DE2106110A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bau matenales - Google Patents

Description

Ba 1757

ETAT PRANCAIS
Frankreich

Verfahren zur Herstellung eines Baumateriales

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Baumateriales, insbesondere eines Materiales, das Granulate oder mit hydraulischen Bindemitteln behandelte Sandbzw. Grießarten enthält, wie granulierte Schlacke, Zement, Flugasche usw.

Bei der Herstellung von Fundamentschichten und Basis- · lagen von Straßen verwendet man Materialien, die so behandelt sind, daß man mit Schichtstärken, die kleiner sind als bei Verwendung nichtbehandelter Materialien, einerseits erstarrende Schichten erhält und andererseits eine ausgezeichnete Verteilung der Beanspruchungen auf den Boden des Fundaments erreicht. Weiterhin soll dadurch eine hohe und homogene Festigkeit des Straßenkörpers erzielt werden.

Bei dieeen Schichten, die durch einen besseren Zusammenhang ihrer Bestandteile zum Ersteifen gebracht werden, besteht jedoch die Gefahr einer Rißbildung durch ein thermisches Schrumpfen bei saisonbedingten Temperaturänderungen.

Diese Risse können sich auf der Straßenoberfläche ausbreiten, insbesondere dann, wenn die Deckschicht nur eine

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geringe Stärke besitzt. Hierdurch kann Wasser in den Strassenkörper eindringen, was besonders dann nachteilig ist, wenn das Straßenfundament wasserempfindlich ist. Die Risse können ferner nach mehr oder weniger langer Zeit zu einer erheblichen Verschlechterung der Straße führen. Unter dem Einfluß des sich verstärkenden Verkehres vergrößern sich die Risse und bilden Spalten, die voneinander isolierte Straßenteile begrenzen, welche gegenüber den Beanspruchungen durch darüberfahrende Fahrzeuge besonders empfindlich sind.

Man hat daher nach Möglichkeiten gesucht, um die Erscheinung der Rißbildung durch thermisches Zusammenziehen hartgewordener Straßenschichten zu unterdrücken oder zumindest zu verringern.

Man strebt dabei einen möglichst großen Temperaturbereich an, den das Material ohne Rißbildung aushalten kann. Bezeichnet man für ein gegebenes Material den linearen Ausdehnungskoeffizienten mit λ. , die Zugfestigkeit mit R. , den Zugelastizitätsmodul mit E. und den maximalen vom Material ohne Rißbildung auszuhaltenden Temperaturbereich mit (H), so besteht für da3 untersuchte Material die Beziehung:

^Et

Da der lineare Ausdehnungskoeffizient λ des Materiales im wesentlichen eine Punktion dee Ausdehnungskoeffizienten der Granulate ist, kann man ihn nicht beeinflussen. Man

muß daher versuchen, das Verhältnis _t so groß wie möglich zu machen. t

Bei den behandelten Materialien kann man jedoch die Zugfestigkeit (Zugwiderstand) R_fc nicht vergrößern, ohne parallel dazu den Zugelastizitätsmodul E_fc zu vergrößern; um daher

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R₊.

den Wert g^- so groß wie möglich zu machen, muß man E^ möglichst verringern.

Man hat zu Beginn versucht, Mischungen, bestehend aus Granulaten und Zement, in der Weise zu behandeln, daß man im Augenblick des Vermischens der Granulate und des Zements eine Bitumenemulsion zugab, und zwar in einer Menge entsprechend H bis 6 % der Granulat-Zement-Mischung. Dieses Behandlungsverfahren weist jedoch zahlreiche Nachteile auf. Ein wesentlicher Mangel besteht darin, daß sich die Bitumenemul- * sion nicht gleichmäßig um die Bestandteile der Mischung verteilt. Die beim Mischprozeß eingeführte Bitumenemulsion hat vielmehr die Tendenz, sich an den feinen Elemente, insbesondere am Zement festzusetzen. Die Bitumenemulsion unterbricht augenblicklich den Kontakt zwischen diesen feinen Elementen, die dadurch mit einer isolierenden Bitumenhaut überzogen werden, so daß das Bindemittel dann zumindest teilweise wirkungslos wird. Die Granulat-Zement-Mischung verliert auf diese Weise einen Teil ihrer mechanischen Eigenschaften, insbesondere ihre Zug- und Druckfestigkeit, die beträchtlich verringert wird. Man hat auf diese Weise festgestellt, daß trotz _D

t einer Verringerung des Elastizitätsmoduls E₄. das Verhältnis -^r-

t M nicht vergrößert wurde. %

Hinzu kommt als weiterer Nachteil, daß die eingeführte Menge an Bitumenemulsion keineswegs vernachlässigbar klein ist.

Man hat ferner versucht, diese mehr oder weniger steif gewordenen Materialien, wie die unter der Bezeichnung schwere Schlacke bekannten Stoffe, mit einer Bitumenemulsion zu behandeln. Dies hat jedoch die gleichen, oben erwähnten Nachteile mit sich gebracht, nämlich ein bevorzugtes Anhaften des Bitumen an den feinen Elementen des Aktivs, beispielsweise am Kalk, oder am Bindemittel, wie an der granulierten Schlacke.

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Man steht in diesem Falle vor Elementen, die mit einer dünnen, undurchdringlichen Bitumenhaut überzogen sind, was jede Hydratationsreaktion ausschließt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ""ein Verfahren zur Herstellung eines Baumateriales zu schaffen, das insbesondere für Fundemant- und Basisschichten von Straßen geeignet ist und nicht nur ein Starrwerden (Ersteifen) der Fundamentschichten gestattet', sondern gleichzeitig die Gefahr' einer Rißbildung in diesen Schichten gänzlich oder mindestens nahezu unterdrückt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Teil der Granulate zunächst mit der Bitumenemulsion behandelt wird, ehe er gleichzeitig mit dem Granulatrest und mit den anderen Bestandteilen des Baumateriales vermischt wird.

Untersuchungen zeigten, daß bei einem Material für Fundament- und Basisschichten von Straßen, enthaltend beispielsweise Granulate (Körner) aller Größen sowie ein Bindemittel, wie Mörtel, das von Feinkorn, granulierter Schlacke und fettem Kalk gebildet wird, unter der Wirkung einer Zugbeanspruchung zunächst die Verbindungen zwischen den großen Körnern und dem Mörtel aufbrechen. Will man dabei die Zugfestigkeit R_fc aufrechterhalten jedoch den Elastizitätsmodul E. des Materiales verringern, so erweist es sich dabei als unumgänglich, zwischen diesen großen Granulaten und dem Mörtel Verbindungen durch ein Bindemittel herzustellen, das sich vor dem Bruch verformt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit zunächst ein Teil der Granulate durch Zugabe einer Bitumenemulsion vorbehandelt, ehe dann dieser vorbehandelte Teil gleichzeitig mit dem Rest der Granulate und mit den anderen Bestandteilen des Baumateriales vermischt wird.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Bitumenemulsion an Granulaten mit einem Durchmesser von über 6 mm vorgesehen, d.h. allgemein ausgedrückt an Granulaten mit einem Durchmesser zwischen 6 und 20 mm. Die Dosierung wird so gewählt, daß auf den behandelten Granulaten eine möglichst klebrige Bitumenhaut verbleibt sowie ein Bitumen-Restprozentsatz von 1 bis 3 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des behandelten Granulatteiles.

Dieser Behandlungsvorgang kann in einem Mischer einer (| Glasierstation oder in einer beliebigen sonstigen Einrichtung erfolgen, die ein gleichmäßiges Aufbringen der Emulsion in homogener Form auf die Granulate ermöglicht.

Man läßt dann die mit der Umhüllung versehenen Granulate in diesem Zustand, bis die wässrige Phase der Bitumenemulsion evakuiert ist. Danach wird das Material im Werk in traditioneller Weise durch Vermischen der behandelten Granulate mit dem oben erwähnten Mörtel hergestellt. Zahlreiche Versuche zeigten, daß der gleichmäßig an den Granulaten vorgesehene Bitu- " men in vollkommener Weise das teilweise in Lösunggehen der granulierten Schlacke und des Kalks ermöglicht, ferner die Ji Hydratationsreaktionen und Rekristallisationsreaktionen, die sich daran anschließen sowie schließlich das Abbinden des so gebildeten Baumateriales. Bei geeigneter Wahl der Bitumenemulsion erhält man umhüllte Granulate, die aufbewahrt werden können, ohne daß ein Massen-Abbinden dieser Granulate untereinander befürchtet werden muß, wobei jedoch diese umhüllten Granulate zu einem beliebigen Zeitpunkt mit den anderen Bestandteilen des Baumateriales, nämlich mit den Granulaten eines Durchmessers kleiner als 6 mm, mit der granulierten Schlacke, mit fettem Kalk und Wasser einen Baustoff bilden können, der vor dem Bruch ein ausgeprägtes elastisches Verhalten zeigt.

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Bei Laboratoriurasversuchen wurde· ein erfindungsgemäßes Material benutzt, bei dem ein Teil des Granulates mit einer Menge von 1 Gewichtsprozent Bitumenemulsion bis 60 % Bitumen behandelt wurde. Diese Versuche zeigten, daß die Zugfestigkeit R. dieses Materiales. um 10 % gegenüber einem Üblichen Material verringert war, während der Elastizitätsmodul E_fc um den Faktor 2 kleiner war und der lineare Ausdehungskoeffizient unverändert blieb. Auf diese Weise konnte das Verhältnis R_t/E_fc von einem Minimum um 80 % vergrößert werden} Versuche im natürlichen Maßstab dürften eine Vergrößerung des Verhältnisses R₄./E. von über 1001 ermöglichen.

Der Temperaturbereich (H), den das Material ohne Rißbildung aushalten kann, liegt bei 50 , während er für übliche Materialien zwischen 25 und 30° beträgt.

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Claims (3)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Baumateriales, wobei eine
Bitumenemulsion der Mischung von Granulaten und anderen Bestandteilen des Baumateriales zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil der Granulate
zunächst mit der Bitumenemulsion behandelt wird, ehe er
gleichzeitig mit dem Granulatrest und mit den anderen Bestandteilen des Baumateriales vermischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bitumenemulsion auf die Granulate, (Körner) mit Abmessungen größer als k mm aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis zwischen dem Gewicht des auf den Granulaten vorgesehenen Restbitumens und dem Gewicht der behandelten Granulate zwischen 1 und 3 % liegt.

Ί. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die behandelten Granulate in die Mischung eingeführt werden, wenn die wässrige Phase der Bitumenemulsion entfernt (evakuiert) ist.

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