DE10126074A1

DE10126074A1 - Belagskonstruktion für Verkehrsflächen und Bauwerksoberflächen

Info

Publication number: DE10126074A1
Application number: DE10126074A
Authority: DE
Inventors: Josef Scherer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2003-01-23
Also published as: HUP0400602A2; CA2487868C; EP1509656A1; PL205947B1; US7052203B2; WO2003002821A1; CA2487868A1; CZ20033449A3; HRP20031038A2; US20050047863A1; PL373109A1

Abstract

Gattungsmerkmale der Erfindung: DOLLAR A Belagskonstruktion für Verkehrsflächen und Bauwerksoberflächen, umfassend einen auf dem Untergrund (UG) des Belages (B) angeordneten Unterbau (UB) sowie einen den letzteren überdeckenden und wenigstens teilweise aus Beton, insbesondere Asphaltbeton, bestehenden Oberbau (OB), wobei der Unterbau mindestens ein sich längs des Belages erstreckendes Gitterwerk (GW) mit einer Mehrzahl von unter Maschenbildung über Kreuz angeordneten Scharen (S1, S2) aus hochfesten Fasersträngen umfasst, die miteinander stoff- oder kraftschlüssig verbunden sind. DOLLAR A Erfindungsaufgabe: DOLLAR A Schaffung einer Belagskonstruktion, die unter Wahrung der Vorteile von hochfesten Faserstrukturen im Belagsunterbau eine Überwindung von Nachteilen ermöglicht, die mit dem Anhaften und Anheben bzw. Herausreißen oder Verschieben von flächendeckendem Fasermaterial verbunden sind. DOLLAR A Lösungsmerkmale der Erfindung: DOLLAR A Die Faserstränge sind für sich mit einer zäh-elastischen Verbindungsmasse getränkt und/oder umhüllt und durch diese Tränkung bzw. Umhüllung miteinander an ihren Kreuzungsstellen sowie mit dem Untergrund (UG) und mit dem Oberbau (OB) unmittelbar stoffschlüssig verbunden. Der Oberbau ist wenigstens abschnittsweise im Bereich der offenen Maschen-Innenräume (MI) des Gitterwerks (GW) mit dem Untergrund (UG) des Belags (B) stoff- und/oder formschlüssig verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Belagskonstruktion für Verkehrsflächen und Bauwerksoberflächen, die einen auf dem Untergrund des Belages angeordneten Unterbau sowie einen den letzteren überdeckenden und wenigstens teilweise aus Beton, insbesondere Asphaltbeton, bestehenden Oberbau aufweist. Dabei umfasst der Unterbau mindestens ein sich längs des Belages erstreckendes Gitterwerk mit einer Mehrzahl von unter Maschenbildung über Kreuz angeordneten Scharen aus hochfesten Faser-strängen, die miteinander stoff- oder kraftschlüssig verbunden sind. Die Erfindung umfasst auch spezielle Faserstrang-Gitterwerke als solche und Bauelemente für Belagskonstruktionen der vorgenannten Art.
Solche Belagskonstruktionen sind im Stand der Technik bekannt. Bei ihnen ist im Bereich der Gitterlücken des Unterbaues Wirrfasermaterial, also ein voluminöses Fasermaterial vorhanden, das eine flächendeckende Verbindung zwischen dem Untergrund und Oberbau bzw. dessen Fasersträngen und Deckschichten herstellen soll. In der Praxis kommt das Wirrfaservlies beim Einbringen des Gitterwerks mehr oder weniger weitgehend mit zähflüssigem Bitumen in Berührung und neigt beim Anwalzen wie auch bei zwischenzeitlichem Überfahren von Baustellenfahrzeugen zum Anhaften an der Walzen bzw. Fahrzeugrädern. Die Folge ist ein unerwünschtes Anheben und Verschieben, sogar ein Herausreissen des Wirrfasermaterials sowie unter Umständen auch des mit diesem verbundenen Gitterwerks.
Aufgabe der Erfindung ist daher zunächst die Schaffung einer Belagskonstruktion, die unter Wahrung der Vorteile von hochfesten Faserstrukturen im Belagsunterbau eine Überwindung der vorgenannten Nachteile ermöglicht, die mit dem Anhaften und Anheben bzw. Herausreissen oder Verschieben von flächendeckendem Fasermaterial verbunden sind. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Gattungsmerkmalen dadurch bestimmt, dass die Faserstränge des Gitterwerks für sich mit einer zäh-elastischen Verbindungsmasse getränkt und/oder umhüllt und durch diese Umhüllung bzw. Tränkung miteinander im Bereich ihrer Kreuzungsstellen sowie mit dem Untergrund und mit dem Oberbau unmittelbar stoffschlüssig verbunden sind, und dass der Oberbau wenigstens abschnittsweise im Bereich der offenen Maschen- Innenräume des Gitterwerks mit dem Untergrund des Belags stoff- und/oder formschlüssig verbunden ist.
Diese Lösung beruht auf der überrasschenden, jedoch praxisgestützten Erkenntnis, dass die für sich mit einer zäh-elastischen Verbindungsmasse getränkten und/oder umhüllten Faserstränge des Gitterwerks mit dem Untergrund einerseits und dem Oberbau andererseits einen ausreichend stabilen Verbund bilden, um die Biege-Zugspannungen eines hoch belasteten Belages aufzunehmen und die erforderliche Tragfähigkeit des Belages sicher zu stellen.
Besondere Bedeutung kommt im erfindungsgemässen Zusammenhang dem unmittelbaren und insgesamt grossflächigen Schubverbund zwischen Oberbau und Untergrund innerhalb der Maschen-Innenräume zu. Dieser Schubverbund kann stoff- und/oder formschlüssig mittels der jedenfalls im Bereich der Unterseite des Oberbaus in an sich üblicher Weise vorhandenen Bindemittel - insbesondere bituminösen Massen - rationell hergestellt werden.
Stoffschluss kann in diesem Zusammenhang durch Klebe- oder Haftwirkung der Verbindungsmasse gegenüber den betroffenen Festkörpern, Formschluss jedoch durch makroskopische oder mikroskopische Verzahnungswirkung gebildet werden.
Eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass in dem Gitterwerk mindestens zwei über Kreuz angeordnete Scharen aus hochfesten Fasersträngen mit wenigstens teilweise unterschiedlichen Zug-Emodulen vorgesehen sind. Dies ermöglicht eine Anpassung an jeweils vorgegebene Belastungsverhältnisse am Belag sowie eine Kostenersparnis hinsichtlich der Belagskomponenten. Insbesondere kommt für unter Bewegungslasten stehende Verkehrs-flächen eine Konstruktion in Betracht, bei der wenigstens eine Schar von Faserträngen mit relativ höherem Zug-Emodul spitzwinklig, insbesondere wenigstens annähernd längs einer Haupt-Lastbewegungsrichtung angeordnet ist. Damit lässt sich bei gegebener Tragfähigkeit oder Lebensdauer des Belags eine Optimierung in Bezug auf die Materialkosten erreichen. In Weiterbildung der Erfindung kann diesem Zweck insbesondere eine Gestaltung dienen, bei der in dem Gitterwerk mindestens zwei über Kreuz angeordnete Scharen aus hochfesten Fasersträngen, die in einer dieser Scharen wenigstens teilweise aus Glasfasern und in der anderen Schar wenigstens teilweise aus Carbonfasern bestehen.
Das erfindungsgemäss im Belag vorgesehene Gitterwerk mit über Kreuz angeordneten Scharen von hochfesten Fasersträngen von unterschiedlichen Zug-Emodulen stellt als Komponente ein selbständiges Handelserzeugnis dar, demgemäss entsprechend einem eigenen Anspruchsgegenstand. Dies gilt auch für die bereits in konstruktivem Zusammenhang erwähnte Anordnung von Glas- und Carbonfasern in einem Gitterwerk.
Anspruchsgegenstand ist des weiteren erfindungsgemäss ein vorgefertigtes Bauelement, bei dem an wenigstens einer Oberfläche des Gitterwerks bzw. der mit zäh-elastischer Verbindungsmasse getränkten und/oder umhüllten Faserstränge eine entfernbare, gegenüber der Verbindungsmasse nichthaftende und/oder nichtklebende und/oder abweisende Bedeckung, insbesondere eine entsprechenden Schicht, vorgesehen ist. Diese Weiterbildung der Erfindung hat erhebliche Bedeutung, indem sie ein Handelsprodukt in Form eines kompakten Rollenkörpers ermöglicht. Auch wird die Anbringung vor Ort durch einfaches Ausrollen erleichtert. Besonders fortschrittlich ist in diesem Zusammenhang eine Ausbildung der Bedeckung als thermisch entfernbare, insbesondere abbrennbare Folie. Das ergibt eine weitere Rationalisierung der Belagsarbeiten.
Nachstehend wird die Erfindung näher anhand eines in den Zeichungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 einen perspektivischen Teilschnitt eines erfindungsgemässen Strassenbelags in situ,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt eines erfindungsgemässen Strassenbelags gemäss der in Fig. 1 gekennzeichneten Schnittansicht II-II, jedoch mit im Schnittbereich bereits vorhandenem Oberbau,
Fig. 3 einen Vertikalschnitt eines Strassenbelags ähnlich Fig. 2, jedoch gemäss der in Fig. 1 gekennzeichneten Schnittansicht III-III, wiederum mit im Schnittbereich bereits vorhandenem Oberbau, und
Fig. 4 ein vorgefertigtes Belags-Bauelement gemäss der Erfindung in Form eines Rollenkörpers in Seitenansicht, und zwar in einem schematisch angedeuteten Einbauvorgang.
Die in Fig. 1 gezeigte Belagskonstruktion umfasst einen auf dem Untergrund UG des Belages B angeordneten Unterbau UB sowie einen den letzteren überdeckenden und wenigstens teilweise aus Beton, insbesondere Asphaltbeton, bestehenden Oberbau OB. Der Unterbau umfasst ein sich längs des Belages erstreckendes Gitterwerk GW mit einer Mehrzahl von unter Maschenbildung über Kreuz angeordneten Scharen S1, S2 aus hochfesten Fasersträngen FS. Letztere sind an den Kreuzungsstellen K miteinander stoff- oder kraftschlüssig verbunden. Die Faserstränge FS sind für sich mit einer zäh-elastischen, insbesondere bituminösen Verbindungsmasse getränkt und/oder umhüllt und dadurch miteinander an ihren Kreuzungsstellen sowie mit dem Untergrund UG und mit dem Oberbau OB unmittelbar stoffschlüssig verbunden. Der Oberbau ist im Bereich der offenen Maschen-Innenräume MI des Gitterwerks GW mit dem Untergrund UG des Belags B stoff- und/oder formschlüssig verbunden, und zwar insgesamt grossflächig.
Dabei ergibt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein besonderer technischer Fortschritt, wenn eine bis zur Schmelzflüssigkeit thermoplastische, insbesondere bituminöse, die Faserzwischenräume innerhalb der Faserstränge wenigstens teilweise füllende Verbindungsmasse eingesetzt wird.
Fig. 2 zeigt in dem Gitterwerk GW zwei über Kreuz angeordnete Scharen S1, S2 von hochfesten Fasersträngen FS mit flachrechteckigem Querschnitt, deren Flachseiten im wesentlichen parallel zum Untergrund angeordnet sind. Die im Schnitt gezeigten Kreuzungsstellen K1 und K2 lassen erkennen, dass es sich bei diesem Gitterwerk um eine Gewebestruktur handelt. An den Kreuzungsstellen sind die Faserstränge durch eine geeignete, gegebenenfalls auch eine aushärtende Verbindungsmasse VM stoff- bzw. Formschlüssig aneinander gesichert, so dass sich ein in beiden Richtungen zugkraftübertragender Unterbau UB im Verbund mit Untergrund und Oberbau ergibt.
Für die in diesem Gitterwerk über Kreuz angeordnete Scharen können erfindungsgemäss bevorzugt hochfeste Faserstränge mit wenigstens teilweise unterschiedlichen Zug-Emodulen vorgesehen werden. Damit lassen sich statisch und kostenbezogen optimale Konstruktionen definieren. Eine Schar von Fasersträngen mit relativ höherem Zug- Emodul wird dabei bevorzugt spitzwinklig, insbesondere wenigstens annähernd längs, zu einer Haupt-Lastbewegungsrichtung angeordnet. Der Zug-Emodul der zugsteiferen Faserstränge wird hier bevorzugt im Bereich zwischen 180 kN/mm² und 260 kN/mm² gewählt, der Zug- Emodul der zugweicheren Faserstränge im Bereich zwischen 60 kN/mm² und 80 kN/mm². Besonders hochwertige Konstruktionen ergeben sich, wenn in dem Gitterwerk mindestens zwei über Kreuz angeordnete Scharen aus hochfesten Fasersträngen vorgesehen werden, die in einer dieser Scharen wenigstens teilweise aus Glasfasern und in der anderen Schar wenigstens teilweise aus Carbonfasern bestehen.
Wichtig für eine optimale Systemauslegung sind auch die Abmessungen der Gittermaschen. Dazu haben sich folgende Richtgrössen als wertvoll erwiesen: Der Minimaldurchmesser der freien Maschen- Innenräume des Gitterwerks soll mindestens etwa 10 mm betragen, der Maximaldurchmesser jedoch höchstens etwa 80 mm, insbesondere höchstens etwa 50 mm. In Verbindung damit sollte der Maximaldurchmesser der Faserstränge 3 bis 10 mm, insbesondere bis etwa 5 mm, betragen.
Diese Angaben dienen auch einem zuverlässigen Durchgriff des noch verformbaren bzw. noch nicht ausgehärteten Oberbaues über die offenen Mascheninnenflächen des Gitterwerks zu Untergrund und damit einer endlich sicheren Befestigung des Oberbaues gegen Trenn- und Scher- sowie Biegebeanspruchungen.
Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemässes, als Wickel- oder Rollenkörper RK ausgebildetes Belags-Bauelement mit aneinander nicht haftenden Lagen aus Gitter-Flachmaterial. Dazu ist an wenigstens einer Oberfläche des Gitterwerks bzw. der mit zäh-elastischer Verbindungsmasse getränkten und/oder umhüllten Faserstränge eine entfernbare, gegenüber der Verbindungsmasse nichthaftende bzw. nichtklebende bzw. abweisende Bedeckung BD vorgesehen, insbesondere in Form einer entsprechenden Beschichtung. Erfindungsgemäss bevorzugt wird diese Beschichtung in Form einer thermisch entfernbaren, insbesondere abbrennbaren Folie ausgebildet ist. In Fig. 4 ist diesbezüglich schematisch eine Flammvorrichtung mit einem Brenner BR angedeutet. Wie durch Bewegungs- bzw. Arbeitsfortschrittspfeile veranschaulicht, ermöglicht diese Ausführung eine rationelle Verfahrensweise mit kontinuierlichem Arbeitsfortschritt. Eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung bezüglich des Bauelementes besteht in diesem Zusammenhang darin, dass an einer Oberfläche des Gitterwerks eine entfernbare Bedeckung BD der vorgenannten Art und an der anderen Oberfläche eine gegenüber der Verbindungsmasse VM nichthaftende, nichtklebende oder abweisende Granulatbeschichtung GS vorgesehen ist.

Claims

1. Belagskonstruktion für Verkehrsflächen und Bauwerksoberflächen, umfassend einen auf dem Untergrund (UG) des Belages (B) angeordneten Unterbau (UB) sowie einen den letzteren überdeckenden und wenigstens teilweise aus Beton, insbesondere Asphaltbeton, bestehenden Oberbau (OB), wobei der Unterbau mindestens ein sich längs des Belages erstreckendes Gitterwerk (GW) mit einer Mehrzahl von unter Maschenbildung über Kreuz angeordneten Scharen (S1, S2) aus hochfesten Fasersträngen (FS) umfasst, die miteinander stoff- oder kraftschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge (FS) für sich mit einer zäh-elastischen Verbindungsmasse getränkt und/oder umhüllt und durch diese Tränkung bzw. Umhüllung miteinander an ihren Kreuzungsstellen sowie mit dem Untergrund (UG) und mit dem Oberbau (OB) unmittelbar stoffschlüssig verbunden sind, und dass der Oberbau wenigstens abschnittsweise im Bereich der offenen Maschen-Innenräume (MI) des Gitterwerks (GW) mit dem Untergrund (UG) des Belags (B) stoff- und/oder formschlüssig verbunden ist.

2. Belagskonstruktion nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine bis zur Schmelzflüssigkeit thermoplastische, insbesondere bituminöse, die Faserzwischenräume innerhalb der Faserstränge (FS) wenigstens teilweise füllende Verbindungsmasse.

3. Belagskonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gitterwerk (GW) mindestens zwei über Kreuz angeordnete Scharen (S1, S2) von hochfesten Fasersträngen mit wenigstens teilweise flach-rechteckigem Querschnitt vorgesehen sind, die mit ihrer Flachseite wenigstens annähernd parallel zum Untergrund angeordnet sind.

4. Belagskonstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterwerk eine Gewebestruktur aufweist.

5. Belagskonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gitterwerk (GW) mindestens zwei über Kreuz angeordnete Scharen (S1, S2) von hochfesten Fasersträngen mit wenigstens teilweise unterschiedlichen Zug-Emodulen vorgesehen sind.

6. Belagskonstruktion nach Anspruch 5, für unter Bewegungslasten stehende Verkehrsflächen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schar von Fasersträngen mit relativ höherem Zug-Emodul spitzwinklig, insbesondere wenigstens annähernd längs, zu einer Haupt-Lastbewegungsrichtung angeordnet ist.

7. Belagskonstruktion nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zug-Emodul der zugsteiferen Faserstränge im Bereich zwischen 180 kN/mm² und 260 kN/mm² liegt.

8. Belagskonstruktion nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zug-Emodul der zugweicheren Faserstränge im Bereich zwischen 60 kN/mm² und 80 kN/mm² liegt.

9. Belagskonstruktion nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gitterwerk (GW) mindestens zwei über Kreuz angeordnete Scharen (S1, S2) aus hochfesten Fasersträngen, die in einer dieser Scharen wenigstens teilweise aus Glasfasern und in der anderen Schar wenigstens teilweise aus Carbonfasern bestehen.

10. Belagskonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimaldurchmesser der freien Maschen-Innenräume des Gitterwerks (GW) mindestens etwa 10 mm beträgt.

11. Belagskonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximaldurchmesser der freien Mascheninnenräume des Gitterwerks (GW) höchstens etwa 80 mm, insbesondere höchstens etwa 50 mm, beträgt.

12. Belagskonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximaldurchmesser der Faserstränge 3 bis 10 mm, insbesondere bis etwa 5 mm, beträgt.

13. Faserstrang-Gitterwerk für Beläge und Verstärkungen von Verkehrsflächen und Bauwerken, insbesondere für Belagskonstruktionen nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere auch für in situ herzustellende sowie vorgefertigte Faserlaminate mit Kunstharzmatrix, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gitterwerk mindestens zwei über Kreuz angeordnete Scharen aus hochfesten Fasersträngen mit wenigstens teilweise unterschiedlichen Zug-Emodulen vorgesehen sind.

14. Gitterwerk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasersträngen in mindestens einer ersten Schar wenigstens teilweise aus Glasfasern und in mindestens einer zweiten, zu der ersten kreuzend angeordneten Schar wenigstens teilweise aus Carbonfasern bestehen.

15. Belagskonstruktion nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gitterwerk (GW) mindestens zwei über Kreuz angeordnete Scharen (S1, S2) von hochfesten Fasersträngen mit wenigstens teilweise flach-rechteckigem Querschnitt vorgesehen sind, die mit ihrer Flachseite wenigstens annähernd parallel zum Untergrund angeordnet sind.

16. Belagskonstruktion nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterwerk eine Gewebestruktur aufweist.

17. Vorgefertigtes Bauelement für eine Belagskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer Oberfläche des Gitterwerks (GW) oder der mit zäh-elastischer Verbindungsmasse getränkten und/oder umhüllten Faserstränge (FS) eine entfernbare, gegenüber der Verbindungsmasse nichthaftende und/oder nichtklebende und/oder abweisende Bedeckung (BD), insbesondere eine entsprechenden Schicht, vorgesehen ist.

18. Bauelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedeckung (BD) als thermisch entfernbare, insbesondere abbrennbare Folie ausgebildet ist.

19. Bauelement nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Oberfläche des Gitterwerks (GW) eine entfernbare, Bedeckung (BD) und an der anderen Oberfläche eine gegenüber der Verbindungsmasse nichthaftende und/oder nichtklebende und/oder abweisende Granulatbeschichtung (GS) vorgesehen ist.

20. Bauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Wickel- oder Rollenkörper (RK) mit aneinander nicht haltenden Lagen aus Flachmaterial.