DE19719142A1 - Straßenwalze - Google Patents

Description

Straßenwalze, insbesondere zur Einebnung und Verdichtung von As­ phalt, mit jeweils zumindest einem in Fahrtrichtung vorderen und einem hinteren Walzenkörper, wobei einer der Walzenkörper eine glattzylindri­ sche Mantelfläche aufweist. Derartige herkömmliche Straßenwalzen, so­ genannte Tandemwalzen, bestehen in der Regel aus zwei zylinderförmi­ gen Walzenkörpern, die den zu verdichtenden Asphalt solange überfah­ ren, bis der gewünschte Verdichtungsgrad erreicht ist. Hierbei besteht ein Problem insbesondere bei den ersten Walzbahnen auf noch unver­ dichtetem Asphalt darin, daß der Asphalt vom Walzenkörper nicht voll­ ständig überfahren wird, sondern vor diesem Walzenkörper hergescho­ ben bzw. auf die Seite verdrängt wird. Dieser Effekt tritt vor allem des­ halb bei einem erst in geringem Maße verdichteten Asphalt auf, da die­ ser aufgrund seiner Zähflüssigkeit noch dem Walzenkörper in gewissem Maße ausweichen kann.

Bei dem durch den Walzenkörper verursachten Schieben des Asphalts besteht die Gefahr, daß insbesondere durch hierbei von dem Walzen­ körper auf den Asphalt ausgeübte Scherbeanspruchungen Oberflächen­ risse in der Asphaltdecke erzeugt werden, die auch durch späteres Ver­ dichten und Einebnen nicht mehr beseitigt werden können, selbst wenn dies zuerst optisch nicht feststellbar sein sollte. Spätestens nach der ersten stärkeren Frostperiode kann man erkennen, daß die Asphaltdecke im Bereich dieser Risse beschädigt ist, da dort die Wetterschutzschicht zerstört ist. Somit stellen die Oberflächenrisse eine potentielle Verwitte­ rungsquelle dar, die die Langlebigkeit des Asphalts drastisch herabsetzt.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine Straßenwalze der vorstehend geschilderten Art zur Verfü­ gung zu stellen, die ein auch anfängliches Verdichten von Asphalt er­ möglicht, ohne daß hierbei Oberflächenrisse durch zu starkes Aufwerfen von Asphaltwülsten vor und seitlich von den Walzenkörpern verursacht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Walzenkörper nur über axiale Teilbereiche eine glattzylindrische Mantelfläche aufweist, während er in den restlichen Teilbereichen mit Querschnittsreduzierungen versehen ist. Hierdurch wird der zu verdich­ tende Asphalt anstatt nach vorne und in seitlicher Richtung verdrängt zu werden, von den querschnittsreduzierten Teilbereichen aufgenommen die aufgrund ihres reduzierten Durchmessers dem Asphalt einen fast wi­ derstandsfreien Bereich bieten, in den er ohne größere Schiebebewe­ gungen ausweichen kann.

Der zumindest eine glattzylindrische Walzenkörper sorgt anschließend dafür, daß die von dem mit Querschnittsreduzierungen versehenen Wal­ zenkörper gebildeten Spuren wieder eingeebnet werden. Als Ergebnis erhält man eine ebene Oberfläche, die frei von Oberflächenrissen ist.

Besonders empfehlenswert ist es, wenn die Querschnittsreduzierungen flächig ausgebildet sind und so dem zu verdrängenden Asphalt ausrei­ chend Verdrängungsraum zur Verfügung gestellt wird. Darüberhinaus ist es vorteilhaft, wenn die Querschnittsreduzierungen über die gesamte axiale Länge des Walzenkörpers, also die Breite der Straßenwalze, verteilt angeordnet sind, so daß die Relativ- bzw. Schiebebewegungen des verdrängten Asphalts möglichst gering ausfallen. All dies führt zu einer Reduzierung der Schiebebewegungen und der in den Asphalt in­ duzierten Scherkräfte.

Was die genaue Form und Anordnung der verschiedenen Teilbereiche des mit Querschnittsreduzierungen versehenen Walzenkörpers betrifft, so laufen die Querschnittsreduzierungen vorteilhafterweise jeweils um den ganzen Walzenkörper um, so daß sich über die axiale Länge des Walzenkörpers, also die Breite der Straßenwalze, ringförmige Quer­ schnittsreduzierungen mit ringförmigen glattzylindrischen Teilbereichen abwechseln.

Im Ergebnis entsteht hierbei zwar ein Verdichtungsbild, das ungefähr den Kombiwalzen entspricht, welche auf einer Achse mit mehreren Gummirädern ausgestattet sind, während die andere Achse einen glatt­ zylindrischen Walzenkörper aufweist. Hierbei sorgt ebenfalls dieser Wal­ zenkörper für ein Einebnen der von den Rädern verursachten Spuren im Asphalt. Der wesentliche Unterschied zwischen dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung und den erwähnten Kombiwalzen besteht aber darin, daß die Gummiräder nicht an einen Vibrationsantrieb angekoppelt werden können, der bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen profilier­ ten Walzenkörper in vorteilhafter Weise für einen verstärkten Verdich­ tungsgrad sorgt. Darüberhinaus weisen die Gummiräder das Problem des Festbackens von Asphalt auf, wozu sie mittels geeigneter Zusätze bzw. Heizeinrichtungen arbeiten müssen, um überhaupt den Asphalt oh­ ne Zerstörungsspuren zu verdichten.

Einen an den Kombiwalzen vorteilhaften Effekt macht sich auch die vor­ liegende Straßenwalze zunutze, nämlich indem der mit Querschnittsre­ duzierungen versehene Walzenkörper aufgrund seiner profilierten Form einen erhöhten Linienlastanteil gegenüber herkömmlichen glattzylindri­ schen Walzenkörpern aufweist. Durch diesen erhöhten Linienlastanteil ist der Verdichtungsgrad in denjenigen Bereichen, die von der glattzylin­ drischen Mantelfläche dieses Walzenkörpers beaufschlagt werden, in starkem Umfang erhöht. Auf der anderen Seite führen auch die von den querschnittsreduzierten Teilbereichen belassenen Spuren im Asphalt dazu, daß der glattzylindrische Walzenkörper in erster Linie einmal diese Asphaltspuren beaufschlagen wird und sich somit seine Gewichtskraft auch nur auf diese Teilbereiche konzentriert, wodurch dort ebenfalls der Linienlastanteil erhöht wird.

Wird nun die Straßenwalze an einer oder an zwei Achsen mit einem Vi­ brationsantrieb gekoppelt, so wird das Verdichtungsergebnis noch ein­ mal erheblich verbessert.

Bezüglich der Form der Querschnittsreduzierungen hat sich erwiesen, daß diese am besten im wesentlichen konisch verlaufend ausgebildet sind, also beispielsweise eine Querschnittsreduzierung ungefähr V-för­ mig mit zwei gegenläufigen konischen Teilbereichen, da starke Stufen bzw. spitze Kanten aufgrund der großen Änderung des Anpressdruckes in diesen Bereichen vermieden werden sollten. Vielmehr empfiehlt es sich, den konischen Verlauf der Querschnittsreduzierungen sehr flach zu gestalten und auch die Übergangsbereiche zwischen den Querschnitts­ reduzierungen und den glattzylindrischen Teilbereichen mit kleinen Richtungsänderungswinkeln und am vorteilhaftesten mit Hilfe von Ab­ rundungen kantenlos auszuführen. Dieser Richtungsänderungswinkel sollte beispielsweise kleiner als 10° betragen.

Zur Erzielung einer optimalen Verdichtung unter Ausnutzung des erhöh­ ten Linienlastanteils empfiehlt es sich, den Flächenanteil der glattzylin­ drischen Teilbereiche an der Mantelfläche des profilierten Walzenkör­ pers größer als denjenigen der querschnittsreduzierten Teilbereiche auszuführen, so daß der erstgenannte Flächenanteil mehr als 50% be­ trägt. Hierdurch wird sichergestellt, daß die von diesem Walzenkörper gebildeten Spuren durch den nachfolgenden glattzylindrischen Walzen­ körper vollständig eingeebnet werden können.

Die vorliegende Erfindung kann auch auf solche Straßenwalzen Anwen­ dung finden, die aufgrund ihrer Größe und Arbeitsbreite mit zwei unab­ hängig voneinander antreibbaren Walzenhälften pro Walzenkörper aus­ gestattet sind.

Insbesondere im Hinblick auf die Kopplung an einen Vibrationsantrieb empfiehlt es sich schließlich, den profilierten Walzenkörper aus Metall, insbesondere aus Stahl herzustellen.

Der Effekt der durch den profilierten Walzenkörper im Asphalt gebildeten Spuren läßt sich in besonders vorteilhafter Weise dadurch ausnutzen, daß die Straßenwalze eine den Asphalt zwischen dem vorderen und dem hinteren Walzenkörper abtastende Meßvorrichtung aufweist, durch die man aus der Form und Höhe der Spuren sowohl den Verdichtungsgrad als auch den Hohlraumgehalt des Asphalts ermitteln kann. Heutzutage strebt man nicht einen unendlich hohen Verdichtungsgrad an, der in einfacher Weise durch häufiges Überfahren des Asphalts erzielt werden könnte, sondern vielmehr einen optimalen Verdichtungsgrad mit einem entsprechend optimalen Hohlraumanteil, was nur durch aufwendige Meßmethoden - etwa durch Entnahme von Asphaltproben - nachträglich ermittelt werden kann. Statt dessen ermöglicht nun die vorliegende Erfin­ dung ein störungsfreies Abtasten der Spuren und somit einen Aufschluß über das Ausmaß jedes Verdichtungsvorgangs und über den aktuellen Zustand des verdichteten Asphalts währen der Verdichtungsarbeit.

Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Abta­ stung berührungslos, z. B. mit Hilfe einer Laser- oder Ultraschallmeß­ einrichtung erfolgt, was nicht nur stichprobenartig, sondern sogar konti­ nuierlich während der Walzenbenutzung durchgeführt werden kann. Somit können die Meßergebnisse sogar gleichzeitig während der Ver­ dichtungsarbeit ausgewertet werden, um die jeweilige Ebenheit der Oberfläche sicherzustellen.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an­ hand der Zeichnung; hierbei zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Straßenwalze;

Fig. 2a eine Seitenansicht eines profilierten Walzenkörpers der erfin­ dungsgemäßen Straßenwalze;

Fig. 2b einen Axialschnitt des profilierten Walzenkörpers aus Fig. 2a; und

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform eines profilierten Walzenkör­ pers in axial geschnittener Darstellung.

In Fig. 1 ist eine beispielhafte Straßenwalze 1 dargestellt, die in erfin­ dungsgemäßer Art und Weise einen vorderen Walzenkörper 2 an ihrer Vorderachse und einen hinteren Walzenkörper 3 an ihrer Hinterachse aufweist, wobei sich die Richtungsangaben auf die jeweilige bevorzugte Fahrtrichtung beziehen. Während der hintere Walzenkörper 3 in her­ kömmlicher Art und Weise eine glattzylindrische Mantelfläche aufweist, ist der vordere Walzenkörper 2 mit drei Querschnittsreduzierungen 4a, 4b und 4c versehen, die gleichmäßig über den Walzenkörper angeordnet sind und diesen entlang seines Umfanges ringförmig umgeben. Der vor­ dere Walzenkörper weist darüberhinaus glattzylindrische Teilbereiche 5a, 5b, 5c und 5d auf, die die eigentliche Verdichtungsarbeit des vorde­ ren Walzenkörpers übernehmen und sich jeweils zwischen zwei Quer­ schnittsreduzierungen bzw. einer Querschnittsreduzierung und dem Walzenrand erstrecken. Somit sind auch diese glattzylindrischen Wal­ zenteile gleichmäßig über den Walzenkörper verteilt, wodurch auch die von der Straßenwalze auf den zu verdichtenden Asphalt aufzubringende Verdichtungskraft gleichmäßig verteilt ist.

Im übrigen entspricht die in Fig. 1 dargestellte Straßenwalze den her­ kömmlichen Bauformen; ebenso kann anstatt der dargestellten Straßen­ walze auch ein anderer Walzentyp Anwendung finden.

Der profilierte Walzenkörper 2 bewirkt nun eine Verdichtung des von ihm beaufschlagten Asphalts in den den glattzylindrischen Mantelflächen 5a-5d entsprechenden Bereichen, während im Bereich der Querschnittsre­ duzierungen 4a-4c der Asphalt je nach Verdichtungsgrad des Walzvor­ ganges mehr oder weniger unverdichtet bleibt, wodurch der vordere Walzenkörper 2 Spuren im Asphalt verursacht, die durch den hinteren Walzenkörper 3 wieder eingeebnet werden.

Der genaue Aufbau des in erfindungsgemäßer Art und Weise profilierten vorderen Walzenkörpers ist aus den Fig. 2a und 2b ersichtlich: Aus­ gehend von einem schräg verlaufenden Randbereich 6a am linken Wal­ zenkörperrand schließt sich die glattzylindrische Walzenfläche 5a an, die mit einem Radius von etwa 30 in den linken Abschnitt der Quer­ schnittsreduzierung 4a übergeht, die konisch unter einem Winkel von etwa 5° zur Walzenachse hin geneigt verläuft. In der Hälfte des quer­ schnittsreduzierten Bereichs 4a wechselt sich die konische Steigung und läuft in entgegengesetzter Richtung unter dem entsprechenden Winkel von 5° weiter, bis der Durchmesser des glattzylindrischen Walzenberei­ ches 5b erreicht wird. Der Verlauf über die Mantelflächen 5b, 5c und 5d bzw. die Querschnittsreduzierungen 4b und 4c erfolgt in entsprechender Art und Weise, bis die Oberfläche des Walzenkörpers an ihrer rechten Seite unter einem Randbereich 6b ausläuft.

In Fig. 3 ist schließlich eine alternative Ausführungsform dargestellt, bei der die Anzahl der Querschnittsreduzierungen 7 ebenso wie die der glattzylindrischen Teilbereiche 8 erhöht ist. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel weisen die Querschnittsreduzierungen 7 ebenso wie die glattzylin­ drischen Teilbereiche 8 einen achsparallelen Verlauf auf, lediglich kurze konische Übergangsbereich zwischen den Teilbereichen 7 und den Teil­ bereichen 8 verlaufen geneigt zur Walzenachse, um diesen Übergangs­ bereich nicht zu scharfkantig auszubilden. Der Nachteil derartiger steiler Übergangsbereiche liegt darin, daß sich der Anpreßdruck zwischen den glattzylindrischen und den querschnittsreduzierten Teilbereichen abrupt ändert, was zu unnötig hohen Scherbeanspruchungen der Asphaltdecke führen kann.

Zusammenfassend liegt der Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß mit einfachen Mitteln nicht nur das Auftreten von Oberflächenrissen verhindert werden kann, sondern darüberhinaus aufgrund des erhöhten Linienlastanteils der beiden Walzenkörper das Walzergebnis verbessert werden kann. Schließlich bietet die vorgeschlagene Meßvorrichtung zum Abtasten der von dem profilierten Walzenkörper gebildeten Spuren auch noch eine Möglichkeit zur Messung bzw. Ermittlung des Verdichtungs­ grades bzw. des Hohlraumanteils des bearbeiteten Asphalts.

Claims (14)

1. Straßenwalze, insbesondere zur Einebnung und Verdichtung von As­ phalt, mit zwei jeweils zumindest einen Walzenkörper aufweisenden Achsen, wobei einer der Walzenkörper eine glattzylindrische Mantelflä­ che aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Walzenkörper (2) profilierte ausgeführt ist derart, daß er nur über axiale Teilbereiche eine glattzylindrische Mantelfläche (5a, 5b, 5c, 5d) aufweist, während er in den restlichen Teilbereichen mit Querschnittsreduzierungen (4a, 4b, 4c) versehen ist.

2. Straßenwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsreduzierungen (4a, 4b, 4c) flächig ausgebildet sind.

3. Straßenwalze nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsreduzierungen (4a, 4b, 4c) jeweils um den ganzen Walzenkörper (2) um laufen, und daß sich über die axiale Länge des vor­ deren Walzenkörpers ringförmige Querschnittsreduzierungen mit ring­ förmigen glattzylindrischen Teilbereichen (5a, 5b, 5c, 5d) abwechseln.

4. Straßenwalze nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsreduzierungen (4a, 4b, 4c) im wesentlichen konisch verlaufend ausgebildet sind.

5. Straßenwalze nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsbereiche zwischen den Querschnittsreduzierungen (4a, 4b, 4c) und den glattzylindrischen Teilbereichen (5a, 5b, 5c, 5d) einen kleinen Richtungsänderungswinkel aufweisen.

6. Straßenwalze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsänderungswinkel zwischen dem Verlauf der Quer­ schnittsreduzierungen (4a, 4b, 4c) und dem Verlauf der glattzylindrischen Teilbereiche (5a, 5b, 5c, 5d) kleiner als 10° sind.

7. Straßenwalze nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenanteil der glattzylindrischen Teilbereiche (5a, 5b, 5c, 5d) an der Mantelfläche des profilierten Walzenkörpers (2) mehr als 50% beträgt.

8. Straßenwalze nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der profilierte Walzenkörper mit einem Vibrationsantrieb gekoppelt ist.

9. Straßenwalze nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der profilierte Walzenkörper (2) in zwei unabhängig voneinander antreibbare Walzenhälften geteilt ist.

10. Straßenwalze nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der profilierte Walzenkörper (2) aus Metall, insbesondere Stahl be­ steht.

11. Straßenwalze nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Straßenwalze eine den Asphalt zwischen den beiden an unter­ schiedlichen Achsen angeordneten Walzenkörpern abtastende Meßvor­ richtung aufweist.

12. Straßenwalze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung zur Ermittlung des Verdichtungsgrade bzw. des Hohlraumanteils die von den Querschnittsreduzierungen des profilierten Walzenkörpers gebildeten Spuren abtastet.

13. Straßenwalze nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung berührungslos und insbesondere mit Hilfe einer La­ ser- oder Ultraschallmeßeinrichtung erfolgt.

14. Straßenwalze nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in Fahrtrichtung der Straßenwalze gesehene vordere Walzen­ körper (2) profiliert ausgeführt ist, während der in Fahrtrichtung hintere Walzenkörper (3) glattzylindrisch ausgebildet ist.