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Die Erfindung betrifft ein Bodenelement, das eine Filterwirkung für durchströmende Fluide entfaltet und aus tragfähigem Material, insbesondere Beton, besteht sowie eine Vielzahl von von der Eintrittsoberseite zur Austrittsunterseite durchgehenden eingeformten Kanälen aufweist, deren Durchmesser in Durchströmrichtung zunimmt und deren Länge ein Vielfaches des Durchmessers beträgt.
Ein Bodenelement dieser Art ist aus der US-PS 4 560 302 bekannt, allerdings ausschliesslich als Abdeckung für Entwässerungsrinnen, welche Strassen queren. Das bekannte Bodenelement ist langgestreckt und wird in Längsrichtung hintereinanderliegend mit weiteren Bodenelementen über die Rinne gelegt. Die Breite des Bodenelementes entspricht der Breite der Rinne. Die Seitenwände des Bodenelementes sind mit seitlich abstehenden Rippen verstärkt. Ein Flächenverbund dieser Elemente ist daher nicht möglich und wird in der genannten US-PS auch nicht in Betracht gezogen.
Das auf befestigten Plätzen, Gehwegen oder Strassen sowie in Hallen u. dgl. anfallende Oberflächenwasser muss möglichst rasch und auf kurzem Wege abgeleitet werden. Üblicherweise wird Oberflächenwasser zu zentral angeordneten Abflussstellen geleitet und von dort über im Boden angeordnete Kanäle einem Vorfluter oder einer Abwaserreinigungsanlage (z. B. Ölabscheideanlage) zugeführt.
Beim Anfall von grösseren Mengen von Oberflächenwässern (z. B. bei Platzregen) werden Schmutz oder grössere feste Be-
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standteile mit dem abfliessenden Wasser mitgerissen und können zwangsläufig in die Abwasserschächte eingetragen werden. Diese groben Anteile werden teilweise vom Kanalgitter zurückgehalten, was letztendlich zum teilweisen oder völligen Verschluss des Abflussgitters und zu einem Verlegen des Kanalsystems führen kann. Die zufliessenden Oberflächenwässer können dann nicht mehr in ausreichender Menge abströmen, bilden Staus oder suchen sich andere unkontrollierte Abflusswege. Die Folgen eines ungenügenden oder behinderten Abflusses von Oberflächenwässern sind die Gefahr von Aquaplaning auf Strassen, die Bildung von Lacken und Spritzwasser usw.
Der Aufwand für die Reinigung und Wiederinstandsetzung des Abflusssystems ist meist beträchtlich. Es muss davon ausgegangen werden, dass nach jedem Niederschlag das Kanalsystem kontrolliert und unter Umständen gereinigt werden muss.
Weiters kann bei befestigten Plätzen, wie z. B. Tankstellen oder Werkstätten, die Flächenbefestigung oder auch der Boden selbst durch Kohlenwasserstoffe (Benzin, Öle, usw.) verunreinigt werden. Diese Stoffe müssen umgehend entfernt werden, weil sie ansonsten über die befestigten Flächen direkt in die Abwasserkanäle gelangen und dort in nachgeschalteten Ölabscheideeinrichtungen ausgeschieden, gesammelt und später entfernt werden müssen. Es müssen somit derzeit vor allem kontaminierte Oberflächenwässer gesammelt und gereinigt sowie entsorgt werden.
Die baulichen Einrichtungen wie auch die laufende Wartung von Abwassersystemen sind aber sehr kostenintensiv.
Es ist ferner bereits bekannt, die auf geschlossenen Flächen anfallenden Oberflächenwasser direkt über wasserdurchlässige Bodenelemente in den Unterbau oder in ein Drainagesystem
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abzuleiten. Hiezu werden Bodenelemente aus porösen Materialien verwendet, die z. B. aus Sickerbeton oder porösem Kunststoff bestehen und gegebenenfalls von einem Rahmen zur Erhöhung der Festigkeit und Befahrbarkeit umgeben sind. Diese Bodenelemente können als Formsteine ausgebildet und im Verband verlegt werden.
Es hat sich in der Praxis aber gezeigt, dass diese porösen Bodenelemente den Nachteil haben, dass infolge ihres homogenen Aufbaus der Eintrag von Schmutz oder Festkörpern letztendlich zu einem luft-und flüssigkeitsdichten Abschluss führt, der nicht wieder behebbar ist, so dass die durch die Porosität bedingte Filterwirkung und biologische Aktivität in dem Bodenelement bzw. im Unterbau zwangsläufig wieder verloren geht. Ferner werden Ölkontaminationen zwar in die herkömmlichen Bodenelemente eingetragen, doch erfolgt dort auf Grund des geringen Anteils an freiem Porenvolumen der biologische Abbau in Abhängigkeit von der geringen Bodenfeuchte sehr langsam bzw. wird alleine durch den im Regenwasser mitgeführten Sauerstoff eine biologische Aktivität in geringfügigem Ausmass erreicht.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die herkömmlichen wasserdurchlässigen Bodenelemente durch den Abrieb auf der Strasse und durch verschiedene andere Kontaminationen im Oberflächenwasser ihre Filterwirkung und damit auch ihre biologische Aktivität zeitabhängig verlieren. Nach einer bestimmten Zeit ist deshalb die Versickerung von Oberflächenwässern durch die herkömmlichen Bodenelemente nicht mehr gewährleistet.
Eine Sanierung der durch Verschmutzung und Ölkontamination zugesetzten Bodenelemente kann nur durch Austausch derselben erfolgen, wobei aber die Kosten beträchtlich sind und auch das optische Bild erheblich gestört wird. Schliesslich stellen diese
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Elemente einen Sondermüll dar. Auch die im Unterbau nicht mehr vorhandene biologische Aktivität muss sich nach einer Sanierung erst langsam wieder regenerieren.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Bodenelement der einleitend angegebenen Art zu schaffen, das als Filterkörper in hohem Masse fluiddurchlässig ist, durch eingetragene Schmutzteile nicht verlegt wird oder zuwächst, in dem wie auch im Unterbau eine hohe biologische Aktivität sichergestellt wird, die auf lange Zeit erhalten bleibt, und das sich für eine Flächenbefestigung eignet. Diese Ziele werden mit einem Bodenelement der eingangs genannten Art erreicht, das sich dadurch auszeichnet, dass es plattenförmig ist und eine Umrissform hat, mit der es im Verband mit benachbarten gleichartigen Bodenelementen fugenlos zu einer Bodenflächenbefestigung verlegbar ist.
Die beste Funktionsweise des Bodenelementes wird erreicht,
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vorzugsweise durchgehend im wesentlichen konisch oder abgestuft sein.
Mit der vorliegenden Erfindung wird erreicht, dass die an der Oberfläche anfallenden Wässer ungehindert in den Boden abgeleitet werden. In den Wässern enthaltene Kontaminationen, wie z. B. Öle oder Benzine, können in der Flächenbefestigung bis zu einem bestimmten Grad adsorbiert und in dieser selbst später in einem biologischen Abbauprozess wieder regeneriert werden. Durch die spezielle Struktur der freien Kanäle in Durchströmrichtung
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und das dadurch bedingte zunehmend grössere Luftvolumen wird die biologische Aktivität im Bodenelement und Unterbau wesentlich verbessert und beschleunigt.
Die in den Oberflächenwässern enthaltenen Feststoffe können beim Versickern nur bis zu einer bestimmten Korngrösse, abhängig vom Einströmquerschnitt des Durchströmkanales, in das Bodenelement eindringen ; wegen der Zunahme des freien Durchströmquerschnittes der Kanäle werden sie jedoch im Bodenelement nicht zurückgehalten, sondern in den Unterbau ausgetragen. Die Be-und Entlüftung des Unterbodens bleibt nach Errichtung der Bodenflächenbefestigung erhalten.
Die auf der Oberfläche der Bodenflächenbefestigung bzw. des Bodenelementes zurückgehaltenen Feststoffe können problemlos aufgenommen und entfernt werden. Die "Poren" an der Oberfläche sowie auch die Kanäle im Inneren können durch Schmutzteile nicht zuwachsen, so dass der Drainageeffekt und biologische Abbauaktivität innerhalb der Flächenbefestigung und auch im Unterboden erhalten bleiben. Die Reinigung und Wartung der Abwasserschächte und Kanäle wird dadurch auf ein Mindestmass reduziert. Überdies gelangen Amphibien nicht mehr in die Abwasserschächte.
Die Erfindung ermöglicht die Ausführung und Errichtung von begeh-und befahrbaren Flächenbefestigungen für Plätze, Strassen und Wegabschnitt sowie für umbaute Flächen, z. B. unter Bildung eines Verbandes, wobei diese Flächenbefestigung direkt auf einer mechanisch stabilen Tragschicht, z. B. Split, Gefällsbeton oder wasserdurchlassigen Bodenunterbau (z. B. Schotterbett) aufliegen kann. Die Entwässerung der Bodenelemente kann in den Unterbau oder über Drainagerohre erfolgen, in denen das Sicker-
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wasser oder andere flüssige Medien einem zentralen Sammler zugeführt werden.
In den einzelnen Bodenelementen können aber auch Durchbrüche ausgebildet sein, die so angeordnet sind, dass sie in der Flächenbefestigung quer zur Durchströmrichtung orientierte Kanäle ergeben, in denen die einsickernde Flüssigkeit, soweit sie nicht adsorbiert werden kann, abfliesst.
Das erfindungsgemässe Bodenelement kann aus tragfähigem Beton oder ähnlichen Materialien, wie z. B. Kunststoffen, Asphaltgemischen usw., hergestellt werden. Zur Sicherstellung einer höheren Festigkeit können die Bodenelemente auf einen entsprechenden Unterboden aufgelegt oder, wie in der AT-PS Nr. 391 629 beschrieben, mit einer Umrahmung hergestellt werden. Auch in diesem Fall ist sichergestellt, dass das in die Oberfläche des Bodenelementes eindringende Sickerwasser durch die freien Hohlräume in den Unterbau oder in das Kanalsystem abgeführt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, die in Fig. 1 eine vergrösserte schematische Teildarstellung eines Bodenelementes zeigt, in dem Durchströmkanäle durch Formgebung ausgebildet sind, wobei nur einer von einer Vielzahl von parallelen Kanälen ersichtlich ist, die Fig. 2 und 3 zeigen schematische Draufsichten auf mögliche Verlegeformen von Bodenelementen.
In Fig. 1 ist schematisch ein Teilschnitt eines plattenförmigen Bodenelementes 1 dargestellt, das z. B. aus Beton besteht. Bei der Herstellung des Bodenelementes werden die Formkanäle 2 mechanisch ausgebildet, z. B. durch konische oder abgestufte oder gewellte Dorne usw. Dabei muss sichergestellt sein,
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dass der freie Durchströmquerschnitt in Durchströmrichtung D zunimmt, d. h. am Eintritt a grösser als am Austritt b ist, wobei die Kanallänge l ein Vielfaches des Durchmessers beträgt.
Wie bereits beschrieben, kann das Bodenelement zur Erhö-
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in der AT-PS 391 629 beschrieben ist. Bei geringeren Festigkeitsansprüchen, wie bei begehbaren Flächenbefestigungen mit entsprechendem Unterbau, kann der Rahmenkörper entfallen.
Der Umriss der einzelnen Bodenelemente ist am einfachsten rechteckig oder quadratisch, es können aber auch andere, lük- kenlos zu einer Bodenfläche zusammensetzbare Formen angewendet werden, wie sie beispielhaft in den Fig. 4 und 3 gezeigt sind. Die Grösse der Bodenelemente ist nicht beschränkt und kann in Abhängigkeit vom Herstellungsverfahren oder auch von den Transport-und Einbringungseinrichtungen gewählt werden.
Die Wirkungsweise der Erfindung wird nun näher erläutert.
Das in Durchströmrichtung D eindringende Oberflächenwasser W durchströmt die Kanäle 2. In Abhängigkeit von den freien Durchströmquerschnitten a an der Eintrittsseite des Bodenelementes 1 werden jene Festkörper im Oberflächenwasser, die grösser als dieser Durchströmquerschnitt a sind, auf der Oberfläche des Bodenelementes zurückgehalten. Da der freie Durchströmquerschnitt der Kanäle in Durchströmrichtung D grösser wird, ist sichergestellt, dass Festkörperteilchen, die bereits in die Kanäle eingedrungen sind, in diesen nicht zurückgehalten werden. Auf diese Weise entfaltet das Bodenelement seine Filterwirkung.
Die beste Funktionsweise des Bodenelementes wird erreicht, wenn die Gesamtfläche der "Poren" an der Oberseite des Elementes bzw.
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der Eintrittsöffnungen ader Durchströmkanäle 20 - 30 % der Gesamtfläche des Bodenelementes beträgt. Beispielsweise kann bei einer Plattendicke von 8 cm der Durchmesser des Querschnittes a 5 mm und der Durchmesser des Querschnittes b 10 mm betragen.
Der freie Durchströmquerschnitt a an der Eintrittsseite des Bodenelementes kann durch Schmutzteile nicht verlegt werden, weil bedingt durch die Schwankungen von Feuchtigkeit und Trockenheit die Schmutzteilchen Volumensänderungen erfahren und durch Befahren der Oberfläche des Bodenelementes Druckschwankungen unterliegen, welche die Schmutzteilchen in das Bodenelement hinein befördern, in welchem die Teilchen, wegen des grö- sser werdenden freien Durchströmquerschnittes, ungehindert weiter transportiert werden.
Im erfindungsgemässen Bodenelement ist auch die Adsorption von Ölkontaminationen möglich. Eingetragene"Kohlenwasserstoffe" werden in fluider Form an den Seitenwänden der Kanäle adsorbiert und dort, bedingt durch das zunehmende Luftvolumen, biologisch rascher abgebaut. Durch die Zunahme des freien Durchströmquerschnittes im Bodenelement in Durchströmrichtung ist letztendlich auch eine verbesserte Belüftung des Unterbaus gegeben, wodurch die biologische Aktivität in den tiefer liegenden Schichten der Bodenflächenbefestigung bzw. des Bodenelementes stark gefördert und begünstigt wird.
Die Erfindung kann im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens verschiedentlich abgewandelt werden, insbesondere hinsichtlich der Form und Grösse der Bodenelemente bzw. der Bodenflächenbefestigung, die mit glatter, rauher oder auf andere Weise strukturierter Oberfläche versehen sein können.