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"Verfahren zur maschinellen Reparatur der Deckschichten von Straßen,
Flugzeugpisten und dgl., sowie Hilfseinrichtung zur fördernden Unterstützung der
Ausübung des Verfahrens"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
maschinellen Reparatur der Deckschichten von Straßen, Flugzeugpisten und dgl., sowie
eine Hilfseinrichtung zur fördernden Unterstützung der Ausübung des Verfahrens.
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Im Straßenbau sind heute Betondecken, Asphaltbetöndecken und Gußasphaltdecken
als schwer belastbare Konstruktionselemente bekannt. Nach dem letzten Stand überwiegen
in Bundesrepublik Deutschland bei Autobahnen die Asphaltdeckenbaüweisen mit 55,9
do. Im Bundes- bzw. im Kommunalstraßenbau sind diese Decken mit ca. 90 vertreten.
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Unabhängig von der Deckenart ist es bekannt, daß in häufig befahrene
Straßen, insbesondere Autobahnen nach längerer Verkehrsbelastung, verstärkt durch
Spikes und Schwerverkehr, oft mehrere Zentimeter tiefe Spuren eingefahren werden.
Diese die in den Vorschriften der Abnahmebedingungen festgelegten zulässigen Negativabweichungen
um ein Vielfaches überschreitenden Tiefenmaße der Rillen (zulässig 4 mm unter 4
m-latte) haben erhebliche Nachteile, sowohl für den Verkehrsteilnehmer als auch
für den Baulastträger.
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Die Hauptnachteile für den Verkehrsteilnehmer sind 1. Schleudergefahr
bei höherer Geschwindigkeit durch die im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden
Unebenheiten der Fahrbahn.
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2. Bei Nässe oft unvorhersehbarer starker "aqua planing" Effekt,
das heißt Aufhebung der Reibung zwischen Reifen und Decke.
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3. Verschlechterung der Bremseigenschaften durch unterschiedliche
Struktur der ungleichmäßig abgefahrenen Fahrbahndecke.
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Die Hauptnachteile für den Baulastträger sind 1. Geringe lebensdauer
der Verschleißdecke, da kein gleichmäßiger Abtrag durch den Verkehr vorliegt.
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2. Teure Reparaturkosten, da nach den bisherigen Methoden die Decke
abgetragen werden muß (abfräsen, aufreißen).
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Bei diesen Verfahren treten bis zu 2/3 des ursprünglich eingebauten
Materials als kostspielig zu beseitigender Verlust auf.
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3. Bei nicht rechtzeitiger Reparatur werden die Beläge bis auf den
Binder abgefahren, sodaß Wasser in die Deckenkonstruktion eindringen kann. Die Decke
neigt dadurch zur vorzeitiger Zerstörung und läßt jegliche Winterfestigkeit vermissen.
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Es ist deshalb Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zu benennen,
das auf wirtschaftliche Weise bei Erhaltung deo gesunden Teils des Straßenkörpers,
insbesondere der Decke, die Beseitigung der Spurrillenbildung und sonstiger Schäden,
d.h. die Regenerierung bei gleichzeitiger Verkürzung der Bauzeiten ermöglicht. Dieses
Verfahren muß sowohl die Regenerierung der genannten Asphaltdecken-Typen als auch
von Zementbetondecken zulassen, wobei im letzteren Fall ein geeigneter Binder, z.B.
auf Kunststoffbasis, erforderlich ist.
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Für die maschinelle Reparatur sind Einbaugeräte, die auf Raupen oder
Schienen laufen und die für die Asphaltbauweisen durch einen automatischen Splittstreuer
ergänzt sind, erforderlich. Geräte dieser Art sind in der lage, den Vorschriften
entsprechend'Decken in der vollen Fahrbahnbreite nahtlos einzubauen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur maschinellen Reparatur der Deckschichten
von Straßen, Flugzeugpisten und dgl.
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sieht vor, daß der Null-Höhenpunkt für das Einbaugerät um ein geringes
Maß, d.h. etwa um 1/5 bis 1/10 der ursprünglichen Deckenstärke angehoben und der
Einbaubohle Mischgut verschiedener Rezepturen bzw. Qualitäten, angepaßt dem Verschleiß
bzw. der Verkehrsbeanspruchungüber die Breite der Straße oder der Piste verteilt,
zur Verarbeitung vorgegeben wird.
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Durch die Anhebung des Höhennullpunktes um durchschnittlich 5 mm werden
die Randzonen der Straße praktisch nur unwesentlich erhöht, während die Verschleißstellen,
die einen Auftrag von 3 - 4 cm erhalten können, eine echte Verankerung im ursprünglichen
Deckengefüge erhalten und zusammen mit der Randerhöhung eineneinheitlichen Deckenüberzug
bilden. Selbstverständlich muß die Qualität, insbesondere die Granulometrie des
Körnungsaufbaues der jeweils aufzutragenden Schichtstärke entsprechen. Dieses Vorgehen
ermöglicht eine dem Verschleiß sngepaßte Vorlage des Reparaturgutes in abgestuften
Qualitäten Durch dieses Verfahren wird, der Aufgabenstellung entsprechend, die Verarbeitung
sowohl von Deckenmaterial auf Zementbetonbasis als auch auf Asphaltbasis ermöglicht,
wobei, wie erwähnt, die Einbringung von Zementbetonschichten besonderer Binder bedarf.
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Bei Anwendung zur Reparatur von Asphaltdecken ist vorgesehen, das
von dem Einbaugerät zu verarbeitende Mischgut abgestufter Qualität in einer solchen
Menge und einer solchen Temperatur vorzulegen, daß der Wärmeinhalt dieses Materialsbei
Berücksichtigung des Wärmeüberganges und der Vorschubgeschwindigkeit des Einbaugerätes,
vor dem Abziehen des Neubelages durch dieBohle, eine für die Herstellung einer nahtlosen
Verbindung zwischen Untergrund und Neubelag ausreichende Plastifizierung des Untergrundes
entstehen läßt
Die sorgfältige Abstimmung des zu erreichenden Wärneflusses
von der Vorlage in den Untergrund,im Hinblick auf dessen thermisches Verhalten;ist
bei der Ausübung des Verfahrens von wesentlicher Bedeutung, um eine ausreichende
Plastifizierung der Restdecke zu ermöglichen.
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Um jede Gefährdung des Mischgutes bei den erwünschten hohen Temperaturen
zu vermeiden, ist es zweckmäßig, daß das jeweilige Reparaturmischgut grundsätzlich
mit Bindemittel höheren Erweichungspunktes bzw, niedrigerer Penetration als das
für das ursprüngliche Deckenmischgut verwendete, aufbereitet wird0 Dieser Vorschlag
läßt sich relativ einfach realisieren, da über das ursprünglich verwendete Bindemittel
exakt Buch geführt wird und der normale Straßensphalt mit relativ weichem Bitumen,
met mit B 80 bei Asphaltbeton und mit B 65 bei Gußasphalt, hergestellt wird.
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In der Praxis wird das Verfahren so durchgeführt, daß bei Einbau über
die Gesamtbreite der Fahrbahn zwei in der Zusammensetzung verschiedene Asphalte
verwendet werden und zwar als Auflage auf den kaum beanspruchten Randstreifen und
den Mittelbereich ein Nastixgemisch 0-3 mm oder größer und als Auflage auf die stark
beanspruchten verschlissenen Stellen, d.h. im wesentlichen auf die Spurrillen, ein
Gußasphaltgemisch 0-5 mm oder größer, verwendet wird.
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Ebenso ist es möglich, daß zumindest an Stelle des durch starken Verschleiß
abgetragenen Asphaltbetons Gußasphalt eingebaut wird, wobe;diesem vorteilhafterweise
Trinidad epure zugesetzt ist.
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Eine Aufteilung des Belages in Längsrichtung, nicht nur nach Qualität
des Mischgutes sondern auch nach Mischgutart, läßt außer einer Regeneration eine
über die uraprüngliche Qualität des Belages nachträgliche Verbesserung der Decke
zu.
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^*hinauszehende
Um Wärmeverluste durch Abstrahlung,
Witterungseinflüsse usw. weitgehendst zu vermeiden, wurde eine besondere Hilfseinrichtung
zur fördernden Unterstützung der Ausübung des Verfahrens geschaffen.
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Diese Einrichtung führt darüberhinaus den Wärmefluß zwangshäufig in
Richtung der aufzuheizenden Restdecke bzw. des Untergrundes. Es ist dabei vorgesehen,
daß der Einbaubohle eine über die gesamte Bohlenbreite verlaufende, in verstellbare
Kammern zur Aufnahme der verschiedenen Asphaltsorten aufgeteilte, isolierte und/oder
beheizbare Wärmehaube zugeordnet ist.
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Um eine möglichst direkte Vorlagerung des Asphaltes vor die Bohle
zu erreichen, ist vorgesehen, daß Abschnitte oder Deckel der Wärmehaube separat
hochklappbar sind.
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Die Erfindung wird durch die Figuren 1 bis 5 beispielsweise beschrieben,
sowie durch weitere Hinweise auf die Durchführung des Verfahrens ergänzend erläutert.
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Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine 7,5m breite Richtungsfahrbahn
1 einer vier-spurigen Autobahn nach lang anhaltender harter Verkehrsbeanspruchung.
Decken 3 dieser Art sind heute im allgemeinen aus Gußasphalt, durchschnittlich 3,5
cm stark und bauen sich üblicherweise auf einer etwa 50 - 70 cm starken Frostschutzschicht
6, einer etwa 12 cm starken Bitukieslage 5 als Unterbau und auf einer 4 - 8 cm starken
Binderschicht 4 auf.
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Der Deutlichkeit halber sind die Senkrechtmaße stark überhöht gezeichnet.
Die Spurrillenbildung 2 entspricht jedoch, wie dargestellt, in ihrer Lage der Praxis.
Die Fahrbahn 1 wird durch Betonrandstreifen 7 begrenzt.
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*oder Randstreifen gleichen Mischgutes
Figur 2 zeigt
die Draufsicht auf die Fahrbahn 1, sowie die lage der schematisch dargestellten
Fertigerbohle 8.
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Der Darstellung ist auch die Zirkabreite der einzelnen unterschiedlichen
Verschleißzonen zu entnehmen, wobei die beiden Streifen "a" je ca. 0,75 m, der Streifen
b ca. 1 m und die Streifen "c" je ca. 2,5 m breit sind.
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Im Bereich der Zonen "a" und b wird der Bohle Mastix 0 - 3 mm, im
Bereich "c" Gußasphalt 0 - 5 mm vorgelegt.
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In beiden Fällen wird Bitumen B 15 als Bindemittel bei der Aufbereitung
der Asphaltmischungen verwendet. Selbstverständlich können auch gröbere Körnungen
oder etwas härtere oder weichere Bindemittel zur Anwendung kommen.
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Figur 3 zeigt schematisch die drei bekannten Hauptbestandteile eines
sogenannten schienengeführten Einbauzuges und zwar die beheizbare Fertigerbohle
8, die 5 mm über dem ursprünglichen llöhennullpunkt der Decke 3 fixiert ist, den
Bohlenträger 9 mit Heizgaserzeuger 10 zur Beheizung von Bohle und Warmehaube 11-13,
sowie das Splittstreugerät 15-17. Bohlenträger 9 mit Heizgaserzeuger 10, Bohle 8
und Wärmehaube 11-13 bilden eine Fahreinheit, mit der die zweite Fahreinheit der
Splittstreuer 15-17 über Kuppelstangen 14 verbunden ist. Das verwendete Splittstreugerät
15-17 entspricht dem neuesten Stand der Technik und gestattet durch die dem Abstreugut
vermittelte kinetische Energie den Verzicht auf besondere Andrückwalzen und damit
die Ausschaltung der Gefahr einer Wellenbildung der Deckenoberfläche.
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Das Splittstreugerät besteht im wesentlichen aus dem Silo 15, der
Austragswalze 16 und den zwei gegenläufig rotierenden Bürstenwalzen 17, die das
Streugut in dem erforderlichen Itaß einstellbar beschleunigen.
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Figur 4 zeigt die mit verstellbaren Schottwänden versehene Würmehaube
11-13, wobei die Teile 11 die eigentliche Tragkonstruktion, die Teile 12 die abschnittsweise
hochklappbaren Deckel und die Teile 13 die verschiebbaren bzw. verstellbaren Schottwände
darstellen.
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Figur 5 zeigt einen Schnitt durch die Wärmehaube in Richtung A - B.
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Die Durchführung des Verfahrens wird zusammengefaßt nochmals geschildert.
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Zunächst ist es erforderlich, die alte Decke gründlich zu reinigen
und einzelne Erhöhungen, z.B. durch Anbackungen, Flickstellen usw., die über der
ursprünglichen Null-Linie liegen, zu beseitigen.
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Das Mischgut wird nach Einrichtung der Bohle, wie in den AusfUhrungen
zu Figur 2 beschrieben, im Bereich der einzelnen Zonen "a", "b" und "c" und in den
erwähnten Qualitäten der Bohle vorgelegt. Anschließend werden die Deckel der Wärmehaube
geschlossen, sodaß die Verluste durch Abstrahlung und Wettereinflüsse auf ein Mindeetmaß
reduziert bleiben. Eine seitlich angeordnete, vom Einbaugerät mitzuführende Gleitschalung
verhindert den Abfluß des Mischgutes.
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Die in der Vorlage gespeicherte Wärme wirkt, bedingt durch die Wärmehaube,
im wesentlichen nach unten, sodaß eine Plastifizierung der Decke im Bereich der
Oberfläche nach einer gewissen zeitlichen Einwirkung erreicht und eine innige Verbindung
zwischen der ursprünglichen Decke und dem neuen Gut möglich wird.
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Bei kühler Witterung empfiehlt sich ein Vorheizen des Untergrundes
über die Wärmehaube und/oder durch sonstige Hilfsmittel.
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Mastix und Gußasphalt sollten etwa in einer Breite von 1 m und einer
Durchsclmittshöhe von 0,3 bis 0,4 m der Bohle vorgelagert werden. Bei Vorlagerung
dieser Menge in vorschriftsmäßiger Temperatur und bei einem Vorschub von maximal
wen 0,5m/min ist eine Wärmeeinwirkung über den Zeitablauf von 1 Minute bis zum Einsetzen
des Abstreichvorganges der Bohle gegeben, wobei diese Zeit ausreichend ist, um den
Untergrund genügend zu plastifizieren.
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Die Materialversorgung ist bei dieser relativ niedrigen Vorschubgeschwindigkeit
leicht zu bewältigen, desweiteren ermöglicht die" Geschwindigkeit die Reparatur
von 1 km Autobahn beliebiger Breite in 3 Tagen. Dies bedeutet eine wesentliche Verkürzung
der Reparaturzeit, die durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens um mehr
als die hälfte reduziert werden kann. Mit dieser Beduzierung ist eine Einengung
der Verkehrsstauzeit und der Unfallhäufigkeit zwangsläufig verbunden.
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Der technische Mehraufwand bei Einbau und Aufbereitung ist im Verhältnis
zu den Ersparnissen und Vorteilen gering, insbesondere, wenn man noch das Entfernen
der alten Decken nach den bisherigen Methoden berücksichtigt.
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Die aus der Erfindung resultierenden Materialersparnisse sind volkswirtschaftlich
betrachtet, von großer Bedeutung.
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Denkt man z.B. an die Neubelegung einer 7,5 m breiten Ri chtungsfahrbahn,
so werden nach dem konventionellen Verfahren bei 3,5 cm Schichtstärke 675 to/km
Asphalt benötigt.
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Dieser Bedarf reduziert sich durch die erfindungsgemäße Belegung in
abgestufter Belagsstärke um 50 - 70 0.