WO1994005740A1 - Verfahren zur herstellung eines synthetischen salzhaltigen brechsandes und/oder splitts - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines synthetischen salzhaltigen brechsandes und/oder splitts Download PDF

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Wilhelm Kämereit
Alois Boes
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C11/00—Details of pavings
    • E01C11/24—Methods or arrangements for preventing slipperiness or protecting against influences of the weather
    • E01C11/245—Methods or arrangements for preventing slipperiness or protecting against influences of the weather for preventing ice formation or for loosening ice, e.g. special additives to the paving material, resilient coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/18—Materials not provided for elsewhere for application to surfaces to minimize adherence of ice, mist or water thereto; Thawing or antifreeze materials for application to surfaces

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a
  • Patent document Z5S 296 B1 known. In this procedure
  • Freezing point (e.g. down to approx. - 3 oC) remain ice-free and can easily be cleared of snow in heavy snow, since the snow does not adhere.
  • a disadvantage here is, however, that the salty chippings from surface water over time
  • DE-A 29 23 939 describes the production of a salt-containing filler as an additive for road surface construction, a fine-pored mineral (red filler) being used as the basis.
  • the red filler is treated with a saline solution so that the solution penetrates into the cavities of the red filler and the added salt is deposited therein by drying.
  • the filler is made hydrophobic with the aid of silicon compounds.
  • the binder is not cement, but a hardenable synthetic resin, so that there is no water-containing mortar at any time during the production process.
  • the Feinkorngemsich according to DE 3404 271 AI is produced by dry grinding several components together. In a variant of this method, cement is added to the mixture. However, this measure only serves to bind any small amounts of moisture that may be present and to reliably maintain the flowability of the fine-grain mixture until it is used. A water-based mortar is not present either in the production or in the use of this fine grain mixture when installed in traffic areas.
  • the object of the invention is therefore a manufacturing process for a synthetic salt-containing chippings according to the generic term of
  • the invention provides for a mortar mixture with salt mixed with water (preferably NaCl or KCl) with a grain size of at most 0.5 mm, preferably at most 0.2 mm, and from mineral fines with a grain size of at most 1 mm, preferably at most 0.5 mm, and cement.
  • the mineral fines can, for example, in the form of sand or rock flour (in particular
  • Limestone powder can be added. This addition can also be carried out in a moist state, so that 5 grinding sludges which are produced in stone processing and which in themselves have to be disposed of at low cost are added to this Purpose are easily usable. It is particularly important that the salt granules have been made hydrophobic before the mortar mixture has been prepared.
  • the proportion of the hydrophobicized salt can advantageously be in the form of a fine grain mixture beforehand, for example according to EP 0 422 753,
  • the "salt fraction" can also be a certain mineral fraction
  • the amount of mixing water to be added should be kept as low as possible in order to produce a particularly hard grit.
  • the water / cement factor can range from 0.3 to 0.6. Lower values lead to even better results.
  • the mortar produced is at least cured to a certain degree before it is crushed to the desired size of the grit in a stone crusher.
  • a grain size of at most 5.6 mm is preferred.
  • the shredding can take place as soon as the mortar is dry and sufficient
  • a complete hardening is not necessary before the shredding. It is only necessary that a strength is achieved at which an undesirably high fine fraction no longer arises during the comminution. The final hardening can easily take place even in the crushed state. It is advisable to classify the shredded product, whereby the fine fraction is separated out. Grain size fractions in the range 0.09-5.6 mm are preferably sought for the synthetic grit.
  • a fiber material in particular glass fiber material, is added to the mortar during mixing. It is particularly expedient to use a recycling material for this purpose, which is obtained by shredding glass-fiber-reinforced plastic waste. Only the coarse fraction with a fiber length of 2 - 8 mm should be used, especially since the fine fraction again for the
  • composition of the mortar mixture is expediently in the following areas:
  • Fiber material are added to the mortar mixture.
  • the usability of the synthetic chippings produced according to the invention can be improved further by the hydrophobized salt (eg NaCl, KCl) being mixed with a Corrosion protection agent is treated.
  • a Corrosion protection agent eg NaCl, KCl
  • Chippings produced according to the invention can also be used together with a filler, which also has a freezing point-lowering effect, in a top layer covering. This allows the effect of ice formation inhibition to be achieved at considerably lower temperatures
  • the grit produced according to the invention could also be used for cover layers other than bitumen-bound,

Abstract

Eine mit Anmachwasser versetzte Mörtelmischung für insbesondere bitumengebundene Deckschichten von Verkehrsflächen, die aus Salz (vorzugsweise NaCl oder KCl) mit einer Korngrösse von höchstens 0,5 mm, sowie aus mineralischen Feinstoffen mit einer Korngrösse von maximal 1 mm und Zement besteht.

Description

Verfahren zur Herstellung eines synthetischen salzhaltigen
Brechsandes und/oder Splitts
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
synthetischen salzhaltigen Brechsandes und/oder Splitts für die
Herstellung von Deckschichten von Verkehrsflächen wie etwa Straßen oder Gehwege gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein gattungsgemäQes Verfahren ist aus dem tschechoslowakischen
Patentdokument Z5S 296 B1 bekannt. Bei diesem Verfahren werden
40 - 70 Gewichtsteile NaCL mit 10 - 20 Gewichtsteilen Granitsplitt mit einer Korngröße von maximal 4 mm und 20 - 40 Gewichtsteilen Zement sowie mit Anmachwasser vermischt und ausgehärtet. Der Mischung können zusätzliche Anteile an Sand und Kalksteinmehl zugegeben werden. Die ausgehärtete trockene Mörtelmischung bildet einen festen Block und wird anschließend in einem Steinbrecher gebrochen, so daß ein grobkörniges Material (Splitt) vorliegt. Dieser synthetische Splitt kann für die Herstellung bitumengebundener Deckschichten von Verkehrsflächen verwendet werden. Aufgrund ihres Salzgehaltes bewirken die an der Oberfläche liegenden oder durch den Deckenverschleiß entsprechend freigelegten Splittkörner eine Absenkung des Gefrierpunktes von Wasser. Hierdurch kann gewährleistet werden, daß beispielsweise Straßenbeläge, in die dieses Material eingebaut wurde, bei Temperaturen um den
Gefrierpunkt (z.B. bis ca. - 3 ºC) eisfrei bleiben und bei starkem Schneefall leicht von Schnee geräumt werden können, da der Schnee nicht anhaftet. Als nachteilig ist hierbei jedoch festzustellen, daß der salzhaltige Splitt durch Oberflächenwasser im Laufe der Zeit
zwangsläufig ausgelaugt wird, d.h., daß die Salzkörner in erheblichem Umfang gelöst werden und die Lösung ausgeschwemmt wird. Von dem ursprünglichen Splittkorn bleibt dann lediglich nur noch ein
skelettartiger Matrixkörper mit zahlreichen Poren zurück. Dieser Matrixkörper hat zwangsläufig gegenüber dem ursprünglichen Splittkorn eine erheblich verminderte Schlagfestigkeit. Untersuchungen haben gezeigt, daß ausgelaugte Splittkörner im Schlagzertrümmerungsversuch in der Regel nicht mehr die geforderten Mindestfestigkeitswerte für einen Straßenbelag aufweisen. Eine Verwendung dieses synthetischen Splitts z.B. im Straßendeckenbau kann daher dazu führen, daß durch die
Verkehrsbelastung nach einer fortgeschrittenen Auslaugung die
entstandenen porösen Splittkörner zerbrechen, also in sich
zusammenfallen, so daß größere Hohlräume im Deckschichtbelag entstehen können, die schließlich zu einer vorzeitigen Zerstörung dieser
Deckschicht führen.
AUS der DD 271 347 AI ist die Hersteilung einer Beton-Verkehrsfläche aus einer Mörtelmasse bekannt, der zur Herabsetzung des Gefrierpunktes von Wasser 2 - 5 % chlorid- oder sulfathaltige Verbindungen zugesetzt werden. Die Menge des gefrierpunktabsenkenden Mittels ist relativ gering, so daß es nicht zum Ausblühen von Salz kommt. Da das eingesetzte Salz nicht hydrophobiert ist, kann es unter Feuchtigkeitseinwirkung schnell ausgeschwemmt werden, so daß die gefrierpunktabsenkende Wirkung relativ schnell nachläßt. Die Herstellung eines salzhaltigen Brechsandes oder Splitts wird in dieser Schrift nicht in Erwägung gezogen.
In der DE-A 29 23 939 wird die Herstellung eines salzhaltigen Füllstoffes als Zuschlagstoff für den Straßendeckenbau beschrieben, wobei als Basis ein feinporiger Mineralstoff (Rotfüller) benutzt wird. Der Rotfüller wird mit einer salzhaltigen Lösung behandelt, so daß die Lösung in die Hohlräume des Rotfüllers eindringt und das zugegebene Salz sich darin durch Trocknung ablagert. Um eine unerwünscht schnelle Auslaugung des Salzes bei Einsatz dieses Mittels im Straßenbau zu verhindern, ist eine Hydrophobierung dieses Füllstoffs mit Hilfe von Siliziumverbindungen vorgesehen. In dieser Schrift wird auch die Herstellving eines salzhaltigen Brechsandes oder Splitts vorgeschlagen. Als Bindemittel ist nicht Zement, sondern ein aushärtbares Kunstharz vorgesehen, so daß zu keinem Zeitpunkt während der Hetstellung ein wasserhaltiger Mörtel vorliegt.
Weiterhin sind aus verschiedenen Patentdokumenten wie etwa
EP 0 422 753 A1 , DE 34 04 271 A1 und DE 41 29 621 A1 Verfahren bekannt zur Herstellung von salzhaltigen Feinkorngemischen mit einer Korngröße unter 0,2 mm, wobei der Salzanteil mit einer Hydrophobierung versehen ist. Diese Feinkorngemische dienen als Füller ebenfalls für die
Herstellung bitumengebundener Deckschichten von Verkehrsflächen und haben wiederum die Aufgabe, eine Vereisung der Deckschichtoberfläche zu verhindern oder zumindest stark zu verzögern.
Das Feinkorngemsich gemäß DE 3404 271 AI wird durch gemeinsames Trockenmahlen mehrerer Komponenten hergestellt. Es ist zwar in einer Variante dieses Verfahrens vorgesehen, der Mischung Zement zuzusetzen. Diese Maßnahme dient allerdings ausschließlich dazu, etwa vorhandene geringe Feuchtigkeitsmengen abzubinden, un die Rieselfähigkeit des Feinkorngemisches bis zu seiner Verwendung sicher zu erhalten. Ein wasserhaltiger Mörtel liegt weder bei der Herstellung noch bei der Verwendung dieses Feinkorngemisches beim Einbau in Verkehrsflächenbeläge vor.
Da der Anteil von Splitt in einer bitumengebundenen Deckschicht wesentlich größer ist als der vorgeschriebene Anteil an Füllermaterial, kann über den synthetischen Splitt in die Deckschichtmischung
entsprechend mehr Salz als gefrierpunktsabsenkendes MitteL eingebracht werden als über den Füller. Die verfügbare Salzmenge in der Deckschicht ist aber wesentlich bestimmend dafür, bis zu welchen Frosttemperaturen die erwünschte Wirkung anhält. Diese Temperaturgrenze soll
selbstverständlich möglichst tief liegen aus Gründen der
Verkehrssicherheit und zur weitgehenden Vermeidung der Ausbringung zusätzlichen Streusalzes als Auftaumittel .
Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Herstellverfahren für einen synthetischen salzhaltigen Splitt gemäß dem Gattungsbegriff des
Patentanspruchs 1 vorzuschlagen, durch das ein Splitt erhältlich ist, der ein wesentlich verbessertes Stabilitätsverhalten zeigt und zur Herstellung von Verkehrsflächenbelägen gut geeignet ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben. Nachfolgend wird die Erfindung näher beschrieben.
Die Erfindung sieht vor, eine mit Anmachwasser versetzte Mörtelmischung aus Salz (vorzugsweise NaCl oder KCl) mit einer Korngröße von höchstens 0,5 mm, vorzugsweise von höchstens 0,2 mm, sowie aus mineralischen Feinstoffen mit einer Korngröße von maximal 1 mm, vorzugsweise maximal 0,5 mm, und Zement herzustellen. Die mineralischen Feinstoffe können beispielsweise in Form von Sand oder Gesteinsmehl (insbesondere
Kalksteinmehl) zugegeben werden. Diese Zugabe kann auch in feuchtem Zustand erfolgen, so daß 5chleifschlämme, die in der Steinverarbeitung anfallen und an sich mit Kostenaufwand entsorgt werden müssen, zu diesem Zweck ohne weiteres verwertbar sind. Besonders wesentlich ist es, daß die Salzkörnchen vor der Erstellung der Mörtelmischung hydrophobiert wurden. Der Anteil des hydrophobierten Salzes kann vorteilhafterweise in Form eines Feinkorngemisches vorher z.B. gemäß EP 0 422 753,
DE 34 04 271 A1 oder DE 41 29 621 A1 erzeugt worden sein. Insofern kann der "Salzanteil" auch noch einen gewissen Anteil mineralischer
Füllstoffe enthalten. Es ist wichtig, daß das Mischen in sehr
intensiver Form in einem Zwangsmischer über eine ausreichend lange Zeit erfolgt. Die erforderliche Zeit hängt von der Bauart des Mischers und von seiner Betriebsweise (z.B. Drehzahl) ab. Ein unzureichende
Vermischung führt zu einem "Ausblühen" von SaLzkristallen aus der aushärtenden Mischung, so daß ein Teil des Salzes nicht durch den Zement in die Matrixkörper der einzelnen Splittkörner eingebunden wird, so daß sich der Salzgehalt der Splittkörner entsprechend von vornherein vermindert. Die Menge des zuzugebenden Anmachwassers sollte möglichst niedrig gehalten werden, um ein besonders hartes Splittkorn zu erzeugen. Der Wasser/Zement-Faktor kann im Bereich 0,3 bis 0,6 liegen. Niedrigere Werte führen zu noch besseren Ergebnissen. Nach
ausreichender Durchmischung wird der erzeugte Mörtel zumindest bis zu einem gewissen Grad ausgehärtet, bevor er in einem Steinbrecher auf die gewünschte Größe der Splittkorner zerkleinert wird. Vorzugsweise wird eine Korngröße von höchstens 5,6 mm angestrebt. Die Zerkleinerung kann erfolgen, sobald der Mörtel trocken ist und eine ausreichende
Mindestfestigkeit erreicht hat, d.h. eine vollständige Aushärtung ist vor der Zerkleinerung nicht erforderlich. Es ist lediglich notwendig, daß eine Festigkeit erreicht ist, bei der während der Zerkleinerung nicht mehr ein unerwünscht hoher Feinanteil anfällt. Die endgültige Aushärtung kann ohne weiteres auch im zerkleinerten Zustand vor sich gehen. Es empfiehlt sich, das zerkleinerte Produkt zu klassieren, wobei der Feinanteil ausgesondert wird. Vorzugsweise werden Korngrößenfraktionen im Bereich 0,09 - 5,6 mm für den synthetischen Splitt angestrebt. In Weiterbildung der Erfindung wird dem Mörtel während des Mischens ein Fasermaterial, insbesondere Glasfasermaterial, zugesetzt. Besonders zweckmäßig ist es, hierfür ein Recyclingmaterial zu verwenden, welches durch Schreddern von glasfaserverstärkten Kunststoffabfallen anfällt. Verwendet werden sollte dabei lediglich der Grobanteil mit einer Faserlänge von 2 - 8 mm, zumal die Feinanteile wieder für die
Herstellung neuer glasfaserverstärkter Kunststoffe einsetzbar sind. Durch das Fasermaterial verbessert sich die Schlagzähigkeit des Splittkorns ganz erheblich. Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß das Bitumen bei der späteren Erzeugung einer Mischung für den Deckbelag einer VerkehrsfLäche wesentlich besser am Splittkorn anhaftet.
Die Zusammensetzung der Mörtelmischung liegt zweckmäßigerweise in folgenden Bereichen:
20 - 70 Gewichtsteile hydrophobiertes Salz
5 - 30 Gewichtsteile mineralische Feinstoffe
10 - 40 Gewichtsteile Zement
6 - 25 Gewichtsteile Wasser
Zusätzlich kann ein Anteil von 2 bis β Volumenanteilen an
Fasermaterial in die Mörtelmischung gegeben werden.
Schließlich läßt sich die Gebrauchsfähigkeit des gemäß der Erfindung hergestellten synthetischen Splitts noch dadurch verbessern, daß das hydrophobierte Salz (z.B. NaCl, KCl) vor dem Mischen mit einem Korrosionsschutzmittel behandett wird. Hierdurch wird das infolge des Salzgehalts sich vergrößernde Korrosionspotential, das insbesondere an Straßenbauwerken (z.B. Brückenkonstruktionen) Nachteile hervorrufen könnte, vermindert.
Die Bildung unzulässig großer Hohlräume im Deckschichtbelag, die zu einem vorzeitigen Verschleiß der Deckschicht führen würde, wird bei Verwendung erfindungsgemäß hergestellten Splitts durch folgende
Wirkungen vermieden: Die Verwendung eines besonders feinkörnigen Salzes reduziert die mögliche Porengröße im einzelnen Splittkorn entsprechend. Darüber hinaus wird durch die Hydrophobierung die Auslaugung durch das Oberflächenwasser wesentlich reduziert bzw. zeitlich stark verzögert. Außerdem bleibt die Festigkeit durch den Einbau von Fasermaterial von vornherein auch bei ausgelaugten Splittkörnern auf erheblich höheren Werten. Schließlich führt die Begrenzung der Splittkorngröße auf maximal 5,6 mm dazu, daß der entstehende Hohlraum der Deckschicht selbst im Falle der Zerstörung eines einzelnen Splittkorns ebenfalls höchstens 5,6 mm betragen kann.
Insgesamt bewirkt dieses eine erhebliche Verlängerung der Lebensdauer der Deckschicht. Vorteilhaft ist es darüber hinaus, daß infolge der kleineren Splittkörner eine feinere und gleichmäßigere Verteilung des Satzes in der Deckschicht gewährleistet ist. Die "aktive" Oberfläche des Salzanteils wird dabei im Vergleich zu dem herkömmlichen groben synthetischen Splitt vergrößert, so daß die Auftauwirkung des Salzes besonders gut ist. Selbstverständlich ist es möglich, den
erfindungsgemäß hergestellten Splitt gleichzeitig auch zusammen mit einem Füller, der ebenfalls gefrierpunktsabsenkende Wirkung hat, in einem Deckschichtbelag zu verwenden. Dadurch läßt sich die Wirkung der Eisbildungshemmung noch bei erheblich tieferen Ternperaturen
gewährleisten, als dies bisher möglich war. Aufgrund der Hydrophobierung könnte der erfindungsgemäß hergestellte Splitt auch für andere als bitumengebundene Deckschichten,
beispielsweise auf der Basis von Betonmischungen, eingesetzt werden.
Ausführunosbeispiel :
In einem Betonmischer wurden
40 Gewichtsteile hydrophobiertes Salz
(hergestellt gemäß DE 41 29 621 A1 mit einem Gehalt an NaCl von 90 Gewichts-*)
15 Gewichtsteile mineralische Feinstoffe
35 Gewichtsteile Zement PZ 55
3 Gewichtsteile Schreddermaterial aus glasfaserverstärktem
Epoxydharzabfall mit einer Korngröße von 1 bis 4 mm
12 Gewichtsteile Wasser intensiv gemischt. Die Mischzeit betrug mindestens 4 min. Nach einer Härtezeit von 7 Tagen wurden die aus der Mörtelmischung erzeugten Gesteinsblöcke in einem Steinbrecher auf eine maximale Korngröße von 5,6 mm zerkleinert. Der Feinstanteil unter 0,09 mm wurde ausgesondert und das übrige zerkleinerte Material in Kornfraktionen von
0,09 - 0,25 mm, 0,25 - 2,0 mm und 2,0 - 5,6 mm aufgeteilt. Der so erzeugte synthetische Brechsand und synthetische Splitt Ließ sich in einer Bitumenmischung zu einem Straßenbelag verarbeiten, der bis zu Temperaturen von - 8 °C eisfrei blieb. Die Untersuchung einzelner Splittkörner in Schlagzertrümmerungsversuchen, die nach intensiver Auslaugung der Splittkörner mit Wasser durchgeführt wurde, zeigte Festigkeitswerte, die den gestellten Anforderungen im Hinblick auf die Lebensdauererfordernisse von Straßenbelägen entsprechen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines synthetischen salzhaltigen
Brechsandes und/oder Splitts für insbesondere bitumengebundene Deckschichen von Verkehrsf lächen, wobei ein körniges Salz mit Zement, mineralischen Feinstoffen und Wasser vermischt wird, der erhaltene Mörtel weitgehend ausgehärtet und in trockenem Zustand zu Splittkörnern gebrochen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein hydrophobiertes Salz mit einer Korngröße unter 0,5 mm eingesetzt wird, daß die Korngröße der mineralischen Feinstoffe weniger als 1 mm beträgt und daß das Mischen intensiv in einem Zwangsmischer erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Korngröße des eingesetzten hydrophobierten Salzes unter 0,2 mm beträgt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Brechen des ausgehärteten Mörtels bis auf eine Korngröße von maximal 5,6 mm erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der gebrochene ausgehärtete Mörtel klassiert wird zur Erzielung von Korngrößenfraktionen zwischen 0,09 und 5,6 mm.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Mörtel vor dem Aushärten ein Fasermaterial, insbesondere Glasfasermaterial zugesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Glasfasermaterial ein Recyclingmaterial eingesetzt wird, das als Grobanteil mit einer Faserlänge von vorzugsweise 2 - 8 mm aus geschredderten glasfaserverstärkten Kunststoffabfällen gewonnen wurde.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mengenanteile der Komponenten der Mörtelmischung in folgenden Grenzen liegen:
20 - 70 Gewichtsteile hydrophobiertes Salz
5 - 30 Gewichtsteile mineralische Feinstoffe
10 - 40 Gewichtsteile Zement
6 - 25 Gewichtsteile Wasser
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich 2 bis 8 Volumenteile Fasermaterial in die
Mörtelmischung gegeben werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das eingesetzte hydrophobierte Salz mit einem
Korrosionsschutzmittel behandelt ist.
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