DD242049A1 - Verfahren zur herstellung von tragschichten fuer den strassenoberbau - Google Patents

Abstract

Das Ziel der Erfindung besteht in der Loesung der Aufgabe, solche Herstellungsbedingungen zu finden, mit deren Hilfe Baustoffgemische fuer die Fertigung von Tragschichten im Verkehrsbau auf der Grundlage oertlich verfuegbarer Gesteinszuschlaege und braunkohlenstaemmiger teerhaltiger Abprodukte hergestellt werden koennen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass zugleich zwei entscheidende Eingriffe in die herkoemmliche Fertigungstechnik vorgenommen werden, indem im Zuschlagstoffgemisch Anteile von relativ weichen und damit porigen Gesteinskoernungen und im Bindemittelgemisch vor allem niedrig viskose, vorzugsweise waessrige Phasen, enthalten sind. Die Kopplung dieser beiden grundsaetzlichen Massnahmen fuehrt zu einer verbesserten Haftung und Verzahnung der Gesteinskoerner in der Bindemittelmatrix, was zu unerwartet guenstigen Tragfaehigkeitswerten der aus den modifizierten Einsatzstoffen hergestellten Tragschichten fuehrt. Durch die Erfindung koennen hochwertige Zuschlagstoffe und Bindemittel bei der Herstellung von Tragschichten fuer den Strassenoberbau eingespart werden. Die Erfindung ist anwendbar im Verkehrsbau bei der Errichtung von Tragschichten fuer den ruhenden und rollenden Verkehr.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tragschichten für den Straßenoberbau durch Verwendung von teerhaltigen Abprodukten der Braunkohlen-Druckvergasung als Bindemittel und Einsatz spezieller Zuschlagstoff-Qualitäten. Die Erfindung ist anwendbar für die kostengünstige Herstellung von Tragschichten im Straßen- und Wegebau.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für den modernen Straßenoberbau, insbesondere für den schnell verfügbaren Neubau, die Rekonstruktion oder für Reparaturzwecke, sind Einbaugemische mit thermoplastischen Bindemitteln unverzichtbar geworden. Bei der Herstellung von Tragschichten für den Straßenoberbau werden deshalb bitumengebundene Zuschlagstoffgemische bei ordnungsgemäßem Einbau gegenüber Tragschichten aus Zementbeton zumindest als gleichwertig betrachtet. Im Interesse der Nutzbarkeit des Vorteils bitumengebundener Tragschichten im Straßenoberbau fehlt es in Ländern ohne ausreichendes eigenes Bitumen-Aufkommen nicht an Versuchen, Lösungen mitteilweisem oder völligem Ersatz des Bitumens in thermoplastischen Tragschichten zu entwickeln. - .

So wird bereits in der DE-PS 804423 angeregt, die gewünschte elastische Eigenschaft von Tragschichten im Verkehrsbau durch das Dispergieren eines Anteiles Bitumen in Wasser, dem zugleich hydraulischen Bindemittel zugegeben ist, zu erreichen. Mit der DE-PS 2265308 wird ein Verfahren zum Herstellen eines Baustoffes für den Straßenoberbau bekannt gemacht, das die parallele Herstellung eines größeren Teiles hydraulisch abbindenden Zuschlagstoffgemisches sowie getrennt davon eines kleineren Teiles thermoplastisch verfestigungsfähigen Zuschlagstoffgemisches unter Einsatz von Bitumen oder Teer und den anschließenden gemeinsamen Einbau nach vorangegangener grober Vermischung vorsieht.

Einen weiteren Vorschlag zur Substitution von Bitumen in Straßenbaustoffen enthält die DE-OS 3001078. Er sieht vor, ein ausreichend qualifiziertes Straßenbaubindemittel durch Desintegrieren von zerkleinerter Kohle und/oder ähnlichen kohlenstoffhaltigen Rohstoffen, denen hochsiedende Lösungsmittel und weitere hochsiedende Kohlenwasserstoff-Fraktionen homogen zugesetzt werden, zu erhalten.

Schließlich wurde mit der DD 215793 ein Baustoff für den Straßenoberbau aus bitumen-und teerhaltigen Sekundärrohstoffen beschrieben, mit dem energetische und materialökonomische Aufwandssenkungen erreicht werden sollen. Dieser Baustoff wird vorschlagsgemäß aus bruchschollenartigem oder zerkleinertem Aufbruchmaterial bituminöser Staßenbeläge erzeugt, dem teerhaltige Abprodukte aus der Braunkohlenverkokung bei Temperaturen zwischen 120 und 180°C zugemischt werden.

Die bisher bekannten Lösungen setzen damit immer mehrere Bedingungen voraus, die den Einsatz von verfügbaren Abprodukten aus der Braunkohlen-Druckvergasung praktisch ausschließen. Das betrifft erstens den Einsatz von hochwertigen Hartgesteinskörnungen als hauptsächliche Zuschlagstoff-Komponente und zweitens die Duldung von Wasser im Baustoff-Gemisch nur bei gleichzeitiger Anwesenheit von wasserverbindenden hydraulisch wirksamen Füllstoffen oder Bindemitteln. Nach den unterbreiteten Vorschlägen wird auch immer im Falle des empfohlenen Einsatzes von Gemischen aus verschiedenen Kohlenwasserstoff-Fraktionen das Abstrippen niedrigsiedender Anteile vor der vorgesehenen Verwendung als Komponente des thermoplastischen Bindemittels für erforderlich gehalten.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist das kostengünstige Herstellen von Tragschichten für den Straßenoberbau.

Die erfindungsgemäße Lösung soll die Nachteile der bekannten Lösungsvorschläge nicht mehr aufweisen und zugleich eine kostengünstige und technisch vorteilhafte Verwertung von Anfallstoffgemischen der Braunkohlen-Druckvergasung ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Herstellungs- und Verarbeitungsbedingungen aufzufinden, mit deren Hilfe Baustoffgemische für die Fertigung von Tragschichten im Verkehrsbau auf der Grundlage örtlich verfügbarer Gesteinszuschläge und und braunkohlenstämmiger teerhaltiger Abprodukte hergestellt werden können.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die gestellte Aufgabe gelöst werden kann, wenn zugleich zwei entscheidende Eingriffe in die bisher bekannte Verfahrensweise vorgenommen werden. Beim erfindungsgemäßen Vorgehen ist es einmal erforderlich, zumindest einen wesentlichen Anteil von besonders weichen und damit porösen Gesteinsbaustoffen im verwendeten Zuschlagstoffgemisch zu berücksichtigen. Das Erreichen der erfindungsgemäßen Zielstellung setzt zum anderen voraus, ein Bindemittel mit einem Anteil niedrigviskoser Phasen, vorzugsweise wäßriger Phasen, anzuwenden.

Bei geeigneter Abstimmung zwischen dem Gehalt poriger Zuschlagstoffe in den eingesetzten Gemischen aus verschiedenen Gesteinskörnungen und.dem Gehalt besonders niedrig-viskoser Binderhittelphasen im eingesetzten Bindemittelgemisch kommt es offensichtlich zu wirksameren Benetzungen einzelner Gesteinskörner im Oberflächenbereich mit Bindemittel, als das bei der Verwendung bekannter Bindemittel und bei der Anwendung bekannter Verarbeitungstechniken beobachtet werden kann. Die verbesserte Benetzung wesentlicher Anteile der Zuschlagstoffkörner bewirkt offenbar die deutlich stabilere Verzahnung der Gesteinsbaustoffe in der Bindemittelmatrix und damit die erhöhte Tragfähigkeit des erzeugten Baustoffgemisches gegenüber der Tragfähigkeit, die unter der Voraussetzung bekannter Herstellungsverfahren aus den angewendeten Gesteinsbaustoffen zu erwarten sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von Tragschichten für den Straßenoberbau Gesteinskörnungen mit an sich bekannten Komabstufungen verwendet werden, die einen Anteil von wenigstens 30% dolomitischem Weichkalkstein oder vergleichbarer Materialien, beispielsweise Porphyrtuffe, enthalten. Diese Gesteinskörnungen werden gegebenenfalls gemeinsam mit einzusetzenden Füllstoffen aufgeheizt und mit ebenfalls aufgeheiztem Bindemittel innig vermischt. Als Bindemittel kommt ein teerhaltiges Bindemittel in Form eines Gemisches aus 5 bis 10% Wasser, 4 bis 20% anorganischen und/oder organischen Feststoffen im Kornbereich von 0 bis 2mm und 65 bis 90% Kohlenwasserstoffe zum Einsatz.

Die Einsatzkomponenten werden bei Temperaturen zwischen 65 und 85⁰C im Verhältnis von 7,5 bis 20 Teilen Zuschlagstoffgemisch zu 1 Teil Bindemittel vermischt. Vorteilhafterweise werden die anorganischen Feststoffe des Bindemittels auf die Fraktion 0 bis 2 mm des Zuschlagstoffgemischs angerechnet.

Der Einbau des Gemisches des erfindungsgemäß zusammengestellten Gesteinsbaustoffen und den vorgeschlagenen Bindemittel-Zusammensetzungen sowie die Verdichtung zurTragschicht wird unter Einsatz an sich bekanntertechnischer Mittel vorgenommen, wobei jedoch noch Gemischtemperaturen von wenigstens 50⁰C gewährleistet sein müssen.

Zur Vermeidung von unerwünschten Auswaschungen von Stoffen aus der Tragschicht sowie zur Ausschaltung von Frostgefährdungen der vorschlagsgemäß hergestellten Tragschicht ist deren Aufbau auf ordnungsgemäß vorbereiteten Unterbau vorzunehmen. Außerdem ist das nachfolgende Versiegeln derTragschicht durch ein- oder mehrmaliges Oberflächen-Nachbehandeln in bekannter Weise vorzusehen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als teerhaltiges Bindemittel ein

Anfallstoff aus der Braunkohlen-Druckvergasung in Form eines Staubdickteeres verwendet. -

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen in der geschaffenen Möglichkeit, aus vergleichsweise bisher nicht in die bitumengebundene Bauweise von Tragschichten für den Straßenoberbau einbezogenen Gesteinsbaustoffen und aus nicht oder aus unzureichend geeignet erscheinenden Bindemitteln für den Straßenoberbau klassifizierbare Tragschichten herzustellen.

Neben der damit erreichbaren Verbesserung der Versorgungssicherheit hinsichtlich der bereitzustellenden Zuschlagstoffe und Bindemittel werden wirtschaftliche Effekte wirksam, die im wesentlichen aus den geringeren Kosten für die Einsatzstoffe und aus den vergleichsweise geringeren Verarbeitungstemperaturen resultieren.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Ausführungsbeispiel *

Es wurde ein Gemisch aus verschiedenen Gesteinsbaustoffen in Form von 45 Ma.-% dolomitischen Weichkalkstein in der Korngruppe 4 bis 11 mm, von42Ma.-% Brechsand aus Hartkalkstein in der Korngruppe 0 bis 4mm und von 13Ma.-% Natursand in der Korngruppe 0 bis 2 mm hergestellt.

Zugleich wurde ein teerhaltiges Bindemittel aus 9 Ma.-% Wasser, aus 19 Ma.-% Feststoffen in der Korngruppe 0 bis 2 mm und aus 72 Ma.-% verschiedener Kohlenwasserstoffe in Form eines bei der Braunkohlen-Druckversorgung anfallenden Staubdickteeres bereitgestellt.

Nach Aufheizung der vorgenannten Einsatzstoffe auf eine mittlere Temperatur von etwa 70°C wurden die Komponenten im Verhältnis von 1 Teil Bindemittel zu 7,7 Teilen Gesteinsbaustoffen vermischt.

Hergestellte Prüfkörper wurden dem sogenannten Marshall-Test nach TGL 20801 unterzogen.

Die Marshallstabilität lag bei 4O⁰C bei 6,7kN und bei 60°C bei 4,OkN. Es wurde ein Fließwert bei 4O⁰C in Höhe von 30 Viomm erreicht.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zur Herstellung von Tragschichten für den Straßenoberbau durch das Vermischen und Aufheizen kornabgestufter Gesteinskörnungen und bedarfsweisen Füllstoffeinsatz, das anschließende Zusetzen und homogene Einarbeiten eines erhitzten teerhaltigen Bindemittels, das Einbauen und Verdichten des Mischgutes auf vorbereiteten Unterbau und durch das nachfolgende Versiegeln der hergestellten Konstruktionsschicht durch ein- oder mehrmaliges Oberflächen-Nachbehandeln, gekennzeichnet dadurch, daß Zuschlagstoffgemische mit ansich bekannten Kornabstufungen, jedoch mit einem Anteil von wenigstens 30% dolomitischen Weichkalkstein, eingesetzt und als teerhaltiges Bindemittel ein Gemisch aus 5 bis 10% Wasser, 4 bis 20% anorganischen und/oder organischen Feststoffen im Kornbereich von 0 bis 2 mm und 65 bis 90% Kohlenwasserstoffen verwendet wird, wobei die Einsatzkomponenten bei Temperaturen zwischen 65 und 85⁰C im Verhältnis von 7,5 bis 20 Masseteilen Zuschlagstoffgemisch zu 1 Teil Bindemittel innig vermischt und der Einbau des Gemischs und seine Verdichtung bei einer Gemischtemperatur von wenigstens 5O⁰C vorgenommen wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als teerhaltiges Bindemittel ein Anfallstoff aus der Braunkohlen-Druckvergasung verwendet wird.