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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Fahrzeug zum Aufrauen eines Fahrbahnbelags, vorzugsweise eines Straßenbelags aus Beton wie etwa eines Autobahn- oder Landebahnbelags.
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Autobahnbeläge aus Beton werden heutzutage so hergestellt, dass ein Betonfertiger zunächst eine glatte Betonschicht aufzieht. Der Fahrbahnbelag soll allerdings später eine möglichst geringe Geräuschentwicklung verursachen, eine maximale Bremswirkung bereitstellen und Aquaplaning verhindern. Um diese Ziele zu erreichen, wird typischerweise auf der frischen Betonoberfläche ein Verzögerungsmittel aufgebracht, damit die Oberfläche des Betons nicht sofort aushärtet. Es bleibt dann ein Zeitfenster von etwa fünf bis zehn Stunden nach dem Aufziehen der Betonschicht, in dem die Oberfläche mit einem rotierenden Kehrwerk ausgebürstet und somit aufgeraut wird. Der derart aufgeraute Straßenbelag hat eine bessere Bremswirkung und verursacht weniger Aquaplaning. Auch die Fahrgeräusche sind bei bestimmter Rautiefe der Oberflächentextur des sogenannten „Waschbetons” gegenüber einer glatten Oberfläche geringer.
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Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, dass nur ein bestimmtes Zeitfenster von etwa fünf bis zehn Stunden hinter dem Betonfertiger zur Verfügung steht, um die Oberfläche auszubürsten. Das Aufbringen des Verzögerungsmittels ist zudem arbeitsaufwändig und muss mit mindestens fünf Arbeitern und einer Hebebühne direkt hinter dem Betonfertiger erfolgen. Zum Ausbürsten sind dann zwei Radlader mit Kehrwerk notwendig. Mit diesem Verfahren können in etwa nur 5000 m2 Fahrbahnbelag pro Tag aufgeraut werden. Damit stellt das Aufrauen des Fahrbahnbelags einen erheblichen Kosten- und Zeitfaktor beim Autobahnbau dar.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufrauen eines Fahrbahnbelags bereitzustellen, wobei ein schnelleres, kostengünstigeres und vom Betonfertiger unabhängiges Aufrauen des Fahrbahnbelags erreicht wird.
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Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Fahrzeugs sind Gegenstand der Unteransprüche bzw. den Figuren und der Beschreibung zu entnehmen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufrauen eines Fahrbahnbelags weist folgende Schritte auf:
- – Befahren des Fahrbahnbelags mit einem mit einer Fluidfräse ausgestatteten Fahrzeug und
- – Ausfräsen des Fahrbahnbelags während des Befahrens, wobei mit der Fluidfräse eine Mehrzahl von Fluidstrahlen auf den Fahrbahnbelag gerichtet wird und die Fluidstrahlen den Fahrbahnbelag ausfräsen.
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Es ist von besonderem Vorteil, dass der Fahrbahnbelag vollständig ausgehärtet sein kann, bevor er aufgeraut wird. Es besteht also kein Zwang mehr, den Fahrbahnbelag in einem bestimmten Zeitfenster hinter dem Betonfertiger aufzurauen. Auch ein Verzögerungsmittel und dessen aufwändiges Aufbringen kann erspart bleiben. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können mit einer einzigen Person, die ein erfindungsgemäßes Fahrzeug führt, 40000 m2 Fahrbahnbelag und mehr pro Tag aufgeraut werden. Es ist also eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis damit verbunden.
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Mit dem Begriff „Fluidfräse” wird hierin jegliche Fräse verstanden, die mittels Bestrahlung mit einem Fluid einen Fahrbahnbelag ausfräsen kann. Dies kann vorzugsweise eine Wasserfräse sein, die den Fahrbahnbelag mit Wasser bestrahlt. Das Fluid kann dabei reines Wasser sein oder mit einem Abrasivmittel wie etwa Sandpartikeln versetztes Wasser sein. Allerdings fällt unter eine Fluidfräse beispielsweise auch ein Sandstrahlgerät, bei dem mit als Abrasivmittel fungierenden Partikeln (z. B. Quarzsand) versetzte Luft zum Ausfräsen verwendet wird.
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Bisher wurden Fluidfräsen nur in Form von Hochdruckreinigern zum Reinigen von Fahrbahnbelägen verwendet. Beispielsweise der Gummiabrieb von Flugzeugreifen auf Landebahnen wird bekanntermaßen mit einem Hochdruckreiniger entfernt. Es hat sich nun im Rahmen der Erfindung herausgestellt, dass eine Fluidfräse auch zum Aufrauen eines Fahrbahnbelags verwendet werden kann. Insbesondere bei ausreichend hohem Druck, möglichst konstanter Fahrgeschwindigkeit und entsprechender Anordnung und Funktionsweise der Düsen ist ein besonders homogenes flächiges Ausfräsen des Fahrbahnbelags möglich. Dieses Ausfräsen kann dann zum Aufrauen des Fahrbahnbelags genutzt werden, um eine möglichst geringe Geräuschentwicklung zwischen Reifen und Fahrbahnbelag, eine maximale Bremswirkung und möglichst wenig Aquaplaning zu erreichen. Das Verfahren kann nicht nur beim Neubau von Fahrbahnen eingesetzt werden, sondern kann auch zur Behandlung von älteren Straßen dienen, wobei die Eigenschaften des Fahrbahnbelags der Straße verbessert werden sollen.
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Vorzugsweise treten beim Ausfräsen die Fluidstrahlen unter Hochdruck aus Düsen der Fluidfräse aus, wobei jede Düse, vorzugsweise unter dem Rückstoß des Fluidstrahls, um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse rotiert. Durch die Rotation der Düsen wird eine Bildung von Rillen im Fahrbahnbelag vermieden. Unter „Hochdruck” wird hier ein Druck von 2500 bis 4000 bar verstanden. Der Hochdruck wird vorzugsweise dazu genutzt, die Rotation der Düsen anzutreiben und somit eine Rotationsgeschwindigkeit von 100 bis 500 Umdrehungen pro Minute zu erreichen. Einer zusätzlichen Antriebseinheit für die Rotation der Düsen bedarf es dann nicht.
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Um sofort hinter dem Ausfräsen eine reine Oberfläche zu hinterlassen, ist es vorteilhaft, wenn das ausgefräste Material des Fahrbahnbelags und das Fräsfluid direkt nach dem Ausfräsen abgesaugt wird. Eine entsprechende Absaugvorrichtung ist dazu vorzugsweise bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs hinter den Düsen angeordnet.
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Um die Umweltbelastung und Kosten möglichst gering zu halten, wird zum Ausfräsen vorzugsweise unversetztes Wasser verwendet. Ein dem Wasser zugesetztes Abrasivmittel ist beim Aufrauen eines Fahrbahnbelags nicht erforderlich. Bei der Verwendung von Luft als Fräsfluid sind der Luft beigefügte Sandpartikel als Abrasivmittel bevorzugt.
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Vorzugsweise wird beim Aufrauen des Fahrbahnbelags eine Fluidfräse verwendet, die eine über die Breite des Fahrzeugs angeordnete Mehrzahl von Düsenpaaren aufweist, wobei jedes Düsenpaar beim Ausfräsen um eine gemeinsame im Wesentlichen vertikale Drehachse rotiert und beim Befahren des Fahrbahnbelags mit dem Fahrzeug einen streifenförmigen Flächenabschnitt ausfräst, wobei die Düsenpaare über die Breite des Fahrzeugs verteilt und derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass sich benachbarte streifenförmige Flächenabschnitte teilweise überlappen. Damit wird auf der gesamten Breite des Fahrzeugs, die in etwa drei Meter betragen kann, eine Rillenbildung vermieden und eine gleichmäßige Aufrauung erreicht.
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Vorzugsweise wird die Fluidfräse mit einem Fluiddruck von 2500 bis 4000 bar betrieben, der Fahrbahnbelag mit einer Fahrgeschwindigkeit von 10 bis 30 Meter pro Minute befahren und der Fahrbahnbelag mit einer Rautiefe von 0,6 bis 1,2 mm ausgefräst. Mit dem Begriff „Rautiefe” ist hierin die mittlere Rauheit gemeint, die den mittleren Abstand der Oberflächenpunkte zur Mittellinie angibt, wobei die Mittellinie das Texturprofil derart schneidet, dass die Summe der Abstände der Oberflächenpunkte zur Mittellinie minimal wird. Die Rautiefe entspricht also dem arithmetischen Mittel der Texturabweichungen von der Mittellinie.
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Mit diesen Parametern wird eine in Hinblick auf Geräuschentwicklung, Bremswirkung und Aquaplaning besonders vorteilhafte Oberflächentextur des Fahrbahnbelags in möglichst kurzer Zeit erreicht. Je höher der Druck ist, umso schneller lässt sich eine bestimmte Rautiefe erreichen, sodass umso schneller der Fahrbahnbelag befahren werden kann. Um eine ausreichende Homogenität der Aufrauung zu erreichen, darf der Druck allerdings auch nicht zu hoch sein. Es hat sich herausgestellt, dass in den beschriebenen Parameterbereichen eine optimale Aufrauung möglichst schnell erzielt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug zum Aufrauen eines Fahrbahnbelags weist entsprechend eine Fluidfräse auf, die eine über die Breite des Fahrzeugs angeordnete Mehrzahl von Düsenpaaren aufweist, wobei jedes Düsenpaar um eine gemeinsame im Wesentlichen vertikale Drehachse rotierbar ist und dazu ausgestaltet ist, beim Befahren des Fahrbahnbelags mit dem Fahrzeug einen streifenförmigen Flächenabschnitt auszufräsen, wobei die Düsenpaare über die Breite des Fahrzeugs verteilt und derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass sich benachbarte streifenförmige Flächenabschnitte teilweise überlappen.
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Unter einem „Fahrzeug” wird hierin nicht nur ein selbstangetriebenes Fahrzeug verstanden, sondern auch ein fremdangetriebenes Fahrzeug, wie etwa ein Anhänger.
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Die Fluidfräse des Fahrzeugs ist also derart ausgestaltet, dass sie zum Aufrauen eines Fahrbahnbelags geeignet ist und eine über die Breite des Fahrzeugs rillenfreie und homogene Aufrauung erlaubt. Vorzugsweise ist jedes Düsenpaar von einer Schutzhülse umgeben, damit Frässchlamm und andere Partikel nicht herausgeschleudert werden und die Umgebung nicht verschmutzt oder verletzt wird.
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Wie bereits oben beschrieben, ist es vorteilhaft, wenn die Fluidfräse mit einem Fluiddruck von 2500 bis 4000 bar betreibbar ist und bei einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs von 10 bis 30 Meter pro Minute ein Ausfräsen des Fahrbahnbelags mit einer Rautiefe von 0,6 bis 1,2 mm erlaubt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen. In den Figuren ist im Einzelnen zu erkennen:
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1: Eine schematische Seitenansicht auf eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs beim Ausfräsen;
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2: Eine schematische Oberansicht auf eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs beim Ausfräsen einer ersten Fahrbahnspur;
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3: Eine schematische Oberansicht auf eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs beim Ausfräsen einer zur ersten Fahrbahnspur benachbarten zweiten Fahrbahnspur;
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Wie sich zunächst aus 1 ergibt, ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 gezeigt, das einen Fahrbahnbelag 3 von rechts nach links mit möglichst konstanter Fahrgeschwindigkeit befährt. Die Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist durch einen Pfeil angedeutet. Auf der Ladefläche des Fahrzeugs 1 ist ein Wassertank 5, eine Absauganlage 7 und eine Wasserhochdruckpumpe 9 angeordnet. Am Heck des Fahrzeugs 1 ist eine Fluidfräse 11 in Form einer hydraulisch absenkbaren Wasserfräse angebracht, die mit Wasserhochdruck von der Wasserhochdruckpumpe 9 versorgt wird. Hinter der Fluidfräse 11 schließt sich eine Absaugvorrichtung 13 an, die zusammen mit der Fluidfräse 11 hydraulisch absenkbar ist und über welche die mit der Absaugvorrichtung 13 verbundene Absauganlage 7 den entstehenden Frässchlamm hinter der Fluidfräse 11 vom Fahrbahnbelag 3 absaugen kann.
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Die Fluidfräse 11 weist eine Reihe von über die Breite des Fahrzeugs 1 hinweg verteilten Frästrommeln 15 (s. 2 und 3) auf. In der gezeigten Ausführungsform hat die Fluidfräse 11 zwei hintereinander angeordnete Reihen von jeweils fünf Frästrommeln 15, wobei die hintere Reihe von fünf Frästrommeln 15 seitlich versetzt zur vorderen Reihe von fünf Frästrommeln 15 angeordnet ist. Jede Frästrommel weist ein durch eine äußere rohrförmige Schutzhülse umgebenes inneres Düsenpaar auf, das um eine vertikale Drehachse in der Frästrommel 15 drehbar angeordnet ist, wobei sich die vertikale Drehachse zwischen den Düsen des Düsenpaars befindet. Das Düsenpaar richtet zwei Wasserstrahlen mit einem Hochdruck von 2500 bis 4000 bar auf den Fahrbahnbelag 3. Die Wasserstrahlen sind dabei in tangentialer Richtung leicht gegen die Vertikale verkippt, sodass sich das Düsenpaar durch den Rückstoß der Wasserstrahlen mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 100 bis 300 Umdrehungen pro Minute um die vertikale Drehachse dreht. Die Wasserstrahlen fräsen dabei den Fahrbahnbelag 3 aus. Bei Stillstand des Fahrzeugs 1 würde somit von jeder Frästrommel 15 ein ringförmiger Flächenabschnitt aus dem Fahrbahnbelag 3 ausgefräst. Da das Fahrzeug 1 allerdings während des Ausfräsens den Fahrbahnbelag 3 befährt, fräst jede Frästrommel 15 einen streifenförmigen Flächenabschnitt aus dem Fahrbahnbelag 3 aus, wobei die Breite des streifenförmigen Flächenabschnitts in etwa dem Abstand der Düsen des Düsenpaars in der Frästrommel 15 entspricht. Zueinander benachbarte streifenförmige Flächenabschnitte überlappen sich dabei teilweise. Hier entspricht der Überlapp vorzugsweise genau der halben Breite der streifenförmigen Flächenabschnitte, sodass sich eine im Wesentlichen homogen ausgefräste erste Fahrbahnspur 17 ergibt (s. 2 und 3).
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In 2 ist gezeigt, wie sich diese streifenförmigen Flächenabschnitte aller zehn Frästrommeln 15 zu der ausgefrästen ersten Fahrbahnspur 17 vereinigen. Die erste Fahrbahnspur 17 ist dabei fünfeinhalb mal so breit wie der Durchmesser einer Frästrommel 15. Dabei hat die erste Fahrbahnspur 17 auf jeder Seite einen nur zur Hälfte ausgefrästen Randstreifen 19 mit einer Breite, die dem Radius einer Frästrommel 15 entspricht. Dies liegt daran, dass der zwischen den Randstreifen 19 liegende Innenbereich der ersten Fahrbahnspur 17 von zwei hintereinander angeordneten Frästrommeln 15 ausgefräst wurde. Die Randstreifen 19 wurden hingegen wegen des seitlichen Versatzes der beiden Reihen von Frästrommeln 15 nur von der jeweils ganz außen angeordneten Frästrommel 15 ausgefräst. Die Absaugvorrichtung 13 erstreckt sich hinter der Fluidfräse 11 über die gesamte Breite der ersten Fahrbahnspur 17, um jeglichen beim Ausfräsen des Fahrbahnbelags 3 entstehenden Frässchlamm absaugen zu können.
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Um eine vorgesehene erste Fahrbahnspur 17 genau abfahren zu können, weist das Fahrzeug 1 eine Führungsvorrichtung 21 auf. Diese ist vorzugsweise unmittelbar oder über einen Spiegel sichtbar für den Fahrer am Führerhaus des Fahrzeugs 1 angebracht. Mit Hilfe der Führungsvorrichtung 21 kann der Fahrer das Fahrzeug derart entlang einer Orientierungslinie 23 führen, sodass sich die hinter dem Fahrzeug 1 ergebende erste ausgefräste Fahrbahnspur 17 genau entlang der Orientierungslinie 23 erstreckt.
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In 3 ist gezeigt, wie eine zur ersten ausgefrästen Fahrbahnspur 17 benachbarte zweite Fahrbahnspur 25 ausgefräst wird. Die Orientierungslinie 23 für die zweite Fahrbahnspur 25 liegt dabei an der Innenseite des Randstreifens 19 der ersten Fahrbahnspur 17, an welchem sich die zweite Fahrbahnspur 25 anschließt. Auch die zweite Fahrbahnspur 25 weist natürlich wie die erste Fahrbahnspur 17 jeweils zwei zur Hälfte ausgefräste äußere Randstreifen 27 auf und einen dazwischen liegenden Innenbereich, der vollständig ausgefräst ist. Da die Orientierungslinie 23 für die zweite Fahrbahnspur 25 an der Innenseite des Randstreifens 19 der ersten Fahrbahnspur 17 anliegt, überlappt der Randbereich 27 der zweiten Fahrbahnspur 25, der sich an die erste Fahrbahnspur 17 anschließt, vollständig mit dem Randstreifen 19 der ersten Fahrbahnspur 17, an welchem sich die zweite Fahrbahnspur 25 anschließt. Dadurch wird der Randstreifen 19 der ersten Fahrbahnspur 17 nun ein zweites Mal ausgefräst, sodass dieser nun genauso stark ausgefräst ist wie der Innenbereich der Fahrbahnspuren 17, 25. Die zur Hälfte ausgefrästen Randstreifen 19 der benachbarten Fahrbahnspuren 17, 25 überlappen also derart, sodass der Übergang zwischen den Fahrbahnspuren 17, 25 homogen und vollständig ausgefräst ist. Selbst wenn der Fahrer versehens leicht von der Orientierungslinie 23 abweicht, ist bei einem Übergang zwischen den benachbarten Fahrbahnspuren 17, 25 die dabei entstehende Inhomogenität reduziert, da sie maximal nur eine halbe Ausfräsung beträgt und keine vollständige Ausfräsung. Es versteht sich, dass sich an der zweiten Fahrbahnspur 25 in analoger Weise eine dritte und weitere Fahrbahnspuren anschließen können.
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In alternativen nicht gezeigten Ausführungsformen kann die Fluidfräse auch mehrere Reihen von Frästrommeln aufweisen, wobei jede Reihe auch mehr als fünf Frästrommeln aufweisen kann. Die Frästrommeln können alternativ dazu auch in nur einer Reihe angeordnet sein, die sich vorzugsweise schräg zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs erstreckt.
