DE202011101029U1

DE202011101029U1 - Concrete pavement

Info

Publication number: DE202011101029U1
Application number: DE201120101029
Authority: DE
Original assignee: Universitaet Kassel
Current assignee: Universitaet Kassel
Priority date: 2010-12-18
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: EP2466007A2; EP2466007B1; EP2466007A3

Abstract

Betonfahrbahndecke, umfassend eine untere tragende Betonschicht und eine damit verbundene obere mit einer Prägung versehene Nutzschicht, wobei die Nutzschicht aus einem gefügedichten, kapillarporenarmen bis kapillarporenfreien feinkörnigen, zementgebundenen Mörtel hoher Druckfestigkeit ausgebildet ist und wobei der Mörtel Gesteinskörnungen aufweist.Concrete road surface, comprising a lower load-bearing concrete layer and an upper wear layer connected to it, provided with an embossing, the wear layer being formed from a structurally dense, capillary-pore-poor to capillary-pore-free, fine-grain, cement-bonded mortar of high compressive strength, and the mortar having aggregates.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betonfahrbahndecke.The invention relates to a concrete pavement.

Bekannte Betonfahrbahndecken werden nach den einschlägigen technischen Regelwerken aus einem Normalbeton der Festigkeitsklassen C 30/37 bis C 45/50 hergestellt. Seine Druckfestigkeit liegt üblicherweise zwischen 35 und 50 N/mm², die Biegezugfestigkeit beträgt etwa 5 bis 6 N/mm². Der Beton weist einen nennenswerten Anteil an Kapillarporen auf, durch die Feuchtigkeit und mit ihr betonschädliche Stoffe in den Beton eindringen können, wie etwa Natrium- und Chloridionen. Bei bewehrten Betonfahrbahndecken können eindringende Chloridionen die Korrosion der Bewehrung initiieren oder wesentlich beschleunigen. Das Eindringen von Alkalien in Form von Natriumionen in den feuchten Beton kann zu einer schädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) führen oder sie wesentlich verstärken. AKR war und ist die Ursache für erhebliche Schäden an Betonfahrbahndecken in weiten Bereichen Deutschlands, was in der Presse auch als ”Bröckelbeton” bezeichnet wird.Known concrete pavements are made according to the relevant technical regulations from a normal concrete of the strength classes C 30/37 to C 45/50. Its compressive strength is usually between 35 and 50 N / mm ² , the bending tensile strength is about 5 to 6 N / mm ² . The concrete has a significant proportion of capillary pores through which moisture and substances harmful to it can penetrate into the concrete, such as sodium and chloride ions. In reinforced concrete pavements, penetrating chloride ions can initiate or significantly accelerate the corrosion of the reinforcement. The penetration of alkalis in the form of sodium ions into the wet concrete can cause or significantly increase the damaging activity of alkali-silica (AKR). AKR was and is the cause of considerable damage to concrete pavements in many areas of Germany, which is also referred to in the press as "Bröckelbeton".

Regelgerechter üblicher Straßenbeton weist zudem eine geringe Oberflächenfestigkeit auf. Bei der Herstellung der in der Regel etwa 20 bis 30 cm dicken Betonschicht setzt sich infolge Sedimentation an der Oberfläche eine meist unregelmäßige, zwischen 1 und 3 mm dicke, nicht gezielt beeinflussbare Schicht von Feinmörtel ab, der in der Regel wasserreicher und daher poröser und weniger fest als der Kernbeton ist.Regular conventional road concrete also has a low surface strength. In the production of the usually about 20 to 30 cm thick concrete layer settles as a result of sedimentation on the surface of a mostly irregular, between 1 and 3 mm thick, not deliberately influenced layer of fine mortar, which is usually water-rich and therefore more porous and less solid as the core concrete is.

Wie bereits ausgeführt, sollten Betonfahrbahndecken zum einen in der Lage sein, die Verkehrslasten dauerhaft abzutragen, zum anderen muss ihre Oberfläche allerdings auch ausreichend griffig sein und soll möglichst wenig zu Geräuschemissionen beitragen. Zudem muss sie so fest und dauerhaft sein, dass eine griffige und geräuscharme Oberflächentextur durch die abrasive Wirkung des Verkehrs während der geplanten Gebrauchsdauer von rd. 30 Jahren möglichst nicht ungünstig verändert. In diesem Zusammenhang ist bekannt, die Feinmörtelschicht bei der Herstellung der Betondecke im frischen Zustand zu texturieren, beispielsweise mittels Besen oder Kunstrasen, um z. B. die Griffigkeit zu verbessern und/oder die Lärmemission durch die Fahrzeugreifen zu verringern. Üblicherweise wird die Textur im Laufe der Zeit aufgrund der mechanischen Beanspruchung durch die Räder abgetragen, was bedeutet, dass die anfängliche Wirkung verloren geht. Bekannt ist auch, auf die Oberfläche der Fahrbahndecke einen Betonverzögerer aufzubringen und danach die nicht erhärtete Schicht mechanisch abzutragen, sodass eine Waschbetonstruktur entsteht. Auch eine solche mechanisch bearbeitete Oberfläche ist entweder nicht ausreichend dauerhaft oder sie ist geräuschtechnisch und/oder hinsichtlich ihrer Griffigkeit nicht optimal.As already stated, concrete decking should on the one hand be able to permanently remove the traffic loads, on the other hand, however, its surface must also be sufficiently grippy and should contribute as little as possible to noise emissions. In addition, it must be so strong and durable that a grippy and low-noise surface texture due to the abrasive effect of traffic during the planned service life of approx. 30 years not unfavorably changed. In this context, it is known to texture the fine mortar layer in the preparation of the concrete ceiling in the fresh state, for example by means of brooms or artificial turf to z. B. improve the grip and / or reduce the noise emission from the vehicle tires. Usually, the texture is worn off over time due to the mechanical stress of the wheels, meaning that the initial effect is lost. It is also known to apply a concrete retarder to the surface of the road surface and then mechanically remove the non-hardened layer so that a washed concrete structure is formed. Even such a mechanically machined surface is either not sufficiently durable or it is noise technology and / or not optimal in terms of their grip.

Bekannt ist in diesem Zusammenhang ebenfalls der Porosität und der geringen Festigkeit des Betons und hier insbesondere der Oberflächenschicht, durch die Zugabe chemischer Zusatzmittel, z. B. Luftporenbildner, zu begegnen, um einen ausreichend hohen Widerstand gegen die intensive Beanspruchung durch Frost- und Tausalzangriffe im Winter sicherzustellen. Allerdings hat sich herausgestellt, dass durch die nicht sachgerechte Verwendung dieser Mittel und/oder den geschwächten Zementleim an der Oberfläche ebenfalls bereits erhebliche Oberflächenschäden an Betonfahrbahndecken entstanden sind. Außerdem wird durch die Zugabe von Luftporenbildnern der Abrasionswiderstand der oberen Schicht zusätzlich herabgesetzt.Also known in this context is the porosity and the low strength of the concrete and in particular the surface layer, by the addition of chemical additives, eg. As air entraining agents, to ensure a sufficiently high resistance to the intense stress of frost and de-icing salt attacks in winter. However, it has been found that the inappropriate use of these agents and / or the weakened cement paste on the surface have also already caused considerable surface damage to concrete pavements. In addition, the addition of air entraining agents further reduces the abrasion resistance of the top layer.

Aus dem Stand der Technik sind grundsätzlich Betonfahrbahndecken bekannt, die aus einer unteren tragenden Schicht und einer oberen Nutzschicht bestehen. In diesem Zusammenhang ist auf die DE 560 359 hinzuweisen, die lehrt, auf eine Betontragschicht eine wasserabgebende Teer- oder Asphaltbetonschleißschicht aufzubringen. Die Standfestigkeit einer derartigen bitumenhaltigen Schleißschicht ist allerdings gering.From the state of the art concrete roadway slabs are basically known which consist of a lower load-bearing layer and an upper wear layer. In this context is on the DE 560 359 to teach that teaches to apply a water-yielding tar or asphalt concrete wearing course to a concrete wearing course. However, the stability of such a bitumen-containing wear layer is low.

Aus der EP 0 929 719 B1 ist eine Straßenstruktur bekannt, deren tragender, den Boden erhöhender Teil drei aufeinander folgende Schichten aus bituminösen, miteinander verklebten Materialien aufweist.From the EP 0 929 719 B1 For example, a road structure is known, the load-bearing, the soil-increasing part comprises three successive layers of bituminous, bonded together materials.

Die US 2004/0197144 A1 wiederum zeigt eine Fahrbahndecke, wobei zur Herstellung der Fahrbahndecke Kalkstein verwendet wird. Die Korngröße des Kalksteins liegt bei etwa 5 mm.The US 2004/0197144 A1 again shows a road surface, which is used for the production of the road surface limestone. The grain size of the limestone is about 5 mm.

Zusammenfassend ist in diesem Zusammenhang festzuhalten, dass eine Betonfahrbahndecke nicht nur abriebfest und widerstandsfähig gegen Tausalzangriffe, sondern darüber hinaus auch gezielt prägbar sein soll. Insbesondere soll die Prägung nach dem Einbringen der Prägung auch im frischen, noch verformbaren Mörtel und über die anschließende Abbindephase stabil sein.In summary, it should be noted in this context that a concrete pavement is not only abrasion resistant and resistant to de-icing salt attacks, but also should be selectively stamped. In particular, the embossing after the introduction of the embossing should be stable even in the fresh, still malleable mortar and the subsequent setting phase.

Eine Betonfahrbahndecke, die diesen Anforderungen genügt, umfasst eine tragende untere Betonschicht und eine damit verbundene obere mit einer Prägung versehene Nutzschicht, wobei die Nutzschicht aus einem gefügedichten, kapillarporenarmen bis kapillarporenfreien, feinkörnigen zementgebundenen Mörtel hoher Druckfestigkeit ausgebildet ist und wobei der Mörtel Gesteinskörnungen aufweist. Die Nutzschicht kann hierbei mit vorgefertigten Platten oder auch Frisch-in-Frisch auf die untere tragende Betonschicht aufgebracht werden und bei der Verarbeitung Frisch-in-Frisch monolithisch mit der unteren tragenden Betonschicht verbunden sein. Der zur Bildung der Nutzschicht verwendete Mörtel zeichnet sich durch eine hohe Packungsdichte der feinen Partikel aus, was insbesondere in Verbindung mit einem sehr niedrigen Wasser-Zement-Wert die Abriebfestigkeit und auch die Tausalzbeständigkeit erhöht und den Mörtel praktisch undurchlässig für Chloridionen und gelöste Alkalien aus dem Tausalz macht. Es handelt sich hierbei um einen hoch- oder ultrahochfesten, sehr abrasionsbeständigen (Fein-)Mörtel. Durch die hohe Packungsdichte und die dadurch bedingte hohe innere Reibung in Verbindung mit den sehr hohen interpartikulären Kräften zwischen den sehr zahlreichen Partikeln mit einer Korngröße von weniger als 10 μm und die dadurch erreichte Thixotropie besitzt der Mörtel einerseits eine leicht verarbeitbare weiche Konsistenz und ist andererseits unmittelbar nach dem Einbauen und Glätten so standfest, dass eine in den frischen Mörtel eingebrachte Prägung, z. B. in Form von Längs- und Querrillen auch ohne zusätzliche thixotropierende und/oder versteifende Zusätze im frischen Zustand und während der Abbindephase stabil bleibt, was insbesondere bei dem Frisch-in-Frisch aufbringen der Nutzschicht auf die untere tragende Betonschicht von Vorteil ist. Durch ein geeignetes Prägungsmuster werden dauerhaft geringe Lärmemissionswerte und eine hohe Griffigkeit erreicht, Die Begriffe ”gefügedicht” oder auch ”dichtgepackt” korrelieren mit dem Begriff ”kapillarporenarm” oder ”kapillarporenfrei” insofern, als ein solcher Mörtel für Feuchtigkeit, Schadgase sowie Chloride und Alkalien undurchlässig oder doch im Wesentlichen undurchlässig ist. Als „packungsoptimiert” im hier gebrauchten Sinne bezeichnet man z. B. eine lose oder verdichtete Packung aus feinen Partikeln mit einer Korngröße von weniger als 0.25 mm, bevorzugt kleiner als 0.125 mm, die aus mehreren unterschiedlich feinen Komponenten zusammengesetzt sind, wobei deren individuelle Volumenanteile experimentell und/oder mit Hilfe mathematischer Algorithmen so variiert werden, dass der Volumenanteil des Feststoffs an einem Gesamtvolumen von rechnerisch von ursprünglich z. B. nur 65 Vol.-% (z. B. Zement ohne Zusatzstoffe) auf z. B. bis zu rd. 85 Vol.-% erhöht wird.A concrete pavement, which meets these requirements, comprises a load-bearing lower concrete layer and an associated top provided with an embossment wear layer, wherein the wear layer is formed from a gedgedged, capillary pore-poor to capillary pore-free, fine-grained cementitious mortar high compressive strength and wherein the mortar has aggregates. The wear layer can here with prefabricated plates or fresh-in-fresh on the be applied lower concrete layer and connected during processing fresh-in-fresh monolithic with the lower concrete layer. The mortar used to form the wear layer is characterized by a high packing density of the fine particles, which in particular in conjunction with a very low water-cement value increases the abrasion resistance and the de-salting and the mortar practically impermeable to chloride ions and dissolved alkalis from the Makes de-icing salt. It is a high- or ultra-high-strength, very abrasion-resistant (fine) mortar. Due to the high packing density and the consequent high internal friction in connection with the very high interparticle forces between the very numerous particles with a grain size of less than 10 microns and thixotropy achieved thereby, the mortar has on the one hand an easily processable soft consistency and on the other hand immediate after installation and smoothing so stable that an introduced into the fresh mortar embossing, z. B. in the form of longitudinal and transverse grooves even without additional thixotropic and / or stiffening additives in the fresh state and during the setting phase remains stable, which is especially in the fresh-in-fresh applying the wear layer on the lower bearing concrete layer is beneficial. By a suitable embossing pattern, permanently low noise emission values and a high grip are achieved. The terms "packaged" or "densely packed" correlate with the term "capillary pore-poor" or "capillary pore-free" inasmuch as such a mortar is impermeable to moisture, noxious gases, chlorides and alkalis or is essentially impermeable. As "pack optimized" in the sense used here refers to z. B. a loose or compacted packing of fine particles having a particle size of less than 0.25 mm, preferably less than 0.125 mm, which are composed of several different fine components, their individual volume fractions are experimentally and / or varied using mathematical algorithms so that the volume fraction of the solid in a total volume of computationally originally z. B. only 65 vol .-% (eg cement without additives) to z. B. up to approx. 85 vol .-% is increased.

Nach einer Variante ist, wie erläutert, vorgesehen, dass die Nutzschicht eine Mehrzahl von vorgefertigten Platten aufweist, die mit der Tragschicht verbunden sind, wobei die Platten aus dem zuvor beschriebenen gefügedichten, kapillarporenarmen bis kapillarporenfreien feinkörnigen, zementgebundenen Mörtel hoher Druckfestigkeit ausgebildet sind, der zudem Gesteinskörnungen aufweist. Aus dem Stand der Technik gemäß der DE 10 2008 019 883 A1 ist in diesem Zusammenhang ein plattenförmiges Fahrbahnbelagelement bekannt, wobei allerdings die Art des Betons nicht Gegenstand des Standes der Technik ist. Gezeigt sind hierbei in der Schrift Fahrbahnbelagelemente, die eine Kantenlänge von etwa 35 cm und eine Höhe von 8 mm aufweisen. Diese in der Größe von Kacheln ausgebildeten Fahrbahnbelagelemente mit einer bestimmten Profilierung werden auf die fertige Betondecke aufgeklebt. Bereits aufgrund der Größe derartiger kachelartiger Elemente, eignet sich ein solches Element nicht zur Herstellung einer Nutzschicht eines Fahrbahnbelages, da der Aufwand hierfür kostenmäßig jeden Rahmen sprengen würde. Darüber hinaus ist nachteilig, dass durch die Vielzahl der aufgrund der Kleinteiligkeit der verwendeten Belagplatten eine hohe Anzahl von Fugen entsteht, die Schwachstellen bilden und zwar insbesondere im Hinblick auf die Festigkeit, d. h. es besteht die Gefahr, dass sich im Bereich der Fugen Risse bilden, wobei sich hierbei Angriffsflächen für Alkalien und Chloride aus dem Tausalz bilden, die die darunter liegende Tragschicht auf Dauer schädigen können. Insofern wird nach einem Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, dass eine solche Platte mindestens die Breite einer Fahrbahnhälfte aufweist, wobei die Platte eine Stärke zwischen 10 und 30 mm, bevorzugt zwischen 10 und 20 mm aufweist.According to a variant, it is provided, as explained, that the wear layer has a plurality of prefabricated plates, which are connected to the support layer, wherein the plates are formed from the above-described gefügedichten, capillary pore poor to capillary pore-free fine-grained, cementitious mortar high compressive strength, in addition Has aggregates. From the prior art according to the DE 10 2008 019 883 A1 In this context, a plate-shaped road surface covering element is known, although the type of concrete is not the subject of the prior art. Shown here are in the document road surface covering elements, which have an edge length of about 35 cm and a height of 8 mm. These designed in the size of tiles road surface elements with a specific profile are glued to the finished concrete ceiling. Already due to the size of such tile-like elements, such an element is not suitable for producing a wear layer of a road surface, since the cost of this would go beyond any cost. Moreover, it is disadvantageous that the large number of joints due to the small number of tiles used creates a large number of joints which form weak points, in particular with regard to strength, ie there is a risk of cracks forming in the area of the joints, which in this case attack surfaces for alkalis and chlorides form from the de-icing salt, which can damage the underlying support layer in the long term. In this respect, it is proposed according to a feature of the invention that such a plate has at least the width of a roadway half, wherein the plate has a thickness between 10 and 30 mm, preferably between 10 and 20 mm.

Dadurch dass erfindungsgemäß eine Nutzschicht in Form von einzelnen Platten vorgeschlagen wird, die eine Breite aufweisen, die zumindest der Breite einer Fahrbahndeckenhälfte und eine Länge, die der Länge einer Fahrbahnplatte entspricht, wird die Anzahl der Fugen ganz erheblich reduziert. Darüber hinaus wird dadurch, dass die Nutzschicht aus dem bereits beschriebenen gefügedichten, kapillarporenarmen bis kapillarporenfreien, feinkörnigen zementgebundenen Mörtel hoher Druckfestigkeit ausgebildet ist, und Gesteinskörnungen aufweist, mithin dies ein hochfester Beton ist, eine aus einzelnen Platten ausgebildete Nutzschicht auch eine tragende Funktion ausüben mit der Folge, dass die Tragschicht unter der Nutzschicht entsprechend dünner ausgebildet sein kann. Dies bevorzugt dann, wenn die plattenförmige Nutzschicht eine Stärke zwischen 10 und 30 mm aufweist, vorzugsweise allerdings von 10 bis 20 mm.The fact that according to the invention a wear layer in the form of individual plates is proposed, which have a width which is at least the width of a pavement half and a length corresponding to the length of a track plate, the number of joints is considerably reduced. In addition, characterized in that the wear layer from the above-described gefügedichten, kapillarporenarmen to capillary pore-free, fine-grained cementitious mortar high compressive strength is formed, and has aggregates, thus this is a high-strength concrete, trained from individual plates wear layer also perform a supporting function with the Result that the support layer can be formed correspondingly thinner under the wear layer. This is preferred when the plate-shaped wear layer has a thickness between 10 and 30 mm, but preferably from 10 to 20 mm.

Vorteilhaft an der Verwendung von Platten als Nutzschicht ist, dass besonders strukturierte Profilierungen in die einzelnen Platten im Fertigteilwerk wesentlich einfacher eingebracht werden können, als in die frisch aufgebrachte Nutzschicht des Straßenbelages.An advantage of the use of plates as a wear layer is that particularly structured profilings in the individual plates in the precast plant can be introduced much easier than in the freshly applied wear layer of the road surface.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, das die Erfindung zwei Varianten umfasst: Eine erste Variante beinhaltet das Aufbringen einer Nutzschicht auf die darunter befindliche Tragschicht aus Beton im Frisch-in Frisch-Verfahren. Hierbei ist vorteilhaft, wenn der Mörtel für die Herstellung der Nutzschicht thixotrop ausgebildet ist, da dies für eine Profilierung der Oberfläche insofern vorteilhaft ist, als die in den weichen Beton eingebrachte Profilierung während der Abbindephase standfest ist. Die Herstellung von Betonplatten zur Bildung der Nutzschicht erfolgt im Werk, was den Einsatz thixotroper Mörtel insofern entbehrlich macht, als die Mittel zur Aufbringung der Profilierung während der Abbindephase auf dem Beton oder Mörtel verbleiben können.It has already been pointed out that the invention comprises two variants: A first variant involves the application of a wear layer to the underlying concrete support layer in the fresh-in-fresh process. It is advantageous if the mortar is formed thixotropic for the production of the wear layer, since this is advantageous for a profiling of the surface, as in the soft Concrete introduced profiling during the setting phase is stable. The production of concrete slabs to form the wear layer is done in the factory, which makes the use of thixotropic mortar dispensable insofar as the means for applying the profiling can remain on the concrete or mortar during the setting phase.

Vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous features and developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

So ist im Einzelnen vorgesehen, dass der Durchmesser des Größtkorns kleiner als die Rillenbreite der Prägung ist, um auch nach der Prägung eine im Wesentlichen homogene Mörtelschicht zu erhalten.Thus, it is provided in detail that the diameter of the largest grain is smaller than the groove width of the embossing in order to obtain a substantially homogeneous mortar layer even after embossing.

Ein solcher im Wesentlichen kapillarporenfreier, feinkörniger zementgebundener Mörtel als Nutzschicht zeichnet sich im Einzelnen nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch aus, dass dieser Beton Zusatzstoffe mit einer Körnung von ≤ 0,125 mm und Gesteinskörnungen aus abriebfesten Hartgesteinen mit einer Körnung zwischen 0,125 und 2 mm, bevorzugt zwischen 0,25 und 1 mm aufweist. Das Wasser-Zementverhältnis beträgt vorzugsweise < 0,35, bevorzugt jedoch ≤ 0,25. Solche im Wesentlichen zementgebundenen hoch- bzw. ultrahochfesten Mörtel zeichnen sich dadurch aus, dass sie insgesamt weniger als rd. 3 Vol.-% Kapillarporen mit einer Porengröße zwischen 10 nm bis 50 μm und weniger als 0.5 Vol.-% der besonders diffusionswirksamen Kapillarporen mit einer Porengröße zwischen 50 nm und 20 μm mehr besitzen und dadurch praktisch undurchlässig für Feuchtigkeit sowie für Chlorid- und Natriumionen und andere gelöste flüssige oder gasförmige Schadstoffe sind. Die damit hergestellte Nutzschicht schützt dadurch den darunter befindlichen tragenden Beton vor Frost-Tausalz-Angriffen, vor einer möglichen Alkali-Silika-Reaktion und – falls dieser Beton mit Stahlbewehrung versehen ist – die Bewehrung vor chloridinduzierter Korrosion.Such a substantially kapillarporenfreier, fine-grained cementitious mortar as a wear layer is characterized in detail according to a further feature of the invention in that this concrete additives with a grain size of ≤ 0.125 mm and aggregates of abrasion resistant hard rock with a grain size between 0.125 and 2 mm, preferably between 0.25 and 1 mm. The water-cement ratio is preferably <0.35, but preferably ≦ 0.25. Such cement-bonded high- or ultra-high-strength mortars are characterized by the fact that they contain less than approx. 3 vol .-% capillary pores with a pore size between 10 nm to 50 microns and less than 0.5 vol .-% of particularly diffusive capillary pores having a pore size between 50 nm and 20 microns more and thus practically impermeable to moisture and chloride and sodium ions and other dissolved liquid or gaseous pollutants. The wear layer produced thereby protects the underlying structural concrete from freeze-thawing attacks, from a possible alkali-silica reaction and, if this concrete is provided with steel reinforcement, reinforcement from chloride-induced corrosion.

Die Zusatzstoffe sind inert und/oder reaktiv. Beispiele für reaktive Zusatzstoffe sind Mikrosilika, Nanosilika, synthetische Kieselsäure oder auch Feinstflugasche oder Feinsthüttensand. Aufgrund der vorgenannten Zusammensetzung sind hohe Druckfestigkeiten von rund 85 bis 220 N/mm², bevorzugt zwischen 115 und 200 N/mm², insbesondere zwischen 140 und 190 N/mm² erzielbar, was zu einem erhöhten Abriebwiderstand führt. Nach DIN 52108 werden Abriebwerte von 6–10 cm³/50 cm² mit der Böhme-Scheibe erreicht.The additives are inert and / or reactive. Examples of reactive additives are microsilica, nanosilica, synthetic silicic acid or fine fly ash or superfine sand. Due to the aforementioned composition high compressive strengths of about 85 to 220 N / mm ² , preferably between 115 and 200 N / mm ² , in particular between 140 and 190 N / mm ² achievable, resulting in an increased abrasion resistance. To DIN 52108 abrasion values of 6-10 ^cm3 / 50 cm ² are achieved with the Boehme disc.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die Nutzschicht durch eine gezielte Anpassung der Viskosität durch die gewählte, sehr packungsdichte Mischung an Gesteinskörnungen, Zement und ggf. unterschiedlich feinen Zusatzstoffen sowie des sehr niedrigen Wasserzementverhältnisses sowie gezielt ausgewählte Fließmittel einerseits so verformbar ist, dass die zuvor erwähnten Rillen formtreu eingeprägt werden können, andererseits ist aber sichergestellt, dass nach dem Einprägen bis zum Erhärten auch unter Einfluss sekundärer Erschütterungen die Prägung in der Nutzschicht ausreichend standfest, d. h. thixotrop, ist. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass die Nutzschicht, insbesondere auch aufgrund des Wasserzement-Verhältnisses und aufgrund des hohen, in sich packungsoptimierten Feinkornanteils von ≤ 0,125 mm im verdichteten Zustand sehr standfest ist und sich keine Wasser- oder Zementleimphase nach oben hin absetzt und insofern die Nutzschicht über ihre Dicke eine einheitliche Druckfestigkeit aufweist. Dies führt schlussendlich mit zu der hohen Verschleißfestigkeit.In summary, it should be noted that the wear layer is on the one hand so deformable by a targeted adjustment of the viscosity by the selected, very pack-tight mixture of aggregates, cement and possibly different fine additives and the very low water cement ratio and selectively selected flow agent that the aforementioned grooves form true On the other hand, however, it is ensured that after embossing until hardening, even under the influence of secondary vibrations, the embossing in the wear layer is sufficiently stable, i. H. thixotropic, is. This is due in particular to the fact that the wear layer, in particular due to the water cement ratio and due to the high, in pack-optimized fine grain content of ≤ 0.125 mm in the compressed state is very stable and no water or cement paste phase settles upward and thus the Wear layer has a uniform compressive strength over its thickness. This ultimately leads to the high wear resistance.

Die Herstellung einer solchen Fahrbahndecke zeichnet sich dadurch aus, dass auf die untere tragende Schicht, die eine Dicke von 200 bis 300 mm, bei Flugplätzen auch darüber aufweist, die Nutzschicht mit einer Stärke von 5 bis 40 mm, bevorzugt von 5 bis 15 mm Frisch-in-Frisch aufgebracht wird. Durch dieses sogenannte Frisch-in-Frisch-Aufbringen wird erreicht, dass durch die Hydratation des Zementes sich beide Schichten zu einer dauerhaft festen, monolithischen Einheit verbinden. Das Material für die Herstellung der Nutzschicht ist teurer als das für die untere tragende Schicht. Mit der Erfindung wird nunmehr eine Betonfahrbahndecke bereitgestellt, die eine hohe Standfestigkeit aufweist, insbesondere auch im Hinblick auf die eingebrachte Prägung, aber dennoch aufgrund der vergleichsweise preiswerteren, tragenden unteren Schicht insgesamt preiswert herstellbar ist. In der tragenden unteren Betonschicht können durch die schützende Wirkung der Nutzschicht als Verschleißschicht nunmehr auch grobe Gesteinskörnungen verwendet werden, die einen geringeren Widerstand gegen Alkali-Silika-Reaktion aufweisen. Enthält die tragende Betonschicht eine Stahlbewehrung, kann die aus Korrosionsschutzgründen erforderliche Betonüberdeckung über der Bewehrung zudem deutlich verringert und die tragende Betonschicht dadurch ggf. dünner ausgeführt werden, was die Wirtschaftlichkeit der Bauweise deutlich verbessert.The production of such a road surface is characterized in that on the lower bearing layer, which has a thickness of 200 to 300 mm, at aerodromics also above, the wear layer with a thickness of 5 to 40 mm, preferably from 5 to 15 mm fresh -in-fresh is applied. By means of this so-called fresh-in-fresh application, it is achieved that the hydration of the cement allows both layers to form a permanently solid, monolithic unit. The material for the production of the wear layer is more expensive than that for the lower bearing layer. With the invention, a concrete pavement is now provided which has a high stability, in particular also with regard to the introduced embossing, but still due to the comparatively cheaper, load-bearing lower layer is generally inexpensive to produce. In the load-bearing lower concrete layer can now be used by the protective effect of the wear layer as a wear layer coarse aggregates, which have a lower resistance to alkali-silica reaction. If the load-bearing concrete layer contains a steel reinforcement, the concrete cover over the reinforcement, which is required for corrosion protection reasons, can also be significantly reduced and the load-bearing concrete layer possibly thinner, which significantly improves the cost-effectiveness of the construction.

Die Nutzschicht als Platte oder Frisch-in-Frisch auf die tragende untere Schicht aufgebracht zeichnet sich dadurch aus, dass die Nutzschicht eine Prägung oder Profilierung aufweist. Die Prägung oder Profilierung ist im wesentlich rillenförmig getroffen, wobei der Abstand der Profilrillen zwischen 2 und 15 mm, die Rillenbreite bevorzugt 0,5 bis 5 mm und besonders bevorzugt zwischen 1 und 3 mm beträgt. Die Tiefe der eingeprägten Rillen bzw. Riefen beläuft sich auf 2 bis 8 mm, bevorzugt auf 2 bis 4 mm.The wear layer applied as a plate or fresh-in-fresh on the supporting lower layer is characterized in that the wear layer has an embossing or profiling. The embossing or profiling is made substantially groove-shaped, wherein the distance of the tread grooves between 2 and 15 mm, the groove width is preferably 0.5 to 5 mm and more preferably between 1 and 3 mm. The depth of the embossed grooves or grooves amounts to 2 to 8 mm, preferably to 2 to 4 mm.

Die Nutzschicht bietet darüber hinaus einen ausreichenden Reibungswiderstand zwischen Reifen und Fahrbahn, bedingt dadurch, dass die Gesteinskörnungen aus abriebfestem Hartgestein mit einer Korngröße von 0,125 mm bis 2 mm, bevorzugt 0,25 bis 1 mm Verwendung finden, und dass die Stege zwischen den Rillen beim Einprägen der Rillen zusätzlich mit einer Mikrostruktur versehen werden können. Eine besonders bevorzugte Oberflächengestaltung der Nutzschicht zeichnet sich dadurch aus, dass die Stege zwischen den einzelnen Rillen beim Einprägen der Rillen zusätzlich mit einer Mikrostruktur versehen sein können. The wear layer also provides a sufficient frictional resistance between the tire and the road, due to the fact that the aggregates of abrasion-resistant hard rock with a grain size of 0.125 mm to 2 mm, preferably 0.25 to 1 mm use, and that the webs between the grooves in the Impressing the grooves can be additionally provided with a microstructure. A particularly preferred surface design of the wear layer is characterized in that the webs between the individual grooves when impressing the grooves can be additionally provided with a microstructure.

Eine Mörtelnutzschicht setzt sich z. B. aus den folgenden Hauptkomponenten zusammen:

– Bindemittel (Zement CEM IIIA und reaktiver Zusatzstoff Silikastaub) 34 Vol.-%
– Zusatzstoff Quarzmehl (Feinheit ≥ 10.000 cm²/g) 23 Vol.-%
– Sand 0.125–0.5 mm 40,5 Vol.-%
– Fließmittel PCE 2.5 Vol.-%
– Wasser-Bindemittel-Wert 0.20

A mortar utility layer is z. From the following main components:

- Binder (cement CEM IIIA and reactive additive silica fume) 34 Vol .-%
- additive quartz flour (fineness ≥ 10,000 cm ² / g) 23 Vol .-%
- Sand 0.125-0.5 mm 40.5% by volume
- Plasticizer PCE 2.5 Vol .-%
- Water-binder value 0.20

Gegebenenfalls können weiter hinzugegeben werden:

– Mikrodraht- und/oder Kunststofffasern als Armierungsstoffe
– Titandioxid

If necessary, the following can be added:

- Micro-wire and / or plastic fibers as reinforcing materials
- titanium dioxide

Die Verwendung von 3 bis 5 M.-% Titandioxid bewirkt bei dem optimierten Mörtel (Feinbeton) zur Verwendung als Nutzschicht, fotokatalytische Eigenschaften, was zusätzlich zu dem Vorteil führt, dass unter dem Einfluss von UV-Strahlung (Sonnenlicht) und in Gegenwart von Feuchtigkeit organische und anorganische Luftschadstoffe in weniger schädliche- oder unschädliche Stoffe zerlegt werden.The use of 3 to 5% by mass of titanium dioxide in the optimized mortar (fine concrete) for use as a wear layer results in photocatalytic properties, which in addition leads to the advantage that under the influence of UV radiation (sunlight) and in the presence of moisture organic and inorganic air pollutants are broken down into less harmful or harmless substances.

Nach einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Platte zur Ausbildung der Nutzschicht für eine Fahrbahndecke auf ihrer Nutzseite eine Profilierung aufweist.According to a particularly advantageous feature of the invention, it is provided that the plate for profiling the wear layer for a road surface has a profiling on its useful side.

Es wurde bereits an anderer Stelle darauf hingewiesen, dass bei der Aufbringung einer Nutzschicht ”Frisch in Frisch” auf die Tragschicht, die Profilierung der Oberseite der Nutzschicht während des Aufbringens der Nutzschicht auf die Tragschicht vorgenommen werden muss. Dies hat verschiedene Nachteile. insbesondere ist in diesem Zusammenhang zu nennen der große Aufwand, der mit einer Texturierung oder Profilierung der Nutzschicht unmittelbar im Anschluss an das Aufbringen der Nutzschicht auf die Tragschicht einer Betonfahrbahndecke gegeben ist. Denn der Deckenfertiger mit dem die Nutzmörtelschicht auf die Tragschicht aufgegeben werden muss, muss zunächst mit einer Vorrichtung versehen sein, die ein Verteilen und Verdichten des Nutzschichtmörtels vorsieht, wobei dann ein weiteres Gerät vorgesehen ist, dass die Texturierungswerkzeuge z. B. in Form von Platten aus Kunststoff während des Herstellvorganges unmittelbar die gesamte Breite einer Fahrbahnhälfte oder gar einer gesamten Fahrbahnbreite erfassen müssen. Das heißt, solche Platten müssen auf den frischen Mörtel aufgesetzt, mit einem bestimmten Druck angepresst und anschließend wieder abgehoben und vor ihrem nächsten Einsatz gereinigt werden. Der gesamte Vorgang muss natürlich auf das hohe Einbautempo des Deckenfertigers abgestimmt sein. Zudem ist die Nutzmörtelschicht selbst mit Nano- und Mikropartikel, einem hohen Zementgehalt und chemischen Zusatzmitteln sehr aufwendig zusammengesetzt, und entsprechend teuer. So eine Applikation ist wetterabhängig, d. h. die Nutzmörtelschicht muss vor Regen und direkter Sonneinstrahlung geschützt werden, um ungewollte Verformungen, Austrocknen und Restbildungen zu vermeiden. Die Verwendung von vorgeprägten Platten als Nutzschicht zur Aufbringung auf eine Tragschicht einer Fahrbahndecke schafft hier eine erhebliche Erleichterung, da sie insbesondere witterungsunabhängig erfolgen kann.It has already been pointed out elsewhere that when applying a wear layer "fresh in fresh" to the base layer, the profiling of the upper side of the wear layer during the application of the wear layer on the base layer must be made. This has several disadvantages. In particular, in this context, the great expense associated with texturing or profiling the wear layer immediately following the application of the wear layer to the base course of a concrete pavement is to be mentioned. Because the paver with the Nutzmörtelschicht must be placed on the support layer must first be provided with a device that provides a distribution and compression of the wear layer mortar, in which case a further device is provided that the texturing tools z. B. in the form of plates made of plastic during the manufacturing process must immediately detect the entire width of a roadway half or even an entire roadway width. That is, such plates must be placed on the fresh mortar, pressed with a certain pressure and then lifted and cleaned before their next use. Of course, the entire process must be adapted to the high installation speed of the paver. In addition, the Nutzmörtelschicht is very complex even with nano- and microparticles, a high cement content and chemical additives, and correspondingly expensive. Such an application is weather dependent, d. H. The surface of the grout must be protected from rain and direct sunlight to prevent unwanted deformation, drying out and residue formation. The use of pre-stamped plates as a wear layer for application to a base layer of a road surface provides a considerable relief, since it can be done regardless of weather conditions.

Zur Verbindung der als Nutzschicht ausgebildeten Platte mit der Tragschicht kann hierbei nach einer Ausführungsform stoffschlüssig, z. B. durch Kleben, erfolgen, oder aber durch geeignete Verbindungsmittel, wie z. B. Anker und Dübel. Der Dübel kann hierbei in die Tragschicht aus pastösem Zustand eingedrückt werden, oder aber nachträglich durch Bohrungen in die Tragschicht eingesetzt werden.To connect the formed as a wear layer plate with the support layer can in this case according to an embodiment cohesively, z. B. by gluing, done, or by suitable connecting means, such. B. anchors and dowels. The dowel can be pressed into the base layer of pasty state, or be subsequently used by drilling in the base layer.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass die Nutzschicht, wenn sie auf die Tragschicht ”Frisch in Frisch” aufgebracht wird, Bewährungsmittel aufweist. Allerdings können die Bewährungsmittel, wie dies auch bereits zuvor beschrieben ist, lediglich faserförmig ausgebildet sei. Eine erheblich höhere Festigkeit, insbesondere eine höhere Biegezugfestigkeit erzielt man jedoch insbesondere dann, wenn in die Nutzschicht eine Bewährung aus einem textilen- und/oder metallischen Gewebe oder Gestrick eingebracht ist. Die Einbringung solcher Gewebelagen ist faktisch nur möglich, wenn die Nutzschicht plattenförmig ausgebildet ist. Insgesamt lassen sich insofern Fertigteilelemente aus duktilem hoch- oder ultrahochfestem Beton herstellen, die zum einen eine Profilierung aufweisen können, wie sie bei der Deckenfertigung unter freiem Himmel nicht oder nur mit erheblichem Aufwand darstellbar ist, und die zum anderen aufgrund der Fertigung in geschlossenen Räumen eine gleichbleibende Qualität insbesondere in Bezug auf die Härte, Rissanfälligkeit und Duktilität aufweist.It has already been pointed out that the wear layer, when applied to the support layer "fresh in fresh", has a means of proofing. However, the Verährungsmittel, as already described above, is merely formed fibrous. However, a considerably higher strength, in particular a higher bending tensile strength, is achieved, in particular, when a test of a textile and / or metallic fabric or knitted fabric is introduced into the wear layer. The introduction of such layers of fabric is in fact only possible if the wear layer is plate-shaped. Overall, in this respect prefabricated elements made of ductile high- or ultra-high-strength concrete can be produced, which on the one hand can have a profiling, as it is not or only with considerable effort can be displayed in the ceiling construction in the open air, and on the other due to the production in enclosed spaces consistent quality especially in terms of hardness, susceptibility to cracking and ductility.

Denkbar ist ebenfalls die Profilierung in die fertigen Platten durch Fräsen vorzunehmen, was wesentlich einfacher und preiswerter ist, als wenn in eine Fahrbahndecke im nachhinein eine Profilierung eingefräst wird. Bei verschlissener Fahrbahndecke ist auch die Fahrbahnerneuerung leichter und preiswerter vorzunehmen, da lediglich die plattenförmigen Elemente der Nutzschicht ausgetauscht werden müssen.It is also conceivable to make the profiling in the finished plates by milling, which is much easier and cheaper than if in a road surface is milled in retrospect profiling. When the road surface is worn, the road renewal is easier and cheaper to make, since only the plate-shaped elements of the wear layer must be replaced.

Aufgrund der getrennten Ausbildung von Nutz- und Tragschicht ist zudem die Tragschicht besser geschützt, wobei für die Tragschicht insofern auch preisgünstigere Gesteine einsetzbar sind, deren Einsatz bislang wegen ihrer Alkaliempfindlichkeit ausgeschlossen ist.Due to the separate formation of useful and support layer, the support layer is also better protected, with cheaper layers can be used for the support layer insofar as their use is previously excluded because of their alkali sensitivity.

Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer Platte zur Verwendung als Nutzschicht auf einer tragenden Betonschicht für eine Fahrbahndecke der zuvor beschriebenen Art, wobei der Mörtel in eine Form gegeben wird, in der der Mörtel aushärtet, wobei der Mörtel auf seiner Oberseite, d. h. auf seiner Nutzschicht im frischem Zustand mit einer Profilierung versehen wird. Insofern ist weiterhin vorgesehen, dass die Form auf zumindest einer Seite eine solche Profilierung aufweist.The invention also relates to a method for producing a slab for use as a wear layer on a load-bearing concrete layer for a pavement of the type described above, wherein the mortar is placed in a mold in which the mortar hardens, the mortar on its top, d , H. is provided on its wear layer in the fresh state with a profiling. In this respect, it is furthermore provided that the shape has such a profiling on at least one side.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 560359 [0006]
EP 0929719 B1 [0007]
US 2004/0197144 A1 [0008]
DE 102008019883 A1 [0011]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 52108 [0018]

Claims

Concrete pavement, comprising a lower bearing concrete layer and an associated upper provided with an embossment wear layer, wherein the wear layer of a Gefgedgedichten, capillary pore poor to capillary pore-free fine-grained, cementitious mortar high compressive strength is formed and wherein the mortar has aggregates.

Concrete pavement according to claim 1, characterized in that the wear layer is formed of a plurality of prefabricated plates, which are connected to the lower concrete layer of concrete.

Concrete pavement according to claim 1 or 2, characterized in that the wear layer has an aggregate of abrasion-resistant hard rock with a maximum grain size of 0.125 to 2 mm, preferably 0.25 to 1 mm.

Concrete pavement according to one of the preceding claims, characterized in that the wear layer has densely packed additives with a grain size of ≤ 0.125 mm.

Concrete pavement according to one of the preceding claims, characterized in that the water-cement ratio of the mortar <0.35, preferably ≤ 0.25.

Concrete pavement according to one of the preceding claims, characterized in that the compressive strength of the wear layer between 85 and 220 N / mm ² , preferably between 115 and 200 N / mm ² and more preferably between 140 and 190 N / mm ² .

Concrete pavement according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the fresh-in-fresh applied wear layer is between 5 and 40 mm, preferably between 5 to 15 mm.

Concrete pavement according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of a plate for forming the wear layer between 10 and 30 mm, preferably between 10 and 20 mm.

Concrete pavement according to one of the preceding claims, characterized in that the embossing is struck groove-shaped.

Concrete pavement according to one of the preceding claims, characterized in that the wear layer is applied to the supporting layer fresh in fresh.

Concrete pavement according to one of the preceding claims, characterized in that the wear layer has plastic fibers as reinforcing materials with an E-modulus of 30 000 to 40 000 N / mm ² .

Concrete pavement according to one of the preceding claims, characterized in that the wear layer has as reinforcing materials metal fibers.

Concrete pavement according to one of the preceding claims, characterized in that the fine grain content comprising cement, additives z. As microsilica, packing density is optimized.

Concrete pavement according to one of claims 2 to 13, characterized in that the plate has a profiling on its useful side.

Concrete pavement according to one of claims 2 to 14, characterized in that the plate of the wear layer is materially connected to the support layer.

Concrete pavement according to one of claims 2 to 15, characterized in that the plate of the wear layer with the support layer by connecting means, for. B. is connected by anchors and dowels.

Concrete road surface according to claim 16, characterized in that the dowels are introduced into the base layer in pasty state.

Concrete pavement according to claim 16 or 17, characterized in that the dowels are inserted by subsequently introduced into the support layer holes.

Concrete pavement according to one of the preceding claims, characterized in that the wear layer has a probation of a textile and / or metallic fabric, knitted or knitted fabric.

Concrete pavement according to one of claims 2 to 19, characterized in that a plate corresponds approximately to the width of a roadway half.

Concrete pavement according to one of the preceding claims, characterized in that the mortar is formed thixotropic.