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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING GROUND AREAS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/049922
Kind Code:
A1
Abstract:
A device serves to produce roadways, squares and similar ground areas (2), whereby a substructure (4) is placed in the form of a foundation on and/or in a subsoil (3), and a superstructure (5) is constructed. To this end, recesses (8) for the foundation (29, 30) are made in the leveled subsoil, and a castable and/or pourable solidifiable or hardenable material comprised of a base material (16) and of a binder material (20) is subsequently introduced into said recesses (8) and is filled over the subgrade (10), which is located between the substructure (4) and the superstructure (5), up to the upper surface (11) of the superstructure (5) whereby creating a one-piece construction comprised of a substructure (4) and a superstructure (5).

Inventors:
ZEISS KARL REINHARD (DE)
KAHLER KLAUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/012781
Publication Date:
June 02, 2005
Filing Date:
November 11, 2004
Export Citation:
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Assignee:
ZEISS KARL REINHARD (DE)
KAHLER KLAUS (DE)
International Classes:
E01C3/04; E01C7/36; E02D27/14; (IPC1-7): E01C3/04; E01C7/36; E02D27/14
Foreign References:
FR940048A1948-12-01
DE19547589A11997-06-26
US4494694A1985-01-22
US4023325A1977-05-17
US2678593A1954-05-18
EP1146172A22001-10-17
Attorney, Agent or Firm:
Maucher, Wolfgang (Freiburg i. Br., DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Fahrbahnen, Plätzen und dergleichen Bodenflächen (2), wobei ein Unterbau (4) auf und/oder in einen Untergrund (3) als Fundamentierung eingebracht und ein Oberbau (5) erstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in den planierten Untergrund (3) Vertiefungen (8) für die Fundamentierung (29,30) eingebracht werden und dass anschließend ein gieß und/oder schüttbarer, verfestigbarer und/oder aushärtbarer Werkstoff (6) in die Vertiefungen (8) eingebracht und über das zwischen Unterbau (4) und Oberbau (5) befindliche Planum (10) hinaus bis zur Oberseite (11) des Oberbaus (5) aufgefüllt wird und damit ein einstückiger, aus Unterbau (4) und Oberbau (5) bestehender Baukörper geschaffen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die WerkstoffSchicht mit im Querschnitt etwa gleicher Materialbeschaffenheit eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die WerkstoffSchicht zumindest des Oberbaus (5), vorzugsweise des Oberund Unterbaus (4,5), mit im Querschnitt, insbesondere in vertikaler Richtung, unterschiedlicher Materialbeschaffenheit eingebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Schütten oder Gießen der Fundamentierung (29,30) und des plattenförmigen Oberbaus (5) kontinuierlich und unmittelbar hintereinander erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Untergrund (3) insbesondere vor dem Einbringen der Vertiefungen (8) verdichtet und/oder verfestigt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Vertiefungen (8) unmittelbar vor dem Schütten oder Gießen der Fundamentierung (29,30) und des plattenförmigen Oberbaus (5), vorzugsweise in einem kontinuierlichen Prozess vor dem Schütten oder Gießen vorgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff (6) für die Fundamentierung (29,30) und den Oberbau (5) vorzugsweise mit Hilfe von von außen zugeführter oder abgeführter Energie, insbesondere Wärmezufuhr oder Wärmeentzug, verfestigt wird oder dass der Werkstoff (6) für die Fundamentierung (29,30) und den Oberbau (5) insbesondere selbstabbindend ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte Energie hochfrequente mechanische Schwingungen, insbesondere Ultraschall, oder Wärmeenergie oder Mikrowellenstrahlung ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezufuhr oder der Energieentzug zur Verfestigung des Werkstoffs (6) vorzugsweise nach und/oder während des Schüttens oder Gießens vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (8) für die Fundamentierung (29,30) in den Untergrund (3) gebohrt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (8) etwa vertikal und/oder schräg in den Untergrund (3) gebohrt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Fundamentierung (29,30) wenigstens eine sich längs erstreckende Vertiefung in den Untergrund (3) gefräst oder gegraben wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest aus wenigstens einem Grundmaterial (16) und wenigstens einem Bindermaterial (20) bestehender Werkstoff (6) eingebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial (16) mit dem Bindermaterial (20) unmittelbar vor dem Schütten oder Gießen der Fundamentierung (29,30) und des Oberbaus (5), vorzugsweise in einem kontinuierlichen Prozess vor dem Schütten oder Gießen vermischt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial (16) und/oder das Bindermaterial (20) vor und/oder während des Vermischens insbesondere mit einem Kühlgas oder einer Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Stickstoff (NO2) oder Kohlendioxid (C02) oder Wasser oder Luft gekühlt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial (16) vorzugsweise Sand oder Kies oder dergleichen Schüttgut ist und insbesondere am Herstellungsort der Bodenflächen (2) gewonnen und anschließend mit dem oder den Bindermaterial (ien) (20) vermischt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial (16) insbesondere beim Planieren des Untergrunds (3) gewonnen wird und danach mit dem Bindermaterial (20) vermischt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindermaterial (20) vorzugsweise Bitumen oder Epoxydharz oder dergleichen klebefähiges Material ist, welches insbesondere in einem pulverförmigen Zustand verarbeitet wird.
19. Vorrichtung (1) mit einer Maschinenanordnung zum Erstellen eines Unterbaus (4) auf und/oder in einen Untergrund (3) sowie zur nachfolgenden Erstellung eines Oberbaus (5) aus einem gießund/oder schüttfähigem Werkstoff (6), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Bohr, Fräsoder Grabeinrichtung (7) zum Einbringen von Vertiefungen (8) in den Untergrund (3), eine Schütt oder Gießeinrichtung (9) zum Schütten oder Gießen des Werkstoffs (6) in die Vertiefungen (8) und über das zwischen Unterbau (4) und Oberbau (5) befindliche Planum (10) hinaus bis zur Oberseite (11) des Oberbaus (5) sowie eine Verfestigungseinrichtung (12) zum nachfolgenden Verfestigen und/oder Aushärten des Werkstoffs (6) in den Vertiefungen (8) und des Oberbaus (5) aufweist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energiezuführeinrichtung oder eine Energieentzugsein richtung zur Verfestigung und/oder Aushärtung des Werk stoffs vorgesehen ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Planiereinrichtung (14) zum Ebnen des Untergrunds (3) insbesondere vor dem Einbringen der Vertiefungen (8) vorgesehen ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdichtungseinrichtung zur Verfestigung des Untergrunds (3) insbesondere vor dem Einbringen der Vertiefungen (8) vorgesehen ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufnehmen eines Grundmaterials (16) und wenigstens eines Bindermaterials (20) jeweils ein Tank (17, 19) oder Silo oder dergleichen Behälter vorgesehen ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der oder die Tank (s) (19) für das oder die Bindermaterial (20) eine TankKühleinrichtung oder eine TankHeizeinrichtung aufweist/aufweisen.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Mischein richtung (23) zum Vermischen des Grundmaterials (16) mit wenigstens einem der Bindermaterialien (20) zur Herstellung des Werkstoffs (6) aufweist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenanordnung wenigstens ein Fahrzeug (13) aufweist, an oder auf welchem zumindest die Schüttoder Gießeinrichtung (9), die Mischeinrichtung (23) sowie der oder die Tanks (17, 19) für das Grundmaterial (16) und das Bindermaterial (20) angeordnet sind.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (23) eine MischerKühleinrichtung oder eine MischerHeizeinrichtung aufweist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abbaueinrichtung (15) zur Gewinnung des Grundmaterials (16) am Herstellungsort der Bodenflächen (2), insbesondere im Trassenbereich vorge sehen ist und dass die Abbaueinrichtung (15) insbesondere mit der Planiereinrichtung (14) zusammenwirkt.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttoder Gießeinrichtung (9) als Düse, insbesondere als Venturidüse ausgebildet ist, durch die das Grundmaterial (16) strömt und die wenigstens einen Mischeinlass für jeweils ein Bindermaterial (20) in einen Mischraum zur Vermischung mit dem Grundmaterial (16) aufweist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturidüse einen KühlmediumMischeinlass zur Zumischung eines Kühlmediums in den Mischraum aufweist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturidüse an ihrem Auslass eine insbesondere den Auslass am Umfang umfassende Energie zuführeinrichtung oder eine Energieentzugseinrichtung zum insbesondere kurzzeitigen Erhitzen oder Abkühlen des fertig gemischten Werkstoffs (6) aufweist.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturidüse einen Zusatzstoff Mischeinlass zur Zumischung eines Zusatzstoffes insbeson dere zur Förderung oder Beschleunigung der Energiezufuhr oder des Energieentzugs durch die Energiezuführoder entzugseinrichtung in den Mischraum aufweist.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bodenflächen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fahrbahnen, Plätzen und dergleichen Bodenflächen, wobei ein Unterbau auf und/oder in einen Untergrund als Fundamentierung eingebracht und ein Oberbau erstellt wird. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Derartige Verfahren sowie Vorrichtungen sind bereits bekannt.

Dabei wird insbesondere im Straßenbau zuerst der Untergrund vorbereitet, beispielsweise planiert und/oder verdichtet beziehungsweise verfestigt. Danach wird auf den Untergrund ein aus einer oder mehreren Schichten bestehender Unterbau aufgebracht, der als Drainage oder als Frostschutz oder als Stabilisierung dienen kann. Auf den Unterbau wird ein Oberbau aufgebracht, der ebenfalls aus einer oder mehreren Schichten bestehen kann. Je nach klimatischen Verhältnissen ist die Art und die Anzahl der Schichten des Unter-und Oberbaus unterschiedlich und auch die für die Schichten verwendeten Materialien variiert. Sehr gebräuchlich sind für die unteren Schichten Schüttgüter wie Kiese, Schotter und Sande.

Insbesondere die oberste Schicht des Oberbaus, die Deckschicht und gegebenenfalls auch darunterliegende Schichten sind oft aus Bitumenmischungen unterschiedlicher Qualität oder auch Beton.

Die bisher bekannten Verfahren eignen sich zur Schaffung insbesondere von Straßen unter gemäßigten klimatischen Bedingungen und bei einem festen und tragfähigen Untergrund.

Dabei sind die Verfahren vergleichsweise zeitaufwendig und kompliziert und die benötigten Vorrichtungen ebenso entsprechend aufwendig im Aufbau. Die neu erstellten Flächen müssen unmittelbar nach Fertigstellung noch weiter zusätzlich verfestigt, beispielsweise mit Hilfe von Walzen geglättet und verdichtet werden oder müssen selbstständig vergleichweise lange, beispielsweise mehrere Stunden oder Tage aushärten, wie dies bei Beton der Fall ist und sind aus diesem Grund nicht sofort benutzbar oder belastbar.

Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem der Aufbau von Unterbau und Oberbau vereinfacht und die Herstellungszeit verkürzt wird und gleichzeitig die Stabilität und langzeitige Haltbarkeit herkömmlicher Bodenflächen erreicht oder eine Verbesserung erzielt wird.

Zu Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung insbesondere vor, dass in den planierten Untergrund Vertiefungen für die Fundamentierung eingebracht werden und dass anschließend ein gieß-und/oder schüttbarer, verfestigbarer und/oder aushärt- barer Werkstoff in die Vertiefungen eingebracht und über das zwischen Unterbau und Oberbau befindliche Planum hinaus bis zur Oberseite des Oberbaus aufgefüllt wird und damit ein einstückiger, aus Unterbau und Oberbau bestehender Baukörper geschaffen wird. Dadurch kann der Unterbau und der darüber befindliche Oberbau in. einem einzigen Arbeitsgang und als einstückiger, in sich steifer Baukörper erstellt werden. Je nach verwendetem Werkstoff verfestigt sich der Werkstoff selbst oder härtet von selbst aus oder wird nach erfolgter Ausbringung verfestigt. Der einstückige Baukörper mit seiner in den Untergrund reichenden Fundamentierung und dem im Wesentlichen horizontalen Oberbau erreicht bei Kräften, die auf den Baukörper, insbesondere auf den Oberbau in vertikaler, schräger oder auch horizontaler Richtung wirken, durch seinen beispielsweise T-oder doppel-oder mehrfach-T-förmigen Querschnitt des Oberbaus mit der Fundamentierung eine hohe Stabilität und Steifigkeit. Vor allem bei Untergründen, die keine optimale Festigkeit aufweisen, wie beispielsweise Sandboden, kann eine aus vorzugsweise mehreren Fundament- Elementen bestehende Fundamentierung vorteilhaft sein.

Beim Einbringen des Werkstoffs in die Vertiefungen und darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die Werkstoff-Schicht mit im Querschnitt etwa gleicher Materialbeschaffenheit eingebracht wird. Der Werkstoff wird dabei in gleichbleibender Qualität in die Vertiefungen und auf den Untergrund geschüttet oder gegossen.

Bei speziellen Anforderungen insbesondere an die Oberfläche des Oberbaus kann dagegen vorteilhaft sein, wenn die Werkstoff- Schicht zumindest des Oberbaus, vorzugsweise des Ober-und Unterbaus, mit im Querschnitt, insbesondere in vertikaler Richtung, unterschiedlicher Materialbeschaffenheit eingebracht wird. Dabei kann beim Schütten oder Gießen des Werkstoffs beispielsweise das Mischungsverhältnis zwischen Grundmaterial und Bindermaterial variiert werden und/oder es können zeitlich gesteuert Zusätze zu dem Werkstoff hinzugegeben werden. So kann zum Beispiel der Werkstoff in den Vertiefungen eine andere Zusammensetzung haben als der Werkstoff des Oberbaus oder der Oberbau kann so geschüttet oder gegossen werden, dass vorzugsweise auf der Oberseite eine andere Qualität wie Rauhigkeit oder Färbung oder ähnliches erreicht wird.

Für die Herstellung eines aus Fundamentierung und Oberbau bestehenden, einstückigen Baukörpers ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest das Schütten oder Gießen der Fundamentierung und des plattenförmigen Oberbaus kontinuierlich und unmittelbar hintereinander erfolgt. Dadurch kann der Werkstoff in allen Teilen des Baukörpers gleichmäßig lange aushärten und/oder verfestigt werden. Insbesondere bei selbstaushärtenden Werkstoffen ist dies besonders vorteilhaft, weil es beim kontinuierlichen Schütten oder Gießen zu optimal miteinander verbundenen Bereichen im Baukörper kommt, was die Stabilität des Baukörpers verbessert.

Zweckmäßig ist es, wenn der Untergrund insbesondere vor dem Einbringen der Vertiefungen verdichtet und/oder verfestigt wird. Die in den Untergrund einzubringenden Vertiefungen weisen dadurch stabilere Wandungen auf, wodurch das Einbringen des Werkstoffs in die Vertiefungen, insbesondere in deren unteren Bereiche, wesentlich erleichtert ist.

Für eine besonders zeitsparende Herstellung des Baukörpers ist es vorteilhaft, wenn das Einbringen der Vertiefungen unmittelbar vor dem Schütten oder Gießen der Fundamentierung und des plattenförmigen Oberbaus, vorzugsweise in einem kontinuierlichen Prozess vor dem sich direkt anschließenden Schütten oder Gießen vorgenommen wird.

Für eine unkomplizierte Verfestigung des Baukörpers nach dem Schütten oder Gießen ist es zweckmäßig, wenn der Werkstoff für die Fundamentierung und den Oberbau vorzugsweise mit Hilfe von von außen zugeführter oder abgeführter Energie, insbesondere Wärmezufuhr oder Wärmeentzug, verfestigt wird oder wenn der Werkstoff für die Fundamentierung und den Oberbau insbesondere selbstabbindend ist. Beispielsweise kann der Werkstoff vorerwärmt ausgebracht werden und dann abkühlen und sich dabei verfestigen oder der Werkstoff wird erhitzt und dadurch verfestigt und/oder kühlt nach dem Erhitzen aus und verfestigt sich während der Abkühlung.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn die zugeführte Energie hochfrequente mechanische Schwingungen, insbesondere Ultraschall, oder Wärmeenergie oder Mikrowellenstrahlung ist.

Ultraschall oder auch Mikrowellenstrahlung kann leicht den gesamten Baukörper durchdringen und auch tieferliegenden Bereichen wie der Fundamentierung Energie zuführen.

Um den Werkstoff beim Schütten oder Gießen möglichst gut verarbeiten zu können, ist es zweckmäßig, wenn die Energiezufuhr oder der Energieentzug zur Verfestigung des Werkstoffs vorzugsweise nach und/oder während des Schüttens oder Gießens vorgenommen wird. Dadurch kann ein verfrühter Beginn der Verfestigung des Werkstoffs vermieden werden.

Insbesondere der Beginn der Verfestigung bereits während des Schüttens oder Gießens kann bei zweckmäßig gewählten Materialien für den Werkstoff dazu genutzt werden, dass der Herstellungsprozess der Bodenflächen besonders schnell erfolgt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Fundamentierung sieht vor, dass die Vertiefungen für die Fundamentierung in den Untergrund gebohrt werden und dass die Vertiefungen etwa vertikal und/oder schräg in den Untergrund gebohrt werden. Die damit erreichbaren zylindrisch geformten Fundament-Elemente können in unterschiedlichster Art und Weise und in verschiedener Anzahl je nach Beschaffenheit des Untergrunds und der späteren Belastungshöhe der Bodenfläche vorzugsweise in einem regelmäßigen Raster unter dem Oberbau angeordnet werden.

Auch die Tiefe und der Winkel der Bohrungen zur Vertikalen kann je nach Beschaffenheit des Untergrunds angepasst werden, wobei weiche oder nachgiebige Untergründe tiefere und/oder schräge Bohrungen und härtere Untergründe flachere Bohrungen gegebenenfalls ohne Abweichung von der Vertikalen erfordern.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Fundamentierung sieht vor, dass für die Fundamentierung wenigstens eine sich längs erstreckende Vertiefung in den Untergrund gefräst oder gegraben wird. Vor allem bei sehr lockeren Untergründen aus Sedimenten wie beispielsweise Sand oder feinem Kies, in denen das Bohren der Vertiefungen nur schwer oder gar nicht möglich ist, können die Vertiefungen in Form von Rillen, Furchen oder Gräben in den Untergrund eingebracht werden, wobei auch hier die Form und die Tiefe der Vertiefungen vom jeweiligen Untergrund und der geforderten Tragfähigkeit des Bauwerks abhängig ist.

Zweckmäßig ist es, wenn ein zumindest aus wenigstens einem Grundmaterial und wenigstens einem Bindermaterial bestehender Werkstoff eingebracht wird. Dabei kann das Grundmaterial einen vergleichsweisen hohen prozentualen Anteil am Werkstoff haben und mit vergleichsweise wenig Bindermaterial vermischt und dabei gebunden werden. Bei der Verfestigung kann dann das Bindermaterial beispielsweise durch Schmelzen oder Erstarren und/oder durch chemische Reaktionen die Partikel des Grundmaterials dauerhaft binden und einen langzeitig stabilen Werkstoff bilden. Ebenso ist eine von außen angeregte oder selbsttätig beim Vermischen beginnende chemische Reaktion des Grundmaterials mit dem Bindermaterial zur Aushärtung des Werkstoffs denkbar.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Grundmaterial mit dem Bindermaterial unmittelbar vor dem Schütten oder Gießen der Fundamentierung und des Oberbaus, vorzugsweise in einem kontinuierlichen Prozess vor dem Schütten oder Gießen vermischt wird. Durch das Vermischen unmittelbar vor dem Schütten oder Gießen wird immer nur so viel Werkstoff aus Grundmaterial und Bindermaterial hergestellt, wie gerade benötigt wird. Dies kann auch eine verfrühte mögliche chemische Reaktion oder andere Wechselwirkung des Grundmaterials mit dem Bindermaterial verhindern, welche erst beim Aushärten oder Verfestigen erwünscht ist.

Insbesondere bei Grund-und/oder Bindermaterialien, welche unterhalb der Umgebungstemperatur gelagert werden und sich nach dem Schütten oder Gießen auf Umgebungstemperatur erwärmen und dadurch abbinden oder verfestigt werden, ist es zweckmäßig, wenn das Grundmaterial und/oder das Bindermaterial vor und/oder während des Vermischens insbesondere mit einem Kühlgas oder einer Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Stickstoff (NO2) oder Kohlendioxid (CO2) oder Wasser oder Luft gekühlt wird. Dadurch wird die Erwärmung der Grund-und/oder Bindermaterialien verzögert, was die Verarbeitung der Materialien erleichtert.

Für eine kostengünstige Bereitstellung des Grundmaterials ist es besonders vorteilhaft, wenn das Grundmaterial vorzugsweise Sand oder Kies oder dergleichen Schüttgut ist und insbesondere am Herstellungsort der Bodenflächen gewonnen und anschließend mit dem oder den Bindermaterial (ien) vermischt wird und wenn das Grundmaterial insbesondere beim Planieren des Untergrunds gewonnen wird und danach mit dem Bindermaterial vermischt wird.

Dadurch wird einerseits ein Transport der Grundmaterialien und andererseits das Entstehen von Abraumprodukten beim Herstellen der Bodenflächen und deren Entsorgung oder kosten-und zeitintensive Verwertung weitestgehend vermieden. Gleichzeitig ist die Menge des benötigten und abzubauenden Grundmaterials leicht abschätzbar, sodass die Zwischenlagerung des Grundmaterials vermieden oder gering gehalten werden kann.

Für die Festigkeit und das schnelle Abbindung oder Verfestigung des Werkstoffs ist es zweckmäßig, wenn das Bindermaterial vorzugsweise Bitumen oder Epoxydharz oder dergleichen klebefähiges Material ist, welches insbesondere in einem pulverförmigen Zustand verarbeitet wird. Derartige Bindermaterialien sind kostengünstig verfügbar. Im pulverförmigen Zustand kann derartiges Bindermaterial leicht und homogen mit dem schütt-oder gießfähigen Grundmaterial vermischt werden sowie daran anschließend der entstandene Werkstoff beispielsweise durch insbesondere kurzzeitiges Erhitzen leicht verfestigt werden, wobei eine hohe langzeitige Festigkeit des Werkstoffs erreicht werden kann.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn eine Vorrichtung mit einer Maschinenanordnung zum Erstellen eines Unterbaus auf und/oder in einen Untergrund sowie zur nachfolgenden Erstellung eines Oberbaus aus einem gieß-und/oder schüttfähigem Werkstoff eine Bohr-, Fräs-oder Grabeinrichtung zum Einbringen von Vertiefungen in den Untergrund, eine Schütt-oder Gießeinrichtung zum Schütten oder Gießen des Werkstoffs in die Vertiefungen und über das zwischen Unterbau und Oberbau befindliche Planum hinaus bis zur Oberseite des Oberbaus sowie eine Verfestigungseinrichtung zum nachfolgenden Verfestigen und/oder Aushärten des Werkstoffs in den Vertiefungen und dem Oberbau aufweist. Mit einer solchen Vorrichtung können Bodenflächen vorzugsweise in einem kontinuierlichen Verfahren schnell und kostengünstig hergestellt werden, wobei zuerst in einen Untergrund Vertiefungen als Fundamentierung eingebracht werden, diese mit dem Werkstoff verfüllt und danach durch weiteres Auffüllen der Oberbau aus demselben Werkstoff geschüttet oder gegossen und der aus Fundamentierung und Oberbau bestehende Baukörper abschließend verfestigt wird.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn eine Energiezuführeinrichtung oder eine Energieentzugseinrichtung zur Verfestigung und/oder Aushärtung des Werkstoffs vorgesehen ist. Eine derartige Verfestigung oder Aushärtung durch Energiezufuhr oder Energieentzug kann schnell und ohne hohen konstruktiven Aufwand geschehen, wenn entweder der heiße oder warme Werkstoff durch zusätzliche Kühlung, zum Beispiel mit Hilfe eines aufgebrachten Kühlmediums abgekühlt oder ein kalter, kühler oder auch umgebungswarmer Werkstoff zum Zwecke der Verfestigung für eine bestimmte Zeit beispielsweise mit Hilfe einer Wärmestrahlungs- oder Mikrowellenstrahlungsquelle erhitzt wird.

Vor und/oder während der Verfestigung mit Hilfe von Energiezufuhr oder Energieentzug ist eine zusätzliche Verfestigung des ausgebrachten Werkstoffs mittels mechanischer Verdichtung, beispielsweise mit Hilfe von Walzen oder niederfrequenten mechanischen Schwingungen denkbar, um vor allem die Oberfläche der Bodenfläche zu glätten und zu ebnen.

Vorteilhaft ist es, wenn eine Planiereinrichtung zum Ebnen des Untergrunds insbesondere vor dem Einbringen der Vertiefungen vorgesehen ist. Eine solche Planiereinrichtung kann den Bereich des Untergrundes, in den die Vertiefungen eingebracht und der Oberbau aufgebracht werden soll, glätten, ebnen und gegebenenfalls für den Trassenverlauf oder für die Lage der Bodenfläche ungünstige Bodenprofile ausgleichen.

Für eine weitere Vorbereitung des Untergrundes ist es zweckmäßig, wenn eine Verdichtungseinrichtung zur Verfestigung des Untergrunds insbesondere vor dem Einbringen der Vertiefungen vorgesehen ist. Nach dem Planieren kann eine Verdichtung des Untergrunds durch Walzen und/oder Rütteln oder andere mechanische Mittel erfolgen, sodass ein späteres unkontrolliertes Setzen des Untergrunds durch die Belastungen des Baukörpers, beziehungsweise der Fundamentierung und des Oberbau vermieden wird. Durch eine sorgfältige Vorbereitung des Untergrundes kann die langzeitige Stabilität der Bodenfläche wesentlich erhöht werden.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine Abbaueinrichtung zur Gewinnung des Grundmaterials am Herstellungsort der Bodenflächen, insbesondere im Trassenbereich vorgesehen ist und wenn die Abbaueinrichtung insbesondere mit der Planier- einrichtung zusammenwirkt. Besteht der Untergrund der Bodenfläche aus einem Material, welches auch als Grundmaterial für den Werkstoff dienen kann, beispielsweise Sand oder Kies, ist es sehr vorteilhaft, wenn die von der Planiereinrichtung vom Untergrund gelockerten Materialien von der Abbaueinrichtung aufgenommen oder zu der Abbaueinrichtung gefördert werden und dort gegebenenfalls vor der Verwendung als Grundmaterial noch aufbereitet, beispielsweise gereinigt und/oder zerkleinert und/oder hinsichtlich der Schüttfähigkeit verbessert werden können.

Zweckmäßig ist es, wenn zum Aufnehmen eines Grundmaterials und wenigstens eines Bindermaterials jeweils ein Tank oder Silo oder dergleichen Behälter vorgesehen ist. Insbesondere für die kontinuierliche Herstellung der Bodenflächen ist eine Zwischenlagerung des Grundmaterials und des Bindermaterials zweckmäßig, um eventuelle Verzögerungen beim Antransport dieser Materialien zum Herstellungsort der Bodenflächen ausgleichen zu können. Denkbar ist ebenso, dass zusätzlich zu den Tanks für Grundmaterial und Bindermaterial auch ein Vorrats-Tank für den fertig gemischten Werkstoff vorgesehen ist.

Ist für die gute Verarbeitung eines der Materialien für den Werkstoff eine Temperatur nötig, die von der Umgebungs- temperatur abweicht, ist es vorteilhaft, wenn zumindest der oder die Tank (s) für das oder die Bindermaterial eine Tank- Kühleinrichtung oder eine Tank-Heizeinrichtung aufweist/auf- weisen. Insbesondere für das klebefähige Bindermaterial vor dem Vermischen mit dem Grundmaterial kann die Lagerung in einem gekühlten oder erhitzten Tank vorteilhaft sein, wenn dadurch die Mischbarkeit und/oder die Verarbeitung des Werkstoffs verbessert werden kann. Auch ein gegebenenfalls vorhandener Tank für den fertig gemischten Werkstoff kann vorteilhafter- weise so ausgebildet sein, dass der Tank für die Lagerung des Werkstoffs gekühlt oder erhitzt wird.

Zweckmäßig ist es, wenn die Vorrichtung eine Mischeinrichtung zum Vermischen des Grundmaterials mit wenigstens einem der Bindermaterial zur Herstellung des Werkstoffs aufweist. Dadurch kann der Werkstoff vorzugsweise am Herstellungsort der Bodenflächen und unmittelbar vor dem Schütten oder Gießen in der gerade benötigten Menge und mit dem gerade benötigten Mischungsverhältnis hergestellt werden. Der Mischvorgang kann dabei auch während des Schüttens oder Gießens ablaufen, wobei das Mischverhältnis während der Dauer des Schüttens oder Gießens variieren kann. Dadurch ist eine Erstellung beispielsweise der Fundamentierung mit anderen Eigenschaften im Vergleich zum Oberbau der Bodenfläche möglich.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Maschinenanordnung wenigstens ein Fahrzeug aufweist, an oder auf welchem zumindest die Schütt-oder Gießeinrichtung, die Mischeinrichtung sowie der oder die Tanks für das Grundmaterial und das Bindermaterial angeordnet sind. Ein solches Fahrzeug ist besonders gut für die kontinuierliche Herstellung von Bodenflächen geeignet, da es sich mit dem Trassenvorschub insbesondere bei der Herstellung von Straßen oder Fahrbahnen einfach mitbewegen kann. Die auf dem Fahrzeug befindlichen Tanks dienen als Zwischenspeicher für die Materialien für den Werkstoff, wobei die Tanks mit der Mischeinrichtung sowie die Mischeinrichtung mit der Schütt- oder Gießeinrichtung gekoppelt sein können, um eine kontinuierliche Bereitstellung von Werkstoff für die kontinuierliche Erstellung des Baukörpers erreichen zu können.

Insbesondere bei in den Tanks gekühlt oder erhitzt gelagerten Materialien ist es vorteilhaft, wenn die Mischeinrichtung eine Mischer-Kühleinrichtung oder eine Mischer-Heizeinrichtung aufweist. Dadurch kann die für die Verarbeitung der Materialien besonders günstige Temperatur auch während des Mischvorganges im Wesentlichen aufrecht erhalten werden, was für das dem Vermischen vorzugsweise nachfolgende Schütten oder Gießen des Werkstoffes vorteilhaft ist.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Schütt-oder Gießeinrichtung sieht vor, dass die Schütt-oder Gießeinrichtung als Düse, insbesondere als Venturidüse ausgebildet ist, durch die das Grundmaterial strömt und die wenigstens einen Mischeinlass für jeweils ein Bindermaterial in einen Mischraum zur Vermischung mit dem Grundmaterial aufweist.

Eine solche Schütt-oder Gießeinrichtung stellt damit eine Kombination aus Schütt-oder Gießeinrichtung und der Mischeinrichtung dar und verringert dadurch den konstruktiven Aufwand der Maschinenanordnung. Insbesondere auf einem Fahrzeug ist dadurch der Platzbedarf gegenüber einer Ausführung mit separater Schütt-oder Gießeinrichtung und Mischeinrichtung geringer. Die Vermischung von schütt-oder gießfähigen Materialien, die insbesondere pulverförmig und/oder flüssig sind, kann in dem Mischraum einer Venturidüse sehr effektiv, das heißt sehr schnell und gleichzeitig homogen erfolgen, sodass der entstehende Werkstoff in seinem Aufbau ebenfalls homogen ist. Die Fördergeschwindigkeit einer solchen Schütt- oder Gießeinrichtung kann je nach Durchmesser der Venturidüse und Beschaffenheit der Materialien vergleichsweise hoch sein.

Insbesondere bei in den Tanks gekühlt gelagerten Materialien ist es vorteilhaft, wenn die Venturidüse einen Kühlmedium- Mischeinlass zur Zumischung eines Kühlmediums in den Mischraum aufweist. Dadurch kann, wie bei einem Mischvorgang in anders ausgeführten Mischvorrichtungen, die bevorzugte Temperatur zur Verarbeitung des jeweiligen Materials so lange wie möglich, insbesondere bis zur Ausbringung des Werkstoffs durch die Schütt-oder Gießeinrichtung beibehalten werden.

Bei der Vermischung eines Grundmaterials und/oder eines Bindermaterials zu einem Werkstoff, welcher zur Verfestigung oder Aushärtung oder zur Beschleunigung der Verfestigung oder Aushärtung eine Energiezufuhr oder einen Energieentzug benötigt, ist es zweckmäßig, wenn die Venturidüse an ihrem Auslass eine insbesondere den Auslass am Umfang umfassende Energiezuführeinrichtung oder eine Energieentzugseinrichtung zum insbesondere kurzzeitigen Erhitzen oder Abkühlen des fertig gemischten Werkstoffs aufweist. Dadurch kann die Verfestigung bereits während des Ausbringens des Werkstoffs beginnen, was die Zeitdauer bis zum endgültigen Aushärten des Baukörpers noch weiter verkürzt.

Zur weiteren Beschleunigung der Verfestigung oder des Aushärtens des Werkstoffs ist es vorteilhaft, wenn die Venturidüse einen Zusatzstoff-Mischeinlass zur Zumischung eines Zusatzstoffes insbesondere zur Förderung oder Beschleunigung der Energiezufuhr oder des Energieentzugs durch die Energiezuführ-oder entzugseinrichtung in den Mischraum aufweist. Insbesondere zur Förderung der Energiezufuhr kann ein solcher Zusatzstoff beispielsweise eine leicht brennbare Flüssigkeit wie Spiritus oder Benzin in geringen Mengen und vorzugsweise als Nebel in den Mischraum eingeführt und mit dem Werkstoff vermischt werden, der sich dann am Auslass der Venturidüse bei äußerer Energiezufuhr durch die Energiezu- führeinrichtung entzündet und dadurch den Werkstoff kurzzeitig zusätzlich erhitzt.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung : Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung mit einer Maschinenanordnung zur Herstellung von Bodenflächen, Fig. 2 eine nicht maßstabsgerechte, perspektivische Ansicht eines Teils einer Bodenfläche mit säulenförmiger Fundamentierung sowie Fig. 3 eine nicht maßstabsgerechte, perspektivische Ansicht eines Teils einer Bodenfläche mit streifenförmiger Fundamentierung.

Eine Ausführungsform einer Maschinenanordnung einer im Ganzen mit 1 bezeichneten Vorrichtung dient zum Erstellen von Bodenflächen 2, wie zum Beispiel Straßen, Plätze, bestehend aus einem Unterbau 4 sowie einem Oberbau 5 einstückig aus einem gieß-und/oder schüttfähigen Werkstoff 6 (Fig. 1). Die Maschinenanordnung weist dafür eine Bohr-, Fräs-oder Grabeinrichtung 7 mit einem Bohr-, Fräs-oder Grabwerkzeug 7a zum Einbringen von Vertiefungen 8 in den Untergrund 3, eine Schütt-oder Gießeinrichtung 9 zum Schütten oder Gießen des Werkstoffs 6 in die Vertiefungen 8 und über das zwischen Unterbau 4 und Oberbau 5 befindliche Planum 10 hinaus bis zur Oberseite 11 des Oberbaus 5 sowie eine Verfestigungseinrichtung 12 zum nachfolgenden Verfestigen und/oder Aushärten des Werkstoffs 6 in den Vertiefungen 8 und des Oberbaus 5 auf.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Maschinenanordnung ein Fahrzeug 13 auf, an und auf welchem Bestandteile der Maschinenanordnung angeordnet und dadurch mit dem Fahrzeug 13 bewegbar sind. In Erstellungsrichtung der Bodenfläche 2 beziehungsweise in Fahrtrichtung (Pfeil Pf1) des Fahrzeugs 13 an dessen vorderem Ende ist eine Planierein- richtung 14 erkennbar, die den Untergrund 3 vor dem Einbringen der Vertiefungen 8 einebnet und glättet. In der gezeigten Ausgestaltung ist mit der Planiereinrichtung 14 eine beispielsweise als Saug-Gebläse ausgestaltete Abbaueinrichtung 15 kombiniert, welche die von der Planiereinrichtung 14 aufgelockerten und zusammengeschobenen Bestandteile des Untergrunds 3, welche als Grundmaterial 16 für den Werkstoff 6 dienen können, aufnimmt.

Von der Abbaueinrichtung 15 wird das Grundmaterial 16 beispielsweise mit Druckluft in einen als Zwischenspeicher dienenden Tank 17 gefördert, der mit der Abbaueinrichtung 15 mit Hilfe eines Förderrohres 18 verbunden ist. Auf dem Fahrzeug 13 ist ein weiterer Tank 19 für ein mit dem Grundmaterial 16 zu vermischendes Bindermaterial 20 vorgesehen, der ebenfalls als Zwischenspeicher dient. Muss einer der beiden Materialien 16 oder 20 bei einer bestimmten Temperatur gelagert werden, die höher oder tiefer als die Umgebungstemperatur ist, können der oder die Tanks 17 und/oder 19 eine nicht näher dargestellte Tank-Kühl-oder Tank-Heizeinrichtung aufweisen. Von den beiden Tanks 17 und 19 wird das Grundmaterial 16 und das Bindermaterial 20 über Zuführrohre 21 und 22 einer Mischeinrichtung 23 zugeführt, die beide Materialien 16 und 20 miteinander vermischt. Auch die Mischeinrichtung 23 kann je nach verwendeten Materialien 16 und 20 eine nicht näher dargestellte Mischer-Kühleinrichtung oder Mischer-Hsizein- richtung aufweisen, um die Mischbarkeit und weitere Verarbeit- barkeit der Materialien 16 und/oder 20 zu verbessern beziehungsweise zu erleichtern, wobei auch die Zuführrohre 21 und 22 entsprechend wärmeisoliert ausgeführt sein können.

Von der Mischeinrichtung 23 wird der aus Grundmaterial 16 und Bindermaterial 20 hergestellte Werkstoff 6 in einen dafür vorgesehenen, wiederum als Zwischenlager dienenden Tank 25 über ein Abführrohr 24 gefördert. Aus diesem Tank 25 gelangt der Werkstoff 6 über ein Werkstoff-Förderrohr 26 zur Schütt-oder Gießeinrichtung 9.

Vor dem Ausbringen des Werkstoffs 6 durch die Schütt-oder Gießeinrichtung 9 werden durch die im hinteren Bereich des Fahrzeugs 13 angeordnete Bohr-, Fräs-oder Grabeinrichtung 7 die Vertiefungen 8 in den Untergrund 3, insbesondere wi e hier gezeigt, gebohrt oder gefräst. Dabei können die Räder 31 des Fahrzeugs 13 beispielsweise als Walzen oder walzenähnlich ausgebildet sein, um den Untergrund 3 vor dem Bohren, Graben oder Fräsen mit Hilfe des Eigengewichts des Fahrzeugs 13 zu verdichten und zu verfestigen. Damit kann die Stabilität der beim Bohren, Graben oder Fräsen hergestellten Vertiefungen 8 und deren Wandungen erhöht werden, sodass ein Einbringen des Werkstoffs 6 in die Vertiefungen 8 erleichtert wird.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführung der Vertiefungen 8 ergeben die in Fig. 2 dargestellten runden oder eckigen säulenförmigen Fundament-Elemente 29. Dabei können die Vertiefungen 8 beziehungsweise die Fundament-Elemente 29 in einem Raster unter dem gesamten Oberbau 5 der Bodenfläche 2 verteilt sein, wobei die Anzahl der Reihen und Spalten sowie die Länge und Dicke des Querschnitts einer Vertiefung 8 beziehungsweise eines Fundament-Elements 29 von der Nachgiebigkeit und anderen Eigenschaften des vorhandenen Untergrunds 3 abhängig sind.

Beispielsweise bei schmaleren Fahrbahnen können zwei Reihen von Fundament-Elementen 29 längs der Fahrbahn ausreichen, wogegen bei sehr breiten Fahrbahnen oder großen Plätzen sehr viel mehr Reihen oder Spalten im Raster der Fundament-Elemente 29 nötig sind.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausgestaltung des Unterbaus 4 mit streifenförmigen Fundament-Elementen 30, welche vorzugsweise längs der Bodenfläche 2 verlaufen. Derartige Fundament-Elemente 30 werden in den Untergrund 3 mit Hilfe der Bohr-, Fräs-oder Grabeinrichtung 7 gefräst oder gegraben, wobei die Fundament- Elemente 30 entweder ohne Unterbrechung kontinuierlich im Längsverlauf der Bodenfläche 2 verlaufen oder abschnittweise mit Quer-Unterbrechungen aufweisen, die unterschiedlich groß beziehungsweise lang sein können. Wie bei den in Fig. 2 dargestellten säulenförmigen Fundament-Elementen 29 sind die Abmessungen der einzelnen Fundament-Elemente 30 vom jeweiligen Untergrund 3 abhängig, wobei eine Vergrößerung der Tiefe der Vertiefungen 8 und eine entsprechende Längenvergrößerung der Fundament-Elemente 29,30 die Stabilität der Bodenfläche 2 erhöhen.

Durch die Anordnung der Bohr-, Fräs-oder Grabeinrichtung 7 und der Schütt-oder Gießeinrichtung 9 an einem gemeinsamen Fahrzeug 13 wird kurz nach dem Einbringen der Vertiefungen 8 in den Untergrund 3 der Werkstoff 6 in die Vertiefungen 8 zur Erstellung der Fundamentierung beziehungsweise des Unterbaus 4 für die Bodenfläche 2 und darüber hinaus als den Oberbau 5 der Bodenfläche 2 bildende Schicht ausgebracht.

Die zur Verfestigung des Werkstoffs 6 vorgesehene Verfestigungseinrichtung 12 ist im hinteren Bereich des Fahrzeugs 13 angeordnet und als bewegbare und über den bereits als Bodenfläche 2 ausgebrachten Werkstoff 6 schwenkbare Einheit ausgebildet. Die Verfestigungseinrichtung 12 kann dabei je nach verwendeten Grund-und Bindermaterial 16 und 20 für den Werkstoffs 6 beispielsweise als Energiezuführeinrichtung oder Energieentzugseinrichtung ausgebildet sein. Fig. 1 zeigt eine Ausgestaltung als Energiezuführeinrichtung zur kurzzeitigen Erhitzung des Werkstoffs 6, welcher als Bindermaterial 20 Bitumen oder dergleichen thermoplastisches Material aufweist.

Die Verfestigungseinrichtung 12 weist dazu Wärmestrahler 27 auf, welche Wärme-und/oder Mikrowellenstrahlung kurzzeitig in den Baukörper der Bodenfläche 2 einstrahlen und das Bitumen dadurch kurzzeitig zum Schmelzen bringen, wodurch das flüssige Bitumen durch makroskopische und mikroskopische Kapillarwirkung zwischen die Partikel und in die Oberflächenstruktur der Partikel des Grundmaterials 16 dringt. Nach dem Erhitzen erstarrt das Bitumen wieder und verfestigt so den Werkstoff 6 durch makroskopische und mikroskopische Vernetzung zwischen den Partikeln des Grundmaterials 16.

Zum Schutz der Umgebung und zur Lenkung der Wärme-und/oder Mikrowellenstrahlung nach unten in Richtung der Bodenfläche 2 weist die schwenkbare Verfestigungseinrichtung 12 eine Abschirmung 28 auf. Die Abschirmung 28 kann während der Verfestigung des Werkstoffs 6 zur Vergrößerung der Schutzwirkung leicht auf die Bodenfläche 2 aufgesetzt werden und/oder dafür nicht näher dargestellte Rollen oder Gleiter zum Abstützen der Verfestigungseinrichtung 12 während des Verfestigens und der Fortbewegung des Fahrzeugs 13 aufweisen, die auf dem schon verfestigten Teil der Bodenfläche 2 rollen oder gleiten.