NO134878B

NO134878B -

Info

Publication number: NO134878B
Application number: NO1472A
Authority: NO
Inventors: K Kucera; J Meluzin; J Lukavsky; J Kudrna; E Engelmann
Original assignee: Silnicni Vyvoi
Priority date: 1971-01-20
Filing date: 1972-01-05
Publication date: 1976-09-20
Also published as: DE2200462A1; CH545377A; CS156221B1; NO134878C; AT324394B

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et veiunderlag med for-høyet sikkerhet mot frostskader på frostømfintlige underlag, samt fremgangsmåte ved fremstilling av dette veiunderlag... The present invention relates to a road surface with increased safety against frost damage on frost-sensitive surfaces, as well as a method for producing this road surface...

I henhold til teknikkens stand vedrørerende fremstilling av fleksible veiunderlag prosjekteres konstruksjonen efter statiske beregninger og ut fra synspunkter vedrørende frostsikkerhet. Som regel oppnås ikke den for frostsikkerhet nødvendige tykkelse ved en statisk beregnet konstruksjon. Tykkelsen av veiunderlaget blir derfor øket til frostsikker tykkelse, vanligvis ved for-sterkning med et frostbeskyttelsesskikt som kan ha en tykkelse på 30-40 cm. In accordance with the state of the art relating to the production of flexible road surfaces, the construction is designed according to static calculations and based on points of view regarding frost protection. As a rule, the thickness required for frost protection is not achieved with a statically calculated construction. The thickness of the road surface is therefore increased to a frost-proof thickness, usually by reinforcement with a frost protection layer which can have a thickness of 30-40 cm.

For veiunderlag med sementbetongdekke er den nuværende bygge-måte for bærerskiktet nesten den samme som for fleksible veiunderlag. For å oppnå beskyttelse mot frostskade blir det frostømfint-lige underlag påført et frostbeskyttelsesskikt av grus på hvilket legges ikke-bundne og bundne bærerskikt. På denne måte får også disse veiunderlag en betydelig tykkelse. For road surfaces with cement concrete cover, the current construction method for the carrier layer is almost the same as for flexible road surfaces. In order to achieve protection against frost damage, a frost protection layer of gravel is applied to the frost-sensitive substrate, on which non-bound and bound carrier layers are laid. In this way, these road surfaces also get a significant thickness.

Frostbeskyttelsesskiktet av ren grus er en kilde til mange vanskeligheter og mangler. Ren grus begynner å bli mangelvare som må tilføres langveisfra. Det må også tas i betraktning at jo tykkere det frostbeskyttende lag, og også de øvrige ikke-bundne bærerskikt, er, desto dypere trenger frosten inn. The frost protection layer of pure gravel is a source of many difficulties and shortcomings. Clean gravel is becoming scarce and must be supplied from afar. It must also be taken into account that the thicker the frost protection layer, and also the other non-bonded carrier layers, are, the deeper the frost penetrates.

Bestrebelser på å eliminere frostbeskyttelsesskiktet og på Efforts to eliminate the frost protection layer and on

å oppnå fleksible veiunderlag eller bærerskikt av sementbetong-veiunderlag som i hele dets tykkelse består av bundet byggemateriale, er kjent. Det er også kjent fremgangsmåter for varmeisolering av veiunderlag mot frost ved innbygning av varmeisolasjonsplater eller skikt av plaster som polystyren, styrofor, polyurethan og lig-nende. Disse fremgangsmåter er imidlertid dels uøkonomiske, dels to obtain flexible road surfaces or carrier layers of cement-concrete road surfaces that consist throughout their thickness of bound building material is known. There are also known methods for heat insulation of road surfaces against frost by incorporating heat insulation boards or layers of plastic such as polystyrene, styrofoam, polyurethane and the like. However, these methods are partly uneconomical, partly

beskytter de ikke jordbunnen mot frost, og dels undergår slite frem-stilte veiunderlag en for stor eftersammensynkning. they do not protect the soil against frost, and worn-out road surfaces undergo excessive subsequent subsidence.

Ifølge artikkelsen "Blahstoffe im Strassenbau" i Strassen und Tiefbau , 1968, s. 590-94, anvendes et syntetisk fremstilt, ekspandert kornmateriale for oppbygning av et veilegemes isolerende lag. Produksjonsomkostningene for disse materialer er høyere enn for naturlige mineralaggregater, og de ifølge artikkelen anvendte korn er porøse og har varierende størrelse. According to the article "Blahstoffe im Strassenbau" in Strassen und Tiefbau, 1968, pp. 590-94, a synthetically produced, expanded granular material is used for the construction of a road body's insulating layer. The production costs for these materials are higher than for natural mineral aggregates, and according to the article the grains used are porous and have varying sizes.

Ulempene ved den klassiske konstruksjon av et fleksibelt veiunderlag eller av de klassiske bærerskikt under sementbetong-skikt på frostømfintlig grunn elimineres ved foreliggende oppfinnelse som er kjennetegnet ved at det i stedet for et frostbeskyttelsesskikt og et ikke-bundet undre bærerskikt umiddelbart på underlaget påføres et bundet, porøst varmeisolasjonsskikt hvorpå .. det vanlige bundne øvre bærerskikt og asfaltdekket henholdsvis sementbetongdekkeb derefter pålegges. The disadvantages of the classic construction of a flexible road surface or of the classic carrier layers under a cement concrete layer on frost-sensitive ground are eliminated by the present invention, which is characterized by the fact that instead of a frost protection layer and a non-bonded lower carrier layer, a bonded, porous heat insulation layer on which .. the usual bonded upper carrier layer and the asphalt cover or cement concrete coverb are then applied.

Oppfinnelsen angår således et veiunderlag med forhøyet sikkerhet mot frostskader på frostømfintlig grunn, bestående av et øvre bundet bærerskikt og et asfalt- eller sementbetongdekkskikt av kjente byggemidler og kjent utførelsesform, og hvor det mellom den frostømfintlige grunn og det øvre bærerskikt er anordnet et sammen-blandet, porøst varmeisolasjonsskikt, og veiunderlaget er særpreget ved at det porøse varmeisolasjonsskikt består av et skikt av .likekornet, fast materiale, som grus eller singel, hvor hvert av materialkornene er omhyllet av et fyllstoffholdig bitumenskikt. The invention thus relates to a road surface with increased safety against frost damage on frost-sensitive ground, consisting of an upper bound carrier layer and an asphalt or cement concrete cover layer of known building materials and known form of execution, and where between the frost-sensitive ground and the upper carrier layer there is arranged a mixed , porous heat insulation layer, and the road surface is characterized by the fact that the porous heat insulation layer consists of a layer of even-grained, solid material, such as gravel or shingle, where each of the material grains is enveloped by a filler-containing bitumen layer.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte ved fremstilling The invention also relates to a method of manufacture

av veiunderlaget, og fremgangsmåten er særpreget ved at det bundne, porøse varmeisolasjonsskikt dannes ved valsing av likekornet, med bitumen omhyllet singel eller grus som legges umiddelbart på jordunderlaget, og ved at en porøs mørtel som er fremstilt i en egnet blandeordning, nedrystes eller nedvibreres i hulrommene mellom materialkornene. of the road surface, and the method is characterized by the fact that the bound, porous thermal insulation layer is formed by rolling the even-grained, bitumen-encased shingle or gravel that is placed immediately on the soil surface, and by the fact that a porous mortar that has been prepared in a suitable mixing system is shaken down or vibrated in the voids between the material grains.

Det bundne, poreformige varmeisolasjonsskikt kan fremstilles fra forskjellige byggematerialer, men utmerker seg alltid ved en høy varmeisolasjonseffekt og hindrer eller forminsker derved ned-trengningen av frost i grunnen. Det oppfinneriske veiunderlag muliggjør en innsparing i totaltykkelsen av veiunderlaget med 30-50% i forhold til tykkelsen av et klassisk veiunderlag. Da et veiunderlag som i hele sin tykkelse består av et bundet skikt er praktisk talt vannugjennomtrengelig, oppnås gunstige fuktighets-forhold i underlaget som derved gjennom hele året utviser en lik bæreevne med derav følgende lengre levetid for veiunderlaget. The bound, porous thermal insulation layer can be made from different building materials, but is always characterized by a high thermal insulation effect and thereby prevents or reduces the penetration of frost into the ground. The inventive road surface enables a saving in the total thickness of the road surface by 30-50% compared to the thickness of a classic road surface. As a road surface that consists of a bound layer throughout its thickness is practically impermeable to water, favorable moisture conditions are achieved in the surface, which thereby exhibits an equal load-bearing capacity throughout the year, with the consequent longer life of the road surface.

I de tekniske standardforskrifter for oppbygning av veiunderlag i de forskjellige land foreskrives bruk av korn med for-skjellig størrelse på grunn av at korn med jevn størrelse ville forårsake nedsatt trykkfasthet i laget. Ifølge oppfinnelsen er denne ulempe blitt overvunnet ved tilsetning av et fyllstoff til den anvendte bitumenblanding. Ved den foreliggende oppfinnelse overvinnes derfor en teknisk fordom under erholdelse av en høyere teknisk virkning. In the technical standard regulations for the construction of road surfaces in the various countries, the use of grains of different sizes is prescribed because grains of uniform size would cause reduced compressive strength in the layer. According to the invention, this disadvantage has been overcome by adding a filler to the bitumen mixture used. With the present invention, a technical bias is therefore overcome while obtaining a higher technical effect.

De kjente ■varmeisolerende skikt er vesensforskjellige fra The known heat-insulating layers are essentially different from

det varmeisolerende skikt for veiunderlaget ifølge oppfinnelsen. Mens isoleringsvirkningen ved de kjente varmeisolerende skikt erholdes på grunn av porene i kornene (ekspanderte korn, som lett-betongkorn), utnyttes ifølge oppfinnelsen porer av en annen type for å erholde den isolerende virkning. I det varmeisolerende skikt i veiunderlaget ifølge oppfinnelsen vil de enkelte materialkorn bare bindes til hverandre ved kontaktstedene slik at hulrommene mellom kornene holdes frie. De derved dannede porer gir isoleringsvirkningen. the heat-insulating layer for the road surface according to the invention. While the insulating effect of the known heat-insulating layers is obtained due to the pores in the grains (expanded grains, such as lightweight concrete grains), according to the invention, pores of a different type are used to obtain the insulating effect. In the heat-insulating layer in the road surface according to the invention, the individual material grains will only be bonded to each other at the points of contact so that the cavities between the grains are kept free. The resulting pores provide the insulating effect.

Denne utførelsesform av det varmeisolerende skikt for veiunderlaget ifølge oppfinnelsen byr på den vesentlige fordel at det kan anvendes naturlig forekommende materialer i en ikke spesielt opparbeidet form. Fremstillingen av det varmeisolerende skikt blir derved enklere og billigere, og dette er av spesiell betydning nettopp ved oppbygning av veier. This embodiment of the heat-insulating layer for the road surface according to the invention offers the significant advantage that naturally occurring materials can be used in a not specially prepared form. The production of the heat-insulating layer thereby becomes simpler and cheaper, and this is of particular importance when building roads.

Med de ifølge oppfinnelsen anvendte varmeisolerende skikt With the heat-insulating layers used according to the invention

fås et varmeledningstall på 0,7 kcal/m*2 .h.°C, og i spesielt gunstige tilfeller endog 0,6 kcal/m<2>.h.°C. Det er derved av betydning at når det i det varmeisolerende skikt forekommende materiale har en jevn kornstørrelse, vil mørtelen av bitumen • og fyllstoff lukke de fleste porer i blandingen slik at disse ikke lenger står i for-bindelse med hverandre. Det dannes derved fullstendig lukkede porer som har en spesielt stor varmeisoleringsevne. a heat conduction figure of 0.7 kcal/m*2 .h.°C is obtained, and in particularly favorable cases even 0.6 kcal/m<2>.h.°C. It is therefore important that when the material present in the heat-insulating layer has a uniform grain size, the mortar of bitumen • and filler will close most of the pores in the mixture so that these are no longer in contact with each other. Completely closed pores are thereby formed, which have a particularly high thermal insulation capacity.

Det er dessuten ifølge oppfinnelsen blitt exkjent at foruten den bedre lukning av porene og det derved erholdte høyere varmeledningstall sammenlignet med varmeledningstallet for de ifølge de offentlige forskrifter for veioppbygning anvendte vanlige skikt, kan det for veiunderlaget ifølge oppfinnelsen oppnås en bedre mekanisk styrke. Når det nemlig ifølge oppfinnelsen anvendes et materiale med jevn kornstørrelse, vil materialkornene ved kontakt-flatene mellom de enkelte materialkorn bli bundet så sterkt sammen på grunn av mørtelen av bitumen og fyllstoff at det fås en høyere stabilitet, hvorved risikoen for en eftersynkning i sterk grad fjernes. It has also been discovered according to the invention that in addition to the better closing of the pores and the thereby obtained higher thermal conductivity compared to the thermal conductivity of the ordinary layers used in accordance with the public regulations for road construction, a better mechanical strength can be achieved for the road surface according to the invention. Namely, when, according to the invention, a material with a uniform grain size is used, the material grains at the contact surfaces between the individual material grains will be bound together so strongly due to the mortar of bitumen and filler that a higher stability is obtained, thereby increasing the risk of subsidence is removed.

Det kan derfor hevdes at det i veiunderlaget ifølge oppfinnelsen anvendte varmeisolerende skikt hvis hovedsakelige sær-preg er de faste tilslagsmaterialer med jevn kornstørrelse og med korn som innbyrdes berører hverandre, får en meget god stabilitet overfor omformning og eftersynkning og med en god gjensidig bind-ing av kornene ved hjelp av mastiks (asfalt plus fyllstoff) av høy kvalitet. Ved en utførelsesform ifølge oppfinnelsen hvor hulrommene mellom materialkornene utfylles med et varmeisolerende materiale (mørtel), nedsettes kondensasjonen av vanndamper i skiktet betraktelig. Hvis en kalkstabilisering av jordbunnen ut-føres, fås dessuten gunstige betingelser for det nedre bærerskikts motstand mot omformning, og ugunstige vannforhold i skiktet unn-gås. It can therefore be claimed that the heat-insulating layer used in the road surface according to the invention, whose main characteristics are the solid aggregate materials with uniform grain size and with grains that mutually touch each other, has a very good stability against reshaping and subsidence and with a good mutual bond of the grains using mastic (asphalt plus filler) of high quality. In an embodiment according to the invention where the cavities between the material grains are filled with a heat-insulating material (mortar), the condensation of water vapor in the layer is considerably reduced. If lime stabilization of the soil is carried out, favorable conditions are also obtained for the lower support layer's resistance to deformation, and unfavorable water conditions in the layer are avoided.

Det oppfinneriske veiunderlag med et bundet, porøst varme-isolas jonsskikt kan eksempelvis fremstilles på følgende måte: The inventive road surface with a bonded, porous thermal insulation layer can, for example, be produced in the following way:

Eksempel 1 Example 1

På nedpresset, eventuelt med kalk hårdgjort jordbunn legges et skikt av grus med lik kornstørrelse/ eksempelvis 25/40, efter fjernelse av samtlige deler med kornstørrelse under 25 mm. Dette grusskikt utjevnes profilriktig og valses. På det således opp-arbeidede skikt påføres porøst, bituminøst fyllstoff som eksempelvis fremstilles med følgende sammensetning i en blandeanordning: elvesand 0/2, ekspandert perlit og asfalt B-100 i laboratorie-messig bestemte mengdeforhold. Denne mørtel blandes varmt i en blandeanordning, påføres grusskiktet og vibreres ned i skiktets hulrom slik at samtlige åpninger fylles. For å oppnå en bedre ved-heftning av bitumenmørtelen til tilslagsstoffet kan dette under tilsetning av et fyllstoff på forhånd omhylles med bitumen. A layer of gravel with the same grain size/ for example 25/40 is laid on the compacted soil, possibly hardened with lime, after removal of all parts with a grain size below 25 mm. This layer of gravel is leveled to the correct profile and rolled. Porous, bituminous filler is applied to the layer prepared in this way, which is, for example, produced with the following composition in a mixing device: river sand 0/2, expanded perlite and asphalt B-100 in laboratory-determined proportions. This mortar is mixed hot in a mixing device, applied to the gravel layer and vibrated down into the cavity of the layer so that all openings are filled. In order to achieve a better adhesion of the bitumen mortar to the aggregate, this can be covered with bitumen in advance while adding a filler.

Eksempel 2 Example 2

Fremgangsmåte ifølge eksempel 2 ble fulgt, men hulrommene ble i stedet fylt med en sementmørtel. Sammensetningen av denne fyllmørtel kan eksempelvis være følgende: sand 0/2 20 vol%, flyveaske 67 vol%, portlandsement 8 vol% og vann 5 vol%. Den nøyaktige sammensetning av mørtelen bestemmes i laboratoriet såvel som til-setningen av egnede luftporedannende midler. Det valsede grusskikt besprøytes med vann, og sementmørtelen vibreres ned i hulrommene i skiktet. En annen sammensetning av fyllmørtelen kan eksempelvis være oppskummet asfalt, sand og fyllstoff. Oppskum-ning av asfalten erholdes ved innblåsning av varm damp i smeltet asfalt. The procedure of Example 2 was followed, but the voids were instead filled with a cement mortar. The composition of this filling mortar can be, for example, the following: sand 0/2 20 vol%, fly ash 67 vol%, portland cement 8 vol% and water 5 vol%. The exact composition of the mortar is determined in the laboratory as well as the addition of suitable air pore forming agents. The rolled gravel layer is sprayed with water, and the cement mortar is vibrated into the cavities in the layer. Another composition of the filler mortar can be, for example, foamed asphalt, sand and filler. Foaming of the asphalt is achieved by blowing hot steam into molten asphalt.

Eksempel 3 Example 3

Nedpresset, eventuelt med kalk hårdgjort jordbunn belegges med en porøs, bituminøs blanding ved hjelp av en asfaltmaskin. Fremstilling og sammensetning av denne blanding kan være den følgende: Det anvendes rene, likekornede stenfragmenter eller mas-ovns laggfragmenter som på forhånd er omhyllet med en. liten mengde bitumen. I en annen blandeanordning, fortrinnsvis med tvungen blanding, fremstilles en oppskummet bitumenmørtel bestående av ekspandert perlit, sand og oppskummet asfalt. De bitumenbelagte fragmenter og den oppskummende bitumenmørtel blandes straks sammen i en blandeanordning til en enhetlig porøs blanding. Compacted soil, possibly hardened with lime, is coated with a porous, bituminous mixture using an asphalt machine. The preparation and composition of this mixture can be as follows: Clean, even-grained stone fragments or blast-furnace layer fragments are used, which have previously been enveloped with a small amount of bitumen. In another mixing device, preferably with forced mixing, a foamed bitumen mortar consisting of expanded perlite, sand and foamed asphalt is produced. The bitumen-coated fragments and the foaming bitumen mortar are immediately mixed together in a mixing device into a uniform porous mixture.

Claims

1. Road surface with increased safety against frost damage on frost-sensitive ground, consisting of an upper bonded carrier layer and an asphalt or cement concrete cover layer of known building materials and known design, and where a bonded, porous layer is arranged between the frost-sensitive ground and the upper carrier layer thermal insulation layer, characterized in that the porous thermal insulation layer consists of a layer of even-grained, solid material, such as gravel or shingle, where each of the material grains is enveloped by a filler-containing bitumen layer.

2. Road surface according to claim 1, characterized in that the cavities between the material grains in the layer are filled with porous mortar.

3. Road surface according to claim 1 or 2, characterized in that the mortar contains expanded perlite which is coated with bitumen.

4. Road surface according to claim 1 or 2, characterized in that the mortar contains sand with portland cement, water and an air pore-forming aggregate.

5. Road surface according to claim 1 or 2, characterized in that the mortar contains fly ash which is coated with bitumen.

6. Road surface according to claim 1 or 2, characterized in that the mortar consists of a cement and fly ash mixture with water and an air pore-forming aggregate.

7. Road surface according to claim 1 or 2, characterized in that the mortar consists of a mixture of sand, filler and foamed bitumen.

8. Procedure for producing the road surface according to requirements

1-7, characterized in that the bound, porous thermal insulation layer is formed by rolling the uniform grain, with bitumen around piled shingle or gravel that is placed immediately on the subsoil, and by a porous mortar that has been prepared in a suitable mixing system, being shaken down or vibrated down in the cavities between the material grains.

9. Method according to claim 8, characterized in that the bound, porous thermal insulation layer is produced by enveloping even-grained gravel or shingle with foamed bitumen mortar, where the bitumen mortar is foamed by blowing hot steam into the molten mortar.