DE4230545C1

DE4230545C1 - Verfahren zur Herstellung eines synthetischen salzhaltigen Brechsandes und/oder Splitts

Info

Publication number: DE4230545C1
Application number: DE19924230545
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl Ing Kaemereit; Alois Prof Dr Ing Boes
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1992-09-09
Filing date: 1992-09-09
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: NO950872D0; NO950872L; FI951075A; JPH08501116A; CA2144150A1; WO1994005740A1; EP0659202A1; FI951075A0; AU4943993A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen salzhaltigen Brechsandes und/oder Splitts für die Herstellung von Deckschichten von Verkehrsflächen wie etwa Straßen oder Gehwege gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus dem tschechoslowakischen Patentdokument 259 296 B1 bekannt. Bei diesem Verfahren werden 40-70 Gewichtsteile NaCl mit 10-20 Gewichtsteilen Granitsplitt mit einer Korngröße von maximal 4 mm und 20-40 Gewichtsteilen Zement sowie mit Anmachwasser vermischt und ausgehärtet. Der Mischung können zusätzliche Anteile an Sand und Kalksteinmehl zugegeben werden. Die ausgehärtete trockene Mörtelmischung bildet einen festen Block und wird anschließend in einem Steinbrecher gebrochen, so daß ein grobkörniges Material (Splitt) vorliegt. Dieser synthetische Splitt kann für die Herstellung bitumengebundener Deckschichten von Verkehrsflächen verwendet werden. Aufgrund ihres Salzgehaltes bewirken die an der Oberfläche liegenden oder durch den Deckenverschleiß entsprechend freigelegten Splittkörner eine Absenkung des Gefrierpunktes von Wasser. Hierdurch kann gewährleistet werden, daß beispielsweise Straßenbeläge, in die dieses Material eingebaut wurde, bei Temperaturen um den Gefrierpunkt (z. B. bis ca. -3°C) eisfrei bleiben und bei starkem Schneefall leicht von Schnee geräumt werden können, da der Schnee nicht anhaftet. Als nachteilig ist hierbei jedoch festzustellen, daß der salzhaltige Splitt durch Oberflächenwasser im Laufe der Zeit zwangsläufig ausgelaugt wird, d. h., daß die Salzkörner in erheblichem Umfang gelöst werden und die Lösung ausgeschwemmt wird. Von dem ursprünglichen Splittkorn bleibt dann lediglich nur noch ein skelettartiger Matrixkörper mit zahlreichen Poren zurück. Dieser Matrixkörper hat zwangsläufig gegenüber dem ursprünglichen Splittkorn eine erheblich verminderte Schlagfestigkeit. Untersuchungen haben gezeigt, daß ausgelaugte Splittkörner im Schlagzertrümmerungsversuch in der Regel nicht mehr die geforderten Mindestfestigkeitswerte für einen Straßenbelag aufweisen. Eine Verwendung dieses synthetischen Splitts z. B. im Straßendeckenbau kann daher dazu führen, daß durch die Verkehrsbelastung nach einer fortgeschrittenen Auslaugung die entstandenen porösen Splittkörner zerbrechen, also in sich zusammenfallen, so daß größere Hohlräume im Deckschichtbelag entstehen können, die schließlich zu einer vorzeitigen Zerstörung dieser Deckschicht führen.

Aus der DD 2 71 347 A1 ist die Herstellung einer Beton-Verkehrsfläche aus einer Mörtelmasse bekannt, der zur Herabsetzung des Gefrierpunktes von Wasser 2-5% chlorid- oder sulfathaltige Verbindungen zugesetzt werden. Die Menge des gefrierpunktabsenkenden Mittels ist relativ ge ring, so daß es nicht zum Ausblühen von Salz kommt. Da das eingesetzte Salz nicht hydrophobiert ist, kann es unter Feuchtigkeitseinwirkung schnell ausgeschwemmt werden, so daß die gefrierpunktabsenkende Wir kung relativ schnell nachläßt. Die Herstellung eines salzhaltigen Brech sandes oder Splitts wird in dieser Schrift nicht in Erwägung gezogen.

In der DE-A 29 23 939 wird die Herstellung eines salzhaltigen Füllstof fes als Zuschlagstoff für den Straßendeckenbau beschrieben, wobei als Basis ein feinporiger Mineralstoff (Rotfüller) benutzt wird. Der Rotfül ler wird mit einer salzhaltigen Lösung behandelt, so daß die Lösung in die Hohlräume des Rotfüllers eindringt und das zugegebene Salz sich darin durch Trocknung ablagert. Um eine unerwünscht schnelle Auslaugung des Sal zes bei Einsatz dieses Mittels im Straßenbau zu verhindern, ist eine Hydro phobierung dieses Füllstoffs mit Hilfe von Siliziumverbindungen vorgesehen. In dieser Schrift wird auch die Herstellung eines salzhaltigen Brechsandes oder Splitts vorgeschlagen. Als Bindemittel ist nicht Zement, sondern ein aushärtbares Kunstharz vorgesehen, so daß zu keinem Zeitpunkt während der Herstellung ein wasserhaltiger Mörtel vorliegt.

Weiterhin sind aus verschiedenen Patentdokumenten wie etwa EP 0 422 753 A1, DE 34 04 271 A1 und DE 41 29 621 A1 Verfahren bekannt zur Herstellung von salzhaltigen Feinkorngemischen mit einer Korngröße unter 0,2 mm, wobei der Salzanteil mit einer Hydrophobierung versehen ist. Diese Feinkorngemische dienen als Füller ebenfalls für die Herstellung bitumengebundener Deckschichten von Verkehrsflächen und haben wiederum die Aufgabe, eine Vereisung der Deckschichtoberfläche zu verhindern oder zumindest stark zu verzögern.

Das Feinkorngemisch gemäß DE 34 04 271 A1 wird durch gemeinsames Trocken mahlen mehrerer Komponenten hergestellt. Es ist zwar in einer Variante dieses Verfahrens vorgesehen, der Mischung Zement zuzusetzen. Diese Maß nahme dient allerdings ausschließlich dazu, etwa vorhandene geringe Feuch tigkeitsmengen abzubinden, um die Rieselfähigkeit des Feinkorngemisches bis zu seiner Verwendung sicher zu erhalten. Ein wasserhaltiger Mörtel liegt weder bei der Herstellung noch bei der Verwendung dieses Fein korngemisches beim Einbau in Verkehrsflächenbeläge vor.

Da der Anteil von Splitt in einer bitumengebundenen Deckschicht wesentlich größer ist als der vorgeschriebene Anteil an Füllermaterial, kann über den synthetischen Splitt in die Deckschichtmischung entsprechend mehr Satz als gefrierpunktsabsenkendes Mittel eingebracht werden als über den Füller. Die verfügbare Salzmenge in der Deckschicht ist aber wesentlich bestimmend dafür, bis zu welchen Frosttemperaturen die erwünschte Wirkung anhält. Diese Temperaturgrenze soll selbstverständlich möglichst tief liegen aus Gründen der Verkehrssicherheit und zur weitgehenden Vermeidung der Ausbringung zusätzlichen Streusalzes als Auftaumittel.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Herstellverfahren für einen synthetischen salzhaltigen Splitt gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 vorzuschlagen, durch das ein Splitt erhältlich ist, der ein wesentlich verbessertes Stabilitätsverhalten zeigt und zur Herstellung von Verkehrsflächenbelägen gut geeignet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben. Nachfolgend wird die Erfindung näher beschrieben.

Die Erfindung sieht vor, eine mit Anmachwasser versetzte Mörtelmischung aus Salz (vorzugsweise NaCl oder KCl) mit einer Korngröße von höchstens 0,5 mm, vorzugsweise von höchstens 0,2 mm, sowie aus mineratischen Feinstoffen mit einer Korngröße von maximal 1 mm, vorzugsweise maximal 0,5 mm, und Zement herzustellen. Die mineralischen Feinstoffe können beispielsweise in Form von Sand oder Gesteinsmehl (insbesondere Kalksteinmehl) zugegeben werden. Diese Zugabe kann auch in feuchtem Zustand erfolgen, so daß Schleifschlämme, die in der Steinverarbeitung anfallen und an sich mit Kostenaufwand entsorgt werden müssen, zu diesem Zweck ohne weiteres verwertbar sind. Besonders wesentlich ist es, daß die Salzkörnchen vor der Erstellung der Mörtelmischung hydrophobiert wurden. Der Anteil des hydrophobierten Salzes kann vorteilhafterweise in Form eines Feinkorngemisches vorher z. B. gemäß EP 0 422 753, DE 34 04 271 A1 oder DE 41 29 621 A1 erzeugt worden sein. Insofern kann der "Salzanteil" auch noch einen gewissen Anteil mineralischer Füllstoffe enthalten. Es ist wichtig, daß das Mischen in sehr intensiver Form in einem Zwangsmischer über eine ausreichend lange Zeit erfolgt. Die erforderliche Zeit hängt von der Bauart des Mischers und von seiner Betriebsweise (z. B. Drehzahl) ab. Eine unzureichende Vermischung führt zu einem "Ausblühen" von Salzkristallen aus der aushärtenden Mischung, so daß ein Teil des Salzes nicht durch den Zement in die Matrixkörper der einzelnen Splittkörner eingebunden wird, so daß sich der Salzgehalt der Splittkörner entsprechend von vornherein vermindert. Die Menge des zuzugebenden Anmachwassers sollte möglichst niedrig gehalten werden, um ein besonders hartes Splittkorn zu erzeugen. Der Wasser/Zement-Faktor kann im Bereich 0,3 bis 0,6 liegen. Niedrigere Werte führen zu noch besseren Ergebnissen. Nach ausreichender Durchmischung wird der erzeugte Mörtel zumindest bis zu einem gewissen Grad ausgehärtet, bevor er in einem Steinbrecher auf die gewünschte Größe der Splittkörner zerkleinert wird. Vorzugsweise wird eine Korngröße von höchstens 5,6 mm angestrebt. Die Zerkleinerung kann erfolgen, sobald der Mörtel trocken ist und eine ausreichende Mindestfestigkeit erreicht hat, d. h. eine vollständige Aushärtung ist vor der Zerkleinerung nicht erforderlich. Es ist lediglich notwendig, daß eine Festigkeit erreicht ist, bei der während der Zerkleinerung nicht mehr ein unerwünscht hoher Feinanteil anfällt. Die endgültige Aushärtung kann ohne weiteres auch im zerkleinerten Zustand vor sich gehen.

Es empfiehlt sich, das zerkleinerte Produkt zu klassieren, wobei der Feinanteil ausgesondert wird. Vorzugsweise werden Korngrößenfraktionen im Bereich 0,09-5,6 mm für den synthetischen Splitt angestrebt. In Weiterbildung der Erfindung wird dem Mörtel während des Mischens ein Fasermaterial, insbesondere Glasfasermaterial, zugesetzt. Besonders zweckmäßig ist es, hierfür ein Recyclingmaterial zu verwenden, welches durch Schreddern von glasfaserverstärkten Kunststoffabfällen anfällt. Verwendet werden sollte dabei lediglich der Grobanteil mit einer Faserlänge von 2-8 mm, zumal die Feinanteile wieder für die Herstellung neuer glasfaserverstärkter Kunststoffe einsetzbar sind. Durch das Fasermaterial verbessert sich die Schlagzähigkeit des Splittkorns ganz erheblich. Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß das Bitumen bei der späteren Erzeugung einer Mischung für den Deckbelag einer Verkehrsfläche wesentlich besser am Splittkorn anhaftet.

Die Zusammensetzung der Mörtelmischung liegt zweckmäßigerweise in folgenden Bereichen:

20-70 Gewichtsteile hydrophobiertes Salz
5-30 Gewichtsteile mineralische Feinstoffe
10-40 Gewichtsteile Zement
6-25 Gewichtsteile Wasser.

Zusätzlich kann ein Anteil von 2 bis 8 Volumenanteilen an Fasermaterial in die Mörtelmischung gegeben werden.

Schließlich läßt sich die Gebrauchsfähigkeit des gemäß der Erfindung hergestellten synthetischen Splitts noch dadurch verbessern, daß das hydrophobierte Salz (z. B. NaCl, KCl) vor dem Mischen mit einem Korrosionsschutzmittel behandelt wird. Hierdurch wird das infolge des Salzgehalts sich vergrößernde Korrosionspotential, das insbesondere an Straßenbauwerken (z. B. Brückenkonstruktionen) Nachteile hervorrufen könnte, vermindert.

Die Bildung unzulässig großer Hohlräume im Deckschichtbelag, die zu einem vorzeitigen Verschleiß der Deckschicht führen würde, wird bei Verwendung erfindungsgemäß hergestellten Splitts durch folgende Wirkungen vermieden: Die Verwendung eines besonders feinkörnigen Salzes reduziert die mögliche Porengröße im einzelnen Splittkorn entsprechend. Darüber hinaus wird durch die Hydrophobierung die Auslaugung durch das Oberflächenwasser wesentlich reduziert bzw. zeitlich stark verzögert. Außerdem bleibt die Festigkeit durch den Einbau von Fasermaterial von vornherein auch bei ausgelaugten Splittkörnern auf erheblich höheren Werten. Schließlich führt die Begrenzung der Splittkorngröße auf maximal 5,6 mm dazu, daß der entstehende Hohlraum der Deckschicht selbst im Falle der Zerstörung eines einzelnen Splittkorns ebenfalls höchstens 5,6 mm betragen kann.

Insgesamt bewirkt dieses eine erhebliche Verlängerung der Lebensdauer der Deckschicht. Vorteilhaft ist es darüber hinaus, daß infolge der kleineren Splittkörner eine feinere und gleichmäßigere Verteilung des Salzes in der Deckschicht gewährleistet ist. Die "aktive" Oberfläche des Salzanteils wird dabei im Vergleich zu dem herkömmlichen groben synthetischen Splitt vergrößert, so daß die Auftauwirkung des Salzes besonders gut ist. Selbstverständlich ist es möglich, den erfindungsgemäß hergestellten Splitt gleichzeitig auch zusammen mit einem Füller, der ebenfalls gefrierpunktsabsenkende Wirkung hat, in einem Deckschichtbelag zu verwenden. Dadurch läßt sich die Wirkung der Eisbildungshemmung noch bei erheblich tieferen Temperaturen gewährleisten, als dies bisher möglich war.

Aufgrund der Hydrophobierung könnte der erfindungsgemäß hergestellte Splitt auch für andere als bitumengebundene Deckschichten, beispielsweise auf der Basis von Betonmischungen, eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiel

In einem Betonmischer wurden

40 Gewichtsteile hydrophobiertes Salz (hergestellt gemäß DE 41 28 621 A1 mit einem Gehalt an NaCl von 90 Gewichts-%)
15 Gewichtsteile mineralische Feinstoffe
35 Gewichtsteile Zement PZ 55
3 Gewichtsteile Schreddermaterial aus glasfaserverstärktem Epoxydharzabfall mit einer Korngröße von 1 bis 4 mm
12 Gewichtsteile Wasser

intensiv gemischt. Die Mischzeit betrug mindestens 4 min. Nach einer Härtezeit von 7 Tagen wurden die aus der Mörtelmischung erzeugten Gesteinsblöcke in einem Steinbrecher auf eine maximale Korngröße von 5,6 mm zerkleinert. Der Feinstanteil unter 0,09 mm wurde ausgesondert und das übrige zerkleinerte Material in Kornfraktionen von 0,09-0,25 mm, 0,25-2,0 mm und 2,0-5,6 mm aufgeteilt. Der so erzeugte synthetische Brechsand und synthetische Splitt ließ sich in einer Bitumenmischung zu einem Straßenbelag verarbeiten, der bis zu Temperaturen von -8°C eisfrei blieb. Die Untersuchung einzelner Splittkörner in Schlagzertrümmerungsversuchen, die nach intensiver Auslaugung der Splittkörner mit Wasser durchgeführt wurde, zeigte Festigkeitswerte, die den gestellten Anforderungen im Hinblick auf die Lebensdauererfordernisse von Straßenbelägen entsprechen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines synthetischen salzhaltigen Brechsandes und/oder Splitts für insbesondere bitumengebundene Deckschichen von Verkehrsflächen, wobei ein körniges Salz mit Zement, mineralischen Feinstoffen und Wasser vermischt wird, der erhaltene Mörtel weitgehend ausgehärtet und in trockenem Zustand zu Splittkörnern gebrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydrophobiertes Salz mit einer Korngröße unter 0,5 mm eingesetzt wird, daß die Korngröße der mineralischen Feinstoffe weniger als 1 mm beträgt, daß das Mischen intensiv in einem Zwangsmischer erfolgt und daß die Mengenanteile der Komponenten der Mörtelmischung in folgenden Grenzen liegen:
20-70 Gewichtsteile hydrophobiertes Salz
5-30 Gewichtsteile mineralische Feinstoffe
10-40 Gewichtsteile Zement
5-25 Gewichtsteile Wasser.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des eingesetzten hydrophobierten Salzes unter 0,2 mm beträgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brechen des ausgehärteten Mörtels bis auf eine Korngröße von maximal 5,6 mm erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gebrochene ausgehärtete Mörtel klassiert wird zur Erzielung von Korngrößenfraktionen zwischen 0,09 und 5,6 mm.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mörtel vor dem Aushärten ein Fasermaterial, insbesondere Glasfasermaterial, zugesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Glasfasermaterial ein Recyclingmaterial eingesetzt wird, das als Grobanteil mit einer Faserlänge von vorzugsweise 2-8 mm aus geschredderten glasfaserverstärkten Kunststoffabfällen gewonnen wurde.

7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich 2 bis 8 Volumenteile Fasermaterial in die Mörtelmischung gegeben werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte hydrophobierte Salz mit einem Korrosionsschutzmittel behandelt ist.