NO833251L - Asfaltveidekkeblanding inneholdende diatomittfyllstoff og fremgangsmaate ved blanding av samme - Google Patents

Abstract

Veidekkemateriale med høyt asfaltinnhold og inneholdende diatomitt. Diatomitten stabiliserer den ytterligere asfalt og forhindrer utsondring, spordannelse og forskyvning.iatomitten må være tilstede i en tilstrekkelig mengde til å adsorbere i det minste asfaltoverskuddet og fortrinnsvis all asfalt som er tilstede i blandingen. En fremgangsmåte for å beregne dette optimale diatomittinnhold er angitt. Dessuten er en fremgangsmåte for å tilsette diatomitten til blandingen for å oppnå minimal beskadigelse av diatomene beskrevet. I

Description

Oppfinnelsens bakgrunn og opp s ummer i ng av oppfinnelsen

Utviklingsarbeide med .asf altveidekkematerialer er

blitt utført i flere år av flere personer. I løpet av disse undersøkelser er praktisk talt hvert materiale som folk har kjennskap til, omfattende diatoméjord (diatomitt) blitt undersøkt som tilsetningsmiddel til ; veidekkeblandinger. Imidlertid førte enkelte forsøk på å anvende diatomitt som fyllstoff i standard asfaltblandinger til blandinger som var for "suppelignende". Disse resultater kunne tas som en antydning om at anvendelse av diatomitt i veidekkematerialer med høyt asfaltinnhold (dvs. belegningsmaterialer med asfaltinnhold av 10-65% over normale konsentrasjoner) ville være uegnet. Dessuten har publiserte resultater av laboratorieforsøk som er blitt utført av Asphalt Institute i 1960, antydet at diatomittholdige blandinger er til-bøyelige til å være ømfintlige overfor vann (dvs. de adsorberte vann, hvorved blandingens kohesjonsfasthet ble redusert, hvilket førte til at belegget sviktet).

I en blanding for vei- eller fortausdekker utgjør

asfalt pluss finstoffer; (materiale som passerer gjennom en 200 mesh sikt) mastiksen. Asfaltmastiksen sammen med det findelte aggregat (aggregater som passerer gjennom en nr. 8 eller nr.io mesh sikt) funksjonerer hovedsakelig som hva som kan betegnes som mørtelen og holder de store aggregater sammen. For en stadard mastiks vil desto tynnere filmbelegget er, jo sterkere bindingen og jo sterkere dekkets stabilitet være. Tynne filmbelegg av asfalt tørker imidlertid ut eller herder hurtigere. Straks asfalten herder og mister sin føyelighet, avtar dens motstandsdyktig-het mot trafikkbelastning, hvorved dekket kjøres opp og

sprekker slik at det må skiftes ut. Hittil har derfor asfaltleggere måttet ofre kohésjonsfastheten til fordel for dekkets levealder. Dessuten er de fleste aggregater og fyllstoffer ikke istand til å hindre at asfalten flyter, slik at dekker med høyt asfaltinnhold normalt ikke kan anvendes uten utsondring, spordannelse eller forskyvning eller en eller annen kombinasjon av disse.

Ved den foreliggende oppfinnelse blir en slik ofring unødvendig. Det har vist seg at dersom diatomitt tilsettes til blandinger med høyt asfaltinnhold i slike mengder som i det minste er tilstrekkelige til å a.dsorbere asfaltoverskuddet og som fortrinnsvis er tilstrekkelige til teoretisk å adsorbere hele asfaltmengden, kan en blanding med optimal kohesjonsfasthet. log forlenget levealder for dekket oppnås. Dette skyldes den kjensgjerning at adsorpsjonen av asfalten holder asfaltmastiksens filmtykkelse på dens optimale minimumstykkelse og samtidig danner et tykkere mørtellag som skjermer mastiksbindingsgrenseflaten mellom aggregat-partikler mot atmosfæren og mot vann, hvorved dekkets eld-ningsherdningsgrad (oxydasjon) og ømfintlighet overfor vann reduseres. Dessuten øker diatomitt motstand mot asfaltflyting i en slik grad at utsondring, spordannelse og forskyvning av dekket effektivt blir holdt på et minimum. Dersom diatomittmengden i blandingen begrenses til en mengde som ikke er vesentlig større enn den mengde som er istand til å adsorbere all asfalt i disse blandinger med høyt asfaltinnhold, kan ømfintligheten overfor vann unngås.

En ytterligere fordel ved denne diatomittholdige blanding er at den bevarer sin motstandsevne mot skliing. En av de variable som bidrar til tap av motstandsevne mot skliing i et dekke, er at dekket trykkes sammen under trafikkbelastning, hvorved hulromsinnholdet reduseres og dermed vann-gjennomtrengeligheten gjennom dekkets overflate. For en mindre gjennomtrengelig overflate avtar dreneringen av vann, og dette øker faren for vannplaning og skliing. En rekke diatomittholdige blandinger er istand til å motstå oversammenpressing og opprettholder en tilstrekkelig mengde hulrom under trafikkbelastning til at gjennomtrengeligheten sikres. Disse hulrom gir plass for at vannet som er oppfanget mellom kjøretøydekket og veidekket kan unnvike, hvorved sannsynligheten for vannplaning og skliing reduseres. Dessuten bidrar diatomitten til at mørtelandelen av en hvilken som helst belegningsblanding får slitasjemotstands-evne som sterkt reduserer den hastighet med hvilken asfalten og sand eroderes fra dekket, hvilket på sin side hindrer at de større aggregater eksponeres slik at de beskyttes mot polering. Eksponering og polering av visse typer av aggregater gjør at endog et veldrenert veidekke blir glatt.

Den foreliggende oppfinnelse løser også de tidligere problemer i forbindelse med diatomittblandingens konsistens. Vanlig praksis i satsvise blandeanlegg for veidekkebelegnings-midler omfatter tørrblanding av det varme aggregat og eventuelt mineralfyllstoff før den flytende asfalt tilsettes. Dette ble antatt å være nødvendig for å oppnå en skikkelig dispergering av fyllstoffet i blandingen og for å unngå klumpdannelse. Det ble dessuten antatt at en forlenget blandetid efter at asfalten var blitt tilsatt, var nødvendig for å sikre fullstendig belegning av mineralfyllstoffet for å unngå ømfintlighet overfor vann.

Ved fremstilling av blandingene har det ifølge oppfinnelsen vist seg at en forhåndsblanding av diatomitten med aggregatet førte til at diatomene ble knust, hvorved den erholdte blanding ble "suppelignende"..Den foreliggende fremgangsmåte omfatter forhåndsblanding av komponentene av aggregatet (som regel sand og sten), tilsetning av asfalten, blanding i en vanlig periode som fører til at aggregatet blir omhyggelig belagt med asfalt, og påfølgende tilsetning av diatomitten til blandingen. Det er overraskende at diatomitten er istand til å bli tilfredsstillende dispergert i blandingen selv om den tilsettes så sent under blandeprosessen. Diatomene utsettes dessuten ikke for de knuse-. virkninger som er blitt notert ved den vanlige metode. Asfalten virker tilsynelatende som et dempningsmiddel eller smøremiddel for diatomene og beskytter disse mot slitasje-påvirkningen av aggregatet. Dessuten har det ifølge oppfinnelsen vist seg unødvendig å fortsette blandingen i lang tid efter at diatomitten er blitt tilsatt. En tilfredsstillende belegning og dispergering kan oppnås i løpet av et minutt eller kortere. Det foretrekkes i virkeligheten at hvert av blandetrinnene utføres i løpet av 0,5 minutt eller kortere.

Andre særtrekk, egenskaper og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil tydelig fremstå efter at den følgende beskrivelse er blitt lest.

Kortfattet beskrivelse av tegningene

Fig. 1 er et forstørret bilde med en forstørrelse på 250X av en diatomittkvalitet som kan anvendes ifølge den foreliggende oppfinnelse, Fig. 2 viser skjematisk to partikler i kjente blandinger med høyt asfaltinnhold, Fig. 2B viser skjematisk to partikler i den foreliggende diatomittholdige asfalt,

Fig. 3 viser grafisk den forbedring i varigheten som

kan forventes med den diatomittmodifiserte blanding med høyt asfaltinnhold, Fig. 4 er et diagram som viser virkningen av vann på forskjellige blandinger som inneholder og ikke inneholder diatomitt, Fig. 5A-D er fotografier av kjerneprøver av virkelige veidekker efter å ha vært utsatt for tung trafikk i 11 måneder.

Detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelsesformer

Fig. 1 er en 25OX forstørrelse av én diatomittype som har vist seg egnet for anvendelse i veidekkeblandingen ifølge den foreliggende oppfinnelse. Denne diatomittkvalitet selges under varemerket "Celite" 292 og er tilgjengelig fra Manville Products Corporation. En av de.primære funksjoner for et fyllstoffmateriale i en veidekkeblanding med høyt asfaltinnhold er å fortykke mastiksen og hemme flyting av. asfalten. Fyllstoffets evne til å hemme flyting vil være en hovedfaktor hva gjelder å bestemme hvor meget ytterligere asfalt kan tilsettes uten at asfalten siger eller utsondres fra veidekket ved leggingen eller, ved påfølgende tung trafikkbelastning. Det finnes en direkte sammenheng mellom mengden av ytterligere asfalt og økningen av veidekkets levealder (omkostningsfaktorer er en motvirkende avveining). Kalksten som er et vanlig fyllstoff, har et partikkelover-flateareal av 0,05 m 2/g materiale og er et sammenlignings-middel.. Den ovennevnte "Celite" 292 har et partikkelover-flateareal av 12 m 2/g materiale. Dette innebærer at denne spesielle diatomittkvalitet har 240 ganger kalkstenenes over flateareal pr. vektenhet. Da motstand mot flyting er direkte proporsjonal med overflatefriksjonen (og derfor med overflatearealet), er denne diatomittkvalitet 240 ganger mer effektiv for stabilisering av veidekkeblandinger med høyt asfaltinnhold enn kalksten. Diatomenes innvendige struktur øker dessuten dette fyllstoffs evne til å holde på asfalten straks det har absorbert asfalten. Kombinasjonen av stort overflateareal og innvendig struktur gir en "fil-treringsbarriere" for den viskøse asfalt. Denne barriere ville måtte utsettes for et trykk som er flere ganger større enn det som utøves ved tung lastebiltrafikk, for at dens motstandsevne mot flyting skal kunne overvinnes.

Til tross for diatomitts evne til å stabilisere veidekkeblandinger med høyt asfaltinnhold er den aldri blitt anvendt for slike blandinger. Blandinger med standard asfaltinnhold og med diatomitt ble ved laboratorieforsøk ut-ført i 1960-årene av Asphalt Institute angitt å være utsatt for nedbrytning av vann med mindre forholdsregler ble tatt.

De forholdsregler som ble antatt å være nødvendige, omfattet forhåndsblanding av diatomitten med asfalten før aggregatet ble tilsatt, for å oppnå en tilstrekkelig belegning av diatomitten for derved å begrense dens evne til å absorbere vann. En slik forholdsregel begrenset den diatomittmengde som kunne anvendes i blandingen• til under 1 vekt% på grunn av den forårsakede stivhet og skumdannelse. Denne metode krevet også betydelig lengre blandetid. Denne begrensning hva gjelder den anvendte diatomittmengde begrenset de potensielle fordeler ved tilsetning av diatomitt til blandingen. Dessuten førte blanding av diatomitt i veidekkeblandingen på vanlig måte, dvs. ved tørrblanding av aggregatet og diatomitten for å oppnå en skikkelig dispergering før asfalten ble tilsatt, til at diatomene ble utsatt for slitasje av aggregatet, hvilket reduserte diatomene til et pulver som gjorde at blandingen ble "suppelignende". En høy prosent av den knuste diatomitt ble dessuten tatt av luften og ble fjernet fra støvoppsamleren. På grunn av disse blandingers suppelignende konsistens måtte, i det minste i ett tilfelle som patentsøkerne kjenner til, hele den fremstilte sats vrakes, og forsøk på å anvende diatomitt som fyllstoff ble stanset.

Det tas ved den foreliggende oppfinnelse sikte på å tilveiebringe: en fremgangsmåte som selv om den står i motsetning til etablerte metoder for blanding av veidekkematerialer, har vist seg å være effektiv. Denne fremgangsmåte omfatter blanding og oppvarming av aaaregatkomponentene (i alminnelighet sand og sten) i en kollergang . eller lignende, tilsetning og blanding av asfalten med aggregatet og til sist tilsetning av diatomitten til blandingen, idet en for-holdsvis kort blandetid er nødvendig for å oppnå dispergering av diatomitten. Som nevnt står dette i motsetning til etablerte metoder som foreskriver at mineralfyllstoff må tilsettes til aggregatet tidlig under blandeprosessen for å oppnå en skikkelig dispergering. Dette var spesielt korrekt i forbindelse med asbest som er det eneste fyllstoff før denne oppfinnelse som har vist seg effektivt ved stabilisering av veidekkeblandinger med høyt asfaltinnhold. Betydelige mengder av forhåndsblandede aggregater og lange blandetider efter at asfalten var blitt tilsatt, var nødvendige i forbindelse med asbest for å oppnå denønskede dispergering, hindre klumpdannelse og oppnå et tilstrekkelig asf altbeleg.g på fibrene. I motsetning hertil kan hvert av blandetrinnene ifølge den forleliggende oppfinnelse avsluttes i løpet av 1 minutt eller kortere, og fortrinnsvis i løpet av 0,5 minutt eller kortere. Asfalten belegger tilsynelatende aggregatet og skjermer og smører diatomitten mot aggregatets slipe-virkning. Dessuten er eksponeringstiden som skyldes blandingen, blitt redusert slik at diatomene blir ytterligere beskyttet.

Ved fremstilling av tre forskjellige prøveblandinger ifølge oppfinnelsen ble aggregatet som typisk utgjorde 75-90 vekt% av blandingen og som i dette tilfelle var 35% grov sten (medianstørrelse 1,27 cm diameter), 30% middels grov sten (0,34 cm diameter eller, mindre) og 35% sand funder mesh nr. 10), f orhåndsblandet. i 15 sekunder i en Tcollergang før asfalten (inntrengningsgrad 55-100) ble tilsatt, og i ytterligere 15 sekunder før diatomitten ble tilsatt. Fordi diatomitten måtte dumpes for hånd fra sekkene, varierte den nødvendige tid for tilsetningen av diatomitten til kollergang fra 5 til 20 sekunder i avhengighet av den diatomittmengde som ble tilsatt. Efter at diatomitten var blitt tilsatt, ble blandingen blandet i 10 sekunder (den samlede blandetid for å oppnå gjennomsnittlig 1839 kg asfaltblanding varierte fra 45 til 60 sekunder). I fremtiden vil diatomitten bli pakket i plastsekker av f.eks."Tyvek-plast som er tilgjengelig fra du Pont og som vil smelte ved 143°C uten å efterlate spor, hvilket er under asfaltblandingens tempera-tur. Dette vil gjøre det mulig å tilsette på forhånd målte mengder av diatomitt/ inklusive sekker, ved hjelp av en kortere og forenklet metode.

Asfaltmastisken (asfalt, 200 mesh finstoff og, i dette tilfelle, fyllstoff' .) sammen med det findelte aggregat ut-øver funksjonen for en mørtel og holder det grove aggregat sammen. Mastiksens strekkfasthet er omvendt proporsjonal med dens filmtykkelse. Virkningen av å øke asfaltinnholdet i tidligere blandinger fremgår av Fig. 2A. To stener 10, angitt som sfæriske (det dårligste tilfelle for overflate-kontakt), belegges med asfaltmastiksfilm 12. Et øket asfaltinnhold innebærer en øket filmtykkelse og dermed en reduksjon i mastiksens strekkfasthet (en reduksjon i blandingen kohesjonsfasthet). Kalkstenfyllstoffet økte bare mastiksens densitet og bidro lite til å hindre tap av kohesjonsfasthet. Dessuten er kalksten ikke helt effektivt til å hindre asfaltflyting, hvilket i alminnelighet fører til utsondring av asfalten fra dekket.

Sammenlign blandingen ifølge den foreliggende oppfinnelse som angitt på Fig. 2B. Diatomitten adsorberer den ekstra asfaltmengde, hvorved asfaltmastiksfilmens 12 tykkelse holdes på sin optimale minimumstykkelse for å oppnå den sterkeste . kohesjonsfasthet. "Reservoaret" 14 av asfalt som holdes på plass av diatomitten, omgir og beskytter den vedheftende grenseflate mot oxydasjon og bidrar til at dekket får lengre levealder, på grunn av ehnedsatt eldningsherdnings-hastighet.

Fig. 3 viser grafisk de forventede fordeler for dekkets levealder. Diagrammet antyder, i det minste en fordobling

.av,dekkets levealder for typiske dekker med standard tetthet. Disse data er tatt fra et vanlig asfaltbetongdekke (forventet levealder: 7-15 år) vist ved kurven A, og fra et dekke med høyt asfaltinnhold og inneholdende asbestfibre og som ble lagt for 18 år siden (forventet levealder: 30-40 år), vist ved kurven B. Det er rimelig å forvente lignende (eller bedre) resultater med blandingen ifølge den foreliggende oppfinnelse på grunn av diatomittens evne til å tillate tilsvarende økninger i asfaltinnholdet uten utsondring og på grunn av dens overlegne motstand mot sammenpressing. Målingene vist langs den vertikale akse ble tatt

i overensstemmelse med en vanlig metode (ASTM D-5) som måler hardhet ved å bestemme inntrengningsdybden i tiendedeler av en millimeter for et 100 g lodd i løpet av en tid på 5 sekunder ved 25°C. Den kritiske periode for veidekker ligger mellom en inntrengning på 30 da oppkjøring av veidekket begynner, og 20 da alvorlig sprekkdannelse begynner. Nyleg-ning av overflaten blir nødvendig når asfalten i veidekket når dette hardhetsområde.

Selv om Fig. 3 grafisk viser fordelene ved å tilsette diatomitt til standard asfaltbetongveidekkeblandinger, bør det bemerkes at lignende fordeler kan forventes i forbindelse med andre tette veidekker, som sandasfalter (slike som ikke inneholder grove stener) og stenfylte plateasfalter. Den nedenstående tabell angir en del eksempler på det maksimale asfaltinnhold i hver av disse tre veidekketyper med og uten tilsatt diatomitt.

Enkelte stater cg kommuner anvender 8 mesh som skille-linjen mellom sand og sten, mens andre anvender 10 mesh. Disse verdier er derfor alternativt anvendt i tabell I, og den virkelige skillelinje vil være avhengig av anvendelses-stedet. Asfaltinnholdet varieres ved fremstillingen av vei-belegningsblandinger som funksjon av graderingen (sandinn-holdet) for aggregatet.

Forsiktighet bør utvises ved tilsetning av den egnede mengde diatomitt for å oppnå det spesielt ønskede resultat.

I visse tilfeller kan veidekkeleggeren ønske å tilsette tilstrekkelig diatomitt til å adsorbere bare asfalten som overskrider normale konsentrasjoner. Dette vil holde mastiksfilmens tykkelse på det nivå den ville hatt dersom ikke ytterligere asfalt var blitt tilsatt. Den foretrukne utførelsesform inneholder imidlertid tilstrekkelig med diatomitt til teoretisk å adsorbere all asfalt som er tilstede i blandingen. På grunn av den anbefalte blandemetode hvor aggregatet forhåndsbe-legges med asfalt, og på grunn av diatomenes fysikalske begrensninger vil diatomitten ikke adsorbere all den asfalt som den teoretisk er istand til å adsorbere. Forsøk har vist at anvendelse av tilstrekkelig med diatomitt til teoretisk å adsorbere all asfalt fører til optimale resultater.

Denne optimale diatomittmengde som skal tilsettes til veidekkeblandingen, kan beregnes for en hvilken som helst spesiell diatomittkvalitet ved anvendelse av diatomittens våtdensitet (beregnet ved anvendelse av Lampoc STM 234) på føl-gende måte. "Celite 292" har en våtdensitet av 0,258 g/cm 3 og en tilsynelatende densitet r.v en "fast" diatomstruktur av 1,8 g/cm . For bekvemmelighets skyld skal volumet V, som inn-tas av 7,3 kg "fast" diatomstruktur beregnes.

V1= vekt/densitet = 7300/1,8 = 4056 cm<3>

Disse samme 7,3 kg av virkelig (snarere enn fast) diatomitt vil efter impregnering innta et volum V2

V2= vekt/våtdensitet = 7300 g/0,258 g pr. cm<3>=28295 cm<3>Det tilgjengelige volum for væskeadsorpsjon er

V2-V1= 28295 -4056 = 24239 cm<3>

pr. 7,3 kg diatomitt. Dersom dette omregnes til en mer nyttig verdi for det adsorberende volum V 3 pr. 100 kg, fås 100 kg/7,3 kg = V3/24239 cm<3>, dvs. V3= 332041 cm<3>

100 kg av den anvendte asfalt i denne blanding vil innta et volum av

V4= vekt/densitet=vekt/egenvekt x densitet for vann<=>

100 x 10<3>/]?04 x 1,0 = 96134 cm<3>.

For denne diatomitt og denne asfalt vil derfor den diatomittmengde som er nødvendig for teoretisk å adsorbere all asfalt, være

V4/<V>3= 96134</>x 10<2>/332041 = 28,9 vekt% asfalt

Dette innebærer at den diatomittmengde som er nød-vendig for teoretisk å adsorbere all asfalt i blandingen,

er 28,9 vekt% av denne asfalt. Da "Celite 292" er den kvalitet av diatomitt som er handelstilgjengelig og har den laveste densitet og er av den mest adsorberende kvalitet,

vil den nødvendige mengde for andre kvaliteter i alminnelighet være høyere, kanskje så høy som 33%. Det bør bemerkes at dersom den anvendte asfalts egenvekt hadde vært høyere,

ville det volum som en gitt vekt vil innta og dermed den nødvendige prosent diatomitt for å adsorbere denne, være mindre, kanskje så lav som 26%. Selv om denne metode er blitt betegnet som et middel for å beregne det optimale diatomittinnhold for en spesiell blanding, vil det være selvklart at den vil kunne anvendes for å beregne den diatomittmengde som er nødvendig for å adsorbere bare asfaltoverskuddet. Det bør også bemerkes at det "optimale" diatomittinnhold også representerer terskelverdien for å få dannet ytterligere hulrom, som nærmere omtalt nedenfor.

. To egenskaper ved en veidekkeoverflate påvirker skli-motstandsevnen: makroskopisk overflatetekstur - overflate-teksturens grovhet, og mikroskopisk struktur - mengden av hulrom i dekket. (Selvfølgelig er slike variable som [slitasjen av hjuldekkets slitebané og hjuldekkets trykk viktige faktorer som<p>åvirker skliing på et gitt veidekke, men her er

vekten lagt på veidekkets struktur.) Valget av et aggregat som er istand til å motstå slitasje og/eller som motstår å bli polert på grunn av trafikken, kan være gunstig hva gjelder å bevare veidekkets makroskopiske overflatetekstur. De åpne rom mellom stener på veidekkets overflate og som skyldes et grovt aggregat, kan imidlertid bare stå for en tilsvarende drenering av vann. Det er i virkeligheten den mikroskopiske struktur (hulromsinnholdet) for Veidekkets overflate som er den mest betydelige variable hva gjelder å bestemme veidekkets motstand mot skliing.

I standard slitebaneveidekker er prosenten med hulrom hovedsakelig en funksjon av asfaltinnholdet som på

sin side delvis bestemmer hvor sterk sammenpresning veidekket utsettes for når det legges. Hulromsmengden vil fortsette å avta under veidekkets levealder på grunn^sammenpressing som skyldes trafikkbelastning. Forsøk hvor sammenpressing av veidekker påskyndes mekanisk, har vist at det diatomittmodifiserte veidekke ifølge oppfinnelsen motsetter seg oversammenpressing, hvorved hulromsinnholdet opprettholdes på eller nær dets opprinnelige nivå på tidspunktet for leggingen. Disse hulrom utgjør et middel for at vann skal kunne unnslippe som er blitt oppfanget mellom et kjøretøy-dekk og veidekket, hvorved risikoen for skliing og vannplaning reduseres betraktelig. Diatomene og sanden reagerer tilsynelatende med hverandre under dannelse av en åpen gitterstruktur i mellomrommene mellom det større aggregat som på føyelig måte holdes på plass av asfalten. Denne gitterstruktur vil merkelig nok ikke sammenpresses ved gjentatt belastning, men den vil snarere opprettholde hul-romsnivået for dette veidekke. Dessuten gjør diatomitten at mastiksandelen av blandingen får slitefasthet og styrke, hvorved den hastighet med hvilken mastiksen eroderes bort fra veidekket reduseres. Dette har også den virkning at veidekkets overflate vil kunne slites med jevnere hastighet, hvorved eksponeringen av stener som kan være ømfintlige for polering, blir redusert. Polerte stener kan endog gjøre et veidekke med god drenering glatt. Selvfølgelig kan tilsetningen av diatomitt til veidekkematerialer som

ikke inneholder store aggregater, f.eks. sandasfalt, ikke "opprettholde" hulrom i disse med hensikt lagede, ugjennomtrengelige veidekker.

Selv om diatomittmengder av opp til 26-33% av asfalten har vist seg å gi betydelig gunstige resultater, kan mengder som sterkt overskrider disse prosenter, utøve skadelige virkninger på asfaltherdingen og asfaltens ømfintlighet overfor vann. Små mengder utover den optimale verdi eller terskelverdi kan øke hulromsinnholdet til over normale nivåer, hvorved dreneringen og sklimotstanden økes. Dette vil være gunstig innen geografiske områder hvor sterke regnfall øker sklirisikoen. Denne økning i hulrom kan finne sted uten vesentlig skadelig innvirkning på blandingen.

(Blandingens kohesjonsfasthet vil antagelig være mindre enn for optimale diatomittkonsentrasjoner, men fremdeles sterkere enn for standard veidekker). Forsiktighet bør imidlertid utvises på grunn av at en økning av diatomittmengden i blandingen til ut over det optimale, beregnede nivå med endog 10% av asfaltens vekt kan (a) forårsake at blandingen blir tørr og kornete og (b) øke blandingens ømfintlighet overfor vann. Begge disse problemer kan tilskrives nærværet av en for sterk absorpsjonsevne hos diatomitten. Diatomittover-skuddet vil inneholde utilstrekkelig med asfalt til fullstendig å belegge diatomitten, slik at en tørr, kornete blanding efterlates. Med en for sterk absorpsjonsevne vil diatomitten absorbere asfalt som er nødvendig for å belegge sanden eller den vil absorbere eventuelt vann som den kan komme i kontakt med, hvorved blandingens kohesjonsfasthet reduseres. I det førstnevnte tilfelle vil den affinitet for vann som sanden oppviser, gi et lignende styrketap.

Fig. 4 viser grafisk virkningen av vann på standard veidekker (6,0% asfalt) og de tre prøveblandinger som er nevnt ovenfor. Blandingen I inneholdt 6,6% asfalt (10%

over normalen) og 0,6% diatomitt. Blandingen II inneholdt 7,4% asfalt og 1,8% diatomitt. Diatomitten i blandingen II utgjorde 24,3 vekt% av asfalten, hvilket er noe under

det beregnede optimum på 28,9%. Blandingen III inneholdt 7,3 vekt% asfalt og 2,4 vekt% diatomitt, eller diatomitt-

innholdet utgjorde 32,9% av asfalten (4 vekt% av asfalten utover det optimale). "Hvert veidekkes bøyefasthet ble først undersøkt, hvorefter 24 timer vannmetning under vakuum ble utført. Tilsetningen av diatomitt til blandingen I hindret den tilsatte asfalt fra å få nedsatt kohesjonsfasthet. Blandingens I kohesjonsfasthet ville antagelig ha vært høyere dersom ikke det anvendte aggregat hadde vært sterkt porøst. Det porøse aggregat adsorberte betydelige mengder asfalt og innvirket uheldig på denne blandings kohesjonsfasthet. Blandingen med 1,8% diatomitt (blanding II) oppviste 78% styrkeretensjon og en bøyefast-het av over 4 5 kg. Blandingen med 2,4% diatomitt (blanding III) oppviste bare en styrkeretensjon på 40% sammenlignet med 49% for standardblandingen. Det bør imidlertid bemerkes at sluttstyrken er av større betydning enn blandingens styrkeretensjon, og blandingen med 2,4% diatomitt var fremdeles tre ganger sterkere enn standardblandingen efter metning. Disse data er tilbøyelige til å antyde at en for stor mengde diatomitt (mer enn 10% over den optimale prosent av asfaltens vekt) fullstendig vil kunne motvirke fordelene for kohesjonsfastheten som fås ved tilsetning av diatomitt.

Det er av interesse å merke seg at hellingen for standardasfalten og blandingen som inneholdt 1,8% diatomitt, generelt er den samme. Dette antyder at•tilsetningen av diatomitt (som tillater økning av asfaltinnholdet) fører til en optimalisering av mastiksens kohesjonsfasthet. Forsøk har antydet at dersom asfaltinnholdet i blandinger med kalksten som fyllstoff økes, avtar kohesjonsfastheten. Disse data understøtter den tidligere omtale i forbindelse med Fig. 2A og 2B og virkningen av å tilsette diatomitt. Selv dersom vanndegradering skulle fortsette med den samme hastighet både i standardblandingen og i den optimale diatomitt-blanding til et punkt hvor ingen kohesjon var tilbake i standardblandingen, ville derfor den diatomittmodifiserte blandings kohesjonsfasthet fremdeles overskride den opprinnelige fasthet for standardblandingen.

Denne evne til å optimalisere mastiksens kohesjonsfasthet byr på flere interessante muligheter for diatomitt modifiserte blandinger. Betydningen av innbyrdes aggregat-låsing (dvs. aggregatets affinitet til å bli bundet av asfalt) på blandingens styrke vil bli redusert. Den ko-hes jonsf asthet som fås ved tilsetningen av diatomitt,

ville mer enn kompensere for en hvilken som helst innbyrdes låsing som aggregatet ville kunne bibringe (eller ikke bibringe) blandingen. Et aggregat av dårligere kvalitet og vanskeligere å binde (eller ømfintlig overfor vann) vil derfor kunne anvendes med betydelige omkostningsbesparelser. Denne optimalisering av mastiksens fasthet vil også over-vinne slike faktorer som en ufullstendig belegning av aggregatet (for dårlig blanding) og ufullstendig tørking av aggregatet.

De tre prøveblandinger og den standardblanding som

ble undersøkt i forbindelse med Fig. 4 og hvis sammensetninger er blitt omtalt ovenfor, ble fremstilt i lastebillastmengder av størrelsesordenen 17 tonn hver (åtte 2+ tonn satser). Disse blandinger ble lagt på en sterkt trafikkert gate i Houston sentrum. Efter 11 måneders utsettelse for trafikk

og slitasje ble tre kjerneprøver tatt av hver blanding. Fotografier av disse prøver er gjengitt på Fig. 5A-D.

Mørtelen • i standardblandingen (Fig. 5A)

har erodert sterkt, og toppene av .de eksponerte grove stener i aggregatet er allerede blitt avfaset og polert. Blandingen I som inneholder bare 0,6% diatomitt (Fig. 5B) oppviser

den beste slitasjefasthet av samtlige prøver. Blandingenes II og III slitasjefasthet (Fig. 5C og 5D) er noe mindre enn for blandingen I, men fremdeles betydelig bedre enn for standardblandingen. Den kjensgjerning at blandingen 3 fremdeles er i god stand efter nesten ett års eksponering for de sterke regnskyll i Houston antyder at den ytterligere diatomitt ikke har gjort dette veidekke ømfintlig overfor vann.

Selv om forsøksdataene primært ble erholdt for varme blandinger av tette kvaliteter, antyder resultatene ,-potensielle fordeler som vil gjelde også for andre veidekker. For eksempel er diatomitt potensielt nyttig for tilsetning

til kalde blandinger og til de nylig utviklede friksjons-

baner av åpen kvalitet (" Op'C"). som er blitt utviklet for-motorveier for høy hastighet. Dette "OPC"-veidekke er et tynt topplag (i alminnelighet 1,27-1,92 cm) som med hensikt er ganske porøst slik at hulrommene tilveiebringer kanaler slik at vann kan trenge inn i slitebanen. Under "OpC"-veidekket befinner seg et vannugjennomtrengelig,

som regel hellende eller buet lag. Vann drenerer gjennom "OPC"-laget til det buede ugjennomtrengelige lag og dreneres i sideretning henimot kanten av veien. Problemer i forbindelse med denne nye sklisikre overflate omfatter (1) utsondring av asfalt, (2) sammenpressing under trafikkbelastning, hvorved permeabiliteten reduseres, (3) kort levealder. Arten av diatomitten antyder at tilsetning av denne lett vil kunne mestre (1) og (2), og da diatomitt gjør det mulig å tilsette mer asfalt inntil en méngde av 5 vekt% eller derover, kan punktet (3) også løses.

Selv om de grunnleggende fordeler ved diatomitt, dvs. dens evne til å stabilisere det høye asfaltinnhold i veidekker, økning av kohesjonsfastheten, reduksjon av mastiks-erosjon og bevaring av sklisikkerhet, i alminnelighet er blitt omtalt samlet, vil det forstås at diatomitt kan anvendes for å oppnå enkelte av disse fordeler på bekostning av de andre. Et slikt eksempel hvor diatomittinnholdet overskrider det optimale for å øke hulromsinnholdet litt på bekostning av kohesjonsfastheten, er allerede blitt gitt. Eig. 4 og 5B antyder at diatomitt kan redusere mastiks-erosjon med liten eller ingen økning i kohesjonsfastheten. Tilsetning av diatomitt for å stabilisere asfalten og for

å øke kohesjonsfastheten i blandinger hvori asfalt er blitt tilsatt for å øke densiteten, er et eksempel på anvendelse av diatomitt for å oppnå, disse fordeler uten at sklisikker-heten påvirkes. En slik anvendelse vil primært foretas for å danne ugjennomtrengelige lag under de virkelige slite-baner ved å variere den vanlige aggregatsammensetning i tillegg til å øke asfaltinnholdet.

Forskjellige forandringer, modifikasjoner og alternativer vil fremgå efter at den ovenstående beskrivelse er blitt lest. For eksempel inneholder visse naturlig forekommende av- setninger av diatoméjord bitumen og andre hydrocarboner. Det gjøres nu bestrebelser på å fjerne en del av hydro-carbonene for anvendelse som brensel uten å ødelegge diatomitten. Det er klart at slik diatoméjord, med eller uten fjernelse av hydrocarbon, vil kunne anvendes for fremstilling av veidekkeblandingen ifølge den foreliggende oppfinnelse og at asfalten som tilsettes separat kan reduseres med en mengde som tilsvarer konsentrasjonen av hydrocarboner som allerede er tilstede i diatomitten. Det tas derfor sikte på at alle slike forandringer, modifikasjoner og alternativer som faller inn under de vedheftede patentkravs omfang, ska] betraktes som en del av den foreliggende oppfinnelse.

Claims (8)

1. Veidekkemateriale som omfatter asfalt i en mengde som er 10-65% større enn normale konsentrasjoner i veidekkematerialer, et aggregat som utgjør minst 75 vekt% av blandingen, og et fyllstoffmateriale som utgjøres av diatoméjord, idet konsentrasjonen av fyllstoffet er tilstrekkelig til i det vesentlige å adsorbere all asfalt utover normale konsentrasjoner.

2. Veidekkemateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at konsentrasjonen av fyllstoffmaterialet er tilstrekkelig til å adsorbere i det vesentlige hele mengden av den nevnte asfalt.

3. Veidekkemateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at konsentrasjonen av diatoméjord ikke er høyere enn den mengde som er nødvendig for å adsorbere hele mengden av asfalten.

4. Veidekkemateriale.ifølge krav 1, karakterisert ved at asfaltkonsentrasjonen er 5,0-18,0 vekt% av veidekkematerialet.

5. Veidekkemateriale ifølge krav 1-4, karakterisert ved at diatoméjorden er tilstede i materialet i en mengde av 26-33 vekt% av den til-stedeværende asfaltmengde.

6. Veidekkemateriale ifølge krav 1, karakterisert ved at aggregatet har en rekke grovhetsgrader.

7. Fremgangsmåte ved fremstilling av et veidekkemateriale, karakterisert ved de trinn at komponenter av et aggregat blandes, asfalt tilsettes til aggregatet og blandes med dette for å danne et belegg på dette, et fyllstoff i form av diatoméjord tilsettes til det belagte aggregat, og blandingen foretas for oppnå en i det vesentlige jevn dispersjon av alle tilsatte bestanddeler gjennom hele veidekkematerialet.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at hvert av blandetrinnene utføres i løpet av ett minutt eller kortere.

9, Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at hvert av blandetrinnene utføres i løpet av 0,5 minutt eller kortere.