DE1594747A1 - Asphaltgebundene Massen - Google Patents
Asphaltgebundene MassenInfo
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- DE1594747A1 DE1594747A1 DE19631594747 DE1594747A DE1594747A1 DE 1594747 A1 DE1594747 A1 DE 1594747A1 DE 19631594747 DE19631594747 DE 19631594747 DE 1594747 A DE1594747 A DE 1594747A DE 1594747 A1 DE1594747 A1 DE 1594747A1
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
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Description
Asphaltgebundene Massen
Für diese Anmeldung wird die Priorität vom 7· März 1962 aus der amerikanischen Pabentanmeldung, 3er.No,
178 03Ö und vom 6. Februar 1963 aus der amerikanischen
Patentanmeldung 3er.No.256 666 in Anspruch genommen
.
Die vorliegende Erfindung betrifft feste Masken,
die mit üJrdölrückatändsn stabilisiert sind, sowie
ein Verfahren zur Herstellung dieser Mau.s^i« und
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009^29/04
geformte Erzeugnisse, die diese Massen enthalten. Insbesondere betrifft die Erfindung verbesserte,
mit Asphalt vermörtelte Boden- und Zuschlagmassen, die verbesserte Trocken- und Naßkompressionsfestigkeit,
überlegene Zug- und Biegefestigkeit und verhältnismäßig geringe Wasserabsorption
zeigen.
Die Vermörtelung, bzw. Stabilisierung, von Erde und anderen .Feststoffen unter Verwendung von Erdöl-Bindemi
fcteln, insbesondere zur Verwendung auf dem Bausektor, war bis jetzt von keinem besonderen
technischen Erfolg begleitet. Es //urden nur eine sehr beschränkte Zahl von Häusern erbaut, vor
allem im westlichen Teil der Vereinigten Staaten, bei welchen Erde vom Typ sandigen Tons in Verbindung
mit Asphalt zur Bildung von Bausteinen verwendet wurde. Bei der Herstellung dieser Steine
7/urde ler Asphalt auf die Erde als wässrige Emulsion
tiLrier Vtärsühnittbitumen-Lösung in einem Naphtha,
BAD
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bJ5w. Schwerbenzin, aufgebracht. Die Mischung wurde
dann -von Hand gestampft, gewöhnlich in Holζformen,
und die Steine mehrere Wochen an der Sonne gehärtet. Der Asphalt wirkte vor allem als Mittel zum wasserdicht
machen und weniger als Bindemittel, da der Asphalt die Naßfestigkeit der Erde bzw. des Bodens erhöhte, jedoch
die irockenfestigkeit nicht merklich verbesserte. Bei diese« Verfahren wurde es als wesentlich betrachtet,
den Boden mit Wasser zu befeuchten bevor er mit dem Verschnittasphalt gemischt wurde, oder eine Asphalt-Wasser-Emulsion
zu verwenden. Das »Vasser flockte den Tonzuschlag aus und diente als Schmiermittel bei der Verdichtung.
Es wurde festgestellt, daß Bausteine, die durch diese bisherige Methode und aus der dabei verwendeten Masse
hergestellt sind, beim Druckversuch axt unbehinderter Seitenausdehnung maximale Naßfestigkeiten bei etwa 3 his
8 Gewichtsprozent Asphalt aufwiesen, je nach der verwendeten
Bodenart, jedoch die Druck- und Zugfestigkeiten von im Handel erhältlichen Betonblöcken und Ziegelsteinen
nicht erreichten. Trotz ihrer niedrigen Festigkeit wurden diese Materialien in ariden oder semi-ariden Regionen in
Form von dicken, festen Blöcken in gewissen: begrenzten Umfang verwendet, wo wirtschaftliche
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Faktoren ihre Verwendung bei gewiesen Bautypeu
begünstigten.Diese Steine wären in anderen geographischen
Hegionen, wo eine merkliche Änderung in der Feuchtigkeit auftritt, oder wo diene Baumaterialien
mit Feuchtigkeit in Berührung kämen, völlig ungeeignet. Hoben der sein« geringen Druck- und Zugfestigkeit,
die die Verwendung von sehr dicken, festen Blöcken für
eine ausreichende Festigkeit erforderlich macht, könrißn die bisherigen mit Asphalt vermörtelten Erdmassen nicht
im Hausbau, auch nicht in Form fester Blöcke, ohne einen nachfolgenden äußeren Überzug verwendet werden,
wo Berührung mit Wasser oder eine Jinderung in der !luftfeuchtigkeit
auftritt. So könnten die bisherigen Materialien beispielsweise nicht im Untergrund oder in Fußbodenhöhe
verwendet werden. Ein weiterer Nachteil dieser bisherigen Materialien war die schlechte Haftfestigkeit
von Deckanstrichen und von Verputz wie beispielsweise Farbe, Mörtel, Stuck und dergl. auf den Außenflächen der
Steine. Die Steine dehnten und kontrahierten sich offensichtlich auf geringe Änderungen der Luftfeuchtigkeit
hin, was ein ausgedehntes Springen, Reißen und Abschälen von Decküberzügen hervorrief.
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Es wurde nun eine sbaM Lisierte (voraörbelte) Mai; se
gefunden, die aus verkeilter Festsubstanz und Erdölrüolcständen
(in kritischem Mengen) bus bellt, sov/ie sin Verfahren zum Verhör bein von Fes tsubs tanz mit
Erdölrückständen, wobei diese Masse und diesem Verfahren
viele der bisherigen Nachteile vermeiden und beispielsweise Asphalt-vermörtelte Zuschlag- und Erdmassen
von verbesserter 'Trocken- und ITaßkompresüiornjfestigkeit
ergeben.
Es i7iirde fesbgeste.ilt, daß, .;tmn das Fesbinabarial,
3. ß. Erde, das stabilisierb werden soll, einheitHch
und dünn ei it dem Rückstand überzogen wird, vorzugsweise durch überziehen mib einem Löaungsmittelversohnibt des
Ilückatandes, eine maximale Naß- und 'rroekendruckfostit;-i-öib
im allgemeinen "bei aiehr als 0 Gew.~>'a des Rückstandes
c-i'halbeii wird. Im Go^finsats zur bialifiri^t:xi Ans ich b
7/urde weiter festgestellt, daß die Gegenwarb '/on .Vaaser
als TerdLchbungsschmior-iailifcel nicht not.vendij:, sondern
babsäöhlich für diü DruiikfoüLligkeib nachbeilij; Int, Die
Verwandung gewisser i.u-ti^;en eines VerschalbtiBwwJjSl^.ieM
mit Boden, die liein-j οΔμγ nur gerü;^« Mengen Feuchtigkeit
enthulton, ge'icikt-»t e::, Feststoffe hoch 2xl wpei
sowohl die HnIi- alj auch lie l'rooicßii-
nich ·Ί·:>.γ i'Ostigkeit von im Ha ad el erh.iLb-
- 5 - BAD ORiG!NAt.
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lichen Materialien nähert odor diese übersteigt,
während zugleich ein weiterer Bereich von Böden verwendet werden kann. Außerdem sind diese Boden
oder andere verdichtete, fein zerteilte Feststoffe
oder Zuschläge praktisch wasserdicht und absorbieren
»Yasser nicht merklich und neigen auch nicht dazu, sich in Gegenwart von Feuchtigkeit auszudehnen. Überdies
können die erfindungsgemäßen verinörtelten Bodenlüasseri
in jedem Zlxma und in jedem geographischen
Gebiet, sowohl oberhalb als auch unterhalb Bodenhöhe,
verwendet werden und erfordern nur einen Zieranstrich.
Gewölinliche Hausfarben und andere Außenanstriche
haften jxut auf ien Außenflächen, und es besteht wenig
oder keine Tendenz des Asphaltbindemittels, in die Farbe odar den Außenüberzug 2U bluten.
gs^eriuß v.eri^n i.iit P-rdölruckständen vermörtelte
Festmaterialien, beispielsweise Boden, die hohe Trocken-
und NaödruckfostitJ-öi ten und !verbesserte Wasserfostigkeit
aufweisen, nach eifuiii '/erfahren hergestellt, das darin
besteht;, ' lie i'oiLc.h'..u dos D'öübmutorials mit 8 bis
'luv/«-./« d-ί"? Erdölrüvikstun Le, beispi.elsweise Bitumen oder
dünn
Asphalt, -5U uberKiohon, Ίϊ.α MLsohun^ mit Bindemittel auf eine go-A-iaschw« Dichte au Jconpriiai^ren and dann die ver-
Asphalt, -5U uberKiohon, Ίϊ.α MLsohun^ mit Bindemittel auf eine go-A-iaschw« Dichte au Jconpriiai^ren and dann die ver-
- 6
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1 5 9 A 7 /,
dichtete ]L· .',olning einer Wännebehandluiie Im j diner
Temperatur r.vd.Rolion 6? und 2600G (]£0 und ^TO"!?)
r.u unterwej i en <
Gemäß ei nein Merkstal der Erfindung ist der unterteilte
Feststoff praktisch trocken und enthalt nicht mehr als 5# und vorzugsweise weniger al ε Λ% Wasser.
Die Erdöl rückstände können mit dem Feststoff in schmelzflüssigem Zustand vermischt werden, werden
jedoch vorzugsweise damit in Form einer Lösung oder eines Verschnitts in einem verhältnismäßig flüchtigen
Lösungsmittel vermischt, in welchem Fall die Mischung vorzugsweise auf einen Lösungsmittelgehalt
von weniger als 4 Gew.-% oder soweit getrocknet wird,
daß der Penetrationswert der liösungsmittel-Rückstandemasse
in der Mischung, gemessen nach dem ASTK-Verfahren
D-5, 100 g, 5 Sekunden, zwischen 20 und 335 mm/10 liegt,
bevor die Mischung verdichtet wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wurde festgestellt, daß beim obigen Verfahren verbesserte Ergebnisse
erzielt werden, wenn die feste Asphaltmischung auf eine Dichte zwischen 80 und 98 % der theoretischen
Dichte der gemischten Bestandteile ohne Poren komprimiert wird und das Produkt durch Wärmebehandlung bei
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einer Temperatur zwischen ca« 150 und 2600C (300
und ,1JOO0F) M bis 80 Stunden lang gehärtet wird.
Die cri iudun-tsßemäßen stabilisierten Festßubstanzmasoen
enthalten vor dem Verformen ein trockenes zerteiltes Festtiaterial von einer besonderen Größenverteilung
und eine Asphaltbindemittel-Masse mit hohem
Erweichungspunkt. Das allgemeine Verfahren zur Bildung von festen Bauteilen von hoher Druckfestigkeit
umfaßt das gründliche Mischen des trockenen unterteilten Festmaterials mit der verschnittenen Rückstandsbindemittelmasse,
um einen verhältnismäßig dünnen einheitlichen Überzug der Bindemittelmasse auf den Festteilchen
zu erzielen, das Verdampfen des Lösungsmittels aus der Feststoff-Bindemittelmasse, um eine praktisch
trockene pulverförmige Feststoffmischung zu erhalten, die von etwa 8 bis 30 Gew.~% Rückstand und kleine
Mengen Lösungsmittel enthält, so daß die Penetrationswerte (ASIM D-5, 100 g, 5 sek.) des Rückstand-Lösungsmittelgemisches
im Bereich von 20 bis +335 mm/10 liegen, Verdichten der trockenen Feststoffmischung auf die
gewünschte Dichte oder Form und Härten der verdichteten Masse.
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00*828/0418
H / H /
Dio vorliegende Erfindung ist vor allem wichtig bei
der Verfestigung von Erde oder Lockorgestein zur
Bildung von Baumaterial.Lan xie Blöcken, Ziegel, bliesen,
Platten, Höhren und dorgl. Der normalerweise verwendete
Boden bzw. die verwendete Erde besteht überv/iegend aus
einer Mischung von Kies odex* Schotter mit einem durchschnittlichen
Durchmesser über 2 mm, Sand mit einem, durchschnittlichen Durchmesser von 2 bis 0,074 mm, ochluff
(Schwemmsand) mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,074· bis 0,005 mm und 'Hon mit einem durchschnittlichen
Durchmesser unterhalb 0,005 mm. Es ist vorteilhaft,
die natürliche ieotigkeit von Tonböden mit einem
Tongehalt von 10 Ms 60 Gew.-/*, beispielsweise 2ü bis
40 Gev/,-,'ά, auszunutzen.
/Zelter wurde festgestellt, daß wenig oder kein ,/unser
dem Boden oder dem Fesfcmaterial vor dem Vermischen mit
dem Verschnittasphalt zugesetzt werden sollte, da i?'remdwasser
für die Druckfestigkeit und die /»'asser festigkeit
des Bodens nachteilig ist. "ur Erzielung bester Ergebnisse
sollte der natürliche ,Vassergehalt des rkxlens
praktisch diejenige nicht übersteigen, die durch Lui'ttroeioien
des Bodens bei 210C (70°ff) erzieLt y/lrd. ^eI
sandigen 'i'onen z.B. k-uin dloser im Bereich von w, i
Ge:7.-% bis '1,0 Gew.-,.» li.H^en, während bei suhr feinen
Böden, die große Mengen ion enthalten, der .7as;;er<
m 11
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nach Luft trocknen 5 Gew.--/6 oder etwas hoher sein kann.
L'ö ist daher vorteilhaft, praktisch trockenen Boden
oder Zuschlag zu verwenden, der weniger als ') % feuchtigkeit
oder weniger als 2,0 Gew.->ö oder 1,0 Gew.-%
oder sogar 0,1 Gew.~>o hat.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Bindemittel gehört zu jener Gattung von Materialien, lie
im allgemeinen als Asphalte bezeichnet werden, wie Naturanphalt oder Erdolrückstände von thermoplastisch
fester oder halbfester £onsistenz bei Raumtemperaturen, ein normalerweise braunes bis schwarzes zementai tiges
überwiegenden
überwiegenden Material., in '.velcheai die JaeHÄXHatrseasemsfoetL Bestandteile
Bitu;aenu -iind. Das au verwendende bituminöse Material
kann von einer großen Vielzahl von natürlichen und Indus tr ie produkt an ausgewählt ,verden. So können beispielsweise
verschiedene Naturasphalte verwendet werden v/iö natürlicher 'Trinidad--Asphalt, Gilsonit, Grahamit
oder l'.ubanischer Asphalt. Su Erdolaaphalten, die für die
erfiriliiagsgem'ißen Zwecke brauchbar sind, gehören diejenj./ίη
Asphalts, die aas kalifornischüm Asphaltgestein
;·ind oder*
aus Aüphalbsandon, Vene-iuelanischer oder
iisxik. mischer Kx'üöl-Asphalt, «iittel-Ost-oder mittelkonti-
n<nit.i.l-:>: :üit Luft geblasenes l/l und dergl. öler Kombinat;
icn-iti davon. Zu lu-dulaüj htl ttm gehören auch diejenigen
An/jhuIts-, iie von Koi
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1 5 9 Λ 7 A 7 M
wie Bitumen abgeleitet sind, a.snhaMirche Hüei ntänd' .,
die bei einem fvi döl -Ha if ini ervf. rJ nhren orlnltcu vor !en,
wie die(if.ni, (?ii, die äurcb VaJniumdentilJ at ion λτ-οπ rohon
Erdöl kohl en-.'»»ßßi-rßl oi'f- Cl on erhalten wer. on, -.jie durch
Lösungsm j tta 1 -l>ntaß|.li'-j tierung von rohen Rüclcr.tandi.-Π ~
fralitxonen trhalten&n, toerige Pi'odulrte aus der chemischen
Kaffiliation vdo beini^iclr:weise die Oxydation von
hochmolekularen Kohlenwasserstoffen, diejenigen Asphalte,
die aus hydrierten Kohleprodukten erhalten nind, das
aßpheltische Material, das beim thermischen oder katalytischem
Crauken von Lrdöl zur Erzielung von Benzin oder
anderen leichten Fraktionen erhalten wird, sowie jede Kombination dieser Materialien.
Bitumen, das irgendeinem der* gewöhnlich verwendeten Erdöl-
oder Raffinier- oder Behandlungsverfahren wie Destillation, Dampfreduktion, Lösungsmitteltrennung
oder Verschneiden und dergl. unterzogen wurde, kann ebenfalls verwendet werden. Die Erfindung ist von besonderem
V/ert bei oxydierten Asphalten, beispielsweise den Asphalten, die durch Luftblasen oder chemisches Oxydieren
von asphaltischen Rückständen bei erhöhten Temperaturen (ca. 200 bis 2600C, bzw. 400 bis 5000F) in Gegenwart oder
Abwesenheit von katalytischen Mitteln wie Phosphorverbindungen (wie Phosphorpentoxyd) oder von Übergangsmetallen
(wie Ferric^lorid) hergestellt sind. Diese oxydierten
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Anjhalte haben g;ew<vimlich A£TJ>>Erwcd chunßspurikte
von ;:uinjnd(?ot 57,ί-·°<ί (1000F), z.B. 57,8 bis 1490C
(JUC° Im; :>C0ri0 eier holier. JUe Änphalte, und insbe
j-, on lere dio oxydierten Asphalte und getojrpten Eückrt;andi;,'u;phalto
(straight reduced asphalts) mit einem AuTLl-· rvvej(;]iui]{?f'punkt von 930C (20O0P) und darüber
und einer Ao^-P-^Penetration bei 23,00C (770F) von
auisschließlich Verschnittmittel (fluxes)»
JOO oder darunter, !jimßij&mJöC^iaM^x^li^^
sind die bevoiaugton Asphalte bei der vorliegenden
Erfindung.
Erdölacrlial te werden im allgemeinen aus Erdö'lrückstands™
Ölen hergestellt, die durch die Destillation eines asphaltisehen
oüer halbasphaltischen Rohöls oder thermischen
Teers (Schwel-'üeers) oder durch Veriichneiden von härteren
erhalten sind, Hückstandsasplialten mit schweren ErdöldestilTatenK Solche
ulickstandöle sind hochsiedende flüssigkeiten oder halbfeste
Materialien, die Erweichungspunkte von etwa O0C bis
etwa 5O0C (32°F bis 1200F) haben können und im allgemeinen
durch ein spezifisches Gewicht im Bereich von etwa 0,85 bis etwa 1,07 bei 25,OeC (77°F) gekennzeichnet sind. Andere
Eigenschaften solcher Rückstandsöle, die gewöhnlich Asphaltbasen oder Asphalt-Verschnittmittel (Asphalt fluxes)
genannt werden, können in einem beträchtlichen Ausmaß variieren, je nach dem besonderen Rohöl, von welchem sie
abgeleitet sind.
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Asphalbe, die aus liückübandsölen wie den üben angegebenen
hergestellt sind, können entweder als Destillaticmsbiturnen
(straight reduced asphalts) oder als geblasenes Bitumen, bzw. oxydierter Asphalt, eingestuft werden.
Destillationsbitumene, bezw. Rückstandsasphalte, werden
durch Dampfdestillation, Vakuumdestillation, Verschneiden oder Lösungsmittel-Entasphaltierung von Rückstandsölen
hergestellt. Bei diesen Arbeitsgängen wird eine merkliche Menge des in den Buckstandsölen vorhandenen niedriger
siedenden, flüchtigeren Materials entfernt, //as ein Produkt mit einem Erweichungspunkt zwischen etwa 37° '-uid
etwa 77°G (100° bis 1700F) ergibt, jedoch können auch
durch ausgedehntere Behandlung höhere .Erweichungspunkte erzielt werden. Oxydierte Asphalte, bzw. geblasene Mtumene,
werden dadurch ersielt, daß ein Ruckstandsöl mit Luft oder
einem ähnlichen oxydierenden Mittel, allein oder in Gegenwart eines üxydationskatalysators wie Ferriciilorid, iJhosphorpentoxyd
oder dergl.. in Berührung gebracht wird. Der
Oxydationsprozeß dient zur Dehydrierung gewiijsor Bestandteile
des Asphalts, was zur Entwicklung von Waa&er und von
etwas Kohlendioxyd führt, ölige Bestandteile wurden daher
in Harze und Harze in Asphaltene überführt, .führend des
O:grdationsvei*fahrens wird sehr wenig Öl entfernt. Die
Penetration und die Streckbarkeit (Duktilifcüt) der geblasenen
Bitumen« sind im allgemeinen für oinjn best rauten
Erweichungspunkt etwnn höher als diejenigen von Jjosfc.i 1 lat 1-onsbitumen,
bsAf. RiickBtnnisaaphalt. Beile Aft^n, i.u:
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" 1^ ~ BAD ORiGiNAi.
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Rückskandsasphalte und die geblasenen Bitumene, sind
bei der vorliegenden Erfindung brauchbar.
Obwohl, die jirdölasphalte bevorzugt werden, sind auch
andere bituminöse Materialien wie Kohlenteer, Holzteer und Peche aus verschiedenen industriellen Verfahren
brauchbar. Die Erfindung kann auch erfolgreich mit chemisch modifizierten Asphalten wie halogenieren,
beispielsweise chlorierten, suLfurierten oder phospho sulfurierben
Asphalten, sowie mit Asphalten, die mit Epoxyden oder Halogenepoxyden wie Äthylenoxyd oder
Kpichloriiydrlii, oder mit Silanhalogeniden, Witrobenzol,
chlorierten aliphatischen Verbindungen v/ie Tetrachlorkohlenstoff und Ilalogenkohlenwasserstoffen wie Methylen-Ciiloi'id
und dergl. behandelt sind, durchgeführt werden,
zusätzlich können die Asphalte ;Bit kleineren Mengen,
beispielsweise 1 bis 10 Gew.-?£, anderen natürlichen
und synthetischen thermoplastischen und wänaehärtenden
Materialien wie Kautschuken, Harzen, Polymeren und Elas fco fieren von öliger, harzartiger oder kautschukarti,;er
Natur, vermisciit werden. Zu Beispielen geeigneter
Materialien, die jedoch keineswegs eine Beschränkung darstellon, gehören: Polyolefine, Polypropylen, PoIyäthjLC;
Polyisobutylen, Polymere aus dampfgecrackten
Naphthö-Sorbon und dergl.; natürlicher oder synthetischer
ic wie. ' B\ifcylkaut;sciiTir, halogenierter Butyl-
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159/, 7 A JS
kautschuk, Polydiene ν:ic- J. olybutadien, elant<;^j fj
Copolymer·-; von Γ tyi'ci/Butadien, Copolymer·.? V(U
dii-hylen υ.ηά lv<n>ylvn und <lf:rp,l. ; Epoxyharze j rc};;··
olkyIc-no;--;:/dv" j n·:* Üb'1.i clic und i-ynthetischc ',iocAiri. ;
rolyvlnyl acc late : Ι;ίκ ποΙ-λ! dehyd-Koiideiiröt i οπε] rodu.. lc ;
υ/ία dorg-J * und J.oicbjnatjoijc-n davon.
Außerdem lcaim bei einer Abänderung, worin der As])L;;]t
durch Umsetzen ι It- i'lüssißen Heagenzien wie bei spiel :.;-weiße
GGl1. chemisch modifisiert wird, dae flüssige
Heavens oft alt: Asphalt lösungsmittel verwendet wi-i -<αι,
wo"bei daiHi die gewünschte Heaktion vor, während oder
nach der Veivlici-tunc der Jvrde-Verschnittbitumeii~Lii£=cijUiits,
oder währenc oder nt eh. der üärtungs stufe .r?ta11 find et .
Die Reaktion kann aueh kontinuierlich währeni der beiden
Endverarbeitungsstufen stattfinden.
Zufriedenstellende Asphalte sind beispielsweise diejenigen,
die in der einschlägigen Industrie als Verschnittbitumene (fluxes), Binder und als verschiedene
oxydierte Asphalte, bzw. geblasene Bitumene, bekannt
sind, «verte für einige typische brauchbare Asphalte
sind anschließend angegeben:
_ IC
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15947A7
Jb
. , ,. Erweichungspunkt Penetration
Aspnait; ^ ag ^ ^ bei 250C (77°$)
Verschnittbitumen Λ *-'24 --75
>300 (Flux Λ)
Binder G 45 115 85-100
ael>las;eii«-& i-it uraen 1 82-95 180-200 24
Oxidiacj Asphalt 1)
Geblasenes Hitumciii P 95-115 200-235 18
(Oxidized Asphalt r)
Die Verßchnittebitumen-Massen können andere Zusätze wie
lietzmitteJ , Emulgiermittel und Haftmittel enthalten.
ausreichenden
Das; Verschnittbitumen sollte in einer isaäxäiQD Menge verwendet
v/erden, um zumindest 8 bis etwa 30 Gew.~% Asphalt
oder mehr, bezogen auf die Erde, zu ergeben, wobei maximale Druckfestigkeiten gewöhnlich bei 10 bis 20$
beispielsweise 12 bis 16 Gew.-^έ Asphalt, erzielt werden.
Die l/.enße und die Art des Verschnittlösungsmittels sollte
go sein, daß die verschnittene Masse die geeignete Über-2iugBvi
r: co si tat aufweist, da das Ausbleiben des dünnen und einheitlichen uberziehens eines beträchtlichen
Hauptteils, beispielsweise über 95 % der Peststoffteilchen
die Trocken- und insbesondere die Naß-Druckfestigkeit des erhaltenen verdichteten Gegenstandes stark
beeinflußt. Ein dicker überzug, der gelegentlich, durch
ein viscoses Verschnittbitumen erzielt wird, bedeutet eine Materialverschwendung und führt auch gern zu Baukörpern
von geringerer Festigkeit.
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' 1 5 9 4 7 Λ Jf
Das Festmaterial der vorfestigten, bzw. vermörtelten,
Maseen kann irgendein, trockenes anorganisches oder
organisches Festmatcriäl sein, wobei Erde und Lockergestein vom wirtschaftlichen Standpunkt die bevorzugten
Festmaterialien zur Herstellung von harten, dichten Strukturen, die beim Bau brauchbar sind, darstellen«
Das feste Zuschlagmaterial kann Kombinationen von Materialien natürlichen oder synthetischen Ursprungs
init oder ohne Erde vom Typ der tonigen Böden enthalten.
2u geeigneten Kombinationen gehören beispielsweise 10 bis 60 % ΐοη mit Eisenerz-Feinteilen oder einem anderen
Material im Bereich von 1 bis 4-0 #, beispielsweise
5 bis 25 /J^ der 1IOn-Ma bor in !.kombination. Zu geeigneten
Beispielen anderer Zust;;il igma beriaLien, die keineswegs
beschränkend sein sollen, gehören feinzerteilte Asche,
expandierte üolilacke oder Leim, jjteinwolle, Stahlwolle,
Abrieb bzw. Sohleit'sani, gobijüite Tone, Cellulosefaserri,
Sägemehl, .'Jchilffasern, Bagasse, Hanf, Jute, Koks, £isenerz,
Diatomoanerde, !'cue, iirde und Lockergestein, ochluff,
Kohle, Asbeat, Glanfasorn, Holzspäne, ^uarz, Karbonatgestein,
vuLkaniaiche inc-xr), Bambus und dergl. sowie
jede Kombination davon,
Obwohl, das Vorliegen von l'on .veaentlich für hochfeste
Asphali>-Cird'vjtnj.Ltutii.;ri i::u, orL'ordern riicht--<u'diiio ^'ο,υ-stoffa
-uioL .-..Lchf; Λα.-. /<nlie\^n von Ton, Hei riicUl,-oralgen
0098 29/0~4 Ή ~ BAD ORJGINAL
Strukturen sollten die größten zu verwendenden Teilchen
gewöhnlich ein Drittel der kleinsten Dimension des zu bildenden Gegenstandes nicht überschreiten. Bei kleinen,
nicht aus Erde bestehenden Gegenständen wird eine Teilchengrößenverteilung ähnlich der von Erde bevorzugt.
So können eine große Vielzahl von Feststoffen in Verbindung mit dem Asphalt—Bindemittel zur Bildung von
hochfesten Baukörpern verwendet werden. Im allgemeinen sind Mineralien die bevorzugten Feststoffe, insbesondere
diejenigen, die gut definierte Kristallformen haben und insbesondere die Kristalle, die leicht zu Körpern von
geringem Porengehalt verdichtet v/erden können. So lassen sich beispielsweise Kaolinit, Chlorit, Talk, Glimmer,
Spiegelhaematit, die als Platten oder Scheiben kristallisieren, leicht mit Asphalt zu hochfesten Strukturen verdichten.
Asbest, der eine fasrige Struktur hat und Attapulgit,
der in Nadeln kristallisiert, sind weniger leicht verdichtbar.
v/ie bekannt ist, lassen sich fein zerteilte Feststoffe
leichter zu nicht-porösen Strukturen verdichten als grobe. Tone und tonige Böden sind Beispiele von fein
zerteilten Feststoffen, die in der Natur auftreten, iiach dem erfindungsgemäBen Verfahren können sie zur Herstellung
von hochfesten Baukörpern verwendet werden. Alle Arten von Tonböden können verwendet werden, also
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ein Bereich von praktisch 1.00 ';i Tongehalt bis zu denj
enigen mit geringem -Tongehalt, falls der Baukörpor -nicht «Vasser ausgesetzt wird» Palis der Baukörper
Wasser ausgesetzt vvei'den soll, ist es wesentlich, daß
die Menge an sogenannten quellenden Tonen bei geringen
Mengen gehalten wird, im allgemeinen unt3rhalb IC /ö?
vorzugsweise unterhalb 5 /»· Me quellenden oder expandierenden
Tone sind diejenigen, die in Gegenwart von Wasser oder anderen kleinen polaren Molekülen
quellen» Zu ihnen gehören die Montmorillonite (Bentonite),
Vermiculit und "offen-endiger" !llit. Obwohl diese Tone
mit Asphalt hohe Trockenfestigkeiten haben, verfallen
sie in Gegenwart von 7/asser. Für die Verwendung in
Gegenwart ψόώ. Vi'assei' sollte der Boden auch keine beträchtlichen
Mengen an organischer Substans oder an wasserlöslichen Salzen aufweisen»
Um Tonböden mit Asphalt wasserfest zu machen, ist es
notwendig, die Teilchen mit einer dünnen Asphaltschieht
zu bedecken. Da die Oberfläche von fein zerteilten Feststoffen
groß ist, ist zu erwarten, daß größere Mengen an Asphalt benötigt werden, um eine Schutzschicht bei
Böden mit hohem Tongehalt zu erzielen. Aus wirtschaftlichen
Gründen ist es daher erwünscht, Böden mit verhältnismäßig
niedrigem Tongehalt bei der Herstellung von Asphalt-jicd-öteinen zu verwenden. Ein sehr zufrieden-
.: ■. - 19 00982S/0418
. ' ^
stellender Boden ist ein soldier, der etwa 20 Ms 25 %.Ton enthält und als Rest Schluff und Sand. Bei
diesem Boden ergeben 8 bis 12 Gew.-% Asphalt, bezogen auf den Boden, eini/hohe Festigkeit und eine ausreichende vYasserabstoßung. Selbstverständlich können sandige,
schluff ige und tonige Böden gemischt v/erden, um die
gewünschte Teilchengrößen-Verteilung zu erzielen.
Bei einigen Böden und Mineralien ist es möglich, hohe
festigkeit mit wenig oder garkeinem vorhandenen Ton oder wenig oder keinen vorhandenen fein zerteilten
Teilchen (unterhalb 5 P-) zu erhalten. Bei diesen sind,
v/ie schon oben erwähnt, die groben Teilchen als Kristalle von nahezu äquidimensionaler Größe (Platten, Scheiben,
Prismen und dergl.) vorhanden, die leicht zu Baukörpern
von niedrigem Porengehalt verdichtet v/erden können. Y/enndie gröberen Teilchen nicht zu dieser-Art gehören,
wie in Sand und einigen Schluffen, dann ist die Festigkeit
der Asphalt-Erde-Steine etwas geringer, kann jedoch für Anwendungen ausreichen, v/o keine hohen BeIastxmgen
angewandt werden, v/ie beispielsweise bei einstöckigen
V/ohnungen.
Die Teilchengröße von Böden wird gewöhnlich nach dem
AoTI^-Verfahren D4-22-54-T bestimmt. Bei diesem Verfahren
wird die Teilchengröße au s der Absetzgeschwindigkeit
9 8 2a/fi 18
in einer wässrigen Suspension berechnet. Obwohl
Tonböden Agglomerate und Aggregate der primären Bodenteilchen bilden, werden sie großenteils durch
Wasser aufgebrochen» Man kann daher einen Boden haben, der bei der trockenen Sieb-Analyse sehr grob
zu sein scheint, der jedoch bei der Korngrößen- '
.Analyse nach dem A3TM-Verfahren D422-54T einen hohen
Tongehalt zeigt. Beim Mischen des Bodens mit Asphalt ■werden: diese Agglomerate oder Aggregate teilweise
von Asphalt durchtränkt und in gewissem Ausmaß zu feineren Teilchen zerlegt, die von Asphalt bedeckt
werden. Die Bedeckung ist jedoch nicht vollständig, und
man erhält eine nicht^einheitliche Struktur, die geringe
Festigkeit und große «Vasserempfindlichkeit aufweisen
kann* Es ist daher wesentlich, daß die größeren Agglomerate durch leichtes Mahlen oder auf andere »/eise
aufgebrochen werden, um sich als Grenze dem gleichen Zustand von Unterteilung zu nähern, wie er durch das
ASTM-Verfahren B422-54-T· angegeben wird» bevor mit dem
Asphalt gemischt wird.
Insgesamt werden Böden, bei welchen Kaolin der hauptsächliche
Tonbestandteil ist, zur Steinliers teilung "bevorzugt» Kaolin weist nicht nur. die richtige
Kristaliforffi für eine leichte Verdichtung auf, sondern
es wird auch leicht von Asphalt benetzt und vier Asphalt
00 9.8 2 äY 04 IB".
BAD ORIGINAL"
-IS.
wird nicht leicht durch Wasser ersetzt wie bei einigen anderen Tonen. Es gibt auch gewisse Anzeichen
dafür, daß Agglomerate und Aggregate von' Kaolin während des einfachen Kisehens mit Asphalt aufgebrochen
werden und demgemäß wird das Ausmaß an vorhergehendem Zerkleinern vermindert und die Bedeckung
vollständiger«
Fig. 1 zeigt die Teilchengrößen-Verteilung verschiedener
Böden, die mit Erfolg beim Verfahren der vorliegenden Erfindung benutzt wurden. Es ist festzustellen-,
daß der Tongehalt(<5m) bis zu 70 % reicht.
Im allgemeinen enthalten die gewünschten Böden von 10 % bis 60 % Ton, wobei 20 & bis 4-0 % Ton bevorzugt
werden. Unter den als brauchbar befundenen Böden sind
sandiger Ton aus Sayreville, roter Boden aus ii. J.,
der schwarze Ton von Houston, feiner Sand aus Lakeland , lehmiger Sand von Huston, grober sandiger
Cecil-Lehm, feiner sandiger Oecil-Lehm, Marion Lehm,
ITeshorning Schlufflehm, Chester Schlufflehm, feiner
Sand vom Seengebiet, nigerianischer Latterit, Georgia Kaolin und dergl. Obwohl die oben aufgeführten Böden
nicht viel Kies (Durchmesser mehr"als 2 mm, entsprechen
Lu mesh) entkälken, können auch kieshaltige Boden
oder Böden, welchen Kies zugesetzt wurde, verwendet werden»
- 22-
'Der■Asphalt- wird vorzugsweise in das fein zerteilte
Pestmaterial als Lösutigsmittel-Verschnitt eingebracht,
wobei ein flüchtiges organisches Verschnitt-Lösungsmittel wie Brdölnapiitha oder ein anderes Lösungsmittel, das im
Bereich von etwa 8C0G bis 32O0C, beispielsweise 930C
bis 2040C (1750F Ms 60O0F, beispielsweise. 2000JP bis
4GO0E) siedet. Das Verschnitt-Lösungsmittel sollte vorzugsweise
genügend flüchtig sein, um im wesentlichen wahrend der gewählten Härtungsstufe zu verdampfen, d.h.,
es sollte ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von weniger als 3160C (6000F) oder vorteilhaft-mit weniger
als 2040G (40O0S1) sein. Geeignete Asphaltkonzeritrationen
in der Verschnittlösung sind 30 bis 90 Gew.-^ Asphalt,
beispielsweise 50 bis 75 ;o. Vorzugsweise sollte die
Furol-Viscosität bei der Temperatur, bei welcher der
Verschnitt angewendet wird, 100 oder geringer sein, a.B. 20 bis 100 Furol. Zu geeigneten Lösungsmitteln .
zum Verschneiden gehören daher, ohne daß dies eine Beschränkung
darstellen sollte, beispielsweise Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Benzol, Xylol, Varsol, VM&P-Iiaphtha,
Halogen-Kohlenwasserstoffe wie Tetrachlorkohlenstoff
und Methylenchlorid oder irgendwelche Kombinationen davon. Gleichgültig, welches Lösungsmittel verwendet wird,
sollte es praktisch von der Asphalt-Feststoff-Mischung
vor der Verdichtung entfernt werden.
- 23 - .
QGS829/Q418
Sad original
3»
Der Asphalt kann auch in den fein verteilten Feststoff
in geschmolzenem Zustand eingebracht werden, und dies
ist gewöhnlich die bevorzugte Methode. Die Temperatur
des Asphalts zur Zeit des Mischens sollte so sein, daß die Viscosität so niedrig ist, daß gutes Mischen erzielt
wird und die feststoffteilchen gleichförmig "bedeckt sind. Geeignete Asphalt-Viscositäten liegen im
Bereich von etwa 20 bis etwa 100 furol, was Mischtemperaturen
von etwa 1350C (2750I1) im Fall von Weichasphalten
wie Verschnitt-Bitumenen, von 177 "bis 232°C (350 bis 4500
im Fall von härteren Asphalten wie Bindern und geblasenen Bitumenen, entspricht. Bei der Durchführung des Heiß-Mischverfahrens
wird die Festsubstanz gewöhnlich vorerhitzt und in den Mischer gegeben und dann der schmelzflüssige
Asphalt eingepumpt. Es genügt gewöhnlich, den Asphalt als Niederdruck-Sprühnebel einzuführen, jedoch
kann auch zerstäubter oder geschäumter Asphalt verwendet werden. Es sind verschiedene technische Mischer geeignet
wie beispielsweise die als "pug mill" (schweres Khetwerk)
bekannte Art von Mischmühlen«. .Venn ein wirksamer Mischer
verwendet wird, so kann die Mischzeit verhältnismäßig kurz sein wie beispielsweise 1 oder 2 Minuten. In einigen
Fällen jedoch kann es erwünscht sein, die Mischzeit auf beispielsweise 15 - 30 min. oder mehr auszudehnen, um den
Asphalt nach dem Einbringen in die Festsubstanz zu härten. So hat sich beispielsweise gezeigt, daß, ausgehend von
7erschnatt-Bitui&en oder Binderasphalt, festere Bauteile
" 2Mr V 809829/0418
BAD ORIGINAL
erkalten werden, wenn der Asphalt auf diese Weise
durch Erhitzen in £uft, beispielsweise "bei 2040C
(4GO0I1) nach dem Mischen mit der Festsubstanz, jedoch
vor Verdichten der Mischung gehärtet wird. Umgekehrt
kann es zweckmäßig sein, wenn man von einem harten Asphalt wie einem Blasbitumen ausgeht, den Mischer
mit einem. Inert-.Gas abzudecken, um die Härtungsgeschwindigkeit
zu vermindern·
Im allgemeinen wird es bevorzugt, den Verschnittasphalt oder -den geschmolzenen Asphalt mit Festsubstanz zu vermischen
j die verhältnismäßig-trocken ist und nicht mehr als 1 - 2 ρ Feuchtigkeit enthält- Wenn Festsubstanz mit
einem beträchtlichen Wassergehalt verwendet wird, wird
es bevorzugt, die Feststoff-Asphaltmischung vor dem Verdichten auf einen ziemlich geringen Wassergehalt zu
trocknen» Falls diese Vorsichtsmaßnahme angewandt wird,
dann können emulgierte Verschnittbitumene beim erf indungsgemäßen
Verfahren angewandt werden. Die Menge an verwendetem Asphalt liegt im Bereich von etwa 8 bis 30 Gew.-^,
bezogen auf die Festsubstanz. Im allgemeinen liegt die verwendete Menge im Bereich von etwa 10 bis 20 %.
Die Entwicklung von hochfesten Materialien aus fein zerteilten Feststoffen und Rückständen (Asphalten) hängt in
einem bezeichnendem Ausmaß von der !locht emperaüur-Härfc<iag.,
- 25 —
,889819 /041 β
BAD ORiGINAt
beispielsweise bei ca.1^0 - ca. 2600C (300 ab.
Die Härtungszeit hängt von der Temperatur ab ^
je höher die Temperatur ist, desto kürzer ist die
benötigte Zeit. Im allgemeinen sind die Härtungsbedingungen zu Erzielung von Steinen, die ihre Festigkeit
in Gegenwart von Wasser behalten und die Wasser nicht absorbieren, weniger scharf als diejenigen, die
zur Erzielung von hoher Trockenfestigkeit notwendig sind.
Der Hauptmechanismus, der mit der Bildung von hochfesten Materialien aus Festsubstanzen und Asphalt verknüpft ist,
scheint die O.'xydation des Asphalts zu sein, obwohl die
Entwicklung von flüchtigem Material ebenso in gewissem Ausmaß damit verbunden zu sein scheint. Das flüchtige
Material kann im ursprünglichen Asphalt vorliegen oder anschließend durch Cracken und Oxydation erzeugt werden.
Dass die Oxydation den Hauptmechanismus -ausmacht, wird '
durch Vergleich der Ergebnisse der Härtung in luft gegenüber
der Härtung in Stickstoff gezeigt. In letzterem Fall
war die Druckfestigkeit bei Tonerde and Asphalt weniger
als die Hälfte derjenigen bei Härtung an Luft»
Um eine hohe Festigkeit während der Härtung auszubilden,
sollte die verdichtete Feststoff-Asphaltstruktur eine
ausreichende Porosität haben, um die Diffusion von Sauer-
26.
stoff in das Innere der Struktur und den Austritt von
flüchtigen Materialien ohne Zerstörung der Binder (Asphalt-Filme
zu' gestatten« Die Festmaterialteilelien ·
müssen o'edöcn genügend nahe zusammen liegen, so daß der
größere Seil des Bindemittels als sehr dünne, nahezu kontinuierliche
Phase vorliegt, damit eine hohe Festigkeit hei der Härtung ausgebildet wird. Wenn daher nicht genügend
Binder vorliegt, um die Pestteilchen größtenteils mit sehr dünnen Filmen zu bedecken, und wenn die Verdichtung
nicht bis zu dem Punkt durchgeführt wird,'wo die
Feststoffe in große iiähe zueinander gebracht werden, so
ergibt sich geringe Festigkeit, insbesondere bei Gegenwart
von fesser. Andererseits bilden sich bei überschüssig
vorliegendem Asphalt diclie Filme, und beim Härten ergibt
sich unabhängig vom Grad der Verdichtung eine geringe Festigkeit. Bei geringen Dichten wäre keine viel größere
Festigkeit des Bauteils zu erwarten, als sie Asphalt selbst aufweist. Bei hohen Dichten wird die Diffusion
von Sauerstoff in das Innere des Bauteils und sogar in
das Innere des dicken Bindemittelfilmes verzögert,und noch merklicher wird die Entwicklung von flüchtigen, luaterialien
behindert. Diese letztere Wirkung ergibt ein starkes Heißen während der Härtung und führt sowohl zur
Verformung als auch zu geringer Festigkeit.
1 ■ 8AD ORiGlNAL
QÖ9829/0A18
Um den geeigneten Bereich der Dichte (Verdichtungsgrad) zur Ausbildung von hohen* Festigkeiten zu bezeichnen,
wurde der Ausdruck "Prozent theoretische Dichte" aufgestellt, der wie folgt definiert wird:
Prozent theoretische Dichte = % der Dichte, die Festsubstanz + Bindemittel
hätten, falls keine Poren in der verdichteten Struktur vorlägen.
Die Berechnung einer Probe ist wie folgt: Eine verdichtete Mischung von Tonerde (d » 2,61 g/ccm) mit 10 Gew.-%
Asphalt, bezogen auf die Erde (d =1,04 g/ccm) ergibt bei der Analyse eine Dichte von 2,08 g/ccm. Die theoretische
Dichte (ohne Poren) dieser Mischung wäre: 100 + 10 * 110
x = 2,29
% theor. Dichte = 2^08 · 100 x qq s %
% theor. Dichte = 2^08 · 100 x qq s %
Bei sandigen Tonböden, die etwa 20 -*■ 25 % Ton
("<5 p- Teilchengröße) und 9 - 12 Gew.-% Asphalt enthalten,
liegt der gewünschte Prozentsatz der theoretischen Dichte gewöhnlich im Bereich von 88 bis 98 % ,
wobei die genaue Höhe von Faktoren wie der Konzentration an Asphalt, den Härtungsbedingungen und der Größe und
Form des zu formenden Gegenstandes abhängt.
0088 29/ 0418 L
■A ..'
lim die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erzielen,
sollte das Asphalt-Feststoffgemiscn auf eine
Dichte im Bereich, von etwa 80 - etwa 98 % der theoretischen
Dichte verdichtet werden. Ein noch mehr bevorzugter Bereich liegt bei 85 bis 95 % · Ί& vielen
Fallen wird die maximale Festigkeit in einem noch engeren Bereich, wie 88 - 92 /»»ausgebildet. Der optimale
Prozentsatz der theoretischen Dichte schwankt mit einer Anzahl von Faktoren wie der Asphaltkonzentration, der
Verdichtungstemperatur, dem Vorliegen von Lösungsmittel
zum Zeitpunkt der Verdichtung, den Härtungsbedingungen und der Größe und Gestalt des zu formenden Gegenstandes.
Bei sandigen Tohböden beispielsweise, die etwa 20 - 25%
Ton (< 5 M Teilchengröße) und 10 bis 12 Gew.-?£ Asphalt enthalten, liegt die optimale Dichte gewöhnlich im
Bereich von etwa 88 - 94· % der theoretischen Dichte,
während bei 9 % Asphalt das Optimum höher liegen kann, beispielsweise bei etwa 96 #. Während das Optimum im
Fall von Formungen von 3>25 cm (1,28") Durchmesser und
7,62 cm, (3") Höhe etwa 92 % sein kann, kann es bei
Ziegeln von 20,32 χ 10,16 χ 6,55 cm (8" χ 4-··-χ 2,5")
etwa 88 % betragen. Geeignete Verdichtungstemperaturen'
liegen bei 10 - 1770C (50 - .35O0F),--vorzugsweise- bei
15,6-930C (60. - 20O0F).
- 29
BADQRK31NM-
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erlaufe-,,
rung der Erfindung, ohne- sie zu beschränken.
■■"it,
Die Dichtigkeit der Äsphaltlconzentration in der trolckenen,
verdichteten, verfestigten Masse und beim Yerfahren kann unter Bezugnahme auf Fig. 2 gezeigt werden,1
die graphisch die Naß- und Trocken-Druckfestigkeit ohne seitliche Begrenzung gegen die Gewichtsprozent
mit dem Boden verwendeten Asphalt zeigt» Fig» 2 wurde
aus Werten zusammengestellt, die bei mit Asphalt verfestigten
Bodenmassen erhalten wurden, die durch gründliches
Mischen eines luft getrocknet en sandigen ST. J. -Ton
bodens mit einem Wassergehalt von etwa 0,5 $ und einer
durchschnittlichen Teilchengröße von etwa ö-,ll ram erhalten
wurden, der etwa 58 # Sand (2,0 - 0,074- mm), 14 % Schiuff (0,074 - 0,005 mm) und 28 % Ton (feiner
als 0,005 mm), mit einem oxydierten Tia Juana-Asphalt mit einem ASTM D-56-Erweichungspunkt von 100,50G (2130F),
der mit Toluol auf 50 Gew.-^ verschnitten war, hergestellt
-mren» Die Asphalt-Bodenmischung wurde bis auf
einen Gehalt von etwa 1}5 Geiv.~% Toluol, beasogen auf
den Boden ,eange-dsuapf t; trocken zu Formungen von etwa
3,3 cm (1,3") Durchmesser und 7,62 cm (3") Höhe bei
einem uruck von 165,2 ab (2350 psi) verdichtet und 16^
Sbunden bei 14-90C (3000F) gehärtet. Die Druckfestig-
- 50 - ^ 009029/0418
SAD
ice it en wurden durch die axiale Kompression des
Formlinge bei ungehinderter Seitenausdehnung bis
zum Versagen geprüft, wobei eine Belastungsgeschwindigkeit von 5$08 cm/min* (2"/min·) angewandt wurde.
Wie in der Zeichnung gezeigt wird, wurde die maximale
Naß- und Trocken-Druckfestigkeit bei einer Asphaltkonzentration
von etwa 12 Gew.-% Asphalt erzielt, Jedoch mit dem wichtigen Unterschied, daß wenig oder
keine Änderung in der Differenz zwischen der Naß- und
Trockenfestigkeit bei Konzentrationen von etwa 14
bis 18 Gew.-% Asphalt festzustellen war. Bei unter etwa 8 Gew.-% Asphalt ist die l'rockenfestigkeit sehr
gering und die Naßfestigkeit für die meisten Verwendungszwecke völlig ungeeignet. Bei Konzentrationen von
etwa 8 Gew.-% Asphalt und mehr zeigen sich geeignete
Druckfestigkeiten. Zum Vergleich zeigt Fig. 2 auch die aus 5,08 χ 5.08 χ 10,16 cm (2" χ 2" χ 4") Prüfstücken,
die aus handelsüblichen ^Schlackensteinen geschnitten waren, erhaltenen Druckfestigkeitswerte. Es ist zu ersehen,
daß Asphalt-Konzentrationen von 10 bis 18 Gew.-ίό
der erfindungsgemäßen Asphalt-Erdmassen den Schlackensteinen
entschieden überlegen sind. Selbstverständlich variiert der optimale !Prozentsatz an Asphalt innerhalb der
Bereiche^ bezogen, auf den, verwendeten
vorgeschriebenen-
Boden
Außerdem nimmt die Menge an benötigtem Asphalt
- 51 -
QQ8829/0418-
BAD ORiGtNAL
auch mit zunehmenden Schluff- und Tonkonzentrationen
in der Erde zu. Für sehr feine Böden wie Kaolinit
(durchschnittlich 0,005 mm) Arizona Adobe (durchschnittlich 0,0025 mm) und Löß (durchschnittlich ca. 0,025 mm)
beträgt die optimale Asphaltmenge 18 Gew.-% oder mehr.
Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens ist die Kontrolle der Lösungsmittelretention zum Zeitpunkt,wo das
mit Asphalt überzogene Erdgemisch verdichtet wird. Bei der Verdichtung sollte die Viscosität der Asphalt-Lösungsmittelmischung,
angegeben durch die Werte der ASTM D-5-Penetration, bei der Verdichtungstemperatur zwischen
20 und +535» beispielsweise 30 - 250, liegen. Die trockene
feste Mischung weist sonst keine genügende Fließfähigkeit
zur Erzielung von Strukturen von hoher Dichte auf. Die optimale Viscosität zum Zeitpunkt der Verdichtung kann
durch Verwendung von weniger Lösungsmittel zum Verschneiden und durch Verwendung höherer Temperaturen, wie beispielsweise 66 - 2600C (150 - 5000F) während der Verdichtung
kontrolliert werden. Außerdem kann die Viscosität durch Verwendung von Asphalten mit geringeren Erweichungspunkten
angepaßt werden, jedoch beeinträchtigt dies die Festigkeit des Baukörpers und ist nicht sehr erwünscht,
da es auch eine verlängerte Härtung erforderlich macht. Das vorteilhafte Verfahren zur Steuerung der Viscosität
- 32 -
besteht darin, das zum Verschneiden benutzte Lösungsmittel
zu verdampfen, bis die gewünschte Viscosität erzielt ist. Das Verschnitt-Lösungsmittel sollte zum
Zeitpunkt der Verdichtung 0,4- bis 4- Gew.-% ausmachen
und beträgt vorzugsweise 0,7 bis 2,5 Gew.-% , bezogen
auf die Erde. Durch den Prozeß der Lösungsmittelretention
ist kein Wasser als Verdichtungsschmiermittel erforderlich, und es werden dann starke, wasserfeste
Baukörper erhalten.
Die Wirkung der in der trockenen mit Asphalt vermischten
Erde sum Zeitpunkt der Verdichtung zurückgehaltenen Lösungsmittelmenge, ausgedrückt als Lösungsmittel-Konzentration»
wird graphisch in Pig. 3 gezeigt. Bei diesem
Versuch wurden 12 Gew.~% eines oxydierten Tia Juana-Asphalts
vom Erweichungspunkt 0G (2130B1) in einem
^0-prozentigem Verschnitt mit Toluol mit sandigem
N.J.-Ton, wie vorher beschrieben, vermischt, wobei die iSrde eine durchschnittliche Teilchengröße von ö,.ll mm
hatte und etwa 58% Sand, 14- % Schluff und 28 % Ton
enthielt, !fach dem Mischen wurde daa Lösungsmittel bis
zu den in'I1Xg. 3 gezeigten Mengen verdampft, und die
getrocknete Mischung wurde dann bei 165,2 at(2350 psi) und 25,0aC (770F) verdichtet. Die Trocken-ßruckfesfcigkeit
wurde dann bei verschiedenen Konzentrationen an surück-
BAD ORiGiNA.
gehaltenem Lösungsmittel, wie gezeigte bestimmt. Unterhalb etwa 0,4 Gew.-% Lösungsmittel ist die
Viscosität der Lösungsmittel-Äsphaltmischung so hoch,
daß die Bewegung der leuchen beschränkt ist mit dem Ergebnis, daß Baukörper von geringer Dichte und geringer
Druckfestigkeit erhalten werden. Bei etwas höheren Lösungsmittel-Konzentrationen von 0,75 Gew.-τ» bis
2,5 Gew.>6 werden bei diesem besonderen Asphalt die optimalen
Festigkeiten erzielt. Lösungsmittel-Konzentrationen über 4,0 Gew.-'/ό geben eine gute i'ließfähigkeit, jedoch
wegen der im Baukörper verbliebenen Poren und des Heißens des Asphaltfilms durch das nachfolgende Härten
und die Verdampfung des Lösungsmittels weisen die Baukörper eine geringere Druckfestigkeit auf.
Die Verdichtung wird gewöhnlich bei einem Druck von zumindest etwa 14 at(200 psi) oder mehr durchgeführt,
wobei die bevorzugten Drücke im Bereich von etwa 70 bis
350 at (1000 bis 5000 psi) , beispielsweise 105 Ms
246 at (1500 bis 3500 psi) liegen. Die Verdichtungstemperaturen können von 10 bis 1770G (50 bis 35O0J1),
beispielsweise 66 bis 1210O (150 bis 25O0P), oder 2320C
(4500Ja1) oder höher reiciien* .Bei höheren Yerdichtungsdrücken
kann die Viscosität höher sein, während bei höheren Yerdich bungs temperature!! und bei weicheren
Asphalten die geirönschte Viscosität mit geringeren
Mengen von zurückgehaltenem Lösungsmittel erzielt
werden kann.
Die Formlinge oder Blöcke oder andere verdichtete
Baukörper werden gewöhnlich bei Temperaturen von 66 - 2600C (150 - 5GO0F), wie beispielsweise 121 - 252°C
(250 - 4500F) solange gehärtet, bis die Druck- und Zugfestigkeiten
das gewünschte Ausmaß erreichen. Die Härtungszeit» die von den angewandten Bedingungen abhängt,
kann von einer Stunde bis zu zehn Tagen wechseln, beispielsweise
von 3 Stunden.bis 96 Stunden. Höhere Temperaturen,
wie 316 - 4270C (600 - 8000F) können ebenfalls
angewendet werden, falls die Temperatur langsam erhöht und herabgesetzt wird, um eine Rißbildung durch thermische
Beanspruchung zu vermeiden. So sind im technischen Betrieb höhere Temperaturen von 26C - 3200C (500 - 6000F)
bei kürzeren Härtungszeiten von 1 bis 6 Stunden möglich, wenn die Geschwindigkeit der Temperaturänderung gesteuert
wird* Maximale Festigkeit wird gewöhnlich in 12 bis 18
Stunden bei ca.'150 - 220°C (300 - 4000F) erhalten, Jedoch
bei 660C (1500F) sind gewöhnlich längere Zeiten notwendig,
beispielsweise 36 bis ?2 Stunden. Die Härtung kann auch durch, kontinuierliches oder intermittierendes
Erhitzen oder durch Trocknen an der Sonne oder mit überhitztem Dampf , Abgasen oder dergl., durchgeführt werden.
- 35—
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■ BAD
Selbstverständlich können die Verdichtungs- und die Härtungsstufe zusammen bewirkt werden, indem Druck
mit geeignet erhöhten Temperaturen kombiniert wird.
Die Wirkung des Erweichungspunktes und der Penetration
von Asphalt auf die Druckfestigkeit ist in Tabelle I
gezeigt. Der verwendete Boden war sandiger N.J.-Ton,
der an der Luft getrocknet war (0,5 % Wasser) . Er wurde gründlich mit einer 50-prozentigeri Toluol-Verschnittlösung
von oxydiertem Asphalt gemischt, das Lösungsmittel und das Wasser auf etwa 1,5 Gew.-% ver-
und
dampft die trockene Mischung zu kleinen Formungen von etwa 3»5 cm (1,3") Durchmesser χ 7»62 cm (3") Höhe bei etwa 165,2 at (2350 psi) 5 Minuten lang verdichtet, 16 Stunden bei 14-90C (30O0F) gehärtet und dann auf Druckfestigkeit untersucht, und zwar sowohl trocken als auch nach 7-tägigem Einweichen in Wasser.
dampft die trockene Mischung zu kleinen Formungen von etwa 3»5 cm (1,3") Durchmesser χ 7»62 cm (3") Höhe bei etwa 165,2 at (2350 psi) 5 Minuten lang verdichtet, 16 Stunden bei 14-90C (30O0F) gehärtet und dann auf Druckfestigkeit untersucht, und zwar sowohl trocken als auch nach 7-tägigem Einweichen in Wasser.
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Ϊ a b e 1 1 e
Wirkung des | Erweichungspunktes und der Penetration die Druckfestigkeit |
1^ und | Asphalt | von | Asphalt auf |
sandiger H.Je-Ton^c Asphalt |
Erw, | > ""Pt β (0F) |
Druckfestigkeit . | ||
iCyp | Gew.- Pen.bei | t (psi) at (psi) | |||
Verschnittbitumen CkLux) Cb) |
16 | 20 | trocken naß | ||
,4 (290) |
Destillationsbitumen
(Straight Eeduced)(c)
'89
45,6
(Oxidised)^-'
(14-90) 80,5 (1145)
(1550) 100,5 (1430)
Terscimittbitumen, das 90 °/o Asphalt mit der Penetration 100 bei 25°C enthielt;
itoolviskosität bei 99°G (2100S1) * 601
(cj Binderqualität, Furolviskosität bei 990C (2100I1)= 1770
12 15 100,5 (213) (a) 58% Sand, 14 % Schluff und 28 % Ton.
Geblasen, bzw. oxidiert aus 'Verschnittbitumen
Die Werte in Tabelle I zeigen, daß Hartasphalte mit verhältnismäßig geringen Penetrationswerten und verhältnismäßig
hohen Erweichungspunkten beträchtlich höhere Druckfestigkeiten ergeben als weichere Asphalte.
Die besten Ergebnisse werden mit Asphalten erzielt, die Penetrationswerte bei 250O (7?°F) von 100 oder
und
weniger Erweichungspunkte von 25°G (770T) oder mehr aufweisen. Im allgemeinen werden Asphalte mit Penetrationswerten bei 25°C von 90 oder darunter und mit Erweichungspunkten von 43°C (1100F) oder darüber bevorzugt, während für härtere Beanspruchung noch härtere Asphalte wie diejenigen mit Penetrationswerten bei 25°C von 35 oder weniger und Erweichungspunkten von 570C F) oder höher verwendet werden sollten.
weniger Erweichungspunkte von 25°G (770T) oder mehr aufweisen. Im allgemeinen werden Asphalte mit Penetrationswerten bei 25°C von 90 oder darunter und mit Erweichungspunkten von 43°C (1100F) oder darüber bevorzugt, während für härtere Beanspruchung noch härtere Asphalte wie diejenigen mit Penetrationswerten bei 25°C von 35 oder weniger und Erweichungspunkten von 570C F) oder höher verwendet werden sollten.
Die «Yirkung von Wasserzusatz zum Boden vor dem Vermischen
mit dem Verschnittbitumen, wie dies "bei den bisherigen
Verfahren der Fall war, wird durch die Werte in {Tabelle II
gezeigt. Die Formkörper wurden auf die in Beispiel 3
beschriebene Weis© hergestellt HBd geprüft. Bei Asphalt- _
konzentratioa©a voa S ^9 8 %-\m& XQ % tmd
trationen το®. 6 %, 8 % imd 1© % ψ^^δΜη mxg- geringe
8,4 M.§ 1$ at.-(ISO "fels 2?0 psi)
(Nr. 1 bis 9).· Bei einem Asphaltgehalt von 6 % bei
einer anfänglichen Wasserkonzentration über den Bereich von O bis 8 % waren, wenn der größte Teil
des Wassers und des Lösungsmittels vor dem Verdichten verdampft wurden, die Druckfestigkeiten etwas höher,
- nämlich 22,1 bis 24,6 at (315 bis 350 psi) in trockenem Zustand
und 12,7 bis 15,5 at (180 bis 220 psi) nach 7-tägigem
Einweichen in Wasser (Nr. 10 - 14), sind jedoch bei
einer absoluten Bewertung immer noch niedrig. Bei einem
Asphaltgehalt von 12 % hatte der.Zusatz von Wasser zur
Erde vor dem Verdichten, auch wenn praktisch das gesamte
Wasser vor dem Verdichten verdampft wurde, eine ausgeprägt schädliche Wirkung und verminderte die Trockenfestigkeit
von 109 at (1550 psi) auf 82,3 at (1170 psi) und die Naßfestigkeit von 102 at (1450 psi) auf 73,1 at
(1040 psi) (i<r. 15 - 16). Das Vorliegen merklicher Mengen Wasser ( oberhalb 1,0 % ) während des Mischens
oder während des Verdichtens hat also einen nachteiligen Einfluß. Es ist auch zu ersehen, daß die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Massen den handelsüblichen Schlackensteinen und dem gleichen Tonboden,
der mit Portlandzement vermörtelt ist, weit überlegen sind.
- 59 -
009829/0418 ■* —«
6AD ORSGiNAL
Ta belle
II
O | Sandiger N | S'' ö 3< |
.J.-Ton und | Blasbitumen (Erw.-Pt.100, | Vor Verdichten getrocknet |
50C = 2130F) , eingebracht als |
Asphalt/Toluol-Verschnitt | trocken | 5 | (220) | at (psi) | cn co |
|
CD | Formkörper Nr. |
Asphalt Gew.-% |
Wasser im Boden % |
% Flüchtige Bestandteile |
Druckfestigkeit at (psi) |
0 | (170) | naß | |||||
«Ο >*. |
nein | b.Verdichten (HpO+Lösungsm.) |
14 | (130) | — | ||||||||
O 00 |
1 | 6 | 6 | η | - 13,5 | 15, | 5 | (220) | - | ||||
2 | 6 | 8 | η | 15,5 | 12, | 7 | (180 | - | |||||
3 | 6 | 10 | nein | 17,5 | 9, | 4 | (120 | - | |||||
4 | 8 | 6 | It | 13,5 | 15, | 0 | (270) | ||||||
O | 5 | 8 | 8 | It | 15,5 | 12, | 9 | (240) | - | ||||
I | 6 | 8 | 10 | nein | 17,5 | 8, | ,2 | (160) | - | ||||
7 | 10 | .6 | Il | 13,5 | 19, | — | |||||||
8 | 10 | 8 | It | 15,5 | 16, | - | |||||||
9 | 10 | 10 | 17,5 | 11, | |||||||||
--α
Tabelle II (gortsetzung)
Formkörper Asphalt Wasser im Vor Verdichten· Kr. Gew.-56 Boden % getrocknet
10 | 6 | 0,5 |
11 - | 6 | 1,0 |
12 | 6 | 2,0 |
15 | 6 | 4,0 |
14 | 6 | 8,0 |
15 | 12 | 0,5 |
16 | 12 | 10,5 |
17 | 12 Pz | 10 |
18 | üblicher Schlaci |
% Flüchtige Bestandteile |
Druckfestigkeit at (osz) at |
(550) | 15, | (psi) | (220) |
■ b. Verdichten (HpO+Lösungsnu ) |
trocken | (545) | 14, | naß. | (200) |
1,0 | 24,6 | (550) | 15, | 3 | (220) |
1,04 | 24,5 | (535) | 13, | ,5 | (195) |
1,0 | 24,6 | (515) | 12, | >5 | (180)f |
1,04 · | 25,6 | (1550) | 101, | ,7 | (1450) |
0,72 | 22,1 | (1170) | 75 | •7 | (1040) |
1,4 | 109 | (180) | - | ,9 | - '-'■■■' |
2,4 | 82,5 | (620) | 59 | »1 | (560) |
- | 12,7 | ||||
45,6 | Λ |
Pz=Portland Zement, 2 Wochen "bei 100 % Feuchtigkeit abgebunden.
+ Schlackenstein-Prüfstücke auf 5,08 χ 5,08 χ 10,16 cm (2" χ 2" χ 4") geschnitten.
υπ
Die verhältnismäßig geringen Festigkeiten von Materialien, die nicht gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildet wurden, ist leicht zu ersehen. Sogar ein Asphalt mit hohem Erweichungspunkt versagt
"bei der Verdichtung mit V/asser und verleiht dem verfestigten Boden keine annehmbare Trocken-
und Naßfesti^keit.
.Beispiel 5
Die Wirkung der Bodenart und der i'eilchengröüenverteilung
auf die Druckfestigkeiten "bei Anwendung des erfindungsgemäßen Trocken-Yerdichtungsverfahrens
wird anhand der »Verte der Tabelle III gezeigt. Die
Werte wurden an Pormkörpern erhalten, die auf praktisch die gleiche weise wie in Verbindung mit Tabelle I
beschrieben, erhalten wurden.
42 - __
8AD ORiGlNAL
003829/0418
III
Formkörper von 3,3 x 7»62 cm (1,3 x 3"), die Blasbitumen, Erweichungspunkt
100,5eC (213eF) enthalten, verdichtet bei 1-2 %
Gehalt an flüchtigen Bestandteilen bei 165,2 at (2350 psi), 16 Stunden bei 149 eC (300°?) gehärtet.
I | O O |
Teilchengröße mm 0 |
Sorte | |
I | «ο tt> |
2,0 bis 0,074 | Sand | |
• |
9/041
BA |
0,074 bis 0,005 | Schluff | |
σ — ~ <o O , O I |
weniger als 0,005 | Ton | ||
weniger als 0,001 | Kolloide | |||
Durchschnittlicher 0 in mm |
||||
Asphalt, Gew.-% | ||||
Druckfestigkeit at trocken |
(psi) | |||
7 Tage naß |
roter N.J.-Ton
42,3 57,7
0,022 12
sandiger
N.J.-Ton
N.J.-Ton
0,11
12
sandiger N.J.-Ton gewaschen (+525)
98,7
1,3
0,35
Betonsand (-20)
99,5
0,5
0,54
12
109 | (I55O) | 107, | 1 | (1530) | 53 | ,4 | (760) | 43 | ,6 ( | 620^ |
64 | ,7 (920) | 101, | 3 | (1440) | 47 | ,8 | (680) | 18 | ,6 ( | 26^£ |
«ο e> »ο «ο
Iowa-Lö'ss
0,4
79,8
19,8
14,5
ca.0,015
12
18
79,1 (1125) 148,3 (2110) 13,7 (195) 31,3 (445)
Montmoril- lonit |
Georgia- Saolin |
100 | 0 |
0 | 50 |
0 | 50 |
0 ca.0,45 |
10 0,005 |
12 | 16 24 |
8,44 (120) | 75,9 (1080) 101,3 (1440) |
(540) 91,7 (1305)
o <■ -> S co
Die 'i/erte in Tabelle III zeigen, daß eine weite
Vielzahl von Böden durch das erfindungsgemäße Verfahren
verfestigt werden kann, wobei die Produkte Druckfestigkeiten haben, die diejenige handelsüblicher
Schlackensteine und Betonsteine übersteigt. 80 können ein sandiger H.J.-Ton mit 58 % Sand und ein feiner
Georgia Kaolin, der keinen Sand enthält, mit 12 bis 24 fo eines Asphaltes mit hohem Erweichungspunkt nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren kombiniert werden, was Produkte ergibt, die außergewöhnlich hohe Trocken-
und Naß-Druckfestigkeiten haben. Die -,-,-erte zeigen auch,
daß Böden mit enger Teilchengrößenverteilung, wie der gewaschene (+325 mesh) sandige ίί. J.-Boden, die -20
Maschenfraktion von Betonsand und grober Montmorillonit verhältnismäßig geringe Festigkeiten ergeben und nicht
bevorzugt sind. Andererseits kann der Iowa-Löß, der keinen Sand, jedoch einen ziemlich weiten Bereich der
Teilchengrößenverteilung im Schluff-, Ton- und Kolloidenbereich aufweist, mit ziemlich großen Mengen an
Asphalt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vermörtelt
werden. Im allgemeinen sollte der Feststoff eine beträchtliche Menge an Teilchen, wie beispielsweise Ton, aufweisen, die Teilchengrößendurchmesser von weniger als
0,005 mm haben, wie z.B. zwischen 10 bis 60 %, vorzugsweise
20 bis 40 %, Die durchschnittliche Teilchengröße der -20 Maschenfraktion liegt vorzugsweise im Bereich
von 0,002 mm bis 0,2 mm Durchmesser.
009829/0418
- 45 -
» - ——«.
E'-D ORIGINAL
Tabelle IY Wirkung der Härtung;sbedingunp;en
Sandiger U.J.-Ton + 12 % Blasbitumen, Erweichungspunkt
100,50C (213°F) ca. 1,5 % flüchtige Bestandteile bei
der Verdichtung, Verdichtungsdruck 165,2 at (2350 psi)
Härtungsbedingungen Druckfestigkeit, at (psi)
trocken - naß
156,1 (2220) 120,2 (1710)
107,6 (1530) 101,2 (1440)
151,1 (2150) 103,3 (1470)
286,5 (4075) 214,4 (3050)
,4+ (2780) 71,3+(1015)
0C | Temp. (0F) |
Zeit, Stunden |
135 | (275) | 240 |
149 | (300) | 16 |
177 | (350) | 16 |
204 | (400) | 16 |
260 | (500) | 16 |
gesprungene Formkörper
V/ie in Tabelle IV gezeigt, können die verschiedensten Härtungsbedingungen bezüglich Zeit und Temperatur angewandt werden, jedoch
lagen die optimalen Bedingungen bei etwa 2040C (4000F)
und 16 Stunden. Eine Hartungstemperatur von 2600C (5000F) ergab zwar Formkörper von hoher Druckfestigkeit, war jedoch wegen des schnellen Temperaturanstiegs beim Einbringen des verdichteten Formkörpers in den heißen Ofen nicht völlig zufriedenstellend. Diese rasche Temperaturänderung ergab ein gewisses
Reißen des Formkörpers durch die thermische Beanspruchung.
und 16 Stunden. Eine Hartungstemperatur von 2600C (5000F) ergab zwar Formkörper von hoher Druckfestigkeit, war jedoch wegen des schnellen Temperaturanstiegs beim Einbringen des verdichteten Formkörpers in den heißen Ofen nicht völlig zufriedenstellend. Diese rasche Temperaturänderung ergab ein gewisses
Reißen des Formkörpers durch die thermische Beanspruchung.
- 46 -
009829/0411
Tabelle Y Wirkung des Yerdichtungsdrucks
Sandiger K.J.-Ton + 12 % Blasbitumen, Erweichungspunkt
100,5 0C (213°IP). Bei Zimmertemperatur verdichtet,
16 Stunden bei 149eC (3000F) gehärtet.
Formkörper: 3,3 cm (1,3") Durchmesser χ ca. 7,62 cm (3") Höhe
Verdichtungs druck at (psi) |
(3OOO) | % Flüchtige Bestandteile beim Verdichten |
Dichte in g/ccm gehärtet |
Druckfestigkeit at (psi) trocken |
(760) |
211 | (6000) | keine. | 1,94 | 53,4 | (1185) |
422 | (9000) | ti | 2,06 | 83,3 | (1560) |
633 | (12000) | II | 2,14 | 109,7 | (1950) |
844 | (18000) | Il | 2,19 | 137,1 | (2110) |
I27O | (3000) | ■1 | 2,21 | 148,3 | (I59O) |
211 | 2,0 | 2,11 | 111,8 |
Die Werte der Tabelle V zeigen, daß durch das Zurückhalten
einer geringen Menge an flüchtigem Verschnittlösungsmittel in der Erde-Asphaltmischung zum Zeitpunkt der Verdichtung
eine deutliche Verminderung des Verdichtungsdruckes ohne eine schädliche Wirkung auf die Druckfestigkeit oder auf
die Dichte nach dem Härten erreicht werden kann. So ergab eine Verdichtung mit 2,0 % Lösungsmittel bei 211 at
(3OOO lbs) eine Druckfestigkeit und eine Dichte, die mit
einem Druck von 633 b& (9000 lbs) ohne Lösungsmittel vergleichbar war.
" 47~ 009829/0418
BAD ORIGINAL
Beispiel 8 | der | T a b e 1 | /1594747 | 1 e VI |
Flüchtigkeit des | Asphalt-Lösungsmittels | |||
Wirkung | ||||
Sandiger N.J.-Ton + 12 % Blasbitumen, Erweichungspunkt
100,50C (2"130F)
Verdichtet bei 165,2 at (2350 lbs.) und 210C (70°F).
16 Stunden bei 1490C (JOO0F) gehärtet.
Lösungsmittel
Siedepunkt % 0C (0F) Aromaten
Toluol 116 (240)
Naphtha
Anfang 159 (319)
50% 169 (335)
90% 180 (357)
Ende 199 (390)
Naphtha
wie oben
wie oben
100
15
% flüchtige. Bestandteile
bei der Verdichtung
1,9
2,1
2,1
Druckfestigkeit at (psi) trocken naß
107,6
(1530)
(1530)
90
(1280)
(1280)
105 (1500)
15
2,6
82,3N (II70)
Die .Verte der Tabelle VI zeigen ,daß hochsiedende Lösungsmittel
nicht erwünscht sind, wahrscheinlich, weil in diesem Fall der
Asphalt durch geringe Mengen Lösungsmittel erweicht wird, die selbst nach dem Härten zurückbleiben. Um Formkörper mit einer
Druckfestigkeit zu bilden, die sich Beton nähert oder ihm ähnlieh ist, sollteeiie Härtungstemperatur oder-tzeit ausgewählt
werden, um praktisch alles Verdichtungslösungsmittel, beispielsweise
mehr als 90 %, oder z. B. über 95 %->
abzutreiben und einen harten Binder zu erhalten. Lösungsmittel mit einem Siedepunkt
von unter 204°C (4000F) werden bevorzugt, während Lösungsmittel
mit einem Siedepunkt von weniger als 1490C (3000F) besonders
vorteilhaft sind.
" m " 009829/0418
T a b el le
TII
Zugfestigkeit
Bindemittels 12 % Blasbitumen, Erweichungspunkt 100,
(2130F) oder Portland Zement. Verdichtung 165»2 at
(2350 psi) bei 21°G (70)
Zusammensetzung Boden Binder
sandiger Asphalt
Härtung
Trockenfestigkeit at (psi) Druck Zug+
at
sandiger Fo Jo-Ton
Zement
14-9 (300)
16 Std.
16 Std.
177. (350)
16 Std.
14- Tage
100% Feuchtigkeit
100% Feuchtigkeit
(psi) at
(psi)
108,6 (154-5) 9,6
151 (2150) 25,7 127 (180)
(136)
(366)
6 Monate 100% Feuchtigkeit
3,5
(50)
Sand-Ki es Z ement
II Il
handelsüblicher Schlackenstein
+Für 3,3 χ 7,62 cm (1,3 χ 3") Zylinder - siehe "The Indirect
Tension Test for Concrete· von N.B. Mitchell, AoTM Materials
Hh d dd 7 91
14-1 | (2000)^ | 14, | 1 | (200) |
211 | (3000)++ | 17, | 6 | (250) |
352 | (5000)++ | 25, | 3 | (360) |
4-3,6 | ' (620) | 6. | ,4-7 | (92) |
■^
Hesearch and Standards, 780, October 1961.
Literaturwerte für Prüfstücke von 7,62 cm (3") 0 χ 15,24· cm
(6") Höhe.
Schlackensteinproben, 5,08 χ 5,08 χ 10,16 cm (2" χ 2" χ 4-")
geschnitten.
Die Werte der Tabelle VII zeigen, daß die erfindungsgemäßen
verfestigten Asphalt-Bodenmassen Zugfestigkeiten aufweisen,
die diejenigen von handelsüblichen Schlackensteinen und von Tonboden, der mit Portland Zement verfestigt ist, übersteigen.
Bei gründlich gehärteten Asphalt-Bodenmassen ist das Verhältnis von -Zugfestigkeit zur Druckfestigkeit hoher als bei Beton hoher
8 2 9/0418
Beispiel 10 5V
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Herstellung
von geformten Gegenständen wie Bohren aus Asphalt und Tonboden ist in Tabelle VIII gezeigt. Es ist zu ersehen,
daß leicht Druck- und Berstfestigkeiten bei Asphalt-Tonrohrstrukturen
erreicht werden, die ausreichend für Kanäle und zur Verwendung für »fasser-und sanitäre Zwecke sind.
Asphalt-Ton-Rohr
Sandiger Ii.J.-Tonboden + 12% Blasbitumen, ErW0-Pt. 100,5'0C
(213°F). Härtung 1490C (5009F)J 16 Stunden.
Verdichtungsdruck 703 at (10 000 psi) 41„3 mm äußerer Durchmesser (1 5/8")
28,6 non Innendurchmesser (1 1/8")
Druckfestigkeit 3172 kg/m (2130 Lbs./Fb.)
Berstfestigkeit 21,1 kg/qcm (300 psi)
Andere mit Asphalt verfestigte" Feststoffmassen
Blasbitumens Erw.-Pt. 100,50C (2130I1) (als Verschnitt)
16 Stunden bei 1490C (3QO0F) gehärtet.
!Feststoff % Asphalt ... Druckfestigkeit
' at if . (psi)
Fließfähiger Koks 26 .93,5 (1330)
Fe2O5 18 . 98,4 (1400)
Graphit ' 12 55,5 (790)
Aus den Werben der Tabelle IX ist zu ersehen, daß bei Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens hochfeste Baukörper aus Petrolkoks, der nach dem Fluidkoks—Verfahren :.(95-% passieren
ein Sieb von 0,074mm lichter Maschenweite, pzw« 200 mäesh).,,
erhalten, ist,
- 50 - 009829/0418
fein unterteiltem Eisenerz (92,3 % passieren ein Sieb
von 0,CWA mm lichter Maschenweite, bzw. 325 mesh) und
handelsüblichem Graphit erhalten werden können.
Zylindrische Formkörper von etwa 7,62 cm (3") Länge und
8,3 qcm (1,28 sq. in.) Querschnitt wurden durch beidendiges
Pressen bei 240C (750F), 5-minütiges Halten
unter verschiedenen Yerdichtungsdrücken bei Verwendung
einer Mischung eines sandigen" N.J.-Tonbodens und eines
Asphalts, cEej2 gewöhnlich beim Straßenbau verwendet wird,
(in der Fachwelt als Binder C bekannt, Penetration 80-100 bei 25,O0C, bzw. 77°F) hergestellt. Die verdichteten Formkörper
wurden dann in einem erhitzten Luftofen unter Anwendung
von Temperaturen im Bereich von etwa 149 bis 232OC (300 bis 45O0F) gehärtet. Die Druckfestigkeiten
wurden vor und nach 7-tägigem Eintauchen in Wasser (24°G, bzw. 75°F) unter Anwendung einer Belastungsgeschwindigkeit
von 5,08 cm (2") pro Minute bestimmt. Auch die
Wasserabsorption (Gewichtszunahme) nach 7-tägigem Einhauchen wurde bestimmt.
Der sandige K.J.-Tonboden (als SLS-3-Boden bezeichnet),
der im Gebiet von Sayreville abgebaut wird und der zur Herstellung von gewöhnlichen oder feuerfesten Ziegeln
verwendet werden kann, zeigte die folgende Korngrößen-
- 51 -009829/0418
BAD ORIGINAL
St
analyse "bei der ASTM-Methode D422-54T: 21 % Ton
(<5ju), 18 % Schluff. (0,005 - 0,074 mm) und 61 %
Sand (0,074 - 2,0 mm).
Das Mischen des Tonbodens und deö Asphalts wurde in einem Hobert-Mischer durchgeführt. Der Boden und
der Asphalt wurden getrennt auf 2040C (40O0J1) erhitzt,
und dann wurde der Asphalt zum Boden in dem auf 2040C (40O0I1) gehaltenen Mischer zugegeben.
Die gesamte Mischzeit betrug 18 - 20 Minuten. Die Mischung wurde dann rasch auf Zimmertemperatur abgekühlt,
während das Rühren fortgesetzt wurde. Das erhaltene Produkt war ein freifließendes Pulver, dasleicht
in die Verdichtungsform floß.
Die Zusammensetzung, das Verdichten und die Härtungsbedingungen sowie die Prüfergebnisse dieser Versuche
sind in Tabelle X (9 % Asphalt), Tabelle XI (10 %
Asphalt) und Tabelle XII (12 % Asphalt) angegeben. Einige kennzeichnende Werte aus diesen Tabellen sind
in den Fig. 2, 3, 4 und 5 aufgetragen.
-52 -
009829/0418
O? a b e .1-,Ie
Untersuchung der Variablen bei Erde-Asphalt
Sandiger H.J.-Boden (SLS-3)+9 G-ew.->% Binder C-Asphalt. formkörper.' ca »5 ■» 5cm (1,28") 0 se 7,62cm (3").
Verdichtungsbelastung kg(lbs.) 907 1360 1810 2270 3630 4540 5440 6350 8160 10900
(2Q00)(5000)(40QQ)(6QQQ)(8OQO)(IQQOQ)(^QQq)(14000)(18000)(24000)
% der theoretischen Dichte
Verdampfungsverlust in g
Druckfestigkeit a,t (psi) trocken
% Theoretische Dichte
Verdampfungsverlust in g
Druckfestigkeit
at (psi) trocken
naß '
88 Stunden bei 149°C
82.4 84S5 86,3 .89,5 91,5
0,2 O5I Q?2 Q,2 QS2
4959 75,9 ■ 91»* 138,5" ·17299.
(710)(1080)(1300)(1970)(2460)
Stunden bei 1770O (35G0B)
82.5 84,5 86,5 89s0 91,4
0,4 0,3 0,4 0,3 0,3
9294 0*3
.93,8
95»2 0,3
48,9 66,8 75,2 108,6'129^ 138,9· 157*8 185,6
( 695) (950) (1070) (15^-5) (1845) (1975) (2245) (2640)
* 30,2 39,4 55,5 71 91,4 102 134 14-3,4
( 450)(560) (790) (1010)(13ΟΟ)(1450) (19QQ) (2040)
:
Wasserabsorption, g
ο 'Beihe C, gehärtet
«ö
ex» % Theoretische Dichte »o Verdampfungsverlust in g
^ Druckfestigkeit ο at (psi) trocken
3,1 1,9 250 1,9 1,5 16 Stunden bei 20*e0
84,5
0,7
0,7
86,3 0,7
89,5 0,6
91.5 Q55
.,1 0,9 0,8
92,2
0,5 0?5 0,5
96,6 0,5
98,0 0,3
OO
naß
' 62,9 81,5 112,35 161,3 173.,6 274,9 293,9 355 385,2 373,3
( 895)(1160)(1605)(2295)(2470)(3910)(4180 ) (5050) (5^80) (5310)
38,7 5696 65 108,3 12297 164,9 18991 2Ql5I 242,5 227,8
( 550)(805) (925) (15*0)(17*5)(23*5)(2690 ) (2860) (3*50) (3380)
Wasserabsorption in g 3,0 2,7 2,3 1,8
1,5
1,3
1,2 1,0
1,1
1,0
Tabelle X (Fortsetzung)
Untersuchung der Variablen bei Erae-.aspb.alt
Untersuchung der Variablen bei Erae-.aspb.alt
Verdichtungsbelastung kg(lbs.) 907- 1560 181X) 2270 369-0 4540 5440 65 5G' 8.160 1Q900
(g,p00).(3.0p,0)/4p9Q,) (ouOG) (6000) (10000) (12000) (14-000) (18000) (24000)
Reihe D, gehärtet
% Theoretische Dichte Verdampfungsverlust in g
Druckfestigkeit at (psi) trocken
naß
% Theoretische Dichte Verdampfungsverlust in g
Druckfestigkeit at (psi) trocken
na£
»asserabsorption m g
0C <Λ2
89,3
1,0
1,0
93
o,ö ■ ο,ε
16 stunden bei \ 82,4 84,6 öS
i,5 i,5 ι,;
59,8w86,?^ri5,r,i^l,5/2v^ 2r:?,7 ,'>?■->,? .?5ö,9
29,2 45,2 53,6 90 106,9 155,4 155,4 195,1
( 415)(615) (765) (1260)(1520)(2?10) (2550) (2775)
14,0 12,0 LO, 6 ο.ό 4j/i ; · s . >, 3 2,9
16 stunden bei
82,4 84t6 36,5
2,1 1,3 1,
59»5 1,7
91, 1,6
48,2 68,6 96,8 169,1 191,9 ( 685)(975) (1405)(2195)(2750)
15,8 24,6 55 52 73,4 ( 225)(550) (470) (740) (1115)
12,2 11,5 5 7,5
Untersuchung der Variablen bei Erde-Asphalt Sandiger N.J.-Ton (SLS-3)+10 Gew.% Binder C-Asphalt. Formkörper:ca.3»5cm (1,28") 0 χ 7»62cin (5")
Verdichtungsbelastung leg (lbs.)
ρ Theoretische Dichte Verdampfungsverlust in g
pruckfestigkeit
at (psi) trocken 13£Ö iSafc 22?Ö 3550 45#0>
54*0': 635D'
(3Q00) (4000) (6000) (8000) (10000) (12000) (14000)
(goto)
88 Stunden bei 149°C (300°?)
87,6 89,0
91,5
0
0
93,8
0
0
36,5 121,3 138,5 163,1 196,1
(1230) (1725) (1970) (2320) (2790)
% Theoretische Dichte Verdampfungsverlust in g
Druckfestigkeit at (psi) trocken
naß
//asserabsorption in g
% Theoretische Dichte Verdampfungsverlust in g
Druckfestigkeit at (psi) trocken
naß
Wasserabsorption in g 16 Stunden bei 1770C (55O0P)
36,2
0,2
0,2
116,0
(1650)
(1650)
80,8
(1150)
(1150)
89,0
0,1
0,1
91,5
0,2
0,2
95,8
0,2
0,2
95,8 0,1
122.0 155,5 170,8 160,5 (1735) (2180) (2430) (2280)
112.1 141,5 151,1 156,4 (1595) (2010) (2150) (2225)
1,5 1,5 1,0 0,8
87,0
0,5
0,5
88,5
0,4
0,4
91,8
0,3
0,3
93,8
0,3
0,3
0,4
95,3 0,5
206,0 295,i
(2950)(4175;
(2950)(4175;
574,4 509,7 214,77 (5325) (4405) (5055)
144,8 181,0 237,6 233,0 172,2
(2060)(2575) (3380) (3315) (2405)
1,6 1,2
0,9
0,8 0,5
96,7 0,1
148,55 (2110)
144,82 (2060)
0,4
96,8 0,5
168,0 (2590).
145,17 (2065)
0,4
98,0 0,1
142,56 (2025)
142,56 (2025)
0,3
98,0 0,3
136,7 (1945)
142,36 (2025)
0,4
Tabellen (Fortsetzung)
Untersuchung der Variablen "bei Erde-Asphalt Sandiger N.J.-Ton (SLS-3)+lQ Gew.% Binder C-Asphalt. Formkörper ca. 5,5cm (1,28") 0 χ 7,62cm (3")
Verdichtungsbelastung, kg (lbs.) 907 1360 1810 22?0 3630 4^40 544© 6350
(2000) (3000) (4000) (6000) (8000) (10000) (12000)(14000)
'}o Theoretische Dichte
Verdampfungsverlust in g
Druckfestigkeit at (psi) trocken
naß
Wasserabsorption in g
% Theoretische Dichte Verdampfungsverlust in g
Druckfestigkeit at (psi) trocken
naß
ffasserabsorption in g Stunden bei 218°C
88,0 . 0,8
90,6 0,7.
93,8 0,5
95,5 0,4
85,5 0,9
212 (3015) (4180) (5380) (5970) (2540)
146,2 161,3 242,5 227,4 152,6
.293,9 .378,2 ,41?,^ .178,6
C ±.\JJ-^ J
C-TCjx/ CC^j-T Xy1CjU
(2295) (3450) (3235) (2170) 9,7 4,4 2,4 1,2! 0,9
16 Stunden bei 232°C (4500F)
86,2 1,5
88,0 1,3
91,4 1,1
93,8 0,8
194 ■ 267 * 387 301,6 (2760) (3800) (5505) (4290)
99a 120 177,5 ) (1700) (2525) (2945)
8,8 .7,3 5,1 2,7
97,0 0,4
98,4 0,4
127,0 102,7
(1800) <1460)
129,7 122,3
(1845) (1740)
0,7 0,4
tabelle SII
Untersuchung der Variablen von Erde-Asphalt
Sandiger N.J^-Ton (SLS-3)+ 12 Gew.% Binder C-Asphalt
Formkörper ca. 3.25 cm (1,28!O 0 χ 7*62 cm (3")
Verdichtungsbelastung 907 1360 1510 2270 3630
kg (IbSa) (2000) (JOOO) (4000) (6000) (8000)
Reihe A_i__gehg,rtet' 88-Stunden bei 1490G (30O0F)
% !Theoretische Dichte SS5O 91»2 93*4 96,4 98?3
Verdampfungsverlust,g 0 0 0 0 0
■Druckfestigkeit, ' 130 17O2I .19-2,3 225 210,2
at (psi) trocken (1850) (2420) (2735) (3200) (2990)
ggihe_. B, gehärtet .16 Stunden bei 1770C
% Theoretische Dichte 87 92 9O95" 93-90 9690 98,2
Verdampf ungsverlustYg O9I 0 0 0 0
Druckfestigkeit 12494 155 Λ 176 151 - 111,4
at (psi) trocken (1770) (2210) (2500) (2150) (1585)
naß 117 ,4 138-, 9 152,9 153*3 118,1
(1670) (1975) (2175) (2180) (1680)
.Wasserabsorption, g 154 1,2 1,0 097 034
16 Stunden bei 2040C (4000F)
$6-Theoretische-Dichte 8890 91,2 93»*. 96,4 98,3
Verdampfungsverlust,g 0,4 O53 0,2 0,2. 0¥2
Druckfestigkeit 268 275 356,6 128,3 105
at (psi) trocken (3810) (5330) (5065) (1825) (1500)
naß 179?7 2699S 234,5 142,7 99,4
(2560) (3840) 0335 ) (2030) (1415)
Wasserabsorption, g 1,8 0,9 I9O O96 0,4
Reihe D, gehärtet 16 Stunden bei 2180C (425eF)
% Theoretische Dichte 87S2 9ÖS6 93,0 96s0 .97,7
Verdampf ung-eyerlust-,g O4 7 0,5 0,5 0,3 0,2
Druckfestigkeit ■ 257 318,1 395,8 132,3 99,5
at (psi) trocken (3650) (4530) (5625) (1875) (1420)
naß 225,7 234,5 297,8 141,6 104,7
(3210) (3335) (4240) (2015) (14-90)
Wasserabsorption, g 8,0 5,0 3,0 1,0 .0,7·
Reihe E, gehärtet 16 Stunden bei 232*0 (450°F)
% Theoretische Dichte 88,0 90,6 93,0 96,0 97,7
Verdampfungsverlustig I5O 0,9 0,7 0,5 0,4
Druckfestigkeit 290,1 320 "389,5 113,8 95,6
at (psi) trocken (4130) (4550) (5535) (1625) (1360)
naß 135,7 186 261,4 112 92,8
(1895) (2650) (3720) (1600) (1320)
WaseeraD'sorption, g 9?3 6,1 3,6 1,5 0,8
BAD ORIGINAL 009829/0418
Bei der Herstellung von sehr festen Erde-Asphalt-
ti
Strukturen ist es notwendig, auf verhältnismäßig hohe
Dichte .zu komprimieren,- im allgemeinen auf mehr als
88 % der theoretischen Dichte«. Der zur ilraeugmig dieser
Dichten benötigte Verdichtungsdruck ist noch, wenn die
Konzentration an Asphalt oder Bückstand auf dem Boden
gering ist, nimmt jedoch mit steigender iLsphalfckonzentration
ab ο "ixe sich aus den Daten der Tabelle XIII,
~bei 9 Gewo-% Asphalt auf SLS-Boden, ergibt, beträgt der
zur Erzielung iron 96 % theoretischer -Dichte "benötigte
Verdichtungsdruck 879 at (12500 psi); sas sohl über der
Kapazität der meisten- üblichen Pressen läge,, falls
Steine von brauchbarer Größe geformt würden. <>
Eine Zunahme der Aspiialtkoaseatration auf 12 % jedoch, setzt
den benötigten Verdichtungsdruck auf etwa - ein Drittel des für die 9~P^ozentige Mischung benötigten herab.
gabelle XIlI Verhältnis tob. Verdichtungsdruck zu Dichte des fformkörpers
Sandiger if0«J0-2on (SLS-3) +'Binder G-Asphalt ' --^
formlinge von ,3^25 cm (I?2885) 0_ χ 7_»62 cm (3").. (angenähert)
Gew.-% Asphalt Verdichtungsdruck in at (psi), um die
(bez. auf Erde) angegebenen % Theoretische Dichte zu
erzielen.
10
12
12
at | (psi) | S3 | at | (psi) |
387 | (5500) | 879 | (12500) | |
281 | (4000) | • 5^8 | ( 7800) | |
155 | (2200) | 316 | ( 4500) | |
- 58 - | g—- - | |||
9829/041 | 8 O(^Oil· |
Der zur Erzielung dieser Dichten "benötigte Verdichtungsdruck
kann durch Erhöhen der Verdichtungstemperatur oder durch Verwendung von weicherem Asphalt oder durch
die Aufnahme einer kleinen Menge Asphaltlösungsmittel
verringert werden. Diese Verfahren führen zu Formkörpern
oder Steinen, die eine geringere Festigkeit in "grünem", bzw. frischem Zustand haben, und es ist größere Sorgfalt
bei deren Handhabung vor der Härtung erforderlich.
Es können leicht Asphalt-Erde-Formkörper geformt werden,
die Festigkeiten bei unbehinderter Seitenausdehnung haben, die über denen von handelsüblichen Schlackenoder
Betonsteinen oder -ziegeln liegen. Mit SLS-Boden
und Binder-C-Asphaltgemischen sind leicht Werte über
352 at (50OO psi) erhältlich, wenn Asphaltkonzentrationen
im Bereich von 9 bis 12 Gew.-#, bezogen auf den Boden,
angewandt werden. Bei den verschiedenen Asphaltkonzentrationen sind jedoch unterschiedliche Verfahrensbedingungen
zur Erzielung maximaler Festigkeit erforderlich, •yenn daher die Asphaltkonzentration erhöht wird, sinkt
die optimale Dichte Und der Verdichtungsdruck. Dies wird durch die Werte der Tabelle XIV und durch die Kurven
der Fig. 3 erläutert«
- 59 - BAD OHJGIiSlAL
009829/0418
έο
Verfahrensbedingungen fur maximale Trockenfestigkeit
Sandiger K.J.-Ton (bLS-3) +■ Binder C Asphalt
j'ormlinge ca, 3,25 cm (l,28")j3 χ 7,62, cm (3")
.-£ Binder 0: 9 10 12
Maximale Druckfestigkeit at (psi) 387(5500) 422(6000) 394(5600)
0P der theor. Dichte 97 94 93
Verdichtungsdruck at (bsi) 984(14000) 436(6200) 221(3150) '
härtungstemperatur 0C(0F) 218(425) 218(425) 218(425)
Die optimale Härtungstemperatur für die maximale Trockenfestigi:eit
von ÜlS-Boden und Binder Cv scheint im Bereich von 204 bis
I 2180C (400 bis 4250F) zu liegen. Bei löstündiger Härtung bei
1770C (35O0F) oder S8stündiger Härtung bei 1490C (3000F) sind
aie Formkörper zu wenig gehärtet. Bei 16 Stunden bei 2320C (45O0F)
aind die Formkörper überhärtet, es bilden sich Risse aus, insbesondere
bei den höheren Richten und höheren Asphaltkonzentrationen.
: BEISPIEL 15
Die wie in Beispiel 12 hergestellten Formkörper wurden bezüglich der Druckfestigkeit nach 7tägigem Eintauchen in V/asser bei 24°0
. (750F) geprüft (nachfolgend als :,aßdruckfestigkeit bezeichnet)..'·
Im allgemeinen sind die Ergebnisse parallel den in Beispiel 14 , für die Troclcendruckfestigkeit angegebenen. Die besten Ergebnisse
v/erden mit ±2>i Asphalt (bezogen auf Boden)" und einer Verdichtung
- 60 -
009829/
auf etwa 90 bis 94?ό theoretische Dichte und löstündiger Härtung
b'ei 2180C (4-25°ϊ) erzielt. Bei 12'p Asphalt ergibt ein Verdichtungsaruck
von etwa 141 "bis 211 at (2000 Ms 3000 psi) die optimale
Dichte. Die Ergebnisse sind in Pig. 6 und 7 aufgetragen.
BBISPIIi)L 16
Die in Beispiel 12 beschriebenen Formkörper wurden auf ihre. Wasserabsorption
nach 7tägigem Eintauchen bei 24°0 (750J?) geprüft.
Die angegebenen Werte- sind g : absorbiertes !Yasser pro 125 g
IPormlcörpero
Eine geringe Wasserabsorption wird durch niedere Härtungsteinperaturen,
hohe Asphaltkonzentration, hohen Verdichtungsdruck und hohe
Dichte begünstigt. Um die ¥asserabsorption unter der l^j-G-renze zu
halten, wären die folgenden Verdichtungsdrucke (Tabelle XV) bei
den verschiedenen Asphaltkonzentrationen und Plärtungsbedingungen
erforderlich. . '
TABEILE XV
minimale Verdichtungsdrucke in at (psi),Lim die w'asserabsorption
auf ^l (iev/.-^j zu beschränlcen
iiärtungstem- Binder C.
peratur 0O ' Ciew.-^ . 9 10 12
177 .(35O) 562 (8000) 218 (3100) 165 (2350)
204 (400) 601 (9400) 193 (2750) 155 (2200)
218 (425) X773(>11000) 436 (6200) 330 (4700)
232. (450) : >1050(W.5üOO) >562 (>8000) 387 (5500)
BAD
009828/0418
Unter vergleichbaren Versuchsbedingungen zeigen dchlacke - und
Betonblöcke und Ziegel' eine viel höhere Absorbtion (10 &e\r.-p
oder mehr)»
17
In den vorhergehenden Beispielen wurden die j'ormkorper durch
heiß=fees Vermischen (bei 2Ü4°°: bsw. 4Ou0I') eines Asphalts von
Binder-yualität (Penetration: 89 bei 25}0&Ü bzw. 770J") init einer
Tonerde hergestellt. In diesem ,!Beispiel wird ein närterer Asphalt
(Penetration: IB bei 25,00U dsw.- 77°Ir') >
der durch blasen nit Luft hergestellt war, a,ls Verschnitt (50 Gew.-?' in toluol)
auf den Boden bei 24°ύ (750P) aufgebracht und die Hauptnenge des
Lösungsmittels vor der, Verdichten entfernt (es verblieben 1,5
Sew.->3 Lösungsmittel, bezogen auf den Boden). Der joden, ebenfalls
ein sandiger' uew-Jersey-'ronboden, der als ök-1-Boden bezeichnet
wird, enthielt 2'^'>
ion (<5μ), 19^ Schluff und 58>) Sand0
Die Härtung wurde 16 Stunden bei 177"G (35O0F1) durchgeführt.
Die Druckfestigkeits- und Verdichtungsdruekwerte aus diesen Versuchen
sind in !''ig» 8 wiedergegeben» 3ei einer As rhaltkonz ent ration
von 12 oder 14/« (bezogen auf .irde) \rarden die ;-.ischun.xen
leicht überverdichtet, und in solchen 3?ällen hatten die erhaltenen
formkörper geringere Festigkeit als· die mit 10 oder 10,6 ;
.-i-· Asphalt hergestellten» - " ; " ' '
18
Bei einigen Anwendungen, wie beispielsweise als Pußboden, bei
Garagen und als iiohre müssen die Baumaterialien dem Angriff von. {
-62-
009829/0 418
Kohlenwasserstoffen sti^adhalten. üs wurde festgestellt, daß Asphalt-Erde-Pormkörper,
die "bei 204cC (4000P) oder höherer Tempera-Jair
gehärtet wurden, nicht anfälliger gegen den Angriff durch Kohlenwasserstoffe als gegen Wasser sind . Wenn dagegen die Pormicö^er
bei. 149°.ö (3-000P) gehärtet v/erden, zerfallen sie innerhalb weniger.
Stunden nach Eintauchen in Kohlenwasserstofflösungsmittel.
Die Wirkung von Isoöctan und einem Kohlenwasserstofflösungsmittel,
Värsol No. 2, auf bei 2O4Ü0 (4000S1) gehärtete Formkörper wird
durch die Vierte in Tabelle XVI gezeigt.
SABEILS XVI ,
Wirkung von Kohlenwasserstoffen auf Erde-Asphalt-Pormkörper
SIiS-3-Boäeh + Binder C, gemischt bei 2040O (40O0F),
verdichtet bei 330 at (4700 psi), 16 Std. bei204°C (4000P) gehärtet
Asphalt
Ii ach Jtägjgem Sintauohen in
G-ew. -^ frocken Vareol isooctan Wasser
10 Druckfestigkeit 325,5 212,3 243,9 247,5 in at (psi), (4630) (3020) (3470) (5520)
Absorption uew.-f» - 3t8 3,0 0,9
11 Druckfestigkeit 329 244?6 285,4 240,4
in at (pail, (4680) (348Q) (4060) (3420)
Absorption Gew.-^ - 3,8 3,0 C,7
Während der Eintauchzeit wurde von den Kohlenwasserstoffen nur eine
Spur Parbe aufgenommen. Es scheint daher, daß die Löslichkeitsmerk-
male des Asphalts durch die Härtung so grundlegend geändert wurden,
daß er nicht mehr langer als Asphalt betrachtet werden kann.
-63- --,—__t
«09829/04 1^D QRJGlNAL
BBIS-PIBL 19 ■ - ■ "
ä) Ein sandiger Hew-Jersey-Ton (SE-I), der praktisch kein Mont- . ■
ßiorillonit enhielt, wurde mit einem 50:50 Toluolverschnitt eines oxydierten Asphalts (Blasbitumens)' mit einem Erwächungspunkt von
100,5°0 (2130I1) gemischt und das Toluol Ms auf eine Konzentration
von 1,5 &ew.-c/3, bezogen auf den Boden, verdampft. Das erhaltene
Gemisch, das 12 Gew.-^ό Asphalt, bezogen auf den Boden, enthielt,
wurde zu zylindrischen Pormköerpern (3,25 cm = 1,28" jzf χ 7,62 cm
=3" hoch) verdichtet und die Formkörper wurden 16 Stunden bei · 1770G (35O0P) gehärtet.
b) Her obige Versuch wurde unter Verwendung einer Mischung von
90 Gew.-^ desselben sandigen Tonbodens und 10 Gew.-^ Bentonit
(eine i'orm von ilontmorillonit) aus Big Horn, Wyoming, wiederholt.
In diesem Pail wurden 14 Gew.-$ Asphalt anstelle von 12$ Asphalt
verwendet, um den feinen Bentonit zu berücksichtigen. Die gehärteten jpormkörper von den zwei Versuchen wurden auf ihre Druckfestigkeit
in trockenem Zustand und nach 7tägigem Einweichen in
viasser untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle XVII angegeben.
TABELLE XVII
Ί/irkung von ilontmorillonit
Ί/irkung von ilontmorillonit
lOrmkörper nit einem Gehalt von Blasbitunen (Erweichungspunkt
100,5°c bzw. 213ε?) 16 Stunden bei 177cC (35O0P) gehärtet
Sandiger ijentonit Pormkörper Druckfestigkeit at
'lonboden (llontmoril- Dichte, cß der ^ (psi)
f* | 1οηχ1:(5·ό) | theor.Dichte | rJrocken- Haß C7 Tage) |
100 | 0 | 92,7 | 236,2(3360) 211(3000) |
90 ' | 10 | 92,2 | 155,7(2210) 75,9(1080) |
- 64 - | 009829/ QAl 8 |
'■ tS.
Aus den vierten der Tabelle LCvII ist zu ersehen., äai: ä-.s Vorliegen
Von kontmorillonit im Boden eine ausgeprägt verschlecnternde wirkung
auf die Srockenfestigkeit und insbesondere auf die i.aii-festigle
ei t von erfindungsgemäB hergestellten jiirde-^srhalt-otrukruren
aufweist. Im allgemeinen sollte nicht mehr uls 1O>>
, ontmorillninit
■vorliegen und Böden, die weniger als 5>ί enthalt en, sind "oevorzugt
c- -
20 '
Siegel von #oller Größe (19,37 cn = 7 5/8" lang χ y.,.!-: I cm= 3 5, &u
breit χ etwa.5*72 cm =2 1/4" hoch) vmrden v/ie fol.-;x r^ergectellt:
sandiger i'onboden ULS v/urde mit Iu,5 ü--ew.->i jinder-C-Asphalt in
einem 19 1(5 gallon)-P'obartmiseher genischt. Die ..ischtenperatur
betrug 2040C (4GO0IJ1) und die ü-esamträschaeit v/ar "18. . J.nuten. . lir-ch
Abkühlen und Sieben durch ein Sieb von 2,0 pm lichter ϊ-Iaschenwe.ite
(10 mesh) wurde; die Erde-Asphalt-i-ischung flachliegend; in .einer .
Ziegelform von, zwei Enden her verdichtet« . . . , ,
Die Ziegel wurden bei drei Verdichtungstemperaturen, 240O (75&ir),
71ü0 (16O0P) und 107°0" (225°j:) hergestellt, Bei jeder i'emperatur
wurde der Bndverdichtungsdruclc über "den in Tabelle" XVIII gezeigten
Bereich, variiert, um Ziegel von verschiedenen Dichten zu erhalten.
Die Ziegel wurden durch I6stündiges Srhitzen an luft bei 2040C ■
(40O0J') gehärtet. Dann., vmrden sie-in. Half ten gesägt und die Druckfestigkeiten
der ziegelstücke (flachliegend) wurde bestimmt. Die
Ergebnisse sind im oberen teil von !''ig.-. 9 angegeben, in v/elcher
die Druckfestigkeit gegen aie Dichte der Ziegel aufgetragen ist,
wobei letztere in c/j der theoretischen Dichte angegeben ist. V/ie."
. BAD ORIGINAL
_ 65 - 009829/0418
::u£j .:i:". V au ersehen ist, stieg die Druckfestigkeit rasvCh αϊ ι,
wenn die Dichte des Ziegels über öO** der theoretiecnen Diente erhöht
-,rurde. _J3 ist r,uch zu ersehen, äi/i- die jjrucf^cxi.rlieit ein
i--a2cxr.ni!. ir. eier G-e/jei-id von 68 "bis ^Z-,- eier x-Leorexicciier- x»icr.te- seilte
ur.d auf aer oeite des iTaxiniums, axe aer höheren Dichte entsprach
, scharf abnahn. In einen, x-xtreafalx v/urde eir. v;eixerei' ^ie-A'el
bei Γ/1°0 (Ιο0°ι;·) c.iif 97^- aer theoretischen Richte verc,ic..tet.
...::.c: icjxj.nai:-e:.i ..i.rten Lei" 20^° 1J- ('r00J-.·) bildeten iich bei diesen
2iei;ei schv.rer-j I:isse (mehr als 3,2 -in b-.v* 1/b") unü er v.r.rde stark
def ori-iiert.
Ir;. Viiiter.-::. rt--c.iten -eil.Toii i'i-g. 9 sind die bei uec.a '.'erzi.ös.sre-i:.e'n
er^alxenen ilro:ebni.sse gezeigt, in Mielchen ^^liriarieci-e lornkörryr
(.. ,^:.- er:: bz^i. 1,28" ρ ze et'Vva γ, 62 ein oz1.^. ')'' ■"-bhe) unter
"/'er·.-e;iau:'...· vo^ z'./ei Lecken, z\fei AsvJif.lteii und der. in _?.bells .;ϊΊ1Ι
^u£a:'.ir.:en:-:ex'£-';:^en Terschiedenen Yerciichtiinrs- und-.—ärx".;r-'sbedin- jgunren
her,.:er;xellt '..Tirden·. 3s ist zu ersehen, ds.:j scii^rx'e '..ι.χΐηιε.
im Iser'iich von S1U bis ^4>
der theorexi sehen Diente auf trete:.. Die
I-Iaxina für die 'iOrmkörper scheinen, bei etv/as-ηοΗ-θΓ6ία-:ι^οζ3κϊ.Χ5'^ΐζΘη
der "teorexisehen Dichte aufzutreten als bei den Z'ieröln, νφ,ε v/tilarscheinlich
axe Verschiedenheit in der uriße^taia J.n »der rorfc'-'vTieder-
£ibx. In jedem Pail .jedoch treten die I-Iaxipia ifii- Bereich von bü dxs
95>^ auf. · ·- ΐ "; " - - :". ■-· ;■ -.
■4 ;-.;
-66- , -,8N
0Q9Ö29/0A18
:■ -..'"Ζ . , . , : (siehe Pig. 7) : ' ' ■ ■ .. " '
Bez. Boden
Probe Asphalt Verdichtung
Tjp
Härtung
at tpsij
1 | SR | Formkörper | 12 | 220 Qx.+ | 164,4 | -280 | (2340) |
CVl | SR | Formkörper | 12 | BC | 14 | -525 | (200-4000 |
3 | SR | Formkörper | 12 | 220 Ox. | 133 | -427 | 1900-7500 |
4 | SlS | Formkörper | 11 | BC | 119 | -615 | 1700-6100 |
5 | SlS | Formkörper | 11 | BC | 140 | -422 | 2000-8750 |
,6 | SlS | Ziegel | 11 | BC | 147 | ,8-266 | 2100-6000 |
7 | SlS | Ziegel | IO r 5 | BC | 50 | -287 | : 440-3800 |
a ■■.■■ | SlS | Ziegel | 10,5 | BC | 55 | ,3-287 | 500-4100 |
9 | SlS | Ziegel | 10,5 | BC | 70 | ,1000-4100 |
Lö
sungsmi t tel
95-232(200-450)
177 | 350 |
24 | 75 |
99 | 210 |
24 | 75 |
24 | 75 |
107 | 225 |
71 | 160) |
24 | 75 |
1,5
O
O
1
1
O
O
O
1
O
O
O
177
177
177
177
177
177
204
204
204
177
177
177
177
177
204
204
204
(550 (350 (350 (350 350) 350
400) (400) (400)
jemerlrun/ten: .
220 Ox. -- ijlasbitumen ilrweichunkspunkt = 22O0F bzw. 104°0
BU = Binder G
ISPIEL 21
Ziegel wurden nach dem erfindungsgemäßen Verfallren unter Verwendung
einer üblichen Misch- und Ziegelherstellungseinrichtung hergestellt
. Sechs Sonnen sandiger Tonboden SLS wurden mit 1Ö Gew.-0Jo
Binder-0-Äsphalt in:einer Asphaltmischmasseanlage hergestellt. Der
Boden wurde im drehbaren Erhitzer der Anlage auf 171 bis 182°ö
(54-0 bis 56O0Ii1) erhitzt und in 1-Tonnen-öhargen in ein schweres
Knetwerk (pug mill mixer) eingegeben. Der geschmolzene Asphalt wurde in den Mischer gesprüht, das Mischen Ϊ bis 2 Minuten, fortgesetzt
und die nlschung in einen Kipplastwagen entleert. Der Betrieb
der Mischanlage war normal mit Ausnahme 'der Staubbildung im Erhitzer, was anzeigte, daß ein indirekt befeuerter Erhitzer einem
direkt befeuerten vorzuziehen wäre. Die Erde-Asphalt-Mischung
wurde nach Abkühlen vor dem Verdichten durch ein 2mm-(lOmesh)Sieb
gesiebt. /
wie oben beschriebene Srd-Asphalt-i-ischung wurde in .den Einfüllt
rieht er einer üblichen automatischen Ziegelpresse (öhrisnolm
-oyd & "ihite Co., modell X) eingegeben.und zu Ziegeln von
25 cm (9") länge, 11,4 cm (4 1/2") Breite und 6,35 cm (2 1/2»)
Höhe verdichtet. Die Presse verdichtete zv^ei Ziegel gleichzeitig
E.it einer Geschwindigkeit von etwa 8 Sekunden pro Zyklus. Die
Srde-Asphalt-lIischung floß frei vom Einfülltrichter in die Be-
Beschickungs-
schickungsvorrichtung der ?orm und von der ^SJüaeäSAvorrichtung in
die Ziegelf orci. Unter Verwendung dieser Sinrieht ung wurden Ziegel
nit verschiedenen Dichten innerhalb des Bereichs der vorliegenden
9098297 0418
Erfindung hergestellt. Die Ziegel hatten eine gute Festigkeit in
"grünem" Zustand (vor dem Härten) und ergaben keine Schwierigkeiten bei der Handhabung. Sie wurden durch lostündiges Erhitzen bei 204°0
(40O0]?) gehärtet» Die gehärteten Ziegel hatten scharfe Kanten, waren,
glatt und in der Dimension gleichförmig und wiesen die hohen Festigkeitseigenschaften auf, die für die erfindungsgemäßen Produkte
charakteristisch sind.
Die Wirkung der Härtungszeit und der Temperatur wurde unter Verwendung
von Ziegeln untersucht, die durch Mischen von sandigem ionboden
(SLS) mit 10J& Mnder-C-Asphalt bei 204°0 (4000Ji') .,-Abkühlen,
Sieben durch ein 2 mm-(10 mesh)Sieb und Verdichten auf eine Dichte
von etwa 90^:der theoretischen Dichte hergestellt waren. Die Ziegel
wurden bei 19O0C (3750F), -2(H0O (4000F) und 218°C (4250F) verschiedene
Zeiten lang, gehärtet und die Druckfestigkeiten wurden.in
trocMiem Zustand und nach 7tägigem Einweichen in Wasser bestimmt;
die Ergebnisse sind in Tabelle XIX gezeigt.
. ■■'■" TABELLE XIX Wirkung
der Härtungszeit und -temperatur Ziegel, sandiger BLS-Ton + 10c/o Binder 0, 90>j der theoretischenDichti
Härtung Druckfestigkeit at
Tempera | 2eit | (psi) | !'rocken | (3060) (4715) (7220) |
Naß | (7 | i'age) |
tur 0C (0F) |
(Stun den) |
215,2 351 507,4 |
190 254 399 |
,5 ,4 ,6 |
(2710) (3620 (5680) |
||
190 (375) | 8 16 32 |
||||||
BAD
I'ABELLE XIX (i'ortsetzung)
Härtung^ | tempera | Zeit |
tur 0G | (Stun | |
(0Ir) | den) | |
204 (400) | 8 | |
16 | ||
' -32 , | ||
(42) + | ||
(65)+ | ||
218 (425) | 4 | |
8 | ||
16 | ||
32 | ||
65 ■ | ||
Keine Härtung | ||
+ 11,5/j Asphalt | ++ | |
-Io
Druckfestigkeit at
(pal).
!rocken
(3430)
406,6 (5780)
564,5 (8035)
550,8 (7840)
576,4 (8220)
406,6 (5780)
564,5 (8035)
550,8 (7840)
576,4 (8220)
178,8 (2540
(4370
469,6 (6680
(7900
(8170)
(4370
469,6 (6680
(7900
(8170)
Haß (7 Sage)
220 (3130) 361 (5140) 410 (5830 416,4 (5920 352 (5000
160 (2275) 254,8 (3625) 302,7 (4310) 369 (5250) 226,4 (3220)"
(1200) 95 (1380)
21 lage
Aus den Werten in Tabelle XIX ist zu ersehen, daß hochfeste Strukturen
aus Erde und Asphalt unter Anweisung verschiedener Kombinationen
von Härtungszeit und Temperatur in Bereich von 190 bis
2180O (375 bis 425°r) und 4 bis 65 Stunden hergestellt werden
können, wenn eine Dichte von etwa 90/3 nach dem Pressen erhalten ■
wird. 'Ss ist auch ersichtlich, daß ein übermäßiges Härten durch ;
längeres Erhitzen als etwa 42 Stunden bei 2040C (4000I1) und bei
2180O (425°i·) eine Abnahme der iiaßfestigkeit ergibt. j>
Bautechnische Eigenschaften und 'Dauerhaftigkeit
Die Vierte- bezüglich der bau technisch en Eigenschaften und der '·;
- 70 -
2 9/0 41 ¥D orsgiNal
Dauerhaftigkeit von Erde-Asphalt-i^terialien sind in !Tabellezusammen
mit den Werten für Betonsteine und gebrannte Lehmziegel
■zum.Vergleich,- angegeben. Die Zahlen in Klammern sind die Druckfestigkeiten,
die als Bezugspunkte für die geprüften Proben dienen. Die für Be tonst eine und gebrannte Lehmziegel angegebenen Versuchswerte wurden an üblichen Produkten, die in Hew Jersey in allgemeinem
Gebrauch sind, erhalten.
Aus Tabelle XX ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäß hergestellten
Erde-Asphalt-Baumaterialien beim Vergleich mit'Betonung
gebrannten Lehmprodukten günstig abschneiden und in verschiedener
Hinsicht hervorragend sind.*Bezüglich der Druckfestigkeit
sind, die -Erde-Asphalt-Hateriaüen Betonsteinen und gebrannten Lehmzfegeln
gleich oder übertreffen sie. Die Zugfestigkeit und Biegefestigkeit von Erde-Asphaltmaterialien sind ausgezeichnet. Jer
Biegefestigkeitsmodul von 102 at (1450 psi) bedeutet, daß eine 2,54 cm (lH) dicke Platte von.Brde-Asphalt über einen Abstand von
4,27 m (14 3?uß) selbsttragend v/äre. Bei einem beschleunigten
ICrieehtest unter "Verwendung einer Belastung von 70,5 at (lOoUpsi)
erleiden Produkte mit mäßiger Druckfestigkeit (155 a.t b^v.z2üüpsi)
geringes· !^riechen ('0,001*3 pro rlag). Jedoch hochdruckfeste ^rodukte
:(406 at baw. 5770 psi) zeigen unter einer normalen Belastung von
-I at. (100 psi) eine anfängliche Deformation von etwa C,OObs und
zeigen danach ein auSergev/öhnlich .-:e ring es Kriechen. Es sei darauf
liingemesen, daß bei einigen Anwendungen ein geringes !!riechen
ist)
günstigJp"oa sich dann ein baukörper selbst einen unebenen Inmdament
oder Schiebekräften oder Versetzungen -angleichen kann. Die
.71 _
BAD ORIGINAL
erf indungs gemäß en Srde-Asphalt-Prqdukte sind insbesondere insofern
hervorragend, als das Kriechen, die Biegefestigkeit, Härte
und der~l. in weitem 'Umfang nach l/'unsch variiert werden können,
und zwar über einen Bereich, der sich von den Eigenschaften der bisherigen Asphaltmassen bis zu den Eigenschaften von Betonguß
er^treo'ct. ""'"-.. ~- -■ . -
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- 72 -
00932«/OAI
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CQ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
63 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
00 9029/0419
- 75 -
BAD ORIGINAL
Lehmüiegel
Literatur
AS'IK-Yorschrift
121-044(1720-12000) 70-562(1000-6000) 105-211(1500-3000)
37 (520)/Jl720) 121/42Q(öO0)/T35O0)
-Sr ά e -As phal1 -
y 562 (1000 - 8000) _ 1.4xlüo(9,84.104at)/j435Oi306/
' 55 (500)^5500)352^
54 (770)1(4360)307/
376J
■ν* | 0IO^ | —— | o).i2iZ |
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11/.(514U 0,38-0,42(3,1-5,4)
kein Zerfall
159Λ747
Die thermische Leitfähigkeit von GZ'fiiidunssnremäß hergestellten
Ürde-Asphalt-Produkten beträgt etwa 7C/j derjenigen von gebrannten
Lehmziegeln und 305-3 derjenigen von öanä-^ies-Zementbeton,
was anzeigt-,, daß eine geringere 7/ärmeisolierung erforderlich ist.
Die in-der Tabelle angegebenen thermischen Ausdehnungswerte sind
vorläufiger !.atiir, jedoch ist zu ersehen , daß sie in derselben
G-rößenordnung liegen wie bei Beton und bei {cebrannten Lehmziegeln.
Bezüglich der Wasserbeständigkeit sind die Erde-Asphalt-Produkte bemerkenswert gut. Die ¥erte aus ϊabeile XX, die an Prüfstücken
von halber Ziegelgröße erhalten wurden, zeigen, daß die Wasserabsorption
in 24 Stunden bei Zimmertemperatur 0,34/? betrug, ±w
Vergleich'zu lOji bei einem gewöhnlichen gebrannten Lehmziegel und
14/0 bei einer Betonsteinprobe. 7tägiges Einweichen des Erde-Asphalt-Produktes
in Wasser 'ergab 1,4',- Absorption und bewirkte einen irriges Verlust der Druckfestigkeit von 406 auf 3^2 at
(578Ö auf 5l4O$>si). Weiteres Einweichen bis zu 70 Tagen hafte
nur geringe zusätzliche Wirkung, Bei dieser 7tägigen Untersuchung
verhielt sich ein gewöhnlicher Siegel frut und verlor nichts von
seiner Festigkeit, jedoch die untersuchte Betonprobe absorbierte
10$ Wasser und verlor 48$ der Druckfestigkeit.
Die ¥asserabsorption durch Baumaterialien kenn besonders schwerwiegend'
-"in Klimata, sein, wo ein abwechselndes !Frieren una Auftauen
auftritt. Absorbiertes 1/asser friert dann .und es offset
jSich durch die Sxsfamsion ein Riß, der Hiß absorbiert v/ährend der
folgenden Tauperiode mehr Wasser und bei der nächsten ^rostperiode
'dehnt sich der Riß weiter aus. Bei einem Gefrier-rivau-Cest,bei
- 74 - 009829/0418
■ -\ BAD ORIGINAL
welchem "Gebrauchsbeaingungen simuliert wurden lind der in 16-stündigem
Frieren auf -17-,80C (O0F) und Sstündigem l'auen bei Bintauchen
in ¥asser bestand, zeigten Proben von Betonsteinen in wenigen
Zyklen Zeichen von Zerstörung, waren bei.14 Zyklen stark ■
geschädigt und zerfielen in^O Zyklen vollständig. Bei der gleichen
Untersuchung sind Erde-Asphalt-Ziegel ausgeprägt stabil und
aeigen in 50 Gefrier-Tau-Zyklen praktisch keine Verschlechterung.
Oberflächenüberzüge und Bindemittel bzw. Klebstoffe oder Kitte ' haften an den erfindungsgemäßen Produkten gut. Als brauchbar er-:
wiesen sich z.B. unter anderem Farben auf Ölbasis, Alkyl- und
Latexfarben auf Wasserbasis, Lacke bzw. Firnisse, metallische Farben, Kitte, Klebstoffe und Bindemittel auf Lösungsmittelba8iss
z.B. Butone, lösungsmittelfreie Bindemittel, z.B. Epoxykleber,
sowie lüörtel, die aus verschiedenen Klebstoffen, z.B. Spoxyharzen
plus Füllstoffen, wie Sand und/oder Erde hergestellt waren. Diese Überzüge und.Hörtel erfordern kein Grundieren. Besonders bemerkenswert
ist es, daß als Ergebnis der beim erfindungsgemäßen Verfahren
angev/andten Härtungsstufe kein Durchbluten auftritt, das· die
Schönheit und den Wert von oberflächlichen Überzügen beeinträchtigen würde.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die vorliegende
Erfindung die Herstellung von Materialien von hoher Festigkeit, großer Dauerhaftigkeit und anderen außergewöhnlichen Eigenschaften
gestattet, indem ein fein unterteilter Feststoff mit 8 bis 30$,
vorzugsweise 10 bis20$-3 eines Bindemittels, vorzugsweise Asphalt,
- 00982 9/041 8
kombiniert wird, anschließend die entstandene Feststoff-Binder-Mischung
bis innerhalb eines kritischen Bereichs der Dichte verdichtet wird und dann bei vorgeschriebenen Bedingungen gehärtet
wird, wobei der k'itische Dichtebereich 80 bis98^, -vorzugsweise
85 bis" 95$ der· theoretischen Dichte, unter der Annahme, daß keine
jOren-Vörliegenj beträgt, und die Härtungsbedingungen 4 bis 80
Stunden, Torzugsweise 8 bis 24 Stunden, bei einer Temperatur im
Bereich von ca» 150 bis 26O0O (300 bis 5000F)» vorzugsweise 177
Ms 232°ö (550 bis 4500I1) betragen, die Yerdichtungs tempera tür·
im Bereich von 10 bis 1770O (50 bis 35O0F), vorzugsweise 15 bis
930O (Ip bis 2000F) liegt, als Feststoff vorzugsweise eine Erde
mit 10 bis 60$, beispielsweise 20 bis 40?ί Ton und vorzugweis^iit
einem Öehalt von weniger als 1G$, insbesondere weniger als 5fof
eines esipansionsfähigen rfons, wie Hontmorillonit, verwendet wird.
■ BAD ORIGINAL
-76-
041 8
Claims (1)
- Patentansprüche ^gPat e.ntan Sprüche1. Harte, äiclite, nit Srdölrückstand stabilisierte feste Hasse von erhöhter !Festigkeit, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einer hitzegehärteten, verdichteten Mischung von feinunterteiltem J?estraaterial und 8 bis 30 Gew.-φ, bezogen auf den Feststoff, an einem ürdölrückatando2. Hasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ver·* dichtete Mischung eine Dichte .zwischen 80 und 98^ der theoretischen Dichte aufweist*3« Hasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verdichtete Mischung eine Dichte zwischen 85 und 95^ der theoretfc" sehen Dichte aufweist«4. Kasse nach Anspruch lf dadurch gekennzeichnet, daß. der 3rdölrtickstand ein Asphalt ist*5* Masse nach Anspruch 4* dadurch gekennzeichnet, daß der Srd*» ölrückstand ein Asphalt mit einem B'rweiöhungspunl-ct von zumindest 370O (1000F) ist.60 Hasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ilenge an Erdölrückstand zwischen 10 und 20 G-ew-»«·^ beträgt.7ο Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das st of !'material eine Erde mit einem öehalt von 10 bis 60 Gew.-^a Son ist. . . ftsnÖÖ$S2Ö/Q41 8 -- 77 -JS i8. Masse nach Anspruch. 7» dadurch gekennzeichnet, dais die Erde 20 bis 40^ Ton enthalt.9. Masse nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die iirde weniger· als 5/':, und Vorzugspreise weniger als I^ Wasser enthält.10. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoffmaterial eine Mischung von Sand, Schluff und Ton ist.11* Masse nach Anspruch 10, dadurch ;:ekennzeiciinet, daß die .- !Feststoffmischung eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,llr:im . -hat:. ■"■■.-■" -v '"■12. Masse nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß die Feststöffmischung weniger als 10',j, und vorzugsweise weniger als 5^ expandierten Ton enthält.13* Verfahren zur Herstellung eines mit Erdölrückstand stabilisierten Festmaterials, dadurch ,':ekennzeichnet, daß 8 bis 50 G-ev.'.-^j Erdölrüclcstand, z.B. bituminöser Binder, mit 70 bis 92 Qew.-fa eines feinunterteilten Pestmaterials vermischt werden, die Kiscliung komprir-xert und die kompBiniierte Mischung durch genügend langes Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 37 und 26O0C (100 und 5000I1) gehärtet wird.14» Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung während der Kompressionsstufe auf eine Dichte svischen" - ■ --■.'.,
8€ und 98f5j xxnä vorzugsvieise zwischen 85 und 95/J der theoretischenDichte komprimiert wird.■"■- 76 -0.09829/0418 ~ - —15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Festmaterial eine praktisch trockene Erde ist.16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die feste.Erde 10 "bis 60$, und vorzugsweise 20 bis1 40$ Ton enthält.17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß deripraktiscfo ,Feststoff eineTtroekene Erde ist, die weniger als 5f°., und vorzugsweise weniger als 1 G-ew.-^ Wasser enthält.18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß' der Erdölrückstand mit dem Festmaterial in schmelzflüssigem Zustand oder in Form einer lösung oder eines Verschnitts in einem flüchtigen Lösungsmittel vermischt wird. .19.. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdölrückstand ein Asphalt mit einem Erweichungspunkt über 370G (ICO0F)" ist.20. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdolruckstand oder Asphall; in Form einer Lösung oder eines Verschnitts in einem Lösungsmittel, das unter 204°C (4000F) siedet, verwendet wird, und daß vorder Kompressiondie Mischung behandelt wird, um das Lösungsmittel zu verdampfen und zwischen 0,4 und 4, Lösungsmittel in der l.ischimg zurückbleiben, so daß die verbleibende Mischung von Erdölrückstan.d und Lösungsmittel einen·Penetrationswert zwischen 20 und 33d, vorzugsweise zwischen 30 und 250 aufweist. .• . - 79 -009829/041821. Verfahren nach, Anspruch 20, dadurch, gekennzeichnet, daß die Menge an in der Hasse vor der Kompression verbliebenem Lösungsmittel- 0,75 Ms 2,0^ beträgt.22* Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,, daß als Fe.stmaterial eine i-xisohung von Sand* Schluff und Ton verwendet wird *23* Verfahren nach Anspruch 13» dadurch, gekennzeichnet, daß das festmaterial eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,11 mm auf ^ weist»24«* Verfahren nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß die feststoff mischung weniger als 10^, und vorzugsweise weniger als 5fö an expandiertem Ton enthält.■25» Verfa.hren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Material bei einem Druck von mehr als 14 at (200 psi),;und vorzugsweise zwischen 70 und 352 at (lOöO und 5000 ρsi) komprimiertwird* :■·..-'26 p Verfahren nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet $ daß- die verdichtete Mischling durch iirMtzen auf eine Temperatur zv/isohen öa* 150 und 2600O (400 bis 500oi'), vorzugsweise zwischen 177 und 232aU (350 und 4500Λ') gehärtet wird.27« Verfahren nach AnsiDrucn 13j dadurch gekennzeichnet, daß die Mrtungszeit 4 bis 00 Stunden, vorzugsweise 8 bis 24 btunden be·*trägt« .......- so -' tagiat/0411 - - — *BADORJGJNAt28, feste pulverförmige Masse, die für die Verdichtung zu geformten Erzeugnissen mit verbesserter Druckfestigkeit und WasSerbeständigkeit geeignet ist, gekennzeichnet durch feinunterteiltes Festmaterial, das mit 8 bis 30/», vorzugsweise mit IO bis 20 Gew.-^ eines Erdölrückstandes vermischt ist«29» Feste pulverförmige Masse nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daiS der ErdÖlrückstand ein Asphalt mit einem Srweichungs'> punkt von. zumindest 370O (IQO0F) ist.30« Feste pulverf Örmige Masse nach Anspruch 26, dadurch gekenn« zeichnet, daß-die Mischung weiterhin 0,4 bis 4,(4^ und vorzugsweise 0,75 bis 2t5O G-ew*-^ eines flüchtigen Lösungsmittels für den iirdölrückstand enthält»31» Feste pulverförmige Masse nach Anspruch 30, dadurch gekenn-* ■zeichnet, daß die Mischung von Erdölrüekstand und Lösungsmitteleine Penetration zwischen 2ü und535* vorzugsweise zwischen 30 und 250 aufweist*32* Feste pulverförmige Masse nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoffmateriai 10 bis oO/"*, vorzugsweise 20i bis 4Oi" Ton enthält* . s33. Feste pulverförmige Masse nach Anspruch 28, dadureh gekenn>« zeichnet, daß das Feststoffmaterial eine Mischung von i'on, Bchluff und Band enthält, und vorzugsvidse eine durchschnittliche Seilchengröße von 0,11 mm aufv;eist-.ÖÖS829/04ii£34. Feste pulverförmige Hasse nach Anspruch 28,.· dadurch gekennzeichnet» daß das Feststoff material weniger als'- 5$, und vorzugsweise weniger als 1$ Wasser enthält.- 82 -009829/0418Leerseife
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