DE2139639A1

DE2139639A1 - Verfahren zur Herstellung von werksgemischtem Asphaltbeton

Info

Publication number: DE2139639A1
Application number: DE19712139639
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Ohlson, Karl Gunnar, Hässleholm (Schweden)
Priority date: 1970-12-02
Filing date: 1971-08-07
Publication date: 1972-06-15
Also published as: SE347989C; NL7116609A; FR2117156A5; DE2139639C3; ES397500A1; IT959352B; DK146262C; DE2139639B2; JPS515653B1; CA955923A; SU520929A3; AT324200B; GB1378386A; BE776104A; NL179150C; SE347989B; ZA717903B; DK146262B; NL179150B; CH535068A

Description

Karl Gunnar Ohlson, Villa Majhäll, 281 00 HÄSSLEHOLM, Schweden. Verfahren zur Herstellung von werksgemischtem Asphaltbeton

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von werksgemischtem Asphaltbeton, bei welchem sowohl die Zuschlagstoffe als auch das bituminöse Bindemittel erhitzt und in erhitztem Zustand gemischt werden.

Bei einem solchen Heissmischen von Asphaltbeton in Asphaltwerken liegen ganz andersartige Verhältnisse vor als bei Verwendung von Asphaltlösungen oder Asphaltemulsionen anstelle durch Erhitzen in leichtflüssige Form gebrachten Asphalts. Es bestehen Vorschriften über die Beschaffenheit der für den Asphaltbeton verwendeten Materialien, und die Anwendung der Erfindung macht keine Abv/eichung davon nötig. Der verwendete Asphalt soll gemäss diesen Vorschriften üblicherweise eine Viskosität von 500 Centistoke bei einer Temperatur von 120-140⁰C oder eine Penetration von 50-250 haben. Sowohl der Asphalt als auch die Zuschlagstoffe sollen beim Mischen auf eine Temperatur von I¹JO-ITO⁰C erhitzt sein. Die Zuschlagstoffe sollen aus Körnern oder Stücken verschiedener Grosse bestehen, wobei die Kornzusammensetzung einer vorgeschriebenen, stetigen Sieblinie angepasst sein soll. Die Zuschlagstoffe können vorteilhaft aus Splitt bestehen, Naturkies und Natursand lassen sich jedoch auch verwenden. Die höchste Grosse der Zuschlagstücke können für verschiedene Arten von Asphaltbeton beträchtlich variieren, z.B. von einer höchsten Grosse von 4 mm bis zu einer höchsten Grosse von 25 mm oder mehr. Die Kornzusammensetzung der Zuschlagstücke erstreckt sich eigentlich auf 0 mm hinab, bei Zuschlagstoffen -mit kleineren Korngrössen als 0,07¹J mm spricht man aber von Füller. Abhängig von den Vorschriften setzt man Füller hinzu oder lässt einen besonderen Zusatz solchen Füllers weg.

Bei den gegenwärtig üblichen Herstellungsverfahren v/erden alle Zuschlagstoffe getrocknet und erhitzt und dann, gegebenenfalls mit einem besonderen Füllerzusatz, in einen Mischer gegeben und dort während etwa 15 sek gemischt, worauf der zur leichtflüssigen Form erhitzte Asphalt in zweckmässiger Menge in den Mischer eingeführt und das Mischen über eine zweckmässige Zeitspanne fortgesetzt wird. Die durch das Mischen erhaltene Asphaltbetonmasse

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wird darm aus dem Mischer herausgenommen und zu einer Arbeltsstelle befördert, wo die Masse in warmem Zustand auf eine vorbereitete Unterlage ausgelegt und durch Walzen komprimiert wird. Damit die.in dieser Weise erhaltene Asphaltbetonschicht möglichst gute Eigenschaften erhält, ist es wichtig, dai3 die Oberflächen der ZuschlagstUcke so vollständig wie möglich mit einem daran haftenden Asphaltüberzug abgedeckt sind. Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Herstellungsverfahren für werksgemischten Asphaltbeton keine vollständige Abdeckung sämtlicher Flächen der Zuschlagstoffe mit Asphaltüberzug zulassen, und zwar auch dann nicht, wenn die Mischungszeit weit über diejenige Zeit hinaus verlängert wird, die mit Rücksicht auf den Ausnutzungsgrad der teuren Asphaltwerke als ökonomisch rechtfertigbar anzusehen ist.

Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß die getrockneten und erhitzten Zuschlagstoffe in an sich bekannter Weise durch Trennung in eine gröbere, hauptsächlich staubfreie Fraktion und eine feinere Fraktion aufgeteilt werden und daß die gröbere Fraktion mit all dem für den Beton erforderlichen Bindemittel in der Form von Asphalt in einer solchen Menge versetzt wird, daß sämtliche Oberflächen der Zuschlagsteine der gröberen Fraktion mit dem Asphalt überzogen werden, wonach die feinere Fraktion hinzugesetzt wird,um die Oberflächen der mit dem Asphalt überzogenen Steine der gröberen Fraktion zu belegen.Wird ein Füller verwendetest dieser gleichzeitig mit der feineren Zuschlagfraktion hinzuzusetzen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht man,daß·sämtliche Flächen aller Zuschlagstoffe mit Asphalt gut abgedeckt werden. Beim Mischen werden die Stücke oder Körner der gröberen Fraktion an allen Oberflächen mit einer Asphaltschicht überzogen, ballen sich jedoch nicht zusammen, sondern verbleiben frei beweglich in bezug auf einander. Bei Einbringen der feineren Fraktion und evtl. Füller in den Mischer v/erden diese kleinen Körner die Asphaltüberzüge an den Stücken oder Körnern der gröberen Fraktion

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"bestäuben" und in sie einsinken. Die fertiggemischte Asphaltbetonmasse kann als ein Teig beschrieben werden, dessen Bestandteile ohne schv/erzubrechende Ballung homogen gemischt sind. Man kann sagen, der Teig ist aus Einheiten aufgebaut, die aus je einem Korn oder Stück der gröberen Fraktion mit einer kontinuierlichen und ganz abdeckenden Asphaltschicht mit darin eingebetteten Körnern der feineren Fraktion (und gegebenenfalls verwendeten Füllers)

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bestehen, und die Einheiten sind durch ihre Asphaltschichten zu einem Teig zusammengeklebt.

Die Erfindung ergibt eine nicht voraussehbare und völlig überraschend grosse Verbesserung der Marshallstabilität der . Asphaltbetonmasse. Falls man die gleichen Bestandteile und die gleiche Vorgangsweise verwendet, mit Ausnahme davon, dass man einmal das Mischen in der obengenannten bekannten Weise ausführt und das zweite Mal das Mischen in Uebereinstimmung mit der Erfindung ausführt, so findet man, dass die fertiggemischte Asphaltbetonmasse bei Anwendung der Erfindung eine Marshallstabilität erhält, die um 100$ grosser ist als in dem zweiten Fall. Ausserdem gewinnt man durch die Erfindung, dass die gesamte Mischungszeit sehr kurz gehalten und die Asphaltmenge herabgesetzt werden kann, was alles zu einer Verbilligung im Vergleich mit den üblichen Methoden beiträgt. Es hat sich auch gezeigt, dass bei Arbeit in Uebereinstimmung mit der Erfindung die aus dem Mischer herausgenommene fertiggemischte Asphaltbetonmasse von jeder Neigung zum Entmischen völlig frei ist, d.h. die durch das Mischen erzielte Homogenität der Masse wird nicht durch die Hantierung gestört, der die Masse nach der Herausnahme aus dem Mischer ausgesetzt wird, und die fertige Asphaltbetonlage zeigt eine beträchtlich geringere Neigung zur Wasserausscheidung als eine entsprechende Asphaltbetonlage, deren Bestandteile in bekannter Weise gemischt wurden.

Die Erfindung baut auf die Erkenntnis, dass es wichtig ist, beim Mischen die Viskosität des Asphalts bei einem niedrigen Wert beizubehalten, welcher durch Erhitzen des Asphalts zu einer vorgeschriebenen Mischungstemperatur erreicht wird. Bei dem bekannten Mischungsverfahren hat es sich gezeigt, dass der Asphalt, der in leichtflüssiger Form in den Mischer gegeben wird, schnell in eine cremeartige Konsistenz übergehen wird, obgleich keine Temperatursenkung erfolgt, da die Zuschlagstoffe in der Hauptsache die gleiche Temperatur haben wie der Asphalt. Dem cremeartigen Asphalt ist es sehr schwer, Ueberzüge an den grösseren Stücken oder Körnern der Zuschläge zu bilden, und man erhält eine kräftige Klurapenbildung im Mischer. Dieses Phänomen, dass die Asphaltflüssigkeit in eine cremeartige Konsistenz übergeht, ist- wie es sich gezeigt hat - darauf zurückzuführen, dass die feinsten Körner der Zuschläge in einer anderen Weise im Verhältnis zur Asphaltflüssig-

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keit auftreten als die gröberen Körner. Zuschlagkörner, die kleiner sind als eine bestimmte Abmessung, welche abhängig von Faktoren wie der Art und dem spezifischen Gewicht der Zuschlagstoffe und der Art des Asphaltmaterials von Fall zu Fall etwas variiert, haben die Eigenschaft, dass sie nach Einbringung in eine Asphaltflüssigkeit zum Unterschied von grösseren Körnern keine Möglichkeit haben, unter der Einwirkung der Schwerkraft die Flüssigkeit durch eine Fläche derselben als freies, mit einem AsphaltÜberzug versehenes Korn wieder zu verlassen. Die kleinen Körner, die bei dem bekannten Mischungsverfahren bereits zu Beginn des Vorganges mit der Asphaltflüssigkeit in Berührung kommen, werden somit von der Asphaltflüssigkeit eingefangen und verbleiben darin und machen diese cremeartig, bevor noch die Asphaltflüssigkeit die grösseren Körner mit einer kontinuierlichen und völlig abdeckenden Asphaltschicht hat überziehen können. "

Diese Erkenntnis wird erfindungsgemäss in der Art ausgenützt, dass sämtliche Zuschlagkörner, die hinreichend gross sind, um als individuelle, freie, mit Asphalt überzogene Körner oder Stücke im Mischer zu erscheinen, zunächst mit sämtlicher Asphaltflüssigkeit gemischt werden, welche dabei ihre niedrige Viskosität und somit ihr Vermögen beibehält, die Körner mit einem kontinuierlichen Asphaltüberzug an allen Oberflächen zu versehen, bevor die kleineren Zuschlagkörner in den Mischer gegeben werden. Beim Einbringen in den Mischer v/erden diese kleineren Zuschlagkörner die Asphaltüberzüge der grösseren Körner "bestäuben" und in sie einsinken, wobei diese Ueberzüge in cremeartige Konsistenz übergehen. Diese Erhöhung der Viskosität der Asphaltüberzüge in die- i sem Stadium der Bereitung der Asphaltbetonmasse ist dem Bestreben nicht hinderlich, eine vollständige Abdeckung sämtlicher Zuschlagstoffkörner mit Asphaltüberzügen zu erreichen, denn die grösseren Körner sind ja bereits ganz mit Asphalt überzogen und die kleineren Körner werden ebenfalls an allen Flächen mit Asphalt abgedeckt, da sie in die Asphaltüberzüge der grösseren Körner eingebettet werden. Die Erhöhung der Viskosität der Asphaltüberzüge in dem genannten Stadium der Bereitung der Masse ist dadurch bedeutungsvoll, dass der Uebergang der AsphaltüberzUge in eine cremeartige Konsistenz mit sich führt, dass die Neigung der fertigen Masse zu einem Entmischen gänzlich verhindert wird und dass die Masse beim Auslegen als Schicht auf einer Unterlage unmittelbar eine so gute Stabilität zeigt, dass die Schicht unverzüglich durch Walzen komp-

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rimiert werden kann.

Bei Anwendung der Erfindung gilt, Jeweils zu bestimmen, wo die Korngrössengrenze zwischen der zuerst mit allem Asphalt im Mischer zu mischenden gröberen Fraktion und der in einem späteren Stadium des Mischungsvorganges hinzuzusetzenden feineren Fraktion geht. Diese Bestimmung kann durch Ausführung von Probemischungen bewerkstelligt v/erden, bei denen man verschiedene Korngrössengrenzen wählt. Bei den Probemischungen wird beobachtet, wie gut die gröberen Zuschlagstücke mit einer Asphaltschicht abgedeckt werden, ob der Asphalt beim Mischen mit der gröberen Zuschlagfraktion seine Viskosität in cremeartige Konsistenz ändert und wie grosse Marshallstabilität die Probemischung zeigt. Als richtige Korngrössengrenze wird die Korngrössengrenze derjenigen Mischung verwendet, bei der sämtliche Zuschlagstücke mit Asphalt ganz abgedeckt sind, keine merkbare cremeartige Struktur des Asphalts bei der Mischung mit der gröberen Zuschlagfraktion entstanden ist und die Marshallstabilität am. grossten ist.

Es wurde gefunden, dass die obige Probemischungsmethode, die einigermassen zeitraubend ist, in der Praxis durch die nachstehend geschilderte Bestimmungsmethode ersetzt v/erden kann, urelche auch den Grund dazu erläutert, dass sich Zuschlagkörner unter einer gewissen Korngrössengrenze beim Mischen mit Flüssigkeit ganz anders verhalten als gröbere Körner. Bei der bezüglichen Bestimmungsmethode vri.rd ein Glasrohr mit z.B. 6 cm Innendurchmesser und lJ0 cm Länge verwendet. Das Rohr ist an dem einen Ende mit einem Kork verschlossen. Das Glasrohr wird zunächst mit Wasser gefüllt, so dass die innere Fläche der Rohrwandung nass wird, wonach das Wasser ausgeschüttet wird. Der Kork wird entfernt, damit eventuell freies V/asser herausgeschüttelt werden kann. Danach wird der Kork wieder angebracht. Zuschlagstoffe mit der vorgeschriebenen Kornzusammensetzung v/erden in das Rohr geschüttet. Die Zuschlagstoffe sollen das Rohr zu etwa einem Drittel füllen. Das Glasrohr wird waagrecht 'mit beiden Händen gehalten, so dass die Stoffe über die ganze Länge des Rohres verteilt werden. Das offene Ende des Rohres wird mit der Hand verschlossen. Das Rohr wird um seine waagrechte Längsachse 10 Mal schnell gedreht, wonach es seines Inhalts entleert wird, Die an der Wandung des Glasrohres festsitzenden Zuschlagteilchen werden mit V/asser über einen Siebsatz herausgespült, und die somit gewonnenen gröasten Körner

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stellen die obere Grenze der Korngrösse der Zuschlagstoffe dar, die im Mischer hinzugesetzt werden sollen, erst nachdem sämtlicher Asphalt sorgfältig mit den noch grösseren Körnern oder Stücken der Zuschläge gemischt worden ist. Die bei der Glasrohrbestimmung an der nassen Wandung des Rohres zurückbleibenden Teilchen haben auch kein Vermögen sich von der Asphaltflüssigkeit im Mischer zu befreien und verbleiben somit in ihm unter Umwandlung der Viskosität der Flüssigkeit in cremeartige Konsistenz. Die gröberen Teilchen, die nach Drehung des Glasrohres aus dem Rohr herausgeschüttet werden, sind befähigt, sich von der Oberflächenspannung im Wasser an der Rohrwandung zu befreien, und diese gröberen Körner sind auch befähigt, sich von einer Asphaltflüssigkeitsoberfläche im Mischer freizumachen und ändern deshalb nicht die Viskosität der Asphaltflüssigkeit im Mischer. Bei der Glasrohrbestimmung sind sämtliche Zuschlagstoffe in Uebereinstimmung mit der vorgeschriebenen Sieblinie mit einzubeziehen, denn die gröberen Zuschlagstoffe machen die Bestimmung realistisch, indem die feineren Zuschlagstoffe von den gröberen in Bewegung versetzt werden. Das gleiche Verhältnis herrscht im Mischer des Asphaltwerks vor.

Bei der Entwicklung der Erfindung sind viele verschiedene . Arten von Zuschlagstoffen untersucht worden, und es hat sich dabei erwiesen, dass die Korngrössengrenze, bei welcher die Zuschlagstoffe in die zuerst mit sämtlichen Asphalt im Mischer zu mischende gröbere Fraktion und die dann im Mischer hinzuzusetzende feinere Fraktion aufgeteilt werden sollen, bei höchstens 2 mm unddn den meisten Fällen nicht mehr als einige zehntel Millimeter darunter liegt. Unter Anwendung der Grenze von 2 mm erreicht man stets eine bedeutende Verbesserung der Marshallstabilität im Vergleich mit den bekannten Mischungsmethoden, für die allergrösste Marshallstabilität muss man jedoch oft die Grenze bei einer etwas geringeren Korngrösse, z.B. 1,7 mm, setzen.

Die Erfindung \vird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele beleuchtet.

Beispiel 1

Als Zuschlagstoffe wurden verwendet:

Gewicht^

Naturkies, Korngrösse 2-30 mm 5^,6

Natursand, Korngrösse 0,09-2 mm 39,5

Füller, Korngrösse 0-0,09 mm 5,9

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Als bituminöses Bindemittel wurde Asphalt mit einer Penetration von 80 verwendet, und die angewendete Asphaltmenge betrug 4,3 GewichtS/i.

Alle Zuschlagstoffe wurden getrocknet und auf die Mischungstemperatur erhitzt. Zwei Gemische mit Asphalt wurden hergestellt. Das eine Gemisch A wurde in bekannter Weise dadurch hergestellt, dass sämtliche Zuschlagstoffe in den Mischer des Asphaltwerks eingebracht und während 15 sek gemischt wurden, wonach der auf die Mischungstemperatur erhitzte Asphalt in den Mischer geschüttet und das Mischen während 40 sek fortgesetzt wurde. Hiernach wurde das Gemisch A dem Mischer entnommen und in üblicher V/eise zur Bildung einer Fahrbahndecke auf der vorbereiteten Unterlage aufgebracht. Das Gemisch A zeigte eine Marshallstabilität von 350 kg.

Das zweite Gemisch B wurde gemäss vorliegender Erfindung hergestellt. Die getrockneten und erhitzten Zuschlagstoffe wurden in eine gröbere Fraktion mit einer Körnung grosser als 1,7 mm und eine feinere Fraktion mit Körnungen unter 1,7 mm aufgeteilt. Die gröbere Fraktion, deren Körner hauptsächlich staubfrei waren, wurden zuerst in den Mischer des Asphaltwerks gegeben und während 15 sek gemischt, wonach sämtlicher Asphalt hinzugesetzt und das Mischen während weiterer 15 sek fortgesetzt wurde. Sodann wurde die feinere Fraktion hinzugesetzt und das Mischen während weiterer 15 sek fortgesetzt, wonach die Masse dem Mischer entnommen und in üblicher Weise zur Bildung einer Asphaltdecke auf der vorbereiteten Unterlage aufgebracht wurde. Das Gemisch B zeigte eine Marshallstabilität von 750 kg.

Durch Verminderung der Asphaltmenge auf 3,6 Gewicht$ beim Gemisch B erhielt man eine Marshallstabilität von 650 kg.

Beispiel 2

Als Zuschlagstoffe wurden verwendet: Gewicht^ Splitt, Korngrösse 2-12 mm 75,i»

Natursand, Korngrösse 0,09-2 mm 18,8

Füller, Korngrösse 0-0,09 nun 5,8

Als bituminöses Bindemittel wurde Asphalt mit einer Penetration von 80 verwendet, und die angewendete Asphaltmenge betrug 4,5 Gewicht;?.

Zwei Gemische wurden hergestellt. Das eine Gemisch C wurde in gleicher Weise wie das Gemisch A in Beispiel 1 hergestellt. Das Gemisch C hatte eine Marshallstabilität von 390 kg. Das zweite Ge-

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misch D wurde in gleicher V/eise wie das Gemisch B in Beispiel 1 hergestellt, jedoch bestand die gröbere Fraktion aus dem Splitt und hatte somit Korngrössen von zwischen 2 und 12 mm, während die feinere Fraktion aus Sand und Füller bestand und somit Korngrössen von zwischen 2 und 0 mm hatte. Das Gemisch D hatte eine Marshallstabilität vom 65O kg.

Durch Verminderung der Asphaltmenge auf 3,^ Gewicht^ beim Gemisch D erhielt man eine Marshallstabilität von 560 kg.

Die in obiger Beschreibung angegebenen Korngrössen beziehen sich in üblicher V/eise auf Maschenweite. Wenn man beispielsweise von Körnern mit einer Grosse von 2 mm spricht, sind folglich Körner zu verstehen, die durch ein Sieb mit 2 mm Maschenweite hindurchgehen können.

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Claims

PATENTAMSPRUECHE

1. Verfahren zur Herstellung von werksgemischtem Asphaltbeton, bei welchem sowohl die Zuschlagstoffe als auch das bituminöse Bindemittel erhitzt und in erhitztem Zustand gemischt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die getrockneten und erhitzten Zuschlagstoffe in an sich bekannter V/eise durch Trennung in eine gröbere, hauptsächlich staubfreie Fraktion und eine feinere Fraktion aufgeteilt werden und dass die gröbere Fraktion mit all dem für den Beton erforderlichen Bindemittel in der Form von Asphalt in einer solchen Menge versetzt wird, dass sämtliche Oberflächen der Zuschlagsteine der gröberen Fraktion mit dem Asphalt überzogen werden, wonach die feinere Fraktion hinzugesetzt wird, um die Oberflächen der mit dem Asphalt überzogenen Steine der gröberen Fraktion zu belegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Füller gleichzeitig mit der feineren Fraktion hinzugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagstoffe in die gröbere Fraktion und die feinere Fraktion in der Weise aufgeteilt werden, dass zu der gröberen Fraktion diejenigen gröberen Körner bezogen werden, die im Mischer des Asphaltwerks als individuelle, freie, mit Asphalt überzogene Teilchen aufzutreten vermögen, während zu der feineren Fraktion diejenigen feineren Körner bezogen-werden, die sich in der Asphaltflüssigkeit im Mischer zurückhalten können und die Asphaltflüssigkeit cremeartig zu machen vermögen.

H. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagstoffe in die gröbere Fraktion und die feinere Fraktion in der Weise aufgeteilt v/erden, dass zu der gröberen Fraktion alle Körner bezogen werden, die von einem Sieb mit 2 mm Maschenweite festgehalten werden.

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