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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Besprühen von Flächen, wie Strassenoberflächen, mit Bindemittel, wobei auf einem Fahrzeug angeordnete Sprühdüsen über die Fläche bewegt werden. Insbesondere handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung des Schicht- und Lagenverbundes im Asphaltstrassenbau. Weiters betrifft die Erfindung ein Sprühgerät für das Bindemittel, sowie ein Verfahren zum Einbauen eines Asphaltbelages auf Flächen und die so gefertigte Strassendecke.
Es ist seit langer Zeit bekannt, vor dem Auftragen eines Asphaltbelages auf einem Untergrund, wie zB. einem alten Strassenbelag oder einer neuen Asphaltschichte von Strassen, Wegen, Plätzen und dgl. eine Bitumenemulsion als Bindemittel zum Zwecke der Verbesserung des Haftverbundes der Schichten aufzusprühen, wobei die Bitumenemulsion einen hohen Wasseranteil aufweist. Daher war es notwendig, die Bitumenemulsion eine längere Zeitspanne vor dem Einbauen des Asphaltbelages aufzusprühen, sodass in diesem Zeitraum das Wasser verdunsten konnte. In der Praxis kommt es dabei leicht zu einer Beschädigung der Bindemittelschicht, was die Haftung des Asphaltbelages verringert.
Weiters sind Deckenfertiger zum maschinellen Einbauen eines Asphaltbelages bekannt geworden, die im gleichen Arbeitsgang die bekannte wässrige Bitumenemulsion aufsprühen.
Durch den hohen Wasseranteil der Emulsion kommt es jedoch in nachteiliger Weise, vor allem bei dünnen Lagen, zu einer erheblichen Abkühlung des aufgetragenen Asphalt-Mischgutes zufolge der Verdunstungswärme. Weiters kann es zu Dampfblasenbildungen kommen. Dadurch wird die Haftung zwischen Untergrund und Asphaltbelag nachteilig beeinflusst. Überdies weist dieser Deckenfertiger den Nachteil auf, dass für die wässrige Bitumenemulsion hohe Tankvolumen nötig sind, die auf herkömmlichen Konstruktionen für Deckenfertiger nicht untergebracht werden können. Somit war es notwendig, eine
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völlig neue Deckenfertiger-Konstruktion zu konzipieren, was kostenmässige Nachteile hat.
Ziel der vorliegenden Erfindung war es unter anderem, zum Vorsprühen ein Bindemittel zu verwenden, welches wasserund lösungsmittelfrei ist : Das Vorsprühen soll durch den Deckenfertiger unmittelbar vor dem Auftragen der Asphaltschicht erfolgen, ohne die beschriebenen Nachteile mit sich zu bringen. Die Haftung zwischen Untergrund und Asphaltbelag soll auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen den Anforderungen entsprechen.
Die Anmelderin hat als Bindemittel das sogenannte Fluxbitumen entwickelt, gemäss österr. Patentanmeldung A 1161/94.
Dabei wird das Bitumen durch Fluxöle, wie zB. Rapsöl, in eine fliessfähige verarbeitbare Form gebracht, wobei durch die Schwerflüchtigkeit der Fluxöle keine nennenswerte Lösungsmittelverdunstung eintritt.
Gemäss vorliegender Erfindung hat sich überraschend gezeigt, dass derartiges Fluxbitumen hervorragend geeignet ist, als Bindemittel zum Vorspritzen vor dem Auftragen eines Asphaltes mit einem Deckenfertiger verwendet zu werden, wobei die aufzutragenden Mengen pro Flächeneinheit wesentlich geringer sind, als bei herkömmlichen Bitumenemulsionen. Fluxbitumen war bisher als zum Vorspritzen völlig ungeeignet angesehen worden, weil ein Vorspritzmittel möglichst hart abbinden soll. Demgegenüber war Fluxbitumen dafür bekannt, für einen bestimmten Zeitraum relativ weich zu sein. Dieser Nachteil tritt jedoch dann nicht auf, wenn die Fluxbitumenschicht sehr dünn ist, da die Fluxbestandteile (Fluxöle) von der darüber aufgebrachten Mischgutschicht und den porösen Untergrund durch Diffusion abgezogen werden.
Die erfindungsgemässe Auftragmenge liegt bevorzugt unter 0, 5 kg/m2, besonders bevorzugt zwischen 0, 1 und 0, 2 kg/m2.
Höhere Auftragsmengen können in Sonderfällen vorteilhaft
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sein, zB. wenn eine stark ausgemagerte, rissige oder gefräste Unterlage vorliegt.
Das Auftragen niedriger Dosiermengen auf Strassenoberflächen stellt jedoch ein Problem dar. Bituminöse Bindemittel und auch Fluxbitumen weisen häufig körnige Verunreinigungen auf, sodass relativ grosse Düsenöffnungen zum Vorspritzen nötig sind. Die notwendigen grossen Düsenöffnungen verursachen jedoch eine relativ hohe Auftragmenge des Bindemittels pro Flächeneinheit, wobei fahrbare Deckenfertiger nur eine relativ geringe Fahrgeschwindigkeit aufweisen können, wodurch die Auftragmenge bei weitem zu hoch wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren überwindet diese Nachteile dadurch, dass die Sprühdüsen zeitlich intermittierend einund ausgeschaltet werden, sodass auf der Fläche aufeinanderfolgende gegebenenfalls überlappende Sprühflecken erzeugt werden, wobei die Einschaltdauer der Sprühdüsen derart bemessen ist, dass auf dem Sprühfleck die gewünschte Bindemittelmenge aufgetragen wird.
Das erfindungsgemässe Sprühgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüsen zeitlich intermittierend angesteuert und zur portionsweisen Abgabe des Bindemittels eingerichtet sind. Das weiters gekennzeichnete Verfahren zum Einbauen eines Asphaltbelages ist dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel Fluxbitumen verwendet wird, welches wasserfrei und im wesentlichen lösungsmittelfrei ist. Die erfindungsgemässe Strassendecke bestehend aus Untergrund, Bindemittelschicht und Asphaltdecke ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittelschicht Fluxbitumen in einer Menge unter 0, 5 kg/m2, bevorzugt zwischen 0, 1 und 0, 2 kg/m2 ist.
Das erfindungsgemäss als Bindemittel eingesetzte Fluxbitumen ist bevorzugt dadurch gekennzeichnet dass 50 bis 99 Masse % Bitumen oder bitumenähnliche Stoffe und als Fluxkomponente
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1 bis 50 Masse % pflanzliches Öl, wie Rapsöl oder Rapsölderivat oder auch geeignete Mineralöle vermischt werden.
Bitumenähnliche Stoffe sind zB. Polymerbitumen, Teerpeche, Rückstandspeche aus der Fettsäuredestillation oder synthetische und natürliche Harze oder Polymere. Weiters kann 0, 1 bis 5 Masse % (bezogen auf die Bindemittelphase) eines Haftmittels wie solche auf Fettaminbasis vorgesehen sein.
Die Viskosität des Fluxbitumens wird derart eingestellt, dass es in kaltem Zustand etwa der Konsistenz von Honig entspricht, was einer Zähigkeit von 10 Pascalsekunden entspricht. Bei Erwärmung auf eine Temperatur unter 100 C, bevorzugt etwa 800 C verringert sich die Viskosität, sodass es verdüsbar ist. Diese Viskositätswerte sind leicht handzuhaben. Es ist in wirtschaftlicher Weise möglich, das Fluxbitumen bei Raumtemperatur zu lagern und zu transportieren. Die Temperaturerhöung vor dem Verdüsen kann in der Zuleitung vorgenommen werden ; sodass nicht grosse Volumina vorgeheizt werden müssen.
Eine beispielhafte Zusammensetzung des Fluxbitumens besteht aus etwa 70 Gew. % Bitumen B 200,25 bis 29, 9 Gew. % Fluxöl und etwa 0, 1 bis 5 Gew. % Haftmittel.
Bei dem erfindungsgemässen Auftragen des Fluxbitumens werden die Sprühdüsen nicht kontinuierlich gespeist, sondern nur kurzzeitig mit einer nachgeschalteten Ruhepause. Durch steuerungstechnisch relativ einfach durchzuführende Variation des Puls-Pausenverhältnisses kann eine Dosiermengenregelung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Deckenfertigers vorgenommen werden. Die Ansteuerung der Sprühdüsen kann auch so beschaffen sein, dass zB. nur jede zweite oder dritte Düse kurzzeitig spritzt, sodass eine zeitlich und räumlich versetzte aber flächendeckende kaskadenförmige Dosierung aus nebeneinander gesetzten kreisförmigen Flächen entsteht. Typischerweise haben diese Flächen einen Durchmesser von etwa 20 cm, die sich auch überlappen
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können.
Bei einer Einbaubreite des Deckenfertigers von 4 m und einer Fahrgeschwindigkeit von 2 m pro Minute wären zB. eine Fläche von 8 m2 pro Minute mit insgesamt ca 1 kg Bindemittel zu besprühen. Sind die Düsen in einem Abstand von 20 cm angeordnet, sind 20 Düsen erforderlich, von denen jede nur- 50 g pro Minute sprühen darf. Dies entspricht also einer Dosierleistung von weniger als 1 g Bindemittel pro Sekunde pro Düse. Der Fertiger bewegt sich pro Sekunde nur 1, 7 cm fort. Beträgt der Düsenkegelkreisdurchmesser die genannten 20 cm, dann genügt es, wenn die Düse eine Sekunde sprüht und danach 10 Sekunden Pause macht. Die beiden Sprühflecken überlappen sich dann gerade noch um 3 cm. Diese geringe Dosierung pro Flächeneinheit wird dabei mit einer Düse erzielt, die einem Durchsatz von 500 g je Minute entspricht.
Die Ansteuerung der Sprühdüsen kann zB. auch so erfolgen, dass die Dosierpumpe über elektrische Magnetventile oder eine entsprechende pneumatische Steuerung zB. im Sekundenabstand auf einzelne Düsen der Reihe nach durchgeschaltet wird. Die Reihe Sprühdüsen des Deckenfertigers werden in diesem Fall nicht gleichzeitig, sondern in rascher Abfolge nacheinander gespeist. Diese kaskadenartige Ansteuerung hat den Vorteil, dass man mit einer kleinen Pumpenleistung auskommt, die jeweils nur für die Versorgung von wenigen der einzelnen Sprühdüsen ausreicht. Die Pumpe könnte im Dauerlauf betrieben werden und die Sprühdüsen werden intervallweise nacheinander durchgeschaltet. Die impulsartige Betriebsweise erlaubt einen relativ hohen Sprühdruck mit gutem Reinigungseffekt auf die Düse.
Alternativ ist es auch möglich, jede Sprühdüse mit einer eigenen Kolben- oder Membrandosierpumpe anzusteuern und zu speisen.
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In vorteilhafter Weise erfolgt eine Kopplung der Fahrgeschwindigkeit des Deckenfertigers mit der Impulsfrequenz oder Puls/Pausenrelation der Pumporgane, oder Ventile, um die Dosierleistung stets optimal und vollautomatisch den Erfordernissen anzupassen : Das unmittelbare Abstellen der Dosierung bei Stillstand des Fertigers ist dabei ebenfalls kein Problem.
Wie zuvor bereits ausgedrückt, weist das Bindemittel bei Raumtemperatur bevorzugt eine Viskosität von etwa 10 Pa. s auf. Damit ist das Bindemittel in kaltem Zustand fliessfähig und pumpfähig, fliesst aber nur langsam durch dünne Rohre.
Zum Versprühen mittels Düsen wird das Mittel bevorzugt im Zuleitungsrohr zu den Sprühdüsen aufgeheizt. Der Aufwand wird gering gehalten, wenn eine einfache Rohrbegleitheizung vorgesehen wird, zB. ein elektrisches Heizband. Durch entsprechende Rohrführung kann auch die Energie des im Deckenfertiger gelagerten Heissmischgutes zur Vorwärmung mitgenutzt werden. In der Praxis erweist sich eine Temperatur von 800 C als ausreichend für eine gute Versprühbarkeit.
Bei einer Auftragmenge von angenommen 60 kg Bindemittel pro Stunde, ist unter praktischen Bedingungen ein Heizenergiebedarf von lediglich 5 KWh pro Stunde anzunehmen.
Das erfindungsgemäss verwendete Bindemittel mit geringer Auftragsmenge pro Flächeneinheit löst auch das Problem der Unterbringung des vorpritzmaterials am Deckenfertiger. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Vorspritzmittel auf herkömmlichen Deckenfertigern in Lagertanks untergebracht werden soll. Da gemäss Erfindung die aufzutragenden Mengen sehr klein sind, genügt bereits ein Tank von 50 bis 100 Liter, was für etwa 2 Stunden Einbauzeit genügt. Ein derart kleiner-Lagertank ist auf jedem Deckenfertiger nachträglich unterzubringen. Das Bindemittel kann gemeinsam mit dem Mischgut - LKW zB. mit jeder fünften Fuhre nachgeliefert
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werden. Dazu braucht der LKW lediglich mit einem kleinen Tank ausgestattet sein.
Wenn der LKW das heisse Mischgut bei der Mischanlage abholt, koppelt er gleichzeitig den Bindemittelschlauch an und füllt aus dem Fluxbitumen- Vorrats- lagertank, der bei der Mischanlage an geeigneter Stelle aufgestellt ist, in seinen kleinen Tank nach. Angekommen beim Deckenfertiger wird während des Einkippens des Mischgutes in die Fertigermulde auch der Fluxbitumenvorrat aus dem kleinen LKW-Tank in den Fluxbitumentank des Fertigers durch einen Schlauch nachgefüllt.
Der zusätzliche Aufwand beschränkt sich alleine auf das Anund Abkoppeln des Schlauches bei der Mischanlage und beim Deckenfertiger. Eine Verzögerung des Baufortschrittes tritt nicht ein.
Demgegenüber erfordert das Nachfüllen grosser Volumen von wässrigen Bitumenemulsionen (zB. 500 Liter Tanks) einen erhöhten logistischen und apparatemässigen Aufwand, da entsprechende Mischgut-LKW und Tankfahrzeuge nacheinander an den Deckenfertiger herangeführt werden müssen, um entladen zu können.