DE4114507C2 - Schalldämmende Überbrückung von Dehnungsfugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überbrückungskonstruktion für Dehnungsfugen in Brücken, Parkdecks oder dergleichen Bauwerken, bei denen mindestens ein nach oben offener Fugenkanal durch zwei seitliche Metallprofile und einen den Abstand der Metallprofile überbrückenden, unteren Dehnungsstreifen aus nachgiebig elastischem Werkstoff gebildet ist, wobei zur Schalldämmung in den Fugenkanal ein rückstellfähiges Elastomersystem eingebracht ist, welches den Fugenkanal in seinem oberen Bereich ausfüllt.

Überbrückungskonstruktionen von Dehnungsfugen in Brücken, Parkdecks oder dergleichen Bauwerken verursachen durch den Abrollvorgang von Fahrzeugreifen Schallemissionen, die ihrer Intensität und Frequenzverteilung nach häufig eine starke Lärmbelästigung für die Anwohner solcher Bauwerke darstellen.

Die meisten Überbrückungskonstruktionen bestehen nach dem Stand der Technik aus zwei, quer zur Fahrbahnlängsrichtung verlaufenden metallischen Randprofilen und gegebenenfalls einer beliebigen Anzahl dazwischenliegender, parallel verlaufender, metallischer Mittelprofile, wobei der durch die Randprofile bzw. durch ein Randprofil und ein Mittelprofil gebildete Spalt mittels eines unterhalb der Profiloberkante angeordneten Dehnungsstreifens aus elastisch nachgiebigem Werkstoff abgedichtet ist, so daß solche Überbrückungskonstruktionen mindestens einen quer zur Fahrbahnlängsrichtung verlaufenden, oben offenen Kanal aufweisen, der seitlich durch die vertikalen Flächen der metallischen Profile und unten durch den Dehnungsstreifen aus elastisch nachgiebigem Werkstoff begrenzt wird.

Eine Überbrückungskonstruktion der eingangs genannten Art ist aus der GB 10 51 882 A bekannt. Die bekannte Überbrückungskonstruktion besteht aus einem Einsatz aus Gummi oder einem anderen flexiblen Material in der Dehnungsfuge, der an seiner Unterseite gewölbt verläuft und mit Verstärkungslagen ausgestattet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überbrückungskonstruktion für Dehnungsfugen verfügbar zu machen, mit der sich die Schallemissionen entscheidend reduzieren lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Überbrückungskonstruktion erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Dehnungsstreifens mindestens ein hohles, sich in Längsrichtung des Fugenkanals erstreckendes, mindestens eine Öffnung zur Umgebung aufweisendes Strukturschaumprofil mit Vorspannung eingesetzt ist, welches oberseitig derart gestaltet ist, daß der Raum des Fugenkanals oberhalb des Strukturschaumprofils auch bei Verbreiterung und Verengung der Dehnfuge im wesentlichen volumenkonstant bleibt; und daß der Raum des Fugenkanals oberhalb des Strukturschaumprofils mit einer dauerelastischen Vergußmasse ausgefüllt ist.

Die genannten Metallprofile können zwei Randprofile oder ein Randprofil und ein Mittelprofil oder zwei Mittelprofile sein, die Strukturschaumprofile können geschlossenzellige oder partiell geschlossenzellige Struktur haben. Bei der Erfindung ist der obere Raum des Fugenkanals mit einem rückstellfähigen Elastomersystem derart ausgefüllt, daß die funktionsbedingte Volumenänderung des Fugenkanals weitgehend kompensiert wird, damit sich die Zug- und Druckkräfte an den Grenzflächen zwischen den metallischen Profilen und dem den Fugenkanal ausfüllenden, rückstellfähigen Elastomersystem in Grenzen halten und auf der Fahrbahnoberfläche keine zu einer Schallemission Veranlassung gebenden Verformungen auftreten.

Vorzugsweise reicht die dauerelastische Vergußmasse zumindest teilweise über die angrenzenden Oberseiten der Metallprofile.

Werden die hohlraumbildenden Strukturschaumprofile in Mittel­ stellung der Fugenkanäle unter Vorspannung so eingegossen, daß ihr innerer horizontaler Durchmesser in einer dieser Mittelstel­ lung entsprechenden Weise verkleinert ist, dann werden die Volu­ menänderungen infolge der Verbreiterung bzw. Verengung des Fugen­ kanals bei richtiger Abstimmung zwischen Profil und Spaltänderung soweit kompensiert, daß die Verformungen der darüberliegenden dauerelastischen Vergußmasse so gering sind, daß daraus keine stö­ rende Schallemission mehr herrührt.

Der Verbund zwischen dem rückstellfähigen Elastomersystem und den angrenzenden metallischen Profilen muß trotz der Wechselbe­ anspruchung durch das häufige Überrollen mit unterschiedlichen Radlasten für einen für Verschleißteile im Straßenbau üblichen Zeitraum erhalten bleiben. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise vorgesehen, daß einerseits das rückstellfähige Elastomersystem zur senkrechten Achse spiegelbildlich aufgebaut ist, um eine symetrische Krafteinleitung sicher zu stellen, und daß anderer­ seits das rückstellfähige Elastomersystem so ausgebildet ist, daß die dauerelastische Vergußmasse die angrenzenden, horizon­ talen Oberflächen der metallischen Profile zumindest teilweise überdeckt, um die mechanische Beanspruchung des Elastomersystems im Bereich der Profilvorderkanten herabzusetzen, wobei der ela­ stische Verguß fallweise in einer, die Profilvorderkanten über­ deckenden Weise, durch Einlagen aus Metall, Kunststoff, Glas etc. in Form von Matten, Rovings oder Gewebe verstärkt wird.

Hohlraumbildende Strukturschaumprofile im Sinne der vorliegenden Erfindung bestehen vorzugsweise aus Naturkautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Acryl-Nitril-Kautschuk, Chloropren, Silikon oder deren Mischpoly­ merisaten, wie sie unter dem Oberbegriff "Moosgummi" in Form von Zellkautschuk, Zellpolyethylen etc. im Handel sind. Die erfin­ dungsgemäßen Schaumstoffhohlraumprofile haben einen derartigen Querschnitt, daß sich ihre Oberseite bei sich erweiternder Dehnungsfuge mindestens bereichs­ weise anhebt und bei sich verengender Dehnungsfuge ab­ senkt, also die Formänderung des Hohlraumprofils so stattfindet, daß die Volumenänderung im darüber befind­ lichen, mit Vergußmasse ausgefüllten Fugenkanal im we­ sentlichen kompensiert wird. Besonders bevorzugt haben die Schaumstoffhohlraumprofile einen Querschnitt gemäß Fig. 1 oder 2 mit einer konkaven (9) oder polykonkaven (10) Oberseite und einer konvexen (11) oder bikonkaven (12) Unterseite oder sind Bündel aus einzelnen Moosgummi­ schläuchen mit rundem oder polygonem Querschnitt, vor­ zugsweise unterschiedlichen Durchmessers und unter­ schiedlicher Wandstärke, vorgesehen. Die hohl­ raumbildenden Strukturschaumprofile bzw. Strukturschaumprofil­ systeme können untereinander mittels Klebstoffen fixiert und ggf. an ihrer Oberfläche mit einem Haftvermittler versehen sein, um eine optimale Adhäsion zwischen diesen Profilen und der sie umgebenden dauerelastischen Vergußmasse sicher zu stellen. Vorzugsweise haben die Schaumstoffhohlprofile an beiden Endseiten offene Enden, wie sie durch Abschneiden ent­ stehen.

Das rückstellfähige Elastomersystem kann über die horizontalen Oberflächen der metallischen Profile hinausgehend einen Teil des angrenzenden Betons oder Polymerbetons (13) bzw. der angrenzenden Schwarzdecke überdecken, um darunterliegende vertikale Stöße (14) abzudichten. Die dauerelastische Vergußmasse muß daher neben ei­ ner guten Metallhaftung auch eine gute Haftung an im Straßen­ und Brückenbau verwendeten Polymerbetonen und bituminösen Bau­ stoffen aufweisen, sowie auf den auf Stahlprofilen ggf, vorhan­ denen Korrosionsschutzbeschichtungen auf Zinkstaubbasis.

Die dauerelastischen Vergußmassen im Sinne der vorlie­ genden Erfindung können bestehen aus weichmacherfreien kalt- oder warmhärtenden 2-K-Epoxid-Systemen, 2-K-Poly­ urethan-Systemen oder 2-K Epoxid/Polyurethan-Systemen auf der Basis amino- und/oder polyaminoamidfunktioneller Härter, die in der Harzkomponente flüssige blockierte Isocyanatprepolymere und/oder flüssige elastomermodifi­ zierte Epoxide sowie in der Härterkomponente fallweise flüssige animofunktionelle Kautschuke enthalten. Diese Polymersysteme können darüberhinaus Beschleuniger nach dem Stand der Technik, insbesondere mercaptofunktionelle Beschleuniger, ent­ halten.

Als elastomermodifizierte Epoxide im Sinne der vorliegenden Er­ findung sind flüssige Epoxide mit einer mittleren Funktionali­ tät von mindestens zwei und einem Elastomergehalt von 10-50 m.-%, vorzugsweise mit einem solchen von 20-40 m.-%, zu verstehen. Die Epoxidgruppen können endständig und/oder in der Seitenkette des Moleküls angeordnet sein. Der elastomere Strukturanteil dieser flexibilisierten Epoxide besteht aus Polyenen, Dienmischpolymeren und Polyurethanen, vorzugsweise aus Polybutadien, Butadien-Styrol­ oder Butadien-Acrylnitril-Mischpolymeren.

Unter aminofunktionellen Kautschuken sind flüssige Polyene oder Dienmischpolymere mit mindestens 2 primären oder sekundären Amino­ gruppen im mittleren Molekül, vorzugsweise aminofunktionelle Poly­ butadiene, Butadien-Styrol- oder Butadien-Acrylnitril-Mischpoly­ mere zu verstehen. Die Aminogruppen können endständig und/oder in der Seitenkette des Moleküls angeordnet sein. Der Gehalt derarti­ ger aminofunktioneller Kautschuke an den erfindungsgemäßen dauer­ elastischen Vergußmassen ist auf maximal 20 m.-% begrenzt.

Unter mercaptofunktionellen Beschleunigern sind vorzugsweise hy­ droxylgruppenhaltige aliphatische Polymercaptane mit einer Funk­ tionalität von mindestens 3 zu verstehen, wie sie zum Beispiel unter der Bezeichnung Capcure und Umbrelink im Handel sind. Die Konzentration solcher mercaptofunktioneller Beschleuniger beträgt bei der erfindungsgemäßen dauerelastischen Vergußmasse maximal 20 m.-% und bleibt bei der stöchiometrischen Berechnung des Harz/Härter-Systems außer Ansatz. Größere Beschleunigerkonzen­ trationen führen zu einem überproportionalen Abfall der mecha­ nischen Eigenschaften des dauerelastischen Vergusses im Ver­ gleich zu der damit verbundenen Erhöhung der Elastizität. Ent­ hält die Harzkomponente neben elastifizierten Epoxiden blok­ kierte Isocyanatprepolymere, ist der Gehalt an Polymercaptan­ harzen an der dauerelastischen Vergußmasse auf 10 m.-% be­ schränkt.

Die dauerelastische Vergußmasse kann zur Erhöhung der Konsistenz Stellmittel enthalten in einer Menge von maxi­ mal 5 Teilen bezogen auf 100 Teile Harz plus Härter, vor­ zugsweise in einer Menge von 1 bis 3 Teilen, damit diese bei ihrer Einbringung wegen des üblicherweise in Fugenlängs­ richtung vorliegenden Gefälles nicht abläuft. Als Stellmittel werden faserförmige Produkte mit einer Faserlänge von 1-10 mm eingesetzt, in Form von Mineral-, Kunststoff- oder Metallfasern, ggf. in Verbindung mit Thixotropiermitteln nach dem Stand der Technik.

Der Aufbau und die Konfiguration der erfindungsgemäßen Dehnungsfugen-Überbrückungskonstruktion wird nachfolgend anhand von zwei bevorzugten, zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: eine erste Ausführungsform einer Dehnungsfugen- Überbrückungskonstruktion im Schnitt rechtwinklig zur Erstreckungsrichtung der Dehnungsfuge;

Fig. 2: eine zweite Ausführungsform der Dehnungsfugen-Über­ brückungskonstruktion im Schnitt wie Fig. 1.

Fig. 3: eine dritte Ausführungsform der Dehnungsfugen-Über­ brückungskonstruktion im Schnitt wie Fig. 1.

Mit 20 ist eine Fahrbahn-Tragkonstruktion bezeichnet, auf der bis zu einem gewissen Abstand von ihrem Ende eine Fahrbahndecke 22 aufgebracht ist. In dem sich so erge­ benden, stufenartigen Raum ist ein metallisches Rand­ profil 1, von unten her und von der der Fahrbahndecke 22 zugewandten Seite her und von etwa dar Hälfte seiner Oberseite her eingebettet in Polymerbeton, angeordnet. Rechts in Fig. 1 ist ein metallisches Mittelprofil 2 dargestellt. Nicht eingezeichnet ist die Auflagerung der Unterseite der Fahrbahn-Tragkonstruktion 20 und der Un­ terseite des Mittelprofils 2 auf Gleit- oder Rollenlagern.

Zwischen der in Fig. 1 nach rechts weisenden Seite des Randprofils 1 und der in Fig. 1 nach links weisenden Seite des Mittelprofils 2 befindet sich eine Dehnungs­ fuge mit einem Fugenkanal 4. Ein Dehnungsstreifen 3 aus nachgiebig elastischem Werkstoff, vorzugsweise einem Kautschukwerkstoff bzw. Gummiwerkstoff, ist mit seinen verdickten Längsrändern in entsprechende, hinter­ schnittene Ausnehmungen im Randprofil 1 und im Mittel­ profil 2 eingefädelt. Der Dehnungsstreifen 3 hat bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 eine nach unten ausgestülpte, im wesentlichen V-förmige und unten abgerundete Gestalt.

Oberhalb des Dehnungsstreifens 3 ist in dem Fugenkanal 4 ein Hohlprofil 6 mit Vorspannung zwischen dem Rand­ profil 1 und dem Mittelprofil 2 eingebaut. Das Hohlpro­ fil 6 hat im wesentlichen eine fünfeckige, zur vertikalen Mittelebene symmetrische Gestalt, wobei zwei Ecken an dem Randprofil 1 bzw. dem Mittelprofil 2 anliegen, die untere, mittige "Ecke" abgerundet ist, die beiden oberen Ecken ein Stück seitlich beabstandet von dem Randprofil 1 bzw. dem Mittelprofil 2 liegen, und der zwischen diesen beiden Ecken befindliche Bereich der Oberseite des Hohlraum­ profils 6 leicht nach unten gewölbt konkav ist. Die an die beiden seitlichen Ecken nach unten anschließenden Bereiche liegen jeweils für ein Stück an dem Dehnungs­ streifen 3 an.

Eine dauerelastische Vergußmasse 5 ist von oben her in den Raum oberhalb des Hohlprofils 6 und hinunterreichend zwischen dem Hohlprofil 6 und dem Randprofil 1 bzw. dem Mittelprofil 2 bis hin zu den beiden seitlichen Ecken des Hohlprofils 6 und überdeckend etwa die Hälfte des Rand­ profils 1 und die Oberseite des Mittelprofils 2 einge­ bracht bzw. aufgebracht. Mit 8 ist beispielsweise ein Einlagengewebe in der Vergußmasse 5 bezeichnet. Es ver­ steht sich, daß die Oberseite der Vergußmasse 5 mit der Oberseite des in Fig. 1 links angrenzenden Polymerbetons und mit der Oberseite der Fahrbahndecke mindestens im wesentlichen fluchtet. Die Grenzfläche zwischen der Ver­ gußmasse 5 und dem Polymerbeton 13 liegt in der in Fig. 1 gezeichneten Weise schräg.

Wenn sich der Fugenkanal 4 bei ansteigender Umgebungs­ temperatur entsprechend dem unteren Doppelpfeil in Fig. 1 verengt, wird das Hohlprofil 6 in Fig. 1 von links und rechts her stärker zusammengedrückt; die konkave Ober­ seite 9 des Hohlprofils 6 wölbt sich stärker nach unten aus. Der mit der Vergußmasse 5 gefüllte Raum oberhalb der Oberseite 9 des Hohlprofils 6 nimmt insbesondere im mittleren Bereich an Höhe zu, so daß zusätzliches Volumen zur Aufnahme der von den Seiten her zusammengeschobenen Vergußmasse 5 entsteht.

Diese Vorgänge spielen sich in umgekehrter Richtung ab, wenn sich der Fugenkanal 4 bei sinkender Umgebungs­ temperatur erweitert.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in erster Linie durch die Gestalt des Dehnungsstreifens 3 und die Gestalt des Hohlprofils 6. Der Dehnungsstreifen 3 hat eine stärker ausgeprägt V-förmige Gestalt mit einer unteren, waage­ rechten Begradigung und leicht nach innen gewölbten, beidseitigen Hauptbereichen. Bei dem Hohlprofil 6 ist die untere Ecke weiter nach unten geführt und nicht mehr ab­ gerundet. Die Oberseite des Hohlprofils 6 weist nebenein­ ander zwei konkave Bereiche auf.

Außerdem ist die Vergußmasse 5 über das Randprofil 1 hinaus bis etwa in die Mitte der Oberseite des Polymer­ betons 13 geführt.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 im wesentlichen da­ durch, daß der Polymerbeton 13 die gesamte Oberseite 7 des Randprofils 1 bedeckt und daß die wesentlich schrä­ ger verlaufende Grenzfläche 24 zwischen der Vergußmasse 5 und dem Polymerbeton unten bereits von der fugenkanal­ seitigen, oberen Ecke des Randprofils 1 aus losgeht.

Alternativ ist es bei allen Ausführungsformen möglich, daß der Polymerbeton 13 die Oberseite 7 des Randprofils 1 mit einer zu der Oberseite 7 des Randprofils 1 im wesentlichen parallelen Oberseite vollständig bedeckt und daß darüber der über das Randprofil 1 reichende Bereich der Vergußmasse 5 kommt.

Abschließend wird darauf hingewiesen, daß es nicht unbe­ dingt erforderlich ist, das Randprofil 1 in der be­ schriebenen Weise in Polymerbeton 13 einzubetten. Viel­ mehr kann das Randprofil 1 auch auf andere Weise mit dem zugeordneten Bauwerk verbunden sein, beispielsweise durch Einbettung in den Beton der Fahrbahn-Tragkonstruk­ tion 20.

Claims (13)

1. Überbrückungskonstruktion für Dehnungsfugen in Brücken, Parkdecks oder dergleichen Bauwerken, bei denen mindestens ein nach oben offener Fugenkanal (4) durch zwei seitliche Metallprofile (1; 2) und einen den Abstand der Metallprofile (1; 2) überbrückenden, unteren Dehnungs­ streifen (3) aus nachgiebig elastischem Werkstoff gebildet ist, wobei zur Schalldämmung in den Fugenkanal (4) ein rückstellfähiges Elastomersystem (5, 6) eingebracht ist, welches den Fugenkanal (4) in seinem oberen Bereich ausfüllt, dadurch gekennzeichnet,
daß oberhalb des Dehnungsstreifens (3) mindestens ein hohles, sich in Längsrichtung des Fugenkanals (4) er­ streckendes, mindestens eine Öffnung zur Umgebung auf­ weisendes Strukturschaumprofil (6) mit Vorspannung ein­ gesetzt ist, welches oberseitig derart gestaltet ist,
daß der Raum des Fugenkanals (4) oberhalb des Struktur­ schaumprofils (6) auch bei Verbreiterung und Verengung der Dehnfuge im wesentlichen volumenkonstant bleibt;
und daß der Raum des Fugenkanals (4) oberhalb des Struk­ turschaumprofils (6) mit einer dauerelastischen Verguß­ masse (5) ausgefüllt ist.

2. Überbrückungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dauerelastische Verguß­ masse in einer die Profilvorderkanten überdeckenden Weise durch Matten, Rovings oder Gewebe (8) aus Metall, Kunst­ stoff oder Glas verstärkt ist.

3. Überbrückungskonstruktion nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hohl­ raumbildenden Strukturschaumprofile Moosgummischläuche aus Naturkautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Acryl-Nitril- Kautschuk, Chloropren, Silikon oder deren Mischpolymeri­ saten sind.

4. Überbrückungskonstruktion nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hohl­ raumbildenden Schaumstoffprofile ein spezifisches Gewicht von 0,2-0,8 g/ml, vorzugsweise ein solches von 0,4-0,6 g/ml, aufweisen.

5. Überbrückungskonstruktion nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hohl­ raumbildenden Strukturschaumprofile eine konkave (9) bzw. polykonkave (10) Oberseite und eine konvexe (11) oder bi­ konkave (12) Unterseite aufweisen.

6. Überbrückungskonstruktion nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hohl­ raumbildenden Strukturschaumprofile Bündel aus einzelnen Moosgummischläuchen mit rundem oder polygonem Querschnitt, vorzugsweise unterschiedlichen Durchmessers und unter­ schiedlicher Wandstärke, darstellen.

7. Überbrückungskonstruktion nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dauer­ elastische Vergußmasse aus einem kalt- oder warmhärtenden 2-K-Epoxid-, 2-K-Polyuyethan- oder 2-K-Epoxid/Polyurethan- System auf der Basis amin- und/oder polyaminoamidfunktio­ neller Härter besteht.

8. Überbrückungskonstruktion nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Harz­ komponente der dauerelastischen Vergußmasse blockierte Iso­ cyanatprepolymeren und/oder elastomermodifizierte Epoxide enthält.

9. Überbrückungskonstruktion nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Här­ terkomponente der dauerelastischen Vergußmasse aminofunk­ tionelle flüssige Kautschuke enthält.

10. Überbrückungskonstruktion nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Här­ terkomponente der dauerelastischen Vergußmasse ein hydro­ xylgruppenhaltiges, aliphatisches Polymercaptanharz als Beschleuniger enthält.

11. Überbrückungskonstruktion nach einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hohl­ raumbildenden Strukturschaumprofile mit einem polymeren Haftvermittler versehen sind.

12. Überbrückungskonstruktion nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Haft­ vermittler aus einem hochflexiblen Polyaddukt eines nieder­ molekularen bifunktionellen Epoxids und eines hydroxylgrup­ penhaltigen, aliphatischen Polymercaptanharzes besteht.

13. Überbrückungskonstruktion nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dauerelastische Vergußmasse (5) zumindest teilweise über die angrenzenden Oberseiten (7) der Metallprofile (1; 2) reicht.