DE1816704B - Elastisch plastische Tragschicht fur Fahrbahndecken und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Durch die erfindimgsgemaße Zugabe eines hydraulischen Bindemittels in einer Menge von elwn I his etwa 2 Gewichtsprozent zu einem kornahgesiuflen, liohliaunutniien Oesteinsgcmisch werden die Feinanleile so eng miteinander verkittet, dall die Bildung einer Sekundärsiruktur im Minerulhetnn bewirkt wird. Die vorgeschlagene Tragschicht ermöglicht das Ik'lahren derselben, ohne daß ein Heraussaugen von Feinieilen erfolgt, wobei der geringe Anteil an hydraulischem Bindemittel das gewünschte elaslisehplasiischc Verhalten der Tragschicht gewährleistet. I line Zugabe von beispielsweise Normenzemcnl in der für Beton üblichen Menge bei auf der Baustelle hergestellten Gesteinsgcmischen oder durch Aufstreuen auf das feuchte Gemisch würde eine starre Beton-Tragschicht ergeben und damit gerade den Vorteil der Sehotiertragschieht als flexible (elastischplastische) Bauweise ausschließen. Sinngemäß gilt das gleiche bei Verwendung von Bindemitteln auf organischer Kohlenwasscrsloffbasis in Verbindung mit einem hohen Anteil an hydraulischem Bindemittel. Bei im Lieferwerk aufbereiteten Gesieinsgemischen wurden sich durch Zugabe von Normenzement in der bisher üblichen Menge wegen der notwendigen Transport- und Hinbauzeiten Schwierigkeiten ergeben, weil die Abbindereaktion infolge des dem Gesleinsgemisch anhaftenden Wassers sofort beim Zumischen beginnt und deshalb eine ordnungsgemäße und für die Funktion der Tragschicht ausschlaggebende Verdichtung in Frage gestellt ist. Aus diesem Grunde kommt dein erfindungsgemäßen Gehalt von nur 1 his 2 Gewichtsprozent hydraulisches Bindemittel im Gemisch wesentliche Bedeutung zu.

Die crfindiingsgemäße Tragschicht, bestehend aus Gesieinsgemisch .«-ami Bindemittel, weist einen beträchtlich höheren statischen bzw. dynamischen KIasii/ i.i^modul auf. weshalb die Dicke der Tragschicht !.v;:i.'iniber den bekannten ungebundenen Tragsehich-Ilii verringert werden kann.

I in weiterer wesentlicher Voneil der Frfindung lieyi darin, daß infolge der Beimischung des Bindemittels in der angegebenen Menge der Kornanteil kleiner als 0.02 mm Durchmesser nicht wie bisher mit 3 Gewichtsprozent eingehalten werden muß. um ein frostsicheres Gesteinsgemisch zu erhalten. Bei der erfindungsuemäßen Mischung kann vielmehr der vorerwähnte Kornant.-il bis zu etwa 6 Gewichtsprozent betragen, ohne daß Frostschäden in der Tragschicht zu erwarten sind. Voraussetzung ist. daß die Fahrbahndecke vor der Frosteinwirkung auf die Tragschicht aufgebracht wird.

Nach einer Ausgestaltung der Frfindung enthält das Gemisch als hydraulisches Bindemittel Zement. Besonders zweckmäßig ist es, wenn 100 Gcwichtsleile des hydraulischen Bindemittels folgende vcrmahlcne Stoffe enthalten: 10 bis 30Gcwichtsteile Porllandzc- mentklinker, 5 bis 15 Gewichisteile stark wasserlöslichen Anhydrit, z. B. mit einer Wasserlöslichkeit von etwa 10 g/l Wasser, und 85 bis 55 Gewichtsteile eines weiteren, langsam erhärtenden, durch Reaktion im festen Zustand hergestellten hydraulischen Stoffes.

Ein derartiges Bindemittel weist ein hohes Wasserbindevermögen auf, wobei es hydraulisch erhärtet und mit dem Gesteins- bzw. Mineralgemisch vermengt lange Zeit verarbeitungsfähig bleibt.

Eine Weiterbildung der letzterwähnten Ausführungsform besteht darin, daß 100 Gewichtsteile des Bindemittels aus 10 bis 30 Gewichtsteilen Portlandzement und aus 91) bis 70 Gewiehtsieilen ölschieferabbrand bestehen. Dies bedeutet, daß der Anteil des hydraulischen Bindemittels an stark wasserlöslichem Anhydrit und an dem weiteren, langsam erhärtenden, durch Reaktion im festen Zustand hergestellten hydraulischen Stoff durch 40 bis 70 Gewichtsprozent ülschieferabbrand gebildet ist. Beispielsweise kommt auch ein aus dem Schmelzfluß entstandenes, latent hydraulisches Bindemittel, z, B. Hochofenschlacke,

ίο sowie puzzolaniseh wirksame Bindemittel, z. B. Trail, in Frage, wobei es sich wie heim Ölschieferabbrand um ein durch Reaktion im festen Zustand hergestelltes, an sich hydraulisches Bindemittel handelt. Der Zusatz von Ölschieferabbrand hat den Vorteil, daß in dem Ölschieferabbrand schon der Anhydrit von der Herstellung her in der hochlöslichen, hochreaktionsfähigen Form enthalten ist.

Es hat sich weiterhin als zweckmäßig erwiesen, das Bindemittel mit an sich bekannten hydrophobierenden Stoffen wie ölsäuu', Stearinsäure, Palmitin-Säure, Myristinsäure, quatcrnären Ammoniumbasen usw. in Mengen von ü,()5 bis 3^u/ou gemeinsam zu vermählen. Man erreicht dadurch folgendes:

1. Das Bindemittel bleibt dispergiert und leicht dosicrfähig.

2. Das Bindemittel ist nach dem Ausstreuen auf der Baustelle zunächst unempfindlich gegen Feuchtigkeit des Getleinsgemisches oder der Luft. Beim innigen Mischen mit dem Gesteinsgemisch wird der Schutzfilm entfernt, und die Reaktion des Bindemittels mit Wasser beginnt.

3. Der Zusatz dieser Stoffe verlängert außerdem die Abbindezeit des Bindemittels noch mehr nämlich um etwa 4 bis 5 Stunden, so daß eine genükend lange Reaktionszeit des Bindemittels nach dem Vermischen gegeben ist, wodurch es sich insbesondere für die Zugabe schon im lieferwerk mit den damit verbundenen längeren Transport- und Einbauzeilcn eignet.
4. Der im Gemisch verbliebene zugesetzte Stoff hydrophobiert das Gemisch und erhöht infolge Verhinderung der Wassersaugung die Frostbeständigkeit.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Frfindung kann dem Bindemittel zur Verlängerung der Ahbindezeit 0,1 bis 3" im Melasse und oder Weinsäure, auf die fertige Mischung berechnet, zugesetzt sein.

Zucker selbst, der in Melasse enthalten ist. kann zwar das Abbinden von Zement vollkommen verhindem. Fs hat sich aber gezeigt, daß die dem Bindemittel bcigcgehenen sehr kleinen Mengen von Melasse, nämlich 0.1 bis 3 Promille nu^r eine Verzögerung des Abbindens hervorrufen, die, wie erwähnt, wegen der Verwendung dieses Bindemittels im Straßenbau erwünscht ist. Ks sei hierbei darauf hingewiesen daß auch handelsübliche Abbindeverzögerer Zucker in geringen Mengen enthalten können. Die Frfahrung bei dem oben angeführten Bindemittel hat jedoch gezeigt, daß die Abbindezeit sicherer mit Zusätzen von Melasse zu regulieren ist.

Die Z'isatzmenge an Weinsäure ist ebenfalls sehr gering, nämlich 0,1 bis 3 Promille, das sind 100 g bis 3 kg pro Tonne. Diese kleinen Mengen verbrauchen einen so geringen Anteil des Bindemittels zur Neutralistening, daß die Bindefähigkeit in keiner Weise beeinträchtigt wird. Das Abbindeverhalten jedoch läßt sich durch diese Stoffe in der gewünschten Weise beeinflussen.

Weiterhin läßt sich das durch die Erfindung erstrebte Ziel auch erreichen, wenn außer dem hydraulischen bzw. hydrophobierten hydraulischen Binde* mittel eine geringe Menge bestimmter aufbereiteter organischer Bindemittel auf Kohlenwasserstoffbasis, S z. B, ein Straßenöl mit etwa 3O°/o Peehgehalt dem Gesfcinsgemisch zugegeben wird, wobei ein Mischungsverhältnis der beiden Bindemittel von etwa 1:1 zweckmäßig ist.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Tragschicht. Bei diesem Verfahren erfolgt die Beimischung des Bindemittels zumindest bei Verwendung von nicht hydrophobiertetn Zement nach Zugabe zum Gesteinsgemisch unmittelbar vor dem Einbau des die Tragschicht bildenden Gemi- ts sches oder nach Aufstreuen auf das bereits ausgebreitete, zunächst noch bindemittelfreie Gesteinsgemisch.

Die Beimischung des Bindemittels bei Verwendung eines z. B. hydrophobierten hydraulischen Bindemittels kann im Lieferwerk während oder nach der Auf- ao bereitung des Gesteinsgemisches erfolgen.

Eine besonders gute Dufehmischung ergibt sich, wenn bei dem Verfahren das Bindemittel der dem Gesteinsgemisch zuzugebenden Sand- bzw. Feinkornkomponente beigemischt wird.

Zweckmäßig ist es, wenn nach einem weiteren Verfahrensschritt das für die Verdichtung erforderliche und gleichzeitig als Anmachflüssigkeit für das Bindemittel dienende Wasser nach oder zusammen mit der Zugabe des Bindemittels beigegeben wird.

In der Zeichnung ist eine Straße, welche unter der Fahrbahndecke eine Tragschicht gemäß der Erfindung aufweist, im halben Querschnitt sehematisch dargestellt.

Mit 1 ist die als Frostschutzsehicht dienende untere Tragschicht bezeichnet, welche in bekannter Weise ausgeführt ist. Im Bereich der eigentlichen Fahrbahn befindet sich auf der unteren Tragschicht 1 die die Fahrbahndecke 2 tragende erfindungsgemäße Tragschicht i. Am Außenrand der Fahrbahn ist in bekannter Weise ein Leitstreifen 4 vorgesehen, welcher noch auf der Tragschicht 3 angeordnet ist. Hieran schließt sich eine Humusschicht S an, welche zum größten Teil auf der unteren Tragschicht 1 liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Elastisch-plastische Tragschicht aus verdichtetem Sehotter-Splitt-Sand-Gemisch und/oder Kics-Santl-Gemisch, jeweils mil abgestuften Körnungen, für Fahrbahndecken, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch etwa 1 bis etwa 2 Gewichtsprozent hydraulisches Bindemittel, bezogen auf das Trockengewicht des Ge-Steinsgemisches, enthält.

2. Tragschicht nach Anspruch Γ, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Zement ist.

3. Tragschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 100 Gewichtsteile des Binde- ij mittels folgende vcrmahlenc Stoffe enthalten: 10 bis 30 Gewichisteile Portlandzemenlklinker, 5 bis 15 Gewicht jteile stark wasserlöslichen Anhydrit lind 85 bis 55 Gewichtsieile eines weiteren, langsam erhärtenden, durch Reaktion im festen Zustand hergestellten hydraulischen Stoffes.

4. Tragschicht nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß 100 Gewichtsieile des Bindemittels aus 10 bis 30 Gew^hlsleilen Portlandzement und aus 90 bis 70 Gewichisteilen ölschieferabbrand bestehen.

5. Tragschicht nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bindemittel eine geringe Menge an hydrophobierenden Stoffen, wie Ölsäure, Stearinsaure, quaternäre Ammoniumsalze, vorzugsweise C.05 bis 3°/oo, bezogen auf das Gesamtirockengewicht des Bindemittels zugesetzt ist.

6. Tragschicht nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß dem hydraulisehen Bindemittel 0,1 bis 3⁰On Melasse und oder Weinsäure zugesel/.t sind.

7. Tragschicht nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß das Genfisch außer dem hydraulischen Bindemittel ein organischcs Bindemittel auf Kohlcnwasserstoffbasis,

z. B. Straßenol mit 30⁰O Pechgehalt. enthält.

8. Verfahren zur Herstellung einer Tragschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beimischung des Bindcmittels. zumindest bei Verwendung von nicht hydrophobiertem Zement, nach Zugabe zum Gesteinsgemisch unmittelbar vor dem Einbau des die Tragschicht bildenden Gemisches oder nach Aufstreuen auf das bereits ausgebreitete, zunächst noch bindemiuelfreie Gesteinsgemisch erfolgt.

9. Verfahren zur Herstellung einer Tragschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beimischung des Bindemittels im Lieferwerk während oder nach der Aufbcrettung des Gesteinsgemisches erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel der dem Gesteinsgemisch zuzugebenden Sand· bzw. Feinkornkomponente beigemischt wird. βο

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Verdichtung erforderliche und gleichzeitig als Anmachflüssigkeit für das Bindemittel dienende Wasser nach oder zusammen mit der Zugabe des Bindemittels beigegeben wird.

Die Erfindung betrifft eine elastisch-plastische Tragschicht aus verdichtetem SchoUer-Spliti-Sund-Gemiseh und/oder Kies-Sand-Gemisch, jeweils mit abgestuften Körnungen, für Fahrbahndecken von Verkehrsflächen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Tragschicht. Die genannten Gemische sind dabei hohlraumarm.

Schottertragschichien unter Fahrbahndecken von Verkehrsflächen wie Straßen, Parkplätze aus Gesteinsgemischen mit abgestuften Körnungen, sogenanntem Mineralbeton, gehören seit Jahren zu den Standardbauweisen im Straßenbau. Die erforderlichen Gesteinsgemische werden entweder im Lieferwerk oder in Mischanlagen auf der Baustelle fertig gemischt (mixed-in-plant), oder es wird das vorgeschriebene Gesteinsgemisch durch Mischen mehrerer Korngruppen unmittelbar auf der Trasse hergestellt (mixed-in-place). Diese Schottertragschichten enthalten keinerlei zusätzliche Bindemittel. Das gleiche gilt für Tragschichien aus kornabgestuften Kies-Sand-Gemischen, sogenannte Kiestragschichten.

Alle diese Gesteinsgemische werden mit dem für die Verdichtung erforderlichen Wassergehalt eingebaut. Der Ausbau einer Straße erfolgt entweder unter Aufrechterhaltung des Verkehrs oder z. B. bei Neubaustrecken unter völliger Sperrung des öffentlichen Straßenverkehrs. Bei der sehichtweisen Herstellung der Straßenbefestigung wird die Tragschicht im letztgenannten !"all nur durch den Baustellenverkehr, im erstgenannten Fall aber noch zusätzlich durch den öffentlichen Straßenverkehr beansprucht. Hierhoi werden aus der Oberfläche der Tragschicht infolge der Saugwirkung der Fahrzeugreifen Feinteile des Gesteinsgemisches heraussaugt, und es bilden sich im Verlauf der Vekehrseinwirkung Schlaglöcher, die zu einer allmählichen Zerstörung Her Tragschicht führen.

Zur Verbesserung örtlich verfügbarer Mineralstoffe, die z. B. Ton, Hornsieinkies, Schiefer, Lignil und weiche Anteile enthalten, ist es außerdem bekannt. 1 bis 2 Gewichtsprozent Portlandzement zuzusetzen, um für Tragschichten sonsl nicht brauchbare Mineralstoffe ohne weitere Behandlung bzw. Aufbereitung brauchbarer zu machen.

Tragschichten aus derartigem Material erreichen jedoch keine besseren Eigenschaften auch gegenüber unmittelbarer Verkehrsbeanspruchung als die zuvor erwähnten Gesteinsgemische. da die übrigen Feinanteile durch den Zementzusatz nicht mehr gebunden werden kiinncn.

Tragschichten aus Magerbeton mit einem üblichen Mindestzcmentgehalt von etwa 3 bis 4,5 Gewichtsprozent sind nicht elastisch-plastisch wie Tragschichten der eingangs erwähnten Art. Bei Tragschichien aus Magerbeton entstehen nämlich Nctzrissc, die einen Mindestabstand von etwa einem Meter haben und somit eine Verwerfung von platlcnarligcn Teilen der Tragschicht, aber kein elastisch-plastisches Verhalten derselben ergeben.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zu* gründe, eine elastisch-plastische Tragschicht der ein* gangs erwähnten Art zu schaffen, bei welcher die Bildung von Schlaglöchern durch Heraussaugen von Feinteilen des Qesteinsgemisches beim Befahren der Tragschicht vermieden ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gemisch etwa 1 bis 2 Gewichtsprozent hydraulisches Bindemittel, bezogen auf das Trockengewicht des Gesteinsgemisches, enthält.