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Die Erfindung betrifft eine Straße mit eingebauter Schiene, insbesondere Rillenschiene, für ein Straßenbahngleis oder dergleichen, bei der eine Schienenfuge zwischen dem Fahrbahnbelag der Straße und dem Schienenkopf vorgesehen ist, die Schienenfuge in zwei Bereiche unterteilt ist, deren zueinander zeigende Grenzfläche sich in etwa vertikal erstreckt, und der fahrbahnseitige Bereich mit einer Fugenmasse ausgefüllt ist, die elastischer ist als diejenige Fugenmasse, die den schienenseitigen Bereich ausfüllt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Straße.
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Oberirdisch verlaufende schienengebundene Verkehrsmittel, hier in der Regel Straßen- bzw. Stadtbahnen, müssen sich aus räumlichen und stadtarchitektonischen Gründen häufig ihren Fahrweg mit dem Fahrweg gummibereifter Verkehrsmittel (Busse, PKW und LKW, Zweiräder, Sonderfahrzeuge) teilen.
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Während der Straßenoberbau gummibereifter Verkehrsmittel weitestgehend starr ausgebildet wird, ist für Schienenfahrzeuge systembedingt ein elastischer, schall- und schwingungsdämpfender Fahrwegsaufbau notwendig und Stand der Technik.
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Zum Erstellen von Gleisen werden die dazugehörigen Schienen auf einem Unterbau, beispielsweise einer Tragplatte oder einem Grundträgerelement befestigt. Bei Schienen, die in eine Fahrbahn oder ähnliches, beispielsweise einen Boden, eingepflastert oder eingelassen werden, setzt man üblicherweise eine sogenannte Rillenschiene ein. Dies gilt insbesondere bei den Gleisen von Straßenbahnen. Derartige Rillenschienen sind mit der Oberfläche der Fahrbahn oder des Bodens, in den sie eingelassen sind, in etwa bündig.
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Um nun derart verlegte Rillenschienen besser zu isolieren und die Geräusch- und Schwingungsübertragung zu reduzieren, sind schon zahlreiche Maßnahmen beschrieben worden. So ist es beispielsweise aus der
DE 19627468.0 A1 bekannt, die Schiene in ein Dämmstoff-Reaktionsgemisch bzw. dem daraus entstandenen Kunststoff bzw. Kunststoffschaum, beispielsweise Polyurethan, einzubetten. Derartrige Materialien zum Einbetten bzw. Eingießen von Schienen sind beispielsweise aus der
DE 3439252 A1 bekannt. Schalungen bzw. Schalungssysteme zur Einbettung derartiger Schienen sind ebenfalls in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Beispielsweise wird verwiesen auf die
EP 0825300 A1 und
EP 0952252 A1 .
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Das eigentliche Problem bei derartigen Straßen mit eingebauter Schiene besteht darin, die Schienenfuge derart auszugestalten, dass sie den auftretenden Belastungen standhält. Dies wird nachstehend unter Bezug auf eine Rillenschiene näher erläutert, die stellvertretend für alle Arten von Schienen steht. Derartige Rillenschienen werden insbesondere für Straßenbahnen eingesetzt.
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Jedes Mal, wenn eine derartige Rillenschiene von einer Straßenbahn befahren wird, federt die Rillenschiene bezüglich des umgebenden Fahrbahnbelages um einen mehr oder weniger großen Betrag ein. Üblich sind Einfederungen in der Größenordnung von 1 mm. Hinzu kommen horizontale Belastungen beim Beschleunigen und Bremsen der Straßenbahn sowie in Kurven als auch Belastungen, die durch Kraftfahrzeuge ausgeübt werden.
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Um diesen Belastungen Rechnung zu tragen, ist es schon bekannt, zwischen dem eigentlichen Fahrbahnbelag und dem Schienenkopf eine Schienenfuge vorzusehen, die mit einem elastischen Material ausgefüllt ist. Für diesen Zweck sind schon die verschiedensten Materialien vorgeschlagen worden, beispielsweise aus einem Dämmstoff-Reaktionsgemisch erhaltener Kunststoff oder Kunststoffschaum, insbesondere aus Polyurethan, und auch polymermodifizierte bitumenhaltige Schienenfugenmassen gemäß der TL bitFug 82 (technische Lieferbedingungen für bituminöse Fugenvergussmassen). Derartige Fugenvergussmassen werden auch als Schienenverguss-massen bezeichnet. Diese Massen werden hier zusammenfassend als Fugenmassen bezeichnet.
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Bei all den bisher eingesetzten Fugenmassen hat sich herausgestellt, dass sich diese Fugenmasse im Laufe der Zeit von dem Fahrbahnbelag ablöst. Dabei entsteht ein Spalt, in den Feuchtigkeit und auch Festteile, beispielsweise Steinchen etc. eindringen können. Letztendlich führt dies zu einer Zerstörung der Fugenmasse und zu einer nachhaltigen Schädigung der Fahrwegkonstruktion für die gummibereiften Verkehrsmittel.
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Um diesen Zerstörungsprozess aufzuhalten, ist es auch schon bekannt, in diesen Spalt oder in eine im Bereich dieses Spaltes eingeschnittene Fuge nachträglich ein Material einzubringen, um die Verbindung zwischen Fugenmasse und Fahrbahnbelag wieder herzustellen. Die dafür bisher eingesetzten Massen haben sich jedoch nicht als dauerhaft erwiesen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Straße mit eingebauter Schiene und einer Schienenfuge und ein Verfahren zur Herstellung dieser Straße bereit zu stellen, bei der die Schienenfuge den auf sie einwirkenden Belastungen länger standhält als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche.
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Bei der erfindungsgemäßen Straße handelt es sich um eine auf übliche Weise hergestellte Straße mit einer eingebauten Schiene bzw. einem eingebauten Gleis, insbesondere um eine Rillenschiene für ein Straßenbahngleis. Die Einbettung der Rillenschiene, die im Rahmen der vorliegenden Unterlagen stellvertretend für alle Arten von Schienen steht, kann üblicher Natur sein. So kann diese Einbettung mit Hilfe von Kammerkörpern oder auch mit Hilfe von Vergussmaßen erfolgen. Bei der erfindungsgemäßen Straße ist eine per se bekannte Schienenfuge zwischen der Rillenschiene und dem Fahrbahnbelag vorhanden. Bei diesem Fahrbahnbelag kann es sich beispielsweise um Gussasphalt handeln. Die Erfindung manifestiert sich in dem Material, das zum Ausfüllen der Schienenfuge eingesetzt wird und in der Ausgestaltung der Schienenfuge.
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Die Schienenfuge ist in einen schienenseitigen Bereich und einen fahrbahnseitigen Bereich unterteilt. Diese Betrachtungen beziehen sich auf den Querschnitt einer derartigen Schienenfuge. Die Grenzfläche zwischen diesen beiden Bereichen erstreckt sich in etwa vertikal. Mit dem Ausdruck „in etwa vertikal” soll beschrieben werden, dass sich dieser Grenzbereich nicht unbedingt streng senkrecht erstreckt, sondern auch schräg angeordnet sein kann. Diese Schräge kann zur Schiene hin oder auch zur Fahrbahndecke hin geneigt sein. Der Querschnitt des fahrbahnseitigen Bereiches kann somit beispielsweise keilförmig sein, wobei der Keil nach unten oder nach oben zeigen kann. Zweckmäßigerweise verläuft der Grenzbereich bzw. die Grenzfläche des fahrbahnseitigen Bereiches jedoch im wesentlichen senkrecht.
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Erfindungsgemäß besteht die Fugenmasse im schienenseitigen Bereich aus einem Kunststoff oder Kunststoffschaum, der aus einem Dämmstoff-Reaktionsgemisch erhalten wurde. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen Polyurethan-Kunststoff oder -Kunststoffschaum. Bei diesem Kunststoff oder Kunststoffschaum (nachstehend wird die Erfindung unter Bezug auf Polyurethan (PU) näher erläutert, wobei der Begriff Polyurethan stellvertretend für diesen Kunststoff oder Kunststoff-schaum steht) handelt es sich um eine bereits bekannte Fugenmasse, die für die Ausfüllung von Schienenfugen bereits umfangreich eingesetzt wird.
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Bei der Fugenmasse im fahrbahnseitigen Bereich handelt es sich erfindungsgemäß um eine Kunststoff modifizierte Bitumenschmelzmasse.
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Auch bei der kunststoffmodifizierten Bitumenschmelzmasse handelt es sich um ein per se bekanntes Material, das jedoch noch nicht für die hier beschriebenen Zwecke eingesetzt wurde.
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Diese Bitumenschmelzmasse ist elastischer als das Polyurethan, das als Fugenmasse für den schienenseitigen Bereich eingesetzt wird, und besitzt vorzugsweise eine Dehnfähigkeit bei 25°C von mindestens 1.800%, vorzugsweise ca. 2.000%, und eine elastische Rückstellung bei 0°C von mindestens 50%, vorzugsweise ca. 60%. Die elastische Rückstellung bei 20°C dieser Bitumenschmelzmasse beträgt vorzugsweise mindestens 80% und weiterhin bevorzugt ca. 95%. Diese Bitumenschmelzmasse ist heißverarbeitbar.
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Nach einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform besitzt der fahrbahnseitige Bereich einen in etwa rechteckigen Querschnitt. Die horizontale Breite dieses Querschnitts des fahrbahnseitigen Bereiches ist schmäler als die horizontale Breite des schienenseitigen Bereiches. Die Dicke und somit die Tiefe des schienenseitigen Bereiches und des fahrbahnseitigen Bereiches müssen im Übrigen nicht gleich sein. So ist es durchaus möglich, dass die Tiefe des schienenseitigen Bereiches größer ist. In diesem Fall stellt der fahrbahnseitige Bereich eine Art schmale Rinne bzw. Dehnungsfuge zwischen dem Fahrbahnbelag und dem Polyurethan dar. Unterhalb dieser Rinne kann das Polyurethan direkt an den Fahrbahnbelag bzw. dessen Aufbau anstoßen.
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Vorzugsweise besitzt der fahrbahnseitige Bereich eine Breite von 0,5–6 cm und insbesondere von mindestens 1 cm bis 4 cm. Die Tiefe dieses fahrbahnseitigen Bereiches bzw. der fahrbahnseitigen Rinne und somit die vertikale Erstreckung beträgt zweckmäßigerweise mindestens 3 cm und vorzugsweise ca. 4 cm, bezogen auf die obere Fläche.
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Wenn hier von einer Breite von 0,5 bis 6 cm für den fahrbahnseitigen Bereich die Rede ist, dann umfasst dieser Bereich alle Werte in diesem Bereich von beispielsweise 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 2,5, 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0 5,5 und 6,0 cm. Gleiches gilt für den Tiefenangabe von mindestens 3,0 cm. Dieser Begriff steht beispielsweise stellvertretend für folgende Werte 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0, 5,5, 6,0, 6,5, 7,0, 7,5 und 8,0 cm, insbesondere bevorzugt 4 cm.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform liegt der obere Rand bzw. die obere Ebene des fahrbahnseitigen Bereichs bzw. der darin eingefüllten Fugenmasse unterhalb des oberen Randes bzw. der oberen Ebene der Fugenmasse im schienenseitigen Bereich und zweckmäßigerweise auch des Fahrbahnbelages. Dies hat den Vorteil, dass die in diesem Bereich vorhandene Bitumenschmelzmasse nicht mit den Reifen etc. von Kraftfahrzeugen in Berührung kommt, welche die Straße im Bereich der Schienenfuge befahren.
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Um die Haftung zwischen der Bitumenschmelzmasse und dem Fahrbahnbelag einerseits sowie andererseits dem Kunststoff oder Kunststoffschaum im schienenseitigen Bereich zu verbessern, befindet sich zwischen der Fugenmasse im fahrbahnseitigen Bereich und dem Fahrbahnbelag und/oder zwischen der Fugenmasse im fahrbahnseitigen Bereich und der Fugenmasse im schienenseitigen Bereich ein Primer, bei dem es sich vorzugsweise um einen 2-Komponenten-PU-Primer handelt.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer Straße mit darin verlegter Schiene insbesondere Rillenschiene, für ein Straßenbahngleis oder dergleichen, bei dem man auf per se bekannte Weise die Straße mit darin verlegter Schiene einschließlich des Fahrbahnbelages unter Ausbildung einer Schienenfuge zwischen Schiene und Fahrbahnbelag herstellt, in die Schienenfuge zwei Fugenmasse derart einfüllt, dass ein fahrbahnseitiger Bereich und ein schienenseitiger Bereich gebildet werden, deren Grenzfläche zueinander in etwa senkrecht verläuft, der fahrbahnseitiger Bereich mit einer Fugenmasse ausgefüllt wird, die elastischer ist als diejenige Fugenmasse, mit der der schienenseitige Bereich ausgefüllt wird. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in den schienenseitigen Bereich ein aus einem Dämmstoff-Reaktionsgemisch erhaltener Kunststoff oder Kunststoffschaum eingebracht wird, während in den fahrbahnseitigen Bereich eine kunststoffmodifizierte Bitumenschmelzmasse eingebracht wird.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung der hier beschriebenen Bitumenschmelzmasse als Fugenmasse zum Ausfüllen einer Dehnungsfuge zwischen einem Fahrbahnbelag und einem aus einem Dämmstoff-Reaktionsgemisch erhaltenen Kunststoff oder Kunststoffschaum in einer Schienenfuge.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, welche einen nicht maßstabsgetreuen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Straße im Bereich einer darin verlegten Rillenschiene zeigt.
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Die Rillenschiene 2 ist in eine Strasse 1 eingebettet und besitzt einen Fuß 3, einen Steg 4 und einen Kopf 5, in dem eine Rille 6 ausgebildet ist. Diese Rillenschiene 2 ist üblicher Art.
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Der obere Rand des Kopfes 5 ist in etwa bündig mit dem Fahrbahnbelag 7 der Strasse 1. Bei diesem Fahrbahnbelag 7 kann es sich um jeden beliebigen, beispielsweise Gussasphalt, handeln. Der Unterbau 8 der Strasse kann beliebiger Art sein.
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In dieser Straße 1 ist ein nach oben offener, in etwa U-förmiger Kanal 9 ausgebildet, in welchen die Rinnenschiene 2 eingesetzt ist.
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Im Bereich des Steges 4 und des Fußes 3 ist die Rillenschiene 2 in einen Polyurethanschaum eingebettet. Diese Einbettung ist üblicher Natur, so dass sich weitere Erläuterungen dazu erübrigen. Die Rillenschiene 2 kann auch auf jede andere bekannte Weise in die Straße 1 „eingebaut” sein, beispielsweise mit Hilfe von Kammerkörpern.
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Auf Höhe des Fahrbahnbelages 7 befindet sich eine Schienenfuge 10 auf beiden Seiten des Kopfes 5. Der schienenseitige Bereich 11 ist durch eine Fugenmasse 13 aus einem PU-Schaum ausgefüllt, der auch schon für diese Zwecke eingesetzt wurde und zum Stand der Technik gehört.
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Zwischen dem schienenseitigen Bereich 11 und dem angrenzenden Fahrbahnbelag 7 ist ein fahrbahnseitiger Bereich 12 vorgesehen, der, bezogen auf den Querschnitt, rechteckig ausgestaltet ist. Die Grenze bzw. Grenzfläche 15 zwischen der Fugenmasse 13 im schienenseitigen Bereich 11 und der Fugenmasse 14 im fahrbahnseitigen Bereich 12 verläuft dabei im wesentlichen senkrecht. Gleiches gilt für die Grenzfläche zwischen dem Fahrbahnbelag 7 und der Fugenmasse 14 im fahrbahnseitigen Bereich 12. Dieser fahrbahnseitige Bereich 12 stellt daher eine Art Dehnungsfuge oder Spalt dar. Bei dem gezeigten Beispiel beträgt die Breite dieses fahrbahnseitigen Bereichs 12 ca. 1 cm, während die Tiefe bzw. Höhe ca. 4 cm beträgt.
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Diese kunststoffmodifizierte Bitumenschmelzmasse ist heißverarbeitbar (ca. 150 bis 180°C). Die Dehnfähigkeit bei 25°C beträgt ca. 2000%, die elastische Rückstellung bei 20°C ca. 95% und die elastische Rückstellung bei 0°C ca. 60%.
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Diese Bitumenschmelzmasse verfügt somit über eine sehr hohe Kälteflexibilität und ist hochelastisch. Im Verarbeitungszustand besitzt sie hervorragende Fließeigenschaften. Als Bitumenschmelzmasse kann eine solche auf Bitumen-/Kautschukbasis eingesetzt werden, die unter der Bezeichnung POLYFUG im Handel erhältlich ist.
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Die Oberfläche der Bitumenschmelzmasse im fahrbahnseitigen Bereich 14 ist ca. 1 bis 2 mm niedriger als die bündige Oberfläche vom Fahrbahnbelag 7 und vom Polyurethan bzw. von der Fugenmasse 13 im schienenseitigen Bereich 11. Auf diese Weise kommt die Bitumenschmelzmasse mit den Reifen von die Schienenfuge 10 überfahrenden Kraftfahrzeugen nicht in Kontakt und bleibt geschützt. Aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften macht die Bitumenschmelzmasse in dieser Dehnungsfuge sämtliche Gleisbewegungen sowohl bei vertikaler als auch bei horizontaler Belastung der Rillenschiene mit.
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Um die Verbindung zwischen dem Polyurethan in der Schienenfuge und der Bitumenschmelzmasse sicher zu stellen und um auch ein Abreißen der Bitumenschmelzmasse an der Grenzfläche zum Fahrbahnbelag 7 zu verhindern, befindet sich an der Grenzfläche zwischen Bitumenschmelzmasse/Fugenmasse 14 und dem Fahrbahnbelag 7 bzw. dem Polyurethan bzw. der Fugenmasse 13 im schienenseitigen Bereich 11 ein 2-Komponenten-PU-Primer. Als ein derartiger Primer kann 2-Komponenten Haftvermittler POLYPRIME eingesetzt werden.
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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Straße wird der Straßenunterbau und der Fahrbahnbelag auf übliche Weise hergestellt. Dies erfolgt derart, dass der Kanal 9 ausgebildet wird, in welche die Rillenschiene 2 eingesetzt wird und im Bereich des Steges 4 und des Fußes 3 in Polyurethan eingebettet wird, z. B. durch Vergiessen. Diese Arbeitsgänge sind üblicher Natur.
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Anschließend wird die Schienenfuge 10 beidseitig der Rillenschiene 2 mit einem Dämpfstoff-Reaktionsgemisch zur Herstellung eines Polyurethan-Kunststoffschaumes durch Vergießen dieses Reaktionsgemisches hergestellt. An der Grenze zwischen dem Fahrbahnbelag 7 und der Schienenfuge 10 wird anschließend der fahrbahnseitige Bereich 11 bzw. die Dehnungsfuge 11 mechanisch ausgesägt bzw. ausgefräst, z. B. mit Hilfe eines Fugenschneiders.
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Zur Verbesserung einer Haftung werden die Grenzflächen zum Fahrbahnbelag 7 und zum bereits in die Schienenfuge 10 eingebrachten Polyurethan/Fugenmasse 13 mit einem Primer, insbesondere einen 2-Komponenten-PU-Primer behandelt und anschließend wird die Bitumenschmelzmasse 14 in die Dehnungsfuge 12 gegossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Straße
- 2
- Rillenschiene
- 3
- Fuß
- 4
- Steg
- 5
- Kopf
- 6
- Rille
- 7
- Fahrbahnbelag
- 8
- Unterbau
- 9
- Kanal
- 10
- Schienenfuge
- 11
- Schienenseitiger Bereich
- 12
- Fahrbahnseitiger Bereich
- 13
- Fugenmasse
- 14
- Fugenmasse
- 15
- Grenzfläche