Verfahren zur Herstellung von Strassenbaumaterial. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Strassenbaumaterial für ge schlossene Strassendecken.
Es sind zahlreiche Verfahren zur Herstel lung von Strassendecken unter Verwendung von Asphalten, Bitumina, Teeren, Petrol- und Steinkohlenteerpechen usw. bekannt. Diese Strassendecken können in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden, und zwar 1. Geschlossene Decken, -elche auf dem Prinzip der görnungsabstufung aufgebaut und gemäss dem Hohlraumminimumprinzip aus Steinsplitt, Grus, Sand, Steinmehl und Bindemittel zusammengesetzt sind. Die mine ralischen Bestandteile solcher - Decken haben ohne Bindemittel keine Standfestigkeit und demzufolge ist das Bindemittel dazu be stimmt, sämtliche Bestandteile zu einer homogenen Tafel zu verkitten.
2. Offene Decken, welche zum grössten Teil aus gebrochenem Gestein bestehen. Ihre Konstruktion beruht auf dem Makadamprin- zip. Die mineralischen Bestandteile haben auch ohne Bindemittel eine gewisse Stand festigkeit, wie zum Beispiel bei der wasser gebundenen Makadamstrasse. Das Binde mittel hat hier nur den Zweck, die Gestein stücke fester zu verkitten und die Staubbil dung zu bekämpfen. Es verbleiben aber in der fertigen Decke kleinere und grössere Hohlräume.
Die geschlossenen Decken werden in ver- scIiiedener Weise hergestellt. Beim Warm verfahren werden die mineralischen Bestand teile erhitzt, das Bindemittel geschmolzen, beide heiss vermischt, auf dem Unterbau der Strasse ausgebreitet und festgewalzt.
Nach einem andern Vorschlag werden die minera lischen Zuschläge mit Mineralölen innig durchmischt und dem Gemisch werden pul verisierte harte Rohölrückstände zugesetzt bezw. die mineralischen Zuschläge werden mit Steinkohlenteer vermischt und dem Ge misch wird pulverisiertes Steinkohlenteer- pech zugesetzt und das Ganze wird gut durchmischt. Das erhaltene Gemisch wird auf dem Strassenkörper- ausgebreitet und nie dergewalzt. Das Verfahren kann im Sommer bei gewöhnlicher Temperatur durchgeführt werden.
Das den mineralischen Stoffen zu gesetzte 01 löst die Mineralölrückstände bezw. der Steinkohlenteer das Steinkohlenteerpech auf und ein nach einiger Zeit des Verkehrs aus der Decke herausgeschnittenes Stück weist dieselben Eigenschaften auf, wie eine warm hergestellte Asphaltdecke. Die im @01 gelösten pulverisierten Mineralölrückstände bezw. das im Teer gelöste Teerpech .stellen nämlich ein ebensolches Bindemittel dar, wie es beim Warmverfahren verwendet wird.
Der Aufbau sämtlicher bekannten ge schlossenen.Decken beruht darauf, dass die mineralischen. Zuschlagstoffe durch ein ein heitliches Bindemittel zu einer in allen Teilen einheitlichen Tafel zusammengekittet wer den. Es ist nun eine Hauptbedingung, dass nur solche Bindemittel Verwendung -finden dürfen, deren Erstarrungspunkt unter den praktisch vorkommenden niedrigsten Tempe raturen und deren Fliesspunkt über den prak tisch vorkommenden höchsten Temperaturen liegt, weil sonst die Decken im Sommer zu stark erweichen und deformiert werden und im Winter Risse bekommen und zerbröckeln.
Diese Temperaturspanne zwischen Erstar- rungs- und Fliesspunkt beträgt in den meisten Ländern um<B>80'</B> C. Dieser Anforderung ent sprechen die natürlichen Asphalte und mexi kanischen Rohölrückstände.
Bei den meisten Teeren, Pechen, paraf- finhaltigen Petrolpechen, welche in grossen Mengen zur Verfügung stehen und wohl- feiler sind, beträgt aber die erwähnte Tem peraturspanne nur 40 bis<B>60'</B> C. Diese Ma terialien sind deshalb beim Strassenbau als Bindemit el nicht zweckmässig.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Strassenbaumaterial für ge schlossene Strassendecken, die auf .dem Prin zip der Körnungsabstufung aufgebaut und gemäss dem Hohlraumminimumprinzip zu sammengesetzt sind, durch Vermischen von mineralischen Stoffen mit einem flüssigen und einem festen Bindemittel bituminöser Art ist nun dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige und das feste Bindemittel in einem solchen Verhältnis vermischt werden, dass sich das feste Bindemittel nur zu einem ge ringen Teil im flüssigen Bindemittel löst.
Es ist bekannt, dass Steinkohlenteer und Petrolpech nur bis höchstens 15 % ineinander wirklich löslich sind. Wenn grössere Mengen miteinander auf warmem Wege gemischt werden, so scheidet der freie Kohlenstoff des Teeres aus und das Bindemittelgemisch ver liert die Klebefähigkeit. Beim vorliegenden Verfahren kann nun zweckmässig als flüs siges Bindemittel- Steinkohlenteer und als festes Bindemittel Petrolpech, oder als flüs siges Bindemittel Mineralöl und- ;als festes Bindemittel Steinkohlenteerpech verwendet werden, und zwar in einem .derartigen gegen seitigen Verhältnis, dass nur eine geringe Lösung des festen Bindemittels eintreten kann.
<I>Beispiel 1:</I> Es sei eine asphaltbetonartige Decke mit einer maximalen Korngrösse von 10 mm her zustellen. Die Hohlräume des zur Verfügung stehenden Steinsplittes werden in bekannter Weise festgestellt. Darauf wird so viel Sand hinzugegeben, dass auf Grund der Körnungs- abstufung die wenigstmöglichen Hohlräume im Gemisch zurückbleiben.
Nun wird noch festgestellt, wie viel Gesteinmehl dem -Ge misch zugegeben werden muss, um wiederum die wenigstmöglichen Hohlräume zu gewin nen. Auf Grund der Kenntnis der Menge der Hohlräume wird die Menge des zuzugeben- den Bindemittels berechnet. Es ist nun aber nicht unbedingt nötig, so viel Bindemittel zu nehmen, wie bei den bisher üblichen Ver fahren, sondern es kann etwa 10 % des Binde mittels weniger, oder eine noch kleinere Menge verwendet werden.
Das nun rechnerisch festgestellte Binde mittel sei zur Hälfte Strassenteer und zur zweiten Hälfte Petrolpech, welches gege benenfalls auch paraffinhaltig sein kann.
Es sei beispielsweise die festgestellte Zu- sammensetzung folgende:
EMI0003.0001
Steinsplitt <SEP> 5 <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> mm <SEP> 25 <SEP> ö
<tb> Steingrus <SEP> 2 <SEP> " <SEP> 5 <SEP> " <SEP> 20 <SEP> ö
<tb> Sand <SEP> 2 <SEP> " <SEP> 0 <SEP> " <SEP> <I>42 <SEP> %o</I>
<tb> Steinmehl <SEP> feingemahlen <SEP> 6 <SEP> ;ö
<tb> Steinkohlenteer <SEP> dicht <SEP> 3,5
<tb> Petrolpech <SEP> <B>3.,5%</B>
<tb> <B>100,0%</B> Steinsplitt, Grus und Sand werden mit dem Steinkohlenteer innig vermischt. An derseits wird das Petrolpech fein vermahlen.
Bei der Vermahlung wird zweckmässig die ganze Menge des Füllstoffes (Steinmehls) dem Petrolpech zugegeben und so in die Mühle eingeführt. Dieses .gemahlene Petrol- p ee 'h -Steinmehlgemenge wird der teerigen n Steinsplitt-Sandmischung zugegeben und gut durchgemischt.
Das erhaltene Produkt ist bald nach der Vermischung weich, von ähn licher Beschaffenheit, wie das im Warm verfahren hergestellte Asphaltbeton- oder Sandasphaltgemisch. Es kann auf der vor bereiteten Unterlage mit Rechen und Schaufel so verarbeitet werden wie Zementbeton und wird nachher niedergewalzt.
Während des Walzens kann die Decke gegebenenfalls mit dem aus Petrolpech und Steinmehl hergestellten Gemisch schwach be streut werden. Die Decke wird zweckmässig nach etwa 48 Stunden dem Verkehr über geben.
Die Unlöslichkeit des Petrolpeches in Steinkohlenteer bezw. des Steinkohlenpeches in Mineralöl kann noch dadurch gesteigert werden, dass ein Teil des Steinmehls oder das ganze Steinmehl mit dem festen Bindemittel verkocht, auskühlen gelassen und vermahlen wird.
Die Vermengung des Petrolpeches bezw. des festen Bindemittels muss nicht unbedingt auf künstlichem Wege erfolgen. Wenn na türlicher Asphaltfels vorhanden ist, kann derselbe auch ohne Verkochen vermahlen und verarbeitet werden, wobei vor allem die Bitumenmenge des Asphaltfelsens fest gestellt werden muss.
Die Menge des zu verwendenden gemah lenen Asphaltfelsens richtet sich nach der Zusammensetzung der übrigen mineralischen Stoffe, welche auf Hohlraumminimum- und Korngrössenabstufung aufgebaut sind, und nach dem Gehalt an Teer.
<I>Beispiel 2:</I> Es sei eine Asphaltfeinbetondecke herzu stellen. Das zur Verfügung stehende Stein splitt-Sandgemenge ergibt auf Grund der Be rechnung folgende theoretische Zusammen setzung, wobei sämtliche Hohlräume der Decke durch das Bindemittel ausgefüllt wären
EMI0003.0028
35 <SEP> Teile <SEP> Steingrus <SEP> und <SEP> Splitt
<tb> 45 <SEP> " <SEP> Sand
<tb> 12 <SEP> Steinmehl
<tb> 8 <SEP> Bindemittel Es steht ein Asphaltfels zur Verfügung, dessen Bitumgehalt 16 % beträgt.
Dann kann das Strassenbaumaterial wie folgt zusammen gesetzt sein:
EMI0003.0030
35 <SEP> Teile <SEP> Steingrus <SEP> ünd <SEP> Splitt
<tb> 45 <SEP> " <SEP> Sand
<tb> 14 <SEP> gemahlener <SEP> Asphaltfels
<tb> 4,5 <SEP> Teer Die 14 Teile des gemahlenen- Asphalt felsens enthalten rund 2,25 Teile Bitumen, was mit den 4,5 Teilen des flüssigen Binde mittels 6,75 Teile Bindemittel ausmacht, also weniger, als das beim Warmverfahren verwendete Bindemittel: Die Decke wird trotz der verhältnismässig grossen Menge des flüssigen Bindemittels nicht weich, weil die grosse Anzahl der gemahlenen Asphaltfels- körnchen die Sandkörnchen aneinander klebt und ein Verschieben dadurch nicht möglicl! wird.
Wenn nach einiger Zeit aus der unter Verkehr gelegenen Strassendecke ein Stück herausgestemmt wird, so ist zu beobachten, dass sich .die beiden Bindemittel ineinander nur zum Teil aufgelöst haben.
Die mine ralischen Bestandteile sind mit einer dünnen Teer- bezw. Mineralölhaut überzogen und zwischen diesen Sandkörnchen sitzen ein gebettet kleinere und grössere Pech- bezw. Pech-Steinmehlkörnchen, welche auf ihrem Äussern vom Teer bezw. Öl erweicht und in kleinem Masse gelöst sind, im Innern aber hart bleiben. Der geringen Lösung entspre chend ist das flüssige Bindemittel auch etwas härter geworden,
als es im ursprüng lichen Zustande war. Die Klebefähigkeit der festen Bindemittelkörnchen wird durch die äussere dünne Teer- oder Ölhaut stark gesteigert.
Die Erklärung dafür, dass sich das feste Bindemittel im flüssigen Bindemittel nur zu einem beringen Teil löst, dürfte folgende sein: Wenn die Gesamtoberfläche der mine ralischen Bestandteile berechnet wird, so be trägt diese laut Erfahrung etwa 12, m2 pro kg.
Die 3,5 % Teer oder Öl (vergleiche Bei spiel 1) ergeben beim Vermischen eine dünne Bindemittelhaut von durchschnittlich 2,5 Mi- kron. Die Grösse der gemahlenen, festen Bindemittelkörnchen beträgt erfahrungs gemäss 10 bis 2000 Mikron. Beim Ver mischen werden nun diese Körnchen auch mit einer Teer- bezw. Ölhaut von 2,5 Mikron umgeben und da diese Haut .das feste Binde mittel nur schwer löst, entsteht eine Lösung nur an der äussern Fläche des Körnchens,
der grösste Teil des Körnchens bleibt aber im ursprünglichen Zustand ungelöst und hart.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann nun Steinkohlenteer ohne Erweichungs- gefahr verwendet werden, weil die harten Bindemittelkörnchen, welche in der ganzen Decke zerstreut sind, die Verschiebung der einzelnen Sandkörnchen und damit die Er weichung der Decke bei grosser Hitze ver- hindern. Dagegen wird die Decke im Win ter nicht rissig und spröde, weil das flüssige Bindemittel auch bei - 20 C nicht er starrt.
Die Decke ist also gegen Temperatur wechsel beständiger als die bekannten Decken, weil die Temperaturspanne zwischen Erweichungs- und Erstarrungspunkt beider Bindemittel bis zu 90 bis<B>100'</B> C erhöht wird.
Die Anwendung des flüssigen Bindemit tels hat zur Folge, dass sich die Decke im Laue des Verkehrs allmählich mehr und mehr verdichtet, weil das flüssige, ölige Bindemittel sich wie ein Schmiermittel zwi schen den einzelnen Sand- und Splittkörn- chen benimmt und sich dieselben immer dich ter und dichter lagern.
Die Verwendung der wohlfeileren Binde mittel, die kleineren Mengen derselben und die einfache Herstellungsweise - es genügt ein Betonmischer - macht die Erzeugung der Strassendecken wirtschaftlicher als die der bisher bekannten.
Die in der Beschreibung angeführten Bindemittel, nämlich Steinkohlenteer, Mine ralöl, Petrolpech, Asphaltfels sind als ty- pische Vertreter solcher Bindemittel zu be trachten, von denen das eine flüssig und das andere fest und pulverisiert ist und die sich ineinander nicht ,ganz auflösen. Es können aber gegebenenfalls auch andere bituminöse Bindemittel (Braunkohlenteer usw.) verwen det werden, ohne dass,der Rahmen der Erfin dung überschritten wird.