DE19808866A1

DE19808866A1 - Verfahren und Herstellung einer stabilen, tragfähigen, drainagefähigen oder dichten und schallabsorbierenden Straßenfahrbahn aus einem dauerelastischen Kunststoffbeton für Kraftfahrzeuge aller Art

Info

Publication number: DE19808866A1
Application number: DE1998108866
Authority: DE
Inventors: Ihle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 1999-09-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Herstellung einer stabilen, tragfähigen, drainagefähi gen, oder dichten, und schallabsorbierenden Straßen-Fahrbahn aus einem dauerelastischen Kunststoffbeton für Kraftfahrzeuge aller Art, mit einem gebräuchlichen Unterbau, wie er im Straßen-, Wege- und Tiefbau Verwendung findet.

Die Erfindung betrifft eine tragfähige stabile Fahrbahn, welche als Endlage auf einer normalen und/oder spezifizierten Schotter- und/oder Kiestragschichtkonzept eines Straßen-, Wege- oder Platzaufbaues aufgebaut wird, auf Basis einer festverbundenen dauerelastischen Kunst stoffbetonfahrbahn gebunden und/oder verklebt durch einen elastischen Thermoplast. Dabei werden die tragenden Füllstoffe wie zum Beispiel Sand, Splitt, Kies, Schotter usw. mit einem heißen und dabei flüssigen Kunststoff umhüllt, so daß der Hohlraum zwischen den Füllstoffen nicht verfüllt wird, sondern ein drainagefähiges Ganzes entsteht und/oder der Hohlraum zwi schen den Füllstoffen verfüllt, so daß ein dichtes, wasserundurchlässiges Ganzes entsteht, und mit Druck verdichtet. Durch Erkalten wird dieses Gemenge fest. Durch die Elastizität des dauerelastischen Kunststoffbetonmaterials können außerdem Körper- und Luftschall absorbiert werden.

Der Straßenbau einer Straßenfahrbahn wird seit Jahren immer gleich hergestellt. Auf einen tragfähigen Untergrund wird eine Lage Kies/Sand-Gemisch mit einer bestimmten Sieblinie aufgebracht und verdichtet. Darüber kommt eine Asphalt- oder Betondecke, welche als Unter bau für den Straßenbelag dient. Dies ist ein bewährtes Verfahren und wird weltweit angewen det. Je nach Anforderungsprofil wird darauf eine Deckschicht aus dem jeweils gleichen Materi al aufgebracht, die Stärke der jeweiligen Asphalt- oder Betonschicht ist je nach dem stärker oder schwächer angelegt, teilweise bis zu 45 cm. Auch kann man durch Additive die Qualität der Beläge positiv verändern. Leider haben beide Baustoffe mit ihren Eigenheiten auch einen negativen Aspekt. Bei Beton ist es die Starrheit, die zum einen ge wollt, zum andern aber sich als Problem darstellt. Bei Asphalt ist es das plastische Verhalten, das man tolerieren muß, da es bisher keine alternativen Baustoffe gibt.

Durch die immer größer werdende Verkehrsdichten und Achslasten sind die bisher eingesetz ten Systeme immer mehr überfordert. Auch die Umwelt trägt das ihre dazu bei. Die immer größer werdenden Verkehrsdichten im Bezug auf Gütertransport und Geschwindigkeit sorgen für eine übermäßige Belastung der Straßenfahrbahnen. Das führt ganz deutlich zu Setzungen und Rissen gebildet durch den Schwerlastverkehr. Diese Risse können sich bei schlechtem Wetter mit Regenwasser anfüllen, gefrieren und werden dadurch zerstört. Die Setzungen bilden sich als Spurrillen aus, und füllen sich bei schlechten Wetter mit Regenwasser so daß Aquaplanning entsteht. Im verstärkten Fall führen diese Risse und Setzungen und auch zu Set zungen im Unterbau. All diese Probleme werden durch aufwendige Reparaturarbeiten beseitigt, welche bis zur kompletten Erneuerung der Straßenfahrbahn führen kann.

Überraschenderweise, werden diese Probleme ganz einfach durch eine Bauweise gelöst, wel che für die Herstellung der Straßenfahrdecke einen dauerelastischen Kunststoffbeton, und die ser zur Herstellung als Bindemittel einen hochbelastbaren elastischen Thermoplast verwendet, der damit größeren Belastungen standhält, als herkömmliche Bauarten mittels einem Bindemit tel aus Bitumen oder Zement.

Ein wesentlicher Bestandteil ist die Dauerelastizität des Thermoplastes gegenüber Bitumen, welches plastischen Verformungen nachgibt und/oder Beton, welcher ein starres Verhalten beinhaltet. Diese Bauweise mit ihrem neuwertigen dauerelastischen Kunststoffbetonmaterial hat die Aufgabe, den Fahrbahnunterbau und die abschließenden Straßendecke so zu stabilisie ren, daß die unter Verkehrsbelastung entstehenden Kräfte zum einen den Fahrbahnunterbau nicht mehr deformieren und zum anderen keine Risse und Setzungen durch plastische Verfor mung und/oder Starrheit mehr entstehen können. Die Qualität dieses dauerelastischen Kunst stoffbetonmaterials läßt auch die Herstellung einer drainagefähigen und/oder geschlossenen Bauweise zu. Dies geschieht dahingehend, daß ein geschlossener Belag oder drainagefähiger Belag wie in der Patentanmeldung Nr. 196 32 640.0 vom 13. 08. 1996 und den Patentanmeldungen mit den Nummern 196 42 025.3 und 196 51 749.4 der Anmelderin beschrieben ist, nicht nur allseitig die Schüttgutbestandteile umhüllt, sondern sie je nach Anforderung in den noch bestehenden Hohlräumen verfüllt.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, dieses vielseitige Problem dahingehend zu beseitigen, indem sie eine neue Bauweise entwickelt hat, welche für die Herstellung der Straßendecke einen dauerelastischen Kunststoffbeton, der als Bindemittel einen hochbelastbaren elastischen Thermoplast verwendet, und diese Bauweise für die Herstellung der Straßenfahrbahnen für Fahrzeuge aller Art einsetzt, wobei sie auf dem herkömmlichen Asphaltfahrbahnkonzept auf baut, und zwar auf folgende Weise:

Der herkömmliche Bitumenanteil im Asphalttragwerk entfällt und wird durch einen dauerelasti schen Thermoplastklebstoff ersetzt. Dabei können anteilmäßig gegenüber dem herkömmlichen Asphalt bis zu 50% des Bindemittelbedarfes gespart werden. Die Stabilität eines Thermoplast systemes ist um ein Vielfaches höher als Bitumenbindemittel. Zum Beispiel ist der Schmelz punkt eines Thermoplastmaterials wie zum Beispiel EVA-Copolymeren und Harzen und/oder EBA-Copolymeren und Harzen oder deren Abmischungen mehr als doppelt so hoch als herkömmliche oder auch modifizierte bituminöse Mischungen. Auch Druck- und Biegezugwer te erreichen die doppelte und dreifache Endbelastung.

Der Anteil des Kunststoffes in dem Material ist dabei gering, in der Regel 1-10% Gewichts anteile von der Gesamtmasse des Schüttgutes vorzugsweise 1-6%. Das Schüttgutmaterial wird dahingehend als Gemisch mit einer Sieblinie so aufgebaut, daß es nur noch einen Hohl raum aufweist, welcher dieses neue Bindemittel nach seiner vollständigen Umhüllung der ge samten Schüttgutbestandteile verfüllt und/oder noch genügend Hohlräume enthält, so daß der fertige dauerelastischen Kunststoffbeton drainagefähig ist.

Die Kunststoffumhüllung sorgt außerdem auf klebende Weise für eine kraftschlüssige Verbin dung zwischen den einzelnen Schüttgutbestandteilen, so daß dieser dauerelastische Kunststoff beton wie ein starrer, jedoch zäh elastischer Block aufgebaut ist, so daß er Kräfte horizontal und vertikal aufnehmen und über die Gesamtmasse der Einzelklebepunkte verteilen kann. Je nach Anforderungsprofil kann ein dazu passender Kleber ausgesucht werden.

Bei der Verwendung eines Thermoplastklebers wird die vorstehende erfindungsgemäße Aufga be dadurch gelöst, daß das zu bindende Haufwerksmaterial, z. B. Kies-/Splitt-/Sandgemisch mit einer Größe 0-32 mm vorzugsweise von 0-16 mm, in einem Freifallmischer und/oder Zwangsmischer durch Zusetzen von Wärme erhitzt und mit dem Thermoplastkleber vermengt wird. Der unter der Erwärmung schmilzt und sich wie ein dünner Film um die erhitzten Schüttgutstoffe legt, und diese bei Erkalten dauerhaft verbindet, wobei die Hohlräume je nach Sieblinie vollständig verfüllt oder die Schüttgutbestandteile nur umhüllt werden. Dieser Ther moplastklebstoffanteil beträgt in der Regel 1-10 Gewichts-%, vorzugsweise 1-6 Gewichts-%. In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Verfahrens wird der Schüttgutanteil und der Thermoplastkleber als Granulat in einer Asphaltanlage oder in einem "Bitumerkocher", welcher im freien Markt tagtäglich im Straßenbau zum Einsatz kommt, Hersteller solcher Ma schinentechnik ist zum Beispiel die Firma Grün in Detmold, auf seine Schmelztemperatur er wärmt, welches sich je nach Anforderungsprofil geringfügig ändern kann, damit eine je nach dem höhere oder niedere Viskosität des Thermoplastklebers erzielt wird, vermengt und/oder gemischt. Mit dieser Viskositätsänderung kann man die Kleberbelagsstärke, welche das Schüttgut umgibt, nach dem Mischen oder Vermengen bestimmen. Dieses heiße Gemenge und/oder Gemisch, wird in der Regel als Belag auf einen beliebigen Untergrund, je nach Zweck und Bedarf vorbereitet, durch Stampfen, Rütteln, Walzen oder Fräsen usw., aufgebracht, und seinem Zweck entsprechend noch heiß bearbeitet. Wie zum Beispiel durch Glätten, Rütteln, Stampfen, Walzen oder auch nur einer gewissen Formgebung verarbeitet und/oder unterzogen. Bei dieser Verarbeitung wird eine ausreichende Verdichtung des Belages durch einen Hochlei stungsfertiger und/oder Straßenfertiger erreicht, so daß ein nachträgliches Walzen und das da mit verbundene Deformieren des Belages vermieden werden kann. Im einfachsten Fall kann dauerelastischen Kunststoffbeton auch von Hand hergestellt werden. Die Erfindung erlaubt es außerdem, eine hohe Maßgenauigkeit zu gewährleisten.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß nach der Verarbeitung des erwärmten Thermoplast kunststoffkleberschüttgutgemisches eine schnelle Abkühlung erfolgt, welche außerdem künstlich durch Begießen mit Wasser oder mittels einer Luftdusche beschleunigt werden kann, jedoch zuvor ausreichend Wärmepotential enthält, um verarbeitet und/oder appliziert zu wer den. Auch spielt es bei dieser Erfindung keine Rolle, ob sich die Witterungseinflüsse oder Um welteinflüsse ändern wie zum Beispiel bei Beton. Der als Kleber eingesetzte Thermoplastkleb stoff ist nur Abkühlungsprozessen unterworfen. Außerdem ist ein mit Thermoplast gebunde ner dauerelastischer Kunststoffbeton recyclingsfähig, so daß es möglich ist, Reparaturen an diesen Verfestigungen insofern durchzuführen, indem man die verklebte Bausubstanz aufbricht, nach der Reparatur erhitzt, vermengt und wieder zur Verarbeitung verwendet. Diese Prozede re kann mehrmals wiederholt werden.

Als Schüttgut kommen grundsätzlich alle auch bisher schon zu ähnlichen Zwecken benutzte und in Betracht gezogene Materialien, wie z. B. in der Bauindustrie usw., in Frage. Es handelt sich normalerweise um runde oder splittförmige Mehle, Sande, Kies oder Schotter mit einer Korngröße von 0-32 mm, je nach Verwendungszweck können auch Hochofenschlacke oder Edelsplitte eingesetzt werden, außerdem kann es zusätzlich erforderlich sein, daß Faserstoffe zur Erhöhung der Festigkeit oder Biegezugstabilität zugemengt werden. Auch Gummigranulat oder Altreifenschnitzel können zur Erhöhung der Elastizität oder zur Schallabsorption beige mengt werden. Um eine noch bessere Stabilität zu erreichen kann man ein Armierungsgitter, welche auf dem freien Markt erhältlich sind, einsetzen.

Als Thermoplastkunststoffkleber kommen grundsätzlich alle auch bisher schon zu ähnlichen Zwecken benutzte und in Betracht gezogene Materialien wie z. B. im Kunstgewerbe, Möbelindustrie, Automobilindustrie, Elektroindustrie usw. in Frage. Es handelt sich normaler weise um Thermoplaste wie z. B. Polyolefine, Polyamid, Polyurethan, Ethylenethylacrylat, Polystyrole, Polyvinylethen, Polyvinylesten, Polyacrylate, Phenoplaste, Aminoplaste, Polyoxide, Polyesten, Polyamide, Polymide oder Naturstoffabkömmlinge mit unterschiedlichen chemischen physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaften und Schmelzpunkten, welche zum Einsatz kommen können, zusätzlich enthalten diese Thermoplastkleber in Abmischung Anteile von Harzen (Naturharzderivate, Kohlenwasserstoffharze), Wachse, Polyethylenwachse, Polypropylenwachse, Paraffine, Mikrowachse und Stabilisatoren (phenolische Antioxidantien), im bevorzugten Fall ist es Ethylene Butyl-Acrylate Copolymer (EBA) und Ethylene Vinyl-Ace tate Copolymer (EVA) und Harzen und/oder deren Abmischungen.

An dieser Stelle sei auf die Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Skizze mit, Fig. 1 bezeichnet, eingegangen, welche eine Straßenfahrbann für Fahrzeuge aller Art darstellt. Dabei ist es ersichtlich, daß auf einen nicht drainagefähigen Untergrund die Konstruktion einer Fahrbahn dargestellt wird und folgendem Aufbau unterliegt. Der nicht drainagefähige Unter grund (5.) wird durch Rütteln, Stampfen, Walzen etc. wie im klassischen Tiefbau vorbereitet, mit einer Drainage versehen (Punkt 6.), und wie in Punkt 4. dargestellt, gegebenenfalls mit einem Geotextil abgedeckt. Darauf wird, wie mit 1. bezeichnet, eine Splitt-/Schotterschicht aufgebracht, die gleichfalls durch Walzen, Rütteln, Stampfen usw. verdichtet wird. Mit Punkt 2 wird die erfindungsgemäße dauerelastischen Kunststoffbetontragschicht dargestellt, welche die Aufgabe hat, eine Tragfunktion für den darauf liegende Straßenfahrbahn mit 3. bezeichnet, dar zustellen. Diese mit 2 bezeichnete Tragschicht kann auch mehrlagig, je nach Verwendung, erstellt werden.

Bei dieser Anwendung können sowohl die Tragschicht als auch die Deckschicht mit einer was serundurchlässigen Sieblinie und/oder wasserundurchlässigen Sieblinie des Schüttgutes für den mit Thermoplast gebundenen dauerelastischen Kunststoffbeton ausgebildet sein.

Bei der Fig. 2 besteht die Möglichkeit, das Ganze drainagefähig zu gestalten. Das bedeutet, daß die mit Punkt 2. und 3. versehenen Beläge nur mit einer wasserdurchlässigen Sieblinie des Schüttgutes für den mit Thermoplast gebundener dauerelastischen Kunststoffbeton versehen werden, so daß das System insgesamt drainagefähig wird.

Claims

1. Verfahren und Herstellung einer stabilen, tragfähigen Straßenfahrbahn aus einem Kunst stoffbeton für Fahrzeuge aller Art.

2. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffbeton dauerelastisch ausgebildet ist.

3. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffbeton schallabsorbierend ausgebildet ist.

4. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffbeton geschlossen ausgebildet ist.

5. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffbeton drainagefähig ausgebildet ist.

6. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Schüttgutmaterial des Kunststoffbetons als Sande, Kies, Splitt, Schotter, Hochofenschlacke, Blähton oder Glassplitter ausgebildet ist.

7. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Schüttgutmaterial des Kunststoffbetons mit Fasern und/oder Faserstoffe verstärkt wird.

8. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Schüttgutmaterial des Kunststoffbetons mit Gummischnipsel und/oder Gummigranulat verstärkt wird.

9. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Schüttgutmaterial des Kunststoffbetons mit Armierungsgewebe verstärkt wird.

10. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Schüttgutmaterial des Kunststoffbetons rund und/oder kubisch ausgebildet ist.

11. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Schüttgutmaterial des Kunststoffbetons splittförmig ausgebildet ist

12. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Schüttgutmaterial des Kunststoffbetons beliebig ausgebildet ist.

13. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgutmaterial des Kunststoffbetons durch Verkleben der einzelnen Schüttguteinzelteile erfolgt.

14. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Kleber ein Thermoplast und/oder Schmelzklebstoff verwendet wird, welcher unter Wär me verflüssigt und durch Mischen mit den Schüttgutbestandteilen vermengt und verbun den wird und nach Erkalten erhärtet.

15. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast und/oder Schmelzklebstoff dauerelastisch ausgebildet ist.

16. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast und/oder Schmelzklebstoff granulatförmig ausgebildet ist.

17. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast und/oder Schmelzklebstoff blockförmig ausgebildet ist.

18. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast und/oder Schmelzklebstoff flüssig ausgebildet ist.

19. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 1 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast und/oder Schmelzklebstoff ein Ethylene Vinyl-Acetate Copolymer (EVA) ist.

20. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast und/oder Schmelzklebstoff ein Ethylene Butyl-Acrylate Copolymer (EBA) ist.

21. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast und/oder Schmelzklebstoff aus einem Gemisch von Ethylene Butyl-Acrylate Copolymer (EBA) und Ethylene Vinyl-Acetate Copolymer (EVA) ist.

22. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Kunststoffbetons ein Freifallmischer verwendet wird.

23. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung dieses Kunststoffbetons ein Zwangsmischer verwendet wird.

24. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung dieses Kunststoffbetons ein Durchlaufmischer verwendet wird.

25. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung des Gemisches ein Gasbrenner verwendet wird.

26. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung des Gemisches Heißluft verwendet wird.

27. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung des Gemisches eine externe Ölbadheizung verwendet wird.

28. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung des Gemisches mineralische und/oder fossile Brennstoffe verwendet werden.

29. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung einer stabilen, tragfähigen Festen-Fahrbahn aus einem dauerelastischen Kunst stoffbeton für schienengebundene Fahrzeuge aller Art ein Straßenfertiger verwendet wird.

30. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung einer stabilen, tragfähigen Fahrbahn aus einem dauerelastischen Kunststoffbeton für Fahrzeuge aller Art ein Hochleistungsfertiger verwendet wird.

31. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der stabilen, tragfähigen Fahrbahn aus einem dauerelastischen Kunststoffbeton für Fahrzeuge aller Art durch Handarbeit ausgeführt wird.

32. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der stabilen, tragfähigen Fahrbahn aus einem dauerelastischen Kunststoffbeton für Fahrzeuge aller Art durch zusätzliches Walzen ausgeführt wird.

33. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der stabilen, tragfähigen Fahrbahn aus einem dauerelastischen Kunststoffbeton für Fahrzeuge aller Art ohne zusätzliches Walzen ausgeführt wird.

34. Verfahren und Herstellung gemäß Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der stabilen, tragfähigen Fahrbahn aus einem dauerelastischen Kunststoffbeton für Fahrzeuge aller Art durch zusätzliches Abrütteln ausgeführt wird.