DE1609722C - Vergußmasse fur die Verankerung von Zuggliedern und Verfahren zum Einbringen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vergußmasse aus Kör- Es mag vielleicht naheliegend erscheinen, in solnern und erhärtendem Bindemittel für die Veranke- chen Fällen an Stelle von Vergußmetall kalt verrung von Zuggliedern innerhalb des Hohlraumes arbeitbare Kunststoff-Vergußmassen zu verwenden, eines Stützkörpers, z. B. einer Ankerhülse, ins- Damit läßt sich das Problem jedoch nur unbesondere für die Verankerung besenartig gespreiz- 5 befriedigend lösen, weil auch solche Massen stets ter Drahtbündel. Verankerungen dieser Art sind z. B. eine.— wenn auch oft nur geringe — Schwindung aus der deutschen Auslegeschrift 1 193 226 bekannt, haben. Hinzu kommt, daß die Drähte durch die Zugnach welcher die aus Körnern und erhärtendem beanspruchung eine — wenn auch wiederum geBindemittel bestehende Vergußmasse eine Betonguß- ringe — Querschnitts verringerung' erfahren. Beides masse ist, die als Verpreßmörtel verwendet wird. io bewirkt, daß die Drähte sich bei hoher Zugbeanspru-

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum chung leichter aus der Vergußmasse herausziehen

Einbringen der Vergußmasse und schließlich die be- lassen als dies auf Grund der Festigkeitseigenschaf-

sondere Ausbildung der mit der Vergußmasse zu ten" solcher Vergußmassen zu erwarten wäre,

verankernden Zugglieder. Hinzu kommt, daß alle Kunststoffe bei hoher

Beton als Vergußmasse ist nicht frei von Schwind- 15 Dauerbeanspruchung erhebliche plastische Verfor-

erscheinungen; daß ein Schwinden stattfindet, be- mungen zeigen (langsam fließen), so daß sie, wenn

weist, daß zwischen den Zuschlagkörnern Schichten sie lange Zeiten ununterbrochen belastet werden, zur

aus Zementstein liegen, die im Zuge der Hydratation Kraftübertragung ungeeignet sind,

des Zements schwinden. An sich ist auch bekannt, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese

in Kiesbeton nachträglich das Bindemittel ein- ao Schwierigkeiten zu vermeiden, aber die Vorteile

zupressen, nämlich bei sogenanntem »Prepact- eines Metallvergusses für die Kraftübertragung bei-

Beton«; derartiger Beton wird aber als Vergußmasse zubehalten,

für Verankerungen bisher nicht verwendet. Die Erfindung besteht darin, daß innerhalb einer

Es ist auch bekannt, gespreizte Drahtbündel in Vergußmasse der oben genannten Art ein dicht ge-

Ankerhülsen mit einem niedrig schmelzenden Metall as lagertes Haufwerk von Metallkörnern, den Ver-

zu vergießen. Die in dieser Weise durch Haft- und ankerungshohlraum ausfüllend, in an sich bekannter

Klemmwirkung zugfest an das Drahtbündel an- Weise Stützgewölbe zwischen der Innenfläche des

geschlossene Hülse wird ihrerseits wieder in bekann- Stützkörpers und den Zuggliedern bildet,

ter Weise, z. B. durch Anschrauben oder Anklemmen Das Bindemittel hält die Metallkörner in ihrer

oder nur durch Abstützen mit dem Baukörper ver- 30 stabilen Lagerung und vereinigt sie zu einem trag-

bunden. Solche Verankerungen sind z. B. ini Stahl- fähigen Stützgerüst. Da sich die Metallkörner in der

bau-Handbuch, Band 2, herausgegeben vom Deut- Masse berühren, zeigt die aus den Metallkörnern und

sehen Stahlbauverband, Köln, 1947, S. 547 be- dem Bindemittel zusammengesetzte Masse keine

schrieben und. dort in Bild 39 dargestellt. Schwindung. Da wiederum das Bindemittel nur die

Bei dieser bekannten Verankerung von Drähten 35 Zwischenräume zwischen den dicht gelagerten Körgeht infolge der durch das schmelzflüssige Verguß- nern ausfüllt, bleiben die plastischen Verformungen metall verursachten Erhitzung der Drahtenden die gering.

Drahtfestigkeit nicht unerheblich zurück. Weiter ent- Das Metall, aus dem die Metallkörner bestehen, stehen beim Vergießen mit Metall leicht größere Luft- ist beispielsweise Stahl. Da die Körner durch das blasen (Lunker), die ein sattes Ausfüllen der feinen 40 Bindemittel dicht eingeschlossen sind, braucht man Hohlräume mit Vergußmetall beeinträchtigen und keine teueren rost- oder korrosionssicheren Legierundamit das gleichmäßige Anschließen aller Drähte er- gen. Je nach den besonderen Anforderungen des Anschweren. Die Erfahrung hat gezeigt, daß auch bei wendungsfalles kommen aber auch weichere Metalle sorgfältigem Vergießen des öfteren einzelne Drähte als Stahl und sogar Blei in Frage. Verwendet man im Vergußmetall gleiten, also ihre Lage ändern, was 45 Blei, so wird durch die später auftretende Pressung zu unerwünschten Kraftumlagerungen innerhalb des eine besonders dichte Lagerung erzielt.
Drahtbündels führt und die Sicherheit der Veranke- Verschiedene Ausführungsformen ergeben sich, je rung vermindert. Weiter hat sich gezeigt, daß das un- ' nachdem, ob die Metallkörner Kugelform oder eine vermittelte Übergehen der Drähte in das Verguß- abgerundete, längliche Form haben oder kantig sind, metall die Tragfähigkeit an dieser Stelle gegenüber 50 Mit kantigen Metallkörnern kann eine vorteilhafte oft wiederholten Belastungen (Dauerschwingfestigkeit) gegenseitige Verzahnung erzielt werden,
beträchtlich herabsetzt. Die Korngröße liegt zweckmäßig zwischen 0,1

Gerade die Dauerschwingfestigkeit der Veranke- und 5 mm; in besonderen Fällen kommen auch rung ist für die wirtschaftliche Verwendung von größere Metallkörner in Betracht. Im allgemeinen Drahtbündeln von besonderer Bedeutung. Draht- 55 verwendet man Körner von unter sich im wesentbündel werden z. B. als Tragkabel von Hängebrücken liehen gleicher Größe.' Es ist aber auch möglich, oder bei den heute häufig gebauten Schrägkabel- Mischungen gestufter Korngrößen zu verwenden, die brücken verwendet. Durch das immer kleiner wer- besonders hohlraumarm sind. Beim Einbringen der denden Eigengewicht moderner Brückenkonstruktio- Vergußmasse ist dann darauf zu achten, daß die nen und die stetig zunehmende Verkehrsbelastung 60 hohlraumarme Kornabstufung nicht gestört wird,
unterliegen die Tragkabel sich ständig wiederholen- Eine Ausführungsform ist durch die Verwendung den, großen Spannungsänderungen, die über der eines Bindemittels aus reaktionshärtenden Kunst-Dauerschwingfestigkeit liegen und somit zu Dauer- stoffen gekennzeichnet, vorzugsweise aus der Gruppe brüchen im Verankerungsbereich führen können. der Epoxydharze, Polyesterharze oder Polyurethan-

Diese Erscheinungen erfordern eine größere 65 harze. Bei einer anderen Ausführungsform wird ein

Dimensionierung der Drahtseile, als der eigentlichen Bindemittel aus der Gruppe der elastomeren Stoffe

Drahtfestigkeit entspricht, was Mehrkosten und zu- verwendet. Eine andere Ausführungsform liegt darin,

sätzliche Konstruktionsprobleme mit sich bringt. ein Bindemittel aus der Gruppe der thermoplastischen

Stoffe zu verwenden, eine noch andere darin, daß ein anorganisches Bindemittel, nämlich eine Zement- -suspension verwendet wird. Zu den thermoplastischen Massen zählen außer Kunstharzen auch Bitumen, Peche u. dgl. Eine Zementsuspension eignet sich insbesondere dann als Bindemittel, wenn später keine Schwingungsbeanspruchungen auftreten.

Die Erfindung liegt weiter in einem Verfahren zum Einbringen einer Vergußmasse der beschriebenen Art in den Verankerungshohlraum, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zuerst die Metallkörner in den Hohlraum eingeschüttet und vorzugsweise gerüttelt werden, worauf das Bindemittel in flüssigem Zustand von unten her in den Hohlraum eingeleitet wird. Das Einrütteln dient zur Erzielung höchster Lagerungsdichte. Statt durch Rütteln kann insbesondere bei länglichen Metallkörnern eine dichte oder geordnete Lagerung auch auf magnetischem Wege erreicht werden. Das von unten her im flüssigen Zustand eingeleitete Bindemittel füllt aufsteigend die Hohlräume zwischen ao den Metallkörnern, bis es an der Oberfläche der zuerst eingefüllten und danach verdichteten Metallkörnerschüttung erscheint.

Ein anderes erfindungsgemäßes Verfahren zum Einbringen einer Vergußmasse der beschriebenen Art in den Verankerungshohlraum ist dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkörner in das in flüssigem oder thixotropem Zustand befindliche Bindemittel eingemischt werden und die so hergestellte Mischung (Suspension) in den Verankerungshohlraum eingebracht wird. Dadurch wird verhindert, daß sich die Metallkörner zu schnell, d. h. bevor die als Gemisch der Metallkörner mit dem Bindemittel hergestellte Vergußmasse in den Verankerungshohlraum eingebracht ist, absetzen. Nach dem Einbringen der aus den Metallkörnern und dem flüssigen oder in thixotropem Zustand befindlichen Bindemittel bestehenden Vergußmasse in den Verankerungshohlraum wird das Absetzen der Metallkörner wieder vorteilhaft durch Rütteln unterstützt. Auf diese Weise ergibt sich eine dichte Lagerung und eine gegenseitige Abstützung der Metallkörner.

Man kann sich die Kraftübertragung von den Drähten eines mit der erfindungsgemäßen Vergußmasse verankerten Drahtbündels gegenüber dem umgebenden Stützkörper, der, wenn er nicht vom Beton des Baukörpers selbst gebildet ist, z. B. aus einer Stahlhülse bestehen kann, etwa wie folgt vorstellen.

Beginnt unter der Belastung eine Verschiebung der Drähte gegenüber dem Stützkörper, so tritt sogleich eine Sperrwirkung ein. In dem dicht gelagerten Metallkorn-Haufwerk bilden sich Streben zwischen den Drähten und dem Stützkörper aus, da ein Ausweichen der Metallkörner quer zur Druckrichtung durch das Bindemittel verhindert wird. Die Sperrwirkung wird noch erhöht, wenn, wie es in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen ist, die mit der Vergußmasse nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verankernden Zugglieder, nämlich Drähte, Stäbe, Bolzen od. dgl. in ihrem in der Vergußmasse liegenden Bereich, vorzugsweise an ihrem Ende, ein Gleiten verhindernde Querschnittsänderungen, z. B. Verdickungen oder sonstige Profilierungen oder Wellungen aufweisen.

Infolge der im allgemeinen schräg zur Zugrichtung der Drähte verlaufenden Druckstreben werden die Drähte auf einem großen Teil ihrer Verankerungslänge quer gepreßt. Die Drähte geben mit wachsender Zugkraft und damit wachsender Querpressung ihre Kräfte immer mehr längs ihrer Mantelfläche auf das umgebende Stützgerüst ab. Damit ist eine verhältnismäßig stetige Kraftabgabe möglich, die sich besonders bei Dauerschwingbeanspruchung sehr günstig auf die Tragfähigkeit der Drähte auswirkt.

Bei der erläuterten Formgebung der Drahtenden und geeigneter Ausbildung der Innenflächen des Stützkörpers, z. B. einer umgebenden Hülse, die eine entsprechende Kernform ergibt, lassen sich die vom Bindemittel zu übernehmenden Kraftanteile so klein halten, daß der Einfluß der plastischen Verformbarkeit des erhärteten oder abgebundenen Bindemittels bedeutungslos bleibt.

Um die Ausbildung der durch metallische Pressung der Körner der Vergußmasse gesicherten Druckstreben zu fördern, die sich bei der späteren Zugbeanspruchung der verankerten Glieder als tragfähig erweisen, kann es zweckmäßig sein, den z. B. in einer Stahlhülse gebildeten Verankerungsraum konisch auszubilden und zwar so, daß er sich in Richtung der auf die zu verankernden Glieder wirkenden Zugkräfte verjüngt. Um eine starke Pressung der Körnerpackung zu erzielen, kann es aber auch zweckmäßig sein, die Wandflächen eines konischen Verankerungsraums, z.' B. einer Verankerungshülse, mit einem Antihaftmittel zu behandeln. Dadurch wird erreicht, daß durch den auf die verankerten Glieder einwirkenden Zug der Verankerungskeil tiefer in den konischen Verankerungsraum hineingezogen und die Querpressung im Verankerungsbereich erhöht wird.

Wie oben bereits kurz erwähnt, braucht die Vergußmasse nicht aus einer einheitlichen Mischung von Metall-, insbesondere Stahlkörnern, und einem Bindemittel zu bestehen, sondern es lassen sich zusätzliche vorteilhafte Wirkungen durch die Verwendung abgestufter Massen erzielen. Um die Stufung in einfacher Weise zu erzeugen, kann man z. B. Verankerungshülsen für Drahtbündel nach vorläufiger Festlegung der gespreizten Drahtenden mit dem erweiterten Konus nach unten aufhängen und durch eine oben angebrachte öffnung zunächst Stahlkugeln von z. B. 2,5 mm Durchmesser bis zur Füllung des Hohlraumes zu zwei Fünfteln einrieseln lassen. Dann werden kleinere Kugeln von beispielsweise 1,5 mm Durchmesser bis zur Füllung von vier Fünfteln des Hohlraumes eingeführt und durch Einrütteln in dichteste Lagerung gebracht. Anschließend wird dann durch eine unten angebrachte Öffnung das flüssige reaktionshärtende Bindemittel eingeführt, und zwar so viel, bis alle Hohlräume des Verankerungsraums gefüllt sind.

Es wird auf diese Weise erreicht, daß die hochempfindlichen Drähte im Bereich der Austrittsöffnung nur in dem im Vergleich zu Stahl weichen Kunststoff-Bindemittel sitzen und in diesem kritischen Bereich keinerlei Druck durch die Stahlkugeln auftritt. Durch den allmählichen Übergang von flexibler Kunststoffmasse zu dicht gepackter Stahlkugelmasse wird eine sich über einen längeren Weg erstreckende, besonders günstige Krafteinleitung und damit eine so hohe Schwingbreite erzielt, wie sie bei Metallverguß bis jetzt noch nicht erreicht werden konnte.

Die Zeichnung zeigt verschiedene AusfUhrungsformen von mit der erfindungsgemäßen Vergußmasse nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten

Verankerungen von erfindungsgemäß ausgebildeten zu verankernden Gliedern.

Fig. 1, 3 und 5 stellen Längsschnitte durch Verankerungen und

F i g. 2 und 4 zugehörige Querschnitte durch die unteren Bereiche der Verankerungskörper dar.

Bei dem Beispiel nach F i g. 1 und 2 ist ein Bündel aus Drähten 1 in einer zylindrischen Aussparung 13 eines Bauteiles 7 aus Beton verankert. Die Drähte 1 des Drahtbündels sind in dem durch die Wandungen 6 der Aussparung 13 begrenzten Verankerungsbereich gespreizt und an ihren Enden mit Verdickungen 2 versehen. Der durch die zylindrische Aussparung 13 gebildete Hohlraum wird zunächst von oben her mit Metallkörnern bis zu einer durch Rechnung oder Versuch bestimmten Höhe gefüllt. Anschließend wird diese Metallkörnerfüllung so behandelt, daß eine dichte Lagerung der Körner entsteht; vorzugsweise wird die Füllung gerüttelt. Dann wird von unten durch eine in einer Abschlußplatte 14 ao vorgesehene Einfüllöffnung 5 Bindemittel in den Hohlraum 13 eingepreßt. Das Bindemittel füllt alle Hohlräume zwischen den Metallkörnern und den in diese eingebetteten gespreizten Drähten 1 aus.

In dem in F i g. 1 oberen Bereich des Drahtbündels, as in dem die Drähte 1 nicht oder nur unwesentlich gespreizt sind, geht das Drahtbündel durch eine zylindrische Ausnehmung 15 des Bauteils 7 hindurch, die einen kleineren Durchmesser hat als die Aussparung 13. In diesen Bereich der Ausnehmung 15 reicht die Verankerungsmasse aus Metallkörnern und Bindemittel nicht hinein. Die Ausnehmung 15 ist vielmehr mit einer nur aus Bindemittel bestehenden Füllung 4 ausgefüllt, die die Drähte 1 einbettet.

Bei dem Beispiel nach F i g. 3 und 4 ist eine besondere, in einen Baukörper einzusetzende stählerne Hülse 9 vorgesehen, in der die Drähte 1 eines Drahtbündels ihrerseits verankert sind. Die Drähte 1 sind hier im Bereich ihrer gespreizten Enden, die in dem von der Hülse 9 gebildeten, von Wandungen 6' begrenzten Hohlraum 16 liegen, mit Wellungen 8 versehen. Der Verankerungshohlraum 16 wird von oben her mit Metallkörnern gefüllt bis etwa zu der Stelle, wo die Spreizung der Drähte 1 des Drahtbündels beginnt. Danach wird das Bindemittel durch die über dem Boden der Hülse 9 vorgesehene Einfüllöffnung 5' eingepreßt. Das Bindemittel steigt dabei bis zur Oberkante der Hülse 9 an. Der in F i g. 1 bis 4 gekreuzt schraffierte Bereich 3 ist mit der aus Metallkörnern und Bindemittel gebildeten Vergußmasse gefüllt, der einfach schraffierte Bereich dagegen mit einer nur aus Bindemittel bestehenden Füllung. Gegen die bei Zugbeanspruchung der Drähte 1 in Pfeilrichtung auftretende Kraft wird die Verankerungshülse 9 an ihrer Oberseite im Bauwerk abgestützt, das die ebenfalls durch Pfeile angedeuteten Reaktionskräfte auf die Hülse ausübt. In ihrem oberen Bereich, in welchem die Drähte 1 durch die Hülse nach außen hindurchgehen, ist die Hülsenöffnung enger, als im Bereich des Hohlraumes 16.

Bei einem. dritten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 ist eine innen und in ihrem in F i g. 5 oberen Teil auch außen konische Ankerhülse 12 vorgesehen. Die Drähte 1 des zu verankernden Drahtbündels, die innerhalb des von der Hülse 12 umschlossenen fconischen Hohlraumes gespreizt sind, haben an ihren Enden mehrfach angeordnete Verdickungen 2' oder Verdickungen 11, vor die Unterlegscheiben 17 gelegt sind. Der in F i g. 5 Kreuzschraffur aufweisende Bereich 3 ist mit Verankerungsmasse, der einfach schraffierte Bereich 4 nur mit Bindemittel gefüllt. Das Bindemittel wird durch die öffnung 5" eingepreßt. Gegen Zugbeanspruchung der Drähte 1 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles wird die Verankerungshülse 12 von ihrer in F i g. 5 unteren Seite her durch eine in sie eingeschraubte Zugstange 10 gehalten. In F i g. 5 ist angedeutet, daß die Einbindelänge der einzelnen Drähte 1 in der Vergußmasse verschieden groß gewählt werden kann.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vergußmasse aus Körnern und erhärtendem Bindemittel für die Verankerung von Zuggliedern innerhalb des Hohlraumes eines Stützkörpers, z. B. einer Ankerhülse, insbesondere für die Verankerung besenartig gespreizter Drahtbündel, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Vergußmasse ein dichtgelagertes Haufwerk von Metallkörnern, den Verankerungshohlraum ausfüllend, in an sich bekannter Weise Stützgewölbe zwischen der Innenfläche des Stützkörpers und den Zuggliedern bildet.

2. Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkörner Kugelform haben.

3. Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkörner eine abgerundete, längliche Form haben.

4. Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkörner kantig sind.

5. Vergußmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bindemittel aus reaktionshärtenden Kunststoffen verwendet wird, vorzugsweise aus der Gruppe der Epoxydharze, Polyesterharze oder Polyurethanharze.

6. Vergußmasse nach einem .der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bindemittel aus der Gruppe der elastomeren Stoffe verwendet wird.

7. Vergußmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bindemittel aus der Gruppe der thermoplastischen Stoffe verwendet wird.

8. Vergußmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein anorganisches Bindemittel, nämlich Zementsuspension, verwendet wird.

9. Verfahren zum Einbringen der Vergußmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche in den Verankerungshohlraum, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Metallkörner in den Hohlraum eingeschüttet und vorzugsweise gerüttelt werden, worauf das Bindemittel in flüssigem Zustand von unten her in den Hohlraum eingeleitet wird.

10. Verfahren zum Einbringen der Vergußmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche in den Verankerungshohlraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkörner in das in flüssigem oder thixotropem Zustand befindliche Bindemittel eingemischt werden und die so hergestellte Mischung (Suspension) in den Verankerungshohlraum eingebracht wird.

11. Mit der Vergußmasse nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 8 nach dem Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10 zu ver-

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ankernde Zugglieder, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugglieder, nämlich Drähte, Stäbe, Bolzen od. dgl. in ihrem in der Vergußmasse liegenden Bereich, vorzugsweise an ihrem Ende, ein Gleiten verhindernde Querschnittsänderungen, z. B. Verdickungen, aufweisen.

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