DE102011017128A1

DE102011017128A1 - Verkehrsflächenaufbau aus bituminösem Material und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102011017128A1
Application number: DE201110017128
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Gelbrich Sandra; Dipl.-Ing.(FH) Lindner Marco; Dipl.-Ing. Mansfeld Richard; Dipl.-Ing. Mieruch Günter; Uwe Tauscher
Original assignee: Mieruch & Hofmann GmbH; Voigtsgruener Asphaltmischwerke & Co KG GmbH; Technische Universitaet Chemnitz
Current assignee: Mieruch & Hofmann GmbH; Voigtsgruener Asphaltmischwerke & Co KG GmbH; Technische Universitaet Chemnitz
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2012-10-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verkehrsflächenaufbau aus bituminösem Material und Verfahren zu dessen Herstellung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verkehrsflächenaufbau mit einer leicht in Bitumen einbindbaren, temperaturbeständigen und belastbaren Bewehrung zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst: – Es ist mindestens eine textile Bewehrungsschicht (4; 5) vorhanden, welche vorzugsweise in einem definierten Mindestabstand parallel zu den Oberflächen angeordnet ist, – das die Bewehrungsschicht bildende Gitter besteht aus natürlichen anorganischen Fasern, wobei für die wirktechnische Verfestigung ein Glasgarn als Maschenfaden verwendet ist, – das bituminöse Material besteht aus einem zumindest teilweise körnigen Gussasphalt (1; 2; 3). Die Erfindung ist an vorzugsweise an tempären oder mittelmäßig belasteten Verkehrsflächenaufbauten anwendbar.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verkehrsflächenaufbau aus bituminösem Material unter Verwendung vorgefertigter Elemente.
Verkehrsflächen wie Straßen, Wege oder Parkplätze etc. erfordern i. A. einen hohen Errichtungsaufwand. Ein Grund hierfür ist die Notwendigkeit der vorherigen Herstellung eines tragfähigen Untergrundes wie z. B. einer Frostschutzschicht. Ohne diesen Untergrund wäre die der Verkehrsbelastung ausgesetzte Deckschicht oftmals in ihrem Bestand gefährdet. Für lediglich temporär benötigte Verkehrsflächen wie z. B. Parkplätze für kurzzeitige Veranstaltungen ist dieser Aufwand jedoch mehr als erheblich, sowohl in finanzieller als auch in zeitlicher Hinsicht.
Mit der DE 196 52 584 A1 ist ein textiles Gitter zum Bewehren bitumengebundener Schichten bekannt geworden, bei welchem zur Verbesserung der Haftung auf einem Planum die sich kreuzenden Fäden auf ein dünnes Vlies aufgeraschelt sind. Abgesehen davon, dass durch das zusätzliche Vlies die Bewehrungsschicht im Preis steigt, ist von Nachteil, dass die Gitterfäden aus hochmodulen Polymerisat- oder Polykondensatfasern oder aus Glasfasern bestehen. Um eine gute Bindung der Bewehrung mit dem Bitumen zu erreichen, müssen die Gitterfäden zusätzlich mit einem Haftmittel beschichtet sein. Bei Polymerisat- oder Polykondensatfasern besteht außerdem das Problem, dass die Schmelztemperatur i. A. niedriger liegt als die Schmelztemperatur von Bitumen, so dass die Gefahr der Zerstörung des Gitters im Bitumen besteht.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Verkehrsflächenaufbau mit einer leicht in Bitumen einbindbaren, temperaturbeständigen und belastbaren Bewehrung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale enthalten die Ansprüche 2 bis 13. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verkehrsflächenaufbaues aus vorgefertigten Elementen ist in Anspruch 14 benannt.
Der erfindungsgemäße Verkehrsflächenaufbau hat den Vorteil, dass aufgrund des anorganischen Charakters der Bewehrungsschicht haftmittelfrei gearbeitet werden kann. Die für die textiltechnische Verarbeitung notwendige Schlichtebeschichtung der anorganischen Fasern hat hingegen keinen Einfluss auf die Verbundeigenschaften zwischen Gitterstruktur und Bitumen. Als besonders vorteilhaft haben sich Gitterstrukturen aus Basalt-Endlosfasern als Bewehrungsschicht erwiesen.
Der erfindungsgemäße Verkehrsflächenaufbau erfordert weiterhin keine feste Anbindung an den Untergrund, der auch nicht gebunden und frostsicher sein muss, keine Wärmequellen zum Verlegen und keine Aushärtezeit auf der Baustelle. Er ist sofort begehbar und befahrbar.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verkehrsflächenaufbaues ist in Verwendung als temporärer Verkehrsflächenbelag zu sehen, z. B. für nur zeitweise benötigte Wege, Zufahrtsstraßen und Parkplätze. Die erfindungsgemäß gestalteten Elemente sind gut miteinander kombinierbar und gestatten eine flexible, kostengünstige Montage und Demontage sowie die beliebige Wiederverwendbarkeit der Elemente.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verkehrsflächenaufbaues,
2 einen Ausschnitt aus einem im Verkehrsflächenaufbau verwendeten Bewehrungsgitter,
3 ein erfindungsgemäßes Verkehrsflächenelement mit paarweise zueinander kompatiblen Randkonturen,
4 ein weiteres Verkehrsflächenelement mit anders gestalteten Randkonturen und in
5 ein Schema für den Aufbau einer Verkehrsfläche mittels aneinandergefügter Verkehrsflächenelemente.
In 1 ist ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Verkehrsflächenaufbau in einer schematischen Darstellung zu sehen. Zwischen drei übereinanderliegende Gussasphaltschichten 1, 2 und 3 sind Bewehrungsschichten 4 und 5 eingelagert. Der Gussasphalt ist mit einem Füller aus groben und feinen Gesteinskörnungen versetzt, wobei das Größtkorn bei einer vorgesehenen Dicke des Verkehrsflächenaufbaues von 50 mm einen Durchmesser von 5 mm nicht überschreiten soll. Für die Gussasphaltschichten 1; 2; 3 ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass deren Dicke mindestens das Dreifache des verwendeten Größtkornes erreicht. Für die beiden äußeren Schichten ist allerdings zu beachten, dass dieser Abstand auch nicht wesentlich größer werden sollte, damit die Bewehrung bei Belastung zum Tragen kommen kann.
Um eine hinreichende Tragfähigkeit der Bewehrungsschichten 4; 5 zu erreichen, ist zu beachten, dass der Mindestabstand einer Bewehrungsschicht 4; 5 von einer Oberfläche des Verkehrsflächenaufbaues der 3-fachen Dicke des Größtkornes des Gussasphaltes entspricht. Hieraus ergibt sich für den gesamten Verkehrsflächenaufbau nach 1, dass dessen Mindestdicke sich aus der Summe aus der Dicke der Bewehrungsschichten und etwa der 9-fachen Dicke des Größtkornes des Gussasphaltes ergibt.
Im einfachsten, in den Zeichnungen nicht dargestellten Fall kann der Verkehrsflächenaufbau auch aus lediglich einer Gussasphaltschicht und einer Bewehrungsschicht bestehen. Die Bewehrungsschicht ist dann unmittelbar mit der Oberfläche der Gussasphaltschicht verbunden. Diese oberflächennahe Bewehrungsschicht sollte mit einer eine Bitumenemulsion nach TL BE-StB 07 Tab. 2 beschichtet sein, um das halb offenliegenden textile Halbzeug vor Beschädigungen zu schützen. Die o. g. beiden Bedingungen für die Mindestdicke einer Gussasphaltschicht und den Mindestabstand einer Bewehrungsschicht von der Oberfläche der Gussasphaltschicht überschneiden sich dann sinnvoll. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, auch das Asphaltmischgut für die Gussasphaltschicht im Interesse einer höheren Tragfähigkeit mit Basaltkurzfasern zu versetzen. Diese Möglichkeit kann aber selbstverständlich auch bei allen anderen Ausführungsvarianten der Erfindung angewendet werden.
Die Bewehrungsschichten 4; 5 bestehen erfindungsgemäß aus einem Gitter, welches durch einzelne oder mehrfache Rovings aus natürlichen anorganischen Fasern bestehen. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um Rovings aus Basaltfasern, die eine bessere Faser-Matrix-Haftung als bspw. Kohle- oder Glasfasern aufweisen. Als gut geeignet haben sich Rovings mit einem Titer von 2400 tex erwiesen.
Im Gegensatz zu bisher verwendeten Bewehrungsstrukturen aus Kunstfasern wird beim Einsatz von natürlichen anorganischen Materialien in der Bewehrungsschicht haftmittelfrei gearbeitet werden. Die Fasern bzw. Rovings sind lediglich mit einer Schlichte versehen, die der Verbesserung während der noch zu beschreibenden textiltechnischen Behandlung der Rovings bei der Herstellung der Gitterstruktur dient und bei der Verarbeitungstemperatur von Gussasphalt bei ca. 210 bis 230°C in Lösung geht und damit die Faser-Matrix-Haftung nicht beeinträchtigt. Im Gegenteil, sie trägt nach der Verfestigung des Gussasphaltes wesentlich zur Steigerung der Verbundfestigkeit des Verkehrsflächenaufbaues bei.
Bei entsprechender Notwendigkeit, z. B. zur Verbesserung des Handlings der Bewehrungsschichten 4; 5 bei der Verarbeitung, kann das Bewehrungsgitter außerdem mit einer die Biegesteifigkeit verbessernden Kunststoffbeschichtung nasschemisch fixiert werden, die sich jedoch ebenfalls bei der Verarbeitungstemperatur von Gussasphalt auflöst. Hierfür kann bspw. eine Styrol-Butadien-Dispersion Verwendung finden. Für die oben erwähnten Basaltkurzfasern zur optionalen Verstärkung des Asphaltmischgutes ist dies jedoch nicht erforderlich.
Das die Bewehrungsschichten 4; 5 bildende Gitter ist vorteilhafterweise mit textiltechnischen Mitteln formstabil hergestellt. Dies geschieht z. B., indem die zu einem Gitter mit einer Öffnungsweite, die mindestens der 3-fachen Dicke des Größtkornes des Gussasphaltes entspricht, vereinigten Rovings wirktechnisch vermascht werden, wie dies in 2 dargestellt ist. Die kreuzweise mit definiertem Abstand – der Gitterweite – zueinander angeordneten Rovings 6 und 7 werden durch einen Wirkfaden 8 an den Kreuzungsstellen miteinander verbunden, indem der Wirkfaden 8 auf dem in Kettrichtung (d. h. also Längsrichtung des Bewehrungsgitters) verlaufenden Roving 6 als Maschenstäbchen abgelegt ist und an den Kreuzungsstellen die quer verlaufenden Rovings 7 mit Schlaufen 9 umgreift.
Als Wirkfaden 8 findet ein E-Glas-Garn bspw. mit einem Titer von 34 tex × 3 Verwendung. Dieses Glasgarn besitzt einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Basalt.
Dieser erfindungsgemäße Verkehrsflächenaufbau ist sowohl für die Errichtung dauerhaft angelegter Verkehrsflächen als auch für temporäre Anwendungen geeignet. Die 3 bis 5 stellen Beispiele für den letzteren Anwendungsfall dar.
Hierfür eignen sich besonders in diesen Fig. dargestellte Elemente 10 mit vorbestimmter Form, die vorgefertigt und am jeweiligen Einsatzort entsprechend den örtlichen Gegebenheiten zusammengesetzt werden können. Hierzu besitzen die Elemente 10 eine definierte, aufeinander abgestimmte Größe sowie zueinander kompatible Randkonturen 11. In 3 wird diese Randkontur 11 dadurch gebildet, dass vorspringende Nasen 12 und Einbuchtungen 13 einander abwechseln. an den gegenüberliegenden Randkonturen eines Elements 10 sind die Randkonturen ”negativ” zueinander ausgebildet, so dass bei einer in 5 dargestellten Aneinanderreihung von Elementen 10 jeweils eine Nase 12 einer Einbuchtung 13 gegenüber steht und in diese eingepasst werden kann. Die Gestaltung einer Verkehrsfläche aus Elementen 10 nach 3 verleiht dieser Verkehrsfläche eine Stabilität gegen eine Verschiebung der Elemente 10 in der durch sie gebildeten horizontalen Ebene, nicht jedoch senkrecht hierzu. Dieser Verkehrsflächenaufbau ist deshalb vorzugsweise auf stabilen Untergründen einsetzbar.
Besteht die Notwendigkeit, den Verkehrsflächenaufbau auch gegen vertikale Verschiebungen zu sichern, besteht die Möglichkeit, die Randkontur mittels in 4 dargestellter, gegensinnig abgeschrägter Nasen 14 zu bilden, die im zusammengefügten Zustand der Elemente 10 eine sich gegeneinander verriegelnde Verzahnung bilden.
Bezugszeichenliste

1: Gussasphaltschicht
2: Gussasphaltschicht
3: Gussasphaltschicht
4: Bewehrungsschicht
5: Bewehrungsschicht
6: Roving
7: Roving
8: Wirkfaden
9: Schlaufe
10: Element
11: Randkontur
12: Nase
13: Einbuchtung
14: Nase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19652584 A1 [0003]

Claims

Verkehrsflächenaufbau aus bituminösem Material, bei dem als in das bituminöse Material eingelegte Bewehrung ein weitmaschiges, wirktechnisch verfestigtes textiles Gitter dient, gekennzeichnet durch folgende Eigenschaften: – es ist mindestens eine textile Bewehrungsschicht (4; 5) vorhanden, welche vorzugsweise in einem definierten Mindestabstand parallel zu den Oberflächen angeordnet ist, – das die Bewehrungsschicht bildende Gitter besteht aus natürlichen anorganischen Fasern, wobei für die wirktechnische Verfestigung ein Glasgarn als Maschenfaden verwendet ist, – das bituminöse Material besteht aus einem zumindest teilweise körnigen Gussasphalt (1; 2; 3).
Verkehrsflächenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Dicke aufweist, die mindestens der Summe aus der Dicke der Bewehrungsschichten (4; 5) und der 3-fachen Dicke des Größtkornes des Gussasphaltes (1; 2; 3) entspricht.
Verkehrsflächenaufbau nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestabstand einer Bewehrungsschicht (4; 5) von einer Oberfläche des Verkehrsflächenaufbaues der 3-fachen Dicke des Größtkornes des Gussasphaltes (1; 2; 3) entspricht.
Verkehrsflächenaufbau nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterweite der Bewehrungsschicht (4; 5) mindestens der 3-fachen Dicke des Größtkornes des Gussasphaltes (1; 2; 3) entspricht.
Verkehrsflächenaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsschicht (4; 5) aus einem Gitter aus Basaltfasern besteht.
Verkehrsflächenaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsschicht (4; 5) mit einer Schlichte versehen ist, die bei der Verarbeitungstemperatur des Gussasphaltes (1; 2; 3) in Lösung geht und nach der Verfestigung des Gussasphaltes (1; 2; 3) wesentlich zur Steigerung der Verbundfestigkeit des Verkehrsflächenaufbaues beiträgt.
Verkehrsflächenaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsschicht (4; 5) mit einer Kunststoffbeschichtung versehen ist, die bei der Verarbeitungstemperatur des Gussasphaltes (1; 2; 3) in Lösung geht.
Verkehrsflächenaufbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffbeschichtung aus einer Styrol-Butadien-Dispersion besteht.
Verkehrsflächenaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gussasphalt (1; 2; 3) aus einem modifizierten Polymer besteht.
Verkehrsflächenaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der mindestens einen Bewehrungsschicht (4; 5) dem Gussasphalt (1; 2; 3) Kurzfasern zur Erhöhung der Tragfähigkeit und zur Reduzierung der Schichtdicke zugegeben werden.
Verkehrsflächenaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Elementen (10) zusammengesetzt ist, die eine flächige, lückenlos aneinanderreihbare Gestalt mit vorzugsweise äquidistanten Oberflächen und paarweise zueinander kompatiblen Konturen aufweisen.
Verkehrsflächenaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (10) paarweise zueinander kompatible, abgeschrägte Randkonturen aufweisen.
Verkehrsflächenaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (10) paarweise zueinander kompatible, formschlüssige Randkonturen aufweisen.
Verfahren zur Herstellung vorgefertigter Elemente für einen Verkehrsflächenaufbau aus bituminösem Material nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in eine vorgegebene Form in vorbestimmter Reihenfolge Schichten aus Gussasphalt (1; 2; 3) und textile Bewehrungsschichten (4; 5) eingelagert werden und die fertige Schichtung anschließend einem Verfestigungsprozess unterzogen wird.