DE60118298T2

DE60118298T2 - Verstärkte, durchlässige pflasterkonstruktion

Info

Publication number: DE60118298T2
Application number: DE60118298T
Authority: DE
Inventors: Peter Litton HART
Original assignee: Formpave Holdings Ltd
Current assignee: Hanson Packed Products Ltd
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2021-12-29
Also published as: NZ526311A; WO2002081822A1; EP1373640B1; ZA200304637B; AU2002217305B2; ATE321913T1; DE60118298D1; US7168884B2; CA2431629A1; EP1373640A1; GB0108701D0; ES2261342T3; CA2431629C; US20040067103A1; CN1492958A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine bewehrte, durchlässige Pflasterkonstruktion und insbesondere eine Pflasterkonstruktion zum Sammeln oder Rückhalten von darauf fallendem Regen oder anderen Niederschlägen oder zur erwünschten Versickerung von angesammeltem Wasser in die Unterschichten, während sie trotzdem in der Lage ist, einer starken Belastung durch Fahrzeugverkehr standzuhalten.
Wachstum in Städten und Industrielandschaften hat zur Folge, dass dort nahezu die gesamte natürliche Bodenfläche mit undurchlässigem Material bedeckt ist. Das geschieht entweder in Form von Gebäuden (bei denen die Dachfläche effektiv die undurchlässige Fläche darstellt) Fußwegen oder Straßendecken, die für den bequemen Transport von Gütern mit Straßenfahrzeugen erforderlich sind. Dazu ist für alle Flächen, auf denen Fahrzeugverkehr zu erwarten ist, eine harte, glatte Oberfläche erforderlich, die der von Straßenfahrzeugen ausgeübten Belastung standhalten kann, ohne dass Spurrillen erzeugt werden.
Es ist bekannt, dass solche befestigte bzw. geteerte Flächen mit Gefälle angelegt werden müssen um Tümpelbildung bei Regenfällen zu verhindern, und um das Regenwasser in einer vorgegebenen Richtung zu Wassersammel- und/oder Dränagesystemen ablaufen kann, die wiederum in Wasserläufe abgeleitet werden, in denen das Wasser nach schweren Regenfällen beseitigt werden kann. Generell werden Dränagesysteme so angelegt, dass sie maximal zu erwartende Niederschläge bewältigen können, die allerdings von Zeit zu Zeit womöglich auch dieses Maximum überschreiten. Es ist bekannt, dass meteorologische Ereignisse wie Regenfälle zwar einen Durchschnittswert pro Zeitspanne aufweisen, dass jedoch auch Spitzen berechnet werden, die nach der Häufigkeit ihres Vorkommens klassifiziert werden können, wobei höhere Spitzen weniger häufig sind. Dränagesysteme werden folglich so konstruiert, dass die eine Regenfallspitze bewältigen können, die beispielsweise einmal alle dreißig Jahre oder alle Fünfzig Jahre auftreten mag.
Angesichts der in den letzten Jahren aufgetretenen klimatischen Veränderungen erweisen sich die Vermutungen, auf denen der Bau von Dränagesystemen beruht, als falsch, und es ist zunehmend häufiger zu verzeichnen, dass solche Systeme versagen. Dränagesysteme so aufzubessern, dass sie die höheren Abflussmengen bewältigen können, ist mit extrem hohen Kosten verbunden.
Auch schon allein der Betrieb von Kraftfahrzeugen verursacht eine weitere schädliche Umweltbelastung und Verschmutzung der Atmosphäre. Zu den typischen von Kraftfahrzeugen erzeugten Schmutzstoffen gehören Schwermetalle, Kohlenhydrate, Gummistaub, Schleifstaub und andere feine Schuttstaubstoffe, die sich auf der Oberfläche von Straßenbefestigungen und Parkplätzen ablagern. Bei schönem Wetter sammeln sich diese Stoffe an der Oberfläche, und bei starkem Regen werden sie in relativ hohen Konzentrationen abgespült. Viele dieser Schadstoffe gelangen in Wasserläufe und von dort aus ins Meer, wo sie zur langfristigen Umweltbelastung beitragen. Selbst in Bereichen, wo der Abfluss eine Kläranlage durchlaufen muss, ehe er in natürliche Gewässer gelangen kann, bleibt ein gewisser Teil der Schadstoffe unbehandelt. Außerdem müssen die Kosten einer solchen Kläranlage natürlich von den Gemeinden getragen werden.
In der Vergangenheit sind mehrere Lösungen zur Minderung dieser beiden Probleme vorgeschlagen worden, indem durchlässige Straßen- und Parkplatzflächen vorgestellt wurden, die auf natürlichere Weise ermöglichen, Regenwasser und andere Niederschläge durch die Oberfläche hindurch in unterirdische Sammelbereiche dringen zu lassen, statt sie an der Oberfläche in Dränagesysteme ablaufen zu lassen. Eine derartige Lösung wurde z.B. in der Internationalen Patenanmeldung WO96/12067 vorgeschlagen, die ein Pflastersystem mit einer durchlässigen Befestigung über einer Unterschicht aus vorwiegend harten Kugeln beschreibt, wobei das gesamte System über einer undurchlässigen Membrane verlegt wird, um verschüttete Chemikalien oder Überschwemmungswasser vorübergehend in den Zwischenräumen zu speichern. Schadstoffe können chemisch behandelt oder biologisch zersetzt werden, und die Abflussrate aus dem Speicherbereich kann auf verschiedene Weise mit geeigneten Ventilen geregelt werden.
Die Unterschicht besteht aus einem nicht bröckelnden partikulären Material, in dem bei Verdichtung genügend Zwischenräume zwischen den Teilchen bleiben, um Wasser bis zu einem vorgegebenen Prozentanteil zu halten. Die Unterschicht und die darunter liegende Membrane bilden effektiv eine unterirdische Zisterne, die große Mengen an Wasser speichern kann, während sie selbst tragfest ist und dem Kraftfahrzeugverkehr standhalten kann. Bei geeigneter Untergrundbeschaffenheit kann die Unterschicht ohne undurchlässige Sperre direkt darauf verlegt werden, wobei das in der Unterschicht Wasser gesammelte Wasser allmählich in den Untergrund sickern kann.
Ein Problem bei den bekannten Strukturen ist, dass schwere Lastkraftwagen wie z.B. Sattelschlepper usw. mit jedem einzelnen Rad eine Belastung auf die Oberfläche des Bodens ausüben, über den das Fahrzeug fährt bzw. auf der es steht, welche größer ist als die Belastung, der die meisten Pflasterkonstruktionen standhalten können. Das fährt zu einer örtlichen Verschiebung der Verschleißfläche, zu Spurrillen und zum Einbruch der tragenden Schicht. Zum richtigen, effektiven Funktionieren dieses Systems ist es erforderlich, dass die Unterschicht so stark verdichtet werden muss, dass die einzelnen Steine oder Partikel ineinander eingreifen, um die Oberfläche der Schicht in einem im Wesentlichen festen, nichtplastischen Zustand zu halten, aber außer der Verdichtung kann man nichts unternehmen, um die Partikel widerstandsfähiger gegen Verschiebung unter äußerst hoher Belastung zu machen. Das durchlässige Pflastersystem kann nur funktionieren, wenn die Partikel so beschaffen sind, dass sie Zwischenräume bilden, in denen Regenwasser bzw. andere Abflussmengen untergebracht werden können. Eine Verdichtung bis zu dem Punkt, an dem alle Zwischenräume zwischen den Partikeln verschwinden würde zwar die Belastbarkeit erhöhen, stünde aber der Forderung entgegen, dass Zwischenräume bestehen müssen, um das Wasser aufzunehmen. Diese beschränkte Tragfähigkeit der Unterschicht bei dieser bekannten Lösung bedeutet, dass sich die nach diesem bekannten System gebildeten Pflasterkonstruktionen nicht für solche Flächen eignen, auf denen Lastkraftwagen über einer bestimmten Achslast verkehren.
Die vorliegende Erfindung möchte eine verbesserte durchlässige Pflasterkonstruktion schaffen, die fähig ist, höheren Belastungen standzuhalten, ohne die Speicherfähigkeit des unterirdischen Reservoirs zu beeinträchtigen und ohne den Einsatz von zusätzlichem Material in der Unterschied zu benötigen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Pflasterkonstruktion daher ein System zum Sammeln und Halten oder zumindest vorläufigen Rückhalten von Regenwasser oder anderen Niederschlägen auf einer Fläche mit Kraftfahrzeugverkehr, das eine durchlässige Verschleißoberfläche sowie eine darunter liegende Unterschicht aus festem, unlöslichem, hartem Partikulärmaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewehrungsgitter auf einer Zwischenebene vorgesehen ist, die von der Oberkante der Unterschicht aus gemessen mindestens eineinhalb mal so tief liegt wie der Durchmesser der größten Partikel in der darunter liegenden Unterschicht.
Es ist natürlich bekannt, so genannte Gitterplanen zu benutzen, um lose liegendes Schüttmaterial zu stabilisieren. Es ist bekannt, solche Gitterplanen beispielsweise in der Grenzfläche zwischen dem Untergrund und der Unterschicht einer Straßenkonstruktion zu verlegen. In den U.S.A. hat das Bundesministerium für Verkehr und Luftfahrt eine Studie veröffentlicht, die auf gitterbewehrten Aggregatschichten beruht, die auf allgemeinen Flughäfen Einsatz finden, wobei mehrere Versuchsstreifen getestet wurden, die aus verschiedenen Kombinationen von Unterschichten und Gitterplanen bestehen. Gitterplanen sind verformte oder nicht verformte gitterartige polymerische Werkstoffe, die aus sich schneidenden, an den Schnittstellen verbundenen Rippen bestehen. Gitterplanen sind für die Bewehrung von Fundamenten, Böden, Gestein oder für sonstigen geotechnischen Werkstoffen bekannt, wobei sie einen Bestandteil von integrierten künstlichen Projekten, Strukturen oder Systemen bilden. Insbesondere untersucht wurden Anwendungen wie Gitterplanenballast-Bewehrung für den Bahnschienenbau, Bewehrung für aggregatbefestigte Straßendecken und Bewehrung für flexible Pflastersysteme. Der Ausdruck "flexible Pflastersysteme" bezieht sich auf eine Struktur, wobei eine Asphaltschicht über verdichtete Aggregatschichten auf einer Unterschicht von relativ geringer Stärke gelegt wird (gemessen in 1,5 bis 5 % CBR – California Bearing Ratio).
Andererseits können Pflasterkonstruktionen gemäß der vorliegenden Erfindung typischerweise Unterschichtstärken von 15 % CBR oder mehr erfordern. Die Befunde der oben genannten Studie scheinen zu beweisen, dass die besten Verbesserungsergebnisse unter solchen Umständen erzielt werden, wenn eine Gitterplane an der Schnittstelle zwischen Untergrund und Unterschicht, nämlich am Boden der Unterschicht, eingesetzt wird. Dies ist auch die Einsatzstelle für Gitterplanen bei anderen bekannten Anwendungen, bei denen sie wie bereits erwähnt typischerweise an der Grenzfläche zwischen zwei Schichten verschiedener Art liegen.
Im Gegensatz dazu ist die Gitterplane bei der vorliegenden Erfindung nicht an einer Grenzfläche zwischen dem Untergrund und einer verlegten Schicht, sondern innerhalb einer konstruierten Unterschicht gelegen. Es stellte sich heraus, dass dadurch die größeren Partikel der Unterschicht genügend fest gebunden werden, um ein höheres Gewicht der Lastkraftwagen zuzulassen, die auf der durchlässigen Straßendecke fahren, ohne die Oberfläche durch Verschiebung der Partikel in der Unterschicht zu beschädigen.
Die Verschleißfläche des Pflastersystems kann aus einer durchlässigen Teerdecke bestehen, die Durchlässe in der Decke selbst oder durch einzelne Blocks aufweist, die typischerweise aus Beton oder dergleichen bestehen, die entweder selbst oder zwischen den einzelnen Blocks Durchlässe aufweisen, die dem Wasser ermöglichen, durchzufließen, statt an der Oberfläche stehen zu bleiben.
Vorzugsweise enthält das Material der Unterschicht Winkelelemente mit eindeutig abgegrenzten Kanten, in Form von nicht-runden Partikeln aus Kies-, Stein- oder Betonsplitt in der Größenordnung von bis zu 100 mm. Vorzugsweise sind nicht mehr als 70 % des Unterschichtmaterials im Größenbereich zwischen 37,5 und 100 mm, und vorzugsweise sind mindestens 40 % des Unterschichtmaterials in diesem Bereich. Das Bewehrungsgitter ist vorzugsweise auf einer Ebene vorgesehen, die von der Oberkante der Unterschicht aus gemessen mindestens halb so tief liegt wie die Dicke der Unterschicht beträgt. Typischerweise kann dies von der Oberkante einer 350 mm dicken Schicht aus gemessen im Bereich von 150 mm liegen. Bei Unterschichten, die noch dicker sind als diese kann ein zweites Bewehrungsgitter aus miteinander verbundenen Elementen auf einer tieferen Ebene als das oben genannte Bewehrungsgitter vorgesehen sein, und das zweite Bewehrungsgitter kann tiefer liegen als die Mittelebene der Schicht. Die Größe der Gitteröffnungen beträgt vorzugsweise nicht mehr als die Größe der größten Partikel der darunter liegenden Unterschicht. Bei einer Ausführungsform beträgt die Größe der Gitteröffnungen nicht mehr als die Größe der meisten Partikel in der Unterschicht.
Es ist gegenwärtig die Ansicht, dass die höchste Leistung bei der geringsten Menge an Material gewährleistet ist, wenn die Unterschicht unter dem Bewehrungsgitter aus Partikelmaterial von einem Größenbereich besteht, der generell größer ist als der Bereich in der über dem Bewehrungsgitter liegenden Schicht. Vorzugsweise sind die größten Partikel des Materials in der Unterschicht unter dem Bewehrungsgitter ungefähr dreimal so groß wie die größten Partikel in der Unterschicht über dem Bewehrungsgitter. Ebenso sind vorzugsweise die kleinsten Partikel in der Unterschicht unter dem Bewehrungsgitter mindestens zweimal so groß wie die kleinsten Partikel in der Unterschicht über dem Bewehrungsgitter.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Pflasterkonstruktion liegt eine Zwischenschicht aus Partikelmaterial zwischen der Oberfläche bzw. der Verschleißfläche und der darunter liegenden Unterschicht. Die durchschnittliche Partikelgröße des Partikelmaterials in den Zwischenschicht ist vorzugsweise geringer als die durchschnittliche Partikelgröße der Elemente in der darunter liegenden Unterschicht. Diese Zwischenschicht kann als so genannte "Bettungsschicht" gelten, die beim Bau der Pflasterkonstruktion auf eine flache, vorzugsweise horizontale Oberfläche verlegt wird, bevor die einzelnen Pflasterblocks oder -elemente verlegt werden, welche die Verschleißfläche bilden. Danach werden die Blocks mit einer Rüttelmaschine bearbeitet, um eine flache, ebene Endoberfläche zu erhalten. Die durchschnittliche Partikelgröße der Zwischenschicht kann im Bereich von 2 mm bis 10 mm, vorzugsweise bei 5 mm liegen. Bei einer Ausführungsform kann das Partikelmaterial der darunter liegenden Unterschicht mindestens 10 % Feinstmaterial im Werte von 150 K/n enthalten. Dies kann gemäß British Standard 812 Part 3 getestet werden und ist Maß des Widerstands des Materials gegen Brechen. Die wesentliche Festigkeit des Materials kann getestet werden, indem seine nichtplastische Eigenschaft gemäß British Standards Test BS1377 Test 4 geprüft wird. festgestellt wird.
Das Bewehrungsgitter kann eine im Wesentlichen rechteckige Gitterstruktur aufweisen, die sich in zwei orthogonalen Richtungen erstreckt, die im Wesentlichen in beiden orthogonalen Richtungen denselben Belastungswiderstand aufweisen. Die Glieder bzw. Arme des Gitters können an den Schnittstellen verbunden sein und so eine im Wesentlichen laminare Folie bilden, oder das Gitter kann monolithisch sein. Das Gitter kann bei der Herstellung in einer oder in beiden Richtungen gestreckt werden, um seine mechanische Festigkeit zu erhöhen.
Ei weiteres Aspekt der Erfindung bietet ein Verfahren zur Verlegung einer durchlässigen Pflasterkonstruktion wie oben definiert, bestehend aus den Schritten Vorbereitung eines Untergrunds, darauf Verlegung eines durchlässigen Geotextilgewebes oder einer undurchlässigen Membrane, Anbringung einer ersten Schicht bzw. "Sohle" der darunter liegenden Schicht, Verdichtung dieser Schicht mit der Rüttelmaschine bis zur "Ablehnung", Verlegung eines Bewehrungsgitters auf die erste Schicht bzw. "Sohle" der Unterschicht, Verlegung einer zweiten Schicht bzw. "Sohle" der darunter liegenden Unterschicht, Verdichtung der Unterschicht bis zur Abweisung mit einer Rüttelmaschine, Verlegung eines durchlässigen Geotextilgewebes über die Unterschicht, Aufbringung einer Zwischenschicht über dem durchlässigen Geotextilgewebe, Planierung der Zwischenschicht ohne Verdichtung, Aufbringung einer Verschleißschicht aus einzelnen Elementen über die Zwischenschicht und Rütteln dieser Elemente und der Zwischenschicht in die Endlage mit einer Rüttelmaschine.
Die Verdichtung der Unterschichten kann bis zum so genannten Ablehnungspunkt d.h. bis die weitere Behandlung zu keinen weiteren Ergebnissen führt, fortgesetzt werden. Dies hängt natürlich etwas von der subjektiven Einschätzung der Behandlung ab. Ein Maß an Sicherheit kann durch Anwendung eines nuklearen Dichtemessers (einem gewerblich verfügbaren Instrument) erzielt werden, mit dem sich das Ausmaß der maximalen Verdichtung messen und nicht nur schätzen lässt. Vorteilhafterweise wird die Verdichtung fortgesetzt, bis 95 % der unter Laborbedingungen erzielbaren Rohdichte erreicht werden.
Vorteilhafterweise wird vor der Verdichtung eine Regulierschicht aus gebrochenem Partikelmaterial, dessen Partikelgröße geringer ist als 15 % der Größe der größten Partikel der Unterschicht, auf die Oberfläche der zweiten Schicht oder "Sohle" der darunter liegenden Unterschicht aufgebracht, um eine gleichmäßigere Oberfläche zu erhalten, worauf die durchlässige Geotextilgewebeschicht gelegt werden kann.
Ebenso bevorzugt wird, dass vor dem Rütteln mit der Rüttelmaschine eine Endschicht aus sauberem eckigem Stein gleichmäßiger Größe von maximal 3 mm über die Blocks der Verschleißfläche aufgebracht wird.
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnungen näher beschrieben, wobei
1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer Pflasterkonstruktion zur Beseitigung von gesammeltem Wasser durch Versickerung in einen entsprechenden Untergrund nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung,
2 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer alternativen Ausführungsform der Erfindung als Wasserumlaufquelle zur Speicherung oder Wiederverwendung oder zur gesteuerten Entleerung in Abwasserkanäle oder Gewässer,
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Gitters, das sich zur Anwendung in einer erfindungsgemäßen Pflasterstruktur eignet, und
4 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer weiteren, gegenwärtig bevorzugten alternativen Ausführungsform der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 1 besteht eine Pflasterkonstruktion 11 aus einer oberen Schicht aus Blocks 12, die von der Art sein können, die in der ebenfalls noch schwebenden WO 99/64680 des selben Anmelders beschrieben wurden, die im Wesentlichen undurchlässig sind, aber in einer oder mehreren Kanten Aussparungen oder Rinnen aufweisen, die als Dränagedurchlass dienen, damit Wasser von oben nach unten ablaufen kann. Außer einer oberen Abschrägung, die in den Zeichnungen sichtbar ist, ist auch die obere Seitenwand entlang der gesamten Kante zwischen der Oberfläche und der Seitenfläche abgeschrägt, um der gesamten Oberfläche ein gewisses Maß an Flexibilität zu verleihen, indem sich die Blocks bei schwerer Verkehrsbelastung bewegen können. Das hilft, Abbröckeln zu verhindern, und die durch benachbarte Schrägflächen entstehenden Rinnen fördern auch den Ablauf von Regenwasser von der Oberfläche durch die Dränagedurchlässe in die darunter liegenden Schichten, die nachfolgend näher beschrieben werden.
Die Blocks 12 werden auf einer Zwischenschicht bzw. einer Bettungsschicht 13 aus feinem Partikelmaterial oder granularem Material in der Größenordnung zwischen 2 mm und 10 mm, vorzugsweise bis zu 5 mm verlegt, und diese Schicht wird auf Toleranz auf eine Geotextilgewebeschicht 14 verlegt, die selbst über einer Unterschicht liegt, welche allgemein mit dem Bezugszeichen 15 versehen ist. Die Bettungsschicht wir geharkt und geebnet, bevor die Blocks 12 auf ihr verlegt werden, und die Blocks 12 werden ohne Mörtel oder sonstige Füllung (wie z.B. Sand) unmittelbar auf die Bettungsschicht 13 verlegt, und zwar entweder zwischen den Blocks selbst und die Schicht 13 oder zwischen einander, sodass keine Feinstoffe in die unteren Schichten der Konstruktion gespült werden, wenn Regenwasser in die Durchlässe zwischen den Blocks eindringt. Nach dem Verlegen der Blocks wird die gesamte Oberfläche mit einer Rüttelmaschine behandelt, damit sich die Blocks absetzen und um zu gewährleisten, dass sie alle so liegen, dass sie eine gemeinsame Oberfläche darstellen. Bevor oder nachdem dies geschehen ist, kann die mit den Blocks gepflasterte Oberfläche mit einer dünnen Schicht von kleinen, sauberen Steinchen in der Größenordnung von ca. 2–3 mm abgerichtet werden. Diese Steinchen werden dann in die Zwischenräume gefegt, wo sie helfen, die Blocks in ihrer Lage zu halten und eine relative Bewegung zu verhindern, ohne die Durchlässe zu verstopfen durch die das Wasser in die darunter liegende Schicht abläuft.
Die Unterschicht 15 besteht aus Kies-, Stein- oder Betonsplitt oder aus hartem, unlöslichem Partikelmaterial mit eindeutig abgegrenzten Kanten. Sie muss einwandfrei und sauber sein, darf nicht abbröckeln und darf weder Ton noch sonstiges feines Partikelmaterial enthalten. Diese Eigenschaft ermöglicht die Verdichtung einer Schicht typischerweise im Bereich von 350 bis 400 mm Dicke in einen Zustand, der einer schweren Verkehrsbelastung durch Pkw, Lkw und Sattelschlepper standhalten kann. Aus diesem Grund darf das Material nicht plastisch sein, wenn es gemäß BS1377 Test 4 getestet wird. Das Material muss einen Mindestgehalt an 10 % Feinstoffen der Korngrößenkategorie 150 K/n aufweisen, wenn es gemäß BS812 Part 3 getestet wird. Bei solchen Versuchen dürfen die Proben nicht ofengetrocknet sein, und sie sollten 48 Stunden lang bei Zimmertemperatur in Wasser eingeweicht werden, ehe die Prüfung durchgeführt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass unabhängig davon, ob das Material nass oder trocken ist, keine Variationen auftreten, denn das Material muss den Test bestehen, wenn es effektiv mit Wasser gesättigt ist.
Die Dimensionen der Partikel in der Unterschicht 15 können bis zu 100 mm groß sein, wobei bis zu 60 % des Materials kleiner als 37,5 mm und höchstens 40 % größer als 37,5 mm sein muss. Bis zu 20 % des Materials kann kleiner als 20 mm sein, und nur 5 % darf kleiner als 10 mm sein. Dadurch wird gewährleistet, dass das Material nach Verdichtung durchlässig ist, aber trotzdem einen großen Anteil an Hohlräumen zwischen den Partikeln aufweist. Typischerweise werden 30 % des Volumens der Schicht 15 aus Hohlräumen bestehen, die für die Aufnahme von Wasser zur Verfügung stehen, wenn die durchlässige Pflasterkonstruktion im Einsatz ist.
Damit die Unterschicht schwereren Belastungen standhalten kann, ist auf einer Zwischenebene ein Bewehrungsgitter 16 angebracht, das typischerweise mit Abstand von ca. 150 mm von der Oberfläche der Unterschicht liegt, aber auf keinen Fall weniger als anderthalb mal so weit wie die maximale Partikelgröße von der Oberkante der Unterschicht entfernt sein darf, damit gewährleistet ist, dass über dem Gitter 16 eine genügend starke Decke besteht. In diesem Fall ist die durch Buchstaben D in 1 angegebene Tiefe des Gitters von der Oberfläche aus im Bereich von 150 mm, obwohl sie bei einem Positionierungsfehler von +/– 10–15 % noch etwas tiefer sein kann. Die Gesamtdicke der Unterschicht 15 ist typischerweise im Bereich von 350 mm, obwohl diese Dicke auch mehr oder weniger betragen kann, wenn es die Umstände erlauben bzw. erfordern. Sie kann in zwei Schritten oder "Sohlen" verlegt werden, wobei die untere Schicht ausgebreitet und vorläufig verdichtet wird, bevor das Geogitter 16 darüber gelegt wird; danach wird die obere "Sohle" darüber verlegt. Danach folgt die endgültige Verfestigung, bis der gewünschte Dichtezustand erreicht ist.
Unter der Unterschicht 15 ist eine Geotextilgewebeschicht 17, die die Unterschicht 15 vom Untergrund 18 trennt, der vorzugsweise einen CBR-Wert (California Bearing Ratio) von mindestens 15 % haben sollte.
Das Geogitter 16 besteht vorzugsweise aus einem polymerischen Kunststoffmaterial von hoher Festigkeit, mit einer Gitterweite im Bereich von 40 mm und mit verstärkten Verbindungen zwischen den sich kreuzenden Rippen. Auch Gitterweiten im Bereich von 100 mm können Verwendung finden. Dimensionen unter 40 mm dürften die notwendige Verbindung zwischen den oberen und unteren Schichten oder "Sohlen" der Unterschicht 15 kaum effektiv herbeiführen.
Es wird angenommen, dass der Bewehrungseffekt dadurch erzielt wird, dass eine Zwischenschicht innerhalb der Unterschicht 15 gebildet wird, die widerstandsfähiger gegen die relative Bewegung der Partikel ist, aus der sie besteht, als der übrige Teil, weil Partikel in der oberen Schicht oder "Sohle" nach unten durch die Öffnungen im Gitter und auch zwischen den Flächen anderer Partikel in der unteren Schicht oder "Sohle" hindurchragen, wobei manche durch das Gitter nach oben ragen, sodass die durch Straßenverkehr entstehenden Kräfte, die sonst eine seitliche Verschiebung des Materials unter und auf einer Seite herbeiführen könnten, infolge der zusätzlichen Zugkraft der die Partikel dieser Innenschicht in Stellung haltenden Rippen weniger in der Lage sind, solche Verschiebungen herbeizuführen. Da das Gitter in dem Bereich von anderthalb mal der kleinsten Partikelgröße von der Oberkante der Unterschicht aus gerechnet liegt, wird dieser Verbindungseffekt über die im Wesentlichen gesamte Dicke der oberen "Sohle" der Unterschicht erzielt, die auf einige Entfernung unter dem Gitter hindurchragt, sodass die Zwischenschicht innerhalb der Unterschicht effektiv als Versteifungsschicht aus starrem Material dient, obwohl dazwischen bis zu 30 % Hohlräume bestehen. Die Oberschicht oder obere "Sohle" der Unterschicht 15 wird bis zur Ablehnung verdichtet, d.h. die Verdichtung wird bis zu dem Punkt fortgesetzt, an dem die Verdichtung keine Wirkung mehr hat bzw. wenn die Messung mit einem nuklearen Dichtemesser bis zu einem Punkt durchgeführt wird, der mehr als 95 % der im Labor erreichbaren höchsten Dichte beträgt. Trotzdem ist die Oberfläche der Unterschicht sehr unregelmäßig mit Erhebungen und Vertiefungen infolge von relativ großen Steinen (bis zu 100 mm) im Material. Um diese Oberfläche zu regulieren, wird eine Regulierschicht 15a aus sauberen gebrochenen Steinen, deren Durchmesser nicht mehr als 20 mm und nicht weniger als 5 mm betragen darf, auf die Oberfläche der Unterschicht verlegt, während oder kurz bevor sie mit der Rüttelmaschine behandelt wird.
Auf die Oberfläche der Blocks 12 fallender Regen oder sonstige Niederschläge (nachdem sie geschmolzen sind), können durch die Verschleißschicht und die Zwischenschicht bzw. Bettungsschicht 13 versickern, welche viele der im Wasser enthaltenen Schadstoffe abfangen. Das effektive Speichervolumen der Unterschicht lässt das Wasser in diesem Bereich sammeln und dann allmählicher durch den Untergrund diffundieren. In diesem Beispiel wird vorausgesetzt, dass der Untergrund porös ist oder genügend Brüche aufweist, durch die das Wasser nach unten oder seitwärts über die Grenzen des so gebildeten Speicherbereichs hinaus dringen kann. Das Material 15 der Unterschicht ist so beschaffen, dass die Partikel auch nach dem Abfluss des Wassers noch in Einschlüssen etwas Feuchtigkeit enthalten, wodurch eine humide Atmosphäre gewährleistet ist, die das Wachstum von Bakterien fördert, die durch das Geotextilgewebe 14 nach oben in den Bereich der Bettungschicht 13 gelangen können, um manche dort abgefangene Schadstoffe anzugreifen und abzubauen. So dient die Pflasterkonstruktion der vorliegenden Erfindung nicht nur als Regenwasserabfluss-System, sondern auch als System, das auf dem Wege der Bioremediation die abgefangenen Kohlenwasserstoffs und andere Schadstoffe abbaut; dadurch, sowie durch die Filterwirkung des Geotextilgewebes, wird das durch das System laufende Wasser gereinigt. Es wird geschätzt, dass ein Quadratmeter der oben beschriebenen Pflasterkonstruktion jährlich bis zu 70 g Öl abbauen kann, und dass das aus der Konstruktion entweichende Wasser zwar keine Trinkwasserqualität hat, dass es aber für viele sekundäre Zwecke wie z.B. als Spülwasser für Toiletten, zur Fußbodenreinigung, Autowäsche oder zum Gießen in Gärten Anwendung finden kann.
Die Sammlung des Wassers für Recyclingzwecke kann durch Nutzung des in 2 dargestellten Anwendungsbeispiels weiterentwickelt werden, das im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Beispiel entspricht, dessen Geotextilgewebe 17 an der Schnittstelle zwischen Unterschicht 15 und Untergrund 18 jedoch durch eine undurchlässige Membrane 19 ersetzt wird, die nicht nur unter der Unterschicht 19 liegt, auch an den Seiten bis zur Oberfläche reicht, wo es bündig mit der Oberfläche der Verschleißschicht 12 endet. Eine Abflussleitung 20 führt aus einem Sammelrohr 20 und ermöglicht die Ableitung des Wassers in ein aus der Unterschicht 15 gebildetes Reservoir, aus dem es für die entsprechenden sekundären Zwecke geliefert werden kann.
3 illustriert eine typische Geogitterstruktur zur Anwendung in der erfindungsgemäßen Pflasterkonstruktion. Sie besteht aus einer monolithischen Gitterstruktur aus Längsrippen 22, die in regelmäßigen Abständen von den Querrippen 23 geschnitten werden. An den Schnittstellen bzw. Knotenpunkten der Rippen ist jeweils eine vergrößerte Nabe 24 vorgesehen, und die Rippen werden nach der Herstellung gestreckt, um die Moleküle zu orientieren und die Zugfestigkeit der Rippen zu erhöhen.
Eine weitere gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform wird in 4 dargestellt. In 4 werden zur Identifikation der Bestandteile dieselben bzw. entsprechenden Bezugszeichen benutzt wie in 1 und 2. In dieser Ausführungsform werden die Teile der Unterschicht jedoch über und unter dem dazwischen liegenden Geogitter 16 gebildet. Ihr Material ist dasselbe, aber die Größenbereiche sind anders. Der Unterteil der Unterschicht 15L ist aus Steinen im Größenbereich von 63 mm bis 10 mm gebildet, und der Oberteil der Unterschicht aus Steinen im Größenbereich von 20 mm bis 5 mm. In jedem Fall sind die Steine von gleichmäßiger Form, d.h. es besteht ein nahezu einheitlicher Anteil von Steinen aller Größen innerhalb des Größenbereichs, und es herrschen nicht etwa die größeren oder kleineren Steine innerhalb eines Größenbereichs vor. Bei dieser Ausführungsform sind die größten Steine etwas kleiner, sogar im Unterteil der Schicht, als die in den Ausführungsformen von 1 und 2 benutzten Steine, und die kleinste Fraktion ist größer als 10 mm, während bis zu 5 % des Materials der in 1 dargestellten Ausführungsform kleiner als 10 mm sein kann.
Das in 1 dargestellte Geotextilgewebe 17 an den Schnittstellen der Unterschicht und des Untergrunds wird durch ein Geotextilgewebe 27 ersetzt, das dieselben Eigenschaften haben kann wie das in 3 Geotextilgewebe 16.

Claims

Pflasterkonstruktion mit einem System zum Sammeln oder Rückhalten von Regenwasser oder anderem Niederschlagswasser auf Flächen mit Fahrzeugverkehr, bestehend aus einer durchlässigen, zu befahrenden Oberschicht (12) und einer darunter liegenden Unterschicht (15) aus steifen, unlöslichen, harten, grobkörnigen Partikeln mit einem vorbestimmten Durchmesserbereich, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewehrungsgitter (16) in der Unterschicht (15) auf einer Zwischenebene vorgesehen ist, die von der Oberkante der Unterschicht (15) aus gemessen mindestens eineinhalb mal so tief liegt wie der Durchmesser der größten Partikel in dem über dem Bewehrungsgitter (16) befindlichen Teil der Unterschicht (15) beträgt.
Pflasterkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungsgitter (16) auf einer Ebene vorgesehen ist, die von der Oberkante der Unterschicht (15) aus gemessen mindestens halb so tief liegt wie die Dicke der Unterschicht beträgt.
Pflasterkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Bewehrungsgitter (25, 26), das aus miteinander verbundenen Elementen besteht, auf einer Ebene vorgesehen ist, die tiefer liegt als das Bewehrungsgitter (16).
Pflasterkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Weite der Gitteröffnungen nicht größer ist als der Durchmesser der gröbsten Partikel in der Unterschicht (15).
Pflasterkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Weite der Gitteröffnungen im Bereich der Durchschnittsgröße der in der Unterschicht (15) befindlichen Partikel liegt.
Pflasterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Weite der Giteröffnungen ungefähr 40 % der maximalen Partikelgröße in der Unterschicht (15) beträgt.
Pflasterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschicht (15) aus nichtrunden, eckigen Partikeln aus geschrotetem Kies, Schotter oder Beton mit deutlich definierten Kanten besteht, mit einem Korngrößenbereich von bis zu 100 mm, wobei nicht mehr als 5 % der Partikel kleiner als 10 mm sein darf.
Pflasterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nicht weniger als 40 % des die Unterschicht (15) darstellenden Partikelmaterials im Korngrößenbereich zwischen 37,5 mm und 100 mm liegt.
Pflasterkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nicht mehr als 70 % des die Unterschicht (15) darstellenden Partikelmaterials im Korngrößenbereich zwischen 37,5 mm und 100 mm liegt.
Pflasterkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der unter dem Bewehrungsgitter (16) liegende Teil (15L) der Unterschicht (15) aus grobkörnigem Partikelmaterial besteht, dessen Korngrößenbereich allgemein größer ist als der des über dem Bewehrungsgitter gelegenen Teils (15U) der Unterschicht (15).
Pflasterkonstruktion nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gröbsten Partikel des Partikelmaterials in dem unter dem Bewehrungsgitter (16) gelegenen Teil (15L) der Unterschicht (15) ca. dreimal so groß sind wie die gröbs ten Partikel in dem über dem Bewehrungsgitter (16) gelegenen Teil (15U) der Unterschicht (15).
Pflasterkonstruktion nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinsten Partikel des Partikelmaterials in dem unter dem Bewehrungsgitter (16) gelegenen Teil (15L) der Unterschicht (15) mindestens zweimal so groß sind wie die kleinsten Partikel in dem über dem Bewehrungsgitter (16) gelegenen Teil (15U) der Unterschicht (15).
Pflasterkonstruktion nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das unter dem Bewehrungsgitter (16) gelegene Material des Teils (15L) der Unterschicht (15) aus nichtrunden, eckigen Partikeln aus geschrotetem Kies, Schotter oder Beton mit deutlich definierten Kanten besteht, mit einem Korngrößenbereich von ca. 63 mm bis ca. 10 mm.
Pflasterkonstruktion nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das über dem Bewehrungsgitter (16) gelegene Material des Teils (15U) der Unterschicht (15) aus nichtrunden, eckigen Partikeln aus geschrotetem Kies, Schotter oder Beton mit deutlich definierten Kanten besteht, mit einem Korngrößenbereich von ca. 20 mm bis ca. 5 mm.
Pflasterkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zu befahrenden Oberschicht (12) und der Unterschicht (15) eine Verlegebahn in Form einer Zwischenschicht (13) aus grobkörnigem Partikelmaterial vorgesehen ist.
Pflasterkonstruktion nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Korngröße des die Zwischenschicht (13) bildenden Materials kleiner ist als die durchschnittliche Korngröße der Partikel in der Unterschicht (15).
Pflasterkonstruktion nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Korngröße des die Zwischenschicht (13) bildenden Materials im Bereich von ca. 2 mm bis ca. 10 mm, und zwar Vorteilhafterweise bei ca. 5 mm liegt.
Pflasterkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Partikelmaterial der Unterschicht (15) einen Mindestgehalt an 10 % Feinstoffen der Korngrößenkategorie 150 K/n aufweist.
Pflasterkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Partikelmaterial der Unterschicht (15) im Wesentlichen nicht plastisch ist.
Pflasterkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungsgitter (16) eine im Wesentlichen rechtwinklige Gitterstruktur aufweist, die in zwei orthogonalen Richtungen verläuft, wobei in beiden orthogonalen Richtungen im Wesentlichen derselbe Spannungswiderstand erzielt wird.
Pflasterkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (16) aus polymerem Kunststoff hergestellt ist und aus einer Mehrzahl an Gelenken oder Rippen besteht, die an den Schnittpunkten verbunden sind und so im Wesentlichen eine laminare Folie bilden.
Pflasterkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine obere Lage der Unterschicht (15) einen zusätzlichen Bestandteil (15a) aufweist, der aus Partikeln besteht, deren maximale Korngröße einen Bruchteil der maximalen Korngröße der größten in der Unterschicht (15) befindlichen Partikel darstellt.
Pflasterkonstruktion nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Bruchteil nicht größer als 60 %, Vorteilhafterweise nicht größer als 40 %, noch Vorteilhafterweise nicht größer als 20 %, aber keinesfalls größer als 15 % der Korngröße der größten in der Unterschicht (15) befindlichen Partikel sein darf.
Pflasterkonstruktion nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zu befahrende Oberschicht (12) aus einzelnen Elementen oder Blocks besteht, die auf der Zwischenschicht (13) ohne zwischen ihnen bzw. zwischen ihnen und der Zwischenschicht (13) angebrachtem Zementmörtel, Sand oder sonstiges Füllmaterial verlegt werden und dann eine Appretur aus einem in die entstehenden Zwischenräume eingearbeiteten sauberen Steinkies mit einer Korngröße von höchstens 3 mm erhalten.
Pflasterkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu befahrende Oberschicht (12) aus einer durchlässigen Makadam-Decke besteht, die Rinnen aufweist, durch die Wasser ablaufen kann.
Verfahren zum Verlegen einer Pflasterkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus folgenden Arbeitsgängen: Verlegen eines durchlässigen Geotextilstoffs (17), einer undurchlässigen Folie (19) oder eines Geogitters (26) über die Konstruktion, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schicht bzw. "Betonierschicht" (15L) der Unterschicht verlegt wird, dass diese Schicht optimal mit einem Rüttler verdichtet wird, dass ein Bewehrungsgitter (16) über die erste Schicht bzw. "Betonierschicht" (15L) der Unterschicht (15) gelegt wird; dass eine zweite Schicht bzw. "Betonierschicht" (15U) über die Unterschicht (15) gelegt wird, dass die Unterschicht optimal mit einem Rüttler verdichtet wird, dass ein durchlässiger Geotextilstoff über die Unterschicht (15) gelegt wird, dass eine Zwischenschicht (13) über den durchlässigen Geotextilstoff (14) verlegt wird, dass die Zwischenschicht (13) ohne Verdichtung eingeebnet wird, und dass eine zu befahrende Schicht (12) über die Zwischenschicht verlegt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Verdichtung der Unterschicht (15) über die Oberfläche der zweiten Schicht bzw. "Betonierschicht" (15L) der Unterschicht (15) eine Regulierschicht (15A) aus geschrotetem Partikelmaterial verlegt wird, dessen Korngröße kleiner ist als die Korngröße der Unterschicht (15), aber nicht geringer als 15 % der Größe der gröbsten Partikel in der Unterschicht (15), wodurch eine im Wesentlichen einheitliche Oberfläche geschaffen wird, auf der die durchlässige Geotextilstoffschicht (14) aufgenommen werden kann.
Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Verdichtung der zu befahrenden Oberschicht (12) mit dem Rüttler eine Appretur aus sauberem Steinkies mit einer Korngröße im Bereich von höchstens 3 mm über die Elemente (10) der zu befahrenden Oberschicht (12) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsgang des Verlegens der zu befahrenden Oberschicht (12) daraus besteht, dass eine Schicht aus einzelnen Elementen (10) über die Zwischenschicht (13) verlegt wird und dass die Zwischenschicht (13) mit dem Rüttler in ihre endgültige Lage versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsgang des Verlegens der zu befahrenden Oberschicht (12) daraus besteht, dass über die verlegte Zwischenschicht (13) eine zu befahrende Oberfläche in Form einer durchlässigen Makadam-Decke verlegt wird, die Rinnen aufweist, durch die Wasser ablaufen kann.