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Bindemittel für den Straßenbau Man hat bereits vorgeschlagen, Bitum.enemulsionen
zur Herstellung von Mörtelgemischen von bröckeliger bis pastenartiger Beschaffenheit
zu verwenden, denen Baustoffe, wie Schotter usw., beigemischt waren. Auch hat man
diese Bitumenemulsionen als Bindemittel oder Klebemittel zur Herstellung von Briketts
verwendet. Diese Mörtelmassen ließen sich indessen nicht versprühen. Beim Zusammenbringen
mit dem Schotter Moder dem Kohlengrus wurde aber die Emulsion gebrochen, das Wasser
schied sich ab, und das Bitumen kittete den Schotter bzw. die Kohlenteilchen zusammen.
Die Emulsion als solche enthielt keine Kohlenteilchen in beständiger fein disperser
Form.
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Es ist ferner bekannt, Bitumenemulsionen aus huminsäurehaltigen Stoffen,
z. B. aus Oxydationsprodukten von Holz, Braunkohle o.dgl., herzustellen. Dabei diente
die Huminsäure als Emulgierungsmittel. Es ist ferner vorgeschlagen worden, Bitumengemische
unter Zusatz von Staubkohle herzustellen, jedoch hat man sich bisher gescheut, größere
Mengen von Staubkohle als Füllstoff für wäßrige Bitumendispersionen anzuwenden,
die später versprüht werden sollen. Diese Bitumenmischungen waren auch frei von
Wasser und konnten nur in heißem Zustand versprüht werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft sein Bindemittel für den Straßenbau,
das aus einer wäßrigen Dispersion von Teer oder Bitumen und mehr als r o % eines
an flüchtigen Bestandteilen reichen Steinkohlenpulvers besteht, das nicht mehr als
zq.o/o Asche enthält.
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Die Kohle soll reich an flüchtigen Bestandteilen sein, d. h. sie soll
wenigstens 15 %. durch destruktive Destillation sich verflüchtigende Bestandteile
aufweisen. Zweckmäßig enthält die Kohle 20 0/0, 250/0 oder mehr flüchtige
Bestandteile.
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Die Vorzüge der wäßrigen Bitumendispersionen nach -der vorliegenden
Erfindung sind insbesondere darin zu erblicken, daß sie sich bei gewöhnlichen Temperaturen
in den üblichen Einrichtungen versprühen lassen. Sie lassen sich also leicht auf
die Straßendecke aufbringen, so daß zu ihrer Verarbeitung keine umständlichen Einrichtungen
nötig sind. Die Emulsionen nach der vorliegenden Erfindung lassen sich am Verbrauchsort
herstellen und
zeichnen sich durch große Wirtschaftlichkeit aus.
Gegenüber der Verwendung wasserfreier Bitumen- oder Teergemische haben die Emul,
sionen nach der Erfindung den Vorteil, Jä13 sie schneller trocknen und eine betr.ächtlk@ey
Verfestigung der Fahrbahn gestatten.
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Der Grundbestandteil der Emulsion. ist Teer. Diese Bezeichnung ist
im weitesten Umfang gedacht. Sie umfaßt Destillationsprodukte der Steinkohle, des
Holzes, des Erdöles, von Schiefer usw. oder ähnliche Staffe, insbesondere auch Bitumen
und Asphalte.
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Gemäß der Erfindung ist das Mischungsverhältnis der Hauptbestandteile
der Wasser-Teer-Füllstoffrnischung und insbesondere das Mischungsverhältnis zum
Wasser je nach der Bestimmung, der Zusammensetzung und je nach den angestrebten
Eigenschaften veränderlich. In der Mehrzahl der Fälle führt die Preisfrage und die.
Anwendungsart zu einem hohen Wassergehalt, um dem Gemisch die größtmögliche Dünnflüssigkeit
zu geben. S,o lassen sich nach der Erfindung Wasser-Teer-Füllstoffmischungen herstellen,
bei denen die Wassermenge ungefähr der Teermenge gleich ist. Derartigen Mischungen
werden zweckmäßig Emulgierungsmittel zugesetzt, wie Seife, Alkalioleat oder -resinat,
Natronsilicat allein oder mit einer entsprechenden Menge von Stabilisierungsmitteln,
wie Carraghenmoos, Johannisbrotschleim. usw., denen gegebenenfalls ein Verdünnungsöl
zugesetzt werden kann.
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Es ist vorteilhaft, das Mischungsverhältnis des brennbaren Füllsteffes
zum Teer auf 37 bis 38 Volumprozent Füllstoff zu 63 bis 62 Volumpnozent Teer einzustellen,
um die günstigste Zähflüssigkeit zu erzielen. Das Mischungsverhältnis zwischen Wasser
und Füllstoff kann jedoch weitgehend geändert werden, ohne daß vom Wesen der Erfindung
abgewichen wird. In den meisten Fällen jedoch wird man Mischungen ähnlich der oben.
| Aschegehalt.................................. |
| 0 |
| Gehalt an flüchtigen Bestandteilen ............ 25 0/0 |
| Siebprobe Rückstand im 155o-Maschen-Sieb . . . . . . . . .
. . . 0,5)/o |
| - - 6 Zoo- - - . . . . . . . . . . . . 2I,3 /o |
| _ - 13950- - - . . .. . . . .. . . . 25,60/0 |
| Durchgang des z3 950- - .- . . . . . . . . . . . . 52,60%o |
Die Bezeichnung i 55o-Maschen-Sieb bedeutet, daß das Sieh i 5 5o Maschen je Quadratzentimeter
,aufweist.
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Dieses Gemisch wird etwa 15 Minuten lang umgerührt und dann
bei einer Temperatur von etwa 859 mittels eines gewöhnlichen Teersprengers versprüht,
und zwar beispielsweise so, daß auf i qm Straßenfläche etwa- i kg des Gemisches
nach der vorliegenden Er. genannten Zusammensetzung anwenden, insbesondere weim.
es sich darum handelt, wirt-,.schaftliche Emulsionen zur Herstellung halt--taper
Straßenbeläge herzustellen.
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".,.".-Das Gemisch kann erhalten werden, indem -#ünächst das Wasser
und der Teer erhitzt 'und vor Einverleibung der Kohle gemischt werden. Besonders
vorteilhaft ist es, zunächst den Teer zu erhitzen, dem gegebenenfalls ein Emulgierungsmittel,
wie Alkali, in Form von Ätznatron zugesetzt ist, und alsdann das Wasser zuzufügen,
dem zuvor ein Emulgierungsmittel und gegebenenfalls ein Stabilisierungsmittel beigegeben
worden ist.
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Beispielsweise ist eine Emulsion aus Teer, Wasser und Kohlenfüllstoff
nach der Erfindung auf folgende Weise herzustellen: In einem Mischer werden 57o
kg wasserfreier Teer auf etwa 9o9 C erhitzt. In einem anderen Kessel werden 55o
bis 66o kg Wasser bis nahezu an den Siedepunkt gebracht. In das fast kochende Wasser
wird leine geringe Menge einer Mischung aus handelsüblicher grüner Seife mit einer
geringen Menge Carraghenschleim, das durch Aussieben und Abkühlen einer kochenden
gesättigten Carraghenlösung erhalten wird, geschüttet. Von der Mischung aus grüner
Seife kund Carraghenschleim, . die beide als Emulgierungs- und Stabfieierungsmittel
wirken, werden etwa o,6% des Gesamtgewichtes der Mischung zugesetzt. Ferner werden
in den den Teer enthaltenden Mischer etwa 5 bis i o kg gewöhnliches handelsübliches
Atznatron geschüttet und eingerührt. Dann gießt man in den heißen Teer die seifenhaltige
Lösung unter Umrühren ein. Nachdem die Emulgierung des Teers im Wasser erfolgt ist,
wobei die Temperatur auf etwa. 85 .bis 969 C gehalten wird, werden nach und nach
3oo kg Kohlenfüllstoff eingeschüttet. Der Kohlenfüllsboff hat beispielsweise folgende
Zusammensetzung: findung kommt. Unmittelbar nach der Ausbreitung wird gekiest. Der
Kies haftet dabei sofort an, so daß beispielsweise ein Lastwagen über den noch frischen
Straßenbelag fahren kann, ohne daß der Kies abgerissen oder die Emulsion verspritzt
wird.
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Die vorstehend angegebene Emulsion ist in der Wärme beständig. Es
- gibt jedoch eine Grenztemperatur, unter der sie aufhört zu
bestehen.
Diese Temperatur liegt wohl in fast allen Fällen zwischen 25 und 75'. Sie
ändert sich mit der Art und insbesondere mit der Zähflüssigkeit des verwendeten
Teers und-auch mit der geologischen Beschaffenheit des Füllstoffes. Die Emulsion
ist i11 allen den Fällen brauchbar, wo, sie nahe am Verbrauchsort hergestellt werden
kann, damit .sie nach der Zubereitung warm behalten und zur Aufbringungsstelle gebracht
werden kann, ohne daß die Temperatur unter die hoben bezeichnete Grenze sinkt. Es
gibt jedoch Fälle, wo ges erforderlich. ist, die Grenztemperatur, bei der die Emulsion
aufhört zu bestehen, weiter zu senken und insbesondere bis auf die Umgebungstemperatur
oder darunter zu senken. Das ist möglich, wenn als Emulgierungs- oder Stabilisierungsmittel
mit oder ohne Carraghenzusatz eine ,gewisse Menge Harz, gegebenenfalls zusammen
mit Verdünnungsöl, verwendet wird. Als Verdünnungsöl kann man ein Petrolöl, wie
Gasöl, verwenden oder ein Leicht- oder Mittelöl aus Steinkohle oder auch ein Lösungsmittel,
wie Schwefelkohlenstoff, Tetrachlorkohlenstoff und Benzol. Jedoch ist zu berücksichtigen,
daß der Verdünnungsstoff erst eingeführt werden soll, wenn die flüssige Mischung
nicht mehr die Verdampfungstemperatur des Verdünnungsmittels oder des verwendeten
Lösungsmittels überschreiten braucht. Allgemein ist die Verwendung eines Verdünnungsmittels
notwendig, wenn man ein Bitumen als Kohlenwasserstoffbestandteil verwendet. .
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Die Verwendung eines solchen Verdünnungs-,oder Lösungsmittels bewirkt
u. a., daß die Zähflüssigkeit des Wasser-Teer-Füllstoff gemisches verringert wird,
so daß die Emulsion ohne Envärm.en oder nach schwachem Erhitzen bei niederer Temperatur
versprüht werden kann. Es ist zu bemerken, daß eine auf diese Weise beständig und
zur Kaltverarbeitung brauchbar gemachte Emulsion in der Wärme unbeständig werden
kann, ganz im Gegensatz zu den gewöhnlich im Straßenbau verwendeten Emulsionen,
beispielsweise den Bitumenemulsionen.
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Die Zubereitung der Mischung kann. in. den meisten Fällen gänzlich
auf kaltem Wege erfolgen, wenn man ein Verdünnungsöl verwendet, das Harz in Lösung
enthält.
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Ein besonderer Anwendungsfall der Erfindung betrifft die Verwendung
solcher Teere, die von Natur aus einen beträchtlichen Prozentsatz an Wasser enthalten.
Das ist- der Fall bei den rohen Teeren, die gewöhnlich mehr als 5 ü/o Wasser enthalten,
sowie bei Teeren, die aus der Destillation der Kohle in den Glover-West- oder W-aodall-Buckham-Retorten
mit oder ohne Wasserzusatz anfallen und deren Wassergehalt in gewissen Fällen bis
zu 400/0 betragen kann. Die Verwendung von solchen wasserhaltigen Teeren allein
gibt keine guten Resultate. Einmal trocknen dieselben schlecht. Außerdem beschleunigt
die Verdunstung des in diesen Teeren enthaltenen Wassers nach dem Aufbringen einer
dünnen Schicht auf die- Straße das Schwinden gewisser flüchtiger Bestandteile des
Teers, die von dem verdunstenden Wasser mitgerissen werden. Das hat zur Folge, daß
der Straßenbelag sich in eine rissige und brüchige Schicht verwandelt, die schnell
zerstört wird. Die Gegenwart von brennbarem Füllstoff, der gemäß der Erfindung einem
solchen wasserhaltigen Teer beigemengt wird, und zwar in Mengen bis zu 40 Volumprozent
Kohle gegen 6o VolumpDozent wasserfreien Teers, verbessert diesen übelstand. Die
Trocknung geht schnell vor sich, und der Straßenbelag bewahrt seine Elastizität
und seine sonstigen Eigenschaften während einer viel längeren Zeitspanne.
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Ein anderes besonderes Anwendungsbeispiel der Erfindung besteht in
der Verwendung des Schlammes, der bei den Kohlenwäschen abfällt und für den im allgemeinen
schwer ein Absatz zu finden ist. Dieser Schlamm wird nötigenfalls durch vorzugsweise
nasses Zermahlen auf den gewünschten Feinheitsgrad gebracht und dann dem Wasser
bei .einer Temperatur, die 9o° erteichen kann, eingemischt. Während des Einmischers
wird heißer Teer einverleibt. Wenn der Schlamm zu aschehaltig ist, kann es vorteilhaft
sein, einen Teil der Asche zu entfernen. Das kann am einfachsten während des Durchwaschens
geschehen. Man kann den größten Teil des Wassers abziehen, das die größte Menge
der Asche in Suspension enthält. Es wird von neuem Teer hinzugefügt, so daß ein
Gemisch aus etwa q.o Volumteilen Kohle und 6o Volumteilen Teer erhalten wird, das
einen Wassergehalt von beispielsweise i o % aufweist.
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Die vorstehend beschriebenen Erzeugnisse können mit denselben Einrichtungen
und in derselben Bemessung versprüht werden. wie der gewöhnliche Teer. Auch haben
sie gegenüber dem gewöhnlichen Teer den Vorzug, daß die Trocknung schneller vor
sich geht, daß keine Steigerung stattfindet, kein Ausrutschen der Fahrzeuge möglich
ist und die Haltbarkeit erhöht ist (geringere Alterung als bei Teer allein). Schließlich
ermöglicht die Erfindung die Erzeugung eines besonders wirtschaftlichen Bindemittels
für die Herstellung von Straßenpflastern und -überzügen dank der Verwendung von
Kohlefüllstoff, der billiger als der Teer ist und der in hohen Prozentsätzen zugesetzt
werden kann. Ferner wird der Vorteil erhalten, daß das
Gemisch bei
niedriger Temperatur und in geringen Mengen versprüht werden kann.
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Die Erzeugnisse nach der Erfindung können zum oberflächlichen Versprengen:
mit den üblichen Einrichtungen mit nachträglichem Aufbringen von Sand oder Kies
oder auch zur Herstellung vorn bituminösem Beton, Makadam-Teeren o. dgl. verwendet
werden.