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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fahrbahnen,
Plätzen
und dergleichen Bodenflächen,
wobei ein Unterbau auf und/oder in einen Untergrund als Fundamentierung
eingebracht und ein Oberbau erstellt wird. Außerdem bezieht sich die Erfindung
auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens.
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Derartige
Verfahren sowie Vorrichtungen sind bereits bekannt. Dabei wird insbesondere
im Straßenbau
zuerst der Untergrund vorbereitet, beispielsweise planiert und/oder
verdichtet beziehungsweise verfestigt. Danach wird auf den Untergrund
ein aus einer oder mehreren Schichten bestehender Unterbau aufgebracht,
der als Drainage oder als Frostschutz oder als Stabilisierung dienen
kann. Auf den Unterbau wird ein Oberbau aufgebracht, der ebenfalls
aus einer oder mehreren Schichten bestehen kann. Je nach klimatischen
Verhältnissen
ist die Art und die Anzahl der Schichten des Unter- und Oberbaus
unterschiedlich und auch die für
die Schichten verwendeten Materialien variiert. Sehr gebräuchlich sind
für die
unteren Schichten Schüttgüter wie
Kiese, Schotter und Sande.
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Insbesondere
die oberste Schicht des Oberbaus, die Deckschicht und gegebenenfalls
auch darunterliegende Schichten sind oft aus Bitumenmischungen unterschiedlicher
Qualität
oder auch Beton. Die bisher bekannten Verfahren eignen sich zur Schaffung
insbesondere von Straßen
unter gemäßigten klimatischen
Bedingungen und bei einem festen und tragfähigen Untergrund. Dabei sind
die Verfahren vergleichsweise zeitaufwendig und kompliziert und
die benötigten
Vorrichtungen ebenso entsprechend aufwendig im Aufbau. Die neu erstellten
Flächen
müssen
unmittelbar nach Fertigstellung noch weiter zusätzlich verfestigt, beispielsweise
mit Hilfe von Walzen geglättet
und verdichtet werden oder müssen
selbstständig
vergleichweise lange, beispielsweise mehrere Stunden oder Tage aushärten, wie
dies bei Beton der Fall ist und sind aus diesem Grund nicht sofort
benutzbar oder belastbar.
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Es
besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens zu schaffen, bei dem der Aufbau von Unterbau und
Oberbau vereinfacht und die Herstellungszeit verkürzt wird
und gleichzeitig die Stabilität
und langzeitige Haltbarkeit herkömmlicher
Bodenflächen erreicht
oder eine Verbesserung erzielt wird.
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Zu
Lösung
dieser Aufgabe schlägt
die Erfindung insbesondere vor, dass in den planierten Untergrund
Vertiefungen für
die Fundamentierung eingebracht werden und dass anschließend ein
gieß- und/oder
schüttbarer,
verfestigbarer und/oder aushärtbarer
Werkstoff in die Vertiefungen eingebracht und über das zwischen Unterbau und
Oberbau befindliche Planum hinaus bis zur Oberseite des Oberbaus
aufgefüllt
wird und damit ein einstückiger,
aus Unterbau und Oberbau bestehender Baukörper geschaffen wird. Dadurch
kann der Unterbau und der darüber
befindliche Oberbau in einem einzigen Arbeitsgang und als einstückiger,
in sich steifer Baukörper
erstellt werden. Je nach verwendetem Werkstoff verfestigt sich der
Werkstoff selbst oder härtet
von selbst aus oder wird nach erfolgter Ausbringung verfestigt.
Der einstückige
Baukörper
mit seiner in den Untergrund reichenden Fundamentierung und dem im
Wesentlichen horizontalen Oberbau erreicht bei Kräften, die
auf den Baukörper,
insbesondere auf den Oberbau in vertikaler, schräger oder auch horizontaler
Richtung wirken, durch seinen beispielsweise T- oder doppel- oder
mehrfach-T-förmigen
Querschnitt des Oberbaus mit der Fundamentierung eine hohe Stabilität und Steifigkeit.
Vor allem bei Untergründen, die
keine optimale Festigkeit aufweisen, wie beispielsweise Sandboden,
kann eine aus vorzugsweise mehreren Fundament-Elementen bestehende Fundamentierung
vorteilhaft sein.
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Beim
Einbringen des Werkstoffs in die Vertiefungen und darüber hinaus
kann es vorteilhaft sein, wenn die Werkstoff-Schicht mit im Querschnitt
etwa gleicher Materialbeschaffenheit eingebracht wird. Der Werkstoff
wird dabei in gleichbleibender Qualität in die Vertiefungen und auf
den Untergrund geschüttet
oder gegossen.
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Bei
speziellen Anforderungen insbesondere an die Oberfläche des
Oberbaus kann dagegen vorteilhaft sein, wenn die Werkstoff-Schicht zumindest des
Oberbaus, vorzugsweise des Ober- und Unterbaus, mit im Querschnitt,
insbesondere in vertikaler Richtung, unterschiedlicher Materialbeschaffenheit eingebracht
wird. Dabei kann beim Schütten
oder Gießen
des Werkstoffs beispielsweise das Mischungsverhältnis zwischen Grundmaterial
und Bindermaterial variiert werden und/oder es können zeitlich gesteuert Zusätze zu dem
Werkstoff hinzugegeben werden. So kann zum Beispiel der Werkstoff
in den Vertiefungen eine andere Zusammensetzung haben als der Werkstoff
des Oberbaus oder der Oberbau kann so geschüttet oder gegossen werden, dass
vorzugsweise auf der Oberseite eine andere Qualität wie Rauhigkeit
oder Färbung
oder ähnliches erreicht
wird.
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Für die Herstellung
eines aus Fundamentierung und Oberbau bestehenden, einstückigen Baukörpers ist
es besonders vorteilhaft, wenn zumindest das Schütten oder Gießen der
Fundamentierung und des plattenförmigen
Oberbaus kontinuierlich und unmittelbar hintereinander erfolgt.
Dadurch kann der Werkstoff in allen Teilen des Baukörpers gleichmäßig lange
aushärten
und/oder verfestigt werden. Insbesondere bei selbstaushärtenden
Werkstoffen ist dies besonders vorteilhaft, weil es beim kontinuierlichen Schütten oder
Gießen
zu optimal miteinander verbundenen Bereichen im Baukörper kommt,
was die Stabilität
des Baukörpers
verbessert.
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Zweckmäßig ist
es, wenn der Untergrund insbesondere vor dem Einbringen der Vertiefungen verdichtet
und/oder verfestigt wird. Die in den Untergrund einzubringenden
Vertiefungen weisen dadurch stabilere Wandungen auf, wodurch das
Einbringen des Werkstoffs in die Vertiefungen, insbesondere in deren
unteren Bereiche, wesentlich erleichtert ist.
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Für eine besonders
zeitsparende Herstellung des Baukörpers ist es vorteilhaft, wenn
das Einbringen der Vertiefungen unmittelbar vor dem Schütten oder
Gießen
der Fundamentierung und des plattenförmigen Oberbaus, vorzugsweise
in einem kontinuierlichen Prozess vor dem sich direkt anschließenden Schütten oder
Gießen
vorgenommen wird.
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Für eine unkomplizierte
Verfestigung des Baukörpers
nach dem Schütten
oder Gießen
ist es zweckmäßig, wenn
der Werkstoff für
die Fundamentierung und den Oberbau vorzugsweise mit Hilfe von von
außen
zugeführter
oder abgeführter
Energie, insbesondere Wärmezufuhr
oder Wärmeentzug,
verfestigt wird oder wenn der Werkstoff für die Fundamentierung und den
Oberbau insbesondere selbstabbindend ist. Beispielsweise kann der
Werkstoff vorerwärmt
ausgebracht werden und dann abkühlen
und sich dabei verfestigen oder der Werkstoff wird erhitzt und dadurch
verfestigt und/oder kühlt
nach dem Erhitzen aus und verfestigt sich während der Abkühlung.
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Vorteilhaft
ist es dabei, wenn die zugeführte Energie
hochfrequente mechanische Schwingungen, insbesondere Ultraschall,
oder Wärmeenergie
oder Mikrowellenstrahlung ist. Ultraschall oder auch Mikrowellenstrahlung
kann leicht den gesamten Baukörper
durchdringen und auch tieferliegenden Bereichen wie der Fundamentierung
Energie zuführen.
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Um
den Werkstoff beim Schütten
oder Gießen
möglichst
gut verarbeiten zu können,
ist es zweckmäßig, wenn
die Energiezufuhr oder der Energieentzug zur Verfestigung des Werkstoffs
vorzugsweise nach und/oder während
des Schüttens
oder Gießens
vorgenommen wird. Dadurch kann ein verfrühter Beginn der Verfestigung
des Werkstoffs vermieden werden. Insbesondere der Beginn der Verfestigung
bereits während
des Schüttens
oder Gießens
kann bei zweckmäßig gewählten Materialien
für den
Werkstoff dazu genutzt werden, dass der Herstellungsprozess der
Bodenflächen
besonders schnell erfolgt.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der Fundamentierung sieht vor, dass die Vertiefungen für die Fundamentierung
in den Untergrund gebohrt werden und dass die Vertiefungen etwa
vertikal und/oder schräg
in den Untergrund gebohrt werden. Die damit erreichbaren zylindrisch
geformten Fundament-Elemente können
in unterschiedlichster Art und Weise und in verschiedener Anzahl
je nach Beschaffenheit des Untergrunds und der späteren Belastungshöhe der Bodenfläche vorzugsweise
in einem regelmäßigen Raster
unter dem Oberbau angeordnet werden. Auch die Tiefe und der Winkel
der Bohrungen zur Vertikalen kann je nach Beschaffenheit des Untergrunds
angepasst werden, wobei weiche oder nachgiebige Untergründe tiefere
und/oder schräge
Bohrungen und härtere
Untergründe
flachere Bohrungen gegebenenfalls ohne Abweichung von der Vertikalen erfordern.
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Eine
andere vorteilhafte Ausführungsform der
Fundamentierung sieht vor, dass für die Fundamentierung wenigstens
eine sich längs
erstreckende Vertiefung in den Untergrund gefräst oder gegraben wird. Vor
allem bei sehr lockeren Untergründen
aus Sedimenten wie beispielsweise Sand oder feinem Kies, in denen
das Bohren der Vertiefungen nur schwer oder gar nicht möglich ist,
können
die Vertiefungen in Form von Rillen, Furchen oder Gräben in den
Untergrund eingebracht werden, wobei auch hier die Form und die
Tiefe der Vertiefungen vom jeweiligen Untergrund und der geforderten
Tragfähigkeit des
Bauwerks abhängig
ist.
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Zweckmäßig ist
es, wenn ein zumindest aus wenigstens einem Grundmaterial und wenigstens
einem Bindermaterial bestehender Werkstoff eingebracht wird. Dabei
kann das Grundmaterial einen vergleichsweisen hohen prozentualen
Anteil am Werkstoff haben und mit vergleichsweise wenig Bindermaterial
vermischt und dabei gebunden werden. Bei der Verfestigung kann dann
das Bindermaterial beispielsweise durch Schmelzen oder Erstarren und/oder
durch chemische Reaktionen die Partikel des Grundmaterials dauerhaft
binden und einen langzeitig stabilen Werkstoff bilden. Ebenso ist
eine von außen
angeregte oder selbsttätig
beim Vermischen beginnende chemische Reaktion des Grundmaterials
mit dem Bindermaterial zur Aushärtung
des Werkstoffs denkbar.
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Dabei
ist es vorteilhaft, wenn das Grundmaterial mit dem Bindermaterial
unmittelbar vor dem Schütten
oder Gießen
der Fundamentierung und des Oberbaus, vorzugsweise in einem kontinuierlichen Prozess
vor dem Schütten
oder Gießen
vermischt wird. Durch das Vermischen unmittelbar vor dem Schütten oder
Gießen
wird immer nur so viel Werkstoff aus Grundmaterial und Bindermaterial
hergestellt, wie gerade benötigt
wird. Dies kann auch eine verfrühte
mögliche
chemische Reaktion oder andere Wechselwirkung des Grundmaterials
mit dem Bindermaterial verhindern, welche erst beim Aushärten oder
Verfestigen erwünscht
ist.
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Insbesondere
bei Grund- und/oder Bindermaterialien, welche unterhalb der Umgebungstemperatur
gelagert werden und sich nach dem Schütten oder Gießen auf
Umgebungstemperatur erwärmen und
dadurch abbinden oder verfestigt werden, ist es zweckmäßig, wenn
das Grundmaterial und/oder das Bindermaterial vor und/oder während des
Vermischens insbesondere mit einem Kühlgas oder einer Kühlflüssigkeit,
wie beispielsweise Stickstoff (NO2) oder
Kohlendioxid (CO2) oder Wasser oder Luft
gekühlt
wird. Dadurch wird die Erwärmung
der Grund- und/oder Bindermaterialien verzögert, was die Verarbeitung
der Materialien erleichtert.
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Für eine kostengünstige Bereitstellung
des Grundmaterials ist es besonders vorteilhaft, wenn das Grundmaterial
vorzugsweise Sand oder Kies oder dergleichen Schüttgut ist und insbesondere
am Herstellungsort der Bodenflächen
gewonnen und anschließend
mit dem oder den Bindermaterialien) vermischt wird und wenn das
Grundmaterial insbesondere beim Planieren des Untergrunds gewonnen
wird und danach mit dem Bindermaterial vermischt wird. Dadurch wird
einerseits ein Transport der Grundmaterialien und andererseits das
Entstehen von Abraumprodukten beim Herstellen der Bodenflächen und
deren Entsorgung oder kosten- und zeitintensive Verwertung weitestgehend
vermieden. Gleichzeitig ist die Menge des benötigten und abzubauenden Grundmaterials
leicht abschätzbar,
sodass die Zwischenlagerung des Grundmaterials vermieden oder gering
gehalten werden kann.
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Für die Festigkeit
und das schnelle Abbindung oder Verfestigung des Werkstoffs ist
es zweckmäßig, wenn
das Bindermaterial vorzugsweise Bitumen oder Epoxydharz oder dergleichen
klebefähiges Material
ist, welches insbesondere in einem pulverförmigen Zustand verarbeitet
wird. Derartige Bindermaterialien sind kostengünstig verfügbar. Im pulverförmigen Zustand
kann derartiges Bindermaterial leicht und homogen mit dem schütt- oder
gießfähigen Grundmaterial
vermischt werden sowie daran anschließend der entstandene Werkstoff
beispielsweise durch insbesondere kurzzeitiges Erhitzen leicht verfestigt
werden, wobei eine hohe langzeitige Festigkeit des Werkstoffs erreicht
werden kann.
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Für die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es vorteilhaft, wenn eine Vorrichtung mit einer Maschinenanordnung
zum Erstellen eines Unterbaus auf und/oder in einen Untergrund sowie
zur nachfolgenden Erstellung eines Oberbaus aus einem gieß- und/oder
schüttfähigem Werkstoff eine
Bohr-, Fräs-
oder Grabeinrichtung zum Einbringen von Vertiefungen in den Untergrund,
eine Schütt- oder
Gießeinrichtung
zum Schütten
oder Gießen
des Werkstoffs in die Vertiefungen und über das zwischen Unterbau und
Oberbau befindliche Planum hinaus bis zur Oberseite des Oberbaus
sowie eine Verfestigungseinrichtung zum nachfolgenden Verfestigen
und/oder Aushärten
des Werkstoffs in den Vertiefungen und dem Oberbau aufweist. Mit
einer solchen Vorrichtung können
Bodenflächen
vorzugsweise in einem kontinuierlichen Verfahren schnell und kostengünstig hergestellt
werden, wobei zuerst in einen Untergrund Vertiefungen als Fundamentierung eingebracht
werden, diese mit dem Werkstoff verfüllt und danach durch weiteres
Auffüllen
der Oberbau aus demselben Werkstoff geschüttet oder gegossen und der
aus Fundamentierung und Oberbau bestehende Baukörper abschließend verfestigt
wird.
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Dabei
ist es zweckmäßig, wenn
eine Energiezuführeinrichtung
oder eine Energieentzugseinrichtung zur Verfestigung und/oder Aushärtung des Werkstoffs
vorgesehen ist. Eine derartige Verfestigung oder Aushärtung durch
Energiezufuhr oder Energieentzug kann schnell und ohne hohen konstruktiven
Aufwand geschehen, wenn entweder der heiße oder warme Werkstoff durch
zusätzliche
Kühlung, zum
Beispiel mit Hilfe eines aufgebrachten Kühlmediums abgekühlt oder
ein kalter, kühler
oder auch umgebungswarmer Werkstoff zum Zwecke der Verfestigung
für eine
bestimmte Zeit beispielsweise mit Hilfe einer Wärmestrahlungs- oder Mikrowellenstrahlungsquelle
erhitzt wird.
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Vor
und/oder während
der Verfestigung mit Hilfe von Energiezufuhr oder Energieentzug
ist eine zusätzliche
Verfestigung des ausgebrachten Werkstoffs mittels mechanischer Verdichtung,
beispielsweise mit Hilfe von Walzen oder niederfrequenten mechanischen
Schwingungen denkbar, um vor allem die Oberfläche der Bodenfläche zu glätten und
zu ebnen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn eine Planiereinrichtung zum Ebnen des Untergrunds insbesondere
vor dem Einbringen der Vertiefungen vorgesehen ist. Eine solche
Planiereinrichtung kann den Bereich des Untergrundes, in den die
Vertiefungen eingebracht und der Oberbau aufgebracht werden soll,
glätten, ebnen
und gegebenenfalls für
den Trassenverlauf oder für
die Lage der Bodenfläche
ungünstige
Bodenprofile ausgleichen.
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Für eine weitere
Vorbereitung des Untergrundes ist es zweckmäßig, wenn eine Verdichtungseinrichtung
zur Verfestigung des Untergrunds insbesondere vor dem Einbringen
der Vertiefungen vorgesehen ist. Nach dem Planieren kann eine Verdichtung
des Untergrunds durch Walzen und/oder Rütteln oder andere mechanische
Mittel erfolgen, sodass ein späteres
unkontrolliertes Setzen des Untergrunds durch die Belastungen des
Baukörpers,
beziehungsweise der Fundamentierung und des Oberbau vermieden wird.
Durch eine sorgfältige
Vorbereitung des Untergrundes kann die langzeitige Stabilität der Bodenfläche wesentlich
erhöht
werden.
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Dabei
ist es vorteilhaft, wenn eine Abbaueinrichtung zur Gewinnung des
Grundmaterials am Herstellungsort der Bodenflächen, insbesondere im Trassenbereich
vorgesehen ist und wenn die Abbaueinrichtung insbesondere mit der
Planiereinrichtung zusammenwirkt. Besteht der Untergrund der Bodenfläche aus
einem Material, welches auch als Grundmaterial für den Werkstoff dienen kann,
beispielsweise Sand oder Kies, ist es sehr vorteilhaft, wenn die von
der Planiereinrichtung vom Untergrund gelockerten Materialien von
der Abbaueinrichtung aufgenommen oder zu der Abbaueinrichtung gefördert werden und
dort gegebenenfalls vor der Verwendung als Grundmaterial noch aufbereitet,
beispielsweise gereinigt und/oder zerkleinert und/oder hinsichtlich
der Schüttfähigkeit
verbessert werden können.
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Zweckmäßig ist
es, wenn zum Aufnehmen eines Grundmaterials und wenigstens eines
Bindermaterials jeweils ein Tank oder Silo oder dergleichen Behälter vorgesehen
ist. Insbesondere für
die kontinuierliche Herstellung der Bodenflächen ist eine Zwischenlagerung
des Grundmaterials und des Bindermaterials zweckmäßig, um
eventuelle Verzögerungen
beim Antransport dieser Materialien zum Herstellungsort der Bodenflächen ausgleichen
zu können.
Denkbar ist ebenso, dass zusätzlich
zu den Tanks für
Grundmaterial und Bindermaterial auch ein Vorrats-Tank für den fertig
gemischten Werkstoff vorgesehen ist.
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Ist
für die
gute Verarbeitung eines der Materialien für den Werkstoff eine Temperatur
nötig,
die von der Umgebungstemperatur abweicht, ist es vorteilhaft, wenn
zumindest der oder die Tanks) für
das oder die Bindermaterial eine Tank-Kühleinrichtung oder eine Tank-Heizeinrichtung
aufweist/aufweisen. Insbesondere für das klebefähige Bindermaterial
vor dem Vermischen mit dem Grundmaterial kann die Lagerung in einem
gekühlten
oder erhitzten Tank vorteilhaft sein, wenn dadurch die Mischbarkeit
und/oder die Verarbeitung des Werkstoffs verbessert werden kann.
Auch ein gegebenenfalls vorhandener Tank für den fertig gemischten Werkstoff
kann vorteilhafterweise so ausgebildet sein, dass der Tank für die Lagerung
des Werkstoffs gekühlt
oder erhitzt wird.
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Zweckmäßig ist
es, wenn die Vorrichtung eine Mischeinrichtung zum Vermischen des
Grundmaterials mit wenigstens einem der Bindermaterial zur Herstellung
des Werkstoffs aufweist. Dadurch kann der Werkstoff vorzugsweise
am Herstellungsort der Bodenflächen
und unmittelbar vor dem Schütten oder
Gießen
in der gerade benötigten
Menge und mit dem gerade benötigten
Mischungsverhältnis
hergestellt werden. Der Mischvorgang kann dabei auch während des
Schüttens
oder Gießens
ablaufen, wobei das Mischverhältnis
während
der Dauer des Schüttens
oder Gießens
variieren kann. Dadurch ist eine Erstellung beispielsweise der Fundamentierung mit
anderen Eigenschaften im Vergleich zum Oberbau der Bodenfläche möglich.
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Besonders
zweckmäßig ist
es, wenn die Maschinenanordnung wenigstens ein Fahrzeug aufweist,
an oder auf welchem zumindest die Schütt- oder Gießeinrichtung,
die Mischeinrichtung sowie der oder die Tanks für das Grundmaterial und das
Bindermaterial angeordnet sind. Ein solches Fahrzeug ist besonders
gut für
die kontinuierliche Herstellung von Bodenflächen geeignet, da es sich mit
dem Trassenvorschub insbesondere bei der Herstellung von Straßen oder
Fahrbahnen einfach mitbewegen kann. Die auf dem Fahrzeug befindlichen
Tanks dienen als Zwischenspeicher für die Materialien für den Werkstoff, wobei
die Tanks mit der Mischeinrichtung sowie die Mischeinrichtung mit
der Schütt- oder Gießeinrichtung
gekoppelt sein können,
um eine kontinuierliche Bereitstellung von Werkstoff für die kontinuierliche Erstellung
des Baukörpers
erreichen zu können.
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Insbesondere
bei in den Tanks gekühlt
oder erhitzt gelagerten Materialien ist es vorteilhaft, wenn die
Mischeinrichtung eine Mischer-Kühleinrichtung oder
eine Mischer-Heizeinrichtung aufweist. Dadurch kann die für die Verarbeitung
der Materialien besonders günstige
Temperatur auch während
des Mischvorganges im Wesentlichen aufrecht erhalten werden, was
für das
dem Vermischen vorzugsweise nachfolgende Schütten oder Gießen des
Werkstoffes vorteilhaft ist.
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Eine
zweckmäßige Ausführungsform
der Schütt-
oder Gießeinrichtung
sieht vor, dass die Schütt-
oder Gießeinrichtung
als Düse,
insbesondere als Venturidüse
ausgebildet ist, durch die das Grundmaterial strömt und die wenigstens einen
Mischeinlass für
jeweils ein Bindermaterial in einen Mischraum zur Vermischung mit
dem Grundmaterial aufweist. Eine solche Schütt- oder Gießeinrichtung
stellt damit eine Kombination aus Schütt- oder Gießeinrichtung
und der Mischeinrichtung dar und verringert dadurch den konstruktiven
Aufwand der Maschinenanordnung. Insbesondere auf einem Fahrzeug
ist dadurch der Platzbedarf gegenüber einer Ausführung mit
separater Schütt-
oder Gießeinrichtung
und Mischeinrichtung geringer. Die Vermischung von schütt- oder
gießfähigen Materialien,
die insbesondere pulverförmig
und/oder flüssig
sind, kann in dem Mischraum einer Venturidüse sehr effektiv, das heißt sehr
schnell und gleichzeitig homogen erfolgen, sodass der entstehende
Werkstoff in seinem Aufbau ebenfalls homogen ist. Die Fördergeschwindigkeit
einer solchen Schütt- oder Gießeinrichtung
kann je nach Durchmesser der Venturidüse und Beschaffenheit der Materialien
vergleichsweise hoch sein.
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Insbesondere
bei in den Tanks gekühlt
gelagerten Materialien ist es vorteilhaft, wenn die Venturidüse einen
Kühlmedium-Mischeinlass zur
Zumischung eines Kühlmediums
in den Mischraum aufweist. Dadurch kann, wie bei einem Mischvorgang
in anders ausgeführten
Mischvorrichtungen, die bevorzugte Temperatur zur Verarbeitung des
jeweiligen Materials so lange wie möglich, insbesondere bis zur Ausbringung
des Werkstoffs durch die Schütt-
oder Gießeinrichtung
beibehalten werden.
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Bei
der Vermischung eines Grundmaterials und/oder eines Bindermaterials
zu einem Werkstoff, welcher zur Verfestigung oder Aushärtung oder
zur Beschleunigung der Verfestigung oder Aushärtung eine Energiezufuhr oder
einen Energieentzug benötigt,
ist es zweckmäßig, wenn
die Venturidüse
an ihrem Auslass eine insbesondere den Auslass am Umfang umfassende
Energiezuführeinrichtung
oder eine Energieentzugseinrichtung zum insbesondere kurzzeitigen
Erhitzen oder Abkühlen
des fertig gemischten Werkstoffs aufweist. Dadurch kann die Verfestigung
bereits während
des Ausbringens des Werkstoffs beginnen, was die Zeitdauer bis zum
endgültigen
Aushärten
des Baukörpers
noch weiter verkürzt.
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Zur
weiteren Beschleunigung der Verfestigung oder des Aushärtens des
Werkstoffs ist es vorteilhaft, wenn die Venturidüse einen Zusatzstoff-Mischeinlass
zur Zumischung eines Zusatzstoffes insbesondere zur Förderung
oder Beschleunigung der Energiezufuhr oder des Energieentzugs durch
die Energiezuführ-
oder entzugseinrichtung in den Mischraum aufweist. Insbesondere
zur Förderung
der Energiezufuhr kann ein solcher Zusatzstoff beispielsweise eine
leicht brennbare Flüssigkeit
wie Spiritus oder Benzin in geringen Mengen und vorzugsweise als
Nebel in den Mischraum eingeführt und
mit dem Werkstoff vermischt werden, der sich dann am Auslass der
Venturidüse
bei äußerer Energiezufuhr
durch die Energiezuführeinrichtung
entzündet
und dadurch den Werkstoff kurzzeitig zusätzlich erhitzt.
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Nachstehend
ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in
zum Teil schematisierter Darstellung:
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1 eine
Seitenansicht einer Vorrichtung mit einer Maschinenanordnung zur
Herstellung von Bodenflächen,
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2 eine
nicht maßstabsgerechte,
perspektivische Ansicht eines Teils einer Bodenfläche mit säulenförmiger Fundamentierung
sowie
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3 eine
nicht maßstabsgerechte,
perspektivische Ansicht eines Teils einer Bodenfläche mit streifenförmiger Fundamentierung.
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Eine
Ausführungsform
einer Maschinenanordnung einer im Ganzen mit 1 bezeichneten
Vorrichtung dient zum Erstellen von Bodenflächen 2, wie zum Beispiel
Straßen,
Plätze,
bestehend aus einem Unterbau 4 sowie einem Oberbau 5 einstückig aus
einem gieß-
und/oder schüttfähigen Werkstoff 6 (1).
Die Maschinenanordnung weist dafür
eine Bohr-, Fräs-
oder Grabeinrichtung 7 mit einem Bohr-, Fräs- oder
Grabwerkzeug 7a zum Einbringen von Vertiefungen 8 in
den Untergrund 3, eine Schütt- oder Gießeinrichtung 9 zum
Schütten
oder Gießen
des Werkstoffs 6 in die Vertiefungen 8 und über das
zwischen Unterbau 4 und Oberbau 5 befindliche
Planum 10 hinaus bis zur Oberseite 11 des Oberbaus 5 sowie eine
Verfestigungseinrichtung 12 zum nachfolgenden Verfestigen
und/oder Aushärten
des Werkstoffs 6 in den Vertiefungen 8 und des
Oberbaus 5 auf.
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In
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Maschinenanordnung
ein Fahrzeug 13 auf, an und auf welchem Bestandteile der
Maschinenanordnung angeordnet und dadurch mit dem Fahrzeug 13 bewegbar
sind. In Erstellungsrichtung der Bodenfläche 2 beziehungsweise
in Fahrtrichtung (Pfeil Pf1) des Fahrzeugs 13 an dessen
vorderem Ende ist eine Planiereinrichtung 14 erkennbar,
die den Untergrund 3 vor dem Einbringen der Vertiefungen 8 einebnet
und glättet.
In der gezeigten Ausgestaltung ist mit der Planiereinrichtung 14 eine
beispielsweise als Saug-Gebläse
ausgestaltete Abbaueinrichtung 15 kombiniert, welche die
von der Planiereinrichtung 14 aufgelockerten und zusammengeschobenen
Bestandteile des Untergrunds 3, welche als Grundmaterial 16 für den Werkstoff 6 dienen
können,
aufnimmt.
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Von
der Abbaueinrichtung 15 wird das Grundmaterial 16 beispielsweise
mit Druckluft in einen als Zwischenspeicher dienenden Tank 17 gefördert, der
mit der Abbaueinrichtung 15 mit Hilfe eines Förderrohres 18 verbunden
ist. Auf dem Fahrzeug 13 ist ein weiterer Tank 19 für ein mit
dem Grundmaterial 16 zu vermischendes Bindermaterial 20 vorgesehen, der
ebenfalls als Zwischenspeicher dient. Muss einer der beiden Materialien 16 oder 20 bei
einer bestimmten Temperatur gelagert werden, die höher oder
tiefer als die Umgebungstemperatur ist, können der oder die Tanks 17 und/oder 19 eine
nicht näher
dargestellte Tank-Kühl-
oder Tank-Heizeinrichtung aufweisen.
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Von
den beiden Tanks 17 und 19 wird das Grundmaterial 16 und
das Bindermaterial 20 über
Zuführrohre 21 und 22 einer
Mischeinrichtung 23 zugeführt, die beide Materialien 16 und 20 miteinander vermischt.
Auch die Mischeinrichtung 23 kann je nach verwendeten Materialien 16 und 20 eine
nicht näher
dargestellte Mischer-Kühleinrichtung
oder Mischer-Heizeinrichtung
aufweisen, um die Mischbarkeit und weitere Verarbeitbarkeit der
Materialien 16 und/oder 20 zu verbessern beziehungsweise
zu erleichtern, wobei auch die Zuführrohre 21 und 22 entsprechend
wärmeisoliert
ausgeführt
sein können.
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Von
der Mischeinrichtung 23 wird der aus Grundmaterial 16 und
Bindermaterial 20 hergestellte Werkstoff 6 in
einen dafür
vorgesehenen, wiederum als Zwischenlager dienenden Tank 25 über ein
Abführrohr 24 gefördert. Aus
diesem Tank 25 gelangt der Werkstoff 6 über ein
Werkstoff-Förderrohr 26 zur Schütt- oder
Gießeinrichtung 9.
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Vor
dem Ausbringen des Werkstoffs 6 durch die Schütt- oder
Gießeinrichtung 9 werden
durch die im hinteren Bereich des Fahrzeugs 13 angeordnete Bohr-,
Fräs- oder
Grabeinrichtung 7 die Vertiefungen 8 in den Untergrund 3,
insbesondere wie hier gezeigt, gebohrt oder gefräst. Dabei können die Räder 31 des Fahrzeugs 13 beispielsweise
als Walzen oder walzenähnlich
ausgebildet sein, um den Untergrund 3 vor dem Bohren, Graben oder
Fräsen
mit Hilfe des Eigengewichts des Fahrzeugs 13 zu verdichten
und zu verfestigen. Damit kann die Stabilität der beim Bohren, Graben oder
Fräsen
hergestellten Vertiefungen 8 und deren Wandungen erhöht werden,
sodass ein Einbringen des Werkstoffs 6 in die Vertiefungen 8 erleichtert
wird.
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Die
in 1 gezeigte Ausführung der Vertiefungen 8 ergeben
die in 2 dargestellten runden oder eckigen säulenförmigen Fundament-Elemente 29.
Dabei können
die Vertiefungen 8 beziehungsweise die Fundament-Elemente 29 in
einem Raster unter dem gesamten Oberbau 5 der Bodenfläche 2 verteilt
sein, wobei die Anzahl der Reihen und Spalten sowie die Länge und
Dicke des Querschnitts einer Vertiefung 8 beziehungsweise
eines Fundament-Elements 29 von der Nachgiebigkeit und
anderen Eigenschaften des vorhandenen Untergrunds 3 abhängig sind.
Beispielsweise bei schmaleren Fahrbahnen können zwei Reihen von Fundament-Elementen 29 längs der
Fahrbahn ausreichen, wogegen bei sehr breiten Fahrbahnen oder großen Plätzen sehr
viel mehr Reihen oder Spalten im Raster der Fundament-Elemente 29 nötig sind.
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3 zeigt
eine andere Ausgestaltung des Unterbaus 4 mit streifenförmigen Fundament-Elementen 30,
welche vorzugsweise längs
der Bodenfläche 2 verlaufen.
Derartige Fundament-Elemente 30 werden in den Untergrund 3 mit
Hilfe der Bohr-, Fräs-
oder Grabeinrichtung 7 gefräst oder gegraben, wobei die
Fundament-Elemente 30 entweder
ohne Unterbrechung kontinuierlich im Längsverlauf der Bodenfläche 2 verlaufen
oder abschnittweise mit Quer-Unterbrechungen aufweisen, die unterschiedlich
groß beziehungsweise
lang sein können.
Wie bei den in 2 dargestellten säulenförmigen Fundament-Elementen 29 sind
die Abmessungen der einzelnen Fundament-Elemente 30 vom
jeweiligen Untergrund 3 abhängig, wobei eine Vergrößerung der Tiefe
der Vertiefungen 8 und eine entsprechende Längenvergrößerung der
Fundament-Elemente 29, 30 die Stabilität der Bodenfläche 2 erhöhen.
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Durch
die Anordnung der Bohr-, Fräs-
oder Grabeinrichtung 7 und der Schütt- oder Gießeinrichtung 9 an
einem gemeinsamen Fahrzeug 13 wird kurz nach dem Einbringen
der Vertiefungen 8 in den Untergrund 3 der Werkstoff 6 in
die Vertiefungen 8 zur Erstellung der Fundamentierung beziehungsweise
des Unterbaus 4 für
die Bodenfläche 2 und
darüber
hinaus als den Oberbau 5 der Bodenfläche 2 bildende Schicht
ausgebracht.
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Die
zur Verfestigung des Werkstoffs 6 vorgesehene Verfestigungseinrichtung 12 ist
im hinteren Bereich des Fahrzeugs 13 angeordnet und als
bewegbare und über
den bereits als Bodenfläche 2 ausgebrachten
Werkstoff 6 schwenkbare Einheit ausgebildet. Die Verfestigungseinrichtung 12 kann
dabei je nach verwendeten Grund- und Bindermaterial 16 und 20 für den Werkstoffs 6 beispielsweise
als Energiezuführeinrichtung
oder Energieentzugseinrichtung ausgebildet sein. 1 zeigt
eine Ausgestaltung als Energiezuführeinrichtung zur kurzzeitigen
Erhitzung des Werkstoffs 6, welcher als Bindermaterial 20 Bitumen
oder dergleichen thermoplastisches Material aufweist. Die Verfestigungseinrichtung 12 weist
dazu Wärmestrahler 27 auf,
welche Wärme-
und/oder Mikrowellenstrahlung kurzzeitig in den Baukörper der Bodenfläche 2 einstrahlen
und das Bitumen dadurch kurzzeitig zum Schmelzen bringen, wodurch
das flüssige
Bitumen durch makroskopische und mikroskopische Kapillarwirkung
zwischen die Partikel und in die Oberflächenstruktur der Partikel des
Grundmaterials 16 dringt. Nach dem Erhitzen erstarrt das
Bitumen wieder und verfestigt so den Werkstoff 6 durch
makroskopische und mikroskopische Vernetzung zwischen den Partikeln
des Grundmaterials 16.
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Zum
Schutz der Umgebung und zur Lenkung der Wärme- und/oder Mikrowellenstrahlung
nach unten in Richtung der Bodenfläche 2 weist die schwenkbare
Verfestigungseinrichtung 12 eine Abschirmung 28 auf.
Die Abschirmung 28 kann während der Verfestigung des
Werkstoffs 6 zur Vergrößerung der Schutzwirkung
leicht auf die Bodenfläche 2 aufgesetzt
werden und/oder dafür
nicht näher
dargestellte Rollen oder Gleiter zum Abstützen der Verfestigungseinrichtung 12 während des
Verfestigens und der Fortbewegung des Fahrzeugs 13 aufweisen,
die auf dem schon verfestigten Teil der Bodenfläche 2 rollen oder
gleiten.