DE4237512A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Sanierung beschädigter Fahrbahnen - Google Patents

Description

Die ständig steigende Verkehrsbelastung auf Landstraßen und Autobahnen macht eine dauernde Überholung der Ver­ kehrswege notwendig. Die hierfür zum Einsatz kommenden Verfahren und Vorrichtungen haben sich im Laufe der Zeit gewandelt und sind dem wachsenden Bedarf angepaßt worden.

Während man in früherer Zeit lediglich den Oberbau der beschädigten Fahrbahnen abfräste und das so anfallende Fräsgut auf Deponien ablegte und Schichten aus neuem Ma­ terial aufbrachte, hat man in den letzten Jahren aufgrund des mehr in den Vordergrund tretenden Umweltbewußtseins der Wiederverwendung des abgefrästen Materials größere Beachtung geschenkt und Verfahren entwickelt, mit denen eine vollständige Wiederverwendung des Fräsgutes ermög­ licht wird, so daß einmal teures Baumaterial eingespart und zum anderen die Belastung der Deponien mit derartigem Fräsgut vermieden wird.

Bei diesem Recyclingverfahren wird dabei die Aufarbeitung des abgefrästen Materials an Ort und Stelle vorgenommen, so daß der Transport des abgefrästen Materials zu einer Aufbereitungsanlage und der Rücktransport zur Baustelle entfällt.

Bei dem sogenannten Kalt-Recyclingverfahren wird der Stra­ ßenoberbau auf erforderliche Tiefe bis zu ca. 40 cm abge­ fräst und zerkleinert, intensiv mit einem Bindemittel aus Zement oder aus Zementschlämme und/oder Bitumenemulsion ge­ mischt und erneut eingebaut. Häufig wird dann eine Deck­ schicht aus neuem Asphalt als oberer Abschluß aufgebracht.

Solche Kalt-Recyclingverfahren haben die Kosten für die Sanierung beschädigter Asphalt schichten ganz wesentlich vermindert. Indessen erweist es sich bei derartigen Kalt- Recyclingverfahren als nachteilig, daß die Zusammensetzung des abgefrästen Straßendeckenmaterials in Bezug auf die Korngröße der mineralischen Stoffe nicht oder nur schwer geändert werden kann. Die mit diesem Verfahren in der Hauptsache sanierten Landstraßen zeichnen sich andererseits aber gerade dadurch aus, daß die Zusammensetzung der As­ phaltschichten, insbesondere der unteren Tragschichten sehr häufig variiert, so daß das abgefräste Material hin­ sichtlich der Kornzusammensetzung häufig nicht den heuti­ gen Anforderungen entspricht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der einerseits der Straßenoberbau in der notwendigen Tiefe abgefräst und das Material zerkleinert wird und gleichzeitig die Möglichkeit geschaffen wird, an Ort und Stelle, also in der Recyclingmaschine, minerali­ sche Materialien der erforderlichen Korngröße sowie Binde­ mittel wie Zement oder Zementschlämme und/oder Bitumen­ emulsion in der jeweils erforderlichen Menge zuzusetzen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Ver­ fahren der eingangs definierten Art zur Sanierung beschä­ digter Straßen unter Wiederverwendung des abgefrästen Ma­ terials, Zumischen von Bindemittel und Einbau zur neuen Schicht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Abfräsen des beschädigten Straßenoberbaus in einer Tiefe bis zu etwa 40 cm erfolgt, das Material zerkleinert, auf der Fräs­ maschine mit Mineralkomponente(n) in der erforderlichen Korngröße und Menge, bzw. vorgemischtes Zusatzmischgut sowie Bindemittel(n) aus Zement oder Zementschlämme, Was­ ser und/oder Bitumenemulsion vermischt und dann erneut eingebaut wird.

Die Zugabe der mineralischen Bestandteile erfolgt dabei über Förderbänder bzw. Transportschnecken, die in Abhän­ gigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit der Recyclingma­ schine gesteuert werden. Die flüssigen Bindemittel werden über entsprechende Dosierpumpen zugegeben und der Zement, der an sich pulverförmig ist und bisher mittels eines Streu­ wagens auf die zu sanierende Straßendecke gestreut wurde, wird zweckmäßig als Zementschlämme (Suspension) zugesetzt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind somit alle für die Sanierung des Straßenoberbaus erforderlichen Komponen­ ten auf der Recyclingmaschine vorgesehen, so daß Änderun­ gen in der Zusammensetzung der zu sanierenden Schichten durch entsprechende Steuerung und/oder Regelung der Zugabe­ menge der in Frage stehenden Komponente ausgeglichen wer­ den können, so daß die auf diese Weise hergestellte neue Schicht den Anforderungen des modernen Straßenverkehrs gerecht wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zweckmäßig durch Probenahme und Analyse die Zusammensetzung des zu sanie­ renden Straßenaufbaus ermittelt und die so erhaltenen Daten werden in einen Computer eingegeben, der in Abhängigkeit von den eingegebenen Sollwerten die zuzusetzenden Materia­ lien in der jeweils erforderlichen Menge ermittelt und so­ gleich die Zugabe von mineralischen Bestandteilen wie auch der Bindemittel definiert und an die entsprechenden Steuer- Regel-Stellglieder gibt (entsprechend steuern und regeln (Din Norm).

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit ein wieder­ aufbereitetes Material erhalten, welches eine optimale Zu­ sammensetzung aufweist und somit im eingebauten Zustand allen Anforderungen des modernen Straßenverkehrs in vollem Umfange gerecht wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die neue Straßendecke eine Verschleißschicht aus neuem Mischgut in einer Dicke von 2 bis 5 cm aufgebracht. Auf diese Weise wird die Straßenoberfläche gegen Eindringen des Regenwassers abge­ dichtet, andererseits läßt das als Unterbau eingebaute alte Straßendeckenmaterial gegebenenfalls eingedrungene s Wasser nach unten abfließen, so daß sich die solchermaßen hergestellte neue Straßendecke als besonders frostsicher erweist.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem selbstfahrenden Fahrwerk, einer darauf angeordneten motorisch angetriebenen Fräs­ walze und einer Einbaueinheit. Sie ist dabei dadurch ge­ kennzeichnet, daß Vorratsbehälter mit Dosiervorrichtung für die mineralische Komponente(n) bzw. Zusatzmischgut und die Bindemittelkomponente(n), sowie eine Mischvorrichtung für das abgefräste Material und die Zusatzstoffe auf dem Fahrwerk vorgesehen sind.

Als Mischvorrichtung können beliebige Mischer wie beispiels­ weise Zwangsmischer Anwendung finden. Als besonders vorteil­ haft hat es sich indessen erwiesen, die Fräswalze selbst als Mischvorrichtung und/oder in Verbindung mit einem Mischer für die zu mischenden Komponenten einzusetzen. Hierzu werden einerseits die mineralischen Komponenten und andererseits die Bindemittelkomponente(n) in den zweckmäßigerweise durch je ein vorderes Abdeckschild und ein hinteres Abstreifschild abgeschlossenen Raum der Fräswalze eingegeben und mit dem aufgefrästen Material innig vermischt. Über eine Auslaßöff­ nung im hinteren Abstreifschild verläßt das Material den Fräswalzenraum und wird gegebenenfalls zusätzlich in einen Mischer übergeben. Das fertig gemischte Material wird dann von der Verteilerschnecke aufgenommen und von der Einbau­ einheit profilgerecht eingebaut und verdichtet.

Die Dosiervorrichtung für die auf der Recyclingmaschine vorgesehenen Komponenten sind vorzugsweise wegeabhängig unter Berücksichtigung der durch Analyse festgestellten Zusammensetzung des alten Straßenoberbaus steuerbar und/ oder regelbar. Auf diese Weise können Änderungen in der Zusammensetzung dieses alten Straßenaufbaus sogleich durch Änderung der Zugabemengen auf der Recyclingmaschine aus­ geglichen werden.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung sind mehrere Vorratsbehälter mit Dosier­ vorrichtung für mineralische Komponenten und Zusatzmisch­ gut vorgesehen.

Dies gibt die Möglichkeit, Vorratsbehälter mit minerali­ schen Bestandteilen zu füllen, während andererseits in weiteren Behältern anderes z. B. vorgemischtes Zusatzmisch­ gut untergebracht ist. Auf diese Weise ergibt sich die Mög­ lichkeit, Zusammensetzung und die Korngrößenzusammensetzung des beim Abfräsen der alten Schichten entstehenden Materi­ als wesentlich genauer den notwendigen Zusammensetzungen anzupassen, um einen optimalen Zusammensetzungsbereich und damit ein allen Anforderungen des modernen Straßenverkehrs entsprechendes Material für den Wiedereinbau zu erhalten.

Zweckmäßig wird man die Korngröße der mineralischen Bestand­ teile in den Behältern so wählen, daß sie beim Mischen im Volumenverhältnis 1 : 1 eine optimale Zusammensetzung erge­ ben. Weicht das abgefräste Deckenmaterial von dieser opti­ malen Zusammensetzung beispielsweise stark ab und liegt im sehr groben Bereich, dann regelt die Repavemaschine auto­ matisch diese Zusammensetzung durch Zucompoundieren des mineralischen Bestandteils mit feiner Korngröße. Anderer­ seits, wenn sich aufgrund der Analyse ergeben hat, daß der Gehalt an feinkörnigem mineralischen Material zu groß ist, um eine standfeste Straßendecke zu ergeben, dann wird grobkörniges Material zugesetzt′ um den Zusammensetzungs­ bereich des durch Mischen mit den Komponenten erhaltenen neu einzubauenden Deckschichtmaterials wieder in den op­ timalen Bereich zu verschieben.

Es ist für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, daß durch die beiden Zugabemöglichkeiten von

• a) grobkörnigem Material und
• b) feinkörnigem Material die Korngrößenverteilung in dem abgefrästen Straßendecken­ material in einem wesentlich breiteren Zusammensetzungsbe­ reich korrigiert werden kann.

Die Komponente Zement wird mit der für das Recyclingmate­ rial erforderlichen Wassermenge entsprechend der Zement­ zugabemenge zu einer Suspension vorgemischt. Die Komponen­ te Bitumenemulsion wird in gleicher Weise wie das Wasser von computergesteuerten und/oder geregelten Förderpumpen zugesetzt. Hierbei wird die Bitumenemulsion mit der Zement­ suspension gemischt und über die gesamte Breite der Fräs­ walze in den Fräswalzenraum und/oder in den Mischer einge­ sprüht. Hierdurch werden die Zugabekomponenten innig mit dem aufgefrästen Material vermischt.

Zur Dosierung der Mineralkomponenten und des Zusatzmisch­ gutes sind computergesteuerte und/oder geregelte Förderbän­ der oder Schneckenförderer vorgesehen, die das Material aus den auf der Maschine vorgesehenen Vorratsbehältern in den Fräswalzenraum transportieren, wo dasselbe innig mit dem aufgefrästen Material vermischt wird.

Die Steuerung und/oder Regelung der Förderpumpen und/oder der Förderbänder bzw. der Förderschnecken erfolgt - wie bereits erwähnt - über einen Computer, in den die wegeab­ hängig durch die Analyse festgestellte Zusammensetzung des alten Straßenoberbaus eingegeben ist und anhand dieser Daten die Zugabemengen ermittelt und in der erforderlichen Menge zugegeben werden.

Das Abfräsen des alten Straßenoberbaus auf erforderliche Tiefe von bis zu 40 cm erfordert eine außerordentliche massive Ausbildung der Maschine und relativ große Kraft­ reserven des Antriebsmotors. Durch die hohe Leistung der Recyclingmaschine ist der Verbrauch an Zugabestoffen sehr hoch.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind daher auf der Recyclingma­ schine lediglich die Dosiervorrichtung mit Steuerung und/oder Regelung angeordnet, während die Zugabekomponen­ ten in entsprechenden Vorratsbehältern auf einem gesonder­ ten Transportfahrzeug gelagert sind und über Förderein­ richtungen an die Dosiervorrichtungen des Recyclers an­ schließbar sind.

Das Transportfahrzeug mit den darauf angeordneten Zugabe­ komponenten fährt dabei zweckmäßig vor der Recyclingmaschi­ ne her und liefert die Zugabekomponenten in der gewünsch­ ten Menge direkt an die Dosiervorrichtungen.

Dies hat den Vorteil, daß das Gewicht der Recyclingmaschi­ ne nicht übermäßig groß wird, andererseits die Zugabekom­ ponenten in größerer Menge zur Verfügung stehen, so daß größere Arbeitsleistung gefahren werden kann.

Die notwendigen Fördereinrichtungen sind einmal für die Flüssigkomponenten Schläuche mit Schnellverschlüssen, zum anderen für die mineralischen Bestandteile Förderbänder oder Förderschnecken, bei denen der Antrieb und damit die Förderleistung ebenfalls gesteuert bzw. geregelt wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind lediglich die Vorratsbehälter für die mineralischen Kom­ ponenten auf der Recyclingmaschine angeordnet, während die Vorratsbehälter für die Flüssigkomponenten auf dem Trans­ portfahrzeug verbleiben.

Zusammenfassend ergibt sich somit, daß durch das erfin­ dungsgemäße Verfahren und die dafür vorgesehene erfindungs­ gemäße Vorrichtung eine wesentliche Verbesserung des so­ genannten Kalt-Recyclingverfahrens erreicht wird, dahin­ gehend, daß Unterschiede in dem wiederaufbereiteten Ma­ terial der alten Straßendecke auf der Recyclingmaschine ausgeglichen werden können, so daß bei 100%-igem Wieder­ einbau des aufgefrästen Materials optimale Zusammensetzun­ gen der kalt-recycelten Lagen erreicht werden, so daß die solchermaßen im Kalt-Recyclingverfahren sanierten Straßen­ schichten alle Anforderungen des modernen Straßenverkehrs erfüllen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeich­ nungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 - den Schichtenaufbau eines Straßenoberbaus vor und nach Durchführung des Kalt-Recyclingver­ fahrens.

Fig. 2 - eine schematische Seitenansicht einer erfin­ dungsgemäßen Ka-Recyclingmaschine.

In Fig. 1 ist der mit "vorher" bezeichnete Teil des be­ schädigten Straßenoberbaus im Schnitt dargestellt. Auf der Schottertragschicht 1 sind die bituminösen Lagen 2 aufgebracht, die stark ausgefahren sind und saniert werden müssen.

In erforderlicher Tiefe bis zu 40 cm werden die bitumi­ nösen Lagen 2 und/oder die darunter befindliche Schotter­ schicht 1 abgefräst und gemäß dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren zerkleinert, mit Mineralkomponenten in der erfor­ derlichen Korngröße und Menge bzw. Zusatzmischgut sowie mit Bindemittel(n) aus Zement, Wasser und/oder Bitumen­ emulsion vermischt und zu den kalt-recycelten Lagen 3, wie sie unter der Bezeichnung "nachher" dargestellt sind, eingebaut. Auf diesen kalt-recycelten Lagen 3 kann gege­ benenfalls noch eine neue Verschleißschicht 4 aus neuem Belagmaterial aufgebracht werden.

Durch die vor dem Recyclingverfahren durchgeführten Probe­ nahme und Analyse des alten Straßenoberbaus wurde dabei die Zusammensetzung derselben genau ermittelt, und ent­ sprechend dieser Zusammensetzung wurde wegeabhängig die Zugabekomponente in genau dosierter Form und Menge zuge­ geben, um so einen kalt-recycelten neuen Straßenaufbau zu schaffen, der hinsichtlich der kalt-recycelten Lagen opti­ male Zusammensetzung aufweist und damit allen Anforderun­ gen des modernen Straßenverkehrs entspricht.

Fig. 2 zeigt in schematischer Seitenansicht eine Vorrich­ tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem selbstfahrenden Fahrwerk auf Raupen 1, 2 und einer darauf angeordneten motorisch angetriebenen Fräswalze 3 und einer Einbaueinheit 4, bei der Vorratsbehälter mit Dosiervorrichtung für mineralische Komponente(n) 5 und für die Bindemittelkomponenten 6, 7 vorgesehen sind.

Ein hinter der Fräswalze angeordneter Mischer 12 dient in Verbindung mit der Fräswalze zur Durchmischung des aufge­ frästen Materials.

Die mineralischen Komponenten 5 sind in einem in Längs­ richtung unterteilten Behälter in mehreren unterschiedli­ chen Zusammensetzungen vorhanden und werden über die Transporteinrichtung 8 dem Fräswalzenraum zugeführt. In diesem Fräswalzenraum münden auch die Düsen 9 und 10, mit denen die Zementsuspension und/oder die Bitumenemulsion eingesprüht wird.

Das solchermaßen mit mineralischen Bestandteilen und Bin­ demitteln vermischte abgefräste Material tritt durch eine in dem hinteren Abstreifschild des Fräswalzenraumes vorge­ sehene Öffnung aus und kann einem Mischer übergeben wer­ den, um dann von der Verteilerschnecke 11 über die Breite der Fahrbahn verteilt zu werden, wo das Material dann von der Einbaueinheit 4 zu einer fertigen Schicht eingebaut wird.

Statt der im Vorderteil der Recyclingmaschine vorgesehe­ nen Vorratsbehälter 5 bis 7 können gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an dieser Stel­ le auch lediglich die Anschlußstutzen nebst Dosier- und Steuereinheit vorgesehen sein, um einerseits die flüssi­ gen Bindemittel und zum anderen auch die Mineralkomponen­ te 5 von einem vorausfahrenden Transportfahrzeug zu über­ nehmen. Es können selbstverständlich auch kleinere Vor­ ratsbehälter als Pufferbehälter beibehalten werden, um den Recyclingbetrieb auch beim Auswechseln des Transport­ fahrzeuges aufrecht zu erhalten.

Der Transport der Mineralkomponenten erfolgt dabei zweck­ mäßig über ein Förderband bzw. eine Förderschnecke, die gegebenenfalls in einem Förderrohr läuft.

Claims (15)

1. Verfahren zur Sanierung beschädigter Fahrbahnen unter Wiederverwendung des abgefrästen Deckenmate­ rials, Zumischen eines Bindemittels und Einbau zur neuen Decke, dadurch gekennzeich­ net, daß das Abfräsen des beschädigten Straßen­ oberbaus in einer Tiefe bis zu etwa 40 cm erfolgt, das Material zerkleinert, auf der Fräsmaschine mit Mineralkomponente(n) in der erforderlichen Korn­ größe und Menge bzw. vorgemischtem Zusatzmischgut sowie Bindemittel(n) aus Zement, Zementschlämme, Wasser und/oder Bitumenemulsion vermischt und dann erneut eingebaut wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zudosierung von mineralischen Bestandteilen sowie Bindemittel(n) in Abhängigkeit von der durch Analyse festgestell­ ten Zusammensetzung der zu erneuernden Straßendecke erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Zudosierung von mineralischen Komponente(n) und/oder Bindemittel (n) mittels wegeabhängiger Steuerung erfolgt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die neue Straßendecke eine Deckschicht (4) aus neuem Straßendeckenmaterial aufgebracht wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 mit einem selbstfahrenden Fahrwerk, einer darauf ange­ ordneten, motorisch angetriebenen Fräswalze (3) und einer Einbaueinheit (4), dadurch gekennzeichnet, daß Vorratsbehälter mit Dosiervorrichtung für die mineralische Kompo­ nente(n) (5) bzw. Zusatzmischgut und die Bindemit­ telkomponente (n) (6, 7) sowie eine Mischvorrich­ tung für das abgefräste Material und die Zusatz­ stoffe auf dem Fahrwerk vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Fräswalze (3) gleichzeitig die Mischvorrichtung für die zu mischenden Komponenten ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß zur innigen Mi­ schung des abgefräste Material mit den zugegebe­ nen Komponenten in Fahrtrichtung hinter der Fräs­ walze eine weitere Mischvorrichtung vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dosiervorrichtungen wegeabhängig von der durch Analyse festgestellten Zusammensetzung der alten Straßendecke steuerbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vorratsbehälter (5) mit Dosiervorrichtung für mineralische Komponenten vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8 , dadurch gekennzeich­ net, daß zur Dosierung der Bindemittel elek­ trisch ansteuerbare Förderpumpen vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Dosierung der Mineralkomponenten elektrisch ansteuerbare Förderbänder oder Schneckenförderer (8) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Förderpumpen und/oder der Förderbänder oder -schnecken mit einem Computer erfolgt, in den die wegeabhängig durch Analyse festgestellte Zusammen­ setzung der alten Straßendecke eingegeben und an­ hand dieser Daten die Zugabemengen ermittelt wer­ den.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß auf dem Fahrwerk der Vorrichtung nur die Dosiervorrichtungen mit Steuerung angeordnet und die Zugabekomponenten auf einem gesonderten Transportfahrzeug gelagert und über Fördereinrich­ tungen an die Dosiervorrichtungen lieferbar sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, daß die Förderein­ richtungen des Transportfahrzeuges über Schnell­ verschlußkupplungen an die Dosiervorrichtungen des Recyclers anschließbar sind.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 12 , dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorratsbehälter für die minerali­ schen Komponenten (5) auf der Recyclingmaschine und die Behälter für die Zementschlämme und die Bitumenemulsion auf dem Transportfahrzeug angeord­ net sind.