DE69106934T2

DE69106934T2 - Verwendung von katalytisch oxydierten Asphaltausgangsstoffen als Wagenspuren vermindernde Additive in Strassenasphaltzementen.

Info

Publication number: DE69106934T2
Application number: DE69106934T
Authority: DE
Inventors: Nabil I Kamel; Laverne J Miller
Original assignee: Petro Canada Inc
Current assignee: Petro Canada Inc
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2011-05-31
Also published as: DE69106934D1; CA2043469C; US5284509A; EP0459811B1; JPH0598164A; EP0459811A3; EP0459811A2; CA2043469A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von katalytisch oxidierten Asphaltvorstufen als Zusätze zur Verminderung von Spurenbildung in einem Belagasphaltzement (im folgenden als "Spitzenbelagasphalt" bezeichnet), der nach Vermischung mit einem Aggregat eine Asphaltmischung mit im Vergleich zu hochqualitativen Asphaltmischungen, die nach üblichen Verfahren hergestellt wurden, verbesserte Eigenschaften bildet.
Asphalt wird seit einigen Jahrzehnten zur Herstellung von Straßenbelägen verwendet. Typischerweise sind die Hauptbestandteile von Belagsasphaltmischungen ein Asphaltzement (ca. 5 Gew.-%) und Aggregatmaterial (ca. 95 Gew.-%). Der Asphaltzement wird zur Verbindung des Aggregatmaterials miteinander und zur Beschränkung seiner Mobilität eingesetzt, wenn eine Belastung einwirkt. Ein Asphaltzement kann aus Rohöl nach bekannten Verfahren erhalten werden. Typischerweise enthält ein Asphaltzement, "Vakuum-Kolonnen-Rückstand" ("vakum tower bottoms", VTB) welches ein Restmaterial ist, das während des Rafinierens von üblichen oder synthetischen Petroleumrohölen gebildet wird. In einigen Fällen kann der Vakuum-Kolonnen-Rückstand vor seiner Verwendung in Asphaltmischungen weiter behandelt werden. Zur leichteren Zitierbarkeit werden im folgenden solche Materialien, die früher als Asphaltzement verwendet wurden, als "Bodenbelagasphalt-Vorstufen" bezeichnet.
Ein Problem bei Bodenbelagasphaltmischungen ist, daß sie eine flüssige Masse bilden. Bei Einwirkung von Belastungen, insbesondere bei warmen Temperaturen, neigen Straßenasphaltmischungen dazu, von einem Ort höherer Belastung zu einem Ort niedrigerer Belastung zu wandern, d.h. zu einem lateralen Austausch. Dies führt zu Verformungen in der Oberfläche des Straßenasphalts, was als Spurbildung bekannt ist. Spurbildung bei Straßenasphalt ist unerwünscht, da er Kanäle in Belagsoberflächen bildet, welche ein Sicherheitsrisiko darstellen. In solchen Spuren sammelt sich Wasser bei Regen, und dies führt zu einer signifikanten Verminderung der Reibung zwischen dem Reifen und dem Bodenbelag, und kann zum Verlust der Kontrolle über ein Fahrzeug durch Gleiten und/oder Aquaplaning beitragen. Spurenbildung im Belag ist ein Hauptanliegen aller Anwender und öffentlicher Verkehrsämter aufgrund der für Aufrechterhaltungsprogramme zur Ausbesserung der Straßenoberfläche und des Effekts der Spurbildung auf die Sicherheit der Autobahnen entstehenden Kosten.
Verschiedene Fließfaktoren für Asphalt haben einen Einfluß auf die Spurenbildung, die sich unter den gleichen Bedingungen einstellen kann. Diese umfassen die Penetration des Asphalts (gemessen nach ASTM D-5), die kinematische Viskosität des Asphalts (gemessen nach ASTM D-2170), die absolute Viskosität des Asphalts (gemessen nach ASTM D- 2171) und die Temperatur-Susceptibilität.
In verschiedenen Ländern werden Asphaltzement auf einer unterschiedlichen Basis eingeteilt. Nach der ASTM-Standard- Spezifikation für "Penetration - Graded Asphalt Cement for Use in Pavement Construction, designation D-946-82el", werden Asphalte in Penetrationsgrade mit den folgenden Bereichen eingeteilt: 40 - 50, 60 - 70, 85 - 100, 120 - 150 und 200 - 300. Nach der ASTM-Standard-Spezifikation für "Viscosity - Graded Asphalt Cement for Use in Pavement Construction (designation D-3381-83el)", werden Asphalte als AC-2,5 (Viskosität = 250 ± 50 PS 60ºC), AC-5 (500 ± 100), AC-10 (1000 ± 200), AC-20 (2000 ± 400) und AC-40 (4000 ± 800) eingeteilt. In den meisten Teilen Kanadas werden Asphalte nach ihrer Penetration (pen) eingeteilt. In den meisten Teilen der vereinigten Staaten werden Asphalte gemäß ihrer Viskosität eingeteilt.
Innerhalb eines jeden Grades für den Asphaltzement, gemessen nach seiner Penetration oder Viskosität, wird der Asphaltzement auch nach seiner Qualität eingeteilt. Wenn der Asphaltzement nach seiner Penetration eingeteilt wird, hat ein Asphaltzement mit einer höheren Viskosität bei gleicher Penetration im allgemeinen eine höhere Qualität. In gleicher Weise, wenn Asphaltzemente nach ihrer Viskosität eingeteilt werden, hat ein Asphaltzement mit einer höheren Penetration bei einer gegebenen Viskosität die bessere Qualität.
Zum Beispiel hat ein hochqualitativer 85 - 100 pen Belagasphaltzement Viskositäten bei 135ºC von über ca. 280 cSt (2,8 x 10&supmin;&sup4; m²/sec.) während ein Pelagasphaltzement mit niedriger Qualität und ähnlicher Penetration eine Viskosität im Bereich von ca. 150 cST (1,5 x 10&supmin;&sup4; m²/sec.) bis ca. 250 cST (2,5 x 10&supmin;&sup4; m²/sec.) hat. In ähnlicher Weise hätte ein hochqualitativer AC-20 Belagasphaltzement eine Penetration von ca. 50 bis ca. 80, wogegen ein Belagasphaltzement mit niedriger Qualität eine Penetration von ca. 40 bis ca. 60 aufweisen würde.
Die folgende Tabelle zeigt Beispiele von Bodenbelagzementen, die in üblicher Weise aus zwei Rohölquellen hergestellt wurden. Rohölquelle A liefert einen hochwertigen Asphaltzement. Rohölquelle B liefert einen Belagasphaltzement von niederer Qualität, der außerhalb vieler Spezifikationsbereiche von Anwendern fallen würde. Wie im folgenden erläutert, kann der hochqualitative Asphaltzement aus Rohöl A als eine Vorstufe für einen Belagasphaltzement mit hoher Qualität bezeichnet werden. In gleicher Weise kann der Belagasphaltzement mit niederer Qualität als eine Vorstufe für einen Belagasphalt von minderer Qualität bezeichnet werden. Die Tabelle zeigt auch drei Beispiele von hervorragenden Asphaltzementen, die erfindungsgemäß hergestellt werden, und die eine hervorragende Belagseigenschaften zeigen. Diese Spitzenasphaltzemente wurden aus einer Belagasphaltvorstufe von hoher Qualität, einer Belagasphaltvorstufe von niederer Qualität und einer Mischung davon hergestellt. Eigenschaften Testverfahren Belagasphalt mit minderer Qualität aus Rohöl Spitzenasphalt aus Rohöl Mischung von 65% Rohöl B-Vorstufe u. 35% Katalysatoroxidbestandteil aus Rohöl A-Vorstufe Penetration, 25ºC Viskosität, Poise, 60ºC Viskosität, cST, 135ºC Penetration 4ºC, 100g Penetrations-Viskositätsnummer (PVN) Penetrations-Index (PI)
Die vorstehende Tabelle zeigt die Eigenschaften verschiedener 85-100 pen Asphaltzemente. Wie oben erwähnt, werden in verschiedenen Ländern Asphaltzemente gemäß ihrer Penetration eingeteilt. In anderen Ländern, wie den Vereinigten Staaten, werden Asphalte gemäß ihrer Viskosität eingeteilt. In dieser Hinsicht wird auf die obige ASTM-Norm D-3381 Bezug genommen. Asphaltvorstufen können nicht nur nach ihrer Penetration, sondern auch nach ihrer Viskosität kategorisiert werden. Folglich ist unter Bezugnahme auf die ASTM-Normen eine Vorstufe eines Belagasphalts von hoher Qualität der Vakuum-Kolonnen-Rückstand-Rest aus der Rafinierung von Rohöl oder Rohölmischungen, die zur Herstellung von Belagasphaltzementen geeignet sind und den gemäß ASTM D-3381, Tabelle 2, geforderten Eigenschaften genügen. Eine Belagasphaltvorstufe mit niedriger Qualität ist ein Vakuum-Kolonnen-Rückstand aus der Rafinierung von Rohöl oder Rohölmischungen, die nicht zur Herstellung von Belagasphaltzement geeignet sind, der den Normen gemäß ASTM D-3381, Tabelle 2, genügt, jedoch zur Herstellung von Asphalten, die den Erfordernissen gemäß ASTM D-3381, Tabelle 1, geeignet ist, genügen. Ferner ist eine Nicht- Belagasphaltvorstufe ein Vakuum-Kolonnen-Rückstand aus der Rafinierung von Rohöl oder Rohölmischungen, die nicht zur Herstellung von Asphaltzementen, die den in ASTM D-3381, Tabelle 1 oder 2, aufgestellten Anforderungen genügen, geeignet sind.
Hochqualitative Belagasphaltzemente können durch sorgfältige Auswahl des Rohöls, aus dem der Asphaltzement hergestellt werden soll, und den Arbeitsbedingungen zum Erhalt der Vakuum-Kolonnen-Rückstände ausgewählt werden. Durch eine geeignete Auswahl kann ein hochqualitativer Belagasphaltzement erhalten werden. Solche Rohöle und die Arbeitsbedingungen sind dem Fachmann bekannt. Solche VTB und ähnliche Materialien, die als hochqualitative Asphaltzemente verwendet werden können, oder aus denen ein hochqualitativer Belagasphaltzement erhalten wird, enthalten die hochqualitativen Belagasphaltvorstufen. Umgekehrt werden solche Belagasphaltvorstufen, aus denen ein hochqualitativer Belagasphaltzement nicht erhalten werden kann, im folgenden als "Belagasphaltvorstufen von nicht hoher Qualität" bezeichnet. In gleicher Weise enthalten solche VTB und ähnliche Materialien, aus denen ein Belagasphaltzement von minderer Qualität erhalten werden kann, oder die für einen Belagasphaltzement von minderer Qualität verwendet werden können, die Belagasphaltvorstufen mit niederer Qualität. Belagasphaltvorstufen von nicht hoher Qualität umfassen Belagasphaltvorstufen von minderer Qualität und Nicht- Belagasphaltvorstufen.
Ein Nachteil bei diesem Einteilungssystem besteht darin, daß nur eine kleine Anzahl von Rohölen einen Belagasphaltzement von hoher Qualität liefert. Nachdem diese Materialien einmal transportiert sind, wie z.B. in einer Pipeline, sind sie miteinander vermischt, zumindestens in einem gewissen Ausmaß, und können nicht länger einen Asphaltzement von hoher Qualität liefern.
Da Belagasphalt-Rohöl von hoher Qualität nicht immer überall erhältlich ist, wurden andere Alternativen entwickelt. Zum Beispiel sind die Wirkungen von Verbesserern, wie Polymeren und Additiven, im Stand der Technik bekannt, und wurden zu Asphaltzementen zugegeben, um die Anforderungen für Belagasphaltzemente von hoher Qualtität zu erfüllen. Beispieler solcher polymerer Belagsverbesserer sind Styrolbutadienstyrol (SBS), Ethylenvinylacetat (EVA), Styrolbutadiengummi (SBR) und Polyethylen. Ein Nachteil bei diesem Weg liegt darin, daß die Aufnahme von Polymeren in den Asphalt dramatisch die Kosten für die erhaltene Belagasphaltmischung ansteigen läßt.
US-A-3986887 beschreibt bituminöse Zusammensetzungen, die als Straßenbelagmaterialien geeignet sind und durch ein Penetrationsverhältnis von mindestens 25 und einer minimalen Viskosität von 275ºF. Diese werden im Bereich von ca. 50 Saybolt Furol Seconds bis ca. 120 Saybolt Furol Seconds, je nach Penetrationsgrad des bituminösen Materials, hergestellt durch Vermischen von vakuumreduzierten naphthalenischem Asphalt und Restasphalt mit einer niedrigeren Penetration aber einer höheren Viskosität als der vakuumreduzierte naphthalenische Asphalt.
Zur Herstellung eines Asphaltszements mit höherer Qualitat muß man demnach ein speziell ausgewähltes Rohöl verwenden, das zum Herstellungsbetrieb transportiert werden kann, ohne daß das Rohöl mit anderen Rohölen vermischt wird. Als alternative Lösung muß man Polymere verwenden und andere teure Zusätze, die einen dramatischen Anstieg der Kosten der erhaltenen Asphaltmischung bewirken. In beiden Fällen ist die Anzahl der Rohöle, die zur Herstellung eines Asphaltzements mit hoher Qualität ausgewählt werden kann, beschränkt.
Katalytische Oxidation von Asphalt-Destillationsrückstand ist im Stand der Technik bekannt. Katalytische Oxidation, die zur Herstellung eines Asphaltzementes mit höherer Penetration bei einem gegebenen Erweichungspunkt eingesetzt werden kann, wurde im allgemeinen nur bei der Herstellung von Dachbelagasphalt angewandt, wo eine erhöhte Flexibilität bei niedrigeren Temperaturen erforderlich ist. In der Forschungsmitteilung Nr. 142 (Februar 1976), 14213 wird vorgeschlagen, daß die Verwitterungsgeschwindigkeit eines Petroleumbitumens durch Zusatz bestimmter Produkte, basierend auf polymerisiertem und/oder oxidiertem Petroleum verändert werden kann. Der Petroleumbetumen kann jeder sein, der normalerweise aus einem Rohpetroleum gewinnbar ist. Die polymerisierten und/oder oxidierten Produkte sind Petrolharze, die durch Polymerisierung oder Oxidation mit oder ohne Katalysator des durch thermisches Cracken, insbesondere Dampf-Cracken von Petroldestillationsrückstand, hergestelltem Rückstand erhalten werden können.
Die früheste Erwähnung der katalytischen Oxidation, die dem Anmelder bekannt ist, ist US-A-1 782 186, welches die Zugabe eines nichtalkalischen Erdmetallsalzes (wie Eisenchlorid) zu einem Petroleum-Destillationsrückstand vor dem Aufblähen des Rückstandes offenbart. Es wird berichtet, daß das geblähte Produkt eine erhöhte Penetration unter entsprechender Abnahme der Sprödigkeit aufweist.
Seit dieser Zeit wird katalytische Oxidation im weiten Umfang in der Dachbelagindustrie zur Herstellung von Dachbelag-Asphaltzementen eingesetzt. Die katalytische Oxidation ist für die Dachbelagindustrie vorteilhaft, da Asphaltdachziegel typischerweise sehr dünn sind und großen täglichen Temperaturschwankungen unterworfen sein können. Aufgrund dieser Anwendungsbedingungen müssen Asphaltziegel eine hohe Viskosität (einen hohen Erweichungspunkt) unter Beibehaltung ihrer Flexibilität (einer hohen Penetration) bewahren. Durch katalytische Oxidation eines Dachbelag- Asphaltzementes wird ein Asphaltzement erhalten mit einer erhöhten Flexibilität bei einem gegebenen Erweichungspunkt. Ferner führt die katalytische Oxidation zur Verkürzung der Oxidationszeit.
Die katalytische Oxidation von Asphaltzementen wird in Einzelheiten in US-A-4 338 137 diskutiert, welche ein Verfahren zur Luftblähung von Asphalten in Gegenwart von Eisen(II)chlorid beschreibt. Wie in Spalte 1, Zeilen 12-16 des Patents beschrieben, erhöht die Luftblähung die Penetration eines Asphaltzements bei einem gegebenen Erweichungspunkt.
Bis vor kurzem wurde der Anwendung der katalytischen Oxidation bei der Herstellung von Straßenasphalten wenig Beachtung geschenkt. In den frühen 80iger Jahren wurde die Verwendung von katalytisch-oxidiertem bituminösen Material zur Herstellung von Bodenbelagasphalten in Erwägung gezogen. Siehe z.B. J.S. Bahl und Himmat Singh, Air-blowing of Bitumens: Process Variables and Structural Parameters, Revue de l'Institute Francais du Petrole, Band 38, Nr.3, Mai - Juni 1983; und L.N. Shabalin et al Pilot Plant Oxidation of Petroleum Tar in the Presense of Iron Chlorid, Nefterpererab, Nefterkhyng, Moskau, 1979.
Vor kurzem offenbarten US-A- 4 456 523 und US-A-4 456 524 ein Verfahren zur Herstellung eines hochwertigen Asphaltmaterials, umfassend das Aufblähen von bituminösem Material bis zu einem gewünschten Grad in Gegenwart einer katalytischen Menge eines anorganischen Carbonatsalzes oder eines organischen Carbonatsalzes als Oxidationskatalysator.
Auf Spalte 1, Zeilen 15-17, offenbart US-A-4 456 523, daß die Erfindung eine spezifische Ausführungsform betrifft, wobei Bodenbelag-Asphaltzemente chemisch hergestellt werden. Der Kern dieses Patents liegt in der Verwendung von neuen nicht korrodierenden, billigen, leicht zugänglichen Katalysatoren. Diese Katalysatoren sollen in Gegenwart von Lewissäure-Katalysatoren, wie Eisen(II)chlorid und Eisen(III)chlorid eingesetzt werden, die sehr korrodierend sind (Spalte 2, Zeilen 57-65).
Es ist erwünscht, Spitzenbelagasphalte zur Verfügung zu stellen. Diese Belagasphaltzemente zeigen Eigenschaften, die gleich oder überlegen sind zu solchen von hochqualitativen Belagasphaltzementen ohne das Erfordernis der Verwendung von Polymeren oder Additiven.
Es ist ebenfalls erwünscht, ein Verfahren zur Qualitätssteigerung von Rohöldestillationsrückständen zur Verfügung zu stellen, um so Belagasphaltzemente aus Rohölen zu gewinnen, die sonst keine hoch- oder niedrig-qualitative Belagasphaltzemente liefern würden.
Es ist ferner erwünscht, Vorrichtungen zur Erhöhung der Anzahl von Rohölen bereitzustellen, die zur Herstellung von Belagasphaltzementen mit guten Gebrauchseigenschaften eingesetzt werden können.
Ziemlich überraschend konnte gezeigt werden, daß die vorgeschlagenen Asphaltmischungen unter Verwendung von Asphaltzement, der durch (a) eine katalytische Oxidation einer Asphaltvorstufe unter Bildung eines katalytisch oxidierten Asphaltzements und (b) Mischen des so erhaltenen katalytisch oxidierten Asphaltzements mit einer Asphaltvorstufe unter Bildung eines Belagasphaltzements hergestellt wurde, eine mindestens 20 %-ige und bis zu 73 %-ige Abnahme in der Spurbildung aufweisen, und den Anstieg der Verkehrsbelastung bis zu 1000 % oder mehr erlaubt, bevor entsprechende Deformation auftritt, wie wenn sie bei Belagasphalten üblicher Qualität erhalten würden. Zusätzlich konnte gezeigt werden, daß Asphaltmischungen eine 50 %-ige Abnahme in der Niedrigtemperatur- Mischungssteifheit aufweisen, die eine signifikante Verbesserung bei der Verhinderung von Rißbildung des Belags bei niedrigen Temperaturen erlaubt. Die Asphaltvorstufe für jede der Schritte (a) und (b) kann individuell aus einer oder mehreren hochqualitativen Belagasphaltvorstufen, einer niedrigqualitativen Belagasphaltvorstufe oder einer Nichtbelagasphaltvorstufe oder Mischungen davon ausgewählt werden.
Die Erfindung liegt in der Verwendung einer katalytisch oxidierten Asphaltvorstufe als Zusatz zur Verminderung von Spurenbildung in einem Belagasphaltzement, enthaltend eine nichtoxidierte Asphaltvorstufe.
Vorzugsweise ist die Belagasphaltvorstufe, die katalytisch oxidiert wird, eine Belagvorstufe von hoher Qualität. Besonders bevorzugt ist die Belagasphaltvorstufe, die mit dem katalytisch oxidierten Asphalt vermischt wird, ebenfalls von hoher Qualität.
Eine Belagasphaltvorstufe von nicht hoher Qualität kann entweder eine Vorstufe von niedriger Qualität oder eine Nichtbelagasphaltvorstufe sein. Vorzugsweise hat die in jedem der beiden Schritte verwendete Vorstufe eine niedrige Qualität.
Vorzugsweise ist das Vorstufenmaterial der Vakuum-Kolonnen- Rückstand, der aus der Destillation konventioneller oder synthetischer Rohöle, wie aus dem Stand der Technik bekannt, erhalten wird. Die Penetration des Vakuum- Kolonnen-Rückstands kann von 60 bis 600 oder höher, vorzugsweise von ca. 150 bis 400, gemessen nach ASTM D-5 bei 25ºC, sein. Vorzugsweise sind die Vakuum-Kolonnen- Rückstände, die verwendet werden, das weicheste Material, welches einen minimalen Flashpunkt oberhalb der katalytischen Oxidiationstemperatur hat.
Die katalytische Oxidation wird vorzugsweise unter Verwendung von 0,05 bis 1 Gew.-%, und besonders bevorzugt 0,2 bis 0,5 Gew.-% von trockenem Katalysator, bezogen auf das Gesamtgewicht des oxidierten Produktes, durchgeführt. Die katalytische Oxidation wird bei einer Temperatur von ca. 205º (400ºF) bis ca. 290ºC (550ºF) und insbesondere von ca. 230ºC (450ºF) bis ca. 260ºC (500ºF) durchgeführt. Das Vorläufermaterial kann katalytisch oxidiert werden, bis es eine Penetration von ca. 5 bis ca. 100, bevorzugt von ca. 15 bis 40 und besonders bevorzugt von ca. 15 bis 30, gemessen nach ASTM D-5 bei 25ºC, aufweist.
Der Katalysator kann ein jeder sein, der im Stand der Technik bekannt ist. Geeignete Katalysatoren sind in US-A-1 782 186; US-A- 2 450 756; US-A- 2 375 117 und US-A- 2 649 384 offenbart. Zusätzlich können die in EP-A-0 053 041 offenbarten Katalysatoren ebenfalls eingesetzt werden. Vorzugsweise ist der Katalysator ein Eisenchlorid, nämlich eines oder mehrer von Eisen(II)chlorid oder Eisen(III)chlorid.
Die katalytisch oxidierte Vorstufe wird mit nichtoxidierten Vakuum-Kolonnen-Rückständen zurückvermischt. Die beiden Produkte werden unter Erhalt eines Produktes mit der erwünschten Endpenetration vermischt. Die nichtoxidierten Vakuum-Kolonnen-Rückstände und das katalytisch oxidierte Produkt kann unter Bildung eines Asphaltprodukts mit einer Penetration bei 25ºC von ca. 40 bis ca. 400 vermischt werden, bevorzugt hat das vermischte Material eine Penetration von 200 - 300, 150 - 200, 120 - 150, 85 - 100, 60 - 70 oder 40 - 50. Entsprechend gemäß ihrer Viskosität eingeteilte Produkte können hergestellt werden, die AC-40, AC-30, AC-20, AC-10, AC-5 und AC-2,5 umfassen.
Die Verwendung von Spurenbildung-vermindernden Zusätzen, wie in den obigen Ausführungsformen dargelegt, ermöglicht eine deutlich erhöhte Flexibilität bei der Auswahl des Rohöls zur Herstellung einer Spitzenbelagasphaltmischung mit hervorragenden Eigenschaften gegenüber hochqualitativen Belagasphalten. Ferner erlaubt sie die Verwendung von Rohölen, deren Rückstand sonst nicht zur Verwendung als Belagasphaltzement von niedriger Qualität geeignet wäre, zum Einsatz bei der Herstellung eines Belagasphalts, welcher gleiche oder bessere Eigenschaften als solche bei einem hochqualitativen Asphalt zeigt. Ferner haben die gemäß den obigen Ausführungsformen hergestellten Spitzenasphalte eine Mischungscharakteristik, die gleich oder besser gegenüber solchen ist, die unter Verwendung von Polymer-modifizierten Asphalten erhalten werden.
Bei der Herstellung des Additivs wird die Belagasphaltvorstufe katalytisch oxidiert unter Bildung eines katalytisch oxidierten Asphaltzements. Wie oben dargelegt, können die Belagasphalte aus asphaltischen Materialien hergestellt werden, die von verschiedenen Quellen stammen, die in der Industrie bekannt sind. Das Ausgangsmaterial, das in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann, umfaßt hochqualitative Belagasphaltvorstufen, Rohöldestillationsrückstand, der sonst keinen Belagasphaltzement nach Verarbeitung gemäß einem konventionellen Asphaltherstellungsverfahren (eine Nichtbelagasphaltvorstufe) liefern würde, und Rohölfraktionen, die keinen hochqualitativen Belagasphaltzement liefern würden, wenn sie nach einem üblichen Asphaltherstellungsverfahren verarbeitet werden (eine Belagasphaltvorstufe von nicht hoher Qualität).
Es sollte besonders betont werden, daß die als Ausgangsmaterialien bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Zusätze eingesetzten verschiedenen Vorläufermaterialien für den Erhalt von Spitzenbelagasphaltzement üblicherweise nicht als Asphaltzemente eingesetzt werden würden. Insbesondere kann erfindungsgemäß ein hochqualitativer Belagasphaltzement als hochqualitative Belagasphaltvorstufe unter Erhalt eines Spitzenbelagasphalts eingesetzt werden. In ähnlicher Weise kann ein Belagasphaltzement von minderer Qualität als eine Belagasphaltvorstufe mit minderer Qualität unter Erhalt eines Belagasphaltzements von hoher Qualtitä oder eines Spitzenbelagasphaltes eingesetzt werden. Ferner kann ein Destillationsrückstand, der von wenigen Ausnahmen abgesehen, auch nicht als Asphaltzement von minderer Qualität eingesetzt werden könnte, als Nichtbelagasphaltvorstufe erfindungsgemäß unter Erhalt eines Belagasphalts von minderer Qualität, eines Belagasphalts von hoher Qualität oder möglicherweise eines Spitzenbelagasphaltes verwendet werden.
Eine Belagasphaltvorstufe zur erfindungsgemäßen Verwendung kann verschiedene Eigenschaften haben und umfaßt Belagasphaltvorstufen und Nichtbelagasphaltvorstufen. Belagasphaltvorstufen können in zwei Klassen, entweder als hochqualitative Belagasphaltvorstufen oder minderqualitative Belagasphaltvorstufen eingeteilt werden. Eine solche Vorstufe (Asphaltzement) kann ein Petroleumdestillationsrückstand oder Destillat sein, welches aus der Abtrennung von verdampfbaren Kohlenwasserstoffen durch Vakuumgasölfraktionen aus dem Rückstand zurückbleibt, oder jedes relativ hochmolekulare Extrakt, das aus Petroleum durch Rafinierung oder Virginierung des natürlich vorkommenden Asphalts gewonnen wird. Wie in der Industrie bekannt, kann ein Petroleumdestillationsrückstand oder -destillat durch Zuführung eines üblichen oder synthetischen Rohöls bei einer Temperatur von ca. 340º bis ca. 400ºC in eine Fraktionierungskolonne erhalten werden. Die leichteren Fraktionen werden als flüchtige Produkte abgetrennt. Der Destillationsrückstand aus der Fraktionierungskolonne ist vollständig reduzierter Asphaltzement. Heute werden Rohöle typischerweise nicht bei Atmosphärendruck unter Herstellung eines Asphaltzements destilliert, da das Rohöl typischerweise hohe Prozentgehalte an hochsiedenden Fraktionen enthält. Folglich wird als Ergänzung zum atmosphärischen Verfahren ein zweiter Fraktionierungsturm (ein Vakuumturm) zugeschaltet. Der Vakuum-Kolonnen- Rückstand liefert einen Belagasphaltzement.
Geeignete Vakuum-Kolonnen-Rückstände können eine Penetration bei 25ºC von ca. 60 bis 600 oder mehr aufweisen. Insbesondere haben die Vakuum-Kolonnen- Rückstände eine Penetration von ca. 100 bis ca. 500 und, besonders bevorzugt von ca. 150 bis ca. 400. Vorzugsweise ist der Vakuum-Kolonnen-Rückstand das weicheste Material, mit einem minimalen Flashpunkt oberhalb der Temperatur, bei der die katalytische Oxidation stattfindet. Zum Beispiel, wenn die katalytische Oxidation bei einer Temperatur von ca. 205ºC (400ºF) bis ca. 260ºC (500ºF) stattfindet, haben die Vakuum-Kolonnen-Rückstände einen minimalen Flashpunkt von ca. 260ºC (500ºF).
Wie oben dargelegt, ist die katalytische Oxidation aus dem Stand der Technik bekannt. Die zur Herstellung von Spuren vermindernden Zusätzen verwendeten katalytischen Oxidationsverfahren können auf die gleiche Weise wie im Stand der Technik bekannt, eingesetzt werden. Im katalytischen Oxidationsprozeß wird eine Belagasphaltvorstufe einem Reaktionsgefäß zugeführt und auf eine Temperatur erhitzt, die zwischen ca. 205ºC (400ºF) und ca. 290ºC (550ºF) liegt. Als Oxidationsgas wird zum Beispiel Luft in die Belagasphaltvorstufe und der Oxidation der Vorstufe in Gegenwart eines Katalysators eingeleitet. Das Verfahren wird für einen ausreichenden Zeitraum unter Bereitstellung eines oxidierten Asphaltzementes der erwünschten Penetration durchgeführt.
Wie oben erwähnt kann der Katalysator ein jeder sein, der in US-A-1 782 186; US-A-2 450 756; US-A-2 375 117 und US-A- 2 649 384 erwähnt ist. Ferner kann der Katalysator einer derjenigen sein, die in EP-A-0 053 041 offenbart sind. Der Katalysator kann eine Phosphorverbindung sein, z.B. Phosphorpentoxid und Phosphorsäure, ein Chlorid, wie z.B. die Chloride von Zink, Eisen, Kupfer, Antimon oder Aluminium, ein Sulfation, wie z.B. Zinksulfat oder Aluminiumsulfat, Carbonate, wie z.B. Natriumcarbonat, Bicarbonat, Salze von Natrium, Calcium, Magnesium, Barium, Strontium, Lithium, Ammonium, Kalium, Wismut, Blei, Tetraalkylphosphonium, Tetraarylphosphonium, Tetraalkylammonium, Trialkylammonium, Dialkylammonium, Übergangsmetalle von Seltenerdmetallen, Bortrifluorid, Bleioxid, Bleinaphthalat und Schwefel sein. Bevorzugt ist der Katalysator Phosphorsäure, Phosphorpentoxid, Eisen(III)chlorid oder Eisen(II)chlorid und insbesondere der Katalysator Eisen(II)chlorid oder Eisen(III)chlorid.
Es kann eine katalytische Menge des Katalysators verwendet werden. Die Menge des verwendeten Katalysators kann zwischen 0,05 bis 1 Gew.-% des trockenen Katalysators, bezogen auf das Gesamtgewicht des oxidierten Produktes, variieren. Bevorzugt werden 0,2 bis 0,5 Gew.-% des trockenen Katalysators eingesetzt. Die katalytische Oxidation wird bevorzugt bei einer Temperatur von ca. 205ºC (400ºF) bis ca. 290ºC (550ºF) und insbesondere von ca. 230ºC (450ºF) bis ca. 260ºC (500ºF) durchgeführt.
Die Menge und Zeit, die für die katalytische Oxidation der Belagasphaltvorstufe erforderlich ist, hängt von einer Anzahl Faktoren ab, einschließlich dem Typ des Rohöls, der Konsistenz der Asphaltvorstufe, der Temperatur, bei der die katalytische Oxidation erfolgt, der Luftstrom, Geschwindigkeit, der Konfiguration des oxidierenden Gefäßes und der Menge Katalysator. Bei Herstellung eines 85 bis 100 pen Belagasphalts (AC-10 bis AC-20) kann die katalytische Oxidation fortgeführt werden, bis die Belagasphaltvorstufe eine Penetration von ca. 5 bis ca. 100, bevorzugt von ca. 15 bis ca. 40 und besonders bevorzugt von ca. 15 bis ca. 30, gemessen nach ASTM D-5 bei 25ºC, hat.
Zum Erhalt einer überraschend großen Erhöhung bei der Verkehrsbelastung und Abnahme der Spurenbildung, die bei Verwendung der Spuren-vermindernden Zusätze erreicht werden kann, wird die katalytisch-oxidierte Belagasphaltvorstufe mit einer nichtoxidierten Belagasphaltvorstufe zurückgemischt. Das Vorläufermaterial, mit dem die katalytisch-oxidierte Asphaltvorstufe zurückgemischt wird, kann dieselbe sein, die zur Herstellung der katalytisch- oxidierten Vorstufe verwendet wurde. Es ist jedoch nicht wesentlich. Der katalytisch oxidierte Asphaltzement kann mit einer Nichtbelagasphaltvorstufe, einer Belagasphaltvorstufe von niedriger Qualität oder einer Belagasphaltvorstufe von hoher Qualität vermischt werden. Das Vorläufermaterial, das eingesetzt wird, wird unter Beachtung der Eigenschaften der katalytisch-oxidierten Asphaltvorstufe so ausgewählt , daß die erwünschen Eigenschaften erhalten werden. Bevorzugt ist das Vorläufermaterial, welches bei der katalytischen Oxidation und dem Zurückmischen eingesetzt wird, eine Belagasphaltvorstufe von hoher Qualität.
Die oxidierten und nichtoxidierten Produkte werden in geeigneten Anteilen unter Erhalt eines Asphaltzements mit den erwünschten Zieleigenschaften vermischt. Bei der Herstellung einer solchen Mischung wird zunächst die Zielpenetration ausgewählt. In den meisten Fällen wird die Zielpenetration aufgrund des örtlichen Klimas in der Gegend, in der der Asphalt eingesetzt wird, und zusätzlich nach der Belastung, der die Asphaltzusammensetzung unterworfen wird, ausgewählt. Typischerweise wird die Zielpenetration durch lokale Regierungsbehörden festgestetzt. In einigen Fällen, wo Asphalte durch die Viskotität im Gegensatz zu ihrer Penetration eingeteilt werden, wird die Zielviskosität anstelle der Zielpenetration bestimmt.
Nachdem die Zielpenetration oder Viskosität einmal bestimmt ist, werden die Asphaltvorstufen, die oxidiert werden sollen, und die Asphaltvorstufe, die in ihrem nichtoxidierten Zustand verwendet werden soll, ausgewählt. In einigen Fällen ist die Auswahl der Vorstufen auf solche beschränkt, die in der Rafinerie erhältlich sind, wo der Asphalt hergestellt werden soll. Wie zuvor diskutiert, können die Vorstufen aus hochqualitativen Belagasphaltvorstufen, nichthochqualitativen Belagasphaltvorstufen, niedrigqualitativen Belagasphaltvorstufen und Nichtbelagasphaltvorstufen ausgewählt werden. Die Asphaltvorstufe, die oxidiert werden soll, und die Asphaltvorstufen, die in ihrer nichtoxidierten Form eingesetzt werden sollen, können gleich oder verschieden sein. Die spezifischen Vorstufen, die eingesetzt werden, sind verschieden je nach ihrer Quelle und Konsistenz des erhältlichen Materials, der Qualität der Asphaltvorstufen und ihre spezifischen physikalischen Eigenschaften, wie Penetration und Viskosität, und der Zielpenetration/Viskosität, wie sie beim Endprodukt erreicht werden soll. Anderen physikalische/chemische Eigenschaften des Endprodukts, die nicht durch lokale Regierungsbehörden festgesetzt werden, und die von einer Behörde zur anderen variieren können, muß auch entsprochen werden. Beispiele solcher Eigenschaften sind die erforderlichen Eigenschaften für den Destillationsrückstoß nach dem "Dünnfilm-Ofentest", der Temperatursuszeptibilität, Duktilität und Verarbeitungseigenschaften. Während alle anderen Faktoren gleichwertig sind, hat eine Vorstufe mit erhöhter Viskosität bei gleicher Penetration eine höhere Qualität. In gleicher Weise hat eine Vorstufe mit einer erhöhten Penetration bei einer gleichen Viskosität eine höhere Qualität. Die Verwendung von hochqualitativen Belagasphaltvorstufen führt zu Spitzenasphaltformulierungen mit höheren Viskositäten für eine gegebene Penetration, weniger Temperaturempfindlichkeit und verbesserter Bearbeitungseigenschaften als Spitzenasphalt, der mit niedrigqualitativen oder Nichtbelagasphaltvorstufen hergestellt wurde.
Nachdem die Vorstufenmaterialien ausgewählt sind, wird die zu oxidierende Vorstufe einer katalytischen Oxidation unterworfen. Die katalytisch oxidierte Vorstufe und die nicht oxidierte Vorstufe werden dann zusammen unter Erhalt der erwünschten Zielpenetration/Viskosität vermischt. Folglich kann ein Asphalt hergestellt werden, der einem der folgenden Penetrationsgrade entsprechen würde, nämlich 40 - 50; 60 - 70; 85 - 100; 120 - 150; 150 - 200; 200 - 300 und 300 - 400, oder jedem anderen Grad, der erforderlich ist. Vorzugsweise wird bei dem Asphalt die Penetration unter der Viskosität optimiert, um die erwünschten Belagbearbeitungseigenschaften unter Minimierung der Belagverformung (Spurbildung) wie auch einer Restbildung bei niedrigen Temperaturen bereitzustellen.
Die Menge an katalytisch oxidiertem Produkt, die mit der nichtoxidierten Vorstufe vermischt wird, variiert von 1 bis 99 Gew.-%. Die Menge wird je nach der Konsistenz der spezifisch nichtoxidierten Asphaltvorstufe, die eingesetzt wird, der Konsistenz der katalytisch oxidierten Asphaltkomponente und der Zielkonsistenz und anderen erforderlichen Eigenschaften für den Destillationsrückstand abhängen, so z.B. nach dem Dünnfilm-Ofentest im Endprodukt. Für einen gegebenen katalytisch oxidierten Asphalt erlaubt die Verwendung von höheren Mengen katalytisch oxidierter Vorstufe in der Endmischung im allgemeinen die Verwendung von weniger viskosem, nichtoxidiertem Asphalt, und im allgemeinen zu Asphaltformulierungen mit höheren Viskositäten für eine gegebene Penetration, geringerer Temperaturempfindlichkeit und verbesserter Gesamtverarbeitbarkeit führen. Die Verwendung geringerer Mengen von katalytisch oxidiertem Asphalt in der Mischung, z.B. die Verwendung einer härteren viskoseren, nichtoxidierten Asphaltvorstufe, wird im allgemeinen zur Asphaltformulierungen mit besserer Hochtemperaturalterung nach dem Dünnfilm-Ofentest und Duktilitätseigenschaften führen. Während alle anderen Faktoren gleichwertig sind, wird die Verwendung einer weicheren nichtoxidierten Vorstufe im allgemeinen den Zusatz einer erhöhten Menge an katalytisch oxidierter Vorstufe unter Bildung des Zielprodukts erforderlich machen.
Die Konsistenz der katalytisch oxidierten Asphaltkomponente (Penetration/Viskosität) hängt im hohen Maße von der Rohölquelle, der Konsistenz der verwendeten spezifischen Asphaltvorstufe, dem Katalysatortyp und der verwendeten Menge wie auch der Oxidationszeit ab. Im allgemeinen neigt die Verwendung einer weicheren Vorstufe zu einem katalytisch oxidierten Produkt mit verbesserter Konsistenz. Eine solch erhöhte Konsistenz kann auch durch Erhöhung der verwendeten Katalysatormenge oder der Verwendung eines verschiedenen Katalysators erreicht werden. Falls jedoch eine härtere Vorstufe eingesetzt wird, ist es im allgemeinen möglich, die Leichtölproduktausbeute zu maximieren, wie Benzin und Diesel, die in einer Rafinerie erzeugt werden. Diese Produkte haben typischerweise einen höheren Marktwert. Folglich ist es im allgemeinen in jeder beliebigen Situation notwendig, die Produkte mit den Mengen der zu produzierenden Produkte bei der Rafinierung von Rohöl mit den Eigenschaften der erforderlichen Vorstufe unter Erhalt des Zielprodukts in Einklang zu bringen.
Durch Verwendung des spurenreduzierenden Zusatzes gemäß der vorliegenden Erfindung können sowohl Nichtasphaltbelagvorstufen als auch Belagasphaltvorstufen zur Herstellung eines Belagasphaltzements eingesetzt werden, der physikalische Eigenschaften aufweist, (z.B. Viskosität, Penetration und Temperaturempfindlichkeit) die gleich oder überlegen zu solchen von üblichen hochqualitativen Asphalten sind. Ferner ist das Straßenverhalten von Spitzenbelagasphalten, die erfindungsgemäß hergestellt wurden, solchen Polymermodifizierten Belagasphalten gleich oder überlegen. Folglich erlaubt die Erfindung die Herstellung von Belagasphaltzementen aus Rohölen, die bislang keine Fraktionen geliefert haben, die zur Herstellung hochqualitativer Belagasphaltzemente (oder einer nichthochqualitativen Belagasphaltvorstufe), oder sogar einem Belagasphaltzement (einer Nichtbelagasphaltvorstufe) geeignet waren. Diese Nichtbelagasphaltvorstufen und Belagasphaltvorstufen von nichthoher Qualität können erfindungsgemäß zur Herstellung von Spitzenbelagasphalten eingesetzt werden.
Wie oben erwähnt, haben erfindungsgemäß aus einem Asphaltzement hergestellte Belagasphalte eine bis zu 75 %-ige Abnahme bei der Spurenbildung im Vergleich zu Asphaltbelägen, die aus üblichen Asphaltzementen hergestellt wurden, unter denselben Belastungsbedingungen. Ferner können solche Asphaltbeläge auch einer erhöhten Verkehrsbelastung (bis zu 1000 % oder mehr) bevor sie den gleichen Grad an Deformation zeigen, wie bei einem Asphaltbelag, der aus einem Asphaltzement nach üblichen Verfahren hergestellt wurde, ausgesetzt werden. Zusätzlich zeigen solche Asphaltbeläge auch eine verbesserte Flexibilität bei niedriger Temperatur, und eine 50 %-ige Abnahme bei der Belagsteife bei niedriger Temperatur.
Es wurden Asphaltmaterialien auf ihre chemische Zusammensetzung hin untersucht. Zwei Vorläufermaterialien wurden analysiert, nämlich ein Vorläufer mit höherer Qualität aus Rohöl "A" und ein Vorläufer mit niedrigerer Qualität aus Rohöl "B". Drei Asphaltzemente wurden ebenfalls analysiert, nämlich ein üblicher hochqualitativer Belagasphalt aus Rohöl "A", ein Spitzenbelagasphalt aus Rohöl "A" und ein Spitzenbelagasphalt aus Rohöl "B". Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. ZUSAMMENSETZUNG DER SPITZENASPHALTE, ASTM D-4124 VTB Asphalt-Vorstufe mit höherer Qualität aus Rohöl "A" VTB Aspalt-Vorstufe mit niederer Qualität aus Rohlö "B" Konventionel-ler Belagasphalt von hoher Qualität aus Rohöl "A" Spitzen belagasphalt aus Rohöl % Asphalten %Gesättigte % Aromatishe % Polare
Das Wesen und die Vorteile der Erfindung sind leichter und vollständiger durch die folgende Beschreibung der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen und den anliegenden Figuren ersichtlich:
Fig. 1 ist die graphische Darstellung der Respons gemessen gegen die Retentionszeit für zwei Spitzenbelagasphalte und einem hochqualitativen Belagasphalt und
Fig. 2 ist die Aggregateinteilung der HL3-Mischung, die zur Herstellung der Belagasphalte von Beispiel 1 verwendet wird.
Die anliegende Figur 1 ist die graphische Darstellung der Ergebnisse einer Filtrationschromatographie von drei Asphalten. Der Graph mißt die Retentionszeit in Minuten gegen die relative Respons. Dieser Graph mißt die Respons für drei verschiedene Asphalte, nämlich
1. hochqualitativer Belagasphaltzement, hergestellt nach üblichen Verfahren aus Rohölquelle "A":
2. Spitzenbelagasphalt, hergestellt aus einer hochqualitativen Belagasphaltvorstufe, erhalten aus Rohöl "A"; und
3. Spitzenbelagasphalt, hergestellt aus Rohöl "B", einer Rohölquelle, die nach üblichen Verfahren, einen Belagasphalt minderer Qualität liefert.
Wie in Figur 1 gezeigt, haben die Spitzenasphalte eine verminderte Reaktion bei der 8 Minuten-Marke und eine erhöhte Reaktion bei ca. der 5,5 Minuten-Marke. Ohne auf die Theorie eingeschränkt zu sein, nimmt man an, daß das verbesserte Verhalten der Spitzenasphalte aus einer Veränderung der Molekularstruktur der Bestandteile des Asphaltzements herrührt, wenn er erfindungsgemäß zubereitet wird.
Um Eingeschaften der Asphaltzemente miteinander zu vergleichen, haben wir einen Simulator für das Belagverhalten entwickelt, welcher ein Verfahren zum Vergleich des Straßenverhaltens von verschiedenen Asphalten liefert. Dieser Simulator für das Belagsverhalten wird im Folgenden beschrieben.
Der Simulator für das Belagsverhalten erlaubt die Untersuchung von Asphaltbelägen unter dynamischen Belastungen in einem solchen Maßstab, die den tatsächlichen Straßenbedingungen entsprechen. Der Simulator umfaßt drei Hauptkomponenten:
(a) Eine großflächige Belagtestvertiefung, in der Belagmaterialien eingebracht werden und in Lage kompaktiert werden, welche eine Feldkonstruktion simulieren;
(b) ein MTS-Belastungssystem (Modellnr.: MTS 810), das zur Aufbringung dynamischer Belastungen in der Größenordnung, Form und Häufigkeit so eingestellt ist, daß es schwere Lastwagen simuliert; und
(c) ein elektronisches Datenerfassungssystem zum Messen und Anzeigen der Testvariblen, wie der einwirkenden Belastungen und der erhaltenen Verformung während des Tests.
Die Belagtestvertiefung mißt 1,8 m in der Breite, 5,50 Meter in der Länge und 0,90 Meter in der Höhe. Die Testvertiefung wird mit Wänden und einem Boden aus 13 mm dicken Stahl ausgerüstet. Die Testvertiefung wird über ein verstärktes Betonfundament mit einer Dicke von 300 mm eingebracht. Die Testvertiefung wird mit einem Entwässerungssystem zur Kontrolle der Feuchtigkeit der Belagsbasis und der Unterschichten ausgerüstet.
Die Belastung wird auf die Testvertiefung über ein MTS- Belastungssystem aufgebracht, das an einem Belastungsrahmen gesichert ist. Der Belastungsrahmen wird über der Testvertiefung angeordnet und ist so ausgebildet, daß er den Test an vorbestimmten Positionen erlaubt. Die Testvorrichtung und der Belastungsrahmen sind so ausgebildet, daß sie eine Gesamtdeflektion von nicht mehr als 0,13 mm bei einer typischen Testbelastung von 40 KN (9,0 Kips) liefern. Die Kapazität des Belastungssystems ist 100 KN (22,0 Kips). Die Belastungsaktuatoreinheit ist ein hydraulisch kontrolliertes MTS-Belastungssystem (Modell MTS 244-22), welches so ausgestattet ist, daß es Tests über einen weiten Geschwindigkeitsbereich einschließlich solcher für das Testen von Belägen bei niedriger Temperatur erlaubt. Die Testvertiefung ist ebenfalls mit einer Umweltkammer ausgerüstet, die das Testen der Belagstruktur unter kontrollierten Temperaturbedingungen bei 60ºC ermöglicht.
Zu einer weiteren Simulation der tatsächlichen Straßenbedingungen ist die Testvertiefung mit Untergrundmaterialien gefüllt. Zwei Fuß Untergrundsand wird auf den Boden der Testvertiefung eingebracht. Der Untergrundsand wird in zwei Lagen mit einer Vibrationsplatte kompaktiert, von denen jede ein Fuß dick ist. Dichteüberprüfungen erfolgen unter Verwendung eines Troxler-Instruments um sicherzustellen, daß eine optimale Dichte erreicht wird. Proben des Untergrundmaterials werden zur Bestimmung der Untergrunddichte und des Wassergehalts entnommen (ASTM D-1557 und D-698). Typischerweise wird die Testvertiefung unter Verwendung einer Untergrundfeuchtigkeit und einer Untergrunddichte von 3 bis 6 % und 1800 bis 2000 kg/m³ betrieben.
Die Untergrundfestigkeit wird in situ unter Verwendung des California Bearing Ratio (CBR)-Test (ASTM D-1883) gemessen. Die Festigkeit des Untergrunds wird durch Anpassen des Feuchtigkeitsgehalts in der Testvertiefung manipuliert. Die letztendliche Dichte des Untergrundmaterials wird durch ein Troxlergerät unter Verwendung des ASTM-Tests D-2922 und D- 3017 gemessen. Das endgültige Profil der hergestellten Untergrundoberfläche wird über die Testvertiefung bei der Mittellinie gemessen, auf der die Belastung einwirken soll. Typischerweise wird der Simulator unter Verwendung einer Untergrundfestigkeit von 8 bis 12 % CBR betrieben.
Gut eingeteiltes granuläres Grundmaterial wird eingebracht und auf die Oberfläche der Untergrundschicht kompaktiert. Typischerweise wird eine 0,15 bis 0,20 m Schicht einer granulären Grundlage verwendet. Wiederum erfolgt die Kompaktierung unter Verwendung einer Vibratorplatte. Die Enddichte der granulären Grundlage wird mit einem Troxler- Gerät gemessen und das abschließende Querprofil der erzeugten Basisoberfläche gemessen. Typischerweise wird der Simulator mit einem Basismaterial, das einen Feuchtigkeitsgehalt von 3 bis 6 % und eine Dichte von 2300 bis 2400 kg/m³ aufweist, betrieben.
Um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten, werden Asphaltbetonplatten in einer einheitlichen Weise hergestellt. Eine Heißmischtestplatte wird unter Verwendung eines vorbereiteten Rahmens hergestellt. Der vorbereitete Rahmen positioniert die Platte in der Testvertiefung und enthält den Asphaltbeton, während die Mischung sich verfestigt. Die Testplatte wird als Quadarat von 0,6 m Länge und Breit und 80 mm Dicke hergestellt. Die Testplatte wird unter Verwendung eines MTS-Belastungsaktuators kompaktiert und eine Kompaktplatte bedeckt die innere Oberfläche des vorbereiteten Rahmens. Vor der Plattenkompaktierung wird eine Stahlrolle eingesetzt, um die Oberfläche zu kompaktieren und zu kneten. Die Testplatte wird in zwei Lagen hergestellt, von denen die kompakte Dicke einer jeden 40 mm ist. Die Dichte der Platte und der Asphaltzementgehalt werden mit dem Troxler-Gerät bestimmt (ASTM D-2950). Typische Asphaltdichten, die erhalten werden, sind 2200 bis 2250 kg/m³, welche 92 bis 42 % der Marshall-Dichte bilden.
Das endgültige Oberflächenprofil des Belags wird quer zur Breite der Testvertiefung an der Mittellinie der Testplatten aufgenommen. Oberflächenprofilmessungen werden unter Verwendung eines elektronischen Profilmessers ausgeführt.
Bei der Testdurchführung wurde eine 40 KN (9 Kips) zyklische Belastung auf die Belagstruktur mit einer Geschwindigkeit von 9 cps aufgebracht. Ein Belastungsdruck von 555 Kpa (80 psi) wurde über eine 300 mm runde Belastungsplatte aufgebracht. Diese Druckbelastung bei 9 cps simuliert die Passage eines Rades eines Lastwagens über den Asphalt, der ca. 40 KN (9 Kips) wiegt und der sich ca. mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h fortbewegt. Während des Tests wurde die Verformung der Testplatte unterhalb der Mittellinie des Belastungsapplikators gemessen. Ferner wurde die Anzahl der Zyklen aufgenommen, die zur Erreichung dieser Verformung notwendig war. "Permanente Verformung" bedeutet eine Verformung der Oberfläche der Asphaltbetontestplatte nach drei Millionen Belastungszyklen.
Die "Prozentverminderung der Belagspurenbildung" (PRPR) ist wie folgt definiert:
PRPR =PD&sub1; - PD&sub2;/PD&sub1; x 100
worin PD&sub2; = die permanente Verformung einer Belagasphaltmischung, die unter Verwendung eines Belagasphalts hergestellt wurde, der unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt wurde
und PD&sub1; = die permanente Verformung einer Belagasphaltmischung, die unter Verwndung von (1) den gleichen Aggregaten wie bei der Herstellung der Belagasphaltmischung von PD&sub2; eingesetzt und (2) einem hochqualitativen Belagasphaltzement, hergestellt nach konventionellen Verfahren, erzeugt wurde.
Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine deutliche Verminderung bei der Belagspurenbildung erreicht.
Diese Verminderungen werden ohne die Verwendung von Verhaltensverbesserungen erzielt. Wahlweise können Verhaltensverbesserer, falls erforderlich, in den Belagasphaltzement vor der Herstellung der Belagasphaltmischung eingebracht werden.
Fünf Beispiele sind im folgenden angegeben, um das überlegene Verhalten der erfindunsgemäßen Spitzenasphalte zu zeigen. Beispiel 1 vergleicht das Verhalten eines üblichen hochqualitativen Belagasphalts mit dem eines Spitzenbelagasphalts, hergestellt unter Verwendung desselben Rohöls. Das Aggregat ist eine hochstabile Mischung. Beispiel 2 vergleicht das Verhalten von zwei Asphaltzementen von Beispiel 1, jedoch unter Verwendung einer Aggregatmischung von niederer Qualität. Beispiel 3 vergleicht das Verhalten eines Spitzenbelagasphalts mit dem von zwei Polymer-modifizierten Asphalten und Beispiel 4 verdeutlicht die Anwendung der Erfindung bei der Herstellung von Spitzenbelagasphalten aus minderen Rohölen, die nur minderqualitative Belagasphaltzemente liefern, wenn sie nach üblichen Verfahren behandelt werden.

Beispiel 1

Es wurden zwei 85 bis 100 pen Asphaltzemente hergestellt. Beide Asphalte werden im folgenden kurz beschrieben.
1. Ein Asphaltzement mit üblicher hoher Qualität von 85 bis 100 pen, erhalten aus Rohöl "A". Diese Probe wurde als Kontrolle verwendet.
2. Ein katalytisch oxidierter und zurückvermischter Spitzenbelagasphalt, hergestellt nach der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer hochqualitativen Belagasphaltvorstufe aus Rohöl "A". Die Oxidation wurde bei 232ºC (450ºF) unter Verwendung von 0,2 Gew.-% trockenem FeCl&sub3; durchgeführt. Die hochqualitative Belagasphaltvorstufe hatte eine Penetration von 341 (100 g, 5 sek., 25ºC, ASTM D-5) und eine Viskosität von 785 cST (785.10&supmin;&sup6;m²/sek) bei 100ºC (ASTM-D-2170). Die Asphaltvorstufe wurde belüftet mit dem Katalysator für 4 Stunden unter Erhalt eines Asphaltzements mit einer Penetration von 30 (25ºC, 100 g, 5 sek., ASTM-5). Dieser 30 pen Belagasphaltzement wurde mit der nichtoxidierten hochqualitativen Belagasphaltvorstufe in einem Verhältnis von 51:49 gemischt (katalytisch oxidiertes zu nichtkatalytisch oxidiertem Material) unter Herstellung eines 85 bis 100 pen Spitzeasphaltzements mit einer Penetration von 89, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Die Eigenschaften dieser beiden Asphaltzemente sind in Tabelle 1 dargelegt. TABELLE 1 Eigenschaften Verweis auf der Verfahren Hochqualitativer konventioneller Asphalt aus Rohöl "A" Spitzenas-phalt aus Rohöl "A" Viskosität, Poise, 60ºC (140ºF) Viskosität, cSt. 135ºC (275ºC) Pen.ºC (ºF), g sek.
Jeder der Asphaltzemente wurde zur Herstellung einer Belagasphaltmischung verwendet. Zu diesem Zweck wurde eine Mischung vom HL3-Typ eingesetzt. Die totale Aggregatmischungseinteilung dieser hochstabilen Mischung ist in Fig. 2 gezeigt. Diese Mischung enthielt 40 % rauhes Aggregat, 25 % Sand, 35 % Screenings und, bezogen auf das Gesamtaggregat, 5,8 % Asphaltzement. Die Marshall-Mix- Eigenschaften für diese beiden Asphalte wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. TABELLE 2 SUMME DER MARSHALL-MIX-MERKMALE FÜR 85 - 100 PEN-ASPRALTE IN EINER HOCHSTABILEN MISCHUNG Asphalt-Typ Konventioneller, hochqualitativer Asphalt aus Rohöl "A" Spitzenasphalt aus Rohöl "A" Leerraum, % Fließfähigkeit, 0,25 mm Stabilität N (lb)
Der Asphalt und das Straßenbett wurden nach der Beschreibung des Belagverhalten-Simulators wie oben hergestellt. Eine Zusammenfassung der so erhaltenen Testdaten ist in Tabelle 3 aufgeführt. TABELLE 3 ZUSAMMENFASSUNG DER SO ERHALTENEN TESTDATEN HOCHSTABILE MISCHUNG Testasphalttyp Konventioneller hochqualitativer Asphalt aus Rohöl "A" Spitzenasphalt aus Rohöl "A" Untergrund Untergrunddichte kg/m³ (pcf) Gemessene Feuchtigkeit, % Granuläre Base "A" Troxler-Dichte, kg/m³ (pcf) Troxler % Feuchtigkeit Gemessene mittlere Dicke, mm Asphalttestplatte (HL3) Gemessene mittlere Dicke, mm Spezifische Schüttdichte
Der Test erfolgte dann durch Einwirken eines Belastungsdrucks von 552 kpa (80 psi) über die 300 mm runde Belastungsplatte. Der gesamte Belastungsdruck von 40 KN (9 Kips) wurde mit einer Geschwindigkeit von 9 cps. aufgebracht. Das Testen erfolgte bei Raumtemperatur (23±2º). Die permanente Deformation wurde bei verschiedenen Belastungszyklen gemessen. Die permanente Deformation nach drei Millionen Belastungszyklen wurde gemessen. Ferner wurde die Gesamtanzahl von Zyklen, die für eine 10 mm starke permanente Deformation erforderlich war, aufgenommen. Die Ergebnisse werden in Tabellen 4 und 5 aufgeführt. TABELLE 4 VERGLEICH DER PERMANANTEN DEFORMATION NACH DREI MILLIONEN BELASTUNGSZYKLEN Asphalttyp Deformation, mm % Abnahme der permanenten Deformation Konventioneller hochqualitativer Asphalt aus Rohöl "A" Spitzenasphalt aus Rohöl "A" TABELLE 5 VERGLEICH DER GESAMTEN BELASTUNGSZYKLEN BEI EINER PERMANENTEN DEFORMATION VON 10 mm Asphalttyp Gesamtanzahl von Belastungszyklen Konventioneller hochqualitativer Asphalt aus Rohöl "A" Spitzenasphalt aus Rohöl "A" * Schätzung basierend auf der Extraplation der Testdaten. Nach drei Millionen Belastungszyklen war die Deformation 6 mm.
Wie in den Tabellen 4 und 5 gezeigt, war das Verhalten des Spitzenbelagasphalts dem des konventionellen hochqualitativen Belagasphalts überlegen. Der Kontrollasphalt zeigte eine höhere Deformation (schlechteres Verhalten) in zwei geprüften Sektionen. Der erfindungsgemäße Spitzenasphalt zeigte ein besseres Verhalten. Beim Vergleich der permanenten Deformation in den Testsektionen nach drei Millionen Belastungszyklen zeigte der Spitzenbelagasphalt eine 50 %-ige Verminderung bei der Spurenbildung.
Beim Vergleich der Gesamtzahl der Belastungszyklen für eine Deformation von 10 mm in den beiden Testasphalten zeigte der Spitzenasphalt ein hervorragendes Verhalten bei Belastung von ca. 8.000 000 Belastungszyklen im Vergleich zu 2.450.000 Belastungszyklen beim Kontrollasphalt. Der Spitzenasphalt zeigte eine Verbesserung von 326 % bei der Dauerbelastung.
Da der größte Teil der Belagspurenbildung in den warmen Sommermonaten auftritt, ist es angemessen, Spurenbildung bei hohen Temperaturen zu messen. Beispiel 1 wurde bei 50ºC unter Verwendung einer Umweltkammer, die zur Verwendung in der Pelagtestvertiefung ausgerüstet war, wiederholt. Der Spitzenasphalt zeigte eine 75 %-ige Verminderung der Belagspurenbildung und mehr als einen 10- fachen Anstieg bei der Dauerbelagsbelastung bei 50ºC. In diesem Fall wurde der Test nach 900.000 Belastungszyklen abgebrochen. Nach 900.000 Zyklen hatte der konventionelle hochqualitative Asphalt aus Rohöl "A" eine permanente Deformation von 25,4 mm. Im Vergleich hierzu zeigte der Spitzenasphalt eine permanente Deformation von nur 6,4 mm. Die Gesamtanzahl der Belastungszyklen, die für eine permanente Deformation im Spitzenasphalt von 6 mm erforderlich war, war 770.000, während die Gesamtanzahl von Belastungszyklen für eine 6 mm Deformation im konventionellen hochqualitativen Belagasphalt 24.000 war.

Beispiel 2

Die beiden 85 bis 100 pen Asphaltzemente aus Beispiel wurden in diesem Beispiel verwendet. Das in diesem Beispiel verwendete Aggregatmaterial hatte eine niedrigere Stabilität als die in Beispiel 1 eingesetzte Mischung. Die Marshall-Mischungseigenschaften des in diesem Beispiel verwendeten Aggregats sind in Tabelle 6 gezeigt. Die erhaltenen Testdaten sind in Tabelle 7 gezeigt. TABELLE 6 MARSHALL-MISCHUNGSEIGENSCHAFTEN NIEDRIG STABILE MISCHUNG Konventioneller hochqualitativer Asphalt aus Rohöl "A" Spitzenasphalt aus Rohöl "A" Leerräume, % Stabilität N (lbs) Fließfähigkeit 0,25 mm TABELLE 7 ZUSAMMENFASSUNG DER SO ERHALTENEN TESTDATEN NIEDRIGSTABILE MISCHUNG Hochqualitativer Asphalt aus Rohöl "A" Spitzenasphalt aus Rohöl "A" Testasphalttyp Untergrunddichte kg/m³ (pcf) Feuchtigkeit, % Granuläre Base "A" Dichte, kg/m³ (pcf) % Feuchtigkeit Dicke, mm Asphalttestplatte (HL3) Schüttdichte
Der Belastungstest wurde bei Raumtemperatur nach dem Verfahren von Beispiel 1 durchgeführt. Die permanente Deformation nach einer Million Belastungszyklen wurde bemessen und die Gesamtzahl von Zyklen, die für eine Deformation von 6,0 mm erforderlich war, aufgenommen. Die Ergebnisse sind in Tabellen 8 und 9 gezeigt. TABELLE 8 BELAGSPURENBILDUNG NACH 1.000.000 BELASTUNGSZYKLEN Asphalttyp Deformation % Reduzierung der Belagspurenbildung Hochqualitativer Asphalt aus Rohöl "A" Spitzenasphalt aus Rohöl "A" TABELLE 9 VERGLEICH DER GESAMTBELASTUNGSZYKLEN FÜR 6,0 mm PERMANENTE DEFORMATION Asphalttyp Gesamtanzahl von Belastungszyklen Hochqualitativer Asphalt aus Rohöl "A" Spitzenasphalt aus Rohöl "A"
Wie in den Tabellen 8 und 9 dargelegt, zeigte der Spitzenbelagasphalt bessere Eigenschaften gegenüber dem Hochqualitativbelagasphalt aus der gleichen Rohölquelle. Der Spitzenasphalt zeigte eine 69 %-ige Verminderung bei der Belagsspurenbildung und mehr als einen 5-fachen Anstieg (556 %) bei der Belastungsbeständigkeit.

Beispiel 3

Es wurden drei 85 bis 100 pen Belagasphaltzemente in diesem Bespiel getestet, um das Belagsverhalten von zwei Polymermodifizierten Belagasphalten und einem erfindunggemäßen Spitzenbelagasphalt zu vergleichen. Einer der handelsüblichen Polymer-modifizierten Asphalte, der getestet wurde, wurde durch Zugabe von "SBS" Styrol- Butadien-Styrol (STYRELF), und der andere wurde durch Zugabe von "EVA" Ethylen-Vinyl-Acetat modifiziert. Jeder der drei Testasphalte wurde aus demselben Rohöl "A" gewonnen. Der Spitzenasphalt wurde hergestellt, wie zuvor in Beispiel 1 diskutiert. Die Eigenschaften der Testasphalte sind in Tabelle 10 wiedergegeben. Die Marshall-Mischungseigenschaften sind in Tabelle 11 und die AS konstruierten Testdaten in Tabelle 12 gezeigt. TABELLE 10 Eigenschaften Referenz Spitzenasphalt aus Mischung "A" "SBS" modifizierter Asphalt aus Mischung "A" "EVA" Polymer mofifizierter Asphalt aus Mischung "A" Viskosität, Poise 60ºC (14ºF) Viskosität, cSt, 135ºC Pen ºC (ºF), g, sek. TABELLE 11 ZUSAMMENFASSUNG DER MARSHALL-MISCHUNGSEIGENSCHAFTEN FÜR 85 BIS 100 PEN ASPHALTE Leerräume % Fließgeschwindigkeit, 8,25 mm Stabilität H, (LLb) TABELLE 12 AS KONSTRUIERTE TESTDATEN SPITZENASPHALT GEGEN POLYMER-MODIFIZIERTEN 85 BIS 100 PEN ASPHALTE Spitzenasphalt aus Rohöl "A" Polymermodifizierter Asphalt STYRELF (SBS) Polymermodifizierter Asphalt ELVAX (EVA) Testasphalttyp Untergrunddichte kg/m³ (pcf) Gemessene Feuchtigkeit, % Granuläre Base "A" Dichte,kg/m³ (pcf) % Feuchtigkeit Dicke, mm Asphalttestplatte (HL3) Gemessene mittlere Dicke, mm
Das Testen erfolgte bei Raumtemperatur nach dem Verfahren in Beispiel 1. Die permanente Deformation nach 3.000.000 Belastungszyklen wurden gemessen und die Gesamtzahl der Zyklen, die zur Erreichung einer Deformation von 6,0 mm erforderlich war, wurde aufgenommen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 13 und 14 wiedergegeben. TABELLE 13 VERGLEICH DER PERMANANTEN BELAGSDEFORMATION NACH 3.000.000 BELASTUNGSZYKLEN Asphalttyp Deformation, mm Spitzenasphalt aus Rohöl "A" "SBS" Polymer (STYRELF)modifizierter Asphalt aus Rohöl "A" "EVA" Polymer-modifizierter Asphalt aus Rohöl "A" TABELLE 14 VERGLEICH DER GESAMTBELASTUNGSZYKLEN FÜR EINE DEFORMATION VON 6,0 mm Gesamtanzahl von Belastungszyklen Spitzenasphalt aus Rohöl "A" "SBS" Polymer (STYRELF)modifizierter Asphalt aus Rohöl "A" "EVA" Polymer-modifizierter Asphalt aus Rohöl "A"
Die in den Tabellen 13 und 14 wiedergegebenen Ergebnisse belegen das überlegene Verhalten des Spitzenasphalts und zeigen, daß er ein Belagsverhalten liefert, das gleich oder besser als das Belagsverhalten von Polymer-modifizierten Asphalten ist. Der Spitzenasphalt zeigte eine 23 %-ige Verbesserung bei der Belastbarkeit im Vergleich zum "EVA" modifizierten Asphalt und eine 30 %-ige Verbesserung im Vergleich zum STYRELF SBS-modifizierten Asphalt.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wurden Spitzenasphalte aus Belagasphaltvorstufen mit minderer Qualität hergestellt. Die physikalischen Eigenschaften der drei Testasphalte sind in Tabelle 15 gezeigt. Die drei Testasphalte sind im folgenden kurz beschrieben:
(1) konventioneller hochqualitativer Asphalt aus Rohöl "A";
(2) minderqualitativer Asphalt aus Rohöl "B", der nach einem konventionellen Verfahren hergestellt wurde, und
(3) Spitzenbelagasphalt, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus einer minderqualitativen Asphaltvorstufe aus Rohöl "B". Die minderqualitative Asphaltvorstufe, die zur Herstellung eines katalytisch oxidierten Produkts verwendet wurde, hatte eine Viskosität von 420 cST (4,2 10&supmin;&sup4; m²/sek.) bei 100ºC (ASTM D-2171). Die Oxidation erfolgte bei 450ºC unter Verwendung von 0,3 Gew.-% trockenem FeCl&sub3; für ca. 5,5 Stunden unter Erhalt eines katalytisch oxidierten Belagasphaltzements mit einer Penetration von 20 (25ºC, 100 g, 5 sek., ASTM D-5). Dieser 20 Pen katalytisch oxidierte Belagasphaltzement, der in einem Verhältnis von 34 % katalytisch oxidierten Material zu 66 % minderqualitativer Belagasphaltvorstufe aus Rohöl "B" mit einer Penetration von 205 (100 g, 5 sek., 25ºC) und einer Viskosität von 865 cST (8,65 10&supmin;&sup4;m²/sek.) bei 100ºC unter Herstellung eines 85 bis 100 Pen Spitzenasphaltzements aus Rohöl "B" vermischt. Das Endprodukt zeigte eine Penetration von 91, wie in Tabelle 15 gezeigt. TABELLE 15 Eigenschaften Verweis auf Verfahren Hochqualitat. Asphalt aus Rohöl 'B' Minderqualitat. Asphalt aus Rohöl 'B' Spitzenasphalt aus Rohöl 'B' Viskosität, Poise, 60ºC (140ºF) Viskosität, cST, 135ºC Pen ºC (ºF) g, sek.
Um das überlegene Verhalten des Spitzenasphaltprodukts zu zeigen, wurden sowohl der Spitzenasphalt aus Rohöl "B" und der hochqualitative konventionelle Asphalt aus Rohöl "A" im Belagsverhalten-Simulator getestet. Die Tests wurden bei Raumtemperatur, wie zuvor in Beispiel 1 beschrieben, ausgeführt. Die Marshall-Mischungsparameters und die AS- Konstruktionsdaten sind in Tabelle 16 gezeigt. TABELLE 16 MARSHALL-MISCHUNGS- UND AS-KONSTRUKTIONSTESTDATEN Konventioneller hochqualitativer Asphalt aus Rohöl "A" Spitzenasphalt aus minderqualitativem Rohöl "B" Stabilität, N (lbs) Fließfähigkeit, 025 mm Leerraum, % Untergrunddichte kg/m³ (pcf) Gemessene Feuchtigkeit, % Granuläre Basisdichte, kg/m³ (pcf) % Feuchtigkeit Dicke, mm Asphalttestplatte (HL3) Spezifisches Gewicht
Die permanente Deformation nach 3.000.000 Belastungszyklen wurde gemessen und die Gesamtzahl der Belastungszyklen, die für eine Deformation von 6,0 mm erforderlich war, wurde aufgenommen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 17 gezeigt. TABELLE 17 VERGLEICH DER PERMANANTEN BELAGSDEFORMATION NACH 3.000.000 BELASTUNGSZYKLEN Asphalttyp Deformation, mm % Reduzierung der Belagsdeformation Konventioneller hochqualitativer Asphalt aus Rohöl "A" Spitzenasphalt aus minderqualitativem Rohöl "B" VERGLEICH DER GESANTBELASTUNGSZYKLEN FÜR EINE DEFORMATION VON 6,0 mm Konventioneller hochqualitativer Asphalt aus Rohöl "A" Spitzenasphalt aus minderqualitativem Rohöl "B"
Der aus dem minderqualitativen Rohöl "B" hergestellte Spitzenasphalt zeigte ein hervorragendes Verhalten. Dieses Produkt lieferte eine Verminderung der Belagspurenbildung von 70 % und eine Erhöhung der Belagsbelastbarkeit von über 800% im Vergleich zum Verhalten des qualitativen Asphalts, hergestellt nach konventionellen Verfahren.

Beispiel 5

Dieses Beispiel belegt die verbesserte Temperaturempfindlichkeit der erfindungsgemäß hergestellten Asphalte. Die in diesem Bespiel verwendeten Asphalte werden im folgenden kurz beschrieben.
1. Ein hochqualitativer Asphalt, hergestellt nach konvenionellen Verfahren aus Rohöl "A".
2. Ein Spitzenasphalt aus hochqualitativem Rohöl "A", hergestellt unter Verwendung der Materialien und Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben.
3. Spitzenasphalt aus minderqualitativem Rohöl "B", hergestellt unter Verwendung von Materialien und Methoden wie in Beispiel 4 beschrieben.
Die verbesserte Temperaturempfindlichkeit wird durch verbesserte Werte von PVN und PI gezeigt. Zusätzlich wird die verbesserte Temperaturempfindlichkeit auch durch Belagssteifheits-Bestimmungen, durchgeführt bei -18ºC und Belagsresilent-Modultests (ASTM D-4123), die bei einen Temperaturbereich von 40ºC bis 5ºC durchgeführt wurden, bestätigt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 18 gezeigt. TABELLE 18 Konventioneller hochqualitativer Asphalt aus Rohöl "A" Spitzenasphalt aus hochqualitativem Rohöl "A" Spitzenasphalt aus minderqualitativem Rohöl "B" Belagsresilient-Modul MR Psi x 10&supmin;³ Niedrigtemperatur-Steifheit des Belags, Psi x 10³
Wie aus dem Vorhergehenden ersichtlich ist, ist es unter Anwendung der Erfindung möglich, einen Asphalt zu erhalten, der verbesserte Straßeneigenschaften zeigt. Solche Asphalte zeigen eine geringere permanente Deformation, gemessen durch einen Belagsverhalten-Simulator. Die prozentuale Verminderung bei der Belagspurenbildung kann mindestens 20 % sein. Spitzenasphalte zeigen eine Verminderung der permanenten Deformation bis zu 75 % und eine erhöhte Belagsbelastbarkeit von bis zu 1000% oder mehr. Zusätzlich zeigen sie eine verbesserte Temperaturempfindlichkeit und eine 50 %-ige Reduktion bei der Niedrigtemperatursteifheit des Belags.

Claims

1. Verwendung einer katalytisch oxidierten Asphaltvorstufe als Zusatz zur Verminderung der Spurenbildung in einem Belagasphaltzement, enthaltend eine nichtoxidierte Asphaltvorstufe.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytisch oxidierte Asphaltvorstufe durch katalytische Oxidation von einer oder mehrerer hochqualitativer Belagsasphaltvorstufen, einer minderqualitativen Belagsasphaltvorstufe, einer Nichtbelagsasphaltvorstufe oder einer Mischung davon, hergestellt wird.

3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtoxidierte Asphaltvorstufe eine oder mehrere hochqualitative Belagsasphaltvorstufen, eine minderqualitative Belagsasphaltvorstufe, eine Nichtbelagsasphaltvorstufe oder eine Mischung davon ist.

4. Verwendung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytisch oxidierte Asphaltvorstufe hergestellt wird durch katalytische Oxidation einer hochqualitativen Belagsasphaltvorstufe, und daß die nichtoxidierte Aspha1tvorstufe eine hochqualitative Belagsasphaltvorstufe ist.

5. Verwendung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytisch oxidierte Asphaltvorstufe hergestellt wird durch katalytische Oxidation einer minderqualitativen Belagsasphaltvorstufe, und daß die nichtoxidierte Asphaltvorstufe eine minderqualitative Belagsasphaltvorstufe ist.

6. Verwendung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytisch oxidierte Asphaltvorstufe hergestellt wird durch katalytische Oxidation einer Nichtbelagsasphaltvorstufe, und daß die nichtoxidierte Asphaltvorstufe eine Nichtbelagsasphaltvorstufe ist.

7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die katalytisch oxidierte Asphaltvorstufe hergestellt wird unter Verwendung von Phosphorsäure, phosphoriger Säure, Eisen(II)chlorid oder Eisen(III)chlorid als Oxidationskatalysator.

8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytisch oxidierte Asphaltvorstufe eine Penetration von 5 bis 100, gemessen nach ASTM D5 bei 25ºC, hat.

9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der katalytisch oxidierte Asphaltzement eine Penetration von 15 bis 40, gemessen nach ASTM D-5 bei 25ºC, hat.

10. Verwendung nach Anspruch 9, worin der katalytisch oxidierte Asphaltzement eine Penetration von 15 bis 30, gemessen nach ASTM D-5 bei 25ºC, hat.

11. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Belagasphaltzement zusätzlich mindestens einen Verhaltensverbesserer enthält.