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Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Bauelement zur Herstellung von Leitungen, Schächten, Formstücken und dergleichen, welches zur Aufnahme und Ableitung aggressiver Flüssigkeiten oder Dämpfe geeignet ist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
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Im Zuge industrieller Fertigungsprozesse entstehen häufig chemisch aggressive Abwässer und Dämpfe, die über ein Abwassernetz geeigneten Aufbereitungs- und Kläranlagen zugeführt werden. Beton-/Stahlbetonrohre weisen gegenüber anderen Rohrwerkstoffen eine niedrigere chemische Widerstandsfähigkeit gegenüber Säuren, Fetten, Sulfaten und anorganischen Ablagerungen auf. Durch Säureangriff ist insbesondere die Widerstandsfähigkeit und Dauerhaftigkeit der Betonrohre nicht gewährleistet. Bedingt durch den Rückgang des Wasserverbrauches auf Grund der Bevölkerungsentwicklung und des Strukturwandels, steigender Wasserkosten und damit einer nicht planungsgemäßen Nutzung (überdimensionale Rohrquerschnitte) verursacht die biogene Schwefelsäurekorrosion in den Abwasserrohren verstärkt Schäden, bei Bauteilen aus Beton/Stahlbeton kommt es zum schwersten Säureangriff auf dem Beton. In der Folge korrodiert das Betonrohr, wird die Bindemittelmatrix geschädigt, es kommt zu Abplatzungen an der Betonoberfläche und Tragfähigkeitsverluste sind die Folge.
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Der Werkstoff Beton/Stahlbeton ist auf Grund seiner positiven Eigenschaften hinsichtlich Verarbeitung, Festigkeit, hoher Tragfähigkeit, Lagestabilität und Wirtschaftlichkeit besonders geeignet zur Herstellung von Bauelementen für das Kanalnetz, demzufolge sollten derartige Bauelemente aus Beton/Stahlbeton durch zusätzliche Maßnahmen zum Korrosionsschutz der Rohrinnen- und Rohrstirnflächen für den Einsatz in chemisch aggressiven Umgebungen und für Bereiche, in denen biogene Schwefelsäurekorrosion auftritt, ertüchtigt werden.
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Beispielhafte Lösungen sind im Stand der Technik in verschiedenen Patenten bzw. Gebrauchsmustern dokumentiert. In der
DE 39 35 172 C2 wird ein Rohraggregat und ein Verfahren zur Herstellung davon beschrieben. Das Rohraggregat, bestehend aus einem Betonmantel mit einer abdichtenden Auskleidung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung aus einer Mehrzahl von gekrümmten Glasschalen besteht und daß in den Stoßfugen in Achsrichtung, sowie in Umfangsrichtung – kreuzweise – Dichtungsprofile angeordnet sind. Der Raum zwischen dem entstandenen Gewölbe und der Innenwand des Betonmantels wird von einer Hinterfüllmasse ausgefüllt. Bei der Fertigung wird zuerst der Betonmantel hergestellt und mit Hilfe von Montagestützen eine untere Glasschale eingesetzt. Unter Zwischenschaltung der Dichtungsprofile werden die übrigen Glasschalen gewölbebildend aufgesetzt werden. Bei der Herstellung der ausgekleideten diffusionsdichten Rohre werden somit bereits ausgehärtete Rohrmäntel verwendet. Nachteilig ist hierbei die Anordnung kreuzweise angeordneter Fugen zwischen den gekrümmten Glasschalen, diese bieten im Durchflußbereich Angriffsflächen für Abwässer. Die Fertigung des Rohraggregats ist aufwendig, da zuerst der Betonmantel hergestellt wird, dann die Glasschalen mittels Abstandhaltern und Montagestützen eingebaut werden und zum Schluß eine Hinterfüllmasse eingebracht wird.
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Die
DE 37 13 207 C2 , beschreibt ein Rohr, insbesondere zum Transport von aggressiven Flüssigkeiten sowie Verfahren zu seiner Herstellung. Es handelt sich um ein zementgebundenes Betonrohr mit einer inneren Auskleidung und Rohrenden aus chemikalienbeständigem Beton, welches in einer stehenden Schalungsform hergestellt wird.
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Die
DE 20 2007 005 696 U1 beschreibt ein rohrförmiges Bauelement aus zementgebundenem Beton zur Herstellung von chemisch resistenten Leitungen, Schächten und Formstücken, gekennzeichnet durch eine chemisch beständige Innenauskleidung des Rohrschaftes aus Kunststoff, sowie Rohrenden aus chemisch beständigem Beton mit einer geschlossenen, umlaufenden Kontaktfuge sowie Mitteln zur Erhöhung des Strömungswiderstandes. Die Erfindung stellt eine Weiterentwicklung der
DE 37 13 207 C2 insbesondere im Hinblick auf die Innenauskleidung von Schachtringen und Formstücken dar.
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Die
DE 196 32 353 A1 beschreibt ein Halbzeug-Bauelement für die Verkleidung von ebenen und gekrümmten Oberflächen bestehend aus einer Glasscheibe und einer Verbundmörtelschicht, wobei der Verbund mit dem angemachten erhärtenden Beton durch den Kontakt des Verbundmörtels des Halbzeuges hergestellt wird.
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In der
DE 41 15 735 A1 wird ein Rohr aus zementgebundenem Material mit einer abdichtenden Auskleidung aus einem ein- oder mehrteiligem Glasrohr sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben. Es handelt sich hierbei um ein integriertes Herstellungsverfahren, die Glasauskleidung wird mit dem Tragrohr hergestellt, indem es durch einen Stützrahmen in horizontaler und vertikaler Ebene gehalten wird, anschließend werden die zementgebundenen Materialien zur Bildung des Tragrohres eingebracht. Das Glasrohr kann mit Umwicklungsmaterialien versehen werden und ist zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen Glasrohr und zementgebundenen Materialien zumindest stirnseitig ein volumenveränderliches, zwängungsfreies Material vorgesehen ist. Das Herstellungsverfahren ist aufwendig und unwirtschaftlich, bevorzugt wird heutzutage die Herstellung von Betonrohren im stehenden Verfahren mit Formenkern und Formenmantel. Da das Glasrohr direkt auf Stützrahmen bzw. Schalungsrahmen angebracht wird, ist davon auszugehen, daß der Druck, der bei der Befüllung auf das Glas wirkt, durch dieses nicht abgebaut werden kann, es kann somit leicht zum Bruch des Glases kommen. Die Verbindung zwischen den zementgebundenen Materialien und der Glasauskleidung erfolgt im noch nicht ausgehärteten Zustand des Tragrohres. Die beschriebenen Verfahren sind in
5 der Schrift als Schleuderverfahren in vertikaler Anordnung, bzw. Radialpreßverfahren gezeigt, und in
6 als festes Schalungsgerüst in horizontaler Anordnung. Beide Verfahren funktionieren mit der Aufspritzung der zementgebundenen Materialien. Da die Aushärtung des Rohres in der Schalung erfolgen muß, ist die Herstellung nachteilig sehr zeitaufwendig.
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Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Entwicklung eines chemisch beständigen, gegen biogene Schwefelsäurekorrosion resistenten Bauelementes aus Beton/Stahlbeton mit einer inneren Auskleidung zum Transport von Flüssigkeiten im Kanalnetz, welches möglichst wirtschaftlich hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein rohförmiges Bauelement gemäß Patentanspruch 1 gelöst und durch ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Rohrenden sind bevorzugt komplementär oder stumpf ausgebildet, was die Herstellung einer dichten Verbindung untereinander ermöglicht. Die Dichtungen an den Rohrenden sind dauerhaft beständig gegen Chemikalien und Lösungen mit einem pH-Wert < 2, d. h. insbesondere gegen Säuren, aber auch gegen Laugen, Öle etc.
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Bei den Glasrohren handelt es sich um Glaszylinder, die Glassegmentschalen können beispielsweise als Halb-, Drittel- oder Viertelschalen ausgeführt sein. ihre Länge entspricht der monolithischen Rohrlänge, im Rohr eingesetzt sind sie somit radial fugenfrei sind – die Glasauskleidung in Umfangsrichtung ist fugenfrei.
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Durch den Verbund, den die Glasrohre und der Rohrschaft miteinander über die schubweiche Zwischenschicht eingehen, werden in einer oder mehreren axialen Richtungen gleichzeitig über diese Zwischenschicht Dehnungen im Betonverbundrohr ermöglicht.
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Die Auskleidung kann entsprechend der monolithischen Rohrlänge, des angepaßten Durchmessers und Bogenlängenmaßes in Form von Glasrohren bzw. Glassegmentschalen ausgeführt werden. Die Auskleidung bzw. das Bauelement kann neben der in linearen Leitungen, Schächten und Formstücken realisierten Grundform auch Sonderformen annehmen, wie z. B. gekrümmte und/oder sich verjüngende Verläufe. Die Auskleidung kann auch in Vortriebsrohren, Muffenrohren mit Spitz- und Muffenende oder in einem Schachtring ausgeführt werden.
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Bei der Fertigung greift man auf ein Verfahren mit stehendem Kern zurück, der Glasinliner wird über in Luftpolster direkt auf den Formenkern eingebaut. Die Fertigung erfolgt in einem Stück „frisch in frisch”. Durch Nutzung industrieller Fertigungsverfahren, Rohrfertiger mit stehendem Kern bzw. Vibrationsverfahren mit stehendem/steigendem Kern wird die Wirtschaftlichkeit gegenüber im Stand der Technik üblichen Verfahren erhöht.
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Der Schutz des Betons/Stahlbetons wird zuverlässig, sowohl von der Innenauskleidung aus Glasrohren bzw. Glassegmentschalen in der monolithischen Rohrlänge wie auch von der Fugenauskleidung übernommen, ein Angriff aggressiver Flüssigkeiten und Dämpfe auf dem Beton/Stahlbeton über die Fugen der Innenauskleidung wie den der Kontaktfugen zwischen den Betonrohren wird verhindert. Die Fugenverschlüsse sind chemisch resistent und dauerelastisch, im Muffenbereich bzw. an den geraden Enden sind chemisch beständige Dichtungen fest verankert.
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Des weiteren ist der Einbau der „Glasinliner” über ein Luftpolster in vorhandene Fertigungsprozesse integrierbar. Durch die Ausführung einer Beschichtung der Gläser mit oder ohne Besplittung verschiedener Materialien bzw. Glasgewebeeinlagen wird das Spannungs- und Dehnungsverhalten der Materialien Beton und Glas sowohl im Fertigungsprozeß als auch im Einbau- und Nutzungszustand ausgeglichen, es wird eine dauerhafte Verbindung der Materialien Beton und Glas eingegangen. Durch die Verwendung mineralischer Baustoffe wird ein umweltgerechtes Recycling des Glasverbundsystems sichergestellt.
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Die Herstellung eines Rohres aus Beton/Stahlbeton mit einer aus Glasrohren bzw. Glassegmentschalen bestehenden Auskleidung, der Innenauskleidung, erfolgt im stehenden Verfahren. Die Glasrohre oder Glassegmentschalen werden über ein Luftpolster auf einen üblichen Formenkern aufgebracht. Das Luftpolster kann als Luftfolie ausgebildet sein, es vergrößert den Innendurchmesser des Rohres entsprechend, wenn man einen Formenkern verwendet, der Standardmaße aufweist. Die Glassegmentschalen werden optional nach dem Aufbringen gereinigt, bevor eine Beschichtung mit einer schubweichen Zwischenschicht aus verschiedenen Materialien und/oder mit einer Besplittung erfolgt. Auch eine Beschichtung mit Glasgewebeeinlagen ist möglich. Zunächst wird dazu optional ein Haftvermittler, ein sogenannter Primer aufgebracht, bevor der eigentliche Kleber als weiterer Teil der Zwischenschicht aufgetragen wird, entweder mit oder ohne Besplittung. Bei Verwendung von Glassegmentschalen werden die in Längsrichtung des Rohres verlaufenden Fugen entweder mit einem verbleibenden oder einem nichtverbleibenden Fugenprofil verschlossen. Das Auftragen der schubweichen bzw. schubausgleichenden Zwischenschicht kann manuell oder maschinell erfolgen. Anschließend werden die Glasrohre bzw. Glassegmentschalen über die Zwischenschicht in einem Stück bzw. in einem Arbeitsgang mit dem Beton vergossen, wobei dieser Vorgang frisch in frisch erfolgt, d. h. der Beton wird eingefüllt, solange er noch nicht abgebunden hat.
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Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Von der Erfindung werden auch ähnliche Ausführungsformen mit erfaßt werden, die an den Sinn der Patentansprüche anknüpfen.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine Rohrleitung aus erfindungsgemäßen Bauelementen in Form von Muffenrohren entlang der in 3 dargestellten Linie A,
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2 einen Teillängsschnitt in Vergrößerung des Muffenendes des in 1 dargestellten Elementes in größerem Maßstab, ohne Abbildung eines Anschlußrohres,
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3 einen Querschnitt der durch 1 dargestellten Teillängsschnittes entlang der Linie 1,
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4 eine beispielhafte Darstellung des Fertigungsverfahrens.
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In den 1 bis 3 ist eine entlang einer Achse 1 verlaufende Rohrleitung dargestellt, die von aneinandergereihten Bauelementen in Form von Rohren 2 aus Beton oder Stahlbeton gebildet wird. Jedes Rohr 2 besitzt einen Schaftbereich 3, der stirnseitig von einem Spitzende 4 und einem Muffenende 5 abgeschlossen wird. Anstelle des als Muffenrohr ausgebildeten Rohres 2 kann dieses auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als Vortriebrsrohr oder als Schachtring.
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Das Spitzende 4 und das Muffenende 5 sind zur Ausbildung von Steckverbindungen mit baugleichen Rohren 2 komplementär ausgebildet. Durch das Ineinanderstecken zweier Rohre entsteht eine Stoßfuge 6. die durch eine äußere und ggf. durch eine innere, an die Gläser angepaßte Dichtung abgedichtet ist.
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Der Schaft 3 des Rohres 2 besteht aus Beton, der optional durch eine Bewehrung verstärkt sein kann. Das Spitzende 4 und das Muffenende 5 werden aus dem gleichen Material wie der Schaft 3 hergestellt. Zum Einsatz können selbstverdichtender Beton und sonstige Bindemittelsysteme auf Zementbasis kommen.
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Die innere Mantelfläche des Rohres 2 ist vollständig mit einer chemisch beständigen Schicht in Form eines Inliners aus Glassegmentschalen – beispielsweise Halb-, Drittel- oder Viertelschalen – oder Glasrohren 8, jeweils mit einer der monolithischen Rohrlänge entsprechenden Länge, bedeckt. Im Interesse eines zwängungsfreien Einbaus und zum Ausschluß von Transportschäden kann der Glaskörper am Muffen- bzw. Spitzende zurückgesetzt werden.
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Die Glasinliner werden mit dem Beton über eine schubweiche Zwischenschicht 7, bestehend aus einem chemisch beständigen, elastischen, 1-Komponenten-Dichtstoff auf Polyurethan Basis verbunden, welcher zum einen die Eigenschaft besitzt, daß unterschiedliche Spannungs- und Dehnungsverhalten der verwendeten Materialien auszugleichen und zum anderen resistent gegen chemisch aggressive Flüssigkeiten und Dämpfe ist. Die schubweiche bzw. schubausgleichende Zwischenschicht 7, die nach der Abbindezeit einen festen Verbund mit den Glasrohren bzw. Glassegmentschalen eingeht, kann in der Ausführung mit oder ohne Besplittung unterschiedlicher Materialien oder mit Glasgewebeeinlage zum Einsatz kommen.
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Die Fugenabdichtung an den Rohrenden im Schaftbereich 3 erfolgt ebenfalls mit einem chemisch beständigen, elastischen, 1-Komponenten-Dichtstoff auf Polyurethan Basis.
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Derartig ausgebildete Rohrleitungen sind insbesondere gegenüber biogener Schwefelsäurekorrosion geschützt und für den Einsatz in Kanalnetzen mit chemisch aggressiven Flüssigkeiten und Gasen geeignet, da sie einem pH-Wert < 2 dauerhaft standhalten. Im Schaftbereich 3 ist das Beton-/Stahlbetonrohr 2 durch den Glasinliner aus Glasrohren bzw. Glassegmentschalen, der schubweichen Zwischenschicht aus einem elastischen, chemikalienbeständigen Dichtstoff und der Fugenabdichtung zwischen den Glassegmentschalen in monolithischer Rohrlänge mit einem elastischen Spezialdichtstoff, der chemisch beständig ist und für die Abdichtung von Abwasseranlagen geeignet bzw. zugelassen ist, geschützt.
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Im Muffen- und Spitzendbereich ist das Rohrleitungssystem durch den Einbau einer äußeren Dichtung und einer Beschichtung des Spitzendes 4 und Muffenspiegels bzw. durch den Einbau einer äußeren und inneren Dichtung geschützt, wobei die innere Dichtung direkt angepaßt an die Glaskanten ausgeführt wird.
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Die Fertigung des Rohres 2 kann gemäß 4 über einen stehenden Kern 9 erfolgen. Die Glasrohre bzw. Glassegmentschalen 8 werden hierbei über ein definiertes Luftpolster in Form von Folien, Schläuchen bzw. dreidimensionalem Gewebe 10 auf den Kern gezogen bzw. auf die Untermuffe gestellt, fixiert und über eine manuell bzw. maschinell aufgebrachte schubweiche Zwischensicht 7 aus einem chemisch beständigen, elastischen, 1-Komponenten-Dichtstoff auf Polyurethan Basis, mit oder ohne Besplittung verschiedener Materialien oder mit Glasgewebeeinlage im Betoniervorgang in einem Arbeitsgang „frisch in frisch” mit dem Beton vergossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Achse
- 2
- Rohr
- 3
- Schaftbereich
- 4
- Spitzende
- 5
- Muffenende
- 6
- Stoßfuge
- 7
- Zwischenschicht
- 8
- Glasrohr
- 9
- stehender Kern
- 10
- Gewebe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3935172 C2 [0004]
- DE 3713207 C2 [0005, 0006]
- DE 202007005696 U1 [0006]
- DE 19632353 A1 [0007]
- DE 4115735 A1 [0008]
