DE1658436A1 - Frostschutzschicht im Unterbau von Fahrbahnen - Google Patents
Frostschutzschicht im Unterbau von FahrbahnenInfo
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Description
Badische'Anilin- & Soda-Fabrik AG
Unser Zeichen O.Z. 24 990 Wbg/Hu Ludwigshafen (Rhein), 25.7.1967
Frostschutzschicht im Unterbau von Fahrbahnen
Im herkömmlichen Unterbau von Fahrbahnen (Wege, Straßen, Flug- {
platzpisten, Eisenbahngleise) wird als FrostSchutzschicht frostsicheres
Material (z.B. Sand, Kies, gebrochenes Gestein, Schaumlava,
Hochofenschlacke usw.) in beträchtlicher Schichtdicke verwendet. , .-.;.-
Es.ist aus der schwedischen Patentschrift 193 494 bekannt, bei
der Herstellung von Fa.hrbahnen als isolierenden und entwässerten Untergrund1 * eine dünne, entwässerte Erdschicht und eine
Schicht eines' hochwertigen Isoliermaterials vom^-Wert unterhalb ^
0,2, beispielsweise Schaumkunststoff, Mineralwolle, Schaumglas | oder Kork zu verwenden.
Aus der US-Patentschrift 3-250 188 ist die Verwendung einer
Kunststoffschaumschiebt als Isolierschicht im-"Straßenbau bekannt.
Aus der Zeitschrift "Straße und Autobahn" (1966), Seite 171 bis
175 ist ferner die Verwendung eines aus bestimmten Ton- oder uchiefersorten durch Erhitzen im Drehofen bereiteten "Blähtons"
109816/0574
gebunden' mit Zement bzw. Bitumen, als-FrostsGhutzsch.icht im Straßenbau
bekannt. ■■--'.- = : .----.- Vv ■-,-!■--·*■
Diese bekannten Frostschutzmaterialen weisen eine Reihe von Nachteilen
auf., Bei der Verwendung von Kies sind hohe Sehichtdicken
erforderlich. Beispielsweise wird in der Bundesrepublik Deutschland im Aütobahnbau je nach Untergrundbeschaffenheit ·eine .Kies- .
schicht von 40-bis 80 cm verwendet. Der Transport- und Arbeits~- ■
aufwand ist folglich sehr hoch, Hochwertige Isoliermaterialien
wie Platten aus Kunststoffschaum, Schaumglas, Kork und dgl. ,■':■'-.
weisen vielfach nur eine geringe mechanische Festigkeit auf. Bevor die Prostschutzschicht mit üblichen Straßenbaumaschinen
zwecks Aufbringung von Trag-, Binder- und Deckschichten befah— ~
ren werden kann, muß sie zur Vermeidung von mechanischen Beschädigungen abgedeckt werden, beispielswei'se mit einer 'Sandschicht. Die Verwendung von'"Blähton" als Frostschutz ist nach-'
teilig,-da sich dieser Stoff nach einiger Zeit durch Feuchtigkeitsaufnahme
stark mit Wasser sättigen kann, wobei sowohl die Frostsicherheit als auch in besonderem"Maße die Wärmedämmwirkung
abnimmt.
Es wurde nun gefunden, daß die Verwendung von kleinteilige, 3chaumförmige, organische Kunststoffe enthaltendem Beton als ' ~
Frostschutzschicht im Unterbau von Fahrbahnen vorteilhaft 1st.'
Kleinteilige,"schaumförmige, organische Kunststoffe enthaltender
Beton, im folgenden kurz "Schaumstoffbeton" genannt, weist ausgezeichnete
Wärmedämmeigenschaften und ausreichende mechanische
- 3 - ■
109816/0574 ^D original
■Feistigkeit· auf. Da Schaumstoff beton diese beiden Eigenschaften
in idealer Weise kombiniert besitzt, kann bei seiner "Verwendung anstelle der üblichen Prostschutzschicht gleichzeitig auch die
übliche Tragschicht in ihrer Dicke vermindert werdenbzw. ganz
entfallen. Praxisversuche zeigten überraschenderweise, daß .,
Schaumstoffbeton auch bei hoher Bodenfeuchtigkeit sich praktisch
nicht mit Wasser sättigt. Im Gegensatz zu, einem unter Verwendung von Blähton hergestellten Beton verringert sich seine Prost?- ;
sicherheit nicht und seine Wärmedämmwirkung nur in unerheblichem
Maße. : - ■■·. . .· -■■■'■■ I..: . .· -,-;■■■" -... ;
Diese Eigenschaften sind für die Verwendung im Straßenbau von
besonderer Wichtigkeit. Bei Eisbildung in der Betonstruktur
wird das Bindemittelgefüge überraschenderweise nicht geschädigt
und somit die Festigkeit praktisch nicht verringert. Die Prüfung
derv Prostbeständigkeit nach DIET 52 104 mit anschließenden ver-·
gleichenden Biegezugsversuchen ergab keinen nennenswerten Unterschied
im Aussehen und in den Festigkeitswerten von Probestücken
vor und nach dem Prostversuch.
Die Herstellung von Schaumstoffbeton ist bekannt. Es handelt sich um ein durch Vermischen^von kleinteiligen, schaumförmigen organischen
Kunststoffen mit hydraulischen Bindemitteln, Wasser und
gegebenenfalls Zuschlagstoffen und anschließendes Härten erhältliches Produkt, das ein niedriges Raumgewicht a,ufweist, etwa
zwisQhen.,2öQ und 150Q» insbesondere zwischen 300 und 700 kg/nr.
Der kleinteilige Schaumstoff d^enttals Porenbildner und gleichseitig
als Porenfüllstöff. Das Gefüge des Schaumstoffbetons be-
10 9818/ 0574 s . BAD ORIGINAL
- 4■ - ■ O.Z. 2
»436
steht somit aus einer im wesentlichen homogenen Zellstruktur aus
Schäumstoffpartikeln und Mortelgerüst.
Geeignete kleinteilige schaumförmige organische Kunststoffe weisen
im allgemeinen eine, mittlere Korngröße zwischen T und 20,
insbesondere zwischen 1,5 und 5 mm und und ein Raumgewicht (Schüttgewicht) zwischen 2 und 200 kg/m , insbesondere zwischen
5 und 50 kg/nr auf. Der schaumförmige Kunststoff wird in Form
von unregelmäßig geformten Partikeln, Flocken, oder vorzugsweise
in Kugel- oder Perlform eingesetzt. Die Natur des organischen Kunststoffs ist von untergeordneter Bedeutung. Alle üblichen
schaumförmigen organischen Kunststoffe, wie schaumförmiges Polyäthylen, Polypropylen, Polybutylen, Polyurethane, Polycarbonate,
sind als Füllstoffe verwendbar. Mit besonderem Vorteil werden die wohlfeilen Schäume mit weitgehend geschlossenzelligem Aufbau,
wie auf Basis, von Styrolpolymerisaten, verwendet. Kunststoffschäume,
die aus verschäumbaren kleinteiligen Treibmittel enthaltenden=
Kunststoffen durch einfache Wärmebehandlung herstellbar sind, werden bevorzugt, da in diesem Fall ein Aufschäumen
in unmittelbarer Nähe der Baustelle erfolgen kann und somit die Kosten für den Transport des voluminösen Kunststoffschaumes vermieden
werden können.
Schaumstoffbeton enthält im allgemeinen 30 bis 95, insbesondere
60 bis 85 Volumenprozent Kunststoffschaum.= Infolge des minimalen RaumgewichtC des Kunststoffschaums ist sein Gewichtsanteil im
Schaumstoffbeton sehr gering, im allgemeinen weniger als 3» insbesondere
weniger als 2 Prozent. Das ist ein entscheidender - . - 5 - '
109816/057A 'Λ
BAD
günstiger Kostenfaktor»
Für die Herstellung des Schaumstoffbetons werden neben den
schaumförmigen Kunststoffteilchen übliche hydraulische Bindemittel,
wie Kalk* Gips und vorzugsweise Zement verwendet, denen
gegebenenfalls übliche Zuschlagstoffe, wie. Sand,. Trass und Quarzmehl, sowie gegebenenfalls -andere übliche Betonzusätze, wie
Porenbildner, Dichtungsmittel, Betonverflüssiger u. dgl. zugesetzt
werden. Je nach der Konsistenz der Mischung liegt der Wasser-Zement-Fakt
or im allgemeinen zwischen 0,3 und 0,5. Das Verhältnis hydraulische Bindemittel zu Zuschlagstoffen kann in weiten
Grenzen schwanken. Man verwendet im allgemeinen pro kg hydraulisches
Bindemittel bis zu 3 kg Zuschlagstoffe. Bei sehr niedrigem Raumgewicht des Schaumstoffbetons (unter 700 kg/nr),
d.ho bei hohem Schaumkunststoffgehalt, wählt man möglichst geringe
Mengen an Zuschlagstoffen (etwa 0 bis 1 kg pro kg Zement).
Um ein möglichst gleichmäßiges Benetzen der Schaumkunststoffteilchen
mit den hydraulischen Zuschlägen zu erreichen, setzt man ersteren üblicherweise oberflächlich geringe Mengen (etwa
1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf den Kunststoff) eines zementverträglichen, die Haftung des Kunststoffs mit den mineralischen
Anteilen erhöhenden Stoffes zu, beispielsweise eines organischen Bindemittels, eines Klebers, einer Kunststoffdispersion,
eines Epoxyharzes oder einer organischen Siliciumverbindung.
Es ist auch möglich, den Haftvermittler direkt der Mischung zuzufügen. Aus diesem Gemisch können beispielsweise
Platten hergestellt werden* Das Gemisch kann jedoch auch unmit-
...,., 109816/0574 ORIGINAL INSPECTED
¥6%9§Λ36
telbar am Ort der Verwendung auf das Planum aufgebracht werden
und dort aushärten, gegebenenfalls nach Verdichtung. Diese Arbeitsweise, die mit üblichen fite den Straßenbau verwendeten Maschinen
ausgeführt werden kann, ist besonders vorteilhaft.
Die. Dicke 4er Schaumbetonschicht kann in weiten Grenzen schwanken
und richtet sich nach den Anforderungen der Praxis. Je nach der Wärmeleitzahl des verwendeten Schaumstoffbetons läßt sich
für die je nach örtlicher Lage zu erwartende klimatische Belastung
notwendige Schichtdicke leicht errechnen. Im allgemeinen arbeitet man mit Schichtdicken zwischen 5 und 30 cm, insbesondere
zwischen 10 und 20 cm, je nach klimatischen und mechanischen Erfordernissen.
""""""■
Die Schaumstoffbet.onschicht kann fugenlos sein. Es tritt praktisch
kein Schwinden auf. Sie kann auch Schein- bzw. Bewegungsfugen mit oder ohne Verdübelung aufweisen. Die Schicht kann auch
in Form von Platten vorliegen, die gegebenenfalls bewehrt sein
können und gegebenenfalls mit einer Verzahnung oder Verdübelung versehen sein. Es ist auch möglich, ein Granulat aus Schaumstoffbeton
als Isolierschicht zu verwenden.
Die Schaumstoffbetonschicht kann direkt auf das gegebenenfalls
verdichtete Planum aufgebracht werden. Zwischen Planum und
Schaumstoffbetonschicht kann sich jedoch auch eine beliebige Untergrundschicht, beispielsweise Kies, Sand, Schotter oder alte,
gegebenenfalls zerkleinerte, Fahrbahndecke oder eine Dampfsperrschicht
oder eine wasserhaltende Schicht, befinden.
10 9816/0574 °"«Wl.
Die .oberhalb der Schaumbetonschicht verwendeten Trag-, Deck- und
Verschleißschichten unterscheiden sich nicht von den üblichen im Fahrbahnbau verwendeten. Z wisch en diesen und der Schaumstoffbetonschicht
können ebenfalls weitere Schichten z.B. dampf brem- . sende oder -sperrende Schichten verlegt werden.
Auf die Schaumstoffbetonschicht kann beispielsweise unmittelbar
eine übliche bituminöse Tragschicht mit nachfolgender Deckschioht
im üblichen Heiß-Verfahren aufgebracht werden. Auch eine übliche Betondecke kann direkt auf die Sehaumstoffbet.onschicht
aufgetragen werden. Da die Schaumstoffbetonschicht jedoch selbsttragende Eigenschaften besitzt, können die über ihr aufgebrachten
Beschichtungen verringert werden bzw. die Tragschicht gänzlich entfallen.
Schaumstoffbeton läßt sich mit üblichen Straßenbaumaschinen
derart plan verarbeiten, daß beispielsweise als Tragschicht
verwendete Fertigbetonplatten direkt hierauf verlegt werden
können, wobei man vorzugsweise die Verlegung auf noch nicht völlig angebundenem Schaumstoffbeton vornimmt.
Schaumstoffbetonschichten sind als Frostschutzschicht und Tragschicht
für den Unterbau von Fahrbahnen und Verkehrswegen aller Art geeignet, beispielsweise für Straßen, Wege, Eisbahnen, Flugplatzpisten
und Eisenbahngleise.
Beispiel
1 nr kleinteiliges schaumförmiges Polystyrol in Perlform mit
1 nr kleinteiliges schaumförmiges Polystyrol in Perlform mit
109816/057 4
■ - 8 - O.Z. 24 990
einer mittleren Korngröße von 2,5 mm und einem Schüttgewicht
von 12 kg/m , das mit 8 Gewichtsprozent Epoxyharz beschichtet ist, wird mit 350 kg Zement, 40 kg Feinkornsand (Durchmesser
£0,6 mm) und 180 1 Wasser in einer üblichen Zwangsmischmaschine
vermischt« Das Schüttvolumen der Mischung beträgt J,1 m . Durch
Verdichtung wird das Volumen auf 1 nr eingestellt. Nach dem Außhärten
(28 Tage) zeigt der erhaltene Schaumstoffbeton folgende
Kennzahlen:
Raumgewicht, lufttrocken ' ca. 500 kg/m
Biegezugsfestigkeit, durchfeuchtet 3 kg/cm
Biegezugsfestigkeit nach Prostversuch 3 kg/cm . (DIN 52 104)
Druckfestigkeit 25 kg/cm2
Wärmeleitzahl, trocken /£ 0,08 kcal/m.h.grd.
Unter der Verwendung dieses Schaumstoffbetons wurden folgende Fahrbahnen hergestellt:
Z ement b e t ο nd e c ke η
Z ement b e t ο nd e c ke η
1. a) Planum, verdichtet
b) Kiessand 5 bis 10 cm
c) Schaumstoffbetonschieht 10 bis 20 cm (örtlich eingebracht).
d) Ortbeton 16 bis 24 cm
2. a) Planum, verdichtet
b) Schaumstoffbetonschieht 10 -bis 20 cm
c) Ortbeton 16 bis 24" cm
3. a) Planum, verdichtet
b) Schaumstoffbetonschieht 10 bis 20 cm '
c) Fertigbetonplatte 15 bis 18 cm
109816/ΠΒ74
- 9 -'·*■■ ''"V'' O.Z. 24
4. a) Planum, verdichtet
b) Fertigteilplatte als Verbundplatte aus Schaumstoffbetonschicht
10 bis 20 cm und vorgespannte Sehwerbetonschicht, 15 bis 18 ei ■
Bituminöse Decken
5. a) Planum, verdichtet
b) Schaumstoffbeton 10 bis 20 cm
c) Bituminöse Tragschicht 6 bis 22 cm
d) Bituminöse Binder und Deckschichten 6 bis 12 cm
6. a) Planum, verdichtet
• b) Schäumstoffbeton 10 bis 20 cm
c) Bituminöse Binder und Deckschichten 6 bis 12 cm
G-eleisbau
7. a) Planum, verdichtet
b) Schäumstoffbeton 10 bis 30 cm
c) Schotter 10 bis 40 cm
d) Schwellen und Schienen
8. a) Planum,.verdichtet
b) Schaumstoffbeton 10 bis 30 cm
c) Betonfahrbahnplatte
d) Schienen mit unmittelbarer Befestigung auf c)
Sämtliche getesteten Fahrbahnen weisen eine her\o rragende Prostbeständigkeit
auf.
- 10 -
Claims (1)
- - 10- -(3TZi^ 990PatentanspruchVerwendung yon kleinteilige, schaumförmige, organische Kunststoffe enthaltendem Beton als Frostschutzschicht im Unterbau von Fahrbahnen. - -Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG-109816/0574
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