Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Zuschlagstoff für Oberflächen von Verkehrsflächen ge¬ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Zuschlagstoffs und ein Verfahren zu seinem Einbau in eine Verkehrsflache

Es gibt zahlreiche Zuschlagstoffe für den Straßenbau, die einen Wirkstoff enthalten, der die Eisbildung hemmt Als Wirkstoff kommen vorwiegend Salze wie etwa NaCI zum Einsatz. Bewährt hat sich ein solcher Zuschlagstoff, der in Form eines Füllers, also eines sehr feinkörnigen Materials in einem Mischwerk dem Mischgut für eine bitumengebundene Deckschicht zugesetzt wird. Um ein unzulässig schnelles Auswa¬ schen des Wirkstoffs und unerwünschte Nässebildung bei hoher Luftfeuchtigkeit zu verhindern, wird der Wirkstoff mit einem Hydrophobierungsmittel vermischt Verfahren zur Herstellung entsprechender Feinkorngemische als eisbildungshemmende Füller sind beispielsweise aus den Patentdokumenten EP 0 422 753 A1 , DE 34 04 271 A1 und DE 41 29 621 A1 bekannt.

Darüber hinaus ist aus der DE 42 30 545 C1 ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen salzhaltigen Brechsandes oder Splitts bekannt, der ebenfalls als eisbil- dungshemmender Zuschlagstoff für den Bau von Verkehrsflächen vorgesehen ist Gebildet wird dieses Material, indem eine Mörtelmischung aus

20 - 70 Masseteilen eines hydrophobierten Salzes (Korngröße unter 0,5 mm),

5 - 30 Masseteilen mineralischer Feststoffe (z B Sand mit Korngröße unter 1 mm), 10 - 40 Masseteilen Zement und 5 - 25 Masseteilen Wasser

hergestellt, ausgehartet und anschließend auf die gewünschte Korngroße gebrochen wird Dieser Zuschlagstoff ist ebenso wie der zuvor genannte Füller für eine Verarbei¬ tung im Mischwerk vorgesehen

Ferner ist es aus der DE 38 08 250 C2 bekannt, ein Gemisch aus 80 - 90 Gew -Teilen

Alkali- oder Erdalka chlonden und 5 - 15 Gew -Teilen eines Kunststoffs aus der Gruppe der Olefin-Polymensate und Olefm-Copolymensate bei einer Temperatur von 150 - 190 °C herzustellen, wobei die Salzpartikel möglichst vollständig mit dem ge¬ schmolzenen Kunststoff benetzt werden sollen Danach wird das Gemisch auf ca 10 °C heruntergekühlt und mit einem Zusatz von Talkum, Zement- oder Polyarethan- mehl in einer Menge von 1 - 5 Gew -Teilen versetzt, um die Rieselfahigkeit des Mate¬ rials zu erhalten Anschließend wird dieses Material einer Zerkleinerung durch Mahlen unterzogen, so daß danach mindestens 80 Gew -% der gemahlenen Mischung eine Korngroße unter 0,09 mm aufweisen Über die anfängliche Korngroße der eingesetz- ten Alkali- und Erdalkahchloπde sowie über den Mengenanteil der Korngroße bis zu 0,003 mm nach dem Mahlen werden keine Angaben gemacht

Üblicherweise ist die Deckschicht eines Straßenbelags mehrere Zentimeter dick Im Verlauf der Lebensdauer der Deckschicht wird lediglich ein kleiner Teil ihrer Schicht- dicke durch Verschleiß abgetragen, so daß von dem insgesamt in die Deckschicht eingemischten Zuschlagstoff mit eisbildungshemmender Wirkung lediglich ein ent¬ sprechend kleiner Teil überhaupt seine beabsichtigte Wirkung entfalten kann Umge¬ kehrt gesagt bedeutet dies, daß der Großteil dieses Zuschlagstoffs niemals in den Bereich der äußeren Oberflachenschicht gelangt, also abgekapselt wird und somit völlig unwirksam bleibt

Eine grundsätzliche Möglichkeit, diesem aus wirtschaftlicher Sicht unbefriedigenden Zustand abzuhelfen, wird in der WO 94/23130 eröffnet In dieser Schrift wird eine Schutzschicht aus einer kornigen mineralischen Komponente und einem Bindemittel für die Oberflachen von Verkehrsflachen beschrieben, wobei die mineralische Kom¬ ponente ein die Eisbildung hemmendes Material enthalt, das zumindest teilweise in Form eines Füllers, also sehr feinteilig vorliegt Im übrigen kann die mineralische Komponente als Brechsand und/oder Splitt vorliegen Der Anteil des eisbildungs- hemmenden Materials an der mineralischen Komponente soll vorzugsweise mmde- stens 30 Masse-% betragen Da Schutzschichten, die im Heiß-, Warm- oder Kaltem-

bau aufgebracht werden können, eine sehr viel geringere Schichtdicke aufweisen als eine normale Deckschicht, gelingt es auf diese Weise, die bezüglich der Eisbildungs¬ hemmung wirksame Substanz auf einen sehr viel kleineren Volumenanteil im oberflä¬ chennahen Bereich zu konzentrieren, als dies früher der Fall war. Somit konnte bezo- gen auf die Größe der Oberfläche einer Verkehrsfläche eine erhebliche Einsparung im Verbrauch der wirksamen Substanz erzielt werden.

Diese Art der Oberflächenbehandlung führt jedoch nicht in allen Fällen zu befriedi¬ genden Ergebnissen. Um die Wirkung hinsichtlich der Eisbildungshemmung zu för- dem, sollte eine möglichst große Menge der wirksamen Substanz in die Schutz¬ schicht, also in die oberflächennahe Schicht eingearbeitet werden. Mischt man zu diesem Zweck beispielsweise eine entsprechend große Menge eines salzhaltigen Füllers in eine Bitumenemulsion oder in heißes flüssiges Bitumen zur Bildung einer Suspension, die durch Aufspritzen aufgebracht werden soll, so wird die Viskosität der Suspension so groß, daß sie nicht mehr verarbeitungsfähig ist. Ein nachträgliches

Einwalzen des salzhaltigen Füllers in die bereits aufgespritzte Bitumenemulsion oder das flüssige Bitumen läßt sich wegen der extremen Staubförmigkeit des Füllers verar¬ beitungstechnisch praktisch nicht beherrschen. Letzteres gilt auch für den Neubau von Verkehrsflächen, bei denen es wünschenswert wäre, den eisbildungshemmenden Zuschlagstoff möglichst in der obersten Zone der Deckschicht konzentrieren zu kön¬ nen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen feinkörnigen Zuschlagstoff mit eisbildungshem- mender Wirkung für den Bau von Verkehrsflächen vorzuschlagen, der günstig her- stellbar und leicht verarbeitbar ist, wobei eine Konzentration dieses Zuschlagstoffs möglichst im oberflächennahen Bereich der Deckschicht möglich sein soll. Der Anteil der für die Eisbildungshemmung wirksamen Substanz soll möglichst hoch sein kön¬ nen. Ferner sollen ein Verfahren zur Herstellung dieses Zuschlagstoffs und ein Ver¬ fahren zu dessen Einbau in Verkehrsflächen angegeben werden.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Zuschlagstoff mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. In den Unteransprüchen 2 bis 6 sind vorteilhafte Weiterbildungen dieses Zuschlagstoffs angegeben. Ein erfindungsgemäßes Herstell¬ verfahren weist die Merkmale des Patentanspruchs 7 auf und ist durch die Merkmale der Unteransprüche 8 bis 16 weiter ausgestaltbar. In den Ansprüchen 17 bis 20 ist ein

Verfahren zum Einbau des Zuschlagstoffs mit vorteilhaften Weiterbildungen angege¬ ben

Die Erfindung sieht vor, den Zuschlagstoff in Form eines feinkornigen Materials mit einer maximalen Korngroße unter 0,5 mm, auszubilden Vorzugsweise hat der Zu¬ schlagstoff zu mindestens 85 Gew -% eine Korngroße unter 0,2 mm Wesentlicher Bestandteil der einzelnen Korner ist ein die Eisbildung hemmender Wirkstoff, vor¬ zugsweise ein Salz wie etwa NaCI, KCI oder MgCI ₂ , wobei wegen der wirtschaftlich gunstigen Bezugsmoglichkeiten NaCI (z B als Ruckstandssalz einer anderweitigen Produktion) besonders bevorzugt wird Selbstverständlich ist es auch möglich, anstel¬ le eines Salzes einen anderen Wirkstoff zu verwenden, insbesondere einen korrosi¬ onsneutralen Wirkstoff auf der Basis eines Umsetzproduktes einer Mischung von Ma¬ gnesiumkarbonat und Kalziumkarbonat mit Phosphorsaure und einer Karbonsaure, dessen Herstellung in der DE 195 19 977 C1 beschrieben ist Der Wirkstoff besteht aus Pπmarkornern mit einer maximalen Pπmarkomgroße von unter 0,2 mm, vorzugs¬ weise unter 0,09 mm, deren Oberflache mit Bitumen behandelt ist, so daß insbeson¬ dere die kleinsten Pnmarkorner untereinander zu größeren Sekundarkomern agglo¬ meriert oder an größere Pnmarkorner angeklebt sind Der Feinanteil im ursprüngli¬ chen Gemisch der Pnmarkorner mit einer Korngroße von unter 0,003 mm ist auf diese Weise weitestgehend gebunden, so daß das erfindungsgemaße Material praktisch nicht mehr staubt Durch die Bitumenbehandlung wird der erfindungsgemaße Zu¬ schlagstoff bereits gut gegen Feuchtigkeitsaufnahme und eine unerwünscht schnelle Auswaschung geschützt Um in dieser Hinsicht noch bessere Eigenschaften zu ge¬ währleisten, kann es zweckmäßig sein, den Wirkstoffs noch gesondert zu hydropho- bieren, d h die Pnmarkorner werden vor der Behandlung mit Bitumen mit einem Hy- drophobierungsmittel vermischt Der Anteil des Bitumens am fertigen Zuschlagstoff liegt üblicherweise im Bereich von 1 - 10 Masse-%, vorzugsweise im Bereich von 3 - 5 Masse-% Neben den beiden Hauptkomponenten, dem eisbildungshemmenden Wirkstoff und dem Bitumen, kann der Zuschlagstoff im Bedarfsfall noch weitere Kom- ponenten enthalten, z B Kalksteinmehl

Die Herstellung des erfindungsgemaßen Zuschlagstoffs kann auf sehr einfache Wei¬ se erfolgen Der feinteihge Wirkstoff, vorzugsweise gemahlenes hydrophobiertes NaCI, sowie die gegebenenfalls gewünschten weiteren Komponenten, die eine Pπ- markorngroße von weniger als 0,2 mm, vorzugsweise von weniger als 0,09 mm auf-

weisen, werden in einen Zwangsmischer (z B Pflugscharmischer) gegeben An¬ schließend wird wahrend des Mischens eine Menge von 1 - 10 Masse-% (bezogen auf das fertige Gemisch) Bitumen in flussiger Form in den Mischer gegeben und durch weiteres Mischen gleichmäßig verteilt Die Bitumenzugabe kann in einem einzigen Schritt oder auch in mehreren Teilmengen nacheinander erfolgen Wenn das Bitumen in Form einer Emulsion zugegeben wird, kann das Mischen kalt, also bei Umge¬ bungstemperatur erfolgen Wenn aber normales Bitumen als Bindemittel eingesetzt wird, werden die Wände des Mischers beheizt, um ein Ankleben des Gemisches zu vermeiden, und wird das Bitumen mit einer Temperatur im Bereich von etwa 180 - 250 °C, vorzugsweise 220 - 230 °C, zugesetzt Durch die Bitumenzugabe agglomerie¬ ren insbesondere die kleinsten Pnmarkorner des Gemisches untereinander bzw kle¬ ben mit größeren Pπmarkornem zusammen und bilden auf diese Weise größere Se- kundarkorner Dadurch wird der Feinanteil mit einer maximalen Korngroße unter 0,003 mm praktisch vollständig gebunden Das Mischen wird mindestens so lange durchgeführt, bis das Bitumen gleichmäßig im Gemisch verteilt ist, und beendet, bevor die sich bildenden Agglomerate eine Sekundarkorngroße von 0,5 mm, vorzugsweise 0 3 mm, überschreiten Danach wird das erzeugte Gemisch aus dem Mischer entfernt und in Transportbehaltnisse für die Weiterverarbeitung im Verkehrsflachenbau abge¬ füllt Das so erzeugte Produkt ist ausgezeichnet neselfahig und wird keiner Zerkleine- rung (z B durch Mahlen) mehr unterzogen Im Gegensatz zu der aus der DE

38 08 250 C2 bekannten Herstellung eines Zuschlagstoffs braucht das Gemisch bei Einsatz von heißem Bitumen als Bindemittel auch nicht einmal auf eine niedrige Tem¬ peratur abgekühlt zu werden, bevor es abgepackt werden kann, da es überraschen¬ derweise auch im warmen Zustand neselfahig bleibt Bei heißem Bitumen wird die zugesetzte Bitumenmenge vorzugsweise im Bereich von 3 - 5 Masse-% eingestellt Die Mischzeit kann im allgemeinen auf einen Zeitraum von 1 ,5 - 8 min, vorzugsweise 3 - 5 min, beschrankt werden Sollten sich unter ungunstigen Bedingungen geringe Anteile an unerwünscht großen Sekundarkornem gebildet haben, können diese bei Bedarf abgesiebt werden Dies tritt aber im Regelfall nicht ein

Ausfuhrunqsbeispiel

Es wurde eine Menge von 75 kg NaCI mit einer maximalen Korngroße unter 0,09 mm, das zuvor mit einem Anticaking-Mittel versetzt worden war, in einen Pflugscharmi¬ scher gegeben, dessen Wände auf etwa 160 °C erwärmt waren Anschließend wurde eine Menge von 3,3 kg Bitumen mit einer Temperatur von ca 220 °C in den Mischer

gegeben und intensiv durchmischt Nach 4 min Mischzeit wurde das erhaltene Ge¬ misch, das eine gleichmäßige grau-braune Färbung aufwies, aus dem Mischer in ei¬ nen offenen Behalter entleert Dabei zeigte sich praktisch keine Staubentwicklung, wahrend das unbehandelte NaCI zuvor beim Befullen des Mischers erheblich staubte Das abgefüllte Produkt wies auch nach mehrtägiger Lagerung noch eine ausgezeich¬ nete Rieselfahigkeit auf Seine maximale Korngroße lag deutlich unter 0,2 mm

Die Weiterverarbeitung des erfmdungsgemaßen Zuschlagstoffs, also sein Einbau in bitumengebundene Verkehrsflachen kann auf unterschiedliche Weise erfolgen Es empfiehlt sich, den Zuschlagstoff in der jeweils gewünschten Menge, vorzugsweise

100 bis 1000 g/m ² , insbesondere 300 - 500 g/m ^z , auf die warm oder kalt aufgebrachte oberste Schicht der Verkehrsflache, deren Bitumenanteil noch nicht erstarrt ist, aufzu¬ tragen, wobei die einzelnen Korner des Zuschlagstoffs mit einer erhöhten Geschwin¬ digkeit auf dieser obersten Schicht aufprallen sollten, um möglichst oberflachendek- kend in die offenen Hohlräume der obersten Schicht eindringen zu können, so daß die Hohlräume weitgehend erhalten bleiben Der Zuschlagstoff, der sich sehr gut pneumatisch fordern laßt, kann also beispielsweise auf die Oberflache der Deck¬ schicht aufgeblasen werden, so daß die Aufprallgeschwindigkeit der Wirkstoffpartikel großer ist als bei einem freien Fall, wenn der Zuschlagstoff lediglich aufgestreut wur- de Anschließend wird die Verkehrsflache uberwalzt, so daß der Zuschlagstoff auch bis zu einer gewissen Tiefe in den Deckschichtbelag eingelagert wird Die Verwen¬ dung des erfmdungsgemaßen Materials ist grundsätzlich möglich beim Neubau von Verkehrsflachen wie auch bei der Oberflachenbehandlung durch Auftragung von Schutzschichten, und zwar sowohl beim Warmeinbau als auch beim Kalteinbau

Die Oberflachen der auf diese Weise hergestellten Verkehrsflachen weisen über sehr lange Zeiträume eine ausgezeichnete eisbildungshemmende Wirkung auf Gegen¬ über der Verarbeitung herkömmlicher eisbildungshemmender Zuschlagstoffe ergeben sich durch die Erfindung beträchtliche Materialeinsparungen