DE69222073T2 - Verfahren zur Bewehrung einer Erdreichabdeckungsschicht - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewehrung einer Deckschicht des Bodens durch Befestigung von mindestens einem Bewehrungsnetz auf einer Tragfläche oder einem Fundament der zu bewehrenden bzw. zu verstärkenden Schicht und durch anschließendes Aufbringen einer Deckschicht auf das Fundament, die ausreichend dick ist, um das Bewehrungsnetz vollständig in der Schicht einzubetten. Die Deckschicht besteht aus einem leicht porösen, gießbaren selbsthärtenden Gemisch wie z.B. bitumenhaltigen Beton. Nach dem Gießen wird die Schicht durch Walzen verdichtet.
• Ein derartiges Verfahren zur Bewehrung oder Verstärkung des Bodens, insbesondere von Straßen, ist bereits bekannt.
• Ein zur Durchführung dieses Verfahrens mit Erfolg verwendetes Bewehrungsnetz wird von N.V. Bekaert S.A. unter dem Namen "Mesh Track" vertrieben. "Mesh Track" ist ein aus galvanisiertem Stahldraht geflochtenes Gewebe oder Netz, das in regelmäßigen Abständen mit einem Dreidrahtstrang verstärkt ist. Die hexagonalen Maschen dieses Netzes sind durch Zusammendrehen der Drähte gebildet, wobei die Dreidrahtstränge mit regelmäßigen Abständen voneinander in den so gebildeten Verdrehungsbereichen angeordnet sind. Kunststoffmatten oder -netze können ebenfalls verwendet werden.
• Für die Bewehrung einer Deckschicht des Bodens, z.B. einer Straße, bei der diese Schicht aus Bitumen, Asphalt oder ähnlichen kohlenwasserstoffhaltigen Materialien besteht (kurz gesagt Asphaltstraßen), werden Bewehrungsnetzspulen auf dem Bodenfundament in Längsrichtung ausgerollt und an diesem mit Nägeln befestigt, um das Bewehrungsnetz während des Aufbringens und Walzens der Deckschicht an Ort und Stelle zu halten und eine gute Bindung zwischen dem Fundament und dem Asphalt zu gewährleisten. Geeignete Teile des Bewehrungsnetzes können ebenfalls von einer Netzspule abgetrennt und nacheinander in Querrichtung auf dem Boden angeordnet werden.
• Ein Nachteil des vorstehend beschriebenen Verfahrens besteht in der teuren und zeitaufwendigen Befestigung eines derartigen Bewehrungsnetzes am Fundament. Dies trifft besonders auf die Befestigung eines "Mesh Track"-Netzes zu. Zur Befestigung eines aus Stahldrähten geflochtenen Bewehrungsnetzes an dem Fundament werden Klammern und/oder Haken verwendet, die über die Drähte oder Stränge des Netzes geklammert und durch Stopfen und Stifte an dem Fundament befestigt werden. Zur Befestigung von Kunststoffnetzen wird üblicherweise eine Kiesabdeckung verwendet, d.h. eine ausreichend dicke Schicht wird über die Netze aufgetragen.
• Aus der EP-0 015 432 ist ferner ein Verfahren zur Befestigung eines elastischen Netzes an einem Fundament bekannt, bei dem anschließend z.B. Sand über dieses geschüttet wird, um eine Bodenabdeckung für Innensporträume zu bilden.
• Aus dem Artikel: "ASTAMAT : Wapen tegen Asfaltvervorming", veröffentlicht in dem Magazin "Wegen" vom April 1988, S. 23 und 24, ist die Verwendung eines geflochtenen Netzes aus rostfreien Stahlbändern (ASTAMAT) zur Bewehrung von Bitumenschichten bekannt. Gemäß der linken Spalte von S. 24 wird das ASTAMAT-Netz auf dem Untergrund angeordnet und durch eine Füllschicht aufgefüllt, die im weiteren gewalzt (verdichtet) wird, bevor die Deckschicht aufgebracht wird. Das Netz haftet vor dem Auffüllen nicht an dem Untergrund.
• In dem Artikel "Geogrids in reinforcing asphaltic pavements", veröffentlicht in dem Magazin "Highways" 1990 - Januar, S. 12, ist ferner offenbart, Netlon Tensar -Gitter an einem Ende durch Nageln am Untergrund zu befestigen. Das Gitter wird anschließend über den Untergrund gespannt und unter Spannung an dem gegenüberliegenden Ende befestigt. Danach wird eine Oberflächenschicht (Splitterabsperrung) aufgebracht und dann gewalzt.
• Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung dieses ziemlich arbeitsintensiven Netzbefestigungsvorgangs durch Schaffung eines neuen Verfahrens zur Sicherung eines Bewehrungsnetzes an einem Fundament. Es ist somit eine Aufgabe des Verfahrens, eine feste und haltbare, jedoch besonders eine einfache und ökonomische Bindung zwischen dem Fundament und dem Bewehrungsnetz zu schaffen. Gleichzeitig muß natürlich ein ausreichender Verstärkungseffekt für das selbsthärtende Gemisch der zu vergießenden Deckschicht sichergestellt werden.
• Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß die Verwendung einer besonderen selbsthärtenden Bindeschicht mit geringer Dicke über und um das Bewehrungsnetz diese Aufgaben erfüllt. Die Bindeschicht sollte vorzugsweise gut an dem Fundament haften und das Bewehrungsnetz muß ausreichend in dieser Schicht eingeschlossen sein. Vorzugsweise haftet das Material der Bindeschicht ebenfalls gut an dem Netz und wird auch eine feste Bindung mit der oberen Schicht der zu vergießenden Abdeckung ermöglichen. Eine relativ dichte (d.h. nicht poröse) Bindeschicht, wird darüber hinaus das Netz noch mehr schützen und daher die Haltbarkeit der Bewehrung verbessern.
• Die Erfindung stellt somit im Prinzip ein Verfahren zur Bewehrung einer Deckschicht des Bodens bereit, bei dem der obere Teil der Abdeckung aus einem vergießbaren selbsthärtenden Gemisch besteht, wie dies in Anspruch 1 beansprucht ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird mindestens ein Bewehrungsnetz zunächst auf der Tragfläche oder dem Fundament bzw. Untergrund des Bodens aufgebracht und anschließend wird eine leicht viskose vergießbare Bindeschicht aus einem selbsthärtenden Material einer ausreichenden Dicke und Dichte so aufgebracht, daß das Netz in der Schicht eingebettet oder eingeschlossen und von der Luft isoliert ist. Nach zumindest einer teilweisen Härtung dieser Bindeschicht wird ein vergießbares selbsthärtendes Gemisch zur Bildung des oberen Teils der Deckschicht aufgebracht und die so gebildete Deckschicht wird verdichtet. Vor Aufbringen der Deckschicht wird die bereits vorhandene Bindeschicht im allgemeinen nicht vorher komprimiert oder verdichtet.
• Die in Anspruch 1 definierte Bindeschicht ist so zusammengesetzt, daß sie sich bei Temperaturen von weniger als 80 ºC (z.B. bei 10 bis 25 ºC) vollständig ausbreiten kann, wodurch Unregelmäßigkeiten und Risse in der Untergrundfläche effektiv aufgefüllt werden. Gleichzeitig wird das Netz fest eingeschlossen und in einer dichten Schicht verankert, die auf diese Weise das Netz schützt und einem Eindringen von Wasser und damit der Möglichkeit der Unterspülung oder der Wegschwemmung entgegensteht.
• Die Zusammensetzung der beanspruchten Bindeschicht bildet natürlich ein wichtiges Element der Erfindung. Der obere Teil der Deckschicht ist eine (üblicherweise heiß aufgebrachte) Schicht aus Bitumenbeton, in der die Bindeschicht ein leicht viskoser Bitumenmörtel ist, der einen pulverförmigen mineralischen Füllstoff, scharfen Sand und möglicherweise Natursand und zerkleinertes Gestein enthält. Die Korngrößen in diesem Gemisch variieren zwischen 0 und 7 mm.
• Der zu bildende Mörtel besteht aus 100 Gewichtsteilen dieser mineralischen Granulatmasse gemischt mit 10 bis 18 Gewichtsteilen einer kationischen Bitumenemulsion und 1 bis 4 Gewichtsteilen eines Demulgators (Beschleuniger der Phasentrennung, wie z.B. Zement), der die allmähliche Abtrennung der Wasserphase vom Gemisch zu dessen Härtung bewirkt. Einer der beiden Teile des Beschleunigers ist normalerweise ausreichend. Die frisch hergestellte Bitumenemulsion enthält im allgemeinen etwa 60 % Bitumen und 40 % Wasser. Die Masse der Bindeschicht liegt zwischen 5 und 40 kg/m² der Untergrundfläche und vorzugsweise zwischen 8 und 20 kg/m². Die Bindeschicht kann ferner weniger als 5 Gew.-% fein verteilter Fasern aus Stahl, Polypropylen oder andere Verstärkungsfasern, wie z.B. 8 Gew.-% Dramix -Stahlfasern oder 1 Gew.-% von Duomix -Fasern aufweisen (Duomix und Dramix sind Marken der N.V. Bekaert S.A.).
• Zumindest ein Teil des scharfen Sandes, sowie des zerkleinerten Gesteins kann aus Kalkstein, Porphyr oder anderen Mineralien stammen. Der mineralische Füllstoff ist pulverförmig. Gemäß dem allgemein bekannten Nadeleindringtest kann die Härte des Bitumens zwischen beispielsweise 40 und 200 und vorzugsweise zwischen 70 und 150 gewählt werden.
• Der prozentuale Gewichtsanteil des Füllstoffpulvers (Größe der Pulverteilchen kleiner als 0,08 mm) zusammen mit den anderen Partikeln mit einer Korngröße von weniger als 2 mm (d.h. sie fallen durch ein Sieb mit Maschenöffnungen einer Fläche von 4 mm²) betragen höchstens 65 % der Gesamtmenge der Mineralpartikel in der Bindeschicht und vorzugsweise weniger als 50 %.
• Während der Abtrennung der Wasserphase bildet sich ein verbleibendes bituminöses Bindemittel zwischen den Mineralpartikeln. Die Bindeschicht ist zum Aufbringen der oberen Schicht ausreichend ausgehärtet, wenn der verbleibende bituminöse Bindemittelgehalt zwischen 6 und 18 Gew.-% der Bindeschicht und vorzugsweise zwischen 8 und 16 Gew.-% ist.
• Die Erfindung wird nun auf der Grundlage der beiliegenden Zeichnungen weiter erläutert.
• Fig. 1 zeigt in Perspektive einen Teil eines Bodenbereichs, in dem die Deckschicht, das Bewehrungsnetz und das Fundament dargestellt sind und
• Fig. 2 betrifft einen zugehörigen Querschnitt.
• Die in Fig. 1 dargestellte Deckschicht 1 enthält ein Bewehrungsnetz 5, das aus einem geflochtenem Stahldrahtnetz mit hexagonalen Maschen: "Mesh Track" besteht. Die hexagonalen Maschen werden durch unterbrochenes, wechselseitiges Zusammendrehen nebeneinanderliegender Längsdrähte gebildet, wobei Verstärkungselemente 7 in Form von Strängen in den zusammengedrehten Bereichen mit gleichmäßigem Abstand voneinander in Querrichtung verlaufend eingesetzt sind. Die Längsdrähte und die Stränge 7 bestehen vorzugsweise aus Stahldraht und die Drähte sind vorzugsweise galvanisiert. Die Längsdrähte können z.B. einen Nenndurchmesser von 2,45 mm aufweisen, während die Drähte der Dreidrahtstränge 7 einen Nenndurchmesser von 3 mm haben. Die Maschen können beispielsweise folgende Abmessungen aufweisen: 118 mm zwischen den zusammengedrehten Bereichen in der Längsrichtung und 80 mm zwischen zusammengedrehten Bereichen in der Querrichtung. Die Stränge 7 sind mit einem Abstand von 225 mm voneinander eingesetzt. Alle vorstehend angegebenen Abmessungen sind lediglich Beispiele. Das Bewehrungsnetz 5 kann auch mit Längselementen 8 versehen sein. Diese Elemente 8 können ebenfalls Stahldrähte oder Stahldrahtstränge sein; sie können ferner aus Bandstahl hergestellt sein. Die Elemente 7 und 8 können einander mit einem nahezu rechten Winkel kreuzen.
• Das Bewehrungsnetz 5 kann ferner aus Kunststoff oder aus kunststoffbeschichteten Stahldrähten hergestellt sein. Kunststoffmatten mit verstärkten Kreuzungspunkten, z.B. die Tensar- oder Hatelite-Arten (Markennamen) sind ebenfalls geeignet: Die Kreuzungspunkte sind hier somit dicker als die Verbindungssegmente des Netzes zwischen diesen Kreuzungspunkten.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden erläutert. Ein Bewehrungsnetz wird zunächst auf der Tragfläche des Bodenuntergrunds 2, z.B. einer Straße, ausgerollt, auf die eine obere Schicht 1 aufgebracht werden muß (s. Fig. 1). Um das Netz so eben und flach wie möglich zu machen, kann eine Walze oder ähnliche Einrichtung über dieses vor und zurückfahren. Dieser Untergrund 2 kann beispielsweise eine alte bestehende Straße sein.
• Gemäß der Erfindung wird nun das Gemisch für eine Bindeschicht 6 mit ausreichender Dicke über dem Netz 5 aufgebracht, so daß das Netz ausreichend in der Schicht 6 eingeschlossen ist. Das Maschenmuster des Netzes 5 soll vorzugsweise noch erkennbar sein, nachdem das Gemisch der Schicht 6 vergossen (und verteilt) ist.
• Nach einer ausreichenden Härtezeit, vorzugsweise mehreren Stunden, und ohne Verdichtung der Schicht 6, kann die obere Schicht 3, z.B. bituminöser Beton, aufgebracht werden Das Aufbringen der oberen Schicht 3 (Asphaltieren) verläuft ohne Probleme. Mit einer ausgewählten Zusammensetzung der Bindeschicht ist es vielleicht sogar möglich, eine Stunde nach Aufbringung der Schicht 6 mit dem Aufbringen der oberen Schicht zu beginnen.
• Es ist klar, daß durch Verwendung dieser Bindeschicht 6 zur Befestigung des Bewehrungsnetzes 5 die Kosten zur Befestigung des Netzes 5 erheblich gesenkt werden, was die Verwendung bei der Bewehrung von Asphalt äußerst attraktiv macht. Darüber hinaus können durch dieses Bewehrungsverfahren die Enddicken der aufzubringenden oberen Schicht 1 bis 2 cm kleiner als bei einer Netzbefestigung durch Haken oder Klammern gehalten werden. Dadurch kann gleichzeitig Material eingespart werden.
• Die Zusammensetzung der Bindeschicht 6 wird natürlich entsprechend der Art der Untergrundfläche, des einzubettenden Netzes 5 und der Zusammensetzung der oberen Schicht 3 gewählt. Es kann u.a. ratsam sein, z.B. 0,1 bis 0,2 kg/m² einer Bitumenemulsion im voraus auf die Untergrundfläche als Klebemittel für die Bindeschicht aufzubringen. Falls gewünscht, können Elastomere dem bituminösen Mörtel der Schicht 6 beigefügt werden, um dessen Elastizität und Stoßdämpfungsfähigkeit zu verbessern. Korrosionsverhinderer zum verbesserten Schutz der Drahtmaschen gegen Korrosion können ebenso zugemischt werden.
Beispiel
• Ein Stahldrahtnetz 5 vom Typ "Mesh Track" von N.V. Bekaert S.A. (mit der Konstruktion und den Maschenabmessungen gemäß Seite 5) wird auf einer sauber abgekratzten Betonstraße ausgerollt. Das Netz wird anschließend äußerst flach und sogar gegen die Straßenfläche gepreßt. Im Anschluß wird ein hauptsächlich auf Porphyr basierender Bitumenmörtel 6 als Bindeschicht in üblicher Weise aufgegossen, der eine Zusammensetzung von 15 Gewichtsteilen der Bitumenemulsion und 1 Gewichtsteil des Phasentrennungsbeschleunigers pro 100 Teilen des Granulats hat. Das Granulat besteht aus mindestens 50 Gew.% von Körnern in den Größen zwischen 2 und 7 mm (manchmal zwischen 2 und 4 mm), etwa 10 % Füllstoffpulver und der Rest Mineralkörner von Größen zwischen 0,08 mm und 2 mm. Das viskose gießbare oder fließfähige Gemisch wird auf eine Dicke von 5 bis 7 mm verteilt. Das bedeutet etwa 15 kg Bindeschichtmaterial pro m Straßenfläche. Das Netz wird dadurch vollständig von der Schicht 6 bedeckt und in dieser eingebettet, die nun für zumindestens 1 h unberührt bleibt, so daß das Wasser allmählich von der Schicht getrennt wird und verdunstet, was zu einer gehärteten Schicht 6 mit einer nahezu trockenen Oberfläche führt. Die Maschen des Netzes 5 sind durch die Bindemittelabdekkung noch erkennbar. Dies zeigt an, daß der Mörtel 6 noch ausreichend fließfähig ist, um durch und um die Drähte des "Mesh Track"-Netzes 5 einzudringen. Die Oberfläche der Schicht 6 ist somit leicht profiliert in dem gerippten Muster des "Mesh Track"-Netzes.
• Es ist bekannt, daß es bei der Asphaltbewehrung im Straßenbau ein kritischer Punkt ist, die Bewehrung während des Vergießens des Asphaltes (obere Schicht 3) unbeweglich und gut verankert zu halten. In der Praxis haben die Netze oft die Tendenz, sich zwischen dem vorderen bewegenden Gießbereich hinter dem Lastwagen und der unmittelbar nachfolgenden Verdichtungsmaschine lokal aufzuwölben. Es scheint jedoch, daß die gehärtete Bindeschicht 6 während des Aufbringens der oberen Asphaltschicht 3 erfindungsgemäß ausreichend stabil ist, um diese Tendenz zur Aufwölbung zu verhindern und die Maschen unbeweglich und flach zu halten. Es ist gleichzeitig ein Hinweis darauf, daß eine starke Bindung mit der Straßenoberfläche gewährleistet ist.
• Nun wird ein gewöhnlicher Bitumenbeton auf die Oberfläche der gehärteten Bindeschicht gegossen und zu einer Dicke von 4,5 cm ausgewalzt. Die Dicke der gesamten Abdeckung 1 (obere Schicht 3 plus Bindeschicht 6) ist somit gut 1 cm geringer als bei den traditionellen harten Asphaltschichten für harte/feste Straßenfundamente. Die etwas profilierte Oberfläche der Bindeschicht 6 fördert die mechanische Verankerung der Schicht 3 an der Schicht 6 und damit die Bewehrung der oberen Asphaltschicht 3 und verhindert eine unerwünschte horizontale Verschiebung dieser oberen Schicht unter dem Gewicht der Fahrzeuge. Falls gewünscht, kann ein dünner Film eines bituminösen Klebemittels auf die Bindeschicht aufgesprüht werden, bevor der Bitumenbeton aufgegossen wird, um eine weitere harte Bindung der zwei Schichten aneinander zu begünstigen.
• Die Erfindung ist auch für die Bewehrung von anderen Böden oder Flächen verwendbar, wie z.B. Industrieböden, Parkplätze, Landungsstege, Flughafenrollfelder usw., bei denen auf einen festen Untergrund eine Bindeschicht 6 mit einer vorstehend beschriebenen Zusammensetzung (und mit einer Dicke von z.B. 2 bis 3 cm) aufgebracht und durch ein Netz 5 verstärkt wird. Anschließend kann als obere Schicht 3 z.B. eine Zementbetonschicht aufgebracht und auf eine Dicke von 8 bis 15 cm verteilt werden, wobei evtl. eine geeignete Schicht eines Klebemittels zugefügt wird. Diese Zementbetonschicht kann beispielsweise Fasern oder Teile von Stahldrähten (Dramix-Marke) als Verstärkung enthalten (sog. Faserbeton).

Claims (14)

1. Verfahren zur Bewehrung einer Deckschicht (1) des Bodens (2), bei dem der obere Teil (3) der Schicht (1) aus einem gießbaren, selbsthärtenden Gemisch besteht und die Schicht (1) hergestellt wird durch:

a) Anordnen von mindestens einem Bewehrungsnetz (5) auf der Tragfläche oder dem Fundament (4) des Bodens und anschließend

b) Aufbringen einer Bindeschicht (6) aus einem selbsthärtenden Material mit ausreichender Dicke und Dichte, so daß das Netz (5) von der Schicht (6) umschlossen ist, und

c) Aufbringen des gießbaren, selbsthärtenden Gemischs zur Bildung des oberen Teils (3) der Deckschicht (1) und

d) Verdichten der so gebildeten Abdeckung, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzubringende Bindeschicht (6) ein leicht viskoser, fließfähiger Bitumenmörtel ist, der ein Gemisch von 10 bis 18 Gewichtsteilen einer kationischen Bitumenemulsion und 1 bis 4 Gewichtsteilen eines Demulgators mit 100 Gewichtsteilen eines mineralischen Granulats in Form eines pulverartigen Füllstoffs, scharfen Sand, ggf. natürlichem Sand und zerkleinerten Gesteinen enthält, wobei die Korngröße dieser Mineralteilchen zwischen 0 und 7 mm liegt, und wobei der Demulgator bewirkt, daß durch die Bildung eines verbleibenden bituminösen Bindemittels zwischen den Mineralteilchen die Wasserphase allmählich vom Mörtel in dem Härteprozeß getrennt wird und das Gemisch zur Bildung des oberen Teils (3) der Schicht (1) zumindest nach einer Teilhärtung dieser Bindeschicht (6) zur Verankerung des Netzes aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Gehalt des verbleibenden bituminösen Bindemittels im Bereich von 6 bis 18 Gew.-% der Bindeschicht nach dem Härten und vor dem Aufbringen der oberen Schicht (3) liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Menge der aufzubringenden Bindeschicht zwischen 5 und 40 kg/m² des Oberflächenbereichs des Fundaments liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Menge der aufzubringenden Bindeschicht zwischen 8 und 20 kg/m² des Oberflächenbereichs des Fundaments liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Querabmessung der Maschen des Netzes (5) mindestens der einfachen Durchschnittsdicke der größten festen Teile in dem oberen Teil (3) der Deckschicht beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Bewehrungsnetz (5) Stahldraht enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Bewehrungsgewebe ein Stahldrahtgeflecht ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Geflecht Bewehrungselemente (7) enthält, die in mehreren der Geflechtkreuzungspunkte quer verlaufen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Bewehrungselemente (7) Stränge aus Stahldraht sind.

10. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Bewehrungsgewebe ein Kunststoffnetz ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Menge der Mineralpartikel einer Dicke von weniger als 2 mm in dem anorganischen Granulat höchstens 65 Gew.-% dieses Granulats beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Menge der Partikel höchstens 50 Gew.-% beträgt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Bitumenmörtel der Bindeschicht (6) ferner ein Elastomer enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Korrosionsschutzmittel in die Bindeschicht (6) gemischt werden.