CH712783A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verstärkung von Bauteilen durch Füllung von Hohlräumen. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verstärkung von Bauteilen durch Füllung von Hohlräumen. Durch das Anbringen von druckfestem Material an der inneren Umrandung des Hohlraums und die Bildung einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Füllmaterial und dem umliegenden Bauteil wird der Verlust an Zug-, Schub-, Druck-, Quer- und/oder Biegtragfähigkeit des Bauteils aufgrund des Hohlraums kompensiert.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verstärkung von Bauteilen durch Füllung von Hohlräumen gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 12.

[0002] Bauteile wie Decken und Wände dienen in modernen Bauten unter anderen der Unterbringung von Medienleitungen für Wasser, Abwasser, Lüftung, Elektro und Kommunikation. Insbesondere Lüftungsrohre weisen normalerweise grosse Durchmesser auf, um genügend grosse Luftmengen transportieren zu können, ohne dabei störende Geräusche zu erzeugen. In Gebäuden mit Klima-Anlagen werden solche Leitungen oft separat eingebaut und rechteckig ausgestaltet, damit sie in der Infrastruktur, z.B. in herunter gehängten Decken, versteckt werden können ohne einen allzu grossen Raumverlust zu bewirken. Der Einbau in die Decken erfolgt auch aus ästhetischen Gründen, da Niemand offen verlegte Leitungen schätzt. Während Medienleitungen mit kleinerem Durchmesser, wie z.B. Stromleitungen bereits seit vielen Jahren in die Bauteile eingebaut werden, besteht ein Bedürfnis, noch weitere Medienleitungen auch mit grösserem Durchmesser in die Bauteile zu integrieren.

[0003] Es gibt auch Methoden, bei welchen Bauteile bewusst mit Kanälen und/oder Hohlräumen in regelmässigen Abständen versehen werden, wobei in diesem Fall die Stabilität des Bauteils natürlich beeinflusst wird. Der Grund für solche Ansätze kann die Einsparung von Material aus Kostengründen oder auch eine gewünschte Gewichtsreduktion des Bauteils sein. Eine solche Bauart kann den Vorteil haben, dass erst zu einem späteren Zeitpunkt in der Planung entschieden werden kann, welche Hohlräume für Medienleitungen benötigt werden und welche nicht.

[0004] Diesen Fällen gemeinsam ist die Fragestellung der Stabilität des Bauteils, beziehungsweise der Tragfähigkeit, insbesondere bei Decken. Aufgrund von Forschungen hat man festgestellt, dass solche Hohlräume, insbesondere wenn diese linienartig sind, die Statik eines Bauteils massiv beeinflussen können. Vor allem das Schubtragverhalten und die Biegtragfähigkeit können stark abnehmen, so dass das Bauteil nicht mehr die erforderliche Stabilität aufweist, um die normalen Kräfte aufzunehmen. Dadurch können die Bauteile Schaden nehmen und es können sich Risse bilden, die in den Bauteilen sichtbar werden. In Bruchversuchen wurde festgestellt, dass bei bestehenden Bauten mit linienartigen Hohlräumen unter Umständen eine erhebliche Einsturzgefahr besteht, so dass eine aufwendige Renovation, ein kompletter Ersatz des Bauteils oder im schlimmsten Fall sogar ein Ersatz des gesamten Gebäudes notwendig wird.

[0005] Es ist schwierig wenn nicht gar unmöglich, die gewünschte Tragfähigkeit im Rahmen einer Instandsetzung des Gebäudes durch einfache Verstärkungsmassnahmen zu erreichen. Erstens sind die Lagen der Medienleitungen in der Regel nur ungenau bekannt, weil diese Einlagen auf der Baustelle nur ungefähr verlegt werden. Erschwerend kommt hinzu, dass viele andere Elemente, welche die Stabilität beeinflussen können, zum Teil nicht in den entsprechenden Einlageplänen aufgeführt sind, sowie beispielsweise Elektroleitungen und -Installationen, Lampendosen, Trafos für die Beleuchtung, Sanitäreinlagen, Schlaufkästen, usw.

[0006] Für die Verstärkung bestehender Bauteile ist die Ausfüllung von Hohlräumen grundsätzlich bekannt. So werden beispielsweise in US 8 752 355 B2, US 6 655 107 B2 und US 6 662 516 B2 Bauteile stabilisiert, indem Hohlräume mit druckfestem Material komplett ausgefüllt werden.

[0007] Ein erster wesentlicher Nachteil dieser Methode ist jedoch, dass die Hohlräume meistens nicht ohne Weiteres ausgefüllt werden können, sowie die Füllung nicht unbedingt den gewünschten Effekt erzielt. Um Schub-, Druck-, Querkräfte und Biegemomente aufzunehmen und das Bauteil wirksam zu befestigen, muss das Füllmaterial in kraftschlüssiger Verbindung mit dem umliegenden tragfähigem Material des Bauteils stehen. Hohlräume werden allerdings meistens mittels einer hohlen Hülle, die vor dem Eingiessen des Betons in der Schalung angeordnet wird, in Betondecken oder Betonmauern eingebaut. Diese Hülle besteht häufig aus Kunststoff und wird nach dem Aushärten des Betons aus praktischen Gründen nicht entfernt. Kunststoffe, die für derartige Hüllen verwendet werden, sind meist glatt, weich und zum Teil auch einigermassen flexibel, so dass sie keine oder nur eine sehr beschränkte Tragfähigkeit aufweisen. In vielen Fällen gibt es sogar zwischen dieser Hülle und dem umliegenden Bauteil Zwischenräume die nicht gefüllt sind. Daher gibt es keine kraftschlüssige Verbindung zwischen diesen Hüllen und dem umgebenden Beton. Aus diesen Gründen kann ein Hohlraum, der eine Kunststoffhülle noch enthält, nicht einfach mit dem Füllmaterial gefüllt werden. Diese Hülle muss zumindest teilweise entfernt werden, um das umgebende tragfähige Beton zumindest teilweise freizulegen. Herkömmliche Handwerkzeuge zur Bearbeitung von Oberflächen können in Hohlräumen allerdings nicht eingesetzt werden. Zudem sind die bekannten Bearbeitungsmethoden von Hohlräumen basierend auf Druckluft und unter Druck stehendem Wasser nur für die Entfernung von Materialien geeignet, die eine harte und strukturierte Angriffsfläche aufweisen, aber nicht von Kunststoffen mit einer weichen und glatten Oberfläche.

[0008] Ein zweiter wesentlicher Nachteil dieser Methode ist, dass die Hohlräume vollständig gefüllt werden, wobei sie ihre Funktion nicht mehr erfüllen können, wie z.B. bei einer Lüftungsleitung. In DE 102007 014471 AI wird ein Verfahren zur Verbesserung der Zugtragfähigkeit einer Betondecke durch Füllung von Hohlräumen vorgestellt, wobei auch nur eine teilweise Füllung der Hohlräume vorgesehen ist. Der Durchmesser der Hohlräume kann somit verkleinert werden, was die Betondecke verstärkt und gleichzeitig die Funktion des Hohlraums nur beschränkt beeinträchtigt. Aufgrund der Füllmethode, insbesondere der Anwendung eines einfachen Schlauchs zum Einbringen des Füllmaterials, wird allerdings bei teilweiser Füllung nur die Unterseite des Hohlraums mit dem Füllmaterial beschichtet. Dies deshalb, weil das Füllmaterial aufgrund der Schwerkraft sich am unteren Rand des Hohlraums ansammelt. Für die im Dokument DE 102007 014471 A1 zu lösende Aufgabe, d.h. Zugkräften aufzunehmen, spielt die Lage der Bewehrung in der Decke keine grosse Rolle, solange sie länglich ausgestaltet ist.

[0009] Eine solche Verteilung des Füllmaterials ist allerdings für die Aufnahme von Schub-, Druck-, Querkräften und Biegemomenten ungenügend, weil nicht um den ganzen Hohlraum herum ein überbrückendes und tragfähiges System gebildet wird.

[0010] Die vorliegende Erfindung stellt sich nunmehr die Aufgabe, den Verlust an Zug-, Schub-, Druck-, Quer-und/oder Biegtragfähigkeit eines Bauteils aufgrund eines Hohlraums durch Einbringen von druckfestem Füllmaterial im Hohlraum zu kompensieren, indem eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Füllmaterial und dem umliegenden Bauteil gebildet wird.

[0011] Diese Aufgabe löst ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verstärkung von Hohlräumen in Bauteilen gemäss Oberbegriff der Patentansprüche 1,12 und 19, bei welchem druckfestes Material an der äusseren Begrenzung/Umrandung des Hohlraums kraftschlüssig angebracht wird. Im Folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung und Füllung von Hohlräumen in Bauteilen beschrieben. Die Figuren stellen mögliche Ausführungsbeispiele dar, welche in der nachfolgenden Beschreibung erläutert werden. Obwohl in den vorliegenden Zeichnungen das Bauteil stets in Form einer Decke mit einem horizontalen Hohlraum dargestellt wurde, ist dieses Verfahren auch für Hohlräume einer anderen Orientierung z.B. vertikale Hohlräume, oder auch in anderen Bauteilen z.B. in einer Wand, geeignet.

[0012] In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1a Längsschnitt eines Bauteils mit einem Hohlraum

Fig. 1b Querschnitt eines Bauteils mit einem Hohlraum

Fig. 1c Längsschnitt eines Bauteils mit Ummantelung um den Hohlraum

Fig. 1d Querschnitt eines Bauteils mit Ummantelung um den Hohlraum

Fig. 2a Längsschnitt eines Bauteils mit verstärktem Hohlraum

Fig. 2b Querschnitt eines Bauteils mit verstärktem Hohlraum

Fig. 2c Längsschnitt eines Bauteils mit Verstärkung neben angrenzenden Bauteilen

Fig. 3a-3b Querschnitt eines Bauteils mit verstärktem Hohlraum und Kräftefluss

Fig. 4a Längsschnitt eines Bauteils mit einem Hüllrohr im Hohlraum

Fig. 4b Querschnitt eines Bauteils mit einem Hüllrohr im Hohlraum

Fig. 5a Längsschnitt eines Bauteils mit einem Hüllrohr und verstärktem Hohlraum

Fig. 5b Querschnitt eines Bauteils mit einem Hüllrohr und verstärktem Hohlraum

Fig. 6a Längsschnitt eines Bauteils mit einem Hüllrohr

Fig. 6b Querschnitt eines Bauteils mit einem Hüllrohr

Fig. 6c Längsschnitt eines Bauteils mit einem Hüllrohr und einem Rohr

Fig. 6d Querschnitt eines Bauteils mit einem Hüllrohr und einem Rohr

Fig. 6e Längsschnitt eines Bauteils mit Absaugen

Fig. 6f Querschnitt eines Bauteils mit Absaugen

Fig. 7a Seitenwand

Fig. 7b Seitenwände, die auf dem Hüllrohr angebracht sind

Fig. 7c Längsschnitt eines Bauteils mit Seitenwänden, die den äusseren Hohlraum in getrennte Hohlräume

Fig. 7d Längsschnitt eines Bauteils, Füllung eines getrennten Hohlraums

Fig. 8a Längsschnitt eines Bauteils mit Besprühung der inneren Umrandung des Hohlraums

Fig. 8b Querschnitt eines Bauteils mit Besprühung der inneren Umrandung des Hohlraums

Fig. 9 Seitenansicht der Vorrichtung zur Bearbeitung und Füllung von Hohlräumen

Fig. 10a Vorrichtung zur Bearbeitung und Füllung von Hohlräumen mit mehreren Sprühdüsen, radial angeordnet

Fig. 10b Vorrichtung zur Bearbeitung und Füllung von Hohlräumen mit mehreren Sprühdüsen im Bauteil

Fig. 10c Vorrichtung zur Bearbeitung und Füllung von Hohlräumen mit mehreren Sprühdüsen, radial und lateral angeordnet

Fig. 10d Querschnitt der Vorrichtung zur Bearbeitung und Füllung von Hohlräumen

Fig. 10e Längsschnitt der Vorrichtung zur Bearbeitung und Füllung von Hohlräumen mit mehreren Sprühdüsen im Bauteil

Fig. 10f Vorrichtung zur Bearbeitung und Füllung von Hohlräumen mit zwei Kanälen

Fig. 11a Querschnitt des Rohrs

Fig. 11b Perspektivische Ansicht des Rohrs

Fig. 11c Querschnitt des Rohrs mit Abstandhalter

Fig. 11d Perspektivische Ansicht des Rohrs mit Abstandhalter

Fig. 11 e Perspektivische Ansicht des Rohrs in Form einer Manschette mit einem geschlossenen Hohlraum

Fig. 11f Perspektivische Ansicht des Rohrs mit mehreren geschlossenen Hohlräumen

Fig. 11 g—11 h Perspektivische Ansicht des Rohrs in Form einer Manschette, die auf ein Hüllrohr angebracht wird

Fig. 11 i—11 j Seitliche Anbringen des Rohr um ein Hüllrohr, Seitenansicht

Fig. 11k Perspektivische Ansicht des Rohrs, wobei die äussere Ummantelung kürzer ist als die innere Umman telung

Fig. 111 Perspektivische Ansicht des Rohrs, wobei die äussere Ummantelung länger ist als die innere Umman telung [0013] Grundlage der Erfindung ist ein Verfahren in welchem druckfestes Material 3 an der inneren Umrandung 12 eines Hohlraums 2 in einem Bauteil 1 kraftschlüssig angebracht wird (vgl. Fig. 1a-1b und Fig. 2a-b). Als druckfestes Material 3 kann dasselbe Material wie im Bauteil 1 eingesetzt werden oder je nach gewünschten Eigenschaften ein anderes Material, z.B. Beton, Stahlbeton, Mörtel, Harz oder andere Baumaterialien. Je nach Bedarf kann die ganze Länge des Hohlraums 2 verstärkt werden, oder nur gewisse Bereiche, z.B. in der Nähe von Verbindungen mit anderen Bauteilen 11 (Fig. 2c). Das Ziel ist, um den Hohlraum 2' herum ein überbrückendes und tragfähiges System zu bilden, das Zug-, Schub-, Druck-, Quer- und/oder Biegekräfte übernimmt. Dafür wird das druckfeste Material je nach Ausführungsvariante entweder auf dem ganzen Umfang des Hohlraums angebracht, oder der Umfang wird nur teilweise beschichtet. Dadurch werden die Kräfte um den Hohlraum herum geleitet, und können sich im Bauteil trotz des Hohlraums frei ausbilden (Fig. 3), ohne dass der Hohlraum eine Beeinträchtigung bewirkt. Die optimale Dicke der Materialschicht 3 kann derart gewählt werden, dass bei maximaler Verstärkung des Hohlraums 2 keine oder eine minimale Beeinträchtigung seiner Funktion erreicht wird, d.h. dass der Hohlraum nur teilweise versperrt werden kann. Wird der Hohlraum 2 nicht mehr gebraucht oder ist dies für die gewünschte Verstärkung notwendig, kann der Hohlraum auch komplett ausgefüllt werden.

[0014] Wichtig ist, dass das Füllmaterial 3 sich zumindest auf einem Teilbereich der Umrandung 12 des Hohlraums 2 mit tragfähigem Material des Bauteils 1 kraftschlüssig verbindet. Im Laufe der Alterung des Gebäudes kann sich auf der Umrandung 12 des Hohlraums 2 Schmutz ablagern: Staub, Spinnennetze, Schutt usw. In diesem Fall muss dieser Schmutz zuerst entfernt werden, damit eine direkte kraftschlüssige Verbindung zwischen Füllmaterial 3 und Bauteil 1 entsteht. Die Reinigung des Hohlraums 2 kann beispielsweise mittels einer Spülflüssigkeit oder Druckluft erfolgen. Zusätzlich kann die Umrandung 12 des Hohlraums 2 auch noch gebürstet werden. In einer weiteren möglichen Variante wird dieser Schmutz abgebrannt, was insbesondere im Fall von Fettablagerungen von Vorteil sein kann.

[0015] Oft weisen die Hohlräume 2 eine Ummantelung 9 auf (Fig. 1c-1d). Diese ist häufig aus Kunststoff, welcher keine oder nur im beschränkten Mass Kräfte übertragen kann und folglich auch bei ausgefülltem Hohlraum weiterhin als Abscherhorizont die Tragfähigkeit des Bauteils 1 beeinträchtigt. Je nach Anforderung an die Verstärkungsmassnahmen ist daher vorgesehen, diese Ummantelung 9 vorgängig vollständig oder zumindest teilweise zu entfernen. Die Ummantelung 9 kann z.B. durch Abbrennen, Abschmelzen, Aufschlitzen, Schleifen oder chemische Zerlegung teilweise oder komplett entfernt werden. Die chemische Zerlegung kann beispielsweise mit einem aggressiven Reagenz oder einem wirksamen Lösemittel erfolgen. Je nach Beschaffenheit der Ummantelung 9 kann ein geeignetes Reagenz oder Lösemittel gewählt werden. In weiteren möglichen Ausführungsbeispielen wird die Ummantelung 9 nur lokal durchgebohrt, durchgestochen oder mechanisch entfernt, damit ein flüssiges Füllmaterial auch zwischen die Ummantelung 9 und dem Bauteil 1 eindrin-gen kann.

[0016] Um die kraftschlüssige Verbindung des Füllmaterials 3 auf der inneren Umrandung 12 des Hohlraums 2 zusätzlich zu verbessern, kann die Umrandung 12 vorgängig aufgeraut oder abgebeizt werden. Zusätzlich ist auch vorgesehen, eine Materialschicht von der Umrandung 12 abzutragen, wenn die Umrandung 12 des Hohlraums 2 z.B. Risse aufweist oder allgemein schwach ist. Dadurch wird tragfähiges Material des umliegenden Bauteils freigelegt mit welchem sich das Füllmaterial 3 dann kraftschlüssig verbinden kann. Das Aufrauen, Abbeizen und Abtragen von Material kann sowohl mechanisch, beispielsweise mit Schleifkörper, Druckluft oder unter Druck stehendem Wasser wie auch chemisch, mit einem aggressiven Reagenz oder einem wirksamen Lösemittel erfolgen. Danach kann das Anbringen vom druckfesten Material 3 an der inneren Umrandung 12 des Hohlraums 2 nach verschiedenen Ausführungsmethoden erfolgen.

[0017] Bei einer ersten Ausführungsmethode für das Einbringen des Füllmaterials wird ein Hüllrohr 4 in den Hohlraum 2 eingeschoben (Fig. 4a-4b) um eine Trennwand zwischen einem inneren Hohlraum 2' und einen äusseren Hohlraum 2' zu bilden. Das Hüllrohr 4 kann aus einem beliebigen Material bestehen, in vielen Fällen ist aber ein flexibles Hüllrohr 4' von Vorteil, damit es besser eingeschoben werden kann. Ausserdem kann das Profil des Hüllrohrs 4 jede beliebige Form aufweisen: kreisförmig, elliptisch, viereckig, H-förmig, I-förmig, T-förmig usw. Danach wird der äussere Hohlraum 2 um das Hüllrohr 4 herum mit druckfestem Material 3 gefüllt (Fig. 5a-5b). Dies hat den Vorteil, dass auch nach dem Füllvorgang weiterhin ein Hohlraum 2' besteht, der beispielsweise für Medienleitungen usw. verwendet werden kann.

[0018] Eine Vielzahl von Füllmethoden für den äusseren Hohlraum 2 kann angewendet werden. Eine erste Methode besteht darin, das Füllmaterial auf einer Seite des Bauteils 1 einbringen, bis es den ganzen Hohlraum 2 füllt und auf der anderen Seite wieder herausfliesst (Fig. 6a, 6b). Wenn aber nur ein Zugang zum Hohlraum besteht, kann das Füllmaterial über ein Rohr 5 eingebracht werden, das zuerst bis zum Ende des Hohlraums 2 eingeschoben, und während der Füllung allmählich zurückgezogen wird (Fig. 6c, 6d). Alternativ kann das Hüllrohr 4 auch zusätzlich dazu dienen, das Füllmaterial bis zum Ende des Hohlraums 2 aufzusaugen (Fig. 6e, 6f). In diesem Fall wird das Ende des Hüllrohrs nicht ganz bis zum Ende des Hohlraums eingeschoben, so dass die Luft am Ende des Hohlraums 2 zum Hohlraum 2' entweichen kann. Gleichzeitig mit dem Einbringen des Füllmaterials in den Hohlraum 2 wird durch das Hüllrohr 4 Luft abgesaugt um die Bildung von Luftblasen im Füllraum zu vermeiden. In einer weiteren Ausführungsvariante kann auch nur ein beschränkter Bereich des äusseren Hohlraums 2 gefüllt werden, indem der äussere Hohlraum seitlich abgegrenzt wird. Dies kann beispielsweise durch Trennwände erfolgen, die am Hüllrohr 4 angebracht werden (Fig. 7a-7b), um mindestens einen geschlossenen Bereich 2a zwischen der äusseren Umrandung des Hüllrohrs 4, der inneren Umrandung 12 des Hohlraums 2 und den Seitenwänden 41 abzugrenzen (Fig. 7c). Die Füllung des geschlossenen Hohlraums 2a kann dann durch Injizieren des Füllmaterials 3 über eine Öffnung 11 erfolgen, die beispielsweise im Bauteil gebohrt wird. Falls nötig kann die Luft über eine zweite Öffnung 11 ' vom geschlossenen Hohlraum 2a entweichen. Alternativ könnte die Luft auch durch luftdurchlässige Seitenwände 41 vom geschlossenen Hohlraum 2a entweichen.

[0019] Allgemein ist bei der Füllung zu beachten, dass keine Luftblasen entstehen, die die überbrückende und tragende Funktion des mit dem druckfesten Material 3 gefüllten Hohlraums 2 beeinträchtigen. Ausserdem kann nach der Füllung des Hohlraums 2 und Aushärtung des Füllmaterials 3 das Hüllrohr 4 je nach Bedarf und Einbauvariante wieder entfernt werden. Falls das Hüllrohr 4 entfernt werden soll, ist es von Vorteil, wenn seine Oberfläche möglichst glatt ist und aus einem Material besteht, womit das Füllmaterial 3 sich möglichst wenig verbinden wird. In einer anderen Variante besteht das Hüllrohr 4 aus tragfähigem Material, bleibt nach der Füllung im Hohlraum und trägt zusätzlich zur Verstärkung des Bauteils 1 bei. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die Oberfläche des Hüllrohrs 4 Rauheiten aufweist oder aus einem Material besteht, das eine gute chemische und/oder physikalische Affinität für das Füllmaterial aufweist, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Hüllrohr 4 und dem Füllmaterial 3 zu gewährleisten.

[0020] Eine zweite Ausführungsmethode basiert auf einer Vorrichtung, welche ein Bearbeitungselement 6 mit mindestens einer Sprühdüse 7 aufweist. Dieses Bearbeitungselement 6 wird in den Hohlraum 2 eingeschoben (Fig. 8a-8b). Das Füllmaterial 3 wird durch eine Leitung zum Bearbeitungselement 6 gebracht und von der Sprühdüse 7 auf die innere Umrandung 12 des Hohlraums 2 gesprüht. Je nach Durchflussmenge und Sprühzeit kann die Dicke des angebrachten Materials 3 angepasst werden. Bei Bedarf können auch mehrere verschiedene Schichten auf die innere Umrandung 12 des Hohlraums 2 nacheinander aufgesprüht werden. Unter Umständen macht es auch Sinn, unterschiedliche Materialien nacheinander aufzusprühen. Um eine Besprühung des ganzen Umfangs der inneren Umrandung 12 des Hohlraums 2 zu gewährleisten, wird das Bearbeitungselement 6 in einer möglichen Variante mindestens teilweise um seine Längsachse gedreht. Gegenüber der ersten Ausführungsmöglichkeit basierend auf dem Hüllrohr 4 weist diese Methode etliche Vorteile auf. Erstens muss vor der Füllung des Hohlraums 2 kein zusätzliches Hüllrohr 4 eingeschoben werden, was im vielen Fällen auch mit einem flexiblen Hüllrohr nicht einfach ist. Zweitens bleibt nach der Füllung auch kein Hüllrohr 4 im Hohlraum 2' zurück, welches entweder den Querschnitt des verbleibenden Hohlraums 2' zusätzlich verringert oder in einem weiterem Schritt nachträglich wieder entfernt werden muss. Drittens gewährleistet die Besprühung mit einer kontrollierten Durchflussmenge und Sprühzeit unabhängig von der geometrischen Form des Hohlraums 2 eine einheitliche Dicke des überbrückenden tragenden Systems, welches an der Umrandung 12 des Hohlraums 2 gebildet wird, bei gleichzeitiger

Vermeidung von Lufteinschlüssen. Bei der Methode mit Hüllrohr 4 müsste dieses genau in die Mitte des Hohlraums liegen, um eine über den gesamten Umfang einheitliche Dicke zu erreichen.

[0021] Eine Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Bearbeitung und Füllung von Hohlräumen in Bauteilen besteht aus einer Füllanordnung, welche ein Verbindungselement 8 und ein Bearbeitungselement 6 umfasst. Das Bearbeitungselement kann mindestens einen Bearbeitungskopf 7 enthalten (Fig. 9). Über das Verbindungselement 8 können dem Bearbeitungselement 6 je nach Bedarf Druckluft, Brennstoffe, oder verschiedene Flüssigkeiten zugeführt werden.

[0022] In einer möglichen Ausführungsvariante besteht der Bearbeitungskopf 7 aus einer Sprühdüse 7, womit der Hohlraum mit Druckluft, unter Druck stehendem Wasser, Spülflüssigkeiten, Lösemittel, Reagenzien, aushärtbaren Materialien usw. bearbeitet werden kann. Je nach Bedarf kann ein rotierender Bearbeitungskopf 7 von Vorteil sein, z.B. um eine einheitliche Besprühung des Hohlraums auf dem gesamten Umfang zu gewährleisten. Zum Antrieb der Sprühdüse kann der Druck der besprühten Flüssigkeit gemäss bekannten Methoden aus dem Stand der Technik genutzt werden. Wenn der Hohlraum mittels Abbrennen oder Abschmelzen bearbeitet wird, kann eine geeignete Sprühdüse 7 auch als Brenner zur Besprühung mit Brennstoff dienen.

[0023] In einer alternativen Ausführungsvariante enthält der Bearbeitungskopf 7 einen Werkzeughalter 7, der beispielsweise zur Befestigung einer Säge, einer Klinge oder von Schleifkörpern dient. Besonders Vorteilhaft ist die Vorrichtung anwendbar, wenn der Werkzeughalter z.B. mittels Druckluft in vibrierende, oszillierende oder rotierende Bewegung gesetzt werden kann, um das umliegende Material möglichst effizient entfernen zu können.

[0024] In den Zeichnungen ist das Bearbeitungselement 6 in Form eines länglichen Zylinders dargestellt, kann aber je nach Ausführungsform länger oder kürzer sein, und der Querschnitt kann auch eine andere Geometrie aufweisen, also z.B. rund, dreieckig, viereckig, usw. sein. In anderen Ausführungsvarianten kann das Bearbeitungselement 6 auch mehrere Sprühdüsen aufweisen (Fig. 10a-10b), die radial angeordnet sind und/oder auch an verschiedenen Stellen entlang des Bearbeitungselements 6 (Fig. 10c-10e) angebracht sein. In einer weiteren Ausführungsvariante kann das Bearbeitungselement 6 zwei Kanäle 6a und 6b aufweisen, womit zwei verschiedene Substanzen gleichzeitig oder nacheinander gesprüht werden können (Fig. 10f). Dies ist beispielsweise beim Einsatz von härtbaren Kunststoffen wie Epoxidharz sinnvoll, um zu vermeiden, dass Harz und Härter bereits vor dem Auftreffen am Zielort vermischt werden, da diese unmittelbar nach der Mischung polymerisieren und aushärten. Mit einer solchen Ausführung könnte der Hohlraum beispielsweise auch mit einer Flüssigkeit gespült und unmittelbar danach mit Druckluft getrocknet werden.

[0025] In einer weiteren Ausführungsvariante enthält die Füllanordnung ein Rohr, welches zum Einbau von Hohlräumen in Bauteilen vorgesehen ist und das Einbringen von Füllmaterial wesentlich vereinfacht. Zusätzlich zur herkömmlichen äusseren Ummantelung 402, die im Bauteil eingebettet wird um den Hohlraum zu schaffen, weist das erfindungsgemäs-se Rohr auch eine zusätzliche innere Ummantelung 401 auf, welche einen inneren Hohlraum. 201 von einen äusseren Hohlraum 202 abgrenzt (Fig. 11a-11b). Der innere Hohlraum 201 kann zur Unterbringung von Medienleitungen für Wasser, Abwasser, Lüftung, Elektro, Kommunikation, usw. dienen. Der äussere Hohlraum 202 zwischen der inneren 401 und der äusseren 402 Umrandung kann zu einem späteren Zeitpunkt mit druckfestem Füllmaterial gemäss einer der obig ausgeführten Methoden ausgefüllt werden, um das Bauteil zu verstärken und ohne die Funktion des inneren Hohlraums 201 zu beeinflussen. Um die Ausfüllung des bereits vorhandenen Hohlraums zusätzlich zu vereinfachen, kann das vorliegende Rohr mit Injektions- und/oder Lüftungszugängen 405 versehen werden (Fig. 11b), welche beispielsweise in der inneren 401 oder äusseren 402 Ummantelung integriert sind und aus dem Bauteil hervorstehen um den Zugang einfach zu gewährleisten. In einer möglichen Ausführungsvariante wird das Rohr durch Abstandhalter 403 in konstantem aber nicht unbedingt gleichmässigem Abstand von der äusseren Umrandung gehalten (Fig. 11 c—11 d). Um nur einzelne Bereiche des Hohlraums zu verstärken, kann vorgesehen werden, den äusseren Hohlraum 202 mit Trennwänden in einen getrennten Hohlraum 202a oder mehrere getrennte Hohlräume aufzuteilen (Fig. 11 e—11f). Wie in der Fig. 11e gezeigt, kann das Rohr in Form einer Manschette aufgebaut sein. In dieser Ausführungsvariante kann das Rohr beispielsweise um ein Hüllrohr 4 angebracht, zusammen mit dem Hüllrohr 4 in einen bestehenden Hohlraum eines Bauteils eingeschoben, und für die spätere Instandsetzung eines Gebäudes benutzt werden (Fig. 11 g—11 h). Alternativ könnte das Rohr auch von der Seite her um das Hüllrohr 4 angebracht werden, wie Fig. 11 i—11 j gezeigt. In einer weiteren Ausführungsvariante haben die innere 401 und die äussere 402 Ummantelung nicht dieselbe Länge, damit nur ein gezielter Hohlraum 202 oder mehrere solche Hohlräume gebildet werden (Fig. 11 k-111). Besonders vorteilhaft ist das Rohr anwendbar, wenn die Bestandteile (innere Ummantelung 401 oder äussere Umrandung 402 oder Abstandhalter 404) aus tragfähigem Material bestehen, beispielsweise aus Beton, Stahlbeton, Metall, Stahl, Eisen, Harz oder Kunststoff. Somit kann das Rohr zur Tragfähigkeit des Bauteils beitragen, und auch die Kräfte, die sich im umliegenden Bauteil 1 ausbilden, dem Füllmaterial im Hohlraum 202 wirksam übertragen. Wichtig ist dabei, dass die Oberflächenbeschaffenheit dieser Bestandteile auch ohne Vorbearbeitung eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Füllmaterial gewährleistet. Wenn die Oberfläche dieser Bestandteile beispielsweise Rauheiten oder ein Material aufweist, das eine gute physikalische und chemische Affinität mit dem Füllmaterial aufweist, wird die Verbindung zwischen dem Rohr und dem Füllmaterial oder dem umliegenden Bauteil verbessert. In einer anderen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der äussere Hohlraum 202 des Rohrs vor dem Einbau bereits mit aushärtbarem Material verfüllt ist und der Aushärteprozess entweder spontan nach einer bestimmten Zeit erfolgt, oder durch chemische, mechanische oder physikalische Vorgänge ausgelöst wird. Beispielsweise kann der äussere Hohlraum 202 mit einem fliessfähigen Harz gefüllt werden, dessen Aushärtung durch Aufheizen oder Bestrahlung mit UV-Licht angestossen werden kann.

Claims (24)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Verstärkung von Hohlräumen in Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass ein druckfestes Füllmaterial 3 an der inneren Umrandung 12 des Hohlraums 2 kraftschlüssig angebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das druckfeste Füllmaterial 3 um den Hohlraum 2 herum ein überbrückendes und tragfähiges System bildet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das druckfeste Füllmaterial 3 nur in gezielten Bereichen des Hohlraums 2 angebracht wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial 3 in den Hohlraum 2 gegossen oder gepumpt oder gesaugt oder gesprüht wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass vorgängig ein Hüllrohr 4 in den Hohlraum 2 eingeschoben wird, und das Füllmaterial 3 in den Raum zwischen der inneren Umrandung 12 des Hohlraums 2 und der äusseren Umrandung des Hüllrohrs 4 gegossen oder gepumpt oder gesaugt oder gesprüht wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringen des Füllmaterials 3 im Hohlraum 2 rotierend erfolgt.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das druckfeste Material 3 Beton, Stahlbeton, Mörtel, Harz, Kunststoff, expansionsfähiger Kunststoff oder ein anderes tragfähiges Baumaterial ist.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anbringen von druckfestem Material 3 an der inneren Umrandung 12 des Hohlraums 2 die innere Umrandung 12 des Hohlraums 2 bearbeitet wird, indem Material von der inneren Umrandung 12 des Hohlraums 2 entfernt wird, um tragfähiges Material des Bauteils 1 im Hohlraum 2 zumindest teilweise freizulegen.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der inneren Umrandung 12 des Hohlraums 2 auf mindestens einem der folgenden Verfahren basiert: Abbrennen, Abschmelzen, Aufschlitzen, Schleifen, Bürsten, chemische Zerlegung, Durchbohren, Reinigen, Spülen, Aufrauen, Abbeizen, Abtragung einer Materialschicht, mechanische Entfernung.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der Umrandung 12 des Hohlraums 2 mit Druckluft, unter Druck stehendem Wasser, einer Spülflüssigkeit, einem Lösemittel, einem Reagenz, einem Brennstoff, einem Schleifkörper, einer Klinge oder einer Säge erfolgt.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülflüssigkeit, das Lösemittel, das Reagenz oder der Brennstoff in den Hohlraum 2 gegossen, gepumpt, gesaugt oder gesprüht wird.
12. 12. Vorrichtung zur Verstärkung von Bauteilen durch Füllung von Hohlräumen 2 in Bauteilen 1, bestehend aus einer Füllanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllanordnung ein Verbindungselement 8 umfasst, welches das Füllmaterial in den Hohlraum 2 transportiert und am Ende des Verbindungselementes 8 ein Bearbeitungselement 6 angebracht ist, welches das Füllmaterial an der inneren Umrandung 12 des Hohlraums 2 kraftschlüssig anbringt.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Luft oder eine Flüssigkeit durch das Verbindungselement 8 zum Bearbeitungselement 6 transportiert wird und mit dem Bearbeitungselement 6 die innere Umrandung 12 des Hohlraums 2 durch die Luft oder die Flüssigkeit bearbeitet wird.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungselement 6 mindestens einen Bearbeitungskopf 7 aufweist.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bearbeitungskopf 7 eine Sprühdüse ist.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bearbeitungskopf 7 ein Werkzeughalter ist.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bearbeitungskopf 7 vibriert, oszilliert oder rotiert.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeug auf dem Werkzeughalter ange bracht ist, welches die innere Umrandung 12 des Hohlraums 2 mechanisch bearbeitet.
19. 19. Vorrichtung zur Verstärkung von Bauteilen durch Füllung von Hohlräumen 2 in Bauteilen 1, bestehend aus einer Füllanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllanordnung ein Rohr umfasst, welches aus einer inneren Ummantelung 401 besteht, welche einen inneren Hohlraum 201 abgrenzt, und einer äusseren Ummantelung. 402, welche einen äusseren Hohlraum 202 zwischen der inneren 401 und der äusseren 402 Ummantelung abgrenzt.
20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Ummantelung 402 durch Abstandhalter 403 in konstantem Abstand von der inneren Ummantelung 401 gehalten wird.
21. 21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Hohlraum 202 zwischen der inneren 401 und der äusseren 402 Ummantelung mittels Trennwänden 404, welche sich von der inneren Ummantelung 401 bis zur äusseren Ummantelung 402 erstrecken, in einen geschlossenen Hohlraum 202a oder mehrere getrennte Hohlräume abgeteilt ist.
22. 22. Vorrichtung nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Längsrichtung die innere Ummantelung 401 kürzer als die äussere Ummantelung 402 ist, oder dass die äussere Ummantelung 402 kürzer als die innere Ummantelung 401 ist.
23. 23. Vorrichtung nach Patentanspruch 19, 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Ummantelung 401 und/oder die äussere Ummantelung 402 und/oder die Abstandhalter 403 und/oder die Trennwände 404 aus einem tragfähigen Material bestehen.
24. 24. Vorrichtung nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung bereits mit aushärtbarem Material verfüllt ist und der Aushärteprozess entweder spontan erfolgt, oder durch chemische, mechanische oder physikalische Vorgänge ausgelöst wird.