EP0215139A1 - Verfahren zur Erneuerung von Fahrbahndecken - Google Patents

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EP0215139A1
EP0215139A1 EP85111339A EP85111339A EP0215139A1 EP 0215139 A1 EP0215139 A1 EP 0215139A1 EP 85111339 A EP85111339 A EP 85111339A EP 85111339 A EP85111339 A EP 85111339A EP 0215139 A1 EP0215139 A1 EP 0215139A1
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aromatic oil
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    • E01C23/065—Recycling in place or on the road, i.e. hot or cold reprocessing of paving in situ or on the traffic surface, with or without adding virgin material or lifting of salvaged material; Repairs or resurfacing involving at least partial reprocessing of the existing paving
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Definitions

  • the invention relates to a method for renewing, in particular, deformed road surfaces using old asphalt with the following features:
  • the road surface to be renewed with the upper layer of asphalt is heated; the heated asphalt layer is loosened, and the particles obtained are evenly distributed over the pave width, with the particles being mixed;
  • the particles distributed in a new layer are compacted to obtain a road surface.
  • the invention has for its object to provide a method for renewing road surfaces using old asphalt, with which the quality of new road surfaces in terms of durability and grip achieved and exceeded.
  • the object is achieved in that before the particles are mixed, amorphous polyolefins are added as copolymers of ⁇ -olefins with selected monomers in such a way that the mixed product is semi-hard to soft and tends to stick even at elevated outside temperatures; the amount added is 0.3 to 0.5% by weight of the processed asphalt or approximately 7% of its total binder content.
  • the characterized amorphous polyolefins are commercially available from Chemische Werke Huels AG under the name "Vestoplast", the “Vestoplast 708" being particularly suitable.
  • the characterized amorphous polyolefins are available as granules, whereby the surface of the product is provided with a separating agent and with a powder to prevent the granules from caking.
  • “Vestoplast” is intended for the production of hot melt adhesives and hot melts.
  • “Vestoplast” can also be used directly as a laminating adhesive.
  • the amorphous polyolefins are therefore added dissolved in an aromatic oil.
  • the aromatic oil must be compatible with the bitumen.
  • the quality WD3 lubricant has proven to be particularly suitable.
  • the amorphous polyolefins can be dissolved in the aromatic oil at about 100 ° C. and a mixture solution with half polyolefins and half aromatic oils is obtained. This mixture solution should have a waxy consistency at room temperature. The mixture solution is well suited to penetrate the old asphalt and to refresh the aged bitumen and make it more supple.
  • the amorphous polyolefins also show when mixed with asphalt good adhesion to the granular components of the pavement, which explains the increased stability of the renewed pavement.
  • a device known per se as shown in FIGS. 1 and 2, can be used.
  • This consists of a chassis with a driver's cab 2 at the rear and a number of devices that are mounted on the chassis.
  • a tank 3 is provided, which is normally provided for receiving bitumen and has heating devices and a line to a mixer 4.
  • a mixed solution of amorphous polyolefins and aromatic oils is filled in, as will be described in more detail in a later section.
  • a heater 5 is provided for the asphalt layer 10 located below.
  • the heating zone 5 is followed by a loosening device 6, which can be designed as a rigid loosener or as a rotating loosener.
  • a distribution screw 7 is arranged downstream in the direction of movement.
  • the loosened old asphalt layer is fed to the mixer 4, which is designed as a compulsory mixer, above which a row of nozzles for distributing the mixed solution from the tank 3 is arranged.
  • the mixer 4 the old asphalt particles are thoroughly mixed with the mixed solution and the mixture obtained is fed to a spreading auger 8 in front of a screed 9.
  • the processed material is installed by the auger and the screed in the appropriate width as a new road surface, which is then compacted by a roller, not shown.
  • the renewed road surface showed increased stability and durability even compared to normal fine asphalt concrete, as the following test shows with a molded Marshall body, which compacts at a compression temperature of 130 to 140 ° C and a load of 52.5 kg at 70 ° C was loaded with a stamp of 5 cm2, the following penetration depths being measured:
  • the "vestoplast” is a mixed product of amorphous polyolefins, which can be addressed as copolymers of ⁇ -olefins with selected monomers.
  • the mixed product is semi-hard to soft and tends to stick even at elevated outside temperatures.
  • "Vestoplast” is supplied in various standard types by Chemische Werke Hüls AG, D-4370 Marl, and "Vestoplast 708" has proven to be particularly suitable for the intended application.
  • the melt viscosity at 190 ° C, measured with the rotary viscometer, is about 8000 mPa s.
  • the softening point measured according to DIN 52011 with a ring and ball, is approximately 105 ° C.
  • the penetration 100/25/5 based on DIN 52010, measured in 0.1 mm, is approximately 20.
  • the breaking point according to Fraass DIN 52012 is approximately -30 ° C. Because of its amorphous character, "Vestoplast” does not have a sharp melting point, but a softening area. As with all thermoplastics, the viscosity of the melt drops with increasing temperature.
  • the aromatic oil of quality WD-3 can be obtained from Chemische Kunststoffe GmbH Pluto, D-4690 Marl, and has the following physical and mechanical properties:
  • the mixture solution of "vestoplast” and "WD-3 oil” was prepared in a heatable tank with an agitator at about 100 ° C.
  • the mixing ratio is about 50:50% by weight, but deviations of ⁇ 10% are possible without further ado, since even then a thin liquid mixture solution can be obtained at the specified temperature, which can be atomized into the finest drops and can therefore be metered well.
  • the mixture solution can also be stored in barrels and can only be made thin in the heatable tank 3 if necessary.
  • the amount added depends primarily on the binder content of the asphalt, namely that the polyolefins should amount to 7 ⁇ 1% by weight of the target total binder content in the renewed pavement.
  • This total binder content is composed of the bitumen content found, the polyolefin added and the aromatic oil added, and any bitumen addition necessary to achieve the desired binder content. If, for example, a binder content of 6% is to be achieved and a bitumen content of 4% is found, there is an addition of about 0.4% by weight of polyolefins, based on the processed asphalt. If aromatic oil was added in approximately the same amount, then about 1.2% of bitumen would have to be added in order to achieve the desired total binder content of 6%. In practice, the amounts of polyolefins added are then about 0.3 to 0.5% by weight of the processed asphalt.
  • the total binder content is therefore the reference basis for the addition of polyolefins, the proportion of which, as stated, should be 7 ⁇ 1% by weight of the total binder content.
  • a proportion of about 14% by weight of the total binder content is then obtained.
  • the process is not limited to processing old asphalt alone. During the reprocessing, minerals or finished mix can be added to the asphalt if there are reasons for this.
  • the mixture solution of the polyolefins and the aromatic oils is sprayed onto the roadway to be renewed, which was previously heated.
  • the roadway to be renewed is milled off, and as a result, as well as a downstream whirler, the particles generated are mixed intensively with the mixed solution.
  • the screed With the screed, the material is evenly installed and subsequently compacted in a known manner using rollers.
  • the polyolefins can also be applied as fine granules to the highly heated surface of the roadway to be renewed and can be mixed intensively by subsequent milling and whirling or even in a compulsory mixer.
  • aromatic oil can also be added to refresh the aged bitumen.

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Abstract

Verfahren zur Erneuerung von Fahrbahndecken mit Zusatz von amorphen Polyolefinen in einem Anteil von etwa 7 Gew.% vom Gesamtbindemittelgehalt der erneuerten Fahrbahndecke. Zum besseren Einbringen und Durchmischen werden die Polyolefine zuvor in aromatischem Öl aufge­löst, vorzugsweise in einem Mischungsverhältnis 50 % zu 50 %. Diese Mischungslösung wird als 14%iger Anteil, bezogen auf den Gesamtbindemittelgehalt, zugegeben.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erneuerung von insbesondere deformierten Fahrbahn­decken unter Verwendung von Altasphalt mit folgenden Merkmalen:
    Die zu erneuernde Fahrbahndecke mit der oberen Asphalt­schicht wird aufgeheizt;
    die erhitzte Asphaltschicht wird aufgelockert, und dabei erhaltene Partikel werden gleichmäßig auf die Einbaubreite verteilt, wobei eine Durchmischung der Partikel erfolgt;
    die in neuer Schicht verteilten Partikel werden zum Erhalt einer Fahrbahndecke verdichtet.
  • Bei bekannten Verfahren dieser Art wird entweder ohne Zusatz von frischem Asphalt gearbeitet (Reshape-­Verfahren), oder es wird auf die plastifizierte Altdecke frisches Mischgut aufgebracht (Repaven), oder das aufge­heizte Material wird zusätzlich abgeschält und einem Zwangsmischer zugeführt, in welchem neues frisches Misch­gut zugesetzt und vermischt wird (Remix-Verfahren). Die Anwendung dieser Verfahren hängt von der Güte des Altasphalts und von den Anforderungen an die neue Fahrbahn­decke ab. Alte Fahrbahndecken verarmen mit der Zeit etwas an Bitumen, und dessen Bindefähigkeit nimmt zusätzlich ab, so daß mit Altasphalt erneuerte Fahrbahndecken nicht die Güte erwarten lassen, die mit neuem Material möglich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erneuerung von Fahrbahndecken unter Verwen­dung von Altasphalt zu schaffen, mit dem die Güte von neuen Fahrbahndecken hinsichtlich Haltbarkeit und Griffig­ keit erreicht und übertroffen wird.
  • Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß vor der Durchmischung der Partikel eine Zugabe von amor­phen Polyolefinen als Copolymere von α-Olefinen mit ausgewählten Monomeren erfolgt, derart, daß das Mischpro­dukt halbhart bis weich ist und bereits bei erhöhten Außen­temperaturen zum Kleben neigt; die Zugabemenge beträgt 0,3 bis 0,5 Gew.% des aufgearbeiteten Altasphalts bzw. etwa 7 % seines Gesamtbindemittelgehalts.
  • Die charakterisierten amorphen Polyolefine sind im Handel von den Chemischen Werken Hüls AG unter der Bezeichnung "Vestoplast" erhältlich, wobei das "Vestoplast 708" besonders geeignet ist. Die charakterisierten amor­phen Polyolefine sind als Granulat lieferbar, wobei die Oberfläche des Produktes mit einem Trennmittel und mit einer Puderung versehen ist, um ein Zusammenbacken des Granulats zu verhindern. "Vestoplast" ist nämlich zur Her­stellung von Schmelzklebern und Hotmelts vorgesehen. "Vestoplast" kann auch direkt als Laminierkleber verwen­det werden.
  • Diese Klebstoffeigenschaft macht jedoch die direkte Verarbeitung bei der Erneuerung von Fahrbahndecken schwierig, angefangen von der Zugabe bis zur Verteilung in den Altasphaltpartikeln.
    Gemäß weiterer Erfindung erfolgt deshalb die Zugabe der amorphen Polyolefine aufgelöst in einem aromatischen Öl. Das aromatische Öl muß mit dem Bitumen verträglich sein. Der Schmierstoff der Qualität WD3 hat sich als besonders geeignet herausgestellt. Man kann die amorphen Polyolefine bei etwa 100°C in dem aromatischen Öl auflösen und eine Mischungslösung mit je zur Hälfte Polyolefine und zur Hälfte aromatische Öle erhalten. Diese Mischungslösung sollte bei Raumtemperatur eine wachsartige Konsistenz aufweisen. Die Mischungslösung ist gut geeignet, den Alt­asphalt zu durchsetzen und dabei das gealterte Bitumen auf­zufrischen und geschmeidiger zu machen. Die amorphen Polyolefine zeigen auch in der Durchmischung mit Asphalt eine gute Haftfähigkeit an den körnigen Bestandteilen der Fahrbahndecke, wodurch die erhöhte Standfestigkeit der erneuerten Fahrbahndecke zu erklären ist.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
    • Fig. 1 eine fahrbare Anlage zu Erneuerung von Fahrbahndecken, von der Seite gesehen und in schematischer Darstellung, und
    • Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit daraus, in perspektivischer Darstellung.
  • Bei dem neuen Verfahren kann ein an sich bekann­tes Gerät, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, verwendet werden. Dieses besteht aus einem Fahrgestell mit einem hinten angebrachten Fahrerstand 2 und einer Reihe von Einrichtungen, die am Fahrgestell montiert sind. Nach­folgend sollen nur die Einrichtungen erwähnt werden, die für das neue Verfahren von Bedeutung sind. Am vorderen Ende des Fahrgestells ist ein Tank 3 vorgesehen, der normalerweise zur Aufnahme von Bitumen vorgesehen ist und über Heizeinrichtungen sowie eine Leitung zu einem Mischwerk 4 verfügt. Statt des Bitumens wird jedoch eine Mischlösung aus amorphen Polyolefinen und aromatischen Ölen eingefüllt, wie in einem späteren Abschnitt näher beschrieben wird. Im Bereich unterhalb des Tanks 3 sowie im vorderen Zwischenradbereich ist eine Heizung 5 für die darunter befindliche Altasphaltschicht 10 vorgesehen. An die Heizzone 5 schließt sich ein Auflockerungsgerät 6 an, welches als starrer Auflockerer oder als rotieren­der Auflockerer ausgebildet sein kann. In Bewegungsrich­tung nachfolgend ist eine Verteilerschnecke 7 angeordnet. Die aufgelockerte Altasphaltschicht wird dem Mischwerk 4 zugeführt, das als Zwangsmischer ausgebildet ist, über dem eine Düsenreihe zur Verteilung der Mischlösung aus dem Tank 3 angeordnet ist. In dem Mischwerk 4 werden die Altasphaltpartikel mit der Mischlösung innig durchmischt und die erhaltene Mischung einer Verteilerschnecke 8 vor einer Bohle 9 zugeführt. Das aufbereitete Material wird durch die Verteilerschnecke und die Bohle in passender Breite als neue Fahrbahndecke eingebaut, die anschließend durch eine nicht dargestellte Walze verdichtet wird.
  • Die erneuerte Fahrbahndecke zeigte eine erhöhte Stabilität und Haltbarkeit selbst gegenüber normalem Asphaltfeinbeton, wie der nachfolgende Versuch mit einem ausgeformten Marshall-Körper ergibt, der jeweils bei einer Verdichtungstemperatur von 130 bis 140°C verdichtet und bei einer Belastung von 52,5 kg bei 70°C mit einem Stempel von 5 cm² belastet wurde, wobei folgende Eindring­tiefen gemessen wurden:
    Figure imgb0001
  • Bei dem "Vestoplast" handelt es sich um ein Mischprodukt aus amorphen Polyolefinen, die als Copoly­mere von α-Olefinen mit ausgewählten Monomeren ange­sprochen werden können. Das Mischprodukt ist halbhart bis weich und neigt bereits bei erhöhter Außentemperatur zum Kleben. "Vestoplast" wird in verschiedenen Standard­typen von den Chemischen Werken Hüls AG, D-4370 Marl, geliefert, und "Vestoplast 708" hat sich als besonders geeignet für den vorgesehenen Anwendungsfall herausge­stellt. Die Schmelzviskosität bei 190°C , gemessen mit dem Rotationsviskometer, beträgt etwa 8000 mPa s . Der Erweichungspunkt , nach DIN 52011 mit Ring und Kugel gemessen, beträgt etwa 105°C. Die Penetration 100/25/5 in Anlehnung an DIN 52010, gemessen in 0,1 mm, beträgt ungefähr 20. Der Brechpunkt nach Fraaß DIN 52012 beträgt ungefähr -30°C. Wegen seines amorphen Charakters besitzt "Vestoplast" keinen scharfen Schmelzpunkt, sondern einen Erweichungsbereich. Die Viskosität der Schmelze fällt wie bei allen Thermoplasten mit steigender Temperatur.
  • Das aromatische Öl der Qualität WD-3 kann von Chemische Betriebe GmbH Pluto, D-4690 Marl, bezogen werden und hat folgende physikalische und me­chanische Eigenschaften:
    Figure imgb0002
  • Die Mischungslösung aus "Vestoplast" und "WD-3-­Öl" wurde in einem heizbaren Tank mit Rührwerk bei etwa 100°C zubereitet. Das Mischungsverhältnis beträgt etwa 50:50 Gew.%, jedoch sind Abweichungen von ± 10 % ohne weiteres möglich, da man auch dann eine dünnflüssige Mischungslösung bei der angegebenen Temperatur erhalten kann, die sich zu feinsten Tropfen verdüsen und somit gut dosieren läßt. Die Mischungslösung kann im übrigen in Fässern gelagert werden und erst bei Bedarf in dem heizbaren Tank 3 dünnflüssig gemacht werden.
  • Die Zugabemenge richtet sich in erster Linie nach dem Bindemittelgehalt des Asphaltes aus, und zwar sollen die Polyolefine 7 ± 1 Gew.% des angestrebten Gesamt­bindemittelgehalts in der erneuerten Fahrbahndecke be­tragen. Dieser Gesamtbindemittelgehalt setzt sich dabei zusammen aus dem vorgefundenen Bitumengehalt, den zuge­gebenen Polyolefin und dem zugegebenen aromatischen Öl sowie einer gegebenenfalls zur Erreichung des ange­strebten Bindemittelgehaltes erforderlichen Zusatzes von Bitumen. Wenn beispielsweise ein Bindemittelgehalt von 6 % erreicht werden soll und ein Bitumengehalt von 4 % vorgefunden wird, ergibt sich eine Zugabe von etwa 0,4 Gew.% an Polyolefinen, bezogen auf den aufgearbeiteten Asphalt. Bei einer Zugabe von aromatischen Öl in etwa gleicher Menge wäre dann noch etwa 1,2 % an Bitumen zuzu­setzen, um den angestrebten Gesamtbindemittelgehalt von 6 % zu erreichen. In der Praxis betragen die Zugabemengen an Polyolefinen dann etwa 0,3 bis 0,5 Gew.% des aufge­arbeiteten Asphalts.
  • Der Gesamtbindemittelgehalt ist also Bezugsbasis für die Zugabe von Polyolefinen, deren Anteil , wie ange­geben, 7 ± 1 Gew.% des Gesamtbindemittelgehalts betragen soll. Bei der Verwendung der Mischlösung aus Polyolefi­nen und aromatischen Ölen im Gewichtsverhältnis von 1:1 erhält man dann einen Anteil von etwa 14 Gew.% des Gesamtbindemittelgehaltes.
  • Das Verfahren ist nicht auf die Aufarbeitung von Altasphalt allein beschränkt. Bei der Wiederaufarbeitung können dem Asphalt Mineralstoffe oder fertiges Mischgut beigegeben werden, wenn hierfür Gründe bestehen.
  • Die praktische Anwendung des Verfahrens läßt sich mit allen Maschinen verwirklichen, die für die Wiederauf­arbeitung von alten Fahrbahnbelägen an Ort und Stelle (Recycling in Place) geeignet sind.
  • Bei Maschinen für das eingangs erwähnte Repave-­Verfahren wird die Mischungslösung der Polyolefine und der aromatischen Öle auf die zu erneuernde Fahrbahn aufgesprüht, welche zuvor aufgeheizt wurde. Die zu erneuernde Fahrbahn wird abgefräst, und dadurch sowie durch einen nachgeordneten Wirbler werden die erzeugten Partikel mit der Mischlösung intensiv vermischt. Mit der Bohle wird das Material gleichmäßig eingebaut und nachfolgend in bekannter Weise mit Walzen verdichtet.
  • Man kann die Polyolefine auch als feines Granulat auf die stark erhitzte Oberfläche der zu erneuernden Fahrbahn aufbringen und durch das nachfolgende Fräsen und Wirbeln oder auch in einem Zwangsmischer für eine intensive Vermischung sorgen. Aromatisches Öl kann auch in diesem Fall zugegeben werden, um das gealterte Bitumen aufzufrischen.
  • Bevorzugt wird jedoch die Zugabe als Polyolefin-­aromatisches Öl-Mischungslösung, da diese in zweifacher Weise wirkt:
    • a) Das aromatische Öl erweicht und frischt das gealterte Bitumen auf, macht es geschmeidig und begünstigt zugleich die Verteilung der Polyolefine;
    • b) die Polyolefine erhöhen die Haftfestigkeit des Binde­mittels und modifizieren dieses im Sinne einer höheren Standfestigkeit , eines höheren Verformungswiderstandes und Alterungsbeständigkeit der erneuerten Fahrbahndecke.

Claims (5)

1. Verfahren zur Erneuerung von insbesondere deformierten Fahrbahndecken unter Verwendung von Alt­asphalt mit folgenden Merkmalen:
die zu erneuernde Fahrbahndecke mit der Altasphaltschicht (10) wird aufgeheizt;
die erhitzte Altasphaltschicht (10) wird aufgelockert und dabei erhaltene Partikel auf die Einbaubreite gleich­mäßig verteilt, wobei eine Durchmischung der Partikel erfolgt;
die in neuer Schicht verteilten Partikel werden zum Erhalt einer Fahrbahndecke verdichtet;
gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen:
vor der Durchmischung der Partikel erfolgt eine Zugabe von amorphen Polyolefinen als Copolymere von -Olefinen mit ausgewählten Monomeren, derart, daß das Mischprodukt halbhart bis weich ist und bereits bei erhöhten Außen­temperaturen zum Kleben neigt;
die Zugabemenge beträgt 0,3 bis 0,5 Gew.% des aufgearbei­teten Altasphalts bzw. etwa 7 % seines Gesamtbindemittel­gehalts.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der amorphen Polyolefine, aufgelöst in einem aromatischen Öl, erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß als aromatisches Öl ein Schmierstoff der Qualität WD-3 verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die amorphen Polyolefine bei etwa 100°C in dem aromatischen Öl aufgelöst worden sind und die Mischlösung etwa zur Hälfte je aus den Polyolefinen und dem aromatischen Öl besteht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mischlösung bei Raum­temperatur eine wachsartige Konsistenz aufweist und bei etwa 100°C dünnflüssig ist.
EP85111339A 1985-09-07 1985-09-07 Verfahren zur Erneuerung von Fahrbahndecken Expired EP0215139B1 (de)

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