Geotextilvlies als Trennschicht für UBCOC

In Minnesota hat Shafer Contracting ungebundene Installationen durchgeführtBetonauflageüber Betonprojekten auf der Interstate 35, wobei Geotextilvlies als Trennschicht verwendet wurde.

Die Shafer-Besatzungen gehören zu einer wachsenden Zahl von Auftragnehmern und staatlichen DOTs, die sich für Geotextilvliese als Alternative zu Heißasphalt-Trennschichten für ungebundene Betonauflagen über Betonanwendungen (UBCOC) entscheiden.

In den letzten 11 Jahren haben diese Geotextil-Zwischenschichten gut funktioniert, um zu verhindern, dass Schichten aus neuem und altem Beton miteinander verbunden werden, wodurch reflektierende Risse im alten Beton den neuen Beton beschädigen könnten, sagt Branchenexperte Dale Harrington.

Viele Jahre lang verwendeten Bauunternehmer Asphalt als Zwischenschicht, um die neue Betonauflage zu trennen, zu entwässern und als Polsterschicht bereitzustellen, sagt er.

Nach Angaben des National Concrete Pavement Technology Center (CP Tech Center) an der Iowa State University, mit dem Harrington seit langem verbunden ist, verwenden viele Bundesstaaten mittlerweile routinemäßig Geotextil-Trennschichten, während andere über diese Praxis nachdenken.

Bisher wurden in den Vereinigten Staaten Geotextiltrennungen auf mehr als 10 Millionen Quadratmetern Betonauflagen eingesetzt.

Tatsächlich integrieren oder erwägen die meisten Projekte mit ungebundenen Betonauflagen mittlerweile Geotextilgewebe als Trennschicht, um reflektierende Risse zu verhindern, die Entwässerung zu verbessern und für Dämpfung zu sorgen, sagt Harrington.

Die Verwendung des durchlässigen Gewebes in Überzügen anstelle einer 2,5 cm dicken Asphaltschicht spart Bauunternehmern und staatlichen Behörden Zeit und Geld, sagen er und andere Experten. Es handelt sich um eine leicht zu erlernende Anwendung, und staatliche Straßenbaubehörden wie das Verkehrsministerium von Minnesota erforschen, wie sich der Einsatz dieser Stoffe optimieren lässt.

„Normalerweise kostet es etwa die Hälfte oder sogar weniger als eine Asphaltzwischenschicht. Es lässt sich relativ schnell verlegen und man muss für ein Betonprojekt keinen Asphaltunternehmer hinzuziehen“, sagt Harrington.

„Ein Stoff ist besser wasserabweisend als Asphalt“, fügt Harrington hinzu, Mitautor des Handbuchs „Guide to Concrete Overlays“. „Es ist ein Material, das Wasser ableitet.“

Minnesota hat Geotextilien für eine weitverbreitete Verwendung eingeführt. Laut Matt Zeller, Geschäftsführer der Concrete Paving Association of Minnesota, wurden im Bundesstaat seit 2010 mehr als 3 Millionen Quadratmeter Vliesstoff-Geotextilien in ungebundenen Betonauflagen verwendet.

Laut Zeller, einem ehemaligen MnDOT-Ingenieur, erfordert MnDOT, dass bei etwa 50 bis 75 Prozent der Projekte mit ungebundener Betonauflage – Beton auf Beton – Geotextilien verwendet werden. Er unterrichtet Auftragnehmer und hat Harrington und anderen Co-Autoren Input für einen neuen Leitfaden* gegeben, der vom CP Tech Center über die Verwendung von Geotextilien als Trennschicht veröffentlicht wurde.

„Es spart Zeit und damit auch Geld“, stimmt Blake Nelson, Technologieingenieur bei MnDOT, zu. „Es geht einfach viel schneller verloren als mit jedem anderen Mittel oder jeder anderen Methode. Mit diesen Stoffen kann man im Handumdrehen große Flächen abdecken.“

Die Stoffkosten sind nominal, wobei MnDOT Gebote sieht, die „ein paar Dollar bis ein paar Dollar pro Quadratmeter“ betragen, sagt er.

Während Geotextilgewebe normalerweise über eine gesamte Fahrbahn ausgerollt werden, hat MnDOT bei einigen ungebundenen Betonauflagen über Asphaltprojekten einen anderen Ansatz gewählt und festgelegt, dass die Teams Streifen mit einer Breite von nur 15 bis 18 Zoll unter Querfugen anbringen müssen.

Das war der Antrag von Shafer, einem Hauptauftragnehmer für zwei große Beton- und Brückenüberbauprojekte auf der I-35 nördlich der Twin Cities. Dabei handelt es sich um das laufende 60-Millionen-Dollar-Projekt Forest Lake und ein weiteres im Norden, das 24-Millionen-Dollar-Projekt „Snake River“ im Gebiet Pine City-Hinckley, sagt Greg Pelkey, Vizepräsident von Shafer.

Die Teams haben das Material unter Querfugen platziert. „Wenn das Wasser durch die Risse oder Fugen bis zum Untergrund fließt, wirkt das Geotextilgewebe wie ein Docht und leitet es an die Außenränder der Straße ab“, sagt Pelkey.

Der Stoff ragt über den Rand der Betondecke hinaus, erklärt er.

Der andere große Vorteil – die Verhinderung von reflektierenden Rissen – führte zu einer anderen Anwendung für die Shafer-Teams, die am sechs Meilen langen Projekt der I-35 in den Städten Lino Lakes, Columbus und Forest Lake arbeiteten.

Dieses 60-Millionen-Dollar-Projekt, das 2019 abgeschlossen werden soll, umfasst die Installation einer Betonauflage auf bestehendem Asphalt, der auf einer alten Betondecke lag, sowie drei neue Brücken.

„Als wir vor dem Einbau den Asphalt frästen, um die Querneigung auszugleichen“, sagt Pelkey, „sind wir letztendlich auf die darunter liegende Betondecke gestoßen.“

Die MnDOT-Ingenieure erkannten, dass sie, da der vorhandene Asphalt als Spannungsabbauschicht für einen Großteil der Fahrbahn diente, weniger Gewebe als Zwischenschicht und nur dort, wo es nötig war, für ihre Betonauflage anbringen konnten, sagt Pelkey.

Da diese Bereiche nicht groß waren, legten die Straßenbauarbeiter über die gesamte Länge und Breite der Stelle, an der sie den alten Beton freigelegt hatten, Geotextilvliese auf. Pelkey ​​stellt fest, dass dies einen doppelten Zweck für die Geotextilien darstellte.

„Es würde als Spannungsabbauschicht wirken, sodass die darunter liegenden Risse im Belag nicht durchscheinen“, sagt er. „Und es leitet auch das Wasser von den darunter liegenden Gehwegen ab.“

Anstatt das Geld dafür auszugeben, das Geotextilgewebe unter der gesamten Fahrbahn zu verlegen, installierten die Teams bei den restlichen Projekten laut Pelkey ​​die Geotextilbänder mit einer Breite von 15 bis 18 Zoll. Auch der Auftragnehmer PCi Roads aus St. Michael, Minnesota, war beteiligt.

Zwischen den Querkontraktionsfugen ist jedes Paneel auf der Fahrbahn in Längsrichtung 15 Fuß und quer zur Straße 12 bis 14 Fuß lang und fungiert als separate Paneele.

Die Teams installierten die Geotextilgewebe an den Querkontraktionspunkten unter den Dübelanordnungen.

Die Dübel tragen die Last auf der Fahrbahn von einem Element zum nächsten. Die Dübelstangenanordnungen oder Körbe wurden in den Querkontraktionsfugen auf der Oberseite des Textils platziert. „Der Korb verankert das Geotextil am darunter liegenden Pflaster und an der Oberfläche, sodass es sich nicht bewegt“, erklärt Pelkey.

Die Körbe sichern die Dübel – die kurzen Stahlstangen, die Platten verbinden, ohne die horizontale Fugenbewegung einzuschränken. Laut der Federal Highway Administration, die eng mit dem CP Tech Center zusammenarbeitet, kann dies dazu beitragen, Störungen oder „Stufen“ zu verhindern, die während der Lebensdauer eines Straßenbelags auftreten können.

Für Baustellen wird der Stoff typischerweise in schwarzen oder weißen Rollen geliefert, oft mit einer Breite von 12 oder 13 Fuß – der Breite der meisten Fahrspuren.

Wenn Sie eine zweispurige Autobahn mit zwei Fahrspuren auf jeder Seite des Mittelstreifens betrachten, könnte Ihre Gesamtbreite zwischen 24 und 27 Fuß liegen, sagt Zeller.

„Bei manchen Arbeiten kann es sein, dass Sie am Ende Rollen mit einer Breite von 8 Fuß haben, um eine Schulterlinie zu machen, und Rollen mit einer Breite von 12 oder 13 Fuß, um die Hauptlinie zu machen“, erklärt er.

Die Mitarbeiter von Shafer haben einen Industriekleber verwendet und bei einem anderen Auftrag auch eine heißgegossene Versiegelung auf großen Platten verwendet, was gut funktioniert, sagt Pelkey. „Wir könnten Lastwagen über das Geotextil fahren und Drehbewegungen darauf ausführen, aber das Gewebe würde dadurch überhaupt nicht bewegt.“

Beispielsweise fuhren Sammelwagen darüber, ebenso wie der damit verbundene Verkehr, aber der Kleber haftete gut, sagt Pelkey. Man könne den Stoff auch mit Nägeln und Unterlegscheiben am Boden befestigen, fügt er hinzu.

Manchmal entfalten Arbeiter die Rollen manuell, und einige Firmen entwickeln selbstgebaute Systeme für die Anwendung.

„Sie verwenden unterschiedliche Pflastermaschinen oder Verdichtungsmaschinen oder im Fall einer Mühle und einer Überbaumaschine die Fräsmaschinen dahinter“, sagt Nelson. „Es könnte jede Art von Maschine sein. Manche nutzen vielleicht einfach einen Frontlader, montieren ihn dort und können ihn auf diese Weise fahren und abrollen.“

Er hat gesehen, wie Bauunternehmer Eimer von ihren Ladern nahmen und eine Montagehalterung anbrachten, um Rollen anzuheben und auszufahren.

„Sie passen sich an die ihnen zur Verfügung stehende Ausrüstung an, das ist also von Auftragnehmer zu Auftragnehmer unterschiedlich“, sagt Nelson. „Sie werden einen Weg finden, es in ihre Maschinen einbauen und los geht’s.“

Welche weiteren Vorteile bietet der Einsatz von Geotextilien als Alternative zu einer Asphaltschicht auf der Baustelle?

„Das Schöne daran“, sagt Zeller, „ist, dass es sich bei vielen Betoneinbauunternehmen um einen Betrieb handelt, den sie intern durchführen. Wenn sie eine Asphalttrennschicht verwenden wollten, müssten sie einen anderen Auftragnehmer engagieren.“ um diese Arbeit zu machen.

Die Beauftragung eines anderen Auftragnehmers, einen Teil der Arbeit zu übernehmen, erhöhe die Komplexität, sagt er. „Am Ende kann es zu Konflikten zwischen Ausrüstung, Bedienern und Lastkraftwagen kommen. Wenn es sich dagegen um einen unternehmensinternen Vorgang handelt, führen sie diese mit ihren Teams durch.“

Darüber hinaus kann die Verwendung von Gewebe anstelle von Asphalt als Trennschicht die für eine Auflage erforderliche Höhe minimieren, was die Kosten in mehrfacher Hinsicht erhöhen kann, bemerkt Zeller.

Während Asphalt die Oberfläche um 1 bis 2 Zoll anheben kann, wird sie durch das Gewebe um etwa einen Viertel Zoll angehoben. Mit jedem Zoll, den die Fahrbahn anhebt, müssen auch die Seitenstreifen angepasst werden. Angrenzende Straßen müssen angepasst werden und es muss sichergestellt werden, dass genügend vertikaler Abstand für Brücken vorhanden ist – was laut Harrington und Zeller die Anwendungszeit und die Kosten erhöhen kann.

Zeller erläutert, wie die Anwendung einer Stoffzwischenschicht die Entwässerung verbessern kann:

„Bei vielen unserer Entwürfe wird der Designer einen Randabfluss – einen Grabenabfluss – direkt entlang der alten Kante des Betons unter dem neuen Beton anbringen und das Gewebe in den Abflussgraben verlegen. Wenn Wasser vorhanden ist Wenn Wasser zwischen die beiden Betonschichten gelangt, wird es direkt in den Abflussgraben und dann in die Gräben abfließen.

Wasser in Beton oder Asphalt dehnt sich aus, wenn es gefriert, und die meisten Gewebeinstallationen werden im Mittleren Westen durchgeführt, um diesem Problem entgegenzuwirken, sagt Zeller. Wenn eine Straße kalt wird, schrumpft sie und die Fugen oder Risse werden breiter, da die Asphalt- oder Betonplatten kürzer werden. Dies kann dazu führen, dass der Belag Risse bekommt und aufbricht.

In den Südstaaten kann es zu hitzebedingten Problemen mit dem Straßenbelag kommen, bei denen Stoffe Abhilfe schaffen könnten, sagt Zeller.

„Der Beton wird sich relativ zu einer hohen Temperatur bewegen, sodass er sich ein wenig ausdehnt und dennoch Entwässerungseigenschaften aufweist“, sagt er. „Sie haben vielleicht keine Frostprobleme, aber gesättigter Beton und gesättigter Asphalt können ein Problem sein, weil sie das Wasser aufsaugen und zu einem Problem werden können.“

Wie beginnen Sie also mit der Verwendung von Geotextilien in Ihrem Pflasterunternehmen?

„Ich würde sagen, wie bei allem Neuen: Fangen Sie klein an“, rät Zeller. „Fangen Sie an, lernen Sie und bitten Sie um Hilfe. Die Stoffhersteller sind wirklich gute Ressourcen.“

Besuchen Sie Konferenzen, schlägt er vor, beispielsweise die der American Concrete Paving Association, aber auch solche auf Landesebene, beispielsweise in Minnesota.

Und für Arbeiten, bei denen kontinuierlich bewehrter Beton mit Stahl verwendet wird, empfiehlt Zeller den Straßeneigentümern, dass Bauunternehmer „Gewebe als eine Art Gürtel und Aufhänger anbringen, um sicherzustellen, dass wir die beiden Schichten trennen – und der Beton als unabhängige Schicht arbeiten kann.“ ."