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Verfahren zur Herstellung von schaumförmigen Bitumen für Straßenbau
oder ähnliche Zwecke Bei der Herstellung von Landstraßen usw. ist es bisher üblich
gewesen, die Grundstoffe, wie Kies, Schotter usw., mit erhitztem Bitumen so zu behandeln,
daß die einzelnen Bestandteile mit einer Bitumenschicht überzogen werden, und sie
dann am Verwendungsort wiederholtem Walzen zu unterwerfen. Des weiteren können nach
den bisherigen Verfahren die trockenen Grundstoffe am Gebrauchsort durch Tränkung
oder andere wollbekannte Methoden mit geschmolzenem, emulgiertem oder durchgearbeitetem
(cut-back) Bitumen verfestigt werden.
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Bis jetzt hat sich die Anwendung einer heiß überzogenen Masse, die
abgekühlt war, als nicht erfolgreich erwiesen, weil einmal die Wiedererhitzung dieser
Masse, ohne sie teilweise zu verbrennen, recht schwierig war, und weil ferner das
kalte Material in unangenehmer Weise anhaftet und zähe ist. Des weiteren mußte bisher,
um einen vollkommenen Bitumenüberzug der Grundstoffe und z. B. eine angemessene
Adhäsion und Dauerhaftigkeit einer = Landstraße zu erzielen, stets eine größere
Bitumenmenge angewendet werden, als eigentlich dazu nötig ist. Es findet sich daher
oft ein Überfluß an Bitumen zwischen den einzelnen Teilen des Grundstoffes, was
eine gewisse Plastizität des Baues und eine beständige Abnahme der Eigenschaft,
Lasten zu tragen, verursacht. Ferner ist es, wenn die Grundstoffe auf die obige
Weise mit Bitumen behandelt werden, nicht möglich, sie zu lagern oder bequem über
weite Strecken zu transportieren, da sie dann klebrig und anhaftend sind und Wagen
und Transportbehälter beschmutzen. Es wurde daher vorgeschlagen, Bitumenemulsion
oder in Ligroin, Benzin o. dgl. aufgelöstes Bitumen zu verwenden. Bekannt ist es
des weiteren, zerkleinerte Steine o. dgl. mit einem dünnen Überzug aus schaumförmigem
Bitumen zu versehen. Um ein Aufschäumen von gasförmigen Blasen im Bitumen hervorzurufen,
sind nach diesem Verfahren Wasser bzw. Dampf auf das 'Bitumen zur Einwirkung gebracht
worden. Das so aufbereitete Bitumen gewährt jedoch keine wesentliche Verbesserung
der dargelegten Mängel.
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Es wurde nun gefunden, daß diese Mängel dann zu vermeiden sind, wenn
das Bitumen zunächst erhitzt und dann einer Behandlung mit einer Lösung oder einer
Emulsion unterworfen wird, die ein starkes Aufschäumen in der Masse verursacht.
Mit dem so behandelten Bitumen werden die Grundstoffe dann vermengt. Wird das Bitumen
wie geschildert behandelt und kräftig durchgearbeitet, so wird eine erhebliche Volumenvergrößerung
des Bitumens erreicht. Werden die Grundstoffe mit dem so vorbehandelten Bitumen
überzogen, so kann eine erheb-]ich größere Menge an Grundstoff wirksam mit der gleichen
Menge an Bitumen überzogen werden.
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Unter dem Ausdruck Grundstoffe sind solche Stoffe zu verstehen, die
mit Bitumen zu dem jeweilig verlangten Zweck vereinigt werden können und die mit
diesem eine zusammenhängende Masse geben, beispielsweise Sand, Schlacke, Schotter
und andere ähnliche Materialien, die gewöhnlich mit Bitumen mit oder ohne Füllmittel
verwendet werden.
Die Temperatur, auf die das Bitumen zuerst erhitzt
werden muß, liegt zwischen ioo bis 18o ° C und ist abhängig von dessen Festigkeit,
die durch ein Penetrometer bestimmt wird. Wird z. B. ein Bitumen von ioo bis i2o
Penetrationseinheiten angewandt,. dann liegt die geeignete Temperatur zwischen ioo
und 135' C, wird dagegen ein Bitumen von qo bis 50 Penetrationseinheiten
benutzt, dann muß es auf eine Temperatur von etwa 135 bis i8o ° C erhitzt
werden.
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Bezüglich der für das vorliegende Verfahren anzuwendenden Stoffe wurde
gefunden, daß alle diejenigen Substanzen, die die Oberflächenspannung zwischen Bitumen
und Dampf erniedrigen, und die im Wasser löslich oder emulgierbar sind, anwendbar
sind. Solche Stoffe sind z. B. Alkalimetalloleat oder -stereat oder sonstige Metallseifen,
gewisse stickstoffhaltige Substanzen, wie Kasein, Gluten (und Zersetzungsbestandteile
mit Alkali), Peptone, Glycerin usw., d. h. ganz allgemein alle jene Stoffe, die
imstande sind, Bitumen-Wasser-Emulsionen hervorzurufen. Gute Ergebnisse sind z.
B. mit einer o,6 bis 3,6 %igen Seifenlösung erzielt worden.
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Da das Bitumen der Rückstand verschiedener natürlicher Produkte ist
und nach verschiedenen Verfahren gewonnen wird, schwankt seine physikalisch-chemische
Eigenschaft und sein Verhalten zu den oben angegebenen Lösungen oder Emulsionen
in erheblichen Grenzen. Um festzustellen, ob irgendeine besondere Substanz für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet ist, empfiehlt sich folgende einfache
Prüfung: a) Es ist zunächst festzustellen, ob die Lösung dieser Substanz eine Emulsion
rriit Bitumen gibt.
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b) Ist dies der Fall, dann werden etwa i kg des Bitumens, das auf
die aus seiner Festigkeit folgende Temperatur erhitzt worden ist (z. B. auf etwa
145' C bei einem Bitumen von q.o bis 50 Penetrationseinheiten), zu 3 ccm
der Lösung zugefügt und geschüttelt. Verursacht der entstehende Schaum eine zwei-
bis dreifache Vermehrung des ursprünglichen Bitumenvolumens, dann kann angenommen
werden, daß die betreffende Lösung geeignet ist.
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Zur praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung wird eine gewisse
Menge Bitumen in einem geeigneten Behälter auf die jeweilig verlangte Temperatur
von ioo bis 18o' C gebracht. Darauf wird eine bestimmte Menge der Lösung, die ein
Aufschäumen von Gasblasen in dem Bitumen verursacht, in einen besonderen Behälter
gebracht, z. B. die Lösung eines Oleates oder Alkalimetallstereates, wie sie durch
die Auflösung von etwa xo g der besagten Substanzen in 11 Wasser entsteht.
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Eine geringe Menge dieser Lösung wird auf den Boden eines besonderen
Behälters, z. B. des Meßbehälters, der für das heiße Bitumen verwendet wird, gebracht
und das noch heiße Bitumen in diesen Behälter gekippt. Es wurde gefunden, daß z.
B. 0,4 ccm einer Seifenlösung (28 g Seife und q.1 Wasser) auf etwa ioo g Bitumen
für den vorliegenden Zweck dienlich sind. Diese Behandlung verursacht durch die
ganze Masse ein starkes Aufschäumen durch Gasblasen und Dampf. Diese Erscheinung
des Aufschäumens hört, unvermittelt auf. Gerade bevor es aufhört, wird die Masse
in einen Mischer gebracht und die Grundstoffe auf die übliche Weise zugegeben.
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Die Tätigkeit des Mischers bewirkt eine mehr oder weniger zeitweilige
Vergrößerung des Volumens, indem es darin ein wesentliches Volumen an kleinen Gasblasen
bildet. Infolgedessen kann natürlich eine weit größere Menge der Grundstoffe mit
der gleichen Bitumenmenge als früher behandelt werden. Tatsächlich wird auch die
Bitumenschicht auf den einzelnen Teilchen der Grundstoffe viel feiner als nach den
bisherigen Verfahren.
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Die so behandelten Stoffe können entweder, wie bereits oben ausgeführt,
gleich heiß verwendet werden, oder aber sie werden abgekühlt und können dann leicht
aufgespeichert bzw. transportiert werden, ohne daß, wie bisher, die Wagen oder Transportbehälter
beschmutzt werden. Sie können dann entweder wieder erhitzt und dann gewalzt oder
nach einer der bisher üblichen Methoden verwendet werden. Wurde nur eine geringe
Mischung vorgenommen, dann kann. ein Bitumenzusatz zugegeben werden, und zwar kann
das Gemenge entweder gerade vor dem Ausbreiten und Walzen mit heißem oder flüssigem
(z. B. flüssigem cut-back) Bitumen behandelt werden, oder aber es wird während des
Ausbreitens und Walzens einer Tränkung mit heißem oder verdünntem Bitumen unterworfen.
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Durch die vorliegende Erfindung wird eine wesentliche Ersparnis an
der Bitumenmenge, die sonst z. B. zum Bau von Landstraßen u. dgl. erforderlich ist,
erzielt. Der vollständige Bau, der ohne Bitumenüberfluß nur mit der genügenden Menge
hergestellt worden ist, sichert eine angemessene Adhäsion der einzelnen Teilchen
aneinander, so daß spätere Plastizität oder Beweglichkeit oder ein Kriechen derselben
verhindert wird.
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Beim Bau von Fußböden, Decken u. dgl. werden gewöhnlich feine Grundstoffe,
wie z. B. Sand, verwendet, wobei das Material mit dem vorbehandelten Bitumen gemischt
und in Schichten auf dem bereits vorbereiteten Fundament ausgebreitet wird.
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Ein gemäß der vorliegenden Erfindung vorbehandeltes Bitumen kann als
Oberflächenappretur (top dressing) benutzt werden, indem es über die Wegoberfläche
(z. B., Holzklötzen;
Gußmörtel o. dgl.) gegossen oder ausgebreitet
und dann mit Bindemitteln bedeckt wird. Dadurch erreicht man ein besseres Anhaften
der obersten Schicht auf der Oberfläche und ein geringeres Bluten (bleeding) sowie
eine dauerhaftere Oberfläche und eine wesentliche Ersparnis an Bitumen. In gleicher
Weise kann das gemäß der Erfindung behandelte Bitumen auch beim gewöhnlichen Tränkungsverfahren
angewandt werden, wodurch eine größere Fläche damit überzogen und ein besseres Eindringen
in die Masse erzielt werden kann.