DE60019858T2

DE60019858T2 - Doppellagige, wasserdurchlässige und lärmmindernde deckschicht

Info

Publication number: DE60019858T2
Application number: DE60019858T
Authority: DE
Inventors: Paolo Italia; Luigi D'elia; Mauro Da Via; Elio Diani
Original assignee: Eni SpA; Polimeri Europa SpA
Current assignee: Eni SpA; Versalis SpA
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: HU227312B1; HUP0102081A2; AU3657700A; WO2000055428A1; ATE294899T1; DE60019858D1; EP1078129A1; ITMI990503A1; HUP0102081A3; EP1078129B1; ES2237416T3; IT1311890B1; PT1078129E

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine doppellagige, wasserableitende und schallabsorbierende Verschleißschicht, ihre Verwendung bei Motorsportrennstrecken und bei Straßendecken, Mittel und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die Verschleißschichten, die für Motorsportrennstrecken, Autobahnen, Staatsstraßen und städtische Straßen mit starkem Verkehr verwendet werden, benötigen gute mechanische Eigenschaften, hohe Griffigkeit und Oberflächenregelmäßigkeit. Diese Eigenschaften werden herkömmlich durch Verwendung von "geschlossenen" Verschleißschichten, d.h. mit reduziertem Gehalt an verbleibenden Lücken, erreicht. Diese Lösung ist jedoch während Regenfällen nicht hilfreich.
Tatsächlich steht der Regen auf der Oberfläche mit einer folgenden Reduktion in der Reifengriffigkeit (Aquaplaning), wobei auch Wasserspritzen verursacht wird, was die Sicht reduziert.
Um diese Nachteile zu beseitigen, wurden "offene" Verschleißschichten, sogenannte ableitende Straßendecken, entwickelt, deren Verwendung als Straßendecken im großen Maßstab Mitte der Achzigerjahre begonnen wurde und welche auf Autobahnen, Staatsstraßen und städtischen Straßen aufgebracht wurde.
Ableitende Straßendecken, wie sie in der EP-A 0381 903 offenbart sind, werden hauptsächlich durch einen hohen Prozentsatz an verbleibenden Lücken (> 18%) charakterisiert, die durch Einsatz von inerten Produkten mit einer diskontinuierlichen granulometrischen Kurve erreicht werden, was gegenüber einer geschlossene Straßendecke die folgenden Vorteile sichert:

– Verbesserung in der Reifengriffigkeit auf nassen Oberflächen;
– Verminderung des Wasserspritzens, das durch die Reifen im Falle von Regen erzeugt wird;
– Eliminierung von Aquaplaning;
– Reduktion des Lärmpegels außerhalb des Fahrzeuges aufgrund von Absorption der akustischen Energie;
– Reduktion der Lichtreflexion bei Nacht.

Gegenüber geschlossenen Verschleißschichten haben diese Straßendecken jedoch einen reduzierten, strukturellen Widerstand und die Tendenz zum raschen Verschmutzen, was die Lücken blockiert und in Folge die Ableitungskapazität reduziert.
Die Verwendung dieser ableitenden Straßendecken scheint daher für bestimmte Anwendungen nicht sehr geeignet zu sein, wie z.B. für das Decken von Motorsportrennstrecken, auf denen größere Probleme mit dem strukturellen Widerstand und dem Verschmutzen bestehen.
Es wurde nun gefunden, dass die Nachteile des Standes der Technik, die oben abgehandelt wurden, durch die Verwendung einer offenen Verschleißschicht beseitigt werden können, die aus zwei Schichten mit verschiedenen Dicken und verschiedenen granulometrischen Kurven der Gesteinszuschlagstoffe (inerte Produkte) besteht.
Insbesondere die Verwendung von modifizierten Bitumina mit reduzierter Wärmeempfindlichkeit, hoher Elastizität, hoher Bindung an inerte Produkte und gutem Alterungswiderstand in Kombination mit dieser doppellagigen Struktur erlaubt es, die folgenden Vorteile zu erzielen:

a) eine verbesserte Druckfestigkeit im Vergleich zu herkömmlichen ableitenden Straßendecken;
b) eine Reduktion bei der Geräuschauswirkung nicht nur außerhalb sondern überraschenderweise auch innerhalb des Fahrzeuges;
c) eine Ableitungskapazität, die langsamer abnimmt;
d) geringere Tendenz zum Verschmutzen (Porenblockierung).

Die obere Lage, die aus einem Gesteinsagglomerat mit verringerten Abmessungen erhalten wird, wirkt aufgrund ihrer Struktur als ein Sieb für die Unreinheiten, die auf der Straßenoberfläche vorhanden sind. So werden größere Verunreinigungen auf der Oberfläche zurückgehalten, ohne die Poren zu blockieren und können durch das Vorbeifahren von Fahrzeugen mechanisch entfernt werden. Die feineren Verunreinigungen treten durch beide Lagen hindurch und können einfach durch Regenwasser durch die größeren Hohlräume der unteren Lage eliminiert werden.
Diesbezüglich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine doppellagige, wasserableitende und schallabsorbierende Verschleißschicht, wie sie in Anspruch 1 definiert ist und die hergestellt ist aus:

1) einer oberen Lage mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 5 cm, bestehend aus einem bituminösen Gemisch, welches umfasst:
(a) einen Gesteinszuschlagstoff bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,075 bis 10 mm in einer Menge im Bereich von 88 bis 98 Gew.%;
(b) einen Füllstoff in einer Menge im Bereich von 2 bis 12 Gew.%;
(c) ein bituminöses Bindemittel mit den Charakteristika, die in Tabelle 2 angegeben sind, in einer Menge im Bereich von 3,5 bis 5,5 Gew.%, bezogen auf die Summe der Komponenten (a) und (b) und
2) einer unteren Lage mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 7 cm, bestehend aus einem bituminösen Gemisch, welches umfasst:
(a') einen Gesteinszuschlagstoff, bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,125 bis 20 mm in einer Menge im Bereich von 85 bis 98 Gew.%;
(b') einen Füllstoff in einer Menge im Bereich von 2 bis 15 Gew.%;
(c') ein bituminöses Bindemittel mit den Charakteristika, die in Tabelle 2 angegeben sind in einer Menge im Bereich von 3,5 bis 5,5 Gew.% bezogen auf die Summe der Komponenten (a') und (b').

Die obere Lage der wasserableitenden und schallabsorbierenden Verschleißschicht hat vorzugsweise eine Dicke, die im Bereich von 2,5 bis 4 cm liegt und besteht aus:

(a) einem Gesteinszuschlagstoff, bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,075 bis 7,1 mm, in einer Menge im Bereich von 90 bis 95 Gew.%;
(b) einem Füllstoff in einer Menge im Bereich von 5 bis 10 Gew.%;
(c) einem bituminösen Bindemittel mit den Charakteristika, die in Tabelle 2 angegeben sind, in einer Menge im Bereich von 4 bis 5 Gew.%, bezogen auf die Summe der Komponenten (a) und (b).

Die untere Lage der wasserableitenden und schallabsorbierenden Verschleißschicht hat vorzugsweise eine Dicke, die zwischen 3 und 7 cm liegt und besteht aus:

(a') einem Gesteinszuschlagstoff, bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,125 bis 15 mm in einer Menge im Bereich von 90 bis 95 Gew.%;
(b') einem Füllstoff in einer Menge im Bereich von 5 bis 10 Gew.%;
(c') einem bituminösen Bindemittel mit den Charakteristika, die in Tabelle 2 angegeben sind, in einer Menge im Bereich von 4 bis 5 Gew.%, bezogen auf die Summe der Komponenten (a') und (b').

Die Gesteinszuschlagstoffe, die verwendet werden können, bestehen aus unversehrten, harten, granularen Elementen in einer nicht abgeflachten, länglichen oder Linsenform, rein und ohne Fremdmaterial, entsprechend der Bestimmung CNR 139/1992.
Diese Zuschlagstoffe haben typischerweise die Merkmale, die in Tabelle 1 angegeben sind.
Tabelle 1
Die Füllstoffe sind jene, die herkömmlicher Weise für die Herstellung von Gemischen verwendet werden. Sie sind im allgemeinen Pulver mit einer Teilchengröße geringer als 0,125 mm.
Beispiele für Füllstoffe, die für den Zweck der vorliegenden Erfindung geeignet sind, enthalten Calciumcarbonat und Zement.
Das bituminöse Bindemittel wird aus modifizierten Bitumina ausgewählt, die die Charakteristika, die in Tabelle 2 angegeben sind, haben.
Tabelle 2
Ein modifiziertes Bitumen mit einem Erweichungspunkt von über 80°C und einer elastischen Verformung bei 25°C von größer als 80% wird vorzugsweise verwendet. Besonders bevorzugt ist ein modifiziertes Bitumen, das SBS (Styrol-Butadien-Styrol) Polymere enthält, das z.B. wie im US-Patent 5 756 563 erhalten wurde, oder z.B. der Art wie es durch AGIP PETROLI S.p.A. unter dem Handelsnamen ELIFLEX^® verkauft wird.
Einige der Charakteristika der Straßendecken der vorliegenden Erfindung sind in Tabelle 3 angegeben.
Tabelle 3
Die Schallabsorbtionscharakteristika, bestimmt durch Mittel zur Geräuschniveaumessung, zeigen nicht nur eine Abnahme des Lärms außerhalb des Fahrzeuges an sondern auch eine Reduktion desselben innerhalb des Fahrzeuges von über 3 Dezibel.
Das bituminöse Gemisch wird unter Erwärmen in einer geeigneten Anlage hergestellt, indem die Gesteinszuschlagstoffe, das Bitumen und der Füllstoff in geeigneten Mengen in Kontakt miteinander gebracht werden.
Die Temperatur und Mischzeit werden im allgemeinen im Verhältnis zu den Materialien und den klimatischen Bedingungen während der Schichtbildung ausgewählt. In jedem Fall werden die Mischbedingungen so gewählt, dass ein Konglomerat erhalten wird, das eine angemessene Ablagetemperatur hat, um ein effektives Walzen zu erlauben.
Die Straßendecke der vorliegenden Erfindung wird hergestellt durch:

(i) Verlegen einer ersten unteren Lage mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 7 cm und bestehend aus einem bituminösen Gemisch, welches umfasst:
(a') einen Gesteinszuschlagstoff, bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,125 bis 20 mm, in einer Menge im Bereich von 85 bis 98 Gew.%;
(b') einen Füllstoff in einer Menge im Bereich von 2 bis 15 Gew.%;
(c') ein bituminöses Bindemittel mit den Charakteristika, die in Tabelle 2 angegeben sind, in einer Menge im Bereich von 3,5 bis 5,5 Gew.%, bezogen auf die Summe der Komponenten (a') und (b'); und
(ii) Aushärten dieser ersten Schicht; und
(iii) Verlegen auf die erste Lage einer zweiten oberen Lage mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 5 cm, bestehend aus einem bituminösen Gemisch, welches umfasst:
(a) einen Gesteinszuschlagstoff, bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,075 bis 10 mm in einer Menge im Bereich von 88 bis 98 Gew.%;
(b) einen Füllstoff in einer Menge im Bereich von 2 bis 12 Gew.%;
(c) ein bituminöses Bindemittel mit den Charakteristika, die in Tabelle 2 angegeben sind, in einer Menge im Bereich von 3,5 bis 5,5 Gew.%, bezogen auf die Summe der Komponenten (a) und (b).

In der Praxis werden vor dem Verfahren des Verlegens des Gemisches alle üblichen Arbeitsvorgänge für seine Vorbereitung bewirkt, bestehend aus Zerkleinern der beschädigten Schicht, Profilieren und Reinigen.
Eine wasserabdichtende Membran wird dann auf die Oberfläche der Basisschicht gelegt, um sie vor der Infiltration von Regenwasser zu schützen.
Diese Membran besteht aus modifiziertem Bitumen, vorzugsweise einem Bitumen, das identisch mit jenem ist, das für die Herstellung der Gemische verwendet wird, die mit Splitt oder Füllstoff entsprechend gesättigt sind.
Das bituminöse Gemisch wird dann auf die Oberfläche dieser Membran gelegt, um eine erste untere Lage mit den oben beschriebenen Charakteristika zu erhalten.
Nach Verlegen der unteren wasserableitenden Lage ist es ratsam, eine Aushärtzeit von nicht weniger als zwei Tage zu gewähren, bevor mit dem Verlegen der oberen Lage fortgefahren wird.
Das bituminöse Gemisch wird unter Verwendung von leicht versetzten Vibrationsfinishern parallel verlegt, um Längsverbindungen zu vermeiden oder jedenfalls zu reduzieren. Diese sollten besonders behandelt werden (Flankieren und Verdichten), um das Stehen von Regen oder die Reduktion der Ableitungskapazität zu vermeiden.
Das Walzen wird unter Verwendung von konventionellen Techniken ausgeführt.
Die wasserableitende und schallabsorbierende Verschleißschicht der vorliegenden Erfindung ist insbesondere für das Bedecken von Motorsportrennstrecken und Schwerverkehrsstraßen geeignet.

Claims

Doppellagige, wasserableitende und schallabsorbierende Verschleißschicht, wobei jede Lage der Verschleißschicht aus einem bituminösen Gemisch besteht, welches a) einen Gesteinszuschlagstoff; b) einen Füllstoff; und c) ein bituminöses Bindemittel umfasst; und wobei die doppellagige Verschleißschicht dadurch gekennzeichnet ist, dass sie besteht aus: 1) einer oberen Lage mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 5 cm bestehend aus einem bituminösen Gemisch, welches umfasst: a) einen Gesteinszuschlagstoff bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,075 bis 10 mm in einer Menge im Bereich von 88 bis 98 Gew.%; b) einen Füllstoff in einer Menge im Bereich von 2 bis 12 Gew.-%; und c) ein bituminöses Bindemittel mit den Charakteristika
in einer Menge im Bereich von 3,5 bis 5,5 Gew.-% bezogen auf die Summe der Komponenten a) und b); und 2) einer unteren Lage mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 7 cm bestehend aus einem bituminösen Gemisch, welches umfasst: a') einen Gesteinszuschlagstoff bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,125 bis 20 mm in einer Menge im Bereich von 85 bis 98 Gew.-%; b') einen Füllstoff in einer Menge im Bereich von 2 bis 15 Gew.-%; und c') ein bituminöses Bindemittel mit den unter Punkt c) angegebenen Charakteristika in einer Menge im Bereich von 3,5 bis 5,5 Gew-% bezogen auf die Summe der Komponenten a') und b').
Verschleißschicht nach Anspruch 1, wobei die obere Lage eine Dicke im Bereich von 2,5 bis 4 cm aufweist und besteht aus: a) einem Gesteinszuschlagstoff bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,075 bis 7,1 mm in einer Menge von 90 bis 95 Gew.-%; b) einem Füllstoff in einer Menge im Bereich von 5 bis 10 Gew-%; und c) einem bituminösen Bindemittel mit den in Anspruch 1 angegebenen Charakteristika in einer Menge im Bereich von 4 bis 5 Gew.-% bezogen auf die Summe der Komponenten a) und b).
Verschleißschicht nach Anspruch 1, wobei die untere Lage eine Dicke im Bereich von 3 bis 7 cm aufweist und besteht aus: a) einem Gesteinszuschlagstoff bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,125 bis 15 mm in einer Menge von 90 bis 95 Gew-%; b) einem Füllstoff in einer Menge im Bereich von 5 bis 10 Gew.-%; und c) einem bituminösen Bindemittel mit den in Anspruch 1 angegebenen Charakteristika in einer Menge im Bereich von 4 bis 5 Gew.-% bezogen auf die Summe der Komponenten a) und b).
Verschleißschicht nach Anspruch 1, wobei die Gesteinszuschlagstoffe aus unversehrten, harten, granularen Elementen bestehen, in einer nicht abgeflachten, länglichen oder Linsenform, rein und ohne Fremdmaterial.
Verschleißschicht nach Anspruch 1, wobei der Füllstoff aus Calciumcarbonat und Zement ausgewählt ist.
Verschleißschicht nach Anspruch 1, wobei das bituminöse Bindemittel ein modifiziertes, Styrol-Butadien-Styrol-Polymere enthaltendes Bitumen ist.
Verschleißschicht nach Anspruch 1, wobei die untere Lage mit einer gegen Wasser abdichtenden Membran verbunden ist, die aus modifiziertem, mit Kies oder Füllstoff gesättigtem Bitumen besteht.
Verschleißschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Verwendung als Belag für Motorsportrennstrecken, Autobahnen, Staatsstraßen und städtische Straßen.
Verfahren zur Herstellung der doppellagigen, wasserableitenden und schallabsorbierenden Verschleißschicht nach Anspruch 1, welches umfasst: i) das Verlegen einer ersten, unteren Lage mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 7 cm, bestehend aus einem bituminösen Gemisch, welches umfasst: a') einen Gesteinszuschlagstoff bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,125 bis 20 mm in einer Menge im Bereich von 85 bis 98 Gew.-%; b') einen Füllstoff in einer Menge im Bereich von 2 bis 15 Gew-%; und c') ein bituminöses Bindemittel mit den Charakteristika
in einer Menge im Bereich von 3,5 bis 5,5 Gew-% bezogen auf die Summe der Komponenten a') und b'); ii) das Aushärten dieser ersten Lage; und iii) das Verlegen einer zweiten, oberen Lage mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 5 cm auf die erste Lage, bestehend aus einem bituminösen Gemisch, welches umfasst: a) einen Gesteinszuschlagstoff bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,075 bis 10 mm in einer Menge im Bereich von 88 bis 98 Gew.%; b) einen Füllstoff in einer Menge im Bereich von 2 bis 12 Gew.-%; und c) ein bituminöses Bindemittel mit den unter Punkt c') angegebenen Charakteristika in einer Menge im Bereich von 3,5 bis 5,5 Gew.-% bezogen auf die Summe der Komponenten a) und b).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die untere Lage eine Dicke im Bereich von 3 bis 7 cm aufweist und besteht aus: a') einem Gesteinszuschlagstoff bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,125 bis 15 mm in einer Menge im Bereich von 90 bis 95 Gew.%; b') einem Füllstoff in einer Menge im Bereich von 5 bis 10 Gew.-%; und c') einem bituminösen Bindemittel mit den in Anspruch 9 angegebenen Charakteristika in einer Menge im Bereich von 4 bis 5 Gew.-% bezogen auf die Summe der Komponenten a') und b').
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die obere Lage eine Dicke im Bereich von 2,5 bis 4 cm aufweist und besteht aus: a) einem Gesteinszuschlagstoff bestehend aus Elementen mit Abmessungen im Bereich von 0,075 bis 7,1 mm in einer Menge im Bereich von 90 bis 95 Gew.%; b) einem Füllstoff in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-%; und c) einem bituminösen Bindemittel mit den in Anspruch 9 angegebenen Charakteristika in einer Menge im Bereich von 4 bis 5 Gew.-% bezogen auf die Summe der Komponenten a) und b).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die untere Lage auf eine gegen Wasser abdichtende Membran verlegt wird, welche aus modifiziertem, mit Kies oder Füllstoff gesättigtem Bitumen besteht.