Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Isolierung zwischen dem Betonunterbau und dem Belag von Brücken und von Hochbauabdeckungen unter Verwendung armierter Bitumenschichten als Isolierschichten unter einer Mischgutschicht als Schutzschicht, wobei eine Trennschicht aus einer beidseitig bitumunbeschichteten glatten Trennfolie aus tiefziehfähigem Material mit einer Stärke von 0,15 bis 0,2 mm vorgesehen ist und auf die Trennschicht als Schutzschicht eine Kaltmischgutschicht aufgebracht ist, und die Trennschichten und eine armierte Isolierschicht in einer Kombinationsschicht vereinigt sind, so dass diese aus Bitumen bestehende Schicht sowohl die Trennfolie als auch eine Armierung aufweist.
Während gemäss Hauptpatent als Schutzschicht eine Kaltmischgutschicht vorgesehen ist, wurde nun festgestellt, dass man an deren Stelle mit Erfolg eine Heissmischgutschicht vorsehen kann.
Die erfindungsgemässe Isolierung zwischen dem Betonunterbau und dem Belag von Brücken und von Hochbauabdek kungen, unter Verwendung armierter Bitumenschichten als Isolierschichten unter einer als Schutzschicht dienenden Mischgutschicht ist somit dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennschicht aus einer beidseitig bitumenbeschichteten glatten Trennfolie aus tiefziehfähigem Material mit einer Stärke von 0,15 bis 0,2 mm vorgesehen ist und auf die Trennschicht als Schutzschicht eine Heissmischgutschicht aufgebracht ist, und dass die Trennschicht und eine armierte Isolierschicht in einer Kombinationsschicht vereinigt sind, so dass diese aus Bitumen bestehende Schicht sowohl die Trennfolie als auch eine Armierung aufweist.
Bei den bisherigen Ausführungen war es notwendig, das Kaltmischgut mit einem relativ hohen Hohlraum auszustatten, um dem Lösungsmittel die Möglichkeit zu geben, zu verdunsten. Dieser Hohlraumanteil hat jedoch die zwangsläufige Folge. dass die Festigkeit des Mischgutes geringer ist, wenn gleich sie durch besondere Massnahmen auf verhältnismässig hohe Werte gesteigert werden konnte. Für besonders beanspruchte Objekte, das sind solche mit besonders starkem Bauverkehr. besteht die Möglichkeit, dass diese Festigkeit nicht ausreichen und unter Umständen zu einer Spürbildung, Wellenbildung u. a. im Mischgut führen wird. Darüber hinaus ist bei extremen Belastungen die Kantenfestigkeit der Mineralkomponente von besonderer Wichtigkeit, die jedoch nicht immer richtig, exakt, schnell und sicher festgestellt werden kann.
In solchen Fällen führen Beläge mit dichterem Kornaufbau zum Ziel.
Als Nachteil ergibt sich jedoch dabei die Tatsache, dass durch das weitgehende Fehlen von Hohlräumen ein etwaiges Verschnittmittel nicht abdunsten kann. Daraus folgt, dass die Verlegung hohlraumarmer Schutzschichten nur im Heissverfahren möglich ist. Bei Verlegung von Heissmischgut auf bituminöse Isolierbahnen tritt jedoch ein Wärmeaustausch zwischen den beiden Materialien ein, u. zw. kühlt das Mischgut durch Wärmeabgabe an die Isolierung und in weiterer Folge an die Betontragplatte einerseits, durch Abkühlung und Konvektion an die kühlere Luft andererseits aus.
Dies hat zur Folge, dass die bituminöse Isolierschicht aufgeheizt wird und dadurch in einen plastischen Bereich geraten kann, der bei der anschliessenden Walzverdichtung zu Verdrückungen innerhalb der Isolierschicht führt.
Die Mindesteinbautemperatur für Heissmischgut betrug nach dem Stand der Technik bei Verwendung von Bitumen B 200 1200C und bei Verwendung von Bitumen B 85 120ob
Durch eigene Versuche wurde hingegen gefunden, dass ein Heissmischgut mit Bitumen B 200 als Bindemittel bis zu Verdichtungstemperaturen von 100ob keine wesentlichen Qualitätsverluste erleidet; dies ist aus untenstehender Tabelle ersichtlich und steht in Übereinstimmung mit den Angaben von Schmidt.
Die Hohlräume und die mechanischen Eigenschaften eines bituminösen Mischgutbelages hängen wesentlich und entscheidend von der Verdichtungstemperatur und der Verdichtungsarbeit ab. Während die Verdichtungsarbeit durch das Walzengewicht, die Zahl der Walzübergänge und die Walzengeschwindigkeit als konstant angesehen werden kann, möge folgendes Beispiel den Einfluss der Verdichtungstemperatur verdeutlichen.
Dasselbe Mischgut wurde unter sonst gleichbleibenden Bedingungen bei 100, 110 und 1300C verdichtet und einer Prüfung nach Marshall unterzogen:
Verdichtungs- Verdichtungs- Verdichtungs temperatur temperatur temperatur 100 C 110 C 1300C
Stabilität, kg 950 1080 1180
Raumgewicht 2,30 2,32 2,34 kg/lit
Hohlraum V % 4,6 2,1 1,3
Daraus erfolgt, dass bei einer niedrigen Verdichtungstemperatur die Stabilität abnimmt, jedoch nur in einem solchen Mass, dass sie immerhin noch etwa doppelt so hoch wie diejenige eines bituminösen Kaltmischgutes liegt. Der Hohlraum steigt ebenfalls auf ca. das Vierfache, liegt jedoch mit 4,6 Vol. % bei etwa einem Fünftel des Wertes von Kaltgemisch (mit ca.
20 Vol.-%). Es ist daher zweckmässig, den Einbau von bituminösem Heissmischgut bei ca. 1050C vorzunehmen. Es werden damit Eigenschaften der verlegten Schutzschicht erzielt, die den geforderten Beanspruchungen bei Schwerstverkehr durchaus entsprechen.
Untersuchungen, wie weit ein bituminöses Heissmischgut von 105ob die darunterliegende Isolierung und Trennschicht aufwärmt und bis zu welchem Grad damit die Gefahr einer Verdrückung der bituminösen Isolierbahnen durch den Abwalzvorgang gegeben ist, sind in Fig. 1 festgehalten, in der die Abszisse die Zeit in Minuten und die Ordinate die Temperatur in C bedeuten. Die Kurve 1 ergibt die Abkühlungskurve für eine Messtelle 4 mm unter der Mischgutoberfläche. Kurve 2 die Abkühlkurve für eine Messtelle 5 mm über der Aluminiumfolie, Kurve 3 die Abkühlungskurve für eine Messtelle 1 mm unter der Aluminiumfolie, Kurve 4 die Abkühlungskurve für eine Messtelle 1,5 mm oberhalb der Betonplatte.
Zur Beurteilung der ingenieurmässigen Möglichkeiten ist es von entscheidender Wichtigkeit, die Abkühlungskurven innerhalb der Isolierschicht in Abhängigkeit der Zeit zu kennen.
Erst bei genauer Kenntnis der maximal auftretenden Temperaturen in der Isolierschicht kann entschieden werden, ob ein Heisseinbau grundsätzlich möglich ist bzw. welche Vorbedingungen gegeben sein müssen.
Eingehende Studien und Untersuchungen haben gezeigt.
dass bei Verwendung eines Heissmischgutes mit einer spezifischen Wärme von etwa 0,25 ca. x Grad -'der Temperaturverlauf in der obersten Zone der Isolierschicht, also der am stärksten wärmebelasteten, dem in Fig. 1 dargestellten Kurvenverlauf entspricht. Danach wird das Temperaturmaximum etwa acht Minuten nach erfolgtem Einbau erreicht und beträgt 60.
Die Isolierbahnen sind zweckmässig mit Deckschichten aus gefüllertem Bitumen erzeugt. Der Erweichungspunkt nach
Ring und Kugel des reinen Bitumens beträgt ca. 1200C, so dass die Temperaturspanne von der Maximaltemperatur bei Einbau des Mischgutes zum Erweichungspunkt nach Ring und Kugel des reinen Bitumens 60OC beträgt.
Neben der Temperatur ist für die Verformung auch noch die Dauer der Lasteinwirkung und die grösse der Last massgebend. Für eine TANDEM-Walze von 9 to Dienstgewicht, mit einer Geschwindigkeit von km-l, beträgt die Belastungsdauer des einzelnen Punktes ca. 0,1 sec. pro Walzenübergang, der spezifische Flächendruck ca. 3 kg/cm2. Für die vorerwähnte Temperatur, das sind 60OC unter dem Erweichungspunkt, die festgelegte Belastungsdauer von ca. 0,1 sec., einem Bitumen mit einem Erweichungspunkt von 120OC und einer Penetration von 20 beträgt die Steifigkeit 1 x 106N/m2. Es.war zu erwarten, dass eine Verdrückung der Isolierung unter den genannten Voraussetzungen nicht eintritt; dies wurde durch die Praxis bestätigt.
Demnach kann also für besonders schwere Belastungen statt einem bituminösen Kaltmischgut die Schutzschicht aus einem bituminösen Heissmischgut (Asphalt-Feinbeton, Asphalt Grobbeton, Sandaspahlt usw. in üblicher Zusammensetzung) der Körnung 0/5 bis /15 in der Dicke bis 2 cm bestehen.
Grössere Schichtdicken können durch mehrlagigen Einbau erzielt werden.
Als Bindemittel können die Bitumensorten B 85, B 120, vornehmlich jedoch B 200, verwendet werden.
Die Einbautemperaturen betragen 100-120C. Die Verdichtung findet zweckmässig mit einer Walze, deren Geschwindigkeit mindestens 5 kmh-1 beträgt, statt. Es resultiert dadurch eine Schutzschicht mit geringerem Hohlraum, grösserer mechanischer Festigkeit und dichterer Struktur, die insbesondere für schweren und schwersten Baustellenverkehr geeignet ist. Zudem ist die Verwendung von Heissmischgut, das durch das dichte Netz von Heissmischanlagen in jeder Form und Qualität preiswert zu haben ist, von Vorteil.
Die unter der Heissmischgutschicht liegende Trennschicht besteht aus einer beidseitig bitumenbeschichteten glatten Trennfolie aus tiefziehfähigem Material. Als tiefziehfähiges Material kann man Aluminium oder Kupfer verwenden.
Bevorzugt wird eine Aluminiumfolie verwendet, deren Zugfestigkeit 60 bis 75 kg, bezogen auf einen Streifen von 50 mm Breite und deren Tiefziehfähigkeit nach Erichsen mindestens 7,5 mm beträgt. Die Dehnung am Zugfestigkeitsversuch soll am Normalstab mindestens 10% ergeben.
Die Beschichtung der Aluminiumfolie wird in der Regel so vorgenommen, dass die der Isolierschicht zugekehrte Seite eine stärkere Bitumenbeschichtung als die abgekehrte Seite aufweist. Die Verarbeitung der einzelnen Bahnen geschieht beispielsweise durch Aufflämmen im stumpfen Stoss oder in Überlappung bis zu 2 cm.
Die Trennschicht, die die oben angegebene Aufgabe erfüllen soll, ist ihrerseits mit der Isolierschicht, die aus zwei Lagen besteht, durch Heissverschweissung verbunden.
Die Dicke der Isolierschicht beträgt mit Vorteil im Mittel 9 mm. Die Aufbringung auf den Untergrund geschieht z.B.
durch Heissverschweissung im Flämm-Verfahren. Damit wird eine vollflächige und lückenlose Verklebung gewährleistet. Als Voraussetzung für die einwandfreie Aufbringung der ersten Isolierbahn ist eine mit einem Bitumenvoranstrich versehene Betonfläche erforderlich. Die Verschmelzung mit dem Untergrund und innerhalb der Bahnen ist so innig, dass ein Eindringen von Wasser unter die Isolierung ausgeschlossen ist.
Um entsprechend grosse Scherkräfte durch Bremsung auffangen zu können, werden die Isolierbahnen zweckmässig aus einem besonders steifen und elastischen Sonderbitumen hergestellt.
Die Verformbarkeit von Bitumen setzt sich aus einem elasti schen und einem plastischen Anteil zusammen. Als Mass für die Verformbarkeit gilt in der Bitumenchemie die Steifigkeit mit der Dimension [Kraft/Fläche]. Diese Steifigkeit ist eine Funktion sowohl der Temperatur, der Belastungsdauer als auch der Bitumensorte, und zwar nimmt sie mit geringer werdender Temperatur und kürzerer Belastungsdauer zu. Sie sagt jedoch nichts über das Verhältnis von elastischer und plastischer Verformung aus.
Für die gegenständliche Isolierung ist eine möglichst geringe Änderung der Steifigkeit mit der Temperatur und der Bela stungsdauer erwünscht. Sie darf jedoch nicht zu hoch liegen, denn sonst würde der grosse Vorteil der flexiblen Bahnisolie rung preisgegeben werden. Weiters soll der elastische Anteil der an sich bis zu einem gewissen Grad wünschenswerten
Verformbarkeit möglichst gross sein.
Bei einer erfindungsgemässen Brückenisolierung wird dies vorzugsweise durch Verwendung eines Spezialbitumens erreicht. Die durch dieses Spezialbitumen gegebenen Vorteile können durch eine sachgemässe Füllerung weiter vergrössert werden, beispielsweise durch die folgende Zusammensetzung:
14 Vol.-% Mineralfüller und 86 Vol.-U/c Bitumen.
Der Füller weist vorteilhaft eine maximale Korngrösse von 0,3 mm auf, wobei der Anteil der Teilchen unter 0,04 mm mindestens 65 Gew.-%, unter 0,06 mm mindestens 78 Gew. %, unter 0,075 mm mindestens 84 Gew.-% und unter 0,09 mm mindestens 88 Gew.-% beträgt.
Tatsächlich könnte bei diesen Isolierbahnen auch der elastische Verformungsanteil wesentlich erhöht werden, obwohl diese bei der Verarbeitung flexibel und schmiegsam sind, so dass Verbindungen, Gully-Einbindungen, Aufzüge, Zwickel usw. einwandfrei und leicht verarbeitet werden können. Auch schwierigste Anschlusstücke werden völlig sicher abgedichtet.
Die Haftung der Bahnen auf dem Untergrund ist durch den Schweissvorgang ausserordentlich gut und völlig dicht. Ein Nacharbeiten in irgendeiner Form oder ein Nachimprägnieren ist nicht nötig.
Die Armierung dieser Isolierbahnen besteht zweckmässig aus einem vollkommen unverrottbaren und wasserunempfindlichen Glasgewebe aus alkalifreiem Elektro-Glas. Das Glasgewebe weist ein Flächengewicht von z.B. etwa 160 q/m2 auf.
Der Kettfaden des Glasgewebes besteht mit Vorteil aus Glasseidengarn aus E-Glas und der Schuss aus Glaswollgarn aus Stapelfasern.
Die Beschichtung der Trennfolie, beispielsweise Aluminiumfolie, kann ebenfalls mit dem für die Isolierschicht verwendeten Bitumen durchgeführt werden.
Wie schon früher erläutert, werden die Trennschicht aus Aluminium-Folie und eine der Isolierbahnen mit Glasgewebeeinlage in eine Kombinationsschicht zusammengefasst.
Diese Kombinationsbahn erhält man demnach dadurch, dass die obere Lage der Isolierbahn und die bitumenbeschichtete Trennfolie bereits bei der Fabrikation vereinigt werden, so dass eine Kombinationsbahn entsteht, die die obere Lage der Isolierbahn und die Trennfolie in sich vereinigt. Diese Kombinationsbahn besteht somit zweckmässig aus dem gleichen Spezialbitumen und der gleichen Füllerung wie die untere erste Lage der Isolierbahn, mit einer Einlage aus Glasgewebe und einer darüber eingebauten zweiten Einlage (Auflage) aus einer tiefziehfähigen Folie, z.B. aus Aluminium oder Kupfer, die in ihren Eigenschaften ebenfalls den oben angegebenen Daten entspricht. Diese Kombinationsbahn wird mit der darunterliegenden Isolierbahn vorzugsweise heiss verschweisst.
Die Isolierbahn ihrerseits wird gegebenenfalls auf dem mit einem Anstrich versehenen Betonunterbau zweckmässig heiss aufgeschweisst.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Isolierung unter Verwendung dieser Kombinationsschicht. 1 stellt den Unterbeton dar, der mit einem Bitumenanstrich versehen sein kann. Auf dem Unterbeton befindet sich eine Lage der Isolierschicht 6, die eine Glasgewebeeinlage 2a aufweist. Auf diese erste Isolierschicht ist die Kombinationsschicht 7 aufgebracht, die eine Glasgewebeeinlage 3a und eine zweite Einlage aus einer Aluminiumfolie 4a aufweist. Die Dicke der gesamten Kombinationsschicht 7 beträgt etwa 5 mm. Auf die Kombinationsschicht schliesst sich die Heiss mischgutschicht 5 an.
PATENTANSPRUCH 1
Isolierung zwischen dem Betonunterbau und dem Belag von Brücken und von Hochbauabdeckungen, unter Verwendung armierter Bitumenschichten als Isolierschichten unter einer als Schutzschicht dienenden Mischgutschicht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennschicht aus einer beidseitig bitumenbeschichteten glatten Trennfolie (4a), aus tiefziehfähigem Material mit einer Stärke von 0,15 bis 0,2 mm vorgesehen ist und auf die Trennschicht als Schutzschicht eine Heissmischgutschicht (5) aufgebracht ist. und dass die Trennschicht und eine armierte Isolierschicht in einer Kombinationsschicht (7) vereinigt sind, so dass diese aus Bitumen bestehende Schicht sowohl die Trennfolie (4a) als auch eine Armierung (3a) aufweist,
UNTERANSPRÜCHE
1. Isolierung nach Patentansprull)I, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Heissmischgutschicht bis 2 cm beträgt.
2. Isolierung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Körnung der Heissmischgutschicht 0/5 bis 0/15 beträgt.
PATENTANSPRUCH II
Verfahren zur Herstellung einer Isolierung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Betonunterbau ein Bitumenanstrich aufgebracht wird, auf den eine armierte Isolierschicht und auf welche die Kombinationsschicht als Einheit heiss aufgeschweisst wird, worauf die Heissmischgutschicht bei Einbautemperaturen zwischen 100 bis 120OC aufgebracht wird.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.