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Kunststoffbelag mit griffig bleibender
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Oberfläche Die Erfindung betrifft einen Fahrbahnbelag, auf der Basis
von Reaktionskunststoffen und Füllstoffen, wie Sand, Splitt, Kies. Als Reaktionskunststoffe
werden flüssige, kalthärtende Ein- und/oder Zweikomponenten-Reaktionsstoffe eingesetzt.
Dies können z.B. Epoxide, Teer-Epoxide, ungesättigte Polyester, Methylmethacrylate
u.a. sein.
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Die Füllstoffe werden im wesentlichen als Mischungen aus Sand und
Splitt in die als Bindemittel dienenden Reaktionskunststoffe eingesetzt.
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Auf stark befahrenen Straßen, wie Autobahnen, entstehen durch das
überrollen der Fahrzeugreifen in den Fahrbahndecken partiell, linear oder sogar
vollflächig Vertiefungen. In diesen Bereichen staut sich bei Regen das Oberflächenwasser,
und es komnt zu dem gefürchteten Aquaplaning-Effekt. Ferner wird durch die Fahrzeugreifen
ein Abrieb auf der Fahrbahndecke erzeugt und hierdurch ihre Oberflächentextur
verändert
und als weitere Folge ihre Griffigkeit verringert.
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Die Oberflächenrauhigkeit von Fahrbahndecken wird als Griffigkeit
bezeichnet, die in Gleitbeiwerten gemessen wird.
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Die Messung wird im allgemeinen mit einem Pendelmeßgerät (SRT-Gerät)
in Kombination mit einem Ausflußmeßgerät vorgenommen. Für hohe Geschwindigkeiten
liefert diese Meßmethode keine aussagekräftigen Werte. Daher wird hierfür meist
ein anderes Verfahren, die Messung mit einem besonderen Schlepprad, durchgeführt.
Dies wird von einem Kraftfahrzeug als fünftes Rad mitgeführt und ist mit einer eigenen
Bremse ausgerüstet. Diese Messung wird unter festgelegten Versuchsbedingungen auf
nasser Fahrbahnoberfläche durchgeführt.
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Die zulässigen Gleitbeiwerte liegen je nach den zu erwartenden Fahrgeschwindigkeiten
zwischen 0,26 und 0,42. Werden die jeweils gültigen Grenzwerte unterschritten, müssen
Maßnahmen zur Verbesserung der Verkehrssicherheit getroffen werden.
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Durch vollflächiges Überbauen bzw. partielles Ausbessern der beschädigten
Fahrbahndecken mit ungefülltem oder einem gefüllten Kunststoff, der zusätzlich zur
Erhöhung der Oberflächenrauhigkeit und damit der Griffigkeit mit einem scharfkantigenr
harten Material, vorzugsweise Hartgesteinsplitt,
abgestreut wurde,
wurde versucht, eine verkehrssichere Straße wiederherzustellen und für einen längeren
Zeitraum zu erhalten. Dies gelang jedoch nur so lange wie die Abstreukörner aus
dem Kunststoff herausragten. Sobald sie bis zu seiner Oberfläche abgerieben waren
und der Kunststoff nun mit abgerieben wurde, fiel der Gleitbeiwert unter das zulässige
Maß ab. Dieser Belag erfüllte jetzt nicht mehr die Bedingungen der Verkehrssicherheit
und mußte überarbeitet werden. Dies geschah in der Regel durch die Herstellung einer
neuen Beschichtung. Hieraus folgt, daß der Belag nur so lange hielt, wie die aus
ihm herausragenden Mineralien. Der ungefüllte oder gefüllte Kunststoff diente also
nur als Haftvermittler zwischen dem die Rauhigkeit bringenden Gestein und dem Substrat
bzw. stellte lediglich einen Schutz des Betons vor äußeren Einflüssen dar.
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Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens konnte nur dadurch verbessert
werden, indem der gesamte Querschnitt der Beschichtung, also Abstreumaterial, Bindemittel
und Füllstoff, zur Erhaltung der Griffigkeit bis zum vollständigen Verschleiß der
Beschichtung, herangezogen wurde. Bisherige Versuche, dies mit unterschiedlich harten
mineralischen, metallischen und schlackenartigen Füllstoffen zu erzielen, schlugen
fehl, da auch hier nach dem Abrieb überstehender Körnungen der Gleitbeiwert zusammenbrach.
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Es stellte sich daher die Aufgabe, die obengenannten Nachteile zu
vermeiden und einen Fahrbahnbelag zu schaffen, der widerstandsfähig gegen Witterungseinflüsse
ist und bei hoher Belastung eine gleichbleibende Griffigkeit auch bei fortschreitendem
Abrieb des Belages aufweist.
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Überraschenderweise wird diese Aufgabe durch einen Fahrbalinbelag
gelöst, der zusätzlich zu den Füllstoffen hartspröde hohlraumaufweisende Formkörper
enthält, deren mechanische Beanspruchbarkeit geringer als die des übrigen Fahrbahnbelages
ist.
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Als besonders vorteilhaft hat sich dabei als hohlraumaufweisendes
hartsprödes Material Blähton oder Blähschiefer erwiesen. Mit Blähton bzw. Blähschiefer
bezeichnet man bestimmte Tonmineralien oder Schiefer, bei denen die im ursprünglich
kompakten Zustand befindlichen Teilchen durch thermische Behandlung in großvolumige
hohlraumaufweisende hartspröde Formkörper umgewandelt wurden.
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Weiter eignen sich sehr gut als hohlraumaufweisende hartspröde Formkörper
Glashohlkugeln, die einen Durchmesser von 0,5 bis 5 mm aufweisen sollten. Es können
weiterhin Tonhohlkugeln oder solche hartspröden Materialien zum Einsatz kommen,
die eine geringe Schlagzähigkeit besitzen, deren Inneres hohlraumartig beschaffen
ist oder ein poriges Gefüge aufweisen.
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Die Wirkungsweise der beim erfindungsgemäßen Fahrbahnbelag
eingesetzen
Formkörper läßt sich wie folgt erklären. Nach dem Abrieb der ersten Phase, in der
die Abstreukörnung nahezu die Bindemitteloberfläche erreicht hat, bricht der über
den spröden Materialien oder Hohlkörpern stehende Bindemittelfilm und die Außenhaut
der Hohlkörper unter der mechanischen Belastung zusammen bzw. das spröde Material
wird aus dem Bindemittel entfernt, so daß der vom Hohlkörper oder dem spröden Material
innegehabte Raum im Bindemittel als Vertiefung bzw.
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Rauhtiefe an der Belagsoberfläche erscheint. Gleichzeitig wird der
relative Abstand der oberen Kornkante des Abstreukornes gegenüber der Bindemittelebene
erhöht, so daß das an sich abgefahrene Korn In Abhängigkeit von seiner Einbettungstiefe
ebenfalls zur Erhöhung der Griffigkeit beiträgt.
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Ein zusätzlicher Vorteil dieses Belages sind die durch diese Arbeitsweise
erhaltenen Vertiefungen auf der Belagsoberfläche, die zur Entwässerung der Belagsoberfläche
beitragen, so daß ein Aquaplaning-Effekt im Rahmen der neu erhaltenen Rauhtiefen
vermindert wird.
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Als Bindemittel, in welche die hartspröden hohlraumaufweisenden Formkörper
eingearbeitet sind, dienen die schon eingangs genannten Reaktionskunststoffe.
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Ein so herges-tellter Fahrbahnbelag ist in seinem gesamten Querschnitt
gleichmäßig zusammengesetzt und hat deshalb auch überall gleichmäßige Eigenschaften.
Diese bewirken spätestens nach dem Verschleiß des Abstreumaterials eine gleichbleibende
Griffigkeit des Belages während seiner gesamten Nutzungszeit.
Dadurch
bleiben die Gleitbeiwerte der Belagsoberfläche bis zum völligen Verschleiß des Belages
im Bereich der zulässigen Grenzwerte. Gleichzeitig wird Oberflächenwasser durch
die entstandenen Rauhtiefen aufgenommen bzw.
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abgeführt, wodurch die Entstehung von Aquaplaning eingeschränkt oder
vermieden wird.
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In Figur 1 werden die Abriebphasen eines nach dem Stand der Technik
mit mineralischen Stoffen gefüllten oder abgestreuten Belages dargestellt. Dabei
ist mit 1 der mineralische Füllstoff und mit 2 das Bindemittel bezeichnet.
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Figur 2 zeigt den Einsatz der hartspröden hohlkugelartigen Formkörper,
wobei mit 1 der mineralische Füllstoff, mit 2 das Bindemittel und mit 3 der hartspröde
Hohlkörper bezeichnet ist.
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In A wird wiederum der Belag unmittelbar nach seiner Herstellung gezeigt,
in B erkennt man den Abrieb der ersten Phase, der zu dem Zustand C führt, in welchem
man die erhaltenen Vertiefungen auf der Belagsoberfläche deutlich erkennt.
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Anhand der folgenden Beispiele sollen die Vorteile des neuen Fahrbahnbelages
näher erläutert werden.
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Beispiel 1 Fahrbahnbelag ca. 10 mm dick a) Vorbehandlung des Untergrundes
z.B. reinigen, sandstrahlen, fräsen b) Grundierung des Betons mit einer niedrig-viskosen,
lösungsmittelfreien Epoxidformulierung.
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Verbrauch: ca. 400 g/m2 c) Einbau eines Epoxidharz-Mörtels in die
noch nicht ausreagierte Grundierung.
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Verbrauch: ca. 23 kp/m2 Dieser Mörtel hat folgende Zusammensetzung;
10 Gew.-Teile Epoxidharz mit Härterkomponente 30 Gew.-Teile Quarzsand Körnung 0
- 0,3 mm 20 Gew.-Teile Quarzsand Körnung 0,3 - 0,7 mm 20 Gew.-Teile Quarzsand Körnung
1,0 - 3,0 mm und als hartspröder hohlraumaufweisender Formkörper 20 Gew.-Teile Blähton
Körnung 1,6 - 3,0 mm 110 Gew.-Teile Es wird ein befahrbarer, ebener Belag erhalten,
der durch seine Feinrauhigkeit einen guten Gleitbeiwert besitzt.
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Beispiel 2 Fahrbahnbelag ca. 5 mm dick a) Untergrund-Vorbereitung
je nach Zustand des Betons.
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b) Manuelles oder maschinelles Auftragen eines Epoxidharz-Härtergemisches.
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Verbrauch: ca. 1,5 kp/m2 c) Einstreuen (manuell oder maschinell)
eines Füllstoffgemisches, bestehend aus einer Mischung von Splitt der Körnung 2
bis 5 mm und als hartspröde hohlraumaufweisende Formkörper Hohlglaskugeln mit einem
Durchmesser von 2 mm im Verhält-2 nis 1 : 1 (ca. 10 kp/cm2), in das noch nicht erhärtete
Bindemittel.
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d) Entfernen des überschüssigen, lose aufliegenden Füllstoffgemisches
durch Abkehren oder Absaugen vom erhärteten Belag.
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2 e) überspritzen des Belages mit ca. 400 g/m2 des unter 2. b) genannten
Bindemittels (Xopfspritzung) - wenn erforderlich.
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Es wird ein ebener, befahrbarer Belag mit hoher Grobrauhigkeit erhalten.
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Beispiel 3 Fahrbahnbelag ca. 5 mm dick a) Untergrund-Vorbehandlung
je nach Zustand des Betons.
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b) Manuelles oder maschinelles Auftragen eines fließfähigen Feinmörtels,
bestehend aus 1 Teil Epoxidharz-Härtergemisch und 1 Teil Quarzsand der Körnung 0,1
bis 0,3 mm 2 in einer Menge von ca. 1,5 kp/m c) Einstreuen (manuell oder maschinell)
eines Füllstoffgemisches, bestehend aus einer Mischung von Splitt der Körnung 2
bis 5 mm und als hartspröde hohlraumaufweisende Formkörper Hohlglaskugeln mit einem
Durchmesser von 2 mm im Verhältnis 1 : 1 (ca. 10 kp/m2) in das noch nicht erhärtete
Bindemittel.
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d) Entfernen des überschüssigen, lose aufliegenden Füllstoffgemisches
durch Abkehren oder Absaugen vom erhärteten Belag.
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2 e) Uberspritzen des Belages mit ca. 400 gXm2 des unter 2, b) genannten
Bindemittels (Kopfspritzung) - wenn erforderl ich.
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Es wird ein ebener, befahrbarer Belag mit hoher Grobrauhigkeit erhalten.