DE2447784A1 - Strassenbelag - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München,.den _ P/SV -D-

DUNXOP LIMITED

Dunlop House, Ryder Street, St.James's London SW1, England

Straßenbelag

Die Erfindung betrifft Straßenbeläge und stellt eine Verbesserung der in der Anmeldung P 22 20 077-7 beschriebenen Erfindung dar.

Beton- und bituminöse Straßenoberflächen bestehen aus Zuschlagsstoff teilchen in spezifizierter Sortierung und sind durch eine Bindemittelgrundmasse verbunden; diese kann bei Beton auf Portland Zement basieren und bei einem bituminösen Binder aus Bitumen, Teer oder natürlichem Asphalt bestehen, oder manchmal aus einer Kombination irgendwelcher dieser bituminösen Binder. Die Zuschlagsstoffteilchen haben die Form kleiner Steinstücke von verschiedener Größe bis zu etwa 38 mm (1 1/2 inches).

Die Wechselwirkung zwischen Straßenoberfläche und Fahrzeugreifen beim Lauf eines Reifens über die Straßenoberfläche, befähigt den Reifen gebremst, beschleunigt und gesteuert zu werden. Bei

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DR. G. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIP L. -INC. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSiANKEN

β MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

TEL. (Q89) 23 42 II. TELEX OS - 29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL.<O7III56 72 61 POSTSCHECK: MÜNCHEN 77062-8O5

nassen Wetterbedingungen wirkt das Wasser als Gleitmittel und es ist notwendig für den Reifen den Wasserfilm auf der Oberfläche zu durchbrechen, um ausreichend Halt zu bekommen. Die, in einem bestimmten Fall erzielte Griffigkeit hängt ab von der Wirksamkeit der Wechselwirkung zwischen Straßenoberfläche und Reifen bei der Entfernung des Wassers von der Reifenkontaktfläche und von der Erzielung des Kontakts zwischen der Straßenoberfläche und dem eigentlichen Reifengummi.

Der Beitrag der Straßenoberfläche zu dieser Wechselwirkung hängt von zwei Faktoren ab; von ihrer Makro-Struktur, d.h. ihrer Struktur bezüglich der räumlichen Anordnung der Zuschlagsstoff teilchen in der Bindemittelgrundmasse, und von ihrer Mikro-Struktur, d.h. ihrer Struktur bezüglich der eigentlichen Oberflächenbeschaffenheit der einzelnen Zuschlagsstoff teilchen. Im Idealfall ist eine offene Makro-Struktur wünschenswert, um das Wasser ablaufen zu lassen oder um das Wasser aus einem bestimmten Bereich durch das offen strukturierte Material zu verdrängen, und die MikroStruktur sollte spitz genug sein, um im Kontakt mit dem Reifengummi gute Griffigkeit zu gewährleisten. Die oben zitierte Patentanmeldung beschreibt ein Straßenoberflächenmaterial, das aus einer Mischung von wenigstens zwei Zuschlagsstoffen besteht, die unterschiedliche Verschleißraten haben nach Beurteilung durch das Zuschlagsstoffuntersuchungsverfahren B.S. 812 1967» bei dem jedes Zuschlagsmaterial aus Zuschlagsstoffteilchen besteht mit einer Oberflächen-Mikro-Struktur im Bereich einer minimalen Strukturtiefe von 5 Mikrometer und einer maximalen Strukturtiefe von 500 Mikrometer, definiert durch die Rauhtiefe.

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Es wurde festgestellt, daß die Gesamt-Drainageeigenschaften einer Straßenoberfläche von den folgenden Straßenoberflächen— Parametern abhängen:

I. Die Größe der Zuschlagsstoff teilchen,

. II. die Entfernung der einzelnen Zuschlagsstoffteilchen in der Bindergrundmasse voneinander, und

III. die Strukturtiefe der einzelnen Zuschlagsstoffteilchen in der Bindemittelgrundmasse.

Es muß -jedoch berücksichtigt werden, daß die Eigenschaften der Straßenoberfläche nicht allein betrachtet werden können, da der Zweck der Erzielung guter Drainage der ist, die Griffigkeit eines Reifens auf einer nassen Straße zu verbessern. Es mügsen daher Reifenparameter, die die Kontaktzone zwischen Reifen und Straße betreffen, ebenfalls betrachtet werden, z.B.:

I. Der Druck des Reifens in der Aufstandsflache,

II. die Länge und die Breite der Aufstandsfläche, und

III. der Modul des Reifen-Laufflächen-Gummis, so daß eine möglichst große Fläche des Reifen-Laufflächen-Gummis mit den Teilchen in der Straßanoberfläche in Berührung kommen kann.

Auf diese Weise wurde gefunden, daß die Gesamt-Drainageeigenschaften einer Straßenoberfläche, unter Beibehaltung der notwendigen Kontaktfläche zwischen den Zuschlagsstoffteilchen und dem Reifen, beträchtlich verbessert werden können, dadurch

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daß die Größe der einzelnen verwendeten Zuschlagsstoffteilchen und ihre Verteilung in der Bindemittelgrundmasse kontrolliert werden.

Durch die Erfindung wird ein Straßenbelag geschaffen, der aus einer Mischung von wenigstens zwei Zuschlagstoffen besteht, die in einer Bindemittelgrundmasse verteilt sind und die unterschiedliche Verschleißraten haben, beurteilt mit dem Zuschlagmittel-Untersuchungsverfahren nach B.S. 1967; dabei besteht jeder Zuschlagsstoff aus einzelnen Zuschlagsstoff teilchen von solcher Größe, daß sie von einem British Standard 1/4 inch Sieb oder seinem metrischen Äquivalent zurückgehalten werden, und die ein British Standard 3/4 inch Sieb oder sein metrisches Äquivalent passieren; diese Zuschlagsstoffteilchen haben eine Oberflächen-Mikro-Struktur im Bereich einer minimalen Strukturtiefe von 5 Mikrometer und einer maximalen Strukturtiefe von 500 Mikrometer, definiert durch die Rauhtiefe, wobei die einzelnen Zuschlagsstoffteilchen in der Bindemittelgrundmasse so verteilt sind, daß der kleinste Abstand zwischen zwei benachbarten Teilchen 1 - 6 min beträgt und- die Strukturtiefe der Zuschlagsstoffteilchen in der Bindemittelgrundmasse zwischen 1 und 5 mm beträgt.

Vorzugsweise beträgt der kürzeste Abstand zwischen irgendwelchen zwei benachbarten Teilchen in der Oberfläche zwischen 1 und 4 mm. Die Strukturtiefe der Zuschlagsstoffteilchen in der Bindemittelgrundmasse beträgt vorzugsweise zwischen 1 und 3 mm. Die einzelnen Zuschlagsstoffteilchen haben vorzugsweise solche Größe, daß sie von einem British Standard 1/4 inch Sieb zurückgehalten werden und ein British Standard 1/2 inch Sieb passieren können.

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Der Abstand und die Strukturtiefe der Zuschlagsstoffteilchen innerhalb der Bindemittelgrundmasse ist abhängig von der Größe der verwendeten größeren Zuschlagsstoffteilchen. Auf diese Weise wird durch angemessene Kontrolle der Zuschlagsstoffsortierung gesichert, daß der Abstand und die Strukturtiefe der Zuschlagsstoffteilchen innerhalb der Bindemittelgrundmasse von vorneherein in den oben angegebenen Bereich fällt, und die Verwendung von Zuschlagsstoffen mit unterschiedlichen Verschleißraten sichert, daß diese Makro-Struktur während der Lebensdauer der Oberfläche aufrechterhalten wird, da die kleineren Teilchen innerhalb einer Sortierungsklasse verglichen mit den größeren Teilchen eine größere Bröckeligceit aufweisen. Ein passendes Verfahren zur Kontrolle der Zuschlagsstoffsortierung wird beschrieben in "The rational design of aggregate gradings for dense asphaltic compositions" by Lees, Proceedings of the Association of Asphalt Paving Technologists Band 39 (1970) Seiten 30-69.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles und mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 den schematischen Grundriß einer

Straßenoberfläche mit den Zuschlagsstoff teilchen 11, verteilt in einer Bindemittelgrundmasse 12, und

Figur 2 einen Querschnitt durch die in Figur 1 dargestellte Straßenoberfläche.

Die Strukturtiefe der Straßenoberfläche, d.h. die vertikale Länge um die jedes Zuschlagsstoffteilchen aus der Bindemittelgrundmasse herausragt ist mit dem Bezugsbuchstaben h be-

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zeichnet, und die Tiefe, um die der Gummi eines über die Straßenoberfläche rollenden Reifens in die Oberfläche eindringt, ist mit dem Ausdruck Zo bezeichnet.

Beim Entwurf einer Straßenoberfläche ist es wünschenswert, eine möglichst große Drainage-Fläche zu schaffen, d.h. die Anzahl, der Drainage-Zonen zu maximieren, während gleichzeitig ein großer Oberflächenanteil zur Berührung mit der Reifenlauffläche zur Verfügung stehen soll. Durch Beibehaltung der Zuschlagsstoffteilchen-Größe, des Abstandes vom benachbarten Teilchen und der Strukturtiefe der Zuschlagsstoffteilchen in der Bindemittelgrundmasse innerhalb der oben angegebenen Grenzen erhält man eine Straßenoberfläche, die eine wirksame Gesamtwasser-Drainage und angemessenen Kontakt zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche bietet.

Die Drainage-Eigenschaften einer Straßenoberfläche gemäß der Erfindung können mit einer Standardoberfläche nach der Autostraßenspezifikation B.S.594- verglichen werden, indem man die maximalen Bremsverzögerungen vergleicht, die man mit einem Fahrzeug erhält, das mit verschiedenen Geschwindigkeiten über die beiden Oberflächen fährt. Figur 3 zeigt ein Diagramm, in dem das Verhältnis der Bremsverzögerung bei Vorwärtsgeschwindigkeit ν zur extrapolierten Bremsverzögerung bei Geschwindigkeiten Null gegen die Fahrzeuggeschwindxgkeit aufgetragen ist. Die Kurve A zeigt die Ergebnisse, die man erhält, wenn das Fahrzeug über die Standardautostraßenoberfläche nach B.S. 594-fährt und Kurve B zeigt die Ergebnisse, die man erhält, wenn das Fahrzeug über die Oberfläche gemäß der Erfindung fährt. In beiden Fällen wurde ein Ford Escort 1300 G.T. mit 165 -13 Dunlop GB 73 Reifen benutzt. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß die Drainageeigenschaften der Oberfläche gemäß der Erfindung besser sind als die der Standard-Autostraßenoberfläche B.S.594.

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Die Oberfläche gemäß der Erfindung ist der Standard-Autostraßenoberfläche B.S. 594 auch dadurch überlegen, daß die fortgesetzte Befahrung durch Schwerverkehr nicht zu einer Verschlechterung der Drainageeigenschaften dadurch führt, daß die Makro-Struktur durch Ausbrechen oder Herauslösen der eingelagerten Teilchen vermindert wird.

Es hat sich überdies gezeigt, daß die, in diesem Beispiel beschriebene Straßenoberfläche unter trockenen Bedingungen, im Vergleich zur Standard-AutoStraßenoberfläche B.S. 594 weniger Fahrgeräusch erzeugt und durch verbesserte Befahrungseigenschaften den Fahrkomfort erhöht.

Figur 4 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Außengeräuscherzeugung von der Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt und den Geräuschpegel dieser Straßenoberfläche mit dem Geräuschpegel der Standard-Autostraßenoberfläche B.S. 594 vergleicht. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß die Verwendung der Straßenoberfläche gemäß der Erfindung die Außengeräuscherzeugung beträchtlich vermindert.

Der Straßenbelag gemäß der Erfindung kann unter Verwendung von konventionellem Gerät gemischt und verlegt werden und erfordert keine spezielle Fähigkeit des Bedienungspersonals.

- Patentansprüche -

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Claims (5)

- 8 Patentansprüche

1. Straßenbelag aus einer Mischung von mindestens zwei Zuschlagsstoffen, die in einer Bindemittelgrundmasse verteilt und unterschiedliche Verschleißraten haben, beurteilt nach dem Zuschlagsstoff-Untersuchungsverfahren B.S. 812 1967, nach Patent (Patentanmeldung P 22 20 O77.7), dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zuschlagsmaterial aus einzelnen Teilchen von solcher Größe besteht, daß sie von einem British Standard 1/4- inch Sieb oder seinem metrischen Äquivalent zurückgehalten v/erden, und daß sie ein British Standard 3/4 inch Sieb oder das metrische Äquivalent passieren, daß jedes Zuschlagsstoffteilchen eine Oberflächen-Mikro-Struktur im Bereich einer minimalen Strukturtiefe von 5 Mikrometer und einer maximalen Strukturtiefe von 5OO Mikrometer, definiert durch die Rauhtiefe, aufweist, daß die einzelnen Zuschlagsstoffteilchen in der Bindemittelgrundmasse so verteilt sind, daß die kürzeste Entfernung zwischen zwei benachbarten Teilchen 1-6 mm beträgt und die Strukturtiefe der Zuschlagsstoffteilchen in der Bindemittelgrundmasse zwischen 1 und 5 mm beträgt.

2. Straßenbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die kleinste Entfernung zwischen irgendwelchen benachbarten Teilchen in der Oberfläche zwischen 1 und 4- mm beträgt.

3. Straßenoberfläche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturtiefe der Zuschlagsstoffteilchen in der Bindemittelgrundmasse zwischen 1 und 3 rom beträgt.

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4. Straßenbelag nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß die einzelnen Zuschlagsstoffteilchen von solcher Größe sind, daß sie von einem British Standard 1/4· inch Sieb zurückgehalten werden, und daß sie ein British Standard 1/2 inch Sieb passieren können.

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