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Verfahren zum Herstellen hoch belastbarer Strassendecken von Kraftfahrzeug-Schnellverkehrsstrassen unter Verwendung einer Anzahl von gleichgeformten, aus Beton oder einer ähnlichen härtbaren Masse bestehenden Kunststeinkörpern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen hoch belastbarer Strassendecken von Kraftfahrzeug-Schnellverkehrsstrassen unter Verwendung einer Anzahl von gleichgeformten, aus Beton oder einer ähnlichen härtbaren Masse bestehenden Kunststeinkörpern, die unter Freilassung eines Fugenabstandes mosaikartig zu einer relativ schweren Platteneinheit zusammengesetzt sind, oder einer als Ganzes, z. B. mittels Prägung, hergestellten Platteneinheit, wobei die Platten beispielsweise mittels Hebezeuge in die Strassendecke versetzt werden.
Es ist allgemein bekannt, Strassendecken für schweren Verkehr in der Weise herzustellen, dass man unregelmässig oder regelmässig geformte Steine, vorzugsweise würfelförmige Betonsteine, nebeneinander anordnet. Solche Steine werden in der vorbereiteten Strassenbettung einzeln nebeneinander verlegt, und die Fugen werden in bekannter Weise zum Schutz gegen eindringendes Regenwasser nach dem Verlegen mit einer Pflastervergussmasse vergossen. Als Vergussmasse werden kalt oder warm zu vergiessende bituminöse Stoffe verwendet, die eine gewisse Eigenelastizität behalten, also nicht aushärten.
Eine solche Bauweise erfordert verhältnismässig stark befestigten Fahrbahnuntergrund, d. h. es müssen relativ starke Packlagen angewendet werden, die dann als Oberschicht eine Sandbettung erhalten, welche die einzelnen Pflastersteine trägt.
Neuzeitliche Schnellverkehrsstrassen mit hoch belastbaren Strassendecken lassen sich in dieser Weise nicht herstellen. Denn es hat sich gezeigt, dass der Strassenbau nicht mehr als statisches Problem aufgefasst werden kann, sondern zu einem dynamischen Problem geworden ist.
Auch die Anwendung verhältnismässig grosser an Ort und Stelle hergestellter Betonplatten hat sich nicht bewährt, weil die darunter befindliche Sandbettung vorzugsweise durch in der Fahrbahnebene auftretende Schubkräfte ungünstig verlagert wird, so dass einzelne Betonplatten in unkontrollierbarer Weise absacken und dadurch die Fahrbahndecke für Schnellverkehr unbrauchbar machen.
Zugleich wird mit Rücksicht auf die sehr hohen Strassenbaukosten gefordert, dass die Bauweise durch Senkung dieser Kosten wirtschaftlicher gestaltet wird, und dass die Strasse im Sinne einer Herabsetzung der Wartungskosten nicht vorzeitig reparaturbedürftig wird.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Platten in einer durch Lamellen unterteilten Form mit die einzelnen Steinelemente miteinander verbindendem Material aus Schilf, Rohr od. dgl. herzustellen.
Eine derartige Verbindung zwischen den einzelnen Steinelementen geht hiebei von der den heutigen Erfordernissen nicht gewachsenen Voraussetzung aus, dass die Plattenoberfläche leicht abbröckelt, leicht abgenutzt wird und Risse bekommt, wenn sie grossem Temperaturwechsel unterworfen wird. Die neuzeitlichen Plattenmaschinen stossen indessen Bauelemente aus, welche diese Mängel nicht mehr aufweisen. Die Temperaturspannungen bei grossen Plattenelementen sind dabei nach den neueren Erkenntnissen unbedenklich, wenn die Eigenfestigkeit des Materials wesentlich grösser als die infolge plötzlicher Temperaturänderung auftretende Spannung ist. Die Verbindung der Elemente durch Rohr oder Schilf ist daher seit Einführung von Rundstahl im Beton technisch nicht mehr vertretbar und veraltet.
Ferner ist es bekannt, einen verschleissfesten Belag auf eine etwa elastische Unterlage bzw. auf eine Betonunterlage aufzubringen. Beide Schichten werden durch Dübel miteinander verbunden ; die so entstandene zweischichtige Grösseneinheit soll als Ganzes verlegt werden.
Demgegenüber zeigt die Erfindung einen Weg, wie man Kraftfahrzeugstrassen für schnellen und schweren Verkehr billiger und unter Beachtung der statischen und dynamischen Probleme des Strassenbaues besser als bisher herstellen kann.
Zugleich ermöglicht die Erfindung, die Rutschgefahr der Fahrzeuge zu vermindern und damit zur Erhöhung der Verkehrssicherheit beizutragen. Bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens werden zugleich die Zeiten zur Herstellung der Strasse verkürzt, wodurch gewähr-
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leistet ist, dass auch relativ kurzzeitige Schönwetterlagen bestens ausgenutzt werden.
Die Erfindung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, dass die Fugen mit einem stark klebenden, nicht aushärtenden, elastisch nachgiebigen, zur Abdichtung dienenden und am Übertragung von Schub- und Druckkräften teilnehmenden Mittel, etwa auf Bitumenbasis oder abriebfestem Weichkunstharzbeton, vergossen und danach die Platteneinheiten mittels Vakuums gestapelt, verladen und direkt auf ein fertiggestelltes, etwa mit Bitumen vermörteltes Planum einer Strasse (Untergrund) als Fahrbahnuntergrund neben-und hintereinander eingelegt und die Fugen der Platteneinheiten abschliessend in an sich bekannter Weise vergossen werden.
Eine derartige Klebemasse ist in der Lage, die Radlasten aus dem Verkehr auf die benachbarten Steine zu übertragen, ohne die Elastizitätsgrenze der Fugenmasse zu überschreiten. Dabei wird davon ausgegangen, dass bei jeder Konstruktion mit einer bleibenden Formänderung zu rechnen ist, sofern die Elastizitätsgrenze überschritten und das Material in seinem plastischen Bereich beansprucht wird. Die Masse auf Bitumenbasis erlaubt, etwa 5 kgjcm2, die Kunstharzzementmasse eine Schubkraft von 30 kg/cm zu übertragen. Diese Werte reichen für praktische Bedürfnisse auf der Strasse vollkommen aus. Bei der erfindungsgemässen Methode wird im übrigen vorausgesetzt, dass es sich beim Strassenunterbau um eine teervermörtelte Schicht handelt.
Ein derartiger Unterbau wird mittels Maschinen aus einem Gemisch, vermengt mit Sand und etwa 8% Teer, hergestellt, durch Walzen entsprechend verdichtet und einplaniert. Dieser Unterbau hat elastische Eigenschaften und ist hervorragend geeignet, die Schwingungen aus den Radlasten zu dämpfen, ohne dabei eine bleibende Form- änderung zu erfahren. Auf diesen als bekannt vorausgesetzten Unterbau werden somit zusammengekittete vorgefertigte Plattenelemente gemäss der Erfindung aufgelegt, wodurch eine hoch verschleissfeste Decke mit grosser Elastizität erreicht wird. Die gemäss der Erfindung vorgefertigten Steine können mit einer Druckfestigkeit von etwa SOOkg/cm im Werk hergestellt werden ; der an Ort und Stelle zurzeit auf den Baustellen hergestellte Beton hat dagegen eine Festigkeit von höchstens 400-450 kg/cm2.
Die höhere Festigkeit gegenüber dem Baustellenbeton ist ein wesentliches Kennzeichen der erfindunggemässen Methode.
Hiedurch ist es erst möglich geworden, die Voraussetzungen für den neuzeitlichen Strassenbau zu erfüllen, der nicht mehr ausschliesslich ein statisches Problem oder ein solches der Abdichtung gegen Oberflächenwasser und damit zur Abwendung von Frostschäden ist sondern in Anbetracht des Schnellverkehrs und sehr hoher Achsdrücke längst zu einem dynamischen Problem geworden ist.
Die Erfindung trägt dem Sachverhalt Rechnung, dass für den neuzeitlichen Strassenbau ausschliess- lich Beton hoher Festigkeit verwendet wird, der überhaupt nur in Werkstätten ordnungsgemäss verarbeitet werden kann, so dass man auf Verwendung von Fertigbauteilen angewiesen ist. Wollte man den Strassenuntergrund unter Berücksichtigung der neuzeitlichen Verkehrsbelastung unnachgiebig machen und bei den althergebrachten Strassendecken verbleiben, dann müssten für den Unterbau untragbar hohe Kosten aufgewandt werden, wobei aber trotzdem Senkungen und sehr kostspielige Reparaturarbeiten nicht ausgeschlossen wären.
Die Erfindung zeigt deshalb einen Weg, wie man mit verhältnismässig geringem Unterbau auskommen und trotzdem schnell eine schwere Strassendecke herstellen kann, wenn man die Fugen zwischen den Steinkörpern einer Platteneinheit nur mit einer stark klebenden, im abgebundenen Zustand sowohl bei Frost als auch bei starker Sonneneinwirkung elastisch nachgiebigen, vorzugsweise kalt zu vergiessenden Masse, z. B. aus Weichkunstharz, Weichbitumen od. dgl., ohne Anwendung einer Eisenarmierung vergiesst, so dass die einzelnen Steinkörper sich in vertikaler Richtung elastisch nachgiebig gegeneinander bewegen können und die Platteneinheit unter Einwirkung rollender Last sich etwas durchbiegen und wieder strecken kann.
Die erfindungsgemässe Möglichkeit, die Steine in grossen Flächeneinheiten mittels geeigneter Maschinen herzustellen, in grossen Flächen zu stapeln, zu verladen und einzubauen, ist ausserdem lohnsparend und damit fortschrittlich.
Die Form der sechseckigen Steine bewirkt einen zügigen Übergang des Reifens von einem Stein zum andern, so dass Stösse, wie sie normalerweise bei Fugen senkrecht zur Fahrbahnachse entstehen, in diesem Falle nicht auftreten können.
Durch die Verwendung derartiger Fugenbindemittel wird zugleich eine besondere Packlage aus Steinen unter der verhältnismässig dicken vermörtelten Sandschicht entbehrlich.
Um den wiederholten Transport der einzelnen, die Platteneinheit bildenden Betonkörper einzusparen, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, die relativ schwere Platteneinheit in nur einem Arbeitsgang aus einer formlosen Masse mittels eines entsprechend unterteilten, verhältnismässig grossen Pressenstempels herzustellen, wobei die Dicke der einzelnen Zwischen- wände des Pressenstempels der jeweils gewünschten Dicke der Fugen zwischen den einzelnen Körpern der Platteneinheit entspricht.
Nach dem Abheben des Pressenstempels sind dann die einzelnen Steine lagerichtig angeordnet und können, ohne erneut bewegt zu werden, mit stark klebender Vergussmasse miteinander verbunden werden.
Verwendet man einen Pressenstempel, bei dem die Zwischenwände nicht bis zur Bodenebene reichen, so behalten die einzelnen Steine der Platteneinheit in der Bodenebene eine unmittelbare Verbindung, d. h., sie besitzen einen zusammenhängenden Verband.
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Erfindungsgemäss verwendet man Verstärkungseinlagen, die in der Bodenzone der Platteneinheit sich erstrecken. Es wird in an sich bekannter Weise Eisengeflecht oder Baustahlgewebe verwendet, so dass die fertige Platteneinheit an ihrer Unterseite infolge dieser Eiseneinlage starken Zug- und Druckkräften gewachsen ist. Die durch die Zwischenwände des Stempels entstandenen Fugen in der Platteneinheit werden dann mit Vergussmasse ausgefüllt.
Wenn nun bei starker Belastung unterhalb der Vergussmasse ein Bruch der verhältnismässig dünnwandigen Bodenschicht erfolgen sollte, so ist dies unschädlich, weil die stark klebende Vergussmasse sehr grosse in vertikaler Richtung auftretende Schubkräfte aufnimmt, und auch die Eiseneinlagen verhältnismässig starke Querkräfte übertragen können. In die Bruchstelle kann keine Feuchtigkeit eindringen, weil die Platteneinheit sowohl von oben als auch von unten mittels stark klebender, zum Beispiel bituminöser Stoffe gesichert ist. Im übrigen hat es sich gezeigt, dass die Flächenpressung unter einer verhältnismässig grossen Platteneinheit so klein ist, dass im Regelfalle ein Bruch der Bodenzone ausserhalb des Bereichs der Eiseneinlage nicht zu befürchten ist.
Die Vermörtelung der Sandbettung bindet die einzelnen Sandkörner, so dass eine Wanderung unter der Einwirkung dynamischer Kräfte nicht eintreten kann.
Bei Verwendung von Platteneinheiten, deren Fugen nicht zur Bodenebene durchgehen, und die gleichzeitig Einlagen aus Stahlgewebe aufweisen, ist die Querkraftübertragung sehr grosser Kräfte ohne weiteres gewährleistet.
Die einzelnen Fugen der Platteneinheit werden zweckmässig gegeneinander versetzt angeordnet, so dass die Oberfläche der Strasse immer gut griffig bleibt und einer Rutschgefahr entgegenwirkt. Gleichzeitig wird die Möglichkeit der Übertragung von Schubkräften in der Fahrbahnebene verbessert.
Es hat sich gezeigt, dass man schwere Platteneinheiten mit Fugenverguss mittels Greiferzange anheben kann, ohne dass die Platteneinheit dabei eine spürbare Durchbiegung erfährt. Will man aber keine Greifwerkzeuge beim Anheben der Platten zur Anwendung bringen, so empfiehlt es sich, sogenannte Hubplatten zu verwenden, die an ihrer Unterseite Saugkammern besitzen, die sich auf der Oberfläche der Platteneinheit, u. zw. in jeder Zone zwischen den Trennfugen, selbsttätig festsaugen. Die Saugwirkung wird durch Saugluft erzeugt, die von einem Saugkolben abgeleitet wird, der in das Zugseil des Hebezeuges eingeschaltet ist. Stehen Magnetkräne zur Verfügung, so kann man die Betonmasse mit Stahlwolle durchsetzen, die möglichst bis zur Oberschicht heranreicht und damit gleichzeitig die Abriebfestigkeit erhöht.
Senkt man nun die Hubplatte eines Magnetkranes auf die Platteneinheit herab, so wird diese, ohne dass die Gefahr einer Durchbiegung besteht, auf ihrer ganzen Fläche durch Magnetkraft festgehalten und auf gleiche Weise entweder auf Fahrzeuge abgesenkt oder an der Baustelle ordnungsgemäss verlegt.
Selbstverständlich muss für eine gute Planierung des Untergrundes gesorgt werden. Irgendwelche weiteren Nacharbeiten sind dann nicht erforderlich. Es werden nur die Trennfugen zwischen den einzelnen Platteneinheiten in an sich bekannter Weise nachträglich mit Vergussmasse ausgefüllt.
Bei Anwendung einer Hubplatte mit Saugluftkammern muss die Oberfläche der Betonplatten oder der Betonsteine glatt und porenlos sein, was durch Verwendung einer Feinbeton-Deckschicht erreicht werden kann (Fig. 6).
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Fig. l zeigt eine aus sechzehn Betonblöcken zusammengesetzte Platteneinheit in schaubildlicher Darstellung. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine besonders ausgebildete Platteneinheit, die auf einer mit Bitumen vermörtelten relativ dicken Sandschicht ruht. Fig. 3 und Fig. 4 zeigen in Draufsicht verschiedene Steinformen, die innerhalb einer Platteneinheit gegeneinander versetzt sind. Fig. 5 und Fig. 6 zeigen je einen Einzelstein besonderer Ausführung in schaubildlicher Darstellung.
Die Platteneinheit nach Fig. l besteht aus blockförmigen Einzelsteinen 1, die an ihrer oberen Kante in bekannter Weise etwas abgeschrägt sind.
Die Abschrägung ist mit 2 bezeichnet. Die einzelnen Steine 1 sind mittels einer stark klebenden elastisch nachgiebigen Vergussmasse, z. B. aus Bitumen, fest miteinander verbunden, so dass eine zusammenhängende Platteneinheit entsteht, die mittels kranartiger Hebezeuge inHorizontallage bewegt werden kann. Verwendet man Greiferzangen, welche die Platten an ihren Rändern anfassen, so ist die Klebkraft der Bitumenmasse in den Trennfugen 3 und der in Plattenebene auftretende Druck der Greiferzangen ausreichend, dass die Platteneinheiten beim Anheben keine Verformungen im Sinne einer ungewollten Durchbiegung erleiden. Solche Platten wiegen mehrere Tonnen und zeigen keine Durchwölbung in ihrer Mitte.
Beim Beispiel nach Fig. 2 gehen die Trennfugen5 nicht bis zur Bodenebene der Platte durch. Die einzelnen Steine 4 sind also in der Bodenebene miteinander fest verbunden.
Innerhalb dieser Bodenebene befindet sich eine Eiseneinlage aus Stahldrahtgewebe 6. Die Herstellung einer solchen Platte nach Fig. 2 geschieht mittels eines relativ grossen entsprechend unterteilten Pressenstempels. Die eingedrückten Fugen 5 werden wie beim Beispiel nach Fig. l mit elastisch bleibender Bitumenmasse vergossen. Die schwere Platteneinheit ruht auf einer mit Bitumen vermörtelten relativ dicken Sandschicht 7, die ohne Anwendung einer Packlage aus Steinen direkt auf dem verdichteten und planierten Erdreich ruht.
Die Sandbettung soll innerhalb vorbestimmter Grenzen ebenfalls elastisch nachgiebig sein. Es hat sich gezeigt, dass die Druckverteilung in statischer und auch in dynamischer Hinsicht
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bezüglich der starken Schubkräfte sehr günstig ist.
Die einzelnen Kiesteilchen der Sandschicht 7 können infolge ihrer Bindung mit der stark klebenden Bitumenmasse unter dem Einfluss dynamischer Kräfte nicht mehr wandern. Die einzelnen Platten oder auch die einzelnen Steine 4 der Platteneinheit können keine Kippbewegung unter der rollenden Last ausführen, weil die Bitumenmasse in der Sandschicht 7 die Betonkörper an ihrer Unterseite festhält.
Wenn im Einzelfall die Betonschicht unterhalb der nicht ganz durchgehenden Trennfugen 5 durchbrechen sollte, so ist dies völlig unschädlich, weil die Verzerrung der stark klebenden Vergussmasse innerhalb der Trennfugen 5, ferner die Scherkräfte, die auf die Eiseneinlage 6 einwirken und die gute Druckverteilung der Betonkörper auf der Schicht 7 zusammen einer etwaigen Verlagerung einzelner Steine entgegenwirken und diese Art der Lagesicherung sich als völlig ausreichend erweist.
Die Fig. 4 zeigt eine Platteneinheit in Draufsicht, bei der die einzelnen Trennfugen gegeneinander versetzt sind. Beim Beispiel nach Fig. 4 zeigt jeder Einzelstein einer Platteneinheit Sechseckform. Daraus ergibt sich eine sehr günstige Verteilung der Schubkräfte im Sinne eines absolut schubsteifen Feldes in jeder Richtung.
Der Betonstein nach Fig. 5 ist mit Stahlwolle durchsetzt. Es entsteht dadurch eine besonders abriebfeste Oberschicht. Ausserdem gewährleistet die Einlage aus Stahlwolle das Anfassen solcher Steine oder daraus hergestellter Platteneinheiten mittels Magnetkran.
Der Stein nach Fig. 6 zeigt die Anwendung einer Deckschicht 8 auf dem Grundbeton. Die Deckschicht kann aus besonders abriebfestem Material hergestellt werden und man hat gleichzeitig die Möglichkeit, diese Deckschicht vollkommen porenlos zu machen, so dass der mit solcher Schicht versehene Stein oder die daraus hergestellten Platteneinheiten mittels einer Vakuumplatte angefasst und gehoben werden können.
Bei Verwirklichung der Erfindung ist grundsätzlich jede Steinform anwendbar. Es ist nur erforderlich, dass die Gesamtschicht des Betons ausreichend dick ist, und dass die Seitenflächen mittels elastischer stark klebender Masse verbunden sind, und dass die verhältnismässig schweren Platteneinheiten in einer relativ dicken mit Bitumen vermörtelten Sandschicht liegen, die eine gewisse Eigenelastizität besitzt und wasserundurchlässig ist. Ausserdem wird gefordert, dass die Unterseiten der Betonkörper auf der vermörtelten Sandschicht mittels Klebung festgehalten werden, wobei als Kleber das Bindemittel Bitumen Verwendung findet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen hoch belastbarer Strassendecken von Kraftfahrzeug-Schnellver- kehrsstrassen unter Verwendung einer Anzahl von gleichgeformten, aus Beton oder einer ähnlichen härtbaren Masse bestehenden Kunststeinkörpern, die unter Freilassung eines Fugenabstandes mosaikartig zu einer relativ schweren Platteneinheit zusammengesetzt sind, oder einer als Ganzes, z.
B. mittels Prägung hergestellten Platteneinheit, wobei die Platten beispielsweise mittels Hebezeuge in die Strassendecke versetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Fugen mit einem stark klebenden, nicht aushärtenden, elastisch nachgiebigen, zur Abdichtung dienenden und am Übertragen von Schub- und Druckkräften teilnehmeden Mittel, etwa auf Bitumenbasis oder abriebfestem Weichkunstharzbeton, vergossen und danach die Platteneinheiten mittels Vakuums gestapelt, verladen und direkt auf ein fertiggestelltes, etwa mit Bitumen vermörteltes Planum einer Strasse (Untergrund) als Fahrbahnuntergrund neben-und hintereinander eingelegt und die Fugen der Platteneinheiten abschliessend in an sich bekannter Weise vergossen werden.