DE2220077C2

DE2220077C2 - Deckschichtmaterial für Straßen

Info

Publication number: DE2220077C2
Application number: DE19722220077
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Stratford upon Avon Warwickshire Lees; Arthur Roger Birmingham Warwickshire Williams
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1971-04-24
Filing date: 1972-04-24
Publication date: 1982-12-16
Also published as: IE36302B1; ES401984A1; DK142503B; NO137244C; AR192362A1; GB1393885A; CY843A; FR2134442B1; CH567153A5; DE2220077A1; BE782577A; FR2134442A1; NL7205462A; SE403386B; IE36302L; NO137244B; CA984104A; JPS541485B1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Deckschichtmaterial für Straßen, das aus einer Bindemittelzusammensetzung und zwei unterschiedlichen abnutzbaren Zuschlagstoffen besteht, deren Korngrößen getrennten Größenbereichen zugeordnet sind, und von denen wenigstens einer beständig gegen die Polierwirkung des Verkehrs ist.

Beim Abrollen eines Reifens auf einer Straße ermöglicht die Wechselwirkung zwischen der Straßenoberfläehe und dem Reifen, daß der Reifen gebremst, beschleunigt und gelenkt werden kann.

Bei Nässe ist es für die Griffigkeit der Straße erforderlich, daß ein zusammenhängender Wasserfilni auf der Straße möglichst weitgehend verhindert wird. Die Griffigkeit hängt von der Makrorauhigkeit des eingebauten Deckschichtmaterials und von der Mikrorauhigkeit der Zuschlagstoffkörner ab. Die Makrorauhigkeit gewährleistet bei Nässe das Vorhandensein von Ausweichräumen für vom rollenden Reifen verdrängtes Wasser.

Ein Deckschichtmaterial der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 1940417 bekannt. Dort wird unter anderem ein bituminöses Deckschichtmaterial beschrieben, dessen Zuschlagstoffe aus Schlacke und körnigem Gestein bestehen. Die Schlacketeilchen haben die kleineren Korngrößen, beispielsweise von 6.3 mm bis Staubkorngröße. Die Steinteilchen sind größer und weisen beispielsweise Korngrößen von 1,58 cm bis 6,3 mm auf. Die Schlacketeilchen werden unter der Einwirkung des Verkehrs nicht glatt. Sie behalten somit ihre Mikrorauhigkeil bei.

Eine Deckschicht aus dem bekannten Deckschichtmaterial weist jedoch nicht die erforderliche Griffigkeit auf.

da es als ausreichend angesehen worden ist, einen Teil des für den Zuschlagstoff vorgesehenen, gegen die Polierwirkung des Verkehrs nicht beständigen Gesteins durch Schlacke zu ersetzen.

Selbst wenn die Deckschicht anfangs eine ausreichende Makrorauhigkeil aufweisen sollte, kann mangels entsprechender Angaben in der Patentschrift nicht davon ausgegangen werden, daß das bekannte Deckschichtmaterial eine dauernde Makrorauhigkeit gewährleistet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Deckschichtmateria! der eingangs genannten Art zu schaffen, das zu einer verbesserten Griffigkeil der Deckschicht auch bezüglich der Makrorauhigkeit führt und die Griffigkeit besonders bei starker Beanspruchung der Deckschicht durch den Verkehr beibehält. Zugleich soll eine übermäßige Abnutzung der Fahrzeugreifen vermieden werden.

Diese Aufgabe wild durch ein Material der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist. daß beide Zuschlagstoffe eine unter der Einwirkung des Verkehrs beständige Mikrorauhigkeit aufweisen, die durch Höhen der Unebenheiten von 5 bis 50μιη bestimmt ist, und die Korngrößen eines der beiden Zuschlagstoffe, dessen Abnutzungsmaß größer als das des anderen ist, in einem mittleren Bereich liegen.

Der Ausdruck »Höhen der Unebenheiten« bedeutet die durchschnittliche vertikale Höhe von der Spitze bis zur Basis der die Mikrorauhigkeit bewirkenden Vorsprünge jedes Teilchens der Zuschlagstoffe.

Eine aus dem erfindungsgemäßen Deckschichtmaterial hergestellte Deckschicht, deren Bindemittelzusammensetzung bituminös oder zementartig sein kann, weist ständig eine ausreichende Naß-Griffigkeit auf. Eine dazu erforderliche Makrorauhigkeit bleibt infolge der stärkeren Abnutzung der mittelgroßen Zuschlagstoffkörner auch bei starker Beanspruchung der Fahrbahn aufrechterhalten. Die Reifenlaufflächenabnutzung ist nicht höher als notwendig.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben.

Beispiele von Zuschlagstoffen mit einer Mikrorauhigkeit im gewünschten Bereich sind Haughmond Sandstein (präkambrisches Gestein der Grafschaft Shropshire) und bestimmte andere präkambrische und paläozoische Sandsteine, einschließlich bestimmter Arten von Mühlensandstein.

Der Verlust von Quarzteilchen aus dem verkitteten Sandstein während des Abriebes bewirkt, daß frische, unpolierte Oberfläche wiederholt freigelegt wird, wodurch die Mikrorauhigkeit praktisch unverändert bleibt.

Die mittleren Korngrößen der Zuschlagstoffe liegen bevorzugt innerhalb des Bereiches von 12,7 mm bis zu einer Korngröße entsprechend einer Siebmaschenweite von 2,4 mm. Die Festlegung des Unterschieds des Abnutzungsmaßes kann durch den Test British Standard 8121967 durchgeführt werden. In der Beschreibung ist ein Material, welches durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,075 mm hindurchgeht, das Material minimaler Größe, auf welches der Ausdruck Zuschlagstoff angewandt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und im Zusammenhang mit der Erfindung durchgeführte Untersuchungen werden im folgenden erläutert.

Beispiel

Eine kontinuierliche Sortierung der beiden Zuschlagstoffe ist in der folgenden Tabelle I aufgeführt.

	3	% (Gew./Gew.)	22 20 077	4	zurückgehaltene
		durchtretend			ZuschlagstofT-
Tabelle I				so rl·;
Größe		100	% (Gew..Gew.)	A
(Sieb)		96	der Größe im	A
		90	Bereich	A
19,1 mm		78,8	4 (19,1 -12,7)	B
12,7 mm		57,4	6 (12,7 - 9,5)	B
9,5 mm		36,4	11,2 (9,5 - 6,35)	A
6,35 mm		8,4	21,4 (6,35- 4,76)	A
4,76 mm			21 (4,76- 2,41)
2,41 mm		28 (2,41- 0,075)
0,075 mm		8,4 (durch 0,075 mm
		durchtretend)

Bei dieser Mischung war der Zuschlagstoff A ein solcher mit dem kleineren Abnutzungsmaß (Zuschlagstoffabnutzungswert = 2.7) und der Zuschlagstoffe ein Zuschlagstoff mit dem größeren Abnutzungsmaß (Zuschlagstoffabnutzungswert = 5.0). Es ist ersichtlich, daß der Zuschlagstoffs 42,4% der gesamten Mischung umfaßte, 21,2% der Mischung bestand aus Zuschlagstoff A der größeren Abmessungen als Zuschlagstoff B und 36,4% der Mischung bestand aus Zuschlagstoff A in kleineren Größen als Zuschlagstoff B.

Die Komponenten A und B des Gemisches können beispielsweise beide Male Sandsteine desselben Steinbruches, jedoch aus verschiedenen Schichten sein, wobei beide die gewünschte Mikrorauhigkeit aufweisen, jedoch A abriebfester als B ist.

Diese Verhältnisse des Gemisches können en»sprechend den Gegebenheiten des Ortes je nach den Anforderungen dieses Ortes für Rutschfestigkeit bei hoher oder niedriger Geschwindigkeit und in Abhängigkeit vom Gefälle der Straße abhängen. Für Bedingungen einer niedrigen Geschwindigkeit und Plätze mit guter Drainage wegen starker Neigung ist eine geringere Makrorauhigkeit

Tabelle II	relatives Verhalten des
Schwingung/Lärm	eingebauten erfindungs-
	gemäßen Deckschicht
	materials im Vergleich
	mit heißgewalztem
	Asphalt

Schwingung (vertikale) auf
der Laufschiene des Sitzes	verbessert
20 km/h	verbessert
50 km/h
Schwingung (longitudinal) auf
der Laufschiene des Sitzes	ähnlich
20 km/h	ähnlich
50 km/h
Mittelpunkt der Insassenzelle	beträchtlich verbessert
20 km/h	ähnlich
50 km/h
ungefederte Masse (unmittel
bar hinter dem Vorderachs
schenkel an der n/s-Vorder-
seite gemessen; (vertikal)	beträchtlich verbessert
20 km/h	beträchtlich verbessert
50 km/h
ungefederte Masse
(longitudinal)	beträchtlich verbessert
20 km/h	beträchtlich verbessert
50 km/h

erforderlich, und daher ist nur ein kleiner Prozentsatz des sich schneller abnutzenden Zuschlagstoffes erforderlich. Für Orte für hohe Geschwindigkeiten und Orte mit schlechter Drainage ist ein größerer Anteil des sich schneller abnutzenden Zuschlagstoffs erforderlich, um die Entwicklung der gewünschten Makrorauhigkeit zu gewährleisten.

Es wurde gefunden, daß die in der Tabelle I aufgeführte Zuschlagstoffmischung weniger Straßenlärm im Vergleich zu bekannten Deckschichten erzeugt.

Die Messungen wurden an einem Fiat 124 Spezial T als

Kraftfahrzeug gemessen, wobei 155 13 Textilgürtelreifen mit einem Innendruck von 1.69 bar verwendet wurden.

Die Zuschlagstoffe A und B bestanden beide Male aus Sandsteinen.

Die allgemeine Schlußfolgerung aus diesen Versuchen ist, daß das erfindungsgemäße Deckschichtmateria! weniger Schwingung und Lärm in dem Fahrzeug als ein Standard-Belag, insbesondere bei niedrigeren Geschwindigkeiten, erzeugte.

Ferner wurden Untersuchungen durchgeführt, um die Reibung und Abnutzung mit denjenigen, welche durch andere Deckschichtmaterialien hervorgerufen wurden, zu vergleichen.

Die miteinander verglichenen Deckschichten waren: a) eine aus kalzinierten Bauxitteilchen mit einem nominalen Durchmesser von 3,18 mm, welche in eine Harzmatrix eingestoßen waren, hergestellte Deckschicht;

b) eine bituminöse Deckschicht unter Verwendung der Zuschlagstoffmischungen der Tabelle I, wobei A und B Sandsteine waren, und ein Bindemittelgehalt von etwa 4.7% vorlag;

c) eine aus Bridport-Kieselsteinen hergestellte Deckschicht, wobei die Kieselsteine bzw. der Splitt einen nominalen Durchmesser von 9.52 mm besaßen und in eine Zement-Mörtelmatrix eingebracht waren.
Die Deckschicht aus kalziniertem Bauxit besaß einen Wert der Oberflächen-Mikrorauhigkeit gerade oberhalb des Maximums von 500 μίτι, wie es zuvor angegeben wurde, die bituminöse Deckschicht besaß eine Mikrorauhigkeit im mittleren Teil des 5 bis 500nm-Bereiches und die Deckschicht aus Bridport-Splitt besaß eine Mikrorauhigkeit unterhalb des Wertes von 5μηι.
Die Figur ! der Zeichnung ist ein Diagramm, welches die Naßspitzenreibung und die Reibung des blockierten Rades wiedergibt, wie sie unter Verwendung eines Textilgürtelrcifens auf diesen Oberflächen erhalten wurden.

Die Kurven CB 1 und CB 2 sind die für die Deckschicht bi aus kalziniertem Bauxit erhaltenen Auftragungen.

Die Kurven AS 1 und AS 2 sind die für die bituminöse Deckschicht erhaltenen Auftragungen, welche, obwohl sie nicht so hoch wie die bei der Deckschicht aus kalzi-

niertem Bauxit liegen, von der gleichen Größenordnung sind.

Die Kurven BP I und BP2 zeigen, daß Bridport-Splitt nicht zufriedenstellend ist und eine sehr viel schlechtere Griffigkeit als die anderen Oberflächen ergibt.

In der Figur 2 ist ein Diagramm gezeigt, welches das Ausmaß der Abnutzung von Gummi von einem Diagonalreilen mit glatter Lauffläche auf den drei Deckschichtmaterialien bei verschiedenen Reifenschwinimwinkeln, gemessen auf einer Innentrommeltestvorrichtung mit verschiedener Geschwindigkeit, wiedergibt. Die Kurve CB 3 ist die mit der Deckschicht aus kalziniertem

Bauxit gewonnene Kurve, die Kurve AS 3 diejenige für die bituminöse Deckschicht gemäß der F-rfindung und BP3 diejenige für die Deckschicht mit Bridporl-Splitt. Diese Kurven zeigen, daß die bituminöse Deckschicht gemäß der Erfindung eine beträchtlich geringere Abnutzung bewirkt als die Deckschicht mit kalziniertem Bauxit, obwohl der Wert etwas höher als bei Bridport-Splitl liegt.

Es sei daraufhingewiesen, daß das erfindungsgemäße Deckschichtmaterial ebenfalls für Lande- und Startbahnen auf Flughäfen und für ähnliche Verkehrsflächen anwendbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuniien

Claims

Patentansprüche:

1. Deckschichtmaterial für Straßen, das aus einer Bindemittelzusammensetzung und zwei unterschiedlich abnutzbaren Zuschlagstoffen besteht, deren Korngrößen getrennten ürößenbereichen zugeordnet sind, und von denen wenigstens einer beständig gegen die Polierwirkung des Verkehrs ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zuschlagstorfe eine unter der Einwirkung des Verkehrs beständige Mikrorauhigkeit aufweisen, die durch Höhen der Unebenheiten von 5 bis 500 μΐη bestimmt ist, und die Korngrößen eines der beiden Zuschlagstoffe, dessen Abnutzungsmaß größer als das des anderen ist, in einem mittleren Größenbereich liegen.

2. Deckschichtmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe aus Sandstein sind.

3. Deckschichtmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrorauhigkeit mindestens eines Teils der Zuschlagstoffe aus dicht aufeinanderfolgenden, kegelförmigen Erhöhungen mit einem Winkel zwischen der Mantellinie und der Achse des Kegels zwischen 30° und 75° besteht.

4. DeckschichtmaJerial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff mit dem kleineren Abnutzungsmaß Korngrößen bis 38.1 mm aufweist.

5. Deckschichtmaterial nach einem der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff mit dem größeren Abnutzungsmaß sich l,3fach schneller als der andere Zuschlagstoff abnutzt.