CH647026A5 - Verfahren zur oberflaechenbehandlung von strassen. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Strassen durch separates Aufbringen eines flüssigen Asphalt-Bindemittels und eines Zuschlagstoffs, das beispielsweise zur Ausführung des Stras-senunterhalts auf Strassenoberflächen mit einer bituminösen obersten Schicht geeignet ist, und auf eine Vorrichtung zum Messen der Belastungsverteilung in diesem Verfahren.

Im allgemeinen können Unterhaltsarbeiten an vorhandenen Strassen in zwei Hauptklassen eingeteilt werden, nämlich das Ausbreiten eines vorgemischten Asphaltbetons auf der Strasse und anschliessende Kompaktierung mit einer Walze, oder Aufbringen auf die Strasse eines flüssigen Asphaltbindemittels und eines Zuschlagstoffs, vorzugsweise gebrochenes Steinmaterial, in separaten Schichten, wonach der Zuschlagstoff im Bindemittel kompaktiert wird.

Eine unter die letztgenannte Klasse fallende Methode ist als einstufige Oberflächenbehandlung bzw. -aufbereitung bekannt, die auf jede beliebige vorbereitete Oberfläche angewendet werden kann und oft auf vorhandenen bituminösen Belag zur Anwendung gelangt, um eine neue und glatte Oberfläche zu schaffen und den alten Belag wasserdicht und schwer abnützbar zu machen. Diese Methode umfasst üblicherweise die Schritte des Fegens des alten Belags zur Entfernung von Schmutz und anderen Fremdmaterialien und anschliessendes Aufbringen einer Beschichtung eines flüssigen Asphalt-Bindemittels, Bedecken der Beschichtung von Asphalt-Bindemittel mit einer Schicht oder Lage von gebrochenem Steinmaterial, Einwalzen des Steinmaterials in das

Bindemittel bis zur Erzielung des erwünschten Oberflächen-zustandes und schlussendliches Wischen der Strassenoberfläche zur Sicherstellung, dass lose, überflüssige Steine entfernt werden.

Hinweise auf technologischen Hintergrund und Stand der Technik finden sich in der GB-PS 1 400 617 und in den DE-AS 1 952 355,2 311 928 und 2 448 398.

Bei der Dosierung des Bindemittels sollte berücksichtigt werden, ob die Strasse im allgemeinen Schwerverkehr oder nur Leichtverkehr zu tragen hat, da es wohlbekannt ist, dass auf einer schwer belasteten Strasse das Bindemittel im Vergleich zu einer leicht belasteten Strasse in beschränktem Aus-mass aufgetragen werden sollte, da der Schwerverkehr als schwere Walze wirkt, die, falls das Bindemittel in einer dicken Schicht aufgetragen wird, veranlasst, dass das Deck-Steinmaterial durch das Bindemittel in das Substrat einge-presst wird und das Bindemittel dadurch zur Oberfläche gebracht wird, wo es eine glatte, zusammenhängende Oberfläche bildet, die im allgemeinen als Strassenoberfläche nicht ideal ist, insbesondere hinsichtlich der Schleuderbeständigkeit. Das Bindemittel sollte daher in einer solch dünnen Schicht aufgebracht werden, dass die Steinschicht gebunden, jedoch an ihrer Oberfläche in nicht zusammenhängendem Zustand erhalten wird. Auf eine Strasse mit Leichtverkehr sollte das Bindemittel in einer dickeren Schicht aufgetragen werden, um die Deckschicht auf sichere Art ohne loses und gefährliches Oberflächenmaterial zu binden. Normalerweise liegt der Mengenanteil Bindemittel im Bereich von 0,6-3, vorzugsweise 1,5-21/m2.

In der Praxis wird das Bindemittel nach einem Kompro-miss zwischen den Anforderungen der am schwersten belasteten Strassenteile, d.h. der normalen Radfahrspuren davon, und den weniger belasteten, dazwischenliegenden Strassen-teilen dosiert, und es ist wohlbekannt, dass das Resultat im allgemeinen unbefriedigend ist, indem loses Steinmaterial auf den genannten, weniger belasteten Strassenteilen auftritt, während die schwer belasteten Fahrspurteile schwarz, kompakt und schlüpfrig werden können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Behandlung der Strassenoberfläche auf solche Art zu schaffen, dass im endgültigen Resultat die verschiedenen Teile der Strasse über die gesamte Strassenbreite eine Oberfläche von praktisch optimalem und einheitlichem Charakter aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren gelöst.

Die Erfindung basiert auf der Idee, dass es tatsächlich möglich ist, die durch den Verkehr über die Strassenbreite erzeugte Lastverteilung zu ermitteln. Dies kann photoelektrisch oder auf andere Art erfolgen. Die Lastverteilung beein-flusst die Dosierung des Bindemittels über das ganze Querprofil der Strasse auf unterschiedliche Art. Wenn danach die Schicht des Zuschlagstoffs aufgebracht wird, verbleibt der resultierende Charakter der Strasse während einer langen Zeitdauer einheitlich und von guter Qualität.

Im beschriebenen Verfahren kann das Bindemittel mittels eines bewegten Querholms, der mit einer Anzahl individuell für den Auslass des Bindemittels regulierbarer Düse versehen ist, auf die Strassenoberfläche aufgetragen werden, wobei das Bindemittel gleichzeitig über die gesamte Strassenbreite oder einen Teil davon aufgetragen werden kann.

Im beschriebenen Verfahren kann die Feststellung der Belastung durch eine direkte Registrierung der Lastverteilung durch Messfühler erfolgen, die für selektive Registrierung der Belastung quer zur Strasse angebracht sind und auf den über die Fühler rollenden Verkehr reagieren. Wenn die Messfühler während einer repräsentativen Zeitdauer in Betrieb gehalten und die Messresultate auf beliebige bekannte Art gespeichert werden, ist es möglich, danach die entsprechenden Daten der

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maximalen und/oder durchschnittlichen Belastung auf den einzelnen Teilen der Breite der Strasse an einer besonderen Stelle zu ziehen, und wenn die Messstelle so gewählt wird, dass sie für eine beträchtliche Länge der Strasse repräsentativ ist, kann das Bindemittel dann in der gewünschten, über die Strassenbreite unterschiedlichen Dosierung auf dieses Stück der Strassenlänge aufgebracht werden. Die zur vorliegenden Erfindung gehörende Messeinrichtung kann so eingestellt werden, dass die Datenerfassung direkt für die Einstellung der Ausflussmengen der genannten Düsen im Verteiler für Bindemittel verwendet werden kann. Vorzugsweise wird das Messystem so eingestellt, dass nur Verkehr oberhalb eines vorbestimmten Minimalgewichts registriert wird.

Es gibt einen weiteren Parameter, durch welchen die optimale Bindemittel-Zufuhr und die Gleichmässigkeit der schlussendlichen Strassenoberfläche beeinfiusst wird, nämlich die Härte der alten Strassenoberfläche. Wenn diese Oberfläche relativ weich ist, erscheint es wünschenswert, einen allgemein oder über die Strasse verteilt unterschiedlichen, jedoch geringeren Mengenanteil Bindemittel aufzutragen. Zwecks weiterer Perfektion des beschriebenen Verfahrens ist es daher vorteilhaft, eine Härtemessung auszuführen, indem punktweise das Eindringen eines belasteten Prüfglieds in die Strassenoberfläche hinsichtlich Tiefe und Zeitdauer geprüft wird, wobei diese Prüfung ein ablesbares Resultat ergibt, das als Parameter für die Ermittlung der benötigten Menge Bindemittel verwendet werden kann. In diesem Zusammenhang sollten sogar zweckmässig andere Parameter, wie Umgebungstemperatur, berücksichtigt werden, und es kann ein Satz von Formeln oder anderen Berechnungshilfsmitteln verwendet werden, um die optimale Zufuhr von Bindemittel zu bestimmen.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detaillierter erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Messung der Verkehrsbelastung.

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäss Fig. 1.

Fig. 3 eine diagrammatische Darstellung der über die Strassenbreite ermittelten Belastungsverteilung und der in Abhängigkeit davon für Leicht- bzw. Schwerverkehr, Kurven (a) bzw. (b) zu dosierenden Mengenanteile Zuschlagsstoff.

Zur Ermöglichung der Bestimmung eines korrekten Unterhaltprogramms für eine bestimmte Strassenoberfläche durch Erneuerung mit einer sogenannten Oberflächen-Aufberei-tungsbehandlung wurde es als sehr wichtig befunden, ein genaues Bild der wirklichen Verkehrsbelastung der betreffenden Strasse zu erhalten. Hierfür kann die in Fig. 1 und 2 dargestellte bandförmige Messvorrichtung verwendet werden, die ausgestreckt quer über die Oberfläche der im Hinblick auf die verkehrsbedingte Lastverteilung zu prüfenden Strasse montiert wird. Die bandförmige Vorrichtung umfasst eine Grundplatte 2 aus Gummi mit einer Anzahl mit Abstand voneinander angeordneter Kontaktglieder 6, die durch die Räder der Fahrzeuge auf der Strasse aktiviert werden. Um nur den Einfluss des Schwerverkehrs auf die Strasse zu registrieren, sind die Kontaktglieder selbst gegen Aktivierung unter weniger schwerer Belastung geschützt durch beidseitig der Kontaktglieder 6 angeordnete Elemente 5 aus Hartgummi. Die Kontaktglieder 6 sind mit einem Multiplex-Anschlusskasten 8 an einem Ende des bandförmigen Gefüges über flache Kabel 7 verbunden, die durch eine Deckplatte 3 aus Gummi geschützt sind.

Die ganze bandförmige Messvorrichtung wird quer über die Strassenoberfläche oder vorzugsweise nur quer über die

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Hälfte davon in korrekter Lage gehalten mittels eines Drahtsystems 4 längs der einander gegenüberliegenden Längskanten der bandförmigen Vorrichtung. Die Drähte 4 sind abseits der Strasse verankert, beispielsweise wie in Fig. 1 dargestellt mittels besonderer Spann- und Verankerungsmitteln 9 und 10. Die bandförmige Messvorrichtung ist selbstverständlich mit einem zweckentsprechenden Registrierungsmittel verbunden, das das Bild der Verkehrsbelastung der Strasse, das durch die Aktivierung der Kontaktglieder 6 während der Messdauer ermittelt wird, speichern kann.

Ein anderer Faktor, der für die Planung der Unterhaltsbehandlung einer bestimmten Strassenoberfläche nach dem beschriebenen Verfahren Bedeutung hat, ist der Festigkeitszustand der vorhandenen Strasse. Zu dessen Ermittlung kann ein Gerät zum Einsatz gelangen, das einen Ständer mit drei Beinen umfasst, die direkt auf der zu messenden Strassenoberfläche aufliegen, während ein Messfuss mit einer Stahlkugel so angeordnet ist, dass die Stahlkugel unter dem Einfluss eines auf sie einwirkenden Belastungskörpers in die Strassenoberfläche eindringt. Die Eindringtiefe der Stahlkugel gibt Aufschluss über die Festigkeit der Oberfläche, und das Gerät umfasst eine Einrichtung zur Registrierung der zeitabhängigen Eindringtiefe in dieser Festigkeitsprüfung.

Aus den Resultaten der Messung der tatsächlichen Lastverteilung quer über die Strassenbreite durch den Verkehr und der Festigkeitsprüfung der Strassenoberfläche kann die zur Sicherstellung einer optimalen Wirkung der Unterhaltsbehandlung in der Oberflächenaufbereitung benötigte, quer über die Strassenbreite verteilt unterschiedliche Dosierung des Asphalt-Bindemittels ermittelt werden.

Beispiel

Bestimmung des optimalen Mengenanteils Bindemittel für die Aufbereitung einer Strassenoberfläche.

Die Härte der Strassenoberfläche wurde an einer Anzahl Punkten der Strasse bestimmt und gleichzeitig die Temperatur gemessen und registriert.

Die jeweilige Härte ist in der nachstehenden Tabelle in Form der quasistatischen Eindringtiefe einer Stahlkugel in das Substrat (die Eindringtiefe ist in mm angegeben) nach 5 bzw. 10 min unter einer Belastung von 400 N angegeben. Die quasistatische Eindringtiefe wurde mittels van der Pools-Diagramm in dynamische Eindringtiefe (8k) umgewandelt. Die «Rauhheit (D)» der Strassenoberfläche wurde nach einer konventionellen Sandfleckmethode bestimmt und ist als Durchmeser, ausgedrückt in mm, angegeben (verwendete Sandmenge (V): 5000 mm3).

V

D

Temp.

5k (t=5 min)

5k (t= 10 min)

Sand

Sand

°C

mm mm mm3

mm

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26.3

1,782

2,070

135

25.0

1,500

1,720

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25.3

1,665

1,856

115

27.6

1,740

1,948

Bestimmt wurde die Querverteilung einer Verkehrsbelastung von mehr als 11.

Die prozentuale Verteilung ist in Fig. 3 der Zeichnungen dargestellt.

Durch meteorologische Messungen wurde die Temperatur der Strassenoberfläche stündlich während einem Jahr bestimmt. In diesem Fall wurden Temperaturen unterhalb 20°C nicht berücksichtigt, da diese Temperaturen das Endre-

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sultat nicht in irgendeinem feststellbaren Ausmass beeinflussen.

Der Mengenanteil Zuschlagstoff, der auf der Strassenoberfläche zurückgehalten werden kann, wurde experimentell durch einfache Aufbereitung mit einem bestimmten Mengenanteil Zuschlagstoff ermittelt. Hierbei ist es auch möglich, das durchschnittliche Hohlraumvolumen in der Schicht des Zuschlagstoffs zu errechnen.

Die optimale Dosierung des Bindemittels wurde aus den so erhaltenen Werten ermittelt. Das Resultat ist im Diagramm gemäss Fig. 3 dargestellt. Im Diagramm zeigt die ausgezogene Kurve die prozentuale Verteilung der Querbelastung als Funktion der Strassenbreite. Diese Kurve wurde aus den durch vertikale Balken dargestellten Messwerten verschie-5 dener Kontaktglieder berechnet. Die punktierten Kurven zeigen optimale Bindemitteldosierungen bei über die Breite gleichbleibender Auftragsmenge Zuschlagstoff, wobei die obere Kurve a) für eine Auftragsmenge von 11,8 kg/m2 und die untere Kurve b) für eine Auftragsmenge von 10,7 kg/m2 io Zuschlagsstoff ermittelt wurde.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Strassen durch separates Aufbringen eines flüssigen Asphalt-Binde-mittels und eines Zuschlagstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Dosierung des Bindemittels zumindest die Belastungsverteilung auf der Strasse gemessen und danach das Bindemittel in Übereinstimmung mit den erhaltenen Resultaten dosiert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querverteilung der Verkehrsbelastung auf der Stras-senoberfläche gemessen und das Bindemittel auf die Oberfläche aufgebracht wird, indem man relativ weniger Bindemittel auf stärker belastete Teile der Strassenoberfläche aufbringt als auf weniger belastete Teile der Strassenoberfläche.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der Strassenoberfläche gemessen und der erhaltene Wert zur Festsetzung des optimalen Mengenanteils Bindemittel beigezogen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturprofil der Strassenoberfläche während eines Jahres gemessen und zur Festsetzung des optimalen Mengenanteils Bindemittel beigezogen wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauhheit der Strassenoberfläche gemessen und der erhaltene Wert zur Festsetzung des optimalen Mengenanteils Bindemittel beigezogen wird.
6. 6. Vorrichtung zum Messen der Belastungsverteilung im Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (2) mit einer Anzahl von mit Abstand zueinander angeordneten Kontaktgliedern (6), die durch Fahrzeuge auf der Strasse aktiviert werden können.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktglieder (6) nur durch die Einwirkung des Schwerverkehrs aktivierbar sind mittels auf mindestens einer Seite der Kontaktglieder angebrachter Elemente (5) aus Hartgummi.