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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Straßenaufbau und auf ein Verfahren
zum Realisieren eines solchen Straßenaufbaus, der eine Fundamentschicht,
eine Straßenoberfläche, die
auf der Fundamentschicht vorgesehen ist, und eine Binderschicht umfasst,
die zwischen der Fundamentschicht und der Straßenoberfläche vorgesehen ist, zum Verbinden der
Straßenoberfläche mit
der Fundamentschicht. Es wird angemerkt, dass zusätzlich zu
der eben erwähnten
Binderschicht weitere Schichten auf der Fundamentschicht und unter
der Straßenoberfläche vorliegen
können.
Allgemein umfasst die Binderschicht Bitumen, es können aber
auch andere Materialien in der Binderschicht verwendet werden. Zu
Klarheitszwecken wird immer auf Bitumen als anwendbare Binderschicht
Bezug genommen, obwohl die Erfindung nicht als darauf beschränkt angesehen
werden muss.
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Der
herkömmliche
Straßenaufbau,
wie er seit vielen Jahren realisiert wird, weist eine Fundamentschicht
auf, wobei eine obere Asphaltschicht eine Komponente derselben ist.
Auf dieser oberen Schicht muss eine Fertigstellungsschicht aus Asphalt aufgebracht
werden, die als Straßenoberfläche dient. Im
Stand der Technik wird die Verbindung zwischen der Straßenoberfläche und
der Fundamentschicht mit einer Bitumenemulsion realisiert, die als
eine dünne
Schicht auf die Oberfläche
der Fundamentschicht aufgebracht wird, die asphaltiert werden soll.
Das Wasser in der Emulsion verdampft unter dem Einfluss der Hitze
des Asphalts, der als Straßenoberfläche aufgebracht
wird. Dies erweicht die Bitumenschicht und erzeugt eine physikalische
Verbindung zwischen den Asphaltschichten der Fundamentschicht und
der Straßenoberfläche.
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Der
bekannte Straßenaufbau
wird an der Baustelle realisiert. Die Erfindung zielt jedoch darauf ab,
einen Straßenaufbau
des sogenannten modularen Typs möglich
zu machen, der aus vorgefertigten Elementen besteht. Ein Problem,
das gelöst
werden muss, ist, dass die Bitumenbinderschicht nicht auf die übliche Weise
realisiert werden kann, weil der Asphalt, der auf die Bitumenschicht
aufgebracht werden soll, die Wärme
nicht mehr hält,
die notwendig ist, um es zu ermöglichen,
dass sich das Bitumen verbindet. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung,
einen Straßenaufbau
zu schaffen, der es ermöglicht,
dass die Straße
mit vorgefertigten Elementen fertiggestellt wird, während trotzdem
das Verbinden der Straßenoberfläche auf
der Fundamentschicht realisiert werden kann.
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Die
US-A-4,849,020 lehrt ein Verfahren für die Realisierung eines Straßenaufbaus,
wobei auf einer Fundamentschicht eine Binderschicht aufgebracht
ist, in der Partikel enthalten sind, die empfindlich sind gegenüber Erregung
durch elektromagnetische Wellen, und wobei auf der Binderschicht
eine Straßenoberfläche aufgebracht
ist, und wobei die Verbindung der Straßenoberfläche auf der Fundamentschicht
realisiert wird durch elektromagnetisches Erwärmen der Binderschicht. Elektromagnetische
Erwärmung
kann bewirkt werden durch Mikrowellen oder durch Induktion, ohne
darauf beschränkt zu
sein.
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Genauer
gesagt, wenn Mikrowellenenergie verwendet wird, sind Bestandteile
in der Binderschicht enthalten, die auf einem der folgenden Zusatzstofftypen
oder Kombinationen derselben basieren:
- – Metallsalze,
wie z. B. NaCl oder KBr;
- – organische
Salze, Trimethyl-Ammonium-Methosulfat;
- – mineralische
und synthetische Öl-
oder Fettzusammensetzungen (beispielsweise in der Form von Emulsionen
oder eingekapselt);
- – Kohlenstoff-
(C-) Komponenten (in der Form von Fäden, Partikeln und Gewebe);
- – metallische
Komponenten, wie z. B. Fe, Al (in der Form von Fäden, Partikeln und Geweben).
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Das
Hinzufügen
der Substanzen zu der Binderschicht ändert einige der materialspezifischen
Eigenschaften dieser Schicht, wie z. B. Schmelz- und Siedepunkt,
Wärmekapazität und dielektrische
Konstante. Auf diese Weise stellen diese Substanzen sicher, dass
das Material der Binderschicht nach wie vor als Bindeagent dienen
kann, während
dieselben gleichzeitig Faktoren sind, die empfindlicher sind gegenüber Mikrowellenenergie
als das umgebende Material. Dies macht es möglich, dass die Mikrowellenenergie
vollständig
durch die Asphaltschicht verläuft, und
nur in der Binderschicht Wärme
bewirkt. Energieverluste zu dem Untergrund sind somit auf ein Minimum
begrenzt. An der Unterseite der Binderschicht kann eine optionale
Schicht aufgenommen sein, die Verluste zu dem Untergrund verhindert.
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Wenn
eine Induktionserwärmung
mit Induktionsspulen verwendet wird, ist es möglich, Wärme in der Binderschicht zu
bewirken, falls die Binderschicht mit einer elektrisch leitfähigen Struktur
versehen ist. Eine elektrisch leitfähige Struktur kann beispielsweise
ein Metallgeflecht oder eine Kohlenstofffaser sein.
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Das
Prinzip Erwärmen
durch Induktionsspulen basiert auf der indirekten und kontaktlosen
Erwärmung
der Binderschicht durch Induzieren von Wirbelströmen in der elektrisch leitfähigen vorgesehenen Struktur.
Die Wirbelströme
bewirken Wärme,
die nachfolgend zu der Binderschicht abgegeben wird, die sich als
Folge erweicht und dadurch Binden oder Lösung (siehe unten in Verbindung
mit der Entfernung der Straßenoberfläche) bewirkt.
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Ein
wichtiger Vorteil dieser Formen von Erwärmung ist, dass dieselben kontaktlos
sind. Dies ist besonders vorteilhaft, wo bestehende Straßen betroffen
sind, die nicht ganz eben sind.
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Die
Erfindung schlägt
ein Verfahren zum Realisieren eines Straßenaufbaus gemäß Anspruch 1
und einen Straßenaufbau
gemäß Anspruch
4 vor.
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Der
Straßenaufbau
der Erfindung kann schnell und effektiv realisiert werden, weil
die Binderschicht mit den eingeschlossenen Partikeln auf die Fundamentschicht
aufgebracht wird, durch Abwickeln derselben von einer Rolle eines
vorgefertigten bitumisierten Gewebes. Entsprechend schlägt die Erfindung
auch ein getrenntes bitumisiertes Gewebe vor, wie es an sich von
der FR-A-2693490 bekannt ist. Das Gewebe der Erfindung gemäß Anspruch
2 ist dadurch gekennzeichnet, dass es Partikel umfasst, die gegenüber einer
Erregung durch elektromagnetische Wellen empfindlich sind. Ein solches
Gewebe ist vorzugsweise auf eine Rolle gewickelt und kann abgerollt
werden.
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Um
den Straßenaufbau
fertig zu stellen, ist dieselbe vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass
die Straßenoberfläche eine
Schall absorbierende Asphaltmatte oder Kunststoffmatte umfasst.
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Um
die Eigenschaften der Straße
zu verbessern und den Rollwiderstand zu reduzieren, kann es bevorzugt
sein, dass die Asphaltmatte oder Kunststoffmatte mit einer perforierten
oberen Schicht bedeckt ist. Praktischerweise, und um dieselbe Abnutzungs-widerstandsfähig zu halten,
kann dies so realisiert werden, dass die obere Schicht aus einer Schicht
aus Bioharz ausgewählt
ist, das Karborund und ein bitumisiertes Gewebe umfasst, das mit
Split angereichert ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend näher
erklärt mit
Bezugnahme auf das folgende, nicht beschränkende, beispielhafte Ausführungsbeispiel
des Straßenaufbaus
gemäß der Erfindung
und das Verfahren zum Realisieren desselben.
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Die
Komponenten der Straßenoberfläche werden
unter gesteuerten Bedingungen hergestellt, aufgerollt und nachfolgend
zu der Baustelle transportiert und abgerollt. Die Straßenoberfläche ist
in Schichten aufgebaut und besteht aus zwei oder möglicherweise
drei Schichten auf der Fundamentschicht, nämlich
- 1)
einer Binderschicht, die Bitumen umfasst, das in einem Gewebe enthalten
ist, mit Partikeln, die gegenüber
Erregung durch elektromagnetische Wellen empfindlich sind;
- 2) einer Schall absorbierenden Schicht;
- 3) optional einen oberen Schicht.
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Die
Partikel, die in der Binderschicht enthalten sind, können aus
der folgenden Gruppe ausgewählt
sein:
- – Metallsalze,
wie z. B. NaCl oder KBr;
- – organische
Salze, Trimethyl-Amonium-Methosulphat;
- – mineralische
und synthetische Öl-
oder Fettzusammensetzungen (beispielsweise in der Form von Emulsionen
oder eingekapselt);
- – Kohlenstoff-
(C-) Komponenten (in der Form von Fäden, Partikeln und Gewebe);
- – metallische
Komponenten, wie z. B. Fe, Al (in der Form von Fäden, Partikeln und Geweben).
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Selbstverständlich sind
auch Kombinationen aus dieser Gruppe möglich.
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Nachdem
diese Schichten in der Fabrik hergestellt wurden, wird die aufgerollte
Straßenoberfläche zu der
gewünschten
Baustelle befördert.
Der Transport kann durch Lastwagen ausgeführt werden. Die Größe der Rollen
muss angepasst werden, unter anderem an die gesetzlichen Abmessungen
eines Lastwagens und die erlaubte Krümmung in dem jeweiligen Material.
Als Anhaltspunkt können
Rollen in Betracht gezogen werden, die eine Breite von etwa 4 m
und eine Länge
von beispielsweise 20 m, aber vorzugsweise etwa 50 m aufweisen.
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Die
Binderschicht wird dann zuerst auf dem existierenden Belag ausgerollt.
Nachfolgend wird die Schall absorbierende Schicht auf der Binderschicht ausgerollt.
Die Verbindung wird realisiert durch Erwärmen der Binderschicht durch
niederfrequente oder hochfrequente elektromagnetische Wellen, was zu
einer Haftung führt.
Um die Haftung und Flachheit der Schall absorbierenden Schicht zu
verbessern, kann die Straßenoberfläche optional
erwärmt
werden durch Vorerhitzer, und nachfolgend durch eine Straßenrolle
aufgedrückt
werden. Falls die Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Schall absorbierende Schicht
den gewünschten
Gleitwiderstand nicht realisieren kann, kann eine zusätzliche
obere Schicht aufgebracht werden.
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Nach
etwa einer Stunde, wenn die Verbindung abgeschlossen ist, ist die
Straßenoberfläche fertig
für die
Verwendung. Falls die Straßenoberfläche beschädigt ist,
kann dieselbe auf schnelle und effiziente Weise entfernt werden.
Dies kann beispielsweise realisiert werden durch Vibrieren der Binderschicht
durch hochfrequente elektromagnetische Wellen. Dies bewirkt, dass
die Binderschicht starr wird, so dass die Bindung zwischen Fundamentschicht
und Straßenoberfläche einfach
durch Scherung aufgehoben werden kann. Die Straßenoberfläche kann dann ohne „rohe Gewalt" durch einen Lastwagen
entfernt werden, der mit speziellen Greifern versehen ist. Obwohl
die Binderschicht in Schwung versetzt wird, bleibt die Kohärenz der
verbleibenden Schichten intakt. Dieser Aspekt wird realisiert aufgrund
der Tatsache, dass nur die Partikel in der Binderschicht empfindlich
sind gegenüber
den elektromagnetischen Wellen. Es ist auch möglich, niederfrequente elektromagnetische
Wellen zu verwenden; die somit induzierte Wärme bewirkt, dass die Binderschicht
erweicht wird, wonach die Straßenoberfläche, die
zu ersetzen ist, einfach aufgerollt werden kann.
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Wie
es bereits erwähnt
wurde, besteht die Straßenoberfläche aus
zwei oder optional drei Schichten, nämlich einer Binderschicht,
einer Schall absorbierenden Schicht und optional einer Oberflächenschicht.
Die Binderschicht wurde oben beschrieben.
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Für die Schall
absorbierende Schicht gibt es neben anderem die folgenden zwei Möglichkeiten:
- 1) eine Asphaltmatte;
- 2) eine Gummimatte.
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Asphaltmatte
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Die
Asphaltmatte ist ein Produkt, bei dem der Asphalt auf einen Träger aufgebracht
ist. Der Träger besteht
aus beispielsweise dreidimensional strukturierten Polyamidfasern,
die zusammengeschmolzen werden, wo dieselben einander kreuzen. Die
Dicke der Matte ist etwa 30 mm. Minerale mit einer Körnung von
4 bis 6 mm, beispielsweise einem Steinbruchgefüge von 75–90% mit einem Hohlraum von
15–30% können ebenfalls
in dem Asphalt verwendet werden.
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Gummimatte
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Die
Gummimatte ist vorzugsweise aus gebrauchten Autoreifen hergestellt,
die zu einem Granulat von 0–6
mm Körnung
gemahlen wurden. Das Granulat wird mit einem Binder, beispielsweise
Polyuhrethan, gemischt, und nachfolgend in eine Form platziert und
erwärmt.
Abhängig
von der Anwendung kann die Dicke der Matte zwischen 20–100 mm
variieren, vorzugsweise 30 mm. Der Hohlraum-Prozentsatz beträgt etwa
25%. Aufgrund der Eigenschaften von Gummi und der Menge an Hohlraum
hat das Produkt gute Schall absorbierende Charakteristika. Der Absorptionskoeffizient
kann zwischen 0,11 bei einer Frequenz von 110 Hz und 0,85 bei einer
Frequenz von 1.600 Hz variieren.
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Falls
die Schall absorbierende Schicht nicht den Tiefbauanforderungen
für die
Verwendung als Straßenoberfläche entspricht,
ist es möglich,
auf die Schall absorbierende Schicht eine obere Schicht aufzubringen.
Durch diese Schicht können
die gewünschten
Eigenschaften, wie z. B. Gleitwiderstandsfähigkeit realisiert werden.
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Für die selbsthaftende
obere Schicht gibt es zumindest zwei Möglichkeiten:
- 1)
eine perforierte Schicht aus Bioharz;
- 2) eine perforierte Schicht aus bitumisiertem Gewebe.
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Obere Schicht
aus perforiertem Bioharz
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Die
obere Schicht besteht aus einer perforierten Schicht aus Bioharz,
wobei die Oberfläche
mit einer Schicht aus Karborund-Split versehen ist, der von 0–2 mm gekörnt ist.
Das Bioharz ist ein Epoxydharz, das auf umweltfreundliche Weise
aufgebracht wird. Karborund ist ein Mineral mit beträchtlicher
Härte.
Das Mineral ist darüber
hinaus abnut zungsbeständig.
Das Karborund liefert die gewünschte
Gleitwiderstandsfähigkeit
der Straßenoberfläche. Das
Bioharz wird mit Perforationen von einem Durchmesser von etwa 4
mm versehen. Der Prozentsatz der offenen Oberfläche kann etwa 25% sein, was
die obere Schicht wasserdurchlässig
lässt.
Dies verbessert die Sicherheit bei nassen Bedingungen. Durch die
Perforationen wird das sogenannte Luftpumpgeräusch reduziert aufgrund der
Tatsache, dass die sich ausdehnende Luft in der Passoberfläche zwischen
Reifen und Straßenoberfläche zu der
Schall absorbierenden Asphaltschicht abgeleitet wird.
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Obere Schicht
aus bitumisiertem Gewebe
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Es
ist auch möglich,
ein perforiertes bitumisiertes Gewebe mit einer Dicke von 2–3 mm zu
verwenden. Wie bei der oberen Schicht aus Bioharz ist die Oberfläche mit
Karborund-Split oder einem äquivalenten
Produkt versehen und Perforationen sind vorgesehen.
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Im
Folgenden wird schließlich
die Vorrichtung erklärt,
die vorgeschlagen wird für
die Verwendung bei einem Verfahren zum Realisieren eines Straßenaufbaus,
wie er oben erklärt
wurde.
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Die
Vorrichtung wird nachfolgend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen
erklärt,
wobei
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1 eine
Seitenansicht der Vorrichtung zeigt; und
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2 eine
Rückansicht
der Vorrichtung zeigt.
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Identische
Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen ähnliche Elemente.
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Allgemein
gesagt ist die Vorrichtung in den Figuren durch das Bezugszeichen 1 angezeigt.
Die Vorrichtung 1 umfasst einen Rahmen 2 und Reifen 3, die
mit dem Rahmen gekoppelt sind, was die Vorrichtung 1 mobil
macht. Zwischen den Rädern 3 und
aufgehängt
von den Rahmen 2 sind Heizeinrichtungen in Gehäusen 4 vorgesehen,
beispielsweise in der Form eines Mikrowellengenerators mit einer
begleitenden Hochspannungseinheit. Was elektromagnetische Erwärmung durch
Mikrowellen betrifft, ist ein sogenannter Mikrowellenwerfer 5,
wie er in 2 gezeigt ist, sinnvoll. Die
Figur zeigt deutlich, dass auf diese Weise die Mikrowellen sehr
nahe zu der Straßenoberfläche emittiert
werden.
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Für Fachleute
auf diesem Gebiet ist es sehr offensichtlich, wie eine solche Vorrichtung
weiter ausgestaltet werden muss, um für das oben definierte Ziel
des Realisierens und optional des teilweisen Zerlegens eines Straßenaufbaus
sinnvoll zu sein.