DE102014007783A1 - Process for compaction of hot asphalt. - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum optimierten Verdichten von Bodenschichten. An geodätisch vermessenen Leitlinien werden Fahrspuren der Verdichtungsmaschinen orientiert. Diese können im Vorfeld geplant oder auch während des Verdichtungsbetriebes definiert und auch korrigiert werden. Das Ziel ist es, die Fahrspuren und die Rezepte mit Arbeitsanweisungen so anzulegen, dass über die gesamte Fläche der geforderte Verdichtungsgrad erreicht wird. Die Rezepte beinhalten einzuhaltende Fahrgeschwindigkeiten, Vibrationsfrequenzen oder Vibrationsamplituden. Die gesamte berechnete Anzahl von Fahrspuren wird beim Betrieb mit mehreren Verdichtungsmaschinen auf diese verteilt, so dass jede dieser Maschinen innerhalb einer definierten Zone einen Teil der Rezepte abarbeitet.The invention describes a method for optimized compaction of soil layers. At geodetically measured guidelines lanes of compaction machines are oriented. These can be planned in advance or defined and also corrected during the compression operation. The aim is to create the lanes and the recipes with work instructions in such a way that the required degree of compaction is achieved over the entire area. The recipes include driving speeds to be respected, vibration frequencies or vibration amplitudes. The entire calculated number of lanes is distributed to the operation with multiple compaction machines, so that each of these machines within a defined zone processes a part of the recipes.
Description
Stand der Technik (StdT)State of the art (StdT)
Asphalt wird im heißen Zustand durch einen Fertiger auf einen Untergrund aufgebracht.Asphalt is applied to a substrate by a paver while hot.
Das heiße Asphaltmischgut besitzt zu diesem Zeitpunkt noch Hohlräume, welche durch eine nachfolgende Verdichtung weitgehend minimiert werden müssen. Erst nach dieser Minimierung des Hohlraumgehaltes und damit Steigerung der Raumdichte besitzt der Asphalt die für den Straßenbau geforderten physikalischen Eigenschaften für beispielsweise Tragfähigkeit oder Wasserundurchlässigkeit.The hot bituminous mixture at this time still has cavities, which must be largely minimized by subsequent compression. Only after this minimization of the void content and thus increase the density of the asphalt has the required physical properties for road construction, for example, carrying capacity or impermeability to water.
Heißer Asphalt ist nur in einem definierten Temperaturbereich verdichtbar. Dieser ist materialspezifisch und liegt im Bereich von ca. 80°C bis ca. 160°C. Das bedeutet, es ist erforderlich, dass alle Verdichtungsarbeiten am Mischgut in einem Zeitfenster durchzuführen sind, welches beim Abkühlvorgang durchlaufen wird.Hot asphalt can only be compacted in a defined temperature range. This is material-specific and is in the range of about 80 ° C to about 160 ° C. This means that it is necessary that all compaction work on the mix be carried out in a time window, which is passed through during the cooling process.
Weiter bewegt sich der gesamte Verdichtungsprozess in Einbaurichtung mit der Geschwindigkeit des Fertigers. Da sich das eingebaute Mischgut nach dem Einbau stark abkühlt, nimmt dessen Temperatur mit der Entfernung zum sich bewegenden Verdichter ab. Besonders bei kalter Witterung oder dünnen Asphaltschichten ist diese Zeit sehr kurz, so dass mehrere im Verbund arbeitende Maschinen gleichzeitig eine Fläche verdichten müssen.Furthermore, the entire compaction process in the installation direction moves with the speed of the paver. Since the incorporated mix cools strongly after installation, its temperature decreases with the distance to the moving compressor. Especially in cold weather or thin asphalt layers, this time is very short, so that several machines working in conjunction must condense an area at the same time.
Der Maschinenbediener versucht bestmöglich die heiße Fläche gleichmäßig mit der geforderten Anzahl von Überfahrten abzufahren, bevor die Mindesttemperatur unterschritten ist.The machine operator tries optimally to descend the hot surface evenly with the required number of passes before the minimum temperature has fallen below.
In der Offenlegungsschrift
- – in den Ansprüchen 12 bis 16 wird eine Mindestbodenverdichterüberfahrtenzahl n beschrieben, welche sicherstellt, dass die gesamte Bereichsbreite vom linken bis zum rechten Rand mit einer einzigen einer Walzenüberfahrt an jedem Punkt abgedeckt wird. Dies wird durch die angeführten Formeln verdeutlicht. Es findet keine Berücksichtigung, wie oft ein beliebiger Punkt insgesamt mindestens von einer Walze überfahren werden muss, um letztendlich eine gefordertes Maß an Verdichtung zu erzielen.
- – Es existiert kein Bezug auf die von den Maschinen einzubringende Verdichtungsenergie.
- – Die zitierte Patentschrift beschreibt kein Verfahren oder Mittel, wie die Maschinen geometrisch geführt werden sollen. Eine Leitlinie oder vergleichbares ist nicht enthalten.
- – In den
Ansprüchen 4 bis 7 wird ein Überlappungsmaß gefordert. Dies ist gemäß der hier beschriebenen Erfindung nicht erforderlich.
- Claims 12 to 16 describe a minimum ground clearance cross number n which ensures that the entire area width is covered from the left to the right margin with a single one roll pass at each point. This is illustrated by the formulas given. It does not take into account how many times an arbitrary point in total has to be run over by at least one roller in order ultimately to achieve a required degree of compaction.
- - There is no relation to the compaction energy to be introduced by the machines.
- - The cited patent does not describe a method or means how the machines are to be guided geometrically. A guideline or equivalent is not included.
- - In the
claims 4 to 7 an overlap measure is required. This is not required according to the invention described herein.
Problemstellungproblem
Die dem Maschinenbediener zur Verfügung stehenden räumlichen Orientierungsmöglichkeiten beschränken sich auf die Fahrbahnränder sowie den vorausfahrenden Fertiger. Die bereits abgefahrenen Spuren sind im Asphalt kaum oder gar nicht sichtbar, so dass für den Bediener keine Orientierung innerhalb der Fläche möglich ist. Dies führt derzeit zu sehr großen Ungleichmäßigkeiten bei der flächigen Asphaltverdichtung. Manche Stellen, besonders der Fahrbahnrand, werden oft zu wenig verdichtet, die mittleren Bereiche dagegen oft zu viel.The spatial orientation options available to the machine operator are limited to the road edges and the preceding paver. The already worn tracks are hardly or not at all visible in the asphalt so that no orientation within the area is possible for the operator. This currently leads to very large irregularities in the surface asphalt compaction. Some places, especially the roadside, are often under-compacted, while the middle areas are often too much.
Um heißen Asphalt optimal zu verdichten, muss sichergestellt sein, dass beliebige Flächenstücke gemäß einem definierten Ablauf aus Arbeitsschritten verdichtet werden. Beispielsweise sollen die erste und zweite Walzenüberfahrt in sehr heißem Asphalt ohne vibrierende Bandagen erfolgen, die dritte und vierte Überfahrt bei bereits etwas abgekühltem Untergrund mit Vibration und großer Amplitudeneinstellung. Der Verdichtungsprozess anhand eines derartigen Rezeptes entlang von reproduzierbaren Fahrspuren ist derzeit nicht möglich. Das Problem wird noch größer, wenn mehrere Maschinen gemeinsam eine Asphaltfläche verdichten. Die von den jeweils anderen Maschinen durchgeführten Verdichtungsspuren sind für den Maschinenbediener kaum nachvollziehbar, so dass eine effektive Arbeitsteilung zwischen mehreren Bodenverdichtungsmaschinen nicht möglich ist.To optimally compact hot asphalt, it must be ensured that any patches are compacted from work steps in accordance with a defined procedure. For example, the first and second roller crossing in very hot asphalt without vibrating bandages should be done, the third and fourth crossing with already slightly cooled ground with vibration and high amplitude setting. The compaction process based on such a recipe along reproducible lanes is currently not possible. The problem is even greater when several machines together condense an asphalt surface. The compaction tracks carried out by the other machines are hardly comprehensible to the machine operator, so that an effective division of work between several soil compaction machines is not possible.
Lösung des Problems the solution of the problem
Diese Erfindung ermöglicht es, Fahrspuren so zu planen, dass jedes beliebige Flächenstück mit mindestens einer minimalen (N_min) und nicht mehr als einer maximalen Überfahrtenzahl (N_max) von einer oder mehreren Verdichtungsmaschinen überfahren wird. Gemäß
Jeder dieser Spuren werden vorab Rezepte zugeordnet, welche verdichtungsrelevante Parameter beinhalten. Zu diesen gehören u. a. die Fahrgeschwindigkeiten oder das Ein- bzw. Ausschalten von Vibrationsmechaniken mit deren Frequenzen und Amplituden. Die Fahrspuren werden jeweils einer Maschine zugeordnet. Alle für den Verdichtungsprozess notwendigen Überfahrtspuren können auf mehrere Verdichtungsmaschinen verteilt werden. Die Maschinen werden gemäß
Beispiel gemäß Fig. 2:Example according to FIG. 2:
Eine Asphaltdecke mit einer definierten Breite wird mit 13 Überfahrtspuren verdichtet. Diese Spuren werden auf zwei Maschinen A und B verteilt:
Eine bevorzugte Ausgestaltung der ErfindungA preferred embodiment of the invention
- beschreibt die erfindungsgemäßen Verfahren zur Planung und Durchführung einer Bodenverdichtungsmaßnahme in heißem Asphalt, wie sie im Straßenbau angewandt werden kann.describes the methods according to the invention for planning and implementing a soil compaction measure in hot asphalt, as it can be used in road construction.
Zunächst werden Walzen für die Baumaßnahme bestimmt. Zur Bestimmung der für den Verdichtungsprozess notwendigen Überfahrtenzahl sind folgende Informationen nötig:
- – Verdichtungsleistung der Maschinen
- – Verdichtungsverhalten der Asphaltsorte
- – goemetrischen Maße der Verdichter; speziell die Arbeitsbreiten Witterung während während der Verdichtungsmaßnahme.
- - Compaction performance of the machines
- - Compaction behavior of the Asphaltsorte
- - goemetric dimensions of the compressors; especially the working widths weathering during the compaction measure.
Aus diesen Informationen wird bestimmt, wie oft die Maschinen eine beliebige Fläche überfahren bzw. verdichten müssen und welche Maschineneinstellungen (Frequenzen, Amplituden, Fahrgeschwindigkeiten...) bei den einzelnen Überfahrten zu wählen sind. Diese Maschineneinstellungen beschreiben das während des Verdichtens angewandte Rezept für jede Überfahrtenspur.From this information it is determined how often the machines have to drive over or compress any surface and which machine settings (frequencies, amplitudes, travel speeds ...) are to be selected for the individual crossings. These machine settings describe the recipe used during compaction for each passing lane.
Ein weiterer Schritt besteht in der Erzeugung einer Leitlinie (
Jede Maschine erhält mindestens zu Beginn einen Auftrag mit den für sie auszuführenden Verdichtungsüberfahrten. Diese Verdichtungsüberfahrten sind möglichst exakt im berechneten Abstand zur Leitlinie durchzuführen. Weiter ist jede Überfahrt entsprechend einer Rezeptur an vorab geplanten Einstellparametern durchzuführen (Frequenzen, Amplituden, Fahrgeschwindigkeiten...).Each machine receives at least at the beginning of an order with the compaction crossings to be performed for them. These compression crossings must be carried out as exactly as possible at the calculated distance from the guideline. Furthermore, each crossing must be carried out according to a recipe at previously planned setting parameters (frequencies, amplitudes, travel speeds ...).
Während des Verdichtungsbetriebes ist jede beteiligte Maschine mit einem Geokoordinatenmesssystem (GPS/GNSS etc.) ausgestattet. Ein installierter Rechner kann jederzeit Differenzen zwischen einer berechneten Sollspur und der aktuell gefahrenen Istspur berechnen und gegebenenfalls Abweichungen an den Bediener weitergeben, welcher seine Fahrspur daraufhin anpassen und die Differenzen ausgleichen kann. Weiter werden dem Bediener zu jeder Spur entsprechend dem geplanten Rezept Anweisungen zugetragen, welche die Verdichtungseigenschaften der Maschine bestimmen (Frequenzen, Amplituden, Fahrgeschwindigkeiten...). Die Reversierpunkte, an welchen die Maschinen jeweils ihre Fahrtrichtung ändern, werden während der Bearbeitungszeit in Abhängigkeit der Temperatur des Asphalts berechnet und an den Bediener gemeldet. During the compaction operation, each participating machine is equipped with a geo-coordinate measuring system (GPS / GNSS etc.). An installed computer can at any time calculate differences between a calculated setpoint lane and the currently traveled lane and, if necessary, pass on deviations to the operator, who can then adapt his lane and compensate for the differences. Further, instructions are given to the operator for each lane in accordance with the planned recipe, which determine the compaction characteristics of the machine (frequencies, amplitudes, travel speeds ...). The reversing points at which the machines each change their direction of travel are calculated during the processing time depending on the temperature of the asphalt and reported to the operator.
Falls die Maschine bedienerlos von einer Recheneinheit gelenkt wird, sind die Anweisungen bzw. Korrekturen von dieser umzusetzen.If the machine is steered by an arithmetic unit without operator assistance, the instructions or corrections of this are to be implemented.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fertigerpavers
- 22
- Walze bzw. VerdichtungsmaschineRoller or compacting machine
- 33
- LeitlinieGuideline
- 44
- ArbeitsbereichsbegrenzungWorking range limitation
- 55
- Fahrspurlane
- N_minN_min
- Minimale Anzahl von Überfahrten über ein beliebiges FlächenstückMinimum number of crossings over any area
- N_maxn_max
- Maximale Anzahl von Überfahrten über ein beliebiges FlächenstückMaximum number of crossings over any area
- Spur.Maschine ATrack.Machine A
- Überfahrten einer Verdichtungsmaschine A zwischen den ArbeitsbereichsbegrenzungenCrossings of a compacting machine A between the working area boundaries
- Spur.Maschine BTrack.Machine B
- Überfahrten einer Verdichtungsmaschine B zwischen den ArbeitsbereichsbegrenzungenCrossings of a compaction machine B between the working area boundaries
- Spur.GesamtSpur.Gesamt
- Überfahrten aller Verdichtungsmaschinen zwischen den ArbeitsbereichsbegrenzungenCrossings of all compaction machines between the working area limits
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012205554 A1 [0006] DE 102012205554 A1 [0006]
Claims (10)
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DE102014007783.7A DE102014007783A1 (en) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | Process for compaction of hot asphalt. |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102014007783.7A DE102014007783A1 (en) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | Process for compaction of hot asphalt. |
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DE102014007783A1 true DE102014007783A1 (en) | 2015-11-26 |
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ID=54431523
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DE102014007783.7A Pending DE102014007783A1 (en) | 2014-05-22 | 2014-05-22 | Process for compaction of hot asphalt. |
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2014
- 2014-05-22 DE DE102014007783.7A patent/DE102014007783A1/en active Pending
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