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Verfahren zur Herstellung von Straßendecken, insbesondere für Chausseen
und Flugzeugbahnen, und Fahrbahndecke selbst Die Erfindung bezieht sich auf die
Herstellung von Fahrbahndecken für Chausseen, Flugzeugbahnen u. dgl.
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Es ist bekannt, die modernen Fahrbahndecken für Chausseen und Flugzeugbahnen
entweder aus Beton auf der Basis eines hydraulischen Bindemittels, wie Kalk oder
Zement, in Gegenwart von Wasser zum Abbinden oder aus Beton auf der Basis eines
oder mehrerer Bindemittel aus Kohlenwasserstoffen, z. B. Goudron, Teer oder Bitumen,
oder manchmal auf der Basis dieser beiden Betonarten herzustellen.
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Diese drei Verfahren für die Herstellung von Fahrbahndecken zeigen
an sich bekannte Nachteile.
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Die Fahrbahndecken nur aus Beton auf der Basis eines hydraulischen
Bindemittels sind der Rissebildung beim Zusammenziehen unterworfen. Man sieht deshalb
Fugen vor. Hierbei ist die Fahrbahndecke an den Stellen nahe der notwendigen Fugen
geschwächt. Ihre Struktur ist nicht elastisch. Unter der Beanspruchung durch Befahren
oder beim Landen von Flugzeugen verdichtet sich der Untergrund und wird hohl, was
zu Brüchen von Teilen des Betons, ausgehend von den Fugen, führt. Außerdem sind
die Betondecken gegen Schwankungen der Feuchtigkeit und der Wirkung von Kälte und
Wärme empfindlich, was erhebliche Beschädigungen bei mäßigem Klima und noch mehr
im tropischen Klima hervorruft. Weiterhin verliert der Beton auf der Basis des hydraulischen
Bindemittels beim Befahren durch Flugzeuge mit Reaktionsantrieb auf Grund der erhöhten
Temperatur seine Widerstandsfähigkeit und wird uneben.
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Der Beton auf der Basis eines oder mehrerer Bindemittel aus Kohlenwasserstoff
en ist elastischer. Er kann, ohne daß er beschädigt wird oder reißt, gewissen
Niveauänderungen
des Untergrundes folgen, die sich aus der Beanspruchung beim mehrfachen Landen bei
Flugzeugbahnen oder beim einfachen Befahren bei Chausseen ergeben. Bei diesem Beton
wird zwar die Frage der Ausdehnungsfugen gelöst, aber die. Betonarten aus Kohlenwasserstoffen
sind für Temperaturschwankungen des oder der die Kohäsion sichernden Produkte (Goudron,
Teer und/oder Bitumen) sehr empfindlich. Bei Betondecken, bei denen die Gefahr des
Bruches bei kalter Witterung besteht, muß eine gewisse Elastizität vorhanden sein.
Diese kann jedoch bei wärmer Witterung zu unzulässigen Deformationen führen. Ferner
müssen die Fahrbahndecken für Gewährleistung einer entsprechenden Verbindung mit
dem Unterbau hinreichend stark sein und den Kräften aus Druck, Stoß und Einschneiden
widerstehen, die steigen, je mehr die Gewichte des rollenden Materials größer werden
und die Geschwindigkeiten sich erhöhen.
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Die gemischten Fahrbahndecken,: die zur Vermeidung der genannten Nachteile
hergestellt werden und aus einem Betonunterbau mit hydraulischen Bindemitteln und
einer oberen Decke aus Kohlenwasserstoffen bestehen, haben die Vorteile der beiden
genannten Verfahren und begrenzen die Nachteile nur in einem gewissen Maß: Der untenliegende
Beton mit hydraulischem Bindemittel widersteht dem Druck und den Deformationen,
. und die Stoßwirkungen sind dank der oberen Decke aus Kohlenwasserstoffen für diesen
Beton weniger spürbar, der immer spröde ist. Außerdem ist dieser Beton aus hydraulischem
Bindemittel fast vollständig den Wirkungen der umgebenden Feuchtigkeit und auch
den Wirkungen des Einsaugens durch Wasser wegen der schwachen Leitfähigkeit der
Kohlenwasserstoffdecke entzogen, die eine isolierende Decke bildet. Der Beton ist
außerdem den Frostwirkungen und der unmittelbaren Sonneneinstrahlung entzogen, die
die Ursachen für ein Zusammenziehen und für die Rissebildung darstellen.
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Die gemischten Decken würden also vollkommen sein, wenn man eine Gewähr
für die Verbindung zwischen dem Beton mit hydraulischem Bindemittel und dem Beton
aus Kohlenwässerstoffen hätte. Bisher hat man eine ausreichende Verbindung zwischen
diesen Materialien nicht herzustellen vermocht, derart, daß die gemischte Decke
vollwertig wird. Die obere Decke aus Kohlenwasserstoffen haftet sehr schlecht an
dem Beton mit hydraulischem Bindemittel des Unterbaues. Die Decke aus Kohlenwasserstoffen
faltet sich, wellt, reißt oder bricht ab unter der Wirkung in tangentialer Richtung
auf Grund der äußeren Beanspruchung.
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Die Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung einer gemischten Decke
für Chausseen, Flugzeugbahnen u. dgl. zum Gegenstand, bei dem die bisherigen Nachteile
in vollem Umfang vermieden werden.
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Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß ein Unterbau aus
Beton aus mindestens einem hydiaulischen Bindemittel hergestellt, sodann dieser
Unterbau vor Abbinden mit einer einzigen Schicht mineralischer Körper, z. B. kleinen
Steinen, bedeckt wird; worauf man einen gewissen Druck auf diese Körper ausübt,
so daß sie sich in den Beton aus hydraulischem Bindemittel eindrücken. Man läßt
den Beton abbinden und bedeckt schließlich die Mineralkörper mit einer oberen Schicht
aus Kohlenwasserstoffen.
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Vorzugsweise verwendet man Körper, die mindestens mit einem Mittel
umkleidet sind, das einerseits an dem hydraulischen Bindemittel haftet, welches
vor dem Abbinden vorhanden ist, und andererseits ebenfalls an dem Bindemittel aus
Köhlenwasserstoffen der oberen Decke haftet.
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Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine durch das vorstehend
beschriebene Verfahren erhaltene Straßendecke, die einen Unterbau aus Beton mit
mindestens einem hydraulischen Bindemittel und eine obere Decke eines Betons aus
mindestens einem Kohlenwasserstoffbindemittel enthält. Diese beiden Schichten werden
durch eine einzige Schichtstärke eingelegter Körper verbunden, die in die beiden
Schichten hineinragen und vorzugsweise mit einem Mittel überzogen sind, das eine
Affinität mit den Bindemitteln der beiden Decken aufweist.
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Dadurch, daß die Körper in den beiden Schichten tief eingebettet sind,
ergeben sie eine Klammerwirkung zwischen den Schichten und sichern auf eine absolute
Weise die Unbeweglichkeit der Kohlenwasserstoffdecke zu der unteren Schicht.
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Gemäß der Erfindung werden die Vorteile einer Unterdecke aus Beton
mit einem oder mehreren hydraulischen Bindemitteln mit denjenigen einer oberen Decke
aus Kohlenwasserstoffen vereinigt, ohne die erwähnten Nachteile mit zu übernehmen,
d. h. es wird eine absolute Haftung der oberen Decke an der Unterdecke gewährleistet.
Man erzielt somit die besten Bedingungen der Haftung und der mechanischen Widerstandsfähigkeit
bei den verschiedenen Kräften des Reißens und Einschneidens, denen das Ganze unterworfen
ist. Man kann insbesondere eine dünne Decke aus Köhlenwasserstoffen aufbringen,
die infolge der Verzahnung mit der Unterdecke den Gleitwirkungen widersteht und
somit keinen Anlaß zum Wellen erhält.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht.
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Die Abb. r, 2 und 3 zeigen Querschnitte von drei i bei der Herstellung
einer Straßendecke gemäß der Erfindung entstehenden, nacheinanderfolgenden Stadien.
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Die Erfindung ist bei der Herstellung einer neuen Straße und auch
bei der Ausbesserung von bestehen- i den Chausseen und Flugzeugbahnen anwendbar,
die teilweise zerstört sind.
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Zunächst wird die erste Art, d. h. die Herstellung von neuen Fahrbahnen
beschrieben.
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Auf dem Boden z bringt man eine Schicht 2 aus Beton auf, die Kies
und mindestens ein hydraulisches Bindemittel, insbesondere Zement, enthält. Der
Beton wird in der üblichen Art hergestellt. So kann man 6oo 1 einer Kiesmischung
mit Sand, wobei die Steine in der Größe zwischen o,z bis 40 mm schwanken können,
mit 26o bis 3oo kg Zement und q.o bis 6o 1
Wasser vermischen. Die
Unterdecke 2 wird oberflächlich glattgestrichen und vorzugsweise gestampft.
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Bevor die Schicht 2 abzubinden beginnt, legt man auf die Fläche 3
(Abb. z) in einer einzigen Schichtstärke Körper, beispielsweise Steine. Diese Schicht
enthält eine einzige Reihe von Mineralkörpern q., die nebeneinander-, aber nicht
übereinandergelegt sind. Diese Körper von einer mittleren Größe, vorzugsweise in
der Größe von 3o bis 40 mm, werden vor dem Erhärten des Betons in die Schicht 2
bis zu einem bestimmten Teil ihrer Höhe, vorzugsweise ungefähr auf ein Drittel ihrer
Höhe, eingebettet. Dieses Einbetten kann auf beliebige Weise vorgenommen werden,
beispielsweise durch leichtes Walzen oder durch Stampfen.
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Danach läßt man die Schicht 2 abbinden, wonach sie während einer gewissen
Zeit sich selbst überlassen bleibt, die zwischen einigen Tagen und ungefähr einem
Monat je nach der Natur des Betons der Schicht 2 variieren kann.
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Alsdann bringt man auf der Steinschicht q. eine Schicht 5 (Abb. 3)
aus Kohlenwasserstoffen auf, die beispielsweise aus einem Beton bestehen kann, dessen
Gesteinszuschläge in der Größe zwischen 5 und 15 mm schwanken und die durch ein
Bindemittel verbunden sind, das aus Goudron, Teer, Bitumen oder einer Vereinigung
dieser Mittel besteht. Die Schicht 5 wird in üblicher Weise durch Walzen oder Stampfen
gefestigt.
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Die Schlußarbeiten bestehen schließlich darin, daß ein feinkörniger,
sehr viskoser Goudron 6 aufgebracht wird, z. B. ein Ölgoudron, mit folgenden Eigenschaften
| Spezifisches Gewicht bei 15° C ... 1,12o bis 1,225 |
| Gehalt an Wasser. . . . . . . . . . . . . . . kleiner als o,5
0/0 |
| Gehalt an Naphthalin ........ , - - 4% |
| Viskosität io mm bei 30° C... 4.o bis loo Sekunden |
| bis 17o° C........... kleiner als l0/0 |
| Destillation zwischen 170 u. 27o° C - - i00/0 |
| zwischen 27o u. 320° C größer als 6 0/" |
Man benötigt beispielsweise q.oo bis 5oo g Goudron auf den Quadratmeter.
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Schließlich streut man eine grobkörnige Deckschicht 7 aus Kalkerde
oder einem ähnlichen Stoff auf. Vorteilhafte Ergebnisse wurden erzielt, wenn man
die mechanische Verbindung nach Art einer Verklammerung der Schichten 2 und 5 durch
eine einzige Schichtstärke von Steinen q. mit einer chemischen Verbindung zwischen
dem Beton aus Zement und dem Kohlenwasserstoffbeton kombiniert. Man verwendet vorzugsweise
einerseits für die Steine q. und andererseits für die Herstellung der Decke 5 aus
Kohlenwasserstoffen Steine, die vorher einen doppelten Überzug aus zwei Bindemitteln
A und
B erhalten haben, welche aus umgekehrten Emulsionen gebildet
sind. Das erste Bindemittel A besteht aus einer Emulsion des Typs Wasser in Öl von
Goudron, dem im starken Verhältnis eine starke alkalische Lauge (NaOH oder K O H)
zugegeben ist. Das zweite Bindemittel B besteht aus einer Emulsion des Typs Öl in
Wasser einer bituminösen Substanz (Petrolasphalt oder Naturasphalt). Als Goudron
kann man einen Ölgoudron oder einen solchen aus Kohle, Holz od. dgl. verwenden,
insbesondere einen Ölgoudron mit folgenden Eigenschaften
| Spezifisches Gewicht bei 15° C ... 2,12o bis 1,225 |
| Gehalt an Wasser. . . . . . . . . . . . . . . kleiner als o,5
0/0 |
| Gehalt an Naphthalin . . . . . . . . . . - - 6,50/0 |
| Viskosität q. mm bei 30° C..... 3o bis 6o Sekunden |
| bis 170° C.......... kleiner als i0/, |
| Destillation von 17o bis 27o° C ... - - 24% |
| von 27o bis 32o° C ... größer als 6 0/" |
| Man kann auch für die Bindemittel A und B folgende |
| gewichtsmäßigen Kompositionen anwenden: |
| Für das Bindemittel A |
| Goudron ....................... 65 bis 750/ |
| 0 |
| starke alkalische Lauge, die ge- |
| wichtsmäßig 25bisq.o% einaktives |
| wasserfreies Element enthält .... 35 bis 25 0/0 |
| Für das Bindemittel B: |
| bituminöse Substanz .... . . ...... 5o bis 6o
0/0 |
| Seifen von Stearinsäuren, Ölsäuren |
| und Harzsäuren . . . . . . . . . . . . . . . o,5 bis o,z 0/0 |
| normales Handelsammoniak ...... o,i bis o,5 0/0 |
| Wasser..... Restmenge zur Ergänzung von zoo 0/" |
Hierbei können 15 bis 3o kg des ersten Bindemittels auf 5o bis 75 kg des zweiten
Bindemittels benutzt werden.
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Jeder Stein q. wird mit einem Überzug aus dem Bindemittel A versehen,
das wegen des großen Ölgehaltes des Coudrons an dem Stein sehr haftet. Danach wird
derselbe Stein mit der Bindemasse B nochmals überzogen. Auf diese Weise ist jeder
Stein mit einer doppelten Bindeschicht bedeckt. Die zweite Schicht reißt wegen der
starken Base auf und bildet auf der Goudronschicht eine halbporöse Bitumenschicht.
Die alkalische Flüssigkeit, die durch das Auflösen der beiden Emulsionen sich ergibt,
dringt durch Dialyse durch diese halbporöse Schicht, die die Flüssig-, keit nach
Art einer öligen Schale umhüllt.
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Die Kohlenwasserstoffschicht 5 wird auf gleiche Weise erhalten. Die
sie bildenden Steine behalten nach ihrem Aufbringen eine gewisse Möglichkeit der
relativen Verstellung zu der oberen öligen Schicht, die über dem Goudron und dem
Bitumen durch einen Teil der zurückbleibenden alkalischen Flüssigkeiten gebildet
wird, welche langsam durch Dialyse durch die halbporöse kolloidale Haut hindurchdringen,
so daß die Schicht 5 mit den Kohlenwasserstoffen während der Zeit eine gewisse Plastizität
behält, die sich mit der groben Beanspruchung vermindert, welche auf die verhältnismäßig
spröde Unterschicht 2 übertragen wird, während oben an der Oberfläche die Schicht
5 durch Sättigung mit Kohlensäure infolge Berührung mit der Luft erhärtet.
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Nur nach dieser Sättigung mit Kohlensäure, d. h. einige Tage nach
dem Aufbringen der Schicht 5, ist gegebenenfalls die pulverförmige Goudronmasse
6 aufzubringen und die Deckmasse 7 (Abb. 3) aufzustreuen.
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Die Stärke der Unterschicht 2 kann sehr verschieden sein und hängt
von den aufzunehmenden Kräften ab. Sie kann beispielsweise io bis 18 cm bei einer
Straßendecke und 3o bis 5o cm bei einer Flugzeugfahrbahn betragen.
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Die Stärke der oberen Schicht 5 ist in diesem Verhältnis wesentlich
geringer, beispielsweise 3 cm
bei Straßendecken und 2 bis 3 cm für
Flugzeugbahnen.
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Für den zweiten Fall, nämlich für die Wiederherstellung einer bestehenden
Straßendecke oder einer Flugzeugbahn aus Beton, die schwere Beschädigungen aufweist,
läßt man den Beton in seinem Zustand, um eine Unterlage für das Aufbringen einer
Betonschicht aus Zement mit kleinen Kieselementen zu haben, G wobei der Anteil des
Zements von 350 kg auf den Kubikmeter Beton nicht überschritten werden soll,
um ein Lösen bei der Verbindung zwischen dem alten und dem neuen Beton zu vermeiden.
Diese Betondeck e kann verhältnismäßig schwach sein, z. B. 6 bis 8 cm, i und als
Decke zum Nivellieren benutzt werden. Alsdann verfährt man wie im Fall x beschrieben.
Dies bedeutet, daß vor dem Abbinden dieser Nivellier-Schicht eine einzige Schicht
der mit einem Überzug versehenen Steine od. dgl. vorgesehen wird, die teilweise
in die Nivellierschicht eingebettet werden, worauf man den Beton abbinden läßt und
die Decke aus Kohlenwasserstoffen aufbringt.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform
beschränkt, die nur als Beispiel genannt ist. Für den Überzug der Steine od. dgl.
kann auch ein anderes Bindemittel verwendet werden, jedoch mit der Maßgabe, daß
diese Bindemittel eine Affinität zu den Bindemitteln der beiden Schichten aufweist.