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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mit Stahlfasern verstärkten Schwarzbelages, bei dem ein Gemisch von festen Zuschlagstoffen mit einem bituminösen Bindemittel in fliessfähigem Zustand zu einem Heissmischgut vermengt wird, welches auf den mit dem Schwarzbelag zu versehenden Boden aufgetragen und durch äussere Druckanwendung verdichtet wird.
Bei der Herstellung eines Schwarzbelages wird bekannterweise ein Feststoffgemisch mit einem bituminösen Bindemittel vermengt. Dieses Gemenge wird - solange das Bindemittel sozusagen flüssig
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stehen, während unter dem Begriff"bituminöses Bindemittel"Bitumen, Teer, oder eine Mischung aus beiden zu verstehen ist.
Ein solches Bindemittel hat bekanntlich die Eigenschaft, bei höherer Temperatur eine einer Flüssigkeit vergleichbare Fliessfähigkeit zu besitzen, wobei diese Fliessfähigkeit mit tiefer werdender Temperatur abnimmt, aber nie ganz verlorengeht.
Das vorstehend erwähnte Heissmischgut wird bei der Herstellung des Schwarzbelages entweder in situ oder aber-was häufiger vorkommt-gewissermassen als Halbfabrikat heiss der Baustelle angeliefert. Auf der Baustelle wird das Heissmischgut auf den mit dem Schwarzbelag zu versehen-
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zen), der die Körner des Feststoffgemisches näher aneinanderdrängt und dadurch das bituminöse Bindemittel in die freigebliebenen Zwischenräume hineinpresst.
Es ist bekannt, dass die Oberfläche von Schwarzbelägen, die immer wieder an ein und derselben Stelle (z. B. längs Fahrspuren von Fahrzeugrädern) belastet werden, sich dementsprechend deformiert. Diese Deformation ist nicht nur auf eine Abnutzung zurückzuführen, sondern ebenso auf eine nur sehr langsam erfolgende, plastische Deformation des Belages, die früher oder später zum Bruch oder zum Zerbröseln des Schwarzbelages führt, sofern dieser keine ausreichende Mächtigkeit aufweist.
Ein Verfahren der eingangs erwähnten Art wurde z. B. durch die DE-OS 1784578 bekannt.
Dieses bekannte Verfahren sieht vor, einen Schwarzbelag, namentlich an zu reparierenden Stellen eines Strassenbelages, dadurch herzustellen, dass zunächst eine erste Schicht eines faserfreien Heissmischgutes aufgetragen und gegebenenfalls aufgewalzt wird, worauf auf diese erste Schicht Metallfasern in Form eines Vlieses, einer Matte oder von Strängen aufgebracht und unter Druck verdichtet werden. Auf diese Metallfaserschicht wird dann eine zweite Heissmischgutschicht aufgetragen und aufgewalzt.
Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt einerseits in dem doch sehr umständlichen Aufbringen des Belages bzw. der erforderlich relativ grossen Zahl von Arbeitsgängen und anderseits in dem geschichteten und somit inhomogenen Aufbau eines auf diese Weise hergestellten Belages, wobei es lediglich in den Grenzschichten zwischen den Metallfasern und dem Heissmischgut zu einer einigermassen innigen Verbindung und damit zu einer Verstärkung des Belages kommt. Im übrigen aber sind die beiden Heissmischgutschichten durch den dazwischen liegenden Metallfaserteppich im wesentlichen voneinander getrennt, so dass der Effekt der Armierung oder Verstärkung bei diesem bekannten Verfahren kaum, wenn überhaupt, in einer Verbesserung der Verschleissfestigkeit bestehen kann.
Jedenfalls lässt sich mit diesem Verfahren keine nennenswerte Erhöhung der Widerstandsfestigkeit des Belages gegen eine Deformation durch Druckbelastung erzielen.
Weiters wurde durch die FR-PS Nr. 2. 292. 684 die Beimischung von kleineren metallischen Armierungselementen wie Scheibchen u. dgl. in zufälliger Anordnung und Orientierung im Beton vorgeschlagen.
Ausserdem wurde durch die US-PS Nr. 3, 650, 785 auch schon vorgeschlagen bituminöse Überzüge für Schiffe und Boote mit Kupferfasern zu versetzen, um sie gegen den Angriff von Seewasser widerstandsfähiger zu machen. Bei solchen Überzügen ergeben sich jedoch keinerlei Probleme im Hinblick auf örtliche Druck belastungen wie dies bei Strassenbelägen der Fall ist.
Ziel der Erfindung ist es ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das es ermöglicht, sehr widerstandsfähige Strassenbeläge herzustellen.
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Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Stahlfasern in loser Form den festen
Zuschlagstoffen oder dem Heissmischgut zugegeben und mit diesem vermengt werden, bevor das Heissmischgut aufgetragen wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet nun, einen erheblichen zäheren bzw. bruchfesteren Schwarzbelag zu erzielen. Dementsprechend enthält der sich ergebende Schwarzbelag in der im wesentlichen das Feststoffgemisch und das bituminöse Bindemittel enthaltenden Matrix auch Metallfasern.
Es ist zwar beispielsweise aus der US-PS Nr. 3, 429, 094 bereits bekannt, Metallfasern und auch Stahlfasern endlicher Länge zum Bewehren von Beton zu verwenden. In diesem Falle ist jedoch das Zusammenwirken zwischen dem Zement (als Bindemittel) und den Stahlfasern grundsätzlich verschieden. Die Haftung des Zementes an der einzelnen Faser ist einem "mikroskopischen Form- schluss" vergleichbar, denn während des Abbindens des Zementes wird die Oberfläche der Faser chemisch angegriffen, d. h. aufgerauht und die noch flüssige Zementmilch lagert sich an diese aufgerauhte Oberfläche an. Nach dem Abbinden (ein irreversibler Vorgang) ist der Zement zu einem Feststoff geworden, der aus den vorbeschriebenen Gründen an der Metallfaser haftet.
Während des Verdichtens (durch Vibrieren) des noch fliessfähigen Betongemisches wird auf dieses kein Druck ausgeübt, es werden lediglich die Lufteinschlüsse in der Art von aufsteigenden Blasen aus dem Betongemisch herausgetrieben. Die im Betongemisch vorhandenen Metallfasern erfahren daher im wesentlichen keine Deformation, sondern werden lediglich rundum von der Zementmilch benetzt und bleiben sodann in der zufälligen Anordnung im Beton verankert.
Verschieden ist dagegen das Zusammenspiel der Metallfasern mit den übrigen Komponenten in dem gemäss der Erfindung vorgeschlagenen Schwarzbelag. Zum einen ist die Metallfaser in dem bituminösen Bindemittel keinem chemischen Oberflächenangriff ausgesetzt. Wenn also das bituminöse Bindemittel bei Abkühlung fest wird, ergibt sich zwischen diesem und der Metallfaser lediglich ein Kraftschluss, weil das Bindemittel nur an der Faser "klebt". Dies ist auch der Grund, warum in der Fachwelt bisher keine metallische Bewehrung von Schwarzbelägen vorgeschlagen wurde.
Ausserdem werden beim vorgeschlagenen Schwarzbelag in der Verdichtungsphase, die - wie bereits erwähnt-durch äussere Druckeinwirkung erfolgt, die Metallfasern aus ihrer ursprünglichen Form deformiert, so dass sie einerseits die Partikel der Feststoffe im Belag gewissermassen umschlingen und anderseits sich gegenseitig verhängen, so dass im vorgeschlagenen Schwarzbelag ausser den fest aneinandergepressten Partikeln des Feststoffgemisches eine Art Wirrfaservlies vorhanden ist, das - "verklebt" durch das bituminöse Bindemittel - die Partikel des Feststoffgemisches zusätzlich zusammenhält.
Wird der vorgeschlagene Schwarzbelag im Gebrauch einer Belastung ausgesetzt, erhöht sich im Moment dieser Belastung der erwähnte Formschluss zwischen dem Bindemittel und der Metallfaser, so dass dadurch eine erheblich gesteigerte Widerstandsfähigkeit gegen einen Bruch entsteht, umsomehr als die Metallfasern in ganz erheblichem Masse dazu beitragen, Druckbelastungen an örtlich eng begrenzten Stellen des Belages auf grössere Flächen zu verteilen.
Druckversuche an Prüflingen aus dem erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schwarzbelag haben gezeigt, dass es sehr wohl möglich ist, mit den herkömmlichen Prüfmethoden diesen Schwarzbelag zu deformieren, aber es konnte kein Bruch, d. h. kein Zerbröseln des Prüflings herbeigeführt werden.
Da, wie erwähnt, beim vorgeschlagenen Schwarzbelag während der Verdichtungsphase die Metallfasern aus ihrer ursprünglichen Form verbogen werden, und somit gewissermassen vorgespannt werden, verspricht man sich vom vorgeschlagenen Schwarzbelag auch eine gewisse Erholungsfähigkeit in dem Sinne, dass eingetretene Deformationen sich zum Teil zurückbilden, welcher Vorgang natürlich auch temperaturabhängig ist. Schliesslich besitzt der vorgeschlagene Schwarzbelag dank der Metallfasern auch eine erheblich höhere Wärmeleitfähigkeit. Die erhöhte Wärmeleitfähigkeit verhindert weitgehend Wärmestauungen an der Oberfläche des Belages, während bei den bekannten Belägen solche Wärmestauungen - beispielsweise infolge starker Sonneneinstrahlung-zur Verflüssigung des Bindemittels an der Oberfläche führen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Heissmischgut 0, 1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Heissmischgut, Stahlfasern zugegeben werden. Mit solchen Nachteilen
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<tb> : <SEP> Fig. <SEP> 1I <SEP> II <SEP>
<tb> Feststoffgemisch
<tb> Brechsand <SEP> 0-3 <SEP> mm
<tb> (ungewaschen) <SEP> 28-30% <SEP> 39, <SEP> 23% <SEP>
<tb> Splitt <SEP> 3-6 <SEP> mm <SEP> 15-16% <SEP> 0, <SEP> 96% <SEP>
<tb> Splitt <SEP> 6-10 <SEP> mm <SEP> 44 <SEP> - <SEP> 47% <SEP> - <SEP>
<tb> Splitt <SEP> 10-16 <SEP> mm-49, <SEP> 76%
<tb> Filler <SEP> (Staub) <SEP> 4-5% <SEP> 3, <SEP> 83% <SEP>
<tb> Stahlfasern <SEP> : <SEP> 1, <SEP> 8-2, <SEP> 5% <SEP> 1, <SEP> 92% <SEP>
<tb> Bitumen <SEP> :
<SEP> (B <SEP> 60-70) <SEP> 6, <SEP> 1-6, <SEP> 7% <SEP> 4, <SEP> 30% <SEP>
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Wobei die Zusammensetzung gemäss Beispiel II sich besonders für stark beanspruchte Strassenbeläge eignet.
Der Fig. 1 lässt sich entnehmen, dass das bituminöse Bindemittel --12-- dank seiner Kriechfreudigkeit den grössten Teil der Oberfläche der Partikel --11-- benetzt und auch entlang den Fasern --14-- kriecht. Die Stahlfasern --14-- können z. B. eine Länge von zirka 25 mm haben und einen runden Querschnitt im Durchmesserbereich von 0, 3 bis 0, 5 mm, oder auch einen rechteckigen Querschnitt von etwa 0, 25 x 0, 5 mm. Geeignete Stahlfasern werden z. B. von der Firma
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denen Schwarzbelages --20--. Die Verdichtung erfolgt-wie bereits dargelegt-durch Ausübung eines Druckes von aussen auf das Heissmischgut, z. B. mittels Walzen.
Dieser Druck bewirkt gewissermassen ein Durchwalken des Gefüges nach Fig. l, wobei die Lufteinschlüsse --13-- grössten- teils herausgepresst werden. Die Partikel --11--'werden dadurch näher aneinandergedrückt und das bituminöse Bindemittel --12-- in die noch vorhandenen Zwischenräume zwischen den Partikeln
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- hineingepresst. Die ursprünglich geradlinigen Fasern --14-- werden dabei verbogen und dazu veranlasst, einerseits die Partikel --11-- zu umschlingen und anderseits sich gegenseitig in der Art eines Wirrfaservlieses zu verhängen.
Die Fasern können, wie erwähnt, einen runden Querschnitt, wie in Fig. 4 gezeigt, oder aber zweckmässig einen viereckigen, insbesondere rechteckigen Querschnitt, wie in Fig. 3 gezeigt, aufweisen.
Zweckmässig wird die Länge der Fasern auf die gröbste Fraktion des Feststoffgemisches abgestimmt. Man nimmt derzeit an, dass eine Länge, die grösser ist als der mittlere Korndurchmesser der gröbsten Fraktion am zweckmässigsten, auch unter dem Gesichtspunkt der Aufbereitung des Heissmischgutes, sei.
Die Beigabe der Fasern kann während der Zubereitung des Heissmischgutes in der Weise erfolgen, dass sie dem Feststoffgemisch während dessen Mischvorgang oder während der Beimischung des (heissen) bituminösen Bindemittels beigemischt werden. Es ist auch denkbar, ein noch faserfreies Heissmischgut in mehreren, dünnen Lagen auf den mit dem Belag zu versehenden Boden aufzutragen, und auf jeder Heissmischgut-Lage Fasern zu streuen, worauf die verschiedenen Lagen gemeinsam gewalzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen eines mit Stahlfasern verstärkten Schwarzbelages, bei dem ein Gemisch von festen Zuschlagstoffen mit einem bituminösen Bindemittel in fliessfähigem Zustand zu einem Heissmischgut vermengt wird, welches auf den mit dem Schwarzbelag zu versehenden Boden aufgetragen und durch äussere Druckanwendungen verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlfasern in loser Form den festen Zuschlagstoffen oder dem Heissmischgut zugegeben und mit diesem vermengt werden, bevor das Heissmischgut aufgetragen wird.