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Verfahren zur Herstellung hydraulisch-bituminös gebundener Baustoffe,
insbesondere Straßenbaustoffe Es ist bekannt, daß alle hydraulisch gebundenen Baustoffe,
insbesondere mit Zement als Bindemittel, eine hohe Druckfestigkeit erreichen können,
jedoch eine verhältnismäßig geringe Biegezugfestigkeit aufweisen, auch leicht zum
Reißen neigen.
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Beton ist als ein starrer Baustoff zu bezeichnen, wenn er auch nicht
die Starrheit festen Naturgesteins hat. Seine plastisch-elastischen Eigenschaften
sind demgegenüber gering, zum Beispiel im Vergleich zu den bituminösen Baustoffen,
die wesentlich weniger zur Rissebildung bei der Biege-und Zugbeanspruchung neigen.
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Es hat nicht an Versuchen gefehlt, hydraulisch gebundene Baustoffe,
insbesondere mit Zement, Traß, allein oder im Gemisch miteinander, auch mit Zusatz
von Kalk, Gips, Hochofenschlacke und anderen hydraulisch wirkenden Bindemitteln,
durch Beimischen bituminöser Bindemittel, wie Asphalt, Erdölbitumen, Teer oder Pech,
zu verbessern.
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Es sind dabei verschiedene Wege eingeschlagen worden, ohne daß diese
zu einem besonderen dauernden Erfolg führten.
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Einerseits wurde versucht, bituminierten Zement anzuwenden. Es ist
dieses normaler fein gemahlener Zement, der in besonderen Windsichtervorrichtungen
mit heißflüssig gemachtem Bitumen verblasen wurde. Durch diese wenn auch noch so
dünne Bitumenumhüllung wurde aber das Abbindevermögen des Zements gestört, und es
wurde mit diesem bituminierten Zement unter sonst gleichen Bedingungen wie bei der
normalen Betonbereitung ein Beton erhalten, der nicht vollauf befriedigte.
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Erfolgreicher waren die Versuche, nicht den "Zement mit einer hauchdünnen
Bitumenschicht zu
umhüllen, sondern im Gegensatz hierzu die gröbsten
Betonbestandteile, nämlich den Kies oder den Splitt, mit einer feinen bituminösen
Schicht zu umgeben; jedoch stiegen die Elastizität und Plastizität des so erhaltenen
Betons nur wenig an und wirkten sich auf die Biegezugfestigkeit nur dann etwas aus,
wenn der Beton besonders kiesreich oder splittreich hergestellt wurde.
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Bei einem anderen Verfahren wurde dem Anmachewasser des Betons beziehungsweise
des Zementestrichs eine vorher fabrikatorisch leergestellte wässerige Bitumenemulsion
in bestimmten Mengen beigemischt, so daß in diesem Fall Zement, Sand und Kies bzw.
Splitt gemeinsam bituminiert wurden. Jedoch wurde auch dieses Verfahren später nicht
mehr angewandt, weil die Erfolge nicht den gehegten Erwartungen entsprachen, vielleicht
auch Kies bzw. Splitt gemeinsam mit einem bituminösen Emulsionen erforderlichen
Emulgatoren störend auf den Abbindevorgang des Betons oder des Estrichs einwirkten.
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Im Gegensatz zu den beschriebenen bekannten Verfahren liegt der vorliegenden
Erfindung der Gedanke zugrunde, wohl gleichfalls Zement, Sand und Kies bzw. Splitt
gemeinsam mit einem bituminösen Bindemittel bei der Betonbereitung zu benetzen,
jedoch keine vorher fabrikatorisch fertiggestellten Asphalt-, Bitumen-, Teer- oder
Pechemulsionen zu verwenden, sondern eine bituminöse Dispersion oder Suspension
dadurch zu erzielen, daß die Dispergierwirkung feinstkörniger Mineralmassen, im
vorliegenden Fall des Zements, des Trasses oder anderer staubfeiner, hydraulisch
abbindender Stoffe allein oder im Gemisch miteinander, ausgenutzt wird und das bituminöse
Bindemittel im erwärmten oder durch bestimmte Verdünnungsmittel auf anderem Wege
verflüssigten und somit verteilbar gemachten Zustand beigemischt wird.
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Es ist in diesem Fall zweckmäßig, um eine völlig gleichmäßige Dispergierung
oder Suspension des bituminösen Bindemittels unter Einwirkung des Zements und anderer
feinstkörniger Beimischungen zu erzielen, daß beim Mischvorgang in gewisser Hinsicht
die Knetwirkung eingeschaltet wird.
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Die Bereitung des Betons mit vorher nicht emulgierten Bindemitteln
wird deshalb weniger gut in den gewöhnlichen Freifallmischern, sondern zweckmäßiger
in den sogenannten Zwangsmischern erfolgen, die zugleich eine Knetwirkung ausüben.
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Wie bei der normalen Betonbereitung ist es zweckmäßig,. Sand, Kies
oder Splitt und Zement erst trocken miteinander zu vermengen und dann vor oder nach
Beigabe des gesamten oder eines Teils des Anmachewassers das bituminöse Bindemittel
in gesamter Menge oder zunächst teilweise zuzusetzen.
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Das bituminöse Bindemittel beträgt nur einen Bruchteil, etwa 5 bis
25% je nach beabsichtigter Wirkung, des Gesamtumsatzes an hydraulischen Bindemitteln,
da bei hohem Gehalt an Teer oder Bitumen der Abbindevorgang der hydraulischen Stoffe
gestört werden könnte.
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Der Gesamtzementzusatz und der gesamte Wasserzusatz richten sich nach
der Art des gewünschten Betons oder Estrichs und nach der geforderten Druckfestigkeit.
Es ist auch bei Zusatz bituminöser Bindemittel in den angegebenen geringen Mengen
möglich, durch Variation des Wasserzementfaktors erdfeuchten Beton, plastischen
Beton oderGußbeton herzustellen.
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Sowohl der Zement- wie der `Wasserzusatz wird durch die Beimischung
des bituminösen Bindemittels nicht beeinflußt.
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Da die Dispergierung oder Suspension des bituininösen Bindemittels
nur eine durch die Durchknetung mit den feinstkörnigen staubförmigen Bestandteilen,
vornehmlich des Zements, vorübergehende Erscheinung ist, wird das gesamte zugesetzte
Wasser als Ahbindewasser berechnet und verbraucht.
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Im allgemeinen ist die Beimischung besonderer Dispergiermittel für
die bituminösen Bindemittel, z. B. von huminsäurehaltigen Stäuben, wie Braunkohlenstaub,
auch Montansäure, gegebenenfalls auch von anderen Kohlenstäuben oder Torfstaub bzw.
von sonstigen Emulgiermitteln, z. B. konzentrierter Emulgatoren nach dem Patent
542 6o5, in für den Abbindevorgang und für die gewünschten und geforderten Eigenschaften
des Betons unschädlichen Mengen nicht erforderlich, braucht auch dann höchstens
5% des zugesetzten bituminösen Bindemittels betragen, somit 0,25 bis i % des Gesamtzusatzes
an hydraulischem - Bindemittel, da nicht bewirkt werden soll, daß die bituminöse
Suspension oder Dispersion wesentlich länger stabil bleibt, als der Abbindevorgang
des hydraulischen Bindemittels beginnt, vielmehr sollen sich Zerfall der bituminösen
Dispersion und Abbindevorgang des Zements oder anderer hydraulischer Bindemittel
bzw. der Gemische der bituminösen Bindemittel die Waage halten, damit die Einwirkung
beider Stoffe bestens zur Wirkung kommt und ein Beton von hoher Druckfestigkeit,
zugleich aber auch hoher Biegezugfestigkeit und Zugfestigkeit, somit von besonderem
Plastizitäts- und Elastizitätsmaß erhalten wird, vor allem, wie es erfindungsgemäß
der Fall ist, ein möglichst auf großen Flächen und Strecken ohne Anbringen sonst
in bestimmten Abständen üblicher Dehnungsfugen nicht reißender Beton entsteht, wie
er besonders für Straßenbauzwecke gewünscht wird.
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Dadurch, daß sich die vorübergehende Suspension oder Dispersion der
bituminösen Bindemittel, die auf Bitumen- oder Teerbasis zusammengesetzt sein können
bzw. aus Gemischen dieser Stoffe, gegebenenfalls auch mit Harz- oder Wachszusatz
bestehen, gleichmäßig zwischen Zement, Sand- und Kieszuschlägen verteilt, wird wegen
des geringen Zusatzes die Bildung einer völlig geschlossenen Haut nicht verhindert
und insbesondere das Ab-Bindevermögen des Zements oder der anderen hydraulischen
Bindemittel nicht gestört. Die Druckfestigkeit des Betons wird hierdurch nicht oder
zum mindesten nicht nennenswert beeinträchtigt, sondern lediglich die Biegezugfestigkeit
mehr oder weniger erhöht. Die plastisch-elastischen Eigenschaften
der
hitumiii<iseii Bindemittel teilen sich in ähnlicher Weise wie bei den bituminösen
Mineralmassen ohne hvclraulische Bindemittel auch dem hydraulisch gebundenen Baustoff
mit und geben ihm einen -#vasserabweisenden und verstärkten Widerstand gegen die
Einwirkung von Wasser. Eine Wiederdispergierung ist nicht möglich, da die vorübergehende
Verteilung des oder der bituminösen Bindemittel mit Hilfe der feinkörnigen Anteile,
insbesondere des Zements, ohne oder mit Hilfe von Dispergierinitteln nur durch eine
Knetwirkung der Uischvorrichtungen bewirkt wird.
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Der :lisch- und Knetvorgang kann auch so erfolgen, daß nicht die gesamten
Zuschläge Sand und Kies bzw. Sand und Splitt mit Zement, dann Wasser und bituminöse
Zusatzstoffe gemischt werden, sondern daß die groben Zuschlagstoffe erst mit dem
Vermischen von Sand, Zement und Wasser sowie bituminösem Bindemittel beigemengt
werden.
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Weniger zweckmäßig erscheint es, zunächst einen Brei aus Zement, Wasser
und bituminösem Bindemittel herzustellen und diesen dann dem trockenen Sand-Kies-Geinisch
zuzuinengen. Dieses Verfahren hat nur dann Erfolg, wenn das Sand-Kies-Gemisch oder
Sand-Splitt-Gemisch vorher mit einem Teil des Anmachewassers angefeuchtet wird.
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Der Zementgehalt bzw. Gehalt an anderen hydraulischen Bindemitteln
bzw. Zement mit anderen hydraulischen Bindemitteln ist derselbe wie bei der normalen
Herstellung von Beton und richtet sich nach der Kornzusammensetzung und der geforderten
Würfeldruckfestigkeit, die bekanntlich -zwischen 5o und 5oo kg/crn= und darüber
variiert -%verden kann.
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Die zuzusetzende Wassermenge wird durch die vorübergehende Dispergierung
des bituminösen Bindemittels nicht beeinflußt. je nachdem erdfeuchter oder mehr
oder weniger plastischer Beton gefordert wird, beträgt der Wasser-Zement-Faktor
in üblicher Weise zwischen etwa o,5 und i,o, für besonders plastischen Beton gegebenenfalls
über i,o.
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Statt der normalen Sand- und Kies- bzw. Splittzusammensetzungen können
auch Einkorngemische bzw. poröse Mineralmassen angewandt werden, z. B. Bims, Hüttenbinis
und andere Mineralmassen von niederem Raumgewicht. Es können auch in Verbindung
mit den bituminösen Bindemitteln gasentwickelnde Chemikalien oder schaumbildende
Seifen bzw. seifenartige Stoffe zugesetzt werden, wie sie bei der Herstellung von
sog. Gasbeton und Schaumbeton üblich sind.
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Das Verfahren ist besonders auch zur Herstellung von Zementmörtel
und Zementestrich, bei denen keine gröberen Kies- und Sandanteile angewandt werden,
geeignet. Es wird dabei genau so verfahren wie bei der normalen Betonbereitung.
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Es werden Sand und Zement bzw. andere hydraulische Bindemittel vorher
miteinander vermengt, worauf die gesamte \Vassermenge oder ein Teil des Wassers,
gegebenenfalls in leicht angewärmtem Zustand, beigegeben wird. Darauf folgt Zusatz
der gesamten oder eines Teils der Menge an bituminösem Bindemittel, das wie bei
Kies- und Splittbeton nicht wesentlich mehr als 2,5% der Gesamtmenge an Zement oder
anderen hydraulischen Bindemitteln betragen soll.
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Wird nicht sofort mit der gesamten Menge an Wasser und bituminösem
Bindemittel gemischt, so werden die restlichen Mengen an Wasser und Bindemitteln,
die jeweils 1/s bis =/s betragen können, unverzüglich während des Misch- und Knetprozesses
zugegeben.
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Es wird auf diese Weise ein hydraulisch abbindender plastisch-elastischer
bituminöser Mörtel erhalten, der besonders zur Herstellung von Formkörpern jeder
Art, z. B. Platten und Dachsteinen, bei hohem Wassergehalt auch für Vergußzwecke
geeignet ist, beispielsweise zum Ausgießen von Pflasterfugen, zum _lusfüllen der
Hohlräume in bituminösen oder nicht bituminösen Makadam-und Splittbelägen, allenfalls
auch zum Schließen der oberen Poren in an und für sich hohlraumarin zusammengesetzten
bituminösen Straßenhelägen, die beim Einbau vor der Verkehrseinwirkung nicht ausreichend
verdichtet wurden.