[0001] Es sind verschiedene Arten von Lärmschutzwänden bekannt, die insbesondere an verkehrsreichen
Straßen, entlang von Bahntrassen oder im Bereich von Flughäfen od.dgl. errichtet werden,
um Häuser, Wohngebiete oder ähnliches gegen Lärm zu schützen. Übliche Konstruktionen
bestehen aus Metall, Holz, Beton u.dgl., sind aufwendig zu montieren und in der Anschaffung
teuer und weisen im wesentlichen, um die an sie gestellten Forderungen erfüllen zu
können, an der der Schallquelle zugewandten Seite fein gegliederte Oberflächen zur
Schallabsorption aufweisen, hinter denen massive Wände angeordnet sind, um zu einer
ausreichende Dämmung des Schalles zu kommen.
[0002] Ein Hauptproblem bei den vorbekannten Vorrichtungen ist es, daß die zur Schallabsorption
notwendigen, der Schallquelle zugewandten Oberflächen feingliedrig ausgebildet sein
müssen und dabei doch den Witterungsbedingungen, inklusive bakteriellen Angriffen
u.dgl. auf Dauer widerstehen sollen. Damit scheidet Holz zur Verwendung an der Oberfläche
weitestgehend aus, da ohne extrem teure konservierende Behandlung diese Ziele nicht
erreicht werden können und da konservierende Behandlung im wesentlichen auch eine
Glättung der Oberfläche, durch Anfüllen der Poren und Versiegeln der Oberfläche bewirkt
und somit per se kontraproduktiv ist.
[0003] Probleme mit Beton sind, daß er nicht dauerhaft frostbeständig ist, wenn er, wie
es notwendig wäre, mit feinster Oberflächenstruktur, beispielsweise Rippen ausgestaltet
ist.
[0004] Metall ist nur schwer und durch teure Bearbeitung in der notwendigen Oberflächenstruktur
erhältlich, es neigt praktisch jedes Metall darüberhinaus zu Korrosion und ist von
Haus aus extrem teuer und zufolge seiner Dichte schwer.
[0005] Kunststoffe sind, soweit sie merkantil vertretbar sind, gegen tiefe Temperaturen
und UV-Strahlung empfindlich und bedürfen daher permanenter Kontrolle, Überwachung,
Wartung und periodischen Austauschs.
[0006] Die Erfindung bezweckt diese Probleme zu lösen und eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die über lange Zeiträume und bei allen in Frage kommenden
Klimaten verwitterungsbeständig und wartungsfrei ist.
[0007] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß als Grundmaterial für die Vorrichtung
ein sogenannter EPS-Beton verwendet wird. EPS ist nach DIN 7728 T1 (April 1978) die
Kurzbezeichnung für expandierbares Polystyrol. Polystyrol wiederum ist nach DIN 7728
T1 (April 1978) die gängige Bezeichnung für Poly(l-Phenyläthylen).
[0008] Als EPS-Beton bezeichnet man nun expandierte Teilchen aus Polystyrol, die in Zementleim
gebunden sind und gegebenenfalls Zusätze wie Feinsand, Splitt, Kies, Blähton, Bimsstein,
Perlite od.dgl. enthalten. Ein solches Herstellungsverfahren ist in der AT 391 862
B beschrieben.
[0009] Als Quelle für das Polystyrol eignenen sich auch recyklierte EPS-Verpackungsmaterialien,
die zu Korngrößen bis zu 12 mm und auch größer, manchmal bis etwa 30 mm, zerkleinert
werden und die als Hauptzuschlagstoff für die erfindungsgemäß verwendete Betonmischung
eigesetzt werden können.
[0010] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die EPS-Partikel
vor dem Zusammenführen mit dem Zementleim oberflächlich einer Wärmebehandlung unterzogen
werden, wodurch die Oberflächen der Partikel "verglasen" und damit von einer wasserundurchlässigen
Hülle umgeben sind. Durch diese so oberflächenbehandelten EPS-Partikel wird der erfindungsgemäß
zur Herstellung der Lärmschutzvorrichtung verwendete EPS-Beton besonders widerstandsfähig
gegen die Bewitterung. Diese Wärmebehandlung ist in der AT 394 548 und der AT 401
774 B näher beschrieben.
[0011] Es hat sich bei Versuchen als große Überraschung herausgestellt, daß der erfindungsgemäß
verwendete EPS-Beton, insbesondere in einem Rohdichtebereich von 180 kg/m
3 bis 450 kg/m
3, völlig frostsicher ist. Bei entsprechenden Versuchen in einer unabhängigen Prüfanstalt
wurde ihnen das Prädikat "hochfrostbeständig" verliehen.
[0012] Eine weitere Überraschung ergab sich bei einer Prüfung auf Spaltzugfestigkeit, bei
der nachgewiesen wurde, daß Vorrichtungen aus dem erfindungsgemäß verwendeten EPS-Beton
dermaßen elastisch sind, daß es zu keinem Spaltzugbruch kommt. Es sind somit die aus
EPS-Beton gefertigten Vorrichtungen nicht spröde.
[0013] Ein für die Praxis großer Vorteil ist, daß die verwendeten EPS-Betone nur geringe
Dichten und damit insgesamt gesehen, geringe Eigenmassen aufweisen. Durch diese geringen
Eigenmassen ist es möglich, die Lärmschutzwände auch als Aufprallschutz für Fahrzeuge
zu verwenden, was im Falle der bisher üblichen Lärmschutzwände aus Schwerbeton aufgrund
der etwa acht- bis zehnmal so hohen Massen und entsprechend höherer Massenträgheiten
nur dann möglich war, wenn man den Verlust des aufprallenden Fahrzeuges samt Insassen
in Kauf zu nehmen gewillt war, beispielsweise um höherwertige Objekte am Straßenrand
zu schützen.
[0014] Der Aufbau einer Lärmschutzwand aus erfindungsgemäßem EPS-Beton erfolgt entweder
durch Anfertigen, sprich Gießen zwischen Schalungselementen, an Ort und Stelle, oder
durch Errichten der Wand aus vorgefertigten Blöcken, was bevorzugt wird. Die letztgenannte
Variante kann entweder so durchgeführt werden, daß aus bevorzugt horizontal aufgelegten
Blöcken die Wand errichtet wird, oder daß vertikal aufgestellte Blöcke zwischen Ständern
oder an einer Schwerbetonwand befestigt werden.
[0015] Im ersten Fall der Errichtung aus vorgefertigten Blöcken werden bevorzugt Blöcke
mit einer Stärke von 5 bis 10 cm, gegebenenfalls auch 15 oder 20 cm Stärke und einer
Fläche von 0,25 m
2 bis zum 1 m
2 ähnlich den Ziegeln einer Ziegelmauer als aufgehendes Mauerwerk verlegt. Die gewählten
Größenverhältnisse richten sich nach den zur Verfügung stehenden Platzverhältnissen
und den an der Baustelle verfügbaren Transport- und Hebegeräten und können zufolge
der geringen Dichte des erfindungsgemäßen Materials, verbunden mit seiner großen Festigkeit
in weiten Grenzen variieren. Üblicherweise ist die Zugänglichkeit für Maschinen und
Geräte entlang der Straße gut, so daß großformatige Elemente verwendet werden können.
[0016] Bei der Verwendung als vertikal aufgestellte Elemente werden größere Wandstärken
bis etwa 40 cm und unter Umständen darüber bevorzugt, besonders wenn diese Elemente
zwischen vertikalen, im Boden verankerten bzw. fundamentierten Pfosten eingesetzt
werden. Die Blöcke können in diesem Fall vertikale Ausnehmungen aufweisen, mit denen
sie an den Pfosten verankert werden können, beispielsweise dadurch, daß die Pfosten
in diese Ausnehmungen zu liegen kommen und der verbleibende Zwischenraum mit schnell
aushärtendem Beton od.dgl. verfüllt wird.
[0017] Weiters können diese Blöcke sowohl in der im montierten Zustand waagrechten als auch
vertikalen Richtung über durchgehende, von Stirnwand zu Stirnwand reichende Löcher
verfügen, um mehrere horizontal nebeneinanderliegende Blöcke bzw. mehrere vertikal
übereinander angeordnete Blöcke miteinander durch eingeschobene Bewehrelemente, die
ebenfalls durch Beton od.dgl. insbesondere Montageschaum fest mit den Blöcken verbunden
werden untereinander zu verankern und so die Stabilität der errichteten Wand zu erhöhen.
Es ist selbstverständlich möglich, derartige Bewehrelemente an der der Schallquelle
abgewandten Rückseite des Blockes in Form von Nuten oder Vertiefungen vorzusehen,
wodurch zwar das Einbringen der länglichen Bewehrlemente erleichtert wird, zum Verfüllen
der Nuten aber eine Schalung notwendig ist.
[0018] Eine wesentliche Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Gestaltung zumindest der
der Lärmquelle zugewandten Oberfläche der vorgefertigten Elemente. Diese Oberfläche
weist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung Löcher auf, die bevorzugt 6 bis 10 cm
tief in das Wandelement gehen und dort blind enden. Bevorzugt sind diese Löcher unterschiedlich
tief, wobei eine gewisse Anzahl der Löcher, bevorzugt nicht über 25 % auch tiefer
oder weniger tief als dieser bevorzugte Tiefenbereich sein kann.
[0019] Die Querschnittsflächen der Löcher betragen vorzugsweise über 25 %, besonders bevorzugt
über 33 % und ganz besonders bevorzugt etwa 40 % der von ihnen erfaßten Oberflächen.
[0020] Die Lochdurchmesser bei Anbringen kreisrunder Löcher liegen vorzugsweise zwischen
etwa 4 und etwa 8 mm, doch können auch Löcher bis 12 und 15 mm vorgesehen sein.
[0021] Das erfindungsgemäß verwendete Material erlaubt es, diese Löcher nicht nur durch
Bohren, sondern auch durch Eindrücken von nagelähnlichen Dornen herzustellen, ohne
daß es dabei in nennenswertem Ausmaß zum Beschädigen von Materialstegen zwischen den
eingedrückten Löchern kommt. Es können zum Eindrücken einer Vielzahl von Löchern auf
einmal sogenannte Nagelbretter verwendet werden. Bei der Herstellung der Löcher auf
diese Weise hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Nägel vor jedem Einpressen mit
Wasser, dem gegebenenfalls ein die Oberflächenspannung herabsetzendes Mittel, beispielsweise
ein Geschirrspülmittel, zugefügt wurde, zu benetzen.
[0022] Der besondere Vorteil der Aufbringung der Löcher mittels solcher Nagelbretter ist
nicht nur die kostengünstige Schaffung im Vergleich zu gebohrten Löchern, sondern
auch die Tatsache, daß es möglich ist, andere als kreisrunde Querschnitte zu erzeugen,
was den besonderen Vorteil hat, daß pro Loch eine größerflächige Seitenwand gebildet
wird, als bei kreisrunden Löchern mit vergleichbarer Querschnittsfläche, wodurch die
Schallabsorption, die ja an der Oberfläche durch Umsetzung der Schallenergie in Reibung
und damit in Wärme erfolgt, verbessert wird.
[0023] Es ist durch die Verwendung von Nagelbrettern leicht möglich, verschiedene Formen
und Tiefen von Löchern in nur einem Arbeitsgang in großer Zahl auf dem jeweiligen
Wandelement aufzuprägen.
[0024] Bei der Umwandlung der Schallenergie in Wärme kommt es zufolge der Struktur des erfindungsgemäßen
Materials zu einem großen weiteren Vorteil, da das Material in den Lochwandungen bzw.
Bohrungswandungen kleine Seitenöffungen aufweist, die von den Zwickeln zwischen den
EPS-Teilchen gebildet werden, die nicht völlig mit Zementleim ausgefüllt sind. Dies
irregulären und rein stöchastisch verteilten und ausgeformten Hohlräume sind ideale
Absorptionskammern und führen zu einer unerwartet und für ein Material mit der geringen
Dichte des erfindungsgemäßen Materials unvorhersehbar guten Absorptionseigenschaften.
[0025] Bei der Herstellung der Löcher durch Materialverdrängung, wie oben anhand der Nagelbretter
beschrieben, kommt es zu einer Verfestigung der Stege zwischen den einzelnen Löchern,
was zur Folge hat, daß diese an sich für die Bewitterung kritischen Bereiche verdichtet,
verfestigt und gegen das Eindringen von Wasser u.dgl. unempfindlicher werden.
[0026] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die besonders für extreme rauhe
Witterung geeignet ist, werden die Löcher durch Eindrücken von Nägeln bzw. Dornen
gebildet, doch werden diese nicht mittels eines Nagelbrettes normal zur behandelnden
Oberfläche eingetrieben, sondern sind, bevorzugt in einer Vielzahl, auf einer schwenkbaren
Welle angeordnet und weisen dabei Kreisbogenform mit dem Mittelpunkt des Kreises in
der Drehachse der Welle auf, um beim Eindringen in die Oberfläche des Wandelementes
gebogene Kanäle zu schaffen. Durch entsprechende Orientierung des Elementes an der
Einbaustelle verlaufen die Löcher an der Oberfläche mit zunehmender Eindringtiefe
nach oben und verhindern so zuverlässig das Eindringen von Wasser und damit die Nachteile
der Korrosion oder Degradation bzw. des Auffrierens.
[0027] Dieser Vorteil kann auch durch schräges Eindrücken gerader, aber schräg an einem
Nagelbrett angeordneter Nägel erzielt werden.
[0028] Unabhängig von den verwendeten Ausgestaltungen der Erfindung betrifft eine weitere
Ausgestaltung die Aufbringung eines dünnen witterungsbeständigen Anstriches, durch
den die rauhe Oberflächebeschaffenheit erhalten bleibt, die Wände der Stege bzw. die
Lochwandungen aber zumindest im Bereich der Mündungen der Löcher an die Oberfläche
wasser- und schmutzabweisend imprägniert werden.
[0029] Die Erfindung ist beispielshaft in der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Dabei
zeigt
die Fig. 1 einen Auschnitt aus einer erfindungsgemäß aufgebauten Lärmschutzwand,
die Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch einen vertikal montierbaren Block,
die Fig. 3 eine Ansicht einer erfindungsgemäß mit Löchern rechteckigen Querschnitts
versehenen Oberfläche,
die Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der Fig. 3, aber mit kreisförmigen Löchern und
die Fig. 5 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Elementes im Schnitt
mit einer prinzipiellen Darstellung einer Vorrichtung zum Eintreiben gebogener Nägel.
[0030] In Fig. 1 ist ein Abschnitt einer erfindungsgemäß aufgebauten Lärmschutzwand dargestellt,
der aus einzelnen Blöcken 1 unterschiedlicher Höhe h aufgebaut ist. Die Wand ist nur
in ihrem unteren Bereich dargestellt. Die Blöcke weisen untereinander gleiche Längen
a und Breiten b auf und sind im dargestellten Ausführungsbeispiel turmartig, ohne
den üblichen Längsverbund eines Mauerwerks aufgebaut, was aber aufgrund der üblicherweise
geringen Höhe für Ausbesserungsfälle bei Beschädigung durch Kraftfahrzeuge u.dgl.
günstig ist. Es ist selbstverständlich auch möglich, ein richtiggehendes Verbundmauerwerk
zu schaffen und so die mechanische Festigkeit der Lärmschutzwand zu erhöhen.
[0031] In einem der eingezeichneten erfindungsgemäßen Blöcke 1 ist durch Punktieren die
Schaffung der erfindungsgemäß bevorzugten Oberflächenstruktur durch Anbringen von
Löchern angedeutet. Es kann, um das Verlegen zu vereinfachen, jeder der Blöcke 1 an
allen Seiten derartige Löcher aufweisen, um beim Verlegen nicht auf die Orientierung
des Blockes achten zu müssen, es ist aber auch, besonders im Falle nichtquadratischer
Blöcke, möglich, nur eine oder zwei gegenüberliegende Seiten erfindungsgemäß auszugestalten.
[0032] In Fig. 2 ist ein horizontaler Schnitt durch einen vertikal montierbaren Block 1
dargestellt. Sie weist an der der Lärmquelle abgewandten Seite 2 drei Nuten 4 auf.
In zumindest eine dieser Nuten 4 kommt ein im Erdreich verankerter vertikaler Pfosten
5 zu liegen. Nach der Justierung des Blocks wird dieser Pfosten 5 mit dem Block 1
durch Vergießen mittels Betons, durch Ausschäumen mit Montageschaum oder auch durch
Anbringen von Klemmmitteln verbunden und so der Block 1 fixiert.
[0033] In dm Block 1 ist strichliert auch eine horizontale, durchgehende Verbindungsöffnung
6 eingezeichnet, die im Verbund der montierten Blöcke mit den analogen Verbindungsöffnungen
6 der benachbarten Blöcke zu fluchten kommt. In diese Verbindungsöffnungen 6 können
horizontal liegende Armierungen, wie sie aus dem Baugewerbe üblich sind, eingebracht
und durch Beton oder Montageschaum od.dgl. fixiert werden. Es wird auf diese Weise
die mechanische Stabilität der Lärmschutzwand wesentlich erhöht und bei Einbringen
derartiger Bewehrungen im Bereich unterhalb etwa einem Meter Höhe über dem Boden wird
eine Verbesserung des Aufprallschutzes beim Aufprall von Kraftfahrzeugen durch die
Zugwirkung der eingelegten Bewehrung erreicht.
[0034] In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird über größere Längen einer erfindungsgemäß
ausgestalteten Lärmschutzwand zumindest ein, bevorzugt zwei übereinanderliegende Seile
2 über größere Längen in den Öffnungen 6 abgespannt, wodurch die Schutzwirkung gegen
das Durchbrechen eines Kraftfahrzeuges, wie es vom Slibar-Zaun her bekannt ist, wesentlich
verbessert wird.
[0035] In Fig. 3 ist eine Oberfläche eines Blockes 1, die mit erfindungsgemäßen, rechteckigen,
Löchern versehen ist, dargestellt. Diese Löcher können durch entsprechend ausgestaltete
Dorne geschaffen werden und weisen bevorzugt Abmessungen zwischen 3 x 3 mm bis etwa
20 x 10 mm, in Extremfällen auch bis 20 x 20 mm auf. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, liegen
analoge Abmessungen bei runden Bohrungen zwischen etwa 6 mm Durchmesser und 20 mm
Durchmesser.
[0036] Aus Fig. 5 ist in einem schematischen Schnitt ersichtlich, wie ein gebogener Nagel
7 durch Verdrehen um eine Achse 8 gebogene Löcher 9 in einem Block 1 schafft. Es ist
in diesem Fall, wie bereits oben kurz angedeutet, vorteilhaft, den Block so zu markieren,
daß im Montagefall eindeutig festgelegt ist, in welche Richtung die Löcher 9 sich
von der Vertikalen zur Oberfläche wegkrümmen, um eine richtige Montage sicherzustellen,
ohne daß die Monteure jeden einzelnen Block eingehend untersuchen müssen.
[0037] Es ist mit dem erfindungsgemäßen EPS-Beton möglich, bereits mit nur 30 cm dicken
Wänden eine Verringerung der Schallenergie um 52 dB im Bereich zwischen 100 und 6000
Hz zu erreichen. Es wurden solche Blöcke mit dem Schalldämmzertifikat "R" zertifiziert.
[0038] Wendet man darüberhinaus die Anbringung von Löchern auf der der Lärmquelle zugewandten
Oberfläche der errichteten Wand an, so kann eine Schallabsorption S im Freuqzenzbereich
zwischen 100 und 1000 Hz, zwischen 10 und 90 %, im Frequenzbereich über 1000 Hz von
etwas über 90 % erreicht werden.
[0039] Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern
kann verschiedentlich abgewandelt werden. So können zur Erhöhung der mechanischen
Stabilität die aneinander anschließenden Seiten der Blöcke nach der Art von Nut und
Feder ausgebildet sein, es können Verbindungselemente und Montageelemente in vorgefertigte
Blöcke mit eingegossen werden und es können für die Abdeckung die seitlichen Enden
und die am Boden zu liegen kommenden Blöcke spezielle Vorkehrungen vorgesehen sein,
um diese Sonderelemente sowohl mechanisch als auch optisch an ihre Funktion anzupassen.
1. Vorrichtung zur Lärmdämmung, insbesondere entlang von Straßen, dadurch gekennzeichnet,
daß als Grundmaterial für die Vorrichtung EPS-Beton verwendet wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der EPS-Beton eine Rohdichte
zwischen 180 kg/m3 und 450 kg/m3 aufweist.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
EPS-Beton im wesentlichen EPS-Partikel mit einer Partikelgröße von unter etwa 30 mm,
bevorzugt mit einer Partikelgröße von etwa 12 mm enthält.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie
im wesentlichen EPS-Partikel enthält, deren Oberfläche vor dem Benetzen mit Zementleim
einer Wärmebehandlung so unterzogen wurde, so daß sie "verglast" und im wesentlichen
wasserundurchläßig wird.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie
im wesentlichen aus vorgefertigten Blöcken (1) besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Blöcke (1) an Pfosten
(5) od.dergl. in vertikaler Lage befestigt sind und daß in im wesentlichen horizontal
verlaufenden, in benachbarten Blöcken fluchtend angeordneten, Durchgangsöffnungen
(6) Bewehrungen, bevorzugt Seile, eingebracht sind.
7. Block zur Errichtung einer Lärmdämmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest eine seiner Oberflächen Löcher (3, 9) mit einer Tiefe
von 6 bis 10 cm aufweist, deren gesamte Querschnittsfläche, gemessen an der Oberfläche
des Blockes (1), zumindest 25 % dieser Oberfläche ausmacht.
8. Block nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (3, 9) an der Oberfläche
des Blockes (1) jeweils eine Querschnittfläche zwischen 10 mm2 und 200 mm2 aufweisen.
9. Block nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (9)
im Bereich der Oberfläche des Blockes schräg zur Normalen auf die Oberfläche verlaufen
und im wesentlichen untereinander parallel sind.
10. Block nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (9) bogenförmig verlaufen.
11. Verfahren zur Herstellung der Löcher (3), dadurch gekennzeichnet, daß Nägel (7), Dorne
od.dergl., die bevorzugt zu mehreren, zueinander parallel und gegebenenfalls schräg
auf einem Nagelbrett montiert sind, in Richtung der Nägel (7), in den Block gedrückt
werden, wobei vor jedem Eindrücken die Nägel bevorzugt mit Wasser oder einer wässerigen
Lösung eines die Oberflächenspannung herabsetzenden Mittels befeuchtet werden.
12. Verfahren zur Herstellung der Löcher (9), dadurch gekennzeichnet, daß gebogene Nägel
(7), Dorne od.dergl., die bevorzugt zu mehreren, zueinander parallel und mit auf einer
gemeinsamen Achse (8) liegenden Krümmungsmittelpunkten auf einem Träger montiert sind,
durch Verdrehen des Trägers um die Achse (8) in den Block (1) gedrückt werden, wobei
vor jedem Eindrücken die Nägel bevorzugt mit Wasser oder einer wässerigen Lösung eines
die Oberflächenspannung herabsetzenden Mittels befeuchtet werden.