Wasserdurchlässige Deckschicht für Kanalwandungen
Die Erfindung betrifft eine wasserdurchlässige Deckschicht aus Asphaltbeton für Kanalwandungen, insbesondere von mit Schiffen befahrenen Kanälen, bei der mineralische Stoffe abgestufter Körnung mit Bitumen versetzt und gebunden sind.
In letzter Zeit werden immer mehr bituminöse Decken zur Dichtung von Staudämmen, Speicherbecken und vor allem auch für Schiffahrtskanäle verwendet. Diese Dekken bestehen aus einem Asphaltbeton, der aus abgestuftem Mineral verschiedener Körnungen und Bitumen zusammengesetzt ist. Diese Masse ergibt einen Beton, dessen Plastizität man verschieden einstellen kann, je nachdem man weicheres oder härteres Bitumen verwendet.
Handelt es sich hauptsächlich um Böschungsflächen.
wird das Bitumen so gewählt, dass ein Ablaufen bei Erwärmung durch Sonnenbestrahlung unterbleibt.
Nach diesem Verfahren sind bisher viele Kanäle ausgeführt worden, zahlreiche Staudämme wurden so gedichtet und die grösseren Speicherbecken mit dichtem Asphaltbeton ausgelegt.
Wie erwähnt, werden auch Kanäle zum grossen Teil durch Asphaltdecken gedichtet. Diese Dichtungsdecken bieten gleichzeitig, wenn sie bis an die Oberfläche des Kanals gelegt werden, einen Schutz gegen das Ausspülen der Ufer.
Nachdem sich nun in der Binnenschiffahrt in den letzten Jahrzehnten eine völlige Umstellung des Antriebes der Schiffe ergeben hat, müssen Kanalstrecken, die bisher nur durch Schüttsteine gegen Wellenschlag gesichert waren, ebenfalls mit bituminösen Schichten überzogen werden, die das Ausspülen des Bodens verhindern. Früher waren die Kanäle im allgemeinen durch Schleppkähne befahren. Zur Zeit beherrschen aber die Selbstfahrer, also Kähne mit eigenem Antrieb, den Verkehr. Sie fahren schneller, geben höhere Bugwellen und verursachen Schraubenwasser. In allerjüngster Zeit kommen dazu Schubschiffe, die durch ihren grossen Querschnitt die Kanäle noch belasten.
Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, auch Strecken, die normalerweise nicht gedichtet werden, mit Schichten oder Decken zu überziehen, die das Abspülen der Ufer verhindern, andererseits aber das Wasser durchtreten lassen, d.h., es müssen undichte Asphaltdecken hergestellt werden.
Es ist verhältnismässig leicht, einen dichten Asphaltbeton herzustellen, der völlig wasserundurchlässig ist und gleichzeitig die Uferböschung gegen Ausschwemmung schützt. Ferner ist dichter Asphaltbeton äusserst witterungsbeständig und hat sich deshalb eingeführt.
Bei Kanalstrecken, in denen das Grundwasser höher steht als der Kanalwasserspiegel, besteht die Gefahr, dass das Grundwasser eine dichte Asphaltschicht bei entsprechend hohem Überdruck von den Böschungen und der Sohle abhebt. Es ist deshalb wünschenswert, Asphaltdecken zu bauen, die dem Wasser die Möglichkeit des Durchtritts geben, also die undicht sind. Steigt aus irgendwelchen Gründen der Wasserspiegel ausserhalb des Kanals, so kann sich bei Ausbildung einer entsprechenden Sickerlinie das Grundwasser in den Kanal ergiessen, ohne dass ein entsprechender Überdruck hinter der Asphaltdecke steht. Diese Sickerlinie hängt weitgehend von der Durchlässigkeit des Bodens ab, und entsprechend durchlässig muss auch die Asphaltdecke sein.
Vielfach ist es auch nötig, dass landwirtschaftlich bearbeitete Flächen zum Kanal hin entwässern können, dass also der Grundwasserspiegel, der sich ausserhalb des Kanals irgendwie hoch ein spielt, dadurch in seiner Höhe gehalten wird, dass zu hohe Niederschläge oder Überschwemmungen an Flüssen in der Nähe des Kanals ihr Wasser in diesen abführen können.
Nun ist es ohne weiteres möglich, undichte Asphaltdecken herzustellen, indem entsprechend grobes Gestein mit Bitumen umhüllt und eingewalzt wird. Es entstehen dadurch in der Decke Hohlräume, durch die das Wasser durchtreten kann, da das Gestein nur an den Berührungsflächen der einzelnen Körner, z.B. Schotter, miteinander verbunden ist. Zwei Punkte sprechen aber dagegen, mit derartigen Decken zu arbeiten:
1. Wenn das Mineral, aus dem der Asphaltbeton aufgebaut ist, sehr grob ist, so werden durch die Wellenbewegung, die die Schiffe erzeugen, unter Umständen Sand, Humus oder irgendwelche Bestandteile, die feiner sind als die Hohlräume und Durchgänge im Asphalt beton, -herausgezogen, und dadurch besteht die Gefahr, dass die Asphaltschutzdecke zusammenbricht.
2. Es besteht für sehr offene Asphaltbetondecken ferner die grosse Gefahr, dass bei länger anhaltender Frostperiode das Wasser in diesen Decken gefriert und dass dann bei Absinken des Kanalwasserspiegels aus irgendeinem Grund oder bei der Räumung des Kanals durch Eisbrecher die Schollen, die in den Asphaltbeton hineinragen, diesen mit wegreissen.
Es besteht somit die Notwendigkeit, ein verhältnismässig feinkörniges Material zum Aufbau des Asphaltbetons für den vorgenannten Zweck zu verwenden.
Es hat sich gezeigt, dass derartig feinkörnig aufgebaute, undichte Asphaltdecken zwar den Anforderungen hinsichtlich der Vermeidung einer Ausspülung der Uferböschungen und auch in bezug auf eine Eisgefährdung genügen, dass aber ihre Wasserdurchlässigkeit unbefriedigend ist.
Mit der vorliegenden Erfindung soll demgemäss die Aufgabe gelöst werden, eine Deckschicht für Kanalwandungen zu schaffen, die auch den bisher noch nicht erreichten Anforderungen hinsichtlich ihrer Wasserdurchlässigkeit genügt.
Die Aufgabe ist nach der Erfindung mit einer Deckschicht gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das bituminöse Bindemittel, das im Verhältnis von < 1 den mineralischen Stoffen zugemischt ist, etwa 2 - 7% Additive in Form niedrigpolymeren Materials enthält, wobei der Kornanteil der Grösse 2 2 mm der mineralischen Stoffe mindestens etwa 65%beträgt.
Eine derart zusammengesetzte Deckschicht gewährleistet überraschenderweise einen beachtlich höheren Wasserdurchtritt als eine in etwa vergleichbarem Material ausgeführte, die nicht die erfindungsgemäss zugesetzten Additive enthält. Beispielsweise lässt ein Asphaltboden in einer Stärke von 15 cm mit normalem Bitumen aufgebaut und einem Hohlraumgehalt von ca. 14,0 Vol.-% eine Wassermenge von 860 Liter/m3/Std. durch. Gibt man dem Bindemittel in einem Prozentsatz von etwa 2- 7% Additive zu, so erhöht sich der Wasserdurchtritt auf 2180 Liter/m2/Std.
In einer praktischen Ausführungsform ist ein niedrig polymeres Material als Additive benutzt. das eine Dichte von ca. 0,88 g/cm3 bei 200C hatte und eine Viskosität von etwa 300 E bei 990C. Für den Effekt der dabei erreichten höheren Wasserdurchlässigkeit kann nur vermutet werden, dass dieser durch eine Herabsetzung der Oberflächenspannung in der Deckschicht erreicht wird.
Ferner hat sich gezeigt, dass auch durch die Kornform eine Einflussnahme auf die Durchlässigkeit in Verbindung mit den genannten Additiven erreicht werden kann. So kann Rundkorn günstigere Ergebnisse liefern als kantiges Gestein.
Mit der erfindungsgemässen Deckschicht können in Kanälen oder auf Dämmen Schutzschichten aufgebracht werden, die vorteilhaft eine erhebliche Menge Wasser durchtreten lassen, ohne dass Sand oder feines Korn durch die Decke treten können und ohne dass die Gefahr der Zerstörung durch Frost besteht.
A usfürnngsbeispiele
Bei Aufbereitung von 1,0 t Mischgut, bestehend aus Rundkorn 2 /12,5 mm = 69,0 GT Sandkorn 0,09 / 2,0 mm = 28,6 GT Füller = 0,09 mm = 2,4 GT
100,0 GT ohne Additiv, aber mit Normenbitumen mit einem Erweichungspunkt nach Ring und Kugel von 570 C = 4,0 GT erhält man in der Praxis in verdichtetem Zustand eine Befestigung mit einem Hohlraumgehalt von 14,0 Vol.-%, deren Wasserdurchlässigkeit bei einem Überdruck von 80 mm WS 860 Liter/m2/Std. beträgt.
Setzt man demgegenüber beispielsweise Polymere der genannten Art mit einer Viskosität von 300 E bei 990C dem Bindemittel zu, ergibt sich nachfolgende Zusammensetzung: Rundkorn 2 /12,5 mm = 69,0 GT Sandkorn 0,09 / 2,0 mm = 28,6 GT Füller = 0,09 mm = 2,4 GT
100,0 GT Normenbitumen enthaltend 4,0 Gew.-'XO Additive = 4,0 GT Unter gleichen Bedingungen im Körnungsverlauf, der Lagerungsdichte und dem Hohlraumgehalt ergibt sich für die Praxis eine Befestigung, deren Wasserdurchlässigkeit bei einem Überdruck von 80 mm WS 2180 Liter/ m2/Std. beträgt.
Water-permeable cover layer for sewer walls
The invention relates to a water-permeable cover layer made of asphalt concrete for canal walls, in particular of canals used by ships, in which mineral substances of graded grain size are mixed with bitumen and bound.
Lately, more and more bituminous ceilings are being used to seal dams, storage basins and, above all, for shipping canals. These ceilings consist of an asphalt concrete, which is composed of graded mineral of different grain sizes and bitumen. This mass results in a concrete, the plasticity of which can be adjusted differently depending on whether softer or harder bitumen is used.
Is it mainly about slope areas?
the bitumen is chosen in such a way that it does not run off when heated by exposure to sunlight.
So far, many canals have been built using this method, numerous dams have been sealed in this way and the larger reservoirs covered with thick asphalt concrete.
As mentioned, canals are also largely sealed with asphalt surfaces. At the same time, these sealing covers, when placed up to the surface of the canal, offer protection against the washing out of the banks.
Now that there has been a complete change in the propulsion of ships in inland navigation in recent decades, canal sections that were previously only secured against waves by rubble stones must also be covered with bituminous layers that prevent the soil from being washed out. In the past, the canals were generally used by barges. At the moment, however, the self-propelled, i.e. self-propelled barges, dominate the traffic. They go faster, give higher bow waves and cause screw water. Very recently, push boats have been added, which due to their large cross-section are still straining the canals.
This results in the need to cover stretches that are normally not sealed with layers or blankets that prevent the banks from being rinsed off, but on the other hand allow the water to pass through, i.e. leaky asphalt surfaces have to be created.
It is relatively easy to produce a dense asphalt concrete that is completely impermeable to water and at the same time protects the embankment from being washed out. Furthermore, dense asphalt concrete is extremely weather-resistant and has therefore been introduced.
In the case of canal sections in which the groundwater is higher than the canal water level, there is a risk that the groundwater will lift a dense layer of asphalt with a correspondingly high overpressure from the embankments and the bottom. It is therefore desirable to build asphalt surfaces that allow the water to pass through, i.e. that are leaky. If, for whatever reason, the water level outside the canal rises, the groundwater can pour into the canal without a corresponding excess pressure behind the asphalt surface if a corresponding seepage line is formed. This seepage line largely depends on the permeability of the soil, and the asphalt surface must also be correspondingly permeable.
In many cases, it is also necessary that agricultural areas can drain towards the canal, so that the groundwater level, which is somehow high outside the canal, is kept at its height by excessive rainfall or flooding on rivers near the Canal can drain their water in this.
It is now easily possible to produce leaky asphalt pavements by covering correspondingly coarse rock with bitumen and rolling it in. This creates cavities in the ceiling through which the water can pass, since the rock is only at the contact surfaces of the individual grains, e.g. Gravel, connected together. However, there are two points that speak against working with such blankets:
1. If the mineral, from which the asphalt concrete is built up, is very coarse, then by the wave movement, which the ships generate, sand, humus or any components that are finer than the cavities and passages in the asphalt concrete, - pulled out, and there is a risk that the protective asphalt surface will collapse.
2. For very open asphalt concrete ceilings, there is also the great risk that the water in these ceilings will freeze if the canal water level drops for any reason or when the canal is cleared by icebreakers that protrude into the asphalt concrete during prolonged periods of frost to tear this away with.
There is thus the need to use a relatively fine-grained material to build the asphalt concrete for the aforementioned purpose.
It has been shown that such fine-grained, leaky asphalt pavements meet the requirements with regard to avoiding flushing of the bank embankments and also with regard to an ice hazard, but that their water permeability is unsatisfactory.
The object of the present invention is accordingly to be achieved of creating a cover layer for channel walls which also meets the requirements with regard to its water permeability that have not yet been achieved.
The object is achieved according to the invention with a top layer, which is characterized in that the bituminous binder, which is mixed with the mineral substances in a ratio of <1, contains about 2-7% additives in the form of low-polymer material, the grain fraction of the size 2 2 mm of the mineral substances is at least around 65%.
A cover layer composed in this way surprisingly ensures a considerably higher water penetration than an approximately comparable material which does not contain the additives added according to the invention. For example, an asphalt floor with a thickness of 15 cm with normal bitumen and a void content of approx. 14.0% by volume allows a water volume of 860 liters / m3 / hour. by. If you add a percentage of about 2-7% additives to the binder, the water penetration increases to 2180 liters / m2 / hour.
In a practical embodiment, a low polymer material is used as an additive. which had a density of approx. 0.88 g / cm3 at 200C and a viscosity of approx. 300E at 990C. As for the effect of the higher water permeability achieved in this way, it can only be assumed that this is achieved by reducing the surface tension in the top layer.
Furthermore, it has been shown that the grain shape can also influence the permeability in conjunction with the additives mentioned. So round grain can deliver more favorable results than angular rock.
With the cover layer according to the invention, protective layers can be applied in channels or on dams, which advantageously allow a considerable amount of water to pass through without sand or fine grain being able to penetrate the ceiling and without the risk of destruction by frost.
EXAMPLES
When processing 1.0 t of mix, consisting of round grain 2 / 12.5 mm = 69.0 GT sand grain 0.09 / 2.0 mm = 28.6 GT filler = 0.09 mm = 2.4 GT
100.0 parts by weight without additive, but with standard bitumen with a ring and ball softening point of 570 C = 4.0 parts by weight, in practice, in the compressed state, a fastening with a void content of 14.0% by volume is obtained, with a water permeability of an overpressure of 80 mm WS 860 liters / m2 / hour. amounts.
In contrast, if, for example, polymers of the type mentioned with a viscosity of 300 E at 990 ° C. are added to the binder, the following composition results: Round grain 2 / 12.5 mm = 69.0 parts by weight of sand grain 0.09 / 2.0 mm = 28.6 GT filler = 0.09 mm = 2.4 GT
100.0 parts by weight of standard bitumen containing 4.0% by weight of XO additives = 4.0 parts by weight Under the same conditions in terms of the grain size, the storage density and the void content, a fastening results in practice whose water permeability at an overpressure of 80 mm WS 2180 liters / m2 / hour amounts.