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Dokumentenidentifikation DE10117437A1 17.10.2002
Titel Verfahren zur Verhinderung winterlicher Glättebildung auf Verkehrsflächen sowie Bitumenemulsion
Anmelder Kämereit, Wilhelm, Dipl.-Ing., 40229 Düsseldorf, DE;
CTW-Strassenbaustoffe AG, Muttenz, CH
Erfinder Kämereit, Wilhelm, Dipl.-Ing., 40229 Düsseldorf, DE;
Grimm, Claude, Dipl.-Ing., Beurnevésin, CH
Vertreter P.E. Meissner und Kollegen, 14199 Berlin
DE-Anmeldedatum 03.04.2001
DE-Aktenzeichen 10117437
Offenlegungstag 17.10.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.10.2002
IPC-Hauptklasse C10C 3/02
IPC-Nebenklasse C09K 3/18   E01C 11/24   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung winterlicher Glättebildung auf Verkehrsflächen, wobei auf die Verkehrsfläche eine Bitumenemulsion aufgespritzt wird, die ein Auftaumittel enthält, das nach der Trocknung der Emulsion in der Bitumen-Trockenmasse eingebettet verbleibt und nach und nach infolge der Versprödung des Bitumens bei sinkenden Temperaturen und sich dabei bildenden Mikrorissen und durch Abrieb unterstützt freigegeben wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung winterlicher Glättebildung auf Verkehrsflächen sowie eine Bitumenemulsion zur Anwendung bei diesem Verfahren und ein Fahrzeug zur Ausbringung der Bitumenemulsion.

Es ist bekannt, bei aus den Witterungsverhältnissen heraus entstehenden Glättebilungserwartungen Salz zu streuen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass nicht immer rechtzeitig und dabei verkehrsflächendeckend gestreut werden kann. Ausserdem besteht erfahrungsgemäß das Problem, dass bei zu frühzeitiger Streuung das Salz nicht an der Fahrbahn haftet und durch den rollenden Verkehr zu einem großen Teil von der Fahrbahn geweht wird, oder dass bei zu später Streuung ein Großteil des Streumittels zusätzlich für die Umwandlung des bereits entstandenen Glättepotentials (Schnee, Eis) in Wasser verbraucht wird, bevor es seinem eigentlichen Zweck, dem Verhindern einer Verbindung von Fahroberfläche mit dem Glättepotential, dient. Das ist ein ökonomischer und ökologischer Nachteil dieses derzeit überwiegend angewendeten Verfahrens.

Ferner ist es bekannt, dem Asphalt vor seinem Aufbringen als Fahrbahndeckschicht Salze zuzumischen, die den Gefrierpunkt an der Fahrbahnoberfläche um 2 bis 3°C herabsetzen. Dieses Verfahren ist sehr teuer und wird daher z. Zt. nur selten an örtlich begrenzten Fahrbahnabschnitten mit besonders häufigen winterlichen Verkehrsbeeinträchtigungen angewendet. Hinzu kommt bei diesem Verfahren noch eine Beeinträchtigung der Wirkintensität durch unterschiedliche Asphaltrezepturen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Winterhalbjahr wirksame, in dieser Zeit permanent vorhandenen Wirkstoffmenge gegen winterliche Glättebildung auf Verkehrsflächen in besonders wirtschaftlicher Art und Weise an der Fahrbahnoberfläche zu positionieren.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorzugsweise Weiterbildungen und Einzelheiten der zur Anwendung kommenden Bitumenemulsion ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. den Ansprüchen 7 und 15.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren beseitigt die vorstehend beschriebenen Nachteile und ist außerdem sehr wirtschaftlich. Erstaunlicherweise läßt sich in eine Bitumenemulsion mit 50 M% Wasser soviel hydrophobiertes Salzmehl einmischen, dass die Trockenmasse an der Fahrbahnoberfläche mehr als 55 M% Salz enthält. Weil diese Salz-Bitumen-Emulsion von hoher Lagerstabilität ist, einen sehr hohen Benetzungsgrad besitzt und eine niedrige Viskosität aufweist, kann sie problemlos in sehr dünnen Schichten, d. h. dünner als 0,3 mm aufgespritzt werden. Dadurch entsteht keine die Benutzbarkeit reduzierende Veränderung der allgemeinen Griffigkeit der behandelten Fahrbahnoberfläche. Die erfindungsgemäße Bitumenemulsion ist so "wasserbegierig", dass sie auch auf feuchte Oberflächen aufgespritzt werden kann, ohne dabei einen Haftverlust zu erleiden. Aufgebracht werden kann die erfindungsgemäße Bitumenemulsion mit einer im Prinzip serienmäßigen Spritzrampe, die beheizbar ist und deren Düsenkonstruktion auf die, im Vergleich mit den gängigen Einsatzanforderungen, sehr geringen Spritzmengen ausgerichtet ist. Außerdem soll sie über die Möglichkeit verfügen, in den Spritzvorgang eine Additivzugabe einbeziehen zu können. Dieses Additiv ist dazu vorgesehen, unter bestimmten Witterungsbedingungen den Trocknungsprozess an der Salzemulsionsoberfläche zu beschleunigen. Um zu verhindern, dass Strassenmarkierungen mit der schwarzen Emulsion überspritzt werden, kcmnen diese die entsprechenden Flächen abdeckenden Spritzdüsen - optisch gesteuert - ab- bzw. zugeschaltet werden.

Nachfolgend sollen Versuchsergebnisse beschrieben werden.

  • a) Es wurde eine kolloidale Emulsion aus 50 M% Bitumen und 50 M% Wassar, mit Bentonit als anorganischem Emulgator und Ligninsulfonat als Dispergierhilfsmittel, hergestellt.
  • b) NaCl wurde auf eine durchschnittliche Mahlfeinheit von 63 µm zerkleinert und mit Mg-Stearat (4 M% bezogen auf NaCl) hydrophobiert.
  • c) Im Verhältnis 40 M% zu 60 M% wurde das hydrophobierte Salzmehl mit der Bitumenemulsion gemischt.
  • d) Nach einer Lagerzeit von 12 Wochen wurde die Salz-Bitumen-Emulsion auf eine Asphaltoberfläche gespritzt und zwar mit einer Menge von 275 g/m2.

Es zeigte sich, dass die Bitumenemulsion - unabhängig vom pH-Wert - an der Asphaltoberfläche sehr gut haftete, dass sie ortsfest blieb und sich nicht in Vertiefungen sammelte und dass keine Salzausblühungen auftraten. Das Vorhandensein des Salzes konnte leicht mit der gängigen Anwendung von Silbernitrat nachgewiesen werden.

Betrachtungen unter einem Mikroskop zeigen, dass in der Trockenmasse die Salzkörper in der Bitumenmasse gleichmäßig eingebettet vorlagen.

Es zeigte sich auch, dass die Trocknungszeit der aufgespritzten Salz-Bitumen-Emulsion abgekürzt werden kann, wenn die Emulsion auf 80°C erwärmt wird und/oder wasseraufnehmende Additive - wie z. B. Ton, der durch Verwitterung vulkanischer Aschen entstanden ist (Bentonit) und/oder beispielsweise Kopolymere VME-MA (Vinylmethyläther- Maleinsäureanhydrit) - zusammen mit der Emulsion aufgebracht werden.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeug dargestellt, mit dem die Bitumenemulsion ausbringbar ist.

Dieses Fahrzeug weist einen mit einer Heizung versehenen Tank 1 zur Aufnahme der Bitumenemulsion auf. Mit dem Tank 1 ist ein Pumpenaggregat 2 verbunden, an das ein mit einem Dosiersystem versehenes Rohrsystem 3 angeschlossen ist, und zwar derart, dass auch die Zugabe von Additiven in die Emulsion zur Verbesserung der Trocknung möglich ist. Die Ausbringung der Bitumenemulsion erfolgt über einen Spritzbalken 4, der vorteilhafterweise mit einer Einzeldüsenschaltung und einer Einrichtung zur Veränderung der Spritzbreite ausgerüstet ist. Außerdem können noch zusätzliche Spritzdüsen zum Spritzen eines Trocknungsmittels auf den Bitumenspritzfilm vorgesehen sein. Die Steuerung für den Spritzbalken ist mit 5 angedeutet. Weitere Einzelheiten sind ein Wegmesssystem 6, beispielsweise ein Radar, eine im Fahrzeugführerhaus angeordnete Auswerteelektronik mit Monitor 7 und ein Aufnahmesystem 8 für die Straßenoberfläche.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Verhinderung winterlicher Glättebildung auf Verkehrsflächen, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Verkehrsfläche eine Bitumenemulsion aufgespritzt wird, die ein Auftaumittel enthält, das nach der Trocknung der Emulsion in der Bitumen- Trockenmasse eingebettet verbleibt und nach und nach infolge der Versprödung des Bitumens bei sinkenden Temperaturen und sich dabei bildenden Mikrorissen und durch Abrieb unterstützt freigegeben wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitumenemulsion in einer Menge zwischen 100 und 400 g/m2 auf die Verkehrsfläche aufgetragen wird.
  3. 3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Trockenmasse verbleibende Auftaumittelanteil 50 M% übersteigt.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftaumittel ein Salz ist.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bitumenemulsion vor dem Aufspritzen Additive zugegeben werden.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitumenemulsion vor dem Aufspritzen erwärmt wird.
  7. 7. Bitumenemulsion zur Anwendung bei dem Verfahren nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Bitumen, Wasser, einem Emulgator, einem Dispergierhilfsmittel sowie einem Auftaumittel besteht.
  8. 8. Bitumenemulsion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftaumittel NaCl ist.
  9. 9. Bitumenemulsion nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Emulgator Bentonit verwendet wird.
  10. 10. Bitumenemulsion nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispergierhilfsmittel Ligninsulfonat ist.
  11. 11. Bitumenemulsion nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftaumittel hydrophobiert ist.
  12. 12. Bitumenemulsion nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrophobierungsmittel ein Stearat, insbesondere Magnesiumstearat ist.
  13. 13. Bitumenemulsion nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftaumittel in einer Körnung vorliegt, die 80 µm, bevorzugt 60 µm, besonders bevorzugt 30 µm nicht übersteigt.
  14. 14. Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens und zum Ausbringen der Bitumenemulsion nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem mit einer Heizung versehenen Tank (1) zur Aufnahme der Bitumenemulsion, einem mit diesem verbundenen Pumpenaggregat (2), an das ein mit einem Dosiersystem versehenes Rohrsystem (3) angeschlossen ist, das wiederum mit einem Spritzbalken (4) zur Ausbringung der Bitumenemulsion verbunden ist.
  15. 15. Fahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzbalken (4) einer Einzeldüsenschaltung und einer Einrichtung zur Veränderung der Spritzbreite ausgerüstet ist.
  16. 16. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Wegmesssystem (6), einer im Fahrzeugführerhaus angeordnete Auswerteelektronik mit Monitor (7) und einem Aufnahmesystem (8) für die Straßenoberfläche ausgerüstet ist.
  17. 17. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrsystem (3) mit Einrichtungen verbunden ist, mittels der Additive einspeisbar sind.
  18. 18. Fahrzeug nach eine der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Spritzbalken (4) zusätzliche Spritzdüsen angeordnet sind, mittels der ein Trocknungsmittel auf den Bitumenspritzfilm aufbringbar ist.






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