EP2300665A1 - Fahrbahnbelag und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

Fahrbahnbelag und verfahren zur herstellung desselben

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EP2300665A1
EP2300665A1 EP09734874A EP09734874A EP2300665A1 EP 2300665 A1 EP2300665 A1 EP 2300665A1 EP 09734874 A EP09734874 A EP 09734874A EP 09734874 A EP09734874 A EP 09734874A EP 2300665 A1 EP2300665 A1 EP 2300665A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
road surface
grooves
ribs
adjacent
parallelogram
Prior art date
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Application number
EP09734874A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2300665B1 (de
Inventor
Thomas Beckenbauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mueller Bbm GmbH
Finnveden Svante
Kropp Wolfgang
Original Assignee
Mueller Bbm GmbH
Finnveden Svante
Kropp Wolfgang
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mueller Bbm GmbH, Finnveden Svante, Kropp Wolfgang filed Critical Mueller Bbm GmbH
Publication of EP2300665A1 publication Critical patent/EP2300665A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2300665B1 publication Critical patent/EP2300665B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C11/00—Details of pavings
    • E01C11/24—Methods or arrangements for preventing slipperiness or protecting against influences of the weather

Definitions

  • the present invention relates to roadway pavements for roads, hereinafter referred to as “pavement pavements”, and to methods of manufacturing the same, and more particularly, the present invention is concerned with the geometrical shape of pavement surfaces, hereinafter referred to as "texture”.
  • the uppermost layer of a road superstructure is referred to as the "Fanrbahn top layer” or "road surface layer".
  • Conventional road surfaces generally consist of a graded mineral mixture, a binder, fillers and stabilizing additives such as polymers or rubber.
  • a mineral mixture contains rock grains of different sizes, wherein the different grain fractions are contained by fixing a grading curve with different frequency and thus with different proportions by weight in the mineral mixture.
  • the largest grains which typically occur in the mix have diameters of, for example, 8, 11, 16 or 22 mm.
  • Bituminous asphalt is used as a binding agent for road surfaces made of asphalt, and cement for road surfaces made of concrete.
  • Asphalt road pavements are usually made in a thickness of 4 cm.
  • the texture of the road surface can be characterized by the wavelength of periodicities in its horizontal extent, the vertical amplitude of such periodicities, ie the roughness depth, and the shape factor.
  • the texture of the road surface depends heavily on the type, nature and composition of the materials used and the manufacturing process.
  • the roughness of the pavement defining elements have different shapes, sizes and distances to each other, which are determined essentially by the size of the aggregate grains, which are processed in the mix, and the way in which the pavement is installed.
  • the texture is characterized by the distances and depths of the alternating peaks and valleys in the road surface.
  • Fig. 1 shows an example of the surface textures of various road surfaces.
  • FIG. 1A shows the surface texture of stone mastic asphalt
  • FIG. 1B of asphalt concrete of asphalt concrete
  • FIG. IC of washed concrete
  • FIG. ID of open-pored asphalt the upper row shows a three-dimensional representation of the texture and the lower row photographs the surfaces of known road surfaces.
  • Lane textures have a variety of different roughness wavelengths and roughness depths. Furthermore, the shape of the texture may be different. Depending on the manufacturing process, ie depending on whether the surface is scattered to produce the grip or whether it is rolled, resulting plateau-like surfaces with close-meshed depressions or elevations, which alternate with intervening depressions.
  • a measure of the figure Müller-BBM GmbH P26990 S / ho of a road surface texture is the so-called shape factor g, which can be determined from measured roughness profiles.
  • the acoustic properties of a road surface thus react very sensitively to differences in the surface texture. If materials, material composition and manufacturing processes are not adequately controlled and the not inconsiderable material flow and the installation process on the construction site during the production of the road surface can not be smoothly and uninterrupted, inhomogeneities and irregularities in the surface structure occur. The expected due to the selected design rolling noise reduction can thus, depending on the existing conditions, often can not be achieved.
  • Asphalt and concrete pavement surfaces differ significantly in the handling of the acoustic quality. Cementitious pavement surfaces must be treated with an unavoidable mortar film on the surface immediately after compaction to break up the smooth mortar film and ensure grip. However, this surface treatment also has significant consequences for the acoustic properties. The surface treatment is done either by machining the surface typically by peeling off with coarse, wet sacks, e.g. from jute cloth, artificial grass material or broom, or by brushing off the superficial mortar film and exposing the superficial aggregates after setting of the road concrete, creating a washed concrete surface. In order to ensure a high acoustic quality, so in conventional road construction, a high expenditure on machinery and installation technology must be driven.
  • a road surface Due to the considerable time and cost pressure in road construction is thus Müller-BBM GmbH P26990 S / ho a need for a road surface, with which good acoustic properties can be reliably achieved, and it is an object of the invention to provide such a road surface.
  • a road surface is provided, which also has otherwise advantageous performance properties, ie grip in the dry and wet state, rolling resistance, wear resistance and resistance.
  • a road surface is provided with surface sections (3) formed on its upper side or surface, which are defined by grooves (1, 2) embossed in the surface, whereby adjacent surface sections are at least partially of different size exhibit.
  • the upper side has approximately parallel grooves of a first group and approximately parallel to each other, the grooves of the first group intersecting grooves of a second group, wherein each two adjacent grooves of the first group and two adjacent Grooves of the second group define an approximately parallelogram-shaped plateau, and the side lengths of adjacent approximately parallelogrammiform plateaus are at least partially different dimensions.
  • the idea underlying the invention is to provide a groove pattern in the road surface, in which the groove spacing between a
  • the distances of first grooves and the distances of second grooves may each be distributed between a minimum groove pitch and a maximum groove pitch.
  • “Distributed between a minimum groove spacing and a maximum groove spacing” here means that the distances between the grooves along the road surface several, eg at least 5 or at least 7, different values - including the minimum and maximum groove spacing - accept, each of these distance values with a certain frequency occurs.
  • the distances between the first grooves and the distances between the second grooves may be subject to a random distribution, so be randomized. Thus, the non-periodicity of the groove pitches can be ensured. Further, the distances between the first grooves and the distances between the second grooves may be equally distributed between the minimum groove pitch and the maximum groove pitch, respectively.
  • the minimum groove pitch may be at least 1 mm, and the maximum groove pitch may be at most 5 mm. At an angle of intersection of 60 ° between the first and second grooves, this corresponds to a diagonal length of the diagonal of the parallelogram-shaped plateaus of at least 2 mm and at most 10 mm. This area is particularly relevant to the noise, so that a distribution of the groove distances over this area leads to a reduction in noise.
  • the first grooves and the second grooves may include a first angle ⁇ and a second angle ⁇ , for which:
  • the maximum width of the grooves on the top can be 1 mm to 5 mm. Further, the maximum depth of the grooves may be 2 mm to 10 mm. Thus, a particularly advantageous noise behavior can be achieved.
  • the parallelogram-shaped plateaus are preferably arranged in the same height in a plane, however, the surface of the plateaus may have a microstructure with a randomly distributed wavelength distribution in the range between 10 .mu.m and 1000 .mu.m and a maximum texture depth or roughness depth of up to 300 microns.
  • edges of the grooves bordering the plateaus may be rounded.
  • the grooves could have a substantially V-shaped cross-sectional shape.
  • the road surface for example, enriched with mineral
  • a plastic for example, polyamide is suitable and, for example, magnetite is suitable as a mineral.
  • the road surface can be formed as a plate n-shaped road surface covering element or web goods. This allows industrial prefabrication of the road surface, which takes place in a defined environment with defined processes based on a defined design of the road surface. The prefabrication realizes the reproducibility and thus a uniform quality of the road surface. The prefabrication also allows the use of automated quality assurance systems and delivery of the road surface with the defined characteristics.
  • the road surface covering element may be diamond-shaped, wherein in each case two side edges of the road surface covering element run parallel to the first grooves or the second grooves.
  • a method for producing such a road surface covering element comprises the injection molding of the road surface covering element with an injection mold, which has a molding surface with mutually parallel first ribs and parallel to each other, the first ribs crossing second ribs, wherein each two adjacent first ribs and two adjacent second ribs a Set parallelogram-shaped recess, and the side lengths of the adjacent parallelogram-shaped depressions are at least partially different dimensions.
  • This method allows the industrial prefabrication of road surface covering elements, which brings the advantages described above.
  • a roadway according to the invention can be produced with the following steps:
  • a road surface can be made in a simple manner from the road surface covering elements described above. It is advantageous if a group of diagonals of the plateaus is aligned substantially in the direction of travel of the road.
  • Another method of manufacturing the pavement facing described above has the following steps
  • an inventive pavement can be made without industrial prefabrication on site.
  • the molding compound may be, for example, concrete or plastic enriched with a mineral.
  • an injection mold for producing a road surface covering element in particular a road surface covering element as described above is provided, wherein the injection mold which a
  • a stamp for producing a road surface, in particular a road surface as described above, wherein the stamp has a molding surface with mutually parallel first ribs and mutually parallel, the first ribs crossing second ribs, Muller-BBM GmbH P26990 S / ho and wherein each two adjacent first ribs and two adjacent second ribs define a parallelogrammformige depression, and the side lengths of the adjacent parallelogram-shaped depressions are at least partially different dimensions.
  • Fig. 1 is a three-dimensional representation of the texture (top row) and
  • Photographs (bottom row) of the surfaces of stone mastic asphalt (Figure IA), bituminous concrete (Figure IB), washed concrete (Figure IC), and open cell asphalt (Figure ID),
  • Fig. 2 is a schematic representation of the macrotexture of
  • FIG. 3 is an enlarged view of a section of the
  • Fig. 4 is a diagram schematically showing the shape of the grooves 1 and 2 according to an embodiment of the invention
  • Fig. 5 is a graph of the texture spectrum of an inventive
  • Fig. 7a is a schematic plan view of a section of a
  • Fig. 7b is a schematic plan view of a section of a
  • Fig. 8 is a schematic, enlarged cross-sectional view through a molding surface of the cavity of an injection mold for
  • FIG. 9 shows a photograph of a road surface covering element according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a photograph of a road surface covering element according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 11 are graphs of pass-by frequency spectrums for three different velocities measured on a lane having a pavement of the pavement elements of the present invention
  • FIG. 12 are graphs of pass-by frequency spectrums for three different velocities taken on a lane having a pavement of the invention
  • Road surface elements were measured in comparison with four different conventional road surfaces.
  • Ripples of the road surface which vary, for example, between 3 mm to 10 mm lead at the same roughness depth to a change in the rolling noise level of cars of 5 dB. With a change in the roughness depth of the road surface of only 0.5 mm, depending on the wavelength at which this occurs, also level differences of up to 5 dB.
  • a road surface in the form of a plate-shaped road surface covering element which has a defined surface structure or texture.
  • Road surface covering element is diamond-shaped, with an edge length of for example 35 cm and a height of, for example, 8 mm.
  • Fig. 2 schematically illustrates the macrotexture of
  • first grooves 1 and the first grooves 1 crossing second grooves 2 are formed, of which the first grooves 1 each extend parallel to each other and the second grooves 2 also parallel to each other.
  • two adjacent first grooves 1 and two adjacent second grooves include a quadrangular plateau 3.
  • plateaus 3 are here quadrilateral, in particular parallelogram-shaped surfaces to be understood, which are separated from each other by grooves 1 and 2 and are provided within a plane next to each other or adjacent to each other in the road surface.
  • Each of these plateaus 3 is characterized by the spacing of the grooves 1 and 2 and by the intersection angle of the grooves 1, 2.
  • Each of the plateaus 3 thus has the shape of a parallelogram.
  • Parallelograms are at least partially different in size. The following relations are valid for the angles mentioned
  • the side lengths of the plateau 3 are dependent on the distances A and B between the grooves 1, 2.
  • the mean side length of the arranged between the first grooves 1 sides of the plateau 3 is a and the mean side length of the arranged between the first grooves 2 sides of the plateau 3 is b.
  • the side lengths are preferably randomly distributed over multiple grooves in the regions a ⁇ ⁇ a and b ⁇ ⁇ b, i. randomized.
  • the maximum distance between the first grooves 1 is preferably a + Aa and the minimum distance between the first grooves 1 is preferably a ⁇ ⁇ a.
  • the maximum distance between the second grooves 2 is b + ⁇ b and the minimum distance between the second grooves 2 is b - ⁇ b.
  • the dashed lines in Fig. 2 schematically represent the maximum possible
  • the groove spacing is understood to be the orthogonal distance between the respective deepest points of two adjacent grooves.
  • the grooves 1 and 2 have a maximum width C between 1 mm and 5 mm. Further, the maximum depth Tmax of the grooves 1 and 2 is between 2 mm and 5 mm. Thus, the grip is ensured in the wet state of the road. Müller-BBM GmbH P26990 S / ho
  • the length D of the diagonal in the direction of travel F preferably varies in a range between 2 and 10 mm.
  • diagonal D n denotes the distance between two opposite corner points of the parallelogram enclosed by the grooves 1, 2 in the direction of travel.
  • Diagonals of the plateaus 3 need not necessarily vary over the entire range of 2 to 10 mm.
  • the effect according to the invention can also be achieved if it is applied only over a partial area of this area, e.g. varies between 4 mm and 7 mm or between 5 and 8 mm.
  • the distances A between the first grooves 1 and the distances B between the second grooves 2 can be distributed uniformly over a predetermined distance range in each case.
  • the maximum groove distances Amax°. Bmax, the minimum groove distances Amin and Bmin and the mean groove distances, e.g. (Amax + amine) / 2 are distributed over the road surface at approximately the same frequency.
  • the grooves 1 and 2 are arranged such that the vertical distance variation of the grooves Aa and Ab is at most 20% of the diagonal length D.
  • the groove spacing in this case depends on the adjacent groove distances. According to this embodiment, the groove distances are not uniformly distributed but are approximately of a normal distribution.
  • FIG. 3 schematically shows an enlarged representation of a section of a road surface covering element, which illustrates the randomized arrangement of the grooves as well as the randomization of the size of adjacent plateaus 3.
  • the plateaus 3 are parallelogram-shaped and lie in the same height in one plane.
  • the lengths of the diagonals of the plateaus, which are aligned in the direction of travel F, approximately between 3 and 6 mm and the diagonal in the direction transverse to the direction of travel F vary approximately between 5 and 7 mm.
  • Fig. 4 schematically shows the shape of the grooves 1 and 2 according to this embodiment. As can be seen in Fig. 4, the edges of the plateaus are not angular but have a rounded shape, resulting in a low
  • T (x) indicates the texture depth in m
  • Tmax denotes the maximum texture depth in m
  • x denotes the position in the ⁇ direction in m, where x is parallel to the groove direction (see Fig. 2).
  • the top surface of the pavement facing member is preferably of microtexture in order to provide grip in addition to the macrotexture described above MUller-BBM GmbH P26990 S / ho.
  • This microtexture has a randomly distributed wavelength distribution in the range between 10 ⁇ m and 1000 ⁇ m with a maximum texture depth of up to 300 ⁇ m.
  • FIG. 5 shows the texture spectrum in the direction of travel I 77 of the road surface in the form of the effective roughness depth Rt as a function of the wavelength J. From FIG. 5 it can be seen that the wavelength components with a wavelength greater than 12.5 mm, which strongly affect the noise in the audible Contribute spectrum, are very low. Rather, the majority of the spectral components is distributed between 1 mm and 10 mm. Thus, Fig. 5 shows that the road surface according to the present embodiment is very quiet.
  • Fig. 6 is an illustration of the so-called wing curve or Abbot curve. As can be seen from Fig. 6, the design factor im in the present embodiment is 82%.
  • the distances of the grooves are subject to a predetermined distribution, but they are not randomized over the road surface.
  • the distances of the first grooves 1 vary between a minimum distance Amin and a maximum distance Amax.
  • the distances of the second grooves 2 vary between a minimum distance Bmin and a maximum distance Bmax.
  • the distances amax and bmax are preferably again such that the diagonal length D in the direction of travel is not more than 10 mm, since with a diagonal length D greater than 10 mm, the effect of noise reduction is achieved only insufficiently.
  • the diagonal length D is dimensioned in the direction of travel so that it is at least 2 mm, as a diagonal length D less than 2 mm due to the so-called "air pumping" effect also leads to a louder rolling noise.
  • Müller-BBM GmbH P26990 S / ho Müller-BBM GmbH P26990 S / ho
  • the cutout shown in FIG. 7a can be repeated in a tiling manner over the entire road surface covering element or the entire roadway (see also FIG. 8).
  • maximum groove spacing Amax or Bmax which is for example about 7.0 mm
  • the groove spacing of the road surface is gradually increased by a certain amount (eg, about 0.7 mm) to a minimum distance of amine or Bmin from reduced by about 1.4 mm, and then grows again on Amax terminat. Bmax. Plotted along the direction x or y, the groove spacing thus follows a sawtooth curve whose peaks are indicated by Amax, Bmaxhzw. Amine, Bmin are given.
  • the groove pitches are substantially equally distributed, i. Nearly every one of these groove pitches occurs at approximately the same frequency. Strictly speaking, there is a distribution of the groove distances in the ⁇ -direction and y-direction in the range of 1.4 mm to 6.3 mm, since the maximum distances of 7 mm in the tiled region shown in Fig. 7a only once, all the others Distances, however, occur twice.
  • the different groove distances over the distance range Amin to Amax°. Bmin to Bmax be substantially evenly distributed, however, such a uniform distribution is not mandatory.
  • the only important thing is that not a type of groove pitch or diagonal length or a type of parallelogram-shaped plateaus so MüSler-BBM GmbH P26990 S / ho often occurs that a dominant excitation occurs at the frequency corresponding to this groove spacing or this diagonal length.
  • FIG. 7b shows that the grooves 1, 2 run parallel or at least substantially parallel to one another, wherein the distances between the grooves 1, 2 and the further grooves, which are not designated further in FIG. 7b, are different in size and preferably adjacent
  • the surface portions 3 and plateaus have the shape of different sized parallelograms, as well as the shape of polygonal surface portions, all plateaus are defined by the grooves 1, 2 and preferably adjacent plateaus have different sizes.
  • the grooves 1 of the first group intersect the grooves 2 of the second group, as described above with reference to Fig. 7a, wherein the number of groups is not limited to two groups, especially when the plateaus are defined by polygonal sheets.
  • the road surface covering element can advantageously be produced by injection molding.
  • an injection molding machine is provided which an injection unit and a
  • a molding material made of mineral-enriched plastic is plasticized by heating the granular molding compound above the melting temperature of the plastic.
  • a granulate of polyamide, which as a mineral, e.g. Magnetite is added, can be used.
  • the molten molding compound is injected into the cavity of the injection mold.
  • the surface of the cavity determines the shape and surface structure of the finished pavement covering element. Accordingly, a molding surface of the cavity on one side with a
  • FIG. 8 is a schematic, enlarged cross-sectional view through a forming surface 80 of the cavity of the injection mold.
  • the molding surface 80 has respective first ribs 81 running parallel to one another and second ribs 82 crossing these.
  • Two first ribs and two second ribs each include a recess 83 which is parallelogram-shaped in plan view.
  • the distances between the first ribs 81 and the distances between the second ribs 82 are subject to one of the distributions described above, so that the above-described road surface covering element can be produced with the injection mold.
  • a mold surface 84 is arranged, which is indicated by dashed lines in Fig.
  • This molding surface 84 with which the underside of the road surface covering element is formed, is preferably provided with the same structure as the upper side, that is, with intersecting first and second ribs. Compared with the grooves 1,2 and 3 plateaus on the top so corresponding grooves and plateaus are arranged on the bottom. Thus, it can be prevented that during cooling of the road surface covering element after the injection molding tensions occur by which the finished part warps and bends or becomes wavy.
  • the molding compound After injection of the plasticized molding compound into the cavity of the injection mold, the molding compound spreads in the cavity and fills it completely under high pressure. After cooling of the molding compound, the finished road surface covering element is removed from the injection mold.
  • FIG. 9 is a photograph of an exemplary roadway covering element produced in this way, in which clearly the macrostructure of the upper side of the road surface covering element can be seen.
  • FIG. 10 is a photograph of the pavement facing member in FIG. 9, clearly showing the microstructure of the upper surface of the pavement member in addition to the macrostructure.
  • the above-described method of manufacturing the roadway covering element described above has the advantage of enabling the industrial prefabrication of roadway elements.
  • Humidity, micro and macro structure predetermined by injection mold, etc., are manufactured and are not subject to weather conditions or other influences, which can affect the surface texture in a production of the road surface on site. In other words, the properties of the manufactured roadway elements are defined and reproducible.
  • Asphalt layer removed by milling wherein in the surface of the substrate a longitudinal groove structure is formed and rough bumps are eliminated.
  • the attachment of the road surface elements can be done by simply sticking.
  • polyurethane-based adhesives can be used, which are applied to the underside of the road surface covering elements and / or the substrate, after which the road surface covering elements are pressed onto the ground.
  • the road surface covering elements are aligned such that the direction shown in Fig. 2 and 3 by the arrow F coincides with the direction of travel. After curing of the adhesive, the low-noise road surface is thus completed.
  • the modular nature of the road surface elements offers various advantages.
  • the application of the road surface covering elements for designing the roadway can be interrupted and resumed at any time, whereas interrupting the roadway application in conventional road surfaces is much more complex.
  • the road surface covering elements may be made of plastic, for example, there is also a greater degree of freedom in terms of coloring and influencing the reflectivity.
  • the color of the road surface covering elements by adding corresponding dyes or pigments in the raw material Müller-BBM GmbH P26990 S / ho for the molding compound.
  • the reflectivity of the road surface elements can be influenced by the incorporation of microspheres made of glass into the molding compound plastic.
  • the road surface can be optimally adapted to the ambient conditions.
  • Another advantage of the road surface covering elements described above is that they allow a reduction in the thickness of the road surface of several centimeters to a few millimeters.
  • FIG. 11 shows graphs of the frequency spectrums of the pass-by noises for three different speeds, which were measured on a roadway with a road surface from the road surface covering elements according to the invention.
  • the pass-by noises were recorded at a distance of 7.5 m from the center of the carriageway and 1.2 m above the upper edge of the carriageway.
  • the test vehicle Volkswagen Passat
  • the vehicle was each driven without drive, i. with the engine switched off and the gearbox disengaged, moved over the road surface.
  • the driving tests were carried out at the nominal speeds of 50 km / h, 80 km / h, and 120 km / h.
  • Fig. IIA shows the measured third octave spectrum for 50 km / h
  • Fig. IIB for 80 km / h
  • Fig. HC for 120 km / h.
  • the actual driving speed was determined with a radar gun and registered.
  • four sets of tires with different representative tire types were used, namely Michelin Energy, Continental Premium Contact, Vredestein Snowtrac 2 and AVON ZVl.
  • the test runs were repeated at least four times for each tire-speed combination.
  • the maximum pass-by level and the third-octave spectrum were determined at the time of the maximum pass-by level.
  • the third octave spectra shown in FIG. 11 give the result of the regression analysis of the measured data for the nominal speeds 50 km / h, 80 km / h and 120 Müller-BBM GmbH P26990 S / ho km / h as averages over all four tires again.
  • the A-weighted maximum level is entered at the left edge of the diagrams.
  • FIG. 12 shows the measured third-octave spectra for 50 km / h, FIG. 12B for 80 km / h and FIG. 12C for 120 km / h.
  • the grit mastic asphalt on which the particle size distribution is based is also 0 - 8 mm (SMA 0/8). On average, the following pass levels were reached on this mastic asphalt 0/8:
  • the embodiment described above provides an industrially defined reproducible pavement that provides a lower pass-by level than a conventional SMAO / 8 pavement.
  • Müller-BBM GmbH P26990 S / ho Müller-BBM GmbH P26990 S / ho
  • the road surface is applied in the form of road surface covering elements on the road surface.
  • a molding compound to be applied to a substrate is first prepared and plasticized.
  • This molding compound may consist of the same material as for the first embodiment explained above.
  • the plasticized or heated molding compound is sprayed onto a suitably prepared substrate using a spraying machine.
  • an existing asphalt surface can be replaced by the road surface according to the invention; but it is also possible to apply the molding compound on concrete, on an existing asphalt surface or other ground.
  • the molding compound of plastic and minerals is placed in an extruder, sprayed out of the extruder through a Hochdruckbreitspritzdüse, and evenly distributed over the road surface to a height of about 8 mm to 12 mm. While the plastic is not fully cured and thus still malleable, the macro and the microstructure are stamped with one or more punches in the top of the plastic.
  • the molding surface of the stamp is also provided with a structure of intersecting ribs, which corresponds to a negative of the macrostructure and microstructure of the pavement described above.
  • the stamp allows a high imaging accuracy in the entire wavelength range of the micro and macrotexture.
  • the punch also has mutually parallel first ribs and mutually parallel, the first ribs intersecting second ribs, wherein each two adjacent first ribs and two adjacent second ribs include a parallelogram in plan view depression.
  • the ribs are designed in such a way that by vertical pressing of the stamp on the molding compound a road surface with the above-described macro- or microstructure is achieved.
  • a plurality of punches can be provided in succession, wherein the respective behind in the application direction stamp after the embossing process is set in front of the front in the application direction stamp.
  • the embossing process can be accelerated because always at least a portion of the roadway is embossed.
  • the road surface covering elements according to the first embodiment over a large area, with dimensions of several meters in length, to design and roll up.
  • Such roadway rollers can then, after applying a suitable adhesive to the substrate, are easily rolled out, which makes the installation process extremely easy.
  • the material for the road surface is not limited to mineral-enriched plastic, but it is also possible to use metal or bituminous, cement or resin-bound minerals.

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Abstract

Es wird ein Fahrbahnbelag, mit in die Oberfläche des Fahrbahnbelags eingeprägten Rillen offenbart, wobei die Rillen eine erste Gruppe von Rillen, die etwa parallel zueinander verlaufen, sowie mindestens eine zweite Gruppe von Rillen, die etwa parallel zueinander verlaufen und die erste Gruppe von Rillen kreuzen, umfassen, so dass jeweils zwei benachbarte Rillen der ersten und der zweiten Gruppe ein etwa parallelogrammförmiges Plateau festlegen. Sowohl innerhalb der ersten Gruppe von Rillen als auch innerhalb der zweiten Gruppe von Rillen sind jeweils verschiedene Rillenabstände vorgesehen, so dass das bei Überfahren des Fahrbahnbelags entstehende Reifen-Fahrbahn-Geräusch reduziert wird. Der Fahrbahnbelag kann insbesondere als Fahrbahnbelagelement ausgebildet sein, welches industriell vorfertigbar ist. Es werden ferner Verfahren zur Fertigung des Fahrbahnbelagelements offenbart.

Description

FAHRBAHNBELAG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DESSELBEN
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrbahndeckschichten für Straßen, im Folgenden als „Fahrbahnbeläge" bezeichnet, sowie Verfahren zum Herstellen derselben. Insbesondere beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit der geometrischen Gestalt von Oberflächen von Fahrbahnbelägen, im Folgenden als „Textur" bezeichnet.
Als Fanrbahndeckschicht bzw. Fahrbahnbelag wird die oberste Schicht eines Straßenoberbaus bezeichnet. Herkömmliche Fahrbahnbeläge bestehen im Allgemeinen aus einem abgestuften Mineralstoffgemisch, einem Bindemittel, Füller und stabilisierenden Zusätzen wie Polymere oder Gummi. Ein Mineralstoffgemisch enthält Gesteinskörner unterschiedlicher Größe, wobei die unterschiedlichen Kornfraktionen durch Festlegung einer Sieblinie unterschiedlich häufig und damit mit unterschiedlichen Gewichtsanteilen im Mineralstoffgemisch enthalten sind. Die größten Körner, die typischerweise im Mischgut vorkommen, haben Durchmesser von beispielsweise 8, 11, 16 oder 22 mm. Als Bindemittel kommt bei Fahrbahnbelägen aus Asphalt Bitumen, bei Fahrbahnbelägen aus Beton Zement zum Einsatz. Fahrbahnbeläge aus Asphalt werden in der Regel in einer Stärke von 4 cm ausgeführt.
An Fahrbahnbeläge werden verschiedene Anforderungen bezüglich ihrer Gebrauchseigenschaften gestellt. Dies sind insbesondere- Geringe Entstehung von Reifen-Fahrbahn-Geräuschen, Griffigkeit im trockenen sowie im nassen Zustand, geringer Rollwiderstand, Verschleißfestigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen große Unterschiede der Oberflächentemperatur, sowie Widerstandsfähigkeit gegen chemische Substanzen wie z.B. Ol, Benzin, usw. Diese Eigenschaften werden durch die Eigenschaften der eingesetzten Materialien, wie Mineralstoffe, Zement, Bitumen, künstliche Zusätze wie Gummi oder Polymere, und deren Zusammensetzung, durch die am Bau zur Verfügung Müller-BBM GmbH P26990 S/ho stehende Einbautechnik und die aufgebrachte Sorgfalt des Personals sowie Witterungseinflüsse bestimmt.
Die Entstehung von Reifen-Fahrbahn-Geräuschen, Griffigkeit sowie Rollwiderstand hängen wesentlich von den Fahrbahneigenschaften ab. Dabei hat die Textur des Fahrbahnbelags, also die geometrische Feingestalt der Fahrbahnoberfläche, maßgeblichen Anteil. Die Textur des Fahrbahnbelags kann charakterisiert werden durch die Wellenlänge von Periodizitäten in seiner horizontalen Ausdehnung, die vertikale Amplitude solcher Periodizitäten, also die Rauheitstiefe, und den Gestaltfaktor.
Die Textur der Fahrbahnoberfläche hängt stark von Art, Beschaffenheit und Zusammensetzung der verwendeten Baustoffe und des Herstellungsverfahrens ab. Die die Rauheit des Fahrbahnbelags bestimmenden Elemente haben unterschiedliche Formen, Größen und Abstände zueinander, die im wesentlichen von der Größe der Gesteinskörner, die im Mischgut verarbeitet sind, und von der Art und Weise, wie der Fahrbahnbelag eingebaut wird, bestimmt sind. Die Textur ist gekennzeichnet durch die Abstände und Tiefen der sich abwechselnden Erhebungen und Vertiefungen in der Fahrbahnoberfläche. Fig. 1 zeigt beispielhaft die Oberflächentexturen verschiedener Fahrbahnbeläge. Fig. IA zeigt die Oberflächentextur von Splittmastixasphalt, Fig. IB von Asphaltbeton, Fig. IC von Waschbeton, und Fig. ID von offenporigem Asphalt. In Fig. 1 zeigt die obere Reihe jeweils eine dreidimensionale Darstellung der Textur und die untere Reihe Fotografien der Oberflächen bekannter Fahrbahnbeläge.
Fahrbahntexturen weisen eine Vielzahl unterschiedlicher Rauheitswellenlängen und Rauheitstiefen auf. Ferner kann die Gestalt der Textur unterschiedlich ausfallen. Je nach Herstellungsverfahren, also je nachdem ob die Oberfläche zur Herstellung der Griffigkeit abgestreut oder ob sie gewalzt wird, entstehen plateauartige Oberflächen mit engmaschigen Vertiefungen oder Erhebungen, die sich mit dazwischen liegenden Vertiefungen abwechseln. Ein Maß für die Gestalt Müller-BBM GmbH P26990 S/ho einer Fahrbahnoberflächentextur ist der so genannte Gestaltfaktor g, der anhand von gemessenen Rauhigkeitsprofilen bestimmt werden kann. Diese Merkmale der Fahrbahntextur haben einen erheblichen Einfluss auf die Entstehung des Reifen-Fahrbahn-Geräusches.
Die akustischen Eigenschaften eines Fahrbahnbelages reagieren also sehr empfindlich auf Unterschiede der Oberflächentextur. Werden Materialien, Materialzusammensetzung und Herstellungsprozesse nicht ausreichend kontrolliert und kann der nicht unerhebliche Materialfluss sowie der Einbauvorgang auf der Baustelle während der Herstellung des Fahrbahnbelages nicht gleichmäßig und ununterbrochen bewerkstelligt werden, so kommt es zu Inhomogenitäten und Unregelmäßigkeiten in der Oberflächenstruktur. Die aufgrund der gewählten Bauweise zu erwartende Rollgeräuschminderung kann somit, je nach den vorhandenen Bedingungen, häufig nicht erreicht werden.
Asphalt- und Betonfahrbahnbeläge unterscheiden sich in der Handhabbarkeit der akustischen Qualität deutlich. Zementgebundene Fahrbahnbeläge müssen aufgrund eines unvermeidbaren Mörtelfilms auf der Oberfläche unmittelbar nach der Verdichtung behandelt werden, um den glatten Mörtelfilm aufzubrechen und die Griffigkeit sicherzustellen. Diese Oberflächenbehandlung hat jedoch auch deutliche Konsequenzen für die akustischen Eigenschaften. Die Oberflächenbehandlung geschieht entweder durch mechanische Bearbeitung der Oberfläche typischerweise durch Abziehen mit groben, angenässten Säcken, z.B. aus Jutetuch, mit Kunstrasenmaterial oder Besen, oder durch Abbürsten des oberflächlichen Mörtelfilms und Freilegen der oberflächlichen Gesteinskörner nach Abbinden des Straßenbetons, wodurch eine Waschbetonoberfläche entsteht. Um eine hohe akustische Qualität zu gewährleisten, muss also im herkömmlichen Straßenbau ein hoher Aufwand bei Maschinen- und Einbautechnik getrieben werden.
Aufgrund des erheblichen Zeit- und Kostendrucks im Straßenbau besteht somit Müller-BBM GmbH P26990 S/ho ein Bedarf für einen Fahrbahnbelag, mit welchem gute akustische Eigenschaften verlässlich erzielt werden können, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen solchen Fahrbahnbelag bereitzustellen. Durch andere Aspekte der Erfindung wird ein Fahrbahnbelag bereitgestellt, welcher auch anderweitig vorteilhafte Gebrauchseigenschaften aufweist, also Griffigkeit im trockenen sowie im nassen Zustand, Rollwiderstand, Verschleißfestigkeit und Widerstandsfähigkeit.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Fahrbahnbelag geschaffen wird, mit an seiner Oberseite bzw. Oberfläche ausgebildeten Flächenabschnitten (3), die durch in die Oberfläche eingeprägte Rillen (l, 2) festgelegt sind, wobei benachbarte Flächenabschnitte zumindest teilweise unterschiedliche Größe aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrbahnbelages ist vorgesehen, dass dessen Oberseite etwa parallel zueinander verlaufende Rillen einer ersten Gruppe und etwa parallel zueinander verlaufende, die Rillen der ersten Gruppe schneidende Rillen einer zweiten Gruppe aufweist, wobei jeweils zwei benachbarte Rillen der ersten Gruppe und zwei benachbarte Rillen der zweiten Gruppe ein etwa parallelogrammförmiges Plateau festlegen, und die Seitenlängen benachbarter etwa parallelogrammförmiger Plateaus zumindest teilweise unterschiedlich dimensioniert sind.
Die der Erfindung zugrunde liegende Idee ist es, in der Fahrbahnoberfläche ein Rillenmuster vorzusehen, in dem der Rillenabstand zwischen einem
Mindestabstand und einem Höchstabstand variiert wird. Die Rillenabstände sind somit im für die Geräuschentwicklung relevanten Wellenlängenbereich nicht periodisch, so dass eine Schwingungsanregung im entsprechenden Wellenlängenbereich weitgehend unterdrückt wird. Somit wird eine Geräuschminderung erzielt. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
Die Abstände von ersten Rillen und die Abstände von zweiten Rillen können jeweils zwischen einem minimalen Rillenabstand und einem maximalen Rillenabstand verteilt sein. „Zwischen einem minimalen Rillenabstand und einem maximalen Rillenabstand verteilt" bedeutet hierbei, dass die Abstände zwischen den Rillen entlang dem Fahrbahnbelag mehrere, z.B. mindestens 5 oder mindestens 7, unterschiedliche Werte - einschließlich dem minimalen und dem maximalen Rillenabstand - annehmen, wobei jeder dieser Abstandswerte mit einer bestimmten Häufigkeit auftritt.
Die Abstände zwischen den ersten Rillen und die Abstände zwischen den zweiten Rillen können einer Zufallsverteilung unterliegen, also randomisiert sein. Somit kann die Nicht'Periodizität der Rillenabstände sichergestellt werden. Ferner können die Abstände zwischen den ersten Rillen und die Abstände zwischen den zweiten Rillen jeweils zwischen dem minimalen Rillenabstand und dem maximalen Rillenabstand gleichverteilt sein.
Der minimalen Rillenabstand kann beispielsweise mindestens 1 mm und der maximale Rillenabstand kann beispielsweise höchstens 5 mm betragen. Bei einem Schnittwinkel von 60° zwischen den ersten und den zweiten Rillen entspricht dies einer Diagonallänge der Diagonalen der parallelogrammförmigen Plateaus von mindestens 2 mm und höchstens 10 mm. Dieser Bereich ist besonders relevant für die Geräuschentwicklung, so dass eine Verteilung der Rillenabstände über diesen Bereich zu einer Geräuschminderung führt.
Die ersten Rillen und die zweiten Rillen können einen ersten Winkel α und einen zweiten Winkel ß einschließen, für die gilt:
60° < α < 180° und 0° < ß < 120°. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
Die maximale Breite der Rillen an der Oberseite kann 1 mm bis 5 mm betragen. Ferner kann die maximale Tiefe der Rillen 2 mm bis 10 mm betragen. Somit kann ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten erzielt werden.
Die parallelogrammförmigen Plateaus sind vorzugsweise höhengleich in einer Ebene angeordnet, allerdings kann die Oberfläche der Plateaus eine Mikrostruktur aufweisen mit einer zufällig verteilten Wellenlängenverteilung im Bereich zwischen 10 μm und 1000 μm und einer maximalen Texturtiefe bzw. Rauhigkeitstiefe von bis zu 300 μm.
Die die Plateaus begrenzenden Kanten der Rillen können abgerundet sein. Ferner könne die Rillen eine im Wesentlichen V-förmige Querschnittsform aufweisen.
Der Fahrbahnbelag kann beispielsweise aus mit Mineralstoff angereichertem
Kunststoff gefertigt sein. Als Kunststoff ist beispielsweise Polyamid geeignet und als Mineralstoff ist beispielsweise Magnetit geeignet.
Der Fahrbahnbelag kann als platte nförmiges Fahrbahnbelagelement oder Bahnenware ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine industrielle Vorfertigung des Fahrbahnbelages, die in definierter Umgebung mit definierten Prozessen auf Basis eines definierten Entwurfes des Fahrbahnbelages stattfindet. Durch die Vorfertigung wird die Reproduzierbarkeit und damit eine einheitliche Qualität des Fahrbahnbelages realisiert. Die Präfabrikation lässt ferner die Anwendung automatisierter Qualitätssicherungssysteme und eine Lieferung des Fahrbahnbelages mit den definierten Eigenschaften zu.
Das Fahrbahnbelagelement kann rautenförmig sein, wobei jeweils zwei Seitenkanten des Fahrbahnbelagelements parallel zu den ersten Rillen bzw. den zweiten Rillen verlaufen. Somit setzen im verlegten Zustand Fugen zwischen den Fahxbahnbelagelementen das Rillenmuster fort und beeinflussen das akustische Miiller-BBM GmbH P26990 S/ho
Verhalten nicht. An den Seitenkanten des Fahrbahnbelagelements kann jeweils eine halbe Rille vorgesehen sein. Beim Aneinanderfügen der Fahrbahnbelagelemente entstehen somit an der Stelle der Fugen Rillen, welche somit das Rillenmuster entlang der Oberfläche fortsetzen, so dass eine akustische Beeinflussung durch Fugen vermieden werden kann.
Ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Fahrbahnbelagelements umfasst das Spritzgießen des Fahrbahnbelagelements mit einem Spritzgießwerkzeug, welches eine Formfläche mit parallel zueinander verlaufenden ersten Rippen und parallel zueinander verlaufenden, die ersten Rippen kreuzenden zweiten Rippen aufweist, wobei jeweils zwei benachbarte erste Rippen und zwei benachbarte zweite Rippen eine parallelogrammförmige Vertiefung festlegen, und die Seitenlängen der benachbarten parallelogrammförmigen Vertiefungen zumindest teilweise unterschiedlich dimensioniert sind.
Dieses Verfahren ermöglicht die industrielle Vorfertigung von Fahrbahnbelagelementen, was die oben beschriebenen Vorteile bringt.
Eine erfindungsgemäße Fahrbahn kann mit den folgenden Schritten hergestellt werden-
Herstellen mindestens eines Fahrbahnbelagelements mit dem oben beschriebenen Verfahren; und
Aufkleben des mindestens einen Fahrbahnbelagelements auf einen Fahrbahnuntergrund.
Somit kann ein Fahrbahnbelag in einfacher Weise aus den oben beschriebenen Fahrbahnbelagelementen gefertigt werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine Gruppe von Diagonalen der Plateaus im Wesentlichen in Fahrtrichtung der Fahrbahn ausgerichtet ist. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
Ein weiteres Verfahren zum Herstellen des oben beschriebenen Fahrbahnbelags weist Folgende Schritte auf
Aufbringen einer Formmasse auf einen Fahrbahnuntergrund; und Prägen der aufgebrachten Formmasse mit einem Prägestempel, welcher eine Formfläche mit parallel zueinander verlaufenden ersten Rippen und parallel zueinander verlaufenden, die ersten Rippen kreuzenden zweiten Rippen aufweist, wobei jeweils zwei benachbarte erste Rippen und zwei benachbarte zweite Rippen eine parallelogrammförmige Vertiefung festlegen, und die Seitenlängen von benachbarten parallelogrammförmigen Vertiefungen zumindest teilweise unterschiedlich dimensioniert sind.
Somit kann ein erfindungsgemäßer Fahrbahnbelag ohne industrielle Vorfertigung vor Ort hergestellt werden.
Die Formmasse kann beispielsweise Beton oder ein mit einem Mineralstoff angereichter Kunststoff sein.
Ferner wird ein Spritzgießwerkzeug zum Herstellen eines Fahrbahnbelagelements, insbesondere eines Fahrbahnbelagelements wie oben beschrieben bereitgestellt, wobei das Spritzgießwerkzeug welches eine
Formfläche mit parallel zueinander verlaufenden ersten Rippen und parallel zueinander verlaufenden, die ersten Rippen kreuzenden zweiten Rippen aufweist, und wobei jeweils zwei benachbarte erste Rippen und zwei benachbarte zweite Rippen eine parallelogrammförmige Vertiefung festlegen, und die Seitenlängen der benachbarten parallelogrammförmigen Vertiefungen zumindest teilweise unterschiedlich dimensioniert sind.
Weiterhin wird ein Stempel zum Herstellen eines Fahrbahnbelags, insbesondere eines Fahrbahnbelags wie oben beschrieben bereitgestellt, wobei der Stempel eine Formfläche mit parallel zueinander verlaufenden ersten Rippen und parallel zueinander verlaufenden, die ersten Rippen kreuzenden zweiten Rippen aufweist, Müller-BBM GmbH P26990 S/ho und wobei jeweils zwei benachbarte erste Rippen und zwei benachbarte zweite Rippen eine parallelogrammformige Vertiefung festlegen, und die Seitenlängen der benachbarten parallelogrammförmigen Vertiefungen zumindest teilweise unterschiedlich dimensioniert sind.
ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei-
Fig. 1 eine dreidimensionale Darstellung der Textur (obere Reihe) und
Fotografien (untere Reihe) der Oberflächen von Splittmastixasphalt (Fig. IA), Asphaltbeton (Fig. IB), Waschbeton (Fig. IC), und offenporigem Asphalt (Fig. ID),
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Makrotextur des
Fahrbahnbelagelements, Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts des
Fahrbahnbelagelements, welche die randomisierte Anordnung der Rillen illustriert,
Fig. 4 ein Diagramm, welches schematisch die Form der Rillen 1 und 2 gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt, Fig. 5 einen Graphen des Texturspektrums eines erfindungsgemäßen
Fahrbahnbelags in Fahrtrichtung i^in Form der effektiven Rauhigkeitstiefe Rt in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ,
Fig. 6 einen Graphen der so genannten Tragflächenkurve bzw. Abbot-
Kurve des erfindungsgemäßen Fahrbahnbelags, Fig. 7a eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt eines
Fahrbahnbelagelements gemäß eines alternativen Ausführungsbeispiels der ersten Ausführungsform, Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
Fig. 7b eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt eines
Fahrbahnbelagelements gemäß einer weiteren Abwandlung der ersten Ausführungsform,
Fig. 8 eine schematische, vergrößerte Querschnittsansicht durch eine Formfläche des Hohlraums eines Spritzgießwerkzeugs zum
Herstellen eines erfindungsgemäßen Fahrbahnbelags, Fig. 9 eine Fotographie eines Fahrbahnbelagelements gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
Fig. 10 eine Fotographie eines Fahrbahnbelagelements gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
Fig. 11 Graphen der Frequenzspektren der Vorbeifahrgeräusche für drei verschiedene Geschwindigkeiten, welche auf einer Fahrbahn mit einem Fahrbahnbelag aus den erfindungsgemäßen Fahrbahnbelagelementen gemessen wurden, Fig. 12 Graphen der Frequenzspektren der Vorbeifahrgeräusche für drei verschiedene Geschwindigkeiten, welche auf einer Fahrbahn mit einem Fahrbahnbelag aus den erfindungsgemäßen Fahrbahnbelagelementen gemessen wurden im Vergleich mit vier verschiedenen herkömmlichen Fahrbahnbelägen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie bereits oben ausgeführt hat die Textur eines Fahrbahnbelags unmittelbare Auswirkungen auf seine akustischen Eigenschaften. So führen plateauartige Oberflächenstrukturen, die bei heiß gewalzten Fahrbahnbelägen wie Splittmastixasphalt oder Asphaltbeton entstehen, bei gleichem Größtkorndurchmesser des Mineralstoffgemischs im allgemeinen zu 3 dB bis 5 dB geringeren Rollgeräuschpegeln von Pkw als gebirgige Strukturen, wie sie durch Abstreuungen z.B. bei Gussasphaltbelägen entstehen. Ferner hat sich gezeigt, dass die Merkmale der Fahrbahntextur im Millimeter- und
Mikrometerbereich besonders relevant für das Fahrbahngeräusch sind. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
Welligkeiten der Fahrbahnoberfläche, die beispielsweise zwischen 3 mm bis 10 mm variieren führen bei gleicher Rauhigkeitstiefe zu einer Veränderung des Rollgeräuschpegels von Pkw von 5 dB. Bei einer Änderung der Rauhigkeitstiefe der Fahrbahnoberfläche von nur 0,5 mm, ergeben sich je nach Wellenlänge, bei der dies auftritt, ebenfalls Pegelunterschiede von bis zu 5 dB.
Erste Ausführungsform
Gemäß einer ersten Ausführungsform, wird ein Fahrbahnbelag in Form eines plattenförmigen Fahrbahnbelagelements bereitgestellt, das eine definierte Oberflächenstruktur bzw. Textur aufweist. Das plattenförmige
Fahrbahnbelagelement ist rautenförmig ausgebildet, mit einer Kantenlänge von beispielsweise 35 cm und einer Höhe von beispielsweise 8 mm.
Die Oberseite des Fahrbahnbelagelements ist durch eine Makrotextur und eine Mikrotextur strukturiert. Fig. 2 illustriert schematisch die Makrotextur des
Fahrbahnbelagelements. In der Oberseite des Fahrbahnbelagelements sind eine Vielzahl von ersten Rillen 1 und die ersten Rillen 1 kreuzende zweite Rillen 2 ausgebildet, von welchen die ersten Rillen 1 jeweils parallel zueinander verlaufen und die zweiten Rillen 2 ebenfalls parallel zueinander verlaufen. Jeweils zwei benachbarte erste Rillen 1 und zwei benachbarte zweite Rillen schließen ein viereckiges Plateau 3 ein. Über die Oberseite des Fahrbahnbelagelements sind somit eine Vielzahl solcher Plateaus 3 verteilt. Als Plateaus 3 sind hierbei viereckige, insbesondere parallelogrammförmige Flächen zu verstehen, die voneinander durch Rillen 1 und 2 getrennt sind und innerhalb einer Ebene nebeneinander bzw. zueinander benachbart im Fahrbahnbelag vorgesehen sind.
Jedes dieser Plateaus 3 ist durch den Abstand der Rillen 1 und 2 sowie durch den Schnittwinkel der Rillen 1, 2 gekennzeichnet. Die Rillen 1 und 2 schneiden einander mit dem Winkel α. Für die in Fig. 2 gezeigten Innenwinkel α, ß, y und 8 des viereckigen Plateaus 3 gilt folglich α = γ und ß = δ. Jedes der Plateaus 3 hat also die Form eines Parallelogramms. Die Seitenlängen benachbarter Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
Parallelogramme sind zumindest teilweise unterschiedlich groß. Für die genannten Winkel gelten ferner folgende Beziehungen^
60° < α, Y < 180° 0 < ß, δ < 120° α + 8 = 180° ß + Y = 180°
Die Seitenlängen des Plateaus 3 sind abhängig von den Abständen A und B zwischen den Rillen 1, 2. Die mittlere Seitenlänge der zwischen den ersten Rillen 1 angeordneten Seiten des Plateaus 3 beträgt a und die mittlere Seitenlänge der zwischen den ersten Rillen 2 angeordneten Seiten des Plateaus 3 beträgt b.
Die Seitenlängen sind vorzugsweise über mehrere Rillen hinweg in den Bereichen a ±Δa und b ± Δb zufällig verteilt, d.h. randomisiert. Der maximale Abstand zwischen den ersten Rillen 1 beträgt vorzugsweise a + Aa und der minimale Abstand zwischen den ersten Rillen 1 beträgt vorzugsweise a ~Δa. Der maximale Abstand zwischen den zweiten Rillen 2 beträgt b + Δb und der minimale Abstand zwischen den zweiten Rillen 2 beträgt b —Δb. Die gestrichelten Linien in Fig. 2 stellen schematisch den maximal möglichen
Versatz der Rillen 1 und 2, also die maximale bzw. minimale Ausdehnung eines Plateaus 3, dar. Durch diese Randomisierung der Rillen 1 und 2 werden periodische und somit tonale Rollgeräusche vermieden. Als Rillenabstand wird hier der orthogonale Abstand zwischen den jeweils tiefsten Punkten von zwei benachbarten Rillen verstanden. Durch die Randomisierung der Seitenlängen der benachbarten Plateaus 3 werden periodische tonale Rollgeräuschanteile beim Befahren des Fahrbahnbelags vermieden.
Die Rillen 1 und 2 weisen eine maximale Breite C zwischen 1 mm und 5 mm auf. Ferner beträgt die maximale Tiefe Tmax der Rillen 1 und 2 zwischen 2 mm und 5 mm. Somit wird die Griffigkeit im nassen Zustand der Fahrbahn gewährleistet. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
Die Länge D der Diagonalen in Fahrtrichtung F variiert vorzugsweise in einem Bereich zwischen 2 und 10 mm. Hierbei bezeichnet „Diagonale Dn den Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Eckpunkten des durch die Rillen 1, 2 eingeschlossenen Parallelogramms in Fahrtrichtung. Die Länge D der
Diagonalen der Plateaus 3 muss nicht notwendigerweise über den gesamten Bereich von 2 bis 10 mm variieren. Der erfindungsgemäße Effekt kann auch erzielt werden, wenn sie lediglich über einen Teilbereich dieses Bereiches, also z.B. zwischen 4 mm und 7 mm oder zwischen 5 und 8 mm variiert.
In einer Ausgestaltung können die Abstände A zwischen den ersten Rillen 1 und die Abstände B zwischen den zweiten Rillen 2 jeweils über einen vorbestimmten Abstandsbereich gleichverteilt sein. Mit anderen Worten, die maximalen Rillenabstände Amaxbzw. Bmax, die minimalen Rillenabstände Amin bzw. Bmin und die mittlere Rillenabstände, z.B. (Amax + Amin)/2, sind mit jeweils ungefähr derselben Häufigkeit über den Fahrbahnbelag verteilt. Die genauen Rillenabstände hängen dabei vom Schnittwinkel zwischen den ersten und zweiten Rillen ab. Falls die Länge der Diagonalen D in Fahrtrichtung F zwischen 2 und 10 mm variiert, dann beträgt Amin = 1 mm und Amax- 5 mm, bei einem Schnittwinkel von α = 60°.
In einer anderen Ausgestaltung sind die Rillen 1 und 2 derart angeordnet, dass die senkrechte Abstandsvariation der Rillen Aa bzw. Ab maximal 20 % der Diagonalenlänge D beträgt. Der Rillenabstand hängt in diesem Fall jeweils von den benachbarten Rillenabständen ab. Gemäß dieser Ausgestaltung sind die Rillenabstände nicht gleichverteilt sondern unterliegen näherungsweise einer Normalverteilung.
Fig. 3 zeigt schematisch eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts eines Fahrbahnbelagelements, welche die randomisierte Anordnung der Rillen sowie die Randomisierung der Größe benachbarter Plateaus 3 illustriert. Wie in Fig. 3 Müϊler-BBM GmbH P26990 S/ho erkennbar, sind die Abstände zwischen den Rillen 1 und 2 im für die Geräuschentwicklung relevanten Bereich jeweils zufällig verteilt. Die Plateaus 3 sind parallelogrammförmig und liegen jeweils höhengleich in einer Ebene. Hierbei variieren die Längen der Diagonalen der Plateaus, die in Fahrtrichtung F ausgerichtet sind, etwa zwischen 3 und 6 mm und die Diagonalen in der Richtung quer zur Fahrtrichtung F etwa zwischen 5 und 7 mm.
Fig. 4 zeigt schematisch die Form der Rillen 1 und 2 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Wie in Fig. 4 erkennbar sind die Kanten der Plateaus nicht eckig sondern weisen eine gerundete Form auf, was zu einer niedrigen
Schwingungsanregung und einem geringen AirPumping- Anteil eines über die Rillen rollenden Reifens führt. Zwischen benachbarten Plateaus 3 ist der Kantenverlauf abgerundet und im Wesentlichen V-förmig. Fig. 4 zeigt die Kantenform beispielhaft für eine Rille der Breite C von 1,5 mm und der maximalen Tiefe Tmax von 2 mm, wobei die Y-Achse die Tiefe der Rille bzw. die Höhe der Plateaus markiert, wobei am tiefsten Punkt der Rille T = O mm gilt, und die X-Achse den Ort angibt, wobei am tiefsten Punkt der Rille x = 1 mm gilt. Mathematisch beschrieben folgt die Kantenform folgendem Verlauf-
In Gleichung 1 gibt T(x) die Texturtiefe in m an, Tmax bezeichnet die maximale Texturtiefe in m und x bezeichnet die Position in χ-Richtung in m, wobei x parallel zur Rillenrichtung verläuft (vgl. Fig. 2). Mit dieser Kantenform wird eine minimale Schwingungsanregung und ein geringer AirPumping-Antβil im Reifen- Fahrbahn-Geräusch des Reifens erreicht.
Die Oberseite des Fahrbahnbelagelements ist zur Gewährleistung der Griffigkeit neben der oben beschriebenen Makrotextur vorzugsweise mit einer Mikrotextur MUller-BBM GmbH P26990 S/ho versehen. Diese Mikrotextur weist eine zufällig verteilte Wellenlängenverteilung im Bereich zwischen 10 μm und 1000 μm bei einer maximalen Texturtiefe von bis zu 300 μm auf.
Fig. 5 zeigt das Texturspektrum in Fahrtrichtung I77 des Fahrbahnbelags in Form der effektiven Rauhigkeitstiefe Rt in Abhängigkeit von der Wellenlänge J. Aus Fig. 5 ist erkennbar, dass die Wellenlängenanteile mit einer Wellenlänge größer 12,5 mm, welche stark zur Geräuschentwicklung im hörbaren Spektrum beitragen, sehr gering sind. Vielmehr liegt der überwiegende Anteil der Spektralanteile verteilt zwischen 1 mm und 10 mm. Fig. 5 zeigt also, dass der Fahrbahnbelag gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sehr leise ist. Fig. 6 ist eine Darstellung der so genannten Tragflächenkurve oder Abbot-Kurve. Wie aus Fig. 6 erkennbar ist, beträgt der Gestaltfaktor ^im vorliegenden Ausführungsbeispiel 82%.
Fig. 7a ist eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Fahrbahnbelagelements gemäß eines alternativen Ausführungsbeispiels der ersten Ausführungsform. Auch gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterliegen die Abstände der Rillen einer vorgegebenen Verteilung, wobei sie jedoch nicht randomisiert über den Fahrbahnbelag angeordnet sind. Die Abstände der ersten Rillen 1 variieren zwischen einem Minimalabstand Amin und einem Maximalabstand Amax. Auch die Abstände der zweiten Rillen 2 variieren zwischen einem Minimalabstand Bmin und einem Maximalabstand Bmax. Die Abstände amax und bmax sind vorzugsweise wiederum so bemessen, dass die Diagonallänge D in Fahrtrichtung nicht mehr als 10 mm beträgt, da bei einer Diagonallänge D größer 10 mm der Effekt der Geräuschminderung nur unzureichend erzielt wird. Ferner ist die Diagonallänge D in Fahrtrichtung so bemessen, dass sie mindestens 2 mm beträgt, da eine Diagonallänge D kleiner 2 mm aufgrund des so genannten „Airpumping"Εffekts ebenfalls zu einem lauteren Rollgeräusch führt. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
Der in Fig. 7a gezeigte Ausschnitt kann kachelartig über das gesamte Fahrbahnbelagelement bzw. die gesamte Fahrbahn wiederholt werden (vgl. auch Fig. 8). Ausgehend von parallelen Rillen mit maximalem Rillenabstand Amax bzw. Bmax, welcher beispielsweise ca. 7,0 mm beträgt, wird der Rillenabstand des Fahrbahnbelags schrittweise um einen bestimmten Betrag (z.B. ca. 0,7 mm) bis zu einem Mindestabstand Amin bzw. Bmin von ca. 1,4 mm verringert, und wächst danach wieder auf Amaxbzw. Bmax an. Über die Richtung x bzw. y aufgetragen folgt der Rillenabstand also einer Sägezahnkurve, deren Spitzen durch Amax, Bmaxhzw. Amin, Bmin gegeben sind.
Im dargestellten Beispiel ist eine vorgegebene Anzahl verschiedener Rillenabstände gegeben, nämlich neun, mit den Werten 1,4 mm, 2,1 mm ... 6,3 mm, 7 mm. Über diesen Abstandsbereich sind die Rillenabstände im Wesentlichen gleichverteilt, d.h. nahezu jeder dieser Rillenabstände tritt mit ungefähr derselben Häufigkeit auf. Streng genommen liegt eine GIe ich Verteilung der Rillenabstände in χ-Richtung und in y Richtung im Bereich 1,4 mm bis 6,3 mm vor, da die Maximalabstände von 7 mm in dem in Fig. 7a dargestelltem kachelartigen Bereich nur einmal, alle anderen Abstände dagegen zweimal auftreten.
Zur Erreichung einer Geräuschminderung können zwischen 4 bis 20, insbesondere 7 bis 15, verschiedene Rillenabstände vorgesehen sein und in der in Fig. 7a dargestellten Art angeordnet sein. Bei weniger als 4 verschiedenen Rillenabständen treten leicht Periodizitäten auf, welche zu einem tonalen Rollgeräusch führen.
Zur Erreichung einer Geräuschminderung können die unterschiedlichen Rillenabstände über den Abstandsbereich Amin bis Amaxbzw. Bmin bis Bmax im Wesentlichen gleichverteilt sein, allerdings ist eine solche Gleichverteilung nicht zwingend. Wichtig ist lediglich, dass nicht ein Typ von Rillenabständen oder Diagonallängen bzw. nicht ein Typ von parallelogrammförmigen Plateaus so MüSler-BBM GmbH P26990 S/ho häufig auftritt, dass es zu einer dominierenden Anregung bei der diesem Rillenabstand bzw. diese Diagonallänge entsprechenden Frequenz kommt.
Fig. 7b zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Fahrbahnbelagelementes bzw. Fahrbahnbelagsegmentes, bei welchem die Rillen 1 der ersten Gruppe und die Rillen 2 der zweiten Gruppe etwa parallel zueinander liegen, d. h. dass der Winkel γ und α = 180° gewählt ist, infolge dessen die erste Gruppe und zweite Gruppe der Rillen 1, 2 parallel oder zumindest etwa parallel zueinander liegen und die Abstände der zueinander benachbarten Rillen zumindest teilweise randomisiert sind.
Aus der Teildarstellung nach Fig. 7b geht hervor, dass die Rillen 1, 2 parallel oder zumindest weitgehend parallel zueinander verlaufen, wobei die Abstände zwischen den Rillen 1, 2 und den in Fig. 7b nicht weiter bezeichneten weiteren Rillen unterschiedlich groß sind und vorzugsweise benachbarte
Flächenabschnitte, die in Fig. 7b mit 3a, 3b, 3c bezeichnet sind, zueinander unterschiedliche Flächengrößen haben.
Grundsätzlich ist zu beachten, dass unter "Flächenabschnitten" Plateaus zu verstehen sind, die voneinander durch die Rillen 1, 2 getrennt sind.
Grundsätzlich können gemäß vorliegender Erfindung die Flächenabschnitte 3 bzw. Plateaus die Form unterschiedlich großer Parallelogramme aufweisen, ebenso wie die Form von mehreckigen Flächenabschnitten, wobei alle Plateaus durch die Rillen 1, 2 definiert sind und vorzugsweise benachbarte Plateaus unterschiedliche Größe aufweisen.
Bevorzugterweise schneiden sich die Rillen 1 der ersten Gruppe die Rillen 2 der zweiten Gruppe, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7a dargestellt ist, wobei die Zahl der Gruppen nicht auf zwei Gruppen beschränkt ist, insbesondere wenn die Plateaus durch mehreckige Flächengebilde definiert sind. MUller-BBM GmbH P26990 S/ho
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Fahrbahnbelagelements beschrieben. Das Fahrbahnbelagelement kann vorteilhaft durch Spritzgießtechnik hergestellt werden. Hierzu wird zunächst eine Spritzgießmaschine bereitgestellt, welche eine Spritzeinheit und ein
Spritzgießwerkzeug mit einem Hohlraum aufweist. In der Spritzeinheit wird eine Formmasse aus mit Mineralstoff angereichertem Kunststoff plastifiziert, indem die granulatförmige Formmasse über die Schmelztemperatur des Kunststoffs erhitzt wird. Hierbei kann beispielsweise ein Granulat aus Polyamid, welchem als Mineralstoff z.B. Magnetit beigemischt wird, verwendet werden.
Sodann wird die geschmolzene Formmasse in den Hohlraum des Spritzgießwerkzeugs eingespritzt. Die Oberfläche des Hohlraums bestimmt die Form und Oberflächenstruktur des fertigen Fahrbahnbelagelements. Dem entsprechend ist eine Formfläche des Hohlraums an einer Seite mit einer
Struktur aus einander kreuzenden Rippen versehen, welche einem Negativ der oben beschriebenen Makro- und Mikrostruktur des Fahrbahnbelagelements entspricht. Das Spritzgießwerkzeug ermöglicht dabei eine hohe Abbildungsgenauigkeit im gesamten Wellenlängenbereich der Mikro- und Makrotextur.
Fig. 8 ist eine schematische, vergrößerte Querschnittsansicht durch eine Formfläche 80 des Hohlraums des Spritzgießwerkzeugs. Wie in Fig. 8 dargestellt weist die Formfläche 80 jeweils parallel zueinander verlaufende erste Rippen 81 und diese kreuzende zweite Rippen 82 auf. Jeweils zwei erste Rippen und zwei zweite Rippen schließen eine in Draufsicht parallelogrammförmige Vertiefung 83 ein. Auch die Abstände zwischen den ersten Rippen 81 und die Abstände zwischen den zweiten Rippen 82 unterliegen einer der oben beschriebenen Verteilungen, so dass mit dem Spritzgießwerkzeug das oben beschriebene Fahrbahnbelagelement hergestellt werden kann. Gegenüber der Formfläche 80 ist eine Formfläche 84 angeordnet, welche in Fig. 8 strichliert angedeutet ist, Müller-BBM GmbH P26990 S/ho wobei der Abstand zwischen den Formflächen 80 und 84 nicht maßstabsgetreu wiedergegeben ist. Diese Formfläche 84, mit welcher die Unterseite des Fahrbahnbelagelement geformt wird, ist vorzugsweise mit derselben Struktur wie die Oberseite versehen, also mit einander kreuzenden ersten und zweiten Rippen. Gegenüber den Rillen 1,2 und Plateaus 3 auf der Oberseite sind also entsprechende Rillen und Plateaus auf der Unterseite angeordnet. Somit kann verhindert werden, dass beim Erkalten des Fahrbahnbelagelements nach dem Spritzgießvorgang Verspannungen auftreten, durch welche sich das Fertigteil verzieht und biegt bzw. wellig wird.
Nach dem Einspritzen der plastifizierten Formmasse in den Hohlraum des Spritzgießwerkzeugs breitet sich die Formmasse im Hohlraum aus und füllt diesen unter hohem Druck komplett aus. Nach dem Abkühlen der Formmasse wird das fertige Fahrbahnbelagelement aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen.
Fig. 9 ist ein Foto eines beispielhaften derart gefertigten Fahrbahnbelagelements, in welchem deutlich die Makrostruktur der Oberseite des Fahrbahnbelagelements erkennbar ist. Fig. 10 ist ein Foto des Fahrbahnbelagelements in Fig. 9, und zeigt neben der Makrostruktur deutlich die Mikrostruktur der Oberseite des Fahrbahnbelagelements.
Das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Fahrbahnbelagelements hat den Vorteil, dass es die industrielle Präfabrikation von Fahrbahnelementen ermöglicht. Somit können die Fahrbahnbelagelemente unter klar definierbaren Rahmenbedingungen, wie z.B. Temperatur,
Luftfeuchtigkeit, Mikro- und Makrostruktur durch Spritzgießwerkzeug vorgegeben usw., gefertigt werden und unterliegen nicht den Witterungsbedingungen oder anderen Einflüssen, welche bei einer Fertigung des Fahrbahnbelags vor Ort die Oberflächenbeschaffenheit beeinflussen können. Mit anderen Worten, die Eigenschaften der gefertigten Fahrbahnelemente sind definiert und reproduzierbar. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
Um eine Fahrbahn zu fertigen, werden eine Vielzahl von wie oben beschrieben gefertigten Fahrbahnbelagelementen auf einen entsprechend präparierten Untergrund angeordnet. Um bereits bestehende Asphaltdecken durch den erfindungsgemäßen Fahrbahnbelag zu ersetzen wird hierzu die oberste
Asphaltschicht durch Fräsen entfernt, wobei in der Oberfläche des Untergrundes eine Längsrillenstruktur entsteht und grobe Unebenheiten beseitigt werden.
Es ist aber auch möglich, die Fahrbahnbelagelemente auf Beton, auf eine bestehende Asphaltoberfläche oder eine Vielzahl von anderen Untergründen aufzubringen.
Die Befestigung der Fahrbahnbelagelemente kann durch einfaches Aufkleben erfolgen. Hierzu können beispielsweise polyurethanbasierte Klebstoffe verwendet werden, welche auf die Unterseite der Fahrbahnbelagelemente und/oder den Untergrund aufgetragen werden, wonach die Fahrbahnbelagelemente auf den Untergrund gepresst werden. Hierbei werden die Fahrbahnbelagelemente derart ausgerichtet, dass die in Fig. 2 und 3 durch den Pfeil F dargestellte Richtung mit der Fahrtrichtung übereinstimmt. Nach Aushärten des Klebemittels ist der geräuscharme Fahrbahnbelag somit fertig gestellt.
Die modulartige Beschaffenheit der Fahrbahnbelagelemente bietet verschiedene Vorteile. So kann das Aufbringen der Fahrbahnbelagelemente zum Gestalten der Fahrbahn jederzeit unterbrochen und wieder aufgenommen werden, wohingegen ein Unterbrechen des Fahrbahnaufbringens bei herkömmlichen Fahrbahnbelägen wesentlich aufwändiger ist.
Da die Fahrbahnbelagelemente beispielsweise aus Kunststoff bestehen können, besteht ferner ein größerer Freiheitsgrad in Bezug auf Farbgebung und Beeinflussung der Reflektivität. So kann die Farbe der Fahrbahnbelagelemente durch Beifügung entsprechender Farbstoffe bzw. Pigmente in das Rohmaterial Müller-BBM GmbH P26990 S/ho für die Formmasse beliebig gestaltet werden. Ferner kann die Reflektivität der Fahrbahnbelagelemente durch Beifügung von Mikrosphären aus Glas in die Formmasse Kunststoff beeinflusst werden. Somit kann der Fahrbahnbelag optimal an die Umgebungsbedingungen angepasst werden.
Ein weiterer Vorteil der oben beschriebenen Fahrbahnbelagelemente ist, dass sie eine Reduzierung der Dicke des Fahrbahnbelags von mehreren Zentimetern auf einige Millimeter ermöglichen.
Fig. 11 zeigt Graphen der Frequenzspektren der Vorbeifahrgeräusche für drei verschiedene Geschwindigkeiten, welche auf einer Fahrbahn mit einem Fahrbahnbelag aus den erfindungsgemäßen Fahrbahnbelagelementen gemessen wurden. Die Vorbeifahrgeräusche wurden in 7,5 m Abstand zur Mitte der Fahrbahn und 1,2 m Höhe über der Fahrbahnoberkante aufgenommen. Für die Fahrversuche wurde das Test- Fahrzeug (Volkswagen Passat) mit Reifen der Größe 195/65 R 15 ausgestattet. Das Fahrzeug wurde jeweils ohne Antrieb, d.h. mit ausgeschaltetem Motor und ausgekuppeltem Getriebe über den Fahrbahnbelag bewegt. Die Fahrversuche wurden bei den Nominalgeschwindigkeiten 50 km/h, 80 km/h, und 120 km/h durchgeführt. Fig. IIA zeigt das gemessene Terzspektrum für 50 km/h, Fig. IIB für 80 km/h und Fig. HC für 120 km/h.
Die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit wurde mit einer Radarpistole ermittelt und registriert. Für die Fahrversuche wurden vier Reifensätze mit verschiedenen repräsentativen Reifentypen verwendet, nämlich Michelin Energy, Continental Premium Contact, Vredestein Snowtrac 2 und AVON ZVl. Die Messfahrten wurden für jede Reifen-Geschwindigkeits-Kombination mindestens viermal wiederholt. Für jede Messfahrt wurde der maximale Vorbeifahrtpegel und das Terzspektrum zum Zeitpunkt des maximalen Vorbeifahrtpegels ermittelt. Die in Fig. 11 dargestellten Terzspektren geben das Ergebnis der Regressionsanalyse der Messdaten für die Nominalgeschwindigkeiten 50 km/h, 80 km/h und 120 Müller-BBM GmbH P26990 S/ho km/h als Mittelwerte über alle vier Reifen wieder. Am linken Rand der Diagramme ist jeweils der A-bewertete Maximalpegel eingetragen.
Zum Vergleich sind in Fig. 12 die Terzspektren der maximalen A-bewerteten Vorbeifahrtpegel als Mittelwerte für ein Kollektiv von repräsentativen Reifen der Größe 195/65 R15 für fünf verschiedene herkömmliche Fahrbahnbeläge, nämlich Novachip, Splittmastixasphalt 0/8, Splittmastixasphalt 0/11, Gussasphalt mit Abstreuung 5/8 und Gussasphalt mit Abstreuung 2/3 dargestellt. Hierbei zeigt wiederum Fig. 12A die gemessenen Terzspektren für 50 km/h, Fig. 12B für 80 km/h und Fig. 12C für 120 km/h.
Unter den Fahrbahnbelägen ist auch der hier als Referenzbelag zugrunde gelegte Splittmastixasphalt der Korngrößenverteilung 0 - 8 mm (SMA 0/8). Auf diesem Splittmastixasphalt 0/8 wurden im Mittel folgende Vorbeifahrtpegel erreicht:
50 km/h: 68,9 dB(A)
80 km/h: 749 dB(A)
120 km/h: 80,I dB(A)
Die mit dem Ausführungsbeispiel des hier beschriebenen Fahrbahnbelages erzielten Vorbeifahrtpegel weisen damit gegenüber dem Referenzbelag im Mittel folgende Pegeldifferenzen (gerundet) auf:
50 km/h: -2,7 dB(A) 80 km/h: -1,S dB(A)
120 km/h: -0,I dB(A)
Somit stellt das oben beschriebene Ausführungsbeispiel einen industriell definiert reproduzierbaren Fahrbahnbelag bereit, der einen geringeren Vorbeifahrtpegel als ein herkömmlicher SMAO/8-Belag hervorruft. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
Mit dem hier beschriebenen Fahrbahnbelag ist es möglich, bestehende Fahrbahnbeläge zu überbauen, um sie akustisch zu sanieren bzw. zu verbessern. Ferner ist es möglich, Bauweisen, die keine günstigen akustischen Eigenschaften aufweisen, wie z.B. Fahrbahnbeläge aus Beton, mit einer geräuschmindernden Verschleißschicht zu versehen. Somit können die günstigen funktionalen
Eigenschaften von Fahrbahnbelägen aus Beton, wie z.B. hohe Tragfähigkeit und Langlebigkeit, mit einem akustisch wirksamen Fahrbahnbelag kombiniert werden.
Zweite A usführungsform
Gemäß der ersten Ausführungsform wird der Fahrbahnbelag in Form von Fahrbahnbelagelementen auf die Fahrbahndecke aufgebracht. Es ist jedoch auch möglich, den Fahrbahnbelag vor Ort zu strukturieren. Dies wird anhand einer zweiten Ausführungsform erläutert.
Hierzu wird zunächst eine auf einen Untergrund aufzubringende Formmasse vorbereitet und plastifiziert. Diese Formmasse kann aus demselben Material wie für das oben erläuterte erste Ausführungsbeispiel bestehen. Die plastifizierte bzw. erhitzte Formmasse wird mit einer Spritzmaschine auf einen entsprechend präparierten Untergrund gespritzt. Wie im ersten Ausführungsbeispiel kann eine bestehende Asphaltdecke durch den erfindungsgemäßen Fahrbahnbelag ersetzt werden; es ist aber auch möglich, die Formmasse auf Beton, auf eine bestehende Asphaltoberfläche oder einen anderen Untergrund aufzubringen.
Dazu wird die Formmasse aus Kunststoff und Mineralstoffen in einen Extruder gegeben, durch eine Hochdruckbreitspritzdüse aus dem Extruder herausgespritzt, und auf eine Höhe von ca. 8 mm bis 12 mm gleichmäßig über der Fahrbahnfläche verteilt. Während der Kunststoff noch nicht vollständig ausgehärtet und somit noch formbar ist, werden die Makro- und die Mikrostruktur mit einem oder mehreren Stempeln in die Oberseite des Kunststoffs geprägt. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
Ähnlich der Formfläche des oben beschriebenen Spritzwerkzeugs ist auch die Formfläche des Stempels mit einer Struktur aus einander kreuzenden Rippen versehen, welche einem Negativ der oben beschriebenen Makro- und Mikrostruktur des Fahrbahnbelags entspricht. Somit ermöglicht der Stempel eine hohe Abbildungsgenauigkeit im gesamten Wellenlängenbereich der Mikro- und Makrotextur. Genauer gesagt weist auch der Stempel parallel zueinander verlaufende erste Rippen und parallel zueinander verlaufende, die ersten Rippen schneidende zweite Rippen auf, wobei jeweils zwei benachbarte erste Rippen und zwei benachbarte zweite Rippen eine in Draufsicht parallelogrammförmige Vertiefung einschließen. Die Rippen sind derart ausgebildet, dass durch senkrechtes Aufdrücken des Stempels auf die Formmasse ein Fahrbahnbelag mit der oben beschriebenen Makro- bzw. Mikrostruktur erzielt wird.
Zum Prägen der Oberflächenstruktur können mehrere Stempel hintereinander vorgesehen werden, wobei der jeweils in Aufbringrichtung hintere Stempel nach dem Prägevorgang vor den in Aufbringrichtung vorderen Stempel gesetzt wird. Somit kann der Prägevorgang beschleunigt werden, da stets mindestens ein Abschnitt der Fahrbahn geprägt wird.
Das direkte Aufbringen der Formmasse auf die Fahrbahn und Prägen der
Oberflächenstruktur vor Ort hat im Vergleich zur ersten Ausführungsform den Vorteil, dass die industrielle Vorfertigung der Fahrbahnbelagelemente entfällt, was die für die Fahrbahnfertigung notwendige Logistik vereinfacht. So müssen keine Fahrbahnbelagelemente in ausreichender Menge und Qualität vorgefertigt, zum Einsatzort transportiert und dort vorgehalten werden. Ferner ist es auch möglich, den Kunststoff durch Beifügung entsprechender Zusatzstoffe vor Ort genau auf die örtlichen Gegebenheiten und Anforderungen abzustimmen.
Obwohl die obigen Ausführungsformen vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, sind sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere sind Müller-BBM GmbH P26990 S/ho verschiedene Merkmale der oben beschriebenen Ausgestaltungen miteinander kombinierbar.
So ist es beispielsweise möglich, die Fahrbahnbelagelemente gemäß der ersten Ausführungsform großflächig, mit Dimensionen von mehreren Metern Länge, zu gestalten und aufzurollen. Derartige Fahrbahnbelagrollen können dann, nach Aufbringen eines geeigneten Klebemittels auf den Untergrund, einfach ausgerollt werden, was den Verlegvorgang extrem vereinfacht.
Ferner ist es im Herstellungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform auch möglich, anstelle eines Stempels die Oberflächenstruktur mit einer Walze in den Fahrbahnbelag zu prägen.
Weiterhin ist es möglich, im Herstellungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform anstelle von Kunststoff bzw. eines Kunststoff-Mineralstoff" Gemischs, die Oberflächenstruktur direkt in Beton zu prägen. Hierzu wird zunächst Beton als Formmasse auf den Fahrbahnuntergrund aufgebracht, der Beton in der oben beschriebenen Weise mit Stempeln oder dergleichen geprägt und somit mit der oben beschriebenen Makrostruktur versehen. Dies hat den Vorteil, dass die Geräuscheigenschaften einer Fahrbahnfläche aus Beton auf einfache Weise wesentlich verbessert werden können.
Damit ist das Material für den Fahrbahnbelag nicht auf mit Mineralstoffen angereicherten Kunststoff beschränkt, sondern es ist ebenso möglich, Metall oder auch bituminös, zement- oder kunstharzgebundene Mineralstoffe zu verwenden.

Claims

Müller-BBM GmbH P26990 S/hoPATENTANSPRÜCHE
1. Fahrbahnbelag, mit an seiner Oberseite bzw. Oberfläche ausgebildeten Flächenabschnitten (3), die durch in die Oberfläche eingeprägte Rillen (l, 2) festgelegt sind, wobei benachbarte Flächenabschnitte (3) zumindest teilweise unterschiedliche Größe aufweisen.
2. Fahrbahnbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenabschnitte (3) in Fahrtrichtung eine Länge von höchstens 10 mm aufweisen.
3. Fahrbahnbelag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenabschnitte (3) durch mehreckige Plateaus gebildet sind.
4. Fahrbahnbelag nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (1, 2) durch eine erste Gruppe von Rillen (l) gebildet wird, die etwa parallel zueinander verlaufen, und durch mindestens eine zweite Gruppe von Rillen (2) die jeweils etwa parallel zueinander verlaufen, wobei jeweils zwei benachbarte Rillen der ersten und der zweiten Gruppe (l, 2) jeweils ein etwa parallelogrammförmiges Plateau bzw. einen etwa parallelogrammförmigen Flächenabschnitt (3) festlegen und die Seitenlängen benachbarter parallelogrammförmiger Plateaus (3) zumindest teilweise unterschiedlich dimensioniert sind.
5. Fahrbahnbelag nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (A, B) der Rillen (l) der ersten Gruppe und die Abstände der Rillen (2) der zweiten Gruppe jeweils zwischen einem minimalen Rillenabstand (Amin, Bmin) und einem maximalen Rillenabstand (Amin, Amax) verteilt sind. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
6. Fahrbahnbelag nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (A) zwischen den Rillen (l) der ersten Gruppe und die Abstände (B) zwischen den Rillen (2) der zweiten Gruppe einer Zufallsverteilung unterliegen.
7. Fahrbahnbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (A) zwischen den Rillen (l) der ersten Gruppe und die Abstände (B) zwischen den Rillen (2) der zweiten Gruppe jeweils zwischen dem minimalen Rillenabstand (Amin, Bmin) und dem maximalen Rillenabstand (Amin, Amax) gleich verteilt sind.
8. Fahrbahnbelag nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Rillenabstand (Amin, Bmin) mindestens 1 mm und der maximale Rillenabstand (Amax, Bmax) mindestens 5 mm beträgt.
9. Fahrbahnbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (l) der ersten Gruppe und die Rillen (2) der zweiten Gruppe einen ersten Winkel α und einen zweiten Winkel ß einschließen, für die gilt-
60° < α < 180° und 0° < ß < 120°.
10. Fahrbahnbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Breite (C) der Rillen (l, 2) an der Oberseite 1 mm bis 5 mm beträgt.
11. Fahrbahnbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Tiefe (Tmax) der Rillen (l, 2) 2 mm bis 10 mm beträgt. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
12. Fahrbahnbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelogrammförmigen Plateaus (3) höhengleich in einer Ebene angeordnet sind.
13. Fahrbahnbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenlängen der parallelogrammformiger Plateaus (3) jeweils unterschiedlich zu den Seitenlängen der benachbarten parallelogrammförmigen Plateaus (3) dimensioniert sind.
14. Fahrbahnbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der Diagonalen (D) der parallelogrammförmigen Plateaus (3) mindestens 2 mm und höchstens 10 mm betragen.
15. Fahrbahnbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Plateaus (3) begrenzenden Kanten der Rillen (1, 2) abgerundet sind.
16. Fahrbahnbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (l, 2) eine im Wesentlichen V-förmige
Querschnittsform aufweisen.
17. Fahrbahnbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Plateaus (3) eine Mikrostruktur aufweist mit einer zufällig verteilten Wellenlängenverteilung im Bereich zwischen 10 μm und 1000 μm und einer maximalen Texturtiefe von bis zu 300 μm.
18. Fahrbahnbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrbahnbelag als plattenförmiges
Fahrbahnbelagelement ausgebildet ist. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
19. Fahrbahnbelag nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrbahnbelagelement rautenförmig ist, und dass jeweils zwei Seitenkanten des Fahrbahnbelagelements parallel zu den ersten Rillen (l) bzw. den zweiten Rillen (2) verlaufen.
20. Fahrbahnbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrbahnbelag aus mit Mineralstoff angereichertem Kunststoff gefertigt ist.
21. Fahrbahnbelag nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyester oder Polyamid ist.
22. Fahrbahnbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrbahnbelag aus Metall gefertigt ist.
23. Verfahren zum Herstellen eines Fahrbahnbelagelements, insbesondere eines Fahrbahnbelagelements nach einem der Ansprüche 1 bis 21, mit:
Spritzgießen des Fahrbahnbelagelements mit einem Spritzgießwerkzeug, welches eine Formfläche (80) mit parallel zueinander verlaufenden ersten Rippen (8l) und parallel zueinander verlaufenden, die ersten Rippen kreuzenden zweiten Rippen (82) aufweist, wobei jeweils zwei benachbarte erste Rippen (81) und zwei benachbarte zweite Rippen (82) eine parallelogrammförmige Vertiefung (83) festlegen, und die Seitenlängen der benachbarten parallelogrammförmigen Vertiefungen (83) zumindest teilweise unterschiedlich dimensioniert sind.
24. Verfahren zum Herstellen einer Fahrbahn, mit Folgenden Schritten- Herstellen mindestens eines Fahrbahnbelagelements mit dem Verfahren nach Anspruch 23; und Aufkleben von Fahrbahnbelagelementen auf einen Fahrbahnuntergrund in aufeinanderfolgender Reihenfolge oder nebeneinander. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe von Diagonalen (D) der Plateaus (3) im Wesentlichen in Fahrtrichtung (F) der Fahrbahn ausgerichtet ist.
26. Verfahren zum Herstellen eines Fahrbahnbelags, insbesondere eines Fahrbahnbelags nach einem der Ansprüche 1 bis 21, mit folgenden Schritten^
Aufbringen einer Formmasse auf einen Fahrbahnuntergrund; Prägen der aufgebrachten Formmasse mit einem Prägestempel, welcher eine Formfläche (80) mit parallel zueinander verlaufenden ersten Rippen (81) und parallel zueinander verlaufenden, die ersten Rippen kreuzenden zweiten Rippen (82) aufweist, wobei jeweils zwei benachbarte erste Rippen (81) und zwei benachbarte zweite Rippen (82) eine parallelogrammförmige Vertiefung (83) festlegen, und die Seitenlängen der benachbarten parallelogrammförmigen Vertiefungen (83) zumindest teilweise unterschiedlich dimensioniert sind.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse ein mit einem Mineralstoff angereicherter Kunststoff ist.
28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse Beton ist.
29. Spritzgießwerkzeug zum Herstellen eines Fahrbahnbelagelements, insbesondere eines Fahrbahnbelagelements nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei das Spritzgießwerkzeug welches eine Formfläche (80) mit parallel zueinander verlaufenden ersten Rippen (81) und parallel zueinander verlaufenden, die ersten Rippen kreuzenden zweiten Rippen (82) aufweist, und wobei jeweils zwei benachbarte erste Rippen (81) und zwei benachbarte zweite Rippen (82) eine parallelogrammförmige Vertiefung (83) festlegen, und die Seitenlängen der benachbarten parallelogrammförmigen Vertiefungen (83) zumindest teilweise unterschiedlich dimensioniert sind. Müller-BBM GmbH P26990 S/ho
30. Stempel zum Herstellen eines Fahrbahnbelags, insbesondere eines Fahrbahnbelagelements nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei der Stempel eine Formfläche (80) mit parallel zueinander verlaufenden ersten Rippen (81) und parallel zueinander verlaufenden, die ersten Rippen kreuzenden zweiten Rippen (82) aufweist, und wobei jeweils zwei benachbarte erste Rippen (81) und zwei benachbarte zweite Rippen (82) eine parallelogrammförmige Vertiefung (83) festlegen, und die Seitenlängen der benachbarten parallelogrammförmigen Vertiefungen (83) zumindest teilweise unterschiedlich dimensioniert sind.
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