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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Belags für Fahrbahnen mit einer freien Endoberfläche, die eine wählbare mittlere Rautiefe aufweist. Hervorzuhebende Beispiele sind Beläge für Autobahnen, die einer besonders hohen Belastung ausgesetzt sind, und Beläge für Teststrecken für die Automobilindustrie, die auf spezielle Eigenschaften von Fahrbahnoberflächen angewiesen ist. Der überwiegende Anteil dieser Beläge wird mit Asphalt bereitgestellt, wobei Asphalt eine Mischung aus Gesteinskörnern und Bitumen darstellt. Bitumen wiederum ist ein aus Erdöl gewonnenes Gemisch aus verschiedenen organischen Stoffen. Bitumen hat thermoplastische Eigenschaften, so dass seine Viskosität temperaturabhängig ist und mit steigender Temperatur abnimmt. Je nach Temperatur liegt Bitumen fest, zähflüssig oder dünnflüssig vor, was für die Fertigstellung der oben genannten Beläge ein großer Vorteil ist. Asphalt kann bei Temperaturen, bei denen er sich im zäh- bis dünnflüssigem Zustand befindet, beispielsweise mit Asphaltfertigern gleichmäßig auf eine Auflagefläche aufgebracht werden und härtet durch Abkühlen aus. Zudem ist Bitumen stark hydrophob und in Wasser nahezu unlöslich, so dass er eine sehr hohe Feuchtigkeitsresistenz aufweist, was bei den genannten Belägen ebenfalls ein erheblicher Vorteil ist.
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Ein aus Asphalt hergestellter Fahrbahnbelag weist in der Regel zwei, typischerweise aber drei Schichten auf. Die unterste Schicht ist die sogenannte Asphalttragschicht, welche gemeinsam mit den unterlagernden ungebundenen Tragschichten die Lastverteilung auf dem Untergrund übernimmt. Auf die Asphalttragschicht wird eine Asphaltbinderschicht aufgebracht, welche die durch die Radlasten verursachten Kräfte und insbesondere Schubkräfte in die Asphalttragschicht einleitet und die Verformung des Belags infolge der eingetragenen Spannungen reduziert. Die oberste Schicht ist die Deckschicht, welche direkt den Einwirkungen des Verkehrs und der Witterung unterliegt. Die Deckschicht muss einerseits einen ausreichenden Verformungswiderstand aufweisen und andererseits beständig gegen die Witterungseinflüsse, gegen die polierende Wirkung der Reifen (Verringerung der Oberflächengriffigkeit) und gegen Schubkräfte sein. Zudem kann die Deckschicht so ausgestaltet sein, dass sie die unterliegenden Schichten in der Regel nach oben hin abdichtet. Je nach Belastung des Belags kann die Asphaltbinderschicht entfallen. Bei geringen Verkehrsbelastungen werden verschiedentlich einlagige Systeme, die sogenannten Tragdeckschichten verwendet.
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Die freie Oberfläche der Deckschicht bestimmt die Griffigkeit, die Fahrbahnhelligkeit, das Entwässerungsverhalten und in Abhängigkeit von ihrer mittleren Rautiefe die Geräuschentwickelung. Unter der mittleren Rautiefe versteht man ein Maß für die Rauheit einer Oberfläche. Zu ihrer Bestimmung können beispielsweise die maximalen Erhöhungen und Vertiefungen berücksichtigt werden, was in der
Norm ISO 13473 näher beschrieben ist. Die mittlere Rautiefe beeinflusst die Oberflächentextur der Fahrbahnoberfläche und wird auch als Texturtiefe bezeichnet. Die mittlere Rautiefe von Oberflächen kann beispielsweise mit dem sogenannten Sandfleck- oder Sandflächenverfahren nach
DIN EN 13036-1 bestimmt werden. Die mittlere Rautiefe wird in mm gemessen, wobei eine mittlere Rautiefe von 0 mm eine ideal glatte Oberfläche beschreibt. Je größer die mittlere Rautiefe wird, desto unebener oder rauer wird die Oberfläche. Die Tabelle 1 gibt einen Überblick über typische mittlere Rautiefen und über die Charakterisierung der resultierenden Oberflächentexturen nach
E. Zipkes (Bitumen 3/1978, Seiten 81–88).
| Mittlere Rautiefe (mm) | Charakterisierung der Oberflächentextur | Bemerkung |
| < 0,2 | sehr fein | Gleitbeläge |
| 0,2 bis 0,4 | fein | Anliegerstraßen ohne besondere Griffigkeitsanforderungen, innerorts |
| 0,4 bis 0,6 | mittelmäßig | Mindestmaß für alle Straßen außerorts |
| 0,6 bis 1,0 | rau | anzustreben für Straßen mit schnellem Verkehr |
| > 1,0 | sehr rau | für Sonderfälle, wenn eine hohe Drainage erforderlich ist |
Tabelle 1: Überblick über mittlere Rautiefen von Oberflächen und Charakterisierung der entsprechenden Oberflächentextur nach Zipkes
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Für die Deckschicht werden insbesondere drei Arten von Asphalt verwendet, nämlich Asphaltbeton (AC), Splittmastixasphalt (SMA) und Gussasphalt (MA). Sie unterscheiden sich insbesondere durch das Anteilsverhältnis von Gesteinskörnern und Bitumen sowie im Durchmesser der Gesteinskörner. Im Gegensatz zum fließfähigen Gussasphalt müssen Asphaltbetone und Splittmastixasphalt nach dem Einbau in heißem Zustand intensiv nachverdichtet werden.
| Körnungsspektrum | 0,001 bis 5 mm; 0,001 bis 8 mm; 0,001 bis 11 mm; 0,001 bis 16 mm* |
| Bitumengehalt | 6 Gew.-% bis 9 Gew.-% |
| Füllergehalt (< 0,063 mm) | 18 Gew.-%–35 Gew.-% |
| Rest | feine und grobe Gesteinskörnungen |
Tabelle 2: exemplarische Zusammensetzung von Gussasphalt * einschließlich dazwischenliegender Größtkorngrößen, die sich beispielsweise bei abweichenden Siebsätzen ergeben können wie bspw. 0,001 bis 4,75 mm, 0,001 bis 5,6 mm, 0,001 bis 9,5 mm; die Untergrenzen stellen die Nachweisgrenzen bei routinemäßigen Untersuchungen dar.
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Unter Gussasphalt versteht man ein Asphaltmischgut, bei dem im heißen Zustand das Volumen aus Füller und Bindemittel den Hohlraumgehalt des Gesteinskörnungsgemisches überschreitet. Der Gussasphalt enthält wesentlich höhere Anteile von Gesteinsmehl als Asphaltbetone und Splittmastixasphalte. Die Durchmesserverteilung der Gesteinskörnungen und der Bitumenanteil sind beim Gussasphalt so gewählt, dass Hohlräume und Poren nahezu vollständig mit Bitumen ausgefüllt sind (vgl. Tabelle 2). Hierdurch und durch eine wesentlich höhere Produktions- und Einbautemperatur muss der Gussasphalt nicht nachverdichtet werden und stellt durch seine Luft- und Wasserdichtigkeit eine besonders haltbare Deckschicht zur Verfügung. Gegenüber Deckschichten aus Splittmastixasphalt halten Deckschichten aus Gussasphalt im Schnitt 30% bis 50% länger. Es sind Deckschichten aus Gussasphalt bekannt, die eine Haltbarkeit zwischen 20 und 30 Jahren aufwiesen. Gussasphalt weist einen Bitumenüberschuss auf, der sich beim Erwärmen an der Oberfläche ansammelt, so dass eine glatten Fahrbahn entsteht, wenn die freie Oberfläche nicht mit einer vergleichsweise groben Gesteinskörnung in größerer Menge (ca. 10 bis 15 kg/m2) abgestreut und zum Teil auch gezielt texturiert wird, um die notwendige Griffigkeit zu erzielen und die Aquaplaning-Gefahr zu reduzieren, beispielsweise durch Einwalzen von Gesteinskörnern.
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Allerdings erzeugen die groben Oberflächentextur bzw. hohe mittlere Rautiefen laute Rollgeräusche. Die hohe Schallemission schließt dabei die Verwendung von Gussasphalt in bestimmten Anwendungen aus, beispielsweise bei Autobahnen, die nahe an bewohnten Gebieten vorbei führen. Aus gleichem Grunde ist der sehr haltbare Gussasphalt auf innerörtlichen Brücken verschiedentlich problematisch, weshalb er in vielen Fällen nicht ohne Weiteres zur Anwendung kommen kann.
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Bei allen drei genannten Arten von Asphalt ist die Anfangsgriffigkeit, d.h. die Griffigkeit der freien Oberfläche der Deckschicht in den ersten Monaten nach Fertigstellung ein weiterer wichtiger Aspekt. Eine ausreichende Anfangsgriffigkeit ist eine Grundvoraussetzung für die Verkehrssicherheit der Fahrbahnen in den ersten Monaten ihres Betriebs. Direkt nach der Fertigstellung ist die freie Oberfläche von der Deckschichten aus Splittmastixasphalt und, wenn auch in geringerem Maße, aus Asphaltbeton relativ glatt. Um die notwendige Anfangsgriffigkeit bereitzustellen, wird die Deckschicht mit feinen Gesteinskörnungen abgestreut. Unter Abstreuen ist die Nachbehandlung der freien Oberfläche des Belags durch Einwalzen von Splitt mit einer gewissen Körnung in die noch heiße Asphaltoberfläche zu verstehen. Nachteilig hieran ist, dass sich die Körner mit der Zeit aus den Splittmastix- und Asphaltbetondeckschichten lösen und in den Verkehrsraum geschleudert werden, weshalb die entsprechenden Fahrbahnen zunächst nur mit einer beschränkten Geschwindigkeit befahren werden dürfen. Einträge von Splitt in Entwässerungssysteme und hieraus resultierende Funktionsbeeinträchtigungen sind unvermeidbar. Erst nach einer bestimmten Zeit stellt sich die gewünschte mittlere Rautiefe ein. Infolge von Witterungseinflüssen ändern sich die mittlere Rautiefe und damit auch die Griffigkeit und der Oberflächenabfluss von Jahr zu Jahr.
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Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung auch Beläge, die bei Teststrecken eingesetzt werden. Auch hier ist die Verwendung von Gussasphalt aus den oben genannten Gründen vorteilhaft. Teststrecken sollen die Möglichkeit schaffen, die Automobile unter einer Vielzahl von Bedingungen zu testen, wobei die mittlere Rautiefe der Fahrbahnbeläge eine sehr wichtige Rolle spielt. So kann das Fahrverhalten eines Fahrzeugs oder die Geräuschentwicklung des Fahrzeugs oder des Reifens bei unterschiedlichen Griffigkeiten getestet werden. Zudem können Fahrsicherheitstrainings durchgeführt werden, bei denen sich abrupt ändernde Griffigkeiten simuliert werden. Um die verschiedenen Situationen simulieren zu können, weisen die Teststrecken abschnittsweise unterschiedliche Fahrbahnbeläge mit unterschiedlichem Aufbau und unterschiedlichen Rautiefen auf. Jeder Abschnitt wird bislang auf unterschiedliche Weise hergestellt, was die Baukosten und die Bauzeiten ansteigen lassen. Aufgrund der unterschiedlichen Herstellungsweise und des unterschiedlichen Aufbaus weisen die Abschnitte auch unterschiedliche Eigenschaften auf, die sich unterschiedlich schnell ändern. So kann es vorkommen, dass ein Abschnitt seine Griffigkeit schneller ändert als ein anderer und daher früher saniert werden muss. Folglich lassen sich über die Zeit keine reproduzierbaren Testbedingungen aufrechterhalten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Bereitstellen eines Belags für Fahrbahnen anzugeben, das den oben genannten Nachteilen entgegenwirkt. Insbesondere soll eine einfach zu fertigende Deckschicht aus Gussasphalt vorgestellt werden, die eine lange Haltbarkeit bei einer guten Griffigkeit, einer hoher Anfangsgriffigkeit, einer einstellbaren mittleren Rautiefe und eine gegenüber herkömmlichen Deckschichten aus Gussasphalt verminderte Schallemission aufweist. Zudem sollen unterschiedliche mittlere Rautiefen auf einfache und schnelle Weise bereitgestellt werden, die zudem nachträglich angepasst werden können.
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Gelöst wird die Aufgabe mit einem Verfahren nach Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bereitstellen eines Belags für Fahrbahnen mit einer wählbaren mittleren Rautiefe umfasst folgende Schritte:
- – Bereitstellen einer Asphalttragschicht,
- – Aufbringen einer Deckschicht aus Gussasphalt auf die Asphalttragschicht, wobei die Deckschicht eine freie Anfangsoberfläche bildet und der Gussasphalt ein im Wesentlichen hohlraumfreies Gemisch aus Bitumen, Gesteinskörnern und Füller umfasst, und
- – Behandeln der freien Anfangsoberfläche mittels eines Strahl-, Schleif- oder Fräsverfahrensverfahrens, um einen sich der freien Anfangsoberfläche anschließenden Bereich zu entfernen und eine so geschaffene freie Endoberfläche mit einer wählbaren mittleren Rautiefe zwischen 0 und 2,0 mm und insbesondere zwischen 0,1 und 1 mm zu versehen.
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Unter Anfangsoberfläche soll die Oberfläche verstanden werden, die direkt nach der Fertigung der Deckschicht vorliegt, die unbehandelt ist. Die Endoberfläche ist die erfindungsgemäß behandelte Oberfläche der Deckschicht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren zum Bereitstellen von Belägen mit einer Deckschicht aus Gussasphalt ist es erfindungsgemäß nicht notwendig, die Deckschicht abzustreuen, also Splittkörner auf die freie Oberfläche aufzubringen und die Splittkörner in die Deckschicht einzuwalzen. Weiterhin entfällt das Problem der Beseitigung von Splitt, der beim Abstreuen nicht in die Deckschicht eingewalzt werden konnte. Hierdurch können die Fertigung vereinfacht und beschleunigt und die Kosten reduziert werden. Zudem werden die Entwässerungssysteme geschont.
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Die erfindungsgemäße Behandlung der freien Anfangsoberfläche führt zu einer Endoberfläche mit einer mittleren Rautiefe, welche dem Fahrbahnbelag die gewünschten Eigenschaften verleiht. Die wichtigsten Eigenschaften sind im Regelstraßenbau die notwendige Mindestgriffigkeit, ohne dass es bei der anschließenden Nutzung zu erhöhten Lärmemissionen kommt. Bei Teststrecken einschließlich Strecken von Fahrsicherheitszentren können unterschiedliche Griffigkeiten eingestellt werden, um die Schwingungsanregung der Reifen und die daraus resultierende Schallentwicklung zu untersuchen. Insbesondere kann eine bewusst geringe Griffigkeit eingestellt werden, um Glätte zu simulieren. Dabei kann jedes geeignete Verfahren eingesetzt werden, um die gewünschte mittlere Rautiefe einzustellen. Als Beispiele seien Feinfräsen und Schleifen genannt.
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Asphalt generell und Gussasphalt im Besonderen bilden ein Korngerüst aus einem gezielt nach Hohlraumkriterien aus Lieferkörnungen (beispielsweise 0,001 bis 2 mm; 2 bis 5 mm, 5 bis 8 mm etc.) zusammengestellten Korngemisch (Gesteinskörnungsgemisch). Der Gussasphalt ist eine Mischung aus Bitumen, Gesteinskörnern und Füller wie Gesteinsmehl. Die Mischung ist so gewählt, dass der Fahrbahnbelag hohlraumfrei herstellbar ist, allerdings lässt sich die Ausbildung von einzelnen Hohlräumen bei der Fertigung in der Praxis nie völlig verhindern. Beim Fertigen der Deckschicht wird der Asphalt soweit erhitzt, dass er zäh- oder dünnflüssig ist. Dabei kommt es zu einer Entmischung, bei der ein Teil der Gesteinskörner im Bereich, der sich der freien Anfangsoberfläche anschließt, nach unten absinken, so dass in diesem Bereich der Bitumenanteil höher ist als in der übrigen Deckschicht. Folglich weist dieser Bereich eine sehr glatte Oberfläche auf („Bitumenspiegel“). Durch das Entfernen dieses Bereichs der Deckschicht wird hauptsächlich Bitumen entfernt, so dass anschließend die gesamte Deckschicht weitgehend dasselbe Anteilsverhältnis zwischen Bitumen und Gesteinskörnern aufweist. Durch herausstehende Gesteinskörner bekommt die Deckschicht bereits eine erhöhte Griffigkeit. Der Belag ändert daher im Betrieb seine Eigenschaften nicht oder nur in vernachlässigbarem Umfang, so dass von Anfang an die Deckschicht mit den gewünschten Eigenschaften zur Verfügung steht und keine Übergangszeiten beachtet werden müssen Beispielsweise können Autobahnen sofort ohne Geschwindigkeitsbegrenzungen betrieben werden. Je nachdem, mit welchem Verfahren die Deckschicht behandelt wird, kann der Bitumen abgesaugt werden. Ansonsten muss er abgefegt werden.
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Die Oberflächentextur, die durch die erfindungsgemäße Behandlung der Deckschicht bereitgestellt wird, weist Erhebungen und Vertiefungen auf, die mit der mittleren Rautiefe quantifizierbar sind.
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Mit der erfindungsgemäßen Behandlung der Deckschicht wird die gewünschte mittlere Rautiefe gezielt eingestellt. Sie stellt sich nicht wie bei Asphaltbetonen und Splittmastixasphalten infolge der Nutzung und Verwitterung im Laufe einer lokal schwankenden und mit Zufälligkeiten behafteten Zeitdauer ein. Wenn Reifen auf der erfindungsgemäß behandelten Deckschicht abrollen, werden diese bei einer richtig eingestellten mittleren Rautiefe weitaus geringer zum Schwingen angeregt als durch die hohe mittlere Rautiefe eines auf übliche Weise abgestreuten Gussasphaltes. Die resultierende Lärmemission ist somit deutlich geringer, so dass die erfindungsgemäß behandelte Fahrbahnoberfläche mehrere Dezibel leiser ist als konventionell abgestreute und profilierte Gussasphalte. Geräuschreduzierungen im Bereich von 1 bis 3 Dezibel sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbar.
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Die nun vorliegende Geräuschentwicklung entspricht in etwa der Geräuschentwicklung eines Splittmastixasphalts, wobei die längere Haltbarkeit und das Entfallen des Abstreuens als weitere Vorteile des erfindungsgemäß hergestellten Belags hinzukommen. Die freie Oberfläche der Deckschicht aus Gussasphalt kann auch bei bereits bestehenden Deckschichten erfindungsgemäß verarbeitet werden, so dass eine mitunter große Zeitdauer zwischen der Bereitstellung der Deckschicht und der erfindungsgemäßen Behandlung der freien Oberfläche liegen kann. Zudem kann die Deckschicht in regelmäßigen Abständen wiederholt erfindungsgemäß behandelt werden, um die mittlere Rautiefe zu erhalten, wiederherzustellen oder zu verändern.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auch Teststrecken und auf Strecken von Fahrsicherheitszentren auf einfache Weise mit Abschnitten unterschiedlicher mittlerer Rautiefe bereitstellen. So kann eine Fahrbahn komplett aus Gussasphalt hergestellt werden und dann anschließend abschnittsweise mit unterschiedlichen mittleren Rautiefen versehen werden. Dabei eignet sich insbesondere das Schleifverfahren, um eine glatte Oberfläche zu erzeugen, beispielsweise, um Aquaplaning oder Eisglätte zu simulieren. Andere Abschnitte können mit unterschiedlichen mittleren Rautiefen versehen werden, um unterschiedliche Griffigkeiten bereitzustellen. Die erfindungsgemäß eingesetzten Strahl-, Schleif- oder Fräsverfahren ermöglichen es auf einfache Weise, Teststrecken mit Abschnitten unterschiedlicher mittlere Rautiefe zu versehen, obwohl sie alle denselben Aufbau und nur anders behandelte Oberflächen aufweisen, wobei die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Oberflächenbehandlungsverfahren zeitsparend sind.
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Es soll an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass die Bereitstellung von glatten Oberflächen auf Teststrecken und auf Strecken von Fahrsicherheitszentren begrenzt ist, da hier die bei öffentlich zugänglichen Fahrbahnen und insbesondere bei Autobahnen erfindungsgemäß angestrebte Reduzierung der Geräuschemissionen nicht erreicht wird. Ferner würden glatte Oberflächen bei öffentlich zugänglichen Fahrbahnen und insbesondere bei Autobahnen ein erhebliches Unfallrisiko darstellen. Bei Teststrecken können diese Effekte ausnahmsweise akzeptiert werden.
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Wie eingangs erwähnt, weist Gussasphalt einen Bitumenüberschuss auf, der sich im Bereich, der sich der freien Anfangsoberfläche anschließt, ansammelt. Hierdurch entsteht eine glatte Oberfläche, die sich aber im Betrieb der Fahrbahn aufgrund der fehlenden stabilisierenden Wirkung der Gesteinskörner abfahren und folglich auf unvorhersehbare Weise ändern kann. Demgegenüber lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Schleifverfahren eine dauerhaft glatte Oberfläche erzeugen. Hierbei kann zunächst der Bereich, der überwiegend aus Bitumen besteht, mit einem Strahlverfahren abgetragen und anschließend die dann entstehende freie Endoberfläche geschliffen oder gefräst werden, wodurch die Herstellungszeiten und der Herstellungsaufwand minimiert werden können.
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Vorzugsweise wird das Strahlverfahren mittels Sand-, Kugel- oder Wasserstrahlen ausgeführt. Diese Strahlverfahren stellen das Mittel der Wahl dar. Beim Sandstrahlen können die Art und die Körnung des eingesetzten Sands verändert werden. Zudem können neben Sand auch andere Strahlmittel wie Korund, Glas- und Kunststoffgranulate eingesetzt werden, wodurch unterschiedliche Oberflächenstrukturen erzeugt werden. Beim Kugelstrahlen wird der sich der freien Oberfläche anschließende Bereich mit Kugeln beispielsweise aus Metall beschossen, wobei durch die Wahl des Kugeldurchmessers, der Geschwindigkeit der Kugeln und des Aufprallwinkels die mittlere Rautiefe beeinflusst werden kann. Die Kugeln werden von der Kugelstrahlvorrichtung beispielsweise mittels eines Magnets nach dem Aufprall wieder eingesammelt und können wiederverwendet werden. Beim Wasserstrahlen kann die mittlere Rautiefe mit dem Druck und dem Aufprallwinkel des Wassers beeinflusst werden. Die beim Wasserstrahlen verwendeten Drücke betragen üblicherweise zwischen 300 und 3000 bar. Mit diesen Strahlverfahren kann mit einer zum Anmeldetag bekannten Maschine eine Fläche von bis zu 8000 m2 am Tag bearbeitet werden, so dass der zeitliche Aufwand für die Behandlung der freien Oberfläche dem Aufwand für das Abstreuen entspricht.
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Die mittlere Rautiefe kann beispielsweise an Aquaplaning-gefährdeten Bereichen des Belags einer Autobahn so eingestellt werden, dass die Dicke des Wasserfilms reduziert wird. Zudem kann die Trocknungszeit des Belags nach einem Regenschauer mit der mittleren Rautiefe beeinflusst werden. Eine Verkürzung der Trocknungszeit stellt die ursprüngliche Griffigkeit schneller wieder bereit, was besonders in regenreichen Gebieten Vorteile bringt.
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Das Wasserstrahlen hat den Vorteil, dass es bei allen üblicherweise vorherrschenden positiven Außentemperaturen angewendet werden kann. Das Kugelstrahlen kann oberhalb einer bestimmten Asphalttemperatur von ca. 40°C nicht mehr zielführend eingesetzt werden, da, wie eingangs erwähnt, die Viskosität der Deckschicht sinkt und die Kugeln in der Deckschicht stecken bleiben und nicht mehr eingesammelt werden können.
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Dabei genügt es, dass der Bereich über eine Höhe von 0,1 bis 5 mm und insbesondere 0,2 bis 4 mm entfernt wird. Je nach angestrebter mittlerer Rautiefe soll ein Relief entstehen, bei dem die Gesteinskörner die Erhebungen bilden. Durch eine Dosierung der Abtragsenergie und deren Einwirkwinkel wird sichergestellt, dass nur so viel wie nötig von der Deckschicht abgetragen wird, um die angestrebte mittlere Rautiefe bereitzustellen. Wie eingangs erwähnt, weist Gussasphalt einen Bitumenüberschuss auf, der sich im Bereich, der sich der freien Anfangsoberfläche anschließt, ansammelt. Hierdurch entsteht eine glatte Oberfläche, die sich aber im Betrieb der Fahrbahn aufgrund der fehlenden stabilisierenden Wirkung der Gesteinskörner abfahren würde. Durch den erfindungsgemäßen Abtrag dieses Bereichs wird sichergestellt, dass der gesteinslose Teil der Deckschicht entfernt wird und so die eingestellte mittlere Rautiefe dauerhaft erhalten bleibt.
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Die Aufgabe wird ebenfalls mit einem Belag für Fahrbahnen mit einer freien Endoberfläche gelöst, die eine wählbare mittlere Rautiefe aufweist, wobei der Belag eine Asphalttragschicht und eine auf die Asphalttragschicht aufgebrachte Deckschicht aus Gussasphalt aufweist. Die Deckschicht bildet eine freie Endoberfläche, wohingegen der Gussasphalt ein im Wesentlichen hohlraumfreies Gemisch aus Bitumen, Gesteinskörner und Füller umfasst, wobei die freie Endoberfläche eine mittlere Rautiefe zwischen 0 und 2,0 mm und insbesondere zwischen 0,1 und 1 mm aufweist. Die Vorteile und technischen Effekte, die sich mit dem erfindungsgemäßen Belag für Fahrbahnen erzielen lassen, entsprechend denjenigen, die für das erfindungsgemäße Verfahren diskutiert worden sind. Zusammenfassend seien die erhöhte Haltbarkeit der Deckschicht aus Gussasphalt bei verringerter Geräuschentwicklung und die gute Anfangsgriffigkeit genannt.
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Vorzugsweise weist der Belag zwischen der Asphalttragschicht und der Deckschicht eine Asphaltbinderschicht auf. Die Asphaltbinderschicht leitet die durch die Benutzung des Belags verursachten Kräfte, und insbesondere Schubkräfte, in die Asphalttragschicht ein und verhindert die Verformung des Belags infolge der induzierten Spannungen.
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Vorzugsweise ist die freie Anfangsoberfläche mit einem Verfahren nach einem der zuvor vorgestellten Ausführungsformen behandelt, um einen sich der freien Anfangsoberfläche anschließenden Bereich zu entfernen und die so geschaffene freie Endoberfläche mit der mittleren Rautiefe zwischen 0 und 2,0 mm und insbesondere zwischen 0,1 und 1 mm zu versehen. Hierdurch kann die mittlere Rautiefe zur Erzielung eines vorgegebenen Griffigkeitsniveaus einfach eingestellt werden. Da kein Splitt eingewalzt werden muss, werden die Entwässerungssysteme nicht belastet. Zudem kann die Rautiefe der Deckschicht ohne großen Aufwand abschnittsweise geändert werden, was insbesondere für Teststrecken von Vorteil ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen im Detail erläutert. Es zeigen
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1 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Belags anhand einer prinzipiellen Schnittdarstellung,
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2 eine vergrößerte prinzipielle Schnittdarstellung durch eine Deckschicht des erfindungsgemäßen Belags, jeweils vor der erfindungsgemäßen Behandlung,
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3 eine prinzipielle Schnittdarstellung durch eine abgestreute Deckschicht eines herkömmlichen Belags, und
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4 eine prinzipielle Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Deckschicht nach der erfindungsgemäßen Behandlung.
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In 1 ist der Aufbau eines erfindungsgemäßen Belags 10 dargestellt. Der Fahrbahnbelag 10 umfasst eine Asphalttragschicht 12, eine Asphaltbinderschicht 14 sowie eine Deckschicht 16, die eine freie Anfangsoberfläche 18α bildet. Die Anfangsoberfläche 18α ist noch nicht mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt worden und ist daher relativ eben und glatt.
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In 2 ist die Deckschicht 16 vergrößert dargestellt. Die Deckschicht 16 besteht aus Gussasphalt 20, der Bitumen 22, Gesteinskörner 24 und Füller (nicht gezeigt) umfasst. Aus Darstellungsgründen sind die Gesteinskörner 24 mit einem einheitlichen Durchmesser gezeigt, was aber, wie eingangs erläutert, nicht den realen Bedingungen entspricht. Auch das Anteilsverhältnis zwischen Bitumen 22 und den Gesteinskörnern 24 entspricht nicht den realen Bedingungen. Im Gussasphalt 20 umschießt der Bitumen 22 die Gesteinskörner 24 vollumfänglich, so dass die Deckschicht 16 so gut wie keine Hohlräume und Poren aufweist.
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Da der Gussasphalt einen Bitumenüberschuss aufweist, sind in einem Bereich 25 der Deckschicht 24, der sich der freien Anfangsoberfläche 18α anschließt und die Höhe H aufweist, so gut wie keine Gesteinskörner 24 mehr und nahezu ausschließlich Bitumen 22 vorhanden. Dieser Bereich 25 wird erfindungsgemäß mit einem Strahlverfahren wie Sand-, Kugel- oder Wasserstrahlen abgetragen.
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In 3 ist eine abgestreute Deckschicht 26 eines herkömmlichen Belags 28 anhand einer prinzipiellen Schnittdarstellung näher gezeigt. Dabei kann die abgestreute Deckschicht 26 aus einem Gussasphalt, einem Splittmastixasphalt oder Asphaltbeton hergestellt worden sein. Wie eingangs erwähnt, muss der Gussasphalt aufgrund des hohen Bitumenanteils mit einer relativ groben Gesteinskörnung abgestreut werden, während der Splittmastixasphalt und der Asphaltbeton mit feinerem Gestein abgestreut werden können.
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Bei der abgestreuten Deckschicht 26 ist eine Anzahl von Splittkörnern 30 in die abgestreute Deckschicht 26 eingebracht, die teilweise über die freie Oberfläche 18 hervorstehen. In 3 soll einen abgestreuten Splittmastixasphalt oder einen Asphaltbeton darstellen, bei dem sich eine endgültige mittlere Rautiefe (MTD) bereits eingestellt hat. Vereinfacht ausgedrückt beschreibt die mittlere Rautiefe (MTD) den durchschnittlichen Unterschied zwischen jeweils benachbarten maximalen Erhebungen und Vertiefungen eines bestimmten Oberflächenabschnitts. Da in 3 alle benachbarten maximalen Erhebungen und Vertiefungen gleich groß sind, bestimmt sich die mittere Rautiefe (MTD) aus dem Höhenunterschied zwischen der freien Oberfläche 18 und der höchsten Erhebung der Splittkörner 30. Die in 3 eingezeichnete mittlere Rautiefe (MTD) erhebt keine Anspruch auf mathematische Richtigkeit, sondern dient ausschließlich der Erläuterung.
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In 4 ist eine erfindungsgemäße Deckschicht 16 nach der erfindungsgemäßen Behandlung dargestellt. Man erkennt, dass die freie Endoberfläche 18ω infolge der erfindungsgemäße Behandlung Erhebungen und Vertiefungen aufweist, die zu einer Oberflächentextur führen, welche dieselbe mittlere Rautiefe (MTD) aufweist wie die des in 3 dargestellten Splittmastixasphalts oder Asphaltbetons. Weiterhin wird auch deutlich, dass die Erhebungen nahezu ausschließlich von den Gesteinskörnern 24 gebildet werden, die infolge der erfindungsgemäßen Behandlung der Deckschicht 16 teilweise freigelegt werden. Die Vertiefungen befinden sich in dem weicheren Bereich, der vom Bitumen 22 ausgefüllten Bereich der Deckschicht 16. Folglich kann erfindungsgemäß eine freie Endoberfläche 18ω einer Deckschicht 16 aus Gussasphalt mit einer mittlere Rautiefe (MTD) bereitgestellt werden, die einerseits zu einer ähnlich geringen Geräuschentwicklung führt wie bei Splittmastixasphalt oder Asphaltbeton, die aber andererseits sofort und mit einer erhöhten Dauerhaftigkeit zur Verfügung gestellt werden kann, ohne dass ein Abstreuen notwendig ist. Durch eine entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens kann aber auch eine dauerhaft glatte Oberfläche, beispielsweise für Teststrecken mit einer mittleren Rautiefe (MTD) von < 0,2 mm bereitgestellt werden (nicht dargestellt).
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrbahnbelag
- 12
- Asphalttragschicht
- 14
- Asphaltbinderschicht
- 16
- Deckschicht
- 18
- freie Oberfläche
- 18α
- freie Anfangsoberfläche vor der erfindungsgemäßen Behandlung
- 18ω
- freie Endoberfläche nach der erfindungsgemäßen Behandlung
- 20
- Gussasphalt
- 22
- Bitumen
- 24
- Gesteinskörner
- 25
- Bereich
- 26
- abgestreute Deckschicht
- 28
- herkömmlicher Fahrbahnbelag
- 30
- Splittkörner
- C
- Pfeil
- g
- Gewichtskraft
- H
- Höhe
- MTD
- mittlere Rautiefe (Mean Texture Depth)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm ISO 13473 [0003]
- DIN EN 13036-1 [0003]
- E. Zipkes (Bitumen 3/1978, Seiten 81–88) [0003]
