DE2343775A1

DE2343775A1 - Gussasphalt und dessen herstellung

Info

Publication number: DE2343775A1
Application number: DE19732343775
Authority: DE
Inventors: Pierre Bougault; Michel Kennel
Original assignee: Compagnie Francaise de Raffinage SA
Current assignee: Compagnie Francaise de Raffinage SA
Priority date: 1972-09-01
Filing date: 1973-08-30
Publication date: 1974-05-02
Also published as: GB1432644A; ES418412A1; JPS4966717A; NL160540C; ZA735900B; IT992984B; NL7312044A; BE804156A; FR2198486A5; NL160540B; CA993156A; DE2343775B2; JPS5137930B2

Description

Gußasphalt und dessen Herstellung

Gußasphalt wird vor allem im Straßenbau verwendet, um die .Fahrbahn zu bilden. Er wird bei einer 'Temperatur oberhalb 200°C vergossen und muß nach dem Vergießen nicht verdichtet v/erden.

Asphaltbetons bestehen aus Füll- und Zuschlagstoffen sowie einem bituminösen Bindemittel. Die mineralischen Zuschlagstoffe weisen die unterschiedlichsten Teilchengrößenverteilun_oen auf. Als Zuschla₀stoffe werden diejenigen körnigen Materialien bezeichnet, welche durch ein Afnor-üieb 20 nicht durchtreten, jedoch durch die Afnor-Siebe 21 bis 4-2. Bei dem bituminösen Bindemittel handelt es sich um eine Kohlenwasser stoff verbindung, welche aus Maltenen (Ölen), Harzen und Asphaltenen besteht. Der Füllstoff ist ein sehr feinkörniges Haterial mit Teilchengrößendurchmessern kleiner als 80/U. Ein füllstoff tritt also durch ein Afnor-üieb 20 durch. Bei den klassischen Asphaltbetons ist der Füllstoff im allgemeinen mineralischer Natur, beispielsweise ein Kalkmaterial, doch ist dies nicht unbedingt erforderlich..Er kann auch aus Kohle, Koks oder natürlichen bzw. synthetischen, verkleinerten Polymerisaten bestehen, welche im bituminösen Bindemittel nicht löslich sind.

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G-ußasphalt wird schon, lan^je verwendet. Das Gre:aisch v/ird bei einer Temperatur zwischen 220 und 25O°C zentral hergestellt und mittels geeigneter, beheizter i'ahrzeu^e εη den Jeweiligen Verwendungsort gebracht. Hiacher halten das u-emisch auf einer 'temperatur zv/ischen 210 und 230⁰G.

Das Gemisch wird am Verwendun^sort ausgegossen und auf großer Breite nit Hilfe eines -je jebenenf alls beheizten Verteilerb all:ens aufgebracht.

Gußasphalt kann beispielsweise die folgende Zusainneiisetzun:" auf v/eis en:

( üplit 2/12 nm : Zuschlagstoff ( :

( oana :

JO Gew. -^c/o

ij'üllstoif

25 Gew.-70

Bindenittel

( Bitumen nit

( einer Pene-

( tration von

( 40/50

( Trinidad-Asphalt

3 Gew.-Teile Je 100 Teile Zuschlagstoff und Füllstoff

2 Gew.-Teile Je 1OO Teile Zuschlagstoff und i'üllstoff.

Das.Bitumen rührt vom Erdöl her. Der verwendete Trinidad-Asphalt enthält im allgemeinen mehr als 40 Prozent Kinerslstoffe. Sein Kugel- und Eing-Erweichungspunkt liegt bei einer Temperatur oberhalb von 70°C. Die Penetration bei 25°C liegt r.. t erhalb von 10.

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Gußasplialte weisen in der Regel eine vollkommene Kompaktheit auf, d. h. keinerlei Hohlräume, was eine vollständige Undurchlässigkeit vermittelt und einen bemerkenswerten Wider-" stand gegenüber S al ζ einwirkungen und atmosphärischen Einwirkungen, insbesondere durch Frost, gewährleistet. Daruberliinaus werden sie durch statische schwere Belastungen wenig verformt und siiul sie sehr widerstandsfähig gegenüber der Einwirkung von Spikesreifen. Weiterhin können die aus Gußasphalt hergestellten Fahrbahnen oder sonstigen Bodenbeläge vollkommen eben und ohne jegliche Stoßstellen ausgebildet werden.

Jedoch sind vor allem zwei Hachteile gegeben. Die Oberfläche der Straßenfahrbahn oder des Bodenbelages muß geriefelt oder aufgerauht werden, um sie rutschfest zu machen, was die Glatt eisbildung zu kalten Jahreszeiten und die Entstehung sehr kleiner Wasserpfützen begünstigt, welche hinter' Fahrzeugen Wasserwolken entstehen lassen. Darüberhinaus bilden sich durch Materialkriechen Radspuren an denjenigen Stellen aus, wo am häufigsten Räder rollen.

Das Aufrauhen oder Riefeln der Oberfläche kann durch Verwendung eines rauhen Straßenbelages auf der Grundlage von Guß asphalt vermieden werden, den man erhält, indem man auf dem vergossenen Gußasphalt bitumenbeschichteten Split verteilt, welcher in den Belag durch die darüberrollenden Räder eingedrückt wird.

Die geschilderte Spurenbildung ist bisher bei keinem Gußasphalt zu verhindern gewesen, und zwar weder mit Hilfe einer bestimmten Gußasphaltzusammensetzung noch durch eine besondere Aufbringung des Gußasphalts.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese nachteilige mechanische Eigenschaft von Gußasphalt, d. h. von warmvergossenen Asphaltbetons, zu beheben.

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_ Zj. _

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der Ersatz des üblicherweise verwendeten Trinidad-Asphalts durch Hartasphalte zu einem Gußasphalt führt, aus dem sich Straßenoder sonstige Bodenbeläge herstellen lassen, die eine beträchtlich verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen die Spurenbildung zeigen.

Unter Hartasphalten sind Substanzen zu verstehen, die reich an Hartasphaltenen sind. Unter Aspahltenen sind wiederum solche Stoffe zu verstehen, die in Schwefelkohlenstoff und Benzol löslich sind und aus diese Stoffe enthaltenden Kohlenwasserstoff Chargen mittels leichter gesättigter Kohlenwasserstoffe, insbesondere Pentanen, Hexanen, Heptanen oder Gemischen dieser Produkte, in der Kälte ausgefällt oder in der Wärme abgetrennt werden. Derjenige Teil an Aspahltenen, v/elcher in n-Heptan unlöslich ist, wird als Hartasphaltene bezeichnet.

Der erfindungsgemäße Gußasphalt, bestehend aus Füll- und Zuschlagstoffen sowie Bindemittel ist dadurch gekennzeichnet, daß im Bindemittel Trinidad-Asphalt durch Hartasphalt ersetzt ist.

Dieser Gußasphalt wird erfindungsgemäß dadurch hergestellt, daß beim Mischen der Füll- und Zuschlagstoffe und des Bindemittels bei einer Temperatur oberhalb 200⁰G Hartasphalt statt Trinidad—Asphalt als Bindemittelbestandteil zugegeben wird.

Die zur Herstellung des erfindungs gemäß en Gußasphalts verwendbaren Hartasphalte weisen eine Schmelztemperatur zwischen 100 und 200⁰C auf, was Kugel-Ring-Erweichungspunkten zwischen 135 und 235°C entspricht. Vorzugsweise liegt die Schmelztemperatur oberhalb 120°0. Die Hartasphalte weisen ein Gehalt an Hartasphaltenen größer als 50 °/o auf.

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Der Ersatz des Trinidad-Asphalts durch die Hart asphalt e führt zu einer Verhärtung des Bindemittels und demzufolge der heterogenen, aus Bindemittel und Füllstoff bestehenden Phase, welche die Aufgabe hat, die Hohlräume des Zuschlagstoffs auszufüllen und die Koiiäsion des Asphaltbetons zu gewährleisten.

Die Hartasphalte können zu jedem beliebigen Zeitpunkt während aes Tuschens beigegeben werden, beispielsweise im Anschluß an die Zugabe der anderen Bestandteile. Im Gegensatz zu diesen ist es vorteilhaft, die Hartasphalte vor der Zugabe
nicht vorzuwärmen, um ein Agglutinieren zu vermeiden. Hit einen nicht durch Erwärmung agglutinierten Pulver läßt sich leichter eine homo₀ene Dispersion erzielen. Das Erwärmen begünstigt
außerdem die Oxydation der Kartasphalte.

Die Hartasphalte brauchen nur mit geringem Anteil zugesetzt zu werden. Ihre Zugabe macht sich bereits dann vorteilhaft bemerkbar, wenn nur fünf Teile je 100 Teile Kohlenwasserstoffbindemittel eingebracht werden.

Bekanntlich enthält Trinidad-Asphalt etwa 50 Gewichtsprozent mineralischer Stoffe, welche iia Bindemittel unlöslich sind, und zwar bei einer Temperatur von 200⁰G. Diese Stoffe
stellen in der aus Bindemittel und Füller bestehenden Phase
einen zusätzlichen Füllstoff dar. Trinidad-Asphalt kann also
durch Hartasphalt und einen zusätzlichen Füllstoff ersetzt
werden.

Es ist nicht kritisch, welches Kohlenwasserstoffbindeiaittel'verwendet wird, da sich bei Jedem solchen Bindemittel
durch die Erfindung eine Verbesserung ergibt. Jedoch erfordert die Herstellung von Asphaltbetons mit zufriedenstellenden mechanischen Eigenschaften die Verwendung von Bindemitteln, deren Penetration zwischen 40 und 300, insbesondere zwischen 40 und 100, liegt, wobei die Penetration ^eiaäß der Afnor-ilori: 5004

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^eiaessen ist.

Die nachstehenden Beispiele dienen üpx· './eiteren terim_o der Erfindung.

Beispiel 1

Es wird Asphaltbeton hergestellt, iiiC.en ein euyoi- p.iu' eine Semperatur von ToO 0 erwürgtes Bindemittel den üucchlr^- und Füllstoffen zuje^eben wird, welche bei einer i'enperrtur von 25O°G getrocknet worden sind. Dann werden nichtvcrjeuLii^vbe Hart asphalt e gegebenenfalls zu-jesetzt. Das Janse wird z\iei LI-nuten lang in einem beheizten Mischer gemischt, in welchen eine Semperatiu* von etv;a 23>°C herrscht.

Bei dem verwendeten Material handelt es sich um ein Granulat 0-10, welches aus den folgenden Fraktionen erhalten ist:

Granulat ;	6	,3	/	10
Granulat :	2		/	3
Sand :	0	/	4	(zerkleinert)
Sand :	0	/	6,	3 (gewalzt)
Füllstoff :	<	. 8C	_Vu	•

Die Teilchen^rößenverteilung ist dadurch definiert, daß beim füllstoff 27 % der Körner durch ein Afnor-öieb 20 durchtreten, während beim Zuschlagstoff 45 % der Körner durch ein Afnor-Sieb 28, 55.% der Körner durch ein Afnor-bieb 34 und 67 ?ό der Körner durch ein Afnor-Sieb 4-0 durchtreten.

Es werden so die in der folgenden 'Ilabelle 1 angegebenen Asphaltbetons hergestellt:

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Tabelle I

Asphaltbeton	^TI	o,	I	1	II	III	1	IV	0	V	1	VI	VII	0
Zus. Füllstoff	0	7,	0	7	0	0	1	,0		0		0		VJI
Hartasphalt	0		5		,0		7	,0	7	,5	7	,0	1
Bitumen 40/50	*7,3*		3		,3	7,3		,3		0		0		,3
Bitumen 80/100	0	0	0	0		0	,3	,3	7	0
Trinidad-Asphalt	2	0	0	Θ	0	0	0

Diese Asphaltbetons werden bei einer Temperatur von etwa 235°C in. Formen gemäß der Norm des Laboratoire Central des Ponts et Chaussees gegossen, um Probestücke herzustellen. Diese Probestücke werden nicht verdichtet, sondern nur leicht gestampft, um die obere Fläche zu ebenen.

Die Kompaktheit der Probestücke ist in Tabelle II angegeben und wie folgt definiert:

Gemessene Betondichte Theoretische Betondichte

χ 100

Die Dichten werden durch Eintauchen gemessen.

Die theoretisc he Betondichte wird aus der Dichte jeder Komponente und dem Gehalt an dieser Komponente im Beton berechnet.

Diese Probestücke werden nach dem DUEIEZ-Verf ahren bei einer Temperatur von 18°0 in Luft und in Wasser auf den Stauchwiderstand hin untersucht. Auf die gleiche Weise wird der Stauchwiderstand in Luft bei einer Temperatur von 30 und 50°C untersucht. Die Ergebnisse sind ebenfalls in der Tabelle II angegeben.

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Tabelle II

Asphalt beton	^TI	I	II	III	IY	V	Vl	VII
Kompaktheit	98,0	98,0	98,0	98,0	98,0	98,0	98,0	93,0
Stauchwiderstand (kg/cm²) in Luft bei 18⁰C : C	85	92	100	130	116	76	89	97
in Wasser bei 18⁰C : I	91	101	110	143	122	82	95	102
i/c	1,07	1,1	1,1	1,1	1,05	1,08	1,07	1,05
in Luft bei 30°C	45	59	62	77
in Luft bei 50⁰C	15	24	26	28

Es zeigt sich, daß die Betone I bis IV und VI sowie VII einen größeren Stauchwiderstand aufweisen, als der Vergleichsbeton Tj. Der Ersatz des Trinidad-Asphalts durch Hartasphalte ist also vorteilhaft. Der Vergleich der mit dem Beton T₁ und dem Beton VI erzielten Ergebnisse verdeutlicht weiterhin, daß der Ersatz von 2 Gewichtsteilen Trinidad-Asphalt durch 1 Gewichtsteil Hartasphalt die Verwendung eines weicheren Bindemittels 80/100 anstatt eines Bindemittels 40/50 erlaubt, was bezüglich der Handhabung äußerst vorteilhaft ist.

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Beispiel II

Probestücke der in Beispiel I angegebenen Art des Betons Tj, I, II und III werden auf Durchlässigkeit hin untersucht .

Dabei wird das nach dem Verfahren des Laboratoire
Central des Ponts et Chaussees hergestellte Probestück mit
einer Höhe von 7 cm einem Druck von 2 m Wassersäule ausgesetzt und die Geschwindigkeit des Wasserdurchtritts durch das Probestück festgestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle III angegeben.

An kubischen Probestücken mit Seitenlängen von jeweils 7 cm, welche bei einer Temperatur von 23O°C gegossen und nicht verdichtet sondern nur 1-eicht gestampft worden sind, werden
Penetrationsversuche vorgenommen. Dabei wird in das jeweilige, auf einer Temperatur von 40⁰C gehaltene Probestück ein Dorn mit quadratischem Querschnitt der Seitenlange 5 cm mit einer Kraft von 52 kg£ JO Minuten lang gedrückt. Die Tiefe des entstehenden Eindrucks wird gemessen.

Die Ergebnisse dieser Versuche sind gleichfalls in Tabelle III angegeben.

Tabelle III

Asphaltbeton	¹I	I	II	III
Durchlässigkeit (cm/s)	2.10-¹⁰	3.10-¹⁰	8.10-¹⁰	5.10-¹⁰
Penetration (mm)	1,2	0,9	o,7	0,5

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Es zeigt sich, daß die erfindungsgemäiEen Asphaltbetons I, II und III einen geringfügig höheren Penetrationswiderstand auf v/eisen als der Vergleichsbeton Tj.

Beispiel III

Die Betons Tj, I, II und III werden bei einer Tenperatur' von 230 C zu Probestücken mit den Abmessungen 4 cm χ 18 era χ 50 cm gegossen. Eine Verdichtung findet nicht statt, sondern lediglich ein leichtes Stampfen.

tiller eine große Fläche jedes Probestücks, welches auf
einer Temperatur von- 40⁰C gehalten wird, läßt man ein 3aä laufen,- dessen Reifen mit einem Druck von 5 "bsi* aufgeblasen ist.
Das Rad ist mit einer senkrechten Kraft von 5OO da η belastet. Das Bad läuft je Sekunde einmal über die Probeεtückflache hin
und her.

Nach 150 000 Hin- und Herbewegung en, a. h. nach
300 000 Überläufen des Rades über die Probe ε tückf lache, wird
das Profil der Radspur vermessen. In Tabelle IV ist die Gesamtamplitude der Deformation in senkrechter Richtung angegeben. Ferner ist die Kompaktheit für /u-den untersuchten Beton aufgeführt.

Tabelle IV

Asphaltbeton	^TI	I	II	III	IV
Kompaktheit	97,1	97,5	97,1	96,7	96,0
G-e s aiat ampl itude der Deformation (min)	30,5	5,2	11,3	10,6	6,3

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BAD

Die Feststellung der Kompaktheit durcli Wiegen und Vermessen dieser Probestücke ergibt Werte, welche von denjenigen abzeichen., die durch Eintauchen .ermittelt werden und in den Beispielen I und II angegeben sind.

Es ze i^t sich, daß die erf indungsgerifUEen Guß asphalt e I bio IV ^e^enüber dem Vereleiclisjußasphalt ^fi?j üblicher Zusammensetzung einen sehr viel höheren Widerstand gegenüber dein Eindrücken von Spuren aufweisen. Insbesondere ist auf das außergewöhnliche Verhalten des Gußasphalts I hinzuweisen, bei welchem zwei Gewichtsteile Trinidad-Asphalt durch 0,5 Gewichtsteile Hartasphalt versetzt sind.

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Claims

Ansprüche

1. üu2r.Gpliali;, bestellend aus I¹UIl- und Zuschlagstoffen sowie Bindemittel, dadurch ^eheniizeicliiiet, daß im Bindemittel Trinidad-Asphalt durcli ilartasplialt ersetzt ist.

2. Verfahren sur Herstellunj des G-ußasphalts nach Anspruch 1, daäurcli ^ekeniiseiciuiei;, daß "beim Iiischen der 5¹UIl- und Zuschlagstoffe und des Bindemittels bei einer Temperatur oberhalb 200⁰C liartssplialt statt Trinidad-Asphalt als Bindeiaittelbestand'teil ^ujeü'eben wird.

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