CN1981090A - 透水的地面覆盖层以及生产这种地面覆盖层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于铺设在地基上的可透水的地面覆盖层(1)。地面覆盖层(1)的上部结构(6)包括由压实的矿质骨料和有机的粘结材料组成的混合体。地面覆盖层(1)具有多层的结构，该结构具有上部结构(6)和下部结构(2)，其中下部结构(2)具有至少一层地基侧的沙层(4)和至少一层上部结构侧的碎石层(5)，在碎石中的筛下物颗粒(5)的平均尺寸k碎石为5mm。此外本发明涉及一种生产这种地面覆盖层的方法。

Description

透水的地面覆盖层以及生产这种地面覆盖层的方法
技术领域
本发明涉及一种用于铺设在地基上的可透水的地面覆盖层，其中地面覆盖层的上部结构是由压实的矿质骨料和有机的粘结材料组成的混合体。此外，本发明涉及一种用于生产这种地面覆盖层的方法。
背景技术
通过地面覆盖层对地面加固是已公开的技术。该地面覆盖层用于铺设街道，广场，建筑物的封闭层和其它可行走或者可行驶的地面。混凝土覆盖层、沥青覆盖层、石子覆盖层以及木质覆盖层是很常见的。对于排出表面积水不利的是有限的或者完全缺乏的透水能力，因此经常谈到表面的密封，人们通过大多很昂贵的排水设备来尝试解决这个问题。
表面的密封的生态上不希望的副作用是河道的增大的负载，在强烈的或者持续的倾盆大雨时或者通过冰雪融化使该河道转变成狂暴的洪流。其结果就是灾难：总是经常发生洪水，公共污水处理设备负担过重或者失效，基础水位下降。
鉴于建筑技术的特性提供了其他的要求。这涉及了在湿度、害虫的防治、声音技术的特性方面的特性、抵制化学影响和火的特性。地面的耐久性作为重要的要求起到很大的作用，其中如耐压强度，抗弯拉伸强度，抵制拖拉，滚动，碰撞和冲击的耐磨强度，抵制挤压的强度等特性都是基本的建筑技术参数。
对于特殊应用，例如跑马场和运动场构造，由塑料制成的格网板被证明是很好的。这种类型的格网板在DE 19720006 C2中公开。一方面，格网板利用突起或者开口的精致的结构实现可行走或者可行驶的表面，另一方面格网板通过其水调节能力而避免使用密封。
平整地铺设的格网板直接地铺设在地基，如碎石、草、粘土和腐植土上。然而，同样也可以在地基上铺设沙层或者碎石层，以便在该层上铺设格网板。通过沙层或者碎石层可以平衡地面的不平整性。根据运动场的应用情况，也许可以铺设几厘米厚的踩踏层。与格网板一起构成运动场覆盖物的上部结构的该踩踏层，在马场中通常由沙料组成、由具有填充料的混合料(木材碎片或者塑料碎片)或者仅仅由木材碎片组成。根据踩踏层的要求和构成，从格网板的上板测量，该踩踏层具有8至15厘米之间的厚度。
不过，在铺设大的平面时，其缺点是格网板的相对高的成本以及不平整的结构。
带有均匀的和视觉上美观的表面结构的覆盖层在DE 197 33588中已公开。可透水覆盖层由矿质骨料和有机的粘结材料组成。混合物在还没有硬化和可变形的状态中使用。大多有机的粘结材料适合作为粘结材料，该粘结材料和矿质骨料一起混合形成填充物，并且在硬化前加工。
由凝固的矿质骨料制成的覆盖层的缺陷是缺乏与地基的连接，这正好损害了外层地面在冻融转换时的机械应力。因此，建筑材料的化学的、物理的和生物的侵蚀可以引起在位于其下的底层地面的侵蚀和损坏。
因此公共建筑开发商希望不必封闭地面覆盖层的表面，并且允许低廉地大面积铺设，其可以毫无问题地承受例如通过机动车施加的高的机械应力。
发明内容
基于这个背景，本发明的目的在于，提供一种这样类型的可透水的地面覆盖层，该地面覆盖层在复杂的形成中相对于已公开的地面覆盖层和格网板系统而言也是成本低廉的。鉴于机械负荷能力，地面覆盖层在所铺设的表面的使用中应该没有任何限制。此外提供了一种生产这种地面覆盖层的方法，该方法使铺设变得简单且廉价。
根据本发明，关于地面覆盖层所设置的目的通过权利要求1所述的特征实现。地面覆盖层相应地具有多层的结构，该结构具有上部结构和下部结构，其中下部结构具有至少一层地基侧的沙层和至少一层上部结构侧的碎石层。在碎石中的细粒的平均尺寸k碎石为5mm或者更大。
在实践中已经确定，即仅仅由格网系统或者凝固的矿质骨料构成的地面覆盖层的耐久性和负荷能力受到限制。通过根据本发明的由上部结构和下部结构组成的地面覆盖层结构，涉及到由凝固矿质骨料制成的上部结构的可透水性的积极的特性广泛地适合于地基。下部结构的粒状材料可以使负荷均匀地分布到在其下设置的地基中，从而在上部结构上起作用的点状的荷载压力通过地基侧沙层大面积分布地传导到地基中，因此，上部结构的静力的或者液力的压力负荷能力相对于已公开的解决方案得到决定性的改善。
鉴于水调节能力，下部结构到上部结构的透水的通道得到改善。在带有高比例的粘土的挑剔的地基中，下部结构能够补充上部结构的水存储能力。穿过上部结构的上部表面水由下部结构容纳，并且将水平地分布。这样短期内能够容纳大量的水并暂存起来。直到地基或者其他的排水装置将水排出。该排水能力归因于高的空心腔部分，从而甚至在水防护区域中也可以毫无问题的装入。该空心腔部分以及岩石的不同尺寸和材料的不同种类导致突出的声吸收。
试验指出，根据本发明的地面覆盖层表现出了突出的水吸收值。在野外实验中，根据DIN 18035-6，章节5.1.6.3和5.1.6.2，测定地面覆盖层的水吸收值，并且与常规的可透水运动场的结构的值比较。就此而言，DIN 18035-6的要求被多倍超额完成。因此，具有47mm的上部结构的层厚度的取样得出k*＝0.51cm/s的水吸收值。根据DIN 18035-6、表3，要求为＞0.01cm/s。
在下部结构中的碎石颗粒的尺寸具有对地面的水吸收值和地面覆盖层的水调节能力的另一个有利的影响。在平均的颗粒尺寸中，其允许筛下物颗粒为5mm或者更突出的值。在5至16mm、16-22mm或者16至32mm之间的区域中的平均碎石尺寸k碎石被证明是有利的。这就是说，碎石层由具有不同颗粒尺寸的碎石组成，其中碎石层的颗粒位于所述的一个区域中。压实的碎石层的平均的层厚度dS优选地在400和500mm之间。
同样填充料的颗粒尺寸具有对地面覆盖层的渗漏效率的重要的影响。特别优选的是，填充料的颗粒的平均尺寸在1至7mm之间。如上所述，根据本发明的地面覆盖层的层结构具有对机械的强度值的有利影响，从而对于颗粒的平均尺寸来说，超过5mm的值甚至是可能的，而不会出现非常高的破碎的危险。利用该颗粒直径可以进一步提高渗漏效率。此外，在该值时，由于矿物的和有机的细小部分的参与，随着时间的过去，渗漏效率下降很少。
上部结构的多孔的结构致使上部表面具有高的摩擦系数，从而地面覆盖层作为防滑的覆盖物适合用于行驶道路、行走道路、楼梯和演出场馆，进而可以避免事故危险。
鉴于压力负荷能力和较好的可透水性，用于上部结构的有效的层厚度在30至60mm之间。当然也可以是较小的值，其中鉴于压力负荷能力必须做出让步。用于上部结构的较大的层厚度对于压力负荷能力来说仅仅带来微不足道的改善，并且增加了地面覆盖层的费用。因此多数应用情况下的最佳值在上面所述的范围内。
通常颗粒尺寸分布根据DIN 66145确定。参数n至少为9，并且在忽略每1％的筛上物颗粒和筛下物颗粒下测定。
粘结材料优选地是一种双组分聚氨酯粘结材料。同样也可以应用双组分环氧树脂粘结材料或者单组分聚氨酯粘结材料。例如可以使用Koch Marmorit公司的Kryorit牌的。
应用双组分环氧树脂粘结材料的一个重要的优点是其环境适应性。根据本发明的地面覆盖层例如不具有任何霉菌的毒效果，并且被认为很难由微生物分解。尽管如此，如材料试验中所指出的，可从地面覆盖层提取的材料可以很好地分解。如冲洗试验证明，在表面水和地面覆盖层材料之间没有发生化学反应，从而穿过地面覆盖层渗透的表面水可以未加处理地导入排水系统中，或者可以不令人担心地流到地下水中。最后根据本发明的地面覆盖层在其使用期限后，在没有对环境消极影响的情况下，在土壤和碎石清洗设备中清除。可选地，在切碎后可以作为颗粒再次应用。
当加工粘结材料时，两种方法被区分。如果作为碎石和沙存在的上部结构或者下部结构的组成部分被稳固，那么该组成部分有利地与事先均匀分散的粘结剂在原处混合，并被散布。在碎石或者其它的较粗糙的颗粒固定时，环氧树脂或者聚氨酯和固化剂同样在原处混合，并且以液态的形式喷洒到碎石表面上。该粘结剂流入深处，并且将各个碎石块或者颗粒彼此粘结。
所述的粘结材料能够通过高的粘合力将每一个填充料以很好的粘合力粘结在有粘性的和呈毛细血管状的作用范围内。这样额外地有助于地面覆盖层的所述静态的和动态的压力负荷能力。相邻的上部结构和下部结构的层的粘结对于高负荷能力是特别有效的，从而使得地面覆盖层也能够通行车辆。
为了使广场在视觉上美观，经常希望地面能够被染色。通过应用作为填充物的彩色石英砂或者天然石料，有超过200种的色彩变化可供选择，从而使地面覆盖层的彩色外观并没有界限限制。建筑师们知道如何有效地使用该色彩效果。
除了用于适合作为行车道的重要的静态下和动态下的强度值，例如相对于沥青，根据本发明的地面覆盖层还通过较多的空腔部分更好地吸收了车辆的噪音。在空腔部分至少占上部结构的45％时得到特别有利的值。
相关于地面覆盖层的本发明的进一步有利的实施例在权利要求11至14中所述的特征中提出。
根据本发明，鉴于用于地面覆盖层的生产的方法的目的通过权利要求15的特征实现。相应地，根据下面的方法步骤实现了该生产：
·将由粘结材料和沙制成的还可变形的混合物铺设到地基上，
·压实粘结材料和沙的混合物，
·将由粘结材料和碎石制成的还可变形的混合物铺设到沙层上，
·将由填充料和粘结材料构成的还可变形的混合物构成的上层铺设到最后铺设的层上，
·压实还可变形的混合物，
·硬化。
当在其之下的层硬化之前，压实第一层后直接铺设下一层时，出现各层之间强化的粘结。这一点需要在层与层之间迅速地铺设和压实。
相关于地面覆盖层的本发明的其他的有利的实施例在权利要求16至20的特征中提出。
附图说明
接下来，参考附图对本发明的有利的实施例进行说明。图中示出：
图1穿过在地基上铺设的带有两层下部结构的地面覆盖层的示意性截面图，以及
图2穿过在地基上铺设的带有三层下部结构的地面覆盖层的示意性截面图。
具体实施方式
图1以截面图直观地示出了根据本发明的地面覆盖层1的多层结构。该地面覆盖层在本实施例中具有三层，其最底层，下部结构2铺设在地基3上。在下部结构2可以铺设之前，首先要准备地基3。挖掘地基直到40至60cm的防冻深度。挖掘深度取决于，保持下部结构2和地基3之间的连接不被冻融转换的侵蚀效应影响。
下部结构2本身由在地基一侧的由沙构成的层、所谓的沙层4和位于其上的碎石层5共同组成。此外首先准备由粘结材料和沙组成的填料，它们彼此混合。粘结材料是一种双组分聚氨酯粘结材料。同样也可以应用双组分环氧树脂粘结材料或者单组分聚氨酯粘结材料。在准备完填料后，只要填料还可变形或者未硬化，就可以快速地加工这种混合物。这通过尽可能地将沙层4均匀地、平整地铺设在地基3上而发生。压实的沙层4的厚度d沙至少为20mm。
在沙层4的压实和已经开始的硬化后，铺设碎石层5。在本实施例中碎石的平均颗粒尺寸k碎石在5至16mm的区域中，其中筛下物颗粒的平均尺寸为5mm。利用这个有限的颗粒尺寸区域，可获得统一的特性。同样这里将碎石与粘结材料混合，从而使混合物尽可能均匀地铺设到沙层4上。之后，碎石层5利用机械振动器压实。碎石层5具有大约500mm的平均的层厚度dS。
最后产生在完成状态中的可视的多孔的上部机构6的构造。首先，将粘结材料以150g/cm2的量喷洒到支承上部结构6的碎石层5上，以获得在上部结构6和下部结构2之间的牢固的连接。粘结材料的渗透深度为大约150mm。另外在粘结材料硬化之前，铺设由矿质骨料组成的层。
同样涉及一种与粘结材料混合的、矿质骨料的混合物，该混合物在还可变形的状态下铺设。可以考虑选择石英岩、花岗岩、玄武岩和石英作为填充料。在这个所述的实施例中，应用了被染色的花岗岩。花岗岩颗粒的平均尺寸在2至5mm的范围内。在参数至少为9且在忽略每1％的筛上物颗粒和筛下物颗粒时，根据DIN 66145定义颗粒尺寸分布。
在铺设混合物后，利用轧辊机将混合物压实，并且利用带有叶片整平板平整。优选地以10至50N/cm2的压紧力进行压实。上部结构在压实后具有50mm的层厚度dO。在压实后完成了上部结构的硬化。在此之后地面覆盖层可负重。
在原则上，在下面的层上铺设另一个层之前没有必要硬化下面的层。相反，在没有硬化的一层上的铺设导致各层之间彼此更好的连接。
在图2中示出了根据本发明的地面覆盖层1的另一个可选的实施例，该地面覆盖层利用额外的沙层4′负载。额外的沙层4′铺设在碎石层5上，并且如同地基侧的沙层4一样利用粘结材料稳固。为了改善该粘合，在铺设沙层4′之前将粘结材料喷洒到碎石层5上。在压实后实现了如根据图1的实施例所描述的上部结构6的构造。
参考标识
1 地面覆盖层
2 下部结构
3 地基
4、4′沙层
5 碎石层
6 上部结构

Claims (20)

1.一种可透水的地面覆盖层(1)，用于铺设在地基上，其中所述地面覆盖层(1)的上部结构(6)是由压实的、矿质骨料和有机的粘结材料组成的混合体，其特征在于，所述地面覆盖层(1)具有多层的结构，该结构具有所述上部结构(6)和下部结构(2)，其中所述下部结构(2)具有至少一层地基侧的沙层(4)和至少一层上部结构侧的碎石层(5)，在碎石中的筛下物颗粒的平均尺寸k碎石为5mm。
2.根据权利要有1所述的地面覆盖层，其特征在于，所述上部结构(6)和/或所述下部结构(2)的层通过粘结剂彼此连接。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的地面覆盖层，其特征在于，填充料的颗粒度kz为1至7mm。
4.根据前述权利要求中任一项所述的地面覆盖层，其特征在于，所述上部结构(6)的平均的层厚度dO为30至60mm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的地面覆盖层，其特征在于，所述上部结构(6)的空隙度为直到45％。
6.根据前述权利要求中任一项所述的地面覆盖层，其特征在于，从石英岩、花岗岩、玄武岩和石英选出矿质骨料。
7.根据前述权利要求中任一项所述的地面覆盖层，其特征在于，矿质骨料具有窄范围颗粒尺寸分布，其中颗粒的平均尺寸dk在1至3mm、2至3mm、2至4mm、2至5mm或者3至7mm之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的地面覆盖层，其特征在于，矿质骨料具有由圆的颗粒和至少20％带有棱角的颗粒组成的混合物。
9.根据前述权利要求中任一项所述的地面覆盖层，其特征在于，粘结材料是双组分环氧树脂粘结材料或者单组分聚氨酯粘结材料或者双组分聚氨酯粘结材料。
10.根据前述权利要求中任一项所述的地面覆盖层，其特征在于，所述上部结构(6)的填充物的一部分是彩色的，并且该部分优选地由石英砂组成。
11.根据前述权利要求中任一项所述的地面覆盖层，其特征在于，所述压实的沙层(4)的平均厚度d沙至少为20mm。
12.根据前述权利要求中任一项所述的地面覆盖层，其特征在于，所述碎石层(5)具有筛下物颗粒，它的平均尺寸k小颗粒为5mm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的地面覆盖层，其特征在于，所述碎石层(5)的平均颗粒尺寸k颗粒在5至16mm、16至22mm或者16至32mm之间的范围中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的地面覆盖层，其特征在于，所述碎石层(5)的平均厚度dS为400至500mm。
15.一种用于生产根据前述权利要求中任一项所述的地面覆盖层的方法，其特征在于下面的方法步骤：
·将由粘结材料和沙制成的还可变形的混合物铺设到地基(3)上，
·压实所述粘结材料和沙的混合物，
·将由所述粘结材料和碎石(5)构成的还可变形的混合物铺设到沙层(4)上，
·由填充料和所述粘结材料构成还可变形的混合物构成的上层铺设到最后铺设的层上，
·压实所述还可变形的混合物，
·硬化。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在下部结构(2)的上部结构侧的层完全硬化前，将所述上部结构(6)铺设到所述下部结构(2)上。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，在铺设所述碎石层(5)后铺设一沙层(4)。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述碎石层(5)铺设到所述沙层(4)之前，例如通过喷涂将粘结材料层涂敷在所述沙层(4)上。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述上部结构(6)铺设到所述碎石层(5)之前，例如通过喷涂将粘结材料层涂敷在所述碎石层(5)上。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，由所述粘结材料制成的层的渗透深度t至少为150mm。
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