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Verkehrsflächen für ruhenden und rollenden Verkehr aus einem porösen
Deckenbelag ============================================================= Die Erfindung
bezieht sich auf eine Deckschicht für Verkehrsflächen, wie Hof- und Parkfläche,
Strassen, Autobahn, Start- und Landebahnen u.dgl..
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Besondere Probleme bei der Anlage von grossen Flächen für den ruhenden
und rollenden Verkehr stellt die Entwässerung der Oberfläche dar. Bekanntlich hängt
die Entwässerung von Verkehrsflächen von der Oberflächenstruktur und den Neigungsverhältnissen
ab,
die die Fliessrichtung und -geschwindigkeit des Wassers beeinflussen. Schwierigkeiten
in der Oberflächenentwässerung treten dann auf, wenn Flächen aufgrund zu geringer
Neigungen oder aber durch fertigungsbedingte und durch Verkehrs einwirkung hervorgerufene
Unebenheiten (Pfützen, Mulden, Spurrillen) den Wasserabfluss behindern und stören.
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Hinzu kommt, dass insbesondere durch den rollenden Verkehr die maximalen
Neigungsverhältnisse der Fahrbahnoberfläche durch fahrdynamische Gesichtspunkte
begrenzt sind. Dies gilt besonders für spezielle kritische Teile von Verkehrsflächen,
beispielsweise bei Stellen mit Querneigungswechsel, den sogenannten Verwindungsstrecken
(Vergleiche: 1. Dr. Ing.
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Hermann Josef Höcker "Die Oberflächenentwässerung von Fahrbahnen und
ihre Bedeutung für den Strassenentwurf", Strassenbau und Verkehrstechnik 1971, Heft
118, 2. Dr. Ing. Schulze "Zur quantitativen Bewertung der Rauheit von Strassenoberflächen
in Beziehung zum Reibungswiderstand bei Nässe", in Strassenbau und Strassenverkehrstechnik
1970, Heft 103, 3. RAL-L, Richtlinie für die Anlage von Landstrassen, Ausgabe 1972).
Diese schwierigen Probleme führten bisher dazu, dass zwischen fahrdynamischen und
entwässerungstechnischen Gesichtspunkten bei der Ausbildung von Fahrbahnoberflächen
Kompromisse geschlossen werden müssen, die mehr oder weniger stark zu Lasten der
Verkehrssicherheit gehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Verkehrsflächen in der Oberfläche so
auszubilden, dass die Entwässerung von Neigungsverhältnissen und Unebenheiten unabhängig
wird und vorwiegend fahrdynamische Gesichtspunkte und damit die Verkehrssicherheit
berücksichtigt werden.
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Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Neigungsverhältnisse
der Oberfläche vorwiegend auf fahrdynamische Gesichtspunkte abgestimmt sind, dass
der Belag mit zur Wasseraufnahme und -abführung geeigneten Poren ausgebildet ist,
während die darunter angeordnete, im wesentlichen wasserundurchlässige Schicht der
Fahrbahndecke mit den zur Entwässerung erforderlichen Neigungen versehen ist.
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Durch diese Erfindung erfolgt die Entwässerung von Verkehrsflächen
nicht mehr auf der eigentlichen Fahrbahnoberfläche, die bisher dicht, eben und geneigt
ausgebildet werden müsste, sondern innerhalb des an seiner freien Fläche die Fahrbahnoberfläche
bildenden porösen Deckenbelages. Dadurch ist es möglich, die an die Fahrbahnoberfläche
zu stellenden Anforderungen auf vorwiegend fahrdynamische Gesichtspunkte zu beschränken,
d.h. insbesondere in Querrichtungen geringe Neigungen vorzusehen, während die Anforderung
hinsichtlich entwässerungstechnischer Geischtspunkte durch die Porosität des Fahrbahndeckenbelages
und die Gestaltung (Neigung) der dem
Fahrbahndeckenbelag zugewandten
Oberfläche, die unter der porösen Schicht angeordnet wird, erfüllt werden können.
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Weiterhin wird durch den porösen Aufbau der Deckschicht das Wasserrückhaltevermögen
der Deckschicht z.B. im Bereich von Unebenheiten auf annähernd null reduziert, sowie
die zwangsweise Abführung des Oberflächenwassers inSpurrillen beseitigt, da das
Wasser innerhalb des Belages abfliesst.
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Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass es möglich ist,
einen Deckenbelag mit ausreichendem offenerl Hohlraumgehalt zu versehen, so dass
zumindest die -bei Regen durchsclmittlicher Stärke- auf die Fahrbahn gelangende
Waesermenge abgeführt werden kann. Trotz des hohlraumreich eingestellten Fahrbahndeckenbelages
ist eine ausreichende Standfestigkeit und Stabilität gewährleistet, um die verkehrlichen
Beanspruchungen aufnehmen zu können. Auch die Abriebfestigkeit, insbesondere bezüglich
der Spikesreifen, sowie die Witterungsbeständigkeit können bei dem Belag zumindest
im gleichen Masse wie bei herkömmlichen Deckschichten erreicht werden.
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Trotz der erzielbaren hohen Festigkeiten gegenüber verkehrlichen und
ausserverkehrlichen Beanspruchungen, sind Porengrösse und Verteilung so eingestellt,
dass eine Selbstreinigungswirkung vorhanden ist, d.h. dass die Poren beim Durchspülen
mit Wasser von Schmutzteilchen, wie Staub, Reifenabrieb und dergleichen gereinigt
werden. Darüber hinaus bietet
die Erfindung noch eine Reihe weiterer
Vorteile bezüglich der Oberflächeneigenschaften, die nach heutigen Kenntnissen anzustreben
sind. Durch die Abführungen des Oberflächenwassers innerhalb des offenen Fahrbahndeckenbelages
werden die Gefahren des Aqua-Planing völlig beseitigt, da sich auf der durch Poren
durchbrochenen Fahrbahnoberfläche kein geschlossener Wasserfilm mehr ausbilden kann,
der sonst unter bestimmten Umständen zum Aufschwimmen des Fahrzeugreifens führen
würde.
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Auch wenn kurzfristig auf der Fahrbahnoberfläche Wasseransammlungen
auftreten würden (z.B. bei Platzregen), würde der Fahrzeugreifen das Wasser in die
offenen Poren der Decke verdrängen und dadurch Kontakt zur trockenen Oberfläche
finden, ohne dass der Aufschwimmeffekt eintreten kann.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass
bei Regen das Wasser an der Fahrbahnoberfläche nicht zurückgehalten wird und damit
die Reflexionseigenschaften der Decke besonders günstig beeinflusst werden, was
insbesondere zur Verbesserung der Nacht sicht von Kraftfahrzeugfahrern führt. Die
Licht- und Sichtverhältnisse bei Nacht und nassem Fahrbahnzustand sind dadurch herkömmlichen
Fahrbahndeckschichten weit überlegen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch
die Dränagewirkung des Deckenbelages die Sprühfahnenbildung weitgehend beseitigt
wird. Dadurch
wird die gefürchtete plötzliche Sichtbehinderung der
Fahrzeugführer durch die Sprühfahnen ausgeschaltet und auch die Verschmutzung der
am Strassenrand aufgestellten Verkehrszeichen, Leitpfosten und -planken wesentlich
vermindert. Ebenfalls dürfte die Korrosionsgefahr an den Fahrzeugteilen herabgesetzt
werden.
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Die Dränagekapazität des Belages ist abhängig von der Stärke und Porosität
der Deckschicht und lässt sich unter Berücksichtigung dieser Faktoren entsprechend
den abzuführenden Wassermengen vorher berechnen, so dass an den besonders kritischen
Stellen einer Verkehrsfläche, beispielsweise in Bereichen von Brücken, Wannen und
Verwindungsstrecken eine sichere Entwässerung gewährleistet werden kann. Im Rahmen
der Erfindung ist es daher möglich, den Dränagebelag vorwiegend in solchen kritischen
Bereichen vorzusehen, während in anderen Streckenabschnitten, in denen unter Berücksichtigung
fahrdynamischer Gesichtspunkte eine schnelle Entwässerung der Fahrbahnoberfläche
unproblematisch ist, durchaus herkömmliche Bauweisen beibehalten werden können.
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In besonders vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung ist die unter
den wasserdurchlässigen Fahrbahndeckenbelag angeordnete Schicht mit zur Wasserabführung
ausreichender Neigung
vorzugsweise in Querrichtung ausgebildet.
Diese nach vorwiegend entwässerungstechnischen Gesichtspunkten auszubildende Neigung
wird durch die sich örtlich ändernde Dicke des porösen Dränagebelages ausgeglichen,
so dass die Fahrbahnoberfläche vorwiegend nach fahrdynamischen Gesichtspunkten ausgebildet
werden kann. Die erforderlichen Neigungsunterschiede zwischen der eigentlichen Fahrbahnoberfläche
und der darunter liegenden, mit zur Wasserabführung beitragenden Schicht, bezüglich
Querneigung, Längs- oder Schrägneigung, lässt sich für den jeweiligen Anwendungsfall
bzw. die sich im einzelnen ergebenden abzuführenden Wassermengen vorher berechnen.
Aus diesen Uberlegungen lässt sich auch die optimale Stärke des Dränagebelages ableiten,
dessen Nindestschichtdicke bei etwa 20 mm liegen sollte.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt auch darin, dass Tausalz
in den zahlreichen Poren des Fahrbahndeckenbelages nach Ab streuung zurückgehalten
wird, so dass im Winter ein Tausalzreservoir im Oberflächenbereich der Fahrbahndecke
vorhanden ist. Es empfiehlt sic4daher auch, den porösen Fahrbahndeckenbelag gemäss
der Erfindung in solchen Fahrbahnbereichen vorzusehen, in denen bevorzugt mit Glatteisbildung
zu rechnen ist. Durch das Eindringen des T usalzes in den hohlraumreichen Belag
wird auch verhindert, dass diese Mittel oder deren Lösungen über den Strassenrand
hinaus in die
Vegetationszone gespritzt oder gespült werden. Vielmehr
werden diese Aggressivstoffe in mehr oder weniger gelöster Form durch die offenen
Poren des Belages hindurchgespült und in die seitlichen Entwässerungseinrichtungen
der Strasse abgeführt.
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Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die unter dem Dränagebelag
angeordnete Schicht der Deckenkonstruktion gegen Wassereindringung durch eine dichte
Bauweise (dichter Binder) zu schutzen. Ebenso ist die Möglichkeit gegeben, die Oberfläche
der unteren Schicht zu versiegeln bzw. durch eine Folie abzudichten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnungen näher erläutert. Die Darstellungen zeigen: Fig. 1 schematisch einen
überhöhten Querschnitt durch eine Fahrbahndeckenkonstruktion gemäss der Erfindung
mit einseitiger zw. zweiseitiger Neigung; Fig. 2 einen vergrösserten Ausschnitt
II der Fig. 1; Fig. 3 den Ausschnitt II der Figur 1 in etwas abgewandelter Ausführung;
Fig. 4 einen Ausschnitt einer F!hrbahndecke gemäss der Erfindung, nach Bildung von
Spurrinnen.
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Fig. 5 schematisch die durch die Erfindung erreichte Entwässerung
bei Unebenheiten (Mulden) auf der Fahrbahnoberfläche; Fig. 6 schematisch Verwindungsstrecken
mit und ohne Ausbildung der Entwässerung gemäss der Erfindung.
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Im dargestellten Beispiel ist ein poröser Fahrbahndeckenbelag 1 auf
der darunter angeordneten Schicht 2 der Fahrbahndecke aufgebracht. Die Schicht 2
hat an ihrer, dem Deckenbelag zugewandten Oberfläche eine Querneigung q, die in
der Grösse von etwa 3 bis 5% liegt. Diese Querneigung ist wesentlich stärker als
sie an der eigentlichen Fahrbahnoberfläche vorgesehen werden könnte. Für die Fahrbahnoberflächen
nimmt man, im Interesse der fahrdynamischen Erfordernisse und der Verkehrssicherheit
eine maximale Querneigung bis zu 2,5% an.
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In Brückenbereichen, in denen es besonders auch auf sichere Spurführung
(Seitenwind) ankommt, kann man an der eigentlichen Fahrbahnoberfläche nur eine geringe
Querneigung vorsehen, um die Seitenführung nicht ungünstig zu beeinflussen. Daher
eignet sich das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel besonders für
Brückenbereiche, da die eigentliche Fahrbahnoberfläche 5 an der Oberseite des porösen
Deckenbelages 1 horizontal oder zumindest nahezu horizontal bzw. den äeweiligen
fahrdynamischen Anforderungen entsprechend ausgebildet ist. Die Querneigung q könnte
auch noch, falls bei
grosser Längsneigung die resultierende Schrägneigung
zu lange Fliesswege des Wassers bedingen würde, über das angegebene Mass von 3 bis
556 hinausgehen.
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Im oberen Teil der Figur 1 ist ausserdem die Mindestdicke 3 des porösen
Belages zu erkennen, die im Rahmen der Erfindung möglichst nicht kleiner als 20
mm sein sollte.
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Im dargestellten Beispiel der Fig. 2 ist der Dränagebelag aus einem
formstabilen Bindemittel und einer speziellen eng gestuften Korngrössenfolge aus
künstlichen oder natürlichen Zuschlagstoffen aufgebaut. Die maximale Korngrösse
der gröberen Zuschlagstoffe kann je nach Verwendungszweck zwischen 5 und 16 mm schwanken.
Das Spezialmischgut aus hochwertigen Bindemitteln und Zuschlagstoffen wird je nach
Bindemittelart auf der Baustelle kalt oder heiss gemischt und ähnlich wie ein herkömmliches
bituminöses Mischgut durch Verteilen, Verdichten und Glätten eingebaut. Die Mischgutrezeptur
ist abhängig vom Grösstkorn der Zuschlagstoffe und besteht zum Beispiel bei einem
maximalen Korndurchmesser von 8 mm aus 50 Gewichtsteilen Splitt 5/8 mm (6), 20 Gewichtsteilen
Splitt 2/5 mm (7) und 5 Gewichtsteilen mineralischem Füller 8, sowie 18 Gewichtsteilen
Feinsand 0,1 bis 0,3 mm, der mit
5 Gewichtsteilen eines reaktionsfähigen
Epoxidharz-Härter-Gemisches versetzt ist. Dieser, auch bei hohen Beanspruchungen
verformungsbeständige Kunststoffmörtel 8 verankert das Mineralgerüst zu einem festen
Verband und gibt der Konstruktionsschicht eine hohe Standfestigkeit. Durch die Verwendung
von nur zwei Korngruppen im Splittbereich stellt sich zwischen den einzelnen, mit
Kunststoffmörtel 8 fest verbundenen Splittkörnern 6, 7 ein offenes Porensystem 9
ein (granulometrische Gesetzmässigkeiten), das in der Lage ist, Wasser aufzunehmen
und in Richtung der Neigung q der Oberfläche der Unterschicht innerhalb des Fahrbahnbelages
1 abfliessen zu lassen.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Belagstyp ist durch die feste
Einbettung der Splittkörner 6, 7 in den Kunststoffmörtel 8 eine erhöhte Abriebfestigkeit
gegen Spikesreifen gegeben, die mit rein bituminösen Bindemitteln nicht erreicht
werden kann. Neben der festen Verankerung des Mineralgerüstes zeichnet sich der
Kunststoffmörtel durch eine hohe Resistenz gegen die Wirkung von Tausalz, Treibstoffen
und Ölen aus.
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Die selbsttätige Entwässerung des Belages bzw. seine Dränagewirkung
verhindern ausserdem, dass die Poren 9 sich über längere Zeit mit Wasser füllen
und bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt durch die Eisbildung diesen auseinandersprengen.
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Bei teilweise mit Wasser gefüllten Poren 9 wird der Eisdruck, bedingt
durch die Volumenzunahme des Wassers beim Gefrieren, durch den ausreichend vorhandenen
Restporenraum abgebaut.
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Gleichzeitig ist der Kunststoffmörtel 8 als Verbundsystem des Gesteinsgerüstes
in der Lage, genügend hohen Widerstand gegen Druck- und Scherkräfte aufzubauen.
Die Poren 9 sind bezüglich Verteilung und Grösse so ausgebildet, dass eine starke
Spülwirkung beim Abführen des von ihnen aufgenommenen Wassers erfolgt, Dadurch wird
verhindert, dass die Poren 9 durch Schmutzteilchen, beispielsweise Staub, Reifenabrieb
und dergleichen verstopft werden.
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Der Fahrbahndeckenbelag 1 weist optimale Oberflächeneigenschaften
auf, wie Rauhigkeit, Dränagevermögen, Reflexionsverhalten, Nachtsicht und Ebenheit
und wird unabhängig von entwässerungstechnischen Überlegungen nach fahrdynamischen
Gesichtspunkten ausgebildet. Dies gilt insbesondere in kritischen Streckenabschnitten
wie Verwindungsbereiche, Brücken und Wannenbereiche. Die Herstellung des Spezialmischgutes
kann entsprechend dem folgenden Beispiel erfolgen:
Ausführungsbeispiel:
7 Gewichtsteile eines reaktionsfähigen Epoxidharz-Härter-Teer-Gemisch werden mit
5 Gewichtsteilen getrocknetem mineralischem Füller-<0,09 mm mit guter Kornabstufung
und 18 Gewichtsteilen getrocknetem Feinsand 0,1 bis 0,3 mm Korngrösse zu einem Mörtel
vermischt, danach werden dem Mörtel 50 Gewichtsteile eines hochwertigen Zuschlagstoffes,
z.B.
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Gabbrosplitt 5/8 mm mit guter Kornform und ca 20 Gew.- Splitt 2/5
mm zugesetzt, so dass der Mörtel aus Bindemittel und Feinetkörnung die Splitt-Teilchen
hüllenartig umschliesst. Die so hergestellte Spezialmischung wird anschliessend
auf der Einbaustelle verteilt, leicht verdichtet und geglättet.
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Der eingebaute Belag kann nach Aushärten des Reaktionsharzes (6-12
Stunden) für den Verkehr freigegeben werden.
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Je nach Schichtdicke des Belages, die sich nach den örtlichen und
verkehrlichen Gegebenheiten richtet, wird das Grösstkorn der hochwertigen Zuschlagstoffe
zwischen 5 und 16 mm variiert.
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Die mathematisch funktionellen Zusammenhänge zwischen dem Korngrössenaufbau
und dem Gesamthohlraumgehalt sind im einzelnen für splittförmige Zuschlagstoffe
bekannt, so dass
der Hohlraumgehalt unter Berücksichtigung der
Mörtelmasse (blörteltheorie nach Wilhelmi) eingestellt werden kann.
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Im dargestellten Beispiel liegt der offene und damit wirksame Hohlraumgehalt
bei etwa 15 Volumen-%. Bei den in Mitteleuropa bekannten Regenstärken sollte zur
sicheren Abführung der Wa6-sermengen der Hohlraumgehalt auf etwa 15 bis maximal
20 Volumen-C,b eingestellt werden.
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Wie in Fig. 3 gezeigt, kann die unter der wasserdurchlässigen Deckschicht
1 angebrachte zweite Konstruktionsschicht 2 an der Oberfläche durch eine Versiegelung
(bei 10) oder Folie 11 abgedichtet werden oder aber nach herkömmlicher Bauweise
als dichter Belag eingebaut werden.
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Anstelle des im Ausführungsbeispiel als Bindemittel genannten Epoxidharz-Härter-Teer-Gemisch
können auch bituminöse Bindemittel vorgesehen werden, die in ihrer Verformungsbeständigkeit
und dem Temperaturverhalten durch Zugabe von Elastomeren oder Kunststoffen wie Polyäthylen
und Polyvenylchlorid verbessert worden sind. Solche Zugaben können in einer Menge
von 2 bis 15%, bezogen auf das Bindemittel, vorgesehen werden.
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Wie schon erwähnt, wird die Entwässerung der Fahrbahnoberfläche auch
durch Verkehrseinwirkung hervorgerufene Unebenheiten (Mulden, Spurrillen) behindert.
Die Darstellungen der Figuren 4 und 5 zeigen, dass durch den erfindungsgemässen
Fahrbahnbelag 1 selbst bei Ausbildung von Spurrillen 12 oder Mulden 13 eine Ansammlung
des Wassers bzw. eine Pfützenbildung vermieden wird.
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Durch den porösen Fahrbahnbelag 1 sickert das Wasser auf den Unterbau
15, 16 und läuft infolge dessen Querneigung q in Richtung der Pfeile 17, 18 in die
seitlichen Entwässerungseinrichtungen der Strasse ab.
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Figur 6 zeigt in der oberen Abb. eine Verwindungsstrecke mit herkömmlichem
Fahrbahnbelag, bei der im Bereich der Querneigungsänderung (bei 19) eine schnelle
Entwässerung der Oberfläche nicht zu erreichen ist. Demgegenüber zeigt die untereAbb.
der Figur 6 den gleichen Fahrbahnausschnitt mit einem erfindungsgemässen Fahrbahnbelag
1, bei welchem das durchgesickerte Wasser durch den dachprofilartig ausgebildeten
Unterbau 20 abgeleitet wird.
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Eine Wasseransammlung wird somit vermieden bzw. sie wird schon im
Entstehen verhindert.
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Durch den Belag gemäss der Erfindung werden die Oberflächeneigenschaften
- insbesondere bei Nässe - gegenüber den herkömmlichen Deckenschichten erheblich
verbessert und die Verkehrssicherheit dadurch erhöht.
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Patentansprüche: