DE3422393C2 - Verbesserte Mischung einer Asphalt-Emulsions-Aufschlämmung in wässrigen bituminösen Emulsion-Zuschlagstoff-Aufschlämmungen - Google Patents

Description

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung betrifft Verbesserungen beim Mischen von gemischten, schnell und langsam absetzenden, ka­ tionischen, wäßrigen Schlammabdichtungsmischungen von Emulsion und Zuschlagstoff für den Straßenbau. Insbesondere betrifft das verbesserte Mischungsverfahren der vorliegenden Erfindung ka­ tionische Emulsionen, die durch Emulgierung von Bitumen, wie bei­ spielsweise Asphalt, in Wasser hergestellt werden mit einer neuen Art eines kationaktiven Emulgators, der ein Reaktionsprodukt ei­ nes Polyamins mit bestimmten Polycarboxylsäuren ist, bei dem ein oder mehrere Zusätze, die aus der Gruppe von Polyamin, Ammonium, Magnesiumsulfat, Kupfersulfat, Chromchlorid, Eisensulfat oder verdünnter Schwefelsäure ausgewählt werden, dem Mischwasser zur Verlängerung der Mischungszeit beigegeben werden, um Mischungen mit guter Fließfähigkeit und Schwimmfähigkeit zu ergeben.

Es ist aus der DE-OS 33 25 156 bekannt, Emulsionsschlammabdich­ tungen aus (1) mineralischem Zuschlagstoff, der ein feiner Zu­ schlagstoff aus Stein und/oder ein mineralischer Füllstoff ist und (2) etwa 15 bis 20% Gewichtsprozent (davon) einer gemisch­ ten, langsam absetzenden Emulsion, die etwa 50 bis 75 Gewichts­ prozent bituminösen Rückstand (gewöhnlich Asphalt) enthält, unter weiterer Hinzufügung von etwa 5 bis 25% Wasser, bezogen auf das Trockengewicht des Zuschlagstoffs herzustellen, um eine Schlamm­ konsistenz zu erhalten. Gewöhnlich werden dichtabgestufte Zu­ schläge, wie gesiebter Granit, gesiebter Limestone, gesiebter Do­ lomit und Hochofenschlacke mit bituminösen Emulsionen zur Her­ stellung von Schlammabdichtungszusammenstellungen kombiniert. Der Größenbereich der Zuschläge liegt zwischen allem, was durch ein Sieb von Nr. 4 bis sogar zu Nr. 10 hindurchgeht, wobei von 15 bis 20% sogar durch ein derart feines Sieb wie Nr. 200 hindurchgehen können, wie in ASTM C-136 beschrieben.

Schlammabdichtung als ein Verfahren für den Straßenbau und für Straßenausbesserungsarbeiten wurde zunächst mit anionischen wäßrigen bituminösen Emulsionen zusammen verwendet. Eine Schlammabdichtung ist eine innige Mischung emulgierten bituminö­ sen Materials und feinkörnigen Zuschlagstoffs, die in geeigneter Suspension gehalten wird bis sie auf die Straßenoberfläche aufge­ bracht ist. Die Schlammabdichtungsemulsion muß eine Öl-in Was­ ser-Emulsion sein. Im allgemeinen wurde für solche Mischungen mit Zuschlagstoff die wäßrige Emulsionsform des bituminösen Ma­ terials bevorzugt, da sie bei der Verwendung weniger gefährlich und kostengünstiger ist als heißgemischte oder (Lösungsmittel enthaltende) Asphalte. Außerdem kann die wäßrige Emulsionsform gelagert, transportiert und bei erheblich geringeren Temperaturen verwendet werden, wodurch Aufheizvorrichtungen überflüssig wer­ den, mit denen sonst das Bitumen-Zuschlagstoffsystem in verar­ beitbarer Form gehalten werden mußte. Obwohl diese vorteilhaften Eigenschaften bekannt waren, hat eine weitere Verbreitung wegen der nachteiligen Eigenschaften bekannter wäßriger bituminöser Emulsionen noch nicht stattgefunden.

Es ist nun bekannt geworden, kationische bituminöse Emulsionen zu verwenden, die einige der Nachteile anionischer Emulsionen ver­ meiden. Bituminöse Emulsionen, die unter Verwendung kationischer Emulgatoren hergestellt wurden, "Brechen", d. h. desemulgieren nicht auf dieselbe Art wie anionische Emulsionen, sondern das bi­ tuminöse Material wird aus der Emulsion aufgrund der Anziehung polarer Ladungen zwischen den bituminösen Tröpfchen und negativ geladenen Oberflächen des Zuschlagstoffs abgelagert. Daher lagern sich kationische bituminöse Emulsionen schneller als anionische Emulsionen auf Zuschlagstoffoberflächen ab und werden an den Zu­ schlagstoff durch die elektrostatische Wirkung zwischen Bitumen und Zuschlagstoff gebunden.

Die wäßrigen kationischen bituminösen Emulsionen selbst sind re­ lativ stabil und die Stabilität der Emulsion kann durch verschie­ dene bekannte Zusätze verstärkt werden. Die meisten kationischen bituminösen Emulsionen setzen sich jedoch an der Oberfläche der Zuschlagstoffe schnell ab, wenn diese mit den Emulsionen in Be­ rührung kommen. Bitumen aus wäßrigen kationischen bituminösen Emulsionen scheidet sich aus der Emulsion durch die Ladungsan­ ziehung zwischen den bituminösen Tröpfchen und den Zuschlagstof­ fen ab. Die schnelle Absetzwirkung kationischer bituminöser Emulsionen bringt dem Straßenbau beträchtliche Vorteile, bei­ spielsweise bei der Ausbesserung von Straßendecken, wenn die Straßen nach Aufbringung des Belags schnell wieder für den Ver­ kehr freigegeben werden können. Obgleich die Asphaltabsetzrate aus der Emulsion bis zu einem gewissen Maß gesteuert werden kann, ist die für vollständiges Absetzen erforderliche Zeit nie sehr lang und in der Praxis wird deshalb die kationische Emulsion mit dem Zuschlagstoff an Ort und Stelle entweder auf der Straßenober­ fläche selbst oder in einem mobilen Mischer kombiniert, der eine schnelle Aufbringung der Emulsion-Zuschlagstoffmischung gestat­ tet. Durch die Ladungsanziehung besteht eine enge Beziehung zwi­ schen der Schnelligkeit der Abscheidung des bituminösen Materials aus der kationischen Emulsion und des im allgemeinen negativ gela­ denen Oberflächenbereichs des Zuschlagstoffs oder Füllmaterials. So kann eine bestimmte kationische bituminöse Emulsion die rich­ tigen Eigenschaften für den Gebrauch mit einigen Zuschlagstoffen aufweisen, während dieselbe kationische Emulsion bei der Verwen­ dung mit sehr fein gemahlenen Grundstoffen, die einen weit größeren Gesamtoberflächenbereich haben, nicht die richtigen Ei­ genschaften zeigt. Diese Eigenschaft des schnellen Absetzens von kationischen bituminösen Emulsionen macht es gelegentlich unmög­ lich, solche Emulsionen mit feinkörnigen Zuschlagstoffen in Schlammform zu verwenden. Da daher die Schlammabdichtung gut ver­ mischbar, gut aufbringbar, beim Aufbringen sich nicht verfestigen sollte und nach dem Absetzen unter den Verkehrsbedingungen gute Abnutzungseigenschaften zeigen sollte, wäre es besonders wün­ schenswert, wenn die Absetzzeit des Schlammes für unterschiedli­ che verwendete Zuschlagstoffe gesteuert werden könnte.

In der eigenen älteren deutschen Patentanmeldung P 33 25 156 wird eine Mischung aus wäßriger bituminöser Emulsion und feinge­ mahlenem Schlamm offenbart, die nach der Aufbringung auf der zu behandelnden Oberfläche ziemlich schnell niederschlägt und über einen längeren Zeitraum verwendbar ist, um die Aufbringung in Schlammform zu ermöglichen.

Die offenbarte kationische schnell absetzende und nicht lösbare mittelfristig absetzende Asphalt­ emulsion wird mit einem Emulgator hergestellt, der das Produkt einer Reaktion eines Polyamins mit einer Polycarboxylsäure mit der allgemeinen Formel:

oder

ist, wobei x und y ganze Zahlen von 3 bis 9 sind und x und y zu­ sammen 12 ergeben, zumindest ein Z eine Carboxylsäuregruppe ist und jedes verbleibende Z Wasserstoff bedeutet. Die Absetzge­ schwindigkeit wird durch die Emulgatorzugabe, den pH-Wert, die Zuschlagstoffgraduierung und Temperatur bestimmt.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei diesen Emulgatorarten die Mischzeiten in Abhängigkeit von den speziellen Asphalten und Zuschlagstoffen relativ kurz sind und dadurch Probleme auftreten können.

Die deutsche Patentanmeldung P 33 13 971 beschreibt kationische bituminöse Öl-in-Wasser Emulsionen, welche aus Bitumen, kationischen Emulgatoren, die Reaktionsprodukte von Polyaminen und polybasischen Säuren sind, und Wasser bestehen. Sie offenbart jedoch nicht, inwieweit die Mischungszeit und die Mischungseigenschaften der bituminösen Emulsion gesteuert werden kann.

Die US-Patentschrift Nr. 3,689,298 betrifft ein Verfahren zur Herstellung lagerfähiger bituminöser Emulsionen, die negative Füllstoffe, beispielweise Schiefermehl, Talk, Kalksteinpulver, Glimmer, etc. enthalten. Diese Emulsionen werden insbesondere als Abbindezement für Bodenfliesen, Bedachungsmaterial oder als Isoliermasse verwendet.

In dem Verfahren wird zunächst der feinverteilte Füllstoff mit einer wäßrigen Lösung eines mehrwertigen Metallsalzes vorbehandelt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Emulsion mit der vorbehandelten wäßrigen Lösung, die den Füllstoff und das Zusatzmittel enthält, gemischt. Bei der Herstellung der bituminösen Emulsionen wird insbesondere ein Überschuß an Wasser und die gleichzeitige Zugabe der erforderlichen Komponenten vermieden.

Demgemäß ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, ein verbessertes Verfahren für die Herstellung einer Mi­ schung von Zuschlagstoff und bituminöser Emulsion verfügbar zu machen und im besonderen ist das bekannte Verfahren für die Her­ stellung einer zuvor genannten Mischung so zu verbessern, daß diese in einem breiten Bereich von Bedingungen verarbeitet werden kann. Die Aufgabe zielt mithin für eine verbesserte Mischung von kationischer bituminöser Emulsion und Zuschlagstoff darauf ab, deren Absetzzeit variieren zu können. Selbstverständlich sollte die Mischung aus wäßriger bituminöser Emulsion und feinkörnigem Zuschlagstoffschlamm zum Aufbringen auf die zu behandelnden Ober­ flächen geeignet sein.

Die vorstehende Aufgabe wird von kationischen wäßrigen bitumi­ nösen Emulsion-Zuschlagstoff-Aufschlämmungen erfüllt, die aus ka­ tionischen Emulsionen, die durch Emulgieren von Bitumen, wie bei­ spielsweise Asphalt, in Wasser mit einem neuartigen kationaktiven Emulgator, der das Produkt der Reaktion eines Polyamins mit einer Polycarboxylsäure

oder

ist, hergestellt, wobei x und y ganze Zahlen von 3 bis 9 sind, x und y zusammen 12 ergeben und zumindest ein Z eine Carboxylsäure­ gruppe ist und jedes verbleibende Z Wasserstoff bedeutet, die ge­ wünschte Verbesserung überraschenderweise dann eintritt, wenn 0,2 bis 0,7 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Emulsion eines Zusatzmittels aus der Gruppe Polyamin, Ammonium, verdünnte Schwe­ felsäure, Eisensulfat, Magnesiumsulfat, Chromchlorid und Kupfer­ sulfat dem Wasser vorher zugegeben werden, um die Mischungszeit zu verlängern.

Eine typische kationische wäßrige bituminöse Emulsion-Zuschlag­ stoff-Aufschlämmung wird laboratoriumsmäßig mit einer Menge von mit Wasser vorangefeuchtet ein Zuschlagstoff, der eine geeignete kationische bituminöse Emulsion bis zu einer gewünschten Konsis­ tenz zugemischt wird, hergestellt. Die geeignete Konsistenz wird durch die Verwendung gewünschter Gradationen von Zuschlagstoffen erzielt, die eine glatte, sich nicht trennende, gleichmäßige Mi­ schung aus kationischer wäßriger bituminöser Emulsion und Zu­ schlagstoff bilden, die auf eine bestehende Oberfläche gleich­ mäßig aufgetragen werden kann. Die Endfestigkeit der aufgebrach­ ten Aufschlämmung wird erreicht, wenn das Bitumen, wie beispiels­ weise Asphalt, sich auf den Zuschlagstoffpartikeln ablagert und die neu aufgebrachte Schicht mit der vorhandenen Oberfläche als eine Mischung aus Asphaltzement und Zuschlagstoff verbindet.

Für das Aufbringen der Straßendecke kann an Ort und Stelle eine mobile Selbstfahreinheit verwendet werden, mit der ein gleich­ mäßiges Zumessen von Zuschlagstoff, Wasser, anorganischen oder organischen Zusatzmitteln und Emulsionskomponenten möglich ist. Eine dafür typische Einheit ist mit getrennten Vorratsbehältern für Zuschlagstoff, Wasser, Zusatzmittel und Emulsion ausgestat­ tet, von wo diese kontinuierlich in einem voreinstellbaren Ver­ hältnis in eine Mischkammer zugemessen werden. Die kontinuierlich zugeführten Komponenten bleiben etwa eine Minute lang in der Mischkammer, gelangen dann in einen Austragkasten und werden von dort auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht. Auch schub­ artig betriebene pneumatische Vorrichtungen können für eine ge­ eignete Aufbringung der erfindungsgemäßen kationischen bituminö­ sen Zuschlagstoffaufschlämmungen benutzt werden.

Das verbesserte Verfahren der vorliegenden Erfindung betrifft Aufschlämmungen aus Zuschlagstoff und einer bituminösen Emulsion, bestehend aus Bitumen, Wasser und als kationischem Emulgator das Reaktionsprodukt eines Polyamins und einer Polycarboxylsäure mit der allgemeinen Formel:

oder

wobei x und y ganze Zahlen sind, x und y zusammen 12 ergeben und zumindest ein Z eine Carboxylsäuregruppe ist und jedes verblei­ bende Z Wasserstoff bedeutet, wobei 0,2 bis 0,7 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Emulsion, eines Zusatzmittels aus der Gruppe Polyamin, Ammonium, verdünnte Schwefelsäure, Eisensulfat, Magnesiumsulfat, Chromchlorid und Kupfersulfat vor dem Mischen dem Wasser zugegeben werden, um die Mischungszeit zu verlängern.

Die Polycarboxylsäuren werden durch Reaktion von Kohlenmonoxid und Wasser mit einer ungesättigten Säure, vorzugsweise Oleinsäu­ re, wie es von REPPE und KNOPER in "Annalen der Chemie", S. 582, 63-65, (1953) für die Formel I beschrieben ist und für die Formel II durch die DIELS-ALDER-Addition von Akryl, Metakryl, Fumarin- oder Maleinsäure zu den polyungesättigten Fettsäuren mit konju­ gierten Doppelbindungen zur Bildung einer Tetrahydrobenzolstruk­ tur hergestellt. Diese Säuren werden als C₁₉-Dicarboxylsäure, C₂₁-Dicarboxylsäure und C₂₂-Tricarboxylsäure bezeichnet. Derar­ tige Säuren werden in den US-Patentschriften Nr. 3,753,968, 3,899,476 und 4,081,462 offenbart.

Die Reaktionsprodukte der hierbeschriebenen C₁₉-, C₂₁- oder C₂₂- Polycarboxylsäuren mit mehr als einem Polyamin wirken auch als Emulgatoren für kationische wäßrige bituminöse Emulsionen. Be­ sonders nützlich ist das Reaktionsprodukt der C₁₉-, C₂₁- oder C₂₂-Polycarboxylsäure mit einem oder mehreren der aus der Gruppe Aminoäthylpiperazin, Triäthylentetramin, Diäthylentriamin, Amino­ äthyläthanolamin, Hydroxyäthylpiperazin, Tetraäthylenpentamin und höheren Homologen ausgewählten Stoffen.

Es hat sich bei praktischen Versuchen herausgestellt, daß die hier offenbarte Beimischung der spezifizierten Zusatzmittel die Reaktivität der Emulsionen mit negativ geladenen Zuschlagstoff­ oberflächen verändert und eine geringere Löslichkeit der proto­ nierten Polycarboxylsäure-Polyamin-Kondensate in Anwesenheit von mehrwertigen Metallionen und Sulfationen ergibt. Im Falle der Schwefelsäure scheint es so zu sein, daß die Verringerung der Löslichkeit des Emulgators in der wäßrigen Phase die Geschwin­ digkeit der Wechselwirkung von kationischem (positiv geladenem) Emulgator (auf der Oberfläche der Asphalttröpfchen) mit den nega­ tiven Ladungen der Zuschlagstoffoberflächen während oder nach dem Mischen vermindert.

In Versuchen bei der Herstellung der Seifen, die Salzsäure völlig durch Schwefelsäure zu ersetzen, hat sich herausgestellt, daß das Polyamin-Polycarboxylsäurekondensat-Ion aus der Lösung herauskam, sobald 0,75% Schwefelsäure (bezogen auf die gesamte Emulsion) hinzugefügt wurde und daß keine Emulsion hergestellt werden konnte.

Mehrwertige Metallionen dagegen werden von negativ geladenen Zu­ schlagstoffoberflächen angezogen, wodurch sich eine Ladungsum­ kehrung des Zuschlagstoffs von negativ zu positiv und eine ver­ minderte Desemulgiergeschwindigkeit der kationischen Emulsion er­ gibt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von bituminösen Emulsionen wird eine wäßrigsaure Lösung des Emulgators unter ho­ hen Scherbedingungen in einer Kolloidmühle innig eingemischt. Der Bitumengehalt kann im Bereich von 30 bis 80 Gewichtsprozent, vor­ zugsweise aber zwischen 60 und 70% liegen. Die Zugabemenge des Emulgators kann im Bereich von 0,10-10 Gewichtsprozent der Emul­ sion, vorzugsweise aber zwischen 0,5-2 Gewichtsprozent der Emul­ sion liegen. In Abhängigkeit vom Emulgator wird eine abgestufte Aufschlämmungsemulsion in einem pH-Bereich von 2 bis 7 erhalten, wobei sich die besten Resultate bei einem pH-Wert von etwa 2,5 ergeben.

Das für die Emulsion verwendete "Bitumen" kann von US-amerikani­ schem oder von Rohöl aus anderen Ländern abgeleitet werden, es enthält ebenfalls Bitumen, Naturasphalt, Petroleumöl und mit Lö­ sungsmitteln verdünnte Asphaltzemente (verschnittene Asphalte). Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Emulgatoren kann praktisch As­ phaltzement mit jeglicher Viskosität und von jeglichem Durch­ dringungswert für den Gebrauch beim Straßenbau emulgiert werden, wie in ASTM D-3381 und D-946 beschrieben.

Die kationischen Seifenlösungen werden normalerweise durch Sus­ pendieren des Emulgators in Wasser erhalten, dem eine aus­ reichende Menge einer geeigneten Säure, wie beispielsweise Salz­ säure, bis zur Erreichung des gewünschten pH-Werts unter 7 zu­ gesetzt wurde und eine klare Emulgatorlösung vorliegt. Danach werden die Seifenlösung, die auf etwa 55°C erhitzt wird und der flüssige Asphalt, der auf 120-125°C vorerhitzt wird unter hohen Scherbedingungen in einer Kolloidmühle gemischt und es entstehen Asphaltemulsionen von brauner Farbe und cremiger Konsistenz. Vor Testversuchen werden die Emulsionen gemäß ASTM D-244 16 Stunden lang bei 70°C gelagert.

Die Zuschlagstoffe für die erfindungsgemäßen Belag-Aufschläm­ mungs-Abdichtungs-Mischungen sind dicht gekörnte Zuschlagstoffe, die im Größenbereich von allem liegen, was durch ein Sieb Nr. 4 hindurchgeht und zumindest zu 80% auf einem 200er Sieb zurück­ gehalten wird.

Zuschlagstoffmischversuche werden so durchgeführt, daß der Zu­ schlagstoff mit Wasser und wäßriger bituminöser Emulsion ver­ mischt wird. Ein anorganischer mineralischer Zusatzfüllstoff, wie beispielsweise Portlandzement, hydratisierter Kalk, Kalziumkarbo­ nat und Flugasche können zur Beschleunigung der Absetz/Desemul­ gierungszeit und organische Salze, wie beispielsweise anorgani­ sche Sulfate und Chloride oder Emulgatoren können zur Verzögerung der Absetz/Desemulgierungszeit des Aufschlämmungssystems zuge­ setzt werden. Die Zusätze müssen die Anforderungen der ASTM D-242 erfüllen. Diese Stoffe werden in einem Mischbehälter gemischt bis eine homogene Aufschlämmungsmischung entstanden ist.

Als Zeichen für die Unverträglichkeit der Materialien wird es an­ gesehen, wenn bei geeigneten Anteilen der verwendeten Stoffe nach einer Mischungszeit von 30 Sekunden bis 2 Minuten keine stabile Aufschlämmung erhalten wird. Diese Art der Mischung zur Simulie­ rung der Praxisbedingungen ist nötig. Nachdem die Aufschlämmung gemischt ist, wird die in einer Form ausgebreitet, die auf einem Asphaltfilz angeordnet ist und die Absetz/Desemulgierungszeit wird gemessen, indem die freiliegenge Aufschlämmungsoberfläche mit einem Papiertuch abgetupft wird. Zeigen sich auf dem Papier­ tuch keine braunen Flecke, dann wird diese Aufschlämmung als "abgesetzt" angesehen. Die Behandlungszeit könnte auch mit einem Kohäsionsmeßgerät gemessen werden. In ASTM D-3910 sind viele an­ dere Tests zur Messung der Festigkeit und anderer physikalischer Eigenschaften der Aufschlämmung beschrieben. Die Durchführungs­ richtlinien für Aufschlämmungsbeschichtungen, die von der As­ phaltemulsion-Herstellervereinigung herausgegeben worden ist, wurde für die Messung der Eigenschaften der Aufschlämmungsbe­ schichtung herangezogen.

Die Emulsion sollte beim Mischen stabil sein und sich in der vor­ gesehenen Zeit nach dem Aufbringen absetzen. Die erfindungsge­ mäßen Emulgatoren funktionieren sehr zufriedenstellend ohne Hilfsemulgatoren. Beispielsweise können die Absetzzeiten über die Konzentration des Emulgators, die Zugabe von Kalk, Zement oder andere anorganische Zusätze oder über einen organischen Zusatz, der die Desemulgierungscharakteristik des Aufschlämmungssystems ändern würde, gesteuert werden. Ein organischer additiv polymerer Latex kann auch Verwendung finden, um die Matrix zu verstärken. Ein organisches Additiv wird vorzugsweise dem Emulsions-Zuschlag­ stoffschlamm zugegeben.

Entweder kann eine Mischung von Tallöl-Fettsäuren, vorzugsweise Tallölpech, dem Bitumen (Asphalt) vor der Emulgierung zugegeben werden, um Desemulgierung oder die Viskosität der Emulsion zu verbessern, oder es können Mischungen der voranstehend beschrie­ benen Amidoamine und Imidazoline mit verträglichen kationischen oder nichtionischen Emulgatoren für die Emulgierung des Bitumens verwendet werden. Hilfsemulgatoren, die bis zu 90% der gesamten kombinierten Emulgatordarstellung betragen können, sind Fett­ amine, Propanfettdiamine, Fettamidoamine und Fettimidazoline.

Weitere Hilfsemulgatoren sind monoquaternäre Ammoniumfettsalze und diquaternäre Diammoniumfettsalze und nichtionische Emulgato­ ren, wie beispielsweise Athylenglykolpolyäther von Nonyl- oder Dodekylphenol. Kombinationen von Amidoaminen und Imidazolinen, basierend auf Monocarboxyl-Fettsäuren aus verschiedenen Quellen und die hier offenbarten C₁₉- und C₂₁-Dicarboxylsäuren oder die C₂₂-Tricarboxylsäure können auch durch Reaktion geeigneter Poly­ amine mit einer Mischung aus Monocarboxyl-Fett- und Di- oder Tri­ carboxylsäure erhalten werden. Für diesen Zweck geeignete Mono­ carboxylsäuren sind Tallölfettsäuren, rohes Tallöl, Kolophonium­ säuren, Kolophonium, welches mit Fumarin- oder Maleinsäure re­ agiert hat, Tallölpech, Talg-Fettsäuren, Soja-Fettsäuren und ähn­ liche, Kraft-Lignin, oxidiertes Lignin, desulfoniertes Sulfit- Lignin oder Vinsol können ebenfalls einer Koreaktion unterworfen werden.

Auch Dimersäuren, die langkettige C₃₆-aliphatische Carboxylsäuren sind, die durch Dimerisation von Fettsäuren verschiedener Her­ kunft erhalten wurden, können einer Koreaktion unterworfen wer­ den. Ein Beispiel dieser Art von Säuren wird von EMERY Indus­ tries, Inc. unter dem Handelsnamen "EMPOL Dimer Acids" herge­ stellt.

Die mit den Di- und Tricarboxylsäure-Polyaminkondensaten herge­ stellten Emulsionen, wie in der Erfindung beschrieben, sind sta­ bil und können für eine längere Zeit gelagert werden, bis sie ge­ braucht werden. Die kationischen wäßrigen bituminösen Emulsio­ nen, die in den erfindungsgemäßen Aufschlämmungen verwendet wer­ den, sind langsam absetzende, gemischte Schlämme gemäß ASTM D- 2397; die Absetzzeit kann jedoch durch Zugabe von Kalk oder Ze­ ment verkürzt werden, wodurch eine Emulsion mit kurzer Absetzzeit verfügbar gemacht wird.

Aus den nachfolgenden Beispielen, wird ein verbessertes Mischver­ fahren für die Herstellung kationischer Asphalt-in-Wasser-Emul­ sionen beschrieben, das außerordentlich nützlich bei der Mischung unter Scherbedingungen mit einer Anzahl von kieselsäurehaltigen und kalkhaltigen Zuschlagstoffen ist und für längere Mischungs­ zeiten sorgt.

Beispiel 1

Um die Vorteile des verbesserten Verfahrens deutlich zu machen, wurden kationische bituminöse Emulsionen sowohl mit verschiedenen neuen Zusatzmitteln. Gemäß der vorliegenden Anmeldung zur Verlän­ gerung der Mischungszeit als auch zur Kontrolle ohne Zusatzmittel hergestellt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen I-III zusam­ mengefaßt.

Tabelle I

Tabelle II

Tabelle III

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt die verbesserte Mischung und die verlänger­ te Mischungszeit, die durch Zusatz einer kleinen Menge verdünnter Schwefelsäure zur der bei der Herstellung der Seifen verwendeten Salzsäure erreicht wird.

Es wurde das nachfolgende Emulgierverfahren angewandt:

Emulgator: C₂₁-dicarboxylsaures Polyaminkondensat/ Nonylphenol-Athoxylat (80 : 20)
Asphalt: Venezuelanische Hartemulsionsbasis
Säure: HCl
% Emulgator: 1,5
pH-Wert der Emulsion: 3,0
100 g Camak-Zuschlagstoff + 14 g Wasser + 16 g Emulsion.

Die erzeugte bituminöse Emulsion-Zuschlagstoff-Aufschlämmung zeigte schlechte Durchmischung und schlechten Fluß oder Fließ­ fähigkeit.

Beim folgenden Versuch wurde ein identisches Emulgierungsverfah­ ren wie zuvor mit der Ausnahme angewendet, daß 0,25% Schwefel­ säure, bezogen auf den Asphalt, zu der bei der Herstellung der Seifen verwendeten Salzsäure zugefügt wurden. Die sich daraus er­ gebende bituminöse Emulsion-Zuschlagstoff-Aufschlämmung konnte eine Minute lang gemischt werden und zeigte guten Fluß und eine Absetzzeit von zusätzlichen 60 Minuten.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf verschiedene bestimmte Stoffe, Verfahren und Beispiele beschrieben und erläutert wurde, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf die be­ sonderen Stoffe, Stoffkombinationen und für diesen Zweck ausge­ wählte Verfahren beschränkt sein soll. Zahlreiche Änderungen der­ artiger Einzelheiten können angewendet werden wie jedem Durch­ schnittsfachmann auf diesem Gebiet erkennbar ist.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung einer Aufschlämmungsmischung zur Straßenbeschichtung aus einer kationischen wäßrigen bituminösen Emulsion und einem verarbeitbaren, dicht­ gekörnten mineralischen Zuschlagstoff, der ein Sieb Nr. 4 passiert und von dem zumindest 80% auf einem 200er Sieb zurückgehalten werden und etwa 4 bis 16% Wasser, bezogen auf den mineralischen Zuschlagstoff, das bis zu 3% eines anorganischen oder organischen Zusatzmittels zur Ver­ ringerung der Absetzzeit der Mischung zum Voranfeuchten des Zuschlagstoffs enthält, und als vorangefeuchteter Zuschlagstoff mit etwa 8 bis 20% einer Öl-in-Wasser­ artigen Emulsion, bezogen auf das Gewicht des minerali­ schen Zuschlagstoffes, vermischt wird, wobei die Emulsion aus etwa 30 bis 80% Bitumen, bezogen auf das Emulsions­ gewicht, etwa 0,1 bis 10% eines kationaktiven Emulgators, bezogen auf das Emulsionsgewicht, besteht, wobei der Emulgator aus der Gruppe der Reaktionsprodukte aus einem oder mehreren Polyaminen mit einer Polycarboxylsäure ent­ sprechend den Formeln und ausgewählt ist, wobei x und y ganze Zahlen von 3 bis 9 sind und x und y zusammen 12 ergeben, zumindest ein Z eine Car­ boxylgruppe ist und jedes verbleibende Z Wasserstoff bedeutet, und Wasser zur Ergänzung des Emulsionsgewichtes auf 100%, wobei der pH-Wert der Emulsion im Bereich von 2-7 liegt, dadurch gekennzeichnet, daß 0,2 bis 0,7 Gew.-% bezogen auf die gesamte Emulsion eines oder mehrerer Zusatzmittel aus der Gruppe von Polyamin, Ammonium, Magnesiumsulfat, Kupfersulfat, Chromchlorid, Eisensulfat und verdünnter Schwefelsäure zur Verlängerung der Mischungszeit zugegeben werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion eine langsam absetzende Mischungsgradzusam­ mensetzung ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 90% der gesamten Emulgatorzusammensetzung aus ei­ nem oder mehreren Hilfsemulgator(en) aus der Gruppe von Fett­ aminen, Propanfettdiaminen, Fettamidoaminen, Fettimidazoli­ nen, monoquaternären Fettammoniumsalzen, diquaternären Fett­ diammoniumsalzen und Äthylenglykolpolyäther des Nonyl- oder Dodekylphenols bestehen.

4. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 90% des gesamten Emulgators aus einem oder mehreren Hilfsemulgator(en) bestehen, die aus der Gruppe von Stickstoffderivaten von Harzsäuren und Stickstoffderivaten von Kraft-Lignin besteht.

5. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulgator durch Reaktion des Polyamins mit einer Mi­ schung von Monocarboxylfettsäuren und der Polycarboxylsäure hergestellt wird.

6. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulgator durch Reaktion des Polyamins mit einer Mi­ schung von Harzsäuren und der Polycarboxylsäure hergestellt wird.

7. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulgator durch Reaktion der Polyamine mit einer Mi­ schung von Kraft-Lignin und der Polycarboxylsäure hergestellt wird.

8. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 60 bis 70 Gewichtsprozent Bitumen, bezogen auf die Emulsion, etwa 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Emulgator, bezogen auf die Emulsion verarbeitet werden und Wasser zur Ergänzung des Gewichts auf 100% zugegeben wird, wobei die Emulsion ei­ nen pH-Wert von etwa 2,5 aufweist.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Emulgierung dem Bitumen eine Mischung von Tallöl­ fettsäuren zugegeben wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tallölfettsäuremischung aus Tallölpech besteht.

11. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyamine aus der Gruppe von Aminoäthylpiperazin, Triäthylentetramin, Diäthylentriamin, Aminoäthyläthanolamin, Hydroxyäthylpiperazin und Tetraäthylenpentamin bestehen.

12. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der anorganische Zusatz aus der Gruppe Portlandzement, hydratisiertem Kalk, Kalziumkarbonatstaub und Flugasche aus­ gewählt ist.