DE19612074A1 - Mobile Vorrichtung zur Verbesserung von Bodenmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mobile Vorrichtung zur Verbesserung von Bodenmaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein übliches und vielfach angewendetes Verfahren der Bo­ denverbesserung besteht darin, lagenweise eingebauten Bo­ den durch Einfräsen von Bindemitteln wie Kalk, Flugasche, Zement usw. oder durch Zumischen von Sand, Kiessand, Brechkorn, Recycling Material usw. zu verbessern. Die ver­ bessernde Wirkung beruht bei der Zugabe von Bindemitteln in der Bindung von Porenwasser und in der Veränderung der Struktur und der Eigenschaften des Bodens, insbesondere in Hinsicht auf die Verdichtbarkeit und Einbaufähigkeit. Bei der Zumischung von Sand kann eine verbessernde Wirkung da­ durch erreicht werden, daß der mittlere Wassergehalt des Bodengemisches herabgesetzt wird, eine stützende Wirkung des zugemischten Korns und eine günstige Bodenstruktur entsteht.

Bei der bekannten Bodenverbesserung wird in folgender Weise vorgegangen: Der Boden wird an der Einbaustelle in der Lagenstärke eingebaut, anschließend wird mit Hilfe einer Fräsvorrichtung, die an einem Raupenfahrzeug ange­ baut sein kann, der Boden bis zu einer vorgegebenen Tiefe gefräst und gemischt. Der Rotor des Fräswerkzeugs wirkt entgegen der Fahrtrichtung von unten nach oben. Eine opti­ male Misch- und Zerkleinerungswirkung mit Hilfe der Fräs­ vorrichtung wird erreicht, wenn der eingebaute Boden vor dem Fräsgang verdichtet wird. Diese Verdichtung kann zum Beispiel dadurch erfolgen, daß die Kippe systematisch Spur an Spur von den beladenen Dumpern überfahren wird und der Boden durch die knetende und walkende Wirkung der Nieder­ druckreifen nahezu optimal verdichtet wird. Die Tiefenwir­ kung begrenzt sich jedoch auf etwa 50 cm bei bindigen Böden. Selbst mit schweren Stammfußrüttelwalzen läßt sich darunter keine wirksame Verdichtung erreichen. Ist der Boden nicht ausreichend verdichtet und in sich nicht sta­ bil, wird der Boden in Klumpen und Schollen von der Fräse hochgerissen, ohne daß eine ausreichende Zerstückelung und Zerkleinerung des Bodens erreicht wird.

Eine ungenügende Zerkleinerung des Materials kann auch da­ durch eintreten, daß der Fräsrotor mit reduzierter Dreh­ zahl gefahren werden muß, weil in dem aufzufräsenden Mate­ rial Steine enthalten sind, die bei höherer Drehzahl zu überproportionalem Verschleiß und Bruch eines Fräsrotors führen würden. Eine optimale Zerkleinerung, Vermischung und Vergleichmäßigung ist andererseits maßgeblich und ent­ scheidend für die Bodenverbesserung bei möglichst gering zu dosierender Zugabe von Bindemitteln oder Kornverbesse­ rungsmaterial. Ist eine optimale Zerkleinerung des Bodens in einem Fräsgang nicht erreichbar, muß notwendigerweise ein zweiter Fräsgang durchgeführt werden. In diesem Fall ist es zweckmäßig, den ersten Fräsgang ohne Zusatz von Bindemittel auszuführen und erst vor zweiten Fräsgang das Bindemittel auszustreuen.

Das bekannte Verfahren ist mit einigen Nachteilen behaftet. Die bisherige Ausführung erfordert große Einbauflächen. Auf einem ersten Teilbereich wird der Boden lagenweise eingebaut und verdichtet. In einem zweiten Teilbereich wird das Bindemittel ausgestreut. In einem dritten Teilbe­ reich wird gefräst und in einem vierten Teilbereich wird der gefräste Boden verdichtet, planiert und die Oberfläche mit einer Glattwalze geschlossen.

Die einzelnen Teilflächen werden wechselweise bearbeitet, so daß insgesamt große Flächen bearbeitet und befahren werden müssen. Dieser Umstand erhöht die Witterungsemp­ findlichkeit und erschwert die Wiederaufnahme der Arbeiten nach Regenfällen.

Es müssen zwangsläufig Schüttflächen von den Dumpern über­ fahren werden, die noch nicht verbessert und verdichtet worden sind. Dies kann bei sehr weichem, nassen Boden dazu führen, daß das Arbeitsprinzip dahingehen umgestellt wer­ den muß, daß der Bodentransport und der Bodeneinbau von schon verbesserten und verdichteten Einbauflächen aus er­ folgen muß. Das bedeutet, daß der Bodeneinbau von der dem Einschnitt- oder Abbaubereich am entferntesten liegenden Stelle her erfolgen muß und die Einbaufläche dann in Rich­ tung auf den Abtragbereich vorgezogen, stabilisiert und verdichtet werden muß. Dies führt zu einer zusätzlichen Einengung und Abhängigkeit bei der Ausführung.

Nachteilig ist ferner, daß Bindemittel, zum Beispiel Kalk, auf offenen Flächen ausgestreut werden muß. Es kommt daher zu Verlusten an Bindemittel durch Verwehen und zu einer Staubbelastung benachbarter Flächen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verbesserung von Bodenmaterial zu schaffen, bei der die Bodenverbesserung im Abtragbereich vor sich gehen kann bei gleichzeitiger Einsparung von Zusatzmitteln.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung findet eine zweistu­ fige Behandlung des zu verbessernden Bodenmaterials statt. In einer ersten Stufe erfolgt eine Vorsortierung und Zer­ kleinerung mit Hilfe eines "Mehrwellensortierers und -zer­ kleinerers". Dieser besteht aus Paaren von parallel zuein­ ander angeordneten Walzen, wobei eine Walze eines Paares eine schraubenlinienförmige Vertiefung am Umfang aufweist. Durch die drehend angetriebenen Walzen wird das oberhalb der Walzen aufgegebene Material durch den Walzenspalt hin­ durchgepreßt und zerkleinert. Größere feste Stoffe, zum Beispiel Steine, werden durch die schraubenlinienförmige Umfangsvertiefung zur Seite abgefördert.

Das bereits zerkleinerte und von größeren Steinen befreite Bodenmaterial gelangt auf eine Fördervorrichtung, welche das Material zum Fräsrotor transportiert. Dieser weist eine Fräswalze in einem Gehäuse auf, welche das angeför­ derte Material erfaßt und bei relativ hoher Drehzahl auf­ lockert, zerkleinert und mischt. Das auf diese Weise auf­ bereitete Material wird mit Hilfe eines Förderbandes oder dergleichen abgesetzt.

Die beschriebenen Teile zur Bearbeitung des Bodens sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung Teile einer mobilen Einheit, die vorzugsweise ein Kettenfahrwerk aufweist. Die Teile sind vorzugsweise auf einem Oberwagen angeordnet, der um eine vertikale Achse schwenkbar auf dem Rahmen des Fahrwerks angeordnet ist.

Wie schon erwähnt, kann dem zu verbessernden Material ein Zusatzstoff zugeführt werden, beispielsweise ein geeigne­ tes Bindemittel, wie Kalk oder Zement oder ein bituminöses Bindemittel. Zu Verdichtungszwecken können auch Bentonite zugesetzt werden. Ferner kann Flugasche oder es können hy­ draulische Bindemittel zugesetzt werden. Die Zusatzstoffe werden nach einer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßi­ gerweise in das geschlossene Gehäuse des Fräsrotors ein­ getragen. Dort findet eine gründliche Vermischung des Zusatzstoffes mit dem aufbereiteten Boden statt, ohne daß Teile des Zusatzstoffes verloren gehen. Auch eine Staubbe­ lastung ist dadurch ausgeschlossen.

Der Fräsrotor bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann hochtourig gefahren werden, wobei das zu mischende und zu zerkleinernde Material bereits vorzerkleinert ist und grö­ ßere Steine aussortiert wurden. Die Zuführung des vorzer­ kleinerten Bodens zum Fräsrotor erfolgt gemäß einer Ausge­ staltung der Erfindung mit Hilfe eines Plattenbandes, oberhalb dessen ein Abdeckgehäuse angeordnet ist zur Bil­ dung eines Kanals. Der Fräsrotor kann den zwischen Plat­ tenband und Abdeckblech gebildeten Materialstrang abfräsen. Durch das Abfräsen bei hoher Rotordrehzahl und entspre­ chend hoher Umfangsgeschwindigkeit wird eine optimale Zer­ kleinerung und Vergleichmäßigung des Bodens erreicht. Das Zusatzmittel kann in exakter Dosierung und bestmöglicher Gleichmäßigkeit in dem Gehäuse des Fräsrotors dem darin befindlichen Bodenmaterial zugeführt werden.

Wie erwähnt, wird das aufbereitete Material über ein Ab­ setzband auf eine Halde gesetzt. Das aufbereitete Material wird also in lockerster Lagerung mit großem Hohlraumanteil abgelagert. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Abdun­ stung von Feuchtigkeit und damit die Austrocknung ver­ stärkt wird, da eine erheblich verbesserte Belüftung er­ reicht wird.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Bo­ denaufbereitung von dem eigentlichen Erdbau, d. h. dem Ab­ trag, dem Transport und dem Einbau des Bodens entkoppelt werden. Die Bodenaufbereitung kann mit entsprechendem zeitlichen Vorlauf erfolgen, so daß die Abtrocknung des aufgesetzten Bodens und die Reaktion von Bindemittel abge­ wartet werden kann. Der Erdbau erfolgt danach mit dem ver­ besserten Boden, der sich besser einbauen und verdichten läßt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen nä­ her erläutert.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine Vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in Seitenansicht das Konzept der Bodenaufbe­ reitung mittels Hilfe der erfindungsgemäßen Vor­ richtung.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Darstellung nach Fig. 3.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung 10 weist einen Oberwagen 12 und einen Unterwagen 14 auf. Der Unterwagen 14 weist ein Kettenlaufwerk 16 auf. Der Ober­ wagen 12 ist um eine vertikale Achse auf dem Unterwagen 14 schwenkbar, wie durch Doppelpfeil 18 in Fig. 2 angedeutet.

Der Oberwagen weist einen Rahmen 20 auf, der einen Mehr­ wellenzerkleinerer 22 trägt, oberhalb dessen ein Aufgabe­ trichter 24 angeordnet ist. In Fig. 2 ist zu erkennen, daß der Mehrwellenzerkleinerer 22 aus drei Paaren von Walzen besteht, die parallel in relativ engem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Wellen 26 der Walzen sind zum Bei­ spiel mit Kettenrädern 28 versehen zum Antrieb über eine nicht gezeigte Kette. Eine Walze 30 eines Paars der Walzen ist jeweils mit einer schraubenlinienförmigen Vertiefung 32 am Umfang versehen. Die andere Walze 34 eines Paars weist achsparallele Vertiefungen am Umfang auf.

Unterhalb des Walzenzerkleinerers 22 ist ein Plattenband­ förderer 36 angeordnet, der das vom Zerkleinerer 22 herab­ fallende Material schräg nach oben fördert. Oberhalb des oberen Trumms des Plattenbandes ist eine haubenförmige Abdeckung 38 angeordnet. Das Abgabeende des Plattenband­ förderers 36 mündet bei 40 im Gehäuse 42 einer Fräsvor­ richtung 44, in der ein Fräsrotor 46 um eine horizontale Achse drehbar gelagert und mit Hilfe eines nicht gezeigten Antriebsmotors angetrieben ist. Der Antrieb erfolgt zum Beispiel über einen Hydraulikmotor. Der Fräsrotor 46 weist am Umfang geeignete Zerkleinerungswerkzeuge auf, wie sie an sich bekannt sind. Das Gehäuse 42 ist nach unten geöff­ net zum Austrag des aus dem Gehäuse 42 austretenden Mate­ rials auf dem Aufgabebereich eines normalen Förderbandes 48. Das Förderband 48 kann in seinem Anstellwinkel verän­ dert werden.

Die Drehrichtung des Rotors 46 ist so, daß das Material von dem zwischen Plattenband und Abdeckung 38 gebildeten sich vorwärts bewegenden Strang von unten nach oben abge­ fräst wird. Bei diesem Vorgang wird das bereits vorzer­ kleinerte Material weiter zerkleinert und gemischt.

Bei der Bodenaufbereitung, wie diese anhand der Fig. 3 und 4 näher dargestellt ist, wird mit Hilfe eines Baggers 50 im Einschnittbereich aufzubereitendes Material entnom­ men und über den Aufgabetrichter 24 der Vorrichtung 10 zu­ geführt. Das Material wird vorzerkleinert und vorgemischt, wobei größere Steine und andere Teile seitlich mit Hilfe der Walzen 30 abgeführt werden. Das zerkleinerte und vor­ gemischte Material gelangt auf den Plattenbandförderer 36 und wird von dort dem Fräsrotor 42 zugeführt, der es wei­ ter zerkleinert. Außerdem wird in das Gehäuse 44 ein Zu­ satzstoff eingetragen, beispielsweise ein Bindemittel oder dergleichen, das wirksam zugemischt wird. Die Zufuhr des Bindemittels erfolgt zum Beispiel von einem Silofahrzeug 52.

Das verbesserte Material wird auf eine Halde 54 abgesetzt und kann dann mit Hilfe von Fahrzeugen 56 zur Einbaustelle transportiert werden, wie rechts in Fig. 3 und 4 darge­ stellt. Anschließend kann es dann mit Hilfe von Planier­ fahrzeugen 58 eingebaut und mit Hilfe von Walzenfahrzeugen 60 verdichtet werden.

Nur der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, daß das Profil der Darstellung nach den Fig. 3 und 4 links von Fig. 4 zu erkennen ist.

Wie zu erkennen, wird der aufbereitete Boden in verbesser­ tem Zustand aufgenommen, transportiert und ohne weitere Arbeitsgänge eingebaut. Der Einbau kann mithin auf kurzen Einbauabschnitten in schräggestellten Lagen erfolgen. Dies vermindert die Witterungsabhängigkeit. Niederschläge kön­ nen nicht in das Material eindringen, da es alles Oberflä­ chenwasser unmittelbar ableitet. Die Oberflächen können nach kurzer Ablüftzeit überkippt und überbaut werden. Der Einbau erfolgt wie mit einem normalen einbaufähigen Boden. Die Verwendung des beschriebenen Gerätes ist u. a. für den Straßenbau, den Bau von Dämmen, den Bau von Dichtungs­ schichten, der Immobilisierung von Boden oder dergleichen gedacht. Andere Anwendungszwecke sind denkbar.

Claims (6)

1. Mobile Vorrichtung zur Verbesserung von Bodenmaterial zwecks Einbau in Erdbauwerken oder dergleichen, mit einer auf einer mobilen Einheit angeordneten Fräsvor­ richtung, die einen motorisch angetriebenen, Fräsele­ mente aufweisenden Rotor in einem Gehäuse enthält, der das Material auf der sich aufwärts bewegenden Seite des Rotors zugeführt wird zur Zerkleinerung und Auflocke­ rung des Bodenmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsvorrichtung (44) am Ende einer Fördervorrich­ tung (36) angeordnet ist, deren Aufgabeende unterhalb eines Mehrwellensortierers und -zerkleinerers (22) an­ geordnet ist, der Paare von parallel und in engem Ab­ stand voneinander angeordneten motorisch antreibbaren Walzen aus hartem Material aufweist, wobei eine Walze (30) eines Paares eine schraubenlinienförmige Vertie­ fung (32) aufweist, oberhalb des Sortierers und Zer­ kleinerers (22) ein Aufgabetrichter (24) angeordnet ist und unterhalb der Fräsvorrichtung (44) das Aufgabeende eines Förderbandes (48) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sortierer und Zerkleinerer (22), Fördervorrichtung (36), Fräsvorrichtung (46) und Förderband (48) Teile der mobilen Einheit (10) sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mobile Einheit (10) ein Kettenfahrwerk (16) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile auf einem Aufbau oder Oberwagen (12) angeordnet sind, der um eine vertikale Achse schwenkbar auf dem Rahmen des Fahrwerks (16) bzw. Unterwagen (14) gelagert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung (36) einen Plattenbandförderer aufweist, oberhalb des Plattenband­ förderers ein Abdeckgehäuse (38) angeordnet ist zur Bildung eines Kanals, der oberhalb der Achse des Fräs­ rotors (46) dem Fräsrotor (46) unmittelbar benachbart mündet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zuführvorrichtung für einen Zusatzstoff vorgesehen ist, die mit dem Ge­ häuse (42) der Fräsvorrichtung (44) verbunden ist.