsstoff als auch Asphaltzement gewöhnlich bei einer Temperatur von 100 bis 160⁰C vor. Bevor die Zusammensetzung auf eine Temperatur abgekühlt ist, bei der die Fließfähigkeit verlorengeht, wird sie über das Straßenbett verteilt und komprimiert. Abschließend läßt man den Asphalt aushärten. Nach der Aushärtung besteht die Straße aus dem i eine Matrix des modifizierten Asphaltbindemittels gebundenem Zuschlagsstoff.

Es ist bemerkenswert, daß die Aushärtung bei gewöhnlichen Umgebungstemperaturen, beispielsweise 22°C, erfolgen kann. Mäßige Temperaturerhöhungen bei der Aushärtung (beispielsweise bis zu 50J¹C) beschleunigen den Aushärtungsprozeß. Die bei Blasasphalt angewendeten, sehr hohen Temperaturen, das heißt Temperaturen von etwa 23 0⁰C, sind für das erfindungsgemäße Verfahren jedoch ungeeignet.

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Der erfindungsgemäß zu verwendende Zuschlagsstoff ist geeigneterweise ein solcher, der üblicherweise beim Straßenbau verwendet wird. Er kann feinteiliger Natur sein, wie beispielsweise Sand, und er kann ebenso aus grobkörnigen Teilchen bestehen, wie zerkleinerter Stein, Kies oder Schlacke.

Hierbei wird eine größere Menge Zuschlagsstoff mit einer kleineren Menge Asphalt zement gemischt. Das Gewichtsverhältnis von Zuschlagsstoff zu modifiziertem Asphaltzement entspricht etwa demjenigen, das üblicherweise im Straßenbau verwendet wird. Erfindungsgemäß wird somit mindestens 85 Gew.-% Zuschlagsstoff, im allgemeinen etwa 90 bis 96 Gew.-% Zuschlagsstoff, bezogen auf die gesamte Asphaltierungszusammensetzung, verwendet.

Wie bereits oben ausgeführt wurde, wurden für viele verschiedene Zwecke Schwermetallseifen in Kombination mit Asphalt verwendet. Beispielsweise wurden sie verwendet, um die Rißbildung in geblasenem Asphalt und das sogenannte "alligatoring" in Dachbeschichtungsmaterialien zu verhindern. Diese Metallseifen wurden weiterhin in Straßenbauzusammensetzungen aus Zuschlagsstoff und Asphaltverschnitten oder -emulsionen verwendet, um das schlechte Haftvermögen dieser Asphaltformen mit den Zuschlagsstoffen zu verbessern. Der Stand der Technik lehrt hierbei die Gleichwertigkeit der mehrwertigen Schwermetallionen für diesen Zweck. Beispielsweise wurden in der oben erwähnten ÜS-PS 2 342 861 Versuche durchgeführt, bei denen zur Erhöhung des Haftvermögens des Asphalts mit dem Zuschlagsstoff Bleiselfen eingesetzt wurden. In dieser Patentschrift wird versichert, daß andere Metalle wie beispielsweise Eisen, Aluminium, Mangan, Zink., Kobalt, Nickel, Zinn, Calcium, Strontium ,Barium oder Magnesium zu diesem Zweck ebenfalls eingesetzt werden können. Der Stand der Technik offenbart jedoch an keiner Stelle, daß Schwermetalle irgendeine Funktion bei dem Warmmisehverfahren unter Verwendung von Asphaltzement zur Herstellung von Asphaltierungszusammensetzungen haben können.

In Anbetracht dieser Kenntnisse wurde erfindungsgemäß über-

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raschend gefunden, daß die Zugabe von Mangan zu dem Asphaltzement in großem Ausmaß zu einer Verbesserung der Festigkeit, der Temperaturempfindlichkeit und anderer Eigenschaften einer Zuschlagsstoffe enthaltenden Asphaltxerungszusammensetzung aus diesem modifizierten Asphaltzement führt.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß zu diesem Zweck Mangan entweder allein oder in Kombination mit Kupfer oder Kobalt ganz entscheidend besser geeignet ist, als die übrigen Schwermetalle. Die Verwendung von Mangan führt bei weitem zu den besten Eigenschaften, und es ist leicht verfügbar.

Es wurde erfindungsgemäß weiterhin festgestellt, daß die Verwendung von Kobalt zusätzlich zur Verwendung von Mangan zu einer synergistischen Verbesserung der Festigkeit der Asphaltauflage bzw. Pflasterungsauflage führt, im Vergleich zur alleinigen Verwendung von Mangan oder Kobalt. Bereits bei Kobaltkonzentrationen von 0,0001 Gew.-%, bezogen auf den Asphalt, werden günstige Effekte erreicht, während außergewöhnlich gute Ergebnisse erhalten werden bei Kobaltkonzentrationen von 0,001 bis 0,2 Gew.-% in Kombination mit dem oben erwähnten Gewichtsverhältnis von Mangan zu Asphaltzement:

Ein erfindungsgemäßer Vorteil liegt darin, daß hochfeste Straßen aus relativ weichem Asphaltzement (beispielsweise ein solcher mit einer Penetration von 350 bis 400 oder weniger) hergestellt werden können, wenn diese Metallionen zugesetzt

werden.

Es wird angenommen, daß die außergewöhnliche Verbesserung der Biegefestigkeit und der Ermüdungsfestigkeit der_gehärfceten Zusammensetzung aus modifiziertem Asphalt und Zuschlagsstoff durch die nachfolgenden theoretischen Überlegungen erklärt werden können. Es ist hinreichend bekannt, daß Asphaltzement eine große Anzahl von Verbindungen enthält, die leicht einer Selbstoxidation unterliegen (beispielsweise Tetralin oder tetralinähnliche Verbindungen). Aufgrund von Versuchen wird

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angenommen, daß das Mangan die Bildung eines Diketons von Tetralin (1,4 Diketotetralin) bewirkt, welches dann stabile, chemisch beständige Komplexe init dem Metall bildet. Diese Komplexe binden die Asphaltmoleküle aneinander und führen so zu einer enormen Erhöhung der Festigkeit der erhaltenen Asphalt-Zuschlagsstoff-Zusammensetzung, im Vergleich zu solchen, die ohne die Verwendung dieser Metalle hergestellt worden sind.

Es wurde festgestellt, daß der erfindungsgemäß modifizierte Asphalt, wenn er in Masse vorliegt, nicht erhärtet oder aushärtet. Er behält bei erhöhten Temperaturen oberhalb seines Schmelzpunktes seine Viskosität, die mit derjenigen von nicht-modifiziertem Asphalt vergleichbar ist. Somit dienen die Manganionen lediglich zur Härtung des Asphalts nach dem Mischen mit dem Zuschlagsstoff. Es wird angenommen, daß dieses Phänomen dadurch erklärt werden kann, daß der modifizierte Asphalt in Form eines relativ dünnen Films vorliegen muß, das heißt in einem Zustand, wie er nach dem Mischen mit dem Zuschlagsstoff vorliegt. Der Asphalt neigt zur Bildung eines dünnen Oberzugs einer Dicke von 5 bis 10 μ auf der Oberfläche des Zuschlagsstoffes. Obgleich die obere Grenze der Dicke bzw. Stärke des dünnen Films nicht bekannt ist, wird angenommen, daß der Film eine Dicke von 150 μ oder mehr aufweisen kann. Eine Erklärung dafür, daß der Asphalt in Form eines dünnen Films vorliegen muß, kann vielleicht darin gesehen werden, daß zur Ausbildung der oben beschriebenen Komplexe eine bestimmte Menge Sauerstoff durch den Film hindurchdringen muß.

Es wurde festgestellt, daß die Erhöhung des Hohlraumanteils der modifizierten Asphalt-Zuschlagsstoff-Zusammensetzung zu einer entsprechenden Erhöhung deir Härtungsgeschwindigkeit führt. Dies steht in Übereinstimmung mit der Theorie, daß eine bestimmte Menge Sauerstoff in den Asphalt eindringen muß, um die oben erwähnten Komplexe zu erhalten. Bei Vorliegen eines Hohlraumanteils von 20 % in einer Sandzuschlagsstoff-Zusammensetzung kann eine beträchtliche Härtung innerhalb einer Woche erfolgen. Eine gewöhnliche Straße hat üblicherweise

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einen Hohlraumanteil von etwa 5 - 10 %, was zur Ausnützung der erfindungsgemäßen Vorteile ausreichend ist.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Sie ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.

Beispiel 1

Es wurden mit verschiedenen Übergangsschwermetallen als Zusätze zu Asphaltzement Vergleichsversuche durchgeführt. Es wurde jeweils ein Sand der AASHTO A-3-Klassifikation, ein Dünensand, mit einem modifizierten Bitumen-Asphaltzement, von dem Asphaltinstitut mit AR-8000 bezeichnet, in einem Verhältnis von 4 Gewichtsteilen modifiziertem Asphalt pro 100 Gewichtsteile Sand, vermischt. Der modifizierte Asphalt enthielt jeweils organische Metallverbindungen (Naphthenat- oder Octonatseifen) in einem solchen Verhältnis, daß das Metall in einer Menge von 0,2 Gew.-%, bezogen auf den Asphalt, vorlag. Die in flüssiger Form vorliegenden Seifen wurden mit dem flüssigen Asphalt bei erhöhten Temperaturen (etwa 110 - 12O⁰C), die zur Schmelzung des Asphalts ausreichend waren, vermischt. Die Mischung wurde dann schonend durch Hand gerührt, um das Metall zur Auflösung gründlich in dem Asphalt zu dispergieren.

Der Asphalt und der Sand wurden bei 154 bis 158°C zu kurzen, kleinen Kernstücken geformt und bei diesen Temperaturen gepreßt. Anschließend wurden diese Kernstücke 7 Tage bei 50⁰C ausgehärtete Zur Ermittlung der Druckfestigkeit wurden die Kernstücke sowohlbei 22 als auch bei 5O⁰C getestet. Die gleichen Kernstücke wurden unter den gleichen Bedingungen nach zwei Wochen nochmals getestet. Die Kernstücke hatten im zweiten Test einen geringfügig größeren Durchmesser, so daß die Ergebnisse zur Korrektur näherungsweise mit dem Faktor 0,97 multipliziert werden müssen. Die Ergebnisse dieser Tests sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

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Ergebnisse:

Metall-

Belastung (kg) nach 1 Woche bei 50⁰C

	Katalysator
	Mangan
	Kupfer
03002	Kobalt Seltene Erden Eisen
CO	Zirconium
0763	Nickel Calcium Zink
	Blei

Belastung (kg) nach 2 Wochen bei 5O⁰C

	22°C	offen	50°C	offen	22°C	offen	50°C
offen	geschlossen	166	geschlossen	539	geschlossen	133	geschlossen
476	441	60	140	423	539	70	132
291	291	54	47	413	443	40	66
343	379	12	40	297	434	9	33
229	240	10	13	281	307	8	10
212	194	3	8	124	266	1,8	8
102	100	2,7	2.3	182	131	3,6	0.9
78	73	0.9	2.3	133	179	1,8	3
69	53	1,4	0,9	124	115	1.8	1,8
56	58	0,9	0,9	110	115	0	0,9
53	50	0,5	117	0

P)	I
tr
(D
π-·	CO
(D	I

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Der in den jeweils rechten Spalten verwendete Ausdruck "ge schlossen" bedeutet, daß die Zusammensetzungen in Behältern gehärtet wurden, am den Sauerstoffkontakt im wesentlichen, jedoch nicht vollständig zu unterbinden. Die Druckfestigkeit der im teilweise geschlossenen einerseits und im völlig offenen Zustand andererseits gehärteten Proben sind vergleich bar, das heißt, eine teilweise Behinderung der Sauerstoff versorgung der Kernstücke während der Härtung hat keinen ent scheidenden Einfluß.

Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß unter den insgesamt unter suchten metallorganischen Verbindungen das Mangan das bei weitem zu bevorzugende Metall ist. Im Vergleich zu den übrigen untersuchten Metallen führt jedoch auch die Verwendung von Kupfer und Kobalt zu außergewöhnlichen Verbesserungen der strukturellen Festigkeit.

Beispiel 2

Mit der Basis-Asphaltierungszusammensetzung von Beispiel 1 / jedoch nur unter Verwendung von Manganoctoat in einer Menge von 0,2 %, bezogen auf den Gesamtasphalt, wurden eine Reihe weiterer Versuche durchgeführt. Es wurde die gleiche Menge an Asphalt und an Zuschlagsstoff verwendet. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt. Sämtliche Proben wurden eine Woche lang bei 50⁰C an Luft gehärtet. Ähnliche Ergebnisse werden auch bei niedrigeren Umgebungs temperaturen (beispielsweise 22°), jedoch unter Verlängerung der Härtungszeiten, erzielt.

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Tabellen

Unbeschränkter Drucktest:

Festigkeit bei 22⁰C, kg/cm^a Festigkeit bei 50⁰C,kg/cm²

nicht modizierter
Asphalt

8,4
0,3

modifizierter Asphalt

63,2 20,3

- Marshall-Stabilitätstest: Stabilität (kg) Fluß, 0,0254 cm (1/100 inch)

113,4
14

816,5 12

Statischer Biegetest: Elastizitätsmodul kg/cm^a Bruchmodul kg/cm²

-4 Endbelastung (x 10 )

780
3,4

5175

17,3 152

- Dynamischer Ermüdungstest: Elastizitätsmodul kg/cm³ Ermüdungsgrenze, e χ 10~

60.000 80

* Diese Werte konnten für nicht modifizierte Sand-Asphaltproben nicht bestimmt werden.

Es wurde festgestellt, daß für die Testtemperatur von 22⁰C eine volle Festigkeit in etwa 4 Wochen erreicht wird, während für eine Testtemperatur von 50⁰C eine längere Zeit benötigt wird, um die volle Festigkeit zu erhalten.

Die Art des Versagens war plastischer Natur. Die nicht zufriedenstellenden Proben konnten innerhalb relativ kurzer Zeit mehrmals getestet werden (beispielsweise innerhalb eines oder zwei Tagen) und sie behielten dennoch die gleiche Festigkeit. Dies zeigt eine Kombination von plastischem Fließverhalten und thixotropem Verhalten an, und damit eine Festigkeitsretention nahe dem Spitzenbelastungspunkt und darüber hinaus eine heilende Wirkung.

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Der Marshall-Stabilitätstest ergab bei einer abnehmenden Geschwindigkeit nach über einem Monat eine erhöhte Stabilität.

Die statischen Biegetests wurden unter Verwendung von formgepreßten Proben (beams) mit einer Länge von 25 cm und einem Querschnitt von 2 cm χ 3 cm durchgeführt. Die Proben wurden etwa einen Monat bei 22⁰C gehärtet und dann einem statischen Biegetest mit Belastungsauflagestellen an drei Punkten und einer lichten Spannweite von 22 cm unterworfen. Die Belastungsgeschwindigkeit betrug 0,127 cm pro Minute, und die Testtemperatur lag bei 22⁰C. Die Ergebnisse sind in der obigen Tabelle zusammengestellt. Die Endbiegebelastung der nicht modifizierten Asphalt-Sandproben konnte nicht ermittelt werden, da diese während der Dauer des Versuchs kontinuierlich deformiert wurden. Die Endfestigkeit der modifizierten Asphaltproben wurde angenähert ermittelt, indem die elastische Belastung nahe dem Endbelastungspunkt zu der plastischen Belastung beim Bruchpunkt hinzuaddiert wurde.

Proben der oben beschriebenen Art wurden weiterhin in einer dynamischen Ermüdungsvorrichtung getestet, wobei sie mit einer lichten Spannweite von 22 cm eingespannt und wiederholt in ihrer Mitte belastet wurden. Ein Stahlblatt wurde quer unter die Proben angeordnet, um diese jeweils nach der Belastung wieder zurückzustoßen. Die Belastungsgeschwindigkeit betrug 3 Belastungswiederholungen pro Minute, und die Testtemperatur lag bei 22°C.

Bei diesem Ermüdungstest konnten für die nicht modifizierten Asphaltproben keine bedeutsamen Ergebnisse erhalten werden, da diese selbst bei relativ niedrigem Belastungsniveau sowohl vertikal als auch seitlich deformiert wurden. Die Ergebnisse des Ermüdungstests wurden im doppe It-logarithm! sehen Maßstab aufgezeichnet, um eine Beziehung in der Standardform

«■ ι _c

N_f = K(—) zu erhalten, in welcher N_f die Zahl der Belastungswiederholungen bis zum Versagen, e die entsprechende Biege-

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belastung und K und c Regressionskonstanten darstellen. Die

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Werte von K und c wurden zu 1,82 χ 10 bzw. 3,29 ermittelt,

wobei e in Mikroeinheiten ausgedrückt ist.

Es wurde ermittelt, daß der dynamische Elastizitätsmodul der Sand-Asphaltproben bei etwa 59.755 kg/cm² (= 850.000 psi) liegt. Dies bedeutet, daß das modifizierte Asphalt-Sandprodukt bei diesem Modulwert bezüglich der Dauerhaftigkeit bis zu dem Niveau von Asphaltbeton verbessert worden ist.

Beispiel 3

Es wurden Mischungen von Asphalt und 0,05 %, 0,1 % bzw. 0,2 % Mangan hergestellt. Es wurden Standard-Marshall-Kernstücke aus Asphaltbeton mit einem Gehalt von 4 % Bitumen formgepreßt. Die Hälfte der Kernstücke der jeweilioen Mangangehalte wurden in einen auf 50⁰C gehaltenen Ofen gegeben. Die übrige Hälfte wurde auf der Bank belassen. Nach siebentägiger Härtung wurden die Marshall-Stabilitätstests durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle 3 unten zusammengestellt.

Tabelle III

% Mangangehalt in Asphalt Härtung und Test 0,05 0,10 0,20

Härtung bei 22°C, _1fift ._ß- _ςι7

Marshall-Stabilität (kg) ^{1bö 4b/} ^¹'

Härtung bei 50⁰C,

Marshall-Stabilität (kg) 584 1220 1461

Aus einer grafischen Darstellung dieser Ergebnisse ist zu entnehmen, daß der maximale Stabilitätseffekt pro Mengeneinheit Mangan zwischen etwa 0,08 % und 0,12 % liegt. Höhere Mangangehalte führen zwar zu einer höheren Stabilität, jedoch zu einer geringen Stabilität pro Mengeneinheit an Mangan.

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Beispiel 4

Zum Nachweis der erheblichen Festigkeitsverbesserung von Kernstücken, bei denen dem Asphalt eine kleine Menge von Kobalt zusammen mit dem Mangan zugesetzt wurde, wurden verschiedene Versuche durchgeführt. Darüber hinaus wurden die unter Verwendung von Mangan, Kobalt, Kupfer und Eisen erhaJLtenen relativen Festigkeiten miteinander verglichen.

Es wurden die folgenden metallorganischen Verbindungen verwendet:

Mangannaphthenat (6 % Mangan)

Kobaltnaphthenat (6 % Kobalt)

Kupfernaphthenat (8 % Kupfer) und

Eisennaphthenat (6 % Eisen).

Bitumen (Dutch 80/100 Penetration) wurde auf 100⁰C erhitzt und die oben genannten Metallverbindungen wurden zugesetzt und gleichmäßig in dem Bitumen aufgelöst. Anschließend wurde das Verfahren von Beispiel 1 verwendet, um kurze Harvard-Miniaturkernstücke mit einem Gehalt von 4 % Bitumen formzupressen. Sämtliche Kernstücke wurden bis zu ihrer Untersuchung bei 45°C gehärtet. Jedes Kernstück wurde bei 45°C hinsichtlich seiner Druckfestigkeit untersucht, wenigstens eine Stunde auf einer. Temperatur von 45⁰C gehalten, anschließend während wenigstens 1,5 Stunden auf Zimmertemperatur abgekühlt und dann nochmals bei dieser Temperatur untersucht.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in Tabelle IV unten zusammengestellt.

030023/0763

	■«!	Metallion	Tabelle IV	Unbegrenzte	Druckfestigkeit	14 Tage	(kg/cm^J)
	45	Mn (0,2%)		3 Tage 7	Tage	12,21	28 Tage
	45	Mn (0,2%)		8,02	- 9,68	6,66*	12,68
	45	Mn (0,2%)	+ Co (0,227%)	-	7,00	6,07	7,55
Test-Temp. ^eC	45	Mn (0,2%)	+ Co (0,038%)	-	5,54	4,99	7,57
	45	Mn	+ Co (0,006%)	3,85	4,31	5,23	8,04
	45	Co	+ Co (0,001%)	4,10	4,62	2,61	6,28
	45	Cu	(0,2%)	3,64	3,24	1,81	3,30
		Fe	(0,2%)	2,42	2,32	0,67	2,30
	22		(0,2%)	0,71	0,64		1,22
O	₂₂ i	Mn (0,2%)	(0,2%)			19,81
to ο	22	Mn (0,2%)		13,99	15,91	16,43*	21,24
ο	22	Mn (0,2%)	+ Co (0,227%)	-	14,28	14,22	15,95
y\0 CO	22	Mn (0,2%)	+ Co (0,38%)	-	12,43	-	14,96
-N. O	' 22 '	Mn	+ Co (0,006%)	9,15	11,62	15,22	15,88
Ό C)	22	CO	+ Co (0,001%)	10,47	10,97	10,38	16,20
Ui	22	Cu	(0,2%)	10,38	10,99	8,15	10,04
		Fe	(0,2%)	6_f12	7,34	4,73	8,76
		(0,2%)	3,76	4,07		7,21
	(0,2%)

co * Mach 15 Tagen getestet, nicht nach 14 Tagen. £*>

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Aus der obigen Tabelle ergibt sich, daß die Verwendung geringer Mengen an Kobalt zu einer wesentlichen Erhöhung der Festigkeit der Zusammensetzung bei der erhöhten Temperatur von 45⁰C führt. Dies stellt einen wichtigen Test dar, da der Asphalt bei erhöhten Temperaturen am schwächsten ist. Nach 28 Tagen erhielt man mit der Zusammensetzung, die 0,2 % Mangan und 0,00J % Kobalt enthielt, eine Festigkeit von 8,04, verglichen mit der Festigkeit von 6,28 bei alleiniger Verwendung von Mangan. Bei einer Gesamtmetallionenkonzentrationszunahme von lediglich 0,5 % führt dies zu einer Festigkeitszunahme von nahezu 30 %.

Weiterhin kann der obenstehenden Tabelle entnommen werden, daß unter Verwendung von Mangan im Vergleich zu den übrigen Metallionen weitaus bessere Resultate erzielt werden in dem Versuch bei 45°C nach 28 Tagen.

Beispiel 5

Zur Erläuterung der Bedeutung der Verwendung von Mangan in Forin einer löslichen metallorganischen Verbindung im Gegensatz zu einer anorganischen unlöslichen Form wie beispielsweise Mangansulfat, wurde ein weiterer Vergleichsversuch durchgeführt. Zu diesem Zweck wurde Mangannaphthenat mit Mangansulfat verglichen.

Das Mangan (in Form des Naphthenats und Sulfats) wurde zu dem Asphalt (AR-4000 Asphalt, Chevron) hinzugegeben und wie in den vorangegangenen Beispielen gemischt. Anschließend wurden unter Verwendung von 5,2 % eines derartig modifizierten Asphalts und Irak-Sand Kernstücke hergestellt. Die Kernstücke wurden 8 Tage bei 45⁰C gehärtet und dann bei 22⁰C und 45⁰C in einem unbegrenzten Drucktest untersucht. Die Ergebnisse—sind-in Tabelle V unten zusammengestellt.

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	Tabelle V	Druckfestigkeit	(kq/cm^a )
	45°C	22°C
Behandlung	1,05 14,70 2,37	7,78 24,89 13,64
Unbehandelt 0,2 % Mangannaphthenat 0,2 % Mangansulfat

Es ist offensichtlich, daß das Kernstück, welches unter Verwendung von mit Mangannaphthenat behandeltem Asphalt hergestellt worden war, eine sechsfach größere Festigkeit bei 45°C hatte, als dasjenige, das unter Verwendung von mit Mangansulfat behandeltem Asphalt hergestellt worden war, und daß es eine vierzehnfach höhere Festigkeit aufwies als das Kernstück, welches unter Verwendung des unbehandelten Asphalts hergestellt worden war. Diese Tabelle erläutert die Bedeutung der Maßnahme, daß das Mangan in einer löslichen Form zu dem Asphalt hinzugegeben werden muß.

Beispiel 6 Verwendete Materialien:

(Irak) Sand

AR-4000 (Chevron) Bitumen Manganacetat

Manganacetylacetonat, Mn (AcAc)-Manganacetylacetonat, Mn (AcAc)-Manganbenzoat Mangan-p-toluat Mangannaphthenat Manganoctoat

Die Manganverbindungen wurden dem Bitumen in einer solchen Menge zugesetzt, daß 0,2 % Mangan vorlagen. Die Verbindung wurde bei 110^eC eingerührt. Bei der Verwendung des Acetylacetonats, des Benzoats und des Toluats lösten sich die Feststoffe nicht sofort auf. Diese Proben wurden weiter erhitzt

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und bei 135°C gerührt, bevor die Vermischung mit d genommen wurde. Eine mikroskopische Untersuchung ergab die Anwesenheit von verschiedenen Mengen teilchenförmiger Fest stoffe in dem Bitumen.

Der Sand und der Asphalt wurden gemischt und zu kurzen Miniaturkernstücken bei 135 bis 140⁰C zusammengepreßt. Diese wurden bei 45⁰C gehärtet. Zwei Kernstücke wurden zur Ermittlung der Druckfestigkeit nach sieben Tagen untersucht. Die übrigen vier wurden nach 14 Tagen untersucht.

Tabelle VI
Gehalt an Bitumen: 5,2 %, bezogen auf das Gewicht des Sandes.

Härtungs-Mangangeh.in dauer

Festigkeit in kg/cm^a

Behandlung	Bitumen,%	0,2	Tage	bei 45°C	bei 22°C
Keine	0,00	0,2	8	1,05	7,78
Hn-Naphthenat 0,2	0,2	7	14,70	22,75
η η	0,2	14	16,08	24,89
Mn-Acetat	0,2	7	9,80	29,95
η η	0,2	14	17,05	33,74
Mn-(AcAc)₂	0_f2	7	1,04	9,72
N ff	Tabelle	14	1,70	14,69
Mn-(AcAc)₃	7	19,76	35,59
m ν	14	20,92	38,24
	VII

Bitumengehalt: 4,8 %, bezogen auf das Gewicht des Sandes.

Härtungs-Mangangeh.in dauer Festigkeit in kg/cm^a

Behandlung	Bitumen,%	0,10	Tage	bei 45⁰C	bei 22^C	7,62
Keine	0,00	0,10	7	0,68	'C	21,94
Mn-Waphthenat 0,10	0,10	7	11,25	23,94
	0,10	14	16,08	24,51
Mn-Octoat	0,10	7	8,79	23,69
ff If'	0,10	14	14,15
Mn-Benzoat	0,10	7	0,8T
	030023	14	1,89
Mn-p-Toluat	7	1,80	9,45
*m m*	14	2,33	13_f78
	/OJJX		11,20
15,03

Das Acetylacetonat (Mn+++) und das Acetat (Mn++) zeigten sich als äußerst wirksam zur Erhöhung der Festigkeit. Diese Untersuchungen bestätigen die Schlußfolgerung, daß verschiedene Oxidationsstufen des Mangans (zumindest die Stufen +2 und +3) wirksam sind, unter der Voraussetzung, daß die Manganverbindung im Bitumen löslich ist und darin aufgelöst (oder ionisiert) werden kann.

Beispiel 7 Verwendete Materialien:

örtlicher Zuschlagsstoff*

Australischer Bitumen (Penetration: 80/100), R*-90 Mangannaphthenat (6 % Mn ) Manganoctoat** (12 % Mn) Manganoctoat und Kobaltnaphthenat

* Der Zuschlag bestand aus 1023 g 1/2-1/4"-,825 g 1/4-016- und 1452 g #16rStaub und wurde für jeden Satz von 3 Kernstücken verwendet. Zu diesen 3300 g Zuschlag wurden 180 g Bitumen (behandelt oder unbehandelt) hinzugefügt. Die Kernstücke wurden gemischt (3 zur gleichen Zeit) und bei 140⁰C formgepreßt.

** Im Handel erhältlich von der Firma Tenneco unter der Handelsbezeichnung Tenneco, es sind geringe Mengen anderer Säurereste enthalten (beispielsweise C„, C_1Q).

Efir das mit 0,025 % Mangan behandelte Bitumen wurde Mangannaphthenat verwendet, und für das mit 0,05% und 0,075 % Mangan behandelte Bitumen wurde Manganoctoat verwendet. Das mit 0,108 % Metall behandelte Bitumen wurde mit einer Mischung von Manganoctoat (9 % Mangan) und Kobaltnaphthenat (6 % Co) behandelt. Dieses Material enthielt 0,098 % Mangan und 0,0097 % Kobalt. Sämtliche Kernstücke wurden bis zu ihrer Untersuchung hinsichtlich der Marshall-Stabilität bei 45⁰C gehärtet.

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	Metall in%	- 29 -	VIII	2947U2	Steigerung in%
	0,000	Tabelle	Marshal I- Stabilität in kg		0,0
Behandlungs material	0,000	Härtungs dauer Monate	948	Fluß 0,0254 cm (1/IOOinch)	0,0
	0,025	0,5	1329	12,3	-35
—	ti	3,4	1275	11,4	26
Mangannaphthenat	ii	0,5	1276	16,4	71
Il It	0,050	1,0	1367	12,8	35
Il Il	Il	3,0	1281	11,3	8
Manga noctoat	Il	0,5	1094		4
Il Il	0,075	1,0	1328	11,9	37
Il Il	Il	3,0	1301	12,7	20
Manga noctoat	Il	0,5	1217	11,6	23
Il ti	1,0	1567
It Il	3,0	13,4

Manganoctoat + Kobaltnaphthenat

(10:1) 0,108

Manganoctoat + Kobaltnaphthenat

(10:1) 0,108

1,0

2,0

15,9

16,1

99

Beispiel 8

Verwendete Materialien:

Irak-Sand

Sand (AASHTO A-3 Klassifikation) Chevron Ar-4000 Bitumen
Australisches R-90 Bitumen
Mangannaphthenat (6 % Mn)
Manganbenzoat (kristallin)
Mangan-p-toluat (kristallin)
Manganoctoat (6 % Mn)
Manganneodecanoat

Das Bitumen wurde bei 110⁰C oder weniger in kleine Probedosen abgewogen. Die Manganverbindung wurde hinzugefügt und man

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erhielt den in Tabelle IX angegebenen Mangangehalt im Bitumen.

Die Mischung wurde wieder erhitzt und gerührt, bis eine gründliche Dispergierung erreicht worden war. Die Proben wurden dann auf 140 - 144⁰C erhitzt und zu dem vorerhitzten Sand zugewogen, und man erhielt die in Tabelle IX angegebenen Bitumenprozentgehalte .

Anschließend wurden ebenfalls bei 140-144⁰C kurze Harvard Miniaturkernstücke formgepreßt und diese dann bei 45°C gehärtet. Die Härtungszeiten sind in Tabelle VII angegeben. Die Hälfte der Kernstücke wurde dann bei 45°C und die andere Hälfte bei 22⁰C einem Drucktest unterzogen.

Die Kernstücke, die Neodecanoat enthielten, wurden bei 50⁰C gehärtet.

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	Bitumen	Bitumen-	Behandlung	Metallgehalt	Härtungszeit	Festigkeit	0% in kg/cm^z	(D	I
		gehalt in %		in % bezogen	bei 45°C			CT (D	OJ
	AR-4000			auf Bitumen	in Tagen	bei 45⁰C	bei 22°C	H-¹ (Tl	"*
	AR-4000	4,6	_		14	0,68	7,62	H	I
	AR-4000	5,2	—	—	14	1,05	7.78
	AR-4000	4,6	Mangannaphthenat	0,10	7	11,25	21,94
	AR-4000	4,6	Mangannaphthenat	0,10	14	16,08	23,34
m	AR-4000	5,2	Mangannaphthenat	0,20	8	14,70	24,89
£3	AR-4000	4,6	Manganbenzoat	0,10	7	0,80	7,69
	AR-4000	4,6	Manganbenzoat	0,10	14	1,89	13,78
	AR-4000	4.6	Mangantoluat	0,10	7	1,87	13,87
	AR^OOO	4,6	Mangantoluat	0,10	14	2,33	15,03
5	AR-4000	4,6	Manganoctoat	0,10	7	8,79	24,51
β?	4,6	Manganoctoat	0,10	14	14,15	23,69

Die erhaltenen Ergebnisse wurden alle an kurzen Miniaturkernstücken aus Sandasphalt, die unter Verwendung von Irak-Sand hergestellt worden waren, ermittelt.

Die folgenden Ergebnisse wurden unter Verwendung eines Shayba-Sands erhalten:

Aust.R-90
Aust.R-90

5,0 5,0

7 (50°C)

Manganneodecanoat

0,17 4,22

2,81 11,72

2947U2

Aus der Tabelle ergibt sich, daß die Verwendung aller verschiedenen Säuresalze von Mangan zu einer verbesserten Festigkeit führten, insbesondere bei höheren Temperaturen. Die Unterschiede in den Wirksamkeiten sind vermutlich auf die relativen Löslichkeiten der verschiedenen Salze zurückzuführen.

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Claims

Patentansprüche

\2 Asphaltierungszusammensetzung, umfassend wenigstens 85 Gew.-% Zuschlagsstoffe, im wesentlichen ungeblasenen und nicht oxidierten Asphaltzement, der weder mit ölen verdünnt noch emulgiert ist und dessen Hauptbestandteil Bitumen sind, und ein die Festigkeit verbesserndes Mittel, umfassend eine organische Mangan-, eine organische Kobalt- oder eine organische Kupferverbindung entweder allein oder in Kombination, wobei die organischen Mangan-, Kobalt- und Kupferverbindungen in einer solchen Form anwesend sind, um in dem Asphaltzement im wesentlichen gelöst werden zu können, und in einer solchen Menge, um Mangan-, Kobalt- oder Kupferionenkonzentrationen, bezogen auf das Gesamtgewicht dieser Ionen, von etwa 0,01 bis 0,50 Gew.-%, bezogen auf den Asphaltzement zur Verfügung zu stellen.

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TBLEFON (OSO) 99 98 89

TELEX 0830 380

TELEQRAMME MONAPAT

TELEKORIERER

"²" ?<U7U2
2. Asphaltierungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß der Asphaltzement eine Penetration von weniger als etwa 400, gemessen bei 25°C, und eine Viskosität bei 60⁰C von mehr als 65 Poise aufweist.
3. Asphaltierungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Zuschlagsstoffe zwischen etwa 90 und 98 Gew.-% der Asphaltierungszusammensetzung liegt.
4. Asphaltierungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Festigkeit verbessernde Mittel eine organische Manganverbindung ist, die in einer solchen Form vorliegt, daß sie im wesentlichen lösliche Manganionen in dem Asphaltzement zur Verfügung stellt, und die in einer solchen Menge vorliegt, daß die Manganionenkonzentration etwa 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Asphaltzements, beträgt.
5. Asphaltierungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Manganionenkonzentration etwa 0,05 bis 0,20 Gew.-%, bezogen auf den Asphaltzement, beträgt.
6. Asphaltierungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Festigkeit verbessernde Mittel auch eine organische Kobaltverbindung einschließt.
7. Asphaltierungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Kobaltverbindung in einer Menge von etwa 0,001 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf den Asphaltzement, vorliegt.

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8. Asphaltierungszusairanensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anion der organischen Mangan-, Kobalt- und Kupferverbindungen durch eine organische Verbindung gebildet wird, die ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Carbonsäuren, Alkoholen, Ketonen, Sulfonaten und Phosphaten.
9. Asphaltierungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Anion durch eine Carbonsäure gebildet wird.
10. Asphaltierungszusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Anion durch eine Carbonsäure gebildet wird, die etwa

1 bis 30 Kohlenstoffatome aufweist.
11. Festigkeitsverbesserungsmittel für eine Asphaltierungszusammensetzung, die wenigstens 85 Gew.-% Zuschlagsstoffe und im wesentlichen ungeblasenen Asphaltzement umfaßt, der weder mit ölen verdünnt noch emulgiert ist, umfassend organische Mangan-,und organische Kobaltverbindungen, entweder allein oder in Kombination, wobei das Mittel gleichmäßig in dem Asphaltzement gelöst wird und in einer solchen Menge vorliegt, daß die Gesamtkonzentration an Mangan- und Kobaltionen etwa 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Asphaltzementes, beträgt.
12. Mittel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Manganverbindung in einer Menge von etwa 0,05 bis 0,20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Asphaltzementes, vorliegt und die organische Kobaltverbin dung in einer Menge von etwa 0,001 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Asphaltzementes, vorliegt.

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13. Mittel nach mindestens einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Manganverbindung ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Mangannaphthenat, Manganacetat, Manganacetylacetonät und Manganoctoat, und daß die organische Kobaltverbindung Kobaltnaphthenat ist.
14. Verfahren zur Herstellung einer Asphaltierungszusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:

a) Auflösung eines Festigkeitsverbesserungsmittels für eine Asphaltierungszusammensetzung in im we-

■ sentlichen ungeblasenem, flüssigem Asphaltzement, der weder emulgiert noch mit ölen verdünnt ist, bei einer erhöhten Temperatur, wobei das festigkeitsverbessernde Mittel eine organische Mangan-, eine organische Kobalt- oder eine organische Kupferverbindung entweder allein oder in Kombination in einer in dem Asphaltzement löslichen Form umfaßt, und wobei die Gesamtkonzentration an Mangan-, Kobalt- und Kupferionen etwa 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezöge» auf das Gewicht des Asphaltzements, beträgt, und

b) Vermischung des die Mangan-, Kobalt- oder Kupferionen enthaltenden Asphalts mit wenigstens 85 Gew.-% an Zuschlagsstoffen bei einer erhöhten Temperatur unter Bildung der Asphaltierungszusammensetzung.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erhöhte Temperatur der Stufe b) wenigstens 100*C beträgt.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Anion durch eine organische Verbindung gebildet wird, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Carbonsäuren, Alkoholen, Ketonen, Sulfonaten und Phosphaten.

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17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Anion der organischen Metallverbindung durch eine Carbonsäure gebildet wird.
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Asphaltzement eine Penetration von weniger als etwa 4 00, gemessen bei 25⁰C, und eine Viskosität bei 60⁰C von mehr als etwa 65 Poise aufweist.
19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Festigkeitsverbesserungsmittel auch eine organische Kobaltverbindung umfaßt.
20. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der organischen Kobaltverbindung etwa 0,001 bis 0,2 Gew.-%_# bezogen auf das Gewicht des Asphaltzementes, beträgt.

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