DE2750711A1 - Reflektierender betonkoerper, verfahren zu dessen herstellung und verwendung desselben - Google Patents

Reflektierender betonkoerper, verfahren zu dessen herstellung und verwendung desselben

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DE2750711A1 DE19772750711 DE2750711A DE2750711A1 DE 2750711 A1 DE2750711 A1 DE 2750711A1 DE 19772750711 DE19772750711 DE 19772750711 DE 2750711 A DE2750711 A DE 2750711A DE 2750711 A1 DE2750711 A1 DE 2750711A1
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Description

Fall 1 BRD
Dipl-lng.P.Wk*
Γ>. Y. Sdimbd-Kowarzk
DipL-lng. G. Donnenbaqi Or. P. Weinhold, Dr. D. GwJeI
.39
Institut für Privatwirtschaft, Gschwend & Stadler,
St. Gallen (Schweiz)
Reflektierender Betonkörper, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung desselben
6.10.77/Dr.PB/z
80S831/0577
-r -
6-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen reflektierenden Betonkörper, ein Verfahren zu dessen Herstellung und seine Verwendung für reflektierende Markierungen auf Strassenbelägen.
Sicherheit im Strassenverkehr ist eine immer häufiger erhobene Forderung unserer Zeit. Helle Fahrbahnen werden vom Autofahrer ermüdungsfreier befahren, was
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die Unfallgefahr herabsetzt. Das gilt auch für ausreichende Reflex-Markierungen, welche bei Anstrahlung durch die Autoscheinwerfer reflektieren. In der Schweiz werden überwiegend zwei Arten von Strassen-Belägen verwendet, nämlich schwarze Asphaltbeläge und Betonbeläge.
Schwarze Asphaltbeläge stellen ein Gemenge von erwärmten Bitumen und Kies-Sand-Split dar. Nach dem Einbau müssen die Beläge durch Walzen verdichtet werden. Anfänglich sind Asphaltbeläge schwarz, hellen sich aber im Laufe der Jahre etwas auf und werden schwarz-grau. Bei Regen sind sie schwarz.
Beton ist eine Mischung von Portlandzement, Kies, Sand und Wasser, welche nach der Mischung chemisch erhärtet und einen Baustoff bildet. Die Farbe ist weiss, im Alter wird der Betonbelag weiss-grau. In der Nacht und bei Regen bleibt er hellgrau. Der Aufhellungsgrad eines Beton-Strassenbelages ist ungefähr doppelt so hoch wie derjenige eines Asphalt-Belages·. Der Betonbelag hat eine 3- bis 4-mal höhere Lebensdauer als der Asphaltbelag. Dementsprechend sind die Unterhaltskosten gegenüber dem Asphaltbelag wesentlich geringer. Andererseits sind die Einbaukosten eines Betonbelages wesentlich höher, doch lohnt sich der Mehraufwand, weshalb heute im Bau von Autobahnen ausschliesslich Betonbeläge zur Ausführung kommen.
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— *.<" —
Zur Markierung von Mittel-Leitlinien, Rand-Linien und Fussgängerstreifen werden vielfach reflektierende Signalfarben verwendet. Dabei kann man so vorgehen, dass man mittels einer Spritzmaschine ein Lackbindemittel auf den Strassenbelag aufbringt und gleichzeitig mit feinen Glaskugeln bestreut. Nach genügender Trocknung können die so hergestellten Markierungen befahren werden. Bei Anstrahlung durch das Scheinwerferlicht eines Fahrzeuges leuchten sie hell auf und sind in der Nacht gut sichtbar. Der Nachteil besteht darin, dass die Lebensdauer der so hergestellten Markierungen beschränkt ist und dass sie je nach Beanspruchung der Fahrbahn in regelmässigen Abständen erneuert werden müssen. Die Kosten für die immer wiederkehrende Erneuerung sind beträchtlich, wenn man die relativ kurze Lebensdauer der so hergestellten Markierungen in Betracht zieht. Seit Jahren ist man daher auf der Suche nach Dauerlösungen.
Ferner sind die besonders in der Schweiz und in England hergestellten Signalnägel bekannt, welche in den Beton- oder Asphaltbelag eingebaut werden. Bei einer Ausführungsform handelt es sich um ein Gebilde aus Elektro-Stahlguss, welches auf zwei Seiten in Pressmasse gefasste Linsensysteme enthält. Bei einer anderen Ausführungsform handelt es sich um ein Guss-Formstück mit einem ein- gebauten Gummiteil, welcher auf beiden Seiten je 2 Reflex-
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Linsen enthält. Beim Ueberfahren dieser letzteren Signalnägel wird der Gummiteil vom Gewicht des Fahrzeuges nach unten gedrückt; dabei werden die Linsen jedesmal von Staub und Schmutz gereinigt. Die Reflexwirkung beider Arten von Signalnägeln ist sehr gut, doch haben beide Produkte den grossen Nachteil, dass sie 1 bis 2 .cm aus dem Strassenbelag herausragen. Für Fahrzeuge mit grösserer Geschwindigkeit, besonders bei Vereisung im Winter, stellen diese Signalnägel eine Gefahr dar. Bei der Schneeräumung können die Signalnägel aus der Verankerung im Strassenbelag gerissen werden.
Es hat sich nun gezeigt, dass Dauer-Reflexmarkierungen aus Hartbeton hergestellt und in Strassenbeläge, vorzugsweise Beton-Strassenbeläge, eingebaut wer-, den können.
Der erfindungsgemässe reflektierende Betonkörper
ist dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens teilweise aus reflektierendem Beton besteht, welch letzterer Portlandzement, einen harten Füllstoff, ein Pigment und Kristallglaskugeln E enthält, wobei der Brechungsindex des Füllstoffes mindestens annähernd gleich ist wie der Brechungsindex der Kristallglaskugeln, die Partikelgrösse des Füllstoffes kleiner ist als diejenige der Kristallglaskugeln und die Kristallglaskugeln an der Oberfläche der Schicht aus reflektierendem Beton etwa zur
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Hälfte freiliegen.
Vorzugsweise enthält der reflektierende Beton a) weissen Portlandzement, b) einen harten weissen Füllstoff, insbesondere Quarzmehl, c) ein weisses Pigment, insbesondere Titandioxyd (Rutil),, und d) farblose Glaskugeln, da dann die Reflexionswirkung am besten ist. Man kann aber auch farbigen Portlandzement, einen farbigen Füllstoff, ein farbiges Pigment und farbige Glaskugeln verwenden.
Der Betonkörper kann z.B. einen Grundkörper A aus normalem grauem Beton aufweisen, der mindestens teilweise mit einer Schicht aus reflektierendem Beton B überzogen ist, die im allgemeinen 8 bis 10 mm dick ist. Der Füllstoff ist vorzugsweise Quarzmehl mit der trigonal trapezoedrischen Kristallstruktur von ß-Quarz, mit einer Partikelgrcsse von bis zu 0,5 mm, insbesondere bis zu 0,2 mm, und mit einem Brechungsindex von mindestens 1,2, insbesondere 1,55·
Die Kristallglaskugeln haben vorzugsweise einen Durchmesser von 0,2 bis 0,6 mm, insbesondere 0,3 mm, und einen Brechungsindex von mindestens 1,2, insbesondere 1,55. Wenn man das bevorzugte Pigment, nämlich Titandioxyd (Rutil) verwendet, kann man eine zusätzliche Aufhellung des weissen Portlandzementes erzielen. Titandioxyd zeigt für sich allein bei einem Beobachtungswinkel von 20 Grad, wie er bei der Prüfung von Rückstrah-
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lern zur Anwendung kommt, einen um 15 % höheren Rückstrahlwert als z.B. Magnesiumoxyd. Dieser Wert rührt davon her, dass die Spiegelreflexionskomponente bei Titandioxyd höher ist als bei Magnesiumoxyd. Der Zusatz von Titandioxyd, bezogen auf die Portland-Zement-Menge, sollte 5 % nicht übersteigen.
Durch Pressen der reflektierenden Betonkörper
bei einem Druck von circa 300 kg/cm wird eine sehr kompakte Verbindung zwischen den Kristallglaskugeln, dem Portlandzement, dem Füllstoff und dem Pigment erzielt. Der reflektierende Beton wird vor dem Pressen in der Regel vibriert, so dass in einer Schicht aus reflektierendem Beton von ca. 10 mm Dicke ca. AO bis 50 gleichmassig gepackte Schichten von Kristallglaskugeln vorhanden sind. Das hat-den Vorteil, dass bei Abnützung der obersten Schicht von Glaskugeln sofort die nächste Schicht freigelegt wird.
Die erfindungsgemässen reflektierenden Betonkörper sind sehr wetterbeständig und lassen sich einfach herstellen und leicht in Beton-Strassenbeläge einsetzen. Sie können durch Massenfabrikation auf automatischen und halbautomatischen Fabrikationsanlagen erzeugt werden. Normalerweise werden Platten von 3 bis k cm Dicke hergestellt. Man kann aber auch Rundkörper, z.B. Röhren, im Schleuderguss- oder Pressverfahren herstellen. Für
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die Herstellung von Leitlinien oder Randlinien können z.B. Platten in einer Breite von ca. 10 cm verwendet
werden, die aneinandergereiht oder in Abständen als Markierungen in Beton-Strassenbeläge eingesetzt werden.
Die Platten werden dabei zweckmässig flach und eben in den Strassenbelag eingebaut, so dass keine vorstehenden Teile unerwünschte Schläge auf darüberfahrende Fahrzeuge bewirken.
Messungen von weissem reflektierendem Beton haben ergeben, dass das Rückstrahlvermögen sich bei einem Licht-Einfallswinkel von 0 bis 50 Grad nicht wesentlich verändert. Dabei hat sich gezeigt, dass dajs Rückstrahlvermögen von trockenem reflektierendem Beton 75mal stärker ist
trockenem als das Rückstrahlvermögen von /grauem Beton. In nassem Zustand reflektiert der reflektierende Beton noch 42mal stärker als normaler grauer Beton. Der Verlust an Rückstrahlvermögen in nassem Zustand richtet sich weitgehend nach der Art der Benetzung.
Die Schicht aus reflektierendem Beton kann z.B.
die folgende Zusammensetzung haben:
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Bereich vorzugsweise Kristallglaskugeln 50 bis 70 % 60 %
Trigonal trapezoedrisches
Quarzmehl, Brechungsindex 1,55 10 bis 30 Ü 20 % Weisser Portlandzement 15 bis 25 K 18 % Titandioxyd 1,5 bis 1,5 % 2 %
100 %
Bei der Herstellung eines erfindungsgemässen reflektierenden Betonkörpers kann man folgendermassen vorgehen: Die Mischung der obigen Komponenten wird zuerst in trockenem Zustand in einem Zwangsmischer gründlich vermischt und dann die erforderliche Menge Wasser zugegeben, bis ein schwer fliessender Mörtel entsteht. Dieser wird bei Herstellung von Platten auf Platten-Fabrikationsmaschinen in einer Dicke von ca. 10 mm in die Stahlforan eingefüllt. Die Stahlform kann mit einer Einlage aus Gummi oder einem wasserabstossenden Kunststoff versehen sein. Dann wird die Form gründlich vibriert, wobei sich am Boden der Form die im Mörtel enthaltenen Glaskugeln gleichmässig anordnen. Darauf :*ird grauer Normal-Beton (Kern-Beton) in die Form eingefüllt und nochmals kräftig vibriert und bei 300 kg
pro cm gepresst. Die Platten können sofort aus der Form genommen und aufgestellt gelagert werden. Die volle Aushärtungszeit beträgt 29 bis 30 Tage.
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Die so ausgeschalten Platten zeigen noch keinerlei Reflexwirkung, weil das Zement-Gemisch die oberste Lage der Glaskugeln noch zudeckt (Punkt C der Zeichnung). Nun werden die Platten oder Formstücke in eine 9#ige Lösung von Phosphorsäure eingelegt. Diese ätzt die Oberfläche des weissen Zementes an. Die Dauer der Anätzung der Oberfläche hängt vom Durchmesser der Kristallglaskugeln ab. Durch die Anätzung soll die Oberfläche so freigelegt werden, dass die oberste Schicht der Glaskugeln E noch zu gut 50 % im Beton verankert ist, wie in der Zeichnung bei D gezeigt. Bei einer Aetzdauer von ca. 1*J bis 15 Minuten ist bei Kristallglaskugeln mit einem Durchmesser von 0,3 mm die Oberfläche so freigelegt, dass die obersten Glaskugeln zu gut 50 % noch im Beton verankert sind. Bei Kristallglaskugeln mit einem Durchmesser von 0,6 mm dauert die·Freilegung der Oberfläche etwa doppelt so lang. Die Platten werden unter fliessendem Wasser und mittels einer harten Bürste von Zementrückständen gereinigt. Die Reflex-Schicht kann jetzt ihre Wirksamkeit entfalten (Punkt F der Zeichnung), indem sie in der Lage ist, einfallendes Licht eines Autoscheinwerfers zurückzustrahlen, wobei sich für einen im Strassenbelag einmontierten reflektierenden Betonkörper bei einem Lichteinfallswinkel von 20 Grad eine optimale Rückstrahlung ergibt. Aber auch bei einem Lichteinfalls-
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winkel von beispielsweise 50 Grad ergeben sich ausgezeichnete Resultate. Das besagt, dass das Material auch aufrecht stehend ein ausgezeichnetes Rückstrahlvermögen zeigt.
Die erfindungsgemässen reflektierenden Betonkörper haben eine sehr gute Prostbeständigkeit sowie Biegezug- und Druckfestigkeit. Sie eignen sich u.a. für folgende Anwendungsbereiche:
a) Strassenverkehr:
Leitlinien im Strassenbelag, Radfahrerstreifen im Strassenbelag, Pussgängerstreifen im Strassenbelag, Randsteine, Rinnsteine, Signalpfosten, Kurven-Pfosten, Trottoir-Einfassungen, Markierungssteine vor Bahnübergängen, Markierung in Strassen- und Bahn-Tunnels, Markierungen an Brücken, Markierungen für Kanzeln der Verkehrspolizei, tragbare Mar-kierungssteine für Baustellen und Unfallstellen.
b) Eisenbahnverkehr:
Markierung von Fahrnetz-Signaleni Strecken-Signalen, Weichensignalen, Markierung von Bahnübergängen und Tunnel-Eingängen.
c) Schiffsverkehr:
Markierung von Hafenpfeilern, Brückenpfeilern, Hafendämmen, Landungsstegen, Landeplätzen.
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d) Luftverkehr:
Markierung von Landepisten und Rollwegen, Kennzeichnung von Plugplätzen im Militärbereich (Nachtlandungen auf unbeleuchteten Pisten, wobei die Reflex-Beton-Markierungen nur für den Piloter.' im Scheinwerferlicht des Plugzeuges sichtbar sind), Markierungen von Gefahrenzonen.
e) Werbe- und Dekorationszwecke; unter Anwendung einer ortsfesten Lichtquelle oder aber einer rotierenden Lichtquelle für intermittierendes Aufleuchten des reflektierenden Betonkörpers.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    I)) Reflektierender Betonkörper, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens teilweise aus reflektierendem Beton besteht, welch letzterer Portlandzement, einen harten Füllstoff, ein Pigment und Kristallglaskugeln (E) enthält, wobei der Brechungsindex des Füllstoffes mindestens annähernd gleich ist wie der Brechungsindex der Kristallglaskugeln, die Pärtikelgrösse des Füllstoffes kleiner ist als diejenige der Kristallglaskugeln und die Kristallglaskugeln an der Oberfläche der Schicht aus reflektierendem Beton etwa zur Hälfte freiliegen.
    2) Reflektierender Betonkörper nach Anspruch
    1, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Grundkörper (A) aus normalem grauem'Beton aufweist, der mindestens teilweise mit einer Schicht (B) aus reflektierendem Beton überzogen ist.
    3) Reflektierender Betonkörper nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er weissen Portlandzement enthält.
    4) Reflektierender Betonkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff Quarzmehl mit der trigonal trapezoedrischen Kristallstruktur von ß-Quarz und mit einem Brechungsindex von 1,55 ist.
    5) Reflektierender Betonkörper nach An- , spruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment
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    Titandioxyd (Rutil) ist.
    6) Reflektierender Betonkörper nach
    Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er farbigen Portlandzement enthält.
    7) Reflektierender Betonkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallglaskugeln einen Durchmesser von mindestens 0,2 mm haben.
    8) Reflektierender Betonkörper nach einem der
    Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallglaskugeln farblos sind.
    9) Reflektierender Betonkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallglaskugeln farbig sind.
    10) "Verfahren zur Herstellung eines reflektierenden Betonkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man a) den Portlandzement, den Füllstoff, das Pigment und die Kristallglaskugeln in trockenem Zustand gründlich vermischt, so viel Wasser zusetzt, dass ein schwer fliessender Mörtel entsteht, diesen Mörtel in einer ca. 10 mm dicken Schicht in eine Form füllt, die gefüllte Form gründlich vibriert, darauf gegebenenfalls normalen grauen Beton in die Form füllt, nochmals kräftig vibriert und den Betonkörper presst oder b) den erwähnten dickflüssigen Mörtel in eine röhrenförmige Hohlform einfüllt
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    und im Schleudergussverfahren verformt und c) den Betonkörper aus der Form nimmt und aushärten lässt und danach die Oberfläche der Kristallglaskugeln durch Aetzen mit einer Säure freilegt.
    11) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man die Betonkörper bei einem Druck von ca.
    300 kg/cm presst.
    12) Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass man als Säure Phosphorsäure verv/endet.
    13) Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis
    12, dadurch gekennzeichnet, dass man weissen Portlandzement verwendet.
    I1I) Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man als Füllstoff Quarzmehl mit der trigonal trapezoedrischen Kristallstruktur von 0-Quarz und mit einem Brechungsindex von 1,55 verwendet.
    15) Verfahren nach Anspruch 13 oder I1I, dadurch gekennzeichnet, dass man als Pigment Titandioxyd (Rutil) verwendet.
    16) Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man farbigen Portlandzement verwendet.
    17) Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass man Kristallglaskugeln mit ei-
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    nem Durchmesser von mindestens 0,3 mm verv/endet.
    l8) Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass man farblose Kristallglaskugeln verwendet.
    19) Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass man farbige Kristallglaskugeln verwendet.
    20) Verwendung des reflektierenden Betonkörpers nach Anspruch 1 .für reflektierende Markierungen, insbesondere im Strassenverkehr, oder für Werbe- und Dekorationszwecke unter Anwendung einer ortsfesten oder rotierenden Lichtquelle.
    21) Verwendung nach Anspruch 20 eines reflektierenden Betonkörpers nach einem der Ansprüche 2 bis 9·
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DE2750711A 1976-11-19 1977-11-12 Reflektierender Betonkörper und Verfahren zu dessen Herstellung Expired DE2750711C2 (de)

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