OBERBAU FÜR EINE VERKEHRSFLÄCHE, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DES OBERBAUS

Abstract

 Oberbau (100) für eine Verkehrsfläche, der Oberbau (100) umfassend eine Basisschicht (110) aus einem Gussasphalt, und eine auf der Basisschicht (110) angeordnete Zwischenschicht (120) aus einem offenporigen Asphalt, wobei die Basisschicht (110) eine Unterseite (123) der Zwischenschicht (120) zumindest flüssigkeitsdicht verschließt. Der Oberbau (100) umfasst eine auf der Zwischenschicht (120) angeordnete Deckschicht (130) aus einem Gussasphalt, wobei die Deckschicht (130) eine Oberseite (121) der Zwischenschicht (120) zumindest flüssigkeitsdicht verschließt. Der Oberbau (100) umfasst zumindest eine an zumindest einer Seitenfläche (122a, 122b) der Zwischenschicht (120) angeordnete Abdichtwand (140) aus einem Gussasphalt, wobei die zumindest eine Abdichtwand (140) die Basisschicht (110) mit der Deckschicht (130) verbindet und die zumindest eine Seitenfläche (122a, 122b) zumindest flüssigkeitsdicht verschließt, wobei der Gussasphalt der Deckschicht (130) Grafit mit einem Massenanteil von 1,25 % bis 5 % an dem Gussasphalt der Deckschicht enthält.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft einen Oberbau für eine Verkehrsfläche, wobei der Oberbau eine Basisschicht aus einem Gussasphalt, und eine auf der Basisschicht angeordnete Zwischenschicht aus einem offenporigen Asphalt umfasst, wobei die Basisschicht eine Unterseite der Zwischenschicht zumindest flüssigkeitsdicht verschließt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Oberbaus.

Stand der Technik

[0002] Asphalt ist ein temperaturabhängiger Baustoff, der seine optimalen Materialeigenschaften innerhalb eines Temperaturintervalls von oberhalb von 0 °C bis etwa 40 °C erreicht. Weicht die Temperatur nach oben von diesem Intervall ab, wird das Material zunehmend viskos, und es bilden sich durch die Verkehrsbelastung Verformungen, z. B: Spurrinnen, die den Gesamtoberbau schwächen und die Nutzungszeit verringern.

[0003] Zusätzlich ergeben sich durch Asphaltflächen in urbanen Räumen Probleme in Folge der Erwärmung durch Sonneneinstrahlung, Speicherung und anschließenden Abgabe von Wärmeenergie an die Umgebung, wodurch die Asphaltflächen das allgemeine Temperaturniveau erhöhen und somit zum Urban-Heat-Island Phänomen beitragen. Daraus ergeben sich folgende Probleme:

• Reduktion des Wohlbefindens aufgrund andauernd hoher Temperaturen (vor allem nachts durch Erschweren eines erholsamen Schlafs),
• negative gesundheitliche Konsequenzen über die andauernde Hitzebelastung des Herz-Kreislaufsystems,
• erhöhter Energiebedarf durch den gesteigerten Kühl- und Klimatisierungsbedarf.

[0004] Andererseits ergeben sich bei niedrigen Temperaturen Probleme durch kryogene Spannungen innerhalb des Asphaltoberbaus sowie Beschädigungen durch Frost-Tau Wechsel von in den Oberbau eingedrungenem Wasser. Beides führt zur Schädigung des Oberbaus und zur Reduktion der Nutzungsdauer. Diese Beschädigung des Straßenaufbaus, beispielsweise durch Materialaustrag, führt zu einer Reduktion des Komforts für Verkehrsteilnehmer und einer Reduktion der Verkehrssicherheit auch in den Jahreszeiten ohne Glätte.

[0005] Neben den materialbezogenen Problemen ergeben sich bei Frost außerdem Probleme durch Glättebildung und Überfrieren bzw. Zuschneien der Asphaltfläche. Glatte oder überschneite Flächen machen Winterdienst notwendig, um die gefahrenfreie Nutzung der Flächen zu ermöglichen. Wird beim Winterdienst Streusalz eingesetzt, kommt es auch hier zu Problemen aufgrund der negativen Auswirkungen des Streusalzes auf Grundwasser, umgebende Flora und Fauna. Ferner kann Streusalzeinsatz auch zu Schäden an Fahrzeugen und der umgebenden Bebauung führen.

[0006] Um diese Probleme zu reduzieren oder zu vermeiden, können Asphaltflächen temperiert werden. Diese Temperierung erfolgt über die Durchströmung der Asphaltfläche mittels eines Fluids, das üblicherweise in einem Rohrregister geführt wird. Daraus ergeben sich jedoch folgende Nachteile:

• die maximale Wärmeübertragungsfläche ist das Produkt der Länge des Rohrstrangs mit seiner Mantelfläche, was die maximale Wärmeübertragungsrate begrenzt,
• der Einbau von Rohren in den Oberbau und der Rückbau sind aufwändig und aufgrund des hohen Anteils an Handarbeit teuer,
• die Materialkosten des Rohrregisters führen zu hohen Gesamtkosten.

[0007] Um die Nachteile des Rohrregisters zu überwinden, wird in den Druckschriften "Thermal and hydraulic analysis of multilayered asphalt pavements as active solar collectors" (P. Pascual-Muñoz, D. Castro-Fresno, P. Serrano-Bravo, A. Alonso-Estébanez, Applied Energy, Volume 111, 2013, Pages 324-332, ISSN 0306-2619, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.05.013) und CN 101387097 A vorgeschlagen, anstelle des Rohrregisters eine poröse Zwischenschicht zu verwenden, um das Fluid durch die Asphaltfläche zu leiten. Daraus ergibt sich insbesondere der Vorteil einer höheren Wärmeübertragungsrate, da die Kontaktfläche zwischen Asphalt und Fluid der inneren Oberfläche des Porenvolumens entspricht.

[0008] Nachteilig an Oberbauten mit einer porösen Zwischenschicht ist jedoch, dass bisher keine kostengünstige Methode bekannt ist, um die Zwischenschicht zuverlässig abzudichten, sodass das Fluid nicht unkontrolliert austritt.

Technische Aufgabe

[0009] Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen temperierbaren Oberbau für eine Verkehrsfläche zu schaffen, der kostengünstig hergestellt, betrieben und zurückgebaut werden kann, eine hohe Wärmeübertragungsrate erlaubt und dauerhaft zuverlässig ohne Fluidverlust funktioniert.

Technische Lösung

[0010] Die vorliegende Erfindung stellt einen Oberbau gemäß Anspruch 1 bereit, der die technische Aufgabe löst. Ebenso wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung des Oberbaus gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0011] Die Erfindung betrifft einen Oberbau für eine Verkehrsfläche. Die Verkehrsfläche kann beispielsweise eine Straße, ein Radweg, ein Gehweg, ein Parkplatz, ein Rollfeld, eine Startbahn oder eine Landebahn sein.

[0012] Der Oberbau umfasst eine Basisschicht aus einem Gussasphalt. Die Basisschicht hat beispielsweise eine Dicke von 3 cm bis 5 cm. Eine mehrlagige Ausführung der Basisschicht aus mehreren, beispielsweise zwei, jeweils 3 cm bis 4 cm dicken Schichten ist ebenfalls möglich.

[0013] Gussasphalt wird üblicherweise als praktisch dampfdicht betrachtet. Allerdings hat sich gezeigt, dass bei der vorliegenden Anwendung auch kleinste Risse zu Undichtigkeiten führen können. Eine zunehmende Schichtdicke reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass sich Poren durch die gesamte Basisschicht durchziehen, oder dass Risse miteinander in Verbindung stehen, und so Flüssigkeit durch sie austreten kann. Ein zweilagiger Aufbau verringert ebenfalls die Wahrscheinlichkeit, dass Fehler, Risse oder Poren einer Lage sich durch die gesamte Basisschicht ziehen.

[0014] Die Verwendung von Gussasphalt hat den Vorteil, dass eine gute Verbindung mit der porösen Zwischenschicht und den weiteren Komponenten des Aufbaus aufgrund der ähnlichen Materialeigenschaften erreicht werden kann. Eine gute Verbindung bedeutet geringere Angriffspunkte für den Austritt von Flüssigkeit.

[0015] Gussasphalt hat außerdem eine geringe Wärmeleitfähigkeit, was die Wärme in der Schicht hält und nicht in den Boden dissipiert. Der Gussasphalt leistet so neben der Abdichtungsfunktion noch eine thermische Isolierungsfunktion.

[0016] Der Oberbau umfasst eine auf der Basisschicht angeordnete Zwischenschicht aus einem offenporigen Asphalt, wobei die Basisschicht eine Unterseite der Zwischenschicht zumindest flüssigkeitsdicht, vorzugsweise auch gasdicht, verschließt.

[0017] Dadurch kann ein Wärmetransportfluid, beispielsweise Wasser, durch die Zwischenschicht strömen, ohne an der Unterseite der Zwischenschicht unkontrolliert auszutreten. Das Wärmetransportfluid kann dazu genutzt werden, den Oberbau zu temperieren, indem entweder relativ zum Oberbau kälteres Wärmetransportfluid genutzt wird, um den Oberbau zu kühlen, oder relativ zum Oberbau wärmeres Wärmetransportfluid genutzt wird, um den Oberbau zu erwärmen. Die beim Kühlen des Oberbaus vom Wärmetransportfluid aufgenommene Wärme kann, beispielsweise mit einer Wärme-Kraft-Maschine, in nutzbare Energie umgewandelt werden. Darüber hinaus kann im Sommer aus dem Oberbau entnommene Wärme gespeichert werden, um die Wärme im Winter zum Beheizen des Oberbaus zu verwenden.

[0018] Die Zwischenschicht kann abhängig von der Belastung und den Randbedingungen wie Temperatur, Sonneneinstrahlung, Windgeschwindigkeit und Eigenschaften der Oberfläche in unterschiedlichen Dicken ausgeführt sein. Die Schichtdicke liegt beispielsweise zwischen 4 cm und 8 cm. Eine Zwischenschicht mit einer Schichtdicke von 6 cm hat in einem Langzeitversuch gute Stabilität und Leitfähigkeit gezeigt.

[0019] Eine geringe Schichtdicke erlaubt eine kostengünstige Herstellung. Die Schichtdicke von 6 cm eignet sich insbesondere für ein Mischgut von wasserdurchlässigem Asphalt mit einem Größtkorndurchmesser von 16 mm, wobei die Mischung beispielsweise dem Typ PA 16 T WDA ähnlich zusammengesetzt sein kann.

[0020] Der Oberbau umfasst eine auf der Zwischenschicht angeordnete Deckschicht aus einem Gussasphalt, wobei die Deckschicht eine Oberseite der Zwischenschicht zumindest flüssigkeitsdicht verschließt. Die Deckschicht verhindert somit, dass das Wärmetransportfluid durch die Oberseite unkontrolliert aus der Zwischenschicht austritt. Aus Gussasphalt kann die Deckschicht besonders einfach und kostengünstig hergestellt und mechanisch stabil und flüssigkeitsdicht mit den weiteren Komponenten des Oberbaus verbunden werden.

[0021] Die Schichtdicke der Deckschicht sollte so gering wie möglich sein, um den Wärmeaustausch zwischen der Oberfläche der Deckschicht und dem Wärmetransportfluid in der Zwischenschicht nicht zu behindern. Abhängig vom verwendeten Material sind beispielsweise Schichtdicken von 2,5 cm bis 3,5 cm möglich. Eine Schichtdicke von 3 cm ist besonders einfach herzustellen.

[0022] Die Schichtdicke stellt einen Kompromiss zwischen hoher Dichtheit, hoher mechanischer Beständigkeit und hoher Steifigkeit einerseits und hoher Wärmeleitfähigkeit andererseits dar.

[0023] Für die Wärmeleitung sollte die Schichtdicke minimal sein, um eine möglichst hohe Wärmeübertragungsrate zwischen der Oberseite der Deckschicht und der porösen Zwischenschicht oder dem dadurch strömenden Wärmetransportfluid zu ermöglichen.

[0024] Je geringer die Schichtdicke ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass einzelne Fehlstellen zu Undichtigkeiten der Deckschicht führen. Eine nachträgliche Abdichtung ist zwar möglich, wirkt sich allerdings negativ auf die Wärmeübertragung aus. Eine größere Schichtdicke erlaubt außerdem eine größere mechanische Beständigkeit und Lastabtragung. Insbesondere ist die Deckschicht mit zunehmender Dicke besser in der Lage, einen Teil der Schubbelastung aufzunehmen, die ansonsten von der Zwischenschicht aufgenommen werden müsste. Die poröse Zwischenschicht ist aufgrund ihrer Beschaffenheit weniger geeignet, die Belastungen aufzunehmen als die Deckschicht.

[0025] Der Oberbau umfasst zumindest eine an zumindest einer Seitenfläche, vorzugsweise an zwei, drei oder vier Seitenflächen, der Zwischenschicht angeordnete Abdichtwand aus einem Gussasphalt, wobei die Abdichtwand die Basisschicht mit der Deckschicht verbindet und die zumindest eine Seitenfläche zumindest flüssigkeitsdicht, vorzugsweise auch gasdicht, verschließt.

[0026] Die Abdichtwand verhindert somit, dass das Wärmetransportfluid unkontrolliert an der Seitenfläche oder den Seitenflächen aus der Zwischenschicht austritt. Durch die Verwendung von Gussasphalt kann die Abdichtwand besonders einfach hergestellt und besonders stabil und dicht mit der Basisschicht und der Deckschicht, die ebenfalls aus Gussasphalt bestehen, verbunden werden.

[0027] Die Abdichtwand weist beispielsweise senkrecht zu der Seitenfläche eine Dicke zwischen 20 cm und 30 cm auf. Diese Dicke hat sich in Versuchen als ausreichend zur zuverlässigen Abdichtung ergeben. Eine geringere Dicke von 12 cm ist auch möglich, ist jedoch anfälliger für Materialfehler, die zu Undichtigkeiten führen können, die ein Nacharbeiten notwendig machen. Eine Dicke der seitlichen Abdichtwand von mehr als 12 cm hat daher den Vorteil, dass sie mit größerer Zuverlässigkeit ohne Undichtigkeiten ausgeführt werden kann.

[0028] Eine große Dicke der Abdichtwand führt zu einer großen Kontaktfläche der Abdichtwand mit der Deckschicht. Eine große Kontaktfläche erleichtert die Abdichtung am Übergang zwischen der Deckschicht und der seitlichen Abdichtwand, da die Wahrscheinlichkeit, dass einzelne Fehler zu einem Austritt von Wärmetransportfluid führen, deutlich reduziert wird.

[0029] Eine große Dicke der Abdichtwand hat außerdem den Vorteil, dass sie thermisch isolierend wirkt und somit vermeidet, dass Wärme aus der Zwischenschicht oder dem Wärmetransportfluid darin durch die Abdichtwand verloren geht.

Beschreibung der Ausführungsarten

[0030] Der Oberbau umfasst vorzugsweise zusätzlich zumindest ein zumindest teilweise in der Abdichtwand angeordnetes Anschlussteil zum zumindest flüssigkeitsleitenden, vorzugsweise auch gasleitenden, Anschluss einer Fluidleitung für ein Wärmetransportfluid an die Zwischenschicht, wobei eine Außenseite des Anschlussteils zumindest flüssigkeitsdicht, vorzugsweise auch gasdicht, mit der Abdichtwand verbunden ist.

[0031] Mit Hilfe des Anschlussteils kann die Fluidleitung besonders einfach und ohne die Dichtheit des Oberbaus zu gefährden an die Zwischenschicht angeschlossen werden. Die Fluidleitung kann beispielsweise ein Rohr aus HDPE (High Density Polyethylene) umfassen, das sich durch gute Verarbeitbarkeit, Verwitterungsbeständigkeit, Widerstandsfähigkeit gegenüber Säure und Korrosionsbeständigkeit auszeichnet.

[0032] Der Oberbau umfasst vorzugsweise zumindest zwei Anschlussteile, damit das Wärmetransportfluid gleichzeitig durch ein Anschlussteil in die Zwischenschicht eingeleitet und durch ein anderes Anschlussteil aus der Zwischenschicht ausgeleitet werden kann. Das einleitende Anschlussteil kann höher, gleich hoch oder tiefer als das ausleitende Anschlussteil an der Zwischenschicht angeordnet sein.

[0033] Die Außenseite des Anschlussteils kann beispielsweise durch einen Dichtring oder mehrere Dichtringe und/oder eine Dichtungsmasse, die beispielsweise zwischen den Dichtringen angeordnet sein kann, zumindest flüssigkeitsdicht mit der Abdichtwand verbunden sein. Die Dichtungsmasse kann dazu ausgelegt sein, Undichtigkeiten aufgrund von Bewegungen der Abdichtwand relativ zum Anschlussteil zu vermeiden. Entlang des Anschlussteils kann beispielsweise ein Dichtring vor der Abdichtwand und ein Dichtring hinter Abdichtwand angeordnet sein.

[0034] Das Anschlussteil kann in die Zwischenschicht oder in das im Folgenden beschriebene Verteilerrohr hineinragen, um eine möglichst weite Verteilung von durch das Anschlussteil in die Zwischenschicht eingeleitetem Wärmetransportfluid in der Zwischenschicht zu begünstigen.

[0035] Der Oberbau umfasst vorzugsweise zusätzlich ein in der Zwischenschicht angeordnetes und zumindest flüssigkeitsleitend, vorzugsweise auch gasleitend, an das Anschlussteil angeschlossenes Verteilerrohr zur Verteilung von durch das Anschlussteil in die Zwischenschicht eingeleitetem Wärmetransportfluid in der Zwischenschicht.

[0036] Das Verteilerrohr kann auch als Sammelrohr zum Sammeln des Wärmetransportfluids zur Ableitung aus der Zwischenschicht durch das Anschlussteil verwendet werden.

[0037] Das Verteilerrohr begünstigt die großflächige Verteilung des Wärmetransportfluids in der Zwischenschichte oder die großflächige Sammlung des Wärmetransportfluids aus der Zwischenschicht mit einer begrenzten Anzahl von Anschlussteilen und somit mit einer begrenzten Anzahl von Risikobereichen für Undichtigkeiten der Abdichtwand.

[0038] Das Verteilerrohr kann beispielsweise eine Profilschiene, die einseitig mit einem Lochblech verschlossen ist, umfassen. Die Profilschiene und/oder das Lochblech können beispielsweise aus einem Edelstahl oder einem Kunststoff bestehen.

[0039] Um eine Schädigung des Oberbaus durch einen zu hohen Druck des Wärmetransportfluids zu vermeiden, weist eine Fluidleitung, durch die das Wärmetransportfluid dem Oberbau zugeführt wird, vorzugsweise eine Kontroll-Fluidsäule, ein Druckventil und/oder einen Druckminderer, zur Kontrolle und/oder Regelung des Drucks des Wärmetransportfluids in der Fluidleitung auf. Die Kontroll-Fluidsäule ist vorzugsweise als Steigrohr mit einem Überlauf für das Wärmetransportfluid ausgestaltet, wobei der Überlauf das überlaufende Wärmetransportfluid vorzugsweise in ein Reservoir für das Wärmetransportfluid zurückführt. Der Maximaldruck in der Fluidleitung ist vorzugsweise über die Höhe des Überlaufs über der Fluidleitung in einem Bereich zwischen 1 mbar und 100 mbar (1 cm bis 100 cm Wassersäule) einstellbar. Allerdings sollte ein Druck von 100 mbar nur für kurzfristiges Spülen des Oberbaus genutzt werden. Im Betrieb des Oberbaus sollte der Druck so niedrig wie möglich gehalten werden, ohne den Temperaturaustausch zwischen Wärmetransportfluid und Oberbau negativ zu beeinträchtigen oder zu einer diskontinuierlichen Strömung innerhalb der Zwischenschicht zu führen. Abhängig von der Fläche der Zwischenschicht und der Durchflussmenge des Wärmetransportfluids durch die Zwischenschicht kann der Druck im Betrieb beispielsweis bei etwa 10 mbar liegen.

[0040] Der Gussasphalt der Basisschicht und/oder der Abdichtwand enthält vorzugsweise Basalt, Schlacke und/oder andere poröse Mineralstoffe als Gesteinskörnung. Der Basalt, die Schlacke oder der poröse Mineralstoff kann einen Teil der Gesteinskörnung des Gussasphalts oder die gesamte Gesteinskörnung des Gussasphalts bilden. Basalt, Schlacke und poröse Mineralstoffe zeichnen sich durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit aus, sodass Wärmeverluste aus der Zwischenschicht durch die Basisschicht und/oder die Abdichtwand minimiert werden.

[0041] Die Schlacke kann beispielsweise Hochofenschlacke, Stahlwerksschlacke, Schlacke aus Kupfererzeugung und/oder Gießerei-Kupolofen-Schlacke umfassen.

[0042] Da industriell hergestellte Gesteinskörnungen basierend auf Schlacken nicht so kostengünstig sind wie natürliche Gesteinskörnungen, sollten sie vorzugsweise dann verwendet werden, wenn keine oder nicht ausreichende natürliche Gesteinskörnungen mit niedriger Wärmeleitfähigkeit zur Verfügung stehen, oder wenn die an den Oberbau angrenzende Bebauung oder der anstehende Boden stark wärmeleitfähig ist.

[0043] Der Gussasphalt der Basisschicht und/oder der Abdichtwand weist vorzugsweise einen Größtkorndurchmesser von 2 mm bis 24 mm, bevorzugt von 4 mm bis 12 mm, besonders bevorzugt von 5 mm bis 11 mm, auf. Der Gussasphalt der Basisschicht weist beispielsweise einen Größtkorndurchmesser von 8 mm oder 11 mm auf. Der Gussasphalt der Abdichtwand weist beispielsweise einen Größtkorndurchmesser von 5 mm auf.

[0044] Die Wahrscheinlichkeit von Rissen oder durchgängigen Poren steigt mit zunehmendem Durchmesser des Größtkorns der Gussasphaltmischung, sodass ein möglichst kleines Größtkorn vorteilhaft ist. Andererseits müssen die Abdichtwand und besonders die Basisschicht stabil genug sein, um die Belastung des restlichen Oberbaus zuzüglich des darüber laufenden Verkehrs aufzunehmen und an die darunter liegende Schicht ableiten zu können, wofür ein möglichst großes Größtkorn vorteilhaft ist. Die genannten Größtkorndurchmesser haben sich für praktische Anwendungen als geeigneter Kompromiss zwischen geringer Fehlstellenneigung und hoher Stabilität herausgestellt.

[0045] Der offenporige Asphalt der Zwischenschicht weist vorzugsweise einen Größtkorndurchmesser von 4 mm bis 32 mm, bevorzugt von 8 mm bis 24 mm, besonders bevorzugt von 16 mm, auf.

[0046] Mit steigendem Durchmesser des Größtkorns steigt die minimal notwendige Schichtdicke und somit steigen auch die Masse des Oberbaus und die Kosten zur Herstellung des Oberbaus.

[0047] Ein großer Durchmesser des Größtkorns wirkt sich positiv auf die Porenstruktur aus. Die Anzahl der verbundenen Poren, die die hydraulische Leitfähigkeit positiv beeinflussen, steigt. Eine bessere hydraulische Leitfähigkeit verringert das Risiko von Aufstauungen, die zu Beschädigung des Gesamtaufbaus und letztlich zu Undichtigkeiten führen können. Gleichzeitig kann bei größerer hydraulischer Leitfähigkeit die Menge von in der Schicht zirkuliertem Wasser per Zeiteinheit erhöht werden, was zu besseren Kühl- und Erwärmungsleistungen führen kann.

[0048] Mischgut von wasserdurchlässigem Asphalt mit einem Größtkorndurchmesser von 16 mm, beispielsweise eine dem Typ PA 16 T WDA ähnelnde Mischung, ergibt als offenporiger Asphalt für die Zwischenschicht für praktische Anwendungen den besten Kompromiss zwischen Leitfähigkeit für das Wärmetransportfluid, mechanischer Beständigkeit und Schichtdicke. Eine Ausführung ist auch mit wasserdurchlässigem Asphalt ähnlich dem Typ PA 8 D WDA (8 mm Größtkorndurchmesser) oder PA 22 T WDA (22 mm Größtkorndurchmesser) möglich, falls Randbedingungen die Verwendung einer Mischung ähnlich dem Typ WDA 16 nicht zulassen. Ein mögliches Beispiel ist eine Verwendung des Oberbaus in einem offenen Parkhaus. Durch die statische Konstruktion des Gebäudes darf dort der Oberbau eine vorgegebene Masse nicht überschreiten.

[0049] Der offenporige Asphalt der Zwischenschicht enthält vorzugsweise Zellulosefasern mit einem Massenanteil von 0,04 % bis 4 %, bevorzugt von 0,1 % bis 0,5 %, besonders bevorzugt von 0,4 %, an dem offenporigen Asphalt. Die Zellulosefasern verhindern ein Ablaufen des Bindemittels, um eine gute Verklebung der Gesteinskörnung des Asphalts über das Bindemittel zu erlauben.

[0050] Der offenporige Asphalt der Zwischenschicht enthält vorzugsweise Kohlenstofffasern mit einem Massenanteil von 0,01 % bis 1 %, bevorzugt von 0,05 % bis 0,2 %, besonders bevorzugt von 0,1 %, an dem offenporigen Asphalt, wobei die Kohlenstofffasern bevorzugt eine Faserlänge von 1 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt von 3 mm bis 10 mm, und/oder eine Zugfestigkeit von 5 GPa bis 6 GPa aufweisen. Eine mittlere Faserlänge der Kohlenstofffasern beträgt vorzugsweise 3 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 5 mm.

[0051] Bei den Kohlenstofffasern handelt es sich vorzugsweise um recycelte Kohlenstofffasern, um die Kosten und den Ressourcenverbrauch zur Herstellung des Oberbaus zu minimieren.

[0052] In Versuchen hat sich eine Zwischenschicht aus einem offenporigen Asphalt mit einem Größtkorndurchmesser von 16 mm und einem Massenanteil von 0,1 % Kohlenstofffasern und 0,4 % Zellulosefasern als eine praktikable Lösung erwiesen.

[0053] Die Modifizierung des offenporigen Asphalts mit Kohlenstofffasern führt zu einer verringerten Wasserempfindlichkeit auf Basis der hydrophoben Eigenschaften der Kohlenstofffasern. Die Kohlenstofffasern verbessern außerdem die Kohäsion der porösen Zwischenschicht und machen sie so beständiger gegenüber auftretenden Schubbelastungen und Porendrücken.

[0054] Eine Modifizierung des offenporigen Asphalts mit einem Massenanteil von mehr als 0,1 % Kohlenstofffasern führt zwar zu einer geringen Verbesserung der Spaltzugfestigkeit, allerdings erhöhen sich auch die Wasserempfindlichkeit sowie die Kosten. Daher ist ein Massenanteil von 0,1 % Kohlenstofffasern besonders bevorzugt.

[0055] Ein möglicher Wirkmechanismus der Kohlenstofffasern ist, dass sich die Kohlenstofffasern bei geringer Zugabemenge mit den Zellulosefasern vermischen und gut verteilen. Dadurch wirken die Kohlenstofffasern wasserabweisend, und es kommt in geringerem Maße zum Ablösen des Bitumens von der Gesteinskörnung, sodass Beschädigungen reduziert werden oder ausbleiben. Eine zu große Zugabemenge von Kohlenstofffasern führt aufgrund ihrer Steifigkeit dazu, dass das Gesteinsgerüst auseinandergedrückt wird, sodass die Stabilität des Gesteinsgerüsts verringert wird. Ab einer bestimmten Zugabemenge können die Kohlenstofffasern jedoch wie eine ineinander verzahnte Armierung wirken. Überprüft wurden Massenanteile der Kohlenstofffasern zwischen 0 % bis 5 % in Schritten von 0,1 Prozentpunkten und mit einem Gesamt-Massenanteil an Kohlenstofffasern und Zellulosefasern zusammen von 0,5 %. Die über alle Untersuchungen beste Variante war mit einem Massenanteil von 0,1 % Kohlenstofffasern modifiziert.

[0056] Der Gussasphalt der Deckschicht enthält vorzugsweise eine für den Straßenbau geeignete Gesteinskörnung mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Quarzit oder Grauwacke, als Gesteinskörnung, wobei die Gesteinskörnung mit hoher Wärmeleitfähigkeit einen Teil der Gesteinskörnung oder die gesamte Gesteinskörnung des Gussasphalts der Deckschicht bilden kann. Eine Gesteinskörnung mit hoher Wärmeleitfähigkeit bewirkt eine hohe Wärmeübertragungsrate zwischen der Oberfläche der Deckschicht und der Zwischenschicht oder dem Wärmetransportfluid darin.

[0057] Der Gussasphalt der Deckschicht weist vorzugsweise einen Größtkorndurchmesser von 2 mm bis 32 mm, bevorzugt von 4 mm bis 16 mm, besonders bevorzugt von 8 mm, auf.

[0058] Es können Gussasphalte mit allen genannten Größtkorndurchmessern, insbesondere 5 mm, 8 mm oder 11 mm, für die Deckschicht verwendet werden. Allerdings müssen bei geringen Größtkorndurchmessern mehr versteifende Modifizierungen vorgenommen werden, oder sie sollten nur auf geringer belasteten Flächen eingesetzt werden. Für größere Größtkorndurchmesser ergibt sich das Problem der möglicherweise unzureichenden Dichtheit der Deckschicht. Allerdings sind Deckschichten mit großem Größtkorndurchmesser auch für stärker belastete Verkehrsflächen einsetzbar. Ein guter Kompromiss ist ein mittlerer Größtkorndurchmesser von beispielsweise 8 mm mit einer Modifizierung des Gussasphalts, beispielsweise mit Grafit.

[0059] Der Gussasphalt der Deckschicht kann einen hohen Brechsandanteil im Verhältnis zum Natursandanteil, beispielsweise ein Verhältnis von Brechsandanteil zu Natursandanteil von 1,1 : 1 oder höher, enthalten, um die mechanische Belastbarkeit weiter zu verbessern.

[0060] Der Gussasphalt der Deckschicht kann Wachse, beispielsweise Fettsäureamide mit einem Massenanteil von 0,1 % bis 0,9 %, insbesondere von 0,3 %, zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit enthalten, um einen mit hoher Steifigkeit konzipierten Gussasphalt (z.B. bei Modifizierung mit Grafit und hohem Brechsandanteil) einbaubar zu halten.

[0061] Der Gussasphalt der Deckschicht enthält vorzugsweise Grafit mit einem Massenanteil von 1 % bis 10 %, bevorzugt von 1,25 % bis 5 %, besonders bevorzugt 2,5 %, an dem Gussasphalt. Grafit verbessert die Wärmeleitfähigkeit der Deckschicht, sodass eine hohe Wärmeübertragungsrate zwischen der Oberfläche der Deckschicht und der Zwischenschicht oder dem Wärmetransportfluid darin möglich wird.

[0062] Die Zugabe von Grafit hat neben der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit außerdem die Wirkung, dass der Grafit die Steifigkeit und Beständigkeit gegen Verformung der Deckschicht erhöht. Dadurch werden weniger Belastungen an die poröse Zwischenschicht weitergegeben. Da die Deckschicht besser geeignet ist, Belastungen aufzunehmen und bei Beschädigung einfacher zu reparieren ist, als die Zwischenschicht ist dies von Vorteil. Die Zugabe von Grafit reduziert außerdem die Oxidation des Bindemittels im eingebauten Zustand der Deckschicht und verbessert so die Alterungseigenschaften des Asphaltbindemittels, insbesondere bezogen auf Alterung infolge von UV-Strahlung.

[0063] Die Wärmeleitfähigkeit der Deckschicht kann nicht unbegrenzt durch einen beliebig hohen Massenanteil von Grafit verbessert werden. Grafit hat eine hohe spezifische Oberfläche und damit einen hohen Bedarf an Bindemittel. Um eine stabile Deckschicht zu erhalten, muss der Gussasphalt mit zunehmendem Massenanteil an Grafit auch mehr Bindemittel enthalten. Das als Bindemittel verwendete Bitumen ist jedoch schlecht wärmeleitend und hebt daher die Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit durch Grafit teilweise auf.

[0064] Oberhalb eines maximalen sinnvollen Massenanteils bewirkt eine weitere Erhöhung des Massenanteils an Grafit keine Steigerung der Wärmeleitfähigkeit und wirkt sich negativ auf die Verarbeitbarkeit und Struktur des Gussasphalts aus.

[0065] Der Massenanteil des Grafits an dem Gussasphalt der Deckschicht sollte daher vorzugsweise zwischen 1,25 % und 5,0 % liegen. Ein Massenanteil von. 2,5 % hat sich in Versuchen besonders vorteilhaft erwiesen. Die Wärmeleitfähigkeit wird hierdurch deutlich verbessert.

[0066] Es kann auch ein konventioneller Gussasphalt ohne Modifizierung hin zu mehr Wärmeleitfähigkeit für die Deckschicht verwendet werden. Dieser reduziert allerdings die Effizienz des Gesamtsystems.

[0067] Die Basisschicht umfasst vorzugsweise eine an einer Oberseite und/oder an einer Unterseite der Basisschicht angeordnete Abdichtschicht, wobei die Abdichtschicht die Oberseite und/oder die Unterseite der Basisschicht zumindest flüssigkeitsdicht, vorzugsweise auch gasdicht, verschließt, wobei die Abdichtschicht bevorzugt eine oder mehrere Gussasphaltschichten, ein mit Bitumen getränktes Vlies und/oder eine ein- oder mehrschichtige Bitumen-Schweißbahn umfasst. Die Gussasphaltschichten können beispielsweise eine Dicke von jeweils 3 cm bis 4 cm aufweisen.

[0068] Die zusätzliche Abdichtschicht bietet einen zusätzlichen Schutz vor Verlust von Wärmetransportfluid aus der Zwischenschicht durch die Basisschicht. Unmodifizierter Gussasphalt und Bitumen-Schweißbahnen haben außerdem eine geringe Wärmeleitfähigkeit, was die Wärme in der Zwischenschicht oder dem Wärmetransportfluid darin hält und Wärmeverluste in den Boden minimiert. Die Abdichtschicht leistet so neben der Abdichtungsfunktion auch eine thermische Isolierungsfunktion.

[0069] Die Bitumen-Schweißbahn hat weiter den Vorteil, dass sie mit seitlichem Überhang über die Basisschicht hergestellt werden kann. Dieser seitliche Überhang kann nach Fertigstellung der weiteren Schichten an diese angeklappt werden, um eine weitere seitliche Isolierung und Abdichtung zu erhalten.

[0070] Bevorzugt ist die Abdichtschicht an der Unterseite der Basisschicht angeordnet, um eine Verbindung der Basisschicht mit der Zwischenschicht und/oder der Abdichtwand nicht zu beeinträchtigen.

[0071] Die Basisschicht ist vorzugsweise auf einer Asphalt-Tragschicht, beispielsweise mit einem Bitumen-Massengehalt von 4 % bis 5 %, bevorzugt von 4,2 % bis 4,8 %, besonders bevorzugt von 4,5 %, angeordnet.

[0072] Die Asphalt-Tragschicht besteht vorzugsweise aus einer konventionellen Asphalt-Tagschicht AC 22 T S gemäß ZTV Asphalt-StB ("Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt").

[0073] Vorzugsweise enthält die Asphalt-Tragschicht gegenüber einer konventionellen Asphalt-Tragschicht einen festeren, polymermodifizierten Bitumen 25/55-55 A, 10/40-65 A oder sogar 40/100-65 A, um eine eventuell auftretende kleine Spannung ohne starke Durchbiegung aufnehmen zu können. Die Wahl des Bindemittels hängt von der erreichten Festigkeit und der zu erwartenden Belastung des gesamten Oberbaus und Untergrundes ab.

[0074] Aufgrund des im Verhältnis zu einem konventionellen Oberbau dickeren Aufbaus und der Füllung mit Wärmetransportfluid muss die Asphalt-Tragschicht eine größere Belastung ableiten als bei einem konventionellen Oberbau. Die Asphalt-Tragschicht AC 22 T S ist für alle höheren Belastungsklassen gemäß ZTV Asphalt-StB einsetzbar, sodass sie auch den Belastungen durch den erfindungsgemäßen Oberbau dauerhaft standhält.

[0075] Eine Alternative hierzu wäre die Asphalt-Tragschicht AC 32 T S gemäß ZTV Asphalt-StB, die allerdings aufgrund des höheren Größtkorndurchmessers ein größeres Porenvolumen und mehr verbundene Poren aufweist, wodurch die Gefahr von Leckagen steigt.

[0076] Die Asphalt-Tragschicht AC 22 T S ist bevorzugt, da sie für alle Belastungsklassen Anwendung finden kann. Außerdem weist sie die geringsten Poren verglichen mit anderen Asphalt-Tragschichtkonzeptionen dieser Lastklasse auf, und durch den oben genannten, erhöhten Bitumengehalt werden diese Poren weiter verschlossen.

[0077] Die Asphalt-Tragschicht ist vorzugsweise so aufgebaut, dass sie zusätzlich zur Basisschicht eine weitere Barriere für das Wärmetransportfluid bildet, die das Wärmetransportfluid daran hindert, aus dem Oberbau auszutreten. Außerdem wirkt der erhöhte Bitumengehalt der Asphalt-Tragschicht als eine weitere thermische Isolierungsschicht, um Wärme im Oberbau zu halten.

[0078] Die Asphalt-Tragschicht enthält vorzugsweise zumindest anteilig, insbesondere vollständig, eine wenig thermisch leitfähige Gesteinskörnung wie z. B. Basalt, Schlacke oder einen anderen porösen Mineralstoff.

[0079] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Oberbaus.

[0080] Das Verfahren umfasst ein Ausbringen der Basisschicht des Oberbaus. Das Ausbringen erfolgt beispielsweise als Gussasphaltschicht MA 8 S mit Straßenbaubitumen der Sorte 20/30 gemäß ZTV Asphalt-StB mit einer Dicke von 4 cm im Handeinbau oder maschinell. Vor dem Ausbringen der Basisschicht kann der Randbereich mittels Stahlschienen abgestellt und auf die gewünschte Dicke der Basisschicht ausgerichtet werden. Der Gussasphalt der Basisschicht wird vorzugsweise bei einer Einbautemperatur von 210 °C bis 220 °C per Hand oder per Gussasphaltbohle maschinell ausgebracht.

[0081] Vor dem Ausbringen der Basisschicht kann ein, insbesondere maschinelles, Einbauen und Verdichten der Asphalt-Tragschicht des Oberbaus erfolgen. Hierbei wird die Asphalt-Tragschicht beispielsweise aus Walzasphalt mit einem Fertiger maschinell eingebaut und mit einer hierfür geeigneten Walze verdichtet.

[0082] Zur Verbesserung der Untergrundfestigkeit wird der Untergrund vor dem Ausbringen der Asphalt-Tragschicht vorzugsweise in Abhängigkeit seiner Beschaffenheit, insbesondere des Feuchtegehalts, beispielsweise mit einem Kalk-Zement Gemisch, insbesondere in einer Konzentration zwischen 20 kg/m² bis 40 kg/m², verfestigt. Die Verfestigung wirkt einem Entstehen von Rissen in der Basisschicht oder in der Abdichtschicht infolge einer Durchbiegung dieser Schichten wegen eines unzureichend festen Untergrundes entgegen.

[0083] Durch die Verfestigung wird vorzugsweise ein Wert der Druckfestigkeit des Untergrunds von zumindest 4 N/mm² erreicht.

[0084] Die Verfestigung wird vorzugsweise so durchgeführt, dass keine Risse im Untergrund entstehen, die als Reflexionsrisse in die Basisschicht oder in die Abdichtschicht durchschlagen könnten.

[0085] Auf den in dieser Weise verfestigten Untergrund wird vorzugsweise vor dem Ausbringen der Asphalt-Tragschicht eine ungebundene Tragschicht aufgebracht. Für die Elastizitätsmodule der ungebundenen Tragschicht werden vorzugsweise die Angaben nach den Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen (RStO) für die Belastungsklasse 32 nicht unterschritten.

[0086] Das Verfahren umfasst ein Anbringen der Abdichtwand an die Basisschicht.

[0087] Vor dem Anbringen der Abdichtwand aus Gussasphalt wird vorzugsweise eine doppelwandige Schalung aus Holz umlaufend hergestellt. Beim Anbringen wird beispielsweise der Gussasphalt MA 5 S mit Straßenbaubitumen der Sorte 20/30 gemäß ZTV Asphalt-StB bei einer Einbautemperatur von 210 °C bis 220 °C lagenweise angebracht und mit einer Holzreibe händisch gewalkt, um Hohlräume zwischen den Lagen zu vermeiden.

[0088] Auf der Basisschicht kann ein Verteilerrohr angebracht werden, das beispielsweise als Profilschiene aus Edelstahl mit Edelstahl-Lochblech, als Profilschiene aus Kunststoff (z.B. Thermoplast) mit Edelstahl-Lochblech oder als Profilschiene aus Kunststoff mit Kunststoff-Lochblech ausgestaltet sein kann. Nach dem Ausbringen der Basisschicht, jedoch vor deren Erkalten werden beispielsweise an der vorgesehenen Position des Verteilerrohrs Eisen ausgelegt. Aufgrund des Gewichts der Eisen kommt es zu einer Absenkung der Basisschicht von einigen Millimetern, sodass eine Aussparung entsteht, in die das Verteilerrohr teilweise eingebracht werden kann. Nach dem Auskühlen der Basisschicht werden die Eisen entfernt.

[0089] In der Aussparung kann für einen besseren Verbund mit dem Verteilerrohr die Oberfläche der Basisschicht durch Schleifen oder andere Verfahren abgetragen werden. Die Seiten des Verteilerrohrs, die in Kontakt mit Gussasphalt stehen werden, werden vorzugsweise aufgeraut. Auf die Kontaktfläche der Basisschicht in der Aussparung, sowie auf die Kontaktfläche des Verteilerrohrs wird vorzugsweise ein Primer aufgetragen: für die Gussasphalt-Abdichtungsschicht ein Gussasphalt-Primer und für das Verteikerrohr entweder ein Kunststoff- oder Stahl-Primer. Im nächsten Schritt wird das Verteilerrohr vorzugsweise über die Primer mittels eines Flüssigkunststoffs mit der Basisschicht verklebt.

[0090] Das Verfahren umfasst ein Einbringen der Zwischenschicht des Oberbaus auf die Basisschicht, sodass die zumindest eine Seitenfläche der Zwischenschicht von der Abdichtwand abgedichtet wird. Die Zwischenschicht wird beispielsweise per Hand oder maschinell mittels Asphaltfertiger bei einer Temperatur des Asphalts der Zwischenschicht von 140 °C bis 175 °C, vorzugsweise von 160 °C bis 170 °C, eingebracht und mit einer Walze statisch und nur mit einer Überfahrt der Fläche gewalzt.

[0091] Wenn der Untergrund eine starke Neigung aufweist, deren Ausgleich technisch oder aus Kostengründen nicht möglich oder sinnvoll ist, werden in die Zwischenschicht vorzugsweise Leitmaterialien und/oder Trennmaterialien eingebracht, die das Wärmetransportfluid innerhalb der Zwischenschicht leiten.

[0092] Zum Einbringen der Leitmaterialien und/oder Trennmaterialien wird nach dem Einbau der Zwischenschicht, vorzugsweise mit einem Trennschneider, eine Fuge mit einer Tiefe von beispielsweise 6 cm oder der Tiefe der Zwischenschicht und/oder einer Breite von beispielsweise 10 mm bis 15 mm hergestellt.

[0093] In einer ersten Ausgestaltung werden nach der Herstellung der Fuge die beiden durch den Trennschnitt freigelegten Stirnseiten der Zwischenschicht, beispielsweise mit Flüssigkunststoff (z.B. Polymethylmethacrylat) ohne Trägereinlage, verschlossen, um eine Ausbreitung in die Zwischenschicht zu vermeiden. Im zweiten Schritt wird ein schnellreaktiver Mörtel, beispielsweise der schnellreaktive Mörtel Repro 3K auf Polymethylmethacrylat -Basis, oberflächenbündig eingefüllt. Nachdem der eingefüllte Mörtel ausgehärtet ist (abhängig von der Zugabe eines Katalysators und der Lufttemperatur), kann darauf die Deckschicht eingebaut werden.

[0094] In einer zweiten Ausgestaltung wird nach der Herstellung der Fuge ein Asphaltmastix, beispielsweise ein Asphaltmastix 0/2, in die Fuge eingebracht. Nach Auskühlung des Asphaltmastix kann die Deckschicht eingebaut werden. Gegebenenfalls ist es auch hier im Vorfeld vorteilhaft, die an die Fuge angrenzenden Stirnseiten der Zwischenschicht, beispielsweise mit einem Bitumenheißanstrich, zu verschließen, um eine Ausbreitung des Asphaltmastix in die Zwischenschicht zu vermeiden.

[0095] In einer dritten Ausgestaltung wird nach der Herstellung der Fuge auf der Basisschicht eine Lage eines standfesten, elastischen Zweikomponenten-Dichtstoffs, beispielsweise des Zweikomponenten-Dichtstoffs Sika Tank PK-25ST auf Polysulfidbasis, beispielsweise mit einer Breite von 10 mm, in die Fuge eingebracht. In einem zweiten Schritt wird beispielsweise eine Plexiglasscheibe mit einer Breite von beispielsweise 8 mm bis 10 mm eingesetzt, die vorzugsweise auch im oberen Teil der Zwischenschicht mit einer Lage eines standfesten, elastischen Zweikomponenten-Dichtstoffs verklebt wird. Nach dem Aushärten des Zweikomponenten-Dichtstoffs erfolgt der Einbau der Deckschicht.

[0096] In einer vierten Ausgestaltung wird nach der Herstellung der Fuge ein Schaumstoffstreifen (z. B. Moosgummi) oder ein imprägniertes und vorkomprimiertes Dichtband (z.B. ein beim Fenstereinbau verwendetes Dichtband) in die Fuge eingebaut. Nachdem sich der Schaumstoffstreifen oder das Dichtband ausgedehnt hat, kann die Deckschicht eingebaut werden.

[0097] Bei allen vier Ausgestaltungen wird vorzugsweise vor großflächigem Einbau die Verformung über der Fuge unter der zu erwartenden Verkehrslast in Form eines Spurbildungstests oder einer äquivalenten straßenbautechnischen Untersuchung auf ihre Eignung überprüft.

[0098] Das Verfahren umfasst ein Aufbringen der Deckschicht des Oberbaus zumindest auf die Zwischenschicht. Die Deckschicht aus Gussasphalt wird beispielsweise ebenso aufgebracht wie die Basisschicht aus Gussasphalt ausgebracht wird.

[0099] Während des Transports zur Baustelle wird die Temperatur des Gussasphalts für die Deckschicht vorzugsweise im Kocherfahrzeug möglichst auf 200 °C gehalten, um eine Versprödung des Gussasphalts zu vermeiden. Beispielsweise eine halbe Stunde vor dem Einbau wird der Gussasphalt auf die Einbautemperatur von beispielsweise 225 °C aufgeheizt. Die erhöhte Temperatur wird gewählt, um eine bessere Verarbeitbarkeit des Gussasphalts zu erhalten, wenn dieser Grafit enthält.

[0100] Ein Abstreumaterial zur Erhöhung der Rauheit wird vorzugsweise auf die noch heiße Oberfläche der Deckschicht frühzeitig aufgebracht und mit einer Walze statisch eingedrückt. Nicht gebundenes Abstreumaterial wird vorzugsweise nach dem Erkalten der Deckschicht entfernt.

[0101] Das Anbringen der Abdichtwand erfolgt vorzugsweise auf eine Oberseite der Basisschicht. Das Aufbringen der Deckschicht erfolgt vorzugsweise auf eine Oberseite der Abdichtwand. Durch das Anbringen oder Aufbringen auf die Oberseite der Basisschicht oder der Abdichtwand wird eine besonders stabile und dichte Verbindung der Abdichtwand mit der Basisschicht oder der Deckschicht erreicht.

[0102] Das Verfahren umfasst vorzugsweise zusätzlich ein Aufbringen und bevorzugt ein Andrücken eines bitumierten Splitts, bevorzugt mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 0,6 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm, auf die Oberseite der noch nicht erkalteten Basisschicht vor dem Anbringen der Abdichtwand auf die Oberseite und/oder auf die Oberseite der noch nicht erkalteten Abdichtwand vor dem Aufbringen der Deckschicht auf die Oberseite. Das Andrücken erfolgt beispielsweise mit einer Walze.

[0103] Der Splitt bewirkt eine raue Oberfläche, mit der sich die darauf angebrachte Abdichtwand oder darauf aufgebrachte Deckschicht besonders stabil und dicht verbindet.

[0104] Das Aufbringen der Deckschicht erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur des Gussasphalts der Deckschicht von 220 °C bis 230 °C, bevorzugt von 225 °C. Die genannten Temperaturen führen zu einer besonders dichten Verbindung der Deckschicht mit der Abdichtwand. Das Aufbringen der Deckschicht erfolgt vorzugsweise bei einer höheren Temperatur als das Ausbringen der Basisschicht und das Anbringen der Abdichtwand, damit der Gussasphalt der Deckschicht trotz einer Modifikation mit Grafit gut verarbeitet werden kann.

[0105] Das Aufbringen der Deckschicht umfasst vorzugsweise ein Abwalzen der Deckschicht mit Splitt. Der Splitt stellt eine ausreichende Rauheit der Oberfläche der Deckschicht für eine sichere Benutzung der Verkehrsfläche sicher. Außerdem werden durch das Abwalzen möglicherweise vorhandene Kapillarporen, die zu einer Undichtigkeit führen könnten, aus der Deckschicht herausgedrückt.

[0106] Das Ausbringen der Basisschicht und/oder das Anbringen der Abdichtwand erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur des Gussasphalts der Basisschicht und/oder der Abdichtwand von 200 °C bis 230 °C, bevorzugt von 210 °C bis 220 °C. Die genannten Temperaturen führen zu einer besonders dichten Verbindung der Basisschicht mit der Abdichtwand.

[0107] Das Verfahren umfasst vorzugsweise zusätzlich ein Erzeugen, bevorzugt ein Bohren, einer Öffnung durch die Abdichtwand und bevorzugt ein Einbringen eines Anschlussteils in die Öffnung, sodass das Anschlussteil zum zumindest flüssigkeitsleitenden, vorzugsweise auch gasleitenden, Anschluss einer Fluidleitung an die Zwischenschicht eingerichtet ist.

[0108] Das Bohren durch die Abdichtungswand wird beispielsweise mittels eines Steinbohrers mit einem Außendurchmesser von beispielsweise 0,5 Zoll bis 1,5 Zoll durchgeführt.

[0109] Das Bohren wird beispielsweise mit einem 4-stufigen Bohraufsatz durchgeführt, um eine saubere Wandung zu erhalten und keinen unrunden Bohrerlauf zuzulassen, der zu einer ungleichmäßigen Bohrung führen könnte, die wiederum die Abdichtung erschweren könnte.

[0110] Vorzugsweise wird nach der Bohrung durch die Abdichtungswand anschließend ebenfalls mittels 4-Stufen-Bohrer ein Hohlraum in die Zwischenschicht gebohrt.

[0111] Wenn die Zwischenschicht ein Verteilerrohr enthält, wird vorzugsweise durch die Öffnung in der Abdichtwand ein Zugang in das Verteilerrohr und bevorzugt durch das Verteilerrohr hindurch ein Hohlraum in die Zwischenschicht gebohrt. Je nach Material des Verteilerrohrs, das aus einer Profilschiene und einem Lochblech bestehen kann, können dabei unterschiedliche Bohrer zum Einsatz kommen, beispielsweise ein Eisenbohrer, um durch ein Verteilerrohr, eine Profilschiene oder ein Lochblech aus Edelstahl zu bohren, oder ein 4-Stufen-Bohrer, um durch ein Verteilerrohr, eine Profilschiene oder ein Lochblech aus Kunststoff und in die poröse Zwischenschicht zu bohren.

[0112] Das Verfahren umfasst vorzugsweise zusätzlich ein zumindest flüssigkeitsdichtes, vorzugsweise auch gasdichtes, Verbinden einer Außenseite des Anschlussteils mit der Abdichtwand.

[0113] Das Verfahren umfasst vorzugsweise zusätzlich ein zumindest flüssigkeitsleitendes, vorzugsweise auch gasleitendes, Anschließen der Fluidleitung an das Anschlussteil. Die Öffnung durch die Abdichtwand wird vorzugsweise ausgesaugt und/oder die gesamte Zwischenschicht wird vorzugsweise, insbesondere in beide Richtungen, gespült, bevor die Fluidleitung an das Anschlussteil angeschlossen wird, um Verunreinigungen, Absetzungen oder Verstopfungen in dem System aus Fluidleitung Anschlussteil und Zwischenschicht zu vermeiden. Das Aussaugen und/oder Spülen kann bei Bedarf nach der Vollendung des Oberbaus ausgeführt werden, beispielsweise um durch Reparaturen oder Umbauarbeiten an dem Oberbau in die Öffnung und/oder die Zwischenschicht eingetragene Verunreinigungen zu entfernen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0114] Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften der Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung und anliegender Zeichnungen erläutert, in welchen beispielhaft erfindungsgemäße Gegenstände dargestellt sind.

Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Oberbau.

Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Oberbau und seine Versorgung mit dem Wärmetransportfluid.

Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2 im Bereich der Kontroll-Fluidsäule.

Figur 4 zeigt den Ausschnitt aus Figur 3 mit einer alternativen Ausgestaltung der Versorgung des Oberbaus mit dem Wärmetransportfluid.

Fig.1

[0115] Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Oberbau 100.

[0116] Der gezeigte Oberbau 100 umfasst eine Basisschicht 110, z.B. mit einer Dicke von 3 cm bis 5 cm, aus einem Gussasphalt, beispielsweise mit einem Größtkorndurchmesser von 8 mm oder 11 mm und mit Basalt als Gesteinskörnung.

[0117] Der gezeigte Oberbau 100 umfasst eine auf der Basisschicht 110 angeordnete Zwischenschicht 120, z.B. mit einer Dicke von 6 cm, aus einem offenporigen Asphalt, wobei die Basisschicht 110 eine Unterseite 123 der Zwischenschicht 120 zumindest flüssigkeitsdicht verschließt. Der offenporige Asphalt hat beispielsweise einen Größtkorndurchmesser von 16 mm und enthält einen Massenanteil von 0,1 % Kohlenstofffasern und 0,4 % Zellulosefasern. Die Kohlenstofffasern haben beispielsweise eine Faserlänge von 3 mm bis 10 mm mit einer mittleren Faserlänge von 5 mm und eine Zugfestigkeit von 5 GPa bis 6 GPa.

[0118] Der gezeigte Oberbau 100 umfasst eine auf der Zwischenschicht 120 angeordnete Deckschicht 130, z.B. mit einer Dicke von 3 cm, aus einem Gussasphalt, wobei die Deckschicht 130 eine Oberseite 121 der Zwischenschicht 120 zumindest flüssigkeitsdicht verschließt. Der Gussasphalt der Deckschicht 130 enthält beispielsweise Quarzit als Gesteinskörnung und einen Massenanteil von 2,5 % Grafit.

[0119] Der gezeigte Oberbau 100 umfasst zumindest eine an zumindest einer Seitenfläche 122a, 122b, in der Zeichnung an einer linken Seitenfläche 122a und an einer rechten Seitenfläche 122b, der Zwischenschicht 120 angeordnete Abdichtwand 140, z.B. mit einer Breite von 20 cm bis 30 cm, aus einem Gussasphalt, wobei die Abdichtwand 140 die Basisschicht 110 mit der Deckschicht 130 verbindet und die zumindest eine Seitenfläche 122 zumindest flüssigkeitsdicht verschließt. Der Gussasphalt der Abdichtwand 140 enthält beispielsweise Basalt mit einem Größtkorndurchmesser von 5 mm als Gesteinskörnung.

[0120] Der gezeigte Oberbau 100 umfasst zumindest ein zumindest teilweise in der zumindest einen Abdichtwand 140 angeordnetes Anschlussteil 145 zum zumindest flüssigkeitsleitenden Anschluss einer Fluidleitung 150 für ein Wärmetransportfluid an die Zwischenschicht 120, wobei eine Außenseite 146 des Anschlussteils 145 zumindest flüssigkeitsdicht mit der zumindest einen Abdichtwand 140 verbunden ist.

[0121] In Figur 1 sind zwei Anschlussteile 145 gezeigt, von denen beispielsweise eines als Zulauf für das Wärmetransportfluid in die Zwischenschicht und das andere als Ablauf für das Wärmetransportfluid aus der Zwischenschicht dienen kann.

[0122] Die gezeigte Basisschicht 110 umfasst eine an einer Unterseite 113 der Basisschicht 110 angeordnete Abdichtschicht 115, wobei die Abdichtschicht 115 die Unterseite 113 der Basisschicht 110 zumindest flüssigkeitsdicht verschließt, wobei die Abdichtschicht 115 beispielsweise eine Bitumen-Schweißbahn umfasst.

[0123] Die gezeigte Basisschicht 110 ist auf einer Asphalt-Tragschicht 160, beispielsweise mit einem Bitumen-Massengehalt von 4,5 %, angeordnet. Die Asphalt-Tragschicht 160 kann eine konventionelle Asphalt-Tragschicht AC 22 T S gemäß ZTV Asphalt-StB sein. Die Asphalt-Tragschicht 160 enthält beispielsweise Basalt als Gesteinskörnung.

Fig.2

[0124] Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Oberbau 100 und seine Versorgung mit dem Wärmetransportfluid.

[0125] Der gezeigte Oberbau 100 kann beispielsweise wie in Figur 1 gezeigt ausgestaltet sein, wobei der Übersichtlichkeit halber nicht alle Merkmale des Oberbaus 100 gezeigt und beschriftet sind.

[0126] Einige Abmessungen sind in Figur 2 beispielhaft in Metern bemaßt.

[0127] Die Zwischenschicht 120 des Oberbaus 100 wird durch an die Anschlussteile 145 des Oberbaus angeschlossene Fluidleitungen 150 mit dem Wärmetransportfluid (durch Pfeile dargestellt), beispielsweise mit Wasser, versorgt. Das Anschlussteil 145, durch das das Wärmetransportfluid in die Zwischenschicht 120 eingeleitet wird (in Figur 2 rechts), kann beispielsweise wie in Figur 2 dargestellt höher angeordnet sein als das Anschlussteil 145, durch das das Wärmetransportfluid aus der Zwischenschicht 120 entnommen wird (in Figur 2 links).

[0128] Das Wärmetransportfluid wird beispielsweise mit einer Pumpe 180 aus einem Reservoir 170 durch eine Fluidleitung 150 in die Zwischenschicht 130 gepumpt und durch eine weitere Fluidleitung 150 aus der Zwischenschicht 130 in das Reservoir 170 zurückgeleitet.

[0129] Die zur Zwischenschicht 130 zuleitende Fluidleitung 150 kann ein Flussmessgerät und/oder Manometer 152 zur Messung des Flusses des Wärmetransportfluids in die Zwischenschicht 130 und/oder zur Messung des Drucks des Wärmetransportfluids in der Fluidleitung 150 und/oder ein Ventil 151, insbesondere ein Flussregelventil, zur Regulierung des Flusses aufweisen.

[0130] Die zur Zwischenschicht 130 zuleitende Fluidleitung 150 kann eine Kontroll-Fluidsäule 190 zur Kontrolle des Drucks in der Fluidleitung 150 und/oder ein Druckregelventil 202 zur Einstellung des Drucks in der Fluidleitung 150 aufweisen.

[0131] Die Kontroll-Fluidsäule 190 umfasst vorzugsweise einen Überlauf 192, durch den das Wärmetransportfluid bei Überschreitung eines Maximaldrucks in das Reservoir 170 abfließt. Zur Einstellung des Maximaldrucks ist der Überlauf 192 vorzugsweise in der Höhe über der Fluidleitung 150 einstellbar (durch gestrichelte Linien angedeutet).

[0132] Das Druckregelventil 202 umfasst vorzugsweise einen Entlastungsablauf 201, über den überschüssiges Wärmetransportfluid in das Reservoir 170 zurückgeführt wird.

Fig.3

[0133] Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2 im Bereich der Kontroll-Fluidsäule 190.

[0134] Die Kontroll-Fluidsäule 190 kann ein längenverstellbares Steigrohr 191 für das Wärmetransportfluid aus der Fluidleitung 150 umfassen, um die Höhe des Überlaufs 192 über der Fluidleitung 150 einzustellen.

Fig.4

[0135] Figur 4 zeigt den Ausschnitt aus Figur 3 mit einer alternativen Ausgestaltung der Versorgung des Oberbau 100 mit dem Wärmetransportfluid. In dieser Ausgestaltung ist anstelle des Druckregelventils 202 mit Entlastungsablauf 201 ein Druckminderer 200zur Einstellung des Drucks in der Fluidleitung 150 vorgesehen.

Liste der Bezugszeichen

100	Oberbau	150	Fluidleitung
110	Basisschicht	151	Ventil
113	Unterseite der Basisschicht	152	Flussmessgerät und/oder Manometer
115	Abdichtschicht	160	Asphalt-Tragschicht
120	Zwischenschicht	170	Reservoir
121	Oberseite der Zwischenschicht	180	Pumpe
122a, 122b	Seitenfläche der Zwischenschicht	190	Kontroll-Fluidsäule
123	Unterseite der Zwischenschicht	191	Steigrohr
130	Deckschicht	192	Überlauf
140	Abdichtwand	200	Druckminderer
141	Oberseite der Abdichtwand	201	Entlastungsablauf
145	Anschlussteil	202	Druckregelventil
146	Außenseite des Anschlussteils

Ansprüche

1. Oberbau (100) für eine Verkehrsfläche, der Oberbau (100) umfassend

a. eine Basisschicht (110) aus einem Gussasphalt, und

b. eine auf der Basisschicht (110) angeordnete Zwischenschicht (120) aus einem offenporigen Asphalt, wobei die Basisschicht (110) eine Unterseite (123) der Zwischenschicht (120) zumindest flüssigkeitsdicht verschließt, und

c. eine auf der Zwischenschicht (120) angeordnete Deckschicht (130) aus einem Gussasphalt, wobei die Deckschicht (130) eine Oberseite (121) der Zwischenschicht (120) zumindest flüssigkeitsdicht verschließt, und

d. zumindest eine an zumindest einer Seitenfläche (122a, 122b) der Zwischenschicht (120) angeordnete Abdichtwand (140) aus einem Gussasphalt, wobei die zumindest eine Abdichtwand (140) die Basisschicht (110) mit der Deckschicht (130) verbindet und die zumindest eine Seitenfläche (122a, 122b) zumindest flüssigkeitsdicht verschließt,
dadurch gekennzeichnet, dass

e. der Gussasphalt der Deckschicht (130) Grafit mit einem Massenanteil von 1,25 % bis 5 % an dem Gussasphalt der Deckschicht (130) enthält.

2. Oberbau (100) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Oberbau (100) zusätzlich zumindest ein zumindest teilweise in der zumindest einen Abdichtwand (140) angeordnetes Anschlussteil (145) zum zumindest flüssigkeitsleitenden Anschluss einer Fluidleitung (150) für ein Wärmetransportfluid an die Zwischenschicht (120) umfasst, wobei eine Außenseite (146) des Anschlussteils (145) zumindest flüssigkeitsdicht mit der zumindest einen Abdichtwand (140) verbunden ist.

3. Oberbau (100) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Oberbau (100) zusätzlich ein in der Zwischenschicht (120) angeordnetes und zumindest flüssigkeitsleitend an das Anschlussteil (145) angeschlossenes Verteilerrohr zur Verteilung von durch das Anschlussteil (145) in die Zwischenschicht (120) eingeleitetem Wärmetransportfluid in der Zwischenschicht (120) umfasst.

4. Oberbau (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gussasphalt der Basisschicht (110) und/oder der zumindest einen Abdichtwand (140)

a. Basalt und/oder Schlacke als Gesteinskörnung enthält und/oder

b. einen Größtkorndurchmesser von 2 mm bis 24 mm, bevorzugt von 4 mm bis 12 mm, besonders bevorzugt von 5 mm bis 11 mm, aufweist.

5. Oberbau (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der offenporige Asphalt der Zwischenschicht (120)

a. einen Größtkorndurchmesser von 4 mm bis 32 mm, bevorzugt von 8 mm bis 24 mm, besonders bevorzugt von 16 mm, aufweist und/oder

b. Zellulosefasern mit einem Massenanteil von 0,04 % bis 4 %, bevorzugt von 0,1 % bis 0,5 %, besonders bevorzugt von 0,4 %, an dem offenporigen Asphalt enthält.

6. Oberbau (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der offenporige Asphalt der Zwischenschicht (120) Kohlenstofffasern mit einem Massenanteil von 0,01 % bis 1 %, bevorzugt von 0,05 % bis 0,2 %, besonders bevorzugt von 0,1 %, an dem offenporigen Asphalt enthält, wobei die Kohlenstofffasern bevorzugt eine Faserlänge von 1 mm bis 20 mm, besonders bevorzugt von 3 mm bis 10 mm, und/oder eine Zugfestigkeit von 5 GPa bis 6 GPa aufweisen.

7. Oberbau (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gussasphalt der Deckschicht (130)

a. eine Gesteinskörnung mit hoher Wärmeleitfähigkeit, bevorzugt Quarzit oder Grauwacke, als Gesteinskörnung enthält,

b. einen Größtkorndurchmesser von 2 mm bis 32 mm, bevorzugt von 4 mm bis 16 mm, besonders bevorzugt von 8 mm, aufweist und/oder

c. Grafit mit einem Massenanteil von 2,5 % an dem Gussasphalt der Deckschicht (130) enthält.

8. Oberbau (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Basisschicht (110) eine an einer Oberseite und/oder an einer Unterseite (113) der Basisschicht (110) angeordnete Abdichtschicht (115) umfasst, wobei die Abdichtschicht (115) die Oberseite und/oder die Unterseite (113) der Basisschicht (110) zumindest flüssigkeitsdicht verschließt, wobei die Abdichtschicht (115) bevorzugt eine oder mehrere Gussasphaltschichten, ein mit Bitumen getränktes Vlies und/oder eine Bitumen-Schweißbahn umfasst.

9. Oberbau (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Basisschicht (110) auf einer Asphalt-Tragschicht (160) mit einem Bitumen-Massengehalt von 4 % bis 5 %, bevorzugt von 4,2 % bis 4,8 %, besonders bevorzugt von 4,5 %, angeordnet ist.

10. Verfahren zur Herstellung des Oberbaus (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das Verfahren umfassend folgende Schritte:

a. Ausbringen der Basisschicht (110) des Oberbaus (100),

b. Anbringen der zumindest einen Abdichtwand (140) an die Basisschicht (110),

c. Einbringen der Zwischenschicht (120) des Oberbaus (100) auf die Basisschicht (110), sodass die zumindest eine Seitenfläche (122a, 122b) der Zwischenschicht (120) von der zumindest einen Abdichtwand (140) abgedichtet wird, und

d. Aufbringen der Deckschicht (130) des Oberbaus (100) zumindest auf die Zwischenschicht (120).

11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass

a. das Anbringen der zumindest einen Abdichtwand (140) auf eine Oberseite der Basisschicht (110) erfolgt und/oder

b. das Aufbringen der Deckschicht (130) auf eine Oberseite der zumindest einen Abdichtwand (140) erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren zusätzlich ein Aufbringen und bevorzugt ein Andrücken eines bitumierten Splitts, bevorzugt mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 0,6 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm, umfasst, und zwar

a. auf die Oberseite (111) der noch nicht erkalteten Basisschicht (110) vor dem Anbringen der zumindest einen Abdichtwand (140) auf die Oberseite (111) und/oder

b. auf die Oberseite (141) der noch nicht erkalteten zumindest einen Abdichtwand (140) vor dem Aufbringen der Deckschicht (130) auf die Oberseite (141).

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Aufbringen der Deckschicht (130)

a. bei einer Temperatur des Gussasphalts der Deckschicht (130) von 220 °C bis 230 °C, bevorzugt von 225 °C, erfolgt und/oder

b. ein Abwalzen der Deckschicht mit Splitt umfasst.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ausbringen der Basisschicht (110) und/oder das Anbringen der zumindest einen Abdichtwand (140) bei einer Temperatur des Gussasphalts der Basisschicht (110) und/oder der zumindest einen Abdichtwand (140) von 200 °C bis 230 °C, bevorzugt von 210 °C bis 220 °C, erfolgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte umfasst:

a. Erzeugen, bevorzugt Bohren, einer Öffnung durch die zumindest eine Abdichtwand (140),

b. Einbringen eines Anschlussteils (145) in die Öffnung, sodass das Anschlussteil (145) zum zumindest flüssigkeitsleitenden Anschluss einer Fluidleitung (150) an die Zwischenschicht (120) eingerichtet ist,

c. zumindest flüssigkeitsdichtes Verbinden einer Außenseite (146) des Anschlussteils (145) mit der zumindest einen Abdichtwand (140) und

d. zumindest flüssigkeitsleitendes Anschließen der Fluidleitung (150) an das Anschlussteil (145).

Zeichnung