DE69600604T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Haftschicht und eine solche Schicht enthaltender Strassenbelag - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Haftschicht und eine solche Schicht enthaltender StrassenbelagInfo
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Description
- Die Erfindung stammt aus dem Bereich der Aufbringung von Belägen vom Typ Straßenbelag und betrifft genauer das Verfahren zur Herstellung einer Haftschicht, die das Kleben einer Schicht bituminösen Mischguts auf einen Untergrund ermöglicht (siehe die Schrift GB-A-2 167 975).
- Die Erfindung betrifft auch den Straßenbelag, der eine Haftschicht enthält, die durch das Verfahren hergestellt wurde.
- Die Erfindung betrifft auch eine Baumaschine, die die Anwendung des Verfahrens ermöglicht.
- Die Herstellung eines Straßenbelages besteht im Aufbringen aufeinander folgender Schichten. Von diesen verschiedenen Schichten bedeckt mindestens eine Asphaltschicht eine untere Schicht, die Tragschicht genannt wird. Die Beschaffenheit der Tragschicht kann relativ unterschiedlich sein, beispielsweise Beton, Pflaster oder bituminöses Mischgut. Der Zustand dieses Untergrundes kann ebenfalls vielfältig variieren. Er kann neu oder alt sein, arm sein oder schwitzen, rauh oder glatt, feucht oder trocken, staubig sein oder nicht etc.
- Eine Haftschicht erlaubt es, das Kleben einer Schicht bituminösen Mischguts auf seinem Untergrund sicherzustellen. Ihre Rolle besteht ebenfalls darin, die Undurchlässigkeit der Fahrbahn sicherzustellen. Im Allgemeinen wird vermieden, diese Schicht aus einem wasserfreien Bindemittel herzustellen, das die Gefahr eines Einschlusses von Fluxmitteln zwischen den beiden Schichten birgt, die sich beiderseits befinden, und weil die geringen Dosierungen von Asphaltbindemittel, die für Haftschichten verwendet werden, mit den herkömmlichen Verteilermitteln unverträglich sind: 300 bis 600 Gramm Rückstandsbitumen pro m².
- In bestimmten Ausführungen besteht die Fahrbahn aus mehreren aufeinanderfolgenden Mischgutschichten. Diese Schichten sind untereinander durch eine Haftschicht verbunden. Die untere Mischgutschicht spielt dann für die Haftschicht die Rolle der Tragschicht.
- In bestimmten Fällen ist die obere Schicht der Fahrbahn mit einer Oberflächenaufbringung behandelt. Diese Behandlung erlaubt es, einem verbrauchten Belag wieder gewisse Oberflächeneigenschaften, insbesondere der Rauhheit und der Undurchlässigkeit, zu verleihen. Diese Beschichtungen bestehen aus Schwarzbindemitteln, die für die Verteilung entweder in Form einer wässrigen Emulsion oder durch Zusatz leichter Fraktionen der Erdöl- oder Kohledistillation zum Asphalt verflüssigt wurden. Es kann sich um wasserfreie Beschichtungen handeln, d. h. um Mischungen von Asphalt mit Kohlenwasserstoffprodukten.
- Zahlreiche Untersuchungen haben die Bedeutung und die erforderlichen Eigenschaften der Haftschicht herausgestellt. Haftschichten unzureichender Qualität bewirken Ablösungserscheinungen der Fahrbahnschichten. Dieses häufig festgestellte Phänomen führt zu schwerwiegenden und kostspieligen Unterhaltungsarbeiten. Die Normen und Lastenhefte präzisieren, dass die Haftschicht regelmäßig und ununterbrochen sein muss und in keinem Fall besandet ist.
- Diese Haftschicht wird im allgemeinen mit einer kationischen Emulsion reinen Bitumens oder modifizierten Bitumens hergestellt. Die üblicherweise vorgeschlagenen Dosierungen liegen zwischen 300 und 600 g Rückstandsbitumen pro m². Die Dosierung hängt vom Zustand des Untergrundes und der Beschaffenheit des verwendeten Mischguts ab.
- Zur Zeit existieren mehrere Verfahren zum Aufbringen einer Haftschicht.
- In einem Verfahren, das wir herkömmlich nennen werden, wird eine Emulsionsschicht durch eine Maschine vom Typ Verteiler aufgetragen, die einen Tank und eine Spritzrampe aufweist. Der Auftrag erfolgt über mehrere zehn, manchmal einige hunderte, Meter vor eine Baustelle zum Auftragen und Einbau eines bituminösen Mischguts.
- Dieses Verfahren stellt trotz seiner sehr häufigen Anwendung nur mittelmäßig zufrieden und weist zahlreiche Nachteile auf. Die Zerfallszeit der verwendeten Emulsionen ist im Allgemeinen größer als 30 Minuten, so dass die Reifen der Lastwagen, die die Baustelle versorgen, die auf der frischen Schicht rollen, stellenweise die Dicke der verbleibenden Schicht verringern und durch Mitschleppen von Bitumen eine Verschmutzung der Wege verursachen, die sie danach benutzen. Außerdem werden Teile dieser Haftschicht durch die Raupen der Fertiger abgetragen, die zum Auftragen der Mischgutschicht dienen, die auf der Haftschicht rollen. Diese vorzeitige Beschädigung der Haftschicht bewirkt stellenweise ein Aufsteigen der Emulsion durch das Mischgut, was zu einer Glättung der Oberfläche des Belags führt. Wenn der Untergrund nur geringe Kohäsion aufweist, führt die plattenweise Ablösung der Haftschicht, die einen Teil der Bestandteile des Untergrundes mitnimmt, zur Bildung von Löchern und Beulen. In jedem Fall führt ein Fehlen der Haftschicht zwischen zwei Schichten bituminösen Mischguts durch deren Abreissen zu einer sehr unregelmäßigen und also unzureichenden Klebung dieser beiden Schichten aneinander.
- Seit einigen Jahren wurden Vorrichtungen vorgeschlagen, die mit dem Fertiger verbunden werden, die es erlauben, die Haftschicht unmittelbar vor dem Aufbringen des Mischguts aufzutragen. Diese Vorgehensweise hat jedoch ebenfalls zahlreiche Nachteile.
- Wenn die Verteilermittel vor dem Straßenfertiger angeordnet sind, sind die Räder oder Raupen der Fahreinheit gezwungen, auf der frisch aufgetragenen Schicht zu fahren und sie also zu beschädigen. Andererseits dienen die Fertiger dazu, Beläge auf Fahrbahnen unterschiedlicher Breite herzustellen, es ist also erforderlich, eine einstellbare Spritzrampenvorrichtung vorzusehen. Außerdem ist die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fertigers (3 m/min bis 6 m/min) erheblich geringer, als die herkömmlicher Verteiler (30 m/min bis 150 m/min). Daraus ergibt sich, dass die Ausströmmenge des Bindemittels angepasst werden muss. Diese Bedingungen zusammen führen zu komplexen Rampenvorrichtungen und empfindlichen Einstellungen, die nur schwer dazu führen, eine sehr homogene Haftschicht herzustellen.
- Dieses Verfahren führt auch zu Schwierigkeiten bei der Versorgung mit den verschiedenen Materialien auf den Fahrzeugen, deren Unabhängigkeit von Nachschub nicht immer synchronisiert ist.
- Bei diesem Verfahren erfolgen Trocknung und Zerfall der Emulsion in sehr kurzer Zeit durch Kontakt der Haftschicht mit dem heißen Mischgut. Daraus ergibt sich die Unmöglichkeit, die so hergestellte Haftschicht zu kontrollieren, sowohl was die Menge, als auch was die Qualität betrifft.
- Es wurde auch vorgeschlagen, eine Haftschicht durch Aufbringen feiner Kapseln herzustellen, die ein wasserfreies Asphaltbindemittel enthalten. Diese Kapseln bestehen aus einer Hülle aus festem und bei Umgebungstemperatur stabilem Material, das bei der Auftragstemperatur des Mischguts schmilzt und sich auflöst, um das Bindemittel freizusetzen. Diese Idee ist sehr schwer auszuführen und erlaubt nicht, eine homogene Verteilung der Haftschicht auf der ganzen Fläche des Untergrundes sicherzustellen.
- Eine schlechte Klebung führt aber systematisch zu einer Schwäche im Aufbau der Fahrbahn und zu einer beschleunigten Beschädigung durch Ermüdung.
- Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden. Es besteht auch darin, über ein Verfahren zu verfügen, das einen schnellen Zerfall der Asphaltemulsion ermöglicht, in der Vermeidung des Anklebens an die Reifen der Versorgungsmaschinen und der Fahrzeuge, die zufällig gezwungen sein mögen, auf dieser frisch aufgetragenen Schicht zu fahren, in einer guten Widerstandsfähigkeit gegen die Durchfahrt der Raupen des Fertigers, darin, die Viskosität des Bindemittels der verwendeten Emulsion den lokalen klimatischen Bedingungen anzupassen, eine perfekte Klebung der Haftschicht auf dem Untergrund sicherzustellen, und zwar insbesondere, wenn dieser feucht ist, und auch darin, die Möglichkeit zuzulassen, Kontrollen der Qualität und der Menge an der aufgebrachten Haftschicht vorzunehmen.
- Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, über den Belag vom Typ Straßenbelag zu verfügen, der eine Haftschicht enthält, die mit diesem Verfahren hergestellt wurde.
- Ein anderes Ziel ist noch, über eine Maschine zum Fahrbahnbau zu verfügen, die die Ausführung dieses Verfahrens ermöglicht.
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der Haftschicht einer Schicht bituminösen Mischguts auf einem Untergrund durch Aufbringen einer Bitumenemulsion. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
- - Auftragen eines Netzhaftmittels auf den Untergrund,
- - Auftragen der Bitumenemulsion,
- - Auftragen eines Zerfallsmittels.
- Das Auftragen des Netzhaftmittels auf den Untergrund führt zu einer erheblichen Verbesserung des Anklebens der Haftschicht auf diesem, welcher Beschaffenheit und in welchem Zustand er auch sein mag. Die Emulsion ist entweder eine Emulsion reinen Bitumens oder eine Emulsion durch Polymere modifizierten Bitumens. Diese Emulsion enthält keinen Verflüssiger. Diese Eigenschaft erlaubt es, jegliches Aufsteigen dieser Verflüssiger ins Mischgut zu vermeiden. Dieses Aufsteigen ist geeignet, das Bindemittel des Mischguts der Oberfläche zu erweichen und so das Auftreten von Schwitzbereichen, Radspuren oder Löchern durch den Verkehr zu bewirken.
- Andere technische Merkmale können kombiniert werden, um spezifische Vorteile zu erhalten.
- Im häufigsten Fall kationischer Emulsionen wird das Zerfallsmittel auf den Strahl der Bitumenemulsion gesprüht, der aus dem Verteiler austritt.
- Im allgemeinen Fall wird das Zerfallsmittel auf die Bitumenemulsion gesprüht, in diesem besonderen Fall wird die Lösung des Zerfallsmittels gleichzeitig mit der Bitumenemulsion gesprüht, die aus dem Verteiler austritt. Diese Anordnung wird bevorzugt, ist aber nicht unerlässlich. Sie ermöglicht den Zerfall der Bitumenemulsion in der Masse.
- Die Bitumenemulsion enthält ein Bindemittel, dessen Anteil zwischen 40 und 70 Gewichtsprozent liegt.
- Das für die Herstellung der Emulsion verwendete Bitumen wird aus den Klassen 180/220, 70/100, 60/70, 35/50 und 25/35 gewählt. Dieses Verfahren erlaubt die Verwendung einer Hartbitumenemulsion. Die Wahl der verwendeten Emulsion kann in Übereinstimmung mit den klimatischen Bedingungen, der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit zum Zeitpunkt und am Ort der Ausführung des Verfahrens erfolgen.
- Im häufigsten Fall der kationischen Emulsionen ist das angewandte Zerfallsmittel eine wässrige Lösung mindestens eines Stoffes, der unter den starken Basen, den anionischen Tensiden und den anionischen Polymeren gewählt wurde. Im Fall der Verwendung einer anionischen Emulsion ist das angewandte Zerfallsmittel eine wässrige Lösung mindestens eines Stoffes aus der Liste der starken Säuren, der kationischen Tenside und der kationischen Polymere beispielsweise vom Typ quaternäres Ammonium. Die Anwendung des Zerfallsmittels ermöglicht eine schnelle Verfestigung der Haftschicht. Dies erlaubt es, das Ankleben der Schicht an den Reifen der Maschinen zu vermeiden, die gezwungen sein mögen, auf der Schicht zu fahren. Dieses fehlende Kleben auf der Oberseite wird ebenfalls vom Personal geschätzt, das das Aufbringen ausführt. Dadurch ist die Baustelle leichter sauber.
- In einer bevorzugten Lösung ist das Zerfallsmittel ein anionisches Polymer, das aufgrund seiner Ladung und seiner Molekularstruktur mit langer Kette die Zusammenballung der Bitumenpartikel begünstigt. Mit anionischem Polymer sind Salze von Polymeren oder Copolymeren auf Acrylsäurebasis gemeint, beispielsweise ein Natrium-, Ammonium- oder Kaliumpolyacry lat oder auch ein Natriumsalz eines Copolymers von Acrylsäure und Acrylamid. Außerdem handelt es sich um in pH-neutralem Milieu anionische Polymere und nicht nur in saurem Milieu. Diese Zerfallsmittel sind weder korrosiv, noch toxisch, was ihre Verwendung einfach macht und Gefahren durch ihre Anwendung begrenzt.
- Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Belag vom Typ Straßenbelag, bestehend aus aufeinanderfolgenden Schichten, der mindestens eine Tragschicht und eine Asphaltschicht umfasst. Mindestens eine Asphaltschicht ist mit einer unteren Schicht durch eine Haftschicht verbunden, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde oder nach einer seiner besonderen Ausführungsformen.
- Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Straßenbaumaschine, die auf einem Chassis, das auf Fortbewegungsmittel montiert ist, Mittel zum Aufbringen einer Bitumenemulsion trägt, und ebenfalls Mittel zum Auftragen eines Netzhaftmittels enthält und Auftragmittel für ein Zerfallsmittel der Bitumenmischung.
- Diese Maschine ermöglicht damit die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Haftschicht.
- Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung hervorgehen, die beispielsweise und nicht einschränkend ist und auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen:
- - Fig. 1 von der Seite eine Straßenbaumaschine, die die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht.
- - Fig. 2 ein Detail der Gesamtheit der Mittel zum Verteilen und Auftragen, mit der das Fahrzeug der Fig. 1 ausgerüstet ist.
- Die in Fig. 1 dargestellte Straßenbaumaschine 1 ist vom Typ Einbaugerät. Sie weist auf einem Chassis, das auf Fortbewegungsmittel 2 montiert ist, Mittel 9 zum Aufbringen einer Bitumenemulsion 5 auf. Diese Maschine 1 enthält außerdem Mittel 10 zum Auftragen eines Netzhaftmittels 6 und andere Auftragmittel 11 für ein Zerfallsmittel 7 der Bitumenmischung 5.
- Die Gesamtheit dieser Mittel 9, 10, 11 erlaubt die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung einer schnell abbindenden Haftschicht. Diese Gesamtheit ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Ein erstes Auftragmittel 10, bestehend aus einer mit Düsen versehenen Rampe, ermöglicht es, auf der Tragschicht 4 eine Netzhaftmittellösung 6 aufzutragen. Auf dieser so behandelten Schicht 4 wird, eine Bitumenlösung 5 verteilt. In diesem Beispiel wird eine Zerfallsmittellösung 7 gleichzeitig auf die Emulsion gesprüht. In diesem Fall wird das Zerfallsmittel 7 auf den Strahl 8 der Bitumenemulsion 5 gesprüht. Der Emulsionsstrahl 8 entspricht dem Material, das sich im Bereich zwischen den Verteilmitteln 9 und dem Boden befindet.
- Das Zerfallsmittel 7 wird auf die Bitumenemulsion 5 gesprüht und vorzugsweise auf den Emulsionsstrahl 8. Eine gleichwertige Lösung besteht darin, das Zerfallsmittel 7 nur auf einen Teil des Emulsionsstrahls 8 zu sprühen. Dieser Teil kann sich in der unteren Hälfte des Pinsels 8 befinden. Der Einfallswinkel des Zerfallsmittelstrahls 7 kann in Abhängigkeit von der Stärke des Strahls, den verwendeten Materialien und den atmosphärischen Bedingungen gewählt werden.
- Verschiedene Zerfallsmittel für Kohlenwasserstoffemulsionen sind bekannt: Ihre Wirkung beruht im Allgemeinen auf einer Neutralisierungsreaktion des emulgierten Mediums oder auch einer Ausfällung daraus. Die Art des Zerfallsmittels hängt im Wesentlichen vom emulgierten Bitumen und vom Emulgator ab. Im Fall einer kationischen Emulsion mit einem pH-Wert größer als 1,0 und einem Anteil von 60 bis 75 Gewichtsprozent bituminösen Bindemittels und 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent eines Emulgators des Typs Chlorhydrat eines Fettamins oder von Imidazolin kann das Zerfallsmittel eine wässrige Lösung mit einer Konzentration von 5 bis 35% einer starken mineralischen Base, wie etwa Natriumhydroxid, oder eines anionischen Netzmittels, wie etwa eines Alkylsulfats (C&sub1;&sub0;-C&sub2;&sub0;), sein oder ein Gemisch davon. Die Menge der gesprühten Zerfallsmittellösung entspricht im Allgemeinen 0,2 bis 1 Gewichtsprozent Zerfallsmittel bezogen auf das Gewicht der zu behandelnden Emulsion.
- Eine Hartbitumenemulsion mit einer Eindringung von 35/50, deren Bindemittelgehalt vorzugsweise zwischen 55 und 65 Gewichtsprozent liegt, wird bevorzugt. Dabei liegt die Auftragstemperatur der Emulsion zwischen 60 und 80ºC.
- Im Folgenden werden drei Anwendungsbeispiele des Herstellungsverfahrens einer Haftschicht verglichen.
- In diesen Beispielen enthält die Bitumenemulsion 5 60% reinen Bitumens der Klasse 35/60, deren chemische Zusammensetzung 0,3 Gewichtsprozent Imidazopolyamin enthält. Die Auftragstemperatur dieser Emulsion liegt zwischen 60 und 80ºC. Die Dosierung dieser Emulsion entspricht einer Menge von 1 kg/m².
- Die Netzhaftmittellösung 6 ist ein Präparat auf der Basis von Alkylamidopolyamin und Alkylimidazopolyamin in organischer Lösung in einer Verdünnung, die einem Teil reinen Stoffes auf neun Teile Wasser entspricht. Diese Lösung wird bei Umge bungstemperatur und in einer Dosierung von 50 g/m² angewandt.
- Drei Zerfallsmittellösungen 7 erlauben es, Vergleiche anzustellen. Mit Emulsion A bezeichnen wir eine Lösung ohne Zerfallsmittel, mit Emulsion B eine Lösung eines anionischen Zerfallsmittels und mit Emulsion C eine Lösung eines anionischen polymeren Zerfallsmittels. Die Lösung des Zerfallsmittels 7 entspricht der Verdünnung eines Teils reinen Stoffes auf zwei Teile Wasser. Die Anwendung erfolgt bei Umgebungstemperatur und die Dosierung entspricht einer Menge von 6 g/m² reinen Materials.
- Die Emulsion A erlaubt nicht, eine Zerfallsgeschwindigkeit der Bitumenemulsion 5 unter 15 min zu erreichen. Dies führt zu Klebeerscheinungen und einer mittelmäßigen Qualität der so aufgetragenen Haftschicht.
- Im Fall der Emulsion B erfolgt der Zerfall nach 5 min. Nach Ablauf dieser 5 min ist der aufgetragene Film jedoch immer noch leicht klebrig.
- Im Fall der Emulsion C findet der Zerfall binnen 3 min nach dem Auftragen statt. Nach einer Frist von 5 min ist die aufgetragene Schicht nicht klebrig und kann befahren werden. Die so aufgetragene Schicht erlaubt es, die Klebe- und Beschädigungserscheinungen zu vermeiden. Diese Eigenschaften werden ebenfalls vom Personal geschätzt, das die Aufbringung ausführt.
- Unter Verwendung der Emulsion C kann das Verfahren zur Herstellung einer Haftschicht auf einem feuchten und/oder leicht staubigen Untergrund angewandt werden, wobei die Haftschicht die oben angegebenen Eigenschaften bewahrt.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung der Haftschicht (3) einer Schicht
bituminösen Mischguts auf einem Untergrund (4) durch
Aufbringen einer Bitumenemulsion (5), dadurch gekennzeichnet,
daß es die folgenden Schritte umfaßt:
- Auftragen eines Netzhaftmittels (6) auf den Untergrund (4),
- Auftragen der Bitumenemulsion (5),
- Auftragen eines Zerfallsmittels (7).
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Zerfallsmittel (7) auf den Strahl (8) der Bitumenemulsion
(5) gesprüht wird, der aus dem Verteiler (1) austritt.
3. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bitumenemulsion (5) ein Bindemittel
enthält, dessen Anteil zwischen 40 und 70 Gewichtsprozent
liegt.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bitumenemulsion (5) ein Bitumen aus
den Klassen 180/220, 70/100, 60/70, 35/50 und 25/35
enthält.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die aufgetragene Bitumenemulsion (5) vom
kationischen Typ ist und daß das angewandte Zerfallsmittel (7)
eine wässrige Lösung mindestens eines Stoffes ist, der unter
den starken Basen, den anionischen Tensiden und den
anionischen Polymeren gewählt wurde.
6. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die genannten anionischen Polymere Salze von Polymeren oder
Copolymeren auf Acrylsäurebasis sind.
7. Verfahren nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetragene Bitumenemulsion
(5) eine anionische Emulsion ist und daß das angewandte
Zerfallsmittel (7) eine wässrige Lösung mindestens eines
Stoffes ist, der unter den starken Säuren, den kationischen
Tensiden und den kationischen Polymeren gewählt wurde.
8. Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die genannten kationischen Polymere vom Typ quaternäres
Ammonium sind.
9. Straßenbelag, bestehend aus aufeinanderfolgenden Schichten,
umfassend mindestens eine Tragschicht (4) und eine
Asphaltschicht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine
Asphaltschicht über eine Haftschicht (3) mit einer unteren
Schicht verbunden ist, die mit dem Verfahren nach einem der
vorangehenden Patentansprüche erhalten wurde.
10. Straßenbaumaschine (1), die auf einem Chassis, das auf
Fortbewegungsmittel (2) montiert ist, Mittel (9) zum
Aufbringen einer Bitumenemulsion (5) trägt, dadurch
gekennzeichnet, daß sie außerdem Mittel (10) zum Auftragen
eines Netzhaftmittels (6) enthält und andere Auftragmittel (11)
für ein Zerfallsmittel (7) der Bitumenmischung (5).
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