DE2265308A1

DE2265308A1 - Verfahren zum herstellen eines baustoffes fuer tragschichten, insbesondere fuer den strassenoberbau

Info

Publication number: DE2265308A1
Application number: DE19722265308
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dipl Ing Kilian
Original assignee: Rheinische Kalksteinwerke GmbH
Current assignee: Rheinische Kalksteinwerke GmbH
Priority date: 1972-06-21
Filing date: 1972-06-21
Publication date: 1977-07-07
Also published as: DE2265308C2

Description

25. 2. 1977

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Anmelder: Rheinische Kalksteinwerke GmbH., Wülfrath

Verfahren zur Herstellung eines Baustoffes für Tragschichten, insbesondere für den Strassenoberbau.

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Baustoffes für Tragschichten, insbesondere für den Strassenoberbau, bestehend aus einem Mineralkorngemisch, einem hydraulisch wirksamen Füllstoff und Teer, Bitumen oder einer Mischung aus Teer und Bitumen als Bindemittel.

♦Für die Herstellung von Tragschichten werden bisher im wesentlichen fünf Baustoffe verwendet, die für die verschiedensten Beanspruchungsmöglichkeiten vorgesehen sind und neben Vorteilen auch mit mehr oder weniger großen Mängeln behaftet sind.

1. Bituminöse Tragschicht.

Es entsteht hierbei eine elastische Schicht im Strassenkörper. Durch das Bitumen ( es ist auch die Verwendung von Teer möglich ) werden die einzelnen als Zuschlag verwendeten Mineralkörner mehr oder weniger fest miteinander verklebt. Treten Risse in der Decke auf, so werden diese in der heissen Jahreszeit durch die stets vorhandene Klebekraft des Bitumens wieder verkittet. Fachleute sprechen von einem "Selbstheilungsvermögen" oder von einer "Regenerierung" der bituminösen Tragschicht.

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Von Nachteil iPt hierbei, daß der Baustoff in einer Spezialaufbereitungsanlage mit hohen Kosten für die Trocknung des Splittes und die Entstaubung der Abgase hergestellt werden muß. Bei der Aufbereitung nach dem neu entwickelten staublosen Verfahren ist die Zugabe von verteuernden Haftinitteln notwendig.

?. Zementbeton

Infolge der absolut starren Abbindung entstehen hierbei Platten mit sehr hoher Tragfähigkeit. Verdrückungen infolge Kompression durch den Verkehr sind bei dieser Bauweise nicht möglich.

Nachteilig ist hierbei, daß infolge von Temperaturschwankungen der Beton ständig in Bewegung ist. Es ist bekannt, daß Betonbrücken auf Rollenlager gebaut werden, um diese Bewegungen abzufangen. Beim Einbau von Zementbeton als Tragschicht einer Straße ist es notwendig, zum Ausgleich der auftretenden Längenänderungen aufwendige Fugen einzuarbeiten. Diese Fugen müssen bei Aufbringen einer bituminösen Decke sorgfältig, u.U. unter Verwendung einer Bewehrungsmatte überbaut werden, damit sie sich nicht durch die bituminöse Schicht bis an die Fahnbahnoberfläche durchdrücken. Ein zweiter Nachteil ist darin zu sehen, daß der Zementbeton erst 28 Tage nach dem Einbau befahren werden darf, weil er diese Zeitspanne zum Abbinden benötigt.

3. Mineralgemisch

Dieses ist ein billiges Bauverfahren, sowohl vom Baustoff als auch vom Einbau her gesehen. Es ist nicht notwendig, das Mineralgemisch sofort zu verarbeiten. Eine Zwischenlagerung ist durchaus zulässig.

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Selbst bei sorgfältiger Kornzusammensetzung ist es bei diesen Gemischen aber nicht möglich, nach dem Einbau, also nach der Verdichtung, einen Resthohlraumgehalt von unter Λ?. Gew.% sicher zu garantieren. Bei Gemischen, wie sie heute im Straßenbau verwendet werden, liegt der Resthohlraumgehalt häufig über 15 Gew.%. Bei diesen Schichten treten deshalb bei starker Beanspruchung Verdrückungen infolge ungleichmäßiger Nachverdichtung auf. Ein zweiter, entscheidender Nachteil bei dieser Bauweise ist darin zu sehen, daß die Tragschicht selbst nicht unmittelbar vom Verkehr befahren werden kann, weil sonst die Oberfläche aufgefahren wird. Dieser Umstand stellt deshalb eine Erschwernis dar, weil auf Mineralgeraischtragscbichten vor Ve^kehrsübergabe unbedingt noch die Decke aufgebracht werden muß. Aus witterungsbedingten Gründen ist dies oftmals in der Praxis ein Problem.

4-, Hydraulisch \>^rerfestigtes Mineral gemisch

Ein einfaches und billiges Verfahren. Die einzelnen Körner im Minera!gemisch sind miteinander verkittet. Die Tragschicht kann beschränkt vom Verkehr befahren werden. Sie besitzt eine gute Tragfähigkeit»

Die Abbindung darf allerdings nicht so stark ausfallen, daß Risse auftreten. Dieser Baustoff besitzt kein Selbs+fceilungsvermöger;. Ev-<?ntuell auftretende Risse vergrößern sich im Lauf» der Zeit und drücker» Pich frühe τ» oder später bis 7/ur l*ah ""b^hnob er fläche durch. Mit der* 7-eit geht die gesamte Straße aufgrund der Risse kaputt.

ί?. Mit Bitumen-Em¹:?"¹ °i or en, Teer odeT· Teer-Emulsionen verfestigte Tragschichten

Mit 'Hecem Baustoff ist die Gefahr der Rißbildung weitgehend ausgeschaltet, weil eine elastische Verklebung der Mineralkörner stattfindet. Sollten Risse auftreten, so besitzt dieses, Bauverfahren ebenfalls ein Selbstheilungsvermögen.

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Dieses Bauverfahren hat sich jedoch nur wenig einführen können. Bitumen- und Teer-Emulsionen sind so teuer, daß diese Bauweise nicht wirtschaftlich in Konkurrenz zu den anderen Verfahren treten kann. Bei der Verwendung von Teer sind in der Regel Haftmittelzusätze erforderlich, damit eine Verbindung von Bindemittel und Mineralkörnern zustande kommt. Der Teer ist außerdem wesentlich empfindlicher im Vergleich zum Bitumen gegenüber Temperaturechwankungen. Tm Winter neigt er zur Versprödung und im Sommer wird <^r leicht zu weich. Im Hinblick auf seine Aufgabe, eine tragende Funktion zu übernehmen, ist seine Verwendung nicht unproblematisch.

Diese fünf Baustoffe stehen nur teilweise miteinander in Konkurrenz, weil sie unterschiedliche Leistungen erbringen. Die Tragschicht einer Straßenkonstruktion wird im Normalfall aus zwei Schichten aufgebaut. Die erste Tragschicht (unterste) wird im Normalfall nach 3 hergestellt. Nur bei Straßen mit geringerer Verkehrsbelastung hat es sich eingeführt, auch die zweite Tragschicht mit diesem Baustoff herzustellen. Der Baustoff nach 5 konnte sich in der Praxis bisher nur für die Verfestigung des Untergrundes einführen, und zwar in den Fällen, wo örtlich Sand ansteht. In einzelnen Fällen hat man mit diesem Baustoff auch die erste Tragschicht hergestellt. Bei dem Bauverfahren nach 4-handelt es sich um einen Baustoff, der in Deutschland bisher nur auf Versuchsstrecken beschränkt blieb. In Frankreich, den USA n.nd Belgien ist dieser Baustoff jedoch weiter verbreitet und ersetzt dort die zweite Tragschicht, insbesondere bei Straßen mit mittelstarker Verkehrsbelastung. Bei hochbelasteten Straßen wird im Normalfall für die zweite Tragschicht ein Baustoff entsprechend 1 oder 2 gewählt, wobei die bituminöse Tragschicht von der Verbreitung her gesehen deutlich dominiert.

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Der Erfdηά-αηζ liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile de¹" fünf aufgeführten Baustoffe zu vermeiden und einen . Baustoff imd ein Verfahren zu peiner Herstellung zu entwickeln, der eine annähernd hohe Tragfähigkeit wie Zementbeton, auf alle Fälle aber die Tragfähigkeit des . hydraulisch verfestigten Mineralgemisches besitzt und das Selbstheilungsvermögen, das den Bauweisen mit Bitumen bzw. Teer zu eigen ist, und muß außerdem in der Lage sein, relativ kurz nach Einbau den Verkehr aufzunehmen.

Die Lösung dieser Aufgabe soll darin liegen, einen Baustoff z\w Einbau z\x entwick^lr», der hydraulisch abbindet, jedoch in der hydraulischen Abbindung durch die Zxjgabe von Teer bzw. Bitumen oder auch Mischungen aus Teer und Bitumen abgebremst wird, so daß keine großen, geschlossenen ausgebildeten Platten entstehen können, die beim Auseinanderreißen auch große Risse ergeben. Es wird vielmehr bewußt eine Vielzahl von kleinen, unregelmäßigen Rissen angestrebt, die jedoch durch den Teer bzw. das Bitumen miteinander teilweise verklebt werden· Die Verklebungskraft muß erhalten bleiben, wodurch der Baustoff ein "Selbstheilungsvermögen" erhält. Zur hydraulisch verfestigten Mineralgemischtragschicht muß er eich dadurch abgrenzen, daß die Abbindung starrer erfolgen kann, da das Auftreten von Rissen durch das eingebrachte Bindemittel Teer oder Bitumen keine Auswirkungen auf die Qualität und Lebensdauer der gesamten Straßenkonstruktion zur Folge hat. Gegenüber der mit Emulsionen und Teer verfestigten Tragschicht soll er sich dadurch abgrenzen, daß

dem eingebrachten Teer oder Bitumen nicht die Aufgabe zufällt, eine tragende Funktion zu erfüllen. Das Bitumen oder der Teer soll in allererster Linie die Aufgabe haben, das Ausmaß der hydraulischen Verfestigung einzuschränken und ein Verkleben der auftretenden Risse zu bewirken.

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Durch letztere Massnahme soll die Tragschicht stets eine grosse, zusammenhängende Platte bleiben, die nicht in einzelne Brocken zerfällt.

Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung eines Baustoffes für Tragschichten, insbesondere für den Strassenoberbau, bestehend aus einem Mineralkorngemisch, einem hydraulisch wirksamen Füllstoff und Teer, Bitumen oder einer Mischung aus Teer und Bitumen als Bindemittel mit dem Kennzeichen, dass, bezogen auf das Gewicht des Mineralkorngemisches, 2-15 Gew.T. hydraulisch wirksamer Füller, 1-5 Gew.T. Bindemittel und 4-15 Gew.T. Wasser eingesetzt werden und dass zunächst 7o - 9o Gew.% des Mineralgemisches mit den gesamten Mengen an hydraulisch wirksamen Füllstoff und Wasser vermischt und getrennt davon die restlichen 3o - Io Gew.% Mineralgemisch mit Bitumen oder Teer oder einer Mischung davon vermengt werden, worauf die beiden Mischungen grob miteinander vermischt werden.

Der so hergestellte Baustoff gewährleistet eine gute hydraulische Abbindung. Höchstens 3o Gew.% der Körner des Mineralgemisches dürfen von dem Teer bzw. Bitumen umhüllt sein. Es hat sich gezeigt, dass ein Baustoff,

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bei dem die Umhüllung des Mineralstoffe·? mit dem Bindemittel Bitumen bzw. Teer über die genannten JO Gew.% hinausgeht, die gestellte Aufgabe nicht mehr Ionen kann.

Bei dem Bai.isto.ff gemäß der Erfi nduner werden die einzelnen Körner des Mineralgern sches zu einer festen Schicht miteinander verkittet. Der Nachteil eines unverfestigten Mineralgemisches, daß sich nämlich, die noch, vorhandenen Hohlräume nachverdichten können, ist damit weitgehend ausgeschaltet. Me Hohlräume in der hydraulisch verfestigten Schicht können praktisch nicht nachverdichtet werden, weil dem die starre hydraulische Verfestigung entgegenstehb. Treten Risse auf, so zerfällt die Tragschicht nicht in einzelne, ^zusammenhängende Brocken, weil hier das Bindemittel Bitumen bzx-f. Teer eine elastische Verklebung bewirkt.

Weiterhin ist der Baustoff schon spätestens 7 Tage nach dem Einbau bereit.*, voll befahrbar, weil durch das Bindemittel Teer bzw. Bi turnen eine Elastizität in der Schicht entsteht, die da.s bei Zementbeton notwendige ungestörte Abbinden über 28 Tage unnötig macht.

Durch den neuen Baustoff können praktisch die unter 1, 2, 4 und 5 aufgeführten Bauverfahren ersetzt werden, je nachdem in welcher Menge das Bindemittel zugegeben wird. Im praktischen Betrieb ist es möglich, aus einer Aufbereitungsanlage einen Baustoff, der Jeder Anforderung gerecht wird, auszuliefern. Wird überhaupt kein Bindemittel zugesetzt, so liegt ein Mineralgemisch nach 3 vor. Bewegt sich die Bindemitteldosierung an d.er unteren Grenze der genannten Werte, so hat man einen Baustoff, der in Konkurrenz zu den Baiiverfahren gemäß 4 und 5 tritt. Geht man in den oberen Bereich der angegebenen Werte, so ist es möglich, die Verfahren nach 1 und 2 zu ersetzen.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentanspruch : _ ^

Verfahren zur Herstellung eines Baustoffes für Tragschichten, insbesondere für den Strassenoberbau, bestehend aus einem Mineralkorngemisch, einem hydraulisch wirksamen Füllstoff und Teer, Bitumen oder einer Mischung aus Teer und Bitumen als Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf das Gewicht des Mineralkorngemisches, 2-15 GeWoT. hydraulisch wirksamer Füller, 1-5 Gew.T.Bindemittel und 4-15 Gew.T. Wasser eingesetzt werden und dass zunächst 7o - 9o Gew.% des Mineralgemisches mit den gesamten Mengen an hydraulisch wirksamen Füllstoff und Wasser vermischt und getrennt davon die restlichen 3o - Io Gew.% Mineralgemisch mit Bitumen oder Teer oder einer Mischung davon vermengt werden, worauf die beiden Mischungen grob miteinander vermischt werden.

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