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Verfahren zum Erneuern von verwittertem Asphalt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erneuern oder Ausbessern von Asphaltgebilden und die erneuerten Produkte.
Asphaltgebilde, wie Asphaltbeton-oder-makadamstrassen, Park-und andere dem Verkehr dienende Asphaltoberflächen, Asphalt-Erdgebilde, wie Dämme, Uferbauten, andere asphalthaltige oder damit überzogene Gebilde, wie Schindeln und Teerpappe, die Asphalt enthalten oder damit überzogen sind, Asphaltfarben und andere Oberflächen erleiden eine Verschlechterung, wenn sie atmosphärischen Einflüssen, wie Sonnenlicht, Luft u. dgl. ausgesetzt werden. Die Gebilde verlieren allmählich ihre Bindungfestigkeit. Der Vorgang, der zu der Verschlechterung und zu dem bewitterten Asphalt führt, wird als Bewitterung bezeichnet.
Die Erfindung betrifft die Veränderungen, die bei dem allmählichen Abbau von Asphalt bei der Einwirkung einiger oder sämtlicher atmosphärischer Einflüsse auftreten.
Obwohl die Verarbeitung und die Verwendung von Asphalt seit langem bekannt ist, sind die Ursachen für die Verschlechterung von Asphalt nahezu unbekannt. Bisher ist praktisch nur eine Lösung des Problems bekannt, das bei der Verschlechterung von Asphalt entsteht. Diese Lösung besteht darin, dass das Gebilde überwacht und, sobald die Verschlechterung des Asphaltes ausreichend weit fortgeschritten ist, ausgebessert wird, indem entweder die gesamte Oberfläche neu bedeckt oder weiterer Asphalt zugesetzt wird.
Dieses Verfahren wird gegenwärtig beim Ausbessern von Strassen angewendet. Der Strassenbelag wird durch Zerschlagen oder Abheben zerkleinert, worauf zusätzlicher Asphalt in Form von flüssigem asphaltischem Strassenbauöl oder von durch Wärme verflüssigtem Asphalt aufgebracht und der Strassenbelag erneut in der richtigen Höhe abgeglichen und verdichtet wird.
Bis jetzt war nicht bekannt, warum sich einige Asphaltarten bei langlebigen Bauten - wie Strassen - bewährten, während andere Asphaltsorten ähnlicher Art bei der Verwendung für Strassen unter ähnlichen Bedingungen Strassen ergaben, die wesentlich schneller altern.
Es wurde nun gefunden, dass Asphalt beim Altern eine grundlegende Änderung seiner chemischen Zusammensetzung erfährt, wobei die umsetzungsfähigen Bestandteile, d. h. die stickstoffhaltigen Fraktionen und die ungesättigten Fraktionen, die die umsetzungsfähigen Fraktionen von Asphalt darstellen, in Asphalrene umgewandelt werden.
Erfindungsgemäss wurde jedoch beobachtet, dass bei Asphalt, der Assphaltene und ölartige Fraktionen - zwecks Erzielung der bei Asphaltenen geforderten physikalischen Eigenschaften - in den richtigen Mengenanteilen enthält und daher anfangs geeignete physikalische Eigenschaften aufweist, die Alterungseigenschaften, d. h. die Verschlechterung der Bindeeigenschaften des Asphalts, überraschenderweise nicht von dem Gehalt an harzartigen oder ungesättigten Fraktionen oder von Asphaltenen bestimmt werden, sondern vielmehr von der Fraktion, die gegenüber einer Oxydation verhältnismässig inert ist, d. h. der sogenannten paraffinischen oder gesättigten Fraktion, die nach den unten beschriebenen Verfahren bestimmt wird.
Es wurde auch gefunden, dass die Asphalte, die bei Verwendung unter den oben angegebenen Bedingungen eine lange Lebensdauer besitzen, jene Asphaltarten sind, die ihre Bestandteile in einem richtigen Verhältnis zueinander enthalten.
Zum besseren Verständnis der Erfindung sollen zunächst die hier verwendeten Ausdrücke erläutert werden :
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Verfahren zum Analysieren von Erdöl und ähnlichen Kohlenwasserstoffmaterialien sind in dem Aufsatz "Compounding Rubber with Petroleum Products" von Rostler und Sternberg beschrieben, der in "Industrial and Engineering Chemistry", Bd. 41, März 1949, S. 598-608, veröffentlicht worden ist. Die dort beschriebenen Verfahren können bei den verschiedenartigsten Erdölfraktionen verwendet werden, zu denen Destillatfraktionen, Extraktfraktionen, Rückstandasphaltfraktionen, oxydierter Asphalt und andere Erdölfraktionen und Naturasphalte gehören.
Der hier verwendete Ausdruck "gesättigte Bestandteile" oder der im gleichen Sinne verwendete Aus- druck"paraffinische Fraktion", die Ausdrücke "ungesättigte Bestandteile, Gruppe I", "ungesättigte Bestandteile, Gruppe II","Stickstoffbasen"und"Asphaltene"und deren prozentualer Mengenanteil in dem Material haben die in diesem Aufsatz angegebene Bedeutung bzw. sind nach den dort beschriebenen Verfahren bestimmt worden. Diese Ausdrücke werden daher in der dort angegebenen Bedeutung verwendet.
Die Bestandteile, zu denen Stickstoffbasen und die ungesättigten Fraktionen von Gruppe I und II gehören, werden in der vorliegenden Beschreibung als der "harzartige Bestandteil von Asphalt" bezeichnet ; mit dem hier verwendeten Ausdruck"erste Säureaffine"werden die ungesättigten Fraktionen von Gruppe I und mit dem Ausdruck "zweite Säureaffine" die ungesättigten Fraktionen von Gruppe II bezeichnet.
Die ungesättigten Fraktionen von Gruppe I (erste Säureaffine) werden in der Weise bestimmt, dass man 1 g der Erdölprobe mit Petroläther oder n-Pentan extrahiert und den löslichen Teil des Extraktes zur Entfernung von Pentan abdestilliert. Das Gewicht des Rückstandes (R.) wird bestimmt. Der Rückstand R wird dann in weiterem Petroläther aufgelöst und mit 85goriger Schwefelsäure vermischt. Die Ätherlösung wird abgetrennt und der Petroläther durch Destillation zurückgewonnen. Sodann wird das Gewicht des
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des Gemisches vermischt. Die klare Lösung wird abgetrennt und zur Entfernung von Sulfonaten und andern öllöslichen Reaktionsprodukten mit"Filtrol" (säureaktivierteBleicherde) vermischt. Die klare Lösung wird zur Entfernung von Petroläther verdampft, wobei man einen Rückstand R4 erhält.
Der Prozentgehalt an ungesättigten Fraktionen der Gruppe II (zweite Säureaffine) ist dann (Rg-R) X 100. Die im vorstehenden kurz zusammengefasste Verfahrensweise ist in dem vorstehend angeführten Aufsatz von Rostler und Sternberg genau beschrieben.
Die Ausdrücke"Erdölharz","Asphaltharz"und"paraffinische Fraktion"sind in der Erdölindustrie zur Bezeichnung der Bestandteile von Asphalt und Öl wiederholt verwendet worden. Die verwendeten Ausdrücke sind jedoch nur in Verbindung mit dem zum Abtrennen oder Analysieren verwendeten Verfahren verständlich, das zur Bestimmung des angegebenen Bestandteils verwendet wird. Ein Ausdruck kann daher je nach dem verwendeten Analysenverfahren oder dem zum Abtrennen verwendeten Verfahren chemisch sich unterscheidende Substanzen bezeichnen.
Die hier verwendeten Ausdrücke "harzartige Bestandteile" und die darin enthaltenen einzelnen Bestandteile und der darin enthaltene paraffinische und gesättigte Bestandteil sollen nur die Bestandteile bezeichnen, dienach dem oben angegebenen Analysenverfahren bestimmt werden ; sie dürfen nicht mit andern Ausdrücken verwechselt werden, mit denen gewöhnliche Harze oder ungesättigte Fraktionen oder paraffinische Fraktionen bezeichnet werden, die in den Ölen oder Asphalten enthalten sind.
Es wurde gefunden, dass bei der Bewetterung von Asphalt die Menge der gesättigten Bestandteile praktisch unverändert bleibt oder manchmal verringert wird, was wahrscheinlich auf ein Verdampfen zurückzuführen ist ; die Menge der Asphaltene wird erhöht, während die prozentuale Gesamtmenge der Stickstoffbasen und der ungesättigten Bestandteile geringer wird. Die Menge der ungesättigten Bestandteile von Gruppe I wird manchmal erhöht, manchmal verringert. Wenn eine Verringerung eintritt, ist die Verringerung der ungesättigten Bestandteile von Gruppe I kleiner, als der Erhöhung des Gehalts an Asphaltenen entspricht.
Obwohl keine einschränkende Theorie des dabei erfolgenden chemischen Vorganges gegeben werden soll, wird als Erklärung für diese Änderung angenommen, dass die ungesättigten Bestandteile von Gruppe II in ungesättigte Bestandteile von Gruppe I umgewandelt werden und dass dann ungesättigte Bestandteile von Gruppe I und Stickstoffbasen in Asphaltene umgewandelt werden. Durch die Erhöhung des Gehaltes anAsphaltenen und die Verkleinerung des Gehaltes an harzartigen Bestandteilen wird eine Änderung der Gelstruktur des Asphaltes hervorgerufen, die sowohl mit der Bindungsfestigkeit als auch mit den Erhärtungseigenschaften des Asphalts in Beziehung zu stehen scheint.
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Es wurde gefunden, dass von zwei Asphaltarten, die bei dem ASTM-Penetrationstest (Sinknadeltest) gleiche Werte für die Einsinktiefe liefern, jener Asphalt gegen Bewetterung beständiger ist, der die paraffinische Fraktion in einem grösseren Mengenanteil enthält. Diese Beziehung ist innerhalb eines weiten Bereiches von Werten für die Stickstoffbasen und ungesättigten Bestandteile gültig, d. h. der Werte für die Stickstoffbasen, die ersten Säureaffine und zweiten Säureaffine und des Asphaltengehaltes des Asphalts.
In den folgenden Beispielen wird die Auswirkung der Zusammensetzung des Asphalts auf die Alterungseigenschaften beschrieben. Die folgenden Asphaltarten wurden nach dem oben genannten Analysenverfahren untersucht, worauf der Abriebverlust berechnet wurde, zweckdienlich gemäss der Methode, die von dem "Materials and Research Department of California Division of Highways" angenommen worden ist und von F. N. Hveem in den"Proceedings of theAssociation of Asphalt Paving Technologists, Technical Session", 1. Dezember 1943, Bd. 15, S. 111 ff., und von John B. Skog, A. S. T. M.-Special Technical Pu- blication Nr. 212, S. l ff., und von F. S. Rostler und R. M. White im Vortrag "Influence of Chemical Composition of Asphalts on Performance, Particularly Durability", A. S. T.
M. Special Technical Publication Nr. 277 (September 1960) beschrieben wird. Bei diesen Testmethoden werden 2 Teile Asphalt mit 100 Teilen Ottawa-Sand bei verschiedenen Temperaturen vermischt, worauf der Abriebverlust entweder durch Einwirkenlassen eines Stromes von Schrot auf ein verdichtetes Probestück aus dem oben angegebenen Gemisch oder durch Rollen einer Tablette von genau angegebenen Dimensionen in einem Apparat, der im wesentlichen aus einer vierkantigen Flasche besteht, bestimmt wird. Weitere Proben werden in der gleichen Weise hergestellt und in einem Bewetterungsapparat für verschieden lange Prüfungsdauer einer Infraroterwärmung ausgesetzt, worauf in verschiedenen Zeitabständen die bewitterten Proben entnommen,
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fahrens sind in den oben angegebenen Literaturstellen beschrieben.
Die Erfahrungen haben gezeigt, dass bei den oben beschriebenen Versuchen verschiedene Asphalte, die aus verschiedenen Quellen stammen, eine sehr unterschiedliche Widerstandsfähigkeit gegenüber Be- wetterung zeigen, wie Abriebversuche, die in den oben genannten Veröffentlichungen beschrieben wer- den, ergeben haben. Die Erfahrung mit diesen Versuchen hat ferner gezeigt, dass die zu erwartende Le- bensdauer eines aus dem Asphalt hergestellten Strassenbelages umso geringer ist, je höher der Abriebver- lust ist (vgl. hiezu den oben angegebenen Aufsatz von Skog, S. 8).
Es wurde nun gefunden, dass die Dauerhaftigkeit eines Asphalts vorwiegend von dem Paraffingehalt des Asphalts bestimmt wird.
In den folgenden Tabellen sind der Gehalt an Paraffinen (gesättigtem Öl) und an Asphaltenen in dem verwendeten Asphalt und der Gehalt an Paraffinen und Asphaltenen in dem Asphalt, der aus einer Probe von Asphalt und damit nach dem oben angegebenen Verfahren des Staates Kalifornien bei 1630C ver- mischtem Sand (Mischphase) gewonnen worden ist, der Abriebindex der dabei erhaltenen Asphaltprobe, die Zusammensetzung des Asphalts, der aus Asphaltproben nach einer 500stündigen Bewetterung nach den oben beschriebenen Verfahren erhalten worden ist, und der nach den oben beschriebenen Untersuchungs- verfahren beschriebene Abriebverlust in g je 1000 g Schrot nach 500stündigemBewettern, der später auch als Abriebindex von Asphalt bezeichnet wird, angegeben.
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Tabelle 1
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<tb>
<tb> Probe <SEP> Ursprüngliche <SEP> Mischphase <SEP> Abrieb-500 <SEP> h <SEP> AbriebNr. <SEP> Zusammensetzung <SEP> Misch <SEP> - <SEP> verlust <SEP>
<tb> % <SEP> Paraf- <SEP> % <SEP> Asphal- <SEP> %Paraf- <SEP> % <SEP> Asphal- <SEP> phase <SEP> % <SEP> Paraf- <SEP> % <SEP> Asphal-
<tb> 1 <SEP> 16, <SEP> 6 <SEP> 8, <SEP> 8 <SEP> 16, <SEP> 3 <SEP> 13, <SEP> 8 <SEP> 2 <SEP> 15, <SEP> 3 <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> 8
<tb> 2 <SEP> 16,2 <SEP> 9,2 <SEP> 16,0 <SEP> 15,8 <SEP> 2 <SEP> 15, <SEP> 4 <SEP> 18,7 <SEP> 6
<tb> 3 <SEP> 16, <SEP> 2 <SEP> 26, <SEP> 6 <SEP> 16, <SEP> 1 <SEP> 32, <SEP> 6 <SEP> 1 <SEP> 15, <SEP> 1 <SEP> 39, <SEP> 2 <SEP> 9
<tb> 4 <SEP> 15, <SEP> 5 <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 15, <SEP> 1 <SEP> 14, <SEP> 8 <SEP> 3 <SEP> 14, <SEP> 7 <SEP> 18,1 <SEP> 9
<tb> 5 <SEP> 15, <SEP> 1 <SEP> 11, <SEP> 6 <SEP> 15,
<SEP> 3 <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP> 21, <SEP> 2 <SEP> 12
<tb> 6 <SEP> 15,0 <SEP> 12, <SEP> 4 <SEP> 14,9 <SEP> 18,5 <SEP> 3 <SEP> 14,1 <SEP> 21,6 <SEP> 16
<tb> 7 <SEP> 14, <SEP> 7 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP> 14, <SEP> 9 <SEP> 16, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 14, <SEP> 8 <SEP> 19, <SEP> 0 <SEP> 9
<tb> 8 <SEP> 14, <SEP> 3 <SEP> 21, <SEP> 7 <SEP> 14, <SEP> 2 <SEP> 25, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 13, <SEP> 0 <SEP> 33, <SEP> 6 <SEP> 10
<tb> 9 <SEP> 13, <SEP> 4 <SEP> 17, <SEP> 0 <SEP> 13, <SEP> 3 <SEP> 21,7 <SEP> 3 <SEP> 12,3 <SEP> 28,0 <SEP> 20
<tb> 10 <SEP> 12,5 <SEP> 25, <SEP> 7 <SEP> 12, <SEP> 4 <SEP> 30,6 <SEP> 2 <SEP> 11, <SEP> 4 <SEP> 37,4 <SEP> 15
<tb> 11 <SEP> 12, <SEP> 4 <SEP> 14,9 <SEP> 12,7 <SEP> 25 <SEP> 2 <SEP> 12.
<SEP> 4 <SEP> 2'7, <SEP> 2 <SEP> 12
<tb> 12 <SEP> 12, <SEP> 2 <SEP> 24, <SEP> 6 <SEP> 10, <SEP> 8 <SEP> 29, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 10, <SEP> 4 <SEP> 35, <SEP> 2 <SEP> 15
<tb> 13 <SEP> 11, <SEP> 6 <SEP> 25, <SEP> 6 <SEP> 12, <SEP> 0 <SEP> 29 <SEP> 10, <SEP> 8 <SEP> 38 <SEP> 20
<tb> Tabelle <SEP> 2
<tb> 14 <SEP> 21, <SEP> 3 <SEP> 9, <SEP> 2 <SEP> 19, <SEP> 3 <SEP> 15, <SEP> 8 <SEP> 1 <SEP> 19, <SEP> 6 <SEP> 18, <SEP> 3 <SEP> 4
<tb> 15 <SEP> 19,1 <SEP> 7,2 <SEP> 17,8 <SEP> 13,7 <SEP> 1 <SEP> 16, <SEP> 4 <SEP> 16, <SEP> 6 <SEP> 5
<tb> 16 <SEP> 11,9 <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP> 11, <SEP> 1 <SEP> 13,2 <SEP> 2 <SEP> ze <SEP> 8
<tb> 17 <SEP> 10, <SEP> 4 <SEP> 4,0 <SEP> 9,7 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 9, <SEP> 2 <SEP> 12,0 <SEP> 8
<tb> 18 <SEP> 4, <SEP> 6 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP> 8 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 12, <SEP> 2 <SEP> 30
<tb> Tabelle <SEP> 3
<tb> 19 <SEP> 39,
<SEP> 8 <SEP> 26, <SEP> 1 <SEP> 38, <SEP> 5 <SEP> 30, <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 32, <SEP> 9 <SEP> 33, <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP>
<tb> 20 <SEP> 7,1 <SEP> 29, <SEP> 9 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP> 34, <SEP> 1 <SEP> 7 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 40,0 <SEP> 27
<tb> 21 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 9, <SEP> 9 <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 15, <SEP> 7 <SEP> 33 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 8 <SEP> 86
<tb> Tabelle <SEP> 4
<tb> 22 <SEP> 43,4 <SEP> 24,3 <SEP> 37,4 <SEP> 1,93 <SEP> 0 <SEP> 39,4 <SEP> 29,0 <SEP> 0
<tb> 23 <SEP> 7,9 <SEP> 25, <SEP> 7 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> 29, <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 34,7 <SEP> 10
<tb> 24 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 6,7 <SEP> 2,2 <SEP> 11,5 <SEP> 24 <SEP> 2,8 <SEP> 14, <SEP> 1 <SEP> 57
<tb> Tabelle <SEP> 5
<tb> 25 <SEP> 44,5 <SEP> 20,1 <SEP> 41,8 <SEP> 24,8 <SEP> 0 <SEP> 43,5 <SEP> 26,1 <SEP> 0
<tb> 26 <SEP> 8, <SEP> 7 <SEP> 21, <SEP> 8 <SEP> 7, <SEP> 2 <SEP> 28,
<SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> 32, <SEP> 2 <SEP> 4
<tb> 27 <SEP> 1,5 <SEP> 1,6 <SEP> 1,2 <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> 14 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 37
<tb>
In den obigen Tabellen 1-5 ist in Spalte 1 die Nummer der Probe angegeben. In Spalte 2 ist die prozentuale Menge an Paraffinen und in Spalte 3 die prozentuale Menge an Asphaltenen angegeben, die vor dem Vermischen und vor der Bewetterung in dem Asphalt, der als ursprünglicher Asphalt bezeichnet wird, zugegen sind und die nach dem oben genannten Analysenverfahren bestimmt werden. In den Spalten 4 und 5 sind die prozentualen Mengen an Paraffinen bzw.
Asphaltenen angegeben, die nach dem oben angegebenen Analysenverfahren bestimmt worden sind und die in dem Asphalt zugegen sind, der aus dem Gemisch gewonnen worden ist, das durch Vermischen des ursprünglichen Asphalts mit Sand bei einer
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Temperatur von 163 C vor der Bewetterung (mit "Mischphase" bezeichnet) hergestellt worden ist, wobei der Asphalt aus dem Sand-Asphalt-Gemisch nach dem oben beschriebenen Verfahren extrahiert worden ist. In Spalte 6 ist der nach dem oben beschriebenen Untersuchungsverfahren bestimmte Abriebverlust des Gemisches aus ursprünglichem Asphalt und Sand angegeben.
Das Gemisch wird nach seiner Herstellung bei 1630C 500 h in der beschleunigten Bewetterungsprüfung gealtert, worauf nach den oben beschriebenen Untersuchungsverfahren der Abriebverlust bestimmt und aus einer andern, in gleicher Weise behandelten Probe der Asphalt extrahiert und dessen Gehalt an Paraffinen, der in Spalte 7 angegeben ist, und dessen Gehalt an Asphaltenen, der in Spalte 8 angegeben ist, bestimmt wird, wobei auch der in Spalte 9 angegebene Abriebverlust der Probe nach 500stündigem Altern nach dem oben beschriebenen Verfahren bestimmt wird.
Alle in Tabelle 1 angegebenen Asphaltarten hatten einen Penetrationswert von 200 bis 300 und waren aus California-Rohölen hergestellt worden.
In Tabelle 2 sind die Ergebnisse für einen"cut-back"-Asphalt angegeben, der durch homogenes Vermischen von aus California-Asphalt hergestelltem Asphalt mit einem Penetrationswert von 32 mit verschiedenen Ölfraktionen, die paraffinische Fraktionen in unterschiedlichen Mengenanteilen enthalten, hergestellt worden ist und der einen Penetrationswert von 200 bis 300 besitzt.
Die Probe 14 bestand aus 83% Asphalt und 1710 Öl.
Die Probe 15 bestand aus 73% Asphalt und 26o Öl.
Die Probe 16 bestand aus 73% Asphalt und 27% Öl.
Die Probe 17 bestand aus 45% Asphalt und 55% Öl.
Die Probe 18 bestand aus 20% Asphalt und 80% Öl.
In Tabelle3 sind ähnliche Ergebnisse für homogene Gemische aus"Gilsonite"und verschiedenartigen Ölfraktionen angegeben.
Probe 19 : 16, 5%"Gilsonite", 83, 5% Öl, Penetrationswert 85
Probe 20 : 41 % "Gilsonite", 59 % Öl, Penetrationswert 85
Probe 21 : 38, 5%"Gilsonite", 61, 5% Öl, Penetrationswert 87
Probe 22 : 35 % "Gilsonite", 65 % Öl, Penetrationswert 134
Probe 23 : 37 % "Gilsonite", 63 % Öl, Penetrationswert 132
Probe 24 : 11 % "Gilsonite", 89 % Öl, Penetrationswert 149
Probe 25 : 31, 5%"Gilsonite", 68, 5% Öl, Penetrationswert 229
Probe 26 : 34 %"Gilsonite", 66 % Öl, Penetrationswert 249
Probe 27 :
3 %"Gilsonite", 97 % Öl, Penetrationswert 257.
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teil der in dem ursprünglichen Asphalt enthaltenen Paraffine gegen den Abriebverlust in g je 1000 g Schrot einer Probe aufgetragen worden ist, die nach den oben beschriebenen Untersuchungsverfahren einer künstlichen Bewetterung von 500 h unterworfen worden ist. Diese Kurven sollen nicht den Einfluss des Paraffingehaltes auf den Abriebindex in Form eines mathematischen Gesetzes zum Ausdruck bringen, sondern sollen nur zeigen, dass der Abriebindex umso geringer ist, je grösser der Paraffingehalt ist.
Es wurde festgestellt, dass bei Asphalten die Alterungsneigung eine Exponentialfunktion des prozentualen Mengenanteils der in dem verwendeten ursprünglichen Asphalt enthaltenen Paraffine ist, u. zw. unabhängig von den restlichen, in dem Asphalt enthaltenen Bestandteilen. Alle oben miteinander verglichenen Asphaltarten enthielten ausser den paraffinischen Bestandteilen auch einen ausreichenden Mengenanteil der andern Bestandteile, so dass ein Asphalt mit einem Penetrationswert von etwa 85 bis 300 erhalten wurde. Wenn daher in der Erfindung beim Vergleich der Wirkung der paraffinischen Fraktion auf die Bewetterungseigenschaften eines Asphalts Bezug genommen wird, handelt es sich dabei stets um einen Asphalt mit einem Penetrationswert von mindestens etwa 30, d. h. um einen Asphalt, der für Pflasterngen geeignet ist.
Der Penetrationswert wird nach dem Verfahren "T49-49" der "American Association of State Highway Officials AASHO" (5 sec, 100 g, 25 C) bestimmt.
Erfindungsgemäss wurde gefunden, dass zwecks Erzeugung von Asphalten hoher Qualität mit sehr guten Eigenschaften, deren Abriebverlust nach 500stündiger künstlicher Alterung nach dem oben beschriebenen Untersuchungsverfahren unter 2 g je 1000 g Schrot liegt, der prozentuale Mengenanteil der Paraffine auf einen Wert merklich oberhalb von etwa 15% erhöht werden soll ; zwecks Erzeugung beständiger Asphalte soll der Paraffingehalt auf einen Wert oberhalb von etwa 15% und bis zu 50% erhöht werden,
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Penetrationsbereiches, d. h. bei Penetrationswerten von 30 bis 300, erhalten wird.
Es wurde gefunden, dass die Verwendung von Asphalten mit einem Penetrationswert von 40 oder dar- über (nach genormten ASTM-Verfahren bestimmt) vorzuziehen ist, deren Paraffingehalt dem oben angegebenen Analysenverfahren zufolge zwischen etwa 15 und 50% liegt. Die Asphalte mit einem Penetrationswert von 85 bis 300 haben eine Abriebfestigkeit zwischen etwa 0, 1 und 5 g je 100 g Schrot und sind daher sowohl in ihrer Abriebfestigkeit als auch in ihrer Wetterbeständigkeit den bisher bekannten Asphalten überlegen.
Wie bereits oben angegeben, wird bei der Bewetterung eine Störung des Gleichgewichtes zwischen den Asphaltenen und gesättigten Fraktionen einerseits und den ungesättigten Bestandteilen und Stickstoffbasen anderseits verursacht : die Auswirkungen dieser Gleichgewichtsstörungen sind jedoch umso geringer, je grösser der Mengenanteil an gesättigter Fraktion in dem ursprünglich verwendeten Asphalt ist.
Erfindungsgemäss wurde festgestellt, dass dem Wetter ausgesetzter Asphalt verjüngt werden kann, indem man paraffinische Fraktionen zusetzt und ungesättigte Bestandteile und Stickstoffbasen und andere
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freien Asphalts zu erzielen, der noch andere zweckmässige physikalische Eigenschaften besitzt. Bei einigen verwitterten Asphalten (sie sind ungewöhnlich), die einen ungewöhnlich hohen Gehalt an Stickstoffbasen und peptisierenden Fraktionen, u. zw. an den ersten und zweiten Säureaffinen, aufweisen, kann die zugesetzte Fraktion praktisch nur aus Paraffinen (d. h. mehr als 85% oder sogar zu 100%) bestehen.
Es wurde beobachtet, dass gewöhnlich ein gealterter Asphalt für die Bauzwecke, für die er verwendet worden ist, wieder geeignet gemacht werden kann, wenn man den alten Asphalt durch Einverleiben einer ausgewählten Erdölfraktion, die bestimmte Bestandteile in geeigneten Konzentrationen enthält, wieder plastifiziert. Dem verwitterten Asphalt, der schwache Bindungskräfte und eine schlechte Plastizität besitzt, können nach diesem Verfahren die für einen guten Asphalt erforderliche Adhäsion und Plastizität verliehen werden.
Solche Fraktionen können aus Erdölen nach einem Verfahren hergestellt werden, bei dem die Asphaltene und das Wachs (falls das Öl wachshaltig ist) aus dem Öl entfernt und auf diese Weise-Fraktionen erhalten werden, die gesättigte Bestandteile in einer Menge von etwa 20 bis 85% und die unten näher beschriebenen reaktionsfähigen Bestandteile, u. zw. Stickstoffbasen und erste Säureaffine, in beschränkten Konzentrationen enthalten. Da nach dem Verfahren der Erfindung mit diesen Fraktionen paraffinische Bestandteile und, falls erforderlich, eine ausreichende Menge von umsetzungsfähigen Bestandteilen zwecks Peptisation der Asphaltenkolloide zugesetzt werden sollen, wird vorzugsweise eine Erdölfraktion verwendet, die diese Bestandteile in den erforderlichen Konzentrationen enthält.
Vorzugsweise werden daher Erdölfraktionen verwendet, die 20-85% an paraffinischen Bestandteilen enthalten. Die Fraktion kann auch Stickstoffbasen und erste und zweite Säureaffine in ausreichenden Mengen enthalten, so dass 1000/0 erhalten werden.
Wenn die in dem weichgemachten Asphalt erzeugte Konzentration an paraffinischen Bestandteilen ausreichend hoch ist, ist die Konzentration der harzartigen Bestandteile und der Asphaltene in dem weichgemachte Asphalt von zweitrangiger Bedeutung, vorausgesetzt dass ein geeignetes Gleichgewicht vorliegt, so dass ein Asphalt mit der gewünschten Zähigkeit erhalten wird, der von Synerese frei ist. Solche Fraktionen können als Destillatfraktionen aus naphthenischen Rohölen oder als Raffinate aus naphthenischen oder paraffinischen Rohölen, die in geeigneter Weise von Wachs befreit worden sind, erhalten werden, vorausgesetzt dass sie die hier angegebene Zusammensetzung haben.
Die Fraktionen können Schmieröldestillate mit den hier beschriebenen Eigenschaften sein, die als Direktlaufdestillate oder als entwachste Destillate oder als Extrakte daraus mit Hilfe von Lösungsmitteln oder durch Behandeln mit Säure oder Ton erhalten worden sind. Sie können auch Raffinate aus solchen Destillaten oder Rückstandsfraktionen aus paraffinischen Ölen sein. Sie können auch als Rückstandsfraktionen hergestellt werden, die durch Behandeln-z. B. durch Ausfällen der Asphaltene mittels Leichter- ölen, wie Propan, Butan oder Pentan - von Asphaltenen befreit worden sind, wobei gegebenenfalls auch mit Lösungsmitteln, wie unten beschrieben, extrahiert werden kann.
Vorzugsweise wird ein Öl verwendet, das die folgende Zusammensetzung hat :
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<tb>
<tb> Paraffinische <SEP> Fraktion <SEP> 20-80 <SEP> Gew.-% <SEP>
<tb> Stickstoffbasen <SEP> und <SEP> erste
<tb> Säureaffine <SEP> weniger <SEP> als <SEP> etwa <SEP> 35 <SEP> Grew.-%
<tb>
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Ein anderes brauchbares Öl hat die folgende Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> Stickstoffbasen, <SEP> erste <SEP> Säureaffine <SEP> und <SEP> zweite <SEP> Säureaffine <SEP> 80-15 <SEP> Gew.- <SEP>
<tb> Paraffinische <SEP> Fraktion <SEP> 20-85 <SEP> Gew.- <SEP> o
<tb>
Der Gehalt an den Stickstoffbasen, den ersten und den zweiten Säureaffinen soll zum Peptisieren der Asphaltene in dem Asphalt ausreichend sein, so dass eine homogene Dispersion der Asphaltene in dem paraffinischen Öl ohne Synerese der Ölphase des Asphalts erhalten wird.
Das Öl soll vorzugsweise einen Flammpunkt oberhalb von etwa 17'7 C haben, wobei umso bessere Ergebnisse erhalten werden, je höher der Flammpunkt ist. Das Öl soll von Asphaltenen und Wachs praktisch frei sein. Es kann z. B. ein Öl der folgenden Zusammensetzung verwendet werden :
EMI7.2
<tb>
<tb> Stickstoffbasen <SEP> nicht <SEP> mehr <SEP> als <SEP> etwa <SEP> 20 <SEP> Grew.-%
<tb> Erste <SEP> Säureaffine <SEP> nicht <SEP> mehr <SEP> als <SEP> etwa <SEP> 20 <SEP> Gew.-Olo
<tb> Paraffine <SEP> etwa <SEP> 20-80 <SEP> Gew.- <SEP> )
<tb> Zweite <SEP> Säureaffine <SEP> Rest <SEP> auf <SEP> 1005
<tb>
Ein anderes geeignetes Öl hat z.
B. die folgende Zusammensetzung :
EMI7.3
<tb>
<tb> Stickstoffbasen <SEP> nicht <SEP> mehr <SEP> als <SEP> etwa <SEP> 35 <SEP> Gew.-%
<tb> Paraffinische <SEP> Fraktionen <SEP> etwa <SEP> 20-85 <SEP> Gew.-'% <SEP>
<tb> Erste <SEP> und <SEP> zweite <SEP> Säureaffine <SEP> Rest <SEP> auf <SEP> 100 <SEP> Grew.-%
<tb>
Ein anderes geeignetes Öl hat z. B. die folgende Zusammensetzung :
EMI7.4
<tb>
<tb> Stickstoffbasen <SEP> und <SEP> erste
<tb> Säureaffine <SEP> nicht <SEP> mehr <SEP> als <SEP> etwa <SEP> 35 <SEP> Gew. <SEP> -'10 <SEP>
<tb> Paraffinische <SEP> Bestandteile
<tb> und <SEP> zweite <SEP> Säureaffine <SEP> Rest <SEP> auf <SEP> 100 <SEP> Gew. <SEP> -0/0, <SEP>
<tb>
wobei die paraffinische Fraktion etwa 20-85 Gew.-% des Öles ausmachen soll.
Ein anderes geeignetes Öl hat die folgende Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> Stickstoffbasen <SEP> und <SEP> erste
<tb> Säureaffine <SEP> nicht <SEP> mehr <SEP> als <SEP> etwa <SEP> 20 <SEP> Gew.-%
<tb> Paraffine <SEP> und <SEP> zweite
<tb> Säureaffine <SEP> mehr <SEP> als <SEP> SO <SEP> Gew.-%, <SEP>
<tb>
wobei die Gesamtmenge 100% beträgt, vorausgesetzt dass die paraffinische Fraktion 20-80 Gew.- ausmacht.
Diese Materialien können in flüssigem Zustand auf den verwitterten Asphalt aufgetragen werden, wobei sie, z. B. wenn sie zu viskos sind, gegebenenfalls erhitzt werden. Sie können aber auch in verdünnter Form, z. B. mit einem flüchtigen Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Benzin verdünnt, verwendet werden, wenn die Anwendung in dieser Form nach herkömmlicher Weise möglich ist.
Obwohl das gegebenenfalls erhitzte Öl in einigen Fällen in flüssigem Zustand auf den verwitterten Asphalt aufgetragen werden kann, besonders wenn der verwitterte Asphalt in kleinere Teilchen zerbrochen oder vermahlen worden ist, ist überraschenderweise gefunden worden, dass das Eindringen des Öles in den verwitterten Asphalt wesentlich beschleunigt wird, wenn das Öl in Form einer Emulsion aufgetragen wird.
Für die Zwecke der Erfindung soll die Emulsion vorzugsweise die folgenden Eigenschaften haben : Sie soll freifliessend sein, vorzugsweise 577-63 Gew.-Teile des ölartigen Bestandteiles und Wasser als ununterbrochene Phase in einer Menge von nicht weniger als etwa 25 Gew.-Teilen und vorzugsweise in einer Menge von 37 bis 43 Gew.-Teilen und auch ein Emulgiermittel enthalten. Das verwendete Wasser kann destilliertes Wasser oder gewöhnliches weiches oder hartes Wasser sein. Die Emulsion ist so weit bestän-
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dig, dass sie nicht zerstört wird, wenn sie lange Zeit in sauberen, geschlossenen Behältern bei gewô1mli- cher Normaltemperatur oberhalb des Gefrierpunktes gelagert wird.
Der Emulsion kann vor dem Auftragen eine zusätzliche Wassermenge zugesetzt werden, wodurch die Eindringgeschwindigkeit in den verwitterten Asphalt erhöht wird.
Es können zwar verschiedenartige Emulgiermittel anionischer, kationischer oder nichtionischer Natur verwendet werden, doch wurde gefunden, dass die besten Ergebnisse mit einer im Gleichgewicht befindlichen Emulsion erhalten werden, die unten näher beschrieben wird. Die zu verwendenden Emulgiermittel bestehen vorzugsweise aus wasserlöslichen oberflächenaktiven Mitteln, die unter den zur Herstellung der Emulsion verwendeten Bedingungen beständig sind und deren Wirkung nicht sofort aufgehoben wird, wenn die Emulsion auf den auszubessernden Strassenbelag oder auf andere Asphaltbauten aufgetragen wird, so dass der Asphalt benetzt, die Wasserphase freigesetzt und die Ölphase innerhalb des Asphaltgebildes freigesetzt wird, so dass sie dem verwitterten Asphalt einverleibt wird.
Anionische oberflächenaktive Mittel, wie Fettalkoholsulfate, wasserlösliche Erdölsulfate, z. B. das von der Oronite Chemical Company vertrie- bene "Oronite wetting agent", und Natriumerdölsulfonate, z. B. die von der Golden Bear Oil Company vertriebenen"Golden Bear sulfonate", und wasserlösliche Natriumsälze von Sulfonsäuren, die nach dem Reinigen von Weissöl mit Schwefelsäure durch Alkohol oder ein Gemisch aus Alkohol und Wasser oder durch Wasser extrahiert werden, wie auch andere bekannte anionische Verbindungen können verwendet werden, die die oben beschriebenen Eigenschaften aufweisen und z.
B. in"Encyclopedia of Surface Active Agents" von Sisley und Wood, veröffentlicht durch Chemical Publishing Company. Inc., New York (Ausgabe 1952), aufgeführt sind. Es können auch kationische Emulgiermittel, wie Cetylpyridiniumchlorid, oder andere quaternäre Ammoniumsalze und andere kationische emulgierende oberflächenaktive Mittel, die in der oben angegebenen Veröffentlichung aufgeführt sind, verwendet werden. Zu diesen gehören die aliphatischen Fettamine und deren Derivate, die Homologen von aromatischen Aminen mit Fettketten (vgl. S. 35 ff. und S. 95-104 der oben genannten Veröffentlichung). Nichtionische Emulgiermittel, wie die oben beschriebenen, und andere Mittel mit den oben beschriebenen Eigenschaften können ebenfalls verwendet werden ; sie sind z.
B. auf den Seiten 119-123 und auf Seite 163 ff. der oben genannten Ver- öffentlichung aufgeführt.
Zu geeigneten nichtionischen Emulgiermitteln gehören z. B. die von der Process Chemical Company unter der Handelsbezeichnung"Pronon 280"und von der Oronite Chemical Company unter der Bezeichnung"Oronite NI-W"hergestellten nichtionischen oberflächenaktiven Mittel, die wahrscheinlich aus einem Dodecylphenolpolyäthoxyäthanol bestehen. Geeignete kationische Emulgiermittel sind die quaternären Fettammoniumsalze und die Fettamidoaminosalze von niederen Fettsäuren, die von der Process Chemical Company unter der Handelsbezeichnung "Promine 2118" vertrieben werden, das ein Fettamidoaminoaminacetat sein dürfte, wozu auch das Propionatsalz gehört, das als"Promine2115"vertrieben wird.
Diese Aufzählung ist selbstverständlich nicht vollständig, sondern soll nur Hinweise für Emulgiermittel geben, die verwendet werden können. Viele Mittel, die zum Emulgieren von Erdölen brauchbar sind, sind in verschiedenartigen Konzentrationen wirksam.
Neben Emulgiermitteln können auch Stabilisierungsmittel verwendet werden, die die Emulsion gegen Elektrolyre stabilisieren, die in dem zur Herstellung oder Verdünnung der Emulsion verwendeten Wasser zugegen sein können.
Mit Hilfe der Emulsion wird überraschenderweise ein wesentlich schnelleres Eindringen des Erneue- rungs- bzw. Verbesòerungsmittels in das verwitterte Gebilde, z. B. eine verwitterte Strassendecke, erzielt. Die Geschwindigkeit des Eindringens wird von der Porosität der Strassendecke bestimmt. Diese wird
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bestimmt. Das erfindungsgemäss vorgeschlagene emulgierte Öl wird in Abhängigkeit von diesen Faktoren nahezu sofort oder innerhalb einer Zeit bis zu 2 Tagen absorbiert, was von dem Volumen je Flächeneinheit des Strassenbelages abhängt.
Ein nicht-emulgiertes Öl, das in der gleichen Volumenmenge wie das in der Emulsion enthaltene Öl auf eine gleiche Strassenoberfläche aufgetragen wird, wird demgegenüber erst nach mehreren Stunden bis zu einer Woche oder länger und in einigen Fällen überhaupt nicht vollständig absorbiert. Während dieser Zeitdauer ist die Strasse schlüpfrig und für den Verkehr unsicher.
Die Verkehrsbestimmungen in Kalifornien erfordern bei Dunkelheit zwei Fahrbahnen, aber bei vielen Strassen kann diese Forderung nicht erfüllt werden, wenn ein nicht-emulgiertes Öl verwendet wird ; wenn jedoch die vorgeschlagene Emulsion verwendet wird, wird ein solches Eindringen ermöglicht.
Wenn eine Emulsion, die mit einem anionischen oder nichtionischen Emulgiermittel hergestellt wor-
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MengeBeispiel l : In den oben genannten Vorschriften wird die Asphaltmenge angegeben, die auf das Bauwerk aufgetragen werden soll.
Im folgenden sind Beispiele aus"California Standard Specifications" angegeben :
Auf S. 143 wird für Asphaltbetonpflaster die folgende Zusammensetzung gefordert :
Bahn - % Asphalt, bezogen auf das Gesamtgemisch
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<tb>
<tb> Unterlage <SEP> 4 <SEP> - <SEP> 5, <SEP> 50/0 <SEP>
<tb> Planierung <SEP> 4-5, <SEP> 5 & <SEP>
<tb> Oberfläche <SEP> 4 <SEP> - <SEP> 60/0 <SEP>
<tb>
Es kann eine solche Menge an ölartiger Fraktion zugesetzt werden, dass die Gesamtmenge von Asphalt samt der zugesetzten Fraktion, auf die extrahierte Probe bezogen, bis auf die oberste Menge erhöht wird, die nach dieser Vorschrift für Strassen zugelassen ist ;
nach der oben angegebenen Vorschrift beträgt diese Menge 6 o. Diese grösste prozentuale Menge, die von diesen Vorschriften zugelassen ist, kann jedoch um etwa 21o erhöht werden, so dass der Asphaltgehalt nicht 6% beträgt, sondern auf Slo erhöht wird, d. h. der Asphaltgehalt wird um das 1, 2-bis l, 3fache des in der Vorschrift geforderten Wertes erhöht, besonders wenn der zweckmässige Asphaltgehalt bestimmt werden soll, der bei der örtlichen Regenerierung eines verwitterten Strassenbelages oder Asphaltpflasters verwendet werden soll.
Auch in dem Handbuch "Design and Construction of Asphalt Roads and Streets", herausgegeben von "Asphalt Institute Pacific Coast Division", S. 66, Abschnitt H (6e), Ausgabe 1952, werden Verfahren zur Bestimmung des zulässigen Prozentgehaltes von Asphalt in verschiedenen Asphaltbauten angegeben.
Die Asphaltmenge in Gewichtsprozent, die bei der Herstellung eines frischen Asphaltpflastergemisches aus Asphalt und Aggregat im Gemisch mit dem Aggregat verwendet werden muss, wird durch die folgende Formel wiedergegeben :
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= (RX 4 + S X 7 + F X 12)CCmuss ;
R = die dezimal angegebene prozentuale Menge von Gestein in dem Gemisch ;
S = die dezimal angegebene prozentuale Menge von Sand in dem Gemisch ;
F = die dezimal angegebene prozentuale Menge von Ton in dem Gemisch ;
C = ein den Umständen angepasster Faktor, der gewöhnlich 1 ist.
Die nach dem Verfahren der Erfindung einzuverleibende Ölmenge kann in der folgenden Weise bestimmt werden :
Eine Bohrprobe, die aus einer verwitterten Strasse entnommen worden ist, wurde zwecks Extraktion des in dem Strassenbelag enthaltenen Asphalts behandelt.
Eine Probe des Asphaltpflastermaterials wird zunächst in üblicher Weise, z. B. in einem Ofen oder über einer Wasserdampfplatte, auf eine Temperatur von etwa 600C erhitzt. Bei dieser Temperatur können die meisten Proben von Hand zerkleinert werden. Bei aussergewöhnlich harten Proben muss gegebenenfalls eine Zange oder ein Hammer verwendet werden. Die Probe soll in Stücke einer Grösse von etwa 1, 9 cm oder bis zu der Grösse der grössten Anteile des Zuschlagmaterials zerkleinert werden. Dabei soll darauf geachtet werden, dass die Steine des Zuschlagmaterials nicht zerbrochen werden, so dass-die Zusammensetzung des Zuschlagmaterials nach dem Extrahieren der Probe durch Siebanalyse bestimmt werden kann.
Das zerkrümelte Material wird zunächst abgewogen und dann in Extraktionshülsen einer Soxhlet-Extrationsvorrichtung gebracht, die mit einem losen Baumwollstopfen zwecks Zurückhaltung des Zuschlagmaterials verschlossen werden. Eine für diesen Zweck geeignete Extraktionshülse ist eine "Whatman"- Hülse mit einer Abmessung von 43 X 123 mm und einfacher Dicke. Der Asphalt wird in der Soxhlet-Vorrichtung mit Benzol extrahiert, bis das Benzol in der Extraktionskammer farblos ist. Der Benzolauszug wird filtriert, weil das feinere Zuschlagmaterial durch die Extraktionshülsen mit einfacher Dicke hindurchgeht. Es kann ein 15 cm-Trichter und ein "Whatman Nr. 1, 24 cm"-Filterpapier oder ein anderes geeignetes Filter verwendet werden.
Das Benzol wird von dem extrahierten Asphalt abdestilliert, indem
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der Destillationskolben in einem elektrisch beheizten Wachs- oder Ölbad auf eine Temperatur von etwa 150 C erhitzt wird. Die letzten Spuren von Benzol werden durch Anlegen eines Vakuums an die Destilliervorrichtung entfernt, während der Kolben weiter auf eine Temperatur von 1500C erhitzt wird. Das Gewicht des Asphalts in demKolben kann dann bestimmt werden.
Die Siebanalyse des gewonnenen Zuschlagmaterials wird nach den oben angegebenen Vorschriften des "Asphalt Institute" durchgeführt. Da der verwitterte Asphalt etwas die Eigenschaften eines oxydierten Asphalts angenommen hat, kann der erneuerte Strassenbelag eine Asphaltmenge aufnehmen, die um etwa 30% grösser als die gemäss der oben angegebenen Formel errechnete Menge ist, d. h. dieser Wert kann P + 0, 3 P entsprechen. Da das Gewicht des Asphalts in der Bohrprobe nunmehr bekannt und auch die obere Oberflächenausdehnung der Probe bekannt ist, kann das Gewicht des in emulgierter Form vorliegenden Öles leicht errechnet werden, das je Flächeneinheit der Strassenoberfläche einverleibt werden muss.
Da die Ölmenge durch die Menge begrenzt wird, die der Strassenbelag aufnehmen kann und bei der er stabil bleibt, d. h. bei der ein homogener Körper erhalten wird, aus dem das Öl nicht ausschwitzt, kann die praktische Anwendung auch ohne eine vorhergehende Analyse einer Bohrprobe erfolgen. Dieses Verfahren wird von der Art der Oberfläche bestimmt.
In den folgenden Beispielen werden die Verfahren erläutert, in denen die oben angegebenen Ausführungsformen beschrieben werden. Sie sollen nur zur Erläuterung der Erfindung dienen, nicht aber den Erfindungsbereich beschränken.
Beispiel 2 : Dieses Verfahren zum erneuten Auslegen vollständig verschlechterter Strassenoberflächen'besteht aus drei Stufen :
1. Aufbrechen des Strassenbelages zu Stücken, die zwecks Eindringens der Emulsion in den gealterten Asphalt ausreichend zerbrochene Oberflächen aufweisen und z. B. eine Grösse von nicht mehr als etwa 10 cm haben.
2. Besprühen der zerbrochenen Stücke mit 0, 94 - 2 I der Emulsion je 0, 84 m2 je 2, 5 cm Tiefe. (In den meisten Fällen werden vorzugsweise 4 Teile der oben angegebenen Emulsion mit 1 Teil Wasser vor dem Auftragen verdünnt, wodurch die Viskosität der Emulsion verringert und dadurch das Eindringen erleichtert wird.)
3. Erneures Planieren und Verdichten. Dieser Arbeitsgang kann mit gebräuchlichen Strassenbauvorrichtungen durchgeführt werden. Wenn der zu regenerierende Asphalt von einer aufgegebenen Strasse stammt, kann das Produkt nach Stufe 2 für eine spätere Verwendung an einem geeigneten Lagerplatz in Haufen aufbewahrt werden.
Hiefür verwendet man 1. eine mit Abhebezähnen und einer Klinge ausgerüstete Planiervorrichtung ; 2. eine mit einer Gruppe von Scheiben (runde Messer) und einer Klinge ausgerüstete Planiervorrichtung und 3. einen Öltankwagen, der mit einem mit Spritzdüsen versehenen Ausbreitungsrohr und einer Pumpe ausgerüstet ist, durch die die Emulsion in genauen Mengen versprüht wird.
Die Oberfläche wird zunächst mit den Abhebezähnen der Planiervorrichtung und dann weiter durch die Scheiben der Planiervorrichtung aufgebrochen, die derart eingestellt sind ; dass sie bis zur Basis herunterreichen. Die Klingen werden zum Umwenden und Mischen der zerbrochenen Stücke verwendet. Sobald diese Vorrichtung zum Aufbrechen der Strassenoberfläche mehrere Male über die Oberfläche vor und zurückgeführt worden ist, wird die Oberfläche durch die Klinge planiert. Der Sprühwagen wird dann über die aufgebrochene Oberfläche geschickt, wobei .eine im Verhältnis 1 : 1 verdünnte Emulsion auf das Gemisch gesprüht wird ; dabei wird z.
B. eine Menge von 5,7 1 je 0, 84 m2 verwendet. Die Emulsion dringt schnell in das zerbrochene Material ein, überzieht jedes einzelne Teilchen des Gemisches und scheidet einen Emulsionsfilm auf der Unterlage (Basis) ab. Die behandelte Masse wird dann rückwärts und vorwärts mehrere Male mit der Klinge vermischt und schliesslich mit letzterer planiert. Die Oberfläche wird dann durch die Walzen der Planiervorrichtungen verdichtet.
(In einigen Fällen kann eine geeignete planierte, aufgearbeitete Oberfläche zurückgelassen werden, die dann durch den Auto- und Lastwagenverkehr erneut verdichtet wird.)
Selbst wenn die Strassendecke eine beträchtliche Sprödigkeit und grosse Risse aufweist, genügt es in vielen Fällen, die erforderlichen Mengen der Emulsion nach leichtem Aufrauhen der Oberfläche auf die Strassenoberfläche zu spritzen, wobei durch die Kapillarwirkung das Verbesserungsmittel in die Pflasterung eingesaugt wird. Wenn die Oberfläche uneben und stark gesprungen ist, werden die Risse vorzugsweise mit einem Öl-Sand-Gemisch ausgefüllt, worauf die gesamte Strassenoberfläche mit einer dünnen Schicht aus diesem Gemisch zwecks Erzeugung einer ebenen Oberfläche bedeckt wird.
Beispiel 3: Das in Beispiel 2 beschriebene Verfahren wird für Asphalte verwendet, die schon so brüchig geworden sind, dass zum Ausbessern der Schäden umfangreiche Massnahmen erforderlich sind. Ob-
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wohl dieses Verfahren wirtschaftlicher und wirksamer als andere Verfahren zur Ausbesserung verschlechterter Asphaltpflasterungen ist, kann es nur als eine rettende Massnahme angesehen werden. Eine wesentlich grössere Wirtschaftlichkeit kann erreicht werden, wenn die Asphaltpflasterung nach einem vorgeplanten Schutzprogramm gepflegt wird, bei dem die Strasse regelmässig untersucht wird und die Beschädigungen auf Grund der natürlichen Alterung bereits zu Beginn ausgebessert werden, indem die erfindungsgemäss vorgeschlagene Emulsion aufgetragen wird.
Das in diesem Beispiel beschriebene Verfahren sollte sobald wie möglich nach dem Bau der Strasse begonnen und nicht später als dann durchgeführt werden, wenn die ersten Stadien der Erhärtung auf Grund des Auftretens von Haarrissen erkennbar werden. Bei dieser Stufe des Alterungsvorganges wird durch Besprühen der Oberfläche mit geringen Mengen der Emulsion, die z. B. zwischen etwa 0,19 und 0, 571 je 0, 84 m2 je 2, 5 cm Tiefe liegen können (wobei oft anschliessend etwas Sand aufgetragen wird), der Alterungsvorgang umgekehrt und die ursprüngliche Plastizität des Asphalts allmählich wiedergewonnen. Bei diesem Verfahren ist eine wiederholte Behandlung des Strassenbelages (alle zwei Jahre oder weniger häufig) zweckmässig.
Durch eine solche Pflege, die bald nach Fertigstellung der Strasse beginnt, wird die Lebensdauer von elastischen Strassenbelägen gegenüber der ursprünglichen Lebenserwartung ganz wesentlich verlängert. Diese Arbeitsweise ist als Schutzmassnahme zu empfehlen.
Beispiel 4 : Viele bereits bestehende Strassen bedürfen jedoch der Instandhaltung. Die meisten der bestehenden Strassen sind in einem Zustand, der zwischen dem der in den Beispielen 2 und 3 beschriebenen Strassen liegt, so dass demzufolge Erhaltungsmassnahmen erforderlich sind, die zwischen den beiden vorgeschlagenen Verfahren liegen.
Vorzugsweise sollte die Strassenoberfläche dabei nach einem Verfahren behandelt werden, bei dem man sie irit Hilfe von Scheiben oder Erhitzungsplaniervorrichtungen aufrauh, den lockeren Schmutz entfernt, die grösseren Risse in dem Pflaster säubert, die Spalten mit Ausbesserungsmaterial (ein mit Hilfe der oben beschriebenen Emulsionen erneuerter Asphalt, der gelagert worden ist, ist für diesen Zweck sehr gut geeignet) füllt und dann die Emulsion mit einem Sprengwagen auf die Oberfläche aufsprüht. Die zu verwendende Emulsionsmenge liegt gewöhnlich zwischen etwa 0, 38 und 0,76 1 je 0, 84 nf je 2, 5 cm Tiefe der Pflasterung.
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phalte ist dadurch berücksichtigt worden, dass die Verwendung verschiedener Emulsionsmengen vorgeschlagen worden ist.
Für Flächen, deren Grösse eine individuelle Berücksichtigung rechtfertigt, werden vorzugsweise Bohrproben aus dem Pflaster herausgenommen, worauf der Asphalt extrahiert und analysiert wird. Auf Grund der Analysenwerte kann die Zusammensetzung der Emulsion und das Anwendungsverfahren bestimmt werden.
Bei einem Erneuerungsverfahren, das dem jeweiligen Asphalt genau angepasst ist, muss besonders die richtige Menge des Erneuerungsmittels ermittelt werden, damit die für ein bestimmtes Gemisch zulässige Gesamtmenge nicht überschritten wird, d. h. die oben für Pflasterungen beschriebenen Stabilitätsgrenzen nicht überschritten werden. Durch Laboratoriums- und Aussenversuche ist gefunden worden, dass glückli-
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schlagmaterial-Gemischen zulässig sind, die aus gewöhnlichen, mit Wasserdampf reduzierten Asphalten bestehen.
Ein Überschuss gegenüber den zulässigen Mengen von Asphalt in dem Gemisch kann bei dem Verfahren der Beispiele 2-4 dadurch sicher vermieden werden, dass nur jeweils kleine Portionen zugesetzt werden, die Verarbeitbarkeit des Gemisches (oder die Plastizität der Pflasterung) nach jeder Zugabe beobachtet und die Zugabe unterbrochen wird, wenn die gewünschte Plastizität erzielt worden ist, d. h. wenn eine Sättigung ohne ein Austreten der Ölphase erreicht worden ist. Pflasterungen, bei denen sich ein bebesonderes Verfahren lohnt, erfordern auch eine besondere Planung und einige Laboratoriumsvorversuche.
Das folgende Beispiel erläutert diese Arbeitsweise.
Eine aus einer verwitterten Strasse entnommene Bohrprobe wurde in einem Soxhlet-Apparat mit Benzol extrahiert, bis das Benzol in der Extraktionskammer farblos war. Der Benzolauszug wurde abfiltriert und das Benzol nach einem abgeänderten "Abson"-Wiedergewinnungsverfahren von dem Asphalt abgetrennt. Dann wurde die Zusammensetzung des gewonnenen Asphalts untersucht. Der Schlamm vom Filter wurde mit dem aus der Extraktionshülse gewonnenen Zuschlagmaterial vereinigt, das Gemisch getrocknet und zwecks Bestimmung der Sortierung des Zuschlagmaterials der Siebanalyse unterworfen.
Bei der Extraktion wurden die folgenden Ergebnisse erhalten :
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<tb>
<tb> Gewonnener <SEP> Asphalt <SEP> : <SEP> 4. <SEP> 6 <SEP> Gew. <SEP> -0/0 <SEP> der <SEP> Probe
<tb> Gewonnenes <SEP> Zuschlagmaterial: <SEP> 943 <SEP> Gew.-% <SEP> der <SEP> Probe
<tb> Verlust <SEP> (Wasser <SEP> und <SEP> Staub): <SEP> 1,1 <SEP> Gew.-% <SEP> der <SEP> Probe
<tb>
Zusammensetzung des gewonnenen Asphaltes :
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<tb>
<tb> Asphaltene <SEP> 31,3%
<tb> Harze <SEP> :
<SEP>
<tb> Stickstoffbasen <SEP> 28, <SEP> 70/0 <SEP>
<tb> Erste <SEP> Säureaffine <SEP> 10, <SEP> 10/0
<tb> Zweite <SEP> Säureaffine <SEP> 13, <SEP> 1%
<tb> Gesamtmenge <SEP> 51, <SEP> 9% <SEP> 51, <SEP> 9% <SEP>
<tb> Paraffine <SEP> 16, <SEP> 8% <SEP>
<tb> 100, <SEP> 00/0
<tb>
Bei der Siebanalyse des gewonnenen Zuschlagmaterials flach dem in "Design and Construction of Asphalt Roads and Streets", herausgegeben vom "Asphalt Institute, Pacific Coast Division", Ausgabe 1952, S. 66, Abschnitt H (6e), angegebenen Verfahren durchgeführt] wurden die folgenden Ergebnisse erhalten :
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<tb>
<tb> Gesteinsanteil, <SEP> auf <SEP> einem <SEP> Sieb <SEP> mit <SEP> einer <SEP> lichten
<tb> Maschenweite <SEP> von <SEP> 4,76 <SEP> mm <SEP> zurückgehalten <SEP> 68, <SEP> 2%
<tb> Sandanteil, <SEP> der <SEP> durch <SEP> ein <SEP> Sieb <SEP> mit <SEP> einer <SEP> lichten
<tb> Maschenweite <SEP> von <SEP> 4,76 <SEP> mm <SEP> hindurchgeht <SEP> und <SEP> von
<tb> einem <SEP> Sieb <SEP> mit <SEP> einer <SEP> lichten <SEP> Maschenweite <SEP> von
<tb> 0,074 <SEP> mm <SEP> zurückgehalten <SEP> wird <SEP> 26, <SEP> 2ufo <SEP>
<tb> Schlammanteil <SEP> (Ton), <SEP> der <SEP> durch <SEP> ein <SEP> Sieb <SEP> mit <SEP> einer
<tb> lichten <SEP> Maschenweite <SEP> von <SEP> 0,074 <SEP> mm <SEP> hindurchgeht <SEP> 5, <SEP> 6% <SEP>
<tb>
Die oben angegebene Formel für den grössten zulässigen Asphaltgehalt wird wie folgt angewendet :
P = [(R x 4) + (S x 7) + (F x 12)] C , worin
P = prozentuale Menge des zu verwendenden Asphalts ;
R = die dezimal angegebene prozentuale Menge des Gesteins ;
S = die dezimal angegebene prozentuale Menge von Sand ;
F = die dezimal angegebene prozentuale Menge von Ton ;
C = ein den Umständen angepasster Faktor, der beim Erneuern von verwitterten Asphalten einen Wert von 1, 2 bis 1, 3 hat, bedeuten.
Der Asphaltgehalt errechnet sich daher wie folgt :
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25 [ (0, 682X4)= 1, 25 (5,23) = 6, 54% oberster zulässiger Asphaltgehalt.
Der Unterschied zwischen dieser Zahl und dem tatsächlichen Asphaltgehalt der Strasse (6, 54 - 4,6 = =1, 94) entspricht der Menge des Erneuerungsmittels, die ohne Beeinträchtigung der Stabilität der Pflasterung (d. h. ohne Ausschwitzen oder Verformen) zugesetzt werden kann.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform wurden nur 0, 65% des Erneuerungsmittels zur Wiedererlangung der ursprünglichen Beschaffenheit des Asphalts benötigt, so dass diese Menge verwendet wurde.
Der Unterschied zwischen dem obersten und dem in der erneuerten Strasse vorhandenen Asphaltgehalt (6, 54-5, 25 = 1, 29) ermöglicht im Bedarfsfall eine wiederholte Erneuerung der Strasse, ohne dass die Gefahr eines Beständigkeitsverlustes besteht.
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Die Wirkung der Zusammensetzung des erneuernden Öles auf die Eigenschaften des erneuerten Asphalts wird in den folgenden Beispielen erläutert :
Eine Asphaltprobe, die mit Ottawa-Sand vermischt und zum Verwittern nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt worden war, wurde bei 1630C vermischt und 300 und 650 h in einer Bewetterungsvorrichtung behandelt. Eine Probe wurde nach dem Vermischen und vor der Behandlung in der Bewetterungsvorrichtung und eine andere nach 300 und nach 650 h nach den oben beschriebenen Abriebversuchen zwecks Bestimmung des Abriebverlustes untersucht. Eine zurückbehaltene Probe, die 650 h in der Bewetterungsvorrichtung behandelt worden war, wurde in zwei Teile geteilt.
Der eine Teil wurde mit einer Emulsion behandelt, die 60 Gew.-Teile eines Öles der folgenden Zusammensetzung enthielt :
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<tb>
<tb> Stickstoffbasen <SEP> 17 <SEP> Gel.-%
<tb> Erste <SEP> Säureaffine <SEP> 17 <SEP> Gel.-%
<tb> Zweite <SEP> Säureaffine <SEP> 54 <SEP> Gel.-%
<tb> Paraffine <SEP> 12Gew.-%
<tb>
Die Emulsion enthielt 40 Teile eines wässerigen Mediums, bestehend aus 38, 80/0 Wasser, einem kat- ionischen oberflächenaktiven Mittel (ein quaternäres Fettammoniumsalz) in einer Menge von 0, 7 Gew.-% und einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel (ein Alkylphenyläthylenoxyd-Kondensationsprodukt) in einer Menge von 0, 5 Gew.- o.
Die zweite Probe wurde mit einer Emulsion behandelt, die 60 Teile eines Öles der Zusammenset-
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<tb>
<tb> Stickstoffbasen <SEP> 3, <SEP> 5%
<tb> ErsteSäureaffine <SEP> 6, <SEP> 5% <SEP>
<tb> Zweite <SEP> Säureaffine <SEP> 28, <SEP> 0%
<tb> Paraffine <SEP> 62,0go
<tb>
und 40 Teile der bei der ersten Probe verwendeten Wasserlösung enthielt.
Der verwitterte Asphalt wurde mit jeder Emulsion behandelt und dann 300 und 650 h lang erneut den Bewetterungsbedingungen ausgesetzt, wobei die unten angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.
Das Behandlungsverfahren, bei dem das 12% Paraffine enthaltende Öl verwendet worden war, wird in der folgenden Tabelle als Verfahren I bezeichnet. Die Emulsion wird auf zwei verschiedene ursprüngliche Asphalte, die unten als Asphalt A und Asphalt B bezeichnet werden und die vor dem Altern unterschiedliche Mengen von Paraffinen enthalten, aufgetragen, wobei beide Proben mit den gleichen Mengen Emulsion unter den gleichen Bedingungen behandelt werden. Entsprechende Ergebnisse sind in Tabelle 6 für die Behandlung angegeben, bei der ein 62,0 Grew.-% Paraffine enthaltendes Öl verwendet wurde. Dieses Behandlungsverfahren wird als Verfahren n bezeichnet.
Die Asphaltproben wurden nach dem oben beschriebenen Untersuchungsverfahren untersucht, wobei auch die Zusammensetzung der Asphaltproben vor dem Vermischen, nach dem Vermischen und nach 300-
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und beim 300-und 600stündigen Altern erhaltenen Proben wurden sowohl nach dem Verfahren I als auch nach dem Verfahren II erneuert, worauf die Versuche wiederholt wurden ; auch wurde der Abriebverlust unmittelbar nach der Behandlung und vor und nach der 300-und 650stündigenBehandlung in der Bewetterungsvorrichtung bestimmt. Die Zusammensetzung des gealterten Asphaltes nach 650 h wurde auch bestimmt.
In der Tabelle bezeichnet der Ausdruck "0 h" bei dem ursprünglichen Asphalt die Beendigung der Mischphase und bei dem erneuerten Asphalt den Zeitpunkt nach der Behandlung und vor dem Verwittern.
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Tabelle 6
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<tb>
<tb> Asphalt <SEP> A <SEP> Asphalt <SEP> B
<tb> Zusammensetzung*1
<tb> % <SEP> Paraffine <SEP> 4,6 <SEP> 11,9
<tb> % <SEP> Asphaltene <SEP> 1,5 <SEP> 8,4
<tb> % <SEP> Stiel.
<SEP> stoffbasen <SEP> 77 <SEP> 35,2
<tb> 0/0 <SEP> Erste <SEP> Säureaffine <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 19, <SEP> 5 <SEP>
<tb> % <SEP> Zweite <SEP> Säureaffine <SEP> 9, <SEP> 1 <SEP> 25,0
<tb> Zusammensetzung
<tb> % <SEP> Paraffine <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> 11,1
<tb> % <SEP> Asphaltene <SEP> 7,4 <SEP> 13,2
<tb> % <SEP> Stickstoffbasen <SEP> 73,4 <SEP> 38, <SEP> 8 <SEP>
<tb> % <SEP> Erste <SEP> Säureaffine <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP> 13,7
<tb> % <SEP> Zweite <SEP> Säureaffine <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> 23, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Zusammensetzung
<tb> % <SEP> Paraffine <SEP> 3,0 <SEP> 10, <SEP> 8 <SEP>
<tb> % <SEP> Asphaltene <SEP> 12,0 <SEP> 16, <SEP> 4 <SEP>
<tb> % <SEP> Stickstoffbasen <SEP> 70,6 <SEP> 36,4
<tb> % <SEP> Erste <SEP> Säureaffine <SEP> 6,8 <SEP> 13, <SEP> 2
<tb> % <SEP> Zweite <SEP> Säureaffine <SEP> 7,6 <SEP> 23,
2
<tb> Abrieb <SEP> *4
<tb> Nach <SEP> dem <SEP> Vermischen
<tb> Oh <SEP> 8 <SEP> 2
<tb> 300 <SEP> h <SEP> 24 <SEP> 6
<tb> 650 <SEP> h <SEP> 37 <SEP> 8
<tb> Zusammensetzung <SEP> *5 <SEP> *a <SEP> *b
<tb> % <SEP> Paraffine <SEP> 3,8 <SEP> 10, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 0/0 <SEP> Asphaltene <SEP> 10,9 <SEP> 14,9
<tb> 0/0 <SEP> Stickstoffbasen <SEP> 65, <SEP> 8 <SEP> 34,7
<tb> % <SEP> Erste <SEP> Säureaffine <SEP> 7,7 <SEP> 13,5
<tb> % <SEP> Zweite <SEP> Säureaffine <SEP> 11, <SEP> 8 <SEP> 26,0
<tb> Abrieb <SEP> 6 <SEP>
<tb> Oh.
<SEP> 25 <SEP> 2
<tb> 300 <SEP> h <SEP> 46 <SEP> 3
<tb> 650 <SEP> h <SEP> 53 <SEP> 4
<tb> Zusammensetzung'" <SEP> 7 <SEP>
<tb> % <SEP> Paraffine <SEP> 11,0 <SEP> 15, <SEP> 5 <SEP>
<tb> % <SEP> Asphaltene <SEP> 10, <SEP> 4 <SEP> 14,9
<tb> 0/0 <SEP> Stickstoffbasen <SEP> 61, <SEP> 5 <SEP> 33, <SEP> 4 <SEP>
<tb> % <SEP> Erste <SEP> Säureaffine <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 12,6
<tb> % <SEP> Zweite <SEP> Säureaffine <SEP> 10, <SEP> 4 <SEP> 23,6
<tb>
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Tabelle 6 (Fortsetzung)
EMI16.1
<tb>
<tb> Asphalt <SEP> A <SEP> Asphalt <SEP> B
<tb> Zusammensetzung <SEP> * <SEP> 8
<tb> % <SEP> Paraffine <SEP> 10, <SEP> 4 <SEP> 15, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 0/0 <SEP> Asphaltene <SEP> 13, <SEP> 3 <SEP> 16, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 0/0 <SEP> Stickstoffbasen <SEP> 61, <SEP> 2 <SEP> 33, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 0/0 <SEP> Erste <SEP> Säureaffine <SEP> 4, <SEP> 6 <SEP> 12,
1
<tb> % <SEP> Zweite <SEP> Säureaffine <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 23, <SEP> 2 <SEP>
<tb> *9
<tb> Abrieb
<tb> 0h <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP>
<tb> 300 <SEP> h <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP>
<tb> 650 <SEP> h <SEP> 4 <SEP> 1 <SEP>
<tb>
* 1 Zusammensetzung des Asphalts vor dem Vermischen mit Sand bei dem Abriebversuch ; * 2 Zusammensetzung des Asphalts, der aus dem Gemisch vor dem Altern extrahiert worden ist ; * 3 Zusammensetzung des Asphalts, der nach 650stündigem Altern extrahiert worden ist ; * 4 Abriebverlust * 5 Zusammensetzung des Asphalts, der aus einer erneuerten Probe nach 650stündigem Altern und
Erneuern nach dem Verfahren I extrahiert worden ist ; * 6 Abriebverlust der nach dem Verfahren I erneuerten Probe nach dem erneuten Altern der er- neuerten Probe für eine Dauer von 650 h ;
* 7 Zusammensetzung des Asphalts, der aus der nach dem Verfahren II erneuerten Probe vor dem erneuten 650stündigen Altern extrahiert worden ist ; * 8 Zusammensetzung des Asphalts, der aus der nach dem Verfahren II erneuerten Probe und nach erneutem 650stündigem Altern extrahiert worden ist ; * 9 Abriebverlust der Probe nach erneutem 650stündigem Altern der nach dem Verfahren II erneuer- ten Probe.
Die oben angegebenen Ergebnisse zeigen, dass als Folge des Mischvorganges eine wesentliche Erhöhung des Asphaltengehaltes von Asphalt A erfolgt. Die Erzeugung von Asphaltenen ist vorwiegend auf die Stickstoffbasen und die ersten und zweiten Säureaffine zurückzuführen. Es wird angenommen, dass der Verlust an Paraffinen auf eine Verdampfung der leichteren Öle zurückzuführen ist. Der Asphalt mit dem höheren Paraffingehalt zeigt bei allen Stadien der Bewetterung einen weitaus geringeren Abriebverlust.
Die Erneuerungsemulsion von Verfahren I, die Paraffine in einem geringen Mengenanteil und Stickstoffbasen, d. h. die sogenannten harzartigen Fraktionen, in einem hohen Mengenanteil enthält, liefert einen Asphalt, der praktisch den gleichen Paraffingehalt wie das Asphaltgemisch vor dem Altern aufweist. Der regenerierte Asphalt besitzt bei einer gleichen Alterung einen höheren Abriebverlust als der ursprüngliche Asphalt ; vgl. die unter 4 und 6 für Asphalt A angegebenen Abriebverluste. Wenn jedoch der Asphalt nach dem Verfahren II erneuert wird, wird ein Asphalt erhalten, dessen Alterungseigenschaften gegenüber denen des ursprünglichen Asphalts wesentlich verbessert worden sind, wenn beide Asphalte den gleichen Bewetterungsbedingungen ausgesetzt werden, vgl. hiezu die unter 4,6 und 9 für Asphalt A angegebenen Werte.
Bei Asphalt B wird ein ähnliches Ergebnis erhalten, vgl. hiezu die unter 4. 6 und 9 für Asphalt B angegebenen Werte. Der Asphalt mit dem höheren Paraffingehalt (Asphalt B) ist nicht nur gegen Verwitterung widerstandsfester und besitzt einen geringeren Abriebverlust als der Asphalt mit dem geringeren Paraffingehalt (Asphalt A), sondern bei der Erneuerung nach dem Verfahren I wird praktisch die ursprüngliche Zusammensetzung mit einer verbesserten Widerstandsfestigkeit gegen Verwitterung wieder hergestellt, vgl. hiezu die unter 6 und 4 für Asphalt B und unter 6 und 4 für Asphalt A angegebenen Ergebnisse.
Bei der Erneuerung nach Verfahren II, bei dem der Paraffingehalt des erneuerten Asphalts auf einen Wert oberhalb des Gehaltes des ursprünglichen Asphalts erhöht wird, wird sowohl mit Asphalt A als auch mit Asphalt B ein regenerierter Asphalt erhalten, dessen Alterungsneigung geringer als die des ursprünglichen
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Asphalts ist, vgl. hiezu die unter 9 für Asphalt A mit den unter 4 und 6 für Asphalt B angegebenen Ergebnisse.
Aus den angegebenen Ergebnissen geht auch hervor, dass der erneuerte Asphalt mit dem höheren Paraffingehalt (Asphalt B) im Vergleich zu einem erneuerten Asphalt mit einem geringeren Paraffingehalt eine wesentlich erhöhte Widerstandsfestigkeit gegenüber Verwitterung besitzt, vgl. hiezu die unter 5 und 6 für Asphalt A mit den unter 5 und 6 für Asphalt B angegebenen Werten und auch die unter 7, 8 und 9 für Asphalt A mit den unter 7,8 und 9 für Asphalt B angegebenen Werten.
In den folgenden Beispielen wird die Wirkung der Behandlung auf die Erneuerung von Strassen erläutert, die wesentlichen Wetterschaden erlitten haben : Beispiel 6 : Die Oberfläche einer 3 Jahre alten, in einer Asphalt-Mischanlage vermischten und im heissen Zustand aufgebrachten Asphaltpflasterung, die eine Dicke von etwa 5 cm hatte und als Taxiweg für Flugzeuge verwendet worden war, war brüchig und porös geworden. Es wurde versucht, diese
EMI17.1
"California"-Asphaltemulsionwurde :
EMI17.2
<tb>
<tb> 0, <SEP> 75% <SEP> kationisches <SEP> Emulgiermittel <SEP> (Fettamidoaminoaminpropionat)"Promeen <SEP> 2115", <SEP>
<tb> Process <SEP> Chemical <SEP> Co.
<tb>
0, <SEP> 72% <SEP> nichtionisches <SEP> Emulgiermittel <SEP> (Dodecylphenol-polyäthoxyathanol),"Pronon <SEP> 280", <SEP>
<tb> Process <SEP> Chemical <SEP> Co.
<tb>
50, <SEP> 56% <SEP> Wasser
<tb> 48, <SEP> 00% <SEP> Öl <SEP> der <SEP> folgenden <SEP> Zusammensetzung <SEP> : <SEP>
<tb> Stickstoffbasen <SEP> 12%
<tb> Erste <SEP> Säureaffine <SEP> 18%
<tb> Zweite <SEP> Säureaffine <SEP> 44%
<tb> Paraffine <SEP> 26%
<tb>
Nach dem Auftragen der Emulsion erschien die Pflasterung frisch und"lebendig"und zeigte keine Porosität oder Sprünge. Während des anschliessenden Winters und der Regenzeit bildeten sich in den benachbarten, nicht behandelten Abschnitten des Pflasters grosse Längsspalten, wobei sich das Zuschlagmaterial lockerte. Die erneuerten Abschnitte zeigten demgegenüber keine Schäden.
Beispiel 7: Eine verfallene Strasse, die Rissbildung zeigte und aus einem gesprungenen und brüchigen Asphaltpflaster unbekannter Herkunft bestand und die eine unterschiedliche Dicke zwischen etwa 7, 5 cm und 12, 5 cm und durchschnittlich von etwa 10 cm hatte, wurde erneuert, indem in einer Menge von etwa 1, 13 1 je 0, 84 m2 eine Emulsion aufgesprüht wurde, die praktisch die in Beispiel 6 angegebene Zusammensetzung hatte, jedoch eine Ölphase der folgenden Zusammensetzung enthielt :
EMI17.3
<tb>
<tb> Stickstoffbasen <SEP> 8%
<tb> Erste <SEP> Säureaffine <SEP> 140/0
<tb> Zweite <SEP> Säureaffine <SEP> zozo
<tb> Paraffine <SEP> 581o
<tb>
Seit einiger Zeit waren Strecken dieser Strasse durch Befahren mit schweren Fahrzeugen in Stücke mit einer Fläche von etwa 930 bis 1860 cm2 zerbrochen ;
der Rest der unregelmässigen Risse, die für eine verwitterte Strassenoberfläche typisch sind, blieb praktisch unbeeinträchtigt. Durch das Erneuerungsmittel wurde das-harte und brüchige Asphaltbindemittel der verfallenen Strasse ausreichend erweicht, so dass es in der gleichen Weise wie ein neues Pflastergemisch behandelt werden konnte.
In der folgenden Tabelle 7 ist die Asphaltzusammensetzung angegeben.
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Tabelle 7
EMI18.1
<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> (0/0)
<tb> Vor <SEP> dem <SEP> Erneuern <SEP> Nach <SEP> dem <SEP> Erneuern
<tb> Asphaltene <SEP> 26 <SEP> 23
<tb> Stickstoffbasen <SEP> 33 <SEP> 30
<tb> Erste <SEP> Säureaffine <SEP> 8 <SEP> 9
<tb> Zweite <SEP> Säureaffine <SEP> 19 <SEP> 19
<tb> Paraffine <SEP> 14 <SEP> 19
<tb> 0/0 <SEP> Asphalt <SEP> in <SEP> der
<tb> Pflasterung <SEP> 4, <SEP> 41 <SEP> 5, <SEP> 04 <SEP>
<tb>
Obwohl nur bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, können zahlreiche naheliegende Änderungen vorgenommen werden, ohne dass der Erfindungsbereich verlassen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Erneuern von verwittertem Asphalt mit einem Gehalt an Asphaltenen, Stickstoffbasen, ersten und zweiten Säureaffinen, dadurch gekennzeichnet, dass der verwitterte Asphalt mit einer wässerigen kationischen Emulsion einer von Asphaltenen praktisch freien Erdölfraktion vermischt wird, die paraffinische Fraktionen in einer Menge zwischen etwa 20 und etwa. 85 Gew. -0/0 der Erdölfraktion und einen entsprechenden Rest von Stickstoffbasen, ersten Säureaffinen und zweiten Säureaffinen enthält.
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