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Behandlung von Gestein zum Straßenbau Eine schwierige Aufgabe des
bituminösen Straßenbaus ergibt sich aus der Tätsache, daß die Gesteine eine große
Affinität zum Wasser haben, und zwar unterschiedlicher Natur, wobei die Verwandtschaft
zum Wasser bei quarzhaltigem Gestein besonders groß ist. Das hat zur Folge, daß
z. B. bei einer frisch ausgeführten Oberflächenbehandlung, bei welcher zuerst ein
bituminöses Bindemittel auf die Straßenoberfläche aufgespritzt und dann eine Lage
Gesteinssplitt aufgebracht wird, eine gute Verbindung zwischen den Gesteinskörnern
und dem bituminösen Bindemittel nicht eintreten kann, solange das Gestein naß ist.
Nachträglich hinzutretende Feuchtigkeit vermag sich häufig auf der Oberfläche bereits
umhüllten Gesteins auszubreiten und dadurch den Bindemittelfilm vom Gestein abzulösen.
Das kann zur Folge haben, daß bei einer längeren Regenperiode die ganze Oberflächenbehandlung
zerstört wird, weil das vom Bindemittel gelöste Gestein vom Verkehr zur Seite geschleudert
wird.
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Diese Tatsache ist von großer praktischer Bedeutung, und es wurde
schon vielfach versucht, Abhilfe zu schaffen. Dies geschieht u. a. dadurch, daß
man den bituminösen Bindemitteln besondere chemische Stoffe zusetzt, welche sowohl
eine Verwandtschaft zum Gestein, als auch zu dem bituminösen Stoff haben und welche
als Haftungsvermittler zwischen Gestein und Bindemittel wirken sollen. Der Wirkungsgrad
dieser Zusätze ist aber vielfach unbefriedigend, und außerdem handelt es sich meist
um wasserlösliche
Stoffe, welche nachträglich aus dem bituminösen
Belag ausgewaschen werden und seine mechanische Festigkeit beeinträchtigen. Der
geringe Wirkungsgrad ist vor allem darauf zurückzuführen, daß die Moleküle des dem
bituminösen Bindemittel zugesetzten Haftmittels gewissermaßen von diesem verschluckt
werden, daß also nur ein geringer Anteil derselben unmittelbare Berührung mit der
Gesteinsoberfläche bekommt und dadurch eine haftungsverbessernde Wirkung ausüben
kann.
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Um die vollständige Benetzung des Gesteins finit dem haftungsverbessernden
Zusatz zu gewährleisten und diesen möglichst weitgehend auszunutzen, ist es bekanntgeworden,
das Gestein für sich mit dem haftungsverbessernden Mittel zu behandeln und erst
anschließend mit dem bituminösen Bindemittel zu verarbeiten. Man erreicht dadurch,
daß die ganze Gesteinsoberfläche mit einem Film des Haftmittels überzogen wird,
der hauchdünn sein kann. Wird dann das bituminöse Bindemittel hinzugegeben, so ist
eine gute Benetzung des Gesteins auch bei feuchter Witterung möglich.
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Die Anwendung der haftungsverbessernden Zusätze in der einen oder
anderen Weise ist aber durch verschiedene Umstände beschränkt, nämlich einerseits
durch den oft hohen Preis dieser Stoffe, weiterhin durch die Tatsache, daß die straßenbautechnischen
Eigenschaften der bituminösen Bindemittel oft durch die meist vorhandene Wasserlöslichkeit
der Zusatzmittel nachteilig beeinflußt werden. Vor allem ist es aber rein technisch
nicht einfach, das Gestein mit den Haftmitteln zu überziehen, denn dafür ist ein
besonderer Mischvorgang notwendig, der an der Baustelle nur schwer durchzuführen
ist. Wird aber das Gestein längere Zeit vorher, z. B. im Schotterwerk, mit dem Haftmittel
vorbehandelt, dann muß man in Kauf nehmen, da.ß seine Wirkung mit zunehmender Lagerung
stark zurückgeht und durch hinzutretende Feuchtigkeit und Witterungseinwirkung in
verhältnismäßig kurzer Zeit mehr oder weniger aufgehoben wird.
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Es gibt noch einen anderen bekannten Weg, um das Gesteinsmaterial
gegen Feuchtigkeitseinwirkung unempfindlich zu machen, indem man es nämlich in getrocknetem
Zustande mit einem dünnen Film eines zähflüssigen bituminösen Bindemittels überzieht,
also z.: B. mit Heißteer, mit Bitumen oder Verschnittbitumen behandelt. Im Laufe
der Lagerung wird dieser bituminöse Film dann zäher, und in dem Maß geht auch die
schädliche Einwirkung der Feuchtigkeit zurück, denn je zäher der Film auf der Oberfläche
des Gesteins ist, um so weniger wird er durch Feuchtigkeit verdrängt. Dieses Verfahren
hat aber den Nachteil, daß man das Gestein erwärmen und trocknen- muß, damit es
sich mit dem bituminösen Material überzieht. Weiterhin ist dabei notwendig, auch
die bituminösen Stoffe in heißflüssiger Form anzuwenden. Dadurch. werden beträchtliche
Wärmemerigennotwendig, welche die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sehr in Frage
stellen. Weiterhin läßt es sich nicht vermeiden, daß das gebrochene Gesteinsmaterial
durch den bituminösen Überzug, auch wenn er sehr dünn ist, zum Verkleben neigt und
sich deshalb später auf der Straße nicht mehr so leicht ausbreiten läßt wie unbehandelter
Splitt. Aus diesen Gründen ist dem besprochenen Verfahren ein nur beschränktes Anwendungsfeld
gegeben.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, Straßenbaustoffe in Pulverform
zu- verwenden, indem man Sand und gemahlenes Pech miteinander mischt und die so
entstandene Mischung nach dem Ausbreiten auf der Straße mit Öl behandelt. Auf diese
Weise läßt sich jedoch keine gleichmäßige Benetzung und Bindung des Sandes erreichen.
Ferner ist ein Verfahren bekannte, geworden, wonach eine Mischung von feingemahlenem
Pech und Gesteinsstaub mit einem durch Zusatz feinsten Gesteinsmehls in streufähigen
Zustand versetzten Öls an der Baustelle gemischt und dann durch Walzen oder Stampfen
verdichtet wird. Hierbei handelt es sich um eine stampfasphaltartige Masse. Dieses
Verfahren ist jedoch -nicht brauchbar, um beispielsweise Gesteinssplitt auf kaltem
Wege mit einer festhaftenden bituminösen Umhüllung zu versehen.
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Durch die nachstehend beschriebene Erfindung kann feuchtes Gestein
ohne Anwendung von Wärme mit einem dünnen, festhaftenden, bituminösen Überzug versehen
werden, welcher bewirkt, daß von diesem Gesteinsmaterial später, wenn es in Verbindung
mit bituminösen Bindemitteln auf der Straße verarbeitet wird, der Bindemittelfilm
nicht mehr durch Einwirkung von Feuchtigkeit gelöst wird. Dies wird auf folgende
Weise erreicht: Das Gesteinsmaterial, welches seine natürliche Feuchtigkeit aufweisen
kann, wird in einer Mischvorrichtung mit einem geringen Zusatz i. eines gemahlenen
bituminösen Stoffes, also z. B. mit Pechpulver oder pulverisiertem, hocherweichendem
Bitumen, 2. mit Kalkpulver vermengt. Unter Kalkpulver sind in diesem Sinne Mineralpulver
zu verstehen, welche mehr als 6o °/o Calciumoxyd bzw. CaIciumhydroxyd enthalten:
-Solche Verbindungen sind z. B. .der handelsübliche gebrannte Kalk mit in der Regel
mehr als 95 °% Calciumoxyd, dann der gelöschte pulverförmige Kalk, aus mehr als
95)/, Calciumhydroxyd bestehend, weiterhin hydraulische Bindemittel mit überwiegendem
Anteil von gebranntem Kalk; wie Wasserkalk, Romanzement und ferner der eigentliche
Portlandzement, welcher in der Regel mehr als 65 °% Calciumoxyd enthält.
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In der Mischvorrichtung überzieht sich das Gestein mit einer dünnen
Schicht dieser pulverförmigen Stoffe, welche durch die Gesteinsfeuchtigkeit oder
hinzugefügtes Wasser an der Gesteinsoberfläche -festphalten werden. Anschließend
wird dann eine mit Öl-, Fett- oder Harzseifen oder anderen Emulgatoren hergestellte.
Emulsion von Teerölen, Mineralölen oder anderen Stoffen, welche als Lösungsmittel
für das bituminöse Pulver dienen, in entsprechender Menge hinzugegeben. Durch einen
Gehalt dieser Emulsion an hochsiedenden schwerverdunstbaren Teerölen oder Mineralölen,
wie Anthracenöl oder Spindelöl, kann eine Weichmachung des pulverförmigen und damit
harten bituminösen Bindemittels auf den gewünschten Weichheitsgrad erreicht werden.
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Der Anteil des das Gestein umhüllenden Überzuges an Calciumoxyd bzw.
Calciumhydroxyd bildet mit dem Emulgator der Emulsion, welche dadurch ausgefällt
wird,
sogenannte Kalkseifen. Dies sind wasserunlösliche Stoffe, welche sich auf der Gesteinsoberfläche
niederschlagen und deren Benetzung durch bituminöse Stoffe fördern. Das bituminöse
Pulver löst sich in dem Öl bzw. Lösungsmittel auf, und die Lösung bildet einen Film
auf der Oberfläche des Gesteins. Infolge der Wirkung der Kalkseife ergibt sich eine
gute Benetzung des Gesteins durch die bituminöse Lösung unter Verdrängung des auf
dem Gestein und in der Emulsion befindlichen Wassers.
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Die Anwendung der Öle in Emulsionsform hat noch folgenden weiteren
Vorzug: Bei Verwendung der Öle bzw. Lösungsmittel allein wäre es meist schwierig,
die für die Lösung und Weichmachung des bituminösen Pulvers ausreichende, oft sehr
geringe Ölmenge gleichmäßig über das ganze Gestein zu verteilen. Dazu sind erfahrungsgemäß
mindestens i bis 2 °% Öle oder Lösungsmittel notwendig, während für die Lösung und
Weichmachung des bituminösen Pulvers unter Umständen Mengen von 11,0/0 genügen.
Bei den hier vorgeschlagenen Emulsionen ist durch den Wassergehalt die Substanzmenge
bei gleichem Ölgehalt größer und dadurch die vollständige Umhüllung des Gesteins
leichter zu erreichen.
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Man kann bei der Anwendung der Emulsion auch den umgekehrten Weg gehen,
indem man zuerst das Gestein mit der Emulsion umhüllt und dann erst das Pechpulver
und die sonstigen Stoffe zumischt. Dies ist besonders dann zweckmäßig, wenn das
Gestein trocken ist, weil auf den durch die Emulsion benetzten Gesteinsflächen die
pulverförmig zugegebenen Komponenten gut haften. Der Wirkungsgrad des Verfahrens
ist sehr gut. Auf einfache Weise wird das kalte, feuchte Gestein durch einen kurzen
Mischvorgang mit einem bituminösen Film überzogen, welcher gegen Regen- und Feuchtigkeitseinwirkung
unempfindlich ist. Selbst bei lang andauernder Lagerung in Haufen, wie sie aus Gründen
der Vorratshaltung häufig notwendig ist, entsteht keine nachteilige Wirkung. Auch
Feuchtigkeit, welche durch Niederschläge in das Lagergut gelangt, kann dem bituminösen
Film nicht schaden. Durch Veränderung des Teeröl- bzw. Lösungsmittelzusatzes kann
die Härte und Klebfähigkeit des bituminösen Filmes unterschiedlich gestaltet werden,
je nachdem es sich für die anschließende Verarbeitung als notwendig erweist.
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Beispielsweise kann der bituminöse Film bezüglich der Klebfähigkeit
so eingestellt werden, daß diese sehr gering ist, so daß das vorbehandelte Gesteinsmaterial
sich fast in derselben Weise schaufeln und ausbreiten läßt wie unbehandelter Splitt,
was für die leichte Verarbeitung z. B. bei der Ausführung von Oberflächenbehandlungen
erwünscht ist. Im Gegensatz zu der chemisch wirksamen, haftungsverbessernden Zusätzen,
welche in der Regel in ihrem chemischen Aufbau dem späteren bitumninösen Bindemittel
nicht verwandt sind und oft dessen Eigenschaften, z. B. Dehnbarkeit und Wasserbeständigkeit,
nachteilig beeinflussen, besteht der auf die beschriebene Weise erzeugte Film auf
der Gesteinsoberfläche aus demselben Grundstoff, wie er auch in den anschließend
verwendeten zur Verkittung des Gesteinsmaterials notwendigen bituminösen Bindemitteln
enthalten ist. Es sind keinerlei schädliche oder sonstige wasserlösliche Stoffe
darin enthalten. Die Möglichkeit zur Mitverwendung von füllerartigen Gesteinsmehlen
verbessert die Verbindung des Gesteins mit 'dem bituminösen Bindemittel und erweist
sich in der Praxis als wesentlicher Vorzug.
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Das beschriebene Verfahren eignet sich nicht nur zur Vorbehandlung
von Gestein, welches danach mit weiterem Bindemittel verarbeitet wird, sondern es
läßt sich auch zur Herstellung von einbaufähigen Belagsmischungen mit Vorteil anwenden.
Beispiele i. ioo Gewichtsteile Gesteinssplitt der Körnung 8/i2 mm werden im Mischer
mit i Gewichtsteil Pechpulver und 1/2 Gewichtsteil pulverisiertem gebranntem Kalk
vermischt. Anschließend werden 2 Gewichtsteile einer wäßrigen Emulsion zugegeben,
welche als disperse Phase 6o Teile Teeröl des Siedebereichs Zoo bis 3oo° C enthält,
hergestellt in bekannter Weise unter Verwendung üblicher Emulgatoren, wie Fettsäuren,
Harzsäuren, Sulfosäuren usw. 2. 4o Gewichtsteile Gesteinssplitt i2/18 mm, 3o Gewichtsteile
Gesteinssplitt 8/i2 mm, 2o Gewichtsteile Gesteinssplitt 3/8 mm, io Gewichtsteile
Brechsand o/3 mm werden in einem Mischwerk mit 4 Gewichtsteilen Pechpulver und i
Gewichtsteil Kalkhydratmehl vermengt. Hierauf werden 4,5 Gewichtsteile einer Emulsion
beigemischt, welche folgende Zusammensetzung hat: 5o Gewichtsteile Anthracenöl,
46 Gewichtsteile Wasser, 2 Gewichtsteile Tallöl, 2 Gewichtsteile Natronlauge. Es
ergibt sich ein Mischgut, das zur Herstellung von Teppichbelägen auf Straßen, Plätzen,
Höfen, Gehwegen usw. sowie zur Instandsetzung von Straßendecken geeignet ist.