NO150843B - Anvendelse av kiselsyre til forbedring av asfaltbelegg for gate- og veibygg - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører forbedring av mineralske asfaltbelegg for gate- og veibygging.

Utvikling av gatetrafikken i de siste to årtier har medført betydelige endringer. Stadig økende personbilmengde faller sammen med en voksende tunglasttransport. Tunglasttransporten ble dessuten befordret ved tendensen "bort fra skinnene", således at lastetransporten på gateveier har bevirket spesielt høye til-vekstrater. En slutt på denne utvikling kan ennu ikke sees, da kjøretøybygging stadig presenterer større transportkjøretøy. Den sterke påkjenning av veiene eller gatene føre til sterke slitasje-foreteelser i relativt korte tidsavstander. De derved nødvendige reparatur og utbygninger krever årlig høye utbetalinger.

På grunn av den høye belastning eller ikke tilstrekkelig stabilitet kan det sees sammentrykninger og sporforsenkninger i gatebelegg. Om sommeren oppvarmer gateoverflåtene seg til be-traktelige temperaturer. På grunn av det termoplastiske egen-skaper blir bindemidlet mykt og utvider seg. Mangler nu asfaltbelegget de såkalte indre hulrom, trer bitumen eller tjæremassen med en del av de mineralske findeler til overflaten. Oppbygning av asfaltbelegget endrer seg, fordi samtidig splittdeler trykkes nedad ved belastningen. På asfaltbeleggets overflate fremtrer stadig voksende flekker. Man taler da om såkalt "utsvetning". Sporfordypninger avtegner seg og sammentrykninger, spesielt i kurvene, opptrer. Begge foreteelser er farekilder som kan være problematisk ved opptredende fuktighet (vannplaning). Om vinteren sprøgjøres asfalten, idet de"magre" asfalter som på grunn av deres mineralegenskaper ikke kunne oppta høye bindemiddelmengder, er truet. Kuldesprøgjøring fører til løsning av splittpartikler. Overflate-skader og for hurtig slitasje er resultatet. I slike tilfeller taler man om "utmagring" av as faltbelegget. Disse overflater gir gode angrepssteder for strøsalt, således en fornyelse av gate-oversjiktet er nødvendig ofte, dessuten bindelaget.

I lengere tid har det vært bestrebelser i gang for lengere å kunne utnytte disse kostbare investeringer. Forbud mot piggdekk må sees under disse synspunkter. Utvikling av høyverdig og spesielt holdbare gatebelegg er de mer omfangsrike og viktigere alternativer.

Med gatebyggstoffer som er forbedret ved tilsetningsstoffer kan man forsinke slitasjen og øke belastbar-heten. Kjente tilsetningsstoffer er spesielt asbestfibre.og asbestmel, kunststoffgranulater og flytende kunststoffkompo-nenter, samt pulveriserte avfallsstoffer, f.eks. "redslam", fra aluminiumfremstillingen. Asbeststoffene gir delvis meget brukbare resultater. I fremtiden vil man imidlertid måtte se bort fra disse, fordi tilsetningsstoffene skal være sunnhets-skadelige. Kunststoffprodukter tilfredsstiller ikke alltid kravene eller måtte tilføres i for store mengder, således at økonomien bortfalt. Ved blandeprosessen av asfaltbelegg-materialene selv tillater også ofte de nødvendige temperaturer ikke en anvendelse av visse stoffer.

Oppfinnelsens gjenstand er anvendelse av utfelt eller pyrogent fremstilt kiselsyre med en spesifikk overflate (BET) på 150-250 m<2>/g som tilsetning til asfaltbelegg for gate- og veibygging i en mengde fra 0,1 til 10 vekt-%, referert til mineralmasse.

I henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan kiselsyren anvendes i en mengde fra 0,1 til 2 vekt%. Som kiselsyre kan man anvende såvel "en utfelt eller en utfelt og forstøvningstørket, som også en pyrogent fremstilt kiselsyre.

Således kan man som utfelt kiselsyre anvende en kiselsyre med følgende fysikalsk kjemiske data:

Som en ytterligere utfelt kiselsyre som er anvendbar ifølge oppfinnelsen, kan man anvende en kiselsyre med følgende fysikalsk-kjemiske data:

Som en utfelt og forstøvningstørket kiselsyre som kan anvendes ifølge oppfinnelsen, kan man anvende en kiselsyre med følgende fysikalsk-kjemiske data:

Som en ytterligere utfelt og forstøvningstørket kiselsyre som kan anvendes ifølge oppfinnelsen, kan man anvende en kiselsyre med følgende fysikålsk-kjemiske data:

Som pyrogen fremstilt kiselsyre som kan anvendes ifølge oppfinnelsen, kan man anvende en kiselsyre med følgende fysikålsk-kjemiske data:

Det ved anvendelsen ifølge oppfinnelsen dannede asfaltbelegg kan anvendes som øvre eller øverste belegg av en gate eller en vei.

Som kjent kan en gate fremstilles på følgende måte:

Av egnet oppfyllingsmateriale kan det dannes en underbygning som komprimeres med tilsvarende ryste- og valse-apparater. Dette underlag kan påføres et frostbeskyttelsessjikt som kan bestå av elve- eller grubesand resp. mineralbetong. Dette sjikt har den meget viktige oppgave å oppta de årstidsmessige temperaturforskjeller, utlignende mellom overbelegg og underbelegg,

å tjene som drenering. Denne mineralbetong kan bestå av korn-avtrinnet mineralblanding, av sand og brutt natursten ( makadam og splinter). Stentypene kan være basalt, biabas, gabbro, porfyr etc.

Dette frostbeskyttelsessjikt komprimeres likeledes. Derpå følger et asfaltbelegg (asfaltbetong) som kan være oppdelt i tre blande-godstyper: a) Bæresjikt 0-32 mm korning resp. 0-22 mm korning b) Bindesjikt 0-16 mm korning resp. 0-22 mm korning

c) Dekksjikt

0-11 mm korning, 0-8 mm korning resp. 0-5 mm korning.

Asfaltbelegget (asfaltbetong)kan bestå av: Naturstensplint 2-32 mm korning (Edelsplint eller enkelt brutte

splinter)

Sand (rundsand = grube- eller

elvesand)

Brekksand (=sanddelen av makadam-

eller splintproduksjon

fra stenbrudd) 0,09-2 mm korning

Mineralfyller (kalkmel eller

egenfyller fra brekk-

anlegg) 0-0,09 mm korning

Bitumen, stenkulltjære eller blandinger av disse

er bindemiddel for mineralblandingen av de ovennevnte bestanddeler. Ved bitumen- eller bitumentjæreblandinger gir raffineringen for-skjellige' typebetegnelser og innstillinger. Dette retter seg generelt etter slutthårdhet, som spesifiseres med penetrerings-verdien = inntrengningsdybde i tiendedels millimeter eller ring-kuleverdi = inntrengning av en kule i bindemidlet.

Kiselsyretilsetriingene i henhold til oppfinnelsen øker antall indre hulrom ved asfaltprøvelegemer inntil 180 volum%. Disse hulrom forbedrer as faltbetongen og dermed gateoverleggets sommer- og vinterbestandighet. På grunn av det høyre antall av hulrom, lar det seg innføre større bindemiddelmengder i asfalt-massen. Dette muliggjør en bedre vinterresistens, da sprøgjøring av asfaltbelegg ved lave temperaturer minskes. Høyere bindemiddel-deler betyr høyere holdbarhet, fordi det oppstår mindre slitasje-verdier på grunn av mineraldelenes bedre sammenklebning. En "utmagring", den hyppigste slitasjeforeteelse opptrer ikke mer. Gateoverflaten forblir i seg selv lukket og byr knapt angreps-muligheter for strøsalt.

Et høyere hulrominnhold medfører for sommerpåkjenning av gatebelegg avgjørende fordeler når det ved oppvarmning inn-trer plastifiseringer. Bindemiddelmengder som kan opptas av de indre hulrom trer ikke mer til overflaten sammen med mineralske findeler. Flekkdannelse er ikke mer resultatet,fordi samtidig de grovere splintdeler ikke mer trykkes nedad. Asfaltsammen-setningen ifølge oppfinnelsen betyr et tilstrekkelig antall hulrom, hvorved ved oppvarmning og utvidning uttredende bindemiddel-deler finner sted innenfor strukturen, hvor de kan samle seg uten å forårsake skader på gaten.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av noen eksempler:

Forsøksgj ennomføring

For alle forsøk tjener som grunnlag for fremstillingen av asfaltbelegg mineralmasser av samme sammensetning:

Utvinningsstedene for det anvendte gabbro-stenmateriale befinner seg i Gross-Bieberau ved Darmstadt.

Til ovennevnte mineralmasse kommer hver gang som bindemiddel bitumen B 80. Typebetegnelsen B 80 gir penetrasjons-resp. inntrengningsverdi i 1/10 mm (DIN 1995). Tilsetningen av syntetisk kiselsyre foregår referert i vekt% av mineralmassen.

Følgende arbeidsganger ble gjennomført:

1. Oppvarming av de enkelte komponenter for mineralmassen innbefattende kiselsyren og av bindemidlet i tørkeskap

ved 180°C.

2. Splint og sand has i oppvarmbart blandeapparat (tvangs-blander) og blandes.

3. Bindemiddel tilsettes og innblandes.

4. Fyllstoff (stenmel) og kiselsyre tilsettes og blandes homogent (blandetid 2-3 minutter).

Av hver blanding formes i varm tilstand (140°C)

3 Marshall-legemer (med sylindrisk form diameter = 100 mm, høyde =60-65 mm (DIN 1996, blad 4 og 11)) ved hjelp av 50 slag fra hver side med Marshall-komprimeringsapparat. Disse normlegemer be-nyttes til fastslåelse av volumvekt (DIN 1996, blad 4 og 11), Marshall-stabilitet (kp/cm<2>)(DIN 1996, blad 4 og 11) og flyte-verdien DIN 1996, blad 4 og 11 (1/10 mm). Av hver blanding foregår ved konstant temperatur bestemmelse av råtetthet (DIN 1996, blad 7). Det indre hulrom-innhold fremkommer etter fastlagt forskrift og formel av de enkelte bestemmelser.

Formlene for beregning av hulrommet H^^t lyder som følger (Tabeller og oversikter til anvendelse av Shell-Bitumen Januar 1973):

Til kontroll: M + B + H, .. <=><1>00 /~Vol.%_7

bit *-

p

Heri betyr: ) = råtetthet av asfaltblandingen bestemt etter

1 følgende formel:

B = bindemiddelinnholdet i vekt% (DIN 1996, blad 6)

Mg = (100 - B ) = mineralinnholdet i vekt%

^A>bit = volumtetthet av undersøkelsesstykket (DIN 1996, blad 7,

avsnitt 4).

Som kiselsyre kommer det til anvendelse følgende kisel-syrer: FK 320, FK 320 DS, SIPERNAT 22, SIPERNAT 22 S, AEROSIL 200.

De har følgende fysikålsk-kjemiske data:

Utfelt kisels yre FK 300

FK 320 DS utfelt kiselsyre

SIPERNAT 22 utfelt og forstøvningstørket kiselsyre

S IPERNAT 22 S utfelt og forstøvningstørket kiselsyre

A EROSIL 200 pyrogen fremstilt kiselsyre

Resultatene av de enkelte forsøk er sammenstilt i

En asfaltbetong med en bindemiddeldel på 7 vekt% ved denne sammensetning av mineralmassen har uten tilsetning av kiselsyre ingen tilstrekkelig stabilitet og intet tilstrekkelig hulrominnhold.

Sammenligner man de tabelleraiske resultater med hverandre, fastslås omtrent ved alle kiselsyretilsetninger en økning av hulrominnholdet. Marshall-verdien unngår likeledes en økning. Dermed er det bragt bevis for at syntetisk kiselsyre er i stand til å oppta bindemiddel og å bidra til forbedring av hulrominnholdet og stabiliteten.

Claims (1)

1. Anvendelse av utfelt eller pyrogent fremstilt kiselsyre med en spesifikk overflate (BET) på 150-250 m<2>/g som tilsetning til asfaltbelegg for gate- og veibygg i en mengde fra 0,1 til 10 vekt%, referert til mineralmasse.