EP2357280B1 - Decke für Fahrbahnen mit wasserdurchlässigem Fahrbahnbelag - Google Patents

Decke für Fahrbahnen mit wasserdurchlässigem Fahrbahnbelag Download PDF

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EP2357280B1
EP2357280B1 EP10159894.4A EP10159894A EP2357280B1 EP 2357280 B1 EP2357280 B1 EP 2357280B1 EP 10159894 A EP10159894 A EP 10159894A EP 2357280 B1 EP2357280 B1 EP 2357280B1
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EP
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filler
reaction resin
bitumen
fibers
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EP2357280A3 (de
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Wilhelm G. Heil
Peter Nikolaus Böhm
Dr. Rainer Hart
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Hart Rainer R
Possehl Spezialbau GmbH Germany
Original Assignee
Hart Rainer R
Possehl Spezialbau GmbH Germany
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    • 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
    • E01C11/22—Gutters; Kerbs ; Surface drainage of streets, roads or like traffic areas
    • E01C11/224—Surface drainage of streets
    • E01C11/225—Paving specially adapted for through-the-surfacing drainage, e.g. perforated, porous; Preformed paving elements comprising, or adapted to form, passageways for carrying off drainage
    • E01C11/226—Coherent pavings
    • 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
    • E01C7/00—Coherent pavings made in situ
    • E01C7/08—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders
    • E01C7/35—Toppings or surface dressings; Methods of mixing, impregnating, or spreading them
    • E01C7/356—Toppings or surface dressings; Methods of mixing, impregnating, or spreading them with exclusively synthetic resin as a binder; Aggregate, fillers or other additives for application on or in the surface of toppings having exclusively synthetic resin as binder

Definitions

  • the invention relates to a ceiling for roadways with a water-permeable road surface, wherein the road is understood to be the unit of a water-impermeable substructure and the road surface. Between the road surface and the substructure is a wasseraus whyde binder layer, which absorbs water after passing through the open-pored road surface in a laterally mounted drainage and dissipates.
  • an open-pored asphalt As an open-pored road surface, an open-pored asphalt (OPA) is known.
  • OPA open-pored asphalt
  • a known OPA has a support framework, which is composed of dried fine and / or coarse aggregates and glued with 3.5 to 7.5 M .-% bitumen or polymer bitumen, that in the mix a volume of interconnected pores between 15 and 25 vol .-% remains.
  • the open porosity offers a good water absorption capacity as well as a sound absorption capacity.
  • the NL 103 5699 discloses a ceiling for roads with a water-permeable road surface.
  • the structure of the road surface comprises a base, which means a waterproof substructure is separated from the asphalt concrete.
  • Asphalt concrete 5 of NL 103 5699 has a framework of aggregates, which are fastened by means of a binder 6, wherein the binder 6 may also be bitumen.
  • On the surface is a fine granules available.
  • the finished ceiling has no open-pored reaction resin surface.
  • the Indian FR 2 768 162 The pavement surface shown has no water-releasing binder layer.
  • the surface layer consists of aggregates of the same type.
  • the CH 569 151 shows a high-strength gripping structure for road, drainage and insulating coverings with a solid joint-free and substantially impermeable base layer with a trained for collecting and draining liquid in a drainage device surface. However, also shows the CH 569 151 no additional support for the shoring.
  • the DE 295 18 977 U1 shows a cavity-rich, thick-layer cover layer as a mortar system by mixing coarse aggregates with binder, so this is a mortar coating. There is no water-conducting binder layer between the substructure and the road surface.
  • the DE 10 2007 039 650 A1 describes a floor covering with cavities, which has granules which are glued with a thermoplastic hot melt adhesive. A water-conducting binder layer between a substructure and the road surface is not present.
  • the DE 195 22 091 A1 discloses a water and gas permeable path and surface attachment of granular aggregates and binders, wherein the mixture fibrous materials are added.
  • the DE 195 22 091 A1 refers Therefore, not explicitly on ceilings for carriageways with a substructure and a road surface.
  • the road surface consists of a porous framework of aggregates and bitumen or polymer bitumen as a binder and the porous support framework solidifying, open-pored reaction resin surface with a scattering of sand and coarse aggregates of different petrographic nature, the Layer of interference from particles having grain sizes in the range of 1 to 10 mm, preferably 2 to 5 mm, particularly preferably 1 to 3 mm.
  • the porous shoring corresponds to that of a conventional open-pored asphalt (OPA).
  • OPA open-pored asphalt
  • this OPA is combined with an open-cell reaction resin surface which solidifies it, which is supplemented by a layer of interspersed sand and / or coarse aggregates of different petrographic properties.
  • the latter means that they are natural and / or industrially produced aggregates such as bauxite.
  • the blanket according to the invention therefore consists of a water-impermeable base on which a water-conducting binder layer is applied, on which then the water-permeable road surface is applied, which consists of the special combination of the layers described.
  • the porous support framework is composed of dried fine and / or coarse aggregates and bonded with 3.5 to 7.5 wt .-% bitumen or polymer bitumen.
  • the bitumen or polymer bitumen has an increased viscosity during processing so that it does not simply drain down through the porous support structure.
  • fibers can be added to the binder, such as cellulose fibers or rubber fibers.
  • the porous support framework modified from that of a conventional open-pored asphalt, may have a volume of interconnected pores between 15 and 32% by volume.
  • the porous support structure of the blanket according to the invention is provided with a greater porosity than a conventional OPA, which may have a porosity of up to 25% by volume.
  • the reaction resin which forms the open-pore reaction resin surface has an increased viscosity in the range of 1 to 10 Pa ⁇ s for processing. Particularly preferred is the range between 1 to 7 Pa ⁇ s. The higher the viscosity, the less resin runs into the lower cavities of the porous support framework.
  • the reaction resin preferably has a filler content of 0 to 70% by mass, preferably 0 to 10% by mass.
  • Suitable fillers for the reaction resin are preferably barium sulfate, calcium carbonate, phyllosilicates (such as talc or mica), silica, alumina, diatomaceous earth, magnesium silicate or organic and inorganic fibers.
  • quartz sand with a grain size of up to 0.4 mm can also be used.
  • reaction resin various two-component resins come into consideration.
  • an epoxy resin alternatively polyurethane, alternatively polymethyl methacrylate, alternatively polyester, alternatively polyurea or alternatively organomodified silicate.
  • the invention will be explained in more detail with reference to the single drawing figure.
  • the single drawing figure shows a cross section through the ceiling according to the invention for roadways.
  • a water-conducting binder layer 2 is applied on a substructure 1, such as asphalt. This has the task to collect water, which has passed through the water-permeable road surface, and drain it in a drainage.
  • the road surface consists of a porous support frame 4 and a binder 3 (bitumen or polymer modified bitumen), which adheres the aggregates together.
  • the production of the framework takes place in a hot mixing process in asphalt mixing plants.
  • the installation of the shoring on the substructure 1 is usually carried out at temperatures of 100 ° C to 180 ° C by machine or by machine. This is followed by a technical asphalt compaction by machine rolling.
  • the solidifying reaction resin 5 is applied to the surface, combined manually and / or mechanically by spraying or casting. So that the reaction resin does not flow off through the pores in the support frame 4, it has the viscosities specified above during processing.
  • the application rate of the reaction resin is 0.7 to 2 kg / m 2 , depending on the substrate.
  • an interspray 6 of sand and / or coarse aggregates having grain sizes in the range of 1 to 10 mm is introduced into the uncured reaction resin surface 5, preferably in an amount of 6 to 10 kg / m 2 , after which it is rolled becomes. Loose aggregates are sucked off after curing of the reaction resin.
  • the temperature of the abrasive material should be 5 ° C to 120 ° C, preferably 5 ° C to 40 ° C or 80 ° to 120 ° C. The heated spreading material lowers the viscosity of the underlying reaction resin, which is partially removed capillary from the cavities of the OPA.
  • the result of the invention is a pavement for roadways with a water-permeable road surface with very good sound-absorbing properties, high grip and minimization potential in spray formation, which retains its positive properties over a longer period of time than a conventional OPA.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Decke für Fahrbahnen mit wasserdurchlässigem Fahrbahnbelag, wobei unter Fahrbahn die Einheit aus einem wasserundurchlässigen Unterbau und dem Fahrbahnbelag verstanden wird. Zwischen dem Fahrbahnbelag und dem Unterbau befindet sich eine wasserausleitende Bindemittelschicht, welche Wasser nach Durchlauf durch den offenporigen Fahrbahnbelag in einer seitlich anzubringenden Drainage auffängt und abführt.
  • Bekannt ist als offenporiger Fahrbahnbelag ein offenporiger Asphalt (OPA). Ein bekannter OPA weist ein Traggerüst auf, welches aus getrockneten feinen und/oder groben Gesteinskörnungen so zusammengesetzt und mit 3,5 bis 7,5 M.-% Bitumen oder Polymerbitumen verklebt wird, dass im Mischgut ein Volumen verbundener Poren zwischen 15 und 25 Vol.-% verbleibt. Die Offenporigkeit bietet ein gutes Wasserschluckvermögen ebenso wie ein Schallschluckvermögen.
  • Diesen an sich positiven Eigenschaften steht allerdings ein hoher Verschleiß gegenüber, und zwar einerseits durch Abrieb der Gesteinskörnungen an der Oberfläche und andererseits bei den darauf abrollenden Fahrzeugreifen. Die Abriebspartikel tendieren dazu, im Laufe der Zeit die Poren im Traggerüst zuzusetzen, so dass das Wasserschluckvermögen ebenso wie das Schallschluckvermögen abnimmt. Üblicherweise rechnet man mit einer auf etwa 6 Jahre begrenzte Wirksamkeit der offenen Hohlräume, die dann allmählich durch Schmutz und Reifenabrieb verstopft werden.
  • Die NL 103 5699 offenbart eine Decke für Fahrbahnen mit wasserdurchlässigem Fahrbahnbelag. Der Aufbau des Fahrbahnbelags umfasst eine Basis, die mittels einer wasserdichten Unterkonstruktion vom Asphaltbeton getrennt ist. Der Asphaltbeton 5 der NL 103 5699 weist ein Traggerüst aus Gesteinskörnungen auf, die mittels eines Bindemittels 6 befestigt werden, wobei das Bindemittel 6 auch Bitumen sein kann. Auf der Oberfläche ist ein feines Granulat vorhanden. Die fertiggestellte Decke weist aber keine offenporige Reaktionsharzoberfläche auf.
  • Der in der FR 2 768 162 gezeigte Fahrbahnbelag weist keine wasserausleitende Bindemittelschicht auf. Die Oberflächenschicht besteht aus Gesteinskörnungen derselben Art.
  • Die CH 569 151 zeigt ein Hochfestes griffiges Gefüge für Straßen-, Drainage- und Isolier-Beläge mit einer festen fugenfreien und im Wesentlichen undurchlässige Grundschicht mit einer zum Sammeln und Ableiten von Flüssigkeit in eine Drainageeinrichtung ausgebildeten Oberfläche. Allerdings zeigt auch die CH 569 151 keine das Traggerüst ergänzenden Einstreuung.
  • Die DE 295 18 977 U1 zeigt eine hohlraumreiche, dickschichtige Deckschicht als Mörtelsystem durch Mischung von groben Gesteinskörnungen mit Bindemittel, so dass es sich hierbei um einen Mörtelbelag handelt. Es ist keine wasserausleitende Bindemittelschicht zwischen dem Unterbau und dem Fahrbahnbelag vorhanden.
  • Die DE 10 2007 039 650 A1 beschreibt einen Bodenbelag mit Hohlräumen, der Granulate aufweist, die mit einem thermoplastischen Schmelzklebstoff verklebt sind. Eine wasserausleitende Bindemittelschicht zwischen einem Unterbau und dem Fahrbahnbelag ist nicht vorhanden.
  • Die DE 195 22 091 A1 offenbart eine wasser- und gasdurchlässige Wege- und Flächenbefestigung aus körnigen Zuschlagstoffen und Bindemitteln, wobei der Mischung faserförmige Materialien zugefügt sind. Die DE 195 22 091 A1 bezieht sich daher nicht explizit auf Decken für Fahrbahnen mit einem Unterbau und einem Fahrbahnbelag.
  • Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen offenporigen Asphalt in seinen Eigenschaften zu verbessern und gleichzeitig dafür zu sorgen, dass die Standzeit deutlich erhöht wird dadurch, dass die mechanische Stabilität des Belages erheblich verbessert werden soll, insbesondere was den Kornverlust an der Oberfläche des Fahrbahnbelages anbelangt.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einer eingangs erwähnten Decke, bei der der Fahrbahnbelag besteht aus einem porösen Traggerüst aus Gesteinskörnungen sowie Bitumen oder Polymerbitumen als Bindemittel und einer das poröse Traggerüst verfestigenden, offenporigen Reaktionsharzoberfläche mit einer Einstreuung von Sand und groben Gesteinskörnungen unterschiedlicher petrografischer Beschaffenheit, wobei die Schicht der Einstreuung aus Partikeln mit Körnungen im Bereich von 1 bis 10 mm, vorzugsweise 2 bis 5 mm, besonders bevorzugt 1 bis 3 mm besteht.
  • Grundsätzlich entspricht das poröse Traggerüst jenem eines herkömmlichen offenporigen Asphalts (OPA).
  • Dieser OPA wird erfindungsgemäß kombiniert mit einer diesen verfestigenden, offenporigen Reaktionsharzoberfläche, welche von einer Schicht einer Einstreuung von Sand und/oder groben Gesteinskörnungen unterschiedlicher petrografischer Beschaffenheit ergänzt wird. Unter letzterer wird verstanden, dass es sich um natürliche und/oder industriell hergestellte Gesteinskörnungen wie beispielsweise Bauxit handelt. Durch die Einstreuung werden die Fahrbahneigenschaften bezüglich Griffigkeit für Fahrzeugreifen gesteuert und zusätzlich eine Sprühfahnenbildung bei Regen minimiert.
  • Die erfindungsgemäße Decke besteht also aus einem wasserundurchlässigen Unterbau, auf welchem eine wasserausleitende Bindemittelschicht aufgetragen wird, auf welcher dann der wasserdurchlässige Fahrbahnbelag aufgetragen wird, welcher aus der speziellen Kombination der beschriebenen Schichten besteht.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das poröse Traggerüst aus getrockneten feinen und/oder groben Gesteinskörnungen zusammengesetzt und mit 3,5 bis 7,5 M.-% Bitumen oder Polymerbitumen verklebt. Der Bitumen oder Polymerbitumen weist bei der Verarbeitung eine erhöhte Viskosität auf, damit er durch das poröse Traggerüst nicht einfach nach unten abläuft.
  • Hierzu können dem Bindemittel Fasern beigemischt sein, wie beispielsweise Zellulosefasern oder Gummifasern.
  • Das poröse Traggerüst kann in Modifizierung zu jenem eines herkömmlichen offenporigen Asphaltes ein Volumen von untereinander verbundenen Poren zwischen 15 und 32 Vol.-% aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform ist das poröse Traggerüst der erfindungsgemäßen Decke also mit einer größeren Porosität als ein herkömmlicher OPA ausgestattet, der eine Porosität bis 25 Vol.-% aufweisen kann.
  • Das Reaktionsharz, welches die offenporige Reaktionsharzoberfläche bildet, weist zur Verarbeitung eine erhöhte Viskosität im Bereich von 1 bis 10 Pa·s auf. Besonders bevorzugt ist der Bereich zwischen 1 bis 7 Pa·s. Je höher die Viskosität ist, desto weniger Harz läuft in die unteren Hohlräume des porösen Traggerüstes ab.
  • Um die erwünschte Viskosität während der Verarbeitung einzustellen, weist das Reaktionsharz vorzugsweise einen Füllstoffgehalt von 0 bis 70 M.-%, bevorzugt 0 bis 10 M.-% auf.
  • Als Füllstoffe für das Reaktionsharz kommen vorzugsweise Bariumsulfat, Kalziumkarbonat, Schichtsilikate (wie z.B. Talk oder Glimmer), Kieselsäure, Aluminiumoxid, Diatomeenerde, Magnesiumsilikat oder organische und anorganische Fasern in Betracht.
  • Als Füllstoff kann auch Quarzsand mit einer Körnung von bis zu 0,4 mm zur Anwendung kommen.
  • Als Reaktionsharz kommen verschiedene Zweikomponenten-Harze in Betracht. Bevorzugt wird ein Epoxidharz, alternativ Polyurethan, alternativ Polymethylmetacrylat, alternativ Polyester, alternativ Polyurea oder alternativ organomodifiziertes Silikat.
  • Die Erfindung wird anhand der einzigen Zeichnungsfigur näher erläutert. Die einzige Zeichnungsfigur zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Decke für Fahrbahnen.
  • Auf einen Unterbau 1, beispielsweise Asphalt, ist eine wasserausleitende Bindemittelschicht 2 aufgetragen. Diese hat die Aufgabe, Wasser, welches den wasserdurchlässigen Fahrbahnbelag passiert hat, zu sammeln und in einer Drainage abzuleiten.
  • Der Fahrbahnbelag besteht aus einem porösen Traggerüst 4 sowie aus einem Bindemittel 3 (Bitumen oder polymermodifizierten Bitumen), welches die Gesteinskörnungen miteinander verklebt. Die Herstellung des Traggerüstes erfolgt im Heißmischverfahren in Asphaltmischanlagen. Der Einbau des Traggerüstes auf dem Unterbau 1 erfolgt üblicherweise bei Temperaturen von 100°C bis 180°C asphalttechnisch maschinell oder wird von Hand vorgenommen. Danach erfolgt eine asphalttechnische Verdichtung durch maschinelles Walzen.
  • Nach dem Abkühlen des Traggerüstes wird auf die Oberfläche der verfestigende Reaktionsharz 5 appliziert, und zwar kombiniert händisch und/oder maschinell im Sprüh- oder Gießverfahren. Damit das Reaktionsharz nicht durch die Poren im Traggerüst 4 abfließt, weist es während der Verarbeitung die weiter oben angegebenen Viskositäten auf.
  • Typischerweise beträgt die Auftragsmenge des Reaktionsharzes 0,7 bis 2 kg/m2, abhängig vom Untergrund.
  • Nach dem Aufbringen wird eine Einstreuung 6 von Sand und/oder groben Gesteinskörnungen mit Körnungen im Bereich von 1 bis 10 mm in die noch nicht ausgehärtete Reaktionharzoberfläche 5 eingetragen, und zwar vorzugsweise in einer Menge von 6 bis 10 kg/m2, wonach sie gewalzt wird. Lose Gesteinskörnungen werden nach dem Aushärten des Reaktionsharzes abgesaugt. Die Temperatur des Abstreumaterials sollte 5°C bis 120°C betragen, bevorzugt 5°C bis 40°C oder 80° bis 120°C. Durch das erwärmte Abstreumaterial wird die Viskosität des darunterliegenden Reaktionsharzes gesenkt, der kapillar aus den Hohlräumen des OPA teilweise wieder entfernt wird.
  • Ergebnis der Erfindung ist eine Decke für Fahrbahnen mit wasserdurchlässigem Fahrbahnbelag mit sehr guten Schallschluckeigenschaften, hoher Griffigkeit und Minimierungspotential bei der Sprühfahnenbildung, welcher über einen längeren Zeitraum als ein herkömmlicher OPA seine positiven Eigenschaften beibehält.

Claims (22)

  1. Decke für Fahrbahnen mit wasserdurchlässigem Fahrbahnbelag, aufweisend eine wasserausleitende Bindemittelschicht (2) zwischen einem Unterbau (1) der Fahrbahn und dem Fahrbahnbelag, wobei der Fahrbahnbelag aus
    - einem porösen Traggerüst (4) aus Gesteinskörnungen sowie Bitumen oder Polymerbitumen als Bindemittel, und
    - einer das poröse Traggerüst (4) verfestigenden, offenporigen Reaktionsharzoberfläche (5) mit einer Einstreuung (6) von Sand und groben Gesteinskörnungen unterschiedlicher petrografischer Beschaffenheit, wobei die Schicht (6) der Einstreuung aus Partikeln mit Körnungen im Bereich von 1 bis 10 mm, vorzugsweise 2 bis 5 mm, besonders bevorzugt 1 bis 3 mm besteht.
  2. Decke nach Anspruch 1, bei der das poröse Traggerüst (4) aus getrockneten feinen und/oder groben Gesteinskörnungen zusammengesetzt und mit 3,5 bis 7,5 M.-% Bitumen oder Polymerbitumen verklebt ist.
  3. Decke nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der- dem Bitumen oder Polymerbitumen Fasern beigemischt sind.
  4. Decke nach Anspruch 3, bei der- die Fasern Zellulosefasern sind.
  5. Decke nach Anspruch 3, bei der- die Fasern Gummifasern sind.
  6. Decke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der- das poröse Traggerüst (4) ein Volumen von untereinander verbundenen Poren zwischen 15 und 32 Vol.-% aufweist.
  7. Decke nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der- der Reaktionsharz einen Füllstoffgehalt von 0 bis 70 M.-%, bevorzugt 0 bis 10 M.-% aufweist.
  8. Decke nach Anspruch 7, bei der als Füllstoff Quarzsand bis 0,4 mm Körnung verwendet wird.
  9. Decke nach Anspruch 7, bei der- der Füllstoff Bariumsulfat ist.
  10. Decke nach Anspruch 7, bei der- der Füllstoff Kalziumkarbonat ist.
  11. Decke nach Anspruch 7, bei der- der Füllstoff Kieselsäure ist.
  12. Decke nach Anspruch 7, bei der- der Füllstoff Aluminiumoxid ist.
  13. Decke nach Anspruch 7, bei der- der Füllstoff Diatomeenerde ist.
  14. Decke nach Anspruch 7, bei der- der Füllstoff Magnesiumsilikat ist.
  15. Decke nach Anspruch 7, bei der- der Füllstoff Schichtsilikat ist.
  16. Decke nach Anspruch 7, bei der- der Füllstoff aus organischen und anorganischen Fasern besteht.
  17. Decke nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der- der Reaktionsharz Epoxidharz ist.
  18. Decke nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der der Reaktionsharz Polyurethan ist.
  19. Decke nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der- der Reaktionsharz Polymethylmetacrylat (PMMA) ist.
  20. Decke nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der- der Reaktionsharz Polyester ist.
  21. Decke nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der- der Reaktionsharz Polyurea ist.
  22. Decke nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der- der Reaktionsharz organomodifiziertes Silikat ist.
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