EP0512460A1 - Sound damping bridging device for dilatation joints - Google Patents
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- EP0512460A1 EP0512460A1 EP92107513A EP92107513A EP0512460A1 EP 0512460 A1 EP0512460 A1 EP 0512460A1 EP 92107513 A EP92107513 A EP 92107513A EP 92107513 A EP92107513 A EP 92107513A EP 0512460 A1 EP0512460 A1 EP 0512460A1
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- E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
- E01D19/06—Arrangement, construction or bridging of expansion joints
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Definitions
- most bridging structures consist of two metallic edge profiles running transversely to the longitudinal direction of the carriageway and, if necessary, any number of intermediate, parallel metallic middle profiles, the gap formed by the edge profiles or by an edge profile and a middle profile using a below the upper edge of the stretch strip arranged from elastically flexible material is sealed, so that such bridging structures have at least one channel which is open at the top and runs transversely to the longitudinal direction of the roadway and is delimited laterally by the vertical surfaces of the metallic profiles and below by the stretch strip made of elastically flexible material.
- This joint which is referred to below as the joint channel and is open at the top, can have different cross sections depending on the shape of the lateral profiles and the stretching strip.
- the stretch marks in practice have in the vast majority of cases approximately V-shaped cross sections (DE-PS 28 08 386, DE-AS 29 52 613, DE-OS 30 47 904, DE-PS 31 16 429, DE -PS 32 28 315, DE-OS 38 02 217 or DE-OS 38 11 219), most joint channels have more or less irregular pentagonal cross-sections, even if the stretch marks are more complicated (DE-OS 18 00 775, DE-GM G 81 32 558.4).
- this open joint channel is the main cause of the sound emission of bridging structures for expansion joints, whereby it is known that the sound emission also occurs with metal profiles of absolutely the same height and is not significantly reduced by coating the horizontal surfaces of the metal profiles alone. It is also known that the type of anchoring of the metallic edge profiles in the expansion joint edges has no significant influence on the noise emission.
- stepless bridging devices in the form of road-level sealing bodies according to DE-PS 28 34 361, DE-PS 35 08 010, DE-PS 36 22 253, US-PS 4,007,994 etc. do not lead to a reduction in noise emission, while covers made of rigid materials according to DE -PS 30 15 011, DE-PS 38 11 082, DE-PS 38 26 514 etc. often even have the opposite effect.
- Bituminous grouts bridging the joint channel tear during the function-related movement of the expansion joint and gradually break out. Overlapping glued rubber sheets come loose due to adhesive technology or as a result of secondary effects such as damage caused by snow plows and the effects of road salt. Polyurethane foams are not stable enough, while silicone and polysulfide sealants either have too little adhesion or too little resilience, so that they tear off the vertical flanks of the profiles when the expansion joint is expanded, and irregularly when the expansion joint is narrowed due to their insufficient compressibility be unfolded.
- the joint channel is filled with a resilient elastomer system in such a way that the function-related volume change of the joint channel is largely compensated for, so that the tensile and compressive forces at the interfaces between the metallic profiles and the resilient elastomer system filling the joint channel are limited and there are no deformations causing noise emissions on the road surface.
- Joint channel fillings using expansion joint seals made of cellular rubber with a round or semicircular cross-section such as those used in the form of closed-cell polyethylenes according to the prior art in civil engineering for backfilling joints behind joint fillers, have proven unsuitable for these purposes.
- the compressibility of such cellular rubber cords is too low to approximately compensate for the volume changes in the joint channel as part of a permanently elastic joint filling, so that forces arise on the surface of these full profiles so high that the adhesion is not sufficient to permanently bond with a permanently elastic substrate to maintain.
- the cavity-forming structural foam profiles are pre-stressed in the middle position of the joint channels so that their inner horizontal diameter is reduced in a way corresponding to this middle position, then the volume changes due to the widening or narrowing of the joint channel are compensated for to the extent that the profile and gap change are properly coordinated so that the deformations of the permanently elastic casting compound lying above are so small that there is no longer any disruptive noise emission.
- the bond between the resilient elastomer system and the adjacent metallic profiles must be maintained for a period of time that is usual for wearing parts in road construction despite the alternating stress due to the frequent rolling over with different wheel loads.
- the resilient elastomer system is constructed in mirror image to the vertical axis in order to ensure a symmetrical introduction of force
- the resilient elastomer system is designed such that the permanently elastic casting compound at least partially the adjacent, horizontal surfaces of the metallic profiles covered to reduce the mechanical stress on the elastomer system in the area of the profile leading edges, the elastic encapsulation occasionally being reinforced in a manner covering the profile leading edges, by means of inserts made of metal, plastic, glass, etc. in the form of mats, rovings or fabric.
- the subject of the present invention is a sound-absorbing filling of the joint channels of bridging structures for expansion joints, in which the of the metallic edge profiles (1) or of an edge profile and a metallic middle profile (2) or two metallic middle profiles (2) and an expansion strip (3 ) formed from resiliently elastic material, upwardly open joint channel (4) is completely or partially filled with a resilient elastomer system, characterized in that this elastomer system consists of a permanently elastic casting compound (5) into which one or more, at least in the longitudinal direction of the channel, run an opening to the environment, having cavity-forming structural foam profiles (6) are embedded in such a way that the sealing compound extends at least partially over the adjacent upper sides (7) of the metallic profiles.
- Cavity-forming structural foam profiles in the sense of the present invention consist of natural rubber, ethylene-propylene rubber, acrylonitrile rubber, chloroprene, silicone or their copolymers, as are commercially available under the generic term "cellular rubber” in the form of cellular rubber, cellular polyethylene, etc.
- the foam cavity profiles according to the invention can have any cross-sections depending on the respective cross-section of the joint channel, but preferably have such a cross-section that their upper side rises at least in regions when the expansion joint widens and lowers when the expansion joint narrows, i.e. the shape change of the cavity profile takes place in such a way that the Volume change in the joint channel above, filled with potting compound, is essentially compensated for.
- the foam cavity profiles particularly preferably have a cross section according to FIG. 1 or 2 with a concave (9) or polyconcave (10) top side and a convex (11) top biconcave (12) bottom side or are bundles of individual foam rubber tubes with a round or polygonal cross section, preferably different Diameter and different wall thickness, provided.
- the cavity forming Structural foam profiles or structural foam profile systems can be fixed to one another with adhesives and, if necessary, to theirs. Surface be provided with an adhesion promoter to ensure optimal adhesion between these profiles and the permanently elastic casting compound surrounding them.
- the hollow foam profiles preferably have open ends at both ends, as are produced by cutting.
- the resilient elastomer system can cover a portion of the adjacent concrete or polymer concrete (13) or the adjacent black ceiling, in addition to the horizontal surfaces of the metallic profiles, in order to seal vertical joints (14) underneath.
- the permanently elastic casting compound must therefore also have good adhesion to polymer concrete and bituminous building materials used in road and bridge construction, as well as to the corrosion protection coatings based on zinc dust that may be present on steel profiles.
- the permanently elastic casting compounds for the purposes of the present invention can consist of plasticizer-free cold or heat-curing 2-component epoxy systems, 2-component polyurethane systems or 2-component epoxy / polyurethane systems based on amino- and / or polyaminoamide-functional hardeners , which contain liquid blocked isocyanate prepolymers and / or liquid elastomer-modified epoxies in the resin component, and in some cases liquid animation-functional rubbers in the hardener component.
- These polymer systems can also contain prior art accelerators, in particular mercapto-functional accelerators.
- elastomer-modified epoxides are liquid epoxides with an average functionality of at least two and an elastomer content of 10-50% by mass, preferably 20-40% by mass.
- the epoxy groups can be arranged terminally and / or in the side chain of the molecule.
- the elastomeric structural part of these flexible epoxies consists of polyenes, diene copolymers and polyurethanes, preferably of polybutadiene, butadiene-styrene or butadiene-acrylonitrile copolymers.
- Amino-functional rubbers are liquid polyenes or diene copolymers with at least 2 primary or secondary amino groups in the middle molecule, preferably amino-functional polybutadienes, butadiene-styrene or butadiene-acrylonitrile copolymers.
- the amino groups can be arranged terminally and / or in the side chain of the molecule.
- the content of such amino-functional rubbers in the permanently elastic casting compounds according to the invention is limited to a maximum of 20% by mass.
- Mercapto-functional accelerators are preferably to be understood as meaning aliphatic polymercaptans containing hydroxyl groups and having a functionality of at least 3, as are commercially available, for example, under the names Capcure and Umbrelink.
- concentration of such mercapto-functional accelerators in the permanently elastic casting compound according to the invention is a maximum of 20% by mass and is not considered in the stoichiometric calculation of the resin / hardener system. Larger accelerator concentrations lead to a disproportionate decrease in the mechanical properties of the permanently elastic casting compared to the associated increase in elasticity. If the resin component contains blocked isocyanate prepolymers in addition to elasticized epoxides, the content of polymercaptan resins in the permanently elastic casting compound is limited to 10% by weight.
- the permanently elastic casting compound can contain adjusting agents in an amount of at most 5 parts based on 100 parts of resin plus hardener, preferably in an amount of 1 to 3 parts, so that it does not run off when it is introduced because of the gradient usually present in the longitudinal direction of the joint.
- Fibrous products with a fiber length of 1 - 10 mm are used as adjusting agents, in the form of mineral, plastic or metal fibers, possibly in connection with prior art thixotropic agents.
- a metallic edge profile 1 is arranged, embedded in polymer concrete, from below and from the side facing the road surface 22 and from approximately half of its top side.
- a metallic middle profile 2 is shown on the right in FIG. Not shown is the support of the underside of the carriageway support structure 20 and the underside of the central profile 2 on slide or roller bearings.
- a stretching strip 3 made of a resiliently elastic material, preferably a rubber material, is included its thickened longitudinal edges threaded into corresponding, undercut recesses in the edge profile 1 and in the middle profile 2.
- the stretch mark 3 has an essentially V-shaped, rounded downward configuration.
- a hollow profile 6 with a prestress between the edge profile 1 and the central profile 2 is installed above the expansion strip 3 in the joint channel 4.
- the hollow profile 6 has essentially a pentagonal shape symmetrical to the vertical central plane, two corners abutting the edge profile 1 or the central profile 2, the lower, central "corner” is rounded, the two upper corners are spaced a bit laterally from the edge profile 1 or the central profile 2, and the area between these two corners of the top of the cavity profile 6 is slightly concave concave.
- the areas adjoining the two lateral corners downward are in each case in one piece against the stretch marks 3.
- a permanently elastic potting compound 5 is from above in the space above the hollow profile 6 and reaching down between the hollow profile 6 and the edge profile 1 or the central profile 2 to the two lateral corners of the hollow profile 6 and covering about half of the edge profile 1 and Introduced or applied top of the middle profile 2.
- an interlining in the sealing compound 5 is designated. It goes without saying that the top of the sealing compound 5 is at least substantially flush with the top of the polymer concrete adjoining on the left in FIG. 1 and with the top of the pavement.
- the interface between the sealing compound 5 and the polymer concrete 13 is inclined in the manner shown in FIG. 1.
- the hollow profile 6 in FIG. 1 is compressed more from the left and right; the concave top 9 of the hollow profile 6 bulges more downward.
- the space filled with the sealing compound 5 above the upper side 9 of the hollow profile 6 increases in height, in particular in the central region, so that additional volume is created for accommodating the sealing compound 5 pushed together from the sides.
- the embodiment according to FIG. 2 differs from the embodiment according to FIG. 1 primarily by the shape of the expansion strip 3 and the shape of the hollow profile 6.
- the expansion strip 3 has a more pronounced V-shaped shape with a lower, horizontal straightening and slightly inward domed, double-sided main areas. In the case of the hollow profile 6, the lower corner is guided further down and is no longer rounded.
- the top of the hollow profile 6 has two concave areas next to each other.
- sealing compound 5 is guided beyond the edge profile 1 to approximately the middle of the top of the polymer concrete 13.
- the embodiment according to FIG. 3 differs from the embodiment according to FIG. 1 essentially in that the polymer concrete 13 covers the entire upper side 7 of the edge profile 1 and in that the substantially sloping boundary surface 24 between the sealing compound 5 and the polymer concrete below already differs from the joint channel side, top corner of the edge profile 1 starts.
- the polymer concrete 13 completely covers the upper side 7 of the edge profile 1 with an upper side which is substantially parallel to the upper side 7 of the edge profile 1 and that the area of the sealing compound 5 reaching over the edge profile 1 comes over it.
- edge profile 1 it is not absolutely necessary to embed the edge profile 1 in polymer concrete 13 in the manner described. Rather, the edge profile 1 can also be connected to the associated structure in another way, for example by embedding it in the concrete of the roadway support structure 20.
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Abstract
Description
Überbrückungskonstruktionen von Dehnungsfugen in Brücken, Parkdecks und 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.Bridging constructions of expansion joints in bridges, parking decks and similar structures cause noise emissions due to the rolling process of vehicle tires, which in terms of their intensity and frequency distribution often represent a strong noise nuisance for the residents of such structures.
Die meisten Überbrückungskonstruktionen bestehen nach dem Stand der Technik aus zwei, quer zur Fahrbahnlängsrichtung verlaufenden metallischen Randprofilen und ggf. einer beliebigen Anzahl dazwischen liegender, parallel verlaufender metallischer Mittelprofile, wobei der durch die Randprofile bzw. durch ein Randprofil und ein Mittelprofil gebildete Spalt mittels eines unterhalb der Profiloberkanten 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.According to the state of the art, most bridging structures consist of two metallic edge profiles running transversely to the longitudinal direction of the carriageway and, if necessary, any number of intermediate, parallel metallic middle profiles, the gap formed by the edge profiles or by an edge profile and a middle profile using a below the upper edge of the stretch strip arranged from elastically flexible material is sealed, so that such bridging structures have at least one channel which is open at the top and runs transversely to the longitudinal direction of the roadway and is delimited laterally by the vertical surfaces of the metallic profiles and below by the stretch strip made of elastically flexible material.
Diese, im folgenden als Fugenkanal bezeichnete, oben offene Fuge, kann je nach Ausformung der seitlichen Profile und des Dehnungsstreifens unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Da die Dehnungsstreifen jedoch in der Praxis in der ganz überwiegenden Zahl der Fälle näherungsweise V-förmige Querschnitte aufweisen (DE-PS 28 08 386, DE-AS 29 52 613, DE-OS 30 47 904, DE-PS 31 16 429, DE-PS 32 28 315, DE-OS 38 02 217 oder DE-OS 38 11 219), besitzen die meisten Fugenkanäle mehr oder minder unregelmäßige fünfeckige Querschnitte, selbst wenn der Dehungsstreifen komplizierter aufgebaut ist (DE-OS 18 00 775, DE-GM G 81 32 558.4).This joint, which is referred to below as the joint channel and is open at the top, can have different cross sections depending on the shape of the lateral profiles and the stretching strip. However, since the stretch marks in practice have in the vast majority of cases approximately V-shaped cross sections (DE-PS 28 08 386, DE-AS 29 52 613, DE-OS 30 47 904, DE-PS 31 16 429, DE -PS 32 28 315, DE-OS 38 02 217 or DE-OS 38 11 219), most joint channels have more or less irregular pentagonal cross-sections, even if the stretch marks are more complicated (DE-OS 18 00 775, DE-GM G 81 32 558.4).
Nach dem gegenwärtigen Stand der Erkenntnisse ist dieser offene Fugenkanal die Hauptursache für die Schallemission von Überbrückungskonstruktionen für Dehnungsfugen, wobei bekannt ist, daß die Schallemission auch bei absolut höhengleichen Metallprofilen auftritt und durch die Beschichtung der horizontalen Oberflächen der Metallprofile allein nicht nennenswert vermindert wird. Es ist weiterhin bekannt, daß die Art der Verankerung der metallischen Randprofile in den Dehnungsfugenrändern keinen wesentlichen Einfluß auf die Schallemission hat. Desgleichen führen stufenlose Überbrückungsvorrichtungen in Form fahrbahnebener Dichtkörper gemäß DE-PS 28 34 361, DE-PS 35 08 010, DE-PS 36 22 253, US-PS 4,007,994 etc. nicht zu einer Herabsetzung der Schallemission, während Abdeckungen aus starren Werkstoffen gemäß DE-PS 30 15 011, DE-PS 38 11 082, DE-PS 38 26 514 etc. häufig sogar die entgegengesetzte Wirkung haben.According to the current state of knowledge, this open joint channel is the main cause of the sound emission of bridging structures for expansion joints, whereby it is known that the sound emission also occurs with metal profiles of absolutely the same height and is not significantly reduced by coating the horizontal surfaces of the metal profiles alone. It is also known that the type of anchoring of the metallic edge profiles in the expansion joint edges has no significant influence on the noise emission. Likewise, stepless bridging devices in the form of road-level sealing bodies according to DE-PS 28 34 361, DE-PS 35 08 010, DE-PS 36 22 253, US-PS 4,007,994 etc. do not lead to a reduction in noise emission, while covers made of rigid materials according to DE -PS 30 15 011, DE-PS 38 11 082, DE-PS 38 26 514 etc. often even have the opposite effect.
Es hat daher in der Praxis nicht an Versuchen gefehlt, die Schallemission bei Überbrückungskonstruktionen für Dehnungsfugen in Brücken, Parkdecks und dergleichen Bauwerken durch Sekundärmaßnahmen zu reduzieren bzw. zu eliminieren, angefangen vom einfachen Ausfüllen des Fugenkanales mit losen Granulaten, über das vollflächige Vergießen mit bituminösen Baustoffen und das Überkleben des Fugenkanals mit bahnförmigen Elastomermaterialien in einer auf die Schwarzdecke übergreifenden Weise, bis hin zum fahrbahnebenen Ausgießen des Fugenkanals mit Polyurethanschaum, Silikon- oder Polysulfiddichtmassen.In practice, therefore, there has been no shortage of attempts to reduce or eliminate the noise emission in the case of bridging structures for expansion joints in bridges, parking decks and similar structures by means of secondary measures, starting with the simple filling of the joint channel with loose granules and pouring over the entire surface with bituminous building materials and gluing the joint channel with sheet-like elastomer materials in a manner that spans the black ceiling, right up to pouring the joint channel with polyurethane foam, silicone or polysulfide sealing compounds.
Alle diese Versuche zur Herabsetzung bzw. Eliminierung der Schallemission von Überbrückungskonstruktionen für Dehnungsfugen führten zu keinem nachhaltigen Erfolg. Lose Schüttungen wandern bei der üblichen Neigung von Dehnungsfugen quer zur Fahrtrichtung schnell aus dem Fugenkanal aus und lagern sich im Bereich des Schrammbords ab.All these attempts to reduce or eliminate the sound emission of bridging structures for expansion joints did not lead to sustainable success. With the usual inclination of expansion joints across the direction of travel, loose fillings quickly migrate out of the joint channel and are deposited in the area of the curb.
Den Fugenkanal überbrückende bituminöse Vergüsse reißen bei der funktionsbedingten Bewegung der Dehnungsfuge und brechen allmählich aus. Überlappend verklebte Gummibahnen lösen sich klebtechnisch bedingt oder infolge von Sekundäreinwirkungen, wie Beschädigungen durch Schneepflüge und Streusalzeinwirkung. Polyurethanschäume sind zu wenig stabil, während Silikon- und Polysulfiddichtmassen entweder eine zu geringe Haftung oder eine zu geringe Rückstellfähigkeit besitzen, so daß sie bei der Erweiterung der Dehnungsfuge von den vertikalen Flanken der Profile abreißen und bei der Verengung der Dehungsfuge wegen ihrer zu geringen Kompressibilität unregelmäßig aufgefaltet werden.Bituminous grouts bridging the joint channel tear during the function-related movement of the expansion joint and gradually break out. Overlapping glued rubber sheets come loose due to adhesive technology or as a result of secondary effects such as damage caused by snow plows and the effects of road salt. Polyurethane foams are not stable enough, while silicone and polysulfide sealants either have too little adhesion or too little resilience, so that they tear off the vertical flanks of the profiles when the expansion joint is expanded, and irregularly when the expansion joint is narrowed due to their insufficient compressibility be unfolded.
Aufgrund der Entwicklungsarbeiten, die zu der Erfindung geführt haben, ist es für die Reduzierung der Schallemission bei Überbrückungskonstruktionen für Dehnungsfugen von Bedeutung, daß der Fugenkanal in einer solchen Weise mit einem rückstellfähigen Elastomersystem ausgefüllt wird, 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.Due to the development work that led to the invention, it is important for the reduction of the sound emission in bridging structures for expansion joints that the joint channel is filled with a resilient elastomer system in such a way that the function-related volume change of the joint channel is largely compensated for, so that the tensile and compressive forces at the interfaces between the metallic profiles and the resilient elastomer system filling the joint channel are limited and there are no deformations causing noise emissions on the road surface.
Als für diese Zwecke ungeeignet haben sich Fugenkanalfüllungen unter Verwendung von Dehnungsfugen-Dichtungen aus Zellkautschuk mit rundem oder halbrundem Querschnitt erwiesen, wie sie in Form von geschlossenzelligen Polyethylenen nach dem Stand der Technik im Hoch- und Tiefbau zum Hinterfüttern von Fugen hinter Fugenkitten verwendet werden. Die Kompressibilität derartiger Zellkautschukschnüre ist zu gering, um als Bestandteil einer dauerelastischen Fugenfüllung die Volumenänderungen in dem Fugenkanal näherungsweise zu kompensieren, so daß an der Oberfläche dieser Vollprofile so hohe Kräfte auftreten, daß die Adhäsion nicht ausreicht, um den Verbund mit einem dauerelastischen Substrat auf Dauer aufrecht zu erhalten.Joint channel fillings using expansion joint seals made of cellular rubber with a round or semicircular cross-section, such as those used in the form of closed-cell polyethylenes according to the prior art in civil engineering for backfilling joints behind joint fillers, have proven unsuitable for these purposes. The compressibility of such cellular rubber cords is too low to approximately compensate for the volume changes in the joint channel as part of a permanently elastic joint filling, so that forces arise on the surface of these full profiles so high that the adhesion is not sufficient to permanently bond with a permanently elastic substrate to maintain.
Es wurde nun gefunden, daß die Schallemission bei Überbrückungskonstruktionen für Dehnungsfugen dadurch entscheidend reduziert werden kann, daß der Fugenkanal ganz oder teilweise mit einem rückstellfähigen Elastomersystem bündig ausgefüllt wird, bestehend aus einer dauerelastischen Vergußmasse, in die in Fugenkanallängsrichtung verlaufende, hohlraumbildende Strukturschaumprofile mit geschlossenzelliger bzw. partiell geschlossenzelliger Struktur eingebettet sind, welche zum Druckausgleich bei Formänderung eine oder mehrere, vorzugsweise am Ende angeordnete Öffnungen aufweisen.It has now been found that the sound emission in the case of bridging structures for expansion joints can be decisively reduced by completely or partially filling the joint channel flush with a resilient elastomer system, consisting of a permanently elastic casting compound, into the cavity-forming structural foam profiles with closed-cell or cellular cells that run in the longitudinal direction of the joint channel. partially closed-cell structure are embedded, which have one or more openings, preferably arranged at the end, for pressure compensation when the shape changes.
Werden die hohlraumbildenden Strukturschaumprofile in Mittelstellung der Fugenkanäle unter Vorspannung so eingegossen, daß ihr innerer horizontaler Durchmesser in einer dieser Mittelstellung entsprechenden Weise verkleinert ist, dann werden die Volumenänderungen infolge der Verbreiterung bzw. Verengung des Fugenkanals bei richtiger Abstimmung zwischen Profil und Spaltänderung soweit kompensiert, daß die Verformungen der darüberliegenden dauerelastischen Vergußmasse so gering sind, daß daraus keine störende Schallemission mehr herrührt.If the cavity-forming structural foam profiles are pre-stressed in the middle position of the joint channels so that their inner horizontal diameter is reduced in a way corresponding to this middle position, then the volume changes due to the widening or narrowing of the joint channel are compensated for to the extent that the profile and gap change are properly coordinated so that the deformations of the permanently elastic casting compound lying above are so small that there is no longer any disruptive noise emission.
Der Verbund zwischen dem rückstellfähigen Elastomersystem und den angrenzenden metallischen Profilen muß trotz der Wechselbeanspruchung durch das häufige Überrollen mit unterschiedlichen Radlasten für einen für Verschleißteile im Straßenbau üblichen Zeitraum erhalten bleiben. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß einerseits das rückstellfähige Elastomersystem zur senkrechten Achse spiegelbildlich aufgebaut ist, um eine symetrische Krafteinleitung sicher zu stellen, und daß andererseits das rückstellfähige Elastomersystem so ausgebildet ist, daß die dauerelastische Vergußmasse die angrenzenden, horizontalen Oberflächen der metallischen Profile zumindest teilweise überdeckt, um die mechanische Beanspruchung des Elastomersystems im Bereich der Profilvorderkanten herabzusetzen, wobei der elastische Verguß fallweise in einer, die Profilvorderkanten überdeckenden Weise, durch Einlagen aus Metall, Kunststoff, Glas etc. in Form von Matten, Rovings oder Gewebe verstärkt wird.The bond between the resilient elastomer system and the adjacent metallic profiles must be maintained for a period of time that is usual for wearing parts in road construction despite the alternating stress due to the frequent rolling over with different wheel loads. This is achieved according to the invention in that on the one hand the resilient elastomer system is constructed in mirror image to the vertical axis in order to ensure a symmetrical introduction of force, and on the other hand that the resilient elastomer system is designed such that the permanently elastic casting compound at least partially the adjacent, horizontal surfaces of the metallic profiles covered to reduce the mechanical stress on the elastomer system in the area of the profile leading edges, the elastic encapsulation occasionally being reinforced in a manner covering the profile leading edges, by means of inserts made of metal, plastic, glass, etc. in the form of mats, rovings or fabric.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine schalldämmende Füllung der Fugenkanäle von Überbrückungskonstruktionen für Dehnungsfugen, bei denen der von den metallischen Randprofilen (1) bzw. von einem Randprofil und einem metallischen Mittelprofil (2) bzw. zwei metallischen Mittelprofilen (2) sowie einem Dehnungsstreifen (3) aus nachgiebig elastischem Werkstoff gebildete, nach oben offene Fugenkanal (4) mit einem rückstellfähigen Elastomersystem ganz oder teilweise ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Elastomersystem aus einer dauerelastischen Vergußmasse (5) besteht, in die ein oder mehrere, in Kanallängsrichtung verlaufende, mindestens eine Öffnung zur Umgebung, aufweisende, hohlraumbildende Strukturschaumprofile (6) so eingebettet sind, daß die Vergußmasse zumindest teilweise über die angrenzenden Oberseiten (7) der metallischen Profile reicht.The subject of the present invention is a sound-absorbing filling of the joint channels of bridging structures for expansion joints, in which the of the metallic edge profiles (1) or of an edge profile and a metallic middle profile (2) or two metallic middle profiles (2) and an expansion strip (3 ) formed from resiliently elastic material, upwardly open joint channel (4) is completely or partially filled with a resilient elastomer system, characterized in that this elastomer system consists of a permanently elastic casting compound (5) into which one or more, at least in the longitudinal direction of the channel, run an opening to the environment, having cavity-forming structural foam profiles (6) are embedded in such a way that the sealing compound extends at least partially over the adjacent upper sides (7) of the metallic profiles.
Hohlraumbildende Strukturschaumprofile im Sinne der vorliegenden Erfindung bestehen aus Naturkautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Acryl-Nitril-Kautschuk, Chloropren, Silikon oder deren Mischpolymerisaten, wie sie unter dem Oberbegriff "Moosgummi" in Form von Zellkautschuk, Zellpolyethylen etc. im Handel sind. Die erfindungsgemäßen Schaumstoffhohlraumprofile können in Abhängigkeit vom jeweiligen Querschnitt des Fugenkanals beliebige Querschnitte aufweisen, besitzen jedoch vorzugsweise einen derartigen Querschnitt, daß sich ihre Oberseite bei sich erweiternder Dehnungsfuge mindestens bereichsweise anhebt und bei sich verengender Dehnungsfuge absenkt, also die Formänderung des Hohlraumprofils so stattfindet, daß die Volumenänderung im darüber befindlichen, mit Vergußmasse ausgefüllten Fugenkanal im wesentlichen kompensiert wird. Besonders bevorzugt haben die Schaumstoffhohlraumprofile einen Querschnitt gemäß Figur 1 oder 2 mit einer konkaven (9) oder polykonkaven (10) Oberseite und einer konvexen (11) ober bikonkaven (12) Unterseite oder sind Bündel aus einzelnen Moosgummischläuchen mit rundem oder polygonem Querschnitt, vorzugsweise unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher Wandstärke, vorgesehen. Die hohlraumbildenden Strukturschaumprofile bzw. Strukturschaumprofilsysteme 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 entstehen.Cavity-forming structural foam profiles in the sense of the present invention consist of natural rubber, ethylene-propylene rubber, acrylonitrile rubber, chloroprene, silicone or their copolymers, as are commercially available under the generic term "cellular rubber" in the form of cellular rubber, cellular polyethylene, etc. The foam cavity profiles according to the invention can have any cross-sections depending on the respective cross-section of the joint channel, but preferably have such a cross-section that their upper side rises at least in regions when the expansion joint widens and lowers when the expansion joint narrows, i.e. the shape change of the cavity profile takes place in such a way that the Volume change in the joint channel above, filled with potting compound, is essentially compensated for. The foam cavity profiles particularly preferably have a cross section according to FIG. 1 or 2 with a concave (9) or polyconcave (10) top side and a convex (11) top biconcave (12) bottom side or are bundles of individual foam rubber tubes with a round or polygonal cross section, preferably different Diameter and different wall thickness, provided. The cavity forming Structural foam profiles or structural foam profile systems can be fixed to one another with adhesives and, if necessary, to theirs. Surface be provided with an adhesion promoter to ensure optimal adhesion between these profiles and the permanently elastic casting compound surrounding them. The hollow foam profiles preferably have open ends at both ends, as are produced by cutting.
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 einer guten Metallhaftung auch eine gute Haftung an im Straßen- und Brückenbau verwendeten Polymerbetonen und bituminösen Baustoffen aufweisen, sowie auf den auf Stahlprofilen ggf vorhandenen Korrosionsschutzbeschichtungen auf Zinkstaubbasis.The resilient elastomer system can cover a portion of the adjacent concrete or polymer concrete (13) or the adjacent black ceiling, in addition to the horizontal surfaces of the metallic profiles, in order to seal vertical joints (14) underneath. In addition to good metal adhesion, the permanently elastic casting compound must therefore also have good adhesion to polymer concrete and bituminous building materials used in road and bridge construction, as well as to the corrosion protection coatings based on zinc dust that may be present on steel profiles.
Die dauerelastischen Vergußmassen im Sinne der vorliegenden Erfindung können bestehen aus weichmacherfreien kalt- oder warmhärtenden 2-K-Epoxid-Systemen, 2-K-Polyurethan-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 elastomermodifizierte Epoxide sowie in der Härterkomponente fallweise flüssige animofunktionelle Kautschuke enthalten. Diese Polymersysteme können darüberhinaus Beschleuniger nach dem Stand der Technik, insbesondere mercaptofunktionelle Beschleuniger, enthalten.The permanently elastic casting compounds for the purposes of the present invention can consist of plasticizer-free cold or heat-curing 2-component epoxy systems, 2-component polyurethane systems or 2-component epoxy / polyurethane systems based on amino- and / or polyaminoamide-functional hardeners , which contain liquid blocked isocyanate prepolymers and / or liquid elastomer-modified epoxies in the resin component, and in some cases liquid animation-functional rubbers in the hardener component. These polymer systems can also contain prior art accelerators, in particular mercapto-functional accelerators.
Als elastomermodifizierte Epoxide im Sinne der vorliegenden Erfindung sind flüssige Epoxide mit einer mittleren Funktionalität 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.For the purposes of the present invention, elastomer-modified epoxides are liquid epoxides with an average functionality of at least two and an elastomer content of 10-50% by mass, preferably 20-40% by mass. The epoxy groups can be arranged terminally and / or in the side chain of the molecule. The elastomeric structural part of these flexible epoxies consists of polyenes, diene copolymers and polyurethanes, preferably of polybutadiene, butadiene-styrene or butadiene-acrylonitrile copolymers.
Unter aminofunktionellen Kautschuken sind flüssige Polyene oder Dienmischpolymere mit mindestens 2 primären oder sekundären Aminogruppen im mittleren Molekül, vorzugsweise aminofunktionelle Polybutadiene, Butadien-Styrol- oder Butadien-Acrylnitril-Mischpolymere zu verstehen. Die Aminogruppen können endständig und/oder in der Seitenkette des Moleküls angeordnet sein. Der Gehalt derartiger aminofunktioneller Kautschuke an den erfindungsgemäßen dauerelastischen Vergußmassen ist auf maximal 20 m.-% begrenzt.Amino-functional rubbers are liquid polyenes or diene copolymers with at least 2 primary or secondary amino groups in the middle molecule, preferably amino-functional polybutadienes, butadiene-styrene or butadiene-acrylonitrile copolymers. The amino groups can be arranged terminally and / or in the side chain of the molecule. The content of such amino-functional rubbers in the permanently elastic casting compounds according to the invention is limited to a maximum of 20% by mass.
Unter mercaptofunktionellen Beschleunigern sind vorzugsweise hydroxylgruppenhaltige aliphatische Polymercaptane mit einer Funktionalität 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 Beschleunigerkonzentrationen führen zu einem überproportionalen Abfall der mechanischen Eigenschaften des dauerelastischen Vergusses im Vergleich zu der damit verbundenen Erhöhung der Elastizität. Enthält die Harzkomponente neben elastifizierten Epoxiden blockierte Isocyanatprepolymere, ist der Gehalt an Polymercaptanharzen an der dauerelastischen Vergußmasse auf 10m.-% beschränkt.Mercapto-functional accelerators are preferably to be understood as meaning aliphatic polymercaptans containing hydroxyl groups and having a functionality of at least 3, as are commercially available, for example, under the names Capcure and Umbrelink. The concentration of such mercapto-functional accelerators in the permanently elastic casting compound according to the invention is a maximum of 20% by mass and is not considered in the stoichiometric calculation of the resin / hardener system. Larger accelerator concentrations lead to a disproportionate decrease in the mechanical properties of the permanently elastic casting compared to the associated increase in elasticity. If the resin component contains blocked isocyanate prepolymers in addition to elasticized epoxides, the content of polymercaptan resins in the permanently elastic casting compound is limited to 10% by weight.
Die dauerelastische Vergußmasse kann zur Erhöhung der Konsistenz Stellmittel enthalten in einer Menge von maximal 5 Teilen bezogen auf 100 Teile Harz plus Härter, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 3 Teilen, damit diese bei ihrer Einbringung wegen des üblicherweise in Fugenlängsrichtung 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.To increase the consistency, the permanently elastic casting compound can contain adjusting agents in an amount of at most 5 parts based on 100 parts of resin plus hardener, preferably in an amount of 1 to 3 parts, so that it does not run off when it is introduced because of the gradient usually present in the longitudinal direction of the joint. Fibrous products with a fiber length of 1 - 10 mm are used as adjusting agents, in the form of mineral, plastic or metal fibers, possibly in connection with prior art thixotropic agents.
Der Aufbau und die Konfiguration der erfindungsgemäßen Dehnungsfugen-Überbrückungskonstruktion wird nachfolgend anhand von zwei bevorzugten, zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigt:
- Figur 1:
eine erste Ausführungsform einer Dehnungsfugen-Überbrückungskonstruktion im Schnitt rechtwinklig zur Erstreckungsrichtung der Dehnungsfuge; - Figur 2:
eine zweite Ausführungsform der Dehnungsfugen-Überbrückungskonstruktion im Schnitt wieFigur 1. - Figur 3:
eine dritte Ausführungsform der Dehnungsfugen-Überbrückungskonstruktion im Schnitt wieFigur 1.
- Figure 1:
a first embodiment of an expansion joint bridging construction in section perpendicular to the direction of extension of the expansion joint; - Figure 2:
a second embodiment of the expansion joint bridging construction in section as Figure 1. - Figure 3:
a third embodiment of the expansion joint bridging construction in section as Figure 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 ergebenden, stufenartigen Raum ist ein metallisches Randprofil 1, von unten her und von der der Fahrbahndecke 22 zugewandten Seite her und von etwa der Hälfte seiner Oberseite her eingebettet in Polymerbeton, angeordnet. Rechts in Figur 1 ist ein metallisches Mittelprofil 2 dargestellt. Nicht eingezeichnet ist die Auflagerung der Unterseite der Fahrbahn-Tragkonstruktion 20 und der Unterseite des Mittelprofils 2 auf Gleit- oder Rollenlagern.20 with a roadway support structure is referred to, on which a
Zwischen der in Figur 1 nach rechts weisenden Seite des Randprofils 1 und der in Figur 1 nach links weisenden Seite des Mittelprofils 2 befindet sich eine Dehnungsfuge mit einem Fugenkanal 4. Ein Dehnungsstreifen 3 aus nachgiebig elastischem Werkstoff, vorzugsweise einem Kautschukwerkstoff bzw. Gummiwerkstoff, ist mit seinen verdickten Längsrändern in entsprechende, hinterschnittene Ausnehmungen im Randprofil 1 und im Mittelprofil 2 ein gefädelt. Der Dehnungsstreifen 3 hat bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 eine nach unten ausgestülpte, im wesentlichen V-förmige und unten abgerundete Gestalt.Between the side of the
Oberhalb des Dehnungsstreifens 3 ist in dem Fugenkanal 4 ein Hohlprofil 6 mit Vorspannung zwischen dem Randprofil 1 und dem Mittelprofil 2 eingebaut. Das Hohlprofil 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 Hohlraumprofils 6 leicht nach unten gewölbt konkav ist. Die an die beiden seitlichen Ecken nach unten anschließenden Bereiche liegen jeweils für ein Stück an dem Dehnungsstreifen 3 an.A
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 Randprofils 1 und die Oberseite des Mittelprofils 2 eingebracht bzw. aufgebracht. Mit 8 ist beispielsweise ein Einlagengewebe in der Vergußmasse 5 bezeichnet. Es versteht sich, daß die Oberseite der Vergußmasse 5 mit der Oberseite des in Figur 1 links angrenzenden Polymerbetons und mit der Oberseite der Fahrbahndecke mindestens im wesentlichen fluchtet. Die Grenzfläche zwischen der Vergußmasse 5 und dem Polymerbeton 13 liegt in der in Figur 1 gezeichneten Weise schräg.A permanently
Wenn sich der Fugenkanal 4 bei ansteigender Umgebungstemperatur entsprechend dem unteren Doppelpfeil in Figur 1 verengt, wird das Hohlprofil 6 in Figur 1 von links und rechts her stärker zusammengedrückt; die konkave Oberseite 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.If the
Diese Vorgänge spielen sich in umgekehrter Richtung ab, wenn sich der Fugenkanal 4 bei sinkender Umgebungstemperatur erweitert.These processes take place in the opposite direction when the
Die Ausführungsform gemäß Figur 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Figur 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, waagerechten Begradigung und leicht nach innen gewölbten, beidseitigen Hauptbereichen. Bei dem Hohlprofil 6 ist die untere Ecke weiter nach unten geführt und nicht mehr abgerundet. Die Oberseite des Hohlprofils 6 weist nebeneinander zwei konkave Bereiche auf.The embodiment according to FIG. 2 differs from the embodiment according to FIG. 1 primarily by the shape of the
Außerdem ist die Vergußmasse 5 über das Randprofil 1 hinaus bis etwa in die Mitte der Oberseite des Polymerbetons 13 geführt.In addition, the sealing
Die Ausführungsform gemäß Figur 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Figur 1 im wesentlichen dadurch, daß der Polymerbeton 13 die gesamte Oberseite 7 des Randprofils 1 bedeckt und daß die wesentlich schräger verlaufende Grenzfläche 24 zwischen der Vergußmasse 5 und dem Polymerbeton unten bereits von der fugenkanalseitigen, oberen Ecke des Randprofils 1 aus losgeht.The embodiment according to FIG. 3 differs from the embodiment according to FIG. 1 essentially in that the
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.Alternatively, it is possible in all embodiments that the
Abschließend wird darauf hingewiesen, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, das Randprofil 1 in der beschriebenen Weise in Polymerbeton 13 einzubetten. Vielmehr kann das Randprofil 1 auch auf andere Weise mit dem zugeordneten Bauwerk verbunden sein, beispielsweise durch Einbettung in den Beton der Fahrbahn-Tragkonstruktion 20.Finally, it is pointed out that it is not absolutely necessary to embed the
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