Verfahren zum Erneuern von verwittertem Asphalt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erneuern von verwittertem Asphalt, insbesondere von verwitterten Asphaltstrassenbelägen, durch Aufbringen von kationaktiven Emulsionen.
Unter Asphalt werden üblicherweise braune bis schwarze feste oder halbfeste Teer- oder bituminöse Substanzen verstanden, die in der Natur vorkommen oder als Rückstand aus gecracktem Material oder aus der Destillation gewisser roher Erdöle erhalten werden.
Sie bestehen hauptsächlich aus einem Gemisch von vergleichsweise nichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen und deren Derivaten, enthalten aber gewöhnlich etwas mineralisches Material. Petroleumasphalte werden durch Destillation gewisser Erdölsorten zu einem schweren Rückstand erzeugt; hochschmelzende Asphalte werden durch Oxydation des Rückstandes hergestellt.
Als Asphaltene werden üblicherweise die Komponenten des Asphalts bezeichnet, die in Tetrachlorkohlenstoff oder Schwefelkohlenstoff löslich, in Petroläther aber unlöslich sind.
Asphaltgebilde, wie Asphaltbeton- oder -makadam- strassen, Park- und andere dem Verkehr dienende Asphaltoberflächen, Asphalt-Erdgebilde, wie Dämme, Uferbauten, andere asphalthaltige oder damit überzogene Gebilde, wie Schindeln und Teerpappe, die Asphalt enthalten oder damit überzogen sind, Asphaltfarben und andere Oberflächen erleiden eine Verschlechterung, wenn sie atmosphärischen Einflüssen, wie Sonnenlicht, Luft und dergleichen, ausgesetzt werden. Die Gebilde verlieren allmählich ihre Bindungsfestigkeit. Der Vorgang, der zu der Verschlechterung und zu dem bewitterten Asphalt führt, wird als Bewitterung bezeichnet.
Bis jetzt war nicht bekannt, wamm sich einige Asphaitarten bei langlebigen Bauten - wie Strassen bewährten, während andere Asphaltsorten ähnlicher Art bei der Verwendung für Strassen unter ähnlichen Bedingungen Strassen lieferten, die wesentlich schneller altern.
Es ist nun gefunden worden, dass Asphalt beim Altern eine grundlegende Anderung seiner chemischen Zusammensetzung erfährt, wobei die umsetzungsfähigen Bestandteile, das heisst die stickstoffhaltigen Fraktionen und die ungesättigten Fraktionen, die die umsetzungs- fähigenFraktionen von Asphalt darstellen, in Asphalten, umgewandelt werden.
Es ist jedoch gefunden worden, dass bei Asphalt, der Asphaltene und ölartige Fraktionen - zwecks Erzielung der bei Asphalten geforderten physikalischen Eigenschaften - in den richtigen Mengenanteilen enthält und daher anfangs geeignete physikalische Eigenschaften aufweist, die Alterungseigenschaften, das heisst die Verschlechterung der Bindeeigen schaften des s Asphalts, überraschenderweise nicht von dem Gehalt an harzartigen oder ungesättigten Fraktionen oder an Asphaltenen abhängig sind, sondern viel- mehr von der Fraktion, die gegenüber einer Oxydation verhältnismässig inert ist, das heisst der sogenannten paraffinischen oder gesättigten Fraktion, die nach den unten beschriebenen Verfahren bestimmt werden kann.
Zum besseren Verständnis der Erfindung sollen zunächst die hier verwendeten Ausdrücke erläutert werden:
Verfahren zum Analysieren von Erdöl und ähnlichen Kohlenwasserstoffmaterialien sind in dem Aufsatz Compounding Rubber with Petroleum Products von Rostler und Sternberg beschrieben, der in Industrial and Engineering Chemistry , Band 41, Seiten 598-608, März 1949, veröffentlicht worden ist. Die dort beschriebenen Verfahren können bei den verschiedenartigsten Erdölfraktionen verwendet werden, zu denen Destillatfraktionen, Extiraktfraktionen, Rückstands aisphaltfraktionen, oxydierter Asphalt und andere Erd ölfraktionen und Naturasphalte gehören.
In Fig. 1 wird die Auswirkung der Zusammensetzung des Asphalts auf die Alterungseigenschafteni dargestellt. Die folgenden Asphaltarten wurden analysiert, worauf der Abriebverlust bestimmt wurde, zweckdienlich gemäss der Methode, die von dem Materials and Research Department of California Division of Highways zu angenommen worden ist und von F. N.
Hweem in den Proceedings of the Association of Asphalt P aving Technologists, Technical Session , 1. Dezember 1943, Band 15, Seite 111 off. und von John B. Skog, A. S. T. M. Special Technical Publication Nr. 212, Seite 1 ff. und von F. S. Rostler und R. M.
White im Vortrag Influence of Chemical Composition of Asphalts on Perfonmance, Particularly Durability , A. S. T. M. Spezial Technical Publication Nr. 277 (September 1960) beschrieben wird. Bei diesen Testmethoden werden 2 Teile Asphalt mit 100 Teilen Ottawa Sand bei verschiedenen Temperaturen vermischt, worauf der Abriebverlust entweder durch Einwirkung eines Stromes von Schrot auf ein verdichtetes Probestück aus dem oben angegebenen Gemisch oder durch Rollen einer Tablette von genau angegebenen Dimensionen in einem Apparat, der wesentlich aus einer vierkantigen Flasche besteht, bestimmt wird.
Weitere Proben werden in der gleichen Weise hergestellt und in einem Bewegte rungsapparat für verschieden lange Prüfungsdauer infraroter Wärme ausgesetzt, worauf in verschiedenen Zeit :- abständen die bewitterten Proben entnommen, verdichtet und nach dem gleichen Verfahren untersucht werden. Der erhaltene Wert wird in g Verlust je 1000 g Schrot angegeben. Dieser Wert wird hier als Abriebindex angegeben. Die Einzelheiten des Verfahrens sind in den oben angegebenen Literatunstellen beschrie- ben.
Die Ergebnisse von Asphaltproben nach 500 Stunden in einem Bewetterungsmaschinentest und der AS riebverlust in g pro 1000 g Schrot nach 500 Stunden Einwirkung sind in Fig. 1 dargestellt. Asphalte mit einem Penetrationswert von 200 bis 300, die aus kalifornischem Rohöl hergestellt waren, sind durch Kurve A von Fig. 1 dargestellt;
Cutback-Asphal'te, die durch Mischen eines Asphalts mit einem Penetrationswert von 32, der aus kallifornischem Asphalt hergestellt war, mit verschiedenen Ölfraktionen mit verschiedenen prozentualen Gehalten an Paraffinfraktionen zu einem Asphalt mit einem Penetrationswert von 200 bis 300 erzeugt worden waren, sind durch Kurve B von Fig. 1 dargestellt, und Mischungen von Gilsonit und verschiedenen Ölfraktionen sindl durch Kurve C dargestellt, worin der Mengen anteil der in dem ursprünglichen Asphalt enthaltenen Paraffine gegen den Abriebverlust in g je 1000 g Schrot einer Probe aufgetragen worden ist, die einer künstlichen Bewetterung von 500 Stunden unterworfen worden ist.
Diese Kurven sollen nicht den Einfluss des Paraffingehaltes auf den Abriebindex in Form eines mathematischen Gesetzes zum Ausdruck bringen, sondern sollen nur zeigen, dass der Abriebindex um so geringer ist, je grösser der Paraffingehalt ist.
Es ist gefunden worden, dass bei Asphalten die Alterungsneigung eine exponentielle Funktion des prozentualen Mengenanteils der in dem ursprünglichen verwendeten Asphalt enthaltenen Paraffine ist, und zwar unabhängig von den restlichen, in dem Asphalt enthaltenen Bestandteilen. Alle oben miteinander verglichenen Asphaltarten enthielten ausser den paraffinischen Bestandteilen auch einen ausreichenden Mengenanteil der andern Bestandteile, so dass ein Asphalt mit einem Penetrationswert von etwa ! 85-300 erhalten wurde.
Wenn daher in der vorliegenden Anmeldung beim Vergleich der Wirkung der paraffinischen Fraktion auf die Bewetterungseigenschaften eines Asphalts Bezug genommen wird, handelt es sich dabei stets um einen Asphalt mit einem Penetrationswert von mindestens etwa 30, das heisst um einen Asphalt, der für Pflasterungen geeignet ist. Der Penetrationswert wird nach dem Verfahren T49-49 der American Association of State Highway Officials AASHO (5 Sekunden, 100 g, 250 C) bestimmt.
Es ist nun gefunden worden, dass zwecks Erzeugung von Asphalte hoher Qualität mit sehr guten Eigenschaften, deren Abriebverlust nach 500stündiger künst- licher Alterung nach dem oben beschriebenen Untersuchungsverfahren unter 2 g je 1000 g Schrot liegt, der prozentuale Mengenanteil der Paraffine auf einen Wert merklich oberhalb von etwa 15 % erhöht werden sollte;
und zwecks Erzeugung beständiger Asphalte sollte der Paraffingehalt auf einen Wert oberhalb von etwa 15 % und bis zu 501% erhöht werden, wobei die Wetterbeständigkeit des Asphalts um so grösser ist, je höher der Prozentgehalt in diesem Bereich ist, bis zu dem obersten Ölgehalt, bei dem eine Asphaltkonsistenz innerhalb des oben angegebenen Penetrationsbereichs, das heisst Penetrationswerten von 3e300, erhalten wird.
Es ist gefunden worden, dass die Verwendung von Asphalten mit einem Penetrationswert von 40 oder darüber (nach genormten ASTM-Verfahren bestimmt) vorzuziehen ist, deren Paraffingehalt dem oben angegebenen Analysenverfahren zufolge zwischen etwa 15 und 50% liegt. Die Asphalte mit einem Penetrations wert von 85-300 haben eine Abriebfestigkeit zwischen etwa 0,1 und 5 g je 100 g Schrot und sind daher sowohl in ihrer Abriebfestigkeit als auch in ihrer Wetterbeständigkeit den bisher bekannten Asphalten überlegen.
Es wurde gefunden, das dem Wetter ausgesetzter Asphalt verjüngt werden kann, indem man eine kationaktive Emulsion einer von Asphaltenen praktisch freien Erdölfraktion aufbringt, die paraffinische Fraktionen in einer Menge zwischen 20 und 85 Ges. % enthält.
Es ist gefunden worden, dass gewöhnlich ein gealterter Asphalt für die Bauzwecke, für die er verwen det worden ist, wieder geeignet gemacht t werden kann. wenn man den alten Asphalt durch Einverleiben einer ausgewählten Erdölfraktion, die bestimmte Bestandteile in geeigneten Konzentrationen enthält, wieder plastifiziert. Dem verwitterten Asphalt, der schwache Bindungskräfte und eine schlechte Plastizität besitzt, können nach diesem Verfahren die für einen guten Asphalt erforderlichen Adhäsion und Plastizitätseigenschaften verliehen werden.
Solche Fraktionen können aus Erdölen nach einem Verfahren hergestellt werden, bei dem die Asphaltene und das Wachs (falls das Öl waichsartig ist) aus dem Öl entfernt und auf diese Weise Fraktionen erhalten werden, die gesättigte Bestandteile in einer Menge von 20-85 % und die unten näher beschriebenen umsetzungsfähigen Bestandteile, und zwar Stickstoffbasen und erste Säureaffine, in beschränkten Konzentrationen enthalten.
Da nach dem Verfahren der Erfindung mit diesen Fraktionen paraffinische Bestandteile und, falls erforderlich, eine ausreichende Menge von umsetzungsfähigen Bestandteilen zwecks Peptisation der Asphaltenkolloide zugesetzt werden sollen, wird eine Erdöliraktion verwendet, die diese Bestandteile in den erforderlichen Konzentrationen enthält.
Es werden daher Erdölfraktionen verwendet, die 20-85% an paraffinischen Bestandteilen enthalten. Die Fraktion kann auch Stickstoffbasen und erste und zweite Säureaffine in ausreichenden Mengen enthalten, so dass 100% erhalten werden.
Wenn die in dem weichgemachten Asphalt erzeugte Konzentration an paraffinischen Bestandteilen ausreichend hoch ist, ist die Konzentration der harzartigen Bestandteile und der Asphaltene in dem weichgemachten Asphalt von zweitrangiger Bedeutung, vorausgesetzt, dass ein geeignetes Gleichgewicht vorliegt, so dass ein Asphalt mit der gewünschten Zähigkeit erhalten wird, der von Synerese frei ist. Solche Fraktionen können als Destillarfraktionen aus naphthenischen Rohölen oder als Raffinate aus naphthenischen oder paraffinischen Rohölen, die in geeigneter Weise von Wachs befreit worden sind, erhalten werden, vorausgesetzt, dass sie die hier angegebene Zusammensetzung haben.
Die Fraktionen können Schmieröldestillate mit den hier beschriebenen, Eigenschaften sein, die als Direktlaufdestillate (Straight distillates) oder als entwachste Destillate oder als Auszüge daraus mit Hilfe von Lösungsmitteln oder durch Behandeln mit Säure oder Ton erhalten worden sind. Sie können auch Raffinate aus solchen Destillaten oder Rückstandsfraktionen aus paraffinischen Ölen sein. Sie können auch als Rück standsfraktionen hergestellt werden, die durch Behandeln - z. B. durch Abscheiden der Asphaltene durch Leichterdöle, wie Propan, Butan oder Pentan - von Asphaltenen befreit worden sind, wobei gegebenenfalls auch mit Lösungsmitteln, wie unten beschrieben, extrahiert werden kann.
Vorzugsweise wird ein Ö1 verwendet, das die folgende Zusammensetzung hat: paraffinische Fraktion: 20-80 Ges.%
Stickstoffbasen und erste Säureaffine: weniger als etwa 35 Ges.%
Ein anderes brauchbares Öl hat die folgende Zu samensetzung:
Stickstoffbasen, erste Säureaffine und zweite
Säureaffine: 80-15 Ges.% paraffinische Fraktion: 20-85 Ges. %
Der Gehalt an den Stickstoffbasen, den ersten und den zweiten Säureaffinen sollte zum Peptisieren der Asphaltene in dem Asphalt ausreichend sein, so dass eine homogene Dispersion der Asphaltene in dem paraffinischen Öl ohne Synerese der Ölphase des Asphalts erhalten wird. Das Öl soll vorzugsweise einen Flammpunkt oberhalb von etwa 1770 C haben,, wobei um so bessere Ergebnisse erhalten werden, je höher der Flammpunkt ist.
Das Öl ist von Asphaltenen praktisch frei. Es kann z. B. ein Öl der folgenden Zusammensetzung verwendet werden:
Stickstoffbasen: nicht mehr als etwa 20 Ges. % erste Säureaffine: nicht mehr als etwa 20 Ges. %
Paraffine: 20-85 Ges.% zweite Säureaffine: Ausgleich bis zu 100%
Ein anderes geeignetes Öl hat z. B. die folgende Zusammensetzung :
Stickstoffbasen : nicht mehr als etwa 35 Ges.% paraffinische Fraktionen: 20-85 Gew. S erste und zweite Säureaffine :
Ausgleich bis zu 100 Ges. %
Ein anderes geeignetes Ö1 hat z.
B. die folgende Zusammensetzung:
Stickstoffbasen und erste Säureaffine: nicht mehr als etwa 35 Ges.% paraffinische Bestandteile und zweite Säureaffine:
Ausgleich bis zu 100 Ges. % wobei die paraffinische Fraktion 20-85 Ges.% des Öls ausmachen soll.
Ein anderes geeignetes Öl hat die folgende Zusam mensetzung:
Stickstoffbasen und erste Säureaffine: nicht mehr als 20 Ges. %
Paraffine und zweite Säureaffine: mehr als 80 Gew., S, wobei die Gesamtmenge 100% beträgt, vorausgesetzt, dass die paraffinische Fraktion 20-80 Ges. % ausmacht.
Es ist überraschenderweise gefunden worden, dass das Eindringen des Öls in den verwitterten Asphalt wesentlich beschleunigt wird, wenn das Ö1 in Form einer kationaktiven Emulsion einer von Asphaltenen praktisch freien Erdölfraktion, die paraffinische Fraktionen in einer Menge zwischen 20 und 85 Ges. % enthält, aufgetragen wird.
Für die Zwecke der Erfindung sollte die Emulsion vorzugsweise die folgenden Eigenschaften haben: Sie sollte freifliessend sein, vorzugsweise 57-63 Gewichtsteile des ölartigen Bestandteiles und Wasser als ununterbrochene Phase in einer Menge von nicht weniger als etwa 25 Gewichtsteilen und vorzugsweise in einer Menge von 37-45 Gewichtsteilen und auch ein kationaktives Emulgiermittel enthalten. Das verwendete Wasser kann destilliertes Wasser oder gewöhnliches weiches oder hartes Wasser sein. Die Emulsion ist so weit beständig, dass sie nicht zerstört wird, wenn sie lange Zeit in sauberen, geschlossenen Behältern bei gewöhnlicher Normaltemperatur oberhalb des Gefrierpunktes gelagert wird. Eine zusätzliche Wassermenge kann der Emulsion vor dem Auftragen einverleibt werden, wodurch die Eindringgeschwindigkeit in den verwitterten Asphalt erhöht wird.
Obwohl verschiedenartige Emulgiermittel kationaktiver Natur verwendet werden können, ist gefunden worden, dass die besten Ergebnisse mit einer im Gleichgewicht befindlichen Emulsion erhalten werden, die unten näher beschrieben wird. Die zu verwendenden Emulgiermittel bestehen vorzugsweise aus wasserlöslichen kationaktiven Emulgiermitteln, die unter den zur Herstellung der Emulsion verwendeten Bedingungen beständig sind und deren Wirkung nicht sofort aufgehoben wird, wenn die Emulsion auf den auszubessernden Strassenbelag oder auf andere Asphaltbauten aufgetragen wird, so dass der Asphalt benetzt, die Wasserphase freigesetzt und die Ölphase innerhalb des Asphaltgebildes freigesetzt wird, so dass sie dem verwitterten Asphalt einverleibt wird.
Kation aktive Emulgiermittel, wie Cetylpyridiniumchlorid, oder andelre quaternäre Ammoniumsallze und andere kationaktive emulgierende oberflächenaktive Mittel, die in der Encyclopedia of Surface Active Agents von Sisley und Wood, Ausgabe 1952, Chemical Publishing Company, Inc., New York aufgeführt sind, können verwendet werden. Zu diesen gehören die aliphatischen Fettamine und deren Derivate, die Homologen von aromatischen Aminen mit aliphatischen Seitenketten (vgl. Seiten 35 ff, 95-104 der oben genannten Veröffentlichung).
Geeignete kationaktive Emulgiermittel Isind die quaternären Fettammoniums alze und die Fettamidoamin- salze von niederen Fettsäuren, die von der Process Chemical Company unter der Handelsbezeichnung Promine 2118 vertrieben werden, das ein Fettamido aminoaminacetat sein dürfte, wozu auch das Propionatsalz gehört, das als Promine 2115 vertrieben wird.
Diese Aufzählung ist selbstverständlich nicht vollständig, sondern soll nur Hinweise für Emulgiermittel geben, die verwendet werden können. Viele kationaktive Mittel, die zum Emulgieren von Erdölen brauchbar sind, sind in verschiedenartigen Konzentrationen wirksam.
Neben Emulgiermitteln können auch Stabilisierungsmittel verwendet werden, die die Emulsion gegen Elektrolyte stabilisieren, die in dem zur Herstellung oder Verdünnung der Emulsion verwendeten Wasser zugegen sein können.
Mit Hilfe der Emulsion wird überraschenderweise ein wesentlich schnelleres Eindringen des Erneuerungs- bzw. Verbesserungsmittels in das verwitterte Gebilde, z. B. eine verwitterte Strassendecke, erzielt. Die Geschwindigkeit des Eindringens wird von der Porosität der Strassendecke bestimmt. Diese wird von der Dichte, das heisst der Verdichtung des Strassenbelages bei seiner Herstellung, der Sortierung des Zuschlagmatenafs, dem ursprünglichen Asphaltgehalt des Strassenbelages und dem Ausmass der Verwitterung bestimmt. Das erfin dungsgemäss vorgeschlagene emulgierte Ö1 wird in Ab hängigkeit von diesen Faktoren nahezu sofort oder innerhalb einer Zeit bis zu 2 Tagen absorbiert, was von dem Volumen je Flächeneinheit des Strassenbelages abhängt.
Ein nichtemulgiertes Ö1, das in der gleichen Volumenmenge wie das in der Emulsion enthaltene Öl auf eine gleiche Strassenoberfläche aufgetragen wird, wird demgegenüber erst nach mehreren Stunden bis zu einer Woche oder länger und in einigen Fällen überhaupt nicht vollständig absorbiert. Während dieser Zeitdauer ist die Strasse schliipfrig und für den Verkehr unsicher.
Die Verkehrsbestimmungen in Kalifornien erfordern bei Dunkelheit zwei Fahrbahnen, aber bei vielen Strassen kann diese Forderung nicht erfüllt werden, wenn ein nichtemulgiertes Ö1 verwendet wird; wenn jedoch die vorgeschlagene Emulsion verwendet wird, wird ein solches Eindringen ermöglicht.
Wenn eine Emulsion, die mit einem nichtionischen Emulgiermittel hergestellt worden ist, auf einen Strassenbelag aufgetragen wird, der im Zerkleinerungsprozess eine grosse Menge von Schmutz und Staub aufgenommen hat, werden durch die Emulsion vorzugsweise die kein Ö1 aufweisenden Zuschlagmaterialien durchfeuchtet, wobei die Emulsion als ein Staubentferner wirkt und nicht in den Asphalt eindringt. Wenn die Emulsion mit einem kationischen Emulgiermittel hergestellt worden ist, werden die mit verwittertem Asphalt überzogenen Oberflächen vorzugsweise benetzt, wobei jedoch die kationischen Emulsionen beim Inberührungbringen mit dem zu behandelnden Material sehr schnell zerstört werden, so dass eine langsame Durchdringung erfolgt. Kationische Emulsionen sind auch mit hartem Wasser weniger verträglich und bei der Lagerung weniger beständig.
Vorzugsweise wird daher ein Gemisch aus kationischen und nichtionischen Emulgler mitteln verwendet, weil dadurch ein Ausgleich von zweckmässigen Eigenschaften erzielt wird: Leichte Emulgierung, Beständigkeit beim Lagern und Aufbringen, schnelle Durchdringung, bevorzugte Benetzung von Asphalt statt des Zuschlagmaterials und Erzielung einer wasserabstossenden Oberfläche auf dem erneuerten Gebilde.
Es ist gefunden worden, dass wesentlich verbesserte Ergebnisse erhalten werden können, wenn eine aus- geglichene Emulsion verwendet wird. Unter einer ausgeglichenen Emulsion soll eine Öl-Wasser-Emulsion verstanden werden, die gegenüber den in hartem Wasser enthaltenen Elektrolyten beständig ist und die nichtionische und kationische oberflächenaktive Mittel in solchen Mengen enthält, dass eine Emulsion mit kationischen Eigenschaften erhalten wird, das heisst eine Emulsion, in der sich die ölphase an der negativen Elektrode abscheidet, wenn die Emulsion der Elektrophorese unterworfen wird.
Vorzugsweise wird daher eine Emulsion verwendet, die, auf die Ölphase der Emulsion bezogen, nichtionische oberflächenaktive Mittel in einer Menge von 0,5-2 Ges. % und kationische oberflächenaktive Mittel in einer Menge von 0,5-1,5 Ges. % enthält. Die oberflächenaktiveni Mittel sollen in der Emulsion, auf die Ölphase bezogen, vorzugsweise in einer solchen Menge enthalten sein, dass die nichtionischen oberflächenaktiven Mittel in einer Menge von vorzugsweise etwa 0,7 Ges. % und die kationischen oberflächenaktiven Mittel in einer Menge von 0,5 Ges. % oder darüber zugegen sind.
Durch eine solche Emulsion wird der Asphaltanteil der Strassenoberfläche gegen über dem Zuschlagmaterial bevorzugt benetzt, wobei die Emulsion in die Kapillaren des benetzten Asphalts mit einer höheren Geschwindigkeit als dann eintritt, wenn kein kationisches oberflächenaktives Mittel verwendet wird.
Der Einfachheit halber wird die Emulsion vorzugsweise in den oben angegebenen Konzentrationen hergestellt. Bevor die Emulsion auf die Strassendecke aufgetragen wird, kann die Emulsion, z. B. mit einer gleichen Menge Wasser, verdünnt werden, obwohl auch ein grösserer oder kleinerer Verdünnungsgrad verwendet werden kann.
Die dem verwitterten Asphalt einzuverleibende Öl- menge wird von der Art des verwitterten Asphalts be bestimmt. Bei einem Asphaltpflaster sollte die zugesetzte Ölmenge nicht so gross sein, dass die Pflasterung unstabil gemacht wird, und sie soll den Sicherheitsfaktor des Asphaltgehal'ltes der Strasse nicht überschreiten und soll auch nicht in einer solchen Menge verwendet werden, dass eine Synerese, das heisst ein Ausscheiden von Öl, verursacht wird;
das Öl soll ferner in einer ausreichenden Menge zugesetzt werden, um die Qualität des Strassenbelages oder von andern Asphaltbauten im Vergleich zur Qualität der verwitterten Strasse oder des verwitterten Bauwerkes zu verbessern, jedoch nicht in einer so grossen Menge, dass bei Strassen und andern Asphaltbetonbauten die Nutzlast - wie unten näher be schrieben - überschritten wird. Die einzuverleibende Menge Asphalt sollte vorzugsweise die betriebssichere Tragfähigkeit des Zuschlagmaterials nicht überschreiten.
Wenn diese Menge überschritten wird, schwitzt der Asphalt als getrennte Phase aus und wird dem Asphaltbeton nicht einverleibt. Von verschiedenen Stellen ist die Zusammensetzung von Asphaltpflasterungen festgelegt worden, durch die die Menge des in den Asphaltpflaster enthaltenen Asphalts bestimmt wird.
In genormten Vorschriften, die von der Division of Highways, Departntent of Public Works, State of California , August 1954, herausgegeben wurden, werden auf Seite 321 ff. die Eigenschaften verschiedenartiger Asphalte angegeben, die im Staate Kalifornien zugelassen sind. Vergleiche auch Asphalts and Allied Substances , von Abraham, 5. Auflage, Band 1, Seite 643, veröffentlicht von Van Nostrand and Co. Der jeweilige Penetrationswert, der für einen bestimmten Strassenbelag annehmbar ist, wird gewöhnlich an Ort und Stelle oder durch vertragliche Vereinbarungen be stimmt. Der für eine gute Konstruktion erforderliche Penetrationswert, der dem Eigentümer annehmbar ist, kann folglich bestimmt werden.
Dann kann sowohl die Menge der paraffinischen Fraktion als auch die der andern Fraktionen zwecks Erzielung dieses Penetrationswertes in dem Extraktasphalt wie oben angegeben bestimmt werden.
Ein anderes Verfahren beruht gleichfalls auf Vorschriften für verschiedenartige Bauten und ist für das Wiedererlangen des ursprünglichen Zustandes des Bauwerkes berechnet, wenn die Verwitterung des Asphalts eine Ausbesserung oder einen Neubau erforderlich macht. Dieses Verfahren wird in dem folgenden Beispiel erläutert:
Beispiel 1
In den oben genannten Vorschriften wird die Asphaltmenge angegeben, die auf das Bauwerk aufgetragen werden soll.
Im folgenden sind Beispiele aus California Standard Specifications angegeben:
Auf Seite 143 wird für Asphaltbetonpflaster die folgende Zusammensetzung gefordert: Bahn - % Asphalt, bezogen auf das Gesamtgemisch
Unterlage 45,5 %
Planierung 45,5 %
Oberfläche 6 %
Es kann eine solche Menge an ölartiger Fraktion zugesetzt werden, dass die Gesamtmenge von Asphalt, einschliesslich der zugesetzten Fraktion und auf die extrahierte Probe bezogen, bis auf die oberste Menge erhöht wird, die von dieser Vorschrift für Strassen zugelassen ist; nach der oben angegebenen Vorschrift beträgt diese Menge 6 %.
Diese grösste prozentuale Menge, die von diesen Vorschriften zugelassen ist, kann jedoch um etwa 2% erhöht werden, so dass der Asphaltgehalt nicht 6 % beträgt, sondern auf 8 % erhöht wird, das heisst der Asphaltgehalt wird um das 1,2- bis 1 ,3fach des in der Vorschrift geforderten Wertes erhöht, besonders, wenn der zweckmässige Asphaltgehalt bestimmt werden soll, der bei der örtlichen Regenerierung eines verwitterten Strassenbelages oder Asphaltpflasters verwendet werden soll.
Auch in dem Handbuch Design and Construction of Asphalt Roads and Streets , herausgegeben vom Asphalt Institute Pacific Coast Division , Seite 66, Abschnitt H (6e), Ausgabe 1952, werden Verfahren zur Bestimmung des zulässigen Prozentgehaltes von Asphalt in verschiedenartigen Asphaltbauten angegeben.
Die Asphaltmenge in Ges. %, die bei der Herstellung eines frischen Asphaitpflastergemisches aus Asphalt und Aggregat im Gemisch mit dem Aggregat verwendet werden muss, wird durch die folgende Formel wiedergegeben:
P = (R X 4 + S X 7 + F X 12) C, worin
P = die Asphaltmenge in Ges.%, die im Gemisch mit dem Zuschlagmaterial verwendet werden muss;
R = die dezimal angegebene prozentuale Menge von Gestein in dem Gemisch;
S = die dezimal angegebene prozentuale Menge von Sand in dem Gemisch;
F = die dezimal angegebene prozentuale Menge von Ton in dem Gemisch;
C = ein den Umständen angepasster Faktor, der gewöhnlich 1 ist.
Die nach dem Verfahren der Erfindung einzuverleibende Ölmenge kann in der folgenden Weise bestimmt werden:
Eine Bohrprobe, die aus einer verwitterten Strasse entnommen worden ist, wurde zwecks Extraktion des in dem Strassenbelag enthaltenen Asphaltes behandelt.
Eine Probe des Asphaltpflastermaterials wird zunächst in herkömmlicher erhalten wird, aus dem das Öl nicht ausschwitzt, kann die praktische Anwendung auch ohne eine vorhergehende Analyse einer Bohrprobe erfolgen. Dieses Verfahren wird von der Art der Oberfläche bestimmt.
In den folgenden Beispielen weden die Verfahren erläutert, in denen die oben angegebenen Ausführungsformen beschrieben werden. Sie sollen nur zur Erläuterung der Erfindung dienen, nicht aber den Erfindungs- bereich beschränken.
Beispiel 2
Dieses Verfahren zum erneuten Auslegen vollständig verschlechterter Strassenoberflächen besteht aus drei Stufen:
1. Aufbrechen des Strassenbelages zu Stücken, die zwecks Eindringens der Emulsion in den gealterten Asphalt ausreichend zerbrochene Oberflächen aufweisen und z. B. eine Grösse von nicht mehr als etwa 10 cm haben.
2. Besprühen der zerbrochenen, Stücke mit 01,94 bis 1,9 Litern der Emulsion je 0,84 cm2 je 2,5 cm Tiefe. (In den meisten Fällen werden vorzugsweise 4 Teile der oben angegebenen Emulsion mit 1 Teil Wasser vor dem Auftragen verdünnt, wodurch die Viskosität der Emulsion verringert und dadurch das Eindringen erleichtert wird.)
3. Erneutes Planieren und Verdichten. - Dieser Arbeitsgang kann mit gebräuchlichen Strassenbauvorrichtungen durchgeführt werden. Wenn der zu regen rierende Asphalt von einer aufgegebenen Strasse stammt, kann das Produkt nach Stufe (2) für eine spätere Verwendung an einem geeigneten Lagerplatz in Haufen aufbewahrt werden.
Hierfür verwendet man
1. eine mit Abhebezähnen und einer Klinge ausr gerüstete Planiervorrichtung;
2. eine mit einer Gruppe von Scheiben (runde Messer) und einer Klinge ausgerüstete Planiervorrichtung und
3. einen Öltankwagen, der mit einem mit Spritz düsen versehenen Ausbreitungsrohr r und einer Pumpe ausgerüstet ist, durch die die kationaktive Emulsion in genauen Mengen versprüht wird.
Die Oberfläche wird zunächst mit den Abhebezähnen der Plianiervorrichtung und dann weiter durch die Scheiben der Planiervorrichtung aufgebrochen, die derart eingestellt sind, dass sie bis zur Basis herunterreichen. Die Klingen werden zum Umwenden und Mischen der zerbrochenen Stücke verwendet. Sobald diese Vorrichtung zum Aufbrechen der Strassenoberfläche mehrere Male vor und zurück über die Oberfläche geschickt worden ist, wird die Oberfläche durch die Klinge planiert. Der Sprühwagen wird dann über die aufgebrochene Oberfläche geschickt, wobei eine im Verhältnis 1 : 1 verdünnte Emulsion auf das Gemisch gesprüht wird; dabei wird z. B. eine Menge von 5,7 Litern je 0,84 m verwendet.
Die Emulsion dringt schnell in das zerbrochene Material ein, überzieht jedes einzelne Teilchen des Gemisches und scheidet einen Emulsion film auf der Unterlage (Basis) ab. Die behandelte Masse wird dann rückwärts und vorwärts mehrere Male mit der Klinge vermischt und schliesslich mit letzterer planiert. Die Oberfläche wird dann durch die Walzen der Planiervorrichtungen verdichtet.
(In einigen Fällen kann eine geeignete planierte, aufgearbeitete Oberfläche zurückgelassen werden, die dann durch den Auto- und Lastwagenverkehr erneut verdichtet wird.)
Selbst wenn die Strassendecke eine beträchtliche Sprödigkeit und grosse Risse aufweist, genügt es in vielen Fällen, die erforderlichen Mengen der Emulsion nach leichtem Aufrauhen der Oberfläche auf die Strassen oberfläche zu spritzen, wobei durch die Kapillarwirkung das Verbesserungsmittel in die Pflasterung ein gesaugt wird. Wenn die Oberfläche uneben ist und grosse Risse aufweist, werden die Risse vorzugsweise mit einem Öl-sand-Gemisch ausgefüllt, worauf die gesamte Strassenoberfläche mit einer dünnen Schicht aus diesem Gemisch zwecks Erzeugung einer ebenen Oberfläche bedeckt wird.
Beispiel 3
Das in Beispiel 2 beschriebene Verfahren wird für Asphalte verwendet, die schon so brüchig geworden sind, dass zum Ausbessern der Schäden umfangreiche Massnahmen erforderlich sind. Obwohl dieses Verfahren wirtschaftlicher und wirlosamer als andere Verfahren zur Ausbesserung verschlechterter Asphaltpflasterungen ist, kann es nur als eine rettende Massnahme angesehen werden. Eine wesentlich grössere Wirtschaftlichkeit kann erreicht werden, wenn die Asphaltpflasterung nach einem vorgeplanten Schutzprogramm gepflegt wird, bei dem die Strasse regelmässig untersucht wird und die Beschädigungen auf Grund der natürlichen Alterung bereits zu Beginn ausgebessert werden, indem die erfindungsgemäss vorgeschlagene Emulsion aufgetragen wird.
Das in diesem Beispiel beschriebene Verfahren sollte sobald wie möglich nach dem Bau der Strasse begonnen und nicht später als dann durchgeführt werden, wenn die ersten Stadien der Erhärtung auf Grund des Auftretens von Haarrissen erkennbar werden. Bei dieser Stufe des Alterungsvorganges wird durch Besprühen der Oberfläche mit geringen Mengen der Emulsion, die z. B. zwischen etwa 0,19 und 0,57 Liter je 0,84 m2 je 2,5 cm Tiefe liegen kann (wobei oft anschliessend etwas Sand aufgetragen wird), der Alterungsvorgang umgekehrt und die ursprüngliche Plastizität des Asphalts allmählich wiedergewonnen. Bei diesem Verfahren ist eine wiederholte BehandLUng des Strassenbelages (alle zwei Jahre oder weniger häufig) zweckmässig.
Durch eine solche Pflege, die bald nach Fertigstellung der Strasse beginnt, wird die Lebensdauer von elastischen Srassenbelägen gegenüber der ursprünglichen Lebens- erwartung ganz wesentlich verlängert. Diese Arbeitsweise ist als Schutzmassnahme zu empfehlen.
Beispiel 4
Viele bereits bestehende Strassen bedürfen jedoch der Instandhaltung. Die meisten der bestehenden Strassen sind in einem Zustand, der zwischen dem der in den Beispielen 2 und 3 beschriebenen Strassen liegt, so dass demzufolge Erhaltungsmassnahmen erforderlich sind, die zwischen den beiden vorgeschlagenen Verfahren liegen.
Vorzugsweise sollte die Strassenoberfläche dabei nach einem Verfahren behandelt werden, bei dem man sie mit Hilfe von Scheiben oder Erhitzungsplaniervorrichtungen aufrauht, den lockeren Schmutz entfernt, die grösseren Risse in dem Pflaster säubert, die Spalten mit Ausbesserungsmaterial (ein mit Hilfe der oben be schrieb enen Emulsionen erneuerter Asphalt, der gelagert worden ist, ist für diesen Zweck sehr gut geeignet) füllt und dann die Emulsion mit einem Sprengwagen auf die Oberfläche aufsprüht. Die zu verwendende Emulsionsmenge liegt gewöhnlich zwischen etwa 0,38 und 0,76 Liter je 0,84 m2 je 2,5 cm Tiefe der Pflasterung.
Beispiel 5
Die Zusammensetzung der hier beschriebenen Emulsion ist für alle drei Verfahren der Beispiele 2-4 und für alle Asphalte geeignet. Der unterschiedliche Alterungsgrad der verschiedenen Asphalte ist dadurch be rücksichtigt worden, dass die Verwendung verschiedener Emulsionsmengen vorgeschlagen worden ist. Für Flächen, deren Grösse eine individuelle Berücksichtigung rechtfertigt, werden vorzugsweise Bohrproben aus dem Pflaster herausgenommen, worauf der Asphalt extrahiert und analysiert wird. Auf Grund der Analysenwerte kann die Zusammensetzung der Emulsion und das Anwendungsverfahren bestimmt werden.
Bei einem Erneuerungsverfahren, das dem jeweiligen Asphalt genau angepasst ist, muss besonders die richtige Menge des Erneuerungsmittels ermittelt werden, damit die für ein bestimmtes Gemisch zulässige Gesamtmenge nicht überschritten wird, das heisst die oben für Pflasterungen beschriebenen Stabiiitätsgrenzen nicht überschritten werden; durch Laboratoriums- und Aussenversuche ist gefunden worden, dass glücklicherweise bei erneuerten Pflasterungen (wie auch Bauten, die aus künstlich oxydierten, das heisst durch Hindurchblasen von Luft hergestelltem Asphalt bestehen) etwa 20 bis 30% mehr Asphalt als bei Asphal, t-Zuschlagmateriai- Gemischen zulässig sind, die aus gewöhnlichen, mit Wasserdampf reduzierten Asphalten bestehen.
Ein Überschuss gegenüber den zulässigen Mengen von Asphalt in dem Gemisch kann bei dem Verfahren der Beispiele 2-4 dadurch sicher vermieden werden, dass geringe Portionen zugesetzt werden, die Verarbeitbarkeit des Gemisches (oder die Plastizität der Pflasterung) nach jeder Zugabe beobachtet und die Zugabe unterbrochen wird, wenn die gewünschte Plastizität erzielt worden ist, das heisst, wenn eine Sättigung ohne ein Austreten der Ölphase erreicht worden ist. Pflasterungen, bei denen sich ein besonderes Verfahren lohnt, erfordern auch eine besondere Planung und einige Laboratoriumsvorversuche. Das folgende Beispiel erläutert diese Arbeitsweise.
Eine aus einer verwitterten Strasse entnommene Probe wurde in einer Soxhlet-Vorrichtung mit Benzol extrahiert, bis das Benzol in der Extraktionskammer farblos war. Der Benzol auszug wurde abfiltriert und das Benzol nach einem abgeänderten Abson -Wieder- gewinnungsverfahren von dem Asphalt abgetrennt. Dann wurde die Zusammensetzung des gewonnenen Asphalts untersucht. Der Schlamm vom Filter wurde mit dem aus der Extraktionshülse gewonnenen Zuschlagmaterial vereinigt, das Gemisch getrocknet und zwecks Bestimmung der Sortierung des Zuschlagmaterials der Siebanalyse unterworfen.
Bei der Extraktion wurden die folgenden Ergebnisse erhalten: gewonnener Asphalt: 4,6 Ges. % der Probe gewonnenes Zuschlagmaterial : 94,3 Ges. % der Probe Verlust (Wasser und Staub): 1,1 Ges. % der Probe
Zusammensetzung des gewonnenen Asphaltes :
Asphaltene 31, 3 S
Harze:
Stickstoffbasen 28,7 % erste Säureaffine 10,1 % zweite Säureaffine 13, 1%
Gesamtmenge 51,9 51,9
Paraffine 16,8 % 100,0%
Bei der Siebanalyse des gewonnenen Zuschlagmaterials (nach dem in Design and Construction of Asphalt Roads and Streets , herausgegeben vom Asphalt Institute, Pacific Coast Division , Ausgabe 1952, Seite 66, Abschnitt H [6e] angegebenen Verfahren durchgeführt) wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
Gesteins anteil, auf einem Sieb mit einer lichten
Maschenweite von 4,76 mm zurückgehalten 68,2 Sandanteil, der durch ein Sieb mit einer lichten
Maschenweite von 4,76 mm hindurchgeht und von einem Sieb mit einer lichten Maschen- weite von 0,074 mm zurückgehalten wird 26, 2% Schlammanteil (Ton), der durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,074 mm hindurchgeht 5, 6 %
Die oben angegebene Formel für den grössten zulässigen Asphaltgehalt wird wie folgt angewendet:
P = [(R X 4) + (S,'7) + (F X 12)] C, worin
P = prozentuale Menge des zu verwendenden Asphalts;
R = die dezimal angegebene prozentuale Menge des Gesteins;
S = die dezimal angegebene prozentuale Menge von Sand;
F = die dezimal angegebene prozentuale Menge von Ton;
C = ein den Umständen angepasster Faktor, der beim Erneuern von verwitterten Asphalten einen Wert von 1,2-1,3 hat.
Der Asphaltgehalt errechnet sich daher wie folgt: P = 1,25 [(0,682 X 4) + (0,262 X 7) - (0,056 X 12)1 = 1,25 (5,23) = 6,54% oberster zulässiger Asphalt gehalt.
Der Unterschied zwischen dieser Zahl und dem tatsächlichen Asphaltgehalt der Strasse (6,54-4,6 6= 1, 94) entspricht der Menge des Erneuerungsmittels, die ohne Beeinträchtigung der Stabilität der Pflasterung (das heisst ohne Ausschwitzen oder Verformen) zugesetzt werden kann.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform wurden nur 0,65 % des Erneuerungsmittels zur Wiedererlangung der ursprünglichen Beschaffenheit des Asphalts benötigt, so dass diese Menge verwendet wurde. Der Unterschied zwischen dem obersten und dem in der erneuerten Strasse vorhandenen Asphaltgehalt (6,54-5,25 = 1,29) ermöglicht im Bedarfsfall eine wiederholte Erneuerung der Strasse, ohne dass die Gefahr eines Stabilitätsverlustes besteht.
Die Wirkung der Zusammensetzung des erneuerten Öls auf die Eigenschaften des erneuerten Asphalts wird in den folgenden Beispielen erläutert:
Eine Asphaltprobe, die mit Ottawa-Sand vermischt und zum Verwittern nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt worden war, wurde bei 1630 C vermischt und 300 und 650 Stunden in einer Bewetterungsvorrichtung behandelt. Eine Probe wurde nach dem Vermischen und vor der Behandlung in der Bewetterungsr vorrichtung und eine andere nach 300 und nach 650 Stunden nach dem oben beschriebenen Abriebversuch zwecks Bestimmung des Abriebverlustes untersucht.
Eine zurückbehaltene Probe, die 650 Stunden in der Bewetterungsvorrichtung behandelt worden war, wurde in zwei Teile geteilt. Der eine Teil wurde mit einer Emulsion behandelt, die 60 Gewichtsteile eines Öls der folgenden Zusammensetzung enthielt :
Stickstoffbasen 17 Ges. % enste Säureaffine 17 Ges. % zweite Säureaffine 54 Ges. %
Paraffine 12 Ges. %
Die Emulsion enthielt 40 Teile Wasser, die aus 38,8 % Wasser bestanden; ein kationisches oberflächenaktives Mittel (ein quaternäres Fettammoniumsalz) in einer Menge von 0,7 Ges. %, und ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel (ein Alkylphenyläthylenoxy Kondensationsprodukt) in einer Menge von 0,5 Ges. %.
Die zweite Probe wurde mit einer kationaktiven Emulsion behandelt, die 60 Teile eines Öls der folgen den Zusammensetzung
Stickstoffbasen 3,5 % erste Säureaffine 6,5 % zweite Säureaffine 28,0 %
Paraffine 62, 0 % und 40 Teile der bei der ersten Probe verwendeten Wasserlösung enthielt.
Der verwitterte Asphalt wurde mit jeder Emulsion behandelt und dann 300 und 650 Stunden lang erneut den Bewetterungsbedingungen ausgesetzt, wobei die unten angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.
Das Behandlungsverfahren, bei dem das 12 % Paraffine enthaltende Öl verwendet worden war, wird in der folgenden Tabelle als Verfahren I bezeichnet. Die Emulsion wird auf zwei verschiedene ursprüngliche Asphalte, die unten als Asphalt A und Asphalt B bezeichnet werden und die vor dem Altern unterschled- liche Mengen von Paraffinen enthalten, aufgetragen, wobei beide Proben mit den gleichen Mengen Emulsion unter den gleichen Bedingungen behandelt werden. Entsprechende Ergebnisse sind in Tabelle VI für die Behandlung angegeben, bei der ein 62,0 Ges. % Paraffine enthaltendes Ö1 verwendet wurde. Dieses Behandlungsr verfahren wird als Verfahren II bezeichnet.
Die Asphaltproben wurden nach dem oben beschriebenen Untersuchungsverfahren untersucht, wobei auch die Zusammensetzung der Asphaltproben vor dem Vermischen, nach dem Vermischen und nach 300- und 650stündigem Altern in der Bewetterungsvorrichtung nach dem oben beschriebenen Analysenverfahren und der Abriebverlust unter den oben angegebenen Bedingungen bestimmt wurde. Die bei der Mischphase und beim 300- und 650stündigen Altern erhaltenen Proben wurden sowohl nach dem Verfahren I als auch nach dem Verfahren II regeneriert, worauf die Versuche wie derholt wurden; auch wurde der Abriebverlust unmittelbar nach der Behandlung und vor und nach der 300und 650ständigen Behandlung in der Bewetterungsvorrichtung bestimmt. Die Zusamensetzung des gealterten Asphalts nach 650 Stunden wurde auch bestimmt.
In der Tabelle bezeichnet der Ausdruck 0 Stunden bei dem ursprünglichen Asphalt die Beendigung der Mischphase; und bei dem erneuerten Asphak den Zeitpunkt nach der Behandlung und vor dem Verwittern.
Tabelle VI
Asphalt A Asphalt B Zusammensetzung*t % Paraffine 4,6 11,9 % Asphaltene 1,5 8,4 % Stickstoffbasen 77,0 35,2 SS Erste Säureaffine 7,8 19,5 % Zweite Säureaffine 9,1 25,0 Zusammensetzung*2 % Paraffine 3,4 11,1 % Asphaltene 7,4 13,2 % Stickstoffbasen 73,4 38,8 % Erste Säureaffine 7,3 13,7 % Zweite Säureaffine 8,5 23,2 Zusammensetzung*3 % Paraffine 3,0 10,8 % Asphaltene 12,0 16,4 % Stickstoffbasen 70,6 36,4 % Eine Säureaffine 6,8 13,2 % Zweite Säureaffine 7,6 23,2 Abrieb*4
Nach dem Vermischen
OStunden 8 2
300 Stunden 24 6
650 Stunden 37 8 Zusammensetzung*5 a* b* % Paraffine 3,8 10,9 % Asphaltene 10,9 14,9 % Stickstoffbasen 65,8 34,7 % Erste Säureaffine 7,7 13,
5 % Zweite Säureaffine 11,8 26,0 Abrieb*6 0 Stunden 25 2
300 Stunden 46 3 650 Stunden 53 4 Zusammensetzung*7 % Paraffine 11,0 15,5 % Asphaltene 10,4 14,9 % Stickstoffbasen 61,5 33,4 % Erste Säureaffine 6,7 12,6 % Zweite Säureaffine 10,4 23,6 Zusammensetzung*8 % Paraffine 10,4 15,5 % Asphaltene 13,3 16,2 % Stickstoffbasen 61,2 33,0 % Erste Säureaffine 4,6 12,1 % ZweiteSäureaffine 10,5 23,2
Tabelle VI (Fortsetzung)
Asphalt A Asphalt B Abrieb : 9 0 Stunden 2 1
300 Stunden 2 1
650 Stunden 4 1 *1 Zusammensetzung des Asphalts vor dem Vermischen mit
Sand bei dem Abriebversuch.
Zusammensetzung des Asphalts, der aus dem Gemisch vor dem Altern extrahiert worden ist.
3 Zusammensetzung des Asphalts, der nach 650stündigem
Altern extrahiert worden ist.
4 Abriebverlust.
Zusammensetzung des Asphalts, der aus einer erneuerten
Probe nach 650stündigem Altern und Erneuern nach dem
Verfahren I extrahiert worden ist.
Abriebverlust der nach dem Verfahren I erneuerten Probe nach dem erneuten Altern der erneuerten Probe für eine
Dauer von 650 Stunden.
Zusammensetzung des Asphalts, der aus der nach dem
Verfahren II erneuerten Probe vor dem erneuten 650 stündigen Altern extrahiert worden ist.
: s Zusammensetzung des Asphalts, der aus der nach dem
Verfahren II erneuerten Probe und nach erneutem 650 stündigem Altern extrahiert worden ist.
Abriebverlust der Probe nach erneutem G5Ostündigem
Altern der nach dem Verfahren II erneuerten Probe.
Die oben angegebenen Ergebnisse zeigen, dass als Folge des Mischvorganges eine wesentliche Erhöhung des Asphaltengehaltes von Asphalt A erfolgt. Die Erzeugung von Asphaltenen ist vorwiegend auf die Stickstoffbasen und die ersten und zweiten Säureaffine zurückzuführen. Es wird angenommen, dass der Verlust an Paraffinen auf eine Verdampfung der leichteren Öle zurückzuführen ist. Der Asphalt mit dem höheren Paraffingehalt zeigt bei allen Stadien der Bewetterung einen weitaus geringeren Abriebverlust. Die Erneuerungsemulsion von Verfahren I, die Paraffine in einem geringen Mengenanteil und Stickstoffbasen, das heisst die sogenannten harzartigen Fraktionen, in einem hohen Menr genanteil enthält, liefert einen Asphalt, der praktisch den gleichen Paraffingehalt wie das Asphaltgemisch vor dem Altern aufweist.
Der regenerierte Asphalt besitzt bei einer gleichen Alterung einen höheren Abriebverlust als der ursprüngliche Asphalt; vgl. die unter 4 und 6 für Asphalt A angegebenen Abriebverluste. Wenn je doch der Asphalt nach dem Verfahren II erneuert wird, wird ein Asphalt erhalten, dessen Alterungseigenschaften gegenüber denen des ursprünglichen Asphalts wesentlich verbessert worden sind, wenn beide Asphalte den gleichen Bewetterungsbedingnngen ausgesetzt werden; vgl. hierzu die unter 4, 6 und 9 für Asphalt A angegebenen Werte.
Bei Asphalt B wird ein ähnliches Ergebnis erhalten; vgl. hierzu die unter 4, 6 und 9 für Asphalt B angege benen Werte. Der Asphalt mit dem höheren Paraffin gehalt (Asphalt B) ist nicht nur gegen Bewetterung wi derstandsfester und besitzt einen geringeren Abrieb verlust als der Asphalt mit dem geringeren Paraffin gehalt (Asphalt A), sondern bei der Erneuerung nach dem Verfahren I wird praktisch die ursprüngliche Zusammensetzung mit einer verbesserten Widerstandsfestigkeit gegen Verwitterung wieder erhalten; vgl. hierzu die unter 6 und 4 für Asphalt B und unter 6 und 4 für Asphalt A angegebenen Ergebnisse.
Bei der Erneuerung nach Verfahren II, bei dem der Paraffingehalt des erneuerten Asphalts oberhalb des Gehaltes des ursprünglichen Asphalts erhöht wird, wird sowohl mit Asphalt A als auch mit Asphalt B ein regenerierter Asphalt erhalten, dessen Alterungsneigung geringer als die des ursprünglichen Asphalts ist; vgl. hierzu die unter 9 für Asphalt A mit den unter 4 und 6 für Asphalt B angegebenen Ergebnisse.
Aus den angegebenen Ergebnissen geht auch hervor, dass der erneuerte Asphalt mit dem höheren Paraffingehalt (Asphalt B) im Vergleich zu einem erneuerten Asphalt mit einem geringeren Paraffingehalt eine wesentlich erhöhte Widerstandsfestigkeit gegen, über Verwitterung besitzt; vgl. hierzu die unter 5 und 6 für Asphalt A mit den unter 5 und 6 für Asphalt B angegebenen Werte und auch die unter 7, 8 und 9 für Asphalt A mit den unter 7, 8 und 9 für Asphalt B angegebenen Werte.
In den folgenden Beispielen wird die Wirkung der Behandlung auf die Erneuerung von Strassen, die wesentlichen Wettensch aden erlitten haben, erläutert.
Beispiel 6
Die Oberfläche einer 3 Jahre alten, in einer Asphalte mischanlage vermischten und im heissen Zustand aufge brachten Asphaltpflasterung, die eine Dicke von etwa 5 cm hatte und als Taxiweg für Flugzeuge verwendet worden war, war brüchig und porös geworden. Es wurde versucht, diese Pflasterung vor einer weiteren Ver schlechterung g durch Auftragen einer California - Asphaltemuision zu schützen, die in einer Menge von etwa 0,19 Liter je 0,84 m2 aufgetragen wurde (diese Arbeitsweise wird gewöhnlich als Schwarzversiegeln oder dergleichen bezeichnet). Bereits nach wenigen Monaten war die versiegelte Oberfläche erneut trocken und porös geworden.
Ein Teil der Pflasterung wurde erneuert, indem eine Emulsion der folgenden Zusammensetzung in einer Menge von 0,57 Litern je 0,84 m2 aufgesprüht wurde:
0,75 % kationisches Emulglermittel (Fettamido-amino- aminpropionat) Promeen 2115 ,
Process Chemical Co.
0,72 % nichtionisches Emulgiermittel (Dodecyl-phenol polyäthoxyäthanol), Pronon 280 ,
Process Chemical Co.
50,56% Wasser 48,00 % Öl der folgenden Zusammensetzung:
Stickstoffbasen 12 % erste Säureaffine 18% zweite Säureaffine 44 %
Paraffine 26 %
Nach dem Auftragen der Emulsion erschien die Pflasterung frisch und lebendig und zeigte keine Porosität oder Sprünge. Während des anschliessenden Win ters und der Regenzeit bilden sich in den benachbarten, nichtbehandelten Abschnitten des Pflasters grosse Längs risse, wobei sich das Zuschlagmaterial lockerte. Die er neuerten Abschnitte zeigten demgegenüber keine
Schäden.
Beispiel 7
Eine verfallne Strasse, die Rissbildung zeigte und aus einem brüchigen Asphaltpflaster unbekannter Herkunft bestand und die eine unterschiedliche Dicke zwischen etwa 7,5 cm und 12,5 cm und durchschnittlich von etwa 10 cm hatte, wurde erneuert, indem in einer Menge von etwa 1,13 Litern je 0,84 m2 eine Emulsion aufgesprüht wurde, die praktisch die in Beispiel 6 angegebene Zusammensetzung hatte, jedoch eine Ölphase der folgenden Zusammensetzung enthielt : Stickstoffbasen 8 % erste Säureaffine 14% zweite Säureaffine 20% Paraffine 58 %
Seit einiger Zeit waren Strecken dieser Strasse durch Befahren mit schweren Fahrzeugen in Stücke mit einer Fläche von etwa 930-1860 cm2 zerbrochen;
der Rest der unregelmässigen Risse, die für eine verwitterte Strassenoberfläche typisch sind, blieb praktisch unbeeinträchtigt. Durch das Erneuerungsmittel wurde das harte und brüchige Asphaitbindemittel der verfallenen Strasse ausreichend erweicht, so dass es in der gleichen Weise wie ein neues Pflastergemisch behandelt werden konnte.
In der folgenden Tabelle VII ist die Asphaltzusammensetzung angegeben.
Tabelle VII Zusammensetzung % Vor dem Erneuern Nach dem Erneuern
Asphaltene 26 23
Stickstoffbasen 33 30
Erste Säureaffine 8 9
Zweite Säureaffine 19 19
Paraffine 14 19 % Asphalt in der Pflasterung 4,41 5,04
Obwohl nur bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, können zahlreiche naheliegende Änderungen vorgenommen werden, ohne dass der Eriindungsbereich verlassen wird.