DE3817064C2 - Verfahren zur Herstellung von Bitumenpulver und/oder -granulat und dessen Verwendung - Google Patents

Description

Um Asphalt für Fußboden- und Straßenbeläge herzustellen, wurde bisher die bitumöse Masse im heißen Zustand mit den jeweils in Frage kommenden mineralischen Füllstoffen gemischt. Da hierbei das flüssige Bitumen den Füllstoff vollständig umschließt und die Hohlräume zwischen den Füllstoffpartikeln im wesentlichen ausfüllt, ist der Anteil des Bitumens im Asphaltestrich bzw. Straßenbelag verhältnis­ mäßig hoch. Dies bedingt wiederum eine verhältnismäßig geringe Druckfestigkeit. Ein weiterer Nachteil sind die unangenehmen Arbeitsbedingungen beim Aufbringen von Asphalt oder Bitumen auf Straßen, Böden und Dächer, da in allen Fällen eine heiße, übel riechende Masse verarbeitet werden muß, aus der gesundheitsschädliche Dämpfe entweichen.

Bei der Herstellung von dünnen Filmen, Membranen und Phasern aus Bitumen-Polypropylen-Mischungen mit überwiegendem Bitumenanteil ist es bekannt, beide Komponenten mit Trockeneis zu kühlen, im gekühlten Zustand die Mischung zu mahlen und dann zu extrudieren, wobei eine gleichmäßige schmelzflüssige Vermischung der Komponenten zustande kommt (Chemical Abstracts 1969, Vol. 71, No. 4, 137 43k).

Das bekannte Verfahren ist nicht übertragbar auf die Bitumenver­ arbeitung in der Bauindustrie. Dort wird keine homogene schmelz­ flüssige Vermischung hergestellt, sondern der Füllstoff bleibt unge­ schmolzen körnig erhalten. Er hat den überwiegenden Anteil und wird lediglich durch das Bitumen gebunden. Daher wäre auch eine gleichmäßige räumliche Verteilung der Körner beider Komponenten in einer gekühlten Mischung unzweckmäßig, denn bei Gewährleistung der Bindung können oder sollen normalerweise Hohlräume freibleiben. Schließlich müßten enorme Mehrkosten in Kauf genommen werden, um die große Masse der mineralischen Füllstoffe der Bauindustrie zusammen mit dem Bitumen im gekühlten Zustand zu zerkleinern.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches die Verarbeitung von Bitumen und Asphalt in der Bauindustrie erleichtert und die Herstellung von Schichten mit besonders niedrigem Bitumenanteil ermöglicht.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.

Der Vorteil des neuen Verfahrens liegt zunächst darin, daß sich das granulierte und/oder pulverisierte Bitumen im gekühlten Zu­ stand leicht und unter angenehmen Arbeitsbedingungen mit Füll­ stoffen mischen und auf die zu beschichtenden Flächen auftragen läßt. Außerdem lassen sich sehr homogene Mischungen herstellen. Besonders vorteilhaft kann es im Einzelfall sein, daß sich durch Vermischen des Füllstoffes mit körnigem statt flüssigem Bitumen extrem magere und entsprechend harte Gemische herstellen lassen. Die Bitumenpartikel brauchen die Hohlräume zwischen den Füll­ stoffpartikeln nur zu einem geringen Teil auszufüllen. Beim "Auftauen" bzw. Erhitzen zieht sich das wieder verflüssigte Bitumen infolge Kapillarwirkung in die Spalte und zu den Berüh­ rungsstellen der Füllstoffpartikel. Während dort sehr kurze und daher feste Brücken zwischen den Füllstoffpartikeln gebildet werden, bleiben die größeren Hohlräume zwischen diesen weit­ gehend frei. Am Ende sitzt das Bitumen gerade an den für die Verklebung der Füllstoffpartikel wichtigsten Stellen, während im übrigen der größte Teil der Hohlräume zwischen den Füll­ stoffpartikeln frei bleibt. Auf diese Weise lassen sich Asphalt­ beläge herstellen, die nur wenige Prozent oder gar weniger als ein Prozent Bitumen enthalten.

Eine zusätzliche Möglichkeit, den Anteil des Bitumens zu ver­ ringern, besteht erfindungsgemäß darin, daß dieser zunächst im flüssigen Zustand mit einem hier als Trägerstoff be­ zeichneten ersten Füllstoff gemischt wird, dessen Partikel vom Bitumen ganz umschlossen werden. Im anschließenden Verfahrens­ schritt der Abschreckung durch kryogenes Flüssiggas ergeben sich feste Körner, bestehend aus einem durch den Trägerstoff gebil­ deten Kern und einer durch das Bitumen gebildeten, jetzt harten Oberflächenschicht. Deren Volumen ist kleiner, als wenn das ganze Korn aus gefrorenem Bitumen bestehen würde, kann aber ebenfalls nach dem Mischen mit Füllstoffen als Binder zwischen den angren­ zenden Füllstoffpartikeln dienen. Es genügt wiederum eine sehr geringe Menge von mit Bitumen überzogenen Trägerstoffpartikeln, die im gekühlten Zustand sehr gleichmäßig mit dem vorgesehenen Füllmaterial gemischt werden. Danach wird die bituminöse Ober­ flächenschicht auf den Trägerstoffpartikeln aufgetaut oder er­ hitzt, zieht sich auch wieder teilweise noch weiter in enge Spal­ te zwischen angrenzenden Füllstoffpartikeln hinein und bildet kleine, kräftige Brücken zwischen den Füllstoffpartikeln unter­ einander, sowie zwischen diesen und dem Trägerstoff.

Wenn im folgenden von Bitumen im granulierten oder pulverisierten Zustand gesprochen wird, so soll darunter auch solches Bitumen verstanden werden, das einen Trägerstoff enthält.

Das erhitzte, flüssige Bitumen, dem gegebenenfalls zur Verflüs­ sigung noch Öl oder ein Lösungsmittel beigemischt sein kann, läßt sich auf einfache Weise bereits dadurch abschrecken und körnig zerkleinern, daß man es in ein Flüssiggas-Bad eingießt. Alternativ besteht die Möglichkeit, das Bitumen, ausge­ breitet auf einem Förderband, in ein Flüssiggas-Bad zu führen oder Flüssiggas über das Förderband fließen zu lassen. In allen diesen Fällen führt die Abschreckung des heißen, flüssigen Bitu­ mens dazu, daß es mehr oder weniger feinkörnig granuliert wird, ohne daß es eines besonderen Zerkleinerungsvorgangs bedürfte. Falls im Einzelfall gewünscht, kann jedoch das gefrorene, kör­ nige Bitumen durch Malen noch weiter verfeinert werden.

Die Bildung kleiner Bitumen-Partikel kann in einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung auch dadurch erreicht werden, daß das heiße, flüssige Bitumen durch wenigstens eine Strahldüse oder durch ein Schleuderrad zu Tropfen zerstäubt und diese durch Flüs­ siggas abgeschreckt werden. Hierzu kann man die durch das Zerstäu­ ben gebildeten Tropfen in das Flüssiggas fallen lassen oder mit ebenfalls zerstäubtem Flüssiggas in Kontakt bringen. Daneben ist eine indirekte Kühlung möglich, indem das Bitumen in einer Kühl­ kammer zerstäubt wird, deren Wände und/oder gasförmige Atmos­ phäre durch Flüssiggas auf niedriger Temperatur gehalten werden. Aus Kostengründen bietet es sich an, flüssigen Stickstoff als kryogenes Flüssiggas zu verwenden.

Die Weiterverarbeitung des körnigen bzw. pulverigen Bitumens richtet sich nach den jeweiligen Anwendungszwecken. Das Material läßt sich z. B. in Kühlbehältern zu Baustellen fahren, dort mit Füll- und Zuschlagstoffen in sehr gleichmäßiger Verteilung mischen und beispielsweise auf einem Fußboden als Estrich aus­ breiten. Es leuchtet unmittelbar ein, daß dabei der Umgang mit dem körnigen Material wesentlich angenehmer ist als mit heißem, flüssigen Bitumen bzw. Asphalt.

Alternativ kann das körnige Bitumen auch bereits im Werk mit Füll- und Zuschlagstoffen vermischt und die Mischung an die Bau­ stellen gefahren werden. Welches Verfahren im Einzelfall ange­ wendet wird, hängt auch von dem zum Einsatz kommenden Bitumen ab. Höhersiedendes Bitumen läßt sich länger bei Umgebungstempera­ turen als Pulver halten und in pulveriger Form zusammen mit Füll- und Zuschlagstoffen auf eine zu beschichtende Fläche auftragen. Andererseits kann es sich danach empfehlen, durch kurzzeitige Erwärmung mit z. B. einer heißen Platte oder Walze oder auch durch Mikrowellenbestrahlung, das Bitumen schneller bzw. über­ haupt erst auf diejenige Temperatur zu bringen, bei welcher die vorgesehene Bindung der Füllstoffe eintritt. Es sei aber an dieser Stelle angemerkt, daß man in der Praxis in vielen Fällen ohne eine solche nachträgliche Erwärmung der auf eine Fläche aufgetragenen pulverigen oder körnigen Mischung auskommt, da das Bitumen so ausgewählt und eingestellt werden kann, daß es einer­ seits bei Umgebungstemperatur ausreichend klebrig und fließ­ fähig wird, um die Füllstoffpartikel miteinander zu verkleben, andererseits mit derer zunehmender Benetzung und Verteilung in den Spalten des Materials sowie durch die Aufnahme von Staub auch zunehmend verfestigt wird. Die Kontaktierung zwischen Bitumen und Füllstoff kann in schwierigen Fällen dadurch erleichtert werden, daß letzterer vor dem Mischen mit dem körnigen oder pulverigen Bitumen mit Alkohol oder einem anderen Benetzungshilfsmittel be­ feuchtet wird.

Ein weiteres für den praktischen Einsatz bevorzugtes Auftrags­ verfahren sieht vor, daß das gekühlte, körnige bzw. pulverige Bitumen mit oder ohne Füllstoffe über eine Sprühpistole auf eine zu beschichtende Fläche aufgetragen wird, wobei die Sprüh­ pistole eine Heizeinrichtung aufweist oder mit Heißluft betrie­ ben wird, so daß das Bitumen nur kurzzeitig und unmittelbar beim Auftragen in ausreichendem Maße erwärmt wird, um die vorgesehene Bindungswirkung zu entfalten.

Außer den oben bereits erwähnten Anwendungen eignet sich das neue Verfahren auch zur Verfestigung von Schotterbetten z. B. beim Gleis- und Wegebau. Hierbei werden die Schottersteine durch das im körnigen Zustand mit dem Schotter gemischte Bitumen verklebt, während die inneren Hohlräume und die Wasserdurch­ lässigkeit des Schotters praktisch unverändert erhalten bleiben. Die miteinander in Verbindung stehenden,verhältnismäßig großen Hohlräume in einem Schotterbett bieten sogar die Möglichkeit, daß das pulverige oder körnige Bitumen nachträglich in ein be­ reits bestehendes Schotterbett eingebracht wird und dann nach Erwärmung auf die Umgebungstemperatur oder durch zusätzliche Erwärmung z. B. mittels Heißluft oder Mikrowelle, verflüssigt wird und die Schottersteine miteinander verklebt.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung von Bitumenpulver und/oder -granulat durch Abkühlen des flüssigen Bitumens, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Bitumen durch Inkontaktbringen mit der Kälte eines cryogenen Flüssiggases abgeschreckt und dabei granuliert und/oder pulverisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Bitumen in ein cryogenes Flüssiggasbad eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Bitumen auf einem Förderband durch das cryogene Flüssiggas abgeschreckt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband durch das Flüssiggasbad hindurchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Bitumen tropfenförmig in das cryogene Flüssigbad eingeleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als cryogenes Flüssiggas flüssiger Stickstoff verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem flüssigen Bitumen vor der Abschreckung ein Trägerstoff zugemischt wird.

8. Verwendung des Bitumenpulvers und/oder -granulates nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zur Herstellung von Asphalt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bitumenpulver und/oder -granulat bei Raumtemperatur mit wenigstens einem Füllstoff gemischt wird.

9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Bitumens am Asphalt weniger als 5%, vorzugsweise weniger als 1%, beträgt.

10. Verwendung des Bitumenpulvers und/oder -granulats nach Anspruch l oder 7 zum Ausbilden einer Schicht von Bitumen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bitumen auf einer Fläche verteilt wird, wobei das Bitumen während des Verteilens oder danach erwärmt wird.

11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Schotter dient.

12. Verwendung des Bitumenpulvers und/oder -granulats nach Anspruch 1 oder 7 zum Verfestigen von Schotterbetten durch Verfüllen der Schotterbetten damit.

13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß während oder nach dem Verfüllen eine Erwärmung des Schotterbet­ tes erfolgt.

14. Verwendung des Bitumenpulvers und/oder -granulats nach Anspruch 7 zum Herstellen von Estrich.