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Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von wasserfreien bituminösen Strassen- baubindemitteln bzw. deren wässerigen Dispersionen
Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von wasser- freien, bituminösen Strassenbaubindemitteln bzw. deren wässerigen Dispersionen an Gesteinsmate- rial verschiedener Art und Körnung, insbesondere an sauren Gesteinsarten, zum Gegenstand.
Nach einem bekannten Vorschlag soll der Ge- steinssplitt vor dem Vermischen mit den bitumi- nösen Dispersionen mit Kalkhydratpulver einge- staubt werden, während nach einem anderen Vorschlag das Gesteinsmaterial zuerst mit einer
Teeremulsion umhüllt und dann mit einer Bitumen- emulsion bituminiert werden soll.
Die Haftung der Dispersionen an staubigem und bzw. oder saurem Gestein ist aber immer noch mangelhaft. Aus diesem Grunde wurden dem bituminösen Bindemittel schon Benetzungsbzw. Haftverbesserungsmittel zugesetzt, die aber nur bei wasserfreien bituminösen Bindemitteln eine verbesserte Haftung bewirken, bei Dispersionen aber von geringerer Wirksamkeit sind, so dass relativ grosse Mengen dieser zudem teuren Benetzungs- bzw. Haftverbesserungsmittel angewendet werden müssen.
Eine feste Haftung des bituminösen Strassenbaubindemittels am Gestein ist insbesondere dann wichtig, wenn weiche Bindemittel (Erweichungspunkt nach Ring und Kugel bis etwa 44 ) verwendet werden, da sonst der bituminöse Überzug vom Gestein, vor allem wenn es sauer ist, bei Wassereinwirkung mehr oder weniger verdrängt oder abgelöst wird, was zur Zerstörung des bituminösen Strassenbelages bzw. der Strassendecke führt.
Zur Verbesserung der Haftfestigkeit von Bitumina und ähnlichen Stoffen an Gesteinsmaterial wurde auch bereits empfohlen, dieses Material vor dem Aufbringen der genannten Strassenbaubindemittel zunächst mit einem Fluxmittel oder mit Teerölen zu imprägnieren.
In diesem Zusammenhang wurde u. a. bituminöse, Teeröle enthaltende Produkte, leichtflüssige, bituminöse Stoffe sowieHeissteer als Mittel zur Vorimprägnierung genannt bzw. auch eine Vorbehandlung des Gesteinsmaterials mit Phenolatlauge beschrieben. Es ist auch bekannt, die im Strassenbau verwendeten feinkörnigen Füllstoffe, ehe sie z. B. dem Asphalt zugesetzt werden, vorher mit Teeröl, Mineralöl, Kreosot u. dgl. zu imprägnieren.
Weiters wurde vorgeschlagen, die Haftfestigkeit von Bitumina an Gesteinsmaterial dadurch zu verbessern, dass man dem Bitumen vor dessen
Zumischung zum Gestein direkt Teröle ent- haltende Stoffe zusetzt, z. B. durch Zugabe von phenolhaltigen Fluxölen zu Teer. Nach allen diesen Methoden lässt sich aber eine tatsächlich befriedigende Haftfestigkeit, namentlich bei sauren
Gesteinen, noch nicht erreichen.
Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von wasserfreien bituminösen Strassenbaubindemitteln bzw. deren wässerigen Dispersionen an Gesteinsmaterial aller Art, insbesondere saurem Gesteinsmaterial, durch Behandeln des Gesteinsmaterials vor dem Aufbringen der Strassenbaubindemittel mit 3 bis 25 Gew.-% Phenole, Kresole, Kreosote bzw. Phenolderivate enthaltenden Teerölen, wie Braunkohlenteerölen, Steinkohlenteerölen, Torfteerölen, Zellstoffteerölen, Laubholzteer oder deren Gemischen. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die haftverbessernden Eigenschaften der genannten Teeröle wesentlich erhöht werden können, wenn man sie vor der Anwendung einer Alterung unterwirft.
Diese Alterung kann entweder durch Lagerung oder künstlich durch Luftoxydation bei erhöhter Temperatur in Gegenwart von Katalysatoren, wie beispielsweise Eisen oder Kupfer, herbeigeführt werden.
Bei Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist des weiteren ein geringer Zusatz von üblichen Haftverbesserungsmitteln, wie Polyaminderivaten möglich. Es genügen dabei im allgemeinen schon sehr geringe Mengen, die meist weit unter den Mengen liegen, die sonst üblicherweise zur Erzielung einer genügenden Haftverbesserung erforderlich sind.
Die gealterten Teeröle können in wasserfreier Form oder in Form wässeriger Dispersionen angewendet werden.
Die anzuwendenden Mengen richten sich jeweils nach der Korngrösse der zu behandelnden Gesteinsmasse, da naturgemäss beispielsweise für die Behandlung von 1 m grosser Steine weniger gebraucht wird als für die Behandlung von 1 mu eines aus kleinen Steinen bestehenden Materials.
Durchschnittlich reichen Mengen von 0, 5 bis etwa 2, 5 Gew.-%, berechnet auf das Gesteins-
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gewicht, aus ; selbstverständlich können bei besonders feinem Material auch grössere Mengen verwendet werden. Vorteilhaft ist die Verwendung von Emulsionen aus vorgenannten Ölen bzw.
Laubholzteer zur Vorbehandlung des Gesteinsmaterials, wenn dieses schmutzig, z. B. mit viel Staub oder Lehm bedeckt ist.
Das gemäss der Erfindung vorbehandelte Gesteinsmaterial kann unmittelbar nach der Benetzung sofort mit bituminösen Strassenbaubindemitteln oder ihren Dispersionen bituminiert werden. Das erfindungsgemäss vorbehandelte Gesteinsmaterial kann aber auch lange Zeit im Freien in Haufen gelagert und später bituminiert werden,
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verloren geht.
Das gemäss der Erfindung vorbehandelte Gesteinsmaterial kann für die Ausführung jeglicher bituminöser Strassenbauarbeiten bzw. Strassendeckenbeläge, sowohl im Heiss- wie auch im Kaltverfahren und als Abdecksplitt bei bituminösen Oberflächenbehandlungen im Strassenbau verwendet werden. Die verwendeten bituminösen Bindemittel, wie Strassenbaubitumen, Verschnittbitumen, Strassenteere oder deren Gemische, sowie Dispersionen dieser Strassenbaubindemittel, benötigen keinen Haftmittelzusatz, da das vorbehandelte Gesteinsmaterial besonders gut an allen bituminösen Stoffen, u. zw. sowohl wasserfreien als auch in Wasser dispergierten, haftet.
Die gute Haftwirkung tritt auch ein, wenn wasserfreie bituminöse Strassenbaubindemittel, wie Strassenbaubitumen, Verschnittbitumen, Strassenteer oder deren Gemische, gemäss der Erfindung mit gealterten kreosot-, phenol-bzw. phenolderivathaltigen Ölen, Laubholzteer oder deren Gemischen versetzt und diese Gemische dann mit nicht vorbehandelten Gesteinsmaterialien verarbeitet werden.
Das gemäss der Erfindunghergestellte bituminöse Mischgut kann schon nach kurzer Liegezeit auf das Verhalten bei der Wasserlagerung nach DIN 1995 und DIN 1996 (Haftfestigkeit bei Wassereinwirkung) geprüft werden.
Die Prüfungen wurden bei Wassertemperaturen von 75 bis 950 C ausgeführt. Bituminöses Gesteinsmaterial, wie es gemäss der Erfindung hergestellt wurde, ist dann zu 90 bis 98% mit bituminösen Bindemitteln umhüllt, während bituminöses Gesteinsmaterial, hergestellt mit nicht vorbehandeltem Gesteinsmaterial und bzw. oder mit bituminösem Bindemittel ohne Zusatz von erfindungsgemäss gealterten phenol-, kreosot-bzw. phenolderivathaltigen Ölen oder Laubholzteer bei gleichen Prüfbedingungen nur zu 0 bis 20% umhüllt ist.
Beispiel 1 : Die bituminös zu behandelnde Strassenoberfläche, wie z. B. Granit-Kleinpflaster oder eine bituminöse Strassendeckenoberfläche, wird mit etwa 60 bis 100 g/m2 eines wasserfreien erfindungsgemäss gealterten phenolhaltigen Braunkohlenteeröles oder mit etwa 120 bis 200 gfm a eines ebenfalls gealtertenphenolhaltigenBraunkohlenteer- öles in wässeriger Dispersion benetzt.
Nach kurzer Einwirkung des Braunkohlenteeröles auf die Ge- steins-bzw. auf die alte bituminöse Strassendecken- oberfläche werden die bituminösen Strassenbeläge aufgebracht.
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2 : 100 Gew. - Teileschliessend wird das vorbehandelte Gesteins- material mit 8 Gew. -1 eilen Bitümenemulsion
60%ig gemischt. Das bituminöse Mischgut ist nach kurzer Zeit wasserfest und der Biturnenüber- zug haftet fest an der Gesteinsoberfläche. Das bituminöseMischgutkannsofOlt eingebaut werden.
In Haufen gelagert, bleibt es längere Zeit plastisch und einbaufähig.
Beispiel 3 : 100 Gew.-Teile Moränen-Splitt 5/8 mm werden mit 0, 50 Gew.-Teilen gealtertem phenolhaltigem Steinkohlenteeröl gemischt. Anschliessend wird das vorbehandelte Gesteinsmaterial mit 4 Gew.-Teilen Verschnittbitumen gemischt. Das bituminöse Mischgut ist sofort wasserfest und der Bindemittelüberzug haftet fest an der Gesteinsoberfläche. Das Mischgut kann sofort eingebaut werden.
Beispiel 4 : 100 Gew.-Teile Porphyr-Splitt 5/8 mm werden mit 1, 5 Gew.-Teilen einer Mischung, bestehend aus 50 Gew.-Teilen eines gealterten phenolhaitigen Steinkohlenteeröles und 50 Gew.-Teilen eines gealterten phenol- und kreosothaltigen Laubholzteeres gemischt. Anschliessend wird das vorbehandelte Gesteinsmaterial nach Beispiel 2 und 3 weiterbehandelt.
Beispiel 5 : 100 Gew.-Teile Quarzit-Splitt 3/8 mm werden mit 1 Gew.-Teil gealtertem phenolhaltigem Braunkohlenteeröl gemischt. Das behandelte Gesteinsmaterial wird in Haufen gelagert und verliert auch nach monatelanger Lagerung, auch wenn es Feuchtigkeiten, wie Regen und Nässe ausgesetzt ist, seine Haftfestigkeit gegen- über normalen bituminösen Strassenbaubindemitteln nicht. Das behandelte und lange Zeit gelagerte Gesteinsmaterial kann nach Bedarf sowohl als Eindecksplitt als auch für die Herstellung von bituminösem Mischgut verwendet werden.
Beispiel 6 : 86 Gew.-Teile Strassenbaubitumen (Erweichungspunkt nach Ring und Kugel +440 C) werden mit 14 Gew.-Teilen gealtertem phenolhaltigem Braunkohlenteeröl gemischt.
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werden mit 7 Gew.-Teilen gealtertem phenolhaltigem Braunkohlenteeröl gemischt.
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und 11 Gew.-Teile gealtertes phenolhaltiges : Braunkohlenteeröl werden mit 18 Gew.-Teilen Homologen gemischt.
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