Armierungs-Schichtsystem

Abstract

 Ein Armierungs-Schichtsystem (1) dient zur flächenhaften Sicherung, eingebracht zwischen einer Unterlage und einer Asphaltschicht. Das Armierungs-Schichtsystem (1) hat eine Armierungsschicht (2), die eine Armierungsmatrix mit einer Vielzahl von zwischenliegenden Freiräumen (4) aufweist, zur Aufnahme von in der Unterlage und/oder der Asphaltschicht auftretenden Spannungen. Ferner hat das Armierungs-Schichtsystem (1) ein direkt an die Armierungsschicht (2) angrenzendes Flächenelement (5). Dieses ist derart ausgestaltet, dass es nach dem Auflegen auf die Unterlage einen durch das Armierungs-Schichtsystem (1) stattfindenden Stoffaustausch vorübergehend unterbindet und sich aufgrund einer während der Herstellung der Asphaltschicht erforderlichen Erwärmung von diesem unter Freigabe zumindestens eines Teil der Freiräume (4) zersetzt. Es resultiert eine gute Verzahnung der benachbarten Schichten in der Ebene des Armierungs-Schichtsystems (1), wobei gleichzeitig die Vorteile des absperrenden Flächenelementes (5) während der Herstellung des Fahrbahnbelages erhalten bleiben.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Armierungs-Schichtsystem zur flächenhaften Sicherung, eingebracht zwischen einer Unterlage und einer Asphaltschicht, mit einer Armierungsschicht, die eine Armierungsmatrix mit einer Vielzahl von zwischenliegenden Freiräumen aufweist, zur Aufnahme von in der Unterlage und/oder der Asphaltschicht auftretenden Spannungen, und mit mindestens einem direkt an die Armierungsschicht angrenzenden Flächenelement.

[0002] Ein Armierungs-Schichtsystem der eingangs genannten Art ist bekannt aus der EP 0413295 A1. Dort ist als Flächenelement eine Komponente eines zweikomponentigen Verbundstoffs angegeben. Durch das Flächenelement wird das Durchdringen von Wasser sowie von organischen und anorganischen Bestandteilen verhindert.

[0003] Andere Beispiele für Armierungs-Schichtsysteme finden sich in der EP 1158098 B1, der DE 19812475 A1, der EP 0956392 B1 und der DE 19543991 A1.

[0004] Das Armierungs-Schichtsystem nach der EP 0413295 A1 hat den Nachteil, dass das Flächenelement eine Verzahnung des Materials der Unterlage einerseits mit dem Material der Asphaltschicht andererseits auf Höhe des Armierungs-Schichtsystems erschwert. Ein laterales Versetzen der Asphaltschicht relativ zur Unterlage in der Ebene des Armierungs-Schichtsystems ist daher nicht auszuschließen und die Kraftübertragung zwischen den Schichten ist gestört.

[0005] Eine verbesserte Verzahnung kann durch eine Armierung erzielt werden, die einen Stoffaustausch zwischen den Schichten, die dem Armierungs-Schichtsystem benachbart sind, durch die Ebene der Armierung, z. B. durch Zwischenräume bzw. Durchbrechungen, ermöglicht. Entsprechende Armierungs-Schichtsysteme haben aber den Nachteil, dass es nicht möglich ist, die Armierungs-Schichtsysteme bei der Herstellung der Asphaltschicht mit Fahrzeugen zu befahren, ohne dass hierbei unerwünscht Material durch das Armierungs-Schichtsystem von unten nach oben hindurchgedrückt wird.

[0006] Derart unerwünscht durchgedrücktes Material kann z. B. an den Reifen der Fahrzeuge anhaften und im ungünstigsten Fall dazu führen, dass das Armierungs-Schichtsystem zumindestens teilweise von der Unterlage abgezogen und unerwünscht vom Fahrzeug mitgenommen wird.

[0007] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Armierungs-Schichtsystem der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass es eine gute Verzahnung der benachbarten Schichten in der Ebene des Armierungs-Schichtsystems ermöglicht, wobei gleichzeitig die Vorteile eines absperrenden Flächenelementes während der Herstellung der Asphaltschicht erhalten bleiben sollen.

[0008] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Armierungs-Schichtsystem, bei dem das Flächenelement derart ausgestaltet ist, dass es nach dem Auflegen auf die Unterlage einen durch das Armierungs-Schichtsystem stattfindenden Stoffaustausch vorübergehend unterbindet und sich aufgrund einer für die Herstellung der Asphaltschicht erforderlichen Erwärmung von diesem unter Freigabe zumindestens eines Teils der Freiräume zersetzt.

[0009] Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich eine Sperrwirkung beim Herstellen der Asphaltschicht einerseits und die Gewährleistung eines Stoffaustausches nach Verlegung des Armierungs-Schichtsystems andererseits nicht zwingend ausschließen. Diese beiden, eigentlich widerstreitenden Funktionen werden durch das erfindungsgemäße Armierungs-Schichtsystem mit dem Flächenelement miteinander in Einklang gebracht. Dieses sperrt den Stoffaustausch genau so lange, wie dies erforderlich ist, nämlich während des Aufbringens der Asphaltschicht. Die Erwärmung für die Herstellung der Asphaltschicht sorgt dann dafür, dass sich das Flächenelement so zersetzt, dass anschließend ein Stoffaustausch zur Erzielung der erwünschten Verzahnungswirkung möglich ist.
Als Unterlage für das erfindungsgemäße Armierungs-Schichtsystem finden an sich bekannte Asphalttragschichten, Binderschichten, Betonschichten sowie hydraulisch gebundene Tragschichten Anwendung.
Das Armierungs-Schichtsystem kann universell immer dort angewendet werden, wo eine flächenhafte Sicherung zwischen einer Unterlage und einer Asphaltschicht erforderlich ist. Derartige Anwendungen sind allgemeine Verkehrsflächen, der Fahrbahnbau, der Deponiebau, der Deichbau, der Flughafenbau oder die Herstellung von Flachdächern.

[0010] Die Armierungsmatrix kann alternativ als Gitternetz oder als Wirrgelege ausgeführt sein.

[0011] Die Armierungsschicht kann aus organischen und/oder anorganischen Fasern wie bspw. aus Glasfasern, aus Basaltfasern, aus Carbonfasern oder aus polymeren Fasern gefertigt sein. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass die Armierungsschicht aus Mischungen dieser unterschiedlichen Faserarten gefertigt ist.

[0012] Eine bitumenaffine Beschichtung der Armierungsschicht und/oder des Flächenelementes verbessert bei einer bevorzugten Ausgestaltung die Haftung des Armierungs-Schichtsystems an den benachbarten Schichten.

[0013] Das Flächenelement kann als Folienschicht ausgeführt sein. Ein Beispiel für ein Folienmaterial ist PE, insbesondere LDPE. Die Folienschicht kann zur Vergrößerung ihrer Steifigkeit uni- oder biaxial gereckt sein.

[0014] Das Flächenelement kann alternativ auch als Faserschicht ausgebildet sein. Die Faserschicht kann in Form von Bändchen, Lunte, texturierten Fasern und dergleichen oder als Vlies ausgebildet sein.

[0015] Ein wasserdampfdurchlässiges Flächenelement einer bevorzugten Ausgestaltung verhindert, dass sich bei auf der Unterlage aufgelegtem Armierungs-Schichtsystem aufgrund der Erwärmung bei der Aufbringung der Asphaltschicht unerwünschte Wasserdampfblasen unter dem Armierungs-Schichtsystem bilden. Die Wasserdampfdurchlässigkeit kann insbesondere durch eine Perforation des Flächenelementes ermöglicht werden. Eine derartige Perforation, welche bereits herstellungsbedingt vorliegen kann, führt dazu, dass die Funktion des Unterbindens eines Stoffaustausches durch das Armierungs-Schichtsystem im Blick auf die Überfahrbarkeit durch Baufahrzeuge weiterhin gewährleistet bleibt. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass die Perforation nachträglich in das Flächenelement eingebracht wird.

[0016] Das Flächenelement kann ein Flächengewicht im Bereich von 10 und 90 g/m² aufweisen. Ein derartiges Flächengewicht hat sich als zum Erreichen der Sperrwirkung ausreichend herausgestellt. Zudem zersetzt sich ein derartiges Flächenelement relativ schnell, da nur ein geringes Volumen aufgewärmt werden muss.

[0017] Ausführungsbeispiele der Erfindung, die diese jedoch nicht einschränken, werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1

perspektivisch ein Armierungs-Schichtsystem, bei dem Teile einer oberen Armierungsschicht zur Sichtbarmachung des Schichtaufbaus weggelassen sind;

Fig. 2

einen Schnitt durch das Armierungs-Schichtsystem nach Fig. 1, bevor dieses bei der Herstellung eines Asphaltbelages erwärmt wurde;

Fig. 3

einen zu Fig. 2 ähnlichen Schnitt durch das Armierungs-Schichtsystem nach der Erwärmung von diesem bei der Herstellung des Asphaltbelages;

Fig. 4

eine zu Fig. 1 ähnliche Darstellung einer weiteren Ausführung eines Armierungs-Schichtsystems mit einem Faser-Wirrgelege als Armierungsschicht;

Fig. 5

einen zu Fig. 2 ähnlichen Schnitt durch das Armierungs-Schichtsystem nach Fig. 4 vor einer Erwärmung von diesem bei der Herstellung eines Asphaltbelags; und

Fig. 6

einen zu Fig. 5 ähnlichen Schnitt durch das Armierungs-Schichtsystem nach Fig. 4 nach der Erwärmung von diesem bei der Herstellung des Asphaltbelags.

[0018] Ein in Fig. 1 perspektivisch dargestelltes Armierungs-Schichtsystem 1 dient zur Sicherung eines Asphaltbelages zwischen einer Unterlage und einer Asphaltschicht, insbesondere zur Verhinderung bzw. Verminderung einer Rissbildung im Asphaltbelag. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass ein derartiges Armierungs-Schichtsystem 1 zur Sicherung einer Asphaltdichtungsschicht bspw. im Deponie- bzw. Deichbau eingesetzt werden kann. Als Armierungsschicht 2 weist das Armierungs-Schichtsystem 1 ein Gitternetz auf, welches bei der Ausführung nach den Fig. 1 bis 3 aus Glasfasern 3 gefertigt ist. Alternativ kann die Armierungsschicht 2 auch als Armierungsgitter aus Basalt-, Carbon- oder polymeren Fasern gefertigt sein. Aufgrund ihrer Netzstruktur stellt die Armierungsschicht 2 eine Armierungsmatrix mit einer Vielzahl von rechteckigen Freiräumen 4 dar. Die Maschenweite des Gitternetzes ist insbesondere größer als 10 mm und vorzugsweise im Bereich um 30 mm.

[0019] Die Armierungsschicht 2 nimmt im durch das Armierungs-Schichtsystem 1 gesicherten Asphaltbelag auftretende Spannungen, z. B. durch Umwelteinflüsse oder durch Lastaufbringung, auf und trägt diese über eine größere Fläche wieder ab.

[0020] Die Armierungsschicht 2 grenzt direkt an ein Flächenelement 5 an. Bei der Ausführung nach den Fig. 1 bis 3 ist das Flächenelement 5 als Polyethylen-(PE-)Folienschicht mit einem Flächengewicht von etwa 25 g/m² ausgeführt. Auch ein höheres Flächengewicht bis beispielsweise 90 g/m² ist möglich. Das Flächenelement 5 ist mit der Armierungsschicht 2 verbunden, in diesem Ausführungsbeispiel ist diese verklebt. Die PE-Folienschicht kann zur Erhöhung der Steifigkeit uni- oder biaxial gereckt sein.

[0021] Sowohl die Armierungsschicht 2, also im Falle der Ausführung nach den Fig. 1 bis 3 die einzelnen Glasfasern 3 als auch das Flächenelement 5 können gegen Wasseraufnahme geschützt und z.B. mit einer bitumenaffinen Beschichtung versehen sein. Dabei kann es sich um eine Bitumen-Emulsion handeln, der Additive zugesetzt sind.

[0022] Das Flächenelement 5 ist wasserdampfdurchlässig ausgeführt. Dies wird durch eine entsprechende Perforation gewährleistet, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, die bspw. herstellungsbedingt bereits vorliegt, aber auch nachträglich eingebracht sein kann.

[0023] Beim Auflegen des Armierungs-Schichtsystems 1 auf die Unterlage kann das Flächenelement 5, wie in den Fig. 1 bis 3 angedeutet, unten liegend angeordnet sein. Das Flächenelement 5 kann alternativ auch so aufgelegt werden, dass es über der Armierungsschicht 2 zu liegen kommt. Das Flächenelement 5 des auf die Unterlage aufgelegten Armierungs-Schichtsystems 1 unterbindet einen durch das Armierungs-Schichtsystem 1 stattfindenden Stoffaustausch vorübergehend. Das Armierungs-Schichtsystem 1 haftet auf der Unterlage mit Hilfe eines Anspritzmittels, das vor dem Auflegen des Armierungs-Schichtsystems 1 auf die Unterlage aufgebracht wurde. Das Anspritzmittel bspw. eine Bitumenemulsion kann das aufgelegte Armierungs-Schichtsystem 1 zunächst nicht durchdringen, da das Flächenelement 5 dies verhindert. Das Armierungs-Schichtsystem 1 kann daher z. B. von Straßenbaufahrzeugen problemlos überfahren werden, ohne dass das Anspritzmittel unerwünscht mit den Fahrzeugreifen in Kontakt kommt.

[0024] Bei der Herstellung der Asphaltschicht wird das Armierungs-Schichtsystem 1 auf Temperaturen im Bereich zwischen 130 und 160°C erwärmt. Diese Temperaturen liegen oberhalb des Schmelzpunktes des Flächenelementes 5, das daher aufschmilzt. Im Bereich der Freiräume 4 entstehen daher Durchbrüche 6 (vgl. Fig. 3). Hierdurch werden die Freiräume 4 freigegeben, so dass nach Aufbringung der Asphaltschicht ein Stoffaustausch durch das Armierungs-Schichtsystem 1 hindurch möglich ist. Die Asphaltschicht einerseits und die Unterlage andererseits können sich daher gut mit der Armierungsschicht 2 des Armierungs-Schichtsystems 1 verzahnen. Dadurch wird effektiv eine laterale Versetzung der Asphaltschicht relativ zur Unterlage in der vom Armierungs-Schichtsystem 1 vorgegebenen Ebene verhindert.

[0025] Die Wasserdampfdurchlässigkeit des Flächenelementes 5 führt dazu, dass Wasseranteile des Anspritzmittels vor dem Aufbringen der Asphaltschicht sich durch das Armierungs-Schichtsystem 1 verflüchtigen können. Die Ausbildung störender Wasserdampfblasen unter dem Armierungs-Schichtsystem 1 beim Aufbringen der Asphaltschicht ist hierdurch wirksam verhindert.

[0026] Das Flächenelement 5 kann alternativ auch als Faserschicht aus Faserstrukturen gebildet sein, die entweder nur sehr kleine oder keine Zwischenräume zueinander aufweisen, so dass auch durch eine derartige Faserschicht ein Stoffaustausch durch das Armierungs-Schichtsystem 1 zunächst unterbunden ist. Als Beispiele derartiger Faserstrukturen seien Bändchen, Lunte, sowie texturierte Fasern genannt. Diese Fasern können ebenfalls aus PE bzw. aus LDPE gefertigt sein. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Faserstrukturen sind Vliese mit einem Flächengewicht von ca. 10 g/m bis ca. 90 g/m aus Polyolefinen wie Polyethylen und/oder Polypropylen.

[0027] Eine derartige Faserschicht kann ebenfalls mit der Armierungsschicht 2 verklebt sein. Alternativ ist eine Verbindung der beiden Schichten 2, 5 im Falle einer Faserschicht als Flächenelement 5 durch Wirken, Weben, Schweißen, Nadeln oder Nähen möglich.

[0028] Als Flächenelement 5 kann alternativ auch eine Bitumenschicht dienen.

[0029] Alternativ zu einem durch Wärmeeinwirkung beim Verlegen der Asphaltschicht aufschmelzenden Flächenelement, kann auch ein Flächenelement aus einem Material vorgesehen sein, welches sich in anderer Weise unter Wärmeeinwirkung zersetzt, z. B. auflöst oder in Folge einer chemischen Reaktion die Freiräume 4 zumindest teilweise freigibt.

[0030] Bei einer Variante eines Armierungs-Schichtsystems sind zwei Flächenelement-Lagen vorgesehen, die die Armierungsschicht 2 auf beiden Seiten abdecken. Bei einer Erwärmung eines derartigen zweilagigen Flächenelementes bspw. von zwei Vliesen bei der Aufbringung der Asphaltschicht gibt dieses durch einen Aufschmelz- bzw. Auflösungsprozess ebenfalls die Freiräume 4 frei.

[0031] Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine weitere Ausführung eines Armierungs-Schichtsystems 1, dieses dient ebenfalls zur Sicherung eines Fahrbahnbelages zwischen einer Asphaltschicht auf einer Unterlage, insbesondere zur Verhinderung bzw. Verminderung einer Rissbildung in der Asphaltschicht.
Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass ein derartiges Armierungs-Schichtsystem 1 zur Sicherung einer Asphaltdichtungsschicht bspw. im Deponie- bzw. Deichbau oder im Flughafenbau eingesetzt werden kann.

[0032] Das Armierungs-Schichtsystem nach den Fig. 4 bis 6 wird nur dort näher beschrieben, wo sein Aufbau bzw. seine Herstellung und Verlegung sich von dem unterscheiden, was oben im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 ausgeführt wurde Das Armierungs-Schichtsystem nach den Fig. 4 bis 6 weist eine Armierungsschicht 7 auf, die als Wirrgelege ausgeführt ist. Einzeifasern 8 der Armierungsschicht 7 sind Glasfasern. Alternativ können, wie bei der Armierungsschicht 2, auch Basalt-, Carbon- und/oder polymere Fasern zum Einsatz kommen.

[0033] Die Flächendichte der Armierungsschicht 7 ist so gewählt, dass makroskopische Freiräume 9 zwischen den Einzelfasern 8 verbleiben. Diese Freiräume 9 werden beim Aufbringen der Asphaltschicht auf das aufgelegte Armierungs-Schichtsystem 1 nach den Fig. 4 bis 6 aufgrund des wärmebedingten Aufschmelzens bzw. Auflösens des Flächenelementes 5 freigegeben. Hierbei bilden sich in dem Flächenelement 5 Durchbrechungen 10, wie in Fig. 6 dargestellt.

Ansprüche

1. Armierungs-Schichtsystem (1) zur flächenhaften Sicherung, eingebracht zwischen einer Unterlage und einer Asphaltschicht,

- mit einer Armierungsschicht (2; 7), die eine Armierungsmatrix mit einer Vielzahl von zwischenliegenden Freiräumen (4; 9) aufweist, zur Aufnahme von in der Unterlage und/oder der Asphaltschicht auftretenden Spannungen,

- mit mindestens einem direkt an die Armierungsschicht (2; 7) angrenzenden Flächenelement (5),

dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (5) derart ausgestaltet ist, dass es

- nach dem Auflegen auf die Unterlage einen durch das Armierungs-Schichtsystem (1) stattfindenden Stoffaustausch vorübergehend unterbindet und

- sich aufgrund einer für die Herstellung der Asphaltschicht erforderlichen Erwärmung von diesem unter Freigabe zumindestens eines Teil der Freiräume (4; 9) zersetzt.

2. Armierungs-Schichtsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gitternetz (3) als Armierungsmatrix.

3. Armierungs-Schichtsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Wirrgelege (8) als Armierungsmatrix.

4. Armierungs-Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Glasfasern und/oder Basaltfasern und/oder Polymerfasern und/oder Carbonfasern aufweisende Armierungsschicht (2; 7).

5. Armierungs-Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine bitumenaffine Beschichtung der Armierungsschicht (2; 7) und/oder des Flächenelements (5).

6. Armierungs-Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Folienschicht als Flächenelement (5).

7. Armierungs-Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Faserschicht als Flächenelement (5).

8. Armierungs-Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (5) wasserdampfdurchlässig ausgeführt ist.

9. Armierungs-Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (5) ein Flächengewicht im Bereich zwischen 10 und 90 g/m² aufweist.

Zeichnung