DE4311016A1

DE4311016A1 - Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Zuschlagstoffs für Deckschichten von Verkehrsflächen

Info

Publication number: DE4311016A1
Application number: DE4311016A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr Rer Nat Fuelling; Wilhelm Dipl Ing Kaemereit
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1993-04-01
Filing date: 1993-04-01
Publication date: 1994-10-06
Also published as: EP0692045A1; WO1994023131A1; JPH08508232A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines die Eisbildung hemmenden Zuschlagstoffs für Deckschichten von Verkehrsflächen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus dem tschechoslowakischen Patentdokument 259 296 B1 bekannt. Bei diesem Verfahren werden 40-70 Gewichtsteile NaCl mit 10-20 Gewichtsteilen Granitsplitt mit einer Korngröße von maximal 4 mm und 20-40 Gewichtsteilen Zement sowie mit Anmachwasser vermischt und ausgehärtet. Der Mischung können zusätzliche Anteile an Sand und Kalksteinmehl zugegeben werden. Die ausgehärtete trockene Mörtelmischung bildet einen festen Block und wird anschließend in einem Steinbrecher gebrochen, so daß ein grobkörniges Material (Splitt) vorliegt. Dieser synthetische Splitt kann für die Herstellung bitumengebundener Deckschichten von Verkehrsflächen verwendet werden. Aufgrund ihres Salzgehaltes bewirken die an der Oberfläche liegenden oder durch den Deckenverschleiß entsprechend freigelegten Splittkörner eine Absenkung des Gefrierpunktes von Wasser. Hierdurch kann gewährleistet werden, daß beispielsweise Straßenbeläge, in die dieses Material eingebaut wurde, bei Temperaturen um den Gefrierpunkt (z. B. bis ca. - 3°C) eisfrei bleiben und bei starkem Schneefall leicht von Schnee geräumt werden können, da der Schnee nicht anhaftet. Als nachteilig ist hierbei jedoch festzustellen, daß der salzhaltige Splitt durch Oberflächenwasser im Laufe der Zeit zwangsläufig ausgelaugt wird, d. h., daß die Salzkörner in erheblichem Umfang gelöst werden und die Lösung ausgeschwemmt wird. Von dem ursprünglichen Splittkorn bleibt dann lediglich nur noch ein skelettartiger Matrixkörper mit zahlreichen Poren zurück. Dieser Matrixkörper hat zwangsläufig gegenüber dem ursprünglichen Splittkorn eine erheblich verminderte Schlagfestigkeit. Untersuchungen haben gezeigt, daß ausgelaugte Splittkörner im Schlagzertrümmerungsversuch in der Regel nicht mehr die geforderten Mindestfestigkeitswerte für einen Straßenbelag aufweisen. Eine Verwendung dieses synthetischen Splitts z. B. im Straßendeckenbau kann daher dazu führen, daß durch die Verkehrsbelastung nach einer fortgeschrittenen Auslaugung die entstandenen porösen Splittkörner zerbrechen, also in sich zusammenfallen, so daß größere Hohlräume im Deckschichtbelag entstehen können, die schließlich zu einer vorzeitigen Zerstörung dieser Deckschicht führen.

Weiterhin sind aus verschiedenen Patentdokumenten wie etwa EP 0 422 753 P1, DE 34 04 271 P1 und DE 41 28 621 P1 Verfahren bekannt zur Herstellung von salzhaltigen Feinkorngemischen mit einer Korngröße unter 0,2 mm, wobei der Salzanteil mit einer Hydrophobierung versehen ist. Diese feinkorngemische dienen als Füller ebenfalls für die Herstellung bitumengebundener Deckschichten von Verkehrsflächen und haben wiederum die Aufgabe, eine Vereisung der Deckschichtoberfläche zu verhindern oder zumindest stark zu verzögern.

Da der Anteil von Splitt in einer bitumengebundenen Deckschicht wesentlich größer ist als der vorgeschriebene Anteil an Füllermaterial, kann über den synthetischen Splitt in die Deckschichtmischung entsprechend mehr Salz als gefrierpunktsabsenkendes Mittel eingebracht werden als über den Füller. Die verfügbare Salzmenge in der Deckschicht ist aber wesentlich bestimmend dafür, bis zu welchen Frosttemperaturen die erwünschte Wirkung anhält. Diese Temperaturgrenze soll selbstverständlich möglichst tief liegen aus Gründen der Verkehrssicherheit und zur weitgehenden Vermeidung der Ausbringung zusätzlichen Streusalzes als Auftaumittel.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Herstellverfahren für einen synthetischen Zuschlagstoff gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 vorzuschlagen, durch das ein körniges Material erhältlich ist, das ein wesentlich verbessertes Stabilitätsverhalten zeigt und zur Herstellung von Verkehrsflächenbelägen ebenso gut geeignet ist wie zur Durchführung von Oberflächenbehandlungen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben. Nachfolgend wird die Erfindung näher beschrieben.

Die Erfindung sieht vor, daß der synthetische Zuschlagstoff im wesentlichen aus zwei Komponenten ausgewählter Stoffgruppen, die ein aushärtbares wäßriges Gemisch bilden, gewonnen wird. Als erste Komponente werden feinteilige Mineralstoffe eingesetzt die einzeln oder gemeinsam Erdalkalioxide und Erdalkalihydroxide enthalten. Als Erdalkalielemente kommen insbesondere Mg und Ca, ersteres vorzugsweise in Form von MgO in frage. Die zweite Komponente hat erfindungsgemäß Erdalkalichloride in wäßriger Lösung zu enthalten und kann im übrigen insbesondere mineralische Inertstoffe als wesentlichen Bestandteil aufweisen. Als Erdalkalichlorid wird insbesondere MgCl₂ (vorzugsweise als wasserhaltiges Salz oder als Lösung) bevorzugt. Die Mengenanteile der beiden Komponenten können bezogen auf die jeweils enthaltenen Erdalkaliwirkstoffe in einem relativ breiten Bereich schwanken. Der zulässige Schwankungsbereich liegt beim Verhältnis der ersten zur zweiten Komponente etwa zwischen 5 : 1 und 1 : 1 bezogen auf das wasserfreie Salz.

Wenn das Mengenverhältnis unter 3 : 1 absinkt, empfiehlt es sich, zur Erzielung einer besseren Festigkeit in das Gemisch inerte Füllmaterialien, insbesondere Sand und/oder Gesteinsmehl (vorzugsweise Kalksteinmehl) und/oder Glasmehl und/oder Glasfasermaterial zu geben oder aber von vornherein als erste Komponente ein Material einzusetzen, das bereits nennenswerte Füllmaterialmengen enthält. Der Anteil der Füllmaterialien beträgt, bezogen auf die Menge der Erdalkalioxide und Erdalkalihydroxide, vorzugsweise das 0,5- bis 3fache. Für die erste Komponente eignet sich in besonderer Weise halbgebrannter Dolomit. Die für das Gemisch verwendeten Komponenten dürfen als Begleitstoffe auch kleinere Anteile an anderen Salzen wie etwa NaCl enthalten, ohne daß dies zu Beeinträchtigungen führt.

Nach dem Aushärten des erfindungsgemäß hergestellten Gemischs, dessen Wassergehalt nicht unnötig hoch sein sollte, erhält man ein außerordentlich hartes und festes Kunstgestein, das in herkömmlicher Weise bevorzugt zu Edelsplitt und/oder Brechsand zerkleinert wird.

Ein in dieser Weise hergestellter Zuschlagstoff zeichnet sich im Vergleich zu bekannten Zuschlagstoffen, die die Eisbildung auf Verkehrsflächen hemmen sollen, auch nach Freisetzung der hierfür verantwortlichen Wirkstoffe (z. B. MgCl₂) durch eine ungewöhnlich hohe Festigkeit aus. Während beispielsweise bei einem Splittkorn, das nach dem bekannten gattungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, nach Auslaugung des Salzes ein relativ grobporiger Matrixkörper geringer Festigkeit übrigbleibt, führt eine entsprechende Auslaugung bei einem erfindungsgemäß hergestellten Splittkorn zu einem "Restkorn", dessen Gestalt gegenüber dem ursprünglichen Zustand praktisch unverändert geblieben ist, also keine groben Poren aufweist. Die verbleibende Festigkeit ist zwar gegenüber dem ursprünglichen Zustand abgesunken, liegt aber deutlich über den vergleichbaren Ergebnissen gemäß dem bisherigen Stand der Technik. Der erfindungsgemäß hergestellte Zuschlagstoff zeichnet sich in vorteilhafter Weise dadurch aus, daß die Splitt- oder Brechsandkörner nicht polierfähig sind, also eine sehr gute Griffigkeit der Deckschicht ermöglichen. Aufgrund der hohen mechanischen Festigkeit ist dieses Material auch gut geeignet zur Durchführung von Oberflächenbehandlungen von Deckschichten. Bei dieser Verwendung kommt es ganz besonders auf die längerfristige mechanische Stabilität an, da insbesondere Splittkörner wesentlich stärker aus dem Bindemittelverbund herausragen und somit dem äußeren Angriff entsprechend intensiver ausgesetzt sind, als dies beim direkten Einbau in die Deckschicht der Fall ist, wo die Umgebung des einzelnen Splittkorns eine Stützwirkung entfalten kann. Insbesondere auf der Basis von MgO und MgCl₂ hergestellte Zuschlagstoffe zeichnen sich durch eine hervorragende Affinität zu Bitumen aus und sind daher sehr gut verarbeitbar.

Anhand der nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert:

1. Beispiel

Es wurde ein Asphaltbeton-Mischgut aus einem Mineralstoffgemisch abgestufter Körnung und aus Straßenbaubitumen als Bindemittel hergestellt:

Dieses Mischgut wurde in heißem Zustand eingebaut und in bekannter Weise verdichtet. Die so erhaltene Straßendecke wies eine sehr gute Griffigkeit und Haltbarkeit auf. Bei Temperaturen bis zu -2°C konnte keine Reifbildung festgestellt werden. Bei starkem Schneefall ergab sich keine feste Haftung der Schneedecke auf der Oberfläche, so daß die Griffigkeit des Straßenbelags unter Winterbedingungen erheblich besser als die herkömmlicher Straßenbeläge war.

2. Beispiel

Es wurde ein Splittmastix-Asphalt aus einem Mineralstoffgemisch mit Ausfallkörnung und Straßenbaubitumen als Bindemittel mit stabilisierenden Zusätzen hergestellt. Das Mischgut setzte sich wie folgt zusammen:

Dieses Mischgut wurde wiederum in heißem Zustand eingebaut und verdichtet. Die Eigenschaften des so erhaltenen Straßenbelags waren ähnlich wie in dem vorstehenden Beispiel.

3. Beispiel

Es wurde eine Oberflächenbehandlung einer Asphaltbetonstraßendecke durchgeführt. Als Bindemittel wurden zunächst 1,3-1,8 kg/m² einer unstabilisierten kationischen Emulsion mit 60 Gewichts-% Bitumenanteil maschinell gleichmäßig aufgetragen. Unmittelbar danach wurden ebenfalls maschinell gleichmäßig 12-16 kg/m² eines Edelsplitts aufgestreut und eingewalzt. Dieser Edelsplitt bestand zu 40 Vol-% aus erfindungsgemäßem MgO/MgCl₂-Mineralstoff. Auch die so behandelte Straßendecke zeigte unter Winterbedingungen ein sehr gutes, die Verkehrssicherheit erhöhendes Verhalten.

4. Beispiel

Auf einer Asphaltbetonstraßendecke wurde eine Schlämme als Oberflächenschutzschicht aufgetragen. Die maschinelle Aufbringung erfolgte in kaltem Zustand als Dünnschicht in einer Menge von 5 kg/m². Die Zusammensetzung der Schlämme war wie folgt:

Auch diese Anwendung des erfindungsgemäß hergestellten Zuschlagstoffs führte zu einer wesentlichen Verbesserung der Wintereigenschaften der Straßendecke ohne Beeinträchtigung ihrer sonstigen Eigenschaften.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines einen die Eisbildung hemmenden Wirkstoff enthaltenden synthetischen Zuschlagstoffs für die Herstellung und die Oberflächenbehandlung von Deckschichten von Verkehrsflächen, bei dem ein aushärtbares mineralisches Gemisch hergestellt und der nach der Aushärtung erhaltene Kunststein auf die gewünschte Korngröße gebrochen und bei Bedarf klassiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus einer feinteiligen Erdalkalioxide und/oder Erdalkalihydroxide enthaltenden ersten Komponente und einer in wäßriger Lösung Erdalkalichloride enthaltenden zweiten Komponente gebildet wird, wobei das Gewichtsverhältnis des Anteils der Erdalkalioxide und Erdalkalihydroxide der ersten Komponente zum Anteil der Erdalkalichloride der zweiten Komponente im Bereich 5 : 1 bis 1 : 1 liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Erdalkalielement Magnesium verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Komponente MgO und die zweite Komponente MgCl₂ enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gewichtsverhältnis unter 3 : 1 entweder als erste Komponente ein Stoff zugegeben wird, der nennenswerte Mengen an inertem Füllmaterial enthält, oder solches Füllmaterial separat in das Gemisch gegeben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Komponente zumindest zu einem Teil, vorzugsweise ganz aus halbgebranntem Dolomit besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllmaterial einzeln oder zusammen Sand, Gesteinsmehl (insbesondere Kalksteinmehl), Glasmehl und Glasfasermaterial zugegeben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Füllmaterials das 0,5- bis 3fache der Menge der Alkalioxide und Alkalihydroxide beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststein zumindest teilweise auf die Korngröße von Edelsplitt gebrochen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststein zumindest teilweise auf die Korngröße von Brechsand gebrochen wird.