DE2721266A1

DE2721266A1 - Gemisch fuer die tragschichten beim strassenbau und dessen herstellung

Info

Publication number: DE2721266A1
Application number: DE19772721266
Authority: DE
Inventors: John Patrick Nicholson
Original assignee: Nicholson Realty Ltd
Current assignee: Nicholson Realty Ltd
Priority date: 1976-05-11
Filing date: 1977-05-11
Publication date: 1977-11-24
Also published as: US4038095A; GB1557905A; CA1083185A; ZA772798B; FR2351067A1; JPS531223A

Description

Diese Erfindung betrifft Materialien, welche als Tragschichten für die Oberflächenschicht beim Straesenbau geeignet sind, beispielsweise als Unterlage oder Unterbau für den Straßenbelag.

Beim Straßenbau ist eine zeitlang angenommen worden, daß die Unterlage für den Straßenbelag eine körnige Struktur aufweisen soll oder aus Kies oder Schotter bestehen soll. In jüngerer Zeit ist jedoch festgestellt worden, daß erhebliche Unterschiede in der Leistungsfähigkeit zwischen Tragschichten aus derartigen körnigen Materialien und Tragschichten auf der Basis von Zement/Zusatz oder auf der Basis von Biturnen/(Asphalt)/Zusatz bestehen. Wie in dem "Highway Research Beard Special Report 61E¹ mit dem Titel "The AASHO Road Test, Report 5, Pavement Research, publication 954" der National Academy of Sciences-National Research Council, festgestellt wird, besteht eine klare Überlegenheit der behandelten Tragschichten über unbehandelte Tragschichten. In jüngeren Jahren sind die behandelten

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . w. Weser Dlpl.-Phys. Or. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. . H.P. Brehm Dipl.-Chem. Or. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dlpl.-Ing. . P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner DlpMng. Dipl.-W.-Ing.

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Tragschichten allgemein als stabilisierte Tragschichten bekannt geworden.

In jüngeren Arbeiten ist beispielsweise die Verwendung von Asphaltgemisehen für alle Bestandteile der Straßenbefestigung oberhalb des Untergrundes vorgeschlagen worden (vgl. die , "Information Series Nr. 146, vom Juni 1968 des Asphalt Institutes). Mit Asphalt stabilisierte Tragschichten haben sich zu der häufigsten eingesetzten, stabilisierten Unterlage entwickelt, um eine flexible Oberflächenschicht, etwa aus Asphalt-Beton, abzustützen. Darüberhinaus ist Asphalt-Beton in weitem Umfang als Oberflächenerneuerungsmaterial bzw. Oberflächenausbesserungematerial für Betonstraßen eingesetzt worden.

Weiterhin ist vorgeschlagen worden, beim Straßenbau eine stabilisierte Tragschicht aus Kalk, Flugasche und Zusatz einzusetzen. Das Material für eine solche Tragschicht besteht aus einem Gemisch aus Kalk, Plugasche und sortiertem Zusatz in geeigneten Anteilen mit einem optimalen Feuchtigkeitsgehalt; die Stabilität dieses Gemisches wird durch eine Zementierungswirkung stark erhöht, welche auf den komplexen chemischen Reaktionen zwischen Kalk und flugasche in Gegenwart von Wasser beruht.

Die stabilisierten Tragschichten werden üblicherweise als Bestandteile der Straßenbefestigung unter der dem Abrieb

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ausgesetzten Straßenoberfläche verwendet, beispielsweise unter Straßenbelägen aus heiß vermischtem, heiß verlegtem Asphalt-Zement. Eine spezielle, abriebbeständige Oberflächenschicht ist erforderlich, um den hohen Scherbeanspruchungen standzuhalten, die beim Straßenverkehr auftreten; die stabilisierten Tragschichten bzw. der stabilisierte Unterbau gewährleisten jedoch die erforderliche Stabilität, um die Achsbelastungen abzustützen.

Eine wesentliche Beeinträchtigung einer erweiterten Verwendung von stabilisierten Tragschichten liegt jedoch in den hohen Energiekosten für die Herstellung dieser Materialien.

Zum Beispiel ist gut bekannt, daß die Herstellung von Portland-Zement, der für stabilisierte Tragschichten eingesetzt wird, erhebliche Mengen Kohle erfordert. In der Tat hat das "Department of Transportation" der Vereinigten Staaten von Nordamerika vorgeschlagen, daß Plugasche als Ersatz für einen Teil des Portlandzementes eingesetzt werden soll, der in Betontragschichten oder Zement-Zusatz-Tragschichten eingesetzt wird (vgl. Federal Highway Administration Notice N 5080.4 vom 17. Januar 1974).

Der für Asphalt-Zusatz-Tragschichten erforderliche Asphalt fällt bei der Erdölverarbeitung an und erfordert nicht nur den Einsatz von Erdöl, an dem ebenfalls Mangel besteht, sondern weiterhin hohe Energiemengen zu seiner Herstellung.

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In gleicher Weise erfordern die aus Kalk, Flugasche und sortiertem Zusatz bestehenden stabilisierten Tragschichten die Verwendung von Kalk, zu dessen Herstellung ebenfalls Kohle erforderlich ist. Solche Tragschichten sind deshalb lediglich in begrenzten Gebieten der Vereinigten Staaten von Amerika eingesetzt worden, wo sie wegen der Zugänglichkeit von Kalk und Flugasche wirtschaftlich wettbewerbsfähig sind.

Im Ergebnis heißt das, die hauptsächlich für die Herstellung stabilisierter Tragschichten eingesetzten Materialien erfordern erhebliche Energiemengen zu ihrer Herstellung und stehen teilweise nur in geringer Menge zur Verfügung. Aus diesem Grunde können diese Materialien als energie-intensiv bezeichnet werden. Es gibt Bestrebungen, die Verwendung solcher energie-intensiven Materialien beim Straßenbau zu vermeiden oder auf ein Minimum zu beschränken.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Gemisch aus Materialien für die Herstellung einer stabilisierten Tragschicht bereitzustellen, das eine harte, feste, dauerhafte Masse bildet, welche als Unterlage für den Straßenbelag zu dienen vermag, zu dessen Herstellung der Einsatz von energie-intensiven Materialien vermieden oder auf ein Minimum beschränkt wird, zu dessen Herstellung im Gegenteil Materialien eingesetzt werden, die üblicherweise als Ab— fallmaterialien angesehen werden und leicht zugänglich sind.

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Das grundlegende Konzept dieser Erfindung besteht darin, daß ein Gemisch für die Tragschichten beim Straßenbau bereitgestellt wird, das im wesentlichen aus Flugasche, Kalkofenstaub und Zusatz besteht, welches durch Puzzolanreaktionen eine harte, feste, dauerhafte Masse bildet, welche als Unterlage für die Straßenoberflächenschicht zu dienen vermag.

Zur Erläuterung der Erfindung dienen auch zwei Blatt Abbildungen mit den Fig. 1 bis 4; im einzelnen zeigen:

Fig. 1 in Form vom Kurven für verschiedene Gemische die Abhängigkeit der Bruchfestigkeit vom Alter bei der Druckprüfung;

Fig.2 mit einer Kurve die Abhängigkeit der Druckfestigkeit vom Alter bei einer Gefrier-Auftau-Untersuchung;

Fig. 3 mit einer Kurve die ausgeheilte Bruchlast in Abhängigkeit von der ursprünglichen Bruchlast bei einer Untersuchung zur selbsttätigen Ausheilung; und

Fig. 4 mit verschiedenen Kurven die erforderlichen Energiemengen für verschiedene Straßenbaumaterialien,

7ü9H47/1Ob6

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird für die Zusammensetzung, welche aufgrund von Puzzolan-Reaktionen eine dauerhafte Masse für Tragschichten bildet, Kalkofenstaub eingesetzt.

Der feste Abfall, der bei der Kalkherstellung entsteht, besteht hauptsächlich aus Kalkofenstaub. Dieser Staub enthält ein Gemisch aus roher, dem Ofen zugeführter Beschickung, aus teilweise calciniertem Material und aus feinverteiltem Material. Es hat keinen Zweck, diesen Staub in den Ofen zurückzuführen, da der Staub zu fein ist und den Ofen ohne wesentliche Einwirkung erneut bis zum Abscheider durchläuft. Bis zu ungefähr 15% der eingesetzten Ausgangsmaterialien können als Staub abgeschieden v/erden. Es ist üblich, diesen Staub als Abfallmaterial auf Halde zu lagern, wo es eine Gefährdung für die Umwelt und eine Quelle für Störungen und sonstige Beeinträchtigungen darstellen kanr:.

Obwohl die chemischen Reaktionen, die bei der Weiterverarbeitung von diesem Kalkofenstaub auftreten, nicht vollständig bekannt sind, besteht typischer Kalkofenstaub aus den nachfolgenden Bestandteilen:

Calciumoxid (CaO) Magnesiumoxid (MgO) Schwefel (S) Carbonat (C0_?)

Anteile die zu einem Glühverlust führen und

verfügbarer Kalk (Lime) 7 Ü HH 4 7 '1HbB

Im einzelnen werden für typische Kalkofenstaub-Proben die nachfolgenden Analysen erhalten:

Probe CaO MgO S CO₂ Glüh- verfügbarer SO₃ Nr. verlust Kalk

1 43,39 29,82 0,80 22,30 24,60

2 37,54 27,10 - 17,72 26,99

3 35,86 26,20 - 12,84 30,15

4 35,85 32,03 0,77 21,50 34,66

5 43,42 32,24 0,82 13,00 22,92

6 35,86 25,99 0,41 21,80 36,38

7 39,50 30,02 0,74 17,58 26,78

8 35,58 25,39 0,23 18,96 35,78

9 40,90 30,02 0,78 11,02 24,46

39,22 25,99 0,95 22,20

37,54 28,00 0,60 19,00

35,99 27,80 1,20 - 31,86

40,62 30,72 0,62 - 25,53

Mittel 38,55 28,56 0,70 17,99 29,10 12,64

Max. 43,42 32,24 1,02 22,30 36,38 20,17

Min. 35,58 25,39 0,23 11,02 22,92 8,29

Bereich 7,84 6,85 0,79 11,28 13,46 11,88

Bereichsmitte 39,50 28,81 0,62 16,66 29,65 14,23

7 Il HH 4 7 ' 1 I! ι, β

17,58	—
10,98	3,43
8,29	4,99
8,63	-
20,17	-
7,96	-
15,58	-
8,68	-
15,54	-
11,43	-
13,22	-
9,75	-
16,58

Nachdem die erfindungsgemäßen Gemische mit Wasservermischt worden sind, und die Puzzolan-Reaktion abgelaufen ist, wurden die erhaltenen Produkte entsprechend der ASTM-Prüfnorm C-593 (für Plugasche und andere Puzzolane in Verbindung mit Kalk) untersucht; hierbei wurde festgestellt, daß die Zusammensetzungen die geforderten Werte erfüllen oder übertreffen.

In Verbindung mit stabilisierten Tragschichten ist der Ausdruck "Flugasche" gut bekannt; im Rahmen dieser Unterlagen sollen damit die feinteiligen Ascherückstände bezeichnet werden, die bei der Verbrennung von pulverisierter Kohle oder Braunkohle (Lignit) anfallen; diese Asche wird mit den Abgasen aus dem Ofen, in dem die Kohle verbrannt worden ist, ausgetragen und aus den Gasen mittels üblicher Abscheidevorrichtungen, wie etwa einem elektrisch arbeitenden Abscheider, abgeschieden. Auch die feinpulverisierten Aschen, die bei der Verbrennung von öl oder bei der Verbrennung von Abfällen in großen Müllverbrennungsanlagen anfallen, sowie natürliche Puzzolane können ebenfalls im Rahmen der beschriebenen Verfahren eingesetzt werden, soweit die chemischen Bestandteile diese Materialien in einem vernünftigen Ausmaß mit der Zusammensetzung von Flugaschen aus pulverisierter Kohle vergleichbar sind. Die Flugasche wird üblicherweise in einem solch feinverteiltem Zustand erhalten, daß gewöhnlich wenigstens 70 Gew.-% ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von

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75 ^un passieren; allerdings können die Aschen aus Müllverbrennungsanlagen auch beträchtlich gröber ausfallen. Die Flugasche kann auch als "künstliches Puzzolan" bezeichnet werden, um diese von den "natürlichen Puzzolanen" zu unterscheiden.

In Verbindung mit den Zusammensetzungen für den Unterbau von Straßen ist der Ausdruck "Zusatz" (Aggregate) ebenfalls gut bekannt und bezieht sich auf natürliche oder künstliche anorganische Materialien, von denen die meisten gegenüber Plugasche und Kalk im wesentlichen chemisch inert sind, und die in Wasser im wesentlichen unlöslich sind. Zu typischen Zusätzen gehören Kalkstein, Sand, Hochofenschlacke, Kies, synthetischer Zusatz und andere ähnliche Materialien.

Im Rahmen dieser Erfindung können die Zusätze zu einem weiten Bereich von verschiedenen Sorten und Kornabstufungen gehören; hierzu gehören verschiedene Sorten von Sand, Kies, zerstoßene Steine und verschiedene Arten von Schlacke. Die Zusätze sollen eine solche Kornabstufung bzw. Teilchengrößeverteilung aufweisen, daß nach dem Vermischen mit Kalkofenstaub, Flugasche und Wasser ein Gemisch erhalten wird, das unter Einwirkung
der Verdichtungseinrichtung mechanisch beständig ist und unter den Einsatzbedingungen zu hoher Dichte verdichtet werden kann. Der Zusatz bzw. Zusatzstoff soll frei von schädlichen organischen oder chemischen Substanzen sein, welche die angestrebte chemische Reaktioji zwischen dem Kalkofenstaub, der Flugasche

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und Wasser nachteilig beeinflussen könnten. Weiterhin soll der Zusatz vorzugsweise aus harten, dauerhaften Teilchen bestehen, welche frei von weichen oder zerfallenen Teilchen sind.

Es wurde festgestellt, daß ein bevorzugtes Gemisch aus den nachfolgenden Bestandteilen besteht:

Gew.-96 des Trockengewichtes

Kalkofenstaub 896

Flugasche 1296

Zusatz 80%

Summe 10096

Sofern das Gemisch als stabilisierte Tragschichten beim Straßenbau eingesetzt wird, können vorzugsweise die nachfolgenden Bereiche für die einzelnen Bestandteile vorgesehen werden:

Gew.-96 des Trockengewichtes

Kalkofenstaub 5 bis 1596

Flugasche 10 bis 1496

Zusatz 71 bis 8596

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Wie bereits oben angedeutet, wurden Untersuchungen entsprechend der ASTM-Prüfnorm C-593 durchgeführt. Im einzelnen wurden die Testproben mittels einem mechanisch arbeitendem Verdichter geformt, zu dem ein 4,5 kg schwerer Hammer gehört, der aus einer Höhe von 45 cm herunterfällt. Das Material wurde in drei gleichen Schichten in die Form eingebracht und mittels 25 Hammerschlägen pro Schicht verdichtet. Die Verdichtungseinrichtung weist einen rotierenden Drehtisch auf, um die Hammerschläge gleichmäßig über die Oberfläche der zu verdichtenden Schicht zu verteilen.

Im Anschluß an die Formgebung wurden die Proben sorgfältig aus der Form herausgenommen, gewogen, in einem Kunststoffbeutel verschlossen, mit einer Identifizierung versehen und in einem Ofen bei einer konstanten Temperatur von 38°C bis zur Untersuch-ung aufbewahrt und ausgehärtet. Aus jedem Gemisch wurden zwei Zylinder für die Untersuchungen .nach einer Aushärtedauer von 7, 14 und 28 Tagen eingesetzt. Nach der Entfernung aus dem Ofen, wurden die Proben 4 Stunden lang in Wasser untergetaucht, und dann wieder aus dem Wasser herausgenommen. Anschließend ließ man die Proben auf einer nicht-absorbierenden Oberfläche abtropfen, versah die Proben mit einer Kappe und führte die Untersuchung dann innerhalb 1 Std. nach Herausnahme aus dem Waseer durch. Die zur Ausbildung der Kappe verwendete Verbindung ist unter der Bezeichnung "Hydro-Stone" bekannt und stellt ein schnell aushärtendes Material auf Kalkbasis dar. Um an den einzelnen Proben gerade, parallele Kappen

70 9 8Λ 7/10 ö 6

zu erzeugen, wurde eine Glasplatte verwendet.

Die Ergebnisse der verschiedenen Untersuchungen an den verschiedenen Zusammensetzungen sind nachfolgend aufgeführt:

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Beispiel 1

Gemisch aus

Kalkofenstaub 5%

Plugasche I896

sortiertem Zusatz

(max.Teilchengröße 19 mm) 7796

o Diese Gruppe von Prüfzylindern wurde im Rahmen von Versuch Nr. 1 untersucht.

-» Versuch Zylinder Feuchtigkeits- Trockengew. 96-Anteile vom Bruchlast Druckfestigkeit ° Nr. Nr. gehalt (%) (g/cm') max. Trockengew. (kg) (kg/cm )

11	7,6	2,063	99,5	1984	24,6	ro
12	7,6	2,066	99,7	3379	41,8	ro
13	7,6	2,058	99,3	3198	39,4	N> CD
14	7,8	2,060	99,4	X		(J)
15	7,8	2,073	100,0	3538	43,6
16	7,8	2,038	98,3	3572	43,9

	X Probe Nr.	4 wurde vor Ablesung	der Bruchlast	zerstört

Beispiel 2

Gemisch aus

Kalkofenstaub Flugasche sortiertem Zusatz (max. Teilchengröße 19 mm)

Versuch Nr. 2	Versuch Nr. 3
6%	5%
18%	12%
76%	83%

Diese Gruppe von Prüfzylindern wurde im Rahmen der Versuche Nr. 2 und 3 untersucht.

Versuch Zylinder Feuchtigkeiten Trockengew· ^-Anteile vom Bruchlast Druckfestigkeit Nr. Nr. gehalt (%) (g/cm⁵) max. Trockengew. (kg) (kg/cm²)

21	7,5	2,039	99,7	1644	20,4	ro
22	7,5	2,047	100	3860	47,8	ro CD CD
23	7,5	2,025	98,9	5704	70,3
31	9,5	2,134	99,9	1281	15,8
32	9,5	2,116	99,1 .	1633	20,0
33	9,5	2,121	99,3	1474	18,3

Beispiel 3

Gemisch aus

Kalkofenstaub Plugasche

sortiertem Zusatz

(max. Teilchengröße 19 mm) 6% (Gew.-90

6%

88%

Diese Gruppe von Prüfzylindern wurde im Rahmen der Versuche 4 und 5 untersucht

-> Versuch Zylinder Feuchtigkeit! Hr. Er· gehalt (ίί)

Trockengew. ^Anteile vom Bruchlast Druckfestigkeit (g/cm⁹) max· Trockcngev. (kg) (kg/cia )

41
42
43

8,8 8,8 8,8 2,177
2,164
2,169

99,9
99,3
99,6

2222
2359
1928

27,4 29,2 23,9

51
52
53

Mittelwert

8,5 8,5 8,5 2,171 2,179 2,174

99,6
100
99,8

2177
2120
1712

26,7 26,0 21,1

25,6

Beispiel Gemisch aus

Kalkofenstaub Flugasche

sortiertem Zusatz (max.Teilchengröße 19 mm) 8% (Gew.-%) 12%

8096

Diese Gruppe von Prüfzylindern wurde im Rahmen von Versuch Nr. 6 untersucht.

_> Terenoh

Kr.

Feuchtigkeitegtholt (;·)

61
62
63
64
65
66

8,4 8,4 8,4 8,6 8,6 8,6

2,092 2,083 2,074 2,089 2,079 2,076

teile voa	Broelilact
t&ockoagov·	(fcs)
99,5	5307
99,1	5409
98,7	5987
99,4	5194
98,9	4899
98,8	5307

65,4 66,8 73,8 64,0 60,0 65,4

Mittelwert

2,082 66,1

Beispiel 5

Gemisch aus

Kalkofenstaub
Flugasche

sortiertem Zusatz (max. Teilchengröße 19 mm)

8% (Gew.-#)
82%

Diese Gruppe von Prüfzylindern wurde im Rahmen von Versuch Nr. 7 untersucht.

_* Yercuoh Zylinder Feuchtigkeit©·
° ItTm Sr· cchslt CfO

71
72
73
74
75
76

Mittelwert

8,7
8,7
8,7
8,5
8,5
8,5

2,081 2,078 2,065 2,086 2,068 2,078

2,076

tolle vosa	liruchlaot
Srockcaccv.	*Cs>**
99,7	3583
99,5	4150
98,9	4309
99,9	3266
99,1	3969
99,5	3629

44,3 51,3 53,1 40,4 49,2 45,0

47,1

Die Versuchsergebnisse sind mit Fig. 1 und der nachfolgenden Tabelle dargestellt:

Bestandteile

Gew.-?6 des Trockengewichtes

12 3 4 5 6 7

Zusatz 86 86 86 86 81 80 79 Flugasche 7,6 6,0 11,0 11,0 11,0 11,0 11,0. 11,0

aus dem

Abscheider 6,4 8,0 - - 8,0 9,0 10,0 20,0

hydrati-

sierter

Kalk 3,0 3,0

Darüberhinaus wurde der Taupunkt und der Gefrierpunkt entsprechend der ASTM-Prüfnorm C-593 bestimmt. Hierzu wurden insgesamt vier Versuche durchgeführt, und jeweils zwölf Gefrier-Tau-Zyklen durchgeführt. Die ermittelten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt:

•709 847/ 1 ObS

-ι —k _k —k _i _t _* -a —k —k -* —k VOVOvDvOvOVO 00 00 00 00 09 09 _t _* _t _* .jl _». oooooo onvji-ovjj ro -* onvji-ovjj ro -* on vn -o vji ro -* ctwji-ovjj ro-»

ro ro ro ro ro ro _*-»-*

ro ro ro ro ro ro

000000090000 090000000000 VOVOVOVOVOVO 000009090900

-3-ο-ο vo vo vo _k_*_krororo

00 00 GO CD 03 03 000900000009 000009000000 000009090000

-ι _* _t .a -* -ι -j. —ι -a. -a -^ —it -j. .λ _* —k -j» -λ _a -χ -^ i.^ -^ -λ

ro ro ro ro ro ro ^^rorororoΓO OOOOOO OOOOOO

ro ro ro ro ro ro rorororororo ro ro ro ro ro ro ro ro ro ro ro ro

oooooo oooooo oooooo -k-i-i-k-*-k

VO-JCO-O-000 -J-JCOON-J-J COVOOO-JCD-J ■*· VjJ V>J V>J J^ Λ3

> D £· co co v>i v>a ο v» VJi -^ ο -0Γο-οσ\-*σΝ roro-jvjiotr»

O	-JVJl ON	ro ro ro	-OVJlVJl VjJ On-O	-»rotvj	-ovji-o vo-ovji	ro ro ro	VJI	VJlVJl-O v>J ro co	ro ro ro
co cc	ro -»-ο	*VJl-Ov) O-3-0**	onVo	WWW VOOO OO Oro -O O-J	■O VJl VO	*_ ro -»· -O -J 00**	-O-O-O	^)^)O 00 VJl ΟΛ

O	-fcCTNro	■O VjJ VjJ	-»po	pOj*
*(J-*		ro <o on ro VJi-j	OONON VO CO 09	ro ON-O
cn	VJ4-k OOOO	ro -* -* -»-0 00	VJIVjJVjJ	VjJOVJI
			27,8	VJl VjJ·
			00 ro

VO Prüfzylinder Nr. Zusatz Nr.

% Feuchtigkeit % "Kalk"

% Flugasche

Trockendichte (g/cm⁵)

Druckfestigkeit (1) (kg/cm²)

ursprüngl. Trockengewicht (kg)

Gew.-Verlust nach 12 Gefrier-Auftau-Zyklen (kg)

Gew.-Verlust (%) nach 12 Gefrier-Auftau-Zyklen

Druckfestigkeit (kg/cm²) nach 12 Gefrier-Auftau-Zyklen

Druckfestigkeit (2) nach erneuter Aushärtung (kg/cm )

ro· ro

ro

σ>

(1) Druckfestigkeit nach einer Aushärtedauer von 7 Tagen bei 38⁰C;

(2) im Anschluß an die 12 Gefrier-Auftau-Zyklen 21 Tage lang bei 38°C ausgehärtet;

(3) nach Beendigung von 12 Gefrier-Auftau-Zyklen wurden die Proben 85 und 86 5 Tage lang an Luft ausgehärtet und im Anschluß daran die weiteren Untersuchungen durchgeführt.

Mit der nachfolgenden Tabelle werden die Ergebnisse der Gefrier-Auftau-Untersuchung angegeben:

Zusatz Flugasche Trock.Dicht. mitti.Gew. mitti.Druck-Nr. (96) (g/cm) Verlust (#) festigkeit

im Mittel mitti.Abweich.nach 12 Zyklen (kg/cm²)

1	10	2,135	0,0058	4,0	49.1
2	10	2,084	0,0087	3,7	51,0
1	12	2,073	0,0059	18,7	51,2
2	12	2,083	0,0001	16,0	62,9

DarÜberhinaus wurden an gewissen Prüfzylindern des Versuchs Nr. 6, die 896 abgeschiedenen Kalkstaub, 1296 Flugasche und 8096 Zuatzstoff enthielten, Untersuch-ungen zur selbsttätigen Ausheilung durchgeführt. Der Prüf zylinder Nr. 66 war durch

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die ursprüngliche Druckprüfung zu stark beschädigt, um noch "ausgeheilt" zu werden; die restlichen fünf konnten jedoch hierzu eingesetzt werden.

Soweit bekannt ist, gibt es bislang keine standardisierte Prüfmethode zur Bestimmung der selbsttätigen Ausheilung. Die vorgesehenen fünf Zylinder wurden 8 Tage lang in Wasser eingeweicht und anschließend in Dosen eingeschlossen und darin 7 Tage lang in einem Ofen bei 38⁰C ausgehärtet. Nach Beendigung der Aushärtung im Ofen wurden die Prüfzylinder versehentlich 4 Tage lang bei Raumtemperatur stehengelassen, bevor die Festigkeitsuntersuchungen durchgeführt wurden.

Alle Prüfzylinder waren natürlich als Folge der ursprünglichen Festigkeitsprüfung zerbrochen und leicht deformiert. Zur "Ausheilung" der Zylinder wurden keine anderen Maßnahmen vorgenommen, als die im vorhergehenden Absatz beschriebenen. Die ursprünglichen Kappen wurden an ihrem Platz belassen und erneut verwendet. Die ermittelten Ergebnisse sind mit der nachfolgenden Tabelle aufgeführt:

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Prüfzylinder Bruchlast (kg) Druckfestigkeit (kg/cm ) Klassifizierung (Rank) "ausgeheilt" Nr. ursprünglich "ausgeheilt" ursprünglich "ausgeheilt" ursprünglich "ausgeheilt" ursprünglich

	61	5307	5806	65,4	71,3	3	4	1,09
	62	5409	6282	66,8	77,3	2	2	1,16
	63	5987	6940	73,8	85,1	1	1	1,15
O CD OP	64	5194	6010	64,0	73,8	4	3	1,15
	65	4899	5046	60,4	62,2	5	5	1,03 *o
O ir C7>	Mittelwert			66,1	73,8			1,12

to

ro

ro cn

Die Ergebnisse dieser Versuche sind auch mit Fig. 3 dargestellt.

Im Ergebnis folgt aus obigen Untersuchungen, daß die erfindungsgemäßen Gemische eine stabilisierte Tragschicht ergeben, welche hinsichtlich ihrer Festigkeit und Leistungsfähigkeit mit stabilisierten Tragschichten, die mittels Zement-Zusatz oder Kalk-Flugasche-Zusatz stabilisiert worden sind, vergleichbar sind, obwohl sie nicht so energieintensiv sind. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Gemische kann zu geringeren Kosten erfolgen, als die Herstellung der überwiegend verwendeten Tragschichten mit Asphalt-Zusatz. Somit ermöglicht der Einsatz der erfindungsgemäßen Gemische die Verwendung von Asphalt als Material zur Oberflächenausbesserung und/oder Erneuerung sowie als schwerer Brennstoff für industrielle Anwendung.

Mit Fig. 4 ist in Form von Kurvenzügen der Energiebedarf (in 1 Milliarde BTTJ-Einheiten) pro Meile Straßenlänge in Abhängigkeit von der Dicke der verschiedenen Straßenbelagsmaterialien dargestellt; die Angaben sind dem "Highway Research Circular" mit dem Titel "Fuel Usage Factors for Highway Construction", Nr. 158 vom Juli 1974 entnommen. Dieser Darstellung kann ohne weiteres entnommen werden, daß Gemische mit Asphalt, Beton und Zement beträchtlichen

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Energiebedarf aufweisen und lediglich körnige Tragschichten oder Unterbauschichten aus Zusatzstoff einen minimalen Energiebedarf für den Transport, die Ausbreitung, die Verdich tung und Fertigstellung aufweisen. Als Folge davon erfordert die Herstellung der erfindungsgemäßen Gemische einen minimalen Energieaufwand, wodurch die erfindungsgemäßen Gemische den energie-intensiven Materialien für die bislang eingesetzten' stabilisierten Tragschichten überlegen sind.

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Claims

BLUMBACH · WESER . BEHGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH · BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 2 7 2 1 2 G G

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Gemisch für die Tragschichten beim Straßenbau und dessen Herstellung

Patentansprüche:

(1.) Ein Gemisch für die Tragschichten beim Straßenbau, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch imvresentlichen aus Flugasche, Kalkofenstaub und einem Zusatz besteht, und durch Puzzolanreaktionen eine harte, feste dauerhafte Masse bildet, welche als Unterlage der Straßenoberfläche zu dienen vermag.

München: R Kramer Dipl.-lng. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nal. · P. Hirsch Dipl.-Ing. - KP. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-lng. - P. Bergen Dipl.-lng. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-lng. Dipl.-W.-Ing.

7 (J 9 H 4 7 / 1 Cl b 6 ORIGINAL INSPECTED
2. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz den Hauptbestandteil des Gemisches darstellt.
3. Gemisch nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, jeweils bezogen auf das Trockengewicht, der Anteil an Flugasche ungefähr 10 bis 14%, der Anteil an Kalkofenstaub ungefähr 5 bis 15% und der Anteil an Zusatz ungefähr 71 bis 85% ausmacht.
4. Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß, jeweils bezogen auf das Trockengewicht, der Anteil an Flugasche 12%, der Anteil an Kalkofenstaub 8% und der Anteil an Zusatz 80% ausmacht.
5. Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 4_t dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein kleiner Anteil an Calciumchlorid vorgesehen ist.
6. Ein Gemisch für die Tragschichten beim Straßenbau, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch im wesentlichen aus Kalkofenstaub und Zusatz besteht.
7. Ein Gemisch für die Tragschichten beim Straßenbau, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch im wesentlichen aus Puzzolan, Kalkofenstaub und Zusatz besteht, und durch Puzzolanreaktionen eine harte, feste, dauerhafte Masse bildet, welche als Unterlage der Straßenoberfläche zu dienen vermag.

7'Cl 9 tU 7 /1 0 b 6
8. Verfahren zur Herstellung eines Gemisches nach den Ansprüchen 1 Ms 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kalkofenstaub, Flugasche, Zusatz und Wasser miteinander vermischt werden, das erhaltene Gemisch verdichtet wird und man das Gemisch bei Raumtemperatur reagieren läßt, um eine harte, feste, dauerhafte Masse zu bilden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Kalkofenstaub, Flugasche, Zusatz und Wasser miteinander vermischt werden, wobei der Anteil an Flugasche ungefähr 10 bis 14% des Trockengewichtes ausmacht, und der Anteil an Kalkofenstaub ungefähr 71 bis 85% des Trockengewichtes ausmacht, das erhaltene Gemisch verdichtet wird, und man das Gemisch bei Raumtemperatur reagieren läßt, um eine harte, feste, dauerhafte Masse zu bilden.

70 9 847/10b6