DE19632638A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Stabilisierung bzw. Verfestigung von Schotterbetten und anderen Haufwerksgebilden und deren Anwendung - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen von Mehrkomponentenharzen auf drainagefähige, zu verfestigende körnige Materialien, ins­ besondere zu verfestigende Schüttgüter, die gegebenenfalls vorher durch Rütteln etc. verdich­ tet sind, ohne daß die Drainagefähigkeit verloren geht. Typische derartige Materialien sind beispielsweise die Schotterbetten von Schienenfahrbahnen, aber auch Kiesaufschüttungen beim Straßen- und Wegebau, die miteinander verklebt werden sollen, ohne ihre Wasserdurch­ lässigkeit zu verlieren. Bei Schotterbetten für Schienenfahrbahnen erfolgt das Verkleben ins­ besondere in den Übergangszonen zwischen weichen und festen Bereichen gemäß deutscher Patentanmeldung P 39 41 141.9. Weiterhin kann es sinnvoll sein, insbesondere in Kurven den Querverschiebewiderstand von Eisenbahnschwellen auf einem Schotterbett zu erhöhen gemäß deutscher Patentanmeldung P 40 14 529.8. Verklebungen von Kies im Straßenbau unter Erhalt der Wasserdurchlässigkeit und Porosität erfolgen insbesondere um ein rasches Abfließen des Oberflächenwassers zu gewährleisten und dadurch auch bei Regen Aquapla­ ning zu vermeiden.

In all diesen Fällen sowie ähnlichen Anwendungsgebieten für die Verklebung von porösen körnigen Materialien und Schüttgütern mit Mehrkomponentenharzen wird in der Regel ein Kleber aufgetragen oder versprüht, welcher eine bestimmte chemische Viskosität unter be­ stimmten labormaßstäblichen Bedingungen aufweist.

Selbst wenn man davon ausgeht, daß sich für die Verbindung der Schottersteine eines be­ stimmten Haufwerkgebildes bis in eine bestimmte Tiefe jeweils eine ganz bestimmte Viskosi­ tät des Klebers herstellen läßt, so bleiben die weiteren Schwierigkeiten, daß sich mit der Vis­ kosität normalerweise auch die über der Zeit aufgetragene Viskositätskurve beim Aushärten des Mehrkomponentenharzklebers ändert und vor allem, daß bei der praktischen Anwendung keine gleichmäßigen Bedingungen herrschen, weil das Material die Porosität, die Tempera­ tur, Witterung und andere Parameter Schwankungen unterliegen, die einen großen Einfluß auf die Qualität des Materials und der Verfestigung und/oder Stabilisierung haben, wenn man einen Kleber, dessen Viskosität von Umwelteinflüssen geprägt, im flüssigen Zustand auf das Haufwerksgebilde gießt oder sprüht.

Es hat sich gezeigt, daß die Parameter der Umwelt insbesondere im Freien wie z. B. Tempe­ raturschwankung, Materialbeschaffenheit, Porosität, Feucht-Trockenverhalten usw. eine große Beeinflussung auf die Viskosität und Fließeigenschaft des Mehrkomponentenmaterials darstellt, z. B. im Winter steigt die Viskosität um mehr als 1000%. Es wäre daher sinnvoll, die Viskosität des Mehrkomponentenmaterials so zu beeinflussen, daß Umwelteinflüsse weit­ gehendst außer acht gelassen werden können. Außerdem wäre es wünschenswert in den obe­ ren Schichten des zu verklebenden Schüttgutes eine niedere Viskosität und in den unteren Schichten eine höhere Viskosität zur besseren Vernetzung zu haben. Es hat sich gezeigt, daß in den oberen Schichten des Schüttgutes, welches zwangsläufig vollflächig übersprüht wird, 30-70%, je nach Anwendung eingesetzter Mehrkomponentenmaterialmengen, verloren geht, da durch die Ablagerung an der Oberfläche des Schüttgutes durch schlechte Fließei­ genschaften und erhöhte Viskosität eine Dickschicht von Mehrkomponentenmaterial zurückbehalten wird, welches nur an den Berührungspunkten der einzelnen Schottersteinen des Schüttgutes zur Verfestigung und/oder Stabilisierung beiträgt. Überschüssige Mengen des Mehrkomponentenharzes sollen dabei jeweils nach unten abfließen und dort weiteres Material an den Berührungspunkten verkleben. Keinesfalls sollen die Hohlräume gefüllt wer­ den, da dies die Durchlässigkeit der verklebten Schüttgüter für Wasser und andere Flüssigkeiten beeinträchtigen würde. Die Mehrkomponentenharze sollen daher eine Viskosi­ tät von 100-2000 mPa·s haben und nicht thixotrop sein. Die Abbindereaktion soll erst erfol­ gen, nachdem eine ausreichende Schichttiefe des Schüttgutes mit dem Mehrkomponentenharz erreicht, aber nicht vollvolumig gefüllt ist. Da es sich bei Mehrkomponentenharzen im allge­ meinen um sehr reaktive Substanzen handelt, die bei der Verarbeitung zur Reizung der Haut und der Schleimhäute führen können, sollte die Bildung von Sprühnebeln völlig vermieden werden. Beim Verarbeiten in Tunneln oder gar geschlossenen Räumen sollte obendrein lösungsmittelfrei gearbeitet werden. Diese Forderung besteht im Grunde auch für die Verar­ beitung im Freien, da die sofort oder später verdampfenden Lösungsmittel zu einer nach Möglichkeit zu vermeidenden Umweltbelastung führen. Dennoch muß das Auftragen der Mehrkomponentenharze rasch, einfach und sicher durchführbar sein, um Materialkosten und Lohnkosten so niedrig wie möglich zu halten.

Diese vielseitige, schwierige und teilweise widersprüchlich erscheinende Aufgabe kann überraschend einfach dadurch gelöst werden, daß herkömmliche im freien Markt erhältliche Maschinentechnik, wie z. B. Mehrkomponentenspritzanlagen der Firma Hilker und Kern, Mannheim, mit einer steuerbaren Heizzone an oder vor der Sprühdüse versehen wird, so daß das austretende Material eine gleichbleibende Temperatur und Viskosität aufweist. Durch diese durch Umwelteinflüsse nicht mehr beeinflußbare Viskosität und Fließeigenschaft kann der Sprühstrahl mit einer konstanten Beschaffenheit nebelfrei eingestellt werden, durch die erhöhte Temperatur, vorzugsweise 20-65°C, ist das Mehrkomponentenharz sehr dünnflüssig, so daß auf der oberen Schüttgutfläche nur eine geringe Schicht Mehrkomponen­ tenmaterials zurück bleibt, und somit keine Dickschick entstehen kann, das Material erkaltet rasch, so daß die Berührungspunkte in den unteren Schichten der Schottersteine des Schüttgutes wieder satt von höherviskosem Mehrkomponentenmaterial umschlossen werden. Vorzugsweise wird durch Auswahl des Temperaturniveaus dafür gesorgt, daß die Viskosität des Gemisches auf 100-1000 mPa·s eingestellt wird. Diese Eigenschaft trägt dazu bei, daß der Sprühstrahl des Gemisches nicht vorzeitig aufreißt, und dabei Sprühnebel bildet.

Die Komponenten und die Zusätze sollten dabei von vornherein lösungsmittelfrei sein. Wei­ terhin wird auf den Zusatz von Lösungsmittel ganz verzichtet werden.

Zur Erzeugung eines nebelfreien Sprühstrahles des unter erhöhtem Druck austretenden Gemi­ sches eignen sich insbesondere Sprühdüsen, die mit relativ niedrigem Druck arbeiten. Geeig­ nete Sprühdüsen werden beispielsweise von der Firma Spraying Systems Deutschland GmbH Hamburg, angeboten. Diese Sprühdüsen liefern bei Verwendung üblicher niederviskoser Materialien wie Wasser und wäßrige Spüllösungen einen Sprühstrahl feiner Tröpfchen mit einem erheblichen Anteil an Sprühnebeln. Es war zunächst nicht vorhersehbar, daß es möglich ist, mit derartigen Sprühdüsen Mehrkomponentenharze so auszutragen, daß der entstehende Sprühstrahl nicht vorzeitig aufreißt und keinen Sprühnebel bildet. Insbesondere wenn beim Austritt des Gemi­ sches aus der Düse nur noch ein Druck zwischen 1 und 3 bar vorzugsweise 1 bis 2½ bar vor­ handen ist, entsteht ein laminar fließender Sprühstrahl des Gemisches. Dieser Sprühstrahl bleibt im allgemeinen mindestens 5 cm, maximal 10 cm, geschlossen und zerfällt erst dann in Einzelstrahlen und schließt in relativ großen Tropfen, jedoch keinesfalls in die zu vermeiden­ den Sprühnebel.

Die einzelnen Komponenten der Mehrkomponentenharze müssen vor dem Austrag aus der Sprühdüse möglichst rasch und möglichst intensiv vermischt werden, wobei die Menge des jeweils hergestellten Gemisches so klein wie möglich zu halten ist, um Materialanbackung bei vorzeitiger Aushärtung bedingt durch Topfzeit so gering wie möglich zu halten. Die Kom­ ponenten müssen daher erfindungsgemäß in der Mischkammer turbulent miteinander ge­ mischt werden. Besonders bewährt haben sich Statikmischer. Dies sind relativ kurze Rohre, die hintereinander linksdrehende und rechtsdrehende Wendel aufweisen, und dadurch eine turbulente Strömung und einwandfreie Vermischung der Komponenten gewährleisten. Würde das Mehrkomponentenharz vor oder in dieser Mischzone erwärmt werden, würde es zu einer vorzeitigen Reaktion des Mehrkomponentenharzes kommen, welches zur Verstopfung der Mischer und Leitungen führen würde, und da es sich um Duoplast-Kleber handelt, muß ein irreversibler Schaden entstehen.

Die Verweilzeiten der Mehrkomponentenharze in der Mischkammer bzw. dem Statikmischer sowohl in der Heizzone als auch in der erwärmten Düse sind wesentlich kürzer als die soge­ nannten Topfzeiten des fertigen Mehrkomponentenharzgemisches. Das erfindungsgemäß auf die Schüttgüter aufgetragene Gemisch behält somit seine niedrige Viskosität bei, um lange genug durch eine ausreichend dicke Schicht des Schüttgutes hindurch zu laufen und an den Berührungspunkten der einzelnen Schottersteinen des Schüttgutes zu erkalten und auszuhär­ ten.

Bisher eingesetzte Mehrkomponentenharzkleber haben eine relativ lange, durch Umwelt­ einflüsse abhängige Topfzeit im Schotterbett, in der Regel 2-6 Stunden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es auch, diese Topfzeit zu verkürzen. Die Lösung des Problems liegt in der Erhitzung des Mehrkomponentenklebstoffes vor der Sprühdüse. Hier wird durch Wärme das Material anreagiert, so daß die anschließende Topfzeit um ein wesentliches verkürzt wird.

Da die Mischkammer des Statikmischers sowie Erwärmungszone und Sprühdüse ein kleines Volumen und/oder Materialverweilzeit besitzen, wird die Topfzeit um ein wesentliches erhöht, so daß eine Reinigung der drei Zonen trotz Erwärmung am Schluß der Arbeit erfolgen kann. Auch bei beabsichtigter Unterbrechung des Verarbeitungsvorganges wird die Misch­ kammer darüber hinaus gehende Reinigungen mit Lösungsmittel oder ähnlichem im allge­ meinen nicht mehr erforderlich.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit zunächst das Verfahren gemäß dem obigen Verfahrensansprüchen. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens bestehend aus

• a) Statikmischer
• b) Heizzone zwischen Mischzone und Sprühdüse,
• c) Sprühdüsen für niederviskose Materialien.

Im einfachsten Fall besteht die Vorrichtung somit aus einer Heizzone zwischen Mischzone und Sprühdüse. Das zugeführte Mehrkomponentenharzmaterial wird mit niederem Druck dem Mischer zugeführt und in der Heizzone auf 20-65°C erwärmt. Vorzugsweise auf 40°C. Durch den Temperaturanstieg expandiert das Zweikomponentenharzmaterial und strömt mit höherem Druck aus der Sprühdüse. Gleichfalls entsteht ein Staudruck in der Mischzone bzw. Statikmischers, so daß das laminar zufließende Zweikomponentenmaterial mit höherem Druck und niederer Viskosität, und somit wesentlich besser mischbar, in der Mischzone bzw. einem Statikmischer turbulent vermengt wird. Durch diese Verwendung der einfachen Vor­ richtung kann dem Statikmischer ein laminar fließendes fast druckloses und höherviskoses Mehrkomponentenmaterial zugeführt werden, so daß sich Verschleiß durch Hochdruck in der Regel über 150 bar in der Pumpzone und den Zuführschläuchen auf ein Minimum reduziert wird.

Durch die Erwärmung des Zweikomponentenmaterials in der Heizzone wird der Druck des Zweikomponentenmaterials so erhöht, daß der zuvor angeordnete Statikmischer und die da­ nach liegende Sprühdüse optimal arbeiten können. Die Heizzone selbst kann sowohl mit ei­ nem Gasbrenner, Heißluft (Föhn) als auch elektrischer Widerstandsheizung ausgestattet sein. Vorzugsweise wird eine elektrische Widerstandsheizung gewählt. Die Vorrichtung ist bei Verwendung von Statikmischer, Heizzone und Sprühdüse relativ einfach, leicht und daher gut manuell handhabbar. Die Zuführung zu der Vorrichtung erfolgt vorzugsweise über flexible Schläuche. Bei einem Zweikomponentenharz genügen somit zwei Schläuche für die einzel­ nen Komponenten und ein stromführendes Kabel für die Heizzone.

Als Mehrkomponentenharzkleber kommen grundsätzlich auch bisher schon zu demselben Zweck in Betracht gezogene Materialien in Frage. Es handelt sich normalerweise um Reak­ tionskunststoffe auf der Basis von z. B. Epoxidharzen Methacrylaten, Polyurethan, Silicon­ harzen und anderen Kunststoffen, deren Harz-Härter-Gemisch in bekannter Weise für das erfindungsgemäße Verfahren und den jeweils beabsichtigten Anwendungsfall auf eine be­ stimmte Viskosität, Topf-Abbindezeit und bestimmte Eigenschaften eingestellt werden kann. Ein Beispiel für einen zu verwendenden Kleber sei wie folgt angegeben:
Die Harz-Komponente besteht aus nicht bromierten Bisphenol A-Harzen und cycloaliphati­ schen Harzen. Ihr sind ein bifunktioneller Reaktivverdünner, Phosphorsäureester als Flamm­ schutzmittel, Kieselsäureester als Haftvermittler und ein Siliconentschäumer zugesetzt. Die Härter-Komponente besteht aus Adukten von Aminen und Amiden mit Zusatz von phe­ nolfreien Mannichbasen, Benzylalkohol als Beschleuniger, Kieselsäureester als Haftmittler und Siliconentschäumer. Statt dessen wäre auch ein Mehrkomponenten-Polyurethanharz-Kle­ ber möglich.

In der anliegenden Fig. 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung für das Auftra­ gen eines Zweikomponentenharzes mit den Komponenten A und B dargestellt, die Sprühdüse ist mit 1 bezeichnet, die Heizzone ist mit 2 bezeichnet und der Statikmischer ist mit 3 be­ zeichnet.

Weitere Gegenstände der Erfindung sind die Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung zum Auftragen von Mehrkomponentenharzen

• a) zur Erhöhung der Reinigungsfähigkeit eines Bahnhofgleises, welches durch Besprühen mit einem erhitzten Mehrkomponentenklebers verfestigt und/oder stabilisiert wird
• b) zur Vergrößerung des Querverschiebewiderstandes von Eisenbahngleisen in einem Schotterbett, wobei das Schotterbett mit einem erhitzten Mehrkomponentenharzkleber besprüht wird,
• c) zur Verbesserung des Überganges zwischen einem Kunstbauwerk und einer Schotter- Fahrbahn, wobei die weiche Fahrbahn (Schotterfahrbahn) im Anschluß an das Ende der festen Fahrbahn (Kunstbauwerk) durch Besprühen mit einem erhitzten Mehrkomponen­ tenharzkleber verfestigt und/oder stabilisiert wird und die Verfestigung und/oder die Sta­ bilisierung mit zunehmendem Abstand von der festen Fahrbahn durch Verringerung der angewandten Klebermenge abnehmend ausgeführt wird und
• d) zur allgemeinen Verbesserung der Schienenroststandhaftigkeit und/oder Erhöhung der La­ gestabilität, wobei das Schotterbett durch Besprühen mit einem erhitzten Mehrkompo­ nentenharzkleber verfestigt und/oder stabilisiert wird.
• e) Zur Verfestigung und/oder Stabilisierung von Kies oder anderen Haufwerksgebilden im Straßenbau unter Erhalt der Drainagefähigkeit und/oder Wasserdurchlässigkeit und Po­ rosität.

Zum Erhöhen der Reinigungsfähigkeit eines Bahngleises wird der Gleisschotter mit einem erhitzten Mehrkomponentenharzkleber besprüht und verfestigt und/oder stabilisiert.

Der nach diesem Verfahren entstehende Belag weist verhältnismäßig viel Hohlraum auf, ist aber dennoch verfestigt und/oder stabilisiert, weil der erhitzte Kleber sich um die Schotter­ steine herumzieht und auf diese Weise immer an die Berührungspunkte der Schottersteine untereinander gelangt, wo er sie nach seinem Erhärten bindet, vorher aber noch gegebenen­ falls auf den nächsten Schotterstein usw. nach unten überfließt - immer an der Steinoberflä­ che entlang und nicht die Hohlräume füllend.

Die Festigkeit der Schottersteinoberfläche - wie tief die Verfestigung und/oder Stabilisierung reicht, läßt sich mit der Menge des aufgesprühten Klebers steuern - erlaubt beispielsweise eine Reinigung durch Dampfbestrahlung und gleichzeitiger Absaugung.

Ein wichtiger Vorteil ist, daß der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Belag drainagefähig ist, obwohl nur mit einer sehr geringen Mehrkomponentenharzklebermasse gearbeitet wird. Der Bedarf liegt bei 0,5 bis 2,0 kg, vorzugsweise 0,5 bis 1,0 kg. Bekannte Beläge, aus Beton, Stahl oder Abdeckungen sind nicht drainagefähig. Der Mehrkomponen­ tenharzkleber verbindet und oder stabilisiert zwei bis drei Gesteinslagen zu einer durchge­ senden festen Schicht. Darunter wird die Verfestigung und/oder Stabilisierung lockerer und dann nur noch stellenweise.

Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit, den Belag zu Reparaturzwecken, z. B. an einer Schwelle aufzubrechen, und dann mit dem selben Steinmaterial wieder herzustellen und wieder zu verfestigen und/oder stabilisieren.

An dieser Stelle sei auf die Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Zeichnung eingegangen, welche in der Fig. 2a den Vorgang des Einsickerns des heißen Mehrkompo­ nentenharzklebers in das Haufwerksgebilde zeigt. Dabei ist das Haufwerksgebilde mit A be­ zeichnet, die aufgesprühte heiße Mehrkomponentenharzmasse mit B bezeichnet. Gemäß Fig. 2 fließt ein mit 1 bezeichneter heißer Mehrkomponentenharztropfen mit nur geringer Abweichung um die mit C bezeichneten Schottersteine oder andere Haufwerksteile herum, ziemlich genau in vertikaler Richtung in das Haufwerksgebilde hinein. Dabei werden vor allem infolge Kapillarwirkung die Berührungsstellen der Schottersteine, mit 2 bezeichnet, benetzt. Dieser Vorgang geht schnell vonstatten, denn wie anhand von Fig. 2 ohne weiteres verständlich ist, wird z. B. ein erster abgeflossener Tropfen durch die Kapillarwirkung an der ersten Berührungsstelle der obersten Schottersteine festgehalten, kühlt ab und verfestigt sich. Auf dieser Tropfenstraße folgen die nächsten Tropfen, wobei sie durch den ersten Tropfenbe­ lag, von dem kalten Schotterstein isoliert sind, und dadurch weniger schnell abkühlen.

Als Mehrkomponentenharzkleber kommen grundsätzlich auch bisher schon zu demselben Zweck in Betracht gezogene Materialien in Frage. Es handelt sich normalerweise um Reak­ tionskunststoffe auf der Basis von z. B. Epoxidharzen, Methacrylaten, Polyurethan, Silicon­ harzen und anderen Kunststoffen, deren Harz-Härter-Gemisch in bekannter Weise für das erfindungsgemäße Verfahren und den jeweils beabsichtigten Anwendungsfall auf eine be­ stimmte Viskosität, Topf-Abbindezeit und bestimmte Eigenschaften eingestellt werden kann. Ein Beispiel für einen zu verwendenden Kleber sei wie folgt angegeben:
Die Harz-Komponente besteht aus nicht bromierten Bisphenol A-Harzen und cycloaliphati­ schen Harzen. Ihr sind ein bifunktioneller Reaktivverdünner, Phosphorsäureester als Flamm­ schutzmittel, Kieselsäureester als Haftvermittler und ein Siliconentschäumer zugesetzt. Die Härter-Komponente besteht aus Adukten von Aminen und Amiden mit Zusatz von phe­ nolfreien Mannichbasen, Benzylalkohol als Beschleuniger, Kieselsäureester als Haftmittler und Siliconentschäumer. Statt dessen wäre auch ein Mehrkomponenten-Polyurethanharz-Kle­ ber möglich.

Der Belag geht, wohl gemerkt, in der Regel bis zur Schwellenoberkante. Er schützt auch ge­ gen Schotterflug und Eisbelastung.

Eine tiefere Verfestigung und/oder Stabilisierung der Randzone erhöht den Querverschiebe­ widerstand. Diese Anwendung wird anhand des folgenden Ausführringsbeispiels weiter erläu­ tert:
In Kurven wirkt auf die Eisenbahnschienen zusätzlich zu dem Gewicht der Züge eine Zentri­ fugalkraft bzw. Fliehkraft. Die damit auf dem Gleisrost ausgeübte Querkraft kann für eine bestimmte Zuggeschwindigkeit dadurch aufgehoben werden, daß der äußere Schienenstrang des Gleisrostes mit einer Überhöhung versehen wird. In der Regel müssen die Schienen je­ doch von schnell und langsam fahrenden Zügen befahren werden. Mit Rücksicht auf langsam fahrende Güterzüge sind der Überhöhung des äußeren Schienenstranges Grenzen gesetzt.

Zur Erhöhung des Querverschiebewiderstands von Eisenbahnschwellen auf einem Schotter­ bett wird dieses mit einem erhitzten Mehrkomponentenharzkleber besprüht. Der heiße Kleber zieht sich um die Schottersteine herum und gelangt auf diese Weise immer an die Berührungspunkte der Schottersteine untereinander, wo er sie nach seinem Erhärten verbin­ det, vorher aber noch gegebenenfalls auf den nächsten Stein usw. nach unten überfließt - im­ mer an der Schottersteinoberfläche entlang und nicht die Hohlräume füllend.

Der durch Aufsprühen gleichmäßig ausgebreitete heiße Kleber verfestigt eine flache Oberflä­ chenschicht des Schotters, zieht sich um die Schottersteine herum und gelangt auf diese Wei­ se immer an die Berührungspunkte der Steine untereinander, wo er sie nach seinem Erhärten verbindet, vorher aber noch gegebenenfalls auf den nächsten Stein usw. nach unten überließt. Immer an der Steinoberfläche entlang und nicht die Hohlräume füllend. Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, daß diese Verfestigung sich mit der Menge des angewandten Kle­ bers gut steuern läßt, und zwar weitgehend über die örtliche Verteilung des heißen Klebers, der durch Aufsprühen gleichmäßig ausgebreitete heiße Mehrkomponentenharzkleber verfe­ stigt eine flache Oberflächenschicht des Schotters und bildet darunter eine Art Punktegitter als monolithischer Block, das je nach seiner Dichte die Schottersteine mehr oder weniger und je nach seiner Tiefenerstreckung in einer flacheren oder höheren Schicht zusammenhält, da­ mit die Beweglichkeit der Schottersteine gegeneinander aufgehoben wird.

So läßt sich mit der Menge des angewandten Mehrkomponentenharzklebers eine gesteuerte Verfestigung des Schotterbettes erzielen. Der in das Schotterbett eingebettet Gleisrost ist dann dementsprechend massiver gehalten. Der Halt wird noch verbessert wenn auch die Ei­ senbahnschwellen des Gleisrostes an ihrer Schotterberührungszone mitverklebt und/oder ver­ bunden werden, damit sie die gleiche Bindung mit dem Schotterbett erhalten wie die Schot­ tersteine untereinander.

Die Menge des anzuwendenden Mehrkomponentenharzklebers richtet sich je nach den Ver­ hältnissen. Sie wird in der Regel über 1 l/m², meist zwischen 1 und 2 l/m², betragen.

Als Mehrkomponentenharzkleber kommen grundsätzlich auch bisher schon zu demselben Zweck in Betracht gezogene Materialien in Frage. Es handelt sich normalerweise um Reak­ tionskunststoffe auf der Basis von z. B. Epoxidharzen, Methacrylaten, Polyurethan, Silicon­ harzen und anderen Kunststoffen, deren Harz-Härter-Gemisch in bekannter Weise für das erfindungsgemäße Verfahren und den jeweils beabsichtigten Anwendungsfall auf eine be­ stimmte Viskosität, Topf-Abbindezeit und bestimmte Eigenschaften eingestellt werden kann. Ein Beispiel für einen zu verwendenden Kleber sei wie folgt angegeben:
Die Harz-Komponente besteht aus nicht bromierten Bisphenol A-Harzen und cycloaliphati­ schen Harzen. Ihr sind ein bifunktioneller Reaktivverdünner, Phosphorsäureester als Flamm­ schutzmittel, Kieselsäureester als Haftvermittler und ein Siliconentschäumer zugesetzt.

Die Härter-Komponente besteht aus Adukten von Aminen und Amiden mit Zusatz von phe­ nolfreien Mannichbasen, Benzylalkohol als Beschleuniger, Kieselsäureester als Haftmittler und Siliconentschäumer. Statt dessen wäre auch ein Mehrkomponenten-Polyurethanharz-Kle­ ber möglich.

Von besonderem Vorteil ist, daß auch bestehende Gleisanlagen durch das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise verbessert werden können, insbesondere Übergänge zwischen einer festen und einer weichen Schienenfahrbahn.

Unter einen weichen Fahrbahn versteht man Schienen, die auf einem Schotterbett verlegt sind, und unter einen festen Fahrbahn versteht man Schienen, die auf oder in einem Kunst­ bauwerk, z. B. Brücke, Weiche, feste Betonfahrbahn usw., in der Regel aus Beton oder Asphalt, verlegt sind. Der Untergrund Schotterbett ist elastischer als der Untergrund Beton oder Asphalt. Es sinkt der Gleisrost bei 20 t Achslast um etwa 1,5 bis 6 mm, meist um 3 mm ein, auf dem Untergrund Beton bzw. Asphalt nur um 0,2 bis 1,2 mm, meist etwa 0,7 mm. Die Differenz führt beim Überwechseln der Räder von der einen auf die andere Fahrbahnkon­ struktion zu einem Schlag bzw. Stoß. Zusätzlich zu der reversiblen Beweglichkeit der Schot­ tersteine bei der elastischen Verformung werden die im Laufe der Zeit eintretenden irreversi­ blen Verlagerungen der Schottersteine gegeneinander aufgehoben, die das Schotterbett sich senken und/oder setzen lassen und damit weiter zu dem Schlag und/oder Stoß am Übergang von der weichen zur festen Fahrbahn und auch umgekehrt führen. Dieser Stoß führt zu einer Senkung und/oder Setzung des Gleisrostes zwischen der Schotterfahrbahn, welche durch stän­ diges Befahren immer stärker und/oder tiefer ausgeweitet wird. Ein vorzeitiges Durcharbeiten und/oder Wiederherstellen dieses kurzen Gleisstückes führt zu sehr hohen Reparaturkosten.

Zur Verbesserung des Übergangs zwischen einer weichen und einer festen Schienenfahrbahn wird die weiche Fahrbahn im Anschluß an das Ende der festen Fahrbahn durch Besprühen mit einem erhitzten Mehrkomponentenharzkleber verfestigt und/oder stabilisiert und die Verfesti­ gung und/oder Stabilisierung mit zunehmenden Abstand von der festen Fahrbahn durch Ver­ ringerung der angewandten Klebermenge abnehmend ausgeführt.

Der erhitzte Kleber zieht sich um die Schottersteine herum und gelangt auf diese Weise im­ mer an die Berührungspunkte der Schottersteine untereinander, wo er sie nach seinem Erhär­ ten verbindet, vorher aber noch gegebenenfalls auf den nächsten Stein usw. nach unten überließt. Immer an der Steinoberfläche entlang und nicht die Hohlräume füllend. Die Erfin­ dung schließt die Erkenntnis ein, daß diese Verfestigung sich mit der Menge des angewand­ ten Klebers gut steuern läßt, und zwar weitgehend über die örtliche Verteilung des heißen Klebers, der durch Aufsprühen gleichmäßig ausgebreitete heiße Mehrkomponentenharzkleber verfestigt eine flache Oberflächenschicht des Schotters und bildet darunter eine Art Punkte­ gitter als monolithischer Block, das je nach seiner Dichte die Schottersteine mehr oder weni­ ger und je nach seiner Tiefenerstreckung in einer flacheren oder höheren Schicht zusammen­ hält, damit die Beweglichkeit der Schottersteine gegeneinander aufgehoben wird, und damit die Elastizität des Schotterbettes erhöht wird.

Diese Übergangskonstruktion wird in 2 Abschnitte eingeteilt. Der Abschnitt mit gleichblei­ bender Festigkeit zur Aufnahme der Stoßkräfte hat beispielsweise eine Länge von bis zu 15 lfm, der Abschnitt abnehmender Festigkeit zur Übergabe der Elastizität auf die Schotterfahr­ bahn hat beispielsweise eine Länge von bis zu 15 lfm insgesamt beträgt die Länge der Übergangskonstruktion maximal 30 lfm.

Der heiße Mehrkomponentenharzkleber wird, je nach seiner Zusammensetzung, in einer Menge von 3,5 l/m² sich verringernd auf 0,5 l/m² aufgesprüht.

Die Fig. 2 gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder. Sie zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch eine Schotterfahrbahn, einen Ausschnitt vergrößert herausgezeichnet.

Ein Schienenrost mit Schienen 1 auf Schwellen 2 läuft auf einem Schotterbett G gelagert über einen natürlichen Untergrund A auf einer Brücke B. Über dem natürlichen Untergrund sind die Schwellen 2 auf einem Schotterbett G gelagert. Auf der Brücke B liegen sie unmittelbar auf dem Beton.

Das Schotterbett G ist durch Aufsprühen eines in das Schotterbett eindringenden heißen Mehrkomponentenharzkleber auf einem an die Brücke B anschließenden Abschnitt D von maximal 15 lfm gleichmäßig und dann auf einen Abschnitt E von maximal 15 lfm abneh­ mend verfestigt. Die Abnahme und/oder Stabilisierung folgt aus einer abnehmenden Menge, und somit einer abnehmenden Eindringtiefe des Mehrkomponentenharzklebers. Die wei­ terführende weiche Schotterfahrbahn ist mit F bezeichnet.

Es hat sich gezeigt, daß bisher eingesetzte Kleber eine sehr niederviskose Konsistenz besit­ zen, um in die notwendige Tiefe vorzudringen oder höherviskose Klebstoffe mehr Mengen erfordern, um den Zweck zu erreichen.

Dieses Problem kann durch die Erfindung einfach gelöst werden, indem ein höherviskoses Mehrkomponentenmaterial vor der Sprühdüse erhitzt wird, und somit die Viskosität auf ein Minimum gesenkt wird. Dadurch wird das Eindringen in das Schotterbett wesentlich erleich­ tert. Trotzdem werden die Berührungspunkte der Schottersteine durch das Abkühlen des Kle­ bers wieder von einem höherviskosen Mehrkomponentenharzkleber umschlossen. Diese größeren Umschließungsklebstellen sorgen für eine höhere Standhaftigkeit bzw. Festigkeit.

Als Mehrkomponentenharzkleber kommen grundsätzlich auch bisher schon zu demselben Zweck in Betracht gezogene Materialien in Frage. Es handelt sich normalerweise um Reak­ tionskunststoffe auf der Basis von z. B. Epoxidharzen, Methacrylaten, Polyurethan, Silicon­ harzen und anderen Kunststoffen, deren Harz-Härter-Gemisch in bekannter Weise für das erfindungsgemäße Verfahren und den jeweils beabsichtigten Anwendungsfall auf eine be­ stimmte Viskosität, Topf-Abbindezeit und bestimmte Eigenschaften eingestellt werden kann. Ein Beispiel für einen zu verwendenden Kleber sei wie folgt angegeben:
Die Harz-Komponente besteht aus nicht bromierten Bisphenol A-Harzen und cycloaliphati­ schen Harzen. Ihr sind ein bifunktioneller Reaktivverdünner, Phosphorsäureester als Flamm­ schutzmittel, Kieselsäureester als Haftvermittler und ein Siliconentschäumer zugesetzt. Die Härter-Komponente besteht aus Adukten von Aminen und Amiden mit Zusatz von phe­ nolfreien Mannichbasen, Benzylalkohol als Beschleuniger, Kieseisäureester als Haftmittler und Siliconentschäumer. Statt dessen wäre auch ein Mehrkomponenten-Polyurethanharz-Kle­ ber möglich.

Der Mehrkomponentenharzkleber wird auf dem Abschnitt D in einer Menge von 3,5 kg/m² eingebracht und auf dem Abschnitt E gleichmäßig abnehmend auf 0,5 kg/m².

Claims (9)

1. Verfahren zum Auftragen von Mehrkomponentenharzen auf drainagefähige, zu verfestigende körnige Materialien und/oder Schüttgüter, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Komponenten mit relativ niederem Druck an eine Mischkam­ mer herangeführt, in der Mischkammer durch nachfolgende Erhitzung turbulent miteinander gemischt und als Gemisch mit relativ niederem Druck durch eine Heizzone strömt, in welcher eine Druckerhöhung durch Expansion stattfindet, und somit gleichfalls ein Staudruck bzw. Druckerhöhung in der Mischzone erreicht und abschließend durch eine Sprühdüse mit einem laminar fließenden niedrigvis­ kosem Sprühstrahl ausgetragen wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühstrahl des Gemisches aufgrund Erhitzung in der Heizzone eine niedrig Oberflächenspan­ nung und/oder niedrige Viskosität des Gemisches aufweist und somit ein vorzeiti­ ges Aufreißen und die Bildung von Sprühnebel verhindert wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühstrahl des Gemisches aufgrund Erhitzung in der Heizzone eine niedrige Oberflächenspan­ nung und/oder niedrige Viskosität des Gemisches aufweist, und somit ein tieferes Eindringen in das Schotterbett gewährleistet.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß lösungsmittelfrei gearbeitet wird.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischkammer ein Statikmischer verwendet wird.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizzone eine elektrische Widerstandsheizung verwendet wird.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrkomponentenharz-Klebergemisch je nach Anforderung bis 65°C erhitzt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Ansprüche 1-7, bestehend aus

• a) getrennten Zuleitungen für die unter relativ niederem Druck stehenden Kom­ ponenten
• b) einer vorzugsweise als Statikmischer für relativ niederen Druck ausgebildeten Mischkammer,
• c) einer vorzugsweise als Elektrowiderstandsheizung ausgebildeten Heizzone, zwischen Statikmischer und Sprühdüse,
• d) einer Sprühdüse für relativ hohen Druck und laminar fließenden Sprühstrahl.

9. Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß Ansprüche 1-8 zum Auf­ tragen von heißen Mehrkomponentenharzen

• a) zur Erhöhung der Reinigungsfähigkeit eines Bahngleises, wobei ein normales Schotterbett durch Besprühen mit einem erhitzten Mehrkomponentenharzkleber verfestigt und/oder stabilisiert wird,
• b) zur Vergrößerung des Querverschiebewiderstandes von Eisenbahngleisrosten auf einem Schotterbett, wobei das Schotterbett bis zur Schwellenkante mit einem erhitzten Mehrkomponentenharzkleber besprüht wird, und
• c) zur Verbesserung des Überganges zwischen einer weichen und einer festen Schienenfahrbahn, wobei die weiche Fahrbahn im Anschluß an das Ende der festen Fahrbahn durch Besprühen mit einem erhitzten Mehrkomponenten­ harzkleber verfestigt und/oder stabilisiert wird und die Verfestigung und/oder Stabilisierung mit zunehmendem Abstand von der festen Fahrbahn durch Verringerung der eingesetzten Mehrkomponentenharzklebermenge abnehmend ausgeführt wird,
• d) zur allgemeinen Verbesserung der Schienenroststandhaftigkeit und/oder Erhöhung der Lagestabilität, wobei das Schotterbett durch Besprühen mit einem erhitzten Mehrkomponentenharzkleber verfestigt und/oder stabilisiert wird.
• e) zur Verklebung von Kies und Splitt im Straßen- und Wegebau unter Erhaltung der Drainagefähigkeit und/oder Wasserdurchlässigkeit.