[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein wasserdurchlässiges Flächenbefestigungselement
für Verkehrsflächen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Unter Verkehrsflächen werden
dabei insbesondere Straßen, Wege, Parkplätze, Höfe und Terrassen verstanden, wobei
unter Verkehr sowohl der Kraftfahrzeugverkehr als auch der Verkehr mit Fahrrädern
oder Personen verstanden wird.
[0002] Als Flächenbefestigungselemente werden insbesondere Pflastersteine oder Wegeplatten
verstanden, und zwar mit oder ohne gegenseitige Verzahnung.
[0003] Neuerdings wird kritisiert, daß die bisher üblichen Flächenbefestigungselemente die
betreffende Verkehrsfläche weitgehend regenundurchlässig versiegeln. Das anfallende
Niederschlagswasser wird daher nicht in erwünschter Weise dem Grundwasser zugeleitet,
sondern belastet die Kanalisation.
[0004] Man hat daher schon wasserdurchlässige Flächenbefestigungselemente entwickelt, die
auf seinerseits wasserdurchlässigem Unterbau verlegt werden müssen. Die Wasserdurchlässigkeit
bedingt dabei auch eine Luftdurchlässigkeit. Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung
derartiger Flächenbefestigungselemente. Die Erfindung geht dabei von einem auf dem
Markt befindlichen wasserdurchlässigen Betonpflasterstein mit den Merkmalen des Oberbegriffs
von Anspruch 1 aus.
[0005] Bekannte derartige Flächenbefestigungselemente haben im ganzen eine relativ grobkörnige
Struktur mit rauher Oberfläche und bis zur Oberfläche durchgehenden groben Poren.
Oberflächenschmutzstoffe einschließlich von durch Niederschläge angeschwemmten Schmutzstoffen
setzen dabei allmählich diese groben Poren zu, so daß die Wasser- und Luftdurchlässigkeit
im Lauf der Zeit deutlich abnimmt und schließlich im Grenzfall sogar nicht mehr gewährleistet
ist. Da eine solche Verschmutzung in die Tiefe des Steinkörpers hineinreicht, ist
sie auch schwerlich oder gar nicht freizuspülen. Darüber hinaus bedingt die rauhe
Oberfläche einen relativ hohen Rollwiderstand und damit nicht nur eine Bremswirkung
beispielsweise auf Fahrräder, sondern auch allgemein ein relativ hohes Verkehrsgeräusch.
Auch Fußgänger empfinden das Begehen rauher Kunststeinoberflächen als unangenehm,
z.B. wegen der Gefahr wegen des Verhakens beim Laufen.
[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wasserdurchlässiges Flächenbefestigungselement
zu schaffen, das weniger zusetzungsempfindlich gegen Schmutz, gegebenenfalls sogar
abreinigbar, ist sowie einen geringeren Rollwiderstand besitzt.
[0007] Diese Aufgabe wird bei einem wasserdurchlässigen Flächenbefestigungselement mit den
Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
[0008] Die relativ feinen durchgehenden Poren der Vorsatzschicht haben in bezug auf Schmutzstoffe
eine Filterwirkung. Gröbere Schmutzstoffe werden an der Oberseite des Flächenbefestigungselementes
zurückgehalten und können dort unschwer weggefegt oder weggespült werden. Feinere
Schmutzstoffe, welche in die durchgehenden Poren der Vorsatzschicht eindringen, werden
wenigstens zu einem großen Teil unter der Wirkung des Niederschlagswassers allmählich
in den gröber strukturierten Unterbau mitgenommen und können dort mitsamt dem Niederschlagswasser
in den Unterbau absickern. Dadurch wird die Verstopfungsgefahr des ganzen Flächenbefestigungselementes
drastisch erniedrigt. Als Nebeneffekt der feinporigeren Ausbildung der Vorsatzschicht
ergibt sich dabei auch selbst dann, wenn man nicht ausdrücklich zusätzliche Glättungsmaßnahmen
der Oberfläche vorsieht (vgl. Anspruch 13), eine Verringerung des Rollwiderstandes
und damit eine Reduzierung der im Zusammenhang mit dem Rollwiderstand angesprochenen
anderen negativen Effekte.
[0009] Vorsatzschichten sind bei nicht wasserdurchlässigen Flächenbefestigungselementen
an sich bekannt, z.B. zur dekorativen Gestaltung der Oberfläche.
[0010] Als "Porendurchmesser" wird hier der größtmögliche Durchmesser einer Kugel verstanden,
die gerade noch in die Pore paßt bzw. durch sie "hindurchschlüpfen" kann. "Gemittelter
Porendurchmesser" ist dabei der Mittelwert der Porendurchmesser aller Poren des Körpers
bzw. der Vorsatzschicht. Nach Literaturangaben beträgt bei einem Einkornbeton der
"gemittelte Porendurchmesser" ungefähr 0,24 x mittlere Korngröße, die als Mittelwert
der verwendeten Korngruppe nach DIN 4225 Teil 1 zu verstehen ist.
[0011] Unter Bezug hierauf definiert Anspruch 2 bevorzugte Porendurchmesserbereiche, welche
die gewünschte erwähnte Filterwirkung unter Reduzierung der Verstopfungsgefahr, jedoch
Aufrechterhaltung der Wasserdurchlässigkeit ergeben. Im gleichen Sinne sind die Stärkenmaße
der Ansprüche 3 und 4 sowie des Anspruchs 8 abgestimmt.
[0012] Die Ansprüche 5 bis 7 betreffen bevorzugte Materialwahlen im Rahmen einer Herstellung
des erfindungsgemäßen Flächenbefestigungselementes aus dafür üblichen Grundstoffen.
Als Bindemittel auf Kunststoffbasis kommt beispielsweise ein Bindemittel auf Epoxidharzbasis
in Frage.
[0013] Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit kann es sich als vorteilhaft erweisen, entsprechend
den Ansprüchen 9 bis 11 die Vorsatzschicht und/oder den Körper mit einer zusätzlichen
Einlagerung von Fasermaterial zu versehen.
[0014] Bei dem bekannten wasserdurchlässigen Flächenbefestigungselement, von dem die Erfindung
ausgeht, sind einzelne mineralische Körner so durch das Bindemittel gebunden, daß
die durchgehenden Poren überall zwischen den einzelnen Körnern ausgebildet sind. Dies
kann man sich so vorstellen, daß praktisch das Bindemittel nur die Oberfläche der
Körner ganz oder teilweise überzieht und im Zwischenraum zwischen den Körnern nicht
oder nur in relativ geringfügigem Ausmaß sonst vorhanden ist. Eine entsprechende Struktur
wird auch bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorsatzschicht vorgesehen.
[0015] Gemäß Anspruch 12 wird jedoch das erfindungsgemäße Flächenbefestigungselement im
Hinblick auf den Körper so abgewandelt, daß die mineralischen Körner durch das Bindemittel
zu einem an sich wasserundurchlässigen Körper gebildet sind, in welchem durchgehende
Poren als Durchgangskanäle eingeformt sind. Die dann im Vergleich zu diesen Kanälen
feinporigere Vorsatzschicht verteilt dabei die aufgenommene Flüssigkeit mitsamt den
aufgenommenen Mikroschmutzteilchen auf die einzelnen Kanäle, die dabei durchaus in
geringerer Flächendichte als sonst bei einem Körper der bekannten Art mit Porenbildung
zwischen den einzelnen Körnern vorgesehen sein können.
[0016] Die Erfindung betrifft auch die Anwendung eines Hochdruckwasserstrahlverfahrens zum
Freispülen der durchgehenden Poren der Vorsatzschicht im Verkehrsflächenverbund der
Flächenbefestigungselemente. Es hat sich nämlich gezeigt, daß auch die unvermeidliche
langsame Zusetzung der erfindungsgemäßen Vorsatzschicht durch entsprechendes Freispülen
wieder behoben werden kann, so daß die erfindungsgemäßen Flächenbefestigungselemente
also anders als die bekannten wasserdurchlässigen Flächenbefestigungselemente auch
im Anwendungsfall regenerierbar sind. Unter Hochdruckwasserstrahl ist dabei ein Wasserstrahl
insbesondere in einem Druckbereich von 20 bis 40 bar zu verstehen, d.h. ein für derartige
Hochdruckwasserstrahlverfahren durchaus üblicher Bereich.
[0017] Die gemittelte Korngröße (vgl. z.B. Anspruch 8) wird dabei auf den Mittelwert der
Korngruppe nach DIN 4226 bezogen.
[0018] Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen
noch näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Flächenbefestigungselements und
Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Flächenbefestigungselements.
[0019] Bei beiden Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 ist ein Flächenbefestigungselement
2 aus einem unten befindlichen Körper 4 und einer im Vergleich mit dem Körper dünneren
oberen Vorsatzschicht 6 zusammengesetzt. Die Oberseite 8 der Vorsatzschicht bildet
dabei ein Element einer herzustellenden Verkehrsfläche. Dabei wird der Körper 4 auf
einem nicht dargestellten wasserdurchlässigen Unterbau verlegt. Der Körper 4 und die
Vorsatzschicht 6 haben über den dargestellten jeweiligen Querschnitt jeweils etwa
gleiche Dicke, so daß die Oberseite 8 der Vorsatzschicht, die Unterseite 12 des Körpers
4 und die Grenzschicht 10 zwischen Vorsatzschicht 6 und Körper 4 im wesentlichen ebene
parallele Flächen bilden. Dabei ist zweckmäßig speziell die Oberseite 8 glatt ausgebildet,
während die Grenzschicht 10 zwischen Vorsatzschicht 6 und Körper 4 zweckmäßig nur
eine Idealfläche darstellt, die in praxi einen formschlüssigen Eingriff von Vorsatzschicht
6 und Körper 4 beschreibt. Auch die Unterseite 12 des Körpers 4 kann rauh bis zerklüftet
strukturiert sein.
[0020] Die Vorsatzschicht 6 besteht aus mineralischen Körnern 14, deren jeweilige Oberfläche
16 von einem nicht besonders dargestellten Bindemittel überzogen ist, so daß sich
eine Struktur nach Art eines Einkornporenbetons bildet. Mit anderen Worten wird der
Zwischenraum zwischen den mineralischen Körnern 14 nicht vollständig mit Bindemittel
ausgefüllt, sondern das Bindemittel dient im wesentlichen nur zur oberflächlichen
gegenseitigen Verklebung der mineralischen Körner 14 aneinander, wobei im Zwischenraum
ein überwiegend zusammenhängendes Geflecht von offenen Poren entsteht. Neben sich
mehr oder minder horizontal erstreckenden Poren 18 bilden sich dabei insbesondere
auch von der Oberseite 8 der Vorsatzschicht 6 bis zur Grenzschicht 10 hin vertikal
durchgehende Poren 20.
[0021] Während die beiden Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 2 insoweit gleich sind, unterscheiden
sie sich in folgendem:
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Struktur des Körpers 4 grundsätzlich
die gleiche wie bei der Vorsatzschicht 6, mit der einzigen Ausnahme, daß die mineralischen
Körner 22 des Körpers 4 eine wesentlich größere Korngröße als die mineralischen Körner
14 der Vorsatzschicht 6 haben. Übereinstimmung besteht dabei insbesondere jedoch in
einer grundsätzlichen Struktur nach Art eines Einkornporenbetons, bei dem die mineralischen
Körner 22 an ihrer jeweiligen Oberfläche 24 jeweils durch ein nicht dargestelltes
Bindemittel miteinander verklebt sind. Dabei ist wiederum jedoch nur eine solche Menge
Bindemittel verwendet, daß dieses wie im Falle der Vorsatzschicht im wesentlichen
nur flächenhaft wirkt und ein offenes Porengeflecht mit sich mehr oder minder horizontal
erstreckenden Poren 26 und sich mehr oder minder vertikal erstreckenden Poren 28 ergibt,
wobei letztere von der Grenzfläche 10 zwischen Vorsatzschicht 6 und Körper 4 in vertikaler
Richtung zur Unterseite 12 des Körpers 4 durchlaufen.
[0022] Das durchgehende oder offene Porengeflecht der Vorsatzschicht und das durchgehende
oder offene Porengeflecht des Körpers muß dabei mindestens in vertikaler Richtung
kommunizieren; auch bei der Verbindung von Vorsatzschicht und Körper in der Grenzfläche
10 ist daher das Bindemittel nur sparsam zu verwenden, soweit es auch Vorsatzschicht
6 und Körper 4 miteinander verbindet. Insbesondere müssen dabei die vertikalen Poren
20 der Vorsatzschicht 6 mit den vertikalen Poren 28 des Körpers 4 kommunizieren. Aufgrund
der größeren Korngröße der mineralischen Körner 22 im Körper ist dabei auch der gemittelte
freie Durchlaßquerschnitt der vertikal durchgehenden Poren 28 des Körpers größer als
der der vertikal durchgehenden Poren 20 der Vorsatzschicht 6.
[0023] Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind stattdessen immer noch zur Anwendung
kommende mineralische Körner durch das Bindemittel zu einem sonst dichten Körper 30
gebildet, in welchem an Stelle der vertikal durchgehenden Poren 28 des Ausführungsbeispiels
nach Fig. 1 vertikal von oben nach unten verlaufende vertikale Kanäle 32 vorgeformt
sind, die einen deutlich größeren Durchlaßquerschnitt als die vertikalen Poren 20
der Vorsatzschicht 6 haben und auch einen größeren Durchlaßquerschnitt als die vertikalen
Poren 28 des Körpers 4 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 haben können. Dabei kommt
man mit einer wesentlich geringeren Zahl von vertikalen Kanälen 32 beim Ausführungsbeispiel
der Fig. 2 als von vertikalen Poren 28 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aus. Zu
den horizontalen Poren 26 des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 braucht dabei kein
vorgeformtes Kanalanalogon vorgesehen zu sein. Die vertikalen Kanäle 38 werden über
die horizontale Querschnittsfläche des Flächenbefestigungselements dabei so verteilt,
daß das durch das Porengeflecht in der Vorsatzschicht 6 in den Körper 4 eintretende
Wasser möglichst gleichmäßig und möglichst vollständig zur Unterseite 12 des Körpers
4 auch beim zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 abgeführt wird.
1. Wasserdurchlässiges Flächenbefestigungselement (2) für Verkehrsflächen mit einem Körper
aus mit Bindemittel unter Freilassung von durchgehenden Poren (20) verbundenen mineralischen
Körnern (22), insbesondere aus Beton,
gekennzeichnet durch eine den Körper (4) überdeckende Vorsatzschicht (6) mit zum Körper hin durchgehenden
Poren (20), deren gemittelter freier Durchlaßquerschnitt kleiner ist als der gemittelte
freie Durchlaßquerschnitt der Poren (28) des Körpers.
2. Flächenbefestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gemittelte
Porendurchmesser der Vorsatzschicht (6) höchstens die Hälfte, vorzugsweise höchstens
ein Drittel, des gemittelten Porendurchmessers des Körpers (4) beträgt.
3. Flächenbefestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dicke der Vorsatzschicht (6) höchstens ein Viertel, vorzugsweise höchstens ein Sechstel,
der Dicke des Körpers (4) beträgt.
4. Flächenbefestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der Vorsatzschicht (6) mindestens ein Zwanzigstel, vorzugsweise mindestens
ein Zehntel, der Dicke des Körpers (4) beträgt.
5. Flächenbefestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorsatzschicht (6) aus mit Bindemittel verbundenen mineralischen Körnern (14)
besteht.
6. Flächenbefestigungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsatzschicht
(6) aus Beton besteht.
7. Flächenbefestigungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bindemittel
auf Kunststoffbasis für die Vorsatzschicht (6) und/oder den Körper (4) vorgesehen
ist.
8. Flächenbefestigungselement nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die gemittelte Korngröße der Vorsatzschicht (6) höchstens die Hälfte, vorzugsweise
ein Drittel, der gemittelten Korngröße des Körpers (4) beträgt.
9. Flächenbefestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß über die Vorsatzschicht (6) und/oder den Körper (4) Fasern verteilt sind.
10. Flächenbefestigungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Fasern
Mineralfasern, vorzugsweise Glasfasern, vorgesehen sind.
11. Flächenbefestigungselement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß als
Fasern Kunststoffasern vorgesehen sind.
12. Flächenbefestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die durchgehenden Poren des Körpers (4) in einem sonst dichten Körper (30) aus
Körnern und Bindemittel vorgeformte Kanäle (32) sind.
13. Flächenbefestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberseite (8) der Vorsatzschicht (6) feinporig glatt geformt ist.
14. Anwendung eines Hochdruckwasserstrahlverfahrens zum Freispülen der durchgehenden Poren
(20) der Vorsatzschicht (6) im Verkehrsflächenverbund der Flächenbefestigungselemente
(2).