DE4042064A1

DE4042064A1 - Stabilisierender zusatzstoff fuer asphalt als strassenbelag und andere bituminoes gebundene baustoffe

Info

Publication number: DE4042064A1
Application number: DE19904042064
Authority: DE
Inventors: Friedrich Kadelka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-01-04
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1991-07-11

Description

Die Erfindung geht aus von einem stabilisierenden Zusatzstoff für insbesondere Asphalt als Straßenbelag gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Asphaltkonstruktion ist in mehrere Schichten unterteilt: den Tragschichten, den Binderschichten und den Verschleißschichten.

In der Bundesrepublik Deutschland gelten für Prüfungen, Asphaltherstellung und Asphalteinbau die technischen Bestimmungen der ZTV bit StB 84 als Regelwerk.

Für übrige bituminöse Massen gelten die jeweils einschlägigen technischen Regelwerke.

Tragschichten, Binderschichten und Verschleißschichten erfüllen - unter Einwirkungen des Straßenverkehrs und der Witterung - unterschiedliche Beanspruchungen. Binderschichten nehmen im allgemeinen hohe Schubkräfte auf und sind daher rezepturmäßig hierauf besonders eingestellt, während Verschleißschichten der Witterung und den Einwirkungen des Straßenverkehrs, wie z. B. Hitze, Kälte, Wasser und Oberflächenabrieb, direkt ausgesetzt sind und daher durch Forschung und Erprobung ständig besonders weiter optimiert werden.

Seit 1970 wurde ein Spezial-Asphaltgemisch für Verschleißschichten entwickelt mit einem wesentlich höheren Splittanteil als dieses in früheren Jahrzehnten der Fall war. Der Mörtelanteil, gebildet aus den Komponenten Bindemittel, Gesteinsfüller und Sand, wird auch Asphaltmastix genannt, weshalb der neu entwickelte Verschleißschichtbelag die Bezeichnung Splittmastix-Asphalt erhielt.

Eine Entwicklung durch weitere Erhöhung des Splittgehaltes führte zum Drän- (oder Drain-)Asphalt, weil ein solcher Belag Oberflächenwasser aufnehmen und seitlich oder in Längsrichtung ableiten kann. Außerdem werden Fahrgeräusche durch PKW und LKW gemindert, weshalb Dränasphalt auch die Bezeichnung "Flüsterasphalt" erhielt.

Ein ansteigender Splittgehalt in der Mischung führt parallel zu einem geringeren Mörtelanteil. Da der Bindemittel (Bitumen-)anteil wesentlichen Einfluß auf die Dauerhaftigkeit besitzt, wurde dieser erhöht von z. B. 6,0 auf 6,5 Gew.-%. Da sich bei der Asphaltherstelltemperatur von ca. 170°C. Bitumen in seinem Flüssigkeitsgrad ähnlich wie Wasser verhält, wird zur Verhinderung des Ablaufens aus der Transportmasse eines LKW's ein "stabilisierender Zusatzstoff" während der Asphaltherstellung zugegeben.

Zu Beginn der Entwicklungen war dieser Zusatzstoff Asbest, ab 1980 gab es dann andere organische und anorganische Faserstoffe. Daneben gibt es noch eine weitere Anzahl stabilisierender Zusatzstoffe in Form von mineralischen Additiven. Diese werden jeweils einzeln dem Asphaltmischgut zugeführt.

Zu Beginn der Entwicklungsarbeiten in den 70er Jahren und anfänglichen 80er Jahren, gab man z. B. Faserstoffe in Form von Beuteln mit variablen Füllungen per Hand durch die geöffnete Klappe in den Asphaltmischer. Das Plastikmaterial des Beutels zerschmolz bei den hohen Temperaturen sofort und der Faserinhalt verteilte sich innerhalb der Asphaltmischung. Bei geöffneter Mischerklappe ist jedoch das Bedienungspersonal Staub, Gasen und Dämpfen ausgesetzt, sodaß die manuelle Zugabe aus Gesundheitsgründen eingeschränkt wurde und die mechanische Zugabe von stabilisierenden Zusatzstoffen mehr und mehr in den Vordergrund rückte.

Da sich Faserstoffe bisher als die am geeignetesten Zusatzstoffe herausgestellt haben, weil sie die Entmischung des Bitumens aus dem fertiggestellten, z. B. auf einem LKW verladenen und zur Baustelle transportierten Asphaltgemisch, das auf den vorbereiteten Straßenuntergrund aufgebracht werden soll, am besten vermeiden, kann derzeit nicht darauf verzichtet werden. Sie haben jedoch den Nachteil, daß sie sich auf mechanischem Wege, z. B. mittels Schneckentransport, im wesentlichen unzufriedenstellend in den Asphaltmischer einbringen lassen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen stabilisierenden Zusatzstoff für Asphaltgemische oder bituminös gebundene Baustoffe zu schaffen, der geeignet ist, sich bei der Herstellung der Asphaltgemische bzw. Baustoffe auf mechanischem Wege gut in die jeweilige Mischvorrichtung einbringen zu lassen. Er soll sich weiterhin auf seinem Transportweg zu der Mischvorrichtung selbst nicht entmischen und er soll insbesondere auch schüttfähig und blasfähig sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Patentanspruch 1 angegeben.

Bevorzugte Ausführungen des erfindungsgemäßen Zusatzstoffes sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angeführt.

Der erfindungsgemäße Zusatzstoff läßt sich ohne Schwierigkeiten auf mechanischem Wege in eine Mischvorrichtung oder in einem Lagersilo einbringen, ohne daß eine Verstopfung des Fördermittels eintritt. Insbesondere läßt sich der Zusatzstoff durch Blasen oder Schütten fördern oder einbringen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß er sich auf seinem eigenen Transportweg, wenn er selbst nicht an der Asphaltmischstelle hergestellt wird, nicht entmischt, also in seinem homogenen Mischzustand als loses Mischgut erhalten bleibt. Der erfindungsgemäße Zusatzstoff ist auch deshalb so bedeutungsvoll, weil sich Faserstoffe und mineralische Zusätze für Asphaltgemische und Baustoffe wegen der sehr ungleichen Stoffeigenschaften im allgemeinen nicht miteinander mischen lassen, dies aber nunmehr gelungen ist.

Der erfindungsgemäße Zusatzstoff und seine Herstellung sind nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Ein grundsätzlich geeigneter stabilisierender Zusatzstoff für Asphalt-Straßenbelege und andere bituminös gebundene Baustoffe, wie z. B. Spachtelmasse, Putze, Bitumen selbst und dessen Emulsionen, Mörtel und Kleber, besteht darin daß er sich aus 3 bis 45 Gew.-% Faserstoff und 97 bis 55 Gew.-% Sand und/oder Gesteinsmehl und/oder Gasbetongranulat zusammensetzt. Die Faserstoffe haben eine Faserlänge von bis zu 5,0 mm und vorzugsweise von 1,0 bis 2,0 mm. Die anderen genannten Komponenten haben eine Korngröße von 0 bis 2,0 mm und vorzugsweise eine solche von 1,0 mm, außer wenn es sich um Gesteinsmehl handelt, das im allgemeinen pulverförmig ist.

Die Faserstoffe bestehen aus organischem oder anorganischem Material und vorzugsweise aus Zellulose-, Flachs- oder Steinwollenmaterial verschiedener mineralischer Ausgangsstoffe und in handelsüblicher Dicke. Der Sand ist Natur- oder sogenannter Brechsand der verschiedensten Gewinnungsorte mit möglichst geringer Dichte oder Granulate der Betonsteinindustrie, z. B. Gasbetongranulat, das auch als Porenbetongranulat bezeichnet wird. Der Gesteinsfüller ist normale Handelsware von mehr oder weniger versteifender Wirkung in bituminösen Gemischen.

Der Einsatz von Sand, Gesteinsmehl und Gasbetongranulat einzeln oder als jeweils gewünschtes Gemisch und in entsprechenden Anteilmengen hängt vom jeweiligen Verwendungszweck ab, z. B. von den gewünschten Festigkeits- und Haltbarkeitseigenschaften des betreffenden Endproduktes. Hierzu wird auf die Erfahrungen des Fachmannes verwiesen, auf dessen Fachwissen sich hier gestützt wird.

Bei der Herstellung des jeweiligen Gemisches nach der Erfindung wird im allgemeinen so vorgegangen, daß in einem Mischbehälter dem Mineralstoff(en) der Faserstoff nach und nach unter Vermischung zugegeben wird. Wenn dann noch natürliche oder künstlich hergestellte Kieselsäure zugegeben wird, z. B. in der Menge von 3 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile des Zusatzstoffes, kann dies ohne Wärmezufuhr erfolgen. Wird Bitumen zugeführt, z. B. in der Menge von 2 bis 30 Gew.-%, ebenfalls bezogen auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile des Zuschlagstoffes, wird eine Wärmezufuhr bis um etwa 200°C angewendet. Das Bitumen als Ausgangsmaterial ist vorzugsweise ein solches von zumeist harter Beschaffenheit.

Andere und bevorzugte lose Gemische als Zuschlagstoff sowie deren Herstellung sind nachstehend beispielsweise noch näher erläutert.

A) Verwendung von Kieselsäure

Dazu wird Natur- oder Brechsand vorgelegt. Es eignen sich vor allem Sande mit sehr geringen Dichten, weshalb ein Brechsand aus granuliertem Porenbeton (früher Gasbeton genannt) innerhalb der Korngrößen 0-1 mm, sich sehr gut eignet. In vorgenanntem Natur- oder Brechsand wird organischer Faserstoff eingemischt. Abschließend wird der vorgenannten, homogenen Mischung natürlich oder künstlich hergestellte Kieselsäure und gegebenenfalls noch ein stark versteifender Gesteinsfüller zugesetzt, wobei alles nochmals kräftig durchmischt wird.

Die Rezeptur für diesen Zusatzstoff lautet:

Etwa 94 bis 45 Gew.-% Natur- oder Brechsand wie vor beschrieben,
etwa 3 bis 25 Gew.-% organische/anorganische Faserstoffe,
etwa 3 bis 30 Gew.-% natürliche oder künstlich hergestellte Kieselsäure, ggfs. ein mehr oder weniger stark versteifender Gesteinsfüller, z. B. Kreide.

Die lose Mischung nach der folgenden Rezeptur hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen:

Etwa 83 Gew.-% Natur- oder Brechsand wie vor beschrieben,
etwa 10 Gew.-% organische/anorganische Faserstoffe,
etwa 7 Gew.-% natürlich oder künstlich hergestellte Kieselsäure ggfs. ein mehr oder weniger stark versteifender Gesteinsfüller, z. B. Kreide.

Das Vermischen aller vorgenannten Komponenten geschieht auf kaltem Wege. Es entsteht eine durchweg homogene Masse, die sich nachträglich nicht mehr entmischt. Sie kann ebenfalls in Plastikbeuteln - in unterschiedlichen Mengen abgepackt - in die Asphaltmischung gelangen. Viel wichtiger jedoch ist die Möglichkeit der Abfüllung als lose Masse in LKW-Silotankzüge zwecks Transport zur Verbraucherstelle, d. h. Asphaltmischanlage. Hier kann das Material pneumatisch in ein Hochsilo gepumpt werden, woraus es auf mechanischem Wege über Schneckentransport und Mischerwaage in den Asphaltmischer gelangt.

B) Verwendung von Bitumen

Zu einem Gemisch Sand+Gesteinsfüller wird nach dem Erhitzen bei ca. 200°C Bitumen zugesetzt und alles zu einem Gemenge vermischt. Dann wird langsam Faserstoff zudosiert, bis nach intensiven Mischen eine einheitlich dunkle, lockere Masse entstanden ist. Sie soll nicht mehr klebend sein und wird daher gegebenenfalls durch Zugabe von Rohmaterial, d. h. Sand, Gesteinsfüller oder andere mineralische Feinststoffe abgestumpft.

Für vorgenannte Gemische und verschiedener Ausgangsstoffe ergeben sich folgende Zusammensetzungen:

Etwa 2 bis 20 Gew.-%, i. M. vorzugsweise 7 Gew.-% Bitumen,
etwa 93 bis 40 Gew.-%, i. M. vorzugsweise 73 Gew.-% Sand/Gesteinsmehle/ Gasbeton
etwa 5 bis 30 Gew.-%, i. M. vorzugsweise 20 Gew.-% Faserstoff.

Die lockere, rieselfähige Masse besitzt eine Schüttdichte von etwa 0,3 kg/L und in gepreßter Form eine höhere und kann in Plastikbeuteln in unterschiedlichen Inhalten abgepackt und auf dem wie vor beschriebenen Weg manuell in die Asphaltmischung gelangen.

Ein Asphalt-Straßenbelag oder ein bituminös gebundener Baustoff enthält wenigstens annähernd etwa 1,0 Gew.-% des erfindungsgemäßen Zuschlagsstoffes.

Die Mechanisierung des Dosiervorganges für den Zuschlagstoff in den Asphaltmischer oder dgl. ist sehr wirtschaftlich im Gegensatz zur Beutelzugabe. Außerdem ist dieser asphaltstabilisierende Zusatzstoff im Vergleich mit anderen Stoffen, auf der Grundlage normaler Dosiermengen, nachgewiesenermaßen am wirksamsten, weil alle Faserknoten durch den Erfindungsweg aufgeschlossen und damit voll aktiviert werden. Ferner ergibt sich aus der günstigen Mischung ein sehr günstiger Preis, sodaß besonders der Weg A) als sehr wirtschaftlich zu bezeichnen ist.

Claims

1. Stabilisierender Zusatzstoff für die Herstellung von Asphaltstraßenbelägen und andere bituminös gebundene Baustoffe, enthaltend Faserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff aus einem Gemisch aus
3 bis 45 Gew.-% Faserstoff und
97 bis 55 Gew.-% Sand und/oder Gesteinsmehl und/oder Gasbetongranulat
zusammensetzt, wobei die Faserstoffe eine Faserlänge bis zu 5 mm und die anderen Komponenten eine Korngröße von 0 bis 2 mm aufweisen.

2. Zusatzstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich wenigstens Kieselsäure mit einem Anteil von 3 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile, enthält.

3. Zusatzstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 94 bis 55 Gew.-% Sand und/oder Gesteinsmehl und/oder Gasbeton-Granulat, 3 bis 15 Gew.-% Faserstoff und 3 bis 30 Gew.-% wenigstens Kieselsäure besteht.

4. Zusatzstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 83 Gew.-% Sand und/oder Gesteinsmehl und/oder Gasbeton- Granulat, 10 Gew.-% Faserstoffe und 7 Gew.-% Kieselsäure besteht.

5. Zusatzstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich wenigstens Bitumen, vorzugsweise harter Beschaffenheit, mit einem Anteil von 2-30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile, enthält.

6. Zusatzstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß 93 bis 40 Gew.-% Sand und/oder Gesteinsmehl und/ oder Gasbetongranulat, 5 bis 30 Gew.-% Faserstoff und 2 bis 30 Gew.-% Bitumen besteht.

7. Zusatzstoffe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 73 Gew.-% Sand und/oder Gesteinsmehl und/oder Gasbetongranulat, 20 Gew.-% Faserstoff und 7 Gew.-% Bitumen besteht.

8. Zusatzstoff nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffe eine bevorzugte Länge von bis zu 2 mm und die anderen festen Komponenten eine Korngröße von bis zu 1 mm aufweisen.

9. Asphalt-Straßenbelag oder bituminös gebundener Baustoff, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens annähernd 1,0 Gew.-% Zusatzstoff nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 enthält.