CH638005A5 - Verfahren zum herstellen eines schwarzbelages und danach hergestellter schwarzbelag. - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schwarzbelages, bei dem ein Feststoffgemisch mit einem bituminösen Bindemittel in fliessfähigem Zustand vermengt wird, das entstehende Gemenge auf den mit dem Schwarzbelag zu versehenden Boden aufgetragen und anschliessend verdichtet wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls einen nach diesem Verfahren hergestellten Schwarzbelag.
Bei der Herstellung eines Schwarzbelages wird bekannterweise ein Feststoffgemisch mit einem bituminösen Bindemittel vermengt. Dieses Gemenge wird-solange das Bindemittel sozusagen flüssig ist - auch Heissmischgut genannt. Unter dem Begriff «Feststoffgemisch» ist in der Regefein Gemisch aus im wesentlichen verschiedenen Kies- und/oder Splitt- Fraktionen und Brechsand zu verstehen , während unter dem Begriff «bituminöses Bindemittel» Bitumen, Teer, oder eine Mischung aus beiden zu verstehen ist.
Ein solches Bindemittel hat bekanntlich die Eigenschaft, bei höherer Temperatur eine einer Flüssigkeit vergleichbare Fliessfähigkeit zu beitzen , wobei diese Fliessfähigkeit mit tiefer werdender Temperatur abnimmt, aber nie ganz verloren geht.
Das vorstehend erwähnte Heissmischgut wird bei der Herstellung des Schwarzbelages entweder in situ oder aber - was häufisier vorkommt - «ewissermassen als Halbfabrikat heiss der
Baustelle angeliefert. Auf der Baustelle wird das Heissmischgut auf den mit dem Schwarzbelag zu versehenden Boden (in der Regel ein Kies- oder ein Schotterbett ) z. B. mittels eines Fertigers aufgetragen und danach verdichtet. Die Verdichtung erfolgt 5 durch Ausübung eines Druckes (z.B. mittels Walzen), der die Körner des Feststoffgemisches näher aneinander drängt und dadurch das bituminöse Bindemittel in die freigebliebenen Zwischenräume hineinpresst.
Es ist bekannt, dass die Oberfläche von Schwarzbelägen, die io immer wieder an ein- und derselben Stelle (z.B. längs Fahrspuren von Fahrzeugrädern) belastet werden, sich dementsprechend deformiert. Diese Deformation ist nicht nur auf eine Abnützung zurückzuführen, sondern ebenso auf eine nur sehr langsam erfolgende, plastische Deformation des Belages, die früher oder 15 späterzum Bruch oderzum Zerbröseln des Schwarzbelages führt, sofern dieser keine ausreichende Mächtigkeit aufweist
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet nun, einen erheblich zäheren bzw. bruchfesteren Schwarzbelag zu erzielen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass dem 20 Gemenge Metallfasern beigemischt werden. Diese Metallfasern sind zweckmässig Stahlfasern endlicher Länge. Dementsprechend enthält der sich ergebende Schwarzbelag in der im wesentlichen das Feststoffgemisch in das bituminöse Bindemittel enthaltenden Matrix auch Metallfasern.
25 Es ist zwar beispielsweise aus der US-PS 3.429.094 bereits bekannt. Metallfasern und auch Stahlfasern endlicher Länge zum Bewehren von Beton zu verwenden. In diesem Falle ist jedoch das Zusammenwirken zwischen dem Zement (als Bindemittel) und den Stahlfasern grundsätzlich verschieden. Die Haftung des 30 Zementes an der einzelnen Faser ist einem «mikroskopischen Formschluss» vergleichbar, denn während des Abbindens des Zementes, wird die Oberfläche der Faser chemisch angegriffen, d. h. aufgerauht und die noch flüssige Zementmilch lagert sich an diese aufgerauhte Oberfläche an. Nach dem Abbinden (ein 35 irreversibler Vorgang) ist der Zement zu einem Feststoff geworden, der aus den vorbeschriebenen Gründen an der Metallfaser haftet. Während des Verdichtens (durch vibrieren) des noch fliessfähigen Betongemisches wird auf dieses kein Druck ausgeübt, es werden lediglich die Lufteinschlüsse in der Art von 40 aufsteigenden Blasen aus dem Betongemisch herausgetrieben. Die im Betongemisch vorhandenen Metallfasern erfahren daher im wesentlichen keine Deformation, sondern werden lediglich rundum von der Zementmilch benetzt und bleiben sodann in der zufälligen Anordnung im Beton verankert.
45 Verschieden ist dagegen das Zusammenspiel der Metallfasern mit den übrigen Komponenten in dem gemäss der Erfindung vorgeschlagenen Schwarzbelag. Zum einen ist die Metallfaser in dem bituminösen Bindemittel keinem chemischen Oberflächenangriff ausgesetzt. Wenn also das bituminöse Bindemittel bei der 50 Abkühlung fest wird, ergibt sich zwischen diesem und der Metallfaser lediglich ein Kraftschluss, weil das Bindemittel nur an der Faser «klebt». Dies ist auch der Grund, warum in der Fachwelt bisher keine metallische Bewehrung von Schwarzbelägen vorgeschlagen wurde. Ausserdem werden beim vorgeschla-55 genen Schwarzbelag in der Verdichtungsphase, die-wie bereits erwähnt - durch äussere Druckeinwirkung erfolgt, die Metallfaser aus ihrer ursprünglichen Form deformiert, so dass sie einerseits die Partikel der Feststoffe im Belag gewissermassen umschlingen und andererseits sich gegenseitig verhängen, so dass 60 im vorgeschlagenen Schwarzbelag ausser den fest aneinanderge-pressten Partikeln des Feststoffgemisches eine Art Wirrfaservlies vorhanden ist, das- «verklebt» durch das bituminöse Bindemittel -die Partikel des Feststoffgemisches zusätzlich zusammenhält. Wird der vorgeschlagene Schwarzbelag im Gebrauch einer 65 Belastung ausgesetzt, erhöht sich im Moment dieser Belastung der erwähnte Kraftschluss zwischen dem Bindemittel und der Metallfaser, so dass dadurch eine erheblich gesteigerte Widerstandsfähigkeit gegen einen Bruch entsteht, umsomehr als die
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Metallfasern in ganz erheblichem Masse dazu beitragen, Druckbelastungen an örtlich eng begrenzten Stellen des Belages auf grössere Flächen zu verteilen.
Druckversuche an Prüflingen aus dem erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schwarzbelag haben gezeigt, dass es sehrwohl möglich ist, mit den herkömmlichen Prüfinethoden diesen Schwarzbelag zu deformieren, aber es konnte kein Bruch, d. h. kein Zerbröseln des Prüflings herbeigeführt werden.
Da, wie erwähnt beim vorgeschlagenen Schwarzbelag während der Verdichtungsphase die Metallfasern aus ihrer ursprünglichen Form verbogen werden, und somit gewissermassen vorgespannt werden, verspricht man sich vom vorgeschlagenen Schwarzbelag auch eine gewisse Erholungsfähigkeit in dem Sinne, dass eingetretene Deformationen sich zum Teil zurückbilden, welcher Vorgang natürlich auch temperaturabhängig ist. Schliesslich besitzt der vorgeschlagene Schwarzbelag dank der Metallfasern auch eine erheblich höhere Wärmeleitfähigkeit. Die erhöhte Wärmeleitfähigkeit verhindert weitgehend Wärmestauungen an der Oberfläche des Belages, während bei den bekannten Belägen solche Wärmestauungen - beispielsweise infolge starker Sonneneinstrahlung-zur Verflüssigung des Bindemittels an der Oberfläche führen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Gefügebild durch Heissmischgut, in dem Stahlfasern endlicher Länge eingelagert sind,
Fig. 2 ein Gefügebild eines mit dem Heissmischgut gemäss Fig. 1 hergestellten Belages nach der Verdichtungsphase, und die
Fig. 3,4 Beispiele von Metallfasern, nämlich von Stahlfasern endlicher Länge, wie sie zur Aufbereitung des Heissmischgutes nach Fig. 1 verwendet werden können.
In Fig. 1 ist schematisch das Gefügebild eines Heissmischgutes 10 zu erkennen. Die Partikel des Feststoffgemisches sind mit 11 bezeichnet, das noch mehr oder weniger flüssige, bituminöse Bindemittel (schräg schraffiert) 12, und noch vorhandene Lufteinschlüsse mit 13. In diesem Gemenge sind in zufälliger Anordnung im wesentlichen geradlinige Stahlfasern 14 endlicher Länge eingelagert.
Die Zusammensetzung des Heissmischgutes gemäss Fig. 1 kann z.B. folgende sein:
Feststoffgemisch Brechsand: 28-30%
Splitt 3-6mm:
Splitt 6-10mm: Rückgewinnungsfilter: Stahlfasern:
5 Bitumen:
15-16% 44-47% 4- 5% 1,8- 2,5% 6,1- 6,7%
10
Der Fig. 1 lässt sich entnehmen, dass das bituminöse Bindemittel 12 dank seiner Kriechfreudigkeit den grössten Teil der Oberfläche der Partikel 11 benetzt und auch entlang der Fasern 14 kriecht. Die Stahlfasern 14 können z.B. eine Länge von ca. 25 mm haben und einen runden Querschnitt im Durchmesserbereich von 0,3-0,5 mm, oder auch einen rechteckigen Querschnitt von etwa 0,25 x0,5mm. Geeignete Stahlfasern werden z.B. von der Firma United States Steel Corporation hergestellt 15 und unter dem Namen «Fibercon» in den Handel gebracht. Fig. 2 zeigt das Gefügebild eines durch Verdichtung des Heissmischgutes nach Fig. 1 entstandenen Schwarzbelages 20. Die Verdichtung erfolgt-wie bereits dargelegt-durch Ausübung eines Druckes von aussen auf das Heissmischgut, z.B. mittels Walzen. Dieser Druck bewirkt gewissermassen ein Durchwalken des Gefüges nach Fig. 1, wobei die Lufteinschlüsse 13 grösstenteils herausgepresst werden .Die Partikel 11 werden dadurch näher aneinandergedrückt und das bituminöse Bindemittel 12 in die noch verhandenen Zwischenräume zwischen den Partikeln 11 hineingepresst. Die ursprünglich geradlinigen Fasern 14 werden dabei verbogen und dazu veranlasst, einerseits die Partikel 11 zu umschlingen und andererseits sich gegenseitig in der Art eines Wirrfaservlieses zu verhängen.
Die Fasern können, wie erwähnt, einen runden Querschnitt, wie in Fig. 4 gezeigt, oder aber zweckmässig einen viereckigen, insbesondere rechteckigen Querschnitt, wie in Fig. 3 gezeigt, aufweisen.
Zweckmässig wird die Länge der Fasern auf die gröbste Fraktion des Feststoffgemisches abgestimmt. Man nimmt derzeit an, dass eine Länge, die grösser ist als der mittlere Korndurchmesser der gröbsten Fraktion am zweckmässigsten, auch unter dem Gesichtspunkt der Aufbereitung des Heissmischgutes, sei.
Die Beigabe der Fasern kann während der Zubereitung des Heissmischgutes in der Weise erfolgen, dass sie dem Feststoffgemisch während dessen Mischvorgang oder während der Beimischung des (heissen) bituminösen Bindemittels beigemischt werden.
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1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

638 «05 PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen eines Schwarzbelages, bei dem ein Feststoffgemisch mit einem bituminösen Bindemittel in t'liess-fähigem Zustand vermengt wird, das entstandene Gemenge auf den mit dem Schwarzbelag zu versehenden Boden aufgetragen und anschliessend verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemenge Metallfasern beigemischt werden.
2. Verfahrennach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfasern vor oder während der Vermengung des Feststoffgemisches mit dem bituminösen Bindemittel beigemischt werden.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Stahlfasern endlicher Länge beigemischt werden.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemenge 0,1-4 Gewichtsprozente Metallfasern beigemischt werden.
5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen geradlinige Stahlfasern mit einer Länge zwischen 15 und 50mm beigemischt werden.
6. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Stahlfasern mit einem viereckigen Querschnitt beigemischt werden.
7. Verfahren nach den Patentansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass Stahlfasern mit einem Querschnitt, dessen Seitenlänge höchstens 0,5mm beträgt, beigemischt werden.
8. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Metallfasern mit einem im wesentlichen runden Querschnitt beigemischt werden.
9. Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1 hergestellter Schwarzbelag.
10. Schwarzbelag nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfasern Stahlfasern endlicher Länge sind.
11. Schwarzbelag nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Fasern grösser ist als das Kornmass des gröbsten Anteils im Feststoffgemisch.
12. Schwarzbelag nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfasern um die Körner des Feststoffgemisches gebogen sind.
13. Schwarzbelag nach Patentanspruch 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfasern in der Arteines Wirrfaser-verlieses miteinander verhängt sind.
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