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Verfahren zur Herstellung von Belägen für Straßenbauzwecke Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Belägen für Straßenbauzwecke,
für Böden, Gehbahnen od, dgl., desgleichen ein Verfahren für alle Arbeiten an Gebäuden,
wie Terrassen, oder für wasserdichte Beläge.
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Es ist bekannt, für die Herstellung der üblichen Beläge Asphalt, Teer
oder Gemische derartiger Stoffe zum Umhüllen der verwendeten Massen zu benutzen.
`renn man Asphalt verwendet, muß man diesem noch Stoffe, wie Erdölprodukte, zusetzen,
um ihn genügend flüssig und damit leichter anwendbar zu machen. Bei Teeren oder
verflüssigten Asphalten hat diese Arbeitsweise zur Folge, daß in den Belägen eine
gewisse Menge von flüchtigen Ölen verbleibt, welche nach der Verlegung mehr oder
weniger schnell verdampfen. Sie gellen auf diese Weise verloren und sind für den
Belag ohne Nutzen. Die vorliegende Erfindung zielt auf die Herstellung von Belägen
ohne flüchtige Bestandteile ab, bei der nur Mischungen verwendet werden, die keine
oder im wesentlichen keine flüchtigen Stoffe enthalten, so daß der Belag sofort
seine endgültigen Eigenschaften hat und sich in der Folgezeit nicht mehr verändert.
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Die Erfindung zielt weiter auf die Herstellung von wasserdichten und
dauerhaften Belägen ab, deren Widerstandsfähigkeit und Zähflüssigkeit verbessert
sind. Die hierzu verwendeten Stoffe sind billiger als die gewöhnlich verwendeten,
leicht zu handhaben und zu transportieren. Zur Herstellung derartiger Beläge sind
keine anderen Ausrüstungen als die gewöhnlich bei Arbeiten dieser Art verwendeten
erforderlich.
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Schließlich erlaubt das Verfahren gemäß der Erfindung die Herstellung
von Belägen in der Kälte, ohne daß es also notwendig ist, die Stoffe auf eine
besondere
Verarbeitungstemperatur zu bringen und entsprechend auszuwählen. -Außerdem werden
die Eigenschaften der verwendeten Stoffe und ihre wechselseitigen Reaktionen nicht
durch Wasser beeinflußt, so daß die Beläge sogar in der Regenzeit hergestellt werden
können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man
als Bindemittel der verwendeten Gesteinsmassen ein pulverförmiges Gemisch aus trocknem
Teer (brai sec)- und Zement verwendet, welchem eine Flüssigkeit zugesetzt wird,
die ein Kohlenwasserstofföl und ein in Gegenwart von Wasser und in der Kälte wirksames
Haftmittel enthält und das Abbinden des pulverförmigen Gemisches bewirkt.-Das dem
pulverförmigen Gemisch zugesetzte flüssige Haftmittel ist eine Natronharzseife,
welche sowohl durch physikalische als auch durch chemische Wirkung an der Bildung
des endgültigen Belages teilnimmt.
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Durch die Einwirkung der flüssigen 'auf die pulverförmige Mischung
treten wechselseitige Reaktionen ein, die das Abbinden des Gesamtgemisches bewirken.
Es bilden sich ein Kohlenwasserstoffbindemittel von hoher Viskosität und ein hydraulisches
BindemitteIs die sich gegenseitig durchdringen und dadurch den Endzustand des Belages
herstellen.
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Man geht von einem pulverförmigen Gemisch A aus trocknem Teer und
Zement aus, welches als Asphaltzement bezeichnet werden kann. Zu diesem Gemisch
gibt man die Flüssigkeit B hinzu, welche ein Kohlenwasserstofföl enthält, dem eine
als Haftmittel wirkende Seife, z. B. eine Natronharzseife, in Wasser suspendiert,
zugesetzt ist. Diese Flüssigkeit stellt- eine homogene Phase dar und kann als lösliches
Öl bezeichnet werden.
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Das Kohlenwasserstofföl des. Gemisches B bildet mit dem trocknen Teer
des Gemisches A eine nicht flüchtige, bildsame Masse von hoher Viskosität. Die Bildung
dieser Masse, welche das plastische Bindemittel darstellt, wird durch den feinverteilten
Zustand des Teers und die wäßrige Unterlage des Gemisches B begünstigt.
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Bei dieser Umwandlung hält die Harzseife des Gemisches B das Kohlenwasserstofföl
in homogener Phase, wodurch dessen Wirkung auf den Teer beschleunigt und die Bildung
eines Kohlenwasserstoffbindemittels in wäßrigem Medium ermöglicht wird.
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Zur gleichen Zeit entsteht aus dem Wasser des Gemisches B und dem
Zement des Gemisches A ein hydraulisches Bindemittel, welches abbindet und das Kohlenwasserstoffbindemittel
umhüllt.
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Bei dieser Reaktion bildet. sich aus dem Zement freier Kalk, und dieser
Kalk reagiert mit der Natronharzseife, wodurch sich diese in unlösliche Kalkseife
umwandelt und Alkali frei wird. Dieses Alkali begünstigt das Abbinden des hydraulischen
Bindemittels: Aus Vorstehendem ergibt sich also, daß jeder der Bestandteile der
beiden Ausgangsgemische A und B
in Reaktion tritt und zur Bildung des
Endzustandes der das Kohlenwasserstoffbindemittel und das hydraulische Bindemittel
enthaltenden Masse beiträgt.
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So wird die Wirkung des Öls des Gemisches B auf den trocknen Teer
des Gemisches A durch die Anwesenheit von Natronseife begünstigt, und zwar trotz
der Anwesenheit des Wassers, welches zum Abbinden des Zements nötig ist. Die Seife
hat die doppelte Wirkung, daß sie einmal -das Gemisch B stabilisiert, und außerdem,
daß sie sowohl physikalisch als auch chemisch auf die Reaktion zwischen Zement und
Wasser und zwischen Teer und Öl einwirkt.
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Zur Herstellung des Asphaltzements A verwendet man trocknen Teer aus
Steinkohle oder Erdöl. Das Gemisch läßt sich in verschiedenen Verhältnissen herstellen.
Zweckmäßig nimmt man 5o Gewichtsprozent trocknen Teer und 5o Gewichtsprozent Zement.
Der trockne Teer wird in Form eines Pulvers von einer Teilchengröße von höchstens
i mm verwendet. Man kann einen aus Erdölhergestellten trocknen Teervon folgenden
Eigenschaften verwenden: Erweichungspunkt (Ring- und Kugelmethode) ioo°, Siedebeginn
35o°, Gehalt an freiem Kohlenstoff (unlöslich in Nitrobenzol) 7 °/o, oder einen
trocknen Steinkohlenteer von folgenden Eigenschaften: Erweichungspunkt Ring- und
Kugelmethode) 7o°, Siedebeginn 35o°, Gehalt an freiem Kohlenstoff =o bis 2o °/a.
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Das Teergemisch wird zuerst mit gewöhnlichem Zement natürlicher oder
künstlicher Herkunft auf die oben angegebene Feinheit zerkleinert. Man arbeitet
zweckmäßig so, daß man den Teer in der Kälte in einem Brecher zerkleinert, wie man
diese in der Zementindustrie verwendet und man den Zement im Verlauf der Zerkleinerung
beimischt.
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Die so erhaltene Mischung A ist wärmebeständig und bleibt noch bei
Temperaturen über ioo° pulverförmig. Sie ist hydrophob und hat aus diesem Grunde
nicht die Neigung, unter dem Einfluß der Luftfeuchtigkeit .zusammenzuklumpen. Sie
ist infolgedessen sowohl im Stapel als auch in den üblichen durchlässigen Säcken
aus Textilien oder Papier aufbewahrt unbegrenzt haltbar> Das: flüssige Gemisch B,
das lösliche Öl, besteht aus einem Kohlenwasserstofföl, einer Natronharzseife und
Wasser. Der Ölgehalt beträgt 7o Gewichtsprozent, der Anteil an Natronharzseife 3o
Gewichtsprozent; der Wassergehalt kann beliebig sein.
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Das Kohlenwasserstofföl kann ein festes Öl sein. Unter dem Ausdruck
festes Öl ist ein Öl zu verstehen, welches sich nicht durch: freiwilliges
Ausscheiden seiner flüchtigen Bestandteile unter den in Frage stehenden Anwendungsbedingungen
(Straßenarbeit) bei den üblichen Temperaturen von 15 bis 2o° umbildet. Entsprechend
dieser Definition handelt es sich um ein Öl, bei welchem die Destillation bei einer
Temperatur von mehr als 25o° beginnt, z. B. um ein Anthrazenöl mit einem Siedepunkt
über 300° und folgenden Eigenschaften: Dichte bei i5° 1,1 bis 1,15, Siedeverhalten
5 °/o bei 32o°, 95 °/o bei q.00°, Viskosität Engler bei 5o° 1,9 bis 2,2,
Phenolgehalt 5 bis 10/0.
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Man kann auch als Öl ein Erdöldestillationsprodukt verwenden.
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Diesem festen Öl kann ein fließendes Öl zugesetzt werden. Unter
fließendem Öl wird ein Öl mit einer Dichte von i verstanden, welches sich
mit Wasser in jedem Mischungsverhältnis vermischen kann.
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Ein solches lösliches Öl wird dadurch erhalten, daß Anthrazenöl
mit einer Dichte von =,i bis i,2 ein
Phenolöl mit einer Dichte von
etwa i und/oder Gas-oder Heizöl mit einer Dichte von o,8 bis o,9 zugeführt wird.
Durch eine geeignete Vermischung dieser Bestandteile bei 6o bis 9o° erhält man dann
ein Endprodukt mit einer Dichte von i.
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Beispiel
| Anthrazenöl . . . . . . . . . . . . . . . . 3o bis 40 0/0 |
| Phenolöl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . io bis 2o °/o |
| Gasöl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . io bis 2o °/o |
| leichtes Heizöl ..... . . . . . . . .. 3o bis 40 0,10 |
Wird ein solches Öl mit Alkaliharzseife versetzt und in Wasser eingegeben, dann
verteilt es sich in demselben gleichmäßig in Form von Wolken nach Art von Kresol
(C,H.. CH3. OH). Durch Zusatz von Natriumsulforizinat (2 bis 5 je iooo) wird diese
Dispension noch begünstigt.
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Zur Herstellung des Belages verwendet man folgende Gewichtsteile:
pulverförmiges Gerhisch A (Asphaltzement) 9o °/o, flüssiges Gemisch i (lösliches
Öl) io 0/0.
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Die Vereinigung des löslichen Öls mit dem Asphaltzement erfolgt teils
an Ort und Stelle, teils im Mischer. Das entstandene Gemisch, das zur Herstellung
der Decke auf dein Boden ausgebreitet wird, wird darauf nach den üblichen Verfahren
einer Belastung ausgesetzt. Der so hergestellte Belag stellt eine feste, wasserdichte
und widerstandsfähige Masse dar, die trotzdem die gewünschte Geschmeidigkeit für
Straßenbau- und andere Zwecke hat.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich in gleicher Weise mit
Trägerstoffen durchführen, welche zuvor mit einer Schutzhülle von löslichem Öl überzogen
sind, worauf dann die blasse mit dem Asphaltzement vereinigt wird.
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Mit dem durch innige Vereinigung des Kohlenwasserstoffbindemittels
und des hydraulischen Bindemittels entstandenen Belag wird ein Erzeugnis erhalten,
daß den natürlichen Asphalten, wie Trinidadasphalt, überlegen ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es im übrigen, die Zähflüssigkeit
des Bindemittels je nach den Erfordernissen einzustellen und dadurch dem Belag die
für seine Verwendung besten Eigenschaften zu geben. Man erhält also mittels gewöhnlicher
billiger Ausgangsstoffe ein künstliches Erzeugnis von gleichem Aufbau und den gleichen
Eigenschaften wie die Naturasphalte, jedoch mit der zusätzlichen Möglichkeit, diese
Eigenschaften zu überwachen und ihre Einstellung gemäß dem jeweiligen Anwendungszweck
vorzunehmen. Beispiel i Herstellung einer Fahrbahndecke für starken Verkehr Als
Aufgabe sei die Neulegung einer tief aufgerissenen Fahrbahndecke gestellt.
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Zu diesem Zweck bringt man gemäß der Erfindung den Belag in zwei aufeinanderfolgenden
Abschnitten auf die Straße auf.
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a) Im ersten Abschnitt stellt man das Profil der Straße mit einem
mageren Beton von grober Körnung in einer Stärke von 5 cm her. Zu diesem Zweck verwendet
man ein Gemisch aus Schotter oder zerkleinertem Gestein 20/40 300 kg, Schotter
3/8 oder 5/i5 300 kg, feiner Sand 300 kg.
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Diesem Gemisch setzt man ioo kg des folgendermaßen zusammengesetzten
Binders zu: Harzseife in Öl gelöst io kg, Emulsion des Kohlenwasserstoffbindemittels
6o kg, Asphaltzement 3o kg.
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Die Harzseife wird in alkalischer Lösung in einem Öl gelöst.
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Das Kohlenwasserstoffbindemittel ist vorzugsweise eine Emulsion von
Asphalt oder ähnlichen bituminösen Stoffen in Wasser unter Zusatz von Stabilisator(en),
und zwar in folgender Zusammensetzung: Öl 5o Gewichtsteile, Wasser 5o Gewichtsteile,
Stabilisator i Gewichtsteil.
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Der Asphaltzement besteht aus einer Mischung von gleichen Teilen Zement
und trocknem Kohlenwasserstoffteer, welche eine solche Körnung aufweist, deren Korngröße
kleiner ist als i mm nach jeder Richtung.
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Das Bindemittel wird in einer Mischmaschine vom Vertikaltyp, z. B.
Wechseltrieb (ä train valseur), oder Horizontaltyp nach Bauart Werner, nach und
nach zugegeben.
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Zuerst gibt man in den Mischer die Gesteins-, mischung, und nach deren
Durchmischung setzt man die in Öl gelöste Harzseife hinzu. Nachdem 2 bis 3 Minuten
gerührt ist, hat die Mischung das charakteristische schimmernde Aussehen einer guten
Umhüllung. Man setzt das Kohlenwasserstoffbindemittel (Teer oder Asphalt) vorzugsweise
in Emulsion zu und rührt i Minute. Die Masse hat dann eine kastanienbraune Farbe.
Man gibt dann den Asphaltzement zu, und nach i Minute weiteren Rührens wird die
Masse wegen des Brechens der Emulsion schwarz. Man kann die Masse sofort aus dem
Mischer entfernen; sie ist für das Aufbringen auf die Straße geeignet.
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Die auf die Straße vergossene Masse, die nach Bedarf mit Harzseife
in Öllösung benetzt wird, wird mit der Gabel oder mit der Harke oder auch mit mechanischen
Mitteln, wie den unter der Bezeichnung Barber Greene oder Motor-Grader bekannten
Straßenfertigern mit verstellbaren Klingen aufgebracht.
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Man verdichtet dann die Decke, indem man entweder mit einer schwingenden
Walze von 1,5 t oder mit einer glatten Walze von 5 t oder einer Walze auf Luftreifen
von gleichem Gewicht, schließlich auch durch sofortigen Kraftfahrzeugverkehr walzt.
Man erhält auf diese Weise eine vollkommen bildsame, wasserdichte Decke, deren Aufbringung
auch in der Kälte und selbst im Regen einwandfrei erfolgen kann.
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b) Die so erhaltene Decke von 5 cm wird darauf mit einer Oberschicht
von einer viel feineren Struktur überzogen, deren Herstellung nachfolgend beschrieben
wird. Dieser Belag -wird i bis 24 Tage nach der Herstellung der unter a) beschriebenen
Decke ausgeführt.
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Zu diesem Zweck mischt man in einem Mischer: Schotter oder zerkleinertes
Gestein 3/8 300 kg, Splitt, kleiner als 2/5, 300 kg, feiner Sand
300 kg.
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Man gießt entsprechend der oben beschriebenen Arbeitsweise nacheinander
hinzu: Harzseife in Öl gelöst io kg, Emulsion des Kohlenwasserstoffbindemittels
6o kg, Asphaltzement 4o bis 6o kg.
Das entstandene Gemisch wird
dann entweder mit der Schaufel oder mit den üblichen mechanischen Geräten in einer
Menge von 20 kg/m2 auf die Straße gegossen.
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Man verdichtet nun mit gummibereiften Walzen oder mit Kraftfahrzeugen,
wie unter a) angegeben, und kann dann zum SchluB mit leichtem Sand bestreuen. Die
Straße wird dann dem Verkehr übergeben. Beispiel 2 Fahrbahndecke für mittleren Verkehr
Für eine Straße von mittlerer Verkehrsdichte, wie eine Stadtstraße oder einen Landweg,
verfährt man wie im Beispiel z unter a) angegeben.
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In diesem Fall jedoch benutzt man zur Herstellung des Betons Zerkleinerungsmaterial,
welches schon an Ort und Stelle auf dem Boden selbst liegt und verbessert dessen
Körnung gegebenenfalls: durch Beimischurigen, z. B. von Kies 5/i5 und/oder 3/8.
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Das Mischen mit der Harzseife in Öllösung; der Emulsion des Kohlenwasserstoffbindemittels
und schließlich dem Asphaltzement erfolgt an Ort und Stelle mit Hilfe z. B. eines
Straßenfertigers nach Motor-,Grader mit verstellbaren Klingen, was gleichzeitig
das gewünschte Profil ergibt. Das Verdichten erfolgt auf 3 bis 5 cm. Beispiel 3
Herstellung von Gehbahnen Man stellt ein Gemisch wie das oben im Beispiel i unter
b) beschriebene her, das heißt, man nimmt auf goo kg Gesteinsmaterial iio bis 130
kg der aus Harzseife in Öllösung, Emulsion des Kohlenwasserstoffbindemittels und
Asphaltzement bestehenden Mischung.
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Dieses Gemisch wird nach dem Verlassen des Mischers direkt auf den
unvorbereiteten Boden aufgebracht. Der Belag wird mittels einer kleinen Walze unter
Besprengen mit Wasser verdichtet.
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Für Gehbahnen mit starkem Verkehr kann der Anteil an Asphaltzement
und Kohlenwasserstoffbindemittel-Emulsion erhöht werden, und zwar auf ioo bis iao
kg Kohlenwasserstoffbindemittel-Emulsion 6o bis 8o kg Asphaltzement. Beispiel ¢
Herstellung von Terrassen Nach dem Abfegen und dem Verstopfen der Fugen oder Spalte
mit einem gemäß Beispiel 3 hergestellten Asphaltbeton bringt man mit Hand oder mittels
Spritzpistole auf den zu überziehenden Boden eine Schicht von Harzseife in Öllösung,
etwa die oben beschriebene Mischung, in einer Stärke von etwa ,300 g/m2 auf.
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Nun bringt man auf den so vorbereiteten Boden mit Spritzpistole oder
von Hand mittels eines Siebes einten Belag von einer Mischung gleicher Teile Sand
und Asphaltzement in einer durchschnittlichen Stärke von i kg/m2 auf. Das pulverförmige
Gemisch wird in Berührung mit dem Boden, der durch die in Öl gelöste Harzseife aktiviert
ist, schnell schwarz und bildet alsbald ein vollständig wasserdichtes Bindemittel.
Man erhält, wie oben beschrieben, eine Schicht von 3 bis 5 mm.
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Je nach Lage des Falles kann man nacheinander mehrere Schichten aufbringen.
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Wenn es sich um Terrassen handelt, die für starken Verkehr bestimmt
sind, bringt man gemäß Beispiel i b) zum Schluß eine Decke von i cm auf.