ВОДОПРОНИЦАЕМОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ГРУНТА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ГРУНТА
WATER PERMEABLE COATING FOR SOIL AND METHOD FOR PRODUCTION OF COATING FOR SOIL

Изобретение касается водопроницаемого покрытия для нанесения на строительный грунт, причем верхняя структура покрытия для грунта является соединением из уплотненных минеральных наполнителей и органических клеящих веществ. Далее, изобретение касается способа изготовления покрытия для грунта.
Укрепление поверхностей за счет нанесения покрытий на грунт для прокладки улиц, площадей, укрытие выпусков арматуры в зданиях, а также других поверхностей для прохода или проезда является давно известной техникой. Бетонные, асфальтовые или каменные покрытия и деревянные настилы привычны. Невыгодной для отвода поверхностных вод является незначительная или совсем отсутствующая водопроницаемость, поэтому часто речь идет об уплотнении швов между поверхностями, причем часто этот недостаток пытаются преодолеть за счет дорогостоящего в большинстве случаев дренажа.
Экологически нежелательное сопутствующее уплотнению швов между поверхностями явление - это увеличенная нагрузка на речные русла, которые превращаются при сильных или продолжительных ливнях или талой водой в бушующие водопады. Последствия катастрофические: все чаще происходят наводнения, общественные канализационные очистные сооружения перегружаются и выходят из строя, опускаются уровни грунтовых вод.
Следующие требования ставятся относительно строительно-технических качеств. Они касаются характеристик поведения при влажности, сопротивления против вредителей, шумотехнических характеристик, поведения против химических влияний и против огня. Долговечность грунта играет большую роль как самое важное требование, причем такие качества как прочность на сжатие, предел прочности на растяжение при изгибе, износостойкость против истирания, обкатки, толчка и удара, прочность при вдавливании представляют собой существенные строительно-технические параметры.
Для особых случаев применения, как например, строительство конно-спортивных площадок и стадионов оказались пригодными решетчатые плиты из пластмассы. Такие решетчатые плиты известны из документа DE 19720006 C2. Посредством хитроумной структуры выпуклостей и отверстий решетчатые плиты делают возможным, с одной стороны, укрепление поверхностей для прохода или проезда и, с другой стороны, благодаря их способности регулирования водопроницаемости уплотнения швов становятся ненужными.
Разложенные по поверхности решетчатые плиты укладываются непосредственно на строительный грунт, такой как гравий, трава, глина или гумус. Тем не менее, на строительный грунт может наноситься также песок или слой щебня, чтобы затем укладывать на этот слой решетчатые плиты. Слоем песка и соответственно щебня могут выравниваться неплоскостности грунта. В зависимости от использования спортивной площадки при необходимости происходит нанесение подпорного слоя толщиной несколько сантиметров. Подпорный слой, который вместе с решетчатыми плитами образует верхнюю структуру покрытия спортивной площадки, состоит для конно-спортивных площадок, как правило, из песчаной засыпки, из песчаной засыпки, снабженной добавочными материалами (древесные или пластмассовые обрезки) или исключительно из деревянных обрезков. В зависимости от требований и состава подпорного слоя он имеет толщину от 8 до 15 см, измеренную от верхней плиты решетчатых плит.
Однако сравнительно высокие стоимости решетчатых плит при размещении на больших площадях, а также их неплоская структура являются невыгодными.
Покрытия с равномерной и оптически приятной верхней поверхностной структурой известны из документа DE 19733588 A1. Это водопроницаемое покрытие производится из минеральных наполнителей и органических клеящих веществ. Смесь раскладывается в еще не затвердевшем и деформируемом состоянии. Как клеящее вещество принимаются в расчет в большинстве случаев органические клеящие вещества, которые смешиваются вместе с минеральными наполнителями в партию загрузки и используются еще до затвердевания.
Недостатком в таких покрытиях из композитных минеральных наполнителей является отсутствие связывания со строительным грунтом, что ухудшает механические характеристики как раз при переменном замораживании и оттаивании внешних грунтов. Из этого может следовать химическая, физическая и биологическая коррозия стройматериала, выветривание, разрушение лежащего внизу основания.
Поэтому официальные подрядно-строительные фирмы нуждаются в таких покрытиях грунта, которые не запечатывают поверхности наглухо и позволяют рентабельно покрывать большие площади, которые без проблем справляются с высокими механическими нагрузками, вызванными, например, транспортными средствами.
В связи с этими обстоятельствами задачей изобретения является предложить соответствующего вида водопроницаемое покрытие для грунта, которое экономично также при комплексных приданиях формы по сравнению с известными покрытиями для грунта и решетчатыми системами. Относительно допустимой механической нагрузки покрытие грунта не должно вызывать никаких ограничений в использовании снабженных покрытием площадей. Кроме того, необходимо предложить способ изготовления покрытия для грунта, который обеспечивает возможность простой и рентабельной укладки покрытия.
schotter
Согласно изобретению поставленная задача относительно покрытия для грунта решается признаками пункта 1 формулы изобретения. Согласно этому покрытие для грунта содержит многослойную композицию с верхней структурой и основанием, причем основание содержит, по меньшей мере, со стороны строительного грунта слой из песка, а со стороны верхней структуры - слой из щебня. Средняя величина k нижних зерен в щебне составляет 5 мм или больше.
На практике было выяснено, что сопротивление усталости и допустимая нагрузка покрытия для грунта, состоящего лишь из решетчатых систем или композитных минеральных наполнителей, ограничены. За счет соответствующей изобретению структуры покрытия для грунта из верхней структуры и основания положительные качества в отношении водопроницаемости верхней структуры из композитных минеральных наполнителей могут универсально подгоняться под строительный грунт. Сыпучий материал основания делает возможным равномерное распределение нагрузки в том числе на лежащий ниже строительный грунт, так что также точечные давящие нагрузки, которые воздействуют на верхнюю структуру через песчаный слой со стороны строительного грунта, распределяются по обширной поверхности и отводятся в строительный грунт и, таким образом, отчетливо улучшается статическая и динамическая допустимая нагрузка на верхнюю структуру по сравнению с известными решениями.
Дальнейшему улучшению способствует основание в его водопроницаемом переходе к верхней структуре относительно способности водного регулирования. Даже при критическом строительном грунте с высоким содержанием глины основание могло бы дополнять способность верхней структуры накапливать воду. Таким образом, поверхностные воды сквозь верхнюю структуру принимаются основанием и распределяются по горизонтали. Таким образом, чрезмерные количества воды могут в короткий срок приниматься и временно накапливаться до тех пор, пока строительный грунт или дополнительное дренажное оборудование не отведут воду. Эта способность к дренажу обусловлена высоким процентом пустот, так что беспроблемная стабилизация грунта возможна даже на водозащитных территориях. Этот процент пустот, а также различные размеры частиц горной породы и сорта материала ведут к замечательному поглощению звука.
0
Эксперименты показали, что соответствующее изобретению покрытие для грунта может демонстрировать замечательные коэффициенты водопоглощения. В полевых исследованиях, опираясь на Германский промышленный стандарт 18 035-6, разделы 5.1.6.3 и 5.1.6.2, устанавливались коэффициенты поглощения воды покрытием для грунта и сравнивались со значениями обычной водопроницаемой структуры спортивной площадки. При этом требования Германского промышленного стандарта 18 035-6 многократно перевыполнялись. Так, проба с толщиной d слоя верхней структуры 47 мм давала коэффициент поглощения воды k*=0,51 см/с. Требование согласно Германскому промышленному стандарту 18 035-6, таблица 3, составляет > 0,01 см/с.
Schotter
s
Дополнительное благоприятное влияние на коэффициент поглощения воды и способность регулирования воды в грунте оказывает размер зерен или частиц щебня в основании. Он обуславливает замечательные значения при среднем размере зерен или частиц в нижнем зерне 5 мм или больше. Измеренные средние размеры k зерен или частиц щебня лежат в диапазонах от 5 до 16 мм, от 16 до 22 мм или от 16 до 32 мм. Т.е. слой щебня состоит из щебня с разными размерами зерен или частиц, причем нижнее зерно слоя щебня лежит в одной из упомянутых областей. Средняя толщина d уплотненного слоя щебня составляет предпочтительно 400-500 мм.
Размер зерен материалов наполнителя тоже имеет существенное влияние на скорость впитывания покрытия для грунта. Особенно предпочтительны материалы наполнителя, величина зерен которых лежит между 1 и 7 мм. Как упомянуто выше, соответствующая изобретению композиция слоев покрытия грунта оказывает благоприятное влияние на механические коэффициенты запаса прочности, так что для величины зерна возможны значения даже более чем 5 мм без возникновения существенно повышенной опасности поломки. С таким диаметром зерен скорость впитывания может повышаться дальше. Кроме того, падение скорости впитывания из-за накопления минеральных и органических мелких фракций со временем остается при этих значениях незначительным.
Открыто-пористая структура верхнего строения покрытия ведет к высоким коэффициентам трения на поверхности, так что покрытие для грунта подходит как предохраняющее от скольжения покрытие для проезжих частей, тротуаров, лестниц и помещений для презентаций и при этом уменьшает опасность несчастного случая.
Благоприятные толщины слоя верхнего строения покрытия относительно предельно допустимой давящей нагрузки и хорошей водопроницаемости лежат между 30 и 60 мм, конечно, также возможны и меньшие значения, причем тогда должны делаться вычеты относительно предельно допустимой давящей нагрузки. Более значительные толщины слоя для верхнего строения покрытия приводят для предельно допустимой нагрузки лишь к незначительным улучшениям и повышают издержки на покрытие для грунта. Вместе с тем, в большинстве случаев применения оптимум лежит в вышеназванной области.
В основном фракционный состав определяется согласно Германскому промышленному стандарту 66 145. Параметр n составляет по меньшей мере 9 и устанавливается с отбрасыванием 1% для верхнего и нижнего зерна.
В случае клеящего вещества речь идет предпочтительно о двухкомпонентном полиуретановом клеящем веществе. Также применима двухкомпонентная эпоксидная смола или однокомпонентное полиуретановое клеящее вещество. Клеящие вещества из двухкомпонентной эпоксидной смолы предлагаются, например, фирмой Koch Marmorit при торговом обозначении Kryorit.
Существенное преимущество при применении клеящего вещества из двухкомпонентной эпоксидной смолы видится в ее удовлетворяющем экологическим требованиям качестве. Соответствующее изобретению покрытие для грунта не имеет, например, никакого токсичного действия на плесневые грибки и считается как трудно разрушаемое микробами. Все же вымываемые из покрытия грунта субстанции могут хорошо разрушаться, как показали испытания материала. Как доказывают промывочные эксперименты, между поверхностными водами и материалом покрытия нет никакого химического взаимодействия, так что поверхностные воды, которые стекают через покрытие, могут, не подвергаясь обработке, спускаться в канализацию и соответственно без сомнений могут проникать в грунтовую воду. Наконец, соответствующее изобретению покрытие для грунта может утилизироваться после его фазы использования в установке для промывки почвы или установке для промывки щебня без отрицательных воздействий на окружающую среду. Альтернативно, после измельчения также возможно вторичное использование в виде гранулята.
При использовании клеящего вещества различаются два метода. Если должны стабилизироваться имеющиеся как каменная мелочь или песок составные части верхнего строения покрытия и соответственно основания, то они предпочтительно смешиваются на месте с ранее гомогенизированным связующим и выгружаются. При стабилизации щебня или другого более грубого гранулята эпоксидная смола и соответственно полиуретан и отвердитель смешиваются также на месте и разбрызгиваются в жидкой форме на поверхность щебня. Связующее средство течет в глубину и при этом склеивает между собой отдельные зерна щебня и соответственно гранулята.
Упомянутые клеящие вещества в силу высокой клеящей способности делают возможными соединения каких-либо сыпучих материалов с очень хорошим сцеплением в адгезивной и капиллярной сфере действия. Это дополнительно повышает упомянутую предельно допустимую давящую статическую и динамическую нагрузку на покрытие для грунта. Особенно эффективно для высокой предельно допустимой нагрузки склеивание смежных слоев верхнего строения покрытия и основания, так что по покрытию грунта также могут проезжать транспортные средства.
Очень часто желательно окрашивание грунта для оптически привлекательного оформления площадей. За счет применения окрашенного кварцевого песка или естественных камней в качестве наполнителя могут выбираться более чем 200 цветных вариаций, так что практически не установлены никакие границы для красочного оформления покрытия грунта. Кстати, архитекторы умеют с успехом использовать эти цветовые эффекты.
Наряду с важным для пригодности в качестве покрытия для грунта проезжей части статическим и динамическим показателем прочности соответствующее изобретению покрытие грунта благодаря высокому проценту пустот обладает также значительно лучшим поглощением шума от транспортных средств чем, например, асфальт. Особенно благоприятные значения получаются при проценте пустот, по меньшей мере, 45% в верхнем строении покрытия.
Дальнейшие предпочтительные формы выполнения изобретения в отношении покрытия для грунта получаются из признаков пунктов 11-14 формулы изобретения.
Согласно изобретению поставленная задача относительно способа изготовления покрытия для грунта решается согласно признаку 15 формулы изобретения. В соответствии с этим пунктом, изготовление происходит согласно следующим этапам способа:
- нанесение еще деформируемой смеси из клеящего вещества и песка на строительный грунт,
- уплотнение смеси песка и клеящего вещества,
- нанесение еще деформируемой смеси из клеящего вещества и щебня на слой песка,
- нанесение верхнего слоя из еще деформируемой смеси из наполнителей и клеящего вещества на нанесенный последним слой,
- уплотнение еще деформируемой смеси и
- отверждение.
Интенсивное склеивание слоев друг с другом получается, если непосредственно после уплотнения первого слоя наносится следующий слой, прежде чем затвердевает лежащий ниже слой. Это требует непрерывного нанесения и уплотнения слоя за слоем.
Следующие предпочтительные формы выполнения изобретения в отношении способа изготовления покрытия для грунта получаются из признаков пунктов 16-20 формулы изобретения.
Предпочтительные формы выполнения изобретения разъясняются в дальнейшем со ссылками на приложенные чертежи. Они показывают:
фиг.1 - схематический поперечный разрез нанесенного на строительный грунт покрытия для грунта с двухслойным основанием,
фиг.2 - схематический поперечный разрез нанесенного на строительный грунт покрытия для грунта с трехслойным основанием.
Фиг.1 наглядно показывает в поперечном разрезе соответствующую изобретению многослойную структуру покрытия 1 для грунта. Она в данном примере изготовления содержит три слоя, самый нижний из которых, - основание 2, наносится на строительный грунт 3. Прежде чем может наноситься основание 2, строительный грунт 3 нужно сначала подготовить. Он вынимается до морозостойкой глубины от 40 до 60 см. Эта глубина выемки обеспечивает защиту соединения между фундаментом 2 и строительным грунтом 3 от эрозивных воздействий переменного замораживания и оттаивания.
sand
Собственно основание 2 состоит из расположенного со стороны строительного грунта слоя из песка, так называемого песчаного слоя 4 и лежащего на нем слоя 5 щебня. Для этого первоначально смешивается одна партия загрузки из клеящего вещества и песка, которые смешиваются друг с другом. В случае клеящего вещества речь идет о двухкомпонентном полиуретановом клеящем веществе. Также применима двухкомпонентная эпоксидная смола или однокомпонентное полиуретановое клеящее вещество. После смешивания загрузочной партии смесь нужно сразу использовать, пока она еще деформируема и не затвердела. Это происходит посредством как можно более равномерного, ровного нанесения песчаного слоя 4 на строительный грунт 3. Толщина d уплотненного песчаного слоя 4 составляет, по меньшей мере, 20 мм.
Schotter
s
После уплотнения и уже начинающегося отверждения песчаного слоя 4 наносится слой 5 щебня. Средний размер k зерен щебня лежит при данной форме выполнения в диапазоне от 5 до 16 мм, причем средняя величина нижнего зерна составляет 5 мм. При таком узком диапазоне размеров зерен получают равномерные качества. Также здесь щебень смешивается с клеящим веществом, чтобы затем наносить смесь как можно более равномерно на песчаный слой 4. Затем слой 5 щебня уплотняется механическим вибратором. Слой 5 щебня после этого имеет среднюю толщину d слоя примерно 500 мм.
2
В заключение следует сооружение видимой в готовом состоянии открыто-пористой верхней структуры 6. Сначала на несущий верхнюю структуру 6 слой 5 щебня разбрызгивается клеящее вещество в количестве 150 г/смдля обеспечения более прочного соединения между верхней структурой 6 и основанием 2. Глубина проникновения клеящего вещества составляет примерно 150 мм. Прежде чем затвердевает клеящее вещество, наносится слой из минеральных наполнителей.
Также здесь речь идет о смешанной с клеящим веществом смеси минеральных наполнителей, которая наносится в еще деформируемом состоянии. В качестве материалов наполнителей предлагается выбор из кварцита, гранита, базальта и кварца, при описанном примере выполнения находит применение окрашенный гранит. Средняя величина гранитного зерна лежит в диапазоне между 2 и 5 мм. Фракционный состав определяется согласно Германскому промышленному стандарту 66 145 при параметре по меньшей мере 9 с отбрасыванием 1% верхнего и нижнего зерна.
2
o
После нанесения смеси она уплотняется валком и разглаживается разравнивателем. Уплотнение происходит предпочтительно с нажимным усилием от 10 до 50 Н/см. Верхняя структура после уплотнения имеет толщину d слоя от 50 мм. После уплотнения происходит отверждение верхней структуры. Затем покрытие для грунта может нагружаться.
В принципе перед нанесением слоя на лежащий ниже слой не требуется, чтобы нижележащий слой затвердел. Более того, нанесение на еще не затвердевший слой ведет к лучшему соединению слоев между собой.
На фиг.2 показана альтернативная форма изготовления соответствующего изобретению покрытия 1 для грунта, которое за счет дополнительного песчаного слоя 4' выдерживает более высокие нагрузки. Дополнительный песчаный слой 4' нанесен на слой 5 щебня и может стабилизироваться, также как песчаный слой 4 со стороны строительного грунта, с помощью клеящего вещества. Для лучшего сцепления слой 5 щебня перед нанесением песчаного слоя 4' покрывается клеящим веществом. После уплотнения происходит сооружение верхней структуры 6, как это описано для варианта изготовления согласно фиг.1. Перечень основных обозначений
1 покрытие грунта
2 основание
3 строительный грунт
4, 4' песчаный слой
5 слой щебня
6 верхняя структура