DE202010012036U1

DE202010012036U1 - Injektionshilfsvorrichtung zur Fundamentsanierung

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Publication number: DE202010012036U1
Application number: DE202010012036U
Authority: DE
Original assignee: Bennert Ingenieurbau GmbH
Current assignee: Bennert Betrieb fur Bauwerksicherung De GmbH
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: DE202009011813U1

Abstract

Injektionshilfsvorrichtung zur Fundamentsanierung durch Nachverfestigung eines Fundamenteinbauteils (1) durch Einpressen eines aushärtenden flüssigen Verpressmittels, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionshilfsvorrichtung mindestens ein Injektionselement (4; 5; 16; 18) mit an die Oberfläche des Fundaments führenden Verbindungsleitungen (7; 8; 22; 23) aufweist, welchem zumindest eine elektrisch betreibbare Begleitheizung zugeordnet ist und welches zumindest teilweise in einem Bereich des im Fundament liegenden Abschnitts des Fundamenteinbauteils (1) mit in das Fundament eingegossen wird.

Description

Die Erfindung bezeichnet eine in Beton einzugießende Injektionshilfsvorrichtung zur Fundamentsanierung zur Nachverfestigung von Fundamentbauteilen aus Stahl als Verankerungselement für insbesondere turmartige Bauwerke.
Zum Errichten von turmartigen Bauwerken, wie Masten für Hochspannungsleitungen oder Windenergienanlagen, werden bewehrte Fundamente gegründet, in denen als Verbindungselemente zum eigentlichen Bauwerk Fundamenteinbauteile aus Stahl in den Beton eingebunden sind.
Über Fundamenteinbauteile werden neben statischen auch dynamische Kräfte aufgenommen, die durch Schwingungen des Turms, unter anderem hervorgerufen durch Windlasten, entstehen.
Bereits nach relativ kurzer Zeit können die Fundamente Risse aufweisen, die weiterwachsen und so durch das Eindringen von Feuchtigkeit zur Korrosion des Stahls wie auch zur Lockerung des Fundamenteinbauteils mit der Bildung von Kavitäten durch Auswaschungen führen und somit die Standsicherheit des turmartigen Bauwerks gefährden.
Zur Sanierung der Fundamente ist es bekannt, Risse und Kavitäten beispielsweise mit einem geeigneten aushärtenden Kunstharz mit niedriger Viskosität unter hohem Druck zu verfüllen.
In der Druckschrift DE 37 33 537 A1 wird ein derartiges Verfahren zur Sanierung von Betonfundamenten an Masten beschrieben, wonach die sich am Stahlprofil im Fundament gebildeten Spalträume mit einem auch bei Feuchtigkeit aushärtenden, noch im flüssigen Zustand befindlichen Kunststoff unter Druck und Verdrängung von Wasser verfüllt werden.
Der flüssige Kunststoff in Form eines Kunstharzes wird über von der Oberseite bzw. dem Sockelbereich des Fundaments bis an das Stahlprofil führende Bohrungen unter hohem Druck so lange eingepresst, bis er aus den Rissen bzw. an der Oberseite des Fundaments am Stahlprofil austritt.
Dieses Verfahren erfordert einen hohen Aufwand zur Herstellung der Bohrungen.
Bei vorliegender Lockerung des Stahlprofils einschließlich dessen Basisplatte im Fundament, sind die Bohrungen nur schwierig ohne Beschädigung von Bewehrungsteilen bis in diesen Bereich zu führen, um auch dort das Kunstharz zur Sanierung des Fundaments einpressen zu können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine in Beton einzugießende Injektionshilfsvorrichtung zur Fundamentsanierung zur Nachverfestigung von Fundamenteinbauteilen zu entwickeln, die eine Sanierung durch Einpressen von aushärtendem flüssigen Verpressmitteln, ohne das Einbringen von Bohrungen in den Beton des Fundaments, ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass eine Injektionshilfsvorrichtung mit mindestens einem Injektionselement, welchem zumindest eine elektrisch betreibbare Begleitheizung zugeordnet ist, mit an die Fundamentoberfläche des Fundaments führender Verbindungsleitung zumindest teilweise in einen Bereich des im Fundament liegenden Abschnitts des Fundamenteinbauteils mit in das Fundament eingegossen wird.
Das Fundamenteinbauteil mit dem daran angeordneten Injektionselement und der Verbindungsleitung wird wie üblich in den Beton eingegossen.
In einer Ausführungsform ist die Verbindungsleitung mit einem Koppelstück abgeschlossen. Das Koppelstück dient dann im Bedarfsfall zur Verbindung mit Injektionspackern zum Einpressen von aushärtendem Verpressmittel wie flüssigen Kunststoff, der über die Austrittsöffnungen des Injektionselements austritt, für die Sanierung des Fundaments.
In einer Ausführungsform weist das Injektionselement eine elektrisch betreibbare Begleitheizung auf, deren Anschlüsse ebenfalls bis über die Oberkante des Fundaments geführt und dort zugänglich sind.
Bei Fundamenteinbauteilen mit Wechselflansch, mit einem zweiten im Beton eingegossenen Flansch, ist auch an diesem mindestens ein zuvor beschriebenes Injektionselement angeordnet.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass im Sanierungsfall des Fundaments keine Bohrungen in den Beton des Fundaments eingebracht werden müssen.
Eine zusätzliche Schwächung des Fundaments durch die Bohrungen kann vermieden werden.
Die Gefahr des Anbohrens von Bewehrungsteilen ist nicht vorhanden.
Mit der Anordnung der Begleitheizung am Injektionselement ist die Sanierung von Fundamenten und der damit wieder hergestellten Verbindung des Fundamenteinbauteils mit dem Fundament auch bei niedrigen Temperaturen möglich, da die Umgebung für das einzupressende Kunstharz auf die Mindesttemperatur erwärmbar ist, die für dessen Aushärtung erforderlich ist. Dies bietet insofern einen besonderen Vorteil, als das bei niedrigen Temperaturen, durch die temperaturbedingte Schrumpfung des Fundamenteinbauteils sowie auch des Fundaments selbst, die Fugenräume und Kavitäten die größten Volumina aufweisen und so bei deren Verpressen in diesem Zustand danach ein besonders zuverlässiger Kraftschluss gewährleistet ist. Der Zielkonflikt zu den zu gewährleistenden Mindesttemperaturen, die für die Aushärtung des Kunstharzes erforderlich sind, wird durch die lokal zielgerichtete Temperierbarkeit besser aufgelöst als bei einer Temperierung des Fundaments im Ganzen. Zudem verbindet sich mit der vorgeschlagenen Lösung der Vorteil, dass bei den häufig im Winter durchgeführten Sanierungen ein wesentlich geringerer Energieaufwand für das Erreichen der Mindestaushärtungstemperatur erforderlich wird.
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf:
1 als Darstellung des Prinzips der Anordnung eines Injektionselements als Injektionsschlauch mit Begleitheizung oberhalb des Bodenflanschs eines Fundamenteinbauteils in einem Teilschnitt;
2 als Darstellung des Prinzips der Anordnung eines Injektionselements als Injektionsschlauch mit Begleitheizung an den Seiten des Bodenflanschs eines Fundamenteinbauteils in einem Teilschnitt;
3 als Darstellung des prinzipiellen Verlaufs eines Injektionsschlauchs im Bereich eines Flanschs und der Verbindungsleitungen
näher erläutert.
In 1 ist in einem Teilschnitt ein Fundamenteinbauteil 1, wie für eine Windkraftanlage, das gegebenenfalls neben Anderem mindestens einen zylindrischen Teil 2 und einen Bodenflansch 3 aufweist, dargestellt.
Der Bodenflansch 3 ist mit dem zylindrischen Teil 2 üblicherweise verschweißt, in einem hier nicht dargestellten Betonfundament mit Bewehrung vergossen und verankert darüber die Windkraftanlage im Erdreich.
Der Pylon der Windkraftanlage ist bekanntermaßen mit dem Fundamenteinbauteil 1 durch Verschraubung oder in sonstiger Weise verbunden.
Auftretende Zug- und Druckkräfte sowie dynamische Kräfte werden vom Fundament über das Fundamenteinbauteil 1 aufgenommen.
Im Laufe der Zeit treten am Fundament zunächst Risse im Beton auf, die bei weiterem Fortschreiten des Schadens in absehbarer Zeit zu Auswaschungen in Form von Kavitäten, wie um den Bereich des zylindrischen Teils 2 und des Bodenflanschs 3, somit zur Lockerung des Fundamenteinbauteils 1 führt, was die Standsicherheit des turmartigen Bauwerks gefährdet.
Das Auftreten derartiger Schäden ist bekannt und bei vielen Fundamentausführungen auch zukünftig nicht verhinderbar.
Zur Wiederherstellung der Standsicherheit werden die Fundamente durch Verpressen mit aushärtenden Verpressmitteln, zumeist einem Kunstharz, saniert.
Das Kunstharz füllt dabei Risse und Kavitäten im Beton sowie entstandene Zwischenräume zum Fundamenteinbauteil 1 aus.
Am Bodenflansch 3 sind zirkulär umlaufend, zum zylindrischen Teil 2 im Wesentlichen parallel, ein inneres Injektionselement 4 und ein äußeres Injektionselement 5 angeordnet.
Die Injektionselemente 4; 5 sind mit einer, über eine Fundamentoberfläche 6 des Fundaments aus Beton reichende, zugeordneten inneren Verbindungsleitung 7 und einer äußeren Verbindungsleitung 8, mit einem inneren Koppelstück 9 und einem äußeren Koppelstück 10, verbunden. Bei den Injektionselementen 4; 5 handelt es sich bevorzugt um Injektionsschläuche, die eine sich bei einem Überdruck im Inneren des Schlauches öffnende Perforationen aufweist, aus denen das Verpressmittel austreten und in die Fugenräume und sonstigen Kavitäten eindringen kann.
Eine elektrisch betreibbare innere Begleitheizung 11 und eine äußere Begleitheizung 12, wie ein Heizdraht, ist dem Injektionselement 4; 5 zugeordnet, deren innerer Anschluss 13 und äußerer Anschluss 14 ebenfalls bis über die Fundamentoberfläche 6 des Fundaments geführt sind.
In 2 ist die Anordnung eines innenliegenden Injektionselements 18 und eines außenliegenden Injektionselements 16 an einem Innendurchmesser bzw. einem Umfang des Bodenflanschs 3, in Höhe einer Unterseite 17, dargestellt. Als weitere ähnliche, hier nicht dargestellte, Variante verläuft das Injektionselement 16; 18 oder mindestens eines davon unterhalb des Bodenflansches 3, beispielsweise ringförmig.
In Analogie zu 1 ist den Injektionselementen 16; 18 nach 2 eine innenliegende Begleitheizung 15 bzw. eine außenliegende Begleitheizung 19 mit einem innenliegenden Anschluss 20 bzw. außenliegenden Anschluss 21 zugeordnet.
Die Injektionselemente 16; 18 sind analog zu 1 mit einer innenliegenden Verbindungsleitung 22 bzw. einer außenliegenden Verbindungsleitung 23, mit einem innenliegenden Koppelstück 24 bzw. einem außenliegenden Koppelstück 25, verbunden, wobei die Verbindungsleitungen 22; 23 und die Anschlüsse 20; 21 gleichfalls bis über die Oberkante 6 des Fundaments geführt sind.
Nach einer weiteren, nicht gezeigten Ausführung, sind die Anordnungen nach 1 und 2 miteinander kombiniert, so dass am Bodenflansch 3 sowohl die konzentrisch zum zylindrischen Teil 2 umlaufenden Injektionselemente 4; 5 sowie das innenliegende Injektionselement 15 und das außenliegenden Injektionselements 16 angeordnet sind, wobei auch alle zugeordneten Begleitheizungen 11; 12; 15 und 19, Verbindungsleitungen 7; 8; 22; und 23 sowie die Anschlüsse 13; 14; 20 und 21 vorhanden sind.
In den 1 und 2 ist die Anordnung der dargestellten Verbindungsleitungen 7; 8; 22; und 23 sowie der Anschlüsse 13; 14; 20 und 21 im Fundament nur als Prinzip zu betrachten.
Es versteht sich von selbst, in der realen Ausführung eine den spezifischen Gegebenheiten, wie der Konstruktion der Bewehrung, angepasste Anordnung zu wählen.
Die zuvor beschriebene Anordnung der Injektionselemente 4; 5; 16 und 18 am Bodenflansch 3 eines Fundamenteinbauteils 1 ist in analoger Weise an gegebenenfalls am Fundamenteinbauteil 1 vorhandenen, mindestens einem weiteren im Betonfundament zu vergießenden Flansch realisierbar.
In 3 ist die Ausführung des Injektionselements 4 oder 5 oder 16 bzw. 18 mit dessen Verbindungsleitungen 7 oder 8 oder 22 oder 23 skizziert, dessen Endbereiche sich überlappen.
Mit der Überlappung der Enden des Injektionselements 4 und mittels der an jedem Ende desselben angeordneten Verbindungsleitung 7 ist sicher gestellt, dass der selbsthärtende Kunststoff in das Fundament über den gesamten Umfang am zylindrischen Teil 2 und um den Bodenflansch 3 eingepresst wird. Als Überlappen im Sinne dieser Erfindung werden ausgehend von der Funktion daher auch Ausführungen angesehen, bei denen die Enden sowie aneinander herangeführt werden, dass im Wesentlichen die gleiche Wirkung erreicht wird. Die Verbindungsleitungen 7 werden in der Ausführungsvariante nach 3 bevorzugt nicht nach oben an die obere Fundamentoberfläche 6 des Fundaments, sondern seitlich aus dem Fundament an die seitliche Fundamentoberfläche 6 des Fundaments geführt und dort – nicht dargestellt – optional mit jeweils einem Koppelstück versehen. Diese Führung der Verbindungsleitungen ist besonders dann vorteilhaft, wenn durch die konkreten räumlichen Verhältnisse kurze Verbindungsleitungen ermöglicht werden.
Als eine besonders vorteilhafte und einfach herzustellende Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das Injektionselement sowie die jeweils zugehörigen Verbindungsleitungen lediglich funktionell betrachtet unterschiedliche Elemente eines strukturell einheitlichen Bauteils, vorzugsweise eines Injektionsschlauches sind. Die Verbindungsleistungen werden mit anderen Worten durch das Injektionselement selbst gebildet. Eine diesen Aufbau aufgreifende Ausführungsvariante bildet es, dass die elektrisch betreibbare, dem jeweiligen Injektionselement zugeordnete, Begleitheizung und ihre jeweiligen Anschlüsse ebenfalls lediglich funktionell betrachtet unterschiedliche Elemente eines strukturell einheitlichen Bauteils sind. Die Begleitheizung kann insbesondere als in dem Injektionselement einliegender, oder das Injektionselement außen begleitender Heizdraht ausgebildet sein. Dabei kommt beispielsweise eine Umwicklung in Betracht. Möglich ist auch eine Integration des Heizdrahtes in den Mantel eines Injektionsschlauches. Bei Kombination des strukturell einheitlichen Aufbaus von Injektionselement mit Verbindungsleitungen und elektrischer Begleitheizung mit Anschlüssen kann ein industriell als Meterware vorfertigbare und damit kostengünstige und für den robusten Baustelleneinsatz besonders geeignete beheizbare Injektionsvorrichtung erreicht werden. Die über die Fundamentoberfläche herausgeführten Enden eines solchen beheizbaren Injektionsschlauches stellen gleichzeitig die Einlässe für das Verpressmittel wie auch die elektrischen Anschlussstellen für die Beheizung dar.
Die Injektionsvorrichtung kann an dem Fundamenteinbauteil vormontiert werden. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass aufwändige Ausrichtungsarbeiten während der Herstellung des Fundaments unter Baustellenbedingungen vermieden werden können und sich eine präzise Lagebeziehung der Injektionsvorrichtung, insbesondere also des Injektionselements, zu dem Fundamenteinbauteil und damit eine Erreichbarkeit der Fugen und sonstigen Kavitäten zuverlässig gewährleisten lässt.
Bezugszeichenliste

1: Fundamenteinbauteil
2: zylindrischer Teil
3: Bodenflansch
4: inneres Injektionselement
5: äußeres Injektionselement
6: Fundamentoberfläche
7: innere Verbindungsleitung
8: äußere Verbindungsleitung
9: inneres Koppelstück
10: äußeres Koppelstück
11: innere Begleitheizung
12: äußere Begleitheizung
13: innerer Anschluss
14: äußerer Anschluss
15: innenliegendes Begleitheizung
16: außenliegendes Injektionselement
17: Unterseite
18: innenliegende Injektionselement
19: außenliegende Begleitheizung
20: innenliegender Anschluss
21: außenliegender Anschluss
22: innenliegende Verbindungsleitung
23: außenliegende Verbindungsleitung
24: innenliegendes Koppelstück
25: außenliegendes Koppelstück

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3733537 A1 [0006]

Claims

Injektionshilfsvorrichtung zur Fundamentsanierung durch Nachverfestigung eines Fundamenteinbauteils (1) durch Einpressen eines aushärtenden flüssigen Verpressmittels, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionshilfsvorrichtung mindestens ein Injektionselement (4; 5; 16; 18) mit an die Oberfläche des Fundaments führenden Verbindungsleitungen (7; 8; 22; 23) aufweist, welchem zumindest eine elektrisch betreibbare Begleitheizung zugeordnet ist und welches zumindest teilweise in einem Bereich des im Fundament liegenden Abschnitts des Fundamenteinbauteils (1) mit in das Fundament eingegossen wird.
Injektionshilfsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ringförmigkeit des Fundamenteinbauteils (1) das Injektionselement (4; 5; 16; 18) konzentrisch umlaufend und zumindest teilweise die Wandungen des Fundamenteinbauteils (1) begleitend angeordnet ist.
Injektionshilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Injektionselement (4; 5; 16; 18) über mindestens eine Verbindungsleitung (7; 8; 22; 23) mit einem Koppelstück (9; 10; 24; 25) über einer Fundamentoberfläche (6) des Fundaments verbunden ist.
Injektionshilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Enden des Injektionselements (4; 5; 16; 18) überlappen.
Injektionshilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Ende des Injektionselements (4; 5; 16; 18) eine Verbindungsleitung (7; 8; 22; 23) angeordnet ist.
Injektionshilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (7; 8; 22; 23) durch das bis über die Fundamentoberfläche (6) geführte Injektionselement (4; 5; 16; 18) selbst gebildet ist.
Injektionshilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch betreibbare Begleitheizung (11; 12; 15; 19 einen Anschluss (13; 14; 20; 21) aufweist, welcher bis über die Fundamentoberfläche (6) des Fundaments geführt ist.
Injektionshilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (13; 14; 20; 21) durch die elektrisch betreibbare Begleitheizung (11; 12; 15; 19), welche bis über die Fundamentoberfläche (6) des Fundaments geführt ist, selbst gebildet wird.
Injektionshilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (13; 14; 20; 21) durch die elektrisch betreibbare Begleitheizung (11; 12; 15; 19), welche bis über die Fundamentoberfläche (6) des Fundaments geführt ist, selbst gebildet wird.
Injektionshilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Injektionselement (4; 5; 16; 18) und die elektrisch betreibbare Begleitheizung (11; 12; 15; 19) integriert sind und gemeinsam eine Baueinheit bilden.
Injektionshilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionshilfsvorrichtung an dem Fundamenteinbauteil (1) vormontiert ist.
Injektionshilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Höhe einer Unterseite (17) des Bodenflanschs (3) am Innendurchmesser ein innenliegendes Injektionselement (18) und am Umfang ein außenliegendes Injektionselement (16) angeordnet sind.
Injektionshilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Bodenflansch (3) konzentrisch zu dem zylindrischen Teil (2) umlaufend, ein inneres Injektionselement (4) und ein äußeres Injektionselement (5) sowie in Höhe einer Unterseite (17) des Bodenflanschs (3) am Innendurchmesser ein innenliegendes Injektionselement (18) und am Umfang ein außenliegendes Injektionselement (16) angeordnet sind.