DD145636A1 - Verfahren zur herstellung von bitumengemischen - Google Patents

Description

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Verfahren zur Herstellung von Bi tumengemis clien

der Erfindung:.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Bitumengemischen durch Kombination von industriellem Blasbitumen, gequollenem Gummimahlgut und mineralischen Zusatzstoffen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Beim Bau von Betonstraßen werden zwischen den Straßenplatten in bestimmten Abständen Fugen gelassen, die dazu dienen, die durch den Temperaturwechsel bedingte Wärmedilatation bzw. -Kontraktion, sowie die durch die unterschiedliche Belastung hervorgerufenen Schwingungen und die durch ein eventuelles Absinken der Straßendecke auftretenden Belastungen aufzunehmen» Ohne diese Spalten

B. Si ti.. \:Π U^b₁OOOc-U

würde die Betonstraßendecke springen. Auch, beim Bau von gegossenen und gewalzten Asphaltstraßen wird beim Verbinden der einen, bereits ausgekühlten Straßenseite mit der anderen, frisch gegossenen Straßenseite eine Fuge gelassen. Für das Ausgießen dieser straßenbautechnischen Fugen werden seit Jahrzehnten unterschiedliche Stoffe verschiedenen Ursprunges verwendet. Kunststoffe (PVC, Polyisobutylen, Polyäthylen), mit Kunststoffen kombinierte Bitumenpräparate (mit Bitumenlösung gesättigter Polyurethanschaum, BITURAH-Band), mit Kautschuk- und Latexzuversehene Bitumenstoffe u.a..

Je nach den Anforderungen des jeweiligen Anwendungsgebietes werden diese Stoffe in fertigen Anwendungsformen, zum Beispiel als heiß gießbare Masse oder mit Lösungsmittel verdünnt geliefert»

über die in der Bauindustrie verwendeten Spaltdichtungsmaterialien aus Kunststoff gibt das Buch "Müanyagok az epiteszetben (= Kunststoffe in der Bauindustrie, Christfried Hildebrana, Müszaki Könyvkiad&, Budapest, 1977, Se 101-102) einen Überblick. Das bereits erwähnte BITURÄN-Band ist bei Temperaturen zwischen -25 und +80° C für die Spaltdichtung von Wandelementen und Dachverglasungen verwendbar. Das andere Produkt, ein Kitt mit Butylkautschuk als Bindemittel, kann in einem Temperaturbereich von -35 und +80 ⁰C angewendet werden.

Für eine Temperaturbeanspruchung von -40 bis +120 ⁰C ist eine profilierte Dichtungsmasse geeignet, die eine lösungsmittelfreie Substanz mit Polyisobutylen als Bindemittel enthält.

Für einige Spaltdichtungsmaterialien werden hauptsächlich Polyvinylacetat, Polysulfidkautschuk und Silikonkautschuk verwendet. Diese Stoffe sind höchstens bis zu -5 bis -10 ⁰C kältebeständig.

• . - 3 ·

Ein verhältnismäßig neues thermoplastisches Elastomer ist das radiale Butadien-Styrol-Blockpolymer·(Gummi, Asbest, Kunststoffe JD, 842-847/1977/12/). Diese, Produkte sind zum Vermischen mit Bitumen 180/220 zur Herstellung^modifizierter Bitumen geeignet, deren Erweichungspunkt bei 77-131 ⁰C, deren Brechpunkt bei -11 bis -35 ⁰C lag und die vom Autor des Artikels als Spaltcichtungsmaterialien empfohlen wurden.

In dem Artikel von P. Hegemann "Vorgefertigte spaltdichtende* Körper (Bauplanung-Bautechnik 26., 484-486/1972/10) werden unterschiedliche spaltdichtende Materialien und deren wichtigste Parameter beschrieben.

Di© bisher erwähnten spaltdichtenden Materialien bestehen hauptsächlich aus Piastomeren bzw. aus Kombinationen von Piastomeren mit Bitumen und Steinkohlenteer.

Auf vielen Gebieten, insbesondere im Straßenbau, werden Biturnenpräparate verwendet, die natürlichen oder künstlichen Gummi enthalten.

B.S. Jackson beschreibt zum Ausfüllen von senkrechten Spalten geeignete Kautschuk-Bitumen-Dichtungsstoffe (Municipal Engineering 1 _44, 52, London 1967/2).

Vajta u.a. berichten über mit Gummibitumen vorgenommene großtechnische Versuche (Bitumen, Teere, Asphalte, Peche und verwandte Stoffe £, 429-433/1962/). Zur Herstellung des Gummibitumens werden bei 170-180 ⁰C 5-15 Gew.-% Gummimehl innerhalb von 6 Stunden mit Straßenbaubitumen ver~ mischt. Das Gummimehl wird durch Mahlen von Altreifen hergestellt und unmittelbar in den vorher geschmolzenen Bitumen eingemischt. Zum Ausfüllen der Spalten neben den Straßenbahnschienen werden Bitumen mit 8, 9, 10, 13 und 15 % Gummigehalt bereitet. Am günstigsten ist ein Gummigehalt von

8-10 %. Mir einen derartigen Gummibitumen sind folgende Daten charakteristisch:

Erweichungspunkt: 75 ⁰C

Penetration bei 25 ⁰C 39/0,1 mm Brechpunkt -9 ⁰C

T. A. Silakadze und E.A.Surenjan (Avtomobilnüe Dorogi, 28, 28-29, Moskau 1965/9) berichten über einen Straßenversuchsabschnitt, der mit Gummimahlgut enthaltendem Bitumen B-80-gebaut wurde. Die Menge des Gummizusatzes in dem Asphaltbetongemisch betrug 0,4 Gew.-%. In dem Artikel wird betont, daß die Vorbedingung einer guten Mischungsqualität die homogene Verteilung des Gummis im Bitumen ist.

E. Gundermann untersuchte die Wirkung von Gummimehl auf die Eigenschaften von Propanextraktbitumen (Bitumen, Teere, Asphalte, Peche und verwandte Stoffe 1966/7, S. 250-254). Zu Propanextraktbitumen des Erweichungspunktes 75»8 ⁰G bzw. 71,5 C und einem fluxierten Bitumen "des Erweichungspunktes 38,5 ⁰C wurden bei Temperaturen bis zu 250 ⁰C unter Einhaltung von Rührzeiten von 2,6 und 12 Stunden 10, 20 bzw. 30 Gew.-% Gummimehl gegeben. Es wurde festgestellt, daß ein Zusatz von 5 Gew.-$ Gummi "auf den Propanextraktbitumen keine besondere Wirkung ausübte, während bei 10 Gew.~% Gummizusatz der Temperaturbereich der Plastizität breiter wird, d.h. der Erweichungspunkt um 10-15 ⁰C ansteigt und die Penetration zurückgeht. Dies ist besonders bei der Anwendung von wenig Asphalten und viel Harz und Öl enthaltendem Ausgangsbitumen der Pail.

Auf den erwähnten Anwendungsgebieten, wird d.er Umstand ausgenutzt, daß durch Zusatz von Elastomeren, insbesondere durch Zusatz von Gummi, die Wärmeempfindlichkeit des Bitumens geringer wird, seine Plastizität und Viskosität hingegen bedeutend ansteigen. Eine allgemeine Anwendung von

Guimniniahlgut in Bitumen-wird durch die Tatsache, daß das Zusetzen des Gummis zu Bitumen mit verhältnismäßig großen Schwierigkeiten verbunden ist. Wird der Gummi in Form von Mehl zugesetzt, so kann eine homogene Verteilung nur mit außerordentlich langen Mischzeiten erreicht werden«, Gummi aIs Latex oder, in einem, Lösungsmittel gelöst kann zwar in größeren Mengen in den Bitumen eingebracht werden, jedoch sind dazu aufwendige Vorrichtungen erforderlich. Außerdem bereitet die Verwendung von Lösungsmittel brandschutztechnische und anwendungstechnische Schwierigkeiten.

Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung werden die angeführten Nachteile beseitigt und ein elastisches, selbsthaftendes, in einem weiten Temperaturbereich plastisches, an Metallen, Beton, Asphalt ausgezeichnet haftendes und daher als vorgefertigtes Band oder als heiß gießbare Masse vorteilhaft zum Ausfüllen von Pugen im Straßenbau verwendbares Bitumengemisch vorgeschlagen.

Darlegung, des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Bitumengemisches der eingangsgenannten Art mit verbesserten Eigenschaften zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man in einem üblichen, mit einem Rührer versehenen Behälter Altgummimahlgut in entsprechend gewählten, bei der Erdölaufarbeitung anfallenden Ölfraktionen oder ..Extrakten quilltj dem erhaltenen Gemisch als mineralischen Zusatzstoff Ölschieferabraum und/oder Zement, zusetzt und das Gemisch anschließend unter ständigem Rühren mit vorher geschmolzenem, kältebeständigem industriellen Blasbitumen vermengt.

Zum Quellen des Gummimahlgutes wird dieses in einer Menge von 20-45 Gew.~% in einem mit einem Rührer versehenen Behälter bei 25-120 ⁰C, einer Rührerdrehzahl von 20-100 min"¹ und einer Rührzeit von 1-3 Stunden mit einer Ölfraktion oder einem Extrakt vermischt, dessen Marcusson-Plamrapunkt wenigstens 220 ⁰C und stens 12 cSt beträgt.

wenigstens 220 ⁰C und dessen Viskosität bei 100 ⁰C wenig-

Zu dem auf diese V/eise erhaltenen Gemisch (dessen Gewicht als 100 Gew.-Teile betrachtet wird) werden als mineralischer Zusatz innerhalb von 30 Minuten 25-50 Gew.-Teile Öl-Bchieferabraum und/oder Zement zugemischt. Schließlich wird das Gemisch mit 150-250 Gew.-Teilen eines vorher auf 1βΟ-180 ⁰C erwärmten, kältebeständigen industriellen Blasbitumens vermengt, wobei die Rührzeit 1-3 Stunden, die Rührerdrehzahl 20-100 min"¹ beträgt.

«.

Das kältebeständige industrielle Blasbitumen wird unter Verwendung von Rückständen und Ölfraktionen der Vakuumdestillation in zwei Stufen hergestellt, indem in der ersten Oxydationsphase durch Einblasen von Luft bei 250-280 ⁰C intermediär ein oxydiertes Bitumen des Erweichungspunktes 80-100 ⁰C hergestellt wird und dieses nach Vermischen mit einer aus der Vakuumdestillation stammenden Ölfraktion in der zweiten Oxydationsstufe durch Einblasen von Luft bei 250-280 ⁰C zu industriellem Blasbitumen des Erweichungspunktes 85-115 ⁰C oxydiert wird. Durch entsprechende Wahl der Komponenten wird ein Produkt erhalten, das einen Erweichungspunkt von 95-140 ⁰C, eine Penetration von 40-120x0,1 mm (25 ⁰C) und einen Brechpunkt von -15 bis -30 ⁰C aufweist. ·

Das Wesen der Erfindung besteht demnach darin, daß man in einem üblichen, mit einem Rührer versehenen Behälter 45-20 Gew.-^ Gummimahlgut in 55-80 Gew.-% aus der Erdölverarbeitung stammenden Ölfraktionen oder Extrakten bei 25-120 ⁰C

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und einer Rührerdrehzahl von 20-100 min 1-3 Stunden lang verrührt und quillt, auf 100 Gew.-Teile dieses Gemisches gerechnet als mineralischen Zusatzstoff innerhalb von 30 Minuten unter ständigem Rühren 25-50 Gew.-% Ölschieferabraum und/oder Zement zusetzt und das erhaltene Gemisch anschliessend mit 150-250 Gew.-Teilen eines vorher auf 160-180 ⁰C erwärmten, kältebeständigen industriellen Blasbitumens 1-3 Stunden vermischt.

Ausführungsbeispiel·:,

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1 ; _m

In einem Rührbehälter v/erden bei 70 ⁰C und einer Rührerdrehzahl von 20 min" 25 Gew.-% Altgummimahlgut in 75 Gew.-$S einer paraffinischen Ölfraktion unter ständigem Rühren 3 Stunden lang gequollen. Zu dem erhaltenen Gemisch werden unter ständigem Rühren innerhalb von 15'Minuten 25 Gew.-% Ölschieferabraum dosiert.Die erhaltene Mischung wird innerhalb von 2 1/2 Stunden in einen vorher auf 180 ⁰G erwärmten, mit dem erwähnten Osydationsverfahren hergestellten industriellen Blasbitumen (240 Gew.-Teile) des Erweichungspunktes 114 ⁰C eingerührt. Das erhaltene Produkt hat einen Erweichungspunkt von 120 ⁰G, sein Brechpunkt liegt bei -25 ⁰C, der Penetrationswert beträgt bei 25 °0 43x0,1 mm.

Beispiel 2;

In einem Rührbehälter v/erden bei 80 ⁰C und einer Rührerdrehzahl von 50 min" 25 Gew.-% Altgummimahlgut in 75 Gewv-$ Restölextrakt unter ständigem Rühren 2 Stunden lang

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gequollen. Zu dem gequollenen Guimnimahlgut werden unter stündigem. Rühren innerhalb von 30 Minuten 50 Gew.-% Ölschief erabraum dosiert» Das erhaltene Gemisch wird innerhalb von 2 Stunden zu 200 Gew.-Teilen eines vorher auf 16O ⁰C erwärmten, mit dem erwähnten Oxydationsverfahren hergestellten industriellen Blasbitumens des Erweichungspunktes 114 °C eingerührt. Das erhaltene Bitumenprodukt hat einen Erweichungspunkt von 130 ⁰C, einen Brechpunkt von -26 ⁰C, und sein Penetrationswert beträgt bei 25 ⁰C 50x0,1 mm. . Λ '.

Beispiel. 3_:_

In einem Rührbehälter werden bei 100 ⁰C und einer Rührer-

-j drehsahl von 100 min 30 Gew.-% Altgummimahlgut innerhalb einer Stunde unter ständigem Rühren in 70 Gew.-% paraffinisclier Ölfraktion gequollen. Zu dem gequollenen Gemisch werden unter ständigem Rühren innerhalb von 30 Minuten 35 Gew.-Teile Ölschieferabraum dosiert. Das erhaltene Gemisch wird innerhalb einer Stunde in 150 Gew.-Teile eines vorher auf 170 ⁰C erwärmten, mit dem erwähnten Oxydationsverfahrens hergestellten industriellen Blasbitumens des Erweichungspunktes 97 G eingerührt. Das erhaltene Produkt hat einen Erweichungspunkt von 105 ⁰C, einen Brechpunkt von -30 ⁰C und bei 25 ⁰C einen Penetrationswert von 107x0,1 mm.

Im folgenden werden die Eigenschaften des erfindungsgemäß hergestellten Bitumengemisches mit den Eigenschaften von bekannten Bitumenprodukten verglichen, die unter unmittelbarem Einrühren des Gummimahlgutes hergestellt wurden.

Herstellungsart Erweichungs- Penetration Brechpunkt

punkt °C bei 25 ⁰G ⁰C 0,1 mm

Nach Yaota u.a.	59	105	5	45,	5	-	r	19
Grundbitumen	69	112	VJl	35		-	19
+ 8 % Gummi	83	3) Grundbitumen 115 150 Gew.-Teile, +100 Gew.-Teile ge- quollenes Gummigemisch 126 + 50 'Gew. -Teile Schieferabraum	0	25		mm	15
+13 % Gummi			0			8,5
Nach Gundermann	71,			5,	1
Grundbitumen	85,			3,	0	-24
+10 % Gummi	88,			5,	5	-26
+ 20 % Gummi	95,			7,	6
+ 30 % Gummi					-23
Erfindungsgemäß	-T.) 85		39		-30
1) Grundbitumen (150 Gew«	+100 Gew.-T. gequollener Gummi + 25 Gew.-Teile Schieferabraum 97		45		-15 -26
	Erfindungsgemäß
2) Gx^undbitumen 200 Gew.-Teile	50
+100 Gew.-T.gequol lenes Gummigemisch + 25 Gew.-Teile Schieferabraum	75
	31 70

Claims (5)

1. — ίο—

   1. Verfahren zur Herstellung von elastischen, selbsthaftenden, als vorgefertigtes Band verwendbaren Bitumengemischen zum Ausfüllen der beim Straßenbau vorgesehenen Dehnungsfugen und zum Zusammensetzen und Kleben der Stoßstellen von Straßenbauplatten, welches aus Kältebeständigem industriellen Blasbitumen, gequollenem Gummimahlgut und mineralischen Zusatzstoffen besteht, gekennzeichnet dadurch, daß man in einem üblichen, mit einem Rührer versehenen Behälter 45-20 Gew.~% Gummimahlgut in 55-80 Gew.-% aus der Erdölverarbeitung stammenden Ölfraktionen oder Extrakten bei 25-120 ⁰C und einer Rührerdrehzahl von 20-100 min"¹ 1-3 Stunden lang verrührt und quillt, auf 100 Gew,-Teile dieses Gemisches gerechnet als mineralischen Zusatzstoff innerhalb von 30 Minuten unter ständigem Rühren 25-50 Gew.~% Ölschieferabraum und/oder Zement zusetzt und das erhaltene Gemisch anschließend mit 150-250 Gew.-Teilen eines vorher auf 160-180 ⁰C erwärmten, kältebeständigen industriellen Blasbitumens 1-3 Stunden lang vermischt.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß man zum Quellen des Gummimahlgutes Ölfraktionen oder Extrakte verwendet, deren Marcusson-Flammpunkt wenigstens 220 ⁰C und dere]

   stens 12 cSt beträgt.

   stens 220 ⁰C und deren Viskosität bei 100 ⁰C wenig-
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2_S gekennzeichnet dadurch, daß man Gummimahlgut einer Teilchengröße von weniger als 1 mm verwendet«
4. 4. Verfahren nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß man als mineralischen· Zusatzstoff die eine Teilchengröße von 0,1-0,01 mm aufweisende, bei

   der Aufarbeitung des Ölschiefers anfallende gebrannte Abraumfraktion und/oder Zement verwendet.
5. 5. Verfahren nach den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß man als kältebeständigen industriellen Blasbitumen ein Bitumen mit einem Erweichungspunkt von 85-115 ⁰C und ein Brechpunkt von höchstens -15 ⁰C verwendet, der unter Zusatz von Rückständen und Ölfraktionen der Vakuumdestillation in zwei Stufen hergestellt wird, in der ersten Oxydationsstufe durch Einblasen von Luft bei 250-280 ⁰C intermediär ein oxydiertes Bitumen des Erweichungspunktes 80-100 ⁰C hergestellt wird und dieses nach Vermischen mit einer aus der Vakuumdestillation stammenden Ölfraktion in der zweiten Oxydationsstufe durch Einblasen von Luft bei 250-280 ⁰C zu industriellem Blasbitumen des Erweichungspunktes 85-115 ⁰C oxydiert wird. ·