<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine Frostschutzschicht unter Verwendung von ungebrochenem Schlackengranulat für die Strassenbefestigung, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Frostschutzschicht.
Frostschutzschichten werden im Strassenbau üblicherweise unter Verwendung von Kies, Sand, gebrochenem Stein oder Schlacke, vorgesehen. Aufgabe einer solchen Frostschutzschicht ist eine thermische Isolation des Untergrundes, und eine solche Frostschutzschicht muss kapillarbrechende Eigenschaften haben und mechanisch verdichtbar sein. Um die thermische Isolation zu gewährleisten, muss die Frostschutzschicht in der Regel etwa 500 mm dick dimensioniert werden. Auf die Frostschutzschicht wird in der Folge zumeist zunächst eine Tragschicht, gegebenenfalls hierauf eine Binderschicht, und eine Druck- oder Verschleissschicht, aufgebracht, wodurch sich ein erforderlicher Aushub von etwa 750 mm ergibt.
Es ist bereits bekannt, als Ersatz für Kies von natürlichen Lagerstätten für die Frostschutzschicht gebrochene Hochofenschlacke zu verwenden. Diese gebrochene Hochofenschlacke wird zumeist als Korngemisch aus Brecher- oder Siebschlacke, gegebenenfalls unter Zugabe von Hüttensand (Hochofenschlackengranulat) eingesetzt. In der DE-AS 2328681 wurde bereits vorgeschlagen, Schmelzkammerschlackengranulat für Frostschutzschichten zu verwenden, wobei dieses Schmelzkammerschlackengranulat vermörtelt wurde. Gemäss diesem bekannten Vorschlag wurden einem ungebrochenen Schmelzkammerschlackengranulat mittlere und feine Korngrössenfraktionen als Füllstoff zugegeben, um die Hohlräume des Schmelzkammerschlackengranulats zu füllen.
Im Falle der Verwendung von Korngrössengemischen ist somit zunächst ein aufwendiger Zerkleinerungs- bzw. Klassiervorgang erforderlich, des weiteren ist der Transport solcher in der Korngrösse abgestufter Gemische nicht ohne weiteres möglich, da ohne besondere Vorkehrungen Entmischungen auftreten können. Durch diesen Zusatz von Sand als Füllstoff wird die Wärmeleitfähigkeit in für den Verwendungszweck als Frostschutzschicht negativer Weise erhöht und auch die Wasseraufnahme einer derartigen Schicht nimmt zu. Alle bisher bekannten Vorschläge für die Ausbildung der Frostschutzschichten haben den gemeinsamen Nachteil, dass eine relativ dicke Frostschutzschicht erforderlich ist.
Es wurde bereits vorgeschlagen, die Wärmeleitfähigkeit der bislang verwendeten Frostschutzschichten durch Verwendung von Mikrohohlkugeln aus Kunststoff, Styropor oder Polyurethanhartschaum zu verringern, jedoch scheitern diese Vorschläge an dem damit verbundenen Arbeitsaufwand und den Kosten solcher Zusätze. Aus der AT-PS Nr. 324394 ist eine Wärmedämmschicht auf der Basis von gleichkörnigem festem Material, wie Schotter und Split, zu entnehmen. Eine derartige Dämmschicht erfordert relativ grosse Aushubtiefen. Auch die Verwendung von Leca, einem Produkt, welches aus Ton oder Schiefer gewonnen wird, wurde im Strassenbau bereits vorgeschlagen. Aus der CH-PS Nr. 569151 sind Deckschichten, welche neben Schlackenpartikeln gebrochenes Material bzw. zerkleinertes Material enthalten, bekanntgeworden.
Schliesslich wird in der DE-OS 2423068 die Verwendung von Schlacke vorgeschlagen, wobei es sich offensichtlich um gleichkörniges Material handeln soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dicke der Frostschutzschicht gegenüber den bekannten Vorschlägen zu verringern. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemässe Ausbildung der Frostschutzschicht im wesentlichen darin, dass sie im wesentlichen aus ungebrochener, granulierter Hüttenschlacke mit einem Anteil an Teilchen mit einer Korngrösse von unter 1 mm von etwa 50 Gew.-% und einer maximalen Korngrösse von etwa 8 mm und einem gegebenenfalls mit Zuschlägen versetzten Bindemittel besteht. Als Bindemittel kann im Rahmen der Erfindung, Zement, Bitumen oder mit Kalksteinmehl versetztes Bitumen mit Vorteil verwendet werden.
Während man beispielsweise bei der Verwendung von ungebrochenem Schmelzkammerschlackengranulat auf den Zusatz von Füllstoffen nicht verzichten könnte um Setzungen zu vermeiden, hat sich überraschenderweise gezeigt, dass ungebrochenes Hüttenschlackengranulat, insbesondere Hochofen-oder Stahlwerksschlackengranulat, ohne Verwendung von Korngrössenfraktionen wie sie beispielsweise durch Brechen von Schlacke erzielt werden können, allein für die Frostschutzschicht verwendet werden kann, und lediglich mit einem Bindemittel versetzt werden muss. Ungebrochenes Hochofenschlackengranulat weist zwar im Vergleich zur ÖNorm B 3304 einen relativ niederen Feinanteil und relativ höheren Grobanteil auf, dem Manko des geringeren Feinanteiles kann aber in einfacher Weise durch Zugabe eines etwas höheren Zementanteiles Rechnung getragen werden.
Im Falle der Verwendung von Bitumen
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
<Desc/Clms Page number 3>
im schematischen Querschnitt, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Ausbildung der Strassenbefestigung, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Strassenbefestigung, und Fig. 4 die Sieblinie von ungebrochenem Hüttenschlackengranulat im Vergleich zu günstigen bzw. brauchbaren Sieblinienbereichen nach der ÖNorm B 3304.
In Fig. 1 wird der herkömmliche Aufbau einer Strassenbefestigung erläutert. Unter der Annahme eines Elastizitätsmoduls bzw. eines Tragwertes des bindigen Erdplanums bis zu 40 N/mm', ist bei einem E-Modul bzw. einem Tragwert der Frostschutzschicht zwischen 140 und 170 N/mm eine Dicke von 60 cm und mehr erforderlich. Die Frostschutzschicht ist in Fig. l mit-l-bezeichnet. Auf die Frostschutzschicht wird bei der herkömmlichen Bauweise eine Tragschicht --2-- aufgebracht.
Auf diese Tragschicht --2-- wird dann die endgültige Versch] eissschicht-3-aufgebracht. Insgesamt ergibt sich bei dieser Bauweise ein Aushub a in der Grössenordnung von 75 cm.
In Fig. 2 ist eine erfindungsgemässe Ausbildung gezeigt, bei welcher die Dicke b der Frostschutzschicht --4-- etwa 40% der Frostschutzschicht-l-gemäss Fig. l beträgt. Im vorliegenden Fall ist diese Dicke mit 200 mm bemessen. Der Elastizitätsmodul bzw. der Tragwert der erfindungsgemässen Frostschutzschicht beträgt dabei 12000 bis 16000 N/mm", wobei die Zusammensetzung aus ungebrochenem Hochofenschlackengranulat als Zuschlagstoff, welcher mit Wasser und Zement unter Einhaltung eines Gewichtsverhältnisses (WZ-Faktor) von 0, 9 bis 1, 1 vermischt wird, besteht.
Die selben Werte ergeben sich etwa wenn an Stelle des HochofenschJackengranulatbetons Hochofenschlackengranulatbitumen verwendet wird, welches aus Hochofenschlackengranulat, und einem mit einem geringen Anteil Kalksteinmehr versetzten Bitumen besteht. Auf diese Tragschicht --5-- wird nun in an sich bekannter Weise wieder die Verschleissschicht-3-- aufgebracht.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausbildungsform dargestellt, bei welcher eine Frostschutzschicht --6-vorgesehen ist, welche gleichzeitig die Tragschicht beim herkömmlichen Aufbau ersetzt. Die Dicke c dieser Frostschutzschicht beträgt hier etwa 300 mm, und beträgt somit etwa 60% der herkömmlichen Frostsohutzschioht-l-aHein. Da diese Schicht gleichzeitig die Tragschicht ersetzt, ist für Frostschutz- und Tragschicht nur etwa 45% des herkömmlichen Aushubes erforderlich. Die Frostschutz-
EMI3.1
Anteil der Hüttenschlacke, zugemischt.
Diese Vermischung mit Kalksteinmehl hat keinen erkennbaren Einfluss auf die Wärmedämmung, wobei allerdings zu berücksichtigen ist, dass der Magnesiumoxydgehalt des Kalksteinmehls nicht über 2, 5% liegen soll, da es ansonsten bei Wasserzutritt zu Volumensveränderungen und demzufolge zu Treiberscheinungen kommen kann. Auf keinen Fall kann KaJkstein- mehl durch Quarzsteinmehl ersetzt werden, da Quarzsteinmehl einen negativen Einfluss auf die Wärmedämmung ausübt.
Bei herkömmlichen Strassenbefestigungen erreichen die bitumengebundenen Verschleissschichten und zum Teil auch die darunterliegenden bituminösen Tragschichten im Sommer bei starker Sonneneinstrahlung, Temperaturen bis etwa 60 C. Das führt zu Erweichungen, wobei im Zuge der Befahrung die Verschleissschichten und der obere Teil der bituminösen Tragschichten gleichsam gewalkt werden, was den Verschleiss erhöht. Da aber die Frostschutz- bzw. Tragschicht sehr hohe Tragwerte erreicht, wird der Verschleiss sowohl der Tragschicht, als auch der Verschleiss- schicht herabgesetzt.
In Fig. 4 ist die Sieblinie des ungebrochenen Hochlofenschlackengranulats strichpunktiert mit 7 dargestellt. Dieser Siebkernlinie ist zu entnehmen, dass der Anteil bis zu einer Korngrösse von 1 mm um etwa 50% liegt. Wenn dieser Antei] geringer wäre, würde der zu verwendende Zementanteil steigen. Bei höheren Anteilen für Korngrössen bis zu 1 mm würde wieder das Raumgewicht steigen und somit ein hoher Verbrauch und letztlich eine geringere Offenporigkeit und damit eine geringere Wärmedämmung eintreten. Zwar würde ein Anteil von über 50% für die Korngrösse bis zu 1 mm die Tragfestigkeit der Frostschutzschicht noch weiter erhöhen, jedoch ist dies mit Rücksicht auf die ohnehin sehr hohen Werte für die Tragfähigkeit irrelevant.
Die chemische Zusammensetzung der Hüttenschlacke ist nicht bedeutungsvoll, da unerwünschte Zerfallserscheinungen, welche betontechnologisch als Treibwirkungen auftreten, bei schnell gekühlter, amorph erstarrter Schmelze nicht auftreten (Pkt. 4 Raumbeständigkeit ÖNorm B 3313).
Für Zuschlagstoffe aus Hochofenschlacke für die Bereitung von Beton bestehen gemäss der ÖNorm B 3317. 2a gewisse Beschränkungen beim Kieselsäuregehalt (mehr als 30% Sima.) sowie beim
<Desc/Clms Page number 4>
Kalkgehalt (weniger als 43% CaO). Schlackenanalysen haben ergeben, dass diesen Beschränkungen selbst im Hinblick auf eine langsam erstarrte, kristalline Schmelze entsprochen werden kann.
Nach dem Gewinnungsverfahren kommen erfindungsgemäss gemäss ÖNorm B 3313. 22 Stahlroheisenschlacken sowie Hämatitroheisenschlacken infrage.
Für die Nachbehandlung nach dem Abstich gemäss ÖNorm 3313-2. 3 kommt erfindungsgemäss das schnelle Kühlen (2. 34) mit grosser Wassermenge infrage, welches das Granulat ergibt, wobei die erhaltene Körnung dabei nicht zu beeinflussen ist. Eine derartige granulierte Hochofenschlacke von vorwiegend armorpher Struktur wird vielfach auch als Hüttensand bezeichnet. Zur Herstellung der erfindungsgemässen Frostschutzschicht ist jedoch auch Stahlwerksschlacke, beispielsweise LD-Schlacke geeignet.
Bei der Ausbildung der Frostschutzschicht als Hüttenschlackenbeton haben sich Mengen von etwa 200 kg/m an Zement als besonders vorteilhaft erwiesen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Frostschutzschicht unter Verwendung von ungebrochenem Schlackengranulat für die Strassenbefestigung, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus ungebrochener, granulierter Hüttenschlacke mit einem Anteil an Teilchen mit einer Korngrösse von unter 1 mm von etwa 50 Gew.-% und einer maximalen Korngrösse von etwa 8 mm und einem gegebenenfalls mit Zuschlägen versetzten Bindemittel besteht.