DE2106110A1 - Process for the production of a construction material - Google Patents

Description

Ba 1757Ba 1757

ETAT PRANCAIS
FrankreichETAT PRANCAIS
France

Verfahren zur Herstellung eines BaumaterialesProcess for the production of a building material

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Baumateriales, insbesondere eines Materiales, das Granulate oder mit hydraulischen Bindemitteln behandelte Sandbzw. Grießarten enthält, wie granulierte Schlacke, Zement, Flugasche usw.The invention relates to a method for producing a building material, in particular a material comprising granules or sand or sand treated with hydraulic binders. Contains types of semolina, such as granulated slag, cement, Fly ash etc.

Bei der Herstellung von Fundamentschichten und Basis- · lagen von Straßen verwendet man Materialien, die so behandelt sind, daß man mit Schichtstärken, die kleiner sind als bei Verwendung nichtbehandelter Materialien, einerseits erstarrende Schichten erhält und andererseits eine ausgezeichnete Verteilung der Beanspruchungen auf den Boden des Fundaments erreicht. Weiterhin soll dadurch eine hohe und homogene Festigkeit des Straßenkörpers erzielt werden.In the manufacture of foundation layers and base layers of roads, materials that have been treated in this way are used are that with layer thicknesses that are smaller than when using untreated materials, on the one hand solidifying Layers and on the other hand an excellent distribution of the stresses on the bottom of the foundation achieved. Furthermore, a high and homogeneous strength of the road body is to be achieved thereby.

Bei dieeen Schichten, die durch einen besseren Zusammenhang ihrer Bestandteile zum Ersteifen gebracht werden, besteht jedoch die Gefahr einer Rißbildung durch ein thermisches Schrumpfen bei saisonbedingten Temperaturänderungen.With those layers, which by means of a better context its components are made to solidify, there is, however, the risk of cracking due to a thermal Shrinkage with seasonal temperature changes.

Diese Risse können sich auf der Straßenoberfläche ausbreiten, insbesondere dann, wenn die Deckschicht nur eineThese cracks can spread on the road surface, especially if the top layer is only one

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geringe Stärke besitzt. Hierdurch kann Wasser in den Strassenkörper eindringen, was besonders dann nachteilig ist, wenn das Straßenfundament wasserempfindlich ist. Die Risse können ferner nach mehr oder weniger langer Zeit zu einer erheblichen Verschlechterung der Straße führen. Unter dem Einfluß des sich verstärkenden Verkehres vergrößern sich die Risse und bilden Spalten, die voneinander isolierte Straßenteile begrenzen, welche gegenüber den Beanspruchungen durch darüberfahrende Fahrzeuge besonders empfindlich sind.has little strength. This allows water to get into the road penetrate, which is particularly disadvantageous if the road foundation is sensitive to water. The cracks can also lead to a considerable deterioration of the road after a more or less long time. Under the Under the influence of the increasing traffic, the cracks and crevices, which isolate road sections from each other, enlarge limit, which are particularly sensitive to the stresses caused by vehicles driving over them.

Man hat daher nach Möglichkeiten gesucht, um die Erscheinung der Rißbildung durch thermisches Zusammenziehen hartgewordener Straßenschichten zu unterdrücken oder zumindest zu verringern.Ways have therefore been sought to avoid the phenomenon of thermal contraction cracking to suppress or at least reduce the hardened street layers.

Man strebt dabei einen möglichst großen Temperaturbereich an, den das Material ohne Rißbildung aushalten kann. Bezeichnet man für ein gegebenes Material den linearen Ausdehnungskoeffizienten mit λ. , die Zugfestigkeit mit R. , den Zugelastizitätsmodul mit E. und den maximalen vom Material ohne Rißbildung auszuhaltenden Temperaturbereich mit (H), so besteht für da3 untersuchte Material die Beziehung:The aim is as wide a temperature range as possible that the material can withstand without cracking. For a given material, the coefficient of linear expansion is denoted by λ. , the tensile strength with R., the Tensile modulus of elasticity with E. and the maximum temperature range that the material can withstand without cracking with (H), for the material investigated there is the relationship:

^Et ^E t

Da der lineare Ausdehnungskoeffizient λ des Materiales im wesentlichen eine Punktion dee Ausdehnungskoeffizienten der Granulate ist, kann man ihn nicht beeinflussen. ManSince the linear expansion coefficient λ of the material essentially a puncture, which is the expansion coefficient of the granules, it cannot be influenced. Man

muß daher versuchen, das Verhältnis _t so groß wie möglich zu machen. tmust therefore try to keep the ratio _t as large as possible close. t

Bei den behandelten Materialien kann man jedoch die Zugfestigkeit (Zugwiderstand) R_fc nicht vergrößern, ohne parallel dazu den Zugelastizitätsmodul E_fc zu vergrößern; um daherIn the case of the treated materials, however, the tensile strength (tensile resistance) R _fc cannot be increased without increasing the tensile modulus of elasticity E _fc at the same time; around therefore

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R₊.R ₊ .

den Wert g^- so groß wie möglich zu machen, muß man E^ möglichst verringern.To make the value g ^ - as large as possible, one has to make E ^ as possible to decrease.

Man hat zu Beginn versucht, Mischungen, bestehend aus Granulaten und Zement, in der Weise zu behandeln, daß man im Augenblick des Vermischens der Granulate und des Zements eine Bitumenemulsion zugab, und zwar in einer Menge entsprechend H bis 6 % der Granulat-Zement-Mischung. Dieses Behandlungsverfahren weist jedoch zahlreiche Nachteile auf. Ein wesentlicher Mangel besteht darin, daß sich die Bitumenemul- * sion nicht gleichmäßig um die Bestandteile der Mischung verteilt. Die beim Mischprozeß eingeführte Bitumenemulsion hat vielmehr die Tendenz, sich an den feinen Elemente, insbesondere am Zement festzusetzen. Die Bitumenemulsion unterbricht augenblicklich den Kontakt zwischen diesen feinen Elementen, die dadurch mit einer isolierenden Bitumenhaut überzogen werden, so daß das Bindemittel dann zumindest teilweise wirkungslos wird. Die Granulat-Zement-Mischung verliert auf diese Weise einen Teil ihrer mechanischen Eigenschaften, insbesondere ihre Zug- und Druckfestigkeit, die beträchtlich verringert wird. Man hat auf diese Weise festgestellt, daß trotz _D At the beginning, attempts were made to treat mixtures consisting of granules and cement in such a way that a bitumen emulsion was added at the moment the granules and cement were mixed, in an amount corresponding to H to 6 % of the granules-cement Mixture. However, this treatment method has numerous disadvantages. A major deficiency is that the bitumen emulsion is not distributed evenly around the components of the mixture. Rather, the bitumen emulsion introduced during the mixing process has a tendency to adhere to the fine elements, in particular to the cement. The bitumen emulsion immediately interrupts the contact between these fine elements, which are thereby covered with an insulating bitumen skin, so that the binding agent is then at least partially ineffective. In this way, the granulate-cement mixture loses some of its mechanical properties, in particular its tensile and compressive strength, which is considerably reduced. It was found in this way that despite _D

t einer Verringerung des Elastizitätsmoduls E₄. das Verhältnis -^r- t a reduction in the modulus of elasticity E ₄ . the ratio - ^ r-

t M nicht vergrößert wurde. % t M has not been enlarged. %

Hinzu kommt als weiterer Nachteil, daß die eingeführte Menge an Bitumenemulsion keineswegs vernachlässigbar klein ist.In addition, there is a further disadvantage that the amount of bitumen emulsion introduced is by no means negligibly small is.

Man hat ferner versucht, diese mehr oder weniger steif gewordenen Materialien, wie die unter der Bezeichnung schwere Schlacke bekannten Stoffe, mit einer Bitumenemulsion zu behandeln. Dies hat jedoch die gleichen, oben erwähnten Nachteile mit sich gebracht, nämlich ein bevorzugtes Anhaften des Bitumen an den feinen Elementen des Aktivs, beispielsweise am Kalk, oder am Bindemittel, wie an der granulierten Schlacke.Attempts have also been made to use these more or less stiff materials, such as those under the designation heavy Slag known substances to be treated with a bitumen emulsion. However, this has the same disadvantages mentioned above brought with it, namely a preferential adhesion of the bitumen to the fine elements of the active, for example on the lime, or on the binder, as on the granulated slag.

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Man steht in diesem Falle vor Elementen, die mit einer dünnen, undurchdringlichen Bitumenhaut überzogen sind, was jede Hydratationsreaktion ausschließt.In this case you are faced with elements that are covered with a thin, impenetrable bitumen skin, which is what everybody does Excludes hydration reaction.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ""ein Verfahren zur Herstellung eines Baumateriales zu schaffen, das insbesondere für Fundemant- und Basisschichten von Straßen geeignet ist und nicht nur ein Starrwerden (Ersteifen) der Fundamentschichten gestattet', sondern gleichzeitig die Gefahr' einer Rißbildung in diesen Schichten gänzlich oder mindestens nahezu unterdrückt.The invention is therefore based on the object "" a method for the production of a building material to be used in particular for fundemant and base layers of roads is suitable and not only allows the foundation layers to become rigid (hardening) ', but at the same time the danger' crack formation in these layers is completely or at least almost suppressed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Teil der Granulate zunächst mit der Bitumenemulsion behandelt wird, ehe er gleichzeitig mit dem Granulatrest und mit den anderen Bestandteilen des Baumateriales vermischt wird.According to the invention, this object is achieved in that some of the granules are first treated with the bitumen emulsion before it is mixed with the granulate residue and with the other components of the building material at the same time will.

Untersuchungen zeigten, daß bei einem Material für Fundament- und Basisschichten von Straßen, enthaltend beispielsweise Granulate (Körner) aller Größen sowie ein Bindemittel, wie Mörtel, das von Feinkorn, granulierter Schlacke und fettem Kalk gebildet wird, unter der Wirkung einer Zugbeanspruchung zunächst die Verbindungen zwischen den großen Körnern und dem Mörtel aufbrechen. Will man dabei die Zugfestigkeit R_fc aufrechterhalten jedoch den Elastizitätsmodul E. des Materiales verringern, so erweist es sich dabei als unumgänglich, zwischen diesen großen Granulaten und dem Mörtel Verbindungen durch ein Bindemittel herzustellen, das sich vor dem Bruch verformt.Investigations have shown that in a material for foundation and base layers of roads, containing, for example, granules (grains) of all sizes and a binding agent such as mortar, which is formed by fine grain, granulated slag and fatty lime, first the connections under the effect of a tensile load Break open between the large grains and the mortar. If the tensile strength R _{fc is to be} maintained but the modulus of elasticity E.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit zunächst ein Teil der Granulate durch Zugabe einer Bitumenemulsion vorbehandelt, ehe dann dieser vorbehandelte Teil gleichzeitig mit dem Rest der Granulate und mit den anderen Bestandteilen des Baumateriales vermischt wird.In the method according to the invention, a part of the granules is thus first made by adding a bitumen emulsion pretreated before this pretreated part at the same time with the rest of the granules and with the other components of the building material is mixed.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Bitumenemulsion an Granulaten mit einem Durchmesser von über 6 mm vorgesehen, d.h. allgemein ausgedrückt an Granulaten mit einem Durchmesser zwischen 6 und 20 mm. Die Dosierung wird so gewählt, daß auf den behandelten Granulaten eine möglichst klebrige Bitumenhaut verbleibt sowie ein Bitumen-Restprozentsatz von 1 bis 3 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des behandelten Granulatteiles.According to a preferred embodiment of the invention, the bitumen emulsion is made of granules with a diameter of over 6 mm, i.e. in general terms on granules with a diameter between 6 and 20 mm. The dosage is selected in such a way that a bitumen skin as sticky as possible remains on the treated granules, as well as a residual bitumen percentage from 1 to 3 percent by weight based on the weight of the treated granulate part.

Dieser Behandlungsvorgang kann in einem Mischer einer (| Glasierstation oder in einer beliebigen sonstigen Einrichtung erfolgen, die ein gleichmäßiges Aufbringen der Emulsion in homogener Form auf die Granulate ermöglicht.This treatment process can be carried out in a mixer (| Glazing station or in any other facility that allows the emulsion to be applied evenly homogeneous form on the granules.

Man läßt dann die mit der Umhüllung versehenen Granulate in diesem Zustand, bis die wässrige Phase der Bitumenemulsion evakuiert ist. Danach wird das Material im Werk in traditioneller Weise durch Vermischen der behandelten Granulate mit dem oben erwähnten Mörtel hergestellt. Zahlreiche Versuche zeigten, daß der gleichmäßig an den Granulaten vorgesehene Bitu- " men in vollkommener Weise das teilweise in Lösunggehen der granulierten Schlacke und des Kalks ermöglicht, ferner die Ji Hydratationsreaktionen und Rekristallisationsreaktionen, die sich daran anschließen sowie schließlich das Abbinden des so gebildeten Baumateriales. Bei geeigneter Wahl der Bitumenemulsion erhält man umhüllte Granulate, die aufbewahrt werden können, ohne daß ein Massen-Abbinden dieser Granulate untereinander befürchtet werden muß, wobei jedoch diese umhüllten Granulate zu einem beliebigen Zeitpunkt mit den anderen Bestandteilen des Baumateriales, nämlich mit den Granulaten eines Durchmessers kleiner als 6 mm, mit der granulierten Schlacke, mit fettem Kalk und Wasser einen Baustoff bilden können, der vor dem Bruch ein ausgeprägtes elastisches Verhalten zeigt.The granules provided with the coating are then left in this state until the aqueous phase of the bitumen emulsion has been evacuated. The material is then manufactured in the factory in the traditional way by mixing the treated granules with the above-mentioned mortar. Numerous experiments showed that the uniformly provided on the granules bitumen "men partially enables go into solution of the granulated slag and the lime in a perfect manner, also the Ji hydration and Rekristallisationsreaktionen that connect to it and, finally, the setting of the building material thus formed. With a suitable choice of the bitumen emulsion, encased granules are obtained which can be stored without the fear of mass setting of these granules with one another, but these encased granules at any point in time with the other components of the building material, namely with the granules of one diameter smaller than 6 mm, with the granulated slag, with fatty lime and water can form a building material that shows a pronounced elastic behavior before breaking.

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Bei Laboratoriurasversuchen wurde· ein erfindungsgemäßes Material benutzt, bei dem ein Teil des Granulates mit einer Menge von 1 Gewichtsprozent Bitumenemulsion bis 60 % Bitumen behandelt wurde. Diese Versuche zeigten, daß die Zugfestigkeit R. dieses Materiales. um 10 % gegenüber einem Üblichen Material verringert war, während der Elastizitätsmodul E_fc um den Faktor 2 kleiner war und der lineare Ausdehungskoeffizient unverändert blieb. Auf diese Weise konnte das Verhältnis R_t/E_fc von einem Minimum um 80 % vergrößert werden} Versuche im natürlichen Maßstab dürften eine Vergrößerung des Verhältnisses R₄./E. von über 1001 ermöglichen.In laboratory tests, a material according to the invention was used in which part of the granulate was treated with an amount of from 1 percent by weight bitumen emulsion to 60% bitumen. These tests showed that the tensile strength R. of this material. was reduced by 10 % compared to a conventional material, while the modulus of elasticity E _{fc was} smaller by a factor of 2 and the coefficient of linear expansion remained unchanged. In this way the ratio R _t / E _{fc could be increased} from a minimum by 80 % } Experiments on a natural scale should increase the ratio R ₄ ./E. of over 1001 allow.

Der Temperaturbereich (H), den das Material ohne Rißbildung aushalten kann, liegt bei 50 , während er für übliche Materialien zwischen 25 und 30° beträgt.The temperature range (H) that the material can withstand without cracking is 50, while it is normal Materials between 25 and 30 °.

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Claims (3)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Herstellung eines Baumateriales, wobei eine
Bitumenemulsion der Mischung von Granulaten und anderen Bestandteilen des Baumateriales zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil der Granulate
zunächst mit der Bitumenemulsion behandelt wird, ehe er
gleichzeitig mit dem Granulatrest und mit den anderen Bestandteilen des Baumateriales vermischt wird.1. A method for producing a building material, wherein a
Bitumen emulsion is added to the mixture of granules and other components of the building material, characterized in that some of the granules
is first treated with the bitumen emulsion before he
is mixed simultaneously with the granulate residue and with the other components of the building material. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bitumenemulsion auf die Granulate, (Körner) mit Abmessungen größer als k mm aufgebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the
Bitumen emulsion is applied to the granules (grains) with dimensions greater than k mm. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis zwischen dem Gewicht des auf den Granulaten vorgesehenen Restbitumens und dem Gewicht der behandelten Granulate zwischen 1 und 3 % liegt.3. The method according to claim 1, characterized in that the
The ratio between the weight of the residual bitumen provided on the granules and the weight of the treated granules is between 1 and 3 % . Ί. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die behandelten Granulate in die Mischung eingeführt werden, wenn die wässrige Phase der Bitumenemulsion entfernt (evakuiert) ist.Ί. Method according to one of Claims 1 and 2, characterized in that that the treated granules are introduced into the mixture when the aqueous phase of the bitumen emulsion removed (evacuated). 109835/1087109835/1087