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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gerätesystem für die chemische Horizontalisolierung
gegen aufsteigende Feuchtigkeit und zum Füllen von Hohlräumen bzw.
Rissen an Bauwerken. Das Gerätesystem
besteht im Wesentlichen aus einer Luftpumpe, einer Kartusche für die Injektageflüssigkeit
und einem Druckschlauch zum Verpressen über Packer, welche in den zu
sanierenden Bauteilen verankert sind.
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Zu
den wichtigsten Forderungen im Bauwesen gehört es, Bauwerke, gleich welcher
Art, gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu schützen.
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Speziell
bei geschädigten
oder fehlerhaften Horizontalisolierungen steigt Feuchtigkeit in
den Poren und Rissen des Mauerwerks auf. Die Folgen sind Durchfeuchtung
der Wände,
Abblättern
der Farben, Salzausblühungen
und Pilzbefall. Durch den nachträglichen
Einbau einer chemischen Horizontalabdichtung wird der Feuchtigkeitsaufstieg
im Mauerwerk gestoppt.
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Zur
Sanierung werden in ausreichendem Abstand Löcher in das Mauerwerk gebohrt
und die Bohrlöcher
mit Injektageflüssigkeit
verfüllt.
Die Injektageflüssigkeiten
bauen auf Grund ihrer speziellen chemischen Eigenschaften eine horizontale
Feuchtigkeitssperre auf. Als Injektagemittel werden heute überwiegend
wässrige
Mischungen aus Silikonaten und Wasserglas verwendet. Daneben eignen
sich jedoch auch Silane und Siloxane gelöst in organischen Lösemitteln
oder dispergiert in Wasser, sowie weitere Kunstharze. Angeführt seien,
ohne Anspruch auf Vollständigkeit,
Epoxidharze, Polyurethanharze und Acrylatgele gelöst in organischen
Lösemitteln
oder dispergiert in Wasser.
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Bei
den drucklosen Bohrlochverfahren wird die Injektageflüssigkeit
mit Gießkannen
bzw. über spezielle
Trichter in die Bohrlöcher
eingefüllt,
bis eine durchgehende Tränkung
des Mauerwerks erreicht ist. Der Hauptnachteil dieser drucklosen
Verfahren und auch der Niederdruckverfahren besteht darin, dass
die Injektageflüssigkeit
wegen Oberflächeneffekten
nur langsam in Kapillaren und Mikrorisse einsickern kann. Da aber
im Regelfall die Kapillaren durchfeuchtet, d. h. mit Wasser gefüllt sind,
kann, wenn überhaupt,
nur eine sehr geringe Füllung
der Kapillaren mit der Injektageflüssigkeit erfolgen.
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Bei
dem ähnlich
durchgeführten
Druckinjektageverfahren zur Horizontalabdichtung, werden in das
Mauerwerk Sacklöcher
mit einem Durchmesser von 1 bis 3 cm im Abstand von 20 bis 50 cm
in einer Reihe gebohrt. In die Bohrungen werden dann Packer, unterschiedlicher
Bauart, gesetzt. Packer stellen im Prinzip Hohldübel mit Verschlussnippel dar. Über diese
Packer kann man dann mit Hilfe von Membran-, Kolben- oder Kreiselpumpen
die Injektageflüssigkeit
in das Mauerwerk drücken.
Das Verfahren erbringt sehr gute Abdichtungsergebnisse, weil auch
durchfeuchtete Kapillaren bei Druckeinwirkung mit Injektageflüssigkeit
gefüllt
werden. Jedoch ist leicht zu ersehen, dass speziell die eingesetzten Druckpumpen
mit Druckleistungen von bis zu 100 bar einen erheblichen technischen
Aufwand darstellen und für
deren Betrieb nur erfahrenes Fachpersonal in Frage kommt. Heimwerker
können
solche Arbeiten nicht durchführen.
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Bei
der Rissverpressung werden auf ähnliche
Weise wie bei Horizontalabdichtung Risse in Beton oder Mauerwerk
durch kraftschlüssiges
oder dehnfähiges
Material geschlossen und gegen Wassereintritt abgedichtet. Als Injektagemittel
werden dafür
bevorzugt flüssige
Polyurethanformulierungen oder Epoxidharze verwendet. Zum Einpressen
müssen
analog dem Druckinjektageverfahren seitlich der Risse Löcher gebohrt
und Packer gesetzt werden. Danach kann man mit Druckpumpen Kunstharzformulierungen
einpressen.
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Analog
liegen die Verhältnisse
bei der Sanierung von Hohllagen unter Keramikfliesen oder Natursteinbelägen. Will
man eine Totalsanierung mit entsprechend hohem Aufwand vermeiden,
bietet sich die Injektion von härtungsfähigen Kunstharzen
oder Mikrozementsuspensionen unter die Hohlstellen an. Die Injektion
erfolgt wieder über
handelsübliche
Packer und Druckpumpen. Auch diese Arbeiten werden wegen des hohen
Aufwands und der nicht unerheblichen Kosten für die Druckpumpen nur von Fachfirmen
ausgeführt.
Geeignete Gerätesysteme
für Heimwerker
existieren bislang nicht.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es Mitteldruckinjektagesystem zum
Einbringen von chemischen Horizontalisolierungen gegen aufsteigende Feuchtigkeit
und zum Füllen
von Rissen und Hohlstellen an Bauwerken bereitzustellen. Das System soll
anders als gewerblich genutzte Geräte kostengünstig herstellbar und einfach
bedienbar sein, so dass es auch von Heimwerkern problemlos eingesetzt
werden kann. Darüber
hinaus soll das Injektagesystem für alle üblichen nieder- und hochmolekularen
Injektagemittel anwendbar sein.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Hauptanspruches. Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen
dargestellt.
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Die
Erzeugung des erforderlichen Drucks in der Kartusche, um das Injektagemittel
aus der Kartusche auszupressen (vergleiche Bild 1) wird bei dem beanspruchten
Mitteldruckinjektagesystem mittels einer Luftpumpe mit Hand- oder
Fußbetätigung erzeugt.
Pumpen dieser Art sind wohlbekannt, allgemein zugänglich und
preisgünstig
in vielen Varianten am Markt erhältlich.
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Luftpumpen
im Sinne der vorliegenden Erfindung bestehen aus einem Zylinder
und einem beweglichen Kolben. An Stelle eines Saugventils hat die
einfache Luftpumpe nur eine die Druckseite abdichtende Kolbenmanschette,
die beim Saughub Luft überströmen lässt. Als
druckseitiges Ventil wirkt das Ventil der Kartusche (siehe Bild
1, Nr. 3).
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Mit
sog. Stand-Luftpumpen kann man auch bei Handbetätigung Drücke bis zu 100 bar erreichen. Einfacher
gestaltete Fahrradpumpen ermöglichen Drücke von
5 bis 10 bar (absolut).
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Bei
aufwendiger konstruierten Luftpumpen können auch Manometer angeschlossen
werden, so dass man den augenblicklich wirkenden Druck ablesen kann.
Ansonsten ist es jedoch auch möglich
auf die Kartusche ein Manometer anzuflanschen, um stetig den herrschenden
Auspressdruck ablesen zu können.
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Die
Trennung von Kartusche und Pumpe wirkt sich sehr vorteilhaft auf
den Betrieb des erfindungsgemäßen Injektagesystems
aus. Verschmutzungen mit nachfolgender Verstopfung der Pumpe durch
Injektagemittel lassen sich sicher vermeiden. Dieser Punkt ist für die Anwendung
durch weniger erfahrenere Heimwerker besonders wichtig.
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Die
sog. Kartusche bildet das zentrale Element des beanspruchten Injektagesystems.
Bild 1 zeigt schematisch den typischen Aufbau einer Kartusche. Die
eingetragenen Abmessungen Höhe
(H) und Durchmesser (D) lassen sich in weiten Grenzen variieren.
Kennzeichnende Werte für
H liegen bei 10 bis 50 cm und für
D bei 5 bis 25 cm. Darüber
hinaus sind selbstverständlich
auch nichtzylindrische Formen für
die Kartuschen möglich,
wenngleich Kartuschen mit rundem Querschnitt leichter zu fertigen sind.
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Die
Kartuschen nach Bild 1 besitzen eine verschließbare Einfüllöffnung (Nr. 1/2),
eine Auspressöffnung
für das
Injektagemittel (Nr. 5), ein Druckbegrenzungsventil (Nr. 4)
und ein Aufpumpventil (Nr. 3).
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Die
verschließbare
Einfüllöffnung dient
zum Einfüllen
des Injektagemittels. Als Injektagemittel kommen beispielsweise
in Betracht Silikonate, Silikate, Siloxane, Silikonmikroemulsionen,
Acrylate, Epoxidharze oder Polyurethanharze in wässriger Formulierung oder gelöst in organischen
Lösemitteln.
Vorzugsweise werden aus Umweltschutzgründen wässrige Lösungen oder wässrige Emulsionen
bzw. Dispersionen verwendet. Es lassen sich jedoch auch Zubereitungen
mit organischen Lösemitteln
verarbeiten.
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In
Bild 1 ist gezeigt, wie die Einfüllöffnung mit einem
Schraubdeckel verschlossen werden kann. Es sind jedoch auch andere
Konstruktionen, z. B. mit einem Schnappdeckel, möglich.
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In
der Nähe
der Bodenplatte der Kartusche (Bild 1, Nr. 5) ist die Auspressöffnung für das Injektagemittel
angeordnet. Die Austrittsöffung
ist als Stutzen mit Gewinde ausgebildet. Der Druckschlauch (Nr. 6)
kann dann direkt mit einer Überwurfmutter
und Dichtring auf dem Auspressstutzen befestigt werden. Bei einfacheren
Konstruktionen kann man den Druckschlauch jedoch auch auf den Auspressstutzen schieben
und mit einer Schlauchklemme festziehen.
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Ein
wichtiges Sicherheitsmerkmal der vorliegenden Erfindung bildet das
Druckbegrenzungsventil (Nr. 3), hier angeordnet auf der
Deckplatte der Kartusche. Das Ventil lässt überschüssige Druckluft bei Erreichen
eines einstellbaren Überdrucks
aus dem Luftpolster über
der Injektageflüssigkeit
in die Umgebung entweichen, um Gefährdungen des Bedienpersonals
zu vermeiden.
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Druckbegrenzungsventile
werden am allgemein zugänglichen
Markt in verschiedenen Größen und
Ausführungsformen
angeboten, so dass hier nicht näher
auf technische Details eingegangen werden muss, da die Konstruktion
dieser Ventile zum Stand der Technik gehört. Der Vollständigkeit
sei lediglich darauf hingewiesen, dass federbetätigte Ventile dieser Art sehr
kostengünstig
erhältlich
sind und sich seit vielen Jahren bewährt haben.
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Ebenfalls
ein wichtiges Konstruktionsmerkmal für das beanspruchte Kartuschensystem
bildet das Aufpumpventil (Nr. 3 in Bild 1). Über dieses
Ventil wird mit der oben beschriebenen Luftpumpe Luft in die Kartusche
gepumpt. Das eingesetzte Aufpumpventil, am Markt existiert eine
fast unübersehbare Vielfalt,
orientiert sich an den Ventilen die für Reifen auf Fahrrädern bzw.
Motorfahrzeugen eingesetzt werden. Gut eignen sich für den hier
vorgesehenen Anwendungszweck Rückschlagventile,
die auch unter den Namen Dunlop- oder Kugelventile bekannt geworden
sind. Höheren
Luftdrücken
halten Stiftventile stand; sie sind je nach Detailkonstruktion auch unter
den Bezeichnungen Scaverand- bzw. Schraderventile im Handel. Darüber hinaus
können
auch komplizierter gebaute Hochdruckventile bei Drücken über ca.
50 bar eingesetzt werden. Wegen der dann deutlich höheren Beschaffungskosten
werden solche Ventile für
den vorgesehenen Anwendungszweck weniger in Frage kommen.
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Nach
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die beanspruchte
Kartuschenkonstruktion ein- oder zweiteilig ausgebildet sein. In Bild
1 wird eine einteilige Konstruktion gezeigt.
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Eine
zweiteilige Konstruktion besteht aus zwei Teilen, nicht zwingend
jedoch aus zwei Hälften. Vorteilhaft
wird das Oberteil mit Ventilen und Einfüllöffnung auf das Unterteil mit
zwischen gelegtem Dichtring aufgeschraubt. Günstig bei dieser Ausführungsform
ist die leichte Reinigung nach Auseinanderschrauben der beiden Teile.
Auch die Fertigung der zweiteiligen Kartuschen aus Kunststoff durch Spritzgießen ist
begünstigt.
Ansonsten kann man jedoch nach Fertigung die beiden Kartuschenteile
auch bleibend zusammenfügen,
z. B. durch Kleben oder Schweißen.
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Als
Materialien für
die Fertigung der Kartuschen kommen in erster Linie Kunststoffe
oder Stahl in Betracht. Edelstähle,
wie z. B. Chrom-Nickelstähle rosten
nicht, sind jedoch in der Anschaffung relativ teuer. Übliche Baustähle neigen
zur Rostbildung und müssen
deshalb beschichtet werden.
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Günstiger
gestaltet sich die Fertigung aus Kunststoffen. Geeignete Kunststoffe
sind Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen, Hart-PVC und technische
Kunststoffe wie Polyamide oder Polycarbonat sowie diverse Elends.
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Wenn
man durchsichtige oder zumindest durchscheinende Kunststoffe, wie
Polycarbonat oder Polyester verwendet, kann der Stand jederzeit
optisch erkannt werden und im Bedarfsfall neues Injektagemittel
nachgefüllt
werden.
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Wie
bereits ausgeführt,
wird die Injektageflüssigkeit
mit einem Druckschlauch von der Kartusche zu den Mauerwerkspackern
gepresst. Die Verpressung der Injektageflüssigkeit ist dann abgeschlossen,
wenn in der Kartusche der Stand der Flüssigkeit nicht mehr absinkt,
bzw. der Druck in der Kartusche konstant bleibt. Dann wird die Kartusche
belüftet
und der Druckschlauch vom Packer abgezogen.
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Packer
werden von der einschlägigen
Industrie in vielen Varianten (Schlagpacker, Spreizpacker, Kegelpacker,
Lamellenpacker usw.) und aus den unterschiedlichsten Materialien
(Kunststoff, Aluminium, Edelstahl usw.) angeboten. Packer sind im
Prinzip Hohldübel,
welche ein Bohrloch nach außen
abdichten. Auf der Maueraußenseite
trägt der
Packer einen Nippel, der mit einem Rückschlagventil ausgerüstet ist
und bei Druck den Längskanal
des Packers in Richtung Mauerwerk öffnet, bei Gegendruck sperrt der
Packernippel den Ausfluss, so dass die Injektageflüssigkeit
im Mauerwerk verbleibt.
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Die
Packernippel sind als Schnappverbindung ausgestaltet, so dass das
Kupplungssystem des Druckschlauchs auf dem Packer einrastet. Ein Dichtring
verhindert das Austreten von Injektageflüssigkeit. Um die Schlauchkupplung
vom Drucknippel zu lösen,
genügt
es die Verriegelungshülse
an der Kupplung zurück
zu schieben.
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Um
z. B. einen Riss in einer Betonwand auf zu füllen, wird der Riss zuerst
seitlich angebohrt und anschließend
in das Bohrloch ein Injektionspacker eingeschlagen und durch Andrehen
einer Gummihülse
fest verankert. Nun kann der Druckschlauch am Packernippel befestigt
und Injektageflüssigkeit
aus der Kartusche mittels Luftpumpendruck bis zur Sättigung
in den Riss gepresst werden. Nach Belüften der Kartusche wird der
Druckschlauch abgezogen, auf den nächsten Packer aufgesetzt und
weiter Injektageflüssigkeit
verpresst. Dieser Vorgang wiederholt sich solange bis der Riss vollständig verpresst
ist. Die Packer können
je nach Ausführungsform
abgeschlagen oder abgeschraubt werden. Abschließend werden die verbleibenden
Bohrlöcher
mit Zementmörtel verfüllt.
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Hauptanwendungsgebiet
des erfindungsgemäßen Mitteldruckinjektagesystems
bildet die chemische Horizontalisolierung nach dem Bohrlochverfahren.
Dazu werden im Abstand von ca. 20 cm ein oder zwei Reihen von Löchern mit
Durchmessern um 2 cm in die durchfeuchteten Wände gebohrt. In die Bohrlöcher werden
Lamellenpacker mit dafür
vorgesehenen Döppern
eingeschlagen bzw. Spreizpacker in den Bohrlöchern festgedreht. Falls erforderlich
kann man die Packer auch in Zementmörtel legen. Danach wird der
Druckschlauch, kommend von der Kartusche, mit dem Kupplungsstück auf den
Nippel des Packers aufgesteckt, so dass die Kupplung einrastet. Jetzt
kann die Injektageflüssigkeit über die
Auspressöffnung
der Kartusche in den Druckschlauch und von dort in den Packer und
in das Mauerwerk mittels Luftpumpe gepresst werden. Dort verteilt
sich die Flüssigkeit
im Mauerwerk und sickert unter Überdruck
in die Kapillaren und Risse ein.
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Praktisch
füllt man
die Kartusche vor Arbeit zur Hälfte
oder zu zwei Dritteln mit der Injektageflüssigkeit. Vorzeitiges Ausfließen lässt sich
durch Anbringen eines Sperrventils in der Druckleitung verhindern.
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Wenn
der Druck, erkenntlich an Manometer oder dem Stand der Flüssigkeit
in der Kartusche zu stark absinkt, muss wieder aufgepumpt werden,
um weitere Injektageflüssigkeit
in das Mauerwerk zu pressen. Wenn der Druck nicht mehr weiter abfällt, wird
die Kartusche belüftet
und der Druckschlauch vom Packer abgezogen und auf den nächsten Packer
gesetzt. Dort wiederholt sich der geschilderte Vorgang bis alle
Packer verpresst sind. Die Packernippel werden nach Verpressung
entfernt, das Packerinnenteil mit Rückschlagventil verbleibt jedoch im
Regelfall im Mauerwerk. Die Mauer kann danach verputzt werden, um
die Bohrungen zu verdecken.
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Zur
Hohlflächensanierung,
z. B. unter Fliesen oder Estrichen, werden die Fliesenfugen bzw. der
Estrich angebohrt, Packer eingesetzt, in kritischen Fällen aufgeklebt
und die Kupplung des Druckschlauchs aufgesetzt und einrasten lassen.
Danach kann vermittels der Luftpumpe aus der Kartusche Injektageflüssigkeit
in die Hohlstellen gepumpt werden. Das Ende des Verpressvorgangs
erkennt man, wenn aus Bohrstellen ohne Packer Flüssigkeit austritt. Dann wird
die Kartusche belüftet
und die Schlauchkupplung über
den nächsten
Packernippel gesteckt. Wenn alle Packer verpresst sind, werden die
Nippel abgeschraubt und die Fugen mit Fugenmörtel verfüllt.
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Das
oben beschriebene Mitteldruckinjektagesystem besteht aus drei Hauptkomponenten,
die so auf einander abgestimmt sind, dass sie ohne Werkzeuge miteinander
verbunden und benutzt werden können.
Größere technische
Vorkenntnisse oder komplizierte Werkzeuge sind nicht erforderlich.
Mit dem beanspruchten System kann daher jeder Heimwerker durchfeuchtete
Mauerwerke einfach und wirksam sanieren, sowie Fugen und Risse verpressen.