DE3245068A1

DE3245068A1 - Bitumenemulsion-asphaltgemische mit mischbindestoff

Info

Publication number: DE3245068A1
Application number: DE19823245068
Authority: DE
Inventors: Istvan Dipl.-Ing. 8900 Zalaegerszeg Benke; György Dipl.-Chem.Dr. 1125 Budapest Vámos
Original assignee: ZALAEGERSZEGI KOEZUTI EPITOE V
Current assignee: ZALAEGERSZEGI KOEZUTI EPITOE V
Priority date: 1981-12-07
Filing date: 1982-12-06
Publication date: 1983-06-09
Also published as: FR2517686A1; FR2517686B1; HU183719B; IT8249624A0; GR77837B; IT1149130B; NL8204710A

Description

BITUMENEMULSIOU-ASPHALTGEMISCHE MIT MISCIIBINDESTOPP

Die Erfindung betrifft Bitumenemulsion-Asphaltgemische, rait einem speziellen Bindeeffeiet, die mit der gemeinsamen Anwendung von lcationalctiven Bitumenemulsionen und hydraulischen binäefähigen Pulvern hergestellt werden. 5

Es iat bekannt, dass auf Grund von in erster Linie energiewirtschaftliehen Überlegungen, aber auch wegen der technologischen Vorteile die Anwendung von Bitumenemulsionen im Asphaltstrasaenbau weltweit Verbreitung fand. Mit den unterschiedlichen Arten von Bitumeneraulsionen wird das energieaufwendige Warmverfahren erspart, das traditionell das Trocknen des feuchten mineralischen Zusatzes und das Erwärmen dieses Zusatzes sowie des die Rolle des Bindemittels spielenden harten Bitumens auf durchschnittlich 170 ⁰C bedeutet.

Die Bitumenemulsion ermöglicht ein Kaltverfahren und deshalb ist seine Anwendung vorteilhaft. Die Ersparung dea Erwärmens sichert eine einfachere Herstellungstechnologie, Energieeinsparung und eine wirtschaftlichere Lösung. Diese Vorteile

werden jedoch durch, den Umstand gemindert, dass die mit der Bitumenemulsion behandelten oder vermischten Mineralstoffe im Vergleich zu den Warmbiturnen-Gemisahen nur die Herstellung von weniger wertvollen Fahrbahnkonstruktionsschichten ermöglichen« Der Grund dafür liegt darin, dass die Empfindlichkeit und Neigung des Emulsionsgemisches gegenüber Belastung₉ Beschädigung und Deformierung gross ist, d.h. die gemeinsame Laboratoriumsraesszahl MS (Stabilität nach Marshall) dieser Eigenschaften besonders bei hohen Temperatiiren relativ niedrig ist. So beträgt sie bei 60 ⁰C etwa ein Zehntel der Messzahl des mit dem V/armverfahren hergestellten Asphalt^emisches«, Bei 20 ⁰G zeigt das Emulsionsgemisch ausreichende Stabilität, jedoch entspricht diese Zahl nur dem Bau der unteren Schichten.

Es wurde angestrebt, ein solches Asphaltgemisch herzustellen, das - die Vorteile ausnutzend - die bisherigen guten Eigenschaften beibehält, die ungünstigen Gegebenheiten kompensiert und gegebenenfalls auch weitere vorteilhafte Eigenschäften hervorbringt« Es wurde gefunden_f dass sich die erwähnten nachteiligen EigenschEiften aus der technologischen Gebundenheit ergaben» dass sich die aus der sauren Emulgier-Iö3ung absetzenden Bitumenteilchen beim Kaltverfahren zwischen den Mineralkörnchen nicht gleichmässig verteilen und ausreichend daran haften können. Die Stabilität des Gemisches wird durch die Kohäsion, die durch die Klebefähigkeit de3 Bitumens entsteht, und das innere Heiben des Mineralstoffes verursacht«,

Die Stabilität wurde bisher auf zwei V/eisen erhöht?

durch da3 Erhöhen entweder des Splittanteils des Bindemittels oder aber des Mineralstoffes konnte dieses Ziel erreicht werden. Beiden Möglichkeiten setzt die Kosten-. nahine Grenzen. In der Fachliteratur wird zur Erhöhung der Stabilität ein Erhöhen des Anteils des Zusatzsplittstoffes

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vorgeschlagen, (siehe z.B.: Provisorische technologische Vorschrift für die Anwendung von kationaktiver Biturnenemulsion im Strassenbau, Publikation de3 Trustes für Stra3senbau, Budapest, 1981).

Bei anderen Literaturstellen wurde kein Hinweis zur Behebung dieses Problems gefunden. Die technische Praxis erkennt gleichzeitig mit der Beseitigung des kostspieligen und lcoinpli zierte η Warmverf ahrens die Mängel des Emulsionsproduktes an, und wo die erwähnten Nachteile in einem solchen Masse zu erwarten sind, dass sie kompensiert werden müssen, werden traditioneller Asphalt oder andere Lösungen angewendet. Es kann festgestellt werden, dass die Emulsion- -Asphaltgemische bisher eben aus den genannten Gründen nur " begrenzte Anwendung fanden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die saure Reaktion der beim Brechen der Emulsion freiwerdenden wässrigen Lösung mit niedrigem pH-Wert durch ein entsprechendes Zusetzen von freies Alkalierd-metalloxid und/oder -hydroxid enthaltenden Pulvern kompensiert werden und neben der Bitumenbindung der Struktur auch eine hydraulische Bindung geschaffen werden kann.

Die Erfindung betrifft also Biturnenemulsion-Asphalt-gemisehe, die eine kationaktive Bitumenemulsion, ein Alkalierdmetalloxid und/oder -hydroxid enthaltendes hydraulisches Pulver und übliche Mineralzusätze enthalten«

Im allgemeinen enthalten die erfindungsgemässen Asphaltgemische 0,5 bis 8 Gew.% hydraulisches Pulver, 2,5 bis IO Gew.',¹J kationaktive Bitumenemulsion und 82 bis 97 Gew.% übliche Mineralzusätze.

Der Vorteil des Asphalt^emisches mit dem erfindungsgemässen

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Mischbindestoff besteht dario₅ dass der freie Alkalierdmetalloxid-Gehalt oder Alkalierä::ietallhydroxid-Gehalt des hydraulischen Pulvers die Haftfähigkeit des. Bit?uaens verbessert und dadurch die Avisgangskohäsioη der Struktur erhöht.

Dieser Vorteil wird noch durch die zwischen den hydraulischen Pulvern und dem Mineralteil des Gemisches entstehende, zeitlich verlängerte Festigkeitssunahne, die zusammen mit den vorher erwähnten Wirkungen eine wesentlich .höhere Stabilität und bauliche Anwendbarkeit des Asphaltgernisches mit Mischbindestoff im Vergleich, zum Bitumenemulsionsgemisch sichert, erhöht» Das Biturnenemulsion- -Asphaltgemisch mit Mischbindestoff stellt einen höheren Gebrauchswert dar, und durch seine Anwendung können verschiedene andere Vorteile erzielt werden«

Die Erfindung behält die für das Kaltverfahren typischen vorteilhaften Bedingungen bei, ist energiesparsam, erfordert nur einfache Maschinen und ermöglicht ein wirtschaftliches Bauen.

Man war bestrebt, die Herstellung des erfindungsgemassen Asphaltgenisches in den vorhandenen, in der Strassenbaupraxis bekannten Asphalt- und Betonmischmaschinen durchzuführen. Dies wird so gelöst, dass der Mineralzusatz mit IFaturfeuchte und das hydraulische Pulver zusammen oder in einer direkt aufeinander folgenden Phase dosiert werden, dieses Gemisch wenn nötig befeuchtet und dazu die Bitumenemulsion zugesetzt wird.

Das erfindungsgemässe Gemisch kann mit den bisher in der Strassenbaupraxis angewendeten Methoden in unterschiedliche Baukonstruktionen eingebaut werden.

Zweckmässig wird das Bitumenemulsion-Asplialtgemisch mit

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Mischbindestoff in erster Linie auf dem Gebiet des Strassen· baus als Fundament-, Lastverteilungs-, Verstärkungs- und Verschleissschicht eingesetzt»

Weiterhin kann es an sich oder zusammen mit unterschiedlichen, sich anschliessenden Bautechnologien zur Verstärkung von Bahnkörpern, in den unteren Schichten von verschiedenen Platzabdeckungsarbeiten, von Fundament- und Verschleissschichten von Bürgersteigen, von Speichern und Maschinenfundam?nten, zum Verkleiden von unterirdischen Plätzen und Grubenschächten verwendet werden.

Durch die Erfindung ist gegeben, dass die mechanischen Eigenschaften dea für unterschiedliche Punktionen zu planenden Gemisches den Ansprüchen durch ein Ändern der Verhältnisse der zwei Binüestoffe zum ganzen Gemisch oder zu einander besser angepasst werden können.

Die aus dem Biturnenernulsion-Asphaltgeinisch mit Mischbindestoff gefertigte Konstruktion ist nicht starr und fest, sondern halbstarr-biegsam. Daraus folgt, dass sie an solchen Orten vorteilhaft ist,wo starre Betonarten nicht angewendet werden können, oder die Fundamentbedingungen einen bestimmten Grad an Elastizität und Biegsamkeit rechtfertigen, ausserdem überall da, v/o auch sonstige Asphaltgemische mit kontinuierlicher Kornausaramensetzung angewendet werden können.

In frischem Zustand enthält das Genisch mit Mischbindestoff im allgemeinen 4-8 % Wasser, weshalb es gegen Frost geschützt werden muss. Bauarbeiten im Freien sollen deshalb mindestens einen Monat vor Einbruch der Frostzeit beendet werden. Bei der Anwendung als Verschleissschicht muss das Gemisch vor schnellem Austrocknen geschützt werden, wozu zweckmässig eine Bitumenemulsion-Schicht überzogen wird.

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Unter sonatigen Bedingungen erfordert die aus dem Genisch hergestellte"Konstruktion keine besondere Nachbehandlung, sie ist umweltfreundlich und fällt so unter keinerlei Einschränkungen.
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Zur Herstellung des erfindungsgerctissen Gemisches können die in der Bauindustrie im allgemeinen angewendeten körnigen Mineralzusätze eingesetzt werden« Der runde, körnige Zusatz beeinflusst auch die endgültige Stabilität des Gemisches ungünstig, ist aber besonders zu Anfang nachteilig, weshalb ein möglichst grosser Anteil von Bruch- oder Splittstoffen eingesetzt werden soll.

Von den freies Alkalierdnetalloxid und/oder -hr/droxid enthaltenden Pulvern ist es zwackmsssig jenes zu wählen, welches die wirtschaftlichste Lösung sichert. Eine besonders gute Lösung bietet die basische Asche von Kraftwerken, die sonst Abfall ist. Die entsprechende Emulsionaorte muss auf Grund der Funktion der zu bauenden Konstruktion gewählt werden.

Die Planung des erfindungsgemässen Gemisches kann auf Grund der für Bitumenemulsion- und '.Yarmasphalte gültigen, technischen Vorschriften und Laboratoriumsrnethoden erfolgen. 25

Das richtig geplante und ausgeführte Asphaltgemiach mit Mischbindestoff verfügt gegenüber den bekannten Gemischen über folgende Vorteile:

Sin grosser Teil der nachteiligen Eigenschaften des Bitumenemulsionsgemiachea wird beseitigt. Die niedrige Stabilität wird bedeutend gesteigert. Die unter schwerer Verkehrsbelastung auftretende Deformation wird behoben. Die Anwendbarkeit für verschiedene Strassenbaukonstruktionen wird erweitert. Der Gleichwertfaktor wird erhöht, dadurch wird die notwendige Baustärke gesenkt.

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Das Zusetzen der teuren Bitumenemulsion wird um etwa 30 % gesenkt. Die spezifischen Kosten des Strassenbaus nehmen ab. Das erfindungsgernäsae Gemisch kann.die aufwendigen Wannasphalte auf vielen Gebieten eraetzen, beseitigt das heisse Mischen und erspart dadurch Heizb'l und Elektroenergie.

Statt der teuren und komplizierten Mischmaschinen genügen auch einfachere Maschinen, so können leichte mobile Mischmaschinen angewendet werden, was eine Voraussetzung für eine wirtschaftliche und vernünftige ITutzung der am Ort befindlichen Stoffe ist.

Der Verbrauch an Ölderivaten wird gesenkt.

Die umweltverschmutzende Wirkung des bei der Herstellung von Warmasphalt entstehenden Staubes un'd der Giftgase wird vollkommen beseitigt.

Die Hutzung von sekundären Industrieprodukten und Abfallstoffen wird ermöglicht.

Das erfindungsgemässe Gemisch kann auf vielen Gebieten wirtschaftlich angewendet werden, wo bisher Betonarten mit niedriger Festigkeit eingesetzt werden. Damit kann Zement erspart werden.

Die Herstellung und der Einbau des erfindungsgemässen Asphaltgemisches mit Mischbindestoff kann mit den bekannten und vorhandenen Geräten und auf Grund der bisher angewendeten Asphalttechnologie erfolgen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden, das Schutzbegehren, nicht einschränkenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1. Ein Biturnenemulsion-Asphaltgemiach mit Misch-

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" bindestoff wurde auf einer üblichen Asphaltmiacheanlage hergestellt.

Anteil der Mineralzusätze;

1. Sandkies 60 %

2. Basalt splitt (12-20 mm) 40 ^C,O

Kornzuaammensetzung des vorgespeisten Mineralgerüstes: mm (Siebdurchfall) Massenprozent

0 - 0,09 5,8

- 0,20 12,3 - 0,63 26,4

- 2,00 · 37,0

- 5,00 54,4

- 8,00 60,6 -12,50 76,8

-20,00 100,0

Dem Mineralzusatz wurden 3»5 % basische Asche aus Ajfca (Komität Veszprem, Ungarn) zugesetzt_s dann folgten nach einem Vorbefeachtea mit etwa 2 % ^:ffasaer, ■ 7,4 ''U icationak:- tive Bitumenenulsion. Das Rühren erfolgte mit einem diskontinuierlichen Mischer, In den Mischtrog wurden der Zusatz und die Asche gleichzeitig gegeben und bis zu 5 Sekunden trocken gemischt.

Dann begann das Wasserzusetzen und mit einer Verzögerung von 6/Sek. das Einsprühen der Emulsion.

Das ganze Mischen dauerte bis zu 42 Sekunden. Das Gemisch wurde mit einem Autoplaniergerät verteilt und

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und gewalzt. Die Körperdichte des der Strasse entnommenen Musters betrug 2,22 g/cm .

Die durciischnittliche Körperdichte des aus dem Gemisch herge· stellten labor-Marshal1-Musters betrug: 2,27 g/cm³,

Marshall-Stabilität (MS): 13,86-KF Marshäll-Fliessen (MP) : 18 mm

Die Laboruntersuchung von unter vollkommen gleichen Bedingungen (gleicher Zusatz +7,4 Massenprozent kationaktive 3itumenemulsion)hergestelltein Asphalt wies eine geringere Marahall-Körperdichte und Stabilität auf:

Körperdichte:

MS : MF :

2,23 g/cm³

6,65 KN 19 mm

Beispiel 2. Ein Gemisch wurde aus Basaltsplitt (0-20 mm) hergestellt.

Aschezusatz: 3 %
Bitumenemulsion: 7 %

Das Befeuchten war wegen dem natürlichen Wassergehalt des Zusatzes nicht notwendig.

Marshall-Körperdichte: 2,36 g/cm

Durch einen Versuch wurde die zeitliche Entwicklung des Bindens untersucht, die mit der genormten Marshall-Stabilität gemessen wurde.

Gemisch

1 Woche

2 Wochen

4 Wochen

35 Mischbindung

12,7 5,9

14,6 6,8

16,9 8,2

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In der ausgewerteten Zeit wies das Asphaltgeraisch mit ItLschbindung eine doppelte Stabilität auf.

Beispiel 3. Die Wasserbeständigkeit des Gemisches wurde durch einen Laborversuch untersucht.

Zusammensetzung des Gemisches:

-Kiessand 0-30 nia 60 %

-Basaltsplitt 12-20 mn 25 %

-Basaltsplitt 5-12 inn 15 % Ajkaer Asche 3»3 %

Kationaktive Bitumenemulsion 7»2' %

Muster aus den gleichen Gemisch wurden unter abweichenden Bedingungen gelagert»

1. Variante: 2. Variante:

1 Woche trocken 4 Wochen trocken

2 Wochen unter Wasser 1 Woche trocken

Muster nach Variante 1 MS - über 20 KIT Muster nach Variante 2 IIS = 18,5 KiI

Claims

BITUIffiffiDMULSIOlT-ASPIIALTGEMISCHE MIT MISGHBIlJ P A T ENTAHSPEt)C H E

1. Bitumenemulsion-AsphaltgemiBche mit Mischbindestoff in erster Linie für den StraasetibaUj dadurch gekennzeichnet j dass sie kationaktive Bitumenemulsion, iind ein Alkalierdmetalloxid und/oder -hydroxid enthaltendes hydrtiulisches Pulver zusammen mit üblichen Mineralzusätzen enthalten.

2. Asphaltgemisch nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet , dass ea 0,5 bis 8 Gew.5» hydraulisches Pulver, 2,5 bis 10 Gew./δ kationaktive Bitumenemulsion und 82 bis 97 Gew.% übliche Mineralzusätze enthält.

3. Asphaltgemisch nach Anspruch 1 oder 2 dadurch g e «- kennzeichnet, da33 es als hydraulisches" Pulver gebrannten Kalk, Kalkhydrat, Zement,freien CaO enthaltende Kraftwerksasche oder Hochofenschlacke enth lilt.

Λ 2716-4213/MR