SE460203B - Belaeggningsmassa med draenerande verkan samt foerfarande foer dess framstaellning - Google Patents

Description

450 zos beläggningarna och återförs inte såsom grundvatten utan samlas som dagvatten, som i sin tur måste avledas och ofta även renas. Även om problem med vattenplaning normalt inte förekommer på Dar- keringsplatser så bör dessa vara så vattenfria som möjligt efter- som människor måste gå där.

En lösning på de nämnda problemen har varit att ge vägbanan, parkeringsplatsen eller liknande en beläggning med en stor hålrums- halt, så att beläggningen därigenom blir vattengenomsläpplig. Vid sådana beläggningsmassor, som består av stenmaterial med asfalt som bindemedel, och som alltså består av grovmaterial och fin- material har man givit beläggningsmassan en låg halt av finmaterial, så att massan får ett stort antal kommunicerande hålrum. Eftersom alltså endast en del av hålrumsvolymen för stenmaterialet fylls ut av asfalt eller annat finmaterial återstår en viss hålrumsvolym i den färdiga beläggningsmassan. Denna hålrumsvolym ligger i väl dränerade massor vid minst l5-25 % att jämföra med normala, icke- dränerande beläggningsmassor, som enligt gällande svenska bestäm- melser ska ha en hålrumsvolym om 2-6 %.

Erfarenheterna av sådana så kallade ABU-massor (eng Open- grades Asphalt Friction Courses) har visat att sådana massor vid sidan av den nämnda dräneringsegenskapen har flera andra goda egenskaper. Bland dessa märks att de mot gummidäck ger hög frik- tion och en tyst gång. Vägmarkeringar syns bättre och håller längre gentemot slitage. Särskilt nattetid ger våta beläggningar av denna typ mindre reflexer än de traditionella täta belägqningarna.

ABU-massorna uppvisar emellertid även vissa nackdelar.

ABU-massor kan på grund av sin porositet inte läggas var som helst, t ex inte på spruckna underlag. Läggningen kräver även att särskilda 460 203 regler iakttages. Där de så kallade ABU-massorna behövs har de dock totalt sett övervägande positiva egenskaper.

Framställningen av sådana dränerande beläggningsmassor be- reder emellertid stora problem. Vid normal temperatur för bland- ning av stenmassan och asfalten, som för asfalt med temperaturbe- teckningen A-l20 eller A-l35 (vid 500 cSt) ligger vid l5O-l600C, rinner asfalten av stenen eftersom det inte finns tillräckligt mycket finkorn för att hålla kvar den lättflytande asfalten. Denna avrinning av asfalten leder bland annat till "avkorninQ“ eller segregation vid hantering, transport och läggning, genom att grövre korn skiljs från finare korn och oer upphov till så kallat stensläpp i den färdiga beläggningen, allt beroende på att belägg ningsmassan inte kan fås att innehålla tillräckligt mycket asfalt.

För att lösa detta problem har man försökt utföra blandningen vid lägre temperatur. Det har visat sig att man vid en blandnings- temperatur om ll5-l20OC får en så liten avrinning av asfalt från stenmaterialet, att dränerande beläggningsmassor kan tillverkas med tillräckligt hög asfalthalt för att inte någon väsentlig av- korning eller något väsentligt stensläpp ska förekomma. Den lå- ga blandningstemperaturen har emellertid medfört nya problem. För att eliminera inverkan av förekommande restfukt i stenmaterialet, vilken hindrar asfalten från att väta stenytorna måste man bland annat tillsätta något vätningsförbättrande medel. Hittills har man för detta ändamål använt vissa aminer, t ex en alkylamin såsom "LILAMIN VP_75" i en mängd om cirka 0,4 % räknat på mängden as- falt. Aminer sprider emellertid en obehaglig lukt såväl vid fram- ställningen av asfalten i asfaltverket som vid utläggningen av be- läggningsmassan. 460 203 Man har även använt släckt kalk i en mängd om exempelvis 1,5 % räknat på mängden stenmaterial för att eliminera restfuk- ten i stenmaterialet.

Eftersom emellertid såväl aminer som släckt kalk är klas- sade som vådliga ämnen mäste särskilta försiktighetsmått iakttas vid användningen av dessa medel. Den lägre blandningstemperaturen för asfalt och stenmaterial kräver även en tidsödande och dyrbar omställning av asfaltverket. Den vid låg temperatur blandade belägg- ningsmassan visar också en ofördelaktig tendens till efterpackning eller -komprimering, vilket speciellt sommartid vid hård trafikbe- lastning visar sig dels i att relativt kraftiga hjulspår uppkommer, dels även att den efterpackade delen av beläggningen får en förç tätning särskilt av ytan, vilket leder till att beläggningens drä- neringsförmåga minskar just där den behövs som bäst.

Det har tidigare föreslagits att öka viskositeten hos asfaltbindemedel genom en tillsats av ett finkorning fillerma- terial. Enligt det svenska patentet Zll l63 får man per viktsenhet särskilt stor effekt om fillermaterialet utgörs av mineralfibrer med en diameter om 5-l5 pm. En höjning av viskositeten genom in- blandning av fillermaterial ger en mindre asfaltavrinning från stenmaterialet, men det har framstått som självklart för fackman- nen att en viskositetshöjning genom inblandning av fillermaterial skulle ge samma efterpackningsproblem som en viskositetshöjning genom temperatursänkning. Den i patentet föreslagna metoden har därför inte kommit till användning i någon större omfattning.

Det har nu överraskande visat sig att man qenom att använda mineralfibrer av speciella dimensioner kan lösa båda de ovan nämnda problemen, alltså dels att undvika asfaltavrinning från stenmate- 460 203 rialet, dels även att undvika det besvärande efterpackningsprob- lemet, och detta är möjligt även vid den blandning vid asfaltens normala blandningstemperatur om lSD-l6D° C. Detta har visat sig möjligt om tillräckligt stor mängd av ett fibermaterial med till- räckligt tunna fibrer införs i asfaltfasen och blandningen sker vid asfaltens normala blandningstemperatur om l50-l6D° C. Vidhäftningen mellan asfalt och stenmaterial pâverkas inte av fiberinbland- ningen och detta innebär att inga särskilda vidhäftningsförbätt- rande medel behöver tillsättas. Genom att temperaturen vid bland- ningen hålls på normal nivå behöver inga tidsödande och komplice- rade omställningar göras i asfaltverket och det har visat sig att en beläggningsmassa av den nämnda typen ger helt acceptabla vär- den beträffande efterpackning eller komprimering. Därigenom eli- mineras eller reduceras väsentligt det ovan nämnda problemet med förtätning av beläggningsmassans yta och därmed den minskade drä- neringsförmågan på grund av trycket från fordonshjulen.

Förutom kravet på att det tillsatta fibermaterialet ska ha en viss liten medeldiameter krävs även att fibrerna ska vara beständiga och inte mjukna vid den aktuella blandningstemperaturen. Det har visat sig att särskilt goda resultat nås genom mineralfibrer, vilka håller en genomsnittlig fiberdiameter om mindre än 5 pm och mer än l um.

Prov har visat att fibrer grövre än 5 pm inte har tillräckligt viskositetshöjande effekt och synbarligen heller inte armerar den färdiga bindemedelsfilmen lika bra. Det senare kan möjligen förkla- ras av att de tenderar att i alltför stor utsträckning orientera sig parallellt med stenens och därmed också i bindemedelsfil- mens plan.

Går man äter mot lägre medelfiberdiameter påverkas visserligen viskositeten men den armerande effekten är dålig. Det föreligger sålunda ett område för medeldiametern som i detta sammanhang synes 460 203 optimalt.

Det har även visat sig vara en fördel om mineralfibrerna kan fås att uppträda separerade från varandra i asfaltfasen, så att de inte bildar knutor eller tussar. Uppkomsten av sådana knu- tor eller tussar kan förhindras genom att fibrerna tillsätts på lämpligt sätt och genom att fibrerna i förväg behandlats med något ämne som underlättar för asfalten att väta fiberytan. För ändamålet kan i och för sig kända vätmedel användas, t ex katjoniska tensider.

Asfaltens vätning av fiberytorna kan också underlättas genom att all fukt avlägsnas från fibrerna genom torkning före itillsättningen av fibrerna till asfaltmassa .

Inblandningen av fibermaterialet sker lämpligen i asfalten innan stenmaterialet tillsätts. En god och tussfri inblandning kan åstadkommas om asfalten i samband med inblandningen av fibrerna värms till en temperatur om till exempel 20-4006 över den normala temperaturen för blandning med stenmaterial, och att asfalt-fiber- blandningen före tillsättningen till stenmaterialet kyls till den nämnda normala blandningstemperaturen. Denna temporära temperaturhöjning ger speciellt god effekt i det fall att vätbarheten mellan asfalt- och fibrer förbättrats genom att fiberytorna behandlats med nåqot vätmedel eller genom att fibrerna torkats. På grund av risken för antändning vid den förhöjda temperaturen bör processen ske slutet.

Uppfinningen avser alltså en på asfalt baserad beläggningsmassa och ett sätt att framställa en sådan beläggningsmassa, vilken har dränerande egenskaper, och som innehåller ett stenmaterial med låg halt finmaterial och med asfalt som bindemedel. Vid sättet enligt uppfinningen sker inblandningen av stenmaterialet vid en 460 203 ~ o temperatur på asfalten om l50-160 C och i närvaro av 0,5-20 vikts- procent räknat på asfaltmängden av ett fibermaterial, som varken löses eller mjuknar i asfalten.

Försök har visat att under 0,5 % uppnås inte tillräckligt stor effekt för att den skall vara tekniskt-ekonomiskt intressant, dvs nntivera inblandnings- och fiberkostmaden. Vidare har försöken visat att högre halter än 20 % inte ger förbättrade egenskaper som motsva- rar kostnaden för mera fibrer.

I det följande ska några exempel på uppfinningen qes. Det är emellertid underförstått att dessa exempel endast är av bely- sande natur och att uppfinningen inte begränsas annat än av de avslutande patentkraven.

Exempel l I ett satsblandningsverk för asfaltsmassor infördes 3 l44 kg av ett stenmaterial med följande fördelning av genomsnittlig stor- lek: 2-4 mm 18 % 4-8 mm 24 % 8-12 mm 51 % >>l2 mm 0 % 0 Stenmaterialet uppvärmdes till l60 C. l60 kg asfalt med benäm- o ningstemperaturen A l35 tillfördes vid l60 C genom 40 st dysor.

Kort före asfaltens införande tillfördes stenmaterialet 32 kg mineralfiber av den typ som går under varubeteckningen “INORPHIL" '460 203 8 057" av tillverkaren Rockwool AB. “INORPHIL 057" är ett mineralfi- bermaterial med en medelfiberdiameter av cirka 3 pm och i vilket huvuddelen av fibrerna ligger inom omrâdet l-5 pm. För karakteri- seringen av längden finns det inga godtagbara direkta metoder.

Lämpligen mäts i stället det s k förtjockningstalet (nf), vilket -í-'zo n _ t' .'10 där ä är viskositeten hos en uppslamning av 0,5 g torr fiber i 200 utgörs av ml etylenglykol vid 20°C och Q; är viskositeten hos samma etylen- glykol utan fiber ävenledes vid 20°C och mätt med samma utrustning, en Brookfield viskosimeter med spindel LV l eller motsvarande. För INORPHIL 057 gäller förtjockningstalet l,8 - 6,0.

Efter avslutad blandning uttogs massan och avrinningen av as- falten från stenmaterialet observerades och bedömdes. Bedömningei vilken skedde efter nedanstående skala visade ett klart godtag- bart resultat, punkt B nedan. Efterpackningen bedömdes vara låg för en dränerande beläggningsmassa av denna typ, och visade sig motsvara normal efterpackning vid konventionella icke-dränerande beläggningsmassor.

Avrinningen av asfalten från stenmaterialet bestämdes på följande sätt: l 000 gram av massan togs ut och placerades med ett minimum av hantering på en cirkulär värmetâlig glasplatta med 203 mm dia- meter. Glasplattan placerades i ett värmeskåp med l60°C och obser- verades efter 60 minuter underifrån. Följande bedömningsskala användes: A Asfalt endast i kontaktpunkten mellan sten och glas.

B Små asfaltklickar i varje kontaktpunkt.

C Flera större asfaltklickar i några av kontaktpunkterna.

D Större asfaltklickar vid varje kontaktpunkt.

Exempel 2 - 5 Samma metod tillämpades som i exempel l men med den skillnaden att respektive l6, 6,4, 1,3 och 0,65 kg mineralfiber av typen "INORPHIL 057” tillsattes. Resultatet redovisas i nedanstående tabell.

Det framgår att en mindre tillsats av mineralfiber än unqefär 0,5 Z gav en bristfällig avrinning och dessutom ett icke tillfredsställande värde på efterpackning i den färdiga asfaltmassan.

Exempel 6 I ett satsblandningsverk för asfaltmassor infördes 3 l58 kg av ett stenmaterial med samma storleksfördelning som i exempel l. Stenen uppvärmdes till l6O0C. Separat uppvärmdes samtidigt l66 kq asfalt med benämningstemperaturen A-l35 till l600C, och till den värmda asfalten tillsattes l6 kg mineralfiber av samma typ som i exempel l. Asfalten och mineralfibern blandades och tillsattes vid bibehållen temperatur till det värmda stenmaterialet, och det hela blandades.

Avrinningen observerades och bedömdes på samma sätt som i exempel l. Trots den lägre mängden mineralfibrer visade belägg- ningsmassan samma avrinnings- och efterpackningsegenskaper som i exempel l. 460 203 w Exempel 7 - 8 Samma metod upprepades som i exempel 6 med den skillnaden e att i stället för 6,4 kg tillsattes l,3 resp. 0,65 kg mineralfiber av samma typ som i exempel 6. Resultatet redovisas i nedanstående tabell. Det framgår att även i detta fall en mindre tillsats av mineralfiber än cirka 0,5 % ger ett otillfredsställande resultat.

Exempel 9 Sättet enligt exempel 6 upprepades men med den skillnaden att o asfalten uppvärmdes till l90 C före inblandningen av mineralfibern, och att i detta fall tillsattes mineralfiber av typen INORPHIL 057 i samma mängd som i exempel 6. Blandningen av asfalt och mineralfibrer kyldes till l6O0C före blandningen med stenmaterialet.

Resultatet redovisas i tabellen.

Exempel 10 - ll Sättet enligt exempel 9 upprepades men i dessa fall tillsattes l,3 resp. 0,65 kg mineralfibrer. Det i tabellen redovisade resul- tatet bekräftar att mineralfibrer i en tillsats om mindre än cirka 0,5 % räknat på asfaltmäpgden ger ett otillfredsställande resultat.

Avrinningen observerades och bedömdes på samma sätt som i š_ tidigare exempel, och beläggningsmassan visade sin ha samma qoda ïM egenskaper som i de tidigare exemplen.

H 460 203 Genom den extra uppvärmningen av asfaïtmassan i samband med inblandningen av mineraïfibern kunde sâiunda mineraïfibermängden minskas ytterligare utan att avrinnings- och efterpackningsegenska- perna försämrades.

Exempel 12 För jämföreise upprepades sättet eniigt patentkraven 1 - 5, men i stäiiet för mineraifibern "INORPHIL 057" tiïisattes här minerai- fiber med en genomsnittiig fiberdiameter om 6 - 8 ym. Avrinninas- och efterpachningsegenskaperna observerades på samma sätt som i tidi- gare exempeï. Grovfibern framstäiides genom att man ur nrovfibrin basaituïl separerar bort aïit ofibrerat materiaï samt en dei av fib- rerna under 5 pm. Avrinningen visade sig vara större än i exempien 1 - 5 och bedömdes vara icke~godtagbar (D), se tabeiien nedan.

Exempeï 13 Sättet enligt exempei 1 upprepades men med ett mineraïfiberma- teriai, vars genomsnittliga fiberdiameter var mindre än 1 ym. Avrin- nings- och efterpackningsegenskaperna observerades, och avrinninoen visade sig vara icke-godtagbar (E), och efterpackninqseoenskanerna var betydligt högre än i exemp1en 1 - 5.

Den på föijande sida visade tabeiien bestyrker kiart sambandet meiian fibergrovieken och avrinninnsuppträdandet hos asfa1t-sten- fibermateriaiet och därmed även sambandet melian fiberorovieken och den färdigïagda beiäggningsmassans porositet och vattenoenomsiäop- -460 205 12 i lighet. Det framgår Sålunda klart att fibrer med grövre diameter än ungefär 5 ym har sämre avrinningsvärde än fibrer som ligger inom om- rådet l - 5 pm.

T a b e l l Exempel Fibertyp Fibermängd Avrinninq Efterpackninq ' kg % av asfalt l INDRPHIL 057 32 20 A Normal 2 " l6 l0 B Normal 3 “ 6,4 4,0 C Normal 4 V l,3 0,8 D Viss tendens 5 “ 0,65 0,4 E Tydlifl tendens 6 INORPHIL 057 6,4 4,0 B Normal 7 " l,3 0,8 C Normal 8 " 0,65 0,4 D/E Viss tendens 9 INORPHIL 057 6,4 4,0 B . Normal l0 " l,3 0,8 C Normal ll _ " 0,65 0,4 D Viss tendens l2 Grovfiber l6 l0 D/E Viss tendens l3 Mald IN. 057 l6 l0 E Tydliq tendens

Claims (4)

460 205 13 Patentkrav

1. Beläggningsmassa med dränerande verkan för gator, vägar, parkeringsplatser med mera och bestående av en blandning av sten- material, asfalt och ett fibermaterial, kännetecknad av att stenmaterialet har en låg halt av finmaterial, så att beläggningsmassan får ett stort antal kommunicerande hålrum, och att stenmaterialet huvudsakligen innehåller stenpartiklar med en genom- snittlig diameter av mellan 2 och 12 mm, av att cirka 50% av stenmaterialet har en genomsnittlig parti- kelstorlek av mellan 8 och 12 mm, av att beläggningsmassan innehåller ett fibermaterial av en typ som inte löses eller mjuknar i asfalten, med en genomsnittlig fiberdiameter av mellan 1 och 5 pm, i en mängd om mellan 0,5 och 20 vikts-% räknat på mängden asfalt, och av att fibermaterialet är behandlat med ett vätmedel, t ex en katjonisk tensid.

2. Förfarande för framställning av en beläggningsmassa med dräne- rande egenskaper och huvudsakligen bestående av en blandning av sten- material, asfalt och ett fibermaterial, kännetecknat av att stenmaterial med låg halt finmaterial och huvudsakligen innehållande stenpartiklar med en genomsnittlig diameter av mellan 2 och 12 mm, varav cirka 50% av stenmaterialet har en genomsnittlig parti- kelstorlek av mellan 8 och 12 mm, blandas med asfalt vid en tempe- ratur om 140-17006 i närvaro av mellan 0,5 och 20 vikts-%, räknat på mängden asfalt, av ett fibermaterial, vilket fibermaterial är av en typ som inte löses eller mjuknar i asfalten, och som utgörs av mineralfibrer med en medeldiameter som är mindre än Spm ochstörreän lym, av att fibermaterialet behandlats med ett vätmedel, t ex en katjonisk tensid, och varvid mineralfibrerna inblandas pâ sådant sätt att de blir i huvudsak jämnt fördelade och frilagda från varandra i asfaltfasen. 460 205 14

3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att fibermateriaiet inblandas i asfaiten innan asfaïten blandas med stenmateriaiet.

4. Förfarande eniigt krav 2 e11er 3, kännetecknat av att fiber- materiaiet torkas fuiiständigt innan det inbïandas i asfaitfasen. S. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att asfalten värms tiH en temperatur av omkring 20-400 över den till 140-l70°C angivna biandningstemperaturen för asfait och stenmateriai, varefter fibennaterialet inbiandas i' asfaiten, asfaït-fiberbiandningen kyïs tiH den nämnda bïandningstempera- turen 140-17o°c, och asfalt-fiberbiandningen blandas med stenmateriaiet.