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Dokumentenidentifikation DE69507211T2 08.07.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0691433
Titel Vorrichtung und Verfahren zur mobilen Herstellung und Verlegung eines Belags aus Kaltmakadam
Anmelder Holt, Adrian, Syston, Leicester, GB
Erfinder Holt, Adrian, Syston, Leicester, GB
Vertreter Vossius & Partner GbR, 81675 München
DE-Aktenzeichen 69507211
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, NL, PT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 26.06.1995
EP-Aktenzeichen 953044963
EP-Offenlegungsdatum 10.01.1996
EP date of grant 13.01.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.07.1999
IPC-Hauptklasse E01C 19/46

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Makadam ist eine Kombination aus gebrochenem Naturstein und einem Bindemittel, gewöhnlich einem Kohlenwasserstoff- bzw. Schwarzdeckenbitumen. Er kann hergestellt werden, indem man die Temperatur beider Komponenten auf 150ºC bis 180ºC erhöht und sie so mischt, daß das Bindemittel die Oberfläche der Steine überzieht. Alternativ läßt sich eine Emulsion aus Bitumen in Wasser anstelle eines Heißbindemittels verwenden, wobei in diesem Fall der resultierende Makadam als Kaltmakadam oder Emulsionsmakadam bezeichnet wird.

Die Produktionseinheiten zum Einsatz von Heiß- oder Kaltbindemitteln sind normalerweise ortsfest und an einem Steinbruch plaziert. Transportable Produktionseinheiten sind zwar vorhanden, während der eigentlichen Makadamherstellung aber stets feststehend.

Makadame haben eine körnige Beschaffenheit und nutzen vorwiegend Gestein in Einzel- oder Nennkorngröße, wobei die Größe je nach Anforderung variiert. Beispielsweise kann ein Makadam mit Nenngesteinskorngrößen von 3 mm, 6 mm, 10 mm, 14 mm oder 20 mm verfügbar sein. Dieses Gestein in Nennkorngröße kann mit kleineren Größen in variierenden Anteilen kombiniert sein, um einen Makadam mit offener Textur, mittlerer Textur oder einen dichten Makadam zu bilden. Das Material ist aufhäufbar, und technisch erfolgt der Einbau manuell mit Rechen oder mit einer Straßenbaumaschine. Eine solche Straßenbaumaschine wird mit vorgemischtem Makadam gefüllt, den sie anschließend in Schichten auf die zu belegende Oberfläche aufträgt. Normalerweise wird eine sehr dünne Bitumenschicht (etwa 0,1 bis 0,2 Liter 40%ige Bitumenemulsion je m²) auf die Aufnahmeoberfläche aufgetragen, um die Haftung des neuen Makadam an der Oberfläche zu verstärken. Diese wird als "Haftschicht" bezeichnet, und es wird ein sehr geringer Klebhaftungsgrad erreicht.

Makadame müssen durch Walzen mit Metallrädern verdichtet werden, um sowohl konstruktive Stabilität als auch eine geglättete Oberfläche zu erzielen. Die Oberfläche zeigt Hohlräume und eine negative oder konkave Textur. Makadame haben ein gutes Regulier- bzw. Ausgleichsvermögen, verbessern die Fahrqualität und tragen zur konstruktiven Fahrbahnfestigkeit bei. Makadame mit offener oder mittlerer Textur zeigen eine hohe Texturstärke und sind durchlässig. Sie haben eine gute Griffigkeit, stoßen und leiten Oberflächenwasser gut ab und haben niedrige Werte für die empfundene Reifenlärmstärke.

Ein Nachteil von Makadamen besteht darin, daß sie keine konstruktive Stabilität in Schichten unter 20 mm erreichen, und die normaler Untergrenze für die Stärke auf Fahrbahnen beträgt 30 mm. Damit diese Stärke zustande kommen kann, muß der Unterbau in gleichwertiger Tiefe entfernt werden, oder Bordsteine und andere Straßennebenanlagen müssen erhöht werden. Beide Alternativen sind kostspielig und unzweckmäßig.

Ein weiteres Beispiel für ein Produkt, das durch Kombinieren von Gestein mit einer Bitumenemulsion hergestellt wird, ist Schlämmeabsiegelung oder Mikroasphalt. Dieses Material verwendet Steine mit graduell abnehmender Größe, die von der verwendeten Maximalkörnung bis unter 75 Mikrometern sanft abgestuft ist. Die Steine werden mit Bindemittelemulsion, Wasser und anderen Zusatzstoffen kombiniert, um eine fließfähige Flüssigschlämme herzustellen, die nicht aufhäufbar ist. Der Materialeinbau erfolgt in Schichten mit Bürste, Gummischrubber oder einem Schleppauftragsgerät mit Gummidichtungen an der Vorderkante und anderswo, um Materialabgang zu reduzieren. Normalerweise sind die Schichten relativ dünn, d. h. etwa 3 mm bis 20 mm, weshalb der Einsatz von Schlämmeabsiegelung die zuvor beschriebenen Probleme von Makadamen umgeht.

Schlämmeabsiegelungen sind sehr dichte undurchlässige Materialien, die normalerweise nicht zur Verdichtung gewalzt werden. Ist Walzen festgelegt, erfolgt es mit einer Maschine mit weicher Luftbereifung. Schlämmeabsiegelungen zeigen eine relativ geringe Texturstärke. Eine Textur kommt zustande, in dem das Material so gestaltet ist, daß ein Anteil der größten Steine darin freiliegt, um eine positive, konkave Textur zu bilden. Nachteile von Schlämmeabsiegelungen sind:

a) Sie tragen unwesentlich zur konstruktiven Fahrbahnfestigkeit bei.

b) Sie haben ein begrenztes Ausgleichsvermögen und neigen, wenn auch in begrenztem Maß, dazu, Profilmängeln im Unterbau zu folgen und sie zu reproduzieren. Folglich verbessern sie die Fahrqualität einer Fahrbahn nicht wesentlich.

c) Sie sind undurchlässig, und Wasser wird über die Oberfläche und nicht durch das Material abgeleitet.

d) Sie erreichen keine hohe Griffigkeit und sind für Hochgeschwindigkeitsfahrbahnen gewöhnlich nicht empfohlen.

e) Für dünnere Schlämmeabsiegelungen, z. B. in Nennstärken von 3 bis 6 mm, wird keine lange Nutzungsdauer erwartet.

Die EP-A-0409700 diskutiert ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Oberflächenbelags auf einer Oberfläche, z. B. einer Fahrbahn. Der Oberflächenbelag weist eine Schicht aus Bindemittelmaterial auf, in das lose Zuschlagstoffe unter Verdichtung eingebaut sind. Diese Zuschlagstoffe, die aus losem Splitt bestehen, der mit Bitumen in Mischung mit einem feinpulverigen Material überzogen ist, werden als aufbereitete Zuschlagstoffe bezeichnet, um sie von Makadam zu unterscheiden, bei dem es sich um ein als amorphe Masse gebildetes bituminöses Belagprodukt handelt.

Daher ist es wünschenswert, eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Belags für Fahrbahnen u. ä. bereitzustellen, der die Nachteile eines herkömmlichen Makadambelags ohne den Leistungsverlust als Ergebnis des Einsatzes einer Schlämmeabsiegelung umgeht.

Erfindung

Die Erfindung stellt eine mobile Vorrichtung zum Herstellen und Aufbringen eines Kalt- oder Emulsionsmakadams auf eine zu belegende Oberfläche bereit, die aufweist:

eine Einrichtung zum Dosieren von Steinen und eines Bindemittels in eine Mischkammer;

eine Einrichtung zum Vermischen der Steine und des Bindemittels in der Mischkammer, um einen Kalt- oder Emulsionsmakadam herzustellen;

eine Einrichtung zum Aufbringen einer Grundierung auf die zu belegende Oberfläche;

eine Einrichtung zum Aufbringen des Makadams auf die zu belegende Oberfläche mit einer Einrichtung zum seitlichen Verteilen des Makadams und einer Einrichtung zum Steuern der Stärke des aufgebrachten Makadams;

eine Einrichtung zum Bewegen der Vorrichtung auf der zu belegenden Oberfläche, so daß jeder Teil der Oberfläche zuerst mit der Grundierung und dann mit dem Makadam belegt wird.

Vorzugsweise weist die Einrichtung ferner eine Einrichtung zum Bereitstellen von Grundierung und Makadam zum manuellen Auftragen an unzugänglichen Bereichen auf.

Außerdem stellt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen und Auftragen eines Kalt- oder Emulsionsmakadams auf eine zu belegende Oberfläche auf, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Bereitstellen einer Zufuhr von Steinen und Bindemittel innerhalb einer mobilen Vorrichtung;

Dosieren der Steine und des Bindemittels in eine Mischkammer innerhalb der mobilen Vorrichtung;

Mischen der Steine und des Bindemittels in der Mischkammer, um einen Kalt- oder Emulsionsmakadam herzustellen;

Aufbringen einer Grundierung auf die zu belegende Oberfläche, seitliches Verteilen des Makadams und Steuern der Stärke des auf die Oberfläche aufgebrachten Makadams.

Der Schritt zum Aufbringen der Grundierung und des Makadams auf die zu belegende Oberfläche kann in unzugänglichen Bereichen manuell durchgeführt werden, wobei die Grundierung und der Makadam aus der mobilen Vorrichtung bereitgestellt werden.

In leicht zugänglichen Bereichen werden diese Schritte vorzugsweise vollautomatisch durchgeführt, und das Verfahren weist ferner den Schritt zum Bewegen der mobilen Vorrichtung auf der zu belegenden Oberfläche auf, so daß jeder Teil der Oberfläche zuerst mit der Grundierung und dann mit dem Makadam belegt wird.

Da Kalt- oder Emulsionsmakadam zum Einsatz kommt, ist keine Erwärmung in der Mischkammer erforderlich. Im Hinblick auf hohe Temperatur und Dämpfe ist Kaltmakadam nicht gesundheitsgefährlich, weshalb er aus Umwelt- sowie Arbeitsschutzsicht gegenüber Heißmakadam bevorzugt ist. Außerdem wird Heißmakadam beim Aufbringen zunehmend unbefriedigender, wenn seine Temperatur fällt und die Viskosität des Bindemittels zunimmt. Die Folge von Verzögerungen ist, daß das Material verworfen oder eine fehlerhafte Arbeit durchgeführt wird.

Das Bindemittel kann eine Emulsion aus Bitumen, polymermodifiziertem Bitumen oder einem anderen Rohlenwasserstoff- Bindemittel sein, und Zusatzstoffe können zur Verbesserung seiner Leistung aufgenommen sein.

Festkomponenten können in die Mischkammer mit einem beweglichen Band, einer Schnecke, einem Luftgebläse oder mit Schwerkraft transportiert werden. Die Transportgeschwindigkeit dieser Materialien läßt sich durch Einstellen der Linear- oder Drehgeschwindigkeit des Bands, der Luftströmung, der Schnecke oder des Drehschiebers oder alternativ durch Einstellen eines Einlaufs oder einer Öffnung steuern.

Flüssigkomponenten können durch Erzeugen eines erhöhten Drucks in den Speicherbehältern, Pumpen oder andere Einrichtungen zum Flüssigkeitsvortrieb transportiert werden.

Das Mischen der Steine und des Bindemittels in der Mischkammer kann durch jede Mischvorrichtungskonstruktion erfolgen, sofern der aus ihr abgegebenen Makadam gründlich und stetig durchmischt ist. Als effektive Konstruktion gilt ein waagerechter Doppelwellen-Mörtelmischer mit gegenläufig drehenden Wellen und ineinandergreifenden Schaufeln. Die Länge des Mörtelmischers kann 1 bis 2,0 Meter betragen, wobei die Konstruktion so ist, daß die Komponenten an einem Ende eintreten und auf dem Weg zum Auslaß am gegenüberliegenden Ende gemischt werden.

Das Auftragen der Haft- oder Grundierschicht aus Bindemittel auf die Fahrbahnoberfläche kann durch eine Folge von Spritzdüsen erfolgen, die in einer Spritzstange so angeordnet sind, daß eine gleichmäßige Seitenverteilung des Bindemittels über die Arbeitsbreite erfolgt. Das Bindemittel wird den Spritzdüsen unter Druck zugeführt. Zu anderen Verteilungsverfahren können Bürsten, Abziehen, Extrusion u. ä. gehören. Die Verteilungsgeschwindigkeit läßt sich durch Bewirken einer Konstantströmung des Grundierbindemittels und Ändern der Vorwärtsgeschwindigkeit der Vorrichtung oder Integrieren der Strömungsgeschwindigkeit mit einer variablen Vorwärtsgeschwindigkeit steuern oder variieren.

Vorzugsweise wird der Makadamaustrag aus der Mischvorrichtung über die vorab grundierte Arbeitsbreite verteilt, die Schneckenbohrer benötigen, die in jeder Richtung gedreht werden können. Bei Vorwärtsbewegung der Vorrichtung läuft Makadam unter einer Abziehschiene durch, deren Höhe und Neigung für die Steuerung der Stärke sowie zur Einhaltung anderer Merkmale, z. B. Quergefälle, bedarfsweise einstellbar sein können.

Die Einstellung beim Abziehen kann mechanisch, hydraulisch oder elektrisch durch eine manuelle oder automatische Einrichtung erfolgen. Die Einstellsteuerung beim Abziehen kann abgesetzt über Kabel- oder Funkübertragung erfolgen, und eine Bühne kann hinter dem abgezogenen Material zur Nutzung durch den Bediener vorgesehen sein. Möglicherweise ist eine Erwärmung des abgezogenen Materials erforderlich, die durch eine solche Einrichtung wie Druckbrenngas vorgesehen sein kann.

Nach Aufbringen des Makadams wird der neue Belag vorzugsweise durch Walzen gemäß der vorstehenden Beschreibung verdichtet.

Durch Einsatz einer Grundierschicht aus Hochleitstungsbindemittel oder -klebstoff ermöglicht die Erfindung eine starke Erhöhung der Haftfestigkeit der Verbindung zwischen Makadam und Unterbau. Vorzugsweise liegt die in der Grundierschicht verwendete Bindemittelmenge zwischen 0,6 und 1,8 Liter Bindemittel je m², d. h. wesentlich mehr als bei der herkömmlichen "Haftschicht" für Makadam. Durch die stark erhöhte Verbundfestigkeit läßt sich die individuelle Festigkeit der Makadamschicht unter ihre normale Untergrenze der individuel len konstruktiven Stabilität reduzieren, ohne die konstruktive Fahrbahnstabilität zu beeinträchtigen. Durch die erhöhte Verbundfestigkeit wird dieser Festigkeitsverlust im Makadam ausgeglichen.

Durch sorgfältiges Steuern des Auftrags der Grundierschicht und des Makadams kann durch die Erfindung die Stärke der Makadamschicht nur 15 mm bis 25 mm je nach verwendeter Nenngesteinskorngröße betragen.

Zusätzlich kann durch die Erfindung Makadam kontinuierlich gemischt und aufgebracht werden, was zweckmäßiger als das herkömmliche Verfahren zum Vormischen des Makadams am Steinbruch ist. Sie ist von einer externen Zufuhrquelle für Produktionsmaterial unabhängig und benötigt keine normalerweise geforderten Fahrzeuge zur laufenden Produktionsmaterialzufuhr. Damit verringern sich Gesamtgröße und -gewicht der Maschinen, und Zugänglichkeit sowie Manövrierfähigkeit sind verbessert. Hergestellt wird nur so viel Makadam, wie zum Aufbringen benötigt wird, so daß Abfall vernachlässigbar gering ist.

Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 1.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Gemäß Fig. 1 und 2 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung einen Füllkasten 4 für Gesteinszuschlagstoff auf, der mit Steinen annähernd gleichmäßiger Größe gefüllt ist. Ihre Größe ist von der Makadamspezifikation abhängig und kann z. B. 6, 10, 14 oder 20 mm betragen.

Ein Bindemittelbehälter 2 ist mit dem bei Herstellung des Makadams zu verwendenden Bindemittel gefüllt, und ein Wasserbehälter 3 speichert das auch in diesem Verfahren benötigte Wasser. Zusätzliche Flüssigkomponenten, z. B. chemische Zusatzstoffe, sind in Behältern 11 und 12 gespeichert. Jeder Behälter weist eine Einrichtung zum Dosieren seines Inhalts in eine Mischerkammer 6 auf, in der das Bindemittel, Wasser und Gestein sowie etwaige Zusatzstoffe vermischt werden, um einen Makadam herzustellen. Aus einem Füllkasten 5 für Feststoffe können der Mischung weitere Fein- oder Feststoffe zugeführt werden. Die Abgabegeschwindigkeit für jede Komponente wird dem Bediener auf einer (nicht gezeigten) Instrumententafel angezeigt, und die Systeme werden routinemäßig auf Übereinstimmung und Zuverlässigkeit überwacht.

Ein Grundiermaterialbehälter 1 enthält Bindemittel, das als Haft- oder Grundierschicht zu verwenden ist und auf die Fahrbahnoberfläche vor dem Makadamauftrag aufgebracht wird. Dieses Bindemittel wird einer Spritzstange 7 für Grundiermaterial unter Druck zum Auftragen auf die Fahrbahn zugeführt. Die Verteilungsgeschwindigkeit läßt sich durch Bewirken einer Konstantströmung des Grundierbindemittels und Ändern der Vorwärtsgeschwindigkeit der Vorrichtung, durch Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit oder durch eine Kombination aus beiden Maßnahmen steuern oder variieren.

Bei Vorwärtsbewegung der Vorrichtung wird Makadam aus der Mischerkammer 4 auf die zuvor grundierte Fahrbahnoberfläche abgegeben. Der Makadam wird über die von Schneckenbohrern 8 benötigte Arbeitsbreite verteilt, die in jeder Richtung gedreht werden können. Hinter der Verteilerschnecke 8 befindet sich eine Abziehschiene 9, deren Höhe und Neigung sich nach Bedarf durch eine Abziehhöhensteuerung 13 einstellen lassen, um die Stärke zu steuern und zu gewährleisten, daß die Makadamschicht solchen Fahrbahnmerkmalen wie Quergefälle entspricht. Eine Bühne 10 ist hinten an der Abziehschiene zur Nutzung durch einen Bediener vorgesehen, der das Abziehen steuert.


Anspruch[de]

1. Mobile Vorrichtung zum Herstellen und Aufbringen eines Kalt- oder Emulsionsmakadams auf eine zu belegende Oberfläche mit:

einer Einrichtung zum Dosieren von Steinen und eines Bindemittels in eine Mischkammer (6);

einer Einrichtung zum Vermischen der Steine und des Bindemittels in der Mischkammer (6), um einen Kalt- oder Emulsionsmakadam herzustellen;

einer Einrichtung zum Aufbringen einer Grundierung (7) auf die zu belegende Oberfläche;

einer Einrichtung zum Aufbringen des Makadams auf die zu belegende Oberfläche mit einer Einrichtung (8) zum seitlichen Verteilen des Makadams und einer Einrichtung (13) zum Steuern der Stärke des aufgebrachten Makadams;

einer Einrichtung zum Bewegen der Vorrichtung auf der zu belegenden Oberfläche, so daß jeder Teil der Oberfläche zuerst mit der Grundierung und dann mit dem Makadam belegt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Einrichtung zum Bereitstellen von Grundierung und Makadam zum manuellen Auftragen auf die zu belegende Oberfläche.

3. Verfahren zum Herstellen und Auftragen eines Kalt- oder Emulsionsmakadams auf eine zu belegende Oberfläche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Bereitstellen einer Zufuhr von Steinen und Bindemittel innerhalb einer mobilen Vorrichtung;

Dosieren der Steine und des Bindemittels in eine Mischkammer innerhalb der mobilen Vorrichtung;

Mischen der Steine und des Bindemittels in der Mischkammer, um einen Kalt- oder Emulsionsmakadam herzustellen;

Aufbringen einer Grundierung auf die zu belegende Oberfläche;

anschließendes Aufbringen des Makadams auf die zu belegende Oberfläche, seitliches Verteilen des Makadams und Steuern der Stärke des auf die Oberfläche aufgebrachten Makadams.

4. Verfahren nach Anspruch 3, ferner mit dem Schritt zum Bewegen der mobilen Vorrichtung auf der zu belegenden Oberfläche, so daß jeder Teil der Oberfläche zuerst mit der Grundierung und dann mit dem Makadam belegt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, ferner mit dem Schritt zum Verdichten des neu aufgebrachten Makadambelags durch Walzen.







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