NO125598B

NO125598B -

Info

Publication number: NO125598B
Application number: NO288268A
Authority: NO
Inventors: F Hansen; H Fraenkel
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1967-07-24
Filing date: 1968-07-22
Publication date: 1972-10-02
Also published as: JPS4825974B1; AT285650B; NL6810346A; DK123541B; BE718386A; CH476164A; CA927642A; FR1575047A; GB1180689A

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av veioverflatestruktur. Procedure for producing road surface structure.

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved fremstilling av veioverflatestruktur som omfatter et lag av isolerende materiale under et bituminost overflatelag eller et overflatelag av stopt betong. Hensikten med det isolerende lag er å beskytte veien mot uheldige virkninger av frost og påfolgende opptining, slik at veien forblir i god og trafikerbar stand og reparasjonsomkostninger unngås. This invention relates to a method for producing a road surface structure which comprises a layer of insulating material under a bituminous surface layer or a surface layer of stopped concrete. The purpose of the insulating layer is to protect the road against the adverse effects of frost and subsequent thawing, so that the road remains in good and passable condition and repair costs are avoided.

Som eksempel på teknikkens stand på området refereres til tidsskriftet "Strasse und Autobahn" nr. 6 (1967) s. 192 hvor anvendelse av varmeisolerende plastmaterialer i veidekker for å mot-virke telehivning beskrives. Det beskrives forsok med anvendelse av isolasjonsstoffer som delvis eller fullstendig benyttes som erstatning for vanlige frostbeskyttelsesskikt ved veibygging. Artikkelen be-skriver forsok med polyurethanskum eller polystyrenskum i form a<y >plater som påfores et veiunderlag og dekkes av et bituminbst overflatelag eller et overflatelag av stopt betong. As an example of the state of the art in the area, reference is made to the journal "Strasse und Autobahn" no. 6 (1967), p. 192, where the use of heat-insulating plastic materials in road surfaces to counteract tele-heaving is described. Experiments with the use of insulating materials are described, which are partially or completely used as a substitute for normal frost protection layers in road construction. The article describes experiments with polyurethane foam or polystyrene foam in the form of plates that are applied to a road surface and covered by a bituminous surface layer or a surface layer of stopped concrete.

Et vanlig anvendt veiisolasjonsmateriale er singel, men dette materiale har temmelig dårlig isoleringskapasitet. Derfor må et isolerende lag av singel være relativt tykt, nemlig ca. hO - 60 cm. tykt, hvilket gjor bruken av dette materiale kostbar. På den annen side har singel en meget tilfredsstillende belastningskapasitet. Materialer med langt bedre isolasjonsegenskaper er cellulære plast-plater. Uheldigvis er styrken av disse materialer vanligvis ikke tilstrekkelig til at veier hvor disse materialer er brukt, kan tåle tung trafikk. Disse plater med store arealer av lett materiale er dessuten vanskelige å håndtere og legge. Platene flagrer i vinden eller rives med av vinden og brister lett. A commonly used road insulation material is shingle, but this material has a rather poor insulation capacity. Therefore, an insulating layer of shingle must be relatively thick, namely approx. hO - 60 cm. thick, which makes the use of this material expensive. On the other hand, shingle has a very satisfactory load capacity. Materials with far better insulation properties are cellular plastic sheets. Unfortunately, the strength of these materials is usually not sufficient for roads where these materials are used to withstand heavy traffic. These boards with large areas of light material are also difficult to handle and lay. The plates flutter in the wind or are carried away by the wind and break easily.

Det er et mål med oppfinnelsen å tilveiebringe en veioverflatestruktur med et forbedret isolerende lag som har utmerkede isolerende egenskaper og tilstrekkelig belastningskapasitet, og som kan påfores på enkel og kontinuerlig måte uten de komplikasjoner som hefter ved bruken av konvensjonelle veiisolasjonsmaterialer. It is an aim of the invention to provide a road surface structure with an improved insulating layer which has excellent insulating properties and sufficient load capacity, and which can be applied in a simple and continuous manner without the complications associated with the use of conventional road insulation materials.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen ved fremstilling av vei-overf latestruktur, og som omfatter at et isolasjonslag av stiv, skumformet polyurethan påfores et veiunderlag, hvoretter et skikt av betong eller bituminbst materiale påfores isolasjonslaget, og som utmerker seg ved at laget av skumformet polyurethan påfores ved sprbyting på veiunderlaget. The method according to the invention for the production of a road surface structure, and which comprises that an insulation layer of rigid, foam-shaped polyurethane is applied to a road surface, after which a layer of concrete or bituminous material is applied to the insulation layer, and which is distinguished by the fact that the layer of foam-shaped polyurethane is applied by spraying on the road surface.

I henhold til oppfinnelsen påfores polyurethanmaterialet på veien ved påsprbytning, og således i en hurtig, kontinuerlig eller halvkontinuerlig operasjon som egner seg godt for påfbringen, like-ledes ved påsprbytning eller stopning av det overliggende betong-overflatelag eller bituminbse overflatelag, slik at hoveddelen av veistrukturen kan legges ved hjelp av mekaniske eller sogar auto-matiske innretninger, om bnskes i en enkelt kontinuerlig stbpeopera^ sjon. According to the invention, the polyurethane material is applied to the road by patching, and thus in a fast, continuous or semi-continuous operation that is well suited for the application, as well as by patching or filling the overlying concrete surface layer or bituminous surface layer, so that the main part of the road structure can be laid with the help of mechanical or even automatic devices, if required, in a single continuous laying operation.

En av de viktigste fordeler ved fremgangsmåten ifolge den foreliggende oppfinnelse er således at man unngår de store vanskelig-heter forbundet med håndtering og legging i friluft av meget store plater av det. lette materiale. De lette plater som anvendes ifolge den tidligere kjente teknikkrpå området lbftes således lett vekk selv ved svak bris, eller de flagrer og viser tilbøyelighet til å briste. Videre er det nbdvendig å tette sprekkene mellom de til-grensende plater, hvilket er en ekstra arbeidsoperasjon som dessuten er tidkrevende. One of the most important advantages of the method according to the present invention is thus that one avoids the major difficulties associated with handling and laying in the open air very large sheets of it. lightweight material. The light plates used according to the previously known technique in the area are thus easily blown away even in a light breeze, or they flutter and show a tendency to burst. Furthermore, it is necessary to seal the cracks between the adjacent plates, which is an additional work operation which is also time-consuming.

Det stopte polyurethanskum danner et seigt og solid skinn som The stuffed polyurethane foam forms a tough and solid leather which

i sterk grad forbedrer- styrken av skumlaget. Den spesifikke vekt og tykkelsen av skummet kan velges således at de. tilfredsstiller kravene. En spesifikk vekt på mellom hO og 70 g/l vil finnes å være tilfredsstillende for de fleste tilfeller. Tykkelsen av skumlaget kan være fra en centimeter og opp til mange centimeter tykt. I et forsok hvor et skumlag hadde en midlere spesifikk skumvekt på <*>+8 g/l og en midlere tykkelse på 2 cm, viste lagets trykkfasthet å være 2,5 kg/cm p, hvilket er mer enn tilstrekkelig for motorveier. ;Videre er et påsproytet polyurethanskikt ifolge den foreliggende oppfinnelse spesielt velegnet for bruk i de viktige veityper som krever et overflateskikt av stopt bituminbst materiale eller stopt betongmateriale. Overflateskiktet kan derved legges kort tid efter at isolasjonslaget er påsproytet, ved én kontinuerlig operasjon og med en vogn som beveger seg med jevn hastighet. ;Selv om bruk av isolasjonslag bestående av påsproytet polyurethanskum på tankvegger og lignende plane overflater er kjent, er det mulig at den alminnelige skepsis mot bruk av påsproytet polyurethanskum på grove, irregulært utformede flater, er en av grunnene til at disse påsprbytede skikt ikke tidligere har vært benyttet for anvendelse i veier. Dette skyldes, - på grunn av den meget betydelige ekspansjon av den skummende væske - , at enhver uregelmessighet av den flate som polyurethanvæsken påsproytes, vil forstbrres meget, hvilket resulterer i at polyurethanskummet vil danne en meget ujevn ovre overflate av det ferdige skumlag. Dette forhold viser seg ikke å være noe problem ved den foreliggende oppfinnelse, fordi et tykt lag av bitumen eller betong stbpes over isolasjonslaget. Som'resultat av den nbyaktig tilpassede berbringsflate mellom isolasjonslaget og underlaget som isolasjonen er sprbytet på, oppnås i virkeligheten en mere jevn under-støttelse fra underlaget, og dette forhindrer at det grove materiale i underlaget trenger inn i isolasjonslaget. I dette tilfelle er således også et påsproytet lag fordelaktig sammenlignet med en plan plate som ikke er tilpasset å kunne hvile på et ujevnt utformet underlag. ;Ennskjbnt skumlaget kan påfores for hånden, oppnås fordelene ;ved oppfinnelsen i fullest monn når det ekspanderbare materiale påfores ved hjelp av automatisk eller halvautomatisk utstyr. ;Et eksempel på utfbrelsen av oppfinnelsen er illustrert på ;den vedfbyede tegning, hvor: ;Fig. 1 viser anvendelsen av en vogn for påfdring av isolasjonslaget på en vei, og Fig. 2 - h viser et vertikalt tverrsnitt gjennom forskjellige typer veioverflatestruktur fremstilt i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 viser en vogn 13 med hjul 1<*>+, som er anordnet for å kunne drives frem over et preparert veiunderlag 18. Det kan være gunstig at overflaten av veiunderlaget 18 utgjores av et relativt tynt lag av bitumen eller et bituminbst materiale. Ennskjbnt hjulene lh på tegningen er montert under vognen, slik at disse ruller på det preparerte veiunderlag 18, kan hjulene også være montert på siden av vognen, slik at de ruller på siden av veiunderlaget 18, for eksempel på skinner lagt langsmed veiunderlaget. Vognen 13 bærer det nbdvendige utstyr 15 for sprbyteoperasjonen, såsom beholdere for de forskjellige komponenter av det ekspanderbare materiale, pumper, rbrforbindelser og den nbdvendige reguleringsapparatur. greatly improves the strength of the foam layer. The specific weight and thickness of the foam can be chosen so that they. meets the requirements. A specific weight of between h0 and 70 g/l will be found to be satisfactory for most cases. The thickness of the foam layer can be from one centimeter to many centimeters thick. In an experiment where a foam layer had an average specific foam weight of <*>+8 g/l and an average thickness of 2 cm, the compressive strength of the layer proved to be 2.5 kg/cm p, which is more than sufficient for motorways. Furthermore, a sprayed-on polyurethane layer according to the present invention is particularly suitable for use in the important road types that require a surface layer of stopped bituminous material or stopped concrete material. The surface layer can thereby be laid shortly after the insulation layer has been sprayed on, in one continuous operation and with a carriage that moves at a constant speed. Although the use of insulation layers consisting of sprayed-on polyurethane foam on tank walls and similar flat surfaces is known, it is possible that the general skepticism towards the use of sprayed-on polyurethane foam on rough, irregularly shaped surfaces is one of the reasons why these applied layers have not previously been used for use in roads. This is because - due to the very significant expansion of the foaming liquid - any irregularity of the surface on which the polyurethane liquid is sprayed will be greatly amplified, resulting in the polyurethane foam forming a very uneven upper surface of the finished foam layer. This situation does not prove to be a problem with the present invention, because a thick layer of bitumen or concrete is placed over the insulation layer. As a result of the closely adapted bearing surface between the insulation layer and the substrate on which the insulation has been replaced, a more uniform support from the substrate is actually achieved, and this prevents the coarse material in the substrate from penetrating into the insulation layer. In this case, a sprayed-on layer is also advantageous compared to a flat plate which is not adapted to be able to rest on an unevenly designed surface. Although the existing foam layer can be applied by hand, the advantages of the invention are achieved to the fullest extent when the expandable material is applied using automatic or semi-automatic equipment. An example of the embodiment of the invention is illustrated in the attached drawing, where: Fig. 1 shows the use of a cart for applying the insulation layer on a road, and Fig. 2 - h shows a vertical cross-section through different types of road surface structure produced according to the invention. Fig. 1 shows a cart 13 with wheels 1<*>+, which is arranged to be able to be driven forward over a prepared road surface 18. It may be advantageous that the surface of the road surface 18 is made of a relatively thin layer of bitumen or a bituminous material . Although the wheels lh in the drawing are mounted under the carriage, so that they roll on the prepared road surface 18, the wheels can also be mounted on the side of the carriage, so that they roll on the side of the road surface 18, for example on rails laid along the road surface. The cart 13 carries the necessary equipment 15 for the spray exchange operation, such as containers for the various components of the expandable material, pumps, pipe connections and the necessary regulation equipment.

Materialene for fremstilling av skummet pumpes gjennom en fleksibel slange 17 til et kombinert blande- og sprbytehode 16, som er montert for frem- og tilbakegående bevegelse med jevn hastighet over vognen på tvers av veien, som angitt ved piler, ved hjélp av dertil hensiktsmessige mekaniske innretninger, såsom for eksempel ved kjedetrekk eller ved hjelp av pneumatiske eller hydrauliske innretninger. Vognen 13 kan også bære en kraftkilde for drift av utstyret, eller kraften kan tilfores fra en separat kraftkilde, såsom en generatortralle. Vognen 13 kan drives frem over veiunderlaget 18 enten manuelt eller ved hjelp av en motor. The materials for making the foam are pumped through a flexible hose 17 to a combined mixing and spraying head 16, which is mounted for reciprocating movement at a uniform speed over the carriage across the road, as indicated by arrows, by means of suitable mechanical devices, such as for example by chain traction or by means of pneumatic or hydraulic devices. The trolley 13 can also carry a power source for operating the equipment, or the power can be supplied from a separate power source, such as a generator trolley. The carriage 13 can be driven forward over the road surface 18 either manually or with the help of a motor.

Mens vognen 13 står stille, fores sprbytehodet 16 tvers over veiunderlaget 18 mens det sprbyter polyurethanmaterialet på veiunderlaget. Etter at sprbytehodet har tilbakelagt hele veibredden stoppes dets bevegelse relativt til vognen 13 og fortrinnsvis også uttbmningen av skummaterialet. Vognen 13 fores deretter frem over veien et kort stykke, for eksempel 30 cm, i retningen som er. vist med en pil på tegningen, hvoretter sprbytehodets 16 sideveis bevegelse og utsprbytningen av skummateriale fra dette gjentas, idet hodet 16 While the carriage 13 is standing still, the spray head 16 is fed across the road surface 18 while it sprays the polyurethane material on the road surface. After the spray head has traveled the entire width of the road, its movement relative to the carriage 13 is stopped and preferably also the spreading of the foam material. The carriage 13 is then guided forward over the road a short distance, for example 30 cm, in the direction that is. shown with an arrow in the drawing, after which the lateral movement of the spray head 16 and the spraying of foam material from this is repeated, the head 16

nu beveger seg i den motsatte retning tvers over vognen 13. Ved gjentagelse av disse operasjoner legges striper 11 av ekspandert polyurethan. Herunder må det påsees at hver stripe polyurethan såvidt overlapper den foregående stripe. now moves in the opposite direction across the carriage 13. By repeating these operations, strips 11 of expanded polyurethane are laid. Below, it must be ensured that each strip of polyurethane overlaps the previous strip as much as possible.

Dersom det ekspanderbare materiale som sprbytes på veien, tillates å ekspandere fritt, vil overflaten av det ekspanderte lag ikke bli jevn, men vanligvis vil uregelmessighetene i skumoverflaten være små og akseptable, spesielt fordi skumlaget skal dekkes med et annet stopt lag av bitumen eller betong. Imidlertid kan man om bnskes ta skritt for å unngå eller fjerne disse ujevnheter. Eksempelvis kan det ekspanderbare materiale sprbytes mellom veiunderlaget 18 og en flat, stiv, horisontal plate som er festet til vognen 13 og holdes over veiunderlaget. En .slippmiddelforing, for eksempel en polypropylen-eller polyethylenfilm, anvendes som belegg på den nedre overflate av den horisontale plate for å unngå at polyurethanskummet hefter til denne. Den horisontale plate virker som en ovre form som vil gi skumlaget jevn overflate. Alternativt kan man, dersom skummet tillates å ekspandere fritt, fjerne skummets overflateujevnheter ved hjelp av en planeringsmaskin, men denne fremgangsmåte er vanligvis mindre tilfredsstillende, fordi den vil fore til beskadigelse av det viktige faste skinn på skumlaget. If the expandable material sprayed on the road is allowed to expand freely, the surface of the expanded layer will not be smooth, but usually the irregularities in the foam surface will be small and acceptable, especially because the foam layer will be covered with another stopped layer of bitumen or concrete. However, if desired, steps can be taken to avoid or remove these irregularities. For example, the expandable material can be spread between the road surface 18 and a flat, rigid, horizontal plate which is attached to the carriage 13 and held above the road surface. A release agent liner, for example a polypropylene or polyethylene film, is used as a coating on the lower surface of the horizontal plate to prevent the polyurethane foam from sticking to it. The horizontal plate acts as an upper form that will give the foam layer a smooth surface. Alternatively, if the foam is allowed to expand freely, the foam's surface irregularities can be removed using a planer, but this method is usually less satisfactory, because it will lead to damage to the important solid skin of the foam layer.

Overflatelaget av betong eller bituminbst materiale kan stbpes på skumlaget såsnart skummet har stivnet tilstrekkelig til å bære vekten av overflatelaget. Overflatelaget bor være tilstrekkelig tykt til å spre virkningen av konsentrerte belastninger. Eksempel- The surface layer of concrete or bituminous material can be placed on the foam layer as soon as the foam has hardened sufficiently to support the weight of the surface layer. The surface layer must be sufficiently thick to spread the effects of concentrated loads. Example-

vis kan overflatelaget være et 20 - 30 cm tykt lag av asfaltbitumen. Vanligvis vil overflatelaget bestå av flere lag av forskjellige materialer, for eksempel et relativt tykt bærelag under et tynnere slitelag. Mange typer overflatelag er kjent, og noen nærmere beskrivelse av disse ansees derfor ikke å være nbdvendig her. for example, the surface layer can be a 20 - 30 cm thick layer of asphalt bitumen. Usually, the surface layer will consist of several layers of different materials, for example a relatively thick support layer under a thinner wear layer. Many types of surface layers are known, and a detailed description of these is therefore not considered necessary here.

På fig. 2 ligger skumlaget 11 umiddelbart under et bitumin- In fig. 2, the foam layer 11 lies immediately under a bituminous

bst bærelag 12. Et slitelag 19 er lagt på toppen av lag 12. bst support layer 12. A wear layer 19 is placed on top of layer 12.

Istedenfor å erstatte fullstendig et konvensjonelt isolasjonslag bestående av singel, kan man også anvende det ekspanderte polyurethanlag som en erstatning for en del av singellaget. I slike tilfeller kan tykkelsen av singellaget reduseres, for eksempel til halv-parten av en tykkelse som ville være nbdvendig dersom det ikke ble anvendt noe skumlag. Skumlaget 11 kan legges under singellaget 20, slik som vist på fig. 3, eller over singellaget, som vist på fig. lf. Dersom singelen legges på skumlaget, vil den bidra til at der oppnås j.evn fordeling av trafikkbelastningen på skumlaget i den ferdige veistruktur. Dersom imidlertid veiunderlaget på hvilket skummet skal påstbpes, er meget ujevnt, kan det være å foretrekke å benytte den motsatte lbsning hvor skummet påfores over singelen, fordi et lag av lost singel lett kan planes til et bedre underlag for skumlaget. Instead of completely replacing a conventional insulation layer consisting of shingle, one can also use the expanded polyurethane layer as a replacement for part of the shingle layer. In such cases, the thickness of the single layer can be reduced, for example to half of a thickness that would be necessary if no foam layer was used. The foam layer 11 can be placed under the single layer 20, as shown in fig. 3, or over the single layer, as shown in fig. lf. If the shingle is laid on the foam layer, it will contribute to an even distribution of the traffic load on the foam layer in the finished road structure. If, however, the road surface on which the foam is to be applied is very uneven, it may be preferable to use the opposite method where the foam is applied over the shingle, because a layer of loose shingle can easily be leveled to a better base for the foam layer.

Claims

1. Procedure for the production of road surface structure, which includes applying an insulation layer of rigid, foam-shaped polyurethane to a road surface, after which a layer of concrete or bituminous material is applied to the insulation layer, characterized in that the layer of foam-shaped polyurethane is applied by spraying onto the road surface.

2. Method according to claim 1, characterized in that the surface layer is applied in direct contact with the foam-shaped polyurethane layer.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that a thin layer of bitumen or a bituminous composition is applied to the road surface for the polyurethane layer is sprayed on.