Wasserdurchlässige Deckschicht für Kanalwandungen
Die Erfindung betrifft eine wasserdurchlässige Deckschicht aus Asphaltbeton für Kanalwandungen, insbesondere von mit Schiffen befahrenen Kanälen, bei der mineralische Stoffe abgestufter Körnung mit Bitumen versetzt und gebunden sind.
In letzter Zeit werden immer mehr bituminöse Decken zur Dichtung von Staudämmen, Speicherbecken und vor allem auch für Schiffahrtskanäle verwendet. Diese Dekken bestehen aus einem Asphaltbeton, der aus abgestuftem Mineral verschiedener Körnungen und Bitumen zusammengesetzt ist. Diese Masse ergibt einen Beton, dessen Plastizität man verschieden einstellen kann, je nachdem man weicheres oder härteres Bitumen verwendet.
Handelt es sich hauptsächlich um Böschungsflächen.
wird das Bitumen so gewählt, dass ein Ablaufen bei Erwärmung durch Sonnenbestrahlung unterbleibt.
Nach diesem Verfahren sind bisher viele Kanäle ausgeführt worden, zahlreiche Staudämme wurden so gedichtet und die grösseren Speicherbecken mit dichtem Asphaltbeton ausgelegt.
Wie erwähnt, werden auch Kanäle zum grossen Teil durch Asphaltdecken gedichtet. Diese Dichtungsdecken bieten gleichzeitig, wenn sie bis an die Oberfläche des Kanals gelegt werden, einen Schutz gegen das Ausspülen der Ufer.
Nachdem sich nun in der Binnenschiffahrt in den letzten Jahrzehnten eine völlige Umstellung des Antriebes der Schiffe ergeben hat, müssen Kanalstrecken, die bisher nur durch Schüttsteine gegen Wellenschlag gesichert waren, ebenfalls mit bituminösen Schichten überzogen werden, die das Ausspülen des Bodens verhindern. Früher waren die Kanäle im allgemeinen durch Schleppkähne befahren. Zur Zeit beherrschen aber die Selbstfahrer, also Kähne mit eigenem Antrieb, den Verkehr. Sie fahren schneller, geben höhere Bugwellen und verursachen Schraubenwasser. In allerjüngster Zeit kommen dazu Schubschiffe, die durch ihren grossen Querschnitt die Kanäle noch belasten.
Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, auch Strecken, die normalerweise nicht gedichtet werden, mit Schichten oder Decken zu überziehen, die das Abspülen der Ufer verhindern, andererseits aber das Wasser durchtreten lassen, d.h., es müssen undichte Asphaltdecken hergestellt werden.
Es ist verhältnismässig leicht, einen dichten Asphaltbeton herzustellen, der völlig wasserundurchlässig ist und gleichzeitig die Uferböschung gegen Ausschwemmung schützt. Ferner ist dichter Asphaltbeton äusserst witterungsbeständig und hat sich deshalb eingeführt.
Bei Kanalstrecken, in denen das Grundwasser höher steht als der Kanalwasserspiegel, besteht die Gefahr, dass das Grundwasser eine dichte Asphaltschicht bei entsprechend hohem Überdruck von den Böschungen und der Sohle abhebt. Es ist deshalb wünschenswert, Asphaltdecken zu bauen, die dem Wasser die Möglichkeit des Durchtritts geben, also die undicht sind. Steigt aus irgendwelchen Gründen der Wasserspiegel ausserhalb des Kanals, so kann sich bei Ausbildung einer entsprechenden Sickerlinie das Grundwasser in den Kanal ergiessen, ohne dass ein entsprechender Überdruck hinter der Asphaltdecke steht. Diese Sickerlinie hängt weitgehend von der Durchlässigkeit des Bodens ab, und entsprechend durchlässig muss auch die Asphaltdecke sein.
Vielfach ist es auch nötig, dass landwirtschaftlich bearbeitete Flächen zum Kanal hin entwässern können, dass also der Grundwasserspiegel, der sich ausserhalb des Kanals irgendwie hoch ein spielt, dadurch in seiner Höhe gehalten wird, dass zu hohe Niederschläge oder Überschwemmungen an Flüssen in der Nähe des Kanals ihr Wasser in diesen abführen können.
Nun ist es ohne weiteres möglich, undichte Asphaltdecken herzustellen, indem entsprechend grobes Gestein mit Bitumen umhüllt und eingewalzt wird. Es entstehen dadurch in der Decke Hohlräume, durch die das Wasser durchtreten kann, da das Gestein nur an den Berührungsflächen der einzelnen Körner, z.B. Schotter, miteinander verbunden ist. Zwei Punkte sprechen aber dagegen, mit derartigen Decken zu arbeiten:
1. Wenn das Mineral, aus dem der Asphaltbeton aufgebaut ist, sehr grob ist, so werden durch die Wellenbewegung, die die Schiffe erzeugen, unter Umständen Sand, Humus oder irgendwelche Bestandteile, die feiner sind als die Hohlräume und Durchgänge im Asphalt beton, -herausgezogen, und dadurch besteht die Gefahr, dass die Asphaltschutzdecke zusammenbricht.
2. Es besteht für sehr offene Asphaltbetondecken ferner die grosse Gefahr, dass bei länger anhaltender Frostperiode das Wasser in diesen Decken gefriert und dass dann bei Absinken des Kanalwasserspiegels aus irgendeinem Grund oder bei der Räumung des Kanals durch Eisbrecher die Schollen, die in den Asphaltbeton hineinragen, diesen mit wegreissen.
Es besteht somit die Notwendigkeit, ein verhältnismässig feinkörniges Material zum Aufbau des Asphaltbetons für den vorgenannten Zweck zu verwenden.
Es hat sich gezeigt, dass derartig feinkörnig aufgebaute, undichte Asphaltdecken zwar den Anforderungen hinsichtlich der Vermeidung einer Ausspülung der Uferböschungen und auch in bezug auf eine Eisgefährdung genügen, dass aber ihre Wasserdurchlässigkeit unbefriedigend ist.
Mit der vorliegenden Erfindung soll demgemäss die Aufgabe gelöst werden, eine Deckschicht für Kanalwandungen zu schaffen, die auch den bisher noch nicht erreichten Anforderungen hinsichtlich ihrer Wasserdurchlässigkeit genügt.
Die Aufgabe ist nach der Erfindung mit einer Deckschicht gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das bituminöse Bindemittel, das im Verhältnis von < 1 den mineralischen Stoffen zugemischt ist, etwa 2 - 7% Additive in Form niedrigpolymeren Materials enthält, wobei der Kornanteil der Grösse 2 2 mm der mineralischen Stoffe mindestens etwa 65%beträgt.
Eine derart zusammengesetzte Deckschicht gewährleistet überraschenderweise einen beachtlich höheren Wasserdurchtritt als eine in etwa vergleichbarem Material ausgeführte, die nicht die erfindungsgemäss zugesetzten Additive enthält. Beispielsweise lässt ein Asphaltboden in einer Stärke von 15 cm mit normalem Bitumen aufgebaut und einem Hohlraumgehalt von ca. 14,0 Vol.-% eine Wassermenge von 860 Liter/m3/Std. durch. Gibt man dem Bindemittel in einem Prozentsatz von etwa 2- 7% Additive zu, so erhöht sich der Wasserdurchtritt auf 2180 Liter/m2/Std.
In einer praktischen Ausführungsform ist ein niedrig polymeres Material als Additive benutzt. das eine Dichte von ca. 0,88 g/cm3 bei 200C hatte und eine Viskosität von etwa 300 E bei 990C. Für den Effekt der dabei erreichten höheren Wasserdurchlässigkeit kann nur vermutet werden, dass dieser durch eine Herabsetzung der Oberflächenspannung in der Deckschicht erreicht wird.
Ferner hat sich gezeigt, dass auch durch die Kornform eine Einflussnahme auf die Durchlässigkeit in Verbindung mit den genannten Additiven erreicht werden kann. So kann Rundkorn günstigere Ergebnisse liefern als kantiges Gestein.
Mit der erfindungsgemässen Deckschicht können in Kanälen oder auf Dämmen Schutzschichten aufgebracht werden, die vorteilhaft eine erhebliche Menge Wasser durchtreten lassen, ohne dass Sand oder feines Korn durch die Decke treten können und ohne dass die Gefahr der Zerstörung durch Frost besteht.
A usfürnngsbeispiele
Bei Aufbereitung von 1,0 t Mischgut, bestehend aus Rundkorn 2 /12,5 mm = 69,0 GT Sandkorn 0,09 / 2,0 mm = 28,6 GT Füller = 0,09 mm = 2,4 GT
100,0 GT ohne Additiv, aber mit Normenbitumen mit einem Erweichungspunkt nach Ring und Kugel von 570 C = 4,0 GT erhält man in der Praxis in verdichtetem Zustand eine Befestigung mit einem Hohlraumgehalt von 14,0 Vol.-%, deren Wasserdurchlässigkeit bei einem Überdruck von 80 mm WS 860 Liter/m2/Std. beträgt.
Setzt man demgegenüber beispielsweise Polymere der genannten Art mit einer Viskosität von 300 E bei 990C dem Bindemittel zu, ergibt sich nachfolgende Zusammensetzung: Rundkorn 2 /12,5 mm = 69,0 GT Sandkorn 0,09 / 2,0 mm = 28,6 GT Füller = 0,09 mm = 2,4 GT
100,0 GT Normenbitumen enthaltend 4,0 Gew.-'XO Additive = 4,0 GT Unter gleichen Bedingungen im Körnungsverlauf, der Lagerungsdichte und dem Hohlraumgehalt ergibt sich für die Praxis eine Befestigung, deren Wasserdurchlässigkeit bei einem Überdruck von 80 mm WS 2180 Liter/ m2/Std. beträgt.