DE3788952T2

DE3788952T2 - Verfahren zur kalten Regenerierung der Fahrbahndeckschichten.

Info

Publication number: DE3788952T2
Application number: DE3788952T
Authority: DE
Inventors: Francois Chaignon; Rene Chambard; Jacques Gaultier
Original assignee: Colas SA
Current assignee: Colas SA
Priority date: 1986-11-18
Filing date: 1987-11-10
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2007-11-11
Also published as: DE3788952D1; PT86149B; EP0274920A1; EP0274920B1; DK603887A; ES2048162T3; PT86149A; FR2606801A1; FR2606801B1; ATE100848T1; DK171045B1; DK603887D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kalten Regenerieren der Fahrbahndecken bildenden Materialien im Hinblick auf deren Wiederverwendung als Basisdecke, als Regulierungsdecke oder als Straßenverschleißdecke. Sie betrifft gleichermaßen verschiedene Bindemittel zur Durchführung des Verfahrens.
Vorzugsweise wird im Hinblick auf die Ausbesserung einer Straße die Fahrbahndecke derselben entfernt, um das Oberflächenniveau abzusenken und/oder zu regulieren, die auf diese Weise präparierte Straße erhält somit eine neue Straßendecke. Es ist natürlich interessant, die solche Straßendecken bildenden Materialen, nachdem sie gefräst oder sie eventuell zerkleinert worden sind, wieder zu gewinnen.
Die auf diese Weise erhaltene gefrästen und eventuell zerkleinerten Materialien werden von den verwendeten Zuschlagsstoffen der Fundamentmaterialien gebildet, die von altem Bindemittel umhüllt sind. Sie können, bevor sie erneut auf einer Straße verwendet werden, angesichts einer gewissen Anzahl von vorgenommenen Arbeitsgängen wiedergewonnen werden.
Um diesen gefrästen Materialien die erforderlichen Qualitäten für deren Verwendung als Straßendecke zu übertragen, hat man bereits vorgeschlagen, ihnen die Produkte beizumengen, die für gewöhnlich die Bindemittelfunktion haben, die aus den gewöhnlich verwendeten Bindemitteln, nämlich den Bitumenemulsionen, Verschnittbitumen, Zement, Kalk, Flugasche und Schlackensand ausgewählt werden.
Man kann einen Kaltarbeitsgang derart ausführen, wie es in der europäischen Patentanmeldung Nr. 182 748 offenbart ist, die ein Verfahren zum Kaltfräsen eines Oberbelages einer Straßendecke offenbart, im Rahmen dessen man dem Fräsmaterial eine Flüssigmischung vorbestimmter Menge zumischt, wobei die Menge derart bemessen ist, um in einem Arbeitsgang ein Material mit optimaler Flüssigkeitsverdichtung zu erhalten, wobei die Flüssigmischung eine wäßrige Mischung, eine organische Mischung oder eine geschlossene wäßrige organische Mischung, beispielsweise organische Bindemittel oder Bitumen- oder Teeremulsionen sind.
Gleichermaßen ist ein anderes Verfahren bekannt, bestehend aus einer wirklichen Warmregeneration des alten Bindemittels, das im Falle der bituminösen Bindemittel, welche man entsprechend dem zu regenerierenden Material zusetzt, und bei einer Vorrichtung zur geeigneten Behandlung der allgemein bei Fraktionen leichter Kohlenwasserstoffe gebildeten Stoffe für die Bearbeitung zum Kompensieren der durch Verdampfen verlorenen Fraktionen - insbesondere im Rahmen der Materialalterung - der bituminösen Bindemittel, die verwendet werden sollen, angewendet wird. Eine solche gut wirkende Behandlung besitzt die Nachteile, daß sie zum einen sehr teuer ist, da sie den Transport der Materialien zu der Behandlungsvorrichtung erfordert und da ein Energieverbrauch zum Heizen des Materials nötig ist, zum anderen hat sie einen nicht zu vernachlässigenden Zeitaufwand zur Folge, weshalb sie nicht in situ durchführbar ist, und schließlich, weil sie es nicht ermöglicht, gleichzeitig die Zusammensetzung des Bindemittels und seine Dosierung im Endmaterial zu korrigieren.
US-A 4 373 961 beschreibt ein Verfahren zum Recyceln von Straßenaltmaterial, nach welchem man das Material, das vorhergehend von der Straße entfernt und zerkleinert worden ist, in situ und kalt mit einer Zusammensetzung in Gestalt einer wäßrigen, einer Mischung aus zwei Bitumen enthaltender Emulsion behandelt. Bei diesem Verfahren findet keine Regeneration des Altmaterial statt, das einzige bestehende Problem war die Wiederherstellung der Ausgangshärte des Materials. Die das Bindemittel der Behandlung bildende Bitumenmischung ist speziell zur Erzielung dieses Resultats gewählt. Dieses Bindemittel erlaubt nicht die Erneuerung einer Straße durch Realisierung der Regeneration des Altbindemittels, d. h. der Wiederherstellung der physikalisch-chemischen Zusammensetzung des Bindemittels.
FR-A-2 330 733 hat ein Verfahren zur Herstellung einer selbstaushärtenden Masse, bestimmt zur sofortigen Verwendung am Bauplatz, zum Inhalt, bestehend aus einem Bindemittel, das insbesondere zum Fugenverstreichen verwendbar ist. Das dieser Schrift zugrundeliegende Problem ist ein völlig anderes als die Regeneration oder Wiederherstellung einer alten Straße. Das Produkt der FR-A-2 330 733 wurde als Baumasse geschaffen, um als Spachtel angewendet zu werden und schnell auszuhärten. Dieses Produkt kann nicht mit einem Bindemittel zur Bauanwendung bei einem Verfahren zur Regeneration eines Oberbelages einer Straße verglichen werden, welches zum Zusammenwirken mit dem Altmaterial geschaffen ist, um die Regeneration zu gewährleisten. Das Produkt der FR-A-2 330 733 besteht insbesondere aus einer wäßrigen Emulsion mit einer hohen Konzentration an Bitumen mit einem geringen Anteil einer Mischung aus Zement und Mineralöl. Sowohl hinsichtlich ihrer Zusammensetzung als auch ihrer Verwendungsweise am Bau wäre dieses Produkt zur Regeneration einer Straße nicht geeignet.
EP-A-191 157 beschreibt ein pulverisiertes Produkt auf Bitumenbasis, das eine spezifische Mischung aus Kieselerde und synthetischem(n) Zeolith(en) beinhaltet. Dieses Produkt ist ausschließlich dafür bestimmt, vergossen zu werden, um insbesondere bei der Herstellung einer Auskleidung, beispielsweise Industrieböden, starken Belastungen bei Benutzung gefügig zu dienen. Wie alle neuen Produkte auf Bitumenbasis kann es nur als Additiv beim Recyceln alten Bitumens verwendet werden. Gleichwohl beschreibt die Schrift EP-A-191 157 kein Verfahren zur kalten und in situ-Behandlung eines Straßenoberbelages, genausowenig wie Mittel zum Regenerieren des Materials einer solchen Decke. Insbesondere findet man dort keine Lehre zur Formulierung eines zum Zusammenwirken mit dem Altmaterial geeigneten Bindemittels, um dessen physikalisch-chemische Eigenschaften wiederherzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, vom Straßenverkehr geschädigte Straßen in situ und kalt zu erneuern, alle bekannten Verfahrensvorteile der Warmbearbeitung beinhaltend, d. h., ein Verfahren, welchem zur Folge man sich nicht damit begnügt, eine einfache Wiedervereinigung der Zuschlagstoffe sicherzustellen, wie dies bei den vorgenannten Verfahren der Fall ist, sondern man stellt eine wirkliche Regeneration des alten Bindemittels sicher. Es versteht sich ebenfalls von selbst, daß das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Behandlungsvorrichtung Einsatz finden kann.
Darüber hinaus realisiert man durch die Kälte gemäß der Erfindung tatsächlich einen Fortbestand des im Material der früheren Straße existierenden Bindemittels und wenigstens eines zugeführten Bindemittels durch Zwischenschaltung des wenigstens einen genannten kompatiblen Mittels, welches derart gewählt ist, eine physikalisch-chemische Verbindung zwischen dem alten Bindemittel und dem (den) zugeführten Bindemittel(n) sicherzustellen, wobei letztere(s) eine Phase des einen zusammengesetzten Regenerationsbindemittels, welches gleichermaßen Gegenstand der Erfindung ist, bilden(t), die anderen Phasen sind die des (oder der ) kompatiblen Bindemittel(s) und einer Dispersionsmittelphase, die wäßrig sein kann.
Schließlich erlaubt es die Unabhängigkeit der Regenerationsphasen und des Zusatzes, das Bindemittel in der Weise in eine Formel zu bringen und zu dosieren, daß man eine Materialzusammensetzung mit einer vorbestimmten Formel erhält.
Im Falle der Verwendung von bituminösen Bindemitteln kann man auf diese Weise unter Zuhilfenahme der bei der Bildung des (oder der) Zuschlagbindemittel(s) und des (oder der) kompatiblen Mittel(s) neu eintretenden Fraktionen die aufgrund der Materialalterung erlittenen Quantitäts- und Qualitätsverluste korrigieren. Die Rheologie des exestrierenden bituminösen Bindemittels wird gemäß der Erfindung durch Kälte modifiziert, was gegenüber den bekannten Verfahren eine Neuheit darstellt.
Außerdem zeigt die Erfindung ergänzend den Vorteil, wegen der Einführung mineralischer Zuschlagbindemittel ein hohes Modul und einen dauerhaften Druckwiderstand zu gestatten. Von diesen mineralischen Bindemitteln kann vorteilhaft die Wirkung der bituminösen Bindemittel, eine Fundamentanpassungsfähigkeit sicherzustellen, vervollständigt werden, wobei diese Komplementarität durch eine Rezeptur sichergestellt wird, die zu der Wirkung eines bituminösen Bindemittels und der eines mineralischen Bindemittels innerhalb derselben Mischung kompatibel ist.
Die vorliegende Erfindung hat folglich zunächst ein Verfahren zum Kaltregenerieren der den oder die Oberbeläge einer Straße bildenden Materialien, die im Hinblick auf ihre Wiederverwendung wiedergewonnen werden sollen, zum Inhalt, wobei die Materialien in Gestalt der Zuschlagstoffe vorliegen, wovon gewisse oder alle von altem bituminösen Bindemittel umhüllt oder mittels dem bituminösen Bindemittel aneinandergebunden sein können.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Patentanspruch 1 definiert.
Die Zusammensetzung des zusammengesetzten Bindemittels wählt man vorteilhaft entsprechend der Art und Beschaffenheit der zur regenerierenden Materialien.
Auf einem anderen Wege kann man das (oder die) Zuschlagbindemittel aus den bituminösen Bindemittel und den mineralischen Bindemitteln wählen.
Außerdem kann man die Menge der flüssigen Phase berechnen, die dem zu regenerierenden Material zuzusetzen ist, um in einem Arbeitsschritt ein zu regenerierendes Material mit optimalem Gehalt an Verdichtungsflüssigkeit zu erhalten. Diese Menge an flüssiger Phase wird als Funktion der verschiedenen, für die Bestimmung des gefrästen oder zerkleinerten Materials geeigneten Parameter berechnet: Die Menge wird insbesondere eine Funktion der Masse des gefrästen oder zerkleinerten aufgefangenen Materials, der Siebkurve des Materials, der Verwinkeltheit der das Material bildenden Körner und der nach der Norm SN 670330a zulässigen Verdichtungsenergie (Proktorversuch oder ähnliches) sein.
Gleichermaßen kann man nach Zugabe des zusammengesetzten Bindemittels mit dem zu regenerierenden Material eine ergänzenden Knet-Verfahrensschritt durchführen.
Vorteilhaft arbeitet man in situ beim in an sich bekannter Weise durchgeführten Fräsen des Straßenoberbelages, beim Zugeben des zusammengesetzten Bindemittels in die Fräszone, und beim Kaltvermischen des Bindemittels mit dem abgefrästen zu regenerierenden Materials. Die Dosierung der erforderliche Menge der flüssigen Phase des zusammengesetzten Bindemittels vollzieht sich als Funktion der Fortbewegungsgeschwindigkeit der Maschine.
Die vorliegende Erfindung hat gleichermaßen ein zusammengesetztes Bindemittel zur Durchführung des Verfahrens, wie es weiter unten beschrieben wird, zum Ziel, ein derartiges Bindemittel wird ebenfalls weiter unten beschrieben werden.
Beispielsweise schlägt man erfindungsgemäß vor, daß ein zur Regeneration eines bituminösen Gemischgutes verwendbares Bindemittel dadurch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt:
Eine wäßrige Dispersionsmittelphase, bestehend aus wenigstens einem oberflächenaktiven Mittel, gewählt aus den ionischen oder nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln;
wenigstens ein bituminöses Zuschlagbindemittel, gewählt aus den reinen Bitumen oder dem Spezialbitumen, gefluxt oder nicht; und
wenigstens ein kompatibles bituminöses Mittel, gewählt aus den aromatischen, von Erdöl stammenden Ölen.
Bei einem anderen Beispiel schlägt man erfindungsgemäß vor, daß ein für die Regeneration eines aus nicht zusammengebundenem Material bestehenden Straßenbelages das verwendbare Bindemittel dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine wäßrige Dispersionsphase umfaßt, die aus einer Lösung aus wenigstens einem oberflächenaktiven Mittel, gewählt aus den ionischen und nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln besteht und die Kompatibilität mit der Wirkung der bituminösen und hydraulischen Bindemittel sicherstellt; und aus wenigstens einem bituminösen Zuschlagbindemittel, gewählt aus den reinen Bitumen und den Spezialbitumen, gefluxt oder nicht, und wenigstens einem hydraulischen Bindemittel.
Die oberflächenaktiven ionischen Mittel, die man hier anwenden kann, werden insbesondere aus den alkalischen Salzen der Harzsäuren, den alkalischen Salzen der tierischen Proteine, den quaternären Ammoniumsalzen und den Chlorhydraten der fetten Polyamine gewählt.
Die oberflächenaktiven nicht-ionischen Mittel, die man auch verwenden kann, werden insbesondere aus den Polyoxyethylen- Verbindungen gewählt.
Die vorliegende Erfindung leistet gleiches bei einem aus der Kombination des zusammengesetzten Bindemittels, welches weiter unten beschrieben werden wird, und dem (oder den) Bindemittel(n) des Behandlungsmaterials, die durch das zusammengesetzte Bindemittel regeneriert werden sollen, durch Kaltmischen resultierenden Bindemittel.
Um die Erfindung verständlicher zu machen, werden, gemäß den Beispielen, die Herstellungsverfahren insbesondere der zusammengesetzten Bindemittel der erfindungsgemäßen Regeneration beschrieben, ebenso ihre Verarbeitung bei der Straßeninstandsetzung. Bei den Beispielen sind die Gewichtsprozente angegeben.

Beispiel 1:

Regeneration einer alten bituminösen Straßendecke

Das zusammengesetzte Regenerationsbindemittel wird wie folgt formuliert:
50-60% eines Bitumens entsprechend der Norm T 65-001;
5-15% einer Mischung aus aromatischen, von Erdöl stammenden Ölen;
1-2% Chlorhydrat eines aliphatischen Polyamins; und
44-23% Wasser.
Dies wird in einem Verhältnis von 1-3 Gew.-% des Fräsmaterials zugegeben, das Chlorhydrat des aliphatischen Polyamins unter Ionenbildung im Wasser, das eine beständige Phase bildet, gelöst, und jede der zwei anderen Phasen, nämlich der Bitumen und die Mischung der aromatischen Öle, werden in der beständigen Phase der Gestalt dispergiert, daß eine unterschiedliche Phase gebildet wird.
Nach dem Dispergieren der zwei bituminösen Phasen werden die kompatiblen Fraktionen den vorhandenen alten Bitumenfluxen, während die aromatischen Öle eine Brückenbindung zwischen dem so zu regenerierenden Bindemittel und dem Zuschlagbindemittel in der dauerhaften Phase nach Trennung sicherstellen.

Beispiel 2:

Regeneration einer Straße bestehend aus einem großen Teil ungebundenen und etwas scharfkantigen Materials

Das zusammengesetzte Regenerationsbindemittel wird wie folgt formuliert:
30-40% eines Bitumens entsprechend der Norm T 65-001 als Dispersion in einer kontinuierlichen Phase;
50-30% Zement, in Wasser dispergiert;
0,5-2% eines quaternären Ammoniumsalzes, in Wasser gelöst; und
20,5-28% Wasser, das mit dem quaternären Ammoniumsalz die kontinuierliche Phase bildet.
Das quaternäre Ammoniumsalz stellt die Kompatibilität der Wirkung der bituminösen Bindemittel und des hydraulischen Bindemittels sicher.
Das Verhältnis der verschiedenen Bildungsstoffe des Bindemittels wird als Funktion der nachfolgenden Elemente eingestellt:
Der Natur des Behandlungsmaterials;
dem Prozentsatz an vorher auf Höhe des Fräsrotors bei verschiedener Steigung zugegebenem Kühlwassers, wobei der Prozentsatz der Gestalt berechnet wird, daß für die Verdichtung ein optimaler Wassergehalt erhalten wird;
dem betreffenden Verhältnis dieses Zuschlagwassers und des erlaubten Prozentsatzes an Zement, um ein Abbinden des letzteren sicherzustellen.

Beispiel 3:

Regeneration einer Straße, bestehend aus einem großen Anteil ungebundenen Materials und durch altes bituminöses Bindemittel gebundenem Material

Das zusammengesetzte Regenerationsbindemittel wird wie folgt formuliert:
25-35% eines Bitumens entsprechend der Norm T 65-001 als dispergierte Phase;
3-5% einer Mischung aromatischer, von Erdöl stammender Öle, als dispergierte Phase;
0,5-2% einer Mischung aus einem Chlorhydrat eines fetten Polyamins und eines oberflächenaktiven nicht-ionischen Polyoxyethylens, gelöst in Wasser;
50-30% in Wasser dispergiertem Zement; und
21,5-28% Wasser.
Die beiden Phasen, der Bitumen und die aromatischen Öle, sind, wie in Beispiel 1, in der wäßrigen Phase unabhängig voneinander dispergiert und verhalten sich gegenüber dem alten bituminösen Bindemittel in gleicher Weise wie in jenem Beispiel. Die Mischung der oberflächenaktiven Mittel hat gegenüber den Wirkungen der beiden bituminösen und mineralischen Bindemittel die gleiche Rolle wie das quaternäre Ammoniumsalz aus Beispiel 2, während das gleiche Verhältnis zwischen dem Abbinden des Zements und der Dosierung des Fräszuschlagwassers besteht.

Beispiel 4:

Regeneration einer alten bituminösen Straßendecke

Das zusammengesetzte Regenerationsbindemittel, das im Verhältnis von 1-3 Gew.-% des Fräsmaterials zugegeben wird, wird wie folgt formuliert:
50-65% einer Mischung bestehend aus 90-98% eines Bitumens entsprechend der Norm T 65-001 und 2-10% einer Mischung aromatischer, von Erdöl abstammender Öle, wobei die Mischung eine dispergierte Phase bildet;
1-2% einer Mischung ionischer Oberflächenmittel: Alkalisches Salz der Harzsäure und tierisches Protein in wäßrigem Milieu; und
49-33% Wasser.

Claims

1. Verfahren zum Kaltregenerieren der zurückgewonnenen Materialien einer Fahrbahndeckschicht im Hinblick auf deren Wiederverwendung, wobei man die genannten Materialien mechanisch wiedergewinnt und diese in situ mit einem zusammengesetzten Bindemittel behandelt, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise das Fräsen der Deckschicht des Fahrbahnmantels durchführt und daß das zusammengesetzte Bindemittel eine wäßrige Emulsion aus wenigstens einem bituminösen Bindemittelanteil, ausgewählt aus den Bitumen und wenigstens einem kompatiblen Mittel, ausgewählt aus den aromatischen, von Mineralöl stammenden Ölen und/oder den hydraulischen Bindemitteln ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das zusammengesetzte Bindemittel in die Fräszone leitet und das Bindemittel mit dem zu regenerierenden Fräsmaterial kalt vermischt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Emulsion wenigstens ein oberflächen-aktives ionisches oder nicht-ionisches Mittel umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oberflächen-aktiven ionischen Mittel aus den alkalischen Salzen der Harzsäuren, den alkalischen Salzen der tierischen Proteine, den quaternären Ammoniumsalzen und den Chlorhydraten fetter Polyamine gewählt sind.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oberflächen-aktiven nicht-ionischen Mittel aus den Polyoxyethylen-Verbindungen gewählt sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bituminöse Bindemittelanteil aus den reinen Bitumen und den Spezialbitumen, gefluxt oder nicht, gewählt sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Bindemittel Zement ist.