DE4430819C1

DE4430819C1 - Bitumengemisch und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE4430819C1
Application number: DE19944430819
Authority: DE
Inventors: Peter Schmidt; Walter Englbrecht; Julius Dr Peter
Original assignee: Gummiwerk Kraiburg Elastik GmbH and Co KG
Current assignee: Gummiwerk Kraiburg Elastik GmbH and Co KG
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1994-08-30
Publication date: 1996-01-04
Anticipated expiration: 2014-08-31

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Minimierung von Emissionen und zur Reduktion eluierbarer Stoffe bei der Herstellung und beim Einsatz von Bitumen und Bitumengemischen, wie Asphalt, unter Verwendung von Mineralstoffen, Gummimehl bzw. -granulat, Kautschuken, Thermoplasten, Naturasphalt oder Faserstoffen als Modifikator oder Additiv.

Straßenbauasphalt ist ein Mehrstoffgemisch aus Mineralstoffen verschiedener Kornabstufungen und Bitumen, das durch Vermischen der Einzelkomponenten bei Temperaturen zwischen 170°C bis 220°C in speziellen stationären Mischanlagen hergestellt wird. Häufig werden stabilisierende Zusätze wie Zellulosefasern, Mineralfa sern, Kieselsäure, Naturasphalt oder Gummimehle oder -granulate beigemischt. Hierbei finden die Gummizusätze eine immer größere Bedeutung, da diese nicht nur eine stabilisierende Wirkung gegen das Ablaufen des Bitumenfilms bewirken, sondern gleich zeitig die gesamte Asphaltmörtelphase elastifizieren und ihr damit eine wesentlich höhere Lebensdauer verleihen. Außerdem werden die Wärme- und Kältefestigkeit, UV-, Ozon- und Alte rungsbeständigkeit verbessert.

Zur Herstellung dieser Gemische wird das Gummimehl oder -granulat vor der Zugabe des Bitumens mit den heißen Mineral stoffen vermengt und unter großer Scherbeanspruchung kurze Zeit zum Reagieren gebracht. Durch das Vermischen mit dem heißen Gestein findet eine Teildepolymerisation statt, wobei aus dem Gummi Antioxidatien und Lichtschutzwachse freigesetzt und beim nachfolgenden Vermischen im Bitumen gelöst werden.

Ein Nachteil dieses Verfahrens sind die dabei entstehenden Geruchsemissionen, die teilweise auch noch mit Schadstoffen belastet sind. Ein weiterer Nachteil liegt bei Verwendung von Ausbauasphalt, im Zuge des Recyclings, durch evtl. angelagerte Schadstoffe, wie teerhaltige Substanzen, ausgelaufene Mineral öle und diverse organische Stoffe, darin, daß aus den Asphalten durch Wasser Schadstoffe, insbesondere Phenole und PAK′s, eluiert werden können. Dies gilt auch für die Kaltasphalt- Technik für teerhaltige Ausbaustoffe.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen oder wesentlich zu verringern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Bitumengemischen, insbesondere Straßenbauasphalt, unter Reduktion von Emissionen bei der Herstellung und von Eluaten durch Wasser beim Einsatz, wobei die Gemische Bitumen, Mineral stoffe und Gummimehl oder/und Gummigranulat enthalten, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Gemischen oder einer der Mischungskomponenten poröse, auf Kohlenstoffbasis aufge baute Verbindungen mit einer Oberfläche von mindestens 500 m²/g zusetzt.

Es wurde nun gefunden, daß man sowohl die Geruchsbelästigung durch die Emissionen als auch insbesondere bei Verwendung teerhaltiger Recyclate das Eluieren schädlicher Stoffe, wie Phenole, durch Wasser vermeiden oder zumindest entscheidend verringern kann, wenn man dem Gemisch poröse, auf Kohlenstoff aufgebaute Substanzen mit extrem hoher Oberfläche und Struktur, wie Aktivkohle, beimischt, dieses Gemisch den Mineralstoffen zusetzt und dann das Bitumen einspritzt.

Als auf Kohlenstoff aufgebaute Substanz obiger Definition wird Aktivkohle bevorzugt. Unter Aktivkohle versteht man Kohlen stoffstrukturen aus kleinsten Graphitkristallen und amorphem Kohlenstoff mit poröser Struktur und inneren Oberflächen zwischen 500 und 1500 m²/g. Hergestellt wird sie aus pflanzli chen, tierischen oder mineralischen Rohstoffen, die durch trockene Destillation verkohlt werden, die Aktivierung erfolgt anschließend durch 700°C bis 1000°C heißen Wasserdampf.

Als stabilisierende Additive werden im Rahmen der Erfindung stets Gummimehl oder/und -granulat sowie gegebenenfalls weitere übliche Stabilisierungsmittel, wie z. B. die oben erwähnten, zugesetzt. Gummimehl bzw. -granulat ist ein Recyclingmaterial, vorzugsweise aus der Altreifenverwertung, das nach speziellen Warm- oder Kaltmahlverfahren hergestellt wird. Unter Mehlen versteht man Körnungen kleiner als 1 mm. Bei Körnungen zwischen 1 mm und 10 mm wird von Granulaten gesprochen.

Bitumen ist ein aus Erdöl gewonnenes schwerflüchtiges dunkel braunes Gemisch verschiedener organischer Substanzen, dessen visko-elastische Eigenschaften sich mit der Temperatur ändern. Die bitumentypischen Eigenschaften beruhen auf dem kolloidalen System, in dem eine disperse Phase (Asphaltene) in einer zusammenhängenden Phase aus hochsiedenden Ölen (Maltene) in stabiler Verteilung vorliegt.

Eine qualitativ höherwertige Gruppe stellen die polymermodifi zierten Bitumina dar. Hier ist eine feindispergierte Polymer phase in das kolloidale System eingebunden.

Eine weitere Gruppe sind die Gummibitumen, bei denen vulkani sierter Gummi im Bitumen zur Reaktion gebracht wurde und somit eine bessere Elastifizierung erzielt wird.

In Straßenbauasphalten sind zwischen 3% und 8% Bitumen enthalten.

Mineralstoffe werden in natürliche und künstliche Mineralstoffe unterteilt.

Natürliche Mineralstoffe sind gebrochene Felsgesteine, Kies und Sand. Künstliche Mineralstoffe sind Hochofen- und Stahlwerk schlacken. Bauabfallstoffe, wie gebrochener Beton, oder Straßenausbauasphalt sind auch in dieser Gruppe der Mineral stoffe angesiedelt. Diese Mineralstoffe stellen mit ca. 90% bis 97% den Hauptbestandteil von Asphalt dar.

Thermoplastische Polymere schmelzen bei den Mischtemperaturen auf und bilden einen Film auf den Mineralstoffen. Gummimehle bzw. -granulate können als vernetzte Polymere nur oberflächlich etwas depolymerisieren. Diese Reaktion, die in der Mischanlage auf eine definierte Zeit von 10 Sekunden bis 50 Sekunden begrenzt ist, verbessert die Hafteigenschaften sowohl zwischen Gummi und Mineral als auch von Gummi zu Bitumen.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist es, daß den Zusatz stoffen zu Asphalt, insbesondere Gummimehlen oder -granulaten, als eine poröse, auf Kohlenstoff aufgebaute Substanz mit einer Oberfläche von mindestens 500 m²/g zugemischt wird, welche eventuell auftretende Geruchs- oder Schadstoffemissionen überraschenderweise bereits an der Quelle unterbindet. Hierbei werden die besten Effekte erzielt, wenn die Aktivkohle mit dem Gummimehl bzw. -granulat vorvermischt wird und dieses Gemisch den heißen Mineralstoffen oder dem Bitumen zudosiert wird. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Komponenten unver mischt gleichzeitig oder nacheinander dem Asphalt oder dem Bitumen zuzusetzen.

Wenn das Gummimehl bzw. -granulat mit Aktivkohle, vorvermischt oder getrennt, bereits dem Bitumen zur Reaktion zugemischt wird, z. B. bei der Herstellung von Gummibitumen, werden die Emissionen ebenso absorbiert und gebunden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiele 1 bis 4

Zur Herstellung von Straßenbauasphalt in einer Asphaltmisch anlage werden die nach Korngröße fraktionierten Mineralstoffe in einer Trockentrommel auf etwa 170 bis 220°C aufgeheizt, wobei die Feuchtigkeit verdampft. Diese heißen Mineralstoffe werden anschließend in entsprechenden Vorratssilos zwischenge lagert.

Getrennt davon werden Aktivkohle und Gummimehl miteinander gemischt und dieses Gemisch dann den heißen Mineralstoffen im Mischtrog eines Zweiwellenzwangsmischers zudosiert. Anschließ end werden eventuelle weitere stabilisierende Additive in gleicher Weise zugegeben. Infolge der starken Mischwirkung unter extremer Scherbeanspruchung erfolgt sehr schnell eine homogene Verteilung. Anschließend wird das Bitumen genau dosiert eingespritzt und ebenso vermischt.

In der folgenden Tabelle werden die mengenmäßigen Bestandteile angegeben, die zu den vier verschiedenen Straßenbauasphalten eingesetzt wurden.

In jedem der oben genannten Beispiele trat während und nach der Herstellung der fertigen Asphaltmischung der unangenehme Geruch nicht auf, der sonst üblicherweise bei gleichen Zusammen setzungen, die jedoch keine Aktivkohle enthalten, deutlich und belästigend hervortritt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Bitumengemischen, ins besondere Straßenbauasphalt, unter Reduktion von Emis sionen bei der Herstellung und von Eluaten durch Wasser beim Einsatz, wobei die Gemische Bitumen, Mineralstoffe und Gummimehl oder/und Gummigranulat enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gemischen oder einer der Mischungskomponenten poröse, auf Kohlenstoffbasis aufgebaute Verbindungen mit einer Oberfläche von mindestens 500 m²/g zusetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die auf Kohlenstoffbasis aufgebauten Verbindungen in einer Menge von 0,1 bis 10%, bezogen auf Gummimehl, zusetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man 1 bis 5% der auf Kohlenstoffbasis aufgebauten Verbindungen zusetzt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gummimehl vor der Zugabe in die heißen Mineralstoffe mit der auf Kohlenstoffbasis aufgebauten Verbindung vermischt und erst dieses Gemisch dem heißen Gestein zugibt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gummimehl und die auf Kohlenstoffbasis aufgebaute Verbindung getrennt den heißen Mineralstoffen zusetzt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mineralstoffe verwendet werden, welche 1% bis 100% Asphaltrecylat enthalten.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man) eine Mineralstoffkomponente-verwendet, die 1% bis 100% Straßenausbaumaterialien, insbesondere teerhaltige, enthaltend und mittels Bitumenemulsion auf kaltem Wege gebunden werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die teerhaltigen Straßenausbaumaterialien mittels Zement hydraulisch gebunden werden.

9. Verfahren zur Herstellung eines Gummi-Bitumen-Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch aus Bitumen und Gummigranulat bzw. -mehl zusätzlich eine auf Kohlenstoff aufgebaute Verbindung mit einer Oberfläche von mehr als 500 m²/g zugegeben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Gummi-Bitumen-Gemisches dem Bitumen ein vorvermischtes Gemenge aus Gummigranulat bzw. -mehl und einer auf Kohlenstoff aufgebaute Verbindung mit einer Oberfläche von mehr als 500 m²/g zugegeben wird.

11. Bitumengemisch, enthaltend Bitumen, Gummigranulat bzw. Gummimehl und gegebenenfalls Mineralstoffe, gekennzeichnet durch einen Gehalt an auf Kohlenstoffbasis aufgebaute Verbindungen mit einer Oberfläche von mindestens 500 m²/g.