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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundschicht
eines Verkehrswegs, wobei das Verfahren das Zusammenmischen von
Bitumen, Wasser, Zuschlagstoff und einem hydraulischen Bindemittel
umfasst, wobei das hydraulische Bindemittel Hochofensand und/oder
Schlackepulver umfasst.
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Die
Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Verbundgemisch zur Herstellung
einer strukturierten Schicht eines Verkehrswegs, wobei das Gemisch
Bitumen, Wasser, Emulgator, Zuschlagstoff und ein hydraulisches
Bindemittel umfasst, wobei das hydraulische Bindemittel Hochofensand
und/oder Schlackepulver umfasst.
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Es
sollte angemerkt werden, dass sich in der vorliegenden Anmeldung
eine Verbundschicht auf eine strukturierte Schicht eines Verkehrswegs
bezieht, die unter Verwendung einer Kombination eines bituminösen und
eines oder mehrerer hydraulischer Bindemittel gebunden ist. Typischerweise
beinhalten derartige strukturierte Schichten Belagschichten wie
eine Verschleißschicht,
eine Bindungsschicht, eine offene lärmmindernde Belagschicht und
einen gebundenen oberen Teil einer Tragschicht sowie eine stabilisierte
Tragschicht, die eine Schicht des Pflasters ist. Des Weiteren ist
anzumerken, dass der Begriff „Verkehrsweg" zusätzlich zu
Landstraßen
und Straßen
hierin auch so verwendet wird, dass er sich auf Park- und Lagerflächen, Bahnsteige,
Häfen,
Wege für
den Fahrrad- und Fußgängerverkehr
und andere derartige Flächen
bezieht, die typischerweise mit einem Asphaltbelag versehen werden
und/oder deren Tragschicht und ein Teil davon als eine stabilisierte Struktur
umgesetzt worden ist. Die JP 06 048803-A offenbart eine Zusammensetzung
zur Reparatur von Asphaltstraßen,
die hydraulischen Zement, Zuschlagstoff, Polymerdisper sion und Asphaltemulsion
alle als essentielle Komponenten umfasst. Die JP 56 074146-A offenbart
eine Ölabsorptionszusammensetzung
für Asphaltstraßen, die
hydraulisches Pulver, zum Beispiel Portland-Zement, Hochofenschlackepulver
oder Gips, Keimstein zum Beispiel abgeschreckte Hochofenschlacke
oder allmählich
abgekühlte
Hochofenschlacke und Wasser umfasst. Die FR-A-2 517 686 offenbart
ein Bitumenemulsion-Asphalt-Gemisch,
das hydraulisches Pulver, zum Beispiel gebrannten Kalk, Calciumhydroxid,
Zement, Kesselasche, die CaO enthält, sowie Hochofenschlacke
umfasst. Die EP-A-0 545 740 offenbart ein Verfahren zur doppelten
Kalkbehandlung eines körnchenförmigen Materials
für die
Straßentechnologie.
In dem Verfahren werden ein hydraulisches Bindemittel und ein Asphaltbindemittel
vermischt. Das hydraulische Bindemittel kann beispielsweise Zement
oder Schlackepulver sein. Die FR-A-2 661 173 offenbart ein Verbindungsbindemittel,
das eine wässrige
Emulsion von zumindest einem Kohlenwasserstoffbindemittel und zumindest
einem hydraulischen Bindemittel umfasst. Das hydraulische Bindemittel
besteht aus Zement oder aus Schlackenzement, der Kalk enthält.
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Ein
Verbundbelaggemisch, das unter Verwendung von emulgiertem oder weichem
Bitumen hergestellt worden ist, oder ein Verbundstabilisierungsgemisch
einer Tragschicht oder ein Verbundstabilisierungsgemisch, das unter
Einsatz einer geschäumten
Bitumentechnik hergestellt worden ist, oder ein Verbundstabilisierungsgemisch,
das unter Einsatz einer anderen Technik hergestellt worden ist,
bezieht sich auf das Material, das zur Herstellung einer Straßenbelagschicht
oder einer Tragschicht oder eines Teils davon verwendet wird, wobei
das Material miteinander vermischtes Bitumen und Wasser, um zu emulgiertem
Bitumen oder geschäumtem
Bitumen oder weichem Bitumen zu gelangen, sowie ein oder mehr hydraulische
Bindemittel und Zuschlagstoff umfasst. Es sollte angemerkt werden,
dass in der vorliegenden Anmeldung der Begriff „Verbundge misch" so verwendet wird,
dass er sich auf diese Gemische bezieht. In derartigen Gemischen
wird das als ein Bindemittel verwendete Bitumen in heißen Gemischen
nach dem Erhitzen auf eine Vermischungstemperatur daher durch ein
emulgiertes Bindemittel mit einer entsprechenden Viskosität ersetzt.
Weiche Bitumina mit niedriger Viskosität werden üblicherweise zur Herstellung
weicher Asphaltbetons durch Erhitzen des Zuschlagstoffs auf eine
Temperatur von 50 bis 80°C
hergestellt. Aufschäumen
ist ein anderer Weg, um Bitumen leicht mit Zuschlagstoff vermischbar
zu machen.
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Bei
der Stabilisierung einer Tragschicht wird üblicherweise emulgiertes Bitumen
oder geschäumtes
Bitumen als ein Bindemittel verwendet und das Gemisch wird üblicherweise
in der Kälte
vermischt. Weiches Bitumen kann ebenso zur Stabilisierung verwendet
werden, wobei die Viskosität
von weichem Bitumen ein Vermischen mit feuchtem Zuschlagstoff ermöglicht,
der auf eine Temperatur von ungefähr 60 ... 80°C erwärmt worden
ist. Natürlich
kann weiches Bitumen auch emulgiert werden, wobei der Zuschlagstoff
in diesem Fall nicht erhitzt zu werden braucht. Eine übermäßige Flexibilität eines
weichen Bindemittels kann durch ein hydraulisches Bindemittel kompensiert
werden.
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Die
Emulsion von Wasser und Bitumen, die gegenseitig unlöslich sind,
wird üblicherweise
durch Emulgatoren aufrechterhalten. Geschäumtes Bitumen wird zu einem
Gemisch aus Wasser und Bitumen gemacht, indem heißes Bitumen
und Wasser zusammengebracht werden. Der resultierende Schaum wird
sofort mit kaltem Zuschlagstoff vermischt; daher besteht kein Bedarf,
ein Bindemittelgemisch beizubehalten.
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Die
Bitumendämpfe,
die durch Emulsionsgemische erzeugt werden, sind deutlich weniger
als solche, die durch heiße
Gemische erzeugt werden; daher wird die Kohlenwasserstoffbelas tung,
für die
Umwelt erheblich reduziert. Dies ist aufgrund der niedrigen Behandlungstemperaturen
eines Emulsionsgemisches und eines Emulsionsbindemittels der Fall,
weil der Zuschlagstoff entweder unerhitzt bleibt oder auf eine Temperatur
erhitzt wird, die nicht höher
als 60 ... 80°C
ist, was zur Verringerung der Umweltbelastung, die durch den Pflasterprozess
verursacht wird, und des Ausgesetztseins derjenigen, die die Pflasterarbeiten
durchführen,
an den Verbindungen, die aus dem Gemisch verdampfen, beiträgt. Die
Emissionen weicher Bitumina und eines geschäumten Bitumens liegen auf dem
gleichen Niveau wie diejenigen von Emulsionen.
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Die
bedeutendsten Faktoren, die die Betriebsdauer einer Verschleißschicht
eines Verkehrswegs beeinträchtigen,
beinhalten die Beständigkeit
gegenüber
einer Verformung der Verschleißschicht
und der unteren strukturierten Schichten des Belags. Hierin bezieht
sich Deformation auf eine Spurrillenbildung, die sowohl durch eine
Deformation nach dem Kompaktieren als auch durch eine plastische
Deformation der strukturierten Schichten verursacht wird. Zusätzlich zu
dem Verschleiß,
der durch rutschhemmende Reifen verursacht wird, werden Spurrillen
in der Verschleißschicht
als Ergebnis der Kontraktions- und
Seitwärtsbewegung
der Verschleißschicht
und der unteren strukturierten Schichten, die durch die Radlast
verursacht wird, gebildet.
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Die
strukturierten Schichten eines Belags deformieren sich am schnellsten
unter der Belastung, die durch starken Verkehr verursacht wird,
und in Bereichen, in denen die Belastung zumindest teilweise statisch ist.
Zusätzlich
dazu wird eine strukturierte Schicht umso plastischer und umso leichter
verformbar, je höher
ihre Temperatur ist. Eine plastische Deformation tritt daher am
häufigsten
während
der heißesten
Zeit des Sommers auf.
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Eine
Bitumen-gebundene Tragschicht oder ein Teil davon kann auch eine
Deformation als ein Ergebnis einer nachträglichen Kompaktierung, einer
permanenten Biegung oder sogar einer plastischen Deformation, die
durch eine Belastung verursacht wird, erfahren. Eine lange heiße Jahreszeit
erhöht
auch die Temperatur der Bitumen-gebundenen Tragschicht unterhalb
der Belagschichten, wodurch die Biege- und Deformationsstarrheit
der Schicht verringert wird.
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Es
ist bekannt, die plastische Deformation einer strukturierten Schicht
eines Belags, der aus einem Emulsionsgemisch besteht, durch die
Gemischausgestaltung seines Aggregatkörpers, durch Verwendung eines
Mastix, der so steif wie möglich
ist, und durch Modifizieren des Bitumenbindemittels zu reduzieren.
Die Starrheit einer Tragschicht gegenüber Deformationen kann auch
durch die Ausgestaltung des Gemisches des Aggregatkörpers und/oder
durch Verwendung eines Bitumens, das so steif wie möglich ist,
verbessert werden. Darüber
hinaus werden hydraulische Bindemittel, das heißt Bindemittel, die Wasser
zum Abbinden benötigen, zusammen
mit Bitumen als ein Bindemittel für die Belagschicht oder die
Tragschicht oder eines Teils davon verwendet; dies wird durch das
Wasser ermöglicht,
das in dem Emulsionsgemisch oder im geschäumten Bitumengemisch oder in
einem anderen, bei einer niedrigen Temperatur zu mischenden Gemisch
vorhanden ist. Allgemein bekannte hydraulische Bindemittel beinhalten
Zement und Kalk.
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Ein
hydraulisches Bindemittel versteift die strukturierte(n) Schichten/Schicht
des Belags, was die plastische Deformation und damit die Spurrillenbildung
verringert. Ein hydraulisches Bindemittel kann auch zum Versteifen
der Tragschicht oder eines Teils davon verwendet werden, was sie/ihn
steifer gegenüber
einer Deformation macht. Die Wetterfestigkeit der bekannten hydraulischen
Bindemittel ist jedoch nicht gut; sie halten dem Effekt von Frostschutzsalz
und Frost nicht stand, ihre festen Bindungen brechen jedoch auf,
wenn sich gefrierendes Wasser in dem porösen Hohlraum ausdehnt. Das
Aufbrechen der Bindungen führt
zu einer Zerstörung
der Belagschicht, was bedeutet, dass der Belag erneuert werden muss.
Dementsprechend hat die Wetterfestigkeit der bekannten Verbundstrukturen
die erforderlichen Kriterien nicht erfüllt.
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Die
als Verschleiß-
und Bindungsschichten verwendeten Belagmaterialien sind wasserdurchlässig; dies
bedeutet, dass in Wasser gelöstes
Frostschutzsalz seinen Weg zur Tragschicht durch die Verschleiß- und Bindungsschichten
finden wird. Die Tragschicht zerfällt auf diese Weise ebenfalls.
Natürlich
kann Zement ziemlich leicht als ein hydraulisches Bindemittel in
Gebieten verwendet werden, in denen die Temperatur üblicherweise
nicht unter den Gefrierpunkt von Wasser fällt. Jedoch beeinträchtigt dieses
Problem immer noch eine überwältigende
Mehrheit der motorisierten Welt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Verfahrens zur Herstellung einer Verbundschicht sowie einer
Verbundschicht, um die voranstehend genannten Nachteile zu vermeiden.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Hochofensand- und/oder Schlackepulvergehalt 2 bis 12 Massen-%
beträgt
und dass das hydraulische Bindemittel des Weiteren 0,5 bis 2 Massen-%
Zement umfasst.
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Die
erfindungsgemäße Verbundschicht
ist dadurch charakterisiert, dass der Hochofensand- und/oder Schlackepulvergehalt
2 bis 12 Massen-% beträgt
und dass das Verbundgemisch weiterhin 0,5 bis 2 Massen-% Zement
umfasst.
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Die
der Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht darin, dass das mit
dem Verbundschichtgemisch zu vermischende hydrauli sche Bindemittel
zumindest teilweise aus Hochofensand und/oder Schlackepulver, das
daraus gemahlen worden ist, besteht. Darüber hinaus besteht die einer
bevorzugen Ausführungsform
zu Grunde liegende Idee darin, dass das Gemisch auch Zement umfasst.
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Wetterfestigkeit der
Verbundschicht beträchtlich
verbessert werden kann. Hochofensand und Schlackepulver sind preisgünstig und
leicht erhältlich.
Zement verbessert die anfängliche
Festigkeit der Schicht und aktiviert die Bindung des Hochofensandes
und des Schlackepulvers. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass
die Erfindung sowohl in Verbindung mit herkömmlichen Asphalten als auch
mit wiedergewonnen Asphalten sowie in Verbindung mit einer stabilisierten
Tragschicht, die Asphaltbruch als einen Bestandteil oder einen Teil
davon enthält,
angewendet werden kann.
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Die
Erfindung wird nun stärker
im Detail in den beigefügten
Beispielen und der beigefügten
Zeichnung, die eine Querschnittsseitenansicht ist, die schematisch
eine Ausführungsform
eines Verkehrswegs zeigt, der Verbundschichten der Erfindung umfasst,
beschrieben.
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Die
Figur ist eine Querschnittsseitenansicht, die schematisch eine Ausführungsform
eines Verkehrswegs zeigt, der Verbundschichten der Erfindung umfasst.
Die Struktur des Verkehrswegs ist in ein Pflaster und eine Unterstruktur
unterteil. Das Pflaster ist weiterhin in einen oberen Abschnitt,
der Belagschichten 1 umfasst, die von oben betrachtet eine
Verschleißschicht 2,
eine Bindungsschicht 3 und einen gebundenen oberen Teil 4 einer
Tragschicht umfassen, sowie einen ungebundenen unteren Teil 5 der
Tragschicht umfassen, unterteilt. In ähnlicher Weise umfasst der
untere Teil des Pflasters eine Unterbasis 6 und eine Schutzschicht 7.
Die Belagschichten 1 sind oben auf die Tragschicht aufgetragen
und komprimiert. Das Pflaster wird oben auf der Unterstruktur 8,
zum Beispiel ein Straßenbett,
Schotter oder dergleichen angeordnet.
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Es
wird für
einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass ein Pflaster
nicht notwendigerweise immer sämtliche
Schichten 2 bis 7, die in der Figur gezeigt sind,
umfasst. Andererseits können
die Bindungs- und Verschleißschichten
auch als spezielle Strukturen zur Verringerung des Verkehrs- und
Reifenlärms ausgestaltet
sein.
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Das
Verbundbelaggemisch, das die Schichten 2 bis 4 des
Belags 1 bildet, wird beispielsweise in einer Mischanlage
vermischt, wobei eine Bitumenemulsion durch Vermischen einer Dispersion
aus Bitumen und Wasser hergestellt wird und die Dispersion weiterhin
mit kaltem Zuschlagstoff oder auf eine geeignete Temperatur erhitztem
Zuschlagstoff vermischt wird. Das hergestellt Gemisch wird weiterhin
mit einem hydraulischen Bindemittel, das Hochofensand, aus Hochofensand
hergestelltes Schlackepulver oder beides umfasst, und nötigenfalls
mit Zement vermischt, um die Bindung davon zu aktivieren. Zement
wird verwendet, wenn die Struktur schnell mit einer anfänglichen
Festigkeit gegenüber
einer Straßenmaschine
oder einer Verkehrsbelastung zu versehen ist.
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Das
Verbundbelaggemisch kann auch derart gemischt werden, dass das hydraulische
Bindemittel mit dem Zuschlagstoff vor dem Mischen der Bitumenemulsion
vermischt wird. Die hydraulischen Bindemittel können auch zusammengemischt
werden, bevor sie dem Gemisch zugesetzt werden. Anstelle des Vermischens des
Verbundschichtgemischs in einer Mischanlage kann es auch an Ort
und Stelle gemischt werden.
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Das
Bitumen in der Verbundschicht kann geschäumtes Bitumen, weiches Bitumen
oder emulgiertes Bitumen sein. Erneuerte, frisch gemahlene oder
zerstoßene
Belagmasse kann auch als das bituminöse Bindemittel verwendet werden.
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In
Verbindung mit dem Emulgieren wird ein Emulgator zu der Emulsion
gegeben, um die Emulsion aufrecht zu erhalten, wobei verhindert
wird, dass Bitumentröpfchen
sich wiederum vereinigen. Zahlreiche verschieden Emulgatoren sind
bekannt; diese werden hierin nicht detaillierter erörtert werden.
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Auf
eine Mischtemperatur erhitztes weiches Bitumen kann mit feuchtem,
erwärmten
Zuschlagstoff vermischt werden, wobei die hydraulischen Bindemittel,
wie voranstehend beschrieben, in Abhängigkeit davon beigemischt
werden, ob das Gemisch in einer Mischanlage oder an Ort und Stelle
hergestellt wird. Kalter Zuschlagstoff erfordert üblicherweise
auch, dass das weiche Bitumen ebenso emulgiert wird.
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Die
Tragschicht oder der obere Teil 4 davon können auch
aus dem Verbundgemisch hergestellt sein. Ein Pflaster und die Schichten
davon sind jedoch für
den Fachmann offensichtlich und so werden sie in der vorliegenden
Anmeldung nicht weiter im Detail erörtert werden. In ähnlicher
Weise sind die Stufen, die sich auf das Verlegen und Komprimieren
des Gemisches beziehen, dem Fachmann gut bekannt und so werden sie hierin
ebenfalls nicht weiter im Detail beschrieben.
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Das
Verbundstabilisierungsgemisch der gebundenen Tragschicht 4 kann
unter Verwendung der voranstehend beschriebenen Verfahren hergestellt
werden. Der Zuschlagstoff wird dann üblicherweise unerhitzt gelassen,
es sei denn, wiedergewonnener Asphalt wird verwendet, dessen Bindemittel
zu erneuern ist.
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Das
Verbundgemisch kann beispielsweise unter Einsatz einer geschäumten Bitumentechnik
hergestellt werden. Heißes
Bitumen wird dann aufgeschäumt,
indem es mit etwas Wasser vermischt wird und der Druck gesenkt wird.
Dann lässt
man das Gemisch zumindest auf das 15-fache seines Volumens ausdehnen, wonach
der Schaum sofort mit kaltem Zuschlagstoff vermischt wird. Nötigenfalls
wird ein Haftvermittler dem Bitumen vor dem Aufschäumen zugesetzt.
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Beim
Vermischen vor Ort werden die hydraulischen Bindemittel oben auf
eine strukturierte Schicht in Verbindung mit einem Stabilisierungsfräsen aufgetragen,
bevor das Bitumen in eine Mischtrommel gegeben wird. Das Bitumen
kann als eine Emulsion oder als geschäumtes Bitumen zugesetzt werden.
Pulverförmige hydraulische
Bindemittel werden dem Gemisch, das üblicherweise direkt mit Wasser
durch die Mischtrommel vermischt wird, während des Stabilisierungsfräsens zugesetzt.
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Das
Bitumen in dem Gemisch fungiert als ein Bindemittel, um die Komponenten
derart zu binden, dass sie ein einheitliches plastisches Gemisch
bilden. Zusammen mit dem Bitumen dient das Wasser zur Erzeugung einer
Emulsion mit der geeigneten Viskosität, um das Bitumen gleichmäßig über das
gesamte Gemisch zu verteilen. Um die Emulsion homogen zu lassen,
muss der trockene Zuschlagstoff auch vorbefeuchtet werden.
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Nach
dem Zusammenbruch der Emulsion fungiert der Emulgator als ein Haftvermittler
in dem Gemisch, der Wasser von den Oberflächen des Zuschlagstoffs entfernt,
was es ermöglicht,
dass das Bitumen wirksam am Zuschlagsstoff haftet. Um das Anhaften
zu verbessern, kann ein separater Haftvermittler dem Bitumen vor
dem Emulgieren zugesetzt werden, wenn dies notwendig ist. Ein Haftvermittler,
der in einer entsprechenden Art und Weise arbeitet, wird nötigenfalls
in einem geschäumten
Bitumen verwendet, wobei es der Bitumenbasis zugesetzt wird. In
weichen Bitumina wird der Haftvermittler im Allgemeinen stets verwendet.
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Zusätzlich zu
den voranstehend erwähnten
Komponenten kann ein fertiges Verbundgemisch, das unter Verwendung
von emulgiertem oder weichem Bitumen oder unter Einsatz einer geschäumten Bitumentechnik
oder einer anderen Technik hergestellt worden ist, andere Komponenten
wie Füllstoffe
oder Fasern umfassen, um die Festigkeitseigenschaften eines Belags
zu verbessern.
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Die
Verbundgemische, wie andere Gemische aus Zuschlagstoff und einem
bituminösen
Bindemittel, das heißt
Asphalte, können
in Asphalte und wiedergewonnenen Asphalte unterteilt werden. Bei
einem wiedergewonnenen Asphalt sind mindestens 20% des Rohmaterials
Asphaltmasse, die aus Asphalt oder Asphaltbelag durch Zerstoßen oder
Fräsen
hergestellt worden ist. Asphalte, die weniger als 20% wiedergewonnenen
Asphalt enthalten, sind herkömmliche
Asphalte. Das Verbundgemisch kann auch einen wiedergewonnenen Asphalt
in einer unbeschränkten
Menge in Abhängigkeit
von der Lasttragekapazität
und den Flexibilitätserfordernissen,
die an eine Struktur gestellt werden, umfassen.
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Natürlich können die
strukturierten Schichten 2 bis 5 eines Verkehrswegs
auch derart gebildet werden, dass nur einige von ihnen Verbundschichten
sind, während
der Rest der Teile zum Beispiel aus einem heißem Gemisch hergestellt ist.
Ein Stabilisierungsgemisch, das unter Einsatz einer geschäumten Bitumentechnik
hergestellt worden ist, kann im Allgemeinen nur in der Tragschicht 4, 5 verwendet
werden, aber es kann ebenso in den Verschleiß- und Bindungsschichten 2, 3 verwendet
werden.
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Beispiel 1
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Asphalt-Beton-Gemische
des AB 16-Mischungstyps wurden hergestellt, wobei das zu emulgierende Bindemittel
Bitumen B160/220 war. Der Bitumengehalt betrug 5,4 Massen-%. Die
Gemische umfassten des Weitern einen Raisamin DT genannten Haftvermittler,
der dem Bitumen zugesetzt wurde, wobei der Gehalt 0,3 Massen-% des
Gewichts des Bitumens betrug, und einen Lilamuls EM 26 genannten
Emulgator, wobei der Gehalt 0,4 Massen-% des Gewichts der gesamten
Emulsion betrug. Die Gemische wurden bei einer Temperatur von 80°C vermischt.
Es ist hierin anzumerken, dass die in der vorliegenden Anmeldung
offenbarten Prozentangaben Angaben in Massenprozent sind, soweit
nichts anderes angegeben ist. Ein gängiges heißes Belaggemisch wird als ein
Referenzgemisch verwendet.
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Die
Hochofensand- und Zementgehalte der Gemische wurden variiert, wie
es in Tabelle 1 gezeigt ist. Tabelle 1 zeigt auch die Messergebnisse,
die die Langzeitbeständigkeit
der Gemische angeben. Die Langzeitbeständigkeit ist als eine Wetterfestigkeitszahl,
die als ein Verhältnis
zwischen der Spaltzugfestigkeit eines Prüfkörpers nach einem Belastungstest
und eines Prüfkörpers, der
nicht getestet worden ist, erhalten worden ist, gezeigt. Der Test
wurde unter Einsatz eines Einfrierungs- und Auftautests gemäß dem SFS-EN 1367-1-Standard durchgeführt. Der
Standard entspricht dem europäischen
Standard EN 1367-1:1999. Anstelle von Wasser wurde eine einprozentige
Salzlösung
verwendet, die unter einem negativen Druck in den porösen Hohlraum
der Prüfkörper bis
zum Sättigungspunkt
absorbiert wurde. All diese Proben wurden auf ihre Spaltzugfestigkeiten
nach 7-tägiger
Alterung und die Proben, die Hochofensand enthielten, das heißt 1, 3a
und 3b, auch nach 90-tägiger
Alterung vermessen. Die Proben, die nur Zement enthielten, das heißt 2a und
2b, wurden nicht nach 90-tägigem Altern
vermessen, weil das Probenalter deren Wetterfestigkeit nicht beeinträchtigt.
Die Wetterfestigkeitszahl beider Probenalter für die Proben 2a und 2b ist
somit dieselbe. Die Spaltzugfestigkeit wurde gemäß einer PANK 4301-Methode gemessen.
Die Methode folgt lose einem Standard in Vorbereitung, der CEN TC227/WG1
Testreferenzzahl 1,9a/Februar 1995: Bestimmung der Wasserempfindlichkeit
eines Prüfkörpers genannt
wird. Tabelle
1
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Wie
aus Tabelle 1 klar ersichtlich ist, erhöht Hochofensand die Wetterfestigkeitszahl
der Gemische beträchtlich,
das heißt,
er verbessert die Langzeitbeständigkeit
des Belags. 90 Tage nach der Herstellung ist die Wetterfestigkeitszahl
von Prüfkörper 1,
der mit Hochofenstand versteift worden ist, sogar besser als die
des Heißbelagprüfkörpers, der
als eine Referenz verwendet wurde. In Bezug auf das Probenpaar 2a
und 2b kann festgestellt werden, dass eine Erhöhung der Menge an Zement die
Festigkeit des Belags vermindert. In Bezug auf das Probenpaar 3a
und 3b kann festgestellt werden, dass in den Prüfkörpern, die Hochofensand enthielten, eine
Erhöhung
der Menge an Zement die Wetterfestigkeitszahl nach 7-tägiger Alterung
vermindert, nach 90-tägiger
Alterung jedoch kein Unterschied vorliegt, was aufgrund eines statistischen
Fehlers der Fall ist.
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Es
ist hierin anzumerken, dass die Festigkeit von Zementprüfkörpern herkömmlicherweise
mit 28 Tage alten Proben bestimmt wird. Nach 28-tägiger Alterung
ist die Festigkeit der Zementaktivierten Hochofensandstabilisierung
ungefähr
40 bis 50%, während
sie nach 3-monatiger Alterung ungefähr 50 bis 60% der endgültigen Festigkeit
beträgt.
Die endgültige
Festigkeit wird ungefähr
nach 12-monatiger Alterung erzielt. Eine Betonstruktur wird nach
28-tägiger
Alterung für
frostfest gehalten, wenn ihre Festigkeit nach einem Belastungstest
mindestens 2/3 der ursprünglichen
Festigkeit beträgt.
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Bespiel 2
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Stein-Mastix-Asphalt-Gemische
des SMA 16-Gemischtyps wurden hergestellt, wobei das zu emulgierende
Bindemittel Bitumen B160/220 war. Der Bitumengehalt wurde durch
eine mischungsspezifische Mischungsausführung bestimmt. Die Gemische
umfassten des Weiteren einen Raisamin DT genannten Haftvermittler,
wobei der Gehalt 0,3 Gewichts-% der Bitumenbasis betrug, und einen
Lilamuls EM 26 genannten Emulgator, wobei der Gehalt 0,4 Gewichts-%
der Emulsion betrug. Der verwendete Zement war Schnellzement. Die Gemische
wurden bei einer Temperatur von 80°C gemischt. Das hydraulische
Bindemittel der Gemische umfasste 8,0% Schlackepulver und Zement
mit den in Tabelle 2 gezeigten Gehalten.
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Gemische
5a und 5b sowie Gemische 6a und 6b weisen einen unterschiedlichen
Zuschlagsstoff auf: Gemisch 4 ist ein Heißgemisch, das als eine Referenz
verwendet worden ist, wobei anstelle von Schlackepulver und Zement
ein Kalkfüllstoff
und darüber
hinaus eine in Deutschland hergestellte, Arbocell genannte Cellulosefaser
als eine lose Faser verwendet wurde.
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Tabelle
2 zeigt die Messergebnisse der in Beispiel 2 gezeigten Gemische,
wie sie durch einen „Wheel-Tracking"-Apparat gemäß einer
PANK 4205-Methode gemessen worden sind. Die Methode entspricht prEN
12697-22. Die Deformationsbeständigkeit
der Gemische ist gezeigt, wobei sie in anfängliche Kompaktierung und Tiefe
der gesamten Rille unterteilt ist, die die Summe der anfänglichen
Kompaktierung und der nachfolgenden Deformation darstellt. Auf der
Basis der Tiefe der gesamten Rille ist des Weiteren eine Deformationsklasse,
die für
einen Fachmann ein gut bekanntes Konzept darstellt, nach den Asphaltstandards
für die
Gemische bestimmt worden.
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Die
Wasserfestigkeit der Prüfkörper ist
als eine Haftzahl gezeigt, die gemäß der PANK-4301-Methode bestimmt
worden ist. Die Langzeitbeständigkeit
(Frostfestigkeit) der Prüfkörper ist
als eine Wetterfestigkeitszahl gemäß dem SFS-EN 1367-1-Standard gezeigt. Tabelle
2
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In
der Tabelle ist ersichtlich, dass Zement, sogar in kleinen Mengen,
dem Belag schnell eine anfängliche
Festigkeit verleiht, das heißt,
die anfängliche
Kompaktierung verringert. Weiterhin dient Zement als ein Aktivator
des Hochofensands und des Schlackepulvers, was das Einsetzen der
Bindungsreaktion davon beschleunigt. Zement verringert auch die
Nachkompaktierung eines Gemisches beträchtlich. All die Gemische 5a
bis 6b der Erfindung erreichen Deformationsklasse I, während das
als Referenz verwendete Heißgemisch in
Deformationsklasse II fällt.
Die Haftzahl, das heißt
die Wasserfestigkeit der Gemische der Erfindung ist von einer ähnlichen
Größenordnung
wie die der Referenz.
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Weiterhin
kann in Tabelle 2 erkannt werden, dass die Wetterfestigkeitszahl
der Gemische der Erfindung hoch ist, das heißt, ihre Frostfestigkeit ist
extrem gut. Der zu den Gemischen 5b und 6b gegebene Zement verringert
die Wetterfestigkeitszahl um ungefähr 15 bis 20%, die Zahl ist
jedoch immer noch hoch genug, um die durch die Standards gestellten
Anforderungen zu erfüllen,
wobei die Frostfestigkeitsanforderung, die an Betonstrukturen gestellt
ist, klar überschritten
wird, das heißt,
nach einem Belastungstest beträgt
die Festigkeit mindestens 2/3 der anfänglichen Festigkeit.
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Die
Verschlechterung der Wetterfestigkeitszahl, die durch Zement verursacht
wird, tritt aufgrund der Tatsache auf, dass er steife Bindungen
bildet, wobei die Flexibilität
des Belags verringert wird. Dementsprechend verursacht das in den
porösen
Hohlraum absorbierte Wasser während
des Gefrierens und Ausdehnens eine Zerstörung des Belags. Somit ist
es vernünftig,
Zement nur als einen Aktivator des Hochofensands und/oder des Schlackepulvers
zu verwenden; zu diesem Zweck reichen üblicherweise Gehalte in der
Größenordnung
von 0,5 ... 1,0 Gewichts-% des Gemisches aus.
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Der
Hochofensand- und Schlackepulvergehalt in dem Verbundbelaggemisch
kann 2 bis 12 Massen-%, vorzugsweise 2 bis 8 Massen-% und am stärksten bevorzugt
2 bis 5 Massen-% betragen. Der Zementgehalt beträgt 0,5 bis 2 Massen-%, vorzugsweise
0,5 bis 1 Massen-% und am stärksten
bevorzugt 0,5 bis 0,75 Massen-%. In Verbundstabilisierungsgemischen
sind die Gehalte von einer ähnlichen
Größenordnung.
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Hochofensand
und daraus gemahlenes Schlackepulver können als verschiedene Fraktionen
und Kombinationen zusammen mit Zement sowohl in Belag- als auch
in Stabilisierungsgemischen verwendet werden. Durch Verwendung verschiedener
Korngrößen können die
Charakteristika des Gemisches nach den durch eine gegebene Anwendung
gestellten Anforderungen eingestellt werden. Die Korngröße der Materialien, die
die Wetterfestigkeit verbessern, kann so gewählt werden, dass sie auch anderen
Zwecken als den zur Verbesserung der Wetterfestigkeit in einem Bitumenemulsionsgemisch
verwendeten dienen.
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Die
Zeichnung und die darauf bezogene Beschreibung sind nur zur Veranschaulichung
der Idee der Erfindung gedacht. In ihren Details kann die Erfindung
innerhalb des Umfangs der Ansprüche
variieren. Die Erfindung kann somit zum Beispiel auch bei der Herstellung
von Weichasphaltbetons, Asphaltbeton, Stein-Matix-Asphalt und Offenasphalt
sowie anderen Verbundbelagmaterialien und entsprechenden recyclierten
Belagmaterialien und Verbundstabilisierungsschichten, deren Hohlraumgehalt
einen Einsatz einer Emulsionstechnik zulässt, angewandt werden.