DE1784458C - Verfahren und Vorrichtung zum Be festigen von Gebirgsankern - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen von Gebirgsankern, bei dem das Zugglied in mehrere im Bohrloch angeordnete, einen Kunststoffkleber enthaltende Patronen eingetrieben und nach dem Erhärten der so entstandenen Klebstoffsäule vorgespannt wird, und eine Vorrichtung, mit der das Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführt werden kann.

Es ist bekannt, das Zugglied mit Hilfe von Zweikammer-Klebstoffpatronen nur auf einem Teil seiner Länge, ausgehend vom Bohrlochtiefsten, einzukleben und es nach dem Erhärten des Klebstoffes vorzuspannen.

Dieses Verfahren setzt voraus, daß die Last des Gebirgsankers vom Ank?-^r>iß auf das Gebirge übertragen werden kann. Ohne diese Voraussetzung würde das Gebirge am Ankerfuß zerdrückt werden und ausbrechen. Dadurch ginge die Vorspannung des Gebirgsankers verloren, der dann wirkungslos werden würde. Außerdem ist die Umhüllung des Zuggliedes unzureichend; dadurch besteht erhöhte Korrosionsgefahr.

Es ist ferner bekannt, in weicheren Gesteinen, insbesondere Gesteinen, v/elche die Reaktionskräfte der Ankervorspannung nicht bruchlos überstehen können, das Zugglied entweder mit Hilfe einer überlangen oder aber mit mehrerer kürzerer Klebstoffpatronen auf seiner ganzen Länge im Bohrloch einzukleben.

Das Einkleben des Zuggliedes auf seiner ganzen Länge hat aber wegen der völligen Umhüllung des Zuggliedes mit dem Klebstoff die zusätzliche Wirkung, daß der Gebirgsanker der Schichtenverschiebung im Gebirge einen höheren Widerstand entgegensetzt. Solche Gebirgsanker eignen sich daher wegen ihrer größeren Dübelwirkung insbesondere für langlebige Bauten von entsprechendem Wert und sind auch gegen Korrosionen geschützt. Vorteilhaft ist daneben die vergleichsweise geringe Belastung des Ankerfußes.

Andererseits ist dieses Verfahren, nach dem das Zugglied auf der ganzen Länge eingeklebt und auf die Vorspannung des Gebirgsankers weitgehend verzichtet werden muß, jedenfalls dort nicht anwendbar, wo das Auftreten von Gebirgsbewegungen gar nicht erst zugelassen werden kann, oder falls es dennoch eintritt, besonders schnell beendet werden muß. Solche Verhältnisse herrschen u. a. im Stollen- und Tunnelbau und allgemein bei allen sehr langlebigen Bauwerken. In diesen Fällen kann das Zugglied auf nur einem Teil seiner Länge im Bohrlochtiefsten, etwa durch Zement oder Kunstharzmörtel, befestigt und dann vorgespannt werden. Zur Erzielung des Korrosionsschutzes und zur Erhaltung der Vorspannung müssen im Anschluß daran die Hohlräume zwischen Bohrloch und Zugglied mit Hilfe von Zement oder Kunstharzmörtel ausgefüllt werden. Dann erhält man eine sehr wirksame Befestigung des Gebirgsankers, die jedoch außerordentlich schwer praktisch zu verwirklichen ist. Das beruht hauptsächlich auf der Schwierigkeit, Kunstharz- oder Zementmörtel in den schmalen Ringraum zwischen dem Zugglied und der Bohrlochoberfläche einzupressen.

Der Erfändung liegt als Aufgabe dieses Problem zu Grunde; insbesondere soll bei ausreichender Vorspannung und Ummantelung des Zuggliedes erreicht werden, daß kein Klebstoff nach dem Vorspannen des Zuggliedes in das Bohrloch eingebracht zu werden braucht.

Das gemäß der Erfindung zu diesem Zweck geschaffene Arbeitsverfahren sieht vor, daß die bis an den Bohrlochmund reichende Klebstoffsäule aus zwei Abschnitten besteht, deren im Bohrlochtiefsten angeordneter Abschnitt nach seinem Erhärten das ihm zugeordnete Ankerende mit dem Gebirge verbindet, und daß danach der Gebirgsanker auf seiner ganzen Länge vorgespannt wird, ehe der Kunststoffkleber in dem verbleibenden Teil der Klebstoffsäule erhärtet ist.

Der im Bohrlochtiefsten angeordnete Teil der Klebstoffsäule kann aus den an sich bekannten zwei Komponenten-Kunstharzklebern bestehen, die in wenigen Minuten aushärten, während sich der daran anschließende Teil der Klebstoffsäule noch im flüssigen Zustand vor dem Beginn des Gelierens befindet. Dadurch kann das Zugglied nach Anbringen von Ankerfuß und Ankerkopf wie üblich vorgespannt werden. Das die Klebstoffsäule in dem letztgenannten Bereich bildende, noch nicht ausgehärtete Kunstharz hat nun Zeit auszuhärten und dadurch die VorsDannune des

Gebirgsanker* zu erhalten. Das Zugglied wird also völlig vom Klebstoff umhüllt and erhält dadurch einen wirksamen Korrosionsschutz.

Die Durchführung des Verfahrens erfolgt insbesondere durch einen aus mehreren, insbesondere zwei 5 Zweikammerpatronen gebildeten Patronensatz, in dem die zuerst in das Bohrloch einzuführenden Patronen sich von den anschließendem Patronen durch eine unterschiedliche Reaktionsgeschwindigkeit des in ihnen befindlichen Klebstoffes unterscheiden. *>

Während es sich bei den zuerst in das Bohrloch eingeführten Patronen um solche üblicher Bauart handeln kann, bei der ein Gelieren des Kunstharzes je nach Gebirgstemperatur in einem Zeitraum erfolgt, der zwischen einigen Sekunden und mehreren Minuten liegt, ist die Reaktionsgeschwindigkeit des Klebers in den folgenden Patronen sehr viel langer. Sie muß auf den Einzelfall abgestellt werden, wobei die Mindestzeit davon abhängt, wie lange das vollständige Einbringen eines Zugglieds dauert, wobei die benutz- *> ten Werkzeuge und die Länge des Zugglieds eine Rolle spielen.

Die Patronen mit einer derart verzögerten Reaktionsgeschwindigkeit lassen sich auf verschiedene Weise praktisch verwirklichen.

Dazu werden nachfolgend einige Beispiele angegeben:

Beispiel 1

In einem beidseiligen verschlossenen zylindrischen Glasbehälter befindet sich eine Harzpaste, bestehend aus 29 Gewichtsteilen eines mittelreaktiven Polyesterharzes, 0,5 Gewichtsteilen Beschleuniger und 70 Gewichtsteilen Gesteinsmehl. In diese Paste ist ein Glasröhrchen eingebettet, das mit 2O°/oigem Härtepulver (gipsphlegmatisiertes Benzoylperoxyd) gefüllt ist, in einer Menge von 10% bezogen auf Harz.

Nach Zerstören der Glaskörper und Mischung der beiden Komponenten Harz/Härter beträgt die Gelierzeit 1,25 Stunden, die Härtungszeit 2 Stunden.

Beispiel 2

In einem beidseitig verschlossenen PolyJthylenschlauch, gefüllt mit einer Harzpaste, bestehend aus 25 Gcwichtsteilen eines Epoxydharzes, 5 Gewichtsteilen Verdichtungsmittel und 70 Gewichtsteilen Gesteinsmehl, befindet sich ein beidseitig geschlossener zylindrischer Glasbehälter, gefüllt mit einer Harzpaste, bestehend aus 25 Gewichtsteilen eines Härters, 5 Gewichtsteilen Verdickungsmittel und 70 Gewichtsteilen Gesteinsstaub. Das Rpoxydharz-ZHärter-Verhältnis beträgt 100 zu 38.

Nach Zerstörung des Polyäthylenschlauches und des Glaskörpers und intensiver Mischung geliert das Harz nach 4 Stunden. Die Härtung ist nach 12 Stunden beendet

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Beispiel 3

In einem beidseitig verschlossenen zylindrischen Glaskörper befindet sich eine Harzpaste, bestehend aus 30 Gewichtsteilen eines Polyalkohole und 70 Gewichtsteilen Gesteinsstaub. In diese Harzpaste ist ein beidseitig verschlossener zylindrischer Glaskörper eingebettet, der mit einer Harzpaste aus 30 Gewichtsteilen eines Diisocyanate und 70 Gewichtsteilen Gesteinsstaub gefüllt isL Das Verhältnis von Diisocyanat zu Polyalkohol beträgt 1:1. Nach Zerstörung der Glaskörper und intensiver Mischung geliert das Harz nach 2 Stunden und erhärtet nach 5 Stunden.

Die Beispiele zeigen, daß die Zeit bis zur Aushärtung üi weiten Grenzen variiert werden kann. Falls es erforderlich ist, ein Ausfließen des Harzes aus dem Bohrloch bei entsprechend langen Aushärtungszeiten zu verhindern, ist es zweckmäßig, das Harz wie angegeben anzudicken.

Man kann das Ausfließen des langsam aushärtenden Kunstharzes auch durch besondere Vorrichtungen verhindern; dafür eignen sich insbesondere Dichtungsringe am Bohrlochmund.

Wenn damit gerechnet werden muß, daß einzelne Luftblasen in der Kunstbarzmischung mit eingeschlossen werden, so empfehlen sich besondere Maßnahmen, um die Hohlräume zu schließen. Das kann dadurch geschehen, daß eine oder mehrere der Patronen, die sich an die den Klebstoff mit der größeren Reaktionsgeschwindigkeit enthaltenden Patronen anschließen, schäumendes Kunstharz enthalten. Dafür eignet sich u. a. ein Polyurethan-Gießharz, das durch Zusätze von Wasser zu einem leichten Aufschäumen gebracht werden kann.

Es kann weiterhin wichtig sein, größere Expansionsdrücke aus dem Inneren des ausgefüllten Bohrloches, wie sie beispielsweise durch das erwähnte aufschäumende Polyurethan-Gießharz erzeugt werden, in besonderer Weise aufzunehmen.

Das gelingt dadurch, daß eine oder mehrere der an dem Bohrlochmund anschließenden Patronen einen Klebstoff enthalten, der sich von dem Klebstoff der restlichen Patronen durch größere Zähflüssigkeit unterscheidet. Es läßt sich u. a. dadurch verwirklichen, daß die an den Bohrlochmund anschließenden Patronen einen Kunstharzkleber, insbesondere Polyurethan enthalten, bei dem die Elastizität des ausgehärteten Harzes durch öl, insbesondere Rizinusöl eingestellt ist.

Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, daß der Ankerfuß nach dem Aushärten dieser Klebstoffpatrone von einem größeren Teil der Reaktionskräfte, die er auf das Gestein ausübt, '."iitlastet wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Befestigen von Gebirgsankern, bei dem das Zugglied in mehrere im Bohrloch angeordnete, einen Kunststoffkleber enthaltende Patronen zum Freisetzen des Kunststoffklebers eingetrieben und nach dem Erhärten der so entstandenen Klebstoffsäule vorgespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die bis an den Bohrlochmund reichende Klebstoffsäule aus zwei Abschnitten besteht, deren im Bohrlochtiefsten angeordneter Abschnitt nach seinem Erhärten den Ankerfuß mit dem Gebirge verbindet, und daß danach das Zuglied auf seiner ganzen Länge vorgespannt wird, ehe der Kunststoffkleber in dem verbleibenden Teil der Klebstoffsäule erhärtet ist.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 unter Verwendung von ao mehreren Zweikammerpatronen, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst in das Bohrloch einzuführenden Patronen sich von den anschließenden Patronen durch eine unterschiedliche Reaktionsgeschwindigkeit des in ihnen befindlichen as Klebstoffes unterscheiden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der sich an die Patronen des Ankerfußes anschließenden Patronen schäumendes Kunstharz enthalten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der sich an den Bohrlochmund anschließenden Patronen einen Klebstoff enthalten, der sich von dem Klebstoff der restlichen Patronen durch größere Zähflüssigkeit unterscheidet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der sich an den Bohrlochmund anschließenden Patronen einen Kunstharzkleber, insbesondere aus Polyurethan, enthalten, bei dem die Elastizität des ausgehärteten Harzes durch öl, insbesondere Rizinusöl, eingestellt ist.