SE441938B - Forfarande for framstellning av en tryckhallfast och hogstabil beleggningsmassa for starkt belastade ytor - Google Patents

Description

8009021-0 partiklarna i stenmaterialet har mindre möjlighet att omgruppera lsig ju färre stenar som deltar i belastningsäverföringen.

Kraven på bindemedlets egenskaper ökar emellertid i motsvarande grad, och i realiteten har bindemedlets karaktär blivit den för beläggningsmassans stabilitet mest väsentliga faktorn. Det är sålunda väsentligt att bindemedlet låser sten- partiklarna effektivt i sina intagna lägen och förhindrar för- skjutningar eller omgrupperingar av stenpartiklarna. Binde- medelsförmågan kan ökas genom att en större mängd bindemedel i förhållande till mängden stenmaterial tillförs. Då uppstår emellertid problem med s k asfaltavrinning, vilket innebär att den varma asfalten under blandningen med stenmaterialet rinner av stenpartiklarna, vilket dels motverkar syftet med binde- medelsökningen, dels även vållar problem vid lagring och trans- port. Beläggningsmassans stabilitet ökas inte nämnvärt möj- ligen beroende på s k kallflytning i asfalten.

Man har försökt lösa detta problem genom tillsättning av ett finkornígt fillermaterial, men resultatet förefaller inte bli tillfredsställande. Tydligen går skelettprincipen del- vis förlorad vid tillsättning av finkornigt fíllermaterial.

Försök har gjorts att lösa problemet genom tillsättning av asbest-fibrer. Asbest-fibrer har inte visat sig ge skelett- massor tillräcklig stabilitetsäkning med de halter som tek- niskt sett kan användas. Troligen beror detta på asbest-fibrer- nas förmåga att haka i varandra och bilda större aggregat.

Kännedomen om asbest-fibrernas hälsofarlighet gör det dess- utom uteslutet att använda asbest i vägbeläggningar.

I det svenska patentet 211.163 beskrivs även ett be- läggningsmaterial, vilket innehåller mineralfibrer med en diameter om mellan 5 och 15 pm. Inte heller de föreslagna grova mineralfibrerna har visat sig användbara. Troligen ten- derar de att orientera sig parallellt med stenytorna i asfalt- stenmassan och därmed i bindemedelsfilmens plan. De bidrar 8009021101 då knappast till skelettmassans stabilitet. Ingen av de föreslagna metodena har därför kommit till någon större praktisk användning.

Det har nu överraskande visat sig, att en tillsättning av ett mineralfibermaterial med liten fiberdiameter, före- trädesvis ett fibermaterial med en medeldiameter sam är mindre än 5 pm, och där fibrerna är jämnt fördelade i asfalten i huvudsak såsom enskilda fibrer, kraftigt minskar eller eliminerar bindemedlet eller asfaltens ovan nämnda kallflytningsproblem. Därvid får man en bindemedelsfas med egenskaper som ger den färdiga beläggningsmassan avsevärt ökad stabilitet jämfört med tidigare kända beläggnings- massor utan att viskositeten vid blandningstemperaturen blir för hög för en snabb och god blandning. Den ökade stabili- teten beror på en ökad styrka i bindemedlet, vilken troligen beror dels på den ökade tjockleken på bindemedelsfilmen runt stenkornen, dels även på att det tillsatta fibermate- rialet, vilket är jämnt fördelat såsom enskilda fibrer i asfalten, har en armerande inverkan.

Såsom fibrer kan användas många olika typer material förutsatt att fibrerna inte smälter i asfalten, vilken under blandningen med stenmaterialet håller en temperatur om 140-170 eller företrädesvis 1so-16o°c, eeh under fawfeaffning en fibrerna är förhållandevis styva och bibehåller åtminstone en väsentlig styvhet i den varma asfalten. Såsom speciellt lämp- ligt material har visat sig mineralfibrer, t ex stenfibrer, d v s fibrer framställda genom smältning av sten såsom diabas och efterföljande fibrering av smältan. m ovan nämnts ska den genomsnittliga fiberdiametern När den genomsnittliga fiberdiametern Såso vara mindre än 5 pm. underskrider 1 pm minskar fibrernas gynnsamma effekt_märkbart troligen på grund av att tunna fibrer oundvikligen kortas ned 8009021-0 avsevört under blandningsoperationen. Den genomsnittliga fiberdiametern bör alltså ligga mellan 1 och 5 pm. För att ge önskad effekt bör fibrernas tillsättas i viktsmöngd om mellan 0,5 och 20 X av asfaltvikten, vilket motsvararar unge- för 0,03 - 1,2 viktsprocent av den färdiga belöggníngsmassan.

Det är väsentligt att fibrerna inte föreligger i form av tussar eller andra hopbakade aggregat. Detta kan åstadkommas genom en riktigt utförd inblandningsteknik. För att underlätta fördelningen av fibrerna och undvika tussbildning och för att åstadkomma en optimal vätning av fiberytorna med asfalt kan det vara fördelaktigt att fibrerna ytbehandlas med något lämpligt medel. För ändamålet kan allehanda opolöra föreningar användas, t ex vätmedel såsom katjoniska tensider i form av tertiära eller kvartära ammoniumföreningar.

Det ör också fördelaktigt att fibrerna ör så torra som möjligt vid inblandningen i asfalten, och för att uppnå en effekt lik- nande den nömnda behandlingen med vätmedel kan det vara för- delaktigt att före inblandningen av fibrerna i asfalt- eller beläggningsmassan torka fibrerna så att huvuddelen av de vatten- molekyler, som normalt ör absorberade till fibrernas ytor av- lögnas.

Inblandningen av fibrerna kan ske genom tillsättning till stenmaterialet innan asfalten inblandas i dessa, eller fibrerna kan inblandas i den färdiga asfalt-stenmassan.

Speciellt god effekt erhålls emellertid om fibrerna blandas med asfaltmassan innan denna tillsätts till stenmaterialet.

Detta underlättar inblandningen och homogeniseringen av fibrer- na, och blandningen av fiber- och asfaltmaterial kan ske på ett för fibrerna mycket skonsamt sött, så att fibrerna inte bryts sönder.

- En jämn och tussfri fördelning av fibrerna i asfalten 8009021-0 gynnas ytterligare om asfalten i samband med inblandningen av t ex 20-40°C över den temperatur om ca 150-160°C, och stenmaterial sker, var- fibrerna värms, vid vilken blandningen av asfalt- efter asfalt-fiberblandningen kyls till denna temperatur och inblandas i stenmaterialet. Temperaturhöjningen sänker visko- siteten hos asfalten och underlättar därmed en homogen och skonsam inblandning av fibermaterialet, och vidare underlättas vid denna förhöjda temperatur vätningen av fiberytorna, och dispergeringen av fibrerna i asfalten går snabbare och sker effektivare.

För att bedöma inverkan av ínblandningen av fibermate- rialet på asfaltbeläggningens stabilitet framställdes ett antal fibermassor enligt tre olika metoder och inom vardera gruppen med olika mängd inblandad fibermaterial.

Exempel 1 I en blandningsanlüggning för asfaltmassor infördes 3 100 kilogram stenmassa med viss given fördelning av den genomsnittliga kornstorleken. Stenmaterialet uppvärmdes till 160°C, och till stenmaterialet sattes 5,8 kg av ett mineral- fibermaterial benëmnt "INORPHIL 057", vilket material har en medelfiberdiameter av ca 3 pm, och i vilken huvuddelen av fibrerna ligger inom området 1 - 5 pm.

För karaktäriseringen av fiberlängen finns det inga godtagbara direkta metoder. Lämpligen mäts i stället det s k färtjockningstalet (nf), vilket beräknas genom ekvationen nf=§-|1Û 0 där H är viskositeten hos en uppslammning av 1,5 g torr fiber i 200 ml etylenglykol vid 20°C, och där no är viskositeten hos samma etylenglykol utan fiber likaledes vid 20°C mätt med samma utrustning, nämligen Brohkfile viskosimeter med spindel 8009021-0 LV1 eller motsvarande. För "INORPHIL 057" gäller förtjock- ningstalet 1,0 - 5,0.

Till blandningen av stenmoterial och fibermaterial in- blandades 195 kg asfalt.

Efter avslutad blandning uttogs massan och dess stabi- litet eller efterpackningstendens möttes. Detta sker enligt följande metod: En avpossad mängd beläggningsmassa utläggs i en ram av vinkelstål 80 x 80 mm, Ramen, vars längd är 2 000 mm och bredd 400 mm ligger på ett betonggolv. Belöggningsmassan isoleras från betonggolvet med en aluminiumfolie.

Efter två dygn i ca 18°C mäts höjdpositionen för åtta punkter utefter romens mittlinje i förhållande till ramen.

Punkternos inbördes avstånd är 200 mm. Mötpunkten utgörs av en 20 mm cirkulär bricka som vid mätningen läggs på mät- punkten.

Dörefter rullas en cylindrisk vals med bredden 100 mm och diametern 350 mm belastad med 200 kg fem gånger fram och fem gånger åter över massan utefter mittlinjen. De nömnda mätpunkterna upmäts ånyo och differensen gentemot det ursprungliga måttet utnyttjas sam ett mått på massans efterpackning. Vördena jämförs med efterpackningen i en normalmassa, varvid följande värderingsgrund användes: "norma1", 0,8 - 1,2 x normalmassans deformation "viss efterpockning", 1,2 - 1,6 x normalmassons de- formation "tydlig efterpackning", mer än 1,6 x normalmassans deformation. 8D09021:0 Provet visade i detta fall en tydlig efterpackningstendens.

Exempel 2 - 6 Exempel 1 upprepades med samma typ av mineralfiber men med olika mängd inblandad fiber. Inblandningsmängden och re- sultatet redovisas i nedanstående tabell.

Exempel 7 - 9 I dessa exempel inblandades mineralfibermateríalet i den värmda asfalten innan asfalt-mineralfiberblandningen till- sattes och inblandades i stenmaterialet. Resultaten redo- visas i tabell 3 nedan.

Exempel 10 - 12 I dessa exempel värmdes asfalten till 190°C, varefter mineralfibermaterialet inblandades i asfalten, asfalt-mine- ralfiberblandningen kyldes till 160°C och inblandades i sten- materialet. Resultaten redovisas i nedanstående tabell.

Exempel 13 I detta exempel användes som jämförelse mineralfibrer med en genomsnittlig diameter om 6 - 8 pm, men i övrigt för- fos på samma sätt som i exempel 1 ovan.

Exempel 14 I detta fall användes samma typ mineralfiber som i exemplen 1 - 12 ovan, men för att fastställa inverkan av fiberlöngden maldes fibermaterialet så att det fick ett för- tjockningstal om 0,2, 8009021-0 Tabell Exempel Fibertyp kg fibrer X av asfalten Efterpackning 1 INoRPHIL 057 0,6 0,3 z Tydlig 2 " 1,2 0,6 z viss 3 " 3,9 2,0 % Normal 4 " 13,6 7,0 X Normal 5 " 39,0 20,0 X Normal 6 " 58,5 30,0 % Normal 7 INORPHIL 057 0,6 0,3 % Viss 8 " 1,2 0,6 % Viss 9 " 3,9 2,0 % Normal 10 INORPHIL 057 0,6 0,3 % Viss 11 " 1,2 0,6 X Normal 12 " 3,9 2,0 % Normal 13 grav 6-8 pm 13,6 7,0 % Tydlig í14 INORPHIL mald 13,6 7,0 1 Viss/Tydlig Av ovanstående tabell framgår att den minsta mängden inblandad fiber har väsentlig betydelse för materialets sta- bilitet eller efterpackningstendens. Vid en inblandning om *0,3 viktsprocent fibermaterial av den angivna typen får man enligt exemplen 1 - 6 en tydlig efterpaokningstendens och enligt exemplen 7 - 12 en viss efterpockningstendens. I de fall då inblandningsprocenten ligger på ungefär 0,5 eller högre får man däremot en normal efterpackning. Detta gäller speciellt när inblandningen sker enligt exemplen 7 - 9 resp 10 - 12. Tabellen visar även att gravfiber enligt exempel 13 ger en tydlig efterpackningstendens, och att soo9o21,0 alltså fiber med en medeldiameter om mindre än 5 pm har väsentligt bättre egenskaper än grövre fibrer. Tabellen visar även att fiberlängen har viss inverkan, genom att det malda fibermaterial som användes i exempel 14 ger en påtaglig efterpackningstendens.

På bifogade ritning visas schematiskt en anläggning för framställning av beläggningsmassan enligt uppfinningen. I en tank 1 försedd med värmeslingor 2 värms en asfaltmassa 3 till normal blandningstemperatur eller, såsom nämnts ovan till en temperatur som ligger 20-4006 över denna blandningstemperatur.

Den varma asfalten pumpas med hjälp av en pump 4 satsvis över i en blandningsbehållare 5, vilken är försedd med en omrörare 6, och till vilken mineralfibrer satsvis tillsätts från en be- hållare 7. Efter omröring till en homogen blandning pumpas asfalt-fibermassan med hjälp av en pump 8 genom en värmeväxlare 9, där temperaturen på asfalt-fiberblandningen korrigeras till rätt inblandningstemperatur med stenmassan. I det fall att blandningen av asfalt och mineralfibrer skett vid förhöjd temperatur kyls massan, och i det fall att blandningen skett vid den normala inblandningstemperaturen om exempelvis 150-160°C och viss avkylning eventuellt förekommit under hanteringen av massan kan en viss temperaturhöjande korrigering vara nödvändig.

Stenmaterialet värms i en behållare 10 försedd med upp- värmningsorgan 11 och överförs därifrån satsvis till en rote- rande blandartrumma 12. Den från blandningsbehållaren 5 för asfalt och mineralfiber kommande massan pumpas likaledes sats- vis genom värmeväxlaren 9 till blandningstrumman 12 och blandas med stenmaterialet vid samma temperatur på de båda faserna.

Såsom nämnts tidigare kan mineralfibermaterialet till- föras direkt från mineralfiberbehållaren 7 till blandningstrum- man 12 för asfalt och stenmaterial, och i detta fall pumpas givetvis asfalten även direkt från asfalttanken 1 till bland- ningstrumman 12. 8009021-0 10 Det är underförstått att den ovanstående beskrivningen och den på ritningen visade anläggningen endast utgör belysande exempel, och att många olika modifikationer kan förekomma inom ramen för följande potentkrav.

Claims (6)

--_-f s* | .mg n 8009021-0 P a t e n t k r a v
1. l. Förfarande för framställning av en tryckhållfast och högstabil beläggningsmassa för starkt belastade ytor, företrädesvis såsom beläggning för gator och vägar, särskilt beläggning 1 gatukors, före stoppljus, i trafikrondeller och andra starkt trafikerade trafikpunkter, vilken belägg- ningsmassa huvudsakligen innehåller ett stenmaterial, som är bundet av en asfaltmassa, varvid asfalt (3) värms till en temperatur åtminstone överens- stänrnande med rekonlnenderad temperatur för blandning av asfalten med sten- material, parallellt härmed värms stenmaterialet till rekommenderad bland- ningstemperatur, den värmda asfalten och det värmda stenmaterialet blandas till en homogen blandning i proportionerna 15-25 viktsdelar stenmaterial. per viktsdel asfalt, /k ä n n e t e c k n a t av att under hanteringens gång tillsätts 0,5 - 20 viktsprocent räknat på mängden asfalt av ett fiber- material med en genomsnittlig fiberdiameter om mellan l och 5 pm och av en typ som inte löses eller mjuknar i någon väsentlig grad i den varma massan, och av att fibermaterialet behandlas med ett vätningsmedel, t.ex. katjonisk tensid före tillsättande av fibermaterialet till asfalten.
2. 2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t av att fibermaterialet utgörs av mineralfibrer, och av att fibermaterialet tillsätts till den värmda asfalten och blandas till en homogen massa av i asfalten dispergerade fibrer innan asfalten inblandas i stenmaterialet.
3. 3. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att asfalten värms till en temperatur som ligger 20-40°C över den rekommen- derade blandningstemperaturen för asfalt-stenmassa före tillsättningen av fibermaterialet till asfalten eller före blandningen av asfalten och fiber- materialet till den homogena massan.
4. 4. Förfarande enligt något av patentkraven l, 2 eller 3, k ä n n e- t e c k n a t av att fibermaterialet genomtorkas fullständigt före till- sättningen till asfaltmaterialet. soo9q21-o 12
5. 5.' Förfarande enligt något av patentkraven 2 - 5, k ä n n e - t e c k nia t av att asfalt-fiberblandningen kyls till rekommenderad in- blandningstemperatur före blandningen av asfalt-fibermassan med sten- materialet.
6. 6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a t av att det tillsatta fibermaterialet väljs bland en grupp material med förtjockningstalet enligt angiven definition om mellan l,0 och 5,0.