DE2953357C1 - Verfahren zum Herstellen eines Schwarzbelages - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schwarzbelages.

Bei der Herstellung eines Schwarzbelages wird bekannterweise ein Feststoffgemisch mit einem bituminösen Bindemittel ver­ mengt. Dieses Gemenge wird - solange das Bindemittel in erhitztem Zustand flüssig ist - auch Heißmischgut genannt. Unter dem Begriff "Feststoffgemisch" ist ein Gemisch aus verschiedenen Kies- und/oder Splitt-Fraktionen und Brechsand zu verstehen, während unter dem Begriff "bituminöses Bindemittel" Bitumen, Teer oder eine Mischung aus beiden zu verstehen ist.

Ein solches Bindemittel hat bekanntlich die Eigenschaft, bei höherer Temperatur eine einer Flüssigkeit vergleichbare Fließ­ fähigkeit zu besitzen, wobei diese Fließfähigkeit mit tiefer werdender Temperatur abnimmt, aber nie ganz verloren geht.

Das vorstehend erwähnte Heißmischgut wird bei der Herstellung des Schwarzbelages entweder in situ oder aber - was häufiger vorkommt - gewissermaßen als Halbfabrikat heiß der Baustelle angeliefert. Auf der Baustelle wird das Heißmischgut auf den mit dem Schwarzbelag zu versehenen Boden (in der Regel ein Kies- oder ein Schotterbett), z. B. mittels eines Fertigers, aufgetragen und danach verdichtet. Die Verdichtung erfolgt durch Ausübung eines Druckes (z. B. mittels Walzen), der die Körner des FEststoffgemisches näher aneinander drängt und da­ durch das bituminöse Bindemittel in die freigebliebenen Zwi­ schenräume hineinpreßt.

Es ist bekannt, daß die Oberfläche von Schwarzbelägen, die immer wieder an ein- und derselben Stelle (z. B. längs Fahr­ spuren von Fahrzeugrädern) belastet werden, sich dementspre­ chend deformiert. Diese Deformation ist nicht nur auf eine Abnützung zurückzuführen, sondern ebenso auf eine nur sehr langsam erfolgende, plastische Deformation des Belages, die früher oder später zum Bruch oder zum Zerbröseln des Schwarz­ belages führt, sofern dieser keine ausreichende Mächtigkeit aufweist.

Die DE-A 17 84 578 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Straßenbelages. Dieses bekannte Verfahren sieht vor, einen Schwarzbelag, insbesondere an zu reparierenden Stellen eines Straßenbelages, dadurch herzustellen, daß zunächst eine erste Schicht eines faserfreien Heißmischgutes aufgetragen und ggf. aufgewalzt wird, worauf auf diese erste Schicht Metallfa­ sern in Form eines Vlieses, einer Matte oder von Strängen aufge­ bracht und unter Druck verdichtet werden. Auf diese Metallfaser­ schicht wird dann eine zweite Heißmischgutschicht aufgetragen und aufgewalzt.

Der CH-PS 221 536 läßt sich ein Straßenbelag aus Bitumen oder einem mit Bitumen gebundenen Mineralgerüst entnehmen, in dem biegsame Armierungsorgane von gegenüber dem übrigen Belagsma­ terial höherer Zugfestigkeit eingebettet sind. Diese Armie­ rungsorgane können kreuz und quer verlegte Metalldrähte sein. Diese Zugorgane können zu einem Geflecht oder zu Netzen ver­ arbeitet sein und sollen in der Belagsmitte oder in der unte­ ren Hälfte der Deckschicht eingebettet werden.

Die DE-PS 4 993 offenbart ein Verfahren, bei dem erhitztem Asphalt (Rohasphalt oder Asphalt-Mastix) bis zur vollständigen Sättigung desselben zerkleinerte Metallschlacke zugesetzt wird. Die Metallschlacken sollen einen hohen Metallgehalt be­ sitzen wie z. B. Puddelschlacke, Schweißofenschlacke, Schmiede­ schlacke (Hammerschlacke), Treibherdschlacke von Kupfer- und Silberextraktionen. Anstelle der Schlacke oder im Gemenge mit derselben kann auch granuliertes Gußeisen oder Gußstahl ver­ wendet werden. Diese Zusätze erfolgen anstelle der Zuschläge von Kies oder dergleichen. Die weitere Verarbeitung der Me­ tall-Asphalt-Komposition erfolgt dann in der in damaliger Zeit bekannten Weise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik dahingehend verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Schwarzbelages zu entwickeln, daß ein zäherer und bruchfesterer Schwarzbelag erstellt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Schwarzbelages, bei dem ein Feststoffge­ misch aus Kies- und/oder Splittfraktionen und Brechsand mit einem bituminösen Bindemittel in fließfähigem Zustand zu Heiß­ mischgut vermengt wird, wobei dem Feststoffgemisch vor oder während dessen Vermengung mit dem bituminösen Bindemittel Stahlfasern beigemischt werden, welche im wesentlichen gerad­ linig sind und mit einer Länge zwischen 15 und 50 mm länger sind als der mittlere Korndurchmesser der gröbsten Fraktion des Feststoffgemisches, bei dem danach das so erhaltene Heiß­ mischgut auf den mit dem Schwarzbelag zu versehenden Boden aufgetragen wird und das auf den Boden aufgetragene Heiß­ mischgut anschließend durch äußere Druckeinwirkung verdichtet wird, so daß die Stahlfasern einerseits um die Körner des Feststoffgemisches gebogen werden und andererseits sich gegen­ seitig verhängen.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren erzielt einen erheblich zä­ heren bzw. bruchfesteren Schwarzbelag.

Es ist zwar bereits be­ kannt, Metallfasern und auch Stahlfasern endlicher Länge zum Bewehren von Beton zu verwenden. In diesem Falle ist jedoch das Zusammenwirken zwischen dem Zement (als Bindemittel) und den Stahlfasern grundsätzlich verschieden. Die Haftung des Zementes an der einzelnen Faser ist einem "mikroskopischen Formschluß" vergleichbar, denn während des Abbindens des Ze­ mentes, wird die Oberfläche der Faser chemisch angegriffen, d. h. aufgerauht und die noch flüssige Zementmilch lagert sich an diese aufgerauhte Oberfläche an. Nach dem Abbinden (ein irreversibler Vorgang) ist der Zement zu einem Feststoff ge­ worden, der aus den vorbeschriebenen Gründen an der Metallfa­ ser haftet. Während des Verdichtens (durch Vibrieren) des noch fließfähigen Betongemisches wird auf dieses kein Druck ausge­ übt; es werden lediglich die Lufteinschlüsse in der Art von aufsteigenden Blasen aus dem Betongemisch herausgetrieben. Die im Betongemisch vorhandenen Metallfasern erfahren daher im wesentlichen keine Deformation, sondern werden lediglich rundum von der Zementmilch benetzt und bleiben sodann in der zu­ fälligen Anordnung im Beton verankert.

Verschieden ist dagegen das Zusammenspiel der Stahlfasern mit den übrigen Komponenten in dem gemäß der Erfindung vorgeschla­ genen Schwarzbelag. Zum einen ist die Stahlfaser in dem bituminösen Bindemittel keinem chemi­ schen Oberflächenangriff ausgesetzt. Wenn also das bi­ tuminöse Bindemittel bei Abkühlung fest wird, ergibt sich zwischen diesem und der Stahlfaser lediglich ein Kraft­ schluß, weil das Bindemittel nur an der Faser "klebt". Außerdem werden beim vorgeschlagenen Schwarz­ belag in der Verdichtungsphase, die durch äußerere Druckeinwirkung erfolgt, die Stahlfasern aus ihrer ursprünglichen Form deformiert, so daß sie einerseits die Partikel der Feststoffe im Be­ lag gewissermaßen umschlingen und andererseits sich ge­ genseitig verhängen, so daß im vorgeschlagenen Schwarz­ belag außer den fest aneinandergepreßten Partikeln des Feststoffgemisches eine Art Wirrfaservlies vorhanden ist, das - "verklebt" durch das bituminöse Bindemittel - die Partikel des Feststoffgemisches zusätzlich zusammenhält. Wird der vorgeschlagene Schwarzbelag im Gebrauch einer Belastung ausgesetzt, erhöht sich im Moment dieser Be­ lastung der erwähnte Formschluß zwischen dem Bindemit­ tel und der Stahlfaser, so daß dadurch eine erheblich gesteigerte Widerstandsfähigkeit gegen einen Bruch ent­ steht, umsomehr als die Stahlfasern in ganz erheblichem Maße dazu beitragen, Druckbelastungen an örtlich eng begrenzten Stellen des Belages auf größere Flächen zu verteilen.

Druckversuche an Prüflingen aus dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwarzbelag haben gezeigt, daß es sehr­ wohl möglich ist, mit den herkömmlichen Prüfmethoden diesen Schwarzbelag zu deformieren, aber es konnte kein Bruch, d. h. kein Zerbröseln des Prüflings herbeige­ führt werden.

Da, wie erwähnt, beim vorgeschlagenen Schwarzbelag während der Verdichtungsphase die Stahlfasern aus ihrer ur­ sprünglichen Form verbogen werden, und somit gewisser­ maßen vorgespannt werden, verspricht man sich vom vor­ geschlagenen Schwarzbelag auch eine gewisse Erholungs­ fähigkeit in dem Sinne, daß eingetretene Deformationen sich zum Teil zurückbilden, welcher Vorgang natürlich auch temperaturabhängig ist. Schließlich besitzt der vorgeschlagene Schwarzbelag dank der Stahlfasern auch eine erheblich höhere Wärmeleitfähigkeit. Die erhöhte Wärmeleitfähigkeit verhindert weitgehend Wärmestauungen an der Oberfläche des Belages, während bei den bekann­ ten Belägen solche Wärmestauungen - beispielsweise infolge starker Sonneneinstrahlung - zur Verflüssigung des Bindemittels an der Oberfläche führen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Gefügebild durch Heißmisch­ gut, in dem Stahlfasern endlicher Länge eingelagert sind,

Fig. 2 ein Gefügebild eines mit dem Heiß­ mischgut gemäß Fig. 1 hergestell­ ten Belages nach der Verdichtungs­ phase, und die

Fig. 3, 4 Beispiele von Stahlfasern endlicher Länge, wie sie zur Aufbereitung des Heiß­ mischgutes nach Fig. 1 verwendet werden können.

In Fig. 1 ist schematisch das Gefügebild eines Heiß­ mischgutes 10 zu erkennen. Die Partikel des Feststoffge­ misches sind mit 11 bezeichnet, das noch mehr oder weni­ ger flüssige, bituminöse Bindemittel (schräg schraffiert) 12, und noch vorhandene Lufteinschlüsse mit 13. In die­ sem Gemenge sind in zufälliger Anordnung im wesentlichen geradlinige Stahlfasern 14 endlicher Länge eingelagert.

Die Zusammensetzung des Heißmischgutes gemäß Fig. 1 kann z. B. eine der folgenden sein (Angaben in Gewichts­ prozenten):

Wobei die Zusammensetzung gemäß Beispiel II sich be­ sonders für stark beanspruchte Straßenbeläge eignet.

Der Fig. 1 läßt sich entnehmen, daß das bituminöse Bindemittel 12 dank seiner Kriechfreudigkeit den größten Teil der Oberfläche der Partikel 11 benetzt und auch entlang den Fasern 14 kriecht. Die Stahlfasern 14 können z. B. eine Länge von ca. 25 mm haben und einen run­ den Querschnitt im Durchmesserbereich von 0,3-0,5 mm, oder auch einen rechteckigen Querschnitt von etwa 0,25 × 0,5 mm. Geeignete Stahlfasern werden z. B. von der Firma United States Steel Corporation hergestellt und unter dem Namen "Fibercon" in den Handel gebracht.

Fig. 2 zeigt das Gefügebild eines durch Verdichtung des Heißmischgutes nach Fig. 1 entstandenen Schwarzbela­ ges 20. Die Verdichtung erfolgt durch Ausübung eines Druckes von außen auf das Heißmischgut, z. B. mittels Walzen. Dieser Druck bewirkt gewissermaßen ein Durchwalken des Gefüges nach Fig. 1, wobei die Lufteinschlüsse 13 größtenteils herausgepreßt werden. Die Partikel 11 werden dadurch näher aneinandergedrückt und das bituminöse Bindemittel 12 in die noch vorhandenen Zwischenräume zwischen den Partikeln 11 hineingepreßt. Die ursprünglich geradlinigen Fasern 14 werden dabei ver­ bogen und dazu veranlaßt, einerseits die Partikel 11 zu umschlingen und andererseits sich gegenseitig in der Art eines Wirrfaservlieses zu verhängen.

Die Fasern können, wie erwähnt, einen runden Querschnitt, wie in Fig. 4 gezeigt, oder aber zweckmäßig einen vier­ eckigen, insbesondere rechteckigen Querschnitt, wie in Fig. 3 gezeigt, aufweisen.

Dabei wird die Länge der Fasern auf die gröbste Fraktion des Feststoffgemisches abgestimmt. Man nimmt eine Länge, die größer ist als der mittlere Korndurchmesser der gröbsten Fraktion.

Die Beigabe der Fasern erfolgt während der Zubereitung des Heißmischgutes in der Weise, daß sie dem Feststoffgemisch während dessen Mischvorgang oder während der Beimischung des (heißen) bituminösen Bindemittels beigemischt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen eines Schwarzbelages, bei dem ein Feststoffgemisch aus Kies- und/oder Splittfraktionen und Brechsand mit einem bituminösen Bindemittel in fließ­ fähigem Zustand zu Heißmischgut vermengt wird, wobei dem Feststoffgemisch vor oder während dessen Vermengung mit dem bituminösen Bindemittel Stahlfasern beigemischt wer­ den, welche im wesentlichen geradlinig sind und mit einer Länge zwischen 15 und 50 mm länger sind als der mittlere Korndurchmesser der gröbsten Fraktion des Feststoffgemi­ sches, bei dem danach das so erhaltene Heißmischgut auf den mit dem Schwarzbelag zu versehenden Boden aufgetragen wird und das auf den Boden aufgetragene Heißmischgut an­ schließend durch äußere Druckeinwirkung verdichtet wird, so daß die Stahlfasern einerseits um die Körner des Fest­ stoffgemisches gebogen werden und andererseits sich ge­ genseitig verhängen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Heißmischgut 0,1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Heiß­ mischgut, Stahlfasern zugegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung durch Walzen erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Stahlfasern, die einen viereckigen Querschnitt aufweisen, verwendet werden.