CH647026A5 - METHOD FOR TREATMENT OF ROADS. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Strassen durch separates Aufbringen eines flüssigen Asphalt-Bindemittels und eines Zuschlagstoffs, das beispielsweise zur Ausführung des Stras-senunterhalts auf Strassenoberflächen mit einer bituminösen obersten Schicht geeignet ist, und auf eine Vorrichtung zum Messen der Belastungsverteilung in diesem Verfahren. The present invention relates to a method for the surface treatment of roads by separately applying a liquid asphalt binder and an additive which is suitable, for example, for carrying out road maintenance on road surfaces with a bituminous top layer, and to a device for measuring the load distribution in this process.
Im allgemeinen können Unterhaltsarbeiten an vorhandenen Strassen in zwei Hauptklassen eingeteilt werden, nämlich das Ausbreiten eines vorgemischten Asphaltbetons auf der Strasse und anschliessende Kompaktierung mit einer Walze, oder Aufbringen auf die Strasse eines flüssigen Asphaltbindemittels und eines Zuschlagstoffs, vorzugsweise gebrochenes Steinmaterial, in separaten Schichten, wonach der Zuschlagstoff im Bindemittel kompaktiert wird. In general, maintenance work on existing roads can be divided into two main classes, namely the spreading of a pre-mixed asphalt concrete on the road and subsequent compaction with a roller, or application to the road of a liquid asphalt binder and an aggregate, preferably broken stone material, in separate layers, after which the aggregate is compacted in the binder.
Eine unter die letztgenannte Klasse fallende Methode ist als einstufige Oberflächenbehandlung bzw. -aufbereitung bekannt, die auf jede beliebige vorbereitete Oberfläche angewendet werden kann und oft auf vorhandenen bituminösen Belag zur Anwendung gelangt, um eine neue und glatte Oberfläche zu schaffen und den alten Belag wasserdicht und schwer abnützbar zu machen. Diese Methode umfasst üblicherweise die Schritte des Fegens des alten Belags zur Entfernung von Schmutz und anderen Fremdmaterialien und anschliessendes Aufbringen einer Beschichtung eines flüssigen Asphalt-Bindemittels, Bedecken der Beschichtung von Asphalt-Bindemittel mit einer Schicht oder Lage von gebrochenem Steinmaterial, Einwalzen des Steinmaterials in das A method falling under the latter class is known as a one-step surface treatment or preparation, which can be applied to any prepared surface and is often used on existing bituminous coverings in order to create a new and smooth surface and to make the old cover waterproof and difficult to wear down. This method usually includes the steps of sweeping the old covering to remove dirt and other foreign materials and then applying a coating of a liquid asphalt binder, covering the coating of asphalt binder with a layer or layer of broken stone material, rolling the stone material into it
Bindemittel bis zur Erzielung des erwünschten Oberflächen-zustandes und schlussendliches Wischen der Strassenoberfläche zur Sicherstellung, dass lose, überflüssige Steine entfernt werden. Binder until the desired surface condition is achieved and the road surface is finally wiped to ensure that loose, superfluous stones are removed.
Hinweise auf technologischen Hintergrund und Stand der Technik finden sich in der GB-PS 1 400 617 und in den DE-AS 1 952 355,2 311 928 und 2 448 398. Information on the technological background and prior art can be found in GB-PS 1 400 617 and in DE-AS 1 952 355.2 311 928 and 2 448 398.
Bei der Dosierung des Bindemittels sollte berücksichtigt werden, ob die Strasse im allgemeinen Schwerverkehr oder nur Leichtverkehr zu tragen hat, da es wohlbekannt ist, dass auf einer schwer belasteten Strasse das Bindemittel im Vergleich zu einer leicht belasteten Strasse in beschränktem Aus-mass aufgetragen werden sollte, da der Schwerverkehr als schwere Walze wirkt, die, falls das Bindemittel in einer dicken Schicht aufgetragen wird, veranlasst, dass das Deck-Steinmaterial durch das Bindemittel in das Substrat einge-presst wird und das Bindemittel dadurch zur Oberfläche gebracht wird, wo es eine glatte, zusammenhängende Oberfläche bildet, die im allgemeinen als Strassenoberfläche nicht ideal ist, insbesondere hinsichtlich der Schleuderbeständigkeit. Das Bindemittel sollte daher in einer solch dünnen Schicht aufgebracht werden, dass die Steinschicht gebunden, jedoch an ihrer Oberfläche in nicht zusammenhängendem Zustand erhalten wird. Auf eine Strasse mit Leichtverkehr sollte das Bindemittel in einer dickeren Schicht aufgetragen werden, um die Deckschicht auf sichere Art ohne loses und gefährliches Oberflächenmaterial zu binden. Normalerweise liegt der Mengenanteil Bindemittel im Bereich von 0,6-3, vorzugsweise 1,5-21/m2. When dosing the binder, it should be taken into account whether the road has to carry heavy or light traffic in general, since it is well known that the binder should be applied to a limited extent on a heavily loaded road compared to a lightly loaded road , since heavy traffic acts as a heavy roller, which, if the binder is applied in a thick layer, causes the cover stone material to be pressed into the substrate by the binder, thereby bringing the binder to the surface, where there is a forms a smooth, coherent surface, which is generally not ideal as a road surface, particularly with regard to the resistance to spinning. The binder should therefore be applied in such a thin layer that the stone layer is bound, but its surface is retained in a non-continuous state. On a road with light traffic, the binder should be applied in a thicker layer in order to bind the top layer in a safe way without loose and dangerous surface material. Normally the amount of binder is in the range of 0.6-3, preferably 1.5-21 / m2.
In der Praxis wird das Bindemittel nach einem Kompro-miss zwischen den Anforderungen der am schwersten belasteten Strassenteile, d.h. der normalen Radfahrspuren davon, und den weniger belasteten, dazwischenliegenden Strassen-teilen dosiert, und es ist wohlbekannt, dass das Resultat im allgemeinen unbefriedigend ist, indem loses Steinmaterial auf den genannten, weniger belasteten Strassenteilen auftritt, während die schwer belasteten Fahrspurteile schwarz, kompakt und schlüpfrig werden können. In practice, the binder is used according to a compromise between the requirements of the most heavily loaded road parts, i.e. the normal cycle lanes of it, and the less stressed intermediate road parts, and it is well known that the result is generally unsatisfactory in that loose stone material appears on the mentioned, less stressed road parts, while the heavily stressed lane parts are black, compact and can become slippery.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Behandlung der Strassenoberfläche auf solche Art zu schaffen, dass im endgültigen Resultat die verschiedenen Teile der Strasse über die gesamte Strassenbreite eine Oberfläche von praktisch optimalem und einheitlichem Charakter aufweisen. It is an object of the invention to provide a method for treating the road surface in such a way that, in the final result, the various parts of the road have a surface of practically optimal and uniform character over the entire width of the road.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren gelöst. This object is achieved by the method defined in claim 1.
Die Erfindung basiert auf der Idee, dass es tatsächlich möglich ist, die durch den Verkehr über die Strassenbreite erzeugte Lastverteilung zu ermitteln. Dies kann photoelektrisch oder auf andere Art erfolgen. Die Lastverteilung beein-flusst die Dosierung des Bindemittels über das ganze Querprofil der Strasse auf unterschiedliche Art. Wenn danach die Schicht des Zuschlagstoffs aufgebracht wird, verbleibt der resultierende Charakter der Strasse während einer langen Zeitdauer einheitlich und von guter Qualität. The invention is based on the idea that it is actually possible to determine the load distribution generated by the traffic across the street width. This can be done photoelectrically or in another way. The load distribution influences the dosage of the binder over the entire cross section of the road in different ways. If the layer of aggregate is then applied, the resulting character of the road remains uniform and of good quality for a long period of time.
Im beschriebenen Verfahren kann das Bindemittel mittels eines bewegten Querholms, der mit einer Anzahl individuell für den Auslass des Bindemittels regulierbarer Düse versehen ist, auf die Strassenoberfläche aufgetragen werden, wobei das Bindemittel gleichzeitig über die gesamte Strassenbreite oder einen Teil davon aufgetragen werden kann. In the method described, the binder can be applied to the road surface by means of a moving cross bar, which is provided with a number of nozzles that can be individually regulated for the outlet of the binder, wherein the binder can be applied simultaneously over the entire width of the road or a part thereof.
Im beschriebenen Verfahren kann die Feststellung der Belastung durch eine direkte Registrierung der Lastverteilung durch Messfühler erfolgen, die für selektive Registrierung der Belastung quer zur Strasse angebracht sind und auf den über die Fühler rollenden Verkehr reagieren. Wenn die Messfühler während einer repräsentativen Zeitdauer in Betrieb gehalten und die Messresultate auf beliebige bekannte Art gespeichert werden, ist es möglich, danach die entsprechenden Daten der In the described method, the load can be determined by directly registering the load distribution by means of sensors which are mounted for selective registration of the load across the street and which react to the traffic rolling over the sensors. If the sensors are kept in operation for a representative period of time and the measurement results are saved in any known manner, it is then possible to read the corresponding data from the
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maximalen und/oder durchschnittlichen Belastung auf den einzelnen Teilen der Breite der Strasse an einer besonderen Stelle zu ziehen, und wenn die Messstelle so gewählt wird, dass sie für eine beträchtliche Länge der Strasse repräsentativ ist, kann das Bindemittel dann in der gewünschten, über die Strassenbreite unterschiedlichen Dosierung auf dieses Stück der Strassenlänge aufgebracht werden. Die zur vorliegenden Erfindung gehörende Messeinrichtung kann so eingestellt werden, dass die Datenerfassung direkt für die Einstellung der Ausflussmengen der genannten Düsen im Verteiler für Bindemittel verwendet werden kann. Vorzugsweise wird das Messystem so eingestellt, dass nur Verkehr oberhalb eines vorbestimmten Minimalgewichts registriert wird. maximum and / or average load on the individual parts of the width of the road in a special place, and if the measuring point is chosen so that it is representative of a considerable length of the road, the binder can then be in the desired, over the Street width different dosage can be applied to this piece of street length. The measuring device belonging to the present invention can be set so that the data acquisition can be used directly for setting the outflow quantities of the mentioned nozzles in the distributor for binders. The measuring system is preferably set such that only traffic above a predetermined minimum weight is registered.
Es gibt einen weiteren Parameter, durch welchen die optimale Bindemittel-Zufuhr und die Gleichmässigkeit der schlussendlichen Strassenoberfläche beeinfiusst wird, nämlich die Härte der alten Strassenoberfläche. Wenn diese Oberfläche relativ weich ist, erscheint es wünschenswert, einen allgemein oder über die Strasse verteilt unterschiedlichen, jedoch geringeren Mengenanteil Bindemittel aufzutragen. Zwecks weiterer Perfektion des beschriebenen Verfahrens ist es daher vorteilhaft, eine Härtemessung auszuführen, indem punktweise das Eindringen eines belasteten Prüfglieds in die Strassenoberfläche hinsichtlich Tiefe und Zeitdauer geprüft wird, wobei diese Prüfung ein ablesbares Resultat ergibt, das als Parameter für die Ermittlung der benötigten Menge Bindemittel verwendet werden kann. In diesem Zusammenhang sollten sogar zweckmässig andere Parameter, wie Umgebungstemperatur, berücksichtigt werden, und es kann ein Satz von Formeln oder anderen Berechnungshilfsmitteln verwendet werden, um die optimale Zufuhr von Bindemittel zu bestimmen. There is another parameter that influences the optimal binder supply and the uniformity of the final road surface, namely the hardness of the old road surface. If this surface is relatively soft, it appears desirable to apply a different, but smaller amount of binder, generally or distributed over the road. For the further perfection of the described method, it is therefore advantageous to carry out a hardness measurement by punctually checking the penetration of a loaded test element into the road surface with regard to depth and duration, this test yielding a readable result, which serves as a parameter for determining the required amount of binder can be used. In this context, other parameters such as ambient temperature should even be considered appropriately, and a set of formulas or other calculation aids can be used to determine the optimal supply of binder.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detaillierter erläutert. In den Zeichnungen zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. The drawings show:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Messung der Verkehrsbelastung. Fig. 1 is a plan view of a preferred embodiment of an inventive device for measuring the traffic load.
Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäss Fig. 1. FIG. 2 shows a side view of the device according to FIG. 1.
Fig. 3 eine diagrammatische Darstellung der über die Strassenbreite ermittelten Belastungsverteilung und der in Abhängigkeit davon für Leicht- bzw. Schwerverkehr, Kurven (a) bzw. (b) zu dosierenden Mengenanteile Zuschlagsstoff. 3 shows a diagrammatic representation of the load distribution ascertained over the width of the road and, depending on it, the amount of aggregate to be dosed for light or heavy traffic, curves (a) or (b).
Zur Ermöglichung der Bestimmung eines korrekten Unterhaltprogramms für eine bestimmte Strassenoberfläche durch Erneuerung mit einer sogenannten Oberflächen-Aufberei-tungsbehandlung wurde es als sehr wichtig befunden, ein genaues Bild der wirklichen Verkehrsbelastung der betreffenden Strasse zu erhalten. Hierfür kann die in Fig. 1 und 2 dargestellte bandförmige Messvorrichtung verwendet werden, die ausgestreckt quer über die Oberfläche der im Hinblick auf die verkehrsbedingte Lastverteilung zu prüfenden Strasse montiert wird. Die bandförmige Vorrichtung umfasst eine Grundplatte 2 aus Gummi mit einer Anzahl mit Abstand voneinander angeordneter Kontaktglieder 6, die durch die Räder der Fahrzeuge auf der Strasse aktiviert werden. Um nur den Einfluss des Schwerverkehrs auf die Strasse zu registrieren, sind die Kontaktglieder selbst gegen Aktivierung unter weniger schwerer Belastung geschützt durch beidseitig der Kontaktglieder 6 angeordnete Elemente 5 aus Hartgummi. Die Kontaktglieder 6 sind mit einem Multiplex-Anschlusskasten 8 an einem Ende des bandförmigen Gefüges über flache Kabel 7 verbunden, die durch eine Deckplatte 3 aus Gummi geschützt sind. In order to enable the determination of a correct maintenance program for a certain road surface by renewal with a so-called surface treatment treatment, it was found to be very important to get an accurate picture of the real traffic load on the road in question. The band-shaped measuring device shown in FIGS. 1 and 2 can be used for this, which is mounted stretched across the surface of the road to be tested with regard to the traffic-related load distribution. The band-shaped device comprises a base plate 2 made of rubber with a number of spaced-apart contact members 6, which are activated by the wheels of the vehicles on the road. In order to register only the influence of heavy traffic on the road, the contact members themselves are protected against activation under less heavy loads by elements 5 made of hard rubber arranged on both sides of the contact members 6. The contact members 6 are connected to a multiplex junction box 8 at one end of the band-shaped structure via flat cables 7, which are protected by a rubber cover plate 3.
Die ganze bandförmige Messvorrichtung wird quer über die Strassenoberfläche oder vorzugsweise nur quer über die The whole tape-shaped measuring device is placed across the street surface or preferably only across the
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Hälfte davon in korrekter Lage gehalten mittels eines Drahtsystems 4 längs der einander gegenüberliegenden Längskanten der bandförmigen Vorrichtung. Die Drähte 4 sind abseits der Strasse verankert, beispielsweise wie in Fig. 1 dargestellt mittels besonderer Spann- und Verankerungsmitteln 9 und 10. Die bandförmige Messvorrichtung ist selbstverständlich mit einem zweckentsprechenden Registrierungsmittel verbunden, das das Bild der Verkehrsbelastung der Strasse, das durch die Aktivierung der Kontaktglieder 6 während der Messdauer ermittelt wird, speichern kann. Half of them held in the correct position by means of a wire system 4 along the opposite longitudinal edges of the band-shaped device. The wires 4 are anchored off the road, for example as shown in Fig. 1 by means of special tensioning and anchoring means 9 and 10. The tape-shaped measuring device is of course connected to an appropriate registration means that the image of the traffic load on the street by activating the Contact members 6 is determined during the measurement period, can save.
Ein anderer Faktor, der für die Planung der Unterhaltsbehandlung einer bestimmten Strassenoberfläche nach dem beschriebenen Verfahren Bedeutung hat, ist der Festigkeitszustand der vorhandenen Strasse. Zu dessen Ermittlung kann ein Gerät zum Einsatz gelangen, das einen Ständer mit drei Beinen umfasst, die direkt auf der zu messenden Strassenoberfläche aufliegen, während ein Messfuss mit einer Stahlkugel so angeordnet ist, dass die Stahlkugel unter dem Einfluss eines auf sie einwirkenden Belastungskörpers in die Strassenoberfläche eindringt. Die Eindringtiefe der Stahlkugel gibt Aufschluss über die Festigkeit der Oberfläche, und das Gerät umfasst eine Einrichtung zur Registrierung der zeitabhängigen Eindringtiefe in dieser Festigkeitsprüfung. Another factor that is important for planning the maintenance treatment of a certain road surface using the described method is the strength of the existing road. To determine this, a device can be used that comprises a stand with three legs that lie directly on the road surface to be measured, while a measuring foot with a steel ball is arranged so that the steel ball enters the surface under the influence of a load body acting on it Road surface penetrates. The depth of penetration of the steel ball provides information about the strength of the surface, and the device includes a device for registering the time-dependent depth of penetration in this strength test.
Aus den Resultaten der Messung der tatsächlichen Lastverteilung quer über die Strassenbreite durch den Verkehr und der Festigkeitsprüfung der Strassenoberfläche kann die zur Sicherstellung einer optimalen Wirkung der Unterhaltsbehandlung in der Oberflächenaufbereitung benötigte, quer über die Strassenbreite verteilt unterschiedliche Dosierung des Asphalt-Bindemittels ermittelt werden. From the results of the measurement of the actual load distribution across the street width by traffic and the strength test of the street surface, the different dosage of the asphalt binder needed to ensure an optimal effect of the maintenance treatment in the surface preparation can be determined, distributed across the street width.
Beispiel example
Bestimmung des optimalen Mengenanteils Bindemittel für die Aufbereitung einer Strassenoberfläche. Determination of the optimal amount of binder for the preparation of a road surface.
Die Härte der Strassenoberfläche wurde an einer Anzahl Punkten der Strasse bestimmt und gleichzeitig die Temperatur gemessen und registriert. The hardness of the road surface was determined at a number of points on the road and at the same time the temperature was measured and registered.
Die jeweilige Härte ist in der nachstehenden Tabelle in Form der quasistatischen Eindringtiefe einer Stahlkugel in das Substrat (die Eindringtiefe ist in mm angegeben) nach 5 bzw. 10 min unter einer Belastung von 400 N angegeben. Die quasistatische Eindringtiefe wurde mittels van der Pools-Diagramm in dynamische Eindringtiefe (8k) umgewandelt. Die «Rauhheit (D)» der Strassenoberfläche wurde nach einer konventionellen Sandfleckmethode bestimmt und ist als Durchmeser, ausgedrückt in mm, angegeben (verwendete Sandmenge (V): 5000 mm3). The respective hardness is given in the table below in the form of the quasi-static penetration depth of a steel ball into the substrate (the penetration depth is given in mm) after 5 or 10 minutes under a load of 400 N. The quasi-static penetration depth was converted into dynamic penetration depth (8k) using the van der Pools diagram. The «roughness (D)» of the road surface was determined using a conventional sand stain method and is given as a diameter, expressed in mm (amount of sand used (V): 5000 mm3).
V V
D D
Temp. Temp.
5k (t=5 min) 5k (t = 5 min)
5k (t= 10 min) 5k (t = 10 min)
Sand sand
Sand sand
°C ° C
mm mm mm3 mm mm mm3
mm mm
136 136
26.3 26.3
1,782 1,782
2,070 2,070
135 135
25.0 25.0
1,500 1,500
1,720 1,720
DUUU DUUU
132 132
25.3 25.3
1,665 1,665
1,856 1,856
115 115
27.6 27.6
1,740 1,740
1,948 1,948
Bestimmt wurde die Querverteilung einer Verkehrsbelastung von mehr als 11. The transverse distribution of a traffic load of more than 11 was determined.
Die prozentuale Verteilung ist in Fig. 3 der Zeichnungen dargestellt. The percentage distribution is shown in Fig. 3 of the drawings.
Durch meteorologische Messungen wurde die Temperatur der Strassenoberfläche stündlich während einem Jahr bestimmt. In diesem Fall wurden Temperaturen unterhalb 20°C nicht berücksichtigt, da diese Temperaturen das Endre- The temperature of the road surface was determined every hour for one year using meteorological measurements. In this case, temperatures below 20 ° C were not taken into account, as these temperatures are the final
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sultat nicht in irgendeinem feststellbaren Ausmass beeinflussen. not affect the result to any discernible extent.
Der Mengenanteil Zuschlagstoff, der auf der Strassenoberfläche zurückgehalten werden kann, wurde experimentell durch einfache Aufbereitung mit einem bestimmten Mengenanteil Zuschlagstoff ermittelt. Hierbei ist es auch möglich, das durchschnittliche Hohlraumvolumen in der Schicht des Zuschlagstoffs zu errechnen. The amount of aggregate that can be retained on the road surface was determined experimentally by simple preparation with a certain amount of aggregate. It is also possible to calculate the average void volume in the layer of the aggregate.
Die optimale Dosierung des Bindemittels wurde aus den so erhaltenen Werten ermittelt. Das Resultat ist im Diagramm gemäss Fig. 3 dargestellt. Im Diagramm zeigt die ausgezogene Kurve die prozentuale Verteilung der Querbelastung als Funktion der Strassenbreite. Diese Kurve wurde aus den durch vertikale Balken dargestellten Messwerten verschie-5 dener Kontaktglieder berechnet. Die punktierten Kurven zeigen optimale Bindemitteldosierungen bei über die Breite gleichbleibender Auftragsmenge Zuschlagstoff, wobei die obere Kurve a) für eine Auftragsmenge von 11,8 kg/m2 und die untere Kurve b) für eine Auftragsmenge von 10,7 kg/m2 io Zuschlagsstoff ermittelt wurde. The optimal dosage of the binder was determined from the values thus obtained. The result is shown in the diagram according to FIG. 3. In the diagram, the solid curve shows the percentage distribution of the transverse load as a function of the street width. This curve was calculated from the measured values represented by vertical bars of different contact elements. The dotted curves show optimal binder dosages with the amount of additive remaining the same over the width, the upper curve a) being determined for an order quantity of 11.8 kg / m2 and the lower curve b) for an order quantity of 10.7 kg / m2 io additive .
B B
2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings
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