DE10156814A1 - Betoniervorrichtung für den Tunnelbau - Google Patents

Abstract

Eine Betoniervorrichtung für den Tunnelbau hat eine Mischvorrichtung (30) zum Mischen von Komponenten. Die Mischvorrichtung ist zum Vermischen von Beschleuniger und flüssigem Beton ausgelegt. Die Mischvorrichtung kann einen Mischer (1) aufweisen, der getrennte Einlässe (7, 8) für flüssigen Beton und für Beschleuniger aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Betoniervorrichtung für den Tunnelbau nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Betoniervorrichtung ist in der nicht vorveröffentlichten DE 100 40 777.3 der gleichen Anmelderin beschrieben.
• Es gibt Tunnelbauverfahren, bei denen schnell abbindender Beton benötigt wird. Beim Verbau von Spritzbeton wird Beschleuniger an den Auslaßdüsen des Spritzbetons zugegeben, so daß sich der Beschleuniger "während des Fluges" zur Auftreffstelle und dort selbst durch die mechanische Wirkung des Auftreffens auch des nachfolgenden Betons mit dem Beton vermischt.
• Es gibt aber auch Verfahren, bei denen schnell bindender Beton nicht als Spritzbeton, sondern mittels Schalungen zu verbauen ist. "Schnell" bedeutet in diesem Zusammenhang das Erreichen einer Grundfestigkeit in vergleichsweise kurzer Zeit, etwa binnen weniger Minuten, vorzugsweise weniger als 20 min. weiter vorzugsweise weniger als 10 min. Hier ist der Mischmechanismus der Spritzbetonbauweise für Beton und Beschleuniger nicht möglich. Ein solches Verfahren ist in der obigen DE- Patentanmeldung beschrieben. Fig. 3 zeigt die dort beschriebene Betonführung. Gezeigt ist der Kopfbereich eines Schalelements, wie es in einem Schlitz 40 im umgebenden Gebirge 41 steckt. Eine Zunge 42 kann sich vom Schalvolumen aus nach vorne (z-Richtung) erstrecken. Es können beispielsweise in der Zunge 42 Abdichteinrichtungen 43 vorgesehen sein, mit denen Abdichtungen zum Gebirge 41 hin vorgenommen werden können. 46b und c symbolisieren verschiedene Leitungen für etwa Beton und Beschleuniger, 46a eine Mischeinrichtung.
• Bei den jeweiligen Baumaschinen muß aber auch mit plötzlichen, unvorhergesehenen Maschinenstillstandzeiten gerechnet werden, so daß die Gefahr besteht, daß Beton sich in Maschinenkomponenten verfestigt und so deren zukünftige Funktion behindert.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Betoniervorrichtung anzugeben, die die Handhabung von schnell abbindendem Beton insbesondere im Hinblick auf Maschinenstillstandzeiten vereinfacht.
• Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
• Eine erfindungsgemäße Betoniervorrichtung für den Tunnelbau weist eine Mischvorrichtung zum Mischen von Komponenten auf, in der Beschleuniger in flüssigen Beton eingemischt wird. Eine weitere erfindungsgemäße Betoniervorrichtung für den Tunnelbau, ggf. wie eben genannt ausgelegt, hat eine Mischvorrichtung (30) zum Mischen von Komponenten mit einem länglichen Rohr (2), das vorzugsweise in der einen Rohrhälfte einen Einlaß (8) für Beschleuniger als eines der Mischgüter und vorzugsweise in der anderen Rohrhälfte einen Auslaß (9) für das gemischte Gut aufweist.
• Die Mischvorrichtung wie oben kann einen Mischer aufweisen, dem getrennt der flüssige Beton und der Beschleuniger zur Mischung zugeführt werden. Die Strecke zwischen Auslaß der Mischvorrichtung bzw. des Mischers und Verarbeitungsstelle kann 0 bis 3 Meter betragen und von einer entsprechend gelängten Leitung überbrückt werden. Vorzugsweise mündet der Auslaß der Mischvorrichtung bzw. des Mischers unmittelbar oder nur über eine kurze Leitung (Länge < 20 cm) verbunden in die Verarbeitungsstelle, also das verschalte Volumen zwischen Schalelement und Gebirge.
• Die Betoniervorrichtung kann insbesondere in dem in der DE 100 40 777.3 beschrieben Verfahren eingesetzt werden. Einzelheiten des Verfahrens können dieser Druckschrift entnommen werden. Der Gehalt dieser früheren Patentanmeldung wird hiermit vollinhaltlich in Bezug genommen.
• Nachfolgend werden bezugnehmend auf die Zeichnungen einzelne Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, es zeigen:
• Fig. 1 eine Ausführungsform des Mischers,
• Fig. 2 einen Mischer angebaut an ein Schalbrett,
• Fig. 3 eine Ausführungsform der Mischvorrichtung, und
• Fig. 4 Stand der Technik.
• In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Komponenten.
• In Fig. 1 bezeichnen 1 den teilweise geöffnet dargestellten Mischer, 2 ein rohrförmiges Gehäuse, 3 einen Antrieb, vorzugsweise ein Elektromotor, 4 die Welle eines Rührwerks, 5 einen Wendel und 6 Rührarme des Rührwerks, 7 den Einlaß für flüssigen Beton, 8 den Einlaß für Beschleuniger, 9 den Auslaß für das Gemisch, 10 einen Spüleinlaß, 11 einen Spülauslaß, 12 und 13 Schnellspanner, 14 und 15 die beiden Rohrenden, D den Rohr(innen)durchmesser und L die Rohrlänge (ohne Antrieb).
• Die Einlässe 7, 8 für flüssigen Beton und für Beschleuniger sind getrennt voneinander vorgesehen. Der Beschleunigereinlaß kann stromabwärts vom Betoneinlaß liegen. Das Gemisch bewegt sich regulär in Fig. 1 von rechts nach links. Die zugeführten Mengen insbesondere von Beschleuniger und von Beton sind ihrem Volumen und/oder ihrem Fluß (Volumen pro Zeit) nach dosierbar, steuerbar oder regelbar. Es können bspw. Dosierpumpen zur Förderung der Komponenten verwendet werden.
• Ein Beschleuniger ist eine Chemikalie, die das Abbinden des Betons von üblicherweise einer bis mehreren Stunden auf Minuten- oder sogar Sekundenzeiträume verkürzt (vorzugsweise weniger als 20 min. weiter vorzugsweise weniger als 10 min. weiter vorzugsweise kleiner 20 s, weiter vorzugsweise kleiner 10 s, weiter vorzugsweise kleiner 7 s). Der Begriff "Beschleuniger" im Sinne dieser Beschreibung kann auch geregelte Besachleuniger umfassen. Dies sind Zusätze, die eine über der Zeit nichtlineare Aushärtung des Betons bewirken, insbesondere derart, daß der mit dem Beschleuniger vermischte Beton noch mehrere Minuten (mehr als fünf, vorzugsweise mehr als 7 Minuten, weniger als 30, vorzugsweise weniger als 20 Minuten) verarbeitbar und/oder so fließfähig wie ohne Beschleinigerzugabe bleibt und erst danach schnell bis zu einer bestimmten Grundfestigkeit (z. B. Standfestigkeit binnen weniger als sieben, vorzugsweise weniger als fünf Minuten) abbindet. Der verwendete Beton kann Stahlfaserbeton sein.
• Im Rohr 2 werden diese Komponenten durch die Drehbewegung des Rührwerks 4-6 um die Achse 4 vermischt. Bei 9 verläßt das Gemisch den Auslaß. Die Ein- und Auslässe können Flansche oder Bajonettanschlüsse sein, ggf. nach entsprechenden Normen.
• Das Gemisch kann unter Druck stehen. Der Druck kann über 20 bar, vorzugsweise über 60 bar liegen. Das Rohr und die Anschlüsse sind dann entsprechend druckresistent auszulegen. Der Druck kann durch eine nicht gezeigte Fördereinrichtung aufgebaut werden, bspw. am oder vor dem Einlaß 7 für den flüssigen Beton. Das Rührwerk kann eine Kombination aus Schnecke 6 und Rührarmen 5 aufweisen.
• Das Rohr 2 kann aus flexiblem Material aufgebaut sein oder solches Material zumindest bereichsweise aufweisen. Dies verringert die Gefahr des Anwachsens von Beton und erleichtert ggf. dessen Entfernung. Die Elemente 5, 6 des Rührwerks können an den Innenwänden des Rohrs 2 anliegend und vorbeistreichend dimensioniert sein.
• Der Aufbau kann so sein, daß das Innere des Rohrs 2 leicht zugänglich ist und/oder daß Rührwerk und/oder der Motor 3 leicht abgenommen werden können. Bspw. kann der Motor 3 über einen Schnellspannmechanismus 12, 13 am Rohrende 14 befestigt sein. Die Achse 4 des Rührwerks kann parallel oder konzentrisch und evtl. fest verbunden mit der Antriebswelle (Welle des Motors 3) ausgebildet sein. Dann kann der Motor ggf. zusammen mit dem Rührwerk leicht abgebaut und entnommen und gereinigt werden. Auch das Rohrinnere ist dann zugänglich. Die Achse 4 des Rührwerks kann am anderen Ende 15 des Rohrs ungelagert sein. Das Rohr 2 kann eine Länge L im Bereich zwischen 30 und 100 cm und/oder einen Durchmesser D im Bereich zwischen 10 und 30 cm haben.
• Es können ein Spülmechanismus und hierzu insbesondere weitere Ein- und Auslässe 10, 11 am Rohr 2 vorgesehen sein. Der Spülauslaß 11 kann in der Nähe der Verarbeitungsstelle, der Spüleinlaß 10 in der Nähe oder stromaufwärts des Beschleunigereinlasses 8 vorgesehen sein. Die Spülung kann mit Wasser erfolgen. Es können mehrere Spülein- und/oder -auslässe an unterschiedlichen, geeigneten Stellen vorgesehen sein. Während der Spülung kann das Rührwerk rühren. Die Ablaufsteuerung des Spülvorgangs (Beginn, Ende, Öffnen und Schließen von Ein- und Auslässen) kann weitgehend automatisch erfolgen. Vor oder anstelle einer Spülung mit Wasser kann auch eine Spülung mit Beton ohne Beschleuniger erfolgen. Dies läuft letztendlich auf eine Unterbindung der Zufuhr von Beschleuniger hinaus.
• Fig. 2 zeigt eine mögliche Anbausituation der Mischvorrichtung bzw. des Mischers 1. Er ist an einem Schalbrett 20 befestigt, das der Verschalung für eine mit Beton zu bauende Sicherung dient. Das Volumen 21 zwischen Gebirge und Schalbrett 20 ist mit Beton zu verfüllen. Der wie oben beschrieben aufgebaute Mischer kann unmittelbar an einer Schaleinrichtung 20 für den zu verbauenden Beton angebracht sein. Zum Mischer führen nicht gezeigte Zu- und ggf. auch Ableitungen. Der Betonauslaß 9 kann im Schalvolumen 20 vorne (links in Fig. 2) liegen. Die Strecke zwischen Auslaß (9) der Mischvorrichtung bzw. des Mischers und Verarbeitungsstelle kann 0 bis 3 Meter betragen und von einer entsprechend gelängten Leitung überbrückt sein. Vorzugsweise ist die Strecke kürzer als 1 Meter, weiter vorzugsweise kürzer als 30 cm. an der Schaleinrichtung kann eine (nicht gezeigte) Rütteleinrichtung angebracht sein, die den eingebrachten Beton durch Rütteln verdichtet.
• Fig. 3 zeigt schematisch einen möglichen Gesamtaufbau einer Mischvorrichtung 30. Sie zeigt den Mischer 1 und einen Vormischer 31. Im Vormischer 31 werden Wasser und Zement (trocken) und ggf. weitere Zuschlagstoffe zu flüssigem Beton vermischt. Hierzu weist der Vormischer 31 Einlässe 33 für die jeweiligen Stoffe auf. Am Auslaß 35 verläßt der gemischte, flüssige Beton den Vormischer 31. Er kann auch einen Spülauslaß 34 aufweisen. Der Vormischer 31 kann vom Mischer 1 entfernt angebracht sein. Die Distanz zwischen ihnen kann durch eine Leitung 36 überbrückt werden. Es kann eine Fördereinrichtung 37 vorgesehen sein, bspw. eine Pumpe 37 in der Leitung 36, die auch den oben genannten Druck aufbauen kann. Der Mischer 1 kann wie in Fig. 2 gezeigt angebracht sein.
• Der Vormischer 31 und ggf. auch die Pumpe 37 können so ausgelegt sein, daß sie mit mehreren Mischern 1 zusammenarbeiten. hierzu kann in Flußrichtung vor dem Betoneinlaß 7 des Mischers 1 und vorzugsweise nach der Pumpe 37 eine steuerbare Verzweigung vorgesehen sein. Dadurch kann das Gemisch aus dem Vormischer 31 wahlweise unterschiedlichen Mischern 1, die an unterschiedlichen Schaleinrichtungen angebracht sein können, zugeführt werden. Der Vormischer 31 kann an oder in der Nähe eines Zementsilos bspw. auf einem Nachläufer der Maschine angebracht sein.
• Anstelle eines verzweigten und einstellbaren Leitungssystems zur Bedienung mehrerer Schaleinrichtungen kann auch ein (nicht gezeigter) Betonierarm vorgesehen sein, der beweglich ist und nacheinander die einzelnen Schaleinrichtungen anfährt, sich an sie ankoppelt, ihnen zum richtigen Zeitpunkt Beton zuführt und danach wieder abkoppelt, um zum nächsten Schalbrett vorzurücken. Der Mischer kann am Betonierarm anstatt an der Schaleinrichtung befestigt sein. Auch der Rüttler kann ggf. am Betonierarm befestigt sein.
• In anderen Ausführungsformen kann anstelle des Vormischers eine externe Zuführung von Beton bspw. mittels LKW vorgesehen sein.

Claims (11)

1. Betoniervorrichtung für den Tunnelbau, mit einer Mischvorrichtung (30) zum Mischen von Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung zum Vermischen von Beschleuniger und flüssigem Beton ausgelegt ist.

2. Betoniervorrichtung für den Tunnelbau, insbesondere nach Anspruch 1, mit einer Mischvorrichtung (30) zum Mischen von Komponenten, gekennzeichnet durch ein längliches Rohr (2), das in der einen Rohrhälfte einen Einlaß (8) für Beschleuniger als eines der Mischgüter und in der anderen Rohrhälfte einen Auslaß (9) für das gemischte Gut aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung einen Mischer (1) aufweist, der getrennte Einlässe (7, 8) für flüssige Beton und für Beschleuniger aufweist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke zwischen Auslaß (9) der Mischvorrichtung bzw. des Mischers und Verarbeitungsstelle 0 bis 3 Meter beträgt und von einer entsprechend gelängten Leitung überbrückt wird.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung bzw. der Mischer an einer Schaleinrichtung (20) für den zu verbauenden Beton angebracht ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung, die den Beton bzw. das Gemisch unter Druck von vorzugsweise über 20 bar, weiter vorzugsweise über 60 bar, durch die Mischvorrichtung bzw. den Mischer zur Verarbeitungsstelle fördert.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung bzw. der Mischer ein längliches Rohr (2) aufweist, in dem ein Rührwerk (4-6) die Komponenten vermischt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale:

- Das Rührwerk ist um eine Längsachse (5) drehbar, die in etwa parallel zur Längsachse des Rohrs verläuft.

- Das Rührwerk wird von einem Antrieb (3) angetrieben, der an der Stirnseite des Rohrs angebracht ist.

- Rührwerk und/oder Antrieb des Rührwerks sind abnehmbar ausgebildet.

- Das Rührwerkachse ist am einen Ende des Rohrs ungelagert.

- Die Drehachse des Rührwerks und die Achse eines Antriebsmotors sind parallel oder koaxial zueinander.

- Das Rohr weist nachgiebige Wandbereiche auf.

- Das Rohr hat eine Länge (L) im Bereich zwischen 30 und 100 cm.

- Das Rohr hat einen Durchmesser (D) im Bereich zwischen 10 und 30 cm.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Vormischer (31), in dem Wasser mit Zement vermischt wird.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Spülmechanismus (10, 11), der zeitlich wählbar zumindestens Bereiche spült, in denen Beton mit Beschleuniger gemischt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale:

- einen Spülauslaß (11) vorzugsweise in der Nähe der Verarbeitungsstelle,

- einen Spüleinlaß (10) vorzugsweise in der Nähe oder stromaufwärts des Beschleunigereinlasses (8),

- Die Spülung erfolgt mit Wasser.

- Während der Spülung rührt das Rührwerk.