NO824220L

NO824220L - PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF ASPHALT CONCRETE

Info

Publication number: NO824220L
Application number: NO824220A
Authority: NO
Inventors: Anders Per Erik Tyllgren
Original assignee: Skanska Cementgjuteriet Ab
Priority date: 1982-12-15
Filing date: 1982-12-15
Publication date: 1984-06-18

Description

Asfaltbetong kan fremstilles på flere forskjellige måter. En måte er å blande sammen til flytende tilstand oppvarmet asfalt med stenmateriale, hvoretter blandingen legges ut og får kjøle. En annen tradisjonell måte er å Asphalt concrete can be produced in several different ways. One way is to mix asphalt heated to a liquid state with stone material, after which the mixture is laid out and allowed to cool. Another traditional way is to

løse asfalten i et oppløsningsmiddel før sammenblandingen med stenmaterialet, idet stabiliseringen skjer ved at opp-løsningsmiddelet avdunster. I den senere tid har man istedet gjort asfalten lavviskøs (lettflytende) ved at den er blitt emulgert i vann, slik at man får en emulsjon av typen olje-i-vann-emulsjon. Denne asfaltemulsjonen kan spres over et ballastmateriale eller blandes inn i et ballastmateriale for å danne asfaltbetong. Mange anser at bruk av emulsjoner er overlegen i forhold til bruk av varme og oppløsningsmiddel sett fra produksjonstekniske, arbeids-hygieniske, økonomiske og også økologiske synsvinkler. dissolve the asphalt in a solvent before mixing it with the stone material, as the stabilization takes place when the solvent evaporates. In recent times, the asphalt has instead been made low-viscosity (light-flowing) by emulsifying it in water, so that an emulsion of the oil-in-water emulsion type is obtained. This asphalt emulsion can be spread over an aggregate material or mixed into an aggregate material to form asphalt concrete. Many consider that the use of emulsions is superior to the use of heat and solvents from a production technical, work-hygienic, economic and also ecological point of view.

Asfaltemulsjoner er imidlertid beheftet med enHowever, asphalt emulsions are subject to a

iboende teknisk svakhet, nemlig vanskelighet med å styre asfaltavsetningen på ballastmaterialets partikler. Opp- inherent technical weakness, namely difficulty in controlling the asphalt deposition on the particles of the aggregate material. Up-

varmet asfalt stivner ved avkjøling, og oppløsninger av asfalt stivner ved at oppløsningsmiddelet dunster av. Asfaltemulsjonene avgir sin asfalt ved at emulsjonene heated asphalt hardens on cooling, and solutions of asphalt harden when the solvent evaporates. The asphalt emulsions release their asphalt by the fact that the emulsions

brytes ned ved kontakt med ballastmaterialets partikler. Nedbrytingen av emulsjonen innebærer at de i emulsjonen inngående suspenderte asfaltpartiklene slåes sammen og går tilbake til sin opprinnelige kontinuerlige asfaltfase samtidig som emulsjonsvannet frigjøres. Ved kjente metoder for dannelse av asfaltemulsjonbetong har nedbrytingen av emulsjonen blitt styrt av en rekke mer eller mindre kontrollerbare omstendigheter, og det har oppstått store tap av asfaltmaterialet ved langsom nedbryting, alternativ stiv og vanskelig håndterlig masse med dårlig homogenitet når nedbrytingen skjer for raskt. breaks down on contact with the particles of the ballast material. The breakdown of the emulsion means that the suspended asphalt particles contained in the emulsion merge together and return to their original continuous asphalt phase at the same time as the emulsion water is released. In known methods for forming asphalt emulsion concrete, the breakdown of the emulsion has been governed by a number of more or less controllable circumstances, and large losses of the asphalt material have occurred due to slow breakdown, alternatively stiff and difficult to handle mass with poor homogeneity when the breakdown occurs too quickly.

De vanligste arter av asfaltemulsjoner er katio-The most common types of asphalt emulsions are cationic

niske (øvrige er anioniske eller nonioniske), og dette innebærer at de kationiske asfaltpartiklene avvises av partikkel-flåtenes positive ladninger. Nedbrytingen av emulsjonen nic (others are anionic or nonionic), and this means that the cationic asphalt particles are repelled by the positive charges of the particle rafts. The breakdown of the emulsion

initieres iav forskjellige "forstyrrelser", av hvilke den viktigste er at emulsjonen ved blandingen med ballastmaterialet sammenføres med et silikatholdig stenmateriale. different "disturbances" are initiated, the most important of which is that the emulsion, when mixed with the ballast material, is brought together with a silicate-containing stone material.

Som nevnt har det ved de hittil benyttede metodene for fremstilling av asfaltemulsjonsbetong oppstått store tap av asfaltmateriale. Dette synes å bero på at den fullstendige nedbrytingen av asfaltemulsjonen ikke nødvendig-vis skjer umiddelbart (og heller ikke bør skje umiddelbart ettersom massen da blir stiv og vanskelig håndterlig). I ekstreme tilfeller kan nedbrytingen av emulsjonen ved kjente metoder ta flere uker. I normale tilfeller nedbrytes 50-90% av asfaltemulsjonen (antatte siffre) under blandingen av asfaltemulsjonen og stenmaterialet og under den etterfølgende håndtering (lagring, transport, utlegging, velting). As mentioned, the methods used to date for the production of asphalt emulsion concrete have resulted in large losses of asphalt material. This seems to be due to the fact that the complete breakdown of the asphalt emulsion does not necessarily occur immediately (nor should it occur immediately as the mass then becomes stiff and difficult to handle). In extreme cases, breaking down the emulsion using known methods can take several weeks. In normal cases, 50-90% of the asphalt emulsion (assumed figure) breaks down during the mixing of the asphalt emulsion and the stone material and during the subsequent handling (storage, transport, laying, tipping).

De tap som man har kommet ut for ved kjente frem-gangsmåter synes å skje ved at den gjenstående ubrutte asfaltemulsjonen renner ut av belegget og havner ved siden av veien. Dette er særlig påtagelig dersom stenmaterialet har lavt silikatinnhold, er findelsfattig og bløtt eller dersom det nyfremstilte beleggmaterialet utsettes for regn umiddelbart etter utlegging. Resultatet av dette blir at omgivelsene grises til og at produksjonsarbeidet vanskelig-gjøres. Den alvorligste følge av denne mangel på nedbryting av emulsjonen er antagelig at asfaltbetongen mister en vital mengde bindemiddel, som egentlig er nødvendig for at belegget skal kunne motstå trafikkens påkjenninger. The losses that have been incurred by known methods seem to occur when the remaining unbroken asphalt emulsion flows out of the pavement and ends up at the side of the road. This is particularly noticeable if the stone material has a low silicate content, is poor in fines and is soft or if the newly produced coating material is exposed to rain immediately after laying. The result of this is that the surroundings are cluttered and production work is made difficult. The most serious consequence of this lack of breakdown of the emulsion is presumably that the asphalt concrete loses a vital amount of binder, which is actually necessary for the pavement to be able to withstand the stresses of traffic.

Det har ved kontroll av tidligere års produksjoner av såkalt åpen asfaltemulsjonsbetong (AEB 0) vist seg at tap på mellom 25 og 50% av tilsatt mengde asfalt iblant har oppstått, hvilket i seg selv har medført omfattende skader på visse belegg, særlig på slitebanebelegg. When checking previous years' productions of so-called open asphalt emulsion concrete (AEB 0), it has been shown that losses of between 25 and 50% of the added amount of asphalt have sometimes occurred, which in itself has resulted in extensive damage to certain pavements, particularly pavement pavements.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å eliminere ulempene med de kjente metodene for dannelse av asfaltbetong ved sammenblanding av stenmaterialet og asfaltemulsjoner. Oppfinnelsen er basert på innsikten i at asfaltemulsjonen må brytes ned etter den fullstendige sammenblandingen av stenmaterialet og asfaltemulsjon, og ifølge oppfinnelsen skjer derfor en behandling av asfaltbetongen med en emulsjonsnedbrytingsvæske etter at stenmaterialet og asfaltemulsjonen er blandet sammen- Som emulsjonsnedbrytende væske benyttes fortrinnsvis en basisk oppløsning, særlig en vannoppløsning av kalsiumhydroksyd, dersom asfaltemulsjonen er kationisk. Ved anioniske eller nonioniske asfaltemulsjoner benyttes hensiktsmessige emulsjonsnedbrytingsvæsker for disse emulsjonene. De vanligste asfaltemulsjonene er imidlertid kationiske, og da er de basiske oppløsningene hensiktsmessige. Andre teknisk hensiktsmessige asfaltemulsjonsnedbrytningsvæsker er oppløsninger av natriumhydroksyd eller kalsiumoksyd, The present invention aims to eliminate the disadvantages of the known methods for forming asphalt concrete by mixing the stone material and asphalt emulsions. The invention is based on the insight that the asphalt emulsion must be broken down after the complete mixing of the stone material and asphalt emulsion, and according to the invention, the asphalt concrete is therefore treated with an emulsion breaking down liquid after the stone material and the asphalt emulsion have been mixed together. A basic solution is preferably used as the emulsion breaking down liquid, especially a water solution of calcium hydroxide, if the asphalt emulsion is cationic. In the case of anionic or nonionic asphalt emulsions, suitable emulsion breaking liquids are used for these emulsions. However, the most common asphalt emulsions are cationic, in which case the basic solutions are appropriate. Other technically appropriate asphalt emulsion degradation fluids are solutions of sodium hydroxide or calcium oxide,

men disse oppløsningene er både dyrere og i mindre grad hensiktsmessige sett ut fra et arbeidshygienisk synspunkt enn hva den billigere kalsiumhydroksyden er. Kalsiumhydroksyd eller lesket kalk har dessuten den fordel at den er lett tilgjengelig og arbeidshygiensk og økologisk hensiktsmessigere, foruten at den ikke påvirker asfaltbetongen i negativ retning. but these solutions are both more expensive and less appropriate from a work hygiene point of view than the cheaper calcium hydroxide. Calcium hydroxide or slaked lime also has the advantage that it is easily available and more hygienic and ecologically appropriate, besides that it does not affect the asphalt concrete in a negative direction.

Oppfinnelsen skiller seg således fra kjente metoder ved fremstilling av asfaltemulsjonsbetong, bl.a. den metoden der sementpulver innblandes i stenmaterialet før tilførselen av asfaltemulsjonen. Sementpulvereter først og fremst tilført for å suge opp vann fra blandingen og stabilisere materialet. Sementpulveret utgjør da nærmest en del av stenmaterialet i asfaltbetongen. Ifølge oppfinnelsen skal emulsjonsnedbrytingsvæsken imidlertid til-føres etter sammenblandingen eller under de siste stadiene av denne, ettersom man jo først må sikre en nøyaktig sammenblanding for å få en god dekking av stenmaterialet med asfalt, når emulsjonen skal nedbrytes. The invention thus differs from known methods for the production of asphalt emulsion concrete, i.a. the method in which cement powder is mixed into the stone material before the addition of the asphalt emulsion. Cement powder ether is primarily added to soak up water from the mix and stabilize the material. The cement powder then constitutes almost a part of the stone material in the asphalt concrete. According to the invention, however, the emulsion breakdown liquid must be added after the mixing or during the last stages of this, as one must first ensure an accurate mixing in order to obtain a good coverage of the stone material with asphalt, when the emulsion is to be broken down.

Uten å være bundet til noen spesiell teori synes det som om årsaken til den langsomme nedbrytingen av asfaltemulsjonen ved kjente metoder, er at de negativt ladede stenflatene i ballastmaterialet gradvis isoleres under hinner av asfalt, og at det -frigjorte emulsjonsvannet sammen med vannfasen i fortsatt ubrutt emulsjon anrikes på positive ioner, som ytterligere vanskeliggjør agglomo-reringen av resterende suspendert asfalt. Under alle omstendigheter oppspees den gjenværende ubrutte emulsjonen av frigjort emulsjonsvann, noe som gjør at emulsjonen får suksessivt lavere viskositet og får stadig større tendens til å renne ut av asfaltbetongmassen eller belegget når kjente metoder utnyttes. Without being bound to any particular theory, it seems that the reason for the slow breakdown of the asphalt emulsion by known methods is that the negatively charged stone surfaces in the ballast material are gradually isolated under films of asphalt, and that the -released emulsion water together with the water phase in still unbroken emulsion is enriched in positive ions, which further complicates the agglomeration of remaining suspended asphalt. In all circumstances, the remaining unbroken emulsion is spewed up by liberated emulsion water, which causes the emulsion to have a successively lower viscosity and an increasing tendency to flow out of the asphalt concrete mass or the coating when known methods are used.

Ved foreliggende oppfinnelse elimineres denne ulempen ved at emulsjonsnedbrytingsvæsken innblandes i den nyfremstilte, ferdigblandede massen eller sprutes over denne etter at den er lagt ut på beregnet sted, hvor-ved gjenværende ioners avvisende virkning oppheves. Så With the present invention, this disadvantage is eliminated by mixing the emulsion breaking liquid into the newly prepared, ready-mixed mass or spraying it over it after it has been laid out in the intended place, whereby the repulsive effect of the remaining ions is cancelled. So

snart dette har skjedd kan de i suspensjonen fortsatt værende asfaltpartiklene spontant og momentant forenes med hverandre for dannelse av en hinne på ballastmaterialets partikler. as soon as this has happened, the asphalt particles still in suspension can spontaneously and momentarily unite with each other to form a film on the particles of the ballast material.

Som ovenfor nevnt er de vanligste asfaltemulsjonene kationiske, og da foretrekkes en kalsiumhydroksydoppløsning. Fortrinnsvis benyttes en mettet oppløsning. Kalsiumhydroksyden har en oppløsning av 1,8 kg pr. 1000 liter vann, noe som gir et pH over 11. En slik oppløsning er lett å fremstille og å spre i den nyfremstilte asfaltbetongen eller over den utlagte asfaltbetongen. Spredningen kan således skje i asfaltverket etter at blandingen er ferdig eller også skje som et separat tiltak umiddelbart etter ut-leggingsanordningen og også under den etterfølgende behandling av flaten, f.eks. ved valsingen. As mentioned above, the most common asphalt emulsions are cationic, in which case a calcium hydroxide solution is preferred. A saturated solution is preferably used. The calcium hydroxide has a solution of 1.8 kg per 1000 liters of water, which gives a pH above 11. Such a solution is easy to prepare and to spread in the newly prepared asphalt concrete or over the laid asphalt concrete. The spreading can thus take place in the asphalt plant after the mixture is finished or also take place as a separate measure immediately after the laying device and also during the subsequent treatment of the surface, e.g. during rolling.

Ved forsøk i liten målestokk er det konstatert at relativt små mengder "kalkmelk" trenges, og det ser ut som om mengder på 0,5-3, f.eks. 0,5 og 1 liter vann pr.m 2er passe. Den hensiktsmessigste mengden beror imidlertid på mange faktorer,f.eks. sammensettingen av ballastens stenmateriale, mengden asfaltbetong pr. flateenhet osv. Å fastslå den for et visst formål hensiktsmessige mengden emulsjonsnedbrytingsvæske er imidlertid enkel og kan skje ved enkle forsøk. In experiments on a small scale, it has been established that relatively small amounts of "milk of lime" are needed, and it appears that amounts of 0.5-3, e.g. 0.5 and 1 liter of water per m2 are suitable. However, the most appropriate amount depends on many factors, e.g. the composition of the ballast stone material, the quantity of asphalt concrete per unit area etc. Determining the appropriate amount of emulsion breaking liquid for a certain purpose is, however, simple and can be done by simple experiments.

Claims

1. Method for producing an asphalt concrete by mixing stone material and asphalt in the form of an asphalt emulsion, characterized in that the mixture of stone material and the asphalt emulsion is treated with an emulsion degradation liquid for breaking down the asphalt emulsion and precipitation of the asphalt on the stone material.

2. Method according to claim 1, characterized in that the treatment with emulsion breakdown liquid is carried out after the asphalt concrete has been mixed or placed at the intended location.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the treatment is carried out with a basic emulsion breaking down liquid.

4. Method according to claim 3, characterized in that the treatment is carried out with a water solution of sodium hydroxide or calcium oxide or preferably calcium hydroxide.

5. Method according to claim 4, characterized in that the treatment is carried out with a substantially saturated solution of calcium hydroxide.

6. Method according to one or more of the claims from 1-5, characterized in that the asphalt concrete is formed from stone material with such a grain size grading that the asphalt concrete becomes porous for the emulsion breakdown liquid to pass through.