DK154513B - Fremgangsmaade til fremstilling af en med staalfibre forstaerket bituminoes belaegning - Google Patents

Description

i

DK 154513 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af en med stålfibre forstærket bituminøs belægning af den i hovedkravets indledning angivne art.

5 Ved fremstillingen af en bituminøs belægning blandes ved kendte fremgangsmåder en blanding af faste tilslagsstoffer med et bituminøst bindemiddel. Denne blanding kaldes, så længe bindemidlet er så at sige flydende, også det varme belægningsmateriale eller varmtblandings-10 godset. Ved betegnelsen "blanding af faste tilslagsstoffer" skal i reglen forstås en blanding bestående i det væsentlige af forskellige ral- og/eller grusfraktioner og stenmel, medens der ved begrebet "bituminøst bindemiddel" skal forstås bitumen, tjære eller en blanding af 15 begge disse.

Et sådant bindemiddel har som bekendt den egenskab, at det ved forhøjede temperaturer er i besiddelse af en flydefærdighed, der kan sammenlignes med en væskes, idet 20 flydefærdigheden aftager med faldende temperatur, uden dog helt at gå tabt.

Det ovenfor nævnte varmtblandingsgods leveres ved fremstillingen af den bituminøse belægning varmt enten in 25 situ eller, hvad der hyppigt sker, som en slags halvfabrikata på byggepladsen. På arbejdsstedet bliver varmt-blandingsgodset påført det underlag, der skal beklædes med bituminøs belægning {i reglen et ral- eller et skærveleje) f. eks. ved hjælp af en udlægger, hvorefter der 30 komprimeres. Kompressionen sker ved udøvelse af et tryk (f. eks. med valser), der sammenpresser faststofblandingens korn tættere, og hvorved det bituminøse bindemiddel presses ind i de tilbageværende mellemrum.

35 2

DK 154513 B

Det er velkendt, at overfladerne af bituminøse belægninger, der til stadighed belastes på et og samme sted (f.eks. langs hjulsporene af automobilhjul), deformeres tilsvarende. Denne deformation skyldes ikke blot slid, 5 men også en kun langsomt fremadskridende plastisk deformation af belægningen, der før eller senere fører til brud eller afskalning af den bituminøse belægning, når den ikke længere har tilstrækkelig tykkelse.

10 Det er kendt at anvende fiberarmerede belægningsmaterialer af ovennævnte art, hvor formålet med fiberarmeringen er tilvejebringelse af forøgede slid- og styrkeegenskaber.

15 I DE offentliggørelsesskrift nr. 1 784 576 beskrives således en fremgangsmåde til fremstilling af vejbelægninger, ved hvilken der først anbringes et første lag af fiberfrit varmt belægningsmateriale, som derpå påføres en metalfibermåtte, et metalfibertæppe eller metalfiber- 20 tråde, hvorefter der påføres et andet lag af fiberfrit varmt belægningsmateriale. Ved valsning af disse lag fås en armeret belægning med en inhomogen fordeling af fibre i tæpper, måtter eller tråde.

25 I FR patentskrift nr. 472 981 beskrives små metalliske armeringslegemer, der kan inkorporeres i tilfældig orden i blandt andet beton- og bitumenbelægninger til forstærkning af disse. Disse armeringslegemer kan være udformet som korte stifter, men f. eks. også være S- eller 30 U-formede. Disse armeringslegemer vil imidlertid kun undergå ubetydelig deformation efter valsning af den belægning, hvori de indgår, således at de ikke vil sammenfiltres indbyrdes og med de faste tilslagsstoffer ved valsning.

35

DK 154513B

3 I PR patentskrift nr. 2 280 745 beskrives en fremgangsmåde til fremstilling af bituminøse vejbelægninger, ved hvilken der anvendes armeringsmaterialer i form af smalle strimler af et syntetisk materiale, f. eks. brugte 5 flasker og beholdere af PVC, polystyren eller polyethy-len. Typiske dimensioner for disse strimler er: længde: 20-100 mm, bredde: 3-10 mm. Disse strimler angives at hæfte godt fast i belægningsmaterialet, fordi de delvis opløses i dette. Som forstærkningselementer må disse 10 strimler dog karakteriseres som svage og særdeles elastiske.

I US patentskrift nr. 3 650 785, som angår fiberforstær-ket beton og en fremgangsmåde til fremstilling af denne, 15 omtales fiberforstærkede asfalt- og bitumenmaterialer kort i spalte 12, linie 50-75. Stålfiberarmerede asfalt-og bitumenmaterialer og fremgangsmåden til fremstilling af disse omtales ikke.

20 Skønt det således er kendt at fremstille fiberarmerede, bl.a. stålfiberarmerede bituminøse belægninger, lader de kendte materialer en del tilbage at ønske, og den til grund for den foreliggende opfindelse liggende opgave går derfor ud på at tilvejebringe en fremgangsmåde af 25 den indledningsvis angivne art, ved hvilken det er muligt at opnå en betydeligt sejere bituminøs belægning med forøget brudstyrke.

Det har nu vist sig, at denne opgave kan løses ved en 30 fremgangsmåde af den indledningsvis angivne art, som er ejendommelig ved, at stålfibrene tilsættes til de faste tilslagsstoffer eller det varmebelægningsmateriale i løs form og blandes dermed, før det varme belægningsmateriale påføres underlaget.

35

DK 154513 B

4

Det er ganske vist kendt fra USA patent nr. 3 429 094 at anvende korte metaltråde og også ståltråde til armering af beton. I dette tilfælde er imidlertid den fælles virkning af cement (som bindemiddel) og ståltråde funda-5 mentalt forskellig. Vedhæftningen af cementen på de enkelte tråde kan sammenlignes med et "mikroskopisk indgreb", fordi trådenes overflade angribes kemisk under cementens afbinding dvs. påvirkes, og den endnu flydende cementvælling lagrer sig på disse påvirkede overflader.

10 Efter afbindingen (en ireversibel proces) er cementen blevet til et fast materiale, der af de tidligere beskrevne årsager klæber på metaltrådene. Under fortætningen (dvs. vibreringen) af den endnu flydende betonblanding udøves intet tryk på denne, derimod uddrives der 15 kun luftindeslutninger fra betonblandingen i form af opstigende bobler. De i betonblandingen tilstedeværende metaltråde deformeres derfor praktisk taget ikke, men befugtes kun rundt om af cementvællingen, hvorved de i tilfældig orden bliver forankret i betonen.

20

Forskellig herfra er imidlertid sammenspillet mellem stålfibre og de øvrige komponenter i den omhandlede bi-tuminøse belægning. For det første udsættes stålfibrene i det bituminøse bindemiddel ikke for noget kemisk over-25 fladeangreb.

Når det bituminøse bindemiddel således bliver fast ved afkølingen, sker der udelukkende et mekanisk indgreb mellem dette og stålfibrene, fordi bindemidlet kun "klæ-30 ber" til stålfibrene. Dette er også grunden til, at man inden for fagområdet indtil nu ikke i praksis har anvendt metallisk armering af bituminøse belægninger.

Yderligere deformeres stålfibrene i den omhandlede bituminøse belægning under fortætningsfasen, der, som alle-35

DK 154513B

5 rede nævnt, sker ved hjælp af ydre trykpåvirkning, bort fra deres oprindelige form, således at de dels bringes til at omklamre tilslagsstoffernes partikler i belægningen - dels filtres ind i hinanden, således at der i den 5 omhandlede bituminøse belægning ud over faste mod hinanden sammenpressede partikler af tilslagsstoffer dannes en art filtret stålfibervæv, der- "sammenklæbet" med det bituminøse bindemiddel - holder tilslagsstoffernes partikler kraftigt sammen. Dersom den omhandlede bitumi-10 nøse belægning ved brug udsættes for en belastning, forøges dette indgreb mellem bindemidlet og stålfibrene i det øjeblik belastningen sker, således at der opstår en betydeligt forøget brudstyrke, især da stålfibrene i betragtelig grad bidrager til at trykbelastningen på 15 stærkt afgrænsede steder af belægningen fordeles på en større flade.

Trykforsøg på små prøver af den omhandlede bituminøse belægning viser, at det er muligt at deformere den bitu-20 minøse belægning med de hidtidige prøvemetoder, men der skete intet brud, dvs. ingen itubrydning af prøvestykkerne.

Da stålfibrene i produktet fremstillet ved den her om-25 handlede fremgangsmåde som tidligere nævnt under fortætningsfasen bøjes ud af deres oprindelige form, og således på en vis måde er forspændt, opnår man også en vis regenerationsmulighed på den måde, at en indtrådt deformation delvis glattes ud, idet denne mekanisme naturlig-30 vis også er temperaturafhængig. Endelig er den omhandlede bituminøse belægning takket være stålfibrene også i besiddelse af en betydeligt større varmeledningsevne.

Den forøgede varmeledningsevne forhindrer i udstrakt grad varmedeformation af belægningens overflade, idet en 35

DK 154513 B

6 sådan varmedeformation ved kendte belægninger, f.eks. som følge af stærkt solskin, fører til at bindemidlet på overfladen giver sig til at flyde.

5 Et udførelseseksempel af en belægning fremstillet ved hjælp af fremgangsmåden ifølge opfindelsen er nærmere beskrevet på tegningen, hvor fig. 1 viser en strukturafbildning gennem varmtblan-10 dingsgodset, hvori stålfibre af endelig længde er indlejret, fig. 2 viser en strukturafbildning af en belægning fremstillet med varmtblandingsgodset fra fig. 1 efter !;om-15 primeringsfasen, og fig. 3 og 4 viser eksempler på korte stålfibre, i den form som de anvendes til oparbejdning af varmtblandingsgodset fra fig. 1.

20

Fig. 1 viser skematisk en strukturafbildning af varmtblandingsgodset 10. Tilslagsmaterialets partikler er betegnet med 11, det mere eller mindre flydende bituminøse bindemiddel (der er skraveret) er betegnet 12, og de 25 endnu tilstedeværende luftindeslutninger er betegnet med 13. I denne blanding findes indlejret i tilfældig orden i det væsentlige rette korte stålfibre 14.

30 i 35 7

DK 154513 B

Sammensætningen af varmtblandingsgodset fra fig. 1 kan f. eks. være følgende (angivet i vægtprocent):

Tilslagsmateriale I II

5

Sand 0 - 3 mm 28 - 30% 39,23% (uvasket)

Grus 3 - 6 mm 15 - 16% 0,96% 10

Grus 6 - 10 mm 44 - 47% ----

Grus 10 - 16 mm ------ 49,76% 15 Fyldmasse (støv) 4-5% 3,83%

Stålfibre 1,8 - 2,5% 1,92%

Bitumen (B 60 - 70) 6,1 - 6,7% 4,30% 20

Sammensætningen fra eksempel II egner sig særligt til stærkt befærdede gadebelægninger.

25 30 35

DK 154513B

8

Af fig. 1 kan det ses, at det bituminøse bindemiddel 12 'takket være sin krybeevne befugter den største del af overfladen på partiklerne 11 og også kryber langs fibrene 14. Stålfibrene 14 kan f. eks. have en længde på 25 5 mm og have et rundt tværsnit med en diameter på 0,3 -0,5 mm eller også et rektangulært tværsnit på ca. 0,25 x 0,5 mm.

Fig. 2 viser strukturafbildningen af en omhandlet bitu-10 minøs belægning 20 efter komprimering af varmtblandings-godset fra fig. 1. Komprimeringen sker, således som allerede angivet, ved udøvelse af et ydre tryk på varmt-blandingsgodset f. eks. ved hjælp af valser. Dette tryk bevirker til en vis grad en gennemblanding af blandingen 15 fra fig. 1, hvorved luf tindeslutningerne .13 for største delen presses ud. Partiklerne 11 trykkes herved nærmere mod hinanden, og det bituminøse bindemiddel 12 presses ind i de endnu tilbageblevne mellemrum mellem partiklerne 11. De oprindeligt rette fibre bukkes ved denne på-20 virkning, hvilket bevirker, dels at partiklerne 11 omslynges, dels at de gensidigt kommer til at hænge sammen i en slags filtret trådvæv.

Fibrene kan som allerede nævnt have et rundt tværsnit 25 som i fig. 4, men de kan også med fordel have et firkantet, specielt rektangulært tværsnit, som afbildet i fig.

3.

Hensigtmæssigt afstemmes fibrenes længde efter den 30 største fraktion af tilslagsmaterialet. Til dette formål er en længde, der er større end middel-korngennemsnits-størrelsen af den største fraktion den mest hensigtsmæssige også med henblik på oparbejdningen af varmtblan-dingsgodset.

35

DK 154513B

9

Tilsætningen af.fibrene kan som nævnt' foregå ved, at de iblandes fasts tof •’•blandingen under blandingen eller under iblandingen af det (varme) bituminøse bindemiddel.

5 10 15 20 25 30 35

Claims (3)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en med stålfibre 5 forstærket bituminøs belægning, ved hvilken en blanding af faste tilslagsstoffer blandes med et bituminøst bindemiddel i flydende tilstand, hvorpå det herved fremstillede varme belægningsmateriale påføres et underlag, der skal belægges med den bituminøse belægning, hvoref-10 ter denne komprimeres, kendetegnet ved, at stålfibrene tilsættes til de faste tilslagsstoffer eller det varme belægningsmateriale i løs form og blandes dermed, før det varme belægningsmateriale påføres underlaget. 15

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at indholdet af stålfibre i det varme belægningsmateriale udgør 0,1-4 vægt-%, beregnet på mængden af varmt belægningsmateriale. 20

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegne t ved, at stålfibrenes længde er større end kornstørrelsen af den groveste del af de faste tilslagsstoffer . 25 30 35