DE19519539A1 - Fluxbitumen und Bitumenemulsion - Google Patents
Fluxbitumen und BitumenemulsionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine neue Bitumenemulsion zur Herstellung von
Kaltmischgut oder Belägen für Straßen oder Wege mit einem Gehalt an
Bitumen und einer Fluxkomponente sowie gegebenenfalls Zuschlagsstoffen,
Haftmitteln, Emulgatoren, Sikkativen, Elastomere, vernetzungsfördernden
Stoffen und dergleichen, wobei die Fluxkomponente ein
pflanzliches Öl wie Rapsöl oder ein davon abgeleitetes Rapsölderivat
ist. Weiters betrifft die Erfindung ein Kaltmischgut und ein Verfahren
zur Oberflächenbehandlung von Straßen, Wegen, Dämmen und dergleichen.
Für die Oberflächenbehandlung von Straßen, Wegen, Dämmen etc. werden
seit langer Zeit Fluxbitumen verwendet. Diese bestehen üblicherweise
aus Bitumen als Hauptinhaltsstoff und dem sogenannten Fluxmittel.
Diese Fluxmittel sind bisher stets Mineralölprodukte gewesen, wie z. B.
Benzin, Kerosin, Petroleum, Gasöl, Heizöle verschiedener Siedebereiche,
Spindel- und Schmierölfraktionen und dergleichen.
Diese oben genannte Fluxöle aus Mineralölprodukten haben den Nachteil
der nicht optimalen Umweltverträglichkeit. Durch Regenwasser
können die Mineralöle in den Boden getragen werden und dort zu einer
Beeinträchtigung von Bodenleben oder Grundwasser führen. Die Mineralfluxöle
bewirken beim Auftragen des Fluxbitumens störende Dämpfe,
die die bauausführende Mannschaft beeinträchtigen und die Luft mit
Schadstoffen belasten. Weiters können die Mineralölprodukte mit
niedrigen Flammpunkten ein sicherheitstechnisches Risiko darstellen.
Weiters ist es bereits bekannt geworden, für Heißbitumen als Fluxmittel
tierische und/oder pflanzliche Fette oder Öle einzusetzen,
unter denen auch das Rapsöl genannt ist. Der Einsatz derartiger Öle
für Bitumenemulsionen ist aber nicht bekannt geworden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Fluxbitumens
oder entsprechender Bitumenemulsion, die eine verbesserte
Umweltverträglichkeit aufweisen und die genannten Nachteile vermeiden.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß 50 bis
99 Masse-% Bitumen und als Fluxkomponente 1 bis 50 Masse-% pflanzliches
Öl wie Rapsöl oder Rapsölderivat wie dessen Fettsäureanteil
oder Fettsäuregemisch, ein Umesterungsprodukt wie Rapsölmethylester
oder alkydharzartige Derivate von Rapsöl vorgesehen sind, und diese
Bindemittelphase in einer wäßrigen Phase emulgiert ist.
Weitere Merkmale der Erfindung sind den Patentansprüchen und der
nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Die erfindungsgemäß einsetzbare Bitumenbasis besteht aus Destillationsbitumen
unterschiedlicher Weichheitsgrade, oder aus polymermodifizierten
Bitumen. Diese Bitumen entsprechen dem Stand der Technik
und sind je nach Verwendungszweck und Verfügbarkeit vom Fachmann
auszuwählen.
Beispielsweise wird auf folgende ÖNormen verwiesen:
B 3507 Fluxbitumen für den Straßenbau,
B 3610 Erdölbitumen für Straßenbauzwecke,
B 3613 Elastomermodifizierte Bitumen für den Straßenbau.
B 3610 Erdölbitumen für Straßenbauzwecke,
B 3613 Elastomermodifizierte Bitumen für den Straßenbau.
Die Fluxölbasis bestand gemäß bisherigem Stand der Technik aus Mineralölprodukten,
z. B. Testbenzin, Kerosin, Petroleum, Gasöl, Heizöle
verschiedener Siedebereiche, Spindel- und Schmierölfraktionen. Eine
typische Zusammensetzung eines Fluxbitumen als Bindemittel für Oberflächenbehandlungen
ist z. B. die folgende:
| Straßenbaubitumen, Penetration 70 bis 200 (1/10 mm) | |
| 80 bis 97 Masse-% | |
| Fluxöl oder Fluxölgemisch, z. B. Kerosin, Gasöl, Heizöl | 3 bis 20 Masse-% |
| Haftmittel oder Haftmittelgemisch auf Fettaminbasis des Typs Alkylamidoamin oder Imidazolin | 0,1 bis 5 Masse-% |
Gemäß Erfindung werden Fluxöle auf der Basis natürlicher Fette und
Öle, vorzugsweise pflanzliche Öle bzw. Ölgemische, z. B. Rapsöl, sowie
daraus abgeleitete Produkte, beispielsweise Fettsäuren und Fettsäuregemische
oder Umesterungsprodukte von Ölen, z. B. Rapsölmethylester
oder alkydharzartige Derivate verwendet. Für Sonderanwendungen
ist der Einsatz von Ölen mit einem hohen Gehalt mehrfach ungesättigter
Fettsäuren (z. B. Linol- oder Linolensäure), beispielsweise
Holzöl, Hanföl, Sojaöl, Tallöl oder Leinöl ratsam, oder eine Kombination
von diesen "trocknenden Ölen" mit Rapsöl.
Je nach Einsatzzweck werden den erfindungsgemäßen Zubereitungen weitere
Stoffe, die zum Teil schon Stand der Technik sind, zugesetzt.
Es sind dies haftverbessernde Zusätze (Fettamine, siliziumorganische
Verbindungen), emulgierwirksame Stoffe, kriechverbessernde Zusätze,
Sikkative oder andere vernetzungsfördernde Stoffe, diverse bitumenverträgliche
Kunststoffe, vorzugsweise Elastomere wie Naturkautschuk,
Styrol-Butadien-Kautschuk, Polychloropren und andere. Durch
diese Zusätze wird einerseits verbessertes Haftverhalten auf Gestein,
verbessertes Verhalten des Bindemittels in der Kälte (Abnahme
der Sprödigkeit von Bitumen) sowie das Nachhärten der weichgefluxten
Bitumenbasis erreicht.
Gemäß derzeitigem Stand der Technik sind Fluxöle auf Mineralölbasis
nur durch destillative Vorgänge in der Lage, nach der Verarbeitung
das Bindemittel für den erwünschten Gebrauchszustand nachzuhärten,
was zu Luftbelastung durch Kohlenwasserstoffemissionen führt und
vermieden werden soll.
| A. Fluxbitumen als Bindemittel für Oberflächenbehandlungen | |
| Straßenbaubitumen, Penetration 25 bis 200 (1/10 mm) | |
| 75 bis 97 Masse-% | |
| Fluxkomponente Rapsöl (Rüböl) | 2 bis 25 Masse-% |
| Haftmittel oder Haftmittelgemisch auf Fettamin- oder siliziumorganischer Basis | 0,1 bis 3 Masse-% |
Dieses Bindemittel kann auch als Emulsion gemäß Ausführungsbeispiel
C zur Oberflächenbehandlung und für die Schlämmebauweise von Straßen
oder Wegen verwendet werden.
| B. Fluxbitumen gemäß Beispiel A in polymermodifizierter Ausführung | |
| Polymermodifiziertes Straßenbaubitumen, z. B. in der Penetration 60 bis 150 (1/10 mm) | |
| 85 bis 95 Masse-% | |
| Fluxkomponente Rapsöl (Rüböl) | 4 bis 15 Masse-% |
| Haftmittel oder Haftmittelgemisch auf Fettamin- oder siliziumorganischer Basis | 0,1 bis 3 Masse-% |
| C. Fluxbitumen oder Fluxbitumenemulsion als Bindemittel für die Kaltmischgutherstellung | |
| Straßenbaubitumen, Penetration 150 bis 250 (1/10 mm) | |
| 50 bis 85 Masse-% | |
| Fluxkomponente Rapsöl | 10 bis 40 Masse-% |
| Fluxkomponente Leinöl | 0 bis 30 Masse-% |
| Haftmittel auf Fettaminbasis | 0 bis 5 Masse-% |
Im Falle der Fluxbitumenemulsion werden 50 bis 70 Prozent dieser
Bindemittelphase in einer wäßrigen Phase anionischer Seifenlösung
(vorzugsweise auf Tallölbasis) oder in einer wäßrigen Phase kationischer
Fettaminlösung (vorzugsweise auf Talgfett-Propylendiaminbasis)
emulgiert.
Je nach Verkehrsbelastung, Klima, Zustand der Unterlage, verwendete
Splittkörnung u. a., werden 0,8 bis 1,5 kg/m² wirksame Menge eines
erfindungsgemäßen Fluxbitumenbindemittels bei einer Verarbeitungstemperatur
von 130 bis 170°C (oder kalt als Bitumenemulsion) mit einem
Rampenspritzgerät auf die Unterlage aufgesprüht. Danach wird
dieser etwa 1 mm dicke Bindemittelfilm mit einem Splittstreugerät
gleichmäßig und möglichst einlagig abgesplittet. Derart
hergestellte Oberflächenbehandlungen werden nach mehreren Walzübergängen
sofort für den Verkehr (geschwindigkeitsbeschränkt) freigegeben.
Nach wenigen Tagen wird der Überschußsplitt abgekehrt und die
Straße für den ordentlichen Verkehr freigegeben. Die wesentlichen
Vorteile gegenüber dem bisherigen Fluxbitumen sind:
- - Geringe Fluxöldampfemissionen bei der Verarbeitung (Arbeitsmannschaften!)
- - Höhere Sicherheit bei der Verarbeitung aufgrund der höherliegenden Flammpunkte der erfindungsgemäßen Fluxölkomponenten
- - Geringstmögliche Umweltbeeinträchtigung durch flüchtige Kohlenwasserstoffe bzw. durch Regenwasser eluierbare Inhaltsstoffe im Vergleich zu bisherigen Bindemitteln
- - Optimale Bitumenverträglichkeit der erfindungsgemäßen Fluxöle und damit gute Alterungsbeständigkeit des Bindemittels
- - Importunabhängigkeit durch die Möglichkeit der Verwendung heimischer
nachwachsender pflanzlicher Rohstoffe.
Je nach verwendetem Kornaufbau des zu verwendenden Gesteinsmaterials
werden 6 bis 10% der erfindungsgemäßen Bitumenemulsion (Ausführungsbeispiel C)
in einer geeigneten Mischanlage mit dem Gestein gemischt.
In der Schlußphase des Mischens können emulsionsbrechende
Zusätze (beispielsweise Salze, Alkalien, Säuren) beigemengt werden,
damit wird erreicht, daß klares Wasser abfließt und keine Verunreinigungen
des Mischplatzes durch ungebrochene Emulsionsreste sichergestellt
wird. Derart hergestelltes Kaltmischgut ist längere Zeit
lagerfähig und kalt verarbeitbar und wird vorzugsweise, lose auf LKW
verladen oder in Säcken verpackt, für Reparaturzwecke (Schlaglöcher,
Künettenverschluß etc.) in der kalten Jahreszeit eingesetzt. Der besondere
Vorteil des erfindungsgemäßen Bindemittels gegenüber herkömmlichen
Bindemitteln ist die Umweltfreundlichkeit. Beim herkömmlichen
Bindemittel können infolge Einwirkung von Regenwasser umweltschädliche,
grundwassergefährdende Mineralölkomponenten eluiert werden,
beim erfindungsgemäßen Bindemittel werden höchstens biologisch
vollständig abbaubare, unschädliche Naturöle frei. Die günstige Möglichkeit
des erwünschten Nachhärtens des Bindemittels (trocknende
Öle) unter dem Einfluß des Luftsauerstoffes ist ein weiterer erheblicher
Vorteil des erfindungsgemäßen Systems.
Zur Herstellung des Kaltmischgutes kann auch das Fluxbitumen verwendet
werden, wie im Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei 3 bis 10 Masse-%
Bindemittelphase mit 90 bis 97 Masse-% Gesteinsplitt vermischt
werden.
Gemäß vorliegender Erfindung lassen sich unter anderem folgende Produktgruppen
auf Bitumenbasis herstellen:
Fluxbitumen sowie Bitumenemulsionen als Bindemittel zur Kaltmischgutherstellung, für Oberflächenbehandlungen, als Bindemittel für Schlämmebauweisen (Slurry sealing sowie kalteinbaufähige Dünnschichtdecken), Bitumenemulsionen für Landschaftsbegründungsverfahren, Bitumenemulsionen sowie Fluxbitumen als Bindemittel für Baustoff-Recyclingverfahren. Bei letzterem erfolgt der Wiedereinbau von Asphaltaufbruchmaterial oder Fräsgut sowie andere Recyclingbaustoffe, mit oder ohne Zementzusatz. Weitere Produkte sind Fluxbitumen für Imprägnierzwecke, z. B. als Injektionsmittel für Mauerwerkstrockenlegung und Fluxbitumen für Vergießarbeiten, z. B. zum Vergießen von Rissen und Nähten in Straßen.
Fluxbitumen sowie Bitumenemulsionen als Bindemittel zur Kaltmischgutherstellung, für Oberflächenbehandlungen, als Bindemittel für Schlämmebauweisen (Slurry sealing sowie kalteinbaufähige Dünnschichtdecken), Bitumenemulsionen für Landschaftsbegründungsverfahren, Bitumenemulsionen sowie Fluxbitumen als Bindemittel für Baustoff-Recyclingverfahren. Bei letzterem erfolgt der Wiedereinbau von Asphaltaufbruchmaterial oder Fräsgut sowie andere Recyclingbaustoffe, mit oder ohne Zementzusatz. Weitere Produkte sind Fluxbitumen für Imprägnierzwecke, z. B. als Injektionsmittel für Mauerwerkstrockenlegung und Fluxbitumen für Vergießarbeiten, z. B. zum Vergießen von Rissen und Nähten in Straßen.
Claims (7)
1. Bitumenemulsion zur Herstellung von Kaltmischgut oder Belägen für
Straßen oder Wege mit einem Gehalt an Bitumen und einer Fluxkomponente
sowie gegebenenfalls Zuschlagsstoffen, Haftmitteln, Emulgatoren,
Sikkativen, Elastomere, vernetzungsfördernden Stoffen und dergleichen,
wobei die Fluxkomponente ein pflanzliches Öl wie Rapsöl
oder ein davon abgeleitetes Rapsölderivat ist, dadurch gekennzeichnet,
daß 50 bis 99 Masse-% Bitumen und als Fluxkomponente 1 bis 50
Masse-% pflanzliches Öl wie Rapsöl oder Rapsölderivat wie dessen
Fettsäureanteil oder Fettsäuregemisch, ein Umesterungsprodukt wie
Rapsölmethylester oder alkydharzartige Derivate von Rapsöl vorgesehen
sind, und diese Bindemittelphase in einer wäßrigen Phase emulgiert
ist.
2. Bitumenemulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in
der Bindemittelphase zu dem Rapsöl oder Rapsölderivat 0,1 bis 30
Masse-% eines weiteren Pflanzenöls, insbesondere Leinöl, und 0,1 bis
5 Masse-% (bezogen auf die Bindemittelphase) eines Haftmittels, wie
Haftmittel auf Fettaminbasis, vorgesehen sind.
3. Bitumenemulsion nach Anspruch 1 als Bindemittel für Oberflächenbehandlungen
und für die Schlämmebauweise von Straßen, Wegen, Dämmen
oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelphase
folgenden Komponenten enthält:
- Straßenbaubitumen
75 bis 97 Masse-%
- Rapsöl oder Rapsölderivat 2 bis 25 Masse-%
- und gegebenenfalls Haftmittel oder Haftmittelgemisch auf Fettaminbasis oder siliziumorganischer Basis 0,1 bis 3 Masse-%
wobei bei der Bitumenemulsion 50 bis 70 Masse-% dieser Bindemittelphase
in einer wäßrigen Phase anionischer Seifenlösung oder in einer
wäßrigen Phase kationischer Fettaminlösung emulgiert sind.
4. Bitumenemulsion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in
der Bindemittelphase als Straßenbaubitumen ein polymermodifziertes
Straßenbaubitumen mit 85 bis 95 Masse-% und Rapsöl oder Rapsölderivat
in Mengen von 4 bis 15 Masse-% enthalten sind.
5. Bitumenemulsion nach Anspruch 1 als Bindemittel für Kaltmischgut,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelphase aus folgenden Gemisch
besteht:
Straßenbaubitumen
50 bis 85 Masse-%
Rapsöl oder -derivat 10 bis 40 Masse-%
sowie gegebenenfalls Leinöl 0,1 bis 30 Masse-%
und Haftmittel auf Fettaminbasis 0,1 bis 5 Masse-%
wobei bei der Bitumenemulsion 50 bis 70 Masse-% dieser Bindemittellphase
in einer wäßrigen Phase anionischer Seifenlösung oder in einer
wäßrigen Phase kationischer Fettaminlösung emulgiert sind.
6. Kaltmischgut, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelphase gemäß
Anspruch 5 in einer Menge von 3 bis 10 Masse-% mit 90 bis 94 Masse-%
Gesteinsplitt, gegebenenfalls mit emulsionsbrechenden Zusätzen
wie Salze, Alkalien oder Säuren, vermischt ist.
7. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Straßen, Wegen, Dämmen
und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bitumenemulsion
nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Menge von 0,8 bis
1,5 kg wirksames Bindemittel pro m² Fläche auf die Unterlage aufgesprüht,
dann Gesteinsplitt aufgetragen und gegebenenfalls gewalzt
und der Überschuß abgekehrt wird.
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