DE4300330A1 - Verfahren zur weitgehenden Reduzierung der Reifglätte oder der Spiegeleisbildung an Fahrbahnen im Straßenkreuzungsbereich oder im Bereich von Brücken - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß Fahrbahnen während der Kälteperiode mit­ tels in die Fahrbahndecke eingebauter elektrischer Heizungsan­ lagen beheizt werden.

Dabei ergeben sich als Hauptprobleme die Tatsachen, daß einer­ seits infolge unzureichender Wärmedämmung des Fahrbahnunter­ baues ein Großteil der Heizenergie in den Unterbau abgeleitet wird und dabei ein sehr hoher Energieverbrauch in Kauf genom­ men werden mußte. Andererseits sind geeignete Wärmedämmstoffe, die den verkehrstechnisch hohen Anforderungen in Bezug auf Be­ lastbarkeit, Frostsicherheit, elastischen Verhaltens, der Was­ serdurchlässigkeit, der Wasseraufnahme und kostenmäßig ent­ sprechen könnten, vorher noch nicht gefunden wurden.

Erfindungsgemäß wird so vorgegangen, als in die tragende Ver­ schleißschicht - a) - einer Straßenfahrbahn oder Straßen­ brückenfahrbahn, welche vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Schwerbeton, gegebenenfalls auch aus gut wärmeleitendem asphaltgebundenem Material bestehen sollte, Warmwasser­ leitungsschlangen - b) - (ähnlich wie bei Fußbodenheizungen) eingebettet sind, wobei als Unterlage der mit dem Leitungs­ system bestückten Verschleißschicht eine Wärmedämmschicht aus Leichtbeton besonderer Art - c) - in Schichtstärken von etwa 10 bis 20 cm angeordnet ist.

Dieser besondere Leichtbeton sollte einerseits eine extrem gute Wärmedämmung bilden und andererseits den außerordentlich hohen Belastungen durch den Schwerverkehr entsprechen können. Außerdem sollte dieser Leichtbeton extrem frostsicher und extrem wasserdurchlässig sein, wobei die Wasseraufnahme der einzelnen Körner des Leichtbetonzuschlagstoffes verhindert werden sollte. Dieser Leichtbeton läßt sich so herstellen, als z. B. zerkleinerte Polystyrolschaumstoffabfälle (die Wärmeleit­ zahl dieser Polystyrolschaumstoffe beträgt 0,035 W/mK) vor­ zugsweise einer Hitzeschockbehandlung ausgesetzt werden, so daß die 5-30 mm großen Schaumstoffkörner aufgrund ihres thermoplastischen Verhaltens an deren Oberflächen "verglasen". Durch die mit 500° bis 800°C heißen Verbrennungsabgasen ange­ sinterten Oberflächen der Thermoplast-Polystyrolschäume wird erreicht, daß einerseits die Schaumstoffteilchen eine Art "Schale" aus gesintertem Polystyrolkunststoff erhalten. Durch die Schalenbildung erhalten die Teilchen eine Vervielfachung ihrer ursprünglichen Teilchenfestigkeiten und somit können für diese Spezial-Leichtbetone nunmehr mehrfach höhere Druck­ festigkeiten gegenüber Schaumstoff-Leichtbetonen aus ungesin­ terten Zuschlagstoffen erzielt werden. So kann beispielsweise dieser besondere Leichtbeton so hergestellt werden, als 1000 Liter solcher gesinterten Schaumstoffpartikel mit Zementleim (bestehend aus z. B. 250 kg Zement und 110 Liter Wasser unter Zugabe von haftverbessernden Mitteln) gemischt werden. Oder die gesinterten (oder auch ungesinterten) Teilchen werden vor­ her im Werk mit einer dünnen Zementleimschicht ummantelt und als Trockenkornzuschlagstoff erst vor Ort auf der Baustelle sogar im Freifallmischer mit Zementleim gebunden.

Weiteres ist es dadurch möglich geworden, die Wasseraufnahme der einzelnen Polystyrolschaumpartikel praktisch auszuschließen, weil die Teilchenoberflächen entsprechend der Vergla­ sungsschichtstärke abgedichtet worden sind.

Aufgrund der hohen Einzelteilchenfestigkeit der gesinterten Polystyrolschaumstoffteile ist weiteres nun weniger Zementleim zur Bildung und Festigkeitsanforderung erforderlich und der Großporenanteil der Gesamtmischung kann dadurch viel größer gehalten werden, weil Großporen nicht mit größeren Mengen von Zementleim verfüllt sind. Dadurch ist die im Straßenbau und Brückenbau erforderliche Drainewirkung des Straßenunterbaues in außerordentlich hohem Maße gegeben.

Außerdem wird durch die geringe erforderliche Menge an Zement zur Bildung des Zementleimes für die Leichtbetonmischung der Lambda-Wert, also die Wärmeleitzahl, für den gegenständlichen Anwendungszweck verbessert. So besitzt ein Leichtbeton dieser Art eine Wärmeleitzahl Lambda von ca. 0,08 W/mK bei ausrei­ chender Druckfestigkeit. Weiteres ist es dabei gegeben, daß die an sich gefürchteten Feinstanteile (weniger als 0,02 mm Korngröße) aufgrund der Grobporigkeit des Sinterleichtbetones - c) - nicht mehr durch "Pumpbewegungen" zufolge des Schwer­ lastverkehres nach oben gefördert werden können, so daß keinesfalls mehr als die gefürchteten 3 Volumenprozent solcher Anteile nach oben gelangen. Dadurch ist auch die Frostsicher­ heit des Leichtbeton-Unterbaues auch für Langzeitepochen ge­ währleistet.

Somit wurde ein Verfahren gefunden, bei dem vom Straßenunter­ bau her einerseits die optimale Wärmedämmung in Verbindung mit den dargestellten Vorteilen angeboten werden kann, wobei nun ebenfalls erfindungsgemäß die Versorgung der Heizleitungen - ähnlich wie bei Fußbodenheizungen - mit Warmwasser relativ geringen Wärmeinhaltes auf einfache wirtschaftliche Weise vor sich gehen kann.

So genügt es im allgemeinen, daß bereits Wassertemperaturen von nur 8 bis 12°C die gewünschten "Enteisungseffekte" schon bei geringen Durchflußmengen, wie z. B. 0,5 Liter pro Sekunde ergeben, sofern es sich um Flächenheizungsabschnitte in der Größenordnung von jeweils 200 m² handelt.

Die erforderlichen Warmwassermengen könnten z. B. von vorbei­ führenden Fernheizleitungen abgezweigt werden oder es werden die bereits erprobten Solarheizungen, wie diese auf Dächern für die Warmwassergewinnung dienen, eingesetzt oder auf Erd­ wärmegewinnung beruhende Systeme angewendet.

Weiteres kann es wirtschaftlich sein, in Anbetracht der extre­ men Wärmedämmeigenschaft des Sinterpolystyrolschaum-Leichtbe­ tonunterbaues mit Wärmeleitzahl Lambda etwa 0,08 W/mK und den vorgenannten günstigen Eigenschaften dieses Materials auch Elektroheizungssysteme für den relativ geringen Energiebedarf einzusetzen. So könnte mit stationären Windpropellergenerato­ ren und/oder Solarzellen die örtliche Energieversorgung beige­ stellt werden.

Abschließend ist zu bemerken, daß beim dargestellten erfin­ dungsgemäßen Verfahren der dabei verwendete Sinterpolystyrol­ schaum-Leichtbeton auch deshalb besonders gut geeignet ist, weil sich dieser beim Einbau an alle Unebenheiten des Unter­ baues anpaßt und daß daher darüber hinaus die Nachteile, die beim Einsatz von steifen Isolierplatten z. B. durch das Vorhan­ densein von unvermeidlichen Hohlräumen unterhalb der Platten entstehen würden, ebenfalls vermieden werden können.

Als Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch EPS-Beton herkömmlicher Art insofern eingesetzt werden, welcher aus ungesinterten Polystyrolschaumpartikeln herge­ stellt wird.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines Leichtbetons mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß Polysty­ rolschaum, insbesondere Polystyrolschaumabfall, zu Teilchen zerkleinert oder aufgeschäumt wird und diese Polystyrol­ schaumteilchen durch schnelles Erwärmen gesintert werden, daß die gesinterten Polystyrolschaumteilchen mit einem Zementleim, bestehend aus Zement und Wasser, gemischt werden und daß das Mischprodukt aushärten gelassen wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Leichtbetons mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß Polystyrol­ schaum, insbesondere Polystyrolschaumabfall, zu Teilchen zerkleinert oder aufgeschäumt wird und diese Polystyrol­ schaumteilchen durch schnelles Erwärmen gesintert werden, daß die gesinterten Polystyrolschaumteilchen mit einer dün­ nen Zementleimschicht, bestehend aus Zement und Wasser, um­ mantelt werden, daß die ummantelten Polystyrolschaumteil­ chen vor Ort als Trockenkornstoff beim Mischen, insbeson­ dere beim Freifallmischen, mit Zementleim gebunden werden, und daß das Mischprodukt aushärten gelassen wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines Leichtbetons mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß Polystyrol­ schaum, insbesondere Polystyrolschaumabfall, zu Teilchen zerkleinert oder aufgeschäumt wird, daß diese Polystyrol­ schaumteilchen mit einer dünnen Zementleimschicht, be­ stehend aus Zement und Wasser, ummantelt werden, daß die ummantelten Polystyrolschaumteilchen vor Ort als Trocken­ kornstoff beim Mischen, insbesondere beim Freifallmischen, mit Zementleim gebunden werden, und daß das Mischprodukt aushärten gelassen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Polystyrolschaumteilchen auf einen mitt­ leren Durchmesser von 5 bis 30 mm zerkleinert werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Polystyrolschaumteilchen durch Hitze­ schockbehandlung mit Verbrennungsabgasen mit einer Tem­ peratur von 500°C bis 800°C gesintert werden.

6. Verfahren nach den Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Polystyrolschaumteilchen mit Zement und Wasser im Verhältnis von 1000 l : 250 kg : 110 l gemischt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein EPS-Beton gemischt wird.

8. Verfahren zur Herstellung einer Fahrbahnheizungsanlage zur weitgehenden Reduzierung von Reifglätte oder Eisbildung mit einer wärmeisolierenden Leichtbetonschicht nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Unterlagenschicht aus Leichtbeton aufgetragen wird, daß darüber eine tragende Verschleißschicht einer Straßenfahrbahn oder einer Straßenbrückenfahrbahn, vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Schwerbeton oder gut wärmeleitendem, asphaltgebundenen Material aufgetragen wird und daß in diese Verschleißschicht Leitungsschlangen oder ähnliche, welche von Wasser oder ähnlichen Flüssigkeiten mit einer höheren Temperatur als die vorherrschende Umgebungstemperatur durchflutbar sind, eingebettet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtbeton in einer Schichtstärke von 10 bis 20 cm aufge­ tragen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Solaranlage zur Erwärmung des Wassers oder ähnlichen Flüssigkeiten vorgesehen ist.