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Dokumentenidentifikation DE19924357C1 26.10.2000
Titel Bodenverfestigungsmittel, Verfahren zur Untergrundbefestigung und eine Fahrbahndecke
Anmelder Beck, Klaus, 76297 Stutensee, DE;
Dürr, Ute, 77652 Offenburg, DE
Vertreter Geitz, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 76135 Karlsruhe
DE-Anmeldedatum 27.05.1999
DE-Aktenzeichen 19924357
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse E01C 3/04
IPC-Nebenklasse E02D 3/12   C09K 17/14   
Zusammenfassung Im herkömmlichen Straßenbau ist vor dem Auftrag der eigentlichen Fahrbahndecke ein mehrschichtiger Unterbau anzufertigen. Dieses vorbekannte Verfahren ist material-, zeit- und kostenintensiv.
Mit einem neuartigen Bodenverfestigungsmittel, das im wesentlichen eine Emulsion aus Paraffinwachsen darstellt, kann durch Vermengung mit dem vor Ort vorgefundenen Erdreich unter Zugabe entsprechender Bindemittel ein für sich tragfähiger Untergrund für eine anschließend aufzutragende Fahrbahndecke geschaffen werden. Etwaig zusätzliche Tragschichten, Frostschutzschichten oder Untergrundbefestigungen können vollständig entfallen. Der erfindungsgemäß verfestigte Untergrund kann unproblematisch renaturiert werden.
Straßenbau

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Bodenverfestigungsmittel, ein Verfahren zur Untergrundbefestigung, sowie eine Fahrbahndecke, die unter Verwendung des erwähnten Bodenverfestigungsmittels herstellbar ist.

Im konventionellen Straßenbau muß üblicherweise zunächst das zu bearbeitende Erdreich derart vorbehandelt werden, daß zunächst größere Fremdkörper entfernt werden und anschließend dieses Erdreich eingeebnet und verdichtet wird. Anschließend muß eine Befestigung dieses Untergrundes erfolgen. Auf diesen befestigten Untergrund wird eine Frostschutzschicht in einer Stärke von 32 bis 40 cm aufgetragen. Über die Frostschutzschicht wird in einem weiteren Arbeitsgang eine bituminöse Tragschicht aufgetragen, die üblicherweise eine Stärke von 12 bis 14 cm aufweist. Schließlich kann nach dem Aushärten der bituminösen Tragschicht der eigentliche Fahrbahnbelag, vorzugsweise eine 10 bis 20 cm starke Bitumen-/Beton-Deckschicht aufgetragen werden. Der Straßenbau nach diesem Verfahren ist schon aufgrund der beschriebenen Schichtung relativ arbeitsaufwendig. Darüber hinaus werden teuere Zusatzstoffe wie Sand, Kies, Schotter, Splitt, Asphalt und Bitumen benötigt. Schließlich ist selbst bei diesem aufwendigen mehrschichtigen Unterbau eines Straßenbelages ständig die Gefahr der Zersetzung, Rißbildung und Unterspülung gegeben. Schließlich stellt sich der Rückbau eines derartigen Straßenbelages als sehr aufwendig dar. Etwaige Maßnahmen der Renaturierung sind daher sehr kostenaufwendig. Ein weiterer Nachteil konventionellen Straßenbaus ist durch den für den Aufbau der genannten Schichten benötigten Zeitaufwand gegeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, den Straßenbau schneller und effektiver durchführen zu können und insbesondere den Kostenaufwand drastisch zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Bodenverfestigungsmittel gelöst, das als Emulsion ausgebildet ist, umfassend 40 bis 75 Teile höher schmelzender Paraffinwachse, bis zu 5 Teile Karbonsäureaminosalz und 25 bis 60 Teile Wasser, die zunächst durch Erhitzen und anschließendes Abkühlen gewonnen worden ist.

Dieses Bodenverfestigungsmittel wird vor dem Auftrag eines befahrbaren Bodenbelages zur Verfestigung des Erdreichs eingesetzt. Der Fahrbahnbelag kann auf das mit dem genannten Bodenverfestigungsmittel befestigte Erdreich unmittelbar aufgetragen werden. Es ist weder eine bituminöse Tragschicht, noch eine Frostschutzschicht oder etwaig zusätzliche Untergrundbefestigungen erforderlich. Hierdurch entfallen teuere Zusatzstoffe wie Sand, Kies, Schotter, Splitt, Asphalt oder Bitumen. Die zu bearbeitenden Flächen können in kürzester Zeit fertiggestellt werden.

Ein entscheidender Vorteil des beschriebenen Bodenverfestigungsmittel liegt darin, daß es sich um ein organisches Gemisch mit Hydrophobierwirkung handelt. Das beschriebene Gemisch ist flüssig und wasserabweisend. Hierdurch sind etwaige Frost- oder Hitzeschäden ausgeschlossen. Nach einem etwaigen Abtrag des Fahrbahnbelages zur Renaturierung kann das verfestigte Erdreich ohne weiteres wieder aufgelockert und anschließend bepflanzt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung können dem Boden Verfestigungsmittel 0,008 bis 0,4 Teile Alkylpolyglycolether zugesetzt sein.

In abermals vorteilhafter Weiterbildung handelt es sich bei den Paraffinwachsen um höher schmelzende Paraffinwachse, insbesondere Esterwachse bzw. Hartparaffine.

Zur Herstellung des Bodenverfestigungsmittel werden die Paraffinwachse innerhalb eines Temperaturbereiches von 80 bis 140°, je nach verwendetem Wachs unter ständigem Rühren geschmolzen und mit Wasser zu der gewünschten Emulsion vermengt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Untergrundbefestigung gelöst, bei dem das erwähnte Bodenverfestigungsmittel unter der Beimengung von Wasser auf das zu bearbeitende Erdreich aufgebracht wird, anschließend mit dem Erdreich bis zu einer vorgebbaren Mindesttiefe vermengt und schließlich ein Bindemittel auf dem entsprechend vorbereiteten Erdreich verteilt wird und schließlich das Bindemittel mit dem vorbehandelten Erdreich vermengt und verdichtet wird.

Hierdurch ist ein Verfahren beschrieben, bei dem unter vollständiger Ersparnis des beschriebenen Schichtaufbaues ein belastbarer, vorzugsweise zum Auftrag eines Fahrbahnbelags geeigneter Untergrund geschaffen wird. Neben der hiermit verbundenen Zeit, Material und Kostenersparnis kann somit das vor Ort angefundene Erdreich völlig unproblematisch zu einem für den Straßenbau tragfähigen Untergrund aufbereitet werden.

Allerdings ist es auch bei diesem Verfahren vorteilhaft, wenn das Erdreich vor dem Aufbringen des Bodenverfestigungsmittels vorgelockert und von größeren Fremdkörpern befreit wird.

Die Qualität des Untergrundes kann dadurch erhöht werden, daß dem mit dem Bodenverfestigungsmittel vorbearbeiteten Erdreich eine Trocknungs- und Auslüftungszeit von mehreren Tagen eingeräumt wird. Die vollständige Abtrocknung und Auslüftung des entsprechend vorbereiteten Untergrundes vermeidet aufgrund der erwähnten Hydrophobierwirkung spätere Hitze- und Frostschäden.

Die besondere Qualität des entsprechend vorbehandelten Untergrundes ermöglicht es, daß eine Fahrbahndecke ausreichender Qualität schon mit einer Tragschicht von 4 bis 8 cm herstellbar ist.

Für den Fall, daß aus Kostengründen oder zur Herstellung einer nur vorübergehenden Fahrbahndecke kein dauerhafter Fahrbahnbelag gewünscht ist, kann lediglich ein Staub- und/oder Abriebschutz auf den entsprechend vorbehandelten Untergrund aufgetragen werden. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssig-Bitumenschicht.

Die Vorlockerung des zur Vermengung mit dem Bodenverfestigungsmittel vorzubereitenden Erdreichs erfolgt mit Vorteil bis zu einer vorgebbaren Mindesttiefe von 30 bis 80 cm. Aufgrund dieser recht geringen Auflockerungstiefe kann der betreffende Untergrund mit herkömmlichen, auch landwirtschaftlichen Maschinen, vorbereitet werden. Ein Spezialmaschineneinsatz ist nicht erforderlich.

Das Bodenverfestigungsmittel kann dynamisch auf das jeweils vor Ort angetroffene Erdreich abgestimmt werden. Hierzu wird der Wassergehalt der zur Herstellung des Bodenverfestigungsmittels zu erzeugenden Emulsion entsprechend eingestellt.

Dabei kann das Bodenverfestigungsmittel unmittelbar vor Ort beispielsweise in einem Tankfahrzeug abgemischt werden.

Das zur weiteren Vorbehandlung des zu verfestigenden Erdreichs eingesetzte Bindemittel entspricht in etwa einer Menge von 2 bis 8% des vorzubehandelnden Erdreichs.

Dabei ist auch das Bindemittel selbst mit Vorteil auf die jeweilige Erdreichbeschaffenheit abgestimmt. So wird bei feuchter und nasser Erde Kalk und bei trockener Erde Zement als bevorzugendes Bindemittel gewählt.

Zur Vermeidung von Rissebildungen in der Trocknungs- und Auslüftephase wird bei extremer Hitzeeinwikung das mit dem Bodenverfestigungsmittel und Bindemittel vorbehandelte und verdichtete Erdreich in der Trocknungszeit befeuchtet.

Alternativ zur Verfestigung des vor Ort vorgefundenen Erdreiches ist es bedarfsweise auch möglich, bereits entsprechend vorgelockertes Erdreich an der gewünschten Stelle aufzutragen und dieses aufgebrachte Erdreich in der erwähnten Weise zu verfestigen.

In jedem Falle kann das eingesetzte Bodenverfestigungsmittel in einfacher Weise mittels eines Tankfahrzeuges mit einer entsprechenden Sprühvorrichtung in an sich bekannter Weise aufgetragen werden. Auch hierzu ist kein Spezialmaschineneinsatz erforderlich.

Die erfindungsgemäße Aufgabe ist schließlich auch von einer Fahrbahndecke gelöst, deren Tragschicht auf einem Unterbau aufsetzt, der im wesentlichen aus einem mit dem erwähnten Bodenverfestigungsmittel befestigten Erdreich besteht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäß befestigten Untergrund mit einer Fahrbahndecke im Querschnitt und

Fig. 2 einen konventionellen Straßenbelag im Querschnitt.

Der in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Straßenbelag umfaßt im wesentlichen in einer untersten Schicht das ursprüngliche und weitestgehend unbehandelte Erdreich 1. Darüber liegt eine 30 bis 80 cm starke, dem erfindungsgemäßen Bodenverfestigungsmittel unter Zugabe eines zusätzlichen Bindemittels verfestigte verdichtete Erdreich 2 und schließlich eine 4 bis 8 cm starke Deckschicht 3 aus Bitumen und/oder Beton, die im wesentlichen den Fahrbahnbelag bildet.

Ein dem Stand der Technik entsprechender Straßenbelag gemäß Fig. 2 weist über der Schicht des unbehandelten Erdreichs 1 zusätzlich eine Untergrundbefestigung 4 auf. Über dieser Schicht der Untergrundbefestigung 4 befindet sich eine 32 bis 40 cm starke Frostschutzschicht 5. Auf diese Frostschutzschicht 5 ist wiederum eine 10 bis 14 cm starke bituminöse Tragschrift 6 aufgetragen. Hierüber liegt die als eigentliche Fahrbahndecke dienende Deckschicht 3, die im Unterschied der in Fig. 1 dargestellten Deckschicht 3 eine Stärke von 10 bis 20 cm aufweist.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des in Fig. 1 dargestellten Straßenbelags näher erläutert:

Zunächst wird in einem ersten Arbeitsschritt die zu bearbeitende Fläche vorgelockert und von größeren Fremdkörpern wie Wurzelwerk oder Felsbrocken befreit. Diese Vorlockerung des Erdreichs erfolgt bis zu einer vorgebbaren Mindesttiefe von 30 bis 80 cm. Vor der Auflockerung wird in der Regel das betreffende Gelände planiert. Bei der Auflockerung ist zu beachten, daß der unterste Bereich der aufgelockerten Erde in einer Schicht von 20 cm wie der zusammenfällt.

In dieser Phase der Vorbereitung des Erdreiches werden Bodenproben entnommen, die zur Feststellung des Feuchtegehaltes und der Zusammensetzung des jeweiligen Erdreichs untersucht werden.

In Abhängigkeit von dem festgestellten Feuchtegehalt wird das später zu verwendende Bindemittel ausgewählt. Die Menge des Bindemittels beträgt 3 bis 5% des entsprechend vorbereiteten Erdreichs. Bei normaler und trockener Erde wird als Bindemittel Zement eingesetzt und bei extrem feuchter oder nasser Erde ist Kalk zu bevorzugen. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Erdreichs wird das erfindungsgemäße Bodenverfestigungsmittel abgemischt. Insbesondere wird der Wassergehalt der als Bodenverfestigungsmittel einzusetzenden Emulsion dementsprechend gewählt. Die Vermengung der im wesentlichen aus hochschmelzenden Paraffinwachsen bestehenden Emulsion mit Wasser kann vor Ort in einem Tankwagen erfolgen.

Nach entsprechender Vorbereitung des Erdreiches und des Bodenverfestigungsmittels wird auf das entsprechend vorbereitete Erdreich das Bodenverfestigungsmittel mit einem Tankfahrzeug, das über eine entsprechende Verteileranlage verfügt, auf die zu bearbeitende Fläche aufgebracht. Je nach Größe der Fläche erfolgt die Aufbringung in entsprechend geeigneten Teilabschnitten. Die Größe dieser Teilabschnitte wird so gewählt, daß die nachfolgend beschriebenen Arbeitsschritte noch am selben Tage durchgeführt werden können.

Anschließend erfolgt eine Vermengung des aufgetragenen Bodenverfestigungsmittels mit dem vorbehandelten Erdreich. Die Vermengung von Erdreich und Bodenverfestigungsmittel kann mit herkömmlichen landwirtschaftlichen Maschinen erfolgen.

Erst anschließend wird das je nach Feuchtigkeitshalt des vorbereiteten Erdreichs ausgewählte Bindemittel, also in erster Linie Zement oder Kalk in das aufgelockerte und mit dem Bodenverfestigungsmittel vermengte Erdreich eingebracht. Die Vermengung von Bindemittel und Erdreich kann mit demselben landwirtschaftlichen Gerät erfolgen wie die Vermengung des Erdreichs mit dem Bodenverfestigungsmittel.

Anschließend wird das derart behandelte Erdreich verdichtet. Hierzu wird üblicherweise eine mittlere Bodenwalze, insbesondere eine Tandem-Vibrations-Walze, eingesetzt.

Anschließend ist der Untergrund nahezu vollständig für den Auftrag der eigentlichen Fahrbahndecke vorbereitet. Allerdings ist noch eine Auslüftungs- und Trocknungszeit zu wahren, die üblicherweise mehrtägig zu wählen ist. Ein bevorzugter Zeitraum sind drei Tage. Für den Fall, daß die Auslüftungs- und Trocknungszeit in eine Hitzeperiode fällt ist zur Vermeidung von Rissebildung die Fläche je nach Bedarf zu befeuchten.

Nach Ablauf der genannten Auslüftungs- und Trocknungszeit kann nun entweder die eigentliche Fahrbahndecke, also eine Bitumen- und/oder Betondeckschicht, die sogenannte Tragschicht 3 aufgetragen werden. Alternativ kann das entsprechend vorbehandelte verdichtete Erdreich auch lediglich mit einem Staub- oder Abriebschutz überzogen werden. Dieser Staub- oder Abriebschutz ist in einfachster Ausführung eine Flüssig-Bitumenschicht.

Anschließend muß der Fahrbahnbelag noch innerhalb eines mehrtägigen Zeitraum aushärten. Die Aushärtephase ist temperatur- und witterungsabhängig. Anschließend ist die neue Fahrbahn voll belastungsfähig. Etwaige Nutzungsbeschränkungen bestehen nicht mehr.

Das zur Behandlung des Erdreichs eingesetzte Bodenverfestigungsmittel ist somit ein Stabilisator für die am Ort vorgefundenen Erdmaterialien. Es handelt sich dabei um ein organisches Gemisch, das im wesentlichen aus unterschiedlichen oder homogenen Paraffinwachsen besteht, die mit Wasser vermengt werden. Die Substanz ist hydrophob und demnach flüssig und wasserabweisend. Hierdurch ist der Untergrund frost- und hitzebeständig verfestigt.

Im Falle der Renaturierung kann nach Abtrag der eigentlichen Fahrbahndecke das erfindungsgemäß verfestigte Erdreich mit herkömmlichen Landmaschinen wieder aufgelockert werden. Da es sich bei dem Bodenverfestigungsmittel um eine organische Substanz handelt, kann das Gelände anschließend wieder wie zuvor bepflanzt werden. Hierdurch ist die schnelle und unproblematische Renaturierung möglich.

Die Erfindung betrifft somit ein neuartiges Bodenverfestigungsmittel, dessen Anwendung die Herstellung eines Straßenbelages in bisher nicht bekanntem Ausmaß effizient gestaltet. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Unbehandeltes Erdreich

2 Verdichtetes Erdreich

3 Deckschicht

4 Untergrundbefestigung

5 Frostschutzschicht

6 Tragschicht


Anspruch[de]
  1. 1. Bodenverfestigungsmittel zur Verfestigung eines Erdreiches vor dem Auftrag einer befahrbaren Deckschicht (3), insbesondere einer Fahrbahndecke, ausgebildet als eine Emulsion, umfassend 40 bis 75 Teile höher schmelzender Paraffinwachse, bis zu 5 Teile Karbonsäureaminosalz und 25 bis 60 Teile Wasser, die zunächst durch Erhitzen und anschließendes Abkühlen gewonnen worden ist.
  2. 2. Bodenverfestigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 0,008 bis 0,4 Teile des Bodenverfestigungsmittels ein Alkylpolyglycolether sind.
  3. 3. Bodenverfestigungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Paraffinwachse Esterwachse oder Hartparaffine eingesetzt sind.
  4. 4. Bodenverfestigungsmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Paraffinwachse innerhalb eines Temperaturbereiches von 80 bis 140° unter ständigem Rühren geschmolzen worden sind.
  5. 5. Verfahren zur Untergrundbefestigung derart, daß ein belastbarer Belag, insbesondere eine Fahrbahndecke, aufgebracht werden kann, bei dem
    1. - ein Bodenverfestigungsmittel nach Anspruch 1 unter Beimengung von Wasser auf das zu bearbeitende Erdreich aufgebracht wird,
    2. - anschließend mit dem Erdreich bis zu einer vorgebbaren Mindesttiefe vermengt und schließlich ein Bindemittel auf dementsprechend vorbereitetes Erdreich verteilt wird,
    3. - das Bindemittel mit dem vorbehandelten Erdreich (2) vermengt wird und anschließend verdichtet wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das zu behandelnde Erdreich vor dem Aufbringen des Bodenverfestigungsmittels vorgelockert und von größeren Fremdkörpern gereinigt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5, bei dem auf das verdichtete Erdreich (2) nach einer, vorzugsweise mehrtägigen Auslüftungs- und Trocknungszeit eine Fahrbahndecke (3), insbesondere aus Bitumen und/oder Beton, aufgebracht wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrbahndecke (3) in einer Stärke von 4 bis 8 cm aufgebracht wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem das verdichtete Erdreich (2), nach einer, vorzugsweise mehrtägigen, Trocknungszeit mit einem Staub- und/oder Abriebschutz, insbesondere einer Flüssig-Bitumenschicht, überzogen wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgebbare Mindesttiefe 30 bis 80 cm beträgt.
  11. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt des Bodenverfestigungsmittels auf das jeweils zu behandelnde Erdreich abgestimmt wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmischung des Bodenverfestigungsmittels in Abhängigkeit von dem zu verdichtenden Erdreich innerhalb eines Tankfahrzeuges durchgeführt wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des einzubringenden Bindemittels in etwa 2 bis 8% des vorbehandelten Erdreichs entspricht.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel bei feuchter und nasser Erde Kalk und bei trockener Erde Zement eingesetzt wird.
  15. 15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbehandelte bzw. verdichtete Erdreich (2) in der Trocknungs- und Auslüftungszeit befeuchtet wird.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vorgelockertes oder entsprechend lockeres Erdreich auf der zu bearbeitenden Fläche aufgebracht wird.
  17. 17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenverfestigungsmittel mittels eines Tankfahrzeuges mit einer entsprechenden Sprühvorrichtung aufgetragen wird.
  18. 18. Fahrbahndecke mit einer Tragschicht und einem Unterbau, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbau ein mit einem Bodenverfestigungsmittel nach Anspruch 1 verfestigtes Erdreich (2) umfaßt.






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