EP0215139B1

EP0215139B1 - Verfahren zur Erneuerung von Fahrbahndecken

Info

Publication number: EP0215139B1
Application number: EP85111339A
Authority: EP
Inventors: Adolf Holly
Original assignee: Wilhelm Schuetz KG
Current assignee: WILHELM SCHUETZ KG
Priority date: 1985-09-07
Filing date: 1985-09-07
Publication date: 1988-06-22
Also published as: ATE35296T1; DE3563463D1; EP0215139A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erneuerung von insbesondere deformierten Fahrbahndecken unter Verwendung von Altasphalt mit folgenden Merkmalen:

Die zu erneuernde Fahrbahndecke mit der oberen Asphaltschicht wird aufgeheizt;
die erhitzte Asphaltschicht wird aufgelockert, und dabei erhaltene Partikel werden gleichmäßig auf die Einbaubreite verteilt, wobei eine Durchmischung der Partikel erfolgt; die in neuer Schicht verteilten Partikel werden zum Erhalt einer Fahrbahndecke verdichtet.

Bei bekannten Verfahren dieser Art wird entweder ohne Zusatz von frischem Asphalt gearbeitet (Reshape-Verfahren), oder es wird auf die piastifizierte Altdecke frisches Mischgut aufgebracht (Repaven), oder das aufgeheizte Material wird zusätzlich abgeschält und einem Zwangsmischer zugeführt, in welchem neues frisches Mischgut zugesetzt und vermischt wird (Remix-Verharen). Die Anwendung dieser Verfahren hängt von der Güte des Altasphalts und von den Anforderungen an die neue Fahrbahndecke ab. Alte Fahrbahndekken verarmen mit der Zeit etwas an Bitumen, und dessen Bindefähigkeit nimmt zusätzlich ab, so daß mitAltasphalt erneuerte Fahrbahndecken nicht die Güte erwarten lassen, die mit neuem Material möglich ist.
Man hat deshalb schon bituminöse Bindemittel modifiziert, um diese der Verwendung bei der Erneuerung von Asphaltdecken anzupasen (FR-A-2 559 516). Im einzelnen wird das Bindemittel mit einem Elastomer in Form einer Emulsion oder wäßrigen Dispersion modifiziert und diese modifizierte Bindemittel dem Altasphalt zugemischt. Modifizierte bituminöse Bindemittel sind vielfältig bekannt (FR-A-2 200 335, FR-A-2 284 653, "Highways and Public Works" Band 50, Juni 1982, S. 9-11). Die amorphen Polyolefine der. Spezifikation gemäß Erfindung werden dabei nicht angewendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erneuerung von Fahrbahndecken unter Verwendung von Altasphalt zu schaffen, mit dem die Güte von neuen Fahrbahndecken hinsichtlich Haltbarkeit und Griffigkeit erreicht und übertroffen wird.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß vor der Durchmischung der Partikel eine Zugabe von amorphen Polyolefinen derart erfolgt, daß das Mischprodukt halbhurt bis weich ist und bereits bei erhöhten Außentemperaturen zum Kleben neigt, wobei die amorphen Polyolefine als Copolymere von a-Olefinen mit ausgewählten Monomeren folgende Parameter aufweisen: Schmelzviskosität etwa 8000 mPas (mit dem Rotationsviskometer bei etwa 190°C gemessen), Erweichungspunkt etwa 105°C (mit Ring und Kugel nach DIN 52011 gemessen), Penetration 20 (entsprechend DIN 52010), Brechpunkt -30°C (gemessen nach Fraaß, DIN 52012); die Zugabemenge beträgt 0,3 bis 0,5 Gew. % des aufgearbeiteten Altasphalts bzw. etwa 7% seines Gesamtbindemittelgehalts.
Die charakterisierten amorphen Polyolefine sind im Handel von den Chemischen Worken Hüls AG unter der Bezeichnung "Vestoplast" erhältlich, wobei das "Vestoplast 708" besonders geeignet ist. Die charakterisierten amorphen Polyolefine sind als Granulat lieferbar, wobei die Oberfläche des Produktes mit einem Trennmittel und mit einer Puderung versehen ist, um ein Zusammenbacken des Granulats zu verhindern. "Vestoplast" ist nämlich zur Herstellung von Schmelzklebern und Hotmelts vorgesehen. "Vestoplast" kann auch direkt als Laminierkleber verwendet werden.
Diese Klebstoffeigenschaft macht jedoch die direkte Verarbeitung bei der Erneuerung von Fahrbahndecken schwierig, angefangen von der Zugabe bis zur Verteilung in den Altasphaltpartikein.
Gemaß einer bevorzugten Weiter bildung der Erfindung erfolgt deshalb die Zugabe der amorphen Polyolefine aufgelöst in einem aromatischen Öl. Das aromatische Öl muß mit dem Bitumen verträglich sein. Der Schmierstoff der Qualität WD3 hat sich als besonders geeignet herausgestellt. Man kann die amorphen Polyolefine bei etwa 100°C in dem aromatischen Öl auflösen und eine Mischungslösung mit je zur Hälfte Polyolefine und zur Hälfte aromatische Öle erhalten. Diese Mischungslösung sollte bei Raumtemperatur eine wachsartige Konsistenz aufweisen. Die Mischungslösung ist gut geeignet, den Altasphalt zu durchsetzen und dabei das gealterte Bitumen aufzufrischen und geschmeidiger zu machen. Die amorphen Polyolefine zeigen auch in der Durchmischung mit Asphalt eine gute Haftfähigkeit an den körnigen Bestandteilen der Fahrbahndecke, wodurch die erhöhte Standfestigkeit der erneuerten Fahrbahndecke zu erklären ist.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine fahrbare Anlage zur Erneuerung von Fahrbahndecken, von der Seite gesehen und in schematischer Darstellung, und
Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit daraus, in perspektivischer Darstellung.

Bei dem neuen Verfahren kann ein an sich bekanntes Gerät, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, verwendet werden. Dieses besteht aus einem Fahrgestells 1 mit einem hinten angebrachten Fahrerstand 2 und einer Reihe von Einrichtungen, die am Fahrgestell montiert sind. Nachfolgend sollen nur die Einrichtungen erwähnt werden, die für das neue Verfahren von Bedeutung sind. Am vorderen Ende des Fahrgestells ist ein Tank 3 vorgesehen, der normalerweise zur Aufnahme von Bitumen vorgesehen ist und über Heizeinrichtungen sowie eine Leitung zu einem Mischwerk 4 verfügt. Statt des Bitumens wird jedoch eine Mischlösung aus amorphen Polyolefinen und aromatischen Ölen eingefüllt, wie in einem späteren Abschnitt näher beschrieben wird. Im Bereich unterhalb des Tanks 3 sowie im vordern Zwischenradbereich ist eine Heizung 5 für die darunter befindliche Altasphaltschicht 10 vorgesehen. An die Heizzone 5 schließt sich ein Auflockerungsgerät 6 an, welches als starrer Auflockerer oder als rotierender Auflockerer ausgebildet sein kann. In Bewegungsrichtung nachfologend ist eine Verteilerschnecke 7 angeordnet. Die aufgelockerte Altasphaltschicht wird dem Mischwerk 4 zugeführt, das als Zwangsmischer ausgebildet ist, über dem eine Düsenreihe zur Verteilung der Mischlösung aus dem Tank 3 angeordnet ist. In dem Mischwerk 4 werden die Altasphaltpartikel mit der Mischlösung innig durchmischt und die erhaltene Mischung einer Verteilerschnecke 8 vor einer Bohle 9 zugeführt. Das aufbereitete Material wird durch die Verteilerschnecke und die Bohle in passender Breite als neue Fahrbahndecke eingebaut, die anschließend durch eine nicht dargestellte Walze verdichtet wird.
Die erneuerte Fahrbahndecke zeigte eine erhöhte Stabilität und Haltbarkeit selbst gegenüber normalem Aspnaltfeinbeton, wie der nachfolgende Versuch mit einem ausgeformten Marshall-Körper ergibt der jeweils bei einer Verdichtungstemperatur von 130 bis 140°C verdichtet und bei einer Belastung von 52,5 kg bei 70°C mit einem Stempel von 5 cm² belastet wurde, wobei folgende Eindringtiefen gemessen wurden: Normaler Asphaltfeinbeton 0/11
Altasphalt, modifiziert mit Polyolefinen und aromatischem Öl der Zusammenzetzung "Vestoplast" und "WD-3"
Abbindemittel modifiziert: 7% "Vestoplast" 7% "WD-3"
Bei dem "Vestoplast" handelt es sich um ein Mischprodukt aus amorphen Polyolefinen, die als Copolymere von a-Olefinen mit ausgewählten Monomeren angesprochen werden können. Das Mischprodukt ist halbhart bis weich und niegt bereits bei erhöhter Außentemperatur zum Kleben. "Vestoplast" wird in verschiedenen Standardtypen von den Chemischen Werken Hüls AG, D-4370 Marl, geliefert, und "Vestoplast 708" hat sich als besonders geeignet für den vorgesehenen Anwendungsfall herausgestellt. Die Schmelzviskosität bei 190°C, gemessen mit dem Rotationsviskometer, beträgt etwa 8000 mPa s. Der Erweichungspunkt, nach DIN 52011 mit Ring und Kugel gemessen, beträgt etwa 105°C. Die Penetration 100/25/5 in Anlehnung an DIN 52010, gemessen in 0,1 mm, beträgt ungefähr 20. Der Brechpunkt nach Fraaß DIN 52012 beträgt ungefähr -30°C. Wegen seines amorphen Charakters besitzt "Vestoplast" keinen scharfen Schmelzpunkt, sondern einen Erweichungsbereich. Die Viskosität der Schmelze fällt wie bei allen Thermoplasten mit steigender Temperatur.
Das aromatische Öl der Qualität WD-3 kann von Chemische Betriebe GmbH Pluto, D-4690 Marl, bezogen werden und hat folgende physikalische und mechanische Eigenschaften:

Farbe ASTM (American Association for
Testing Materials):
>8

Dichte bei 15°C:

1,008

Visk. cSt/40°C:

1380

Visk. cSt/100°C:

29

Siedebeginn:

420

Siedeende:

540

C-Verteilung nach Din:

C_a 0/0 43 (aromatisch)
C_" 0/0 25 (nastenisch)
Cp 0/0 32 (paraffinisch)

Verdampfungsverlust nach ASTM D 972:

22 h/107°C: 0,2

Asche:

unter 0,01

Conradson Gew. 0/0: 2,9 (Verkokungsneigung) Schwefel: 3,57

0,03 0,03 Sediment:

Die Mischungslösung aus "Vestoplast" und "WD-3-ÖI wurde in einem heizbaren Tank mit Rührwerk bei etwa 100°C zubereitet. Das Mischungsverhältnis beträgt etwa 50:50 Gew.%, jedoch sind Abweichungen von ± 10% ohne weiteres möglich, da man auch dann eine dünnflüssige Mischungslösung bei der angegebenen Temperatur erhalten kann, die sich zu feinsten Tropfen verdüsen und somit gut dosieren läßt. Die Mischungslösung kann im übrigen in Fässern gelagert werden und erst bei Bedarf in dem heizbaren Tank 3 dünnflüssig gemacht werden.
Die Zugabemenge richtet sich in erster Linie nach dem Bindemittelgehalt des Asphaltes aus, und zwar sollen die Polyolefine 7 ± 1 Gew.% des angestrebten Gesamtbindemittelgehalts in der erneuerten Fahrbahndecke betragen. Dieser Gesamtbindemittelgehalt setzt sich dabei zusammen aus dem vorgefundenen Bitumengehalt, den zugegebenen Polyolefinen und dem zugegebenen aromatischen Öl sowie einer gegebenenfalls zur Erreichung des angestrebten Bindemittelgehaltes erforderlichen Zusatzes von Bitumen. Wenn beispielsweise ein Bindemittelgehalt von 6% erreicht werden soll und ein Bitumengehaltvon 4% vorgefunden wird, ergibt sich eine Zugabe von etwa 0,4 Gew.% an Polyolefinen, bezogen auf den aufgearbeiteten Asphalt. Bei einer Zugabe von aromatischem Öl in etwa gleicher Menge wäre dann noch etwa 1,2% an Bitumen zuzusetzen, um den angestrebten Gesamtbindemittelgehalt von 6% zu erreichen. In der Praxis betragen die Zugabemengen an Polyolefinen dann etwa 0,3 bis 0,5 Gew.% des aufgearbeiteten Asphalts.
Der Gesamtbindemittelgehalt ist also Bezugsbasis für die Zugabe von Polyolefinen, deren Anteil, wie angegeben, 7 ± 1 Gew.% des Gesamtbindemittelgehalts betragen soll. Bei der Verwendung der Mischlösung aus Polyolefinen und aromatischen Ölen im Gewichtsverhältnis von 1:1 erhält man dann einen Anteil von etwa 14 Gew.% des Gesamtbindemittelgehaltes.
Das Verfahren ist nicht auf die Aufarbeitung von Altasphalt allein beschränkt. Bei der Wiederaufarbeitung können dem Asphalt Mineralstoffe oder fertiges Mischgut beigegeben werden, wenn hierfür Gründe bestehen.
Die praktische Anwendung des Verfahrens läßt sich mit allen Maschinen verwirklichen, die für die Wiederaufarbeitung von alten Fahrbahnbelägen an Ort und Stelle (Recycling in Place) geeignet sind.
Bei Maschinen für das eingangs erwähnte Repave-Verfahren wird die Mischungslösung der Polyolefine und der aromatischen Öle auf die zu erneuernde Fahrbahn aufgesprüht, welche zuvor aufgeheizt wurde. Die zu erneuernde Fahrbahn wird abgefräst, und dadurch sowie durch einen nachgeordneten Wirbler werden die erzeugten Partikel mit der Mischlösung intensiv vermischt. Mit der Bohle wird das Material gleichmäßig eingebaut und nachfolgend in bekannter Weise mit Walzen verdichtet.
Man kann die Polyolefine auch als feines Granulat auf die stark erhitzte Oberfläche der zu erneuernden Fahrbahn aufbringen und durch das nachfolgende Fräsen und Wirbeln oder auch in einem Zwangsmischer für eine intensive Vermischung sorgen.
Aromatisches Öl kann auch in diesem Fall zugegeben werden, um das gealterte Bitumen aufzufrischen.
Bevorzugt wird jedoch die Zugabe als Polyolefinaromatisches ÖI-Mischungslösung, da diese in zweifacher Weise wirkt:

a) Das aromatische Öl erweicht und frischt das gealterte Bitumen auf, macht es geschmeidig und begünstigt zugleich die Verteilung der Polyolefine;
b) die Polyolefine erhöhen die Haftfestigkeit des Bindemittels und modifizieren dieses im Sinne einer höheren Standfestigkeit, eines höheren Verformungswiderstandes und Alterungsbeständigkeit der erneuerten Fahrbahndecke.

Claims

1. Verfahren zur Erneuerung von insbesondere deformierten Fahrbahndecken unter Verwendung von Altasphalt mit folgenden Merkmalen;

die zu erneuernde Fahrbahndecke mit der Altasphaltschicht (10) wird aufgeheizt;

die erhitzte Altasphaltschicht (10) wird aufgelockert und dabei erhaltene Partikel auf die Einbaubreite gleichmäßig verteilt, wobei eine Durchmischung der Partikel erfolgt;

die in neuer Schicht verteilten Partikel werden zum Erhalt einer Fahrbahndecke verdichtet;

gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen:

vor der Durchmischung der Partikel erfolgt eine Zugabe von amorphen Polyolefinen derart, daß das Mischprodukt halbhart bis weich ist und bereits bei erhöhten Außentemperaturen zum Kleben neigt, wobei die amorphen Polyolefine als Copolymere von a-Olefinen mit ausgewählten Monomeren folgende Parameter aufweisen: Schmelzviskosität etwa 8000 mPas (mit dem Rotationsviskometer bei etwa 190°C gemessen), Erweichungspunkt etwa 105°C (mit Ring und Kugel nach DIN 52011 gemessen), Penetration 20 (entsprechend DIN 52010), Brechpunkt -30°C (gemessen nach Fraaß, DIN 52012); die Zugabemenge beträgt 0,3 bis 0,5 Gew.% des aufgearbeiteten Altasphalts bzw. etwa 7% seines Gesamtbindemittelgehalts.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der amorphen Polyolefine, aufgelöst in einem aromatischen Öl erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als aromatisches öl ein Schmierstoff der Qualität WD-3 verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphen Polyolefine bei etwa 100°C in dem aromatischen Öl aufgelöst worden sind und die Mischlösung etwa zur Hälfte je aus den Polyolefinen und dem aromatischen Öl besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischlösung bei Raumtemperatur eine wachsartige Konsistenz aufweist und bei etwa 100°C dünnflüssig ist.