Grundlagen des Kaltfräsens DAV-Vortragsreihe Herbst 2017 · Verband Europäischer...

Verband Europäischer Straßenfräsunternehmungen e.V.

Association of European Road Milling Enterprises

Grundlagen des Kaltfräsens DAV-Vortragsreihe Herbst 2017

1. Vorstellung VESF

2. Wie funktionieren Kaltfräsen?

3. Was bedeutet „gut und richtig fräsen“?

1. Frästiefe

2. Herstellung von Texturen

3. Ebenheit

4. Granulometrie des Fräsguts

5. Beispiele aus Ausschreibungen

… und was Kaltfräsen noch so alles können

Inhalt

Nov / Dez 2017 DAV-Seminare Herbst 2017 2/39

• Gegründet 1981 als VDSF (Verband Deutscher Straßenfräsunternehmungen)

• Seit 2002: Verband Europäischer Straßenfräsunternehmungen

• Aktuelle Mitgliederstruktur 2017

63 % Fräsdienstleister

20 % Maschinenhersteller

17 % Hersteller von Verschleißteilen

• Heute Mitglieder aus 10 europäischen Staaten: Deutschland, Schweiz, Niederlande, Belgien, Luxemburg, Frankreich, Norwegen, Großbritannien, Österreich, Italien

• 2 Mitgliederversammlungen im Jahr an wechselnden Standorten in Europa

1. Vorstellung VESF Verbandsstruktur


1. Vorstellung VESF Mitglieder


Kleinfräsen: Hecklader Fräsbreite ≤ 1,00 m

2. Funktionsweise der Kaltfräsen Maschinentypen

Nov / Dez 2017 DAV-Seminare Herbst 2017

Kompaktfräsen: Frontlader Fräsbreite 1,00 m - 1,30 m

Großfräsen: Frontlader Fräsbreite ≥ 1,50 m

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2. Funktionsweise der Kaltfräsen Maschinentyp beeinflusst Arbeitsprozess


Kompaktfräsen: Fräswalze am Heck

Großfräsen: Fräswalze in Maschinenmitte

Kleinfräsen: Fräswalze am Heck

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Kleinfräsen = Hecklader mit Fräsbreite ≤ 1,00 m, max. Frästiefe 60 - 300 mm

2. Funktionsweise der Kaltfräsen Kleinfräsen


Ladeband seitlich schwenkbar

Fräswalze rotiert im Gegenlauf schwenkbares Stützrad

Abstreifschild

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Großfräsen = Frontlader mit Fräsbreite > 1,50 m, max. Frästiefe 300 - 350 mm

Abstreifschild

Kettenlaufwerk für gute Traktion

Frästiefeneinstellung über Hubsäulen

Ladesystem ermöglicht flexible Beschickung

2. Funktionsweise der Kaltfräsen Großfräsen


Staubabsaugung

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Standard-Fräswalze mit Schnittlinienabstand LA 15

2. Funktionsweise der Kaltfräsen Fräswalze


Minimeißel Standardmeißel

Unterschiedliche Fräsmeißel für unterschiedliche Anwendungen

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3. Richtig fräsen Was heißt das eigentlich?


Kriterium: Frästiefe 1. Stufenlose Einstellung der Frästiefe möglich 2. Je nach Maschinentyp bis zu 35 cm in einem Übergang möglich 3. Lagenweises Fräsen einfach realisierbar

(Vorgabe vom AG erforderlich)

Kriterium: Textur (Struktur / Rautiefe) der Oberfläche 1. Unterschiedliche Texturen möglich 2. Werden beeinflusst durch Materialbeschaffenheit,

Fräswalze (Linienabstand) und Schnittgeschwindigkeit

Kriterium: Ebenheit 1. Erzielbare Ebenheit hängt ab von Referenz und eingesetzter

Nivellierungstechnik

„Richtig“ hängt ab von den Anforderungen!

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Kopierfräsen

1. Frästiefeneinstellung durch Absenken der Hubsäulen

2. Bestehende Oberfläche = Referenz

3. Frästiefe = Höhe des abgetragenen Belags relativ zu einer Referenzfläche

4. Standardfräswalze hat Linienabstand ca. 15 mm

Standardvorgehensweise: Kopierfräsen mit LA15


Absenken

Anfahrt

Vorhandenes Profil wird kopiert

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• Sensoren ermitteln die Lage der Referenzfläche

• Verschiedene Systeme kombinierbar:

1. Physikalische Referenz:

- Seilzugsensor (mechanisch am Kantenschutz, ältere Maschinen)

- Hydraulikzylindersensor (Hubzylinder am Kantenschutz, moderne Maschinen)

- Ultraschallsensor

- Sonic Ski-Sensor

- Querneigungssensor

2. Virtuelle Referenzen

- Lasersensor

- 3D-Sensor

Frästiefeneinstellung


Seilzugsensor bzw. Hydrauliksensor am Kantenschutz

Ultraschallsensor Sonic Ski-Sensor

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Standardfräsen = Kopierfräsen ist geeignet, wenn

1. der Asphalt verschlissen, aber das Profil in Ordnung ist und

2. geeignete Referenzen verfügbar sind (z. B. vorhandener Belag oder Bordstein)

Standardfräsen = Kopierfräsen ist ungeeignet zum

1. Ausgleich von Unebenheiten

2. Ausgleich von ungenügendem Wasserabfluss

Standardfräsen mit LA15 ist ungeeignet zum

1. Verbessern der Griffigkeit

2. Schaffen einer Grundlage für Dünnschichteinbau

3. Herstellen einer dauerhaft befahrbaren Fläche

Verschiedene Problemstellungen


Multiplex-Fräsen - Abtasten einer Referenz mit 3, 6 oder mehr Sensoren pro Maschinenseite

Unebenheiten reduzieren mit Multiplex-Fräsen


- Kombination verschiedener Sensoren möglich - Automatik berechnet Mittelwert und regelt Frästiefe entsprechend

Wozu eignet sich Multiplex-Fräsen? - Reduzierung von Unebenheiten

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Beispiel: Einsatz zum Ausgleich von uneben eingebautem Gussasphalt

Unebenheiten reduzieren mit Multiplex-Fräsen


Achtung: Bei mehreren parallel verlaufenden Bahnen oft nicht genau genug!

Wasserabfluss ungenügend


Neigungssensor

Sensor für Höhenlage der Referenz

Ungenügender Wasserabfluss ist oft auf zu geringe Querneigung zurückzuführen.

Querneigungssensor kann bei Profilkorrektur unterstützen.

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- Erstellen eines digitalen Geländemodells durch Bauherr / Bauunternehmung

- Definition der neuen Lage / des neuen Profils der Fahrbahn durch Bauherrn

- Übertragen der Soll-Daten in die Maschinensteuerung

- Ermittlen der Position der Fräse über GPS- bzw. GNSS-Systeme oder Totalstation (verschiedene Lösungen auf dem Markt)

Maschine steuert Höhenlage entsprechend der Position im Raum

Profil ungenügend > Profilkorrektur mit 3D-Fräsen


Folgende Faktoren beeinflussen die Textur der Oberfläche:

• Linienabstand (LA) der Fräswerkzeuge

• Maschinenvorschub in Verbindung mit Walzendrehzahl (= Schnittgeschwindigkeit des Werkzeugs)

• Beschaffenheit des auszubauenden Asphalts

• Temperatur des Asphalts

Textur (Oberflächengestalt) der Fräsfläche


LA 3, niedrige Schnittgeschwindigkeit

LA 15, mittlere Schnittgeschwindigkeit

Negativbeispiel: LA 8, Feinfräsen einer Tragschicht Durch Abplatzungen keine Frässtruktur erkennbar

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Wichtigste Parameter:

• Fräsbreite, gängige Breiten: 0,35 m – 2,20 m

• Schnittlinienabstand (LA)

Einflussfaktoren auf die Textur Fräswalze


LA 15 LA 8

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Einflussfaktoren auf die Textur Fräswalze


Schruppfräsen Standardfräsen Feinfräsen Mikrofeinfräsen

Linienabstand

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Einflussfaktoren auf die Textur Schnittgeschwindigkeit

DAV-Seminare Herbst 2017

Fräsmeißel greifen punktuell in den Asphalt ein. Mit Vorschub und Walzendrehzahl verändert sich die Distanz zwischen den Eintauchstellen.

Schnittlinien

Schnittgeschwindigkeit: 01: schnell, 02: mittel, 03: langsam

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Einflussfaktoren auf die Textur Schnittgeschwindigkeit


Maschinengeschwindigkeit hat wesentlichen Einfluss auf die Textur

Vorschub langsam Vorschub mittel Vorschub schnell

Fräsbilder bei gleicher Fräswalze aber verschiedenen Fräsgeschwindigkeiten

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Ebenheit = Übereinstimmung der Lage der Oberfläche mit einer idealen Gerade in beliebiger Raumrichtung

• Längsebenheit

• Querebenheit

Einflussfaktoren:

• Art und Qualität der Referenz -> Auswirkung auf Längs- und Querebenheit

• Nivellierungstechnik -> Auswirkung auf Längs- und Querebenheit

• Fräsbreite -> Auswirkung auf Querebenheit

Ebenheit herstellen


Referenz ist „A und O“ für Ebenheit und Höhenlage

Geeignete Vorgabe als Grundlage erforderlich

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Gut und richtig fräsen > Wahl der passenden Technik


Geeignete Frästechnik für die jeweilige Aufgabe wählen, z. B.:

Problem Lösung

Kurzwellige Unebenheiten Nivellierung Multiplex-System (passende Referenz vorausgesetzt)

Unebenheiten parallel zur Fahrtrichtung (Spurrinnen)

Ohne Neuaufbau: Mikrofeinfräsen & Multiplex Mit Neuaufbau: Abtrag mit Standard- oder Feinfräswalze

Nivellierung

Textur

Fahrbahnprofil ungeeignet

Griffigkeit ungenügend

Profil durch 3D-Fräsen verändern

Aufrauen der Oberfläche durch Mikrofeinfräsen

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1. Die Stückgröße des Fräsgutes beschreibt die Größe der beim Fräsprozess gelösten Bruchstücke.

2. Sie ist NICHT identisch mit der Korngröße des Materials.

3. Die Korngröße des Fräsgutes ist immer ≤ Korngröße des Ausgangs-Mischguts.

4. Je größer die Stückgröße des Fräsgutes, desto weniger reduziert sich die Korngröße.

Granulometrie des Fräsgutes


Eingebautes Material Normaler Fräsgutstrom Fräsgutstrom mit Asphaltscholle

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• Die Stückgröße des Fräsgutes kann durch das Fräsen nicht bestimmt werden.

• Durch Fräsen lässt sich kein Asphaltgranulat mit definierter Korngröße herstellen.

• Fräsen können kein Asphaltgranulat mit einer bestimmten Sieblinie herstellen.

Granulometrie des Fräsgutes Zusammenfassung


2. Ausbruch der Fräskante ist Qualitätsmangel NEIN, denn:

• Die Fräse hat keinen Einfluss auf Fräskante.

• Die Ausformung der Kante ist abhängig von Material und Klimabedingungen.

Vier große Irrtümer: Nr 1 und Nr 2


1. Feines Fräsgut ist das bessere Fräsgut NEIN, denn:

• Fräsen ist irreversibel. Einmal gebrochen, kann man den Mineralstoff nicht mehr vergrößern.

• Aber: Gröberes Fräsgut lässt sich immer durch Nachbrechen verkleinern.

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3. Schollenbildung ist ein Fräsfehler NEIN, denn

• der Grund für das Lösen der Schollen ist der fehlende Schichtenverbund.

• der Effekt ist nur abhängig von der Qualität des Belages. -> Kein Fräsfehler

Vier große Irrtümer: Nr 3 und Nr 4


4. Die Fräsunternehmen kennen Art und Lage der Schichten unterhalb der zu fräsenden Schicht(en) NEIN, denn

• die Fräser kennen den Unterbau nicht.

• die Fräser haben keine „Röntgenaugen“.

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Die Fräsunternehmen können verschiedenste Anforderungen erfüllen.

Um die passende Fräsergebnis zu erhalten, helfen:

• präzise Vorgaben (Referenz, vorhandener Belag, digitales Deckenbuch, …)

• Abstimmung vor bzw. während der Ausführung mit dem AG bzw. Baulastträger

• genügend große Zeitfenster

• genügend Raum ( >> Vollsperrungen sind auch für das Fräsen hilfreich)

Umsetzung in die Praxis


• Frästiefe auf sinnvolle Bereiche eingrenzen

• Differenzierung: Kopieren oder Profilveränderung (Referenz)?

• Ebenheit passend zur Fräsaufgabe und zur Lage im Fahrbahnkörper

• Feinfräsen nur zur Herstellung von bestimmten Texturen oder bei bestimmten Aufgabenstellungen vorgeben

• Abstimmung des AG bzw. Bauherrn mit dem Fräsunternehmen über Referenzen, Fräsgut, Organisation, …

• Angabe zum zu fräsenden Material

• Info über Zeitplanung (klare, widerspruchsfreie Darstellung des Bauablaufs)

• Vorlauf für Planung der Maschinentransporte vorsehen

• Info über Schichtaufbau (insbesondere beim Fräsen auf Brücken)

• Risiko-Reduzierung durch Standby-Maschinen

Hochwertig und wirtschaftlich fräsen durch sinnvolle Vorgaben


Ausschreibungen Frästiefe eingrenzen


• Bandbreite für Frästiefe zu groß • Sinnvolle Kalkulation und Planung unmöglich

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Ausschreibungen Frästiefe eingrenzen


• Bandbreite für Frästiefe zu groß • Sinnvolle Kalkulation und Planung unmöglich

12.000 m2

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Ausschreibungen Feinfräsen sinnvoll ausschreiben


• Widerspruch: Frästiefe 5 cm und Feinfräsen mit LA 5 (= Mikrofeinfräsen) • Lösung: 2-lagig Fräsen

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• Frästiefenvorgabe okay • Fräswalze mit LA 3 bei 2 m Fräsbreite wäre Sonderanfertigung

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• Frästiefenvorgabe okay • Feinfräsen mit FT 10-14 cm ist nicht möglich • Üblicherweise ergibt das Feinfräsen einer Tragschicht keinen Sinn

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Ausschreibungen Klare Qualitätsvorgaben machen


• Rennstrecke • Fräsarbeiten durch

nicht spezifizierte Frästiefe nicht sinnvoll kalkulierbar

• Referenzen unbedingt erforderlich

3.000 m2

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Ausschreibung für Standardfräsen


• Sinnvolle Abstufung der Frästiefe

• Hier wird Standardfräsverfahren (=Kopierfräsen) angewendet.

• Bei geeigneter Referenz kann auch die geforderte Ebenheit erzeugt werden.

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Ausschreibungen Organisation


• Einbauten aufführen -> wichtig für die Zeit- und Budgetplanung

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Der VESF beantwortet Ihnen gerne weitere Fragen

rund um das Fräsen.

Web: www.vesf-ev.com

E-Mail: [email protected]

Telefon: +49 2636 9419 118

Noch Fragen?


Einsatzbeispiele


Einsatzbeispiele Ablegen statt Verladen


Einsatzbeispiele Gestein fräsen und mit Laser nivellieren


Einsatzbeispiele Tunnelsohle begradigen


Einsatzbeispiele Fräsen mit großer Fräsbreite


Einsatzbeispiele Nutfräsen mit Seitenfräsrad (FT 70 cm)


Einsatzbeispiele Sonderfräswalze für schmale Flächen


Einsatzbeispiele Nutfräsen


Einsatzbeispiele Demarkierung


Einsatzbeispiele Steilhangfräsen


Einsatzbeispiele … und vieles mehr


Auf Wiedersehen

auf der Baustelle

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