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Straßenbaustoff Die Erfindung betrifft einen Straßenbaustoff zum Verstäuben
oder Tränken in dünnen Schichten bei üblichen Wärmegraden in bei der Verarbeitung
von Straßenteeren gebräuchlicher Arbeitsweise und Dosierung, wobei der Baustoff
aus einem Teer-Bitumen- oder Teer-Pech-Gemisch unter Zusatz von fein gepulverter
Kohle als Füllstoff besteht, und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Straßenbaustoffe.
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Man hat bereits vorgeschlagen, asphalthaltigen Massen, die aufgegossen
oder aufgewalzt werden, Verflüssigungsmittel zuzusetzen, jedoch betreffen diese
Vorschriften nicht die Verdünnung des Gemisches zum Zwecke, ein spritzfähiges Erzeugnis
zu erzielen, sondern nur, um den Flüssigkeitsgrad der Asphaltmassen den gegebenen
Verhältnissen anzupassen. Man hat auch Straßenbaustoffe unter Zusatz von Kohlepulver
hergestellt, jedoch handelte es sich auch dort darum, Trägerstoffe zu asphaltartigen
Massen hinzuzusetzen.
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Demgegenüber betrifft die Erfindung einen Straßenbaustoff zum Verstäuben
oder Tränken in dünnen Schichten bei üblichen Wärmegraden (75 bis xao ° C) in der
bei der Verarbeitung von Straßenteeren gebräuchlichen Arbeitsweise und Dosierung,
wobei der Baustoff aus einem Teer-Bitumen- oder Teer-Pech-Gemisch unter Zusatz von
fein gepulverter Kohle als Füllstoff besteht und als Füllstoff eine aschearme und
an flüchtigen Bestandteilen reiche Kohle dient, die sich in ungelöstem Zustand und
in großen Mengen, vorzugsweise von 30 Volumprozent und mehr; einverleiben
läßt; die Kohle ersetzt teilweise das Bitumen oder das Pech, so daß der Gehalt der
Erzeugnisse an Bitumen oder Pech im Vergleich zu bekannten Teer-Bitumen- oder Teer-Pech-Gemischen
ohne Füllstoff erheblich vermindert werden kann.
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Nach der Erfindung wurde nämlich erkannt, daß ein an Asche armer und
an flüchtigen Bestandteilen reicher Kohlenfüllstoff nicht ein inertes Füllmittel
darstellt, sondern es gestattet, das Pech oder das Bitumen teilweise zu ersetzen
und damit den Pech- oder Bitumengehalt des Teers im Vergleich zu gewöhnlichen Teer-Bitumen-
oder Teer-Pech-Gemischen ohne Füllstoff mit einem Gehalt an Bitumen oder Pech von
bis zu 70 bis 75 °/o zu senken.
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Es wurde ferner gefunden, daß der an Aschebestandteilen arme und an
flüchtigen Bestandteilen reiche Kohlenfüllstoff eine Dichte besitzt, die etwa der
Dichte der gewöhnlichen Straßenbauteere entspricht; und daß die nicht gelösten Teilchen
dieses Füllstoffs in dem Teer eine beständige Suspension bilden, die sich. praktisch
nicht absetzt und die nach den gebräuchlichen Verfahren und mit den üblichen Einrichtungen
für die Verarbeitung gewöhnlicher Straßenteere verspritzt werden kann. Durch Anwendung
einer Temperatur unter z5o ° C vermeidet man die Auflösung der Kohlenteilchen in
dem Teer,
die sonst eine Verdickung des . Erzeugnisses hervorrufen
und Schwierigkeiten beim Verspritzen verursachen würden.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von derartigen
Straßenbaustoffen, das dadurch ausgezeichnet ist, daß man ein Teer-Pech- oder Teer-Bitumen-Gemisch
verwendet, das wenigstens 65 % Pech oder Bitumen in natürlichem Zustand enthält
oder das auf diesen Gehalt eingestellt .ist, und daß man einem derartigen Teer den
gepulverten Kohlefüllstoff einverleibt.
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Nach einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung
,geht man von einem Teer-Pech- oder Teer-Bitumen-,Gemisch mit einem Gehalt von weniger
als 65 °/" Pech. oder Bitumen aus und .verleibt einem derartigen Teer ein Gemisch
aus gepulvertem Kohlenstoff mit festem pulverisiertem Pech oder Bitumen in solchem
Umfang ein., daß der Gehalt des Teers an Pech oder Bitumen wenigstens 65#0%" beträgt.
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Es ist bekannt, insbesondere als Straßenbelag Teere zu verwenden,
welchen Pech oder Bitumen hinzugefügt ist, wobei .die letztgenannten .Stoffe dem
Teer in geschmolzenem Zustand einverleibt wurden. Die Menge des Zusatzes schwankt
entsprechend dem Anfangsgehalt Ü es 'Teeres an Pech; zur Erzielung guter Ergebnisse
verwendet man nach neueren Verfahren einen Gesamtpech- oder =biturnengehalt ,von
etwa 7o bis 75'o-/" oder Teerbitumen. Dieser Zusatz von geschmolzenem Bitumen oder
Pech bedingt -selbstverständlich eine erhebliche Meerteuerung. Außerdem erfordert
die Einverleibung-von geschmolzenem Bitumen -oder Pech in den Teer eine umständliche
Etnlichtung, da das Einschmelzen des Bitumens oder Pechs zur bei ziemlich hohen
-Temperaturen vollzogen werden kann. Schließlich beansprucht diese Einverleibung
-auch werh'ältnismäLÜg lange Zeit.
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Wenn in folgendem von "Teeren die Rede ist, so soll dieses Wort stets
im cveitesten pinn verstanden werden, und zwar soll darunter -das Produkt verstanden
werden, welches bei der ganzen oder teilweisen Destillation -von 'Steinkohle, Holz,
Petroleum, Schiefer u. dgl. Materialien .anfällt.
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Nach der Erfindung kann man beispielsweise. so vorgehen, daß man ein
Gemisch von go -"/o Kohle und =o"/" trockenem Bitumen fein pulverisiert. Dieses
'Gemisch wird bei etwa So `C einem Teer mit nur 55'°/a Pechgehalt in einem
Verhältnis von etwa 55 Valumteüen Teer auf 45 Volumteile Kohle und Bitumen -einverleibt.
Wenn -man das Biturnen durch Erhitzen der Masse Auf roo° C 'im Teersprengwagen selbst
oder vorher 4itflöst, so erhält -man -ein Bindemittel,, das außer seinem -natürlichen
Pechgehalt ungefähr 4'01" Bitumen und 4o'°/o Kahl-efällstdff enthält. Die Auflösung
des in -der Mischung von Kohle und Bitumen vorhandenen Bitumens braucht übrigens
nicht unbedingt vor dem Verspritzen des Erzeugnisses bewirkt zu werden, sondern
kann auch längere Zeit in Anspruch nehmen und z. B. nach der Verspritzung des Erzeugnisses
infolge der Einwirkung der Sonnenwärme o. dgl. auf den dünnen Straßenbelag erfolgen.
Eine Abänderung dieses Beispiels besteht darin, daß man die zo °/" Bitumen in der
Mischung von .Kohle und Bitumen durch zo °/" :Steinkohlenpech ersetzt, wodurch dann
ein Produkt anfällt, welches aus 6o "/" pechreichem Teer und aus 40 °)o Kohlefüllstoff
besteht.
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In gewissen Fällen hat man einen Teer zur Verfügung, der durch eine
Vorbehandlung an Bitturnen oder Pech angereichert ist. Dies ist vor .allem der Fall,
wenn man über besondere Einrichtungen zur Einverleibung von Bitumen oder Pech-in
Teerverfügt und man sich dieser Einrichtungen weiterhin zu bedienen wünscht. Die
P:radu'kte gemäß der Erfindung können dann auch so erhalten werden, daß man den
KohlefOs'toff für sich allein dem angereicherten Teer-.Bitumen- oder Teer-Pech-Gemisch
zufügt. Nach der Erfindung wird beispielsweise ein ausgezeichnetes Ergebnis erzielt,
wenn man zunächst ein Binderrmifel mit einem Gehalt von =2 bis 15 0% Bitumen
und 88 bis 85 °% entwässertem Steinkohlenteer herstellt und dieser Masse 'Kohlefüllstoff
in solchen Mengen einverleibt, daß das Endprodukt 35 bis 40 Volumina von -diesem
Füllstoff auf roo Gesamtvolumina -enthält. Das Endprodukt besitzt -eine genügend
geringe Viskosität, so daß es sich leicht `bei einer Temperatur von etwa 15o° C
mit -den -üblichen Vorrichtungen, verspritzen lä'ßt.
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Ein anderer Fall ist der"daß man über einen bitumenfreien Teer verfügt,
der durch eine Vorbehandlung an Steinkohlenpech-angereichert ist. Derartige pechreiche
Teere erhält man, wenn man z. B. die Entwässerung -von Steinkohlenteer über den
-gewöhnlichen Entwässerungsgrad hinaustreibt, so daß die vorhandene Pechmenge im
Verhältnis -zu den anwesenden Ölen verhältnismäßig groß wird, oder wenn man z. B.
syn'the'tisch -einen pechreichen Teer durch Mischung -von Mittel oder Schweröl und
Pech herstellt. Derartige Teere werden präparierte Teere genannt. Als Teerpech oder
Teerbitumina bezeichnet man ferner auch Teere, welche natürlich oder künstlich einen
Pech-oder Bhumengehalt aufweisen, der gleich oder größer ist als @65 "/o.
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Wenn man Teere verwendet, welche einen Pechgehalt von wenigstens `65
o-/0 haben, können Produkte gemäß -der Erfindung durch Einverleibung -von Kohle@Mstoff
meiner Menge von 3o bis 40 Voluinprozent -des Endgemisches ohne weitere Zugabe von
Pech erhalten werden:
Wenn diese Teere weniger als 65 % Pech enthalten,
können Produkte gemäß der Erfindung erhalten werden, wenn man Pech oder Bitumen
in solchem Verhältnis zufügt, daß der oben angegebene Gehalt von 65 % erreicht oder
überschritten wird. Die Einverleibung des Pechs oder des Bitumens kann entweder
in geschmolzenem Zustand oder besser noch in Pulverform in Mischung mit dem pulvrigen
Kohlefüllstoff vorgenommen werden. Gegebenenfalls kann sie auch gemäß dem nachstehend
beschriebenen Verfahren bewirkt werden.
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Zwecks Mischung des Füllstoffs mit dem Bitumen oder dem Pech kann
man die letztgenannten Stoffe mit Hilfe eines Lösungsmittels, das einen unter zoo
° C liegenden Siedepunkt hat, in flüssigen Zustand überführen und dann das flüssige
Bitumen- oder Pech-Gemisch in einen wäßrigen Brei gießen, der den aus mehr oder
weniger reiner Kohle bestehenden Füllstoff enthält. Durch kräftiges Rühren wird
das verflüssigte Bitumen oder Pech der Kohle einverleibt, worauf man die Lösungsmittel
durch Erhöhung der Temperatur auf eine zwischen dem Siedepunkt des Lösungsmittels
und des Wassers liegende Temperatur wiedergewinnt. Es bilden sich komplexe Körner
von Bitumen (oder Pech) und Kohle, in welchen z. B. auf 15 bis 25 % Bitumen oder
Pech etwa 85 bis 75 0/0 Kohle kommen und welche genügend groß und hart sind, um
von dem wäßrigen Brei getrennt und hierauf getrocknet zu werden. Je nach den Umständen
werden die erhaltenen Körner in ihrem Zustand belassen oder pulverisiert. Hierauf
werden sie, wie bereits beschrieben, dem Teer hinzugefügt.
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Man kann ferner auch einen Tieftemperaturteer verwenden, wie er z.
B. bei der Gaserzeugung in Glower-West oder Woodall-Öfen oder bei der Herstellung
von Ersatzprodukten für Anthrazit u. dgl. durch Destillation von Kohle unterhalb
75o' C anfällt. Ebenso kann man einen Teer verwenden, der aus einem Petrolöl erhalten
ist. In diesen verschiedenen Fällen muß man, wie bereits angegeben, dem pech-bzw.
bitumenarmen Teer die erforderliche Menge Pech oder Bitumen zufügen, um den Mindestgehalt
von 65 % Pech oder Bitumen in dem Teer-Pech- bzw. Teer-Bitumen-Gemisch zu erhalten.
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Gemäß der Erfindung kann man auch so verfahren, daß man von einem
sehr pecharmen Teer ausgeht, z. B. einem Mittel- oder Schweröl (Kreosot, Anthrazenöl
o. dgl.), und den oben angegebenen Mindestgehalt von 650/, mit Bitumen allein oder
mit Petrolpech unter Ausschluß von Steinkohlenpech einstellt. Produkte, mit welchen
gute Ergebnisse erzielt werden, werden z. B. erhalten mit einer Mischung von 6o
bis 6504 eines Bitumen-Teer-Gemisches, welches seinerseits ein Gemisch von
850/, Petrolpech oder Bitumen und 150/, Kreosot und 35 bis q.0°/, Köhlefüllstoff
darstellt. Dieses Produkt kann auf der Straße .fast unter den gleichen Bedingungen
verspritzt werden wie Petrolpech oder Bitumen, das mit 850/0 an dem eben erwähnten
Bitumen-Teer-Gemisch beteiligt ist. Aber das erfindungsgemäße Produkt bietet gegenüber
Petrolpech oder Bitumen Vorteile, von denen später die Rede sein wird.
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Ein sehr wichtiger Spezialfall ist in der Verwendung von Teeren zu
erblicken, welche infolge ihrer hohen Viskosität sich nicht ohne besondere Vorsichtsmaßregeln
zur Einverleibung des optimalen Gehaltes an Füllstoff eignen. Es ist aber wichtig,
diesen Höchstgehalt an Füllstoff dem Teer einverleiben zu können, um auf diese Art
und Weise die durch die Erfindung gebotenen Vorteile möglichst weitgehend zu erzielen.
Bei Verwendung von Kohle als Füllstoff werden die besten Ergebnisse mit 35 bis 45
Volumina Füllstoff auf 65 bis 55 Volumina Teer erzielt. Besonders geeignet hat sich
ein Gehalt von 40 Volumina Kohlefüllstoff auf 6o Volumina Teer erwiesen. Trotz dieses
hohen Füllstoffgehaltes muß die Mischung bei den gewöhnlichen Arbeitstemperaturen
(etwa 75 bis 1235' C) eine Viskositätskurve zeigen, welche der von Teeren
bei den gleichen Temperaturen ähnlich ist, damit man die üblichen vorhandenen Sprengvorrichtungen
ohne Abänderung gebrauchen kann: Letzteres bietet keine Schwierigkeiten, wenn der
Füllstoff einem genügend flüssigen Teer einverleibt wird. Es kommt aber vor, daß
gewisse Teere, insbesondere präparierte Teere, Schwierigkeiten verursachen infolge
ihrer zu großen Viskosität, welche davon herrührt, daß den Teeren bei der Herstellung
eine zu große Menge Öl entzogen wurde. Dies ist besonders der Fall bei Teeren, deren
Viskosität (E. P. C.) bei einer Temperatur von 18' C etwa über 30 Sekunden
liegt. Wenn man solchen Teeren Füllstoff im Verhältnis von etwa 40% zusetzt, so
wird das erhaltene Gemisch für die Verarbeitung bei den üblichen Temperaturen zu
viskos.
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Um diese Schwierigkeiten zu beheben und das Erzeugnis gemäß der Erfindung
bei den üblichen Temperaturen versprengen zu können, ist es nötig, das Gemisch zu
verflüssigen.
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Als Verdünnungs- oder Verflüssigungsmittel kann ein Steinkohlenmittelöl
oder auch ein Petroleum-, ein Schieferöl o. dgl. benutzt werden. Mit einem Brennöl
werden besonders gute Ergebnisse erhalten. Die Verdampfung der flüchtigen Bestandteile
nach der Verwendung des Produktes ist bei derart gewählter Zusammensetzung besonders
langsam, und der Teerfüllstoff besitzt Eigenschaften, welche denen eines Bitumens
ganz ähnlich sind,
Eine besondere Ausführungsform des .vorliegenden
Verfahrens besteht darin, daß man die Einverleibung des Verflüssigungsmittels in
dem gleichen -Apparat vornimmt, welcher zur Hinzufügung des Füllstoffs dient, z.
B.- in einem Apparat, wie er in der französischen Patentschrift 760483 beschrieben
ist. Auf die vorstehend angegebene Weise vermeidet man Schwierigkeiten, und zwar
ohne jede Mehrkosten, da der Preis des Verdünnungsöls im allgemeinen den von Teeren
nicht überschreitet.
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Bevor im folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung gegeben werden,
erscheint es zweckmäßig, eine kurze Beschreibung des Viskosi= meters Serpi beizubringen,
welches bei der Bestimmung der einzelnen Viskositätskurven benutzt wurde, Das Viskosimeter
Serpi besteht aus einem mit Doppelmantel versehenen Be-. kälter zur Aufnahme des
Teer-Füllstoff-Gemenges, das aus dem Behälter infolge der eigenen Schwere in einen
geeichten Metallzylinder abfließt. Der Abfluß erfolgt durch einen Kanal von genau
bestimmter Länge und bestimmtem Durchmesser. Dieser Kanal führt durch den Doppelmantel
des Behälters hindurch. Ein Holzpfropfen ermöglicht den Verschluß des Abflußkanals.
Um die Viskositätsbestiminung eines Teer-Füllstoff-Gemisches auszuführen, erwärmt
man zunächst das Teer-Füllstoff-Gemenge auf die gewünschte Temperatur, schüttet
die Masse in den Innenbehälter, nachdem man den Abflußkanal mit dem Pfropfen verschlossen
hat. Hierauf entfernt man den Pfropfen, um den Abfluß der Flüssigkeit in eine unter
den Behälter gestellte Schale freizugeben und vermerkt mit einem Zeitschreiber die
Dauer des Ablaufs, bis der Flüssigkeitsspiegel in der Schale eine bestimmte Marke
eben erreicht hat. Beispiel i Ein Teer zeigt als Viskositätskurve im Apparat Serpi
die folgenden Zahlen:
| 700 i3.,2 |
| 800 9"6 |
| 900 6"6. |
Ein Gemisch von 6o0% dieses Teeres mir 40'/o Kohlefüllstoff liefert ein Produkt
mir nachstehender Viskosität:
| ioo0 56"5 |
| 1100 39"6 |
| 12O° 28"2. |
Da die Viskosität dieser Mischung selbst bei- 12o 0 noch zu hoch ist, wurde das
folgende Gemisch hergestellt:
| 50 Teile Teer, |
| 1o - leichtes Brennöl, |
| 4,0 - KOhlefüllstOff.3 |
Das so erhaltene Produkt zeigt -folgende Viskosität
| ioo° 30" |
| iio ° 24't |
| 120, 14i |
Es kann bei iio' zur Verarbeitung gelangen. Beispiel 2 Zur Verwendung gelangt ein
Teer mit nachstehender Viskositätskurve:
| 7011 i7"7 . |
| 8o" 12"5 |
| 90., 9". |
Ein Gemisch von 6o°% dieses Teeres mit 4o°% Kohlefüllstoff gibt ein Produkt, das
bei 12o ° eine Viskosität von 38" hat und infolgedessen nicht verarbeitet werden
kann. Ein Gemisch von
50 Teilen Teer, io Teilen Kreosot und 40 Teilen Kohlefüllstoff
gibt nachstehende Viskositätskurve
| ioo° 24"7 |
| 11o0 1911 |
| i20° i3"8. |
Ein solches Gemisch kann bei Temperaturen von etwa Zoo bis iio ° zur Verarbeitung
gelangen.
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Das vorstehend beschriebene Verfahren gestattet, wie ersichtlich,
die Verwendung sehr viskoser Teere. Es ist aber nicht nur für diesen Zweck von Bedeutung.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann man auch zur Anwendung bringen, wenn man
gezwungen ist, als Füllstoff eine an sich für den gedachten Zweck schlecht geeignete
Kohle zu verwenden, z. B. eine Kohle, die gewisse Bestandteile bei niedriger Temperatur,
z. B. bei 125' C, in kolloidale Lösungen abgibt. In diesem Falle gestattet die Erfindung
dem Gemisch eine das Verspritzen ermöglichende Viskosität bei einer Temperatur zu
geben, welche niedriger ist als die, bei welcher die erwähnte . kolloidale Auflösung
erfolgt. Damit ist jede Gefahr' einer Verdickung durch kolloidale Auflösung beseitigt.
Beispielsweise wurde folgendes festgestellt: Zu einem Teer, der bei go 0 eine Viskosität
von 6" hat, wurden 4o Volumteile Füllstoff auf 6o Volumteile Teer hinzugefügt, und
zwar einmal ein Kohlefüllstoff, der die Bezeichnung i tragen soll, ein andermal
ein Kohlefüllstoff mit der Bezeichnung 2, welcher zwar die gleiche Beschaffenheit
wie der erste hat, jedoch aus einem anderen Kohlebehälter stammte. Beim Messen der
Viskosität der beiden Gemische wurde festgestellt, daß das erste Gemisch bei ioo
0 C eine Viskosität von 21" aufwies, während das zweite Gemisch eine Viskosität
von 8o" zeigte. Um das Gemisch mit dem Füllstoff Nr. 2 verarbeitbar zu machen, wurde
eine Mischung
hergestellt, die 55 Teile Teer, 36 Teile Füllstoff
Nr.2 und 9 Teile Kreosot enthielt. Dieses Gemisch gab die folgende Viskositätskurve
| 900 30" |
| ioo ° 2q." |
| iiO° 20'i. |
Das erhaltene Produkt kann bei. etwa ioo ° verarbeitet werden.
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Gewisse Abänderungen können selbstverständlich an den obengenannten
Zahlen vorgenommen werden. Besonders muß noch bemerkt werden, daß in den erfindungsgemäß
hergestellten Produkten Verunreinigungen und andere inerte Substanzen nichts schaden.
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Die verfahrensgemäß erhaltenen Produkte können in erster Linie als
Straßenbelag, und' zwar sowohl als Deckschicht wie auch als Ausbesserungsmaterial,
verwendet werden. Das Verspritzen kann einfach durch Ausfließenlassen, durch Zerstäubung
unter Druck, durch Ausschleudern u. dgl. vollzogen werden. Es kann durch Streuen
von Kies und Einwalzen ergänzt werden. Die so erhaltenen Straßenbeläge haben den
Vorteil, sehr rasch zu trocknen, nicht zu schwitzen und erst nach viel längerer
Zeit hart, spröde und zerreibbar zu werden, als dies bei alleiniger Verwendung von
Teer der Fall ist. Außerdem versinkt der Kies dank dem hohen Gehalt an Kohlefüllstoff,
der den Anteil des Teers im Belag auf ein Minimum herabsetzt, viel weniger rasch
im Bindemittel, so daß der Belag bemerkenswerte Gleitschutzeigenschaften beibehält.
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Die Erfindung kann auch Anwendung bei Teermakadampflaster, bituminösem
Beton und allen ähnlichen Straßenbelägen finden. Es darf noch hinzugefügt werden,
daß besonders günstige Ergebnisse erzielt werden, wenn der Füllstoff durch feine
Zermahlüng (z. B. auf eine Siebfeinheit ioo) einer Kohle, die arm an Asche und reich
an flüchtigen Bestandteilen ist, erzeugt wurde.