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Die
Erfindung betrifft ein Armierungs-Schichtsystem nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung eines derartigen Armierungs-Schichtsystems.
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Armierungs-Schichtsysteme
der eingangs genannten Art sind bekannt aus der
EP 1 158 098 B1 , der
DE 195 43 991 A1 sowie
der
DE 198 12 475 A1 .
Derartige Schichtsysteme müssen
mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen. Zum einen müssen sie
im verbauten Zustand eine ausreichende Sicherung des Fahrbahnbelages
gewährleisten,
zum Beispiel eine Reflexionsrissbildung des Fahrbahnbelages vermindern
bzw. verhindern. Zum anderen sollte das Schichtsystem möglichst
einfach, z. B. möglichst ohne
aufwändige
Vorbereitungsschritte, verlegbar sein. Hier besteht bei den Armierungs-Schichtsystemen
nach dem Stand der Technik noch Verbesserungsbedarf.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Armierungssystem
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass es eine vorgegebene
Sicherungsfunktion mit vergleichsweise niedrigem Aufwand, was Herstellung
und Verlegung betrifft, gewährleistet.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
ein Armierungs-Schichtsystem mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils
des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß wurde
zunächst
erkannt, dass es vorteilhaft ist, die Armierungsschicht in eine diese
bei der Verlegung schützende
Vliesschicht einzubetten. Aus der
DE 195 43 991 A1 ist es zwar bekannt, beiderseits
einer Armierungsschicht eine Vlieslage vorzusehen, dort fehlt jedoch
die erfindungsgemäße Einbettung
der Armierungsschicht in die Vliesschicht, wobei im Bereich der
zwischenliegenden Freiräume
einer Armierungsmatrix der Armierungsschicht eine flächige Verbindung
der beiden Vlieslagen gegeben ist.
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Zwischen
den Freiräumen,
also im Bereich der körperlichen
Armierungsstrukturen, liegen zwei durch die Armierungsstrukturen
getrennte Vlieslagen vor, so dass die Armierungsstrukturen von der
Vliesschicht umschlossen sind. Beim erfindungsgemäßen Armierungs-Schichtsystem resultiert
ein Schichtverbund, bei dem die Armierungsschicht vor und während des
Verlegens fest mit dem Vlies verbunden und allseitig von diesem
umgeben ist. Eine unerwünschte Verlagerung
der Armierungsschicht relativ zum Vlieslagenverbund ist daher nicht
möglich.
Dies erleichtert die Verlegung des Armierungs-Schichtsystems erheblich.
Gegenüber
Armierungs-Schichtsystemen, bei denen die Armierungsschicht während des
Verlegens zumindest einseitig offen zugänglich ist, weist das erfindungsgemäße Armierungs-Schichtsystem den
Vorteil auf, dass die Armierungsschicht während des Verlegens geschützt ist.
Die Vliesschicht muss bei verlegtem Armierungs-Schichtsystem nicht
dauerhaft vorliegen, sondern kann beispielsweise so ausgestaltet
sein, dass sie am Ende des Verlegungsvorgangs, zum Beispiel durch
Schmelzen der Vliesschicht, aufgelöst wird, was bei verlegtem
Armierungs-Schichtsystem zu einem dann erwünschten Stoffaustausch zwischen
dem Straßenunterbau
und der Straßendeckschicht
und damit zu einem guten Halt der Armierungsschicht im Fahrbahnbelag
führt.
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Ein
Vlieslagenverbund nach Anspruch 2 lässt sich kostengünstig, insbesondere
in einem kontinuierlichen Prozess, herstellen.
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Ein
Vlieslagenverbund nach Anspruch 3 stellt ein alternatives Herstellungsverfahren
insbesondere für
Vliesstoffe dar, bei denen eine thermische Verfestigung nicht möglich ist.
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Vlieslagen
nach Anspruch 4, die miteinander verklebt werden, können unaufwändig hergestellt werden.
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Eine
Vlieslage nach Anspruch 5 mit Polyethylen-Ummantelung eignet sich
gut zur thermischen Verfestigung. Dabei wird die Vlieslage auf eine
Temperatur zwischen den Schmelzpunkten von Polyethylen und Polypropylen
gebracht, so dass eine Verfestigung über die Adhäsion benachbarter und in Kontakt
zueinander kommender Einzelfasern des Vlieses erfolgt.
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Ein
Gitternetz nach Anspruch 6 weist vorteilhaft große Freiräume auf und lässt sich
kostengünstig
fertigen.
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Ein
Wirrgelege nach Anspruch 7 lässt
sich insbesondere im Rahmen eines kontinuierlichen Herstellungsverfahrens
eines Armierungs-Schichtsystems einsetzen. Durch ein Wirrgelege
wird außerdem eine
isotrope Kraftaufnahme der Armierungsschicht bei entsprechender
Belastung gewährleistet.
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Glasfasern
nach Anspruch 8 sind kostengünstig,
weisen eine ausreichende Festigkeit auf und sind zudem witterungsbeständig. Eine
derartige Armierungsschicht ist für den Fall, dass die Straßendeckschicht
nach einigen Jahren zum Beispiel im Zuge von Sanierungsarbeiten
gefräst
wird, fräsbar. Alternativ
kann die Armierungsschicht auch aus Basalt- oder Chemiefasern gefertigt
sein.
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Eine
Beschichtung nach Anspruch 9 verbessert die Haftung des Armierungs-Schichtsystems an den
benachbarten Schichten des Fahrbahnbelages.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren
für ein
erfindungsgemäßes Armierungs-Schichtsystem
anzugeben.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 10. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahren
entsprechen denjenigen, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Armierungs-Schichtsystem
erläutert
wurden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 perspektivisch
ein Armierungs-Schichtsystem, bei dem Teile der oberen Schichten
zur Sichtbarmachung des Schichtaufbaus weggelassen sind;
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2 einen
Schnitt durch das Armierungs-Schichtsystem nach 1 vor
einem thermischen Verfestigungsschritt mit Faserlagen unterhalb und
oberhalb eines Gitternetzes als Armierungsschicht;
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3 einen
Schnitt durch das Armierungs-Schichtsystem nach 1 nach
dem thermischen Verfestigungsschritt;
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4 eine
zu 1 ähnliche
Darstellung einer weiteren Ausführung
eines Armierungs-Schichtsystems mit einem Faser-Wirrgelege als Armierungsschicht;
und
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5 einen
zu 2 ähnlichen
Schnitt durch das Armierungs-Schichtsystem nach 4.
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Ein
in 1 perspektivisch dargestelltes Armierungs-Schichtsystem 1 dient
zur Sicherung eines Fahrbahnbelages zwischen einem Asphalt-Straßenunterbau
und einer Asphalt-Straßendeckschicht,
insbesondere zur Verhinderung bzw. Verminderung einer Rissbildung
im Fahrbahnbelag. Als Armierungsschicht 2 weist das Armierungs-Schichtsystem 1 ein Gitternetz
auf, welches bei der Ausführung
nach den 1 bis 3 aus Glasfasern 3 gefertigt
ist. Alternativ kann die Armierungsschicht 2 auch als Armierungsgitter
aus Basalt- oder Chemiefasern gefertigt sein. Aufgrund ihrer Netzstruktur
stellt die Armierungsschicht 2 eine Armierungsmatrix mit
einer Vielzahl von rechteckigen Freiräumen 4 dar. Die Armierungsschicht 2 nimmt
im durch das Armierungs-Schichtsystem 1 gesicherten bituminösen Fahrbahnbelag
auftretende Spannungen, z. B. durch Umwelteinflüsse oder durch Lastwechsel
beim Befahren der Fahrbahn, auf und trägt diese über eine größere Fläche wieder ab.
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Die
Armierungsschicht 2 ist eingebettet in eine Vliesschicht 5,
die hergestellt wird aus zwei separaten Vlieslagen 6, 7.
Die Vlieslagen 6, 7 bestehen aus Kunststofffasern
mit einem Polypropylen-Kern, der von einem Polyethylen-Mantel umgeben
ist. Die Einbettung der Armierungsschicht 2 in die Vliesschicht 5 erfolgt
durch thermische Verfestigung.
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2 zeigt
den Verbund aus der Armierungsschicht 2 und zwei Faserlagen 6, 7,
aus denen die Vlieslagen 6, 7 gebildet werden,
vor der thermischen Verfestigung. Die Armierungsschicht 2 liegt hierbei
zwischen den beiden Faserlagen 6, 7.
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3 zeigt
das Armierungs-Schichtsystem 1 nach der thermischen Verfestigung.
Im Bereich zwischen den Freiräumen 4 der
Armierungsschicht 2, also oberhalb und unterhalb der Glasfasern 3,
weist die Vliesschicht 5 nun zwei aus den Faserlagen 6, 7 gebildete
Vlieslagen auf. Im Bereich der Freiräume 4 ist durch die
thermische Verfestigung ein Vlieslagenverbund 8 geschaffen,
der durch flächige
Verbindung der beiden Vlieslagen 6, 7 gebildet
ist.
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Der
Vlieslagenverbund 8 kann alternativ auch mit Hilfe eines
mechanischen Verfestigungsschritts erzeugt werden. In diesem Falle
wird vor der mechanischen Verfestigung noch eine Klebstoffschicht
zwischen die Vlieslagen 6, 7 eingebracht. Die Vliesschicht 5 kann
bei der Variante „mechanische Verfestigung" aus reinen Polypropylen-Fasern,
also ohne PE-Ummantelung,
ausgeführt
sein.
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Die
Herstellung des Armierungs-Schichtsystems
1 nach den
1 bis
3 kann
einschließlich der
thermischen Verfestigung mit Hilfe von Herstellungsverfahren erfolgen,
die aus dem Bereich der Erzeugung sogenannter SMS-Schichtverbunde,
also Schichtverbunde aus zwei Vliesschichten mit einer zwischenliegenden
schmelzgeblasenen Faserschicht, bekannt sind. Ein derartiges Herstellungsverfahren,
bei dem anstelle der Armierungsschicht nach der Ausführung der
1 bis
3 eine schmelzgeblasene
Faserschicht (meltblown fibers) eingesetzt ist, ist beschrieben
in der
US 6,309,987 B1 .
Bei der Herstellung des Armierungs-Schichtsystems
1 werden die
kontinuierlich erzeugten Schichten übereinander auf ein Förderband
gelegt und danach zwischen thermischen Verfestigungsrollen thermisch
verfestigt. Hierbei wird Druck auf das Armierungs-Schichtsystem
1 senkrecht
zu dessen Schichtebene ausgeübt.
Vor der thermischen Verfestigung wird die Armierungsschicht
2 zwischen
die Faserlagen eingebracht. Die Armierungsschicht
2 kann
dabei so zwischen die Faserlagen
6,
7 eingebracht
werden, wie die zwischenliegende schmelzgeblasene Faserschicht beim
Stand der Technik. Dabei wird die Armierungsschicht
2 zwischen
den Faserlagen
6,
7 auf das Förderband aufgelegt. Auch die
Armierungsschicht
2 wird kontinuierlich erzeugt. Anstelle
einer kontinuierlichen Erzeugung kann bei der Herstellung des Armierungs-Schichtsystems nach
den
1 bis
3 die Armierungsschicht
2 von
einer entsprechenden Vorratsrolle abgewickelt werden. Bei der Variante „mechanisches
Verfestigen" wird
vor dem Verfestigen zwischen Verfestigungsrollen noch eine Klebstoffschicht
zwischen die Faserlagen
6,
7 eingebracht.
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Das
Armierungs-Schichtsystem 1 kann zusätzlich mit einer bitumenaffinen
Beschichtung versehen werden, um eine bessere Haftung mit Asphaltschichten
zu erreichen, die mit dem Armierungs-Schichtsystem 1 bei
dessen Einsatz in Kontakt kommen. Die bitumenaffine Beschichtung
hat zudem den Effekt, dass das Armierungs-Schichtsystem 1 wasserabweisend
wird.
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Nach
dem Verlegen des Armierungs-Schichtsystems 1 schmilzt aufgrund
der hiermit verbundenen hohen Asphalttemperatur der Vlieslagenverbund 8,
so dass die Freiräume 4, 11 frei
werden. Es kann dann ein Stoffaustausch durch diese Freiräume 4, 11 stattfinden,
was die Einbindung der Armierungsschicht 2, 9 in
den Fahrbahnbelag verbessert und erleichtert.
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Die 4 und 5 zeigen
eine weitere Ausführung
eines Armierungs-Schichtsystems. Dieses wird nur dort näher beschrieben,
wo sein Aufbau bzw. seine Herstellung und Verlegung sich von dem unterscheiden,
was oben im Zusammenhang mit den 1 bis 3 ausgeführt wurde.
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Das
Armierungs-Schichtsystem nach den 4 und 5 weist
zwischen den Vlieslagen 6, 7 eine Armierungsschicht 9 auf,
die als Wirrgelege ausgeführt
ist. Einzelfasern 10 der Armierungsschicht 9 sind
Glasfasern. Alternativ können,
wie bei der Armierungsschicht 2, auch Basalt- oder Chemiefasern zum
Einsatz kommen.
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Die
Flächendichte
der Armierungsschicht 9 ist so gewählt, dass makroskopische Freiräume 11 zwischen
den Einzelfasern 10 verbleiben. Zwischen den Freiräumen, also
oberhalb und unterhalb der Einzelfasern 10, liegen auch
nach der thermischen oder mechanischen Verfestigung des Armierungs-Schichtsystems 1 nach
den 4 und 5 zwei Vlieslagen vor, zwischen
denen die Armierungsmatrix der Armierungsschicht 9 angeordnet
ist. Nach der Verfestigung liegt im Bereich der Freiräume 11 ein
Vlieslagenverbund vor, der durch flächige Verbindung der beiden
Vlieslagen 6, 7 gebildet ist und dem Vlieslagenverbund 8 entspricht.