DE4229078C2

DE4229078C2 - Stabilizing additive for asphalt especially used in road construction

Info

Publication number: DE4229078C2
Application number: DE19924229078
Authority: DE
Inventors: Friedrich Kadelka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-01
Filing date: 1992-09-01
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2012-09-02
Also published as: DE4229078A1

Description

Die Erfindung betrifft einen stabilisierenden Zusatzstoff für Asphalte, die insbesondere für den Straßenbau verwendet werden. Ein stabilisierender Zusatzstoff in Form eines Faserstoffes für Asphaltstraßenbeläge ist in der DE-A-40 42 064 beschrieben und besteht aus zerkleinerten Flachsfasern.The invention relates to a stabilizing additive for asphalts, in particular can be used for road construction. A stabilizing additive in the form of a Fibers for asphalt road surfaces is described in DE-A-40 42 064 and consists of shredded flax fibers.

Einen Querschnitt durch einen schichtenweisen Aufbau einer Straßenkonstruktion aus Asphalt zeigt Fig. 1, aus der zu entnehmen ist, daß auf dem natürlichen und vorbereite ten Untergrund der eigentliche Schichtenaufbau für die zu bauende Straße vorgesehen ist. Dieser Aufbau besteht aus einem hier nicht weiter interessierenden Unterbau und einem Oberbau, der sich aus verschiedenen Asphaltschichten zusammensetzt, nämlich z. B. aus einer unteren Tragschicht, einer mittleren Binderschicht und einer oberen Verschleißschicht. Fig. 1 shows a cross section through a layered structure of a road construction made of asphalt, from which it can be seen that the actual layer structure for the road to be built is provided on the natural and prepared substrate. This structure consists of a substructure of no further interest here and a superstructure which is composed of different asphalt layers, namely e.g. B. from a lower base layer, a middle binder layer and an upper wear layer.

Den einzelnen Schichten kommen unterschiedliche Aufgaben zu. Die untenliegenden "Asphalt-Tragschichten" werden in Dicken zwischen 6 bis 18 cm dick eingebaut und nehmen die Hauptlast der einwirkenden statischen und dynamischen Straßenverkehrs kräfte auf. Die "Asphalt-Binderschichten" werden in Dicken von 3,5 cm bis 8 cm (im allgemeinen) eingebaut und nehmen vor allem die Schubkräfte aus den einwirkenden Verkehrskräften auf und stellen zugleich den Übergang der zu den "Verschleiß-Schichten". Diese werden in Dicken von 2 bis 4 cm (im allgemeinen) eingebaut. Deren Verkehrsbeanspruchungen ergeben sich aus den direkten Kontakten zwischen den Fahrzeugreifen, Achsgewichten und den Witterungseinflüssen, die auf diese Schichten insgesamt einwir ken. Den Verschleiß-Schichten fällt die Aufgabe zu, besonders dicht und zugleich standfest zu sein. Das verwendete Gesteins material muß u. a. abriebfest, frostsicher und insgesamt verwitte rungsbeständig sein, zusammen mit dem Bitumen als "Bindemittel", welches alle Mineralstoffteilchen miteinander optimal verklebt und selbst ebenfalls weitgehend witterungsbeständig sein muß.The individual layers have different tasks. The "asphalt base courses" below are in thicknesses installed between 6 and 18 cm thick and take the main load static and dynamic road traffic powers up. The "asphalt binder courses" are in thicknesses of 3.5 cm to 8 cm (in general) built in and take especially the thrust from the traffic forces acting on and represent at the same time the transition from to the "wear layers". These are installed in thicknesses of 2 to 4 cm (in general). Their traffic loads result from the direct Contacts between the vehicle tires, axle weights and the Weather influences that affect these layers as a whole ken. The task falls to the wear layers, especially to be tight and stable at the same time. The rock used material must u. a. abrasion-resistant, frost-proof and overall decayed resistant to aging, together with the bitumen as a "binding agent", which optimally glues all mineral particles together and must also be largely weatherproof.

Als Arbeits- und Bauvertragsgrundlage gelten die "Zusätzliche Technische Vorschriften und Richtlinien für den Bau bituminöser Fahrbahndecken" (kurz: ZTV bit-StB 84/90), Ausgabe 1984/1990, nebst Merkblättern und Richtlinien, als technische Regelwerke. Forschung und Entwicklung bewirken eine ständige Optimierung aller Grundlagen. Diese Arbeiten führten in den Jahren ab etwa 1970 zu neuen Rezepturen, wie:The "Additional Technical regulations and guidelines for the construction of bituminous Road ceilings "(short: ZTV bit-StB 84/90), edition 1984/1990, together with leaflets and guidelines, as technical regulations. Research and development result in constant optimization all the basics. This work took place over the years 1970 on new recipes, such as:

a) stone mastic asphalt,
b) drainage or drain asphalt, as well
c) Asphalt concrete with high grit content.

Alle drei Asphalt-Rezepturen für Verschleißschichten beinhalten einen hohen bis sehr hohen Splitt-Gehalt (von 2 bis 11 im bzw. auch bis 16 mm Korndurchmesser) mit Anteilen von ca. 70 Gew.-% bis zu 85 Gew.-%. Dementsprechend niedrig liegen die Sand- und Fülleranteile zwischen 30 Gew.-% bis 15 Gew.-%. Wird einem sol chen Mineralstoffgemisch Bitumen zugesetzt, welches bei den heißen Herstell-Temperaturen für Asphalt von ca. 170°C. Sich fast ebenso wie Wasser verhält, würde bei einer etwas höheren Bitumenzugabe, als das Mineralstoffgemisch "tragen" kann, eine gewisse Bitumenmenge während des Lkw-Transportes von der Asphalt mischanlage zur Baustelle auf die Lkw-Ladefläche ablaufen und so in der Asphaltmischung fehlen. Ein solch inhomogenes Mischgut wäre für den Straßenbau nicht geeignet. Daher wird bei der Her stellung ein besonderer Stoff zugesetzt als "stabilisierender Zusatz" beigemischt, der die Hauptaufgabe hat, das Bitumen auch auf dem Transportwege homogen im Mischgut zu halten und ein Ab laufen zu verhindern.Include all three asphalt formulations for wear layers a high to very high grit content (from 2 to 11 in or also up to 16 mm grain diameter) with proportions of approx. 70% by weight up to 85% by weight. Accordingly, the sand and Filler proportions between 30 wt .-% to 15 wt .-%. If a sol Chen mixed mineral bitumen added, which in the hot manufacturing temperatures for asphalt of approx. 170 ° C. Yourself behaves almost exactly like water would at a slightly higher Bitumen addition when the mineral mixture can "carry" one certain amount of bitumen during the truck transport from the asphalt run the mixing system to the construction site onto the truck bed and so missing in the asphalt mix. Such an inhomogeneous mix would not be suitable for road construction. Therefore, the Her position added a special substance as "stabilizing "Added, which has the main task, the bitumen too to keep homogeneous in the mix on the transport routes and an Ab to prevent running.

Zu Beginn der Entwicklungsarbeiten der vorgenannten drei Spezial mischungen galt als "stabilisierender Zusatz" Asbest, welches aber wegen seines Gefahrenpotentials ab 1980 im Straßenbau nicht mehr verwendet wird. Auf der Suche nach Ersatzstoffen bot sich die Cellulosefaser aus der Altpapierverarbeitung an. Ferner gibt es noch eine weitere Anzahl stabilisierender Zusatzstoffe, die aber nicht weiter Gegenstand von Beschreibungen sind. Faserstoffe werden in Plastikgebinden von z. B. 1 kg, 3 kg und mehr während der Asphalt-Herstellung von Hand in die Mischtrommel eingeworfen, wobei das PE-Plastikmaterial sofort zerschmilzt, dabei den Inhalt freigibt, der sich innerhalb einer gewissen Mischzeit in die Asphaltmischung homogen verteilt.At the beginning of the development work on the above three special Mixtures was considered a "stabilizing additive" asbestos, which but not because of its hazard potential in road construction since 1980 more is used. In the search for substitutes the cellulose fiber from waste paper processing. Furthermore there there are another number of stabilizing additives that but are not further described. Fibrous materials are in plastic containers from z. B. 1 kg, 3 kg and more during the asphalt production is thrown into the mixing drum by hand, whereby the PE plastic material melts immediately, the contents releases that within a certain mixing time in the Asphalt mixture distributed homogeneously.

Im Zuge einer mechanischen Zugabe kann Fasermaterial mit Hartbitu men oder Sonderbitumen oder bituminierten Mineralstoff vermischt und anschließend auf Sandfeinheit zerkleinert werden. Ein solches Produkt kann über das Blasverfahren aus einem Lkw-Silo in ein Hochsilo an der Asphaltmischanlage transportiert werden, woraus die Zugabe als Granulat mechanisch über die Dosierwaage in den Mischerteil erfolgt.In the course of a mechanical addition, fiber material with hard bit mixed or special bitumen or bituminized mineral and then crushed to sand fineness. Such one Product can be blown from a truck silo into a High silo to be transported to the asphalt mixing plant, from what the addition as granulate mechanically via the dosing scale in the Mixer part is done.

Bei Gellulosefaser muß darauf geachtet werden, daß im Mischer die thermische und mechanische Beanspruchung nur eine kurze Zeit dauert, sonst zerfällt das Fasermaterial in zunehmender Weise. With cellulose fiber, care must be taken that in the mixer thermal and mechanical stress only for a short time lasts, otherwise the fiber material disintegrates increasingly.

Die Verwendung von Flachsfasern brachte zwar eine Verbesserung der Bindeeigen schaften für Bindemittel gegenüber Cellulosefasern, konnte aber noch nicht zufrieden stellen.The use of flax fibers did improve the binding properties for binders compared to cellulose fibers, but could not yet be satisfied put.

Ferner ist aus Revue Generale des Routes et des Aerodromes (FR), Jg. 51, Nr. 536, S. 85-90, zit. als RSWB Abstr. AN 1979 (01): 990162 FIZ Technik Frankfurt, bekannt, zu Abdichtungszwecken Bitumenschichten zu verwenden, die mit Bahnen oder Matten aus Jute bewehrt sind. Hierzu müssen die beträchtliche Ausmaße aufweisenden Bahnen bzw. Matten aus Jute gesondert in den gewünschten Formen und Größen hergestellt werden.Furthermore, Revue Generale des Routes et des Aerodromes (FR), vol. 51, no. 536, Pp. 85-90, cit. as RSWB Abstr. AN 1979 (01): 990162 FIZ Technik Frankfurt, known, Bituminous layers to be used for waterproofing purposes, with sheets or mats are made of jute. To do this, the railways must be of considerable size or mats made of jute separately in the desired shapes and sizes will.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines stabilisierenden Zusatz stoffes für Bindemittel für Asphaltmischungen, der gegen den eigenen Zerfall stabiler ist als bisherige Zusatzstoffe, die Homogenität des Mischgutes insbesondere auf dessen Transportweg gewährleistet, eine gute Verarbeitbarkeit aufweist und billig zur Ver fügung steht.The object of the invention is to provide a stabilizing additive material for binders for asphalt mixtures, which is more stable against its own decay than previous additives, the homogeneity of the mix particularly on its Guaranteed transport route, good workability and cheap to process is standing.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Zusatzstoff als organisches Faserma terial in Form von Jutematerial aus Recyclingmaßnahmen allein oder anteilmäßig mit anderen Faserstoffen in Form eines Gemisches besteht und daß alle Faserstoffe eine Faserlänge von maximal 4 mm aufweisen.The solution to this problem is that the additive as an organic fiber material in the form of jute material from recycling measures alone or in part other fibers in the form of a mixture and that all fibers are one Have a maximum fiber length of 4 mm.

Die gewünschten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Zusatzstoffes werden durch die aus Altmaterial wie insbesondere Säcken wiedergewonnenen Jutefasern in hervor ragender Weise erfüllt. Auf der Suche nach einer wesentlich stabileren Faser hat sich Jute überraschenderweise als besonders bindefähig herausgestellt.The desired properties of the additive according to the invention are achieved by jute fibers recovered from old material such as sacks in particular outstandingly fulfilled. In search of a much more stable fiber Surprisingly, jute was found to be particularly bindable.

Hinzu kommt, daß Jutesackgebinde insbesondere in der faserverarbeitenden Industrie vermehrt anfallen und so ein Entsorgungsproblem gegeben ist, das in der Regel durch Verbrennen mit den dadurch gegebenen Nachteilen gelöst würde. Recycling-Maßnah men sind also notwendig, um die Jutesäcke aufzuarbeiten oder in irgendeiner Weise umweltfreundlich zu beseitigen. Erfindungsgemäß stellen die Altmaterialien aus Jute nun eine Rohstoffquelle zur Herstellung von stabilisierendem Zuschlagstoff für Asphalte dar, und es sind auch Entsorgungsnachteile, wie sie z. B. beim Verbrennen auftreten, vermieden. Im erfindungsgemaßen Rahmen wurden Fasern mit Längen von 4 mm, vorzugsweise 2 mm und 1 mm, produziert und geprüft. Hierbei konnte festgestellt werden, daß das Jutefasermaterial allein oder in Gemischen mit anderen Faserstoffen, wie z. B. mit Flachs, Hanf, Mineralfasern u. a. alle gestellten Anforderungen im Spezial- Asphaltgemisch erfüllt, sofern die Längen anderer Fasern an die Länge von vorzugs weise 2 mm oder 1 mm angeglichen werden. Added to this is the fact that jute sack containers are used particularly in the fiber processing industry accumulate and so there is a disposal problem that is usually caused by Burning would be solved with the disadvantages given thereby. Recycling measure Men are necessary to process the jute sacks or in any way to eliminate environmentally friendly. According to the invention, the old materials are made of jute now a raw material source for the production of stabilizing aggregate for asphalt represents, and there are also disposal disadvantages, such as. B. occur when burning, avoided. Fibers with lengths of 4 mm, preferably 2 mm and 1 mm, produced and tested. This could be determined that the jute fiber material alone or in mixtures with other fiber materials, such as B. with flax, hemp, mineral fibers and. a. all requirements in the special Asphalt mixture met, provided the lengths of other fibers to the length of preferred be adjusted 2 mm or 1 mm.

Jutefasern sind daher in erfinderischem Recycling-Gewinnungs vorgang allein oder im Gemisch mit anderen Faserstoffen groß technisch im Asphalt-Straßenbau zu verwenden. Alle Vorteile, die sich aus einem Vergleich mit der Papier-Cellulosefaser ergeben, können wie folgt zusammengefaßt werden:Jute fibers are therefore in inventive recycling extraction process alone or in a mixture with other fibers technically used in asphalt road construction. All advantages that result from a comparison with the paper cellulose fiber, can be summarized as follows:

1. Jute sacks are used in recycling measures and processes made into a fiber mass with a fiber length of Max. 4 mm, preferably 2 mm or 1 mm. As a result of the defi adjustable length and because of the vegetable cellulose stock parts, these fibers have a higher tensile strength and behave much more robust in asphalt production, and more tearproof and also show in mastic asphalt and in Road surface a favorable bending tensile strength.
2. The "stabilizing" influence, determined with the "expiry test", is at least as cheap. In addition, it was found be that the own need for binders in nature fiber is much lower. This creates for the ge the entire road surface the advantage that more binders Mineral mixture is available. A quality advantage
3. Jute material from recycling measures is changing Shares with other fibers and fine-grained bitumen Mineral mixtures can be mixed. A use of flax from domestic, agricultural production, is from great ecological and ecological benefits in the sense of Use according to the principle of "renewable raw materials". From the ministries of agriculture. . . will use promoted.
4. Recycled jute is alone or mixed with others Fibers miscible with bituminous mineral material mix, bitumen, polymer modified bitumen, liquid Synthetic resins as part of the improvement of bitumen properties and fine-grain minerals, mostly in simple, mechanical mixing gear in one or two shaft constraints mixer. After cooling the mass and subsequent chopping A material is formed on sand-like granules the one that is transported by silo truck and in a high silo can be blown over at an asphalt mixing plant. over the further way z. B. by means of a screw conveyor and The bitumen-containing fiber granulate can be weighed in the As phaltic mixers are metered mechanically. To request one favorable storage in very warm high silos, the Granu lat z. B. aerated concrete granulate or other fine-grained mineral substances added.

Zur bevorzugten Herstellung des vorgeschlagenen stabilisierenden Zusatzstoffes beträgt die Faserlänge aller verwendeten Fasern maximal 4 mm, jedoch vorzugsweise 1 bis 2 mm. Zusätzliche Faserstoffe außer Jute sind z. B. Flachs, Hanf und/oder Mineralfa sern. Die Dosiermenge der Fasern je Tonne Asphaltgemisch beträgt 0,3 bis 1,5 Gew.-%. Die Dosiermenge für Feinmineralstoffgemische mit einem Faserstoffanteil von etwa 20 bis 30 Gew.-% beträgt ein Mehrfaches von 0,3 bis 1,5 Gew.-% je Tonne Asphaltgemisch.For the preferred production of the proposed stabilizing additive the fiber length of all fibers used is a maximum of 4 mm, but preferably 1 to 2 mm. Additional fibers besides jute are e.g. B. flax, hemp and / or mineral fa ser. The dosage of the fibers per ton of asphalt mixture is 0.3 to 1.5% by weight. The dosage for fine mineral mixtures with a fiber content of about 20 up to 30% by weight is a multiple of 0.3 to 1.5% by weight per ton of asphalt mixture.

Ferner ist der vorgeschlagene Zusatzstoff auf dem Vorwege seiner Verwendung mit Bitumen-Mineralstoffgemischen, Bitumen, Spezialbitumen, polymermodifiziertem Bitumen, flüssigen Kunstharzen im Rahmen der Verbesserung der Bitumeneigenschaf ten, gegebenenfalls bei höheren oder hohen Temperaturen, mischbar. Nach dem Erkalten und Zerkleinern des Gemisches weist er eine sandartige Granulatform auf. Das entstandene Granulat kann mit einem Zusatz aus körnigem Porenbeton oder anderen, feinkörigen Mineralstoffen als Einlagerungstrennmittel versehen werden.Furthermore, the proposed additive is based on its use Bitumen-mineral mixtures, bitumen, special bitumen, polymer modified Bitumen, liquid synthetic resins as part of the improvement of bitumen properties ten, optionally at higher or higher temperatures, miscible. After this When the mixture cools and shreds, it has a sand-like granulate shape. The The resulting granules can be mixed with granular aerated concrete or other fine-grained minerals can be provided as a storage release agent.

Schließlich kann der hergestellte neue Zusatzstoff in Beutelgebinde aus Plastik in Mengen von 1 bis 3 Kilogramm oder auch mehr gefüllt und in dieser Form zu Asphalt mischanlagen transportiert und dort maschinell oder per Hand in den Asphaltmischer eingebracht werden.Finally, the new additive can be made into plastic bag containers Quantities of 1 to 3 kilograms or more filled and in this form to asphalt Mixing systems transported and there by machine or by hand in the asphalt mixer be introduced.

Der vorstehend beschriebene stabilisierende Zusatzstoff wird hauptsächlich im Straßenbau verwendet. Er kann aber auch im Hochbau verwendet werden, z. B. in Verbindung mit Asphaltstoffen bei Dachpappen oder bei Asphaltmastixmassen, Asphaltschlämmen oder Emulsionen für die verschiedensten Anwendungen.The stabilizing additive described above will mainly used in road construction. But he can also in Building construction can be used, e.g. B. in connection with asphalt materials for roofing felt or asphalt mastic, asphalt sludge or emulsions for a wide variety of applications.

Claims

1. Stabilizing additive for asphalts, which are particularly intended for road construction, characterized in that the additive as organic fiber material in the form of jute material consists of recycling measures alone or in part with other fiber substances in the form of a mixture and that all fiber materials have a maximum fiber length 4 mm.

2. Additive according to claim 1, characterized in that the Fiber length of all fiber materials is 1 to 2 mm and that the others Fibers consist of flax, hemp and / or mineral fibers.

3. Additive according to claim 1 or 2, characterized in that that the dosage amount 0.3 to 1.5 wt .-% per ton of asphalt mixture is.

4. Additive according to claim 1 or 2, characterized in that that the dosage for fine mineral mixtures with one fiber content of about 20 to 30 wt .-% a multiple of 0.3 to 1.5% by weight per ton of asphalt mixture.

5. Additive according to one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that he was using Bitu men-mineral mixtures, bitumen, special bitumen, polymer modified decorated bitumen, liquid synthetic resins as part of the improvement the bitumen properties, if necessary at higher or higher temperatures ren, is miscible.

6. Additive according to claim 5, characterized in that it after cooling and crushing the mixture a sand-like Has granular form.

7. Additive according to claim 6, characterized in that the Granulate an addition from granular aerated concrete or other, fine contains granular minerals as a storage release agent.

8. Additive according to one of claims 1 to 7, characterized ge indicates that it is in plastic bag containers in quantities of 1 Can be filled up to 3 kg or more and in this form Asphalt mixing plants can be transported and there by machine or by Can be inserted directly into the asphalt mixer.