DE9116773U1 - Wasserdurchlässiges Flächenbefestigungselement und dessen Anwendung - Google Patents

Description

Werner Zapf KG

U 045 Ma (Dr.S/k) 27. September 1993

Wasserdurchlässiges Flächenbefestigungselement und dessen Anwendung

Die Erfindung bezieht sich auf ein wasserdurchlässiges Flächenbefestigungselement für Verkehrsflächen gemäß den übereinstimmenden Teilen der Oberbegriffe von Anspruch 1 oder von Anspruch 4. Ein solches wasserdurchlässiges Flächenbefestigungselement als Pflasterelement ist aus der DE-Al-3 909 169 bekannt.

Unter Verkehrsflächen werden insbesondere Straßen, Wege, Parkplätze, Höfe und Terrassen verstanden, wobei unter Verkehr sowohl der Kraftfahrzeugverkehr als auch der Verkehr mit Farrädern oder Personen verstanden wird.

Als Flächenbefestigungselemente werden insbesondere Pflastersteine oder Wegeplatten verstanden, und zwar mit oder ohne gegenseitige Verzahnung.

Neuerdings wird kritisiert, daß die bisher üblichen Flächenbefestigungselemente die betreffende Verkehrsfläche weitgehend regenundurchlässig versiegeln. Das anfallende Niederschlagswasser wird daher nicht in erwünschter Weise dem Grundwasser zugeleitet, sondern belastet die Kanalisation.

Man hat daher schon wasserdurchlässige Flächenbefestigungselemente entwickelt, die auf seinerseits wasserdurchlässigem Unterbau verlegt werden müssen. Die Wasserdurchlässigkeit bedingt dabei auch eine Luftdurchlässigkeit. Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung derartiger Flächenbefe-

stigungselemente.

Bekannte derartige Flächenbefestigungselemente haben im ganzen eine relativ grobkörnige Struktur mit rauher Oberfläche und bis zur Oberfläche durchgehenden groben Poren. Oberflächenschmutzstoffe einschließlich von durch Niederschläge angeschwemmten Schmutzstoffen setzen dabei allmählich diese groben Poren zu, so daß die Wasser- und Luftdurchlässigkeit im Laufe der Zeit deutlich abnimmt und schließlich im Grenzfall sogar nicht mehr gewährleistet ist. Da eine solche Verschmutzung in die Tiefe des Steinkörpers hineinreicht, ist sie auch schwerlich oder gar nicht freizuspülen. Darüber hinaus bedingt die rauhe Oberfläche einen relativ hohen Rollwiderstand und damit nicht nur eine Bremswirkung beispielsweise auf Fahrräder, sondern auch allgemein ein relativ hohes Verkehr sgeräusch. Auch Fußgänger empfinden das Begehen rauher Kunststeinoberflächen als unangenehm, z.B. wegen der Gefahr des Verhakens beim Laufen.

Aus "WEGEN, Bd. 64, Nr. 6, Juni 1990, S. 30 bis 31, Ede. NL; G.G. VAN BOCHOVE: "Nieuw concept voor zeer open asfaltbeton" ist es bereits bekannt, bei kontinuierlich verlegten Verkehrsflächen aus Kautschukasphalt, früher irreführend als Asphaltbeton bezeichnet, eine Basisschicht aus grobem einkörnigen (11/16 oder 18/22) Schotter, die mit Kautschukbitumen wasserdurchlässig gebunden ist, in einem zweiten Arbeitsgang mit einer dünnen oberen Schicht feien, sehr offenen Asphalts, z.B. mit Schotter 4/8, zuzuschmieren. Für die als möglichst porös mit geringem Strömungswiderstand zu gestaltende obere Schicht wird dabei eine sandfreie Mischung mit Bindung durch Asphaltbindemittel vorgesehen, das im noch warmen Zustand hochviskos ist. Beim Aufbringen der Oberschicht auf der Basisschicht soll sich das Korn in die grobe Textur der Basisschicht setzen und so eine geringere Gesamtdicke der Asphaltschicht im Vergleich mit dem theoretischen Dickewert ermöglichen. Bei den in Betracht gezogenen relativ großen Korngrößen wird durch Setzen des feinen Kerns der oberen Schicht in die grobkörnige Textur der Basisschicht offenbar

keine nachteilige Porenverstopfung befürchtet. Der so gewonnene poroelastische zweischichtige Asphalt soll außer Lärmdämpfung auch Wasserdurchlässigkeit mit Schmutzabweisung, Durchlässigkeit für feine Schmutzpartikel und Selbstreinigung aufgrund des elastischen Aufbaus durch verkehrsbedingte Druckwechselwirkungen zwischen Oberschicht und Basisschicht ermöglichen. Reinigungstechniken mit Durchspülen unter Druck von oben nach unten durch die poröse Asphaltschicht sind als wirksam in Betracht gezogen.

Die DE-Al-3 909 169, von der die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 4 ausgehen, betrifft ein wasserdurchlässiges naturfarbenes Pflasterelement, das bei hoher mechanischer Festigkeit an seiner naturfarbenen Oberfläche auch nach langer Gebrauchsdauer nicht verblassen soll und das trotzdem einfach herstellbar ist. Hierzu wird ein Körper aus normalem Beton, also aus Zement, Zuschlagstoffen und Wasser, der durch Einarbeitung von Hohlräumen wasserdurchlässig ist, mit einer ebenfalls wasserdurchlässigen porösen dünnen Vorsatzschicht aus zertrümmertem farbgebenden Naturstein versehen. Der zertrümmerte Naturstein wird durch ein Hartplastik-Bindemittel gebunden, das bei der Herstellung des Pflasterelements im Preßsitz zur Bindung der Vorsatzschicht an den Körper in die Hohlräume des Körpers eingepreßt wird.

Sowohl bei dem Pflasterelement der DE-Al-3 909 169 als auch bei dem davor besprochenen Kautschukasphalt ist somit ein organisches Bindemittel eingesetzt.

Bei der Bildung des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist das erste Kennzeichnungsmerkmal von Anspruch 4 zusätzlich in den Oberbegriff mit aufgenommen worden. Der Oberbegriff von Anspruch 4 stimmt somit mit den übrigen Teilen des Oberbegriffs von Anspruch 1 überein. Diese schärfere Abgrenzung von Anspruch 1 berücksichtigt das ältere, aber nachveröffentlichte deutsche Gebrauchsmuster G 89 13 999.2, welches eine Sickerplatte aus Beton betrifft, die mit einer Vorsatzschicht ausgebildet sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein was-

serdurchlässiges Flächenbefestigungselement zu schaffen, das weniger zusetzungsempfindlich gegen Schmutz, gegebenenfalls sogar abreinigbar, ist sowie einen geringeren Rollwiderstand besitzt.

Diese Aufgabe wird bei einem wasserdurchlässigen Flächenbefestigungselement mit den Merkmalen der Oberbegriffe von Anspruch 1 und Anspruch 4 durch deren jeweils kennzeichnende Merkmale gelöst.

Die relativ feinen durchgehenden Poren der Vorsatzschicht haben in bezug auf Schmutzstoffe eine Filterwirkung. Gröbere Schmutzstoffe werden an der Oberseite des Flächenbefestigungselements zurückgehalten und können dort unschwer weggefegt oder weggespült werden. Feinere Schmutzstofe, welche in die durchgehenden Poren der Vorsatzschicht eindringen, werden wenigstens zu einem großen Teil unter der Wirkung des Niederschlagswassers allmählich in den gröber strukturierten Unterbau mitgenommen und können dort mitsamt dem Niederschlagswasser in den Unterbau absickern. Dadurch wird die Verstopfungsgefahr des ganzen Flächenbefestigungselements drastisch erniedrigt. Als Nebeneffekt der feinporigeren Ausbildung der Vorsatzschicht ergibt sich dabei auch selbst dann, wenn man nicht ausdrücklich zusätzliche Glättungsmaßnahmen der Oberfläche vorsieht (vgl. Anspruch 10), eine Verringerung des Rollwiderstandes und damit eine Reduzierung der im Zusammenhang mit dem Rollwiderstand angesprochenen anderen negativen Effekte.

Vorsatzschichten sind auch bei nicht wasserdurchlässigen Flächenbefestigungselementen an sich bekannt, z.B. zur dekorativen Gestaltung der Oberfläche.

Als "Porendurchmesser" wird der größtmögliche Durchmesser einer Kugel verstanden, die gerade noch in die Pore paßt bzw. durch sie "hindurchschlüpfen" kann. "Gemitteiter Porendurchmesser" ist dabei der Mittelwert der Porendurchmesser aller Poren des Körpers bzw. der Vorsatzschicht. Nach Literaturangaben beträgt bei einem Einkornbeton der "gemittelte Porendurchmesser" ungefähr 0,14 &khgr; mittlere

Korngröße, die als Mittelwert der verwendeten Korngruppe nach DIN 4226 Teil 1 zu verstehen ist.

Unter Bezug hierauf definieren die Ansprüche 1 und 2 Porendurchmesserbereiche, welche die gewünschte erwähnte Filterwirkung unter Reduzierung der Verstopfungsgefahr, jedoch Aufrechterhaltung der Wasserdurchlässigkeit ergeben. Im gleichen Sinne sind die Stärkenmaße der Ansprüche 5 und 6 sowie das Korngrößenmaß des Anspruchs 3 abgestimmt.

Die gemittelte Korngröße (vgl. z.B. Anspruch 3) wird dabei auf den Mittelwert der Korngruppe nach DIN 4226 bezogen.

Die Materialwahlen im Rahmen einer Herstellung der erfindungsgemäßen Flächenbefestigungselemente beziehen sich auf für Beton übliche Grundstoffe, so daß Bindemittel auf Kunststoffbasis bzw. organische Bindemittel entbehrlich sind. Das noch nicht ausgehärtete übliche Betonbindemittel ist nach DIN 1045 (Beton und Stahlbeton), Ziff. 2.1.2, Zementleim aus einer Mischung von Zement und Wasser. DIN 485 (Gehwegplatten aus Beton) und DIN 18501 (Pflastersteine aus Beton) nehmen dementsprechend jeweils schon unter Ziff. 1 auf Normenzemente nach DIN 1164 Teil 1 als Bindemittel des Betons Bezug, seien dabei die betreffenden Flächenbefestigungselemente einschichtig oder mit Vorsatzschicht gefertigt. Die mineralischen Körner der erfindungsgemäßen Flächenbefestigungselemente entsprechen dabei den Zuschlagstoffen dieser Normung.

Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit kann es sich als vorteilhaft erweisen, entsprechend den Ansprüchen 7 bis 9 die Vorsatzschicht und/oder den Körper mit einer zusätzlichen Einlagerung von Fasermaterial zu versehen.

Bei bekannten einschichtigen wasserdurchlässigen Flächenbefestigungselementen sind einzelne mineralische Körner so durch das Bindemittel gebunden, daß die durchgehenden Poren überall zwischen den einzelnen Körnern ausgebildet sind. Dies kann man sich so vorstellen, daß praktisch das Bindemittel nur die Oberfläche der Körner ganz oder teilweise überzieht und im Zwischenraum zwischen den Körnern nicht oder

nur in relativ geringfügigem Ausmaß sonst vorhanden ist. Eine entsprechende Struktur wird auch bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorsatzschicht vorgesehen.

Gemäß Anspruch 4 wird jedoch das Flächenbefestigungselement nach Anspruch 1 im Hinblick auf den Körper so abgewandelt, daß die mineralischen Körner durch das Bindemittel zu einem an sich wasserundurchlässigen Körper gebildet sind, in welchem durchgehende Poren als Durchgangskanäle eingeformt sind. Die dann im Vergleich zu diesen Kanälen feinporigere Vorsatzschicht verteilt dabei die aufgenommene Flüssigkeit mitsamt den aufgenommenen Mikroschmutzteilchen auf die einzelnen Kanäle, die dabei durchaus in geringerer Flächendichte als sonst bei einem Körper der bekannten Art mit Porenbildung zwischen den einzelnen Körnern vorgesehen sein können.

Die Erfindung betrifft nach Anspruch 11 auch die Anwendung eines HochdruckwasserstrahlVerfahrens zum Freispülen der durchgehenden Poren der Vorsatzschicht im Verkehrsflächenverbund erfindungsgemäßer Flächenbefestigungselemente. Es hat sich nämlich gezeigt, daß auch die unvermeidliche langsame Zusetzung der erfindungsgemäßen Vorsatzschicht durch entsprechendes Freispülen wieder behoben werden kann, so daß die erfindungsgemäßen Flächenbefestigungselemente also anders als einschichtige bekannte wasserdurchlässige Flächenbefestigungselemente auch im Anwendungsfall regenerierbar sind. Unter Hochdruckwasserstrahl ist dabei ein Wasserstrahl insbesondere in einem Druckbereich von 20 bis 40 bar zu verstehen, d.h. ein für derartige Hochdruckwasserstrahlverfahren durchaus üblicher Bereich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flächenbefestigungselementes und

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch eine zweite

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flächenbefestigungselementes .

Bei beiden Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 ist ein Flächenbefestigungselement 2 aus einem unten befindlichen Körper 4 und einer im Vergleich mit dem Körper dünneren oberen Vorsatzschicht 6 zusammengesetzt. Die Oberseite 8 der Vorsatzschicht bildet dabei ein Element einer herzustellenden Verkehrsfläche. Dabei wird der Körper 4 auf einem nicht dargestellten wasserdurchlässigen Unterbau verlegt. Der Körper 4 und die Vorsatzschicht 6 haben über den dargestellten jeweiligen Querschnitt jeweils etwa gleiche Dicke, so daß die Oberseite 8 der Vorsatzschicht, die Unterseite 12 des"Körpers 4 und die Grenzschicht 10 zwischen Vorsatzschicht 6 und Körper 4 im wesentlichen ebene parallele Flächen bilden. Dabei ist zweckmäßig speziell die Oberseite 8 glatt ausgebildet, während die Grenzschicht 10 zwischen Vorsatzschicht 6 und Körper 4 zweckmäßig nur eine Idealfläche darstellt, die in der Praxis einen formschlüssigen Eingriff von Vorsatzschicht 6 und Körper 4 beschreibt. Auch die Unterseite 12 des Körpers 4 kann rauh bis zerklüftet strukturiert sein.

Die Vorsatzschicht 6 besteht aus mineralischen Körnern 14, deren jeweilige Oberfläche 16 von einem nicht besonders dargestellten Betonbindemittel überzogen ist, so daß sich eine Struktur nach Art eines Einkornporenbetons bildet. Mit anderen Worten wird der Zwischenraum zwischen den mineralischen Körnern 14 nicht vollständig mit dem Betonbindemittel ausgefüllt, sondern das Betonbindemittel dient im wesentlichen nur zur oberflächlichen gegenseitigen Verklebung der mineralischen Körner 14 aneinander, wobei im Zwischenraum ein überwiegend zusammenhängendes Geflecht von offenen Poren entsteht. Neben sich mehr oder minder horizontal erstreckenden Poren 18 bilden sich dabei insbesondere auch von der Oberseite 8 der Vorsatzschicht 6 bis zur Grenzschicht 10 hin vertikal durchgehende Poren 20.

Während die beiden Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 2 insoweit gleich sind, unterscheiden sie sich in folgen-

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Struktur des Körpers 4 grundsätzlich die gleiche wie bei der Vorsatzschicht 6 mit der einzigen Ausnahme, daß die mineralischen Körner 22 des Körpers 4 eine wesentlich größere Korngröße als die mineralischen Körner 14 der Vorsatzschicht 6 haben. Übereinstimmung besteht dabei insbesondere jedoch in einer grundsätzlichen Struktur nach Art eines Einkornporenbetons, bei dem die mineralischen Körner 22 an ihrer jeweiligen Oberfläche 24 jeweils durch das nicht dargestellte Betonbindemittel miteinander verklebt sind. Dabei ist wiederum jedoch nur eine solche Menge Betonbindemittel verwendet, daß dieses wie im Falle der Vorsatzschicht im wesentlichen nur flächenhaft wirkt und ein offenes Porengeflecht mit sich mehr oder minder horizontal erstreckenden Poren 26 und sich mehr oder minder vertikal erstreckenden Poren 28 ergibt, wobei letztere von der Grenzfläche 10 zwischen Vorsatzschicht 6 und Körper 4 in vertikaler Richtung zur Unterseite 12 des Körpers 4 durchlaufen.

Das durchgehende oder offene Porengeflecht der Vorsatzschicht und das durchgehende oder offene Porengeflecht des Körpers muß dabei mindestens in vertikaler Richtung kommunizieren; auch bei der Verbindung von Vorsatzschicht und Körper in der Grenzfläche 10 ist daher das Betonbindemittel nur sparsam zu verwenden, soweit es auch Vorsatzschicht 6 und Körper 4 miteinander verbindet. Insbesondere müssen dabei die vertikalen Poren 20 der Vorsatzschicht 6 mit den vertikalen Poren 28 des Körpers 4 kommunizieren. Aufgrund der größeren Korngröße der mineralischen Körner 22 im Körper ist dabei auch der gemittelte freie Durchlaßquerschnitt der vertikal durchgehenden Poren 28 des Körpers größer als der der vertikal durchgehenden Poren 20 der Vorsatzschicht 6.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind stattdessen immer noch zur Anwendung kommende mineralische Körner durch das Betonbindemittel zu einem sonst dichten Körper 30 gebildet, in welchem an Stelle der vertikal durchge-

henden Poren 28 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 vertikal von oben nach unten verlaufende vertikale Kanäle 32 vorgeformt sind, die einen deutlich größeren Durchlaßquerschnitt als die vertikalen Poren 20 der Vorsatzschicht 6 haben und auch einen größeren Durchlaßquerschnitt als die vertikalen Poren 28 des Körpers 4 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 haben können. Dabei kommt man mit einer wesentlich geringeren Zahl von vertikalen Kanälen 32 beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 als von vertikalen Poren 28 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aus. Zu den horizontalen Poren 26 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 braucht dabei kein vorgeformtes Kanalanalogon vorgesehen zu sein. Die vertikalen Kanäle 32 werden über die horizontale Querschnittsfläche des Flächenbefestigungselementes dabei so verteilt, daß das durch das Porengeflecht in der Vorsatzschicht 6 in den Körper 4 eintretende Wasser möglichst gleichmäßig und möglichst vollständig zur Unterseite 12 des Körpers 4 auch beim zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 abgeführt wird.

Claims (11)

Werner Zapf KG U 045 Ma (Dr-S/k) 27. September 1993 Schutzansprüche

1. Wasserdurchlässiges Flächenbefestigungselement (2) für Verkehrsflächen

mit einem Körper (4) aus Beton, bei dem mineralische Körner (22) durch das Betonbindemittel unter Freilassung durchgehender Poren (28) gebunden sind,

und mit einer den Körper (4) überdeckenden dünneren Vorsatzschicht (6), bei der mineralische Körner (14) durch ein Bindemittel unter Freilassung zum Körper (4) hindurchgehender Poren (20) gebunden sind,

wobei auch das Bindemittel der Vorsatzschicht (6) das Betonbindemittel derart ist, daß das ganze Flächenbefestigungselement (2) aus Beton besteht,

dadurch gekennzeichnet , daß der gemittelte Porendurchmesser der Vorsatzschicht (6) höchstens die Hälfte des gemittelten Porendurchmessers des Körpers (4) beträgt.

2. Flächenbefestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gemittelte Porendurchmesser der Vorsatzschicht (6) höchstens ein Drittel des gemittelten Porendurchmessers des Körpers (4) beträgt.

3. Flächenbefestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemittelte Korngröße der Vorsatzschicht (6) höchstens die Hälfte, vorzugsweise ein Drittel, der gemittelten Korngröße des Körpers (4) beträgt.

4. Wasserdurchlässiges Flächenbefestigungselement (2) für Verkehrsflächen

mit einem Körper (4) aus Beton, bei dem durchgehende Poren freigelasen sind,

und mit einer den Körper (4) überdeckenden dünneren Vorsatzschicht (6), bei der mineralische Körner (14) durch ein Bindemittel unter Freilassung zum Körper (4) hindurchgehender Poren (20) gebunden sind,

dadurch gekennzeichnet ,

daß auch das Bindemittel der Vorsatzschicht (6) das Betonbindemittel derart ist, daß das ganze Flächenbefestigungselement (2) aus Beton besteht,

daß die durchgehenden Poren des Körpers (4) in einem sonst dichten Körper (30) vorgeformte, vertikale Kanäle (32) sind und

daß der gemittelte Durchlaßquerschnitt der Poren in der Vorsatzschicht (6) kleiner ist als der mittlere Durchlaßquerschnitt der auf die gleiche Grundfläche bezogenen Kanäle (32).

5. Flächenbefestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Vorsatzschicht (6) höchstens ein Viertel, vorzugsweise höchstens ein Sechstel, der Dicke des Körpers (4) beträgt.

6. Flächenbefestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Vorsatzschicht (6) mindestens ein Zwanzigstel, vorzugsweise mindestens ein Zehntel, der Dicke des Körpers (4) beträgt.

7. Flächenbefestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über die Vorsatzschicht (6) und/oder den Körper (4) Fasern verteilt sind.

8. Flächenbefestigungselement nach Anspruch 7, dadurch

gekennzeichnet, daß als Fasern Mineralfasern, vorzugsweise
Glasfasern, vorgesehen sind.

9. Flächenbefestigungselement nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß als Fasern Kunststoffasern vorgesehen sind.

10. Flächenbefestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (8) der
Vorsatzschicht (6) feinporig glatt geformt ist.

11. Flächenbefestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehenden Poren (20) der Vorsatzschicht (6) des im Verkehrsflächenverbund von Flächenbefestigungselementen angeordneten Flächenbefestigungselements (2) durch einen Hochdruckwasserstrahl behandelt sind.