DE2256388A1 - Verfahren zur verankerung von bolzen oder staeben - Google Patents
Verfahren zur verankerung von bolzen oder staebenInfo
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Description
Verfahren zur Verankerung von
Bolzen oder Stäben. ,
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verankerung von Bolzen oder anderen Stäben in Löchern im Boden oder in
anderen Massen, wie Beton. Eine besondere Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung ist auf dem Gebiet der Gesteinsverb öl zung gegeben, einer Technik, die allgemein im Bergbau
benutzt wird, um eine Anzahl von schwachen Gesteinsschichten
zu stärken, und zwar entweder durch'das Zusammenbinden
der Gesteinsschichten , um eine zusammengesetzte feste Gesteinsschicht zu geben, oder durch das Binden einer schwachen
Gesteinsschicht an eine feste, lasttragende Gesteinsformation.
In der gegenwärtigen Technik der Gesteinsverbölzung wird
in ein Loch durch die zu verstärkenden Gesteinsschichten eine Anzahl Behälter mit verschiedenen Bestandsteilen hineingepackt,
die nach Vermischung in "dem Loch einen gehärteten Kunstharz bilden. Die meistverwendeten Bestandteile
sind ein Polyesterharz in flüssiger Form und ein Härter für den Polyesterharz. Nachdem die Behälter.mit ihrem Inhalt
in das Loch eingesetzt wurden sind, wird ein Bolzen oder ein Stab, der aus Holz, Stahl, oder in Abhängigkeit
von Punktion auch aus einem anderen geeigneten Material
bestehen kann, in das Loch eingesetzt, wobei er die Be-
hälter zerbricht und dadurch die Vermischung ihres Inhaltes
verursacht. Zwecks Unterstützung der Vermischung wird der Bolzen beim Einsetzen gewöhnlich in eine Drehbewegung versetzt
.
Die Verbolzung von Gesteinsschichten kann am Dach eines Stollens oder einer anderen im Untergrund vorgenommenen
Ausgrabung bewerkstelligt werden; es ist deshalb notwendig zu verhindern, daß die zu vermischenden Kunstharze oder
anderen flüssigen Komponenten aus dem Loch herauslaufen, wenn die Behälter zerbrochen werden. Hierfür und auch zur
wirtschaftlicheren Verwendung des zur Ausfüllung des Loches
benutzten Harzes wird gewöhnlich der Harz oder die anderen flüssigen Komponenten mit einem inerten Füllstoff, z.B.
mit Sand vermischt, um eine viscose Masse mit einer genügend steifen Konsistenz zu bilden, die in dem Loch bis zur Härtung
verbleibt.
Nach der Beendigung der Verbolzung der Gesteinsschichten muß der Spielraum in dem Loch um den Bolzen herum vollständig
mit gehärtetem Kunstharz ausgefüllt sein. Um dies zu ermöglichen, muß ein sehr erheblicher Teil des Loches
vor Einsetzen des Bolzens mit den Behältern gefüllt werden. Um die Behälter bequem handhaben zu können, ist das Verhältnis
von Länge und Breite ihrer Ausmaße begrenzt. Es ist im allgemeinen notwendig, fünf oder sechs Behälter
mit jeweils zwei Komponenten in getrennten Abschnitten einzuführen, um die notwendige Menge an Komponenten in
das Loch einzubringen. Das Einbringen dieser Behälter ist eine zeitraubende Operation, und infolge der Viscosekonsistenz
der Komponenten ist es schwierig, den Bolzen durch die Viscosemasse in das Loch einzusetzen. Ähnliche Schwierigkeiten
treten bei der Verankerung von Bolzen oder anderen Stäben in Löchern in anderen festen Massen auf, z.B.
bei Benutzung von Beton, bei der eine der eben beschriebenen Gesteinsschichtverbolzung entsprechende Technik an-
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gewandt wird. ' . ' -
Gemäß der Erfindung wird eine derartige Verankerung dadurch bewirkt, daß man in das Loch Stoffe einbringt,- die nach Vermischung
zu einem festen Kunstharz aushärten sowie einen
Schaumbildner, der bei der Vermischung den Harz vor der Aushärtung aufschäumt, daß man den Bolzen oder Stab in das Loch
einsetzt und mit ihm die Stoffe und'den Schaumbildner zur
Bildung eines geschäumten Kunstharzes vermischt, worauf man
den geschäumten Kunstharz aushärten und eine Verbindung zwischen Bolzen oder Stab und der Wandung des Loches herstellen
läßt. ;
Durch die Einbeziehung eines Schaumbildners in die in dem
loch zu vermischenden Stoffe ist es nicht mehr nötig, irgendeinen
Füllstoff in die flüssigen Stoffe einzubeziehen, die in
das Loch eingebracht werden; infolgedessen wird das Einbringen des Bolzens oder Stabes in das Loch und seine-Drehbewegung
zur Förderung des Misehens stark erleichtert. Noch wichtiger
ist es, ·daß infolge des Schäumens des Harzes nur ein kleiner
Teil des Loches mit den flüssigen Stoffen'gefüllt werden muß,
um genügend geschäumtes Material für die Ausfüllung des Raumes
zu erzeugen, der in dem Loch nicht von dem Bolzen oder . Stab eingenommen wird. Dies kann mit sehr viel weniger Behältern
geschehen, als für die konventionelle Technik des Verbölzens
mit Harzen nötig sind. Die Zeit für die Ausfüllung des Loches mit den Stoffen wird-daher sehr stark verringert, und
darüber hinaus wird das Volumen der Stoffe sehr stark verringert, die zu dem Loch transportiert werden müssen.Dies"ist
im Kohlenbergbau von beträchtlicher Bedeutung, wo viele Gesteinsschichtbolzen während einer einzigen Arbeitsschicht
verwendet werden und das ganze Material für die Verankerung
der Bolzen in die Grube transportiert werden muß.
Da ferner wegen des Schäumens des Harzes sichergestellt wird,
daß der ganze Raum zwischen dem Bolzen oder dem Stab und der
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Wandung des Loches vollständig aufgefüllt wird, kann man den Durchmesser des Bolzens oder Stabes bezüglich desjenigen des
Loches freier verändern, als dies früher möglich war. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der geschäumte Harz vor dem
Aushärten in alle Fugen eindringt und diese Fugen in den Gesteinsschichten sehr viel wirksamer verfestigt als ein flüssiger
Harz, der durch Mischung mit einem Füllstoff zäher gemacht wurde.
Die Dichte des erzeugten Schaumes hängt von der Menge des· eingebrachten
Schaumbildners im Verhältnis zur Menge der anderen
Stoffe ab und kann über einen weiten Bereich in Abhängigkeit von der Funktion des Bolzens oder Stabes für die Verankerung
und bei der Gesteinsverbolzung nach Maßgabe der erwünschten
Stärke der verbolzten Gesteinsschichten verändert werden. Im
allgemeinen können die Stoffe mit dem Schaumbildner billiger sein, als das Polyesterharz mit dem inerten Füllstoff. Infolge
des viel kleineren Volumens der verwendeten Stoffe werden auch die Kosten für die Herstellung der Behälter erheblich
verringert, in denen die Stoffe gewöhnlich in das Loch eingebracht werden. Durch die Benutzung eines schäumenden Harzes
wird daher die Wirtschaftlichkeit auf verschiedene Weisen verbessert .
Die in das Loch eingebrachten Stoffe können ein Polyesterharz und ein Härter sein, wie diese schon früher benutzt wurden,
und in diesem Falle kann der Schaumbildner z.B. ein Bikarbonat sein, welches bei der Vermischung der Stoffe mit dem sauren
Härter reagiert und Kohlendj-oxyd freigibt. Wenn also ein Bikarbonat
benutzt wird, so muß dieses bis zur Vermischung getrennt von dem Härter gehalten werden, und man bringt es bequemerweise
vermischt mit dem Harz in das Loch ein.
Anstelle der Verwendung eines Polyesterharzes mit einem Härter kann man vorzugsweise Polyurethan verwenden oder andere
Harze. Um das Polyurethan im Loch selbst zu bilden, werden ein Diisozyanat und ein Polyol in das Loch eingebracht, wobei
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das Polyol mit dem Diisozyanat reagiert und die Polymerisation herbeiführt. In diesem Fall ist Wasser ein geeigneter
Schaumbildner, das mit dem Isozyanat unter Bildung- von Kohlendioxyd
reagiert und daher normalerweise mit dem Polyol vermischt in das Loch eingebracht wird.
Wie schon bei der bekannten Technik der Verwendung eines mit einem inerten Füllstoff vermischten Polyesterharzes werden
die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Stoffe vorzugsweise in zerstörbaren Behältern in das Loch.eingebracht,
die getrennt sein können oder auch getrennte Abteilungen eines gemeinsamen Gefäßes bilden können. Gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung wird eine Packung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung' verwendet, die dadurch gekennzeichnet ist,
daß sie aus einem zusammengehaltenen Behälterpaar besteht, wobei jeder Behälter einen der beiden Stoffe enthält, die bei
Vermischung zu einem festen Kunstharz aushärten, und wobei einer der Behälter den Schaumbildner zum Aufschäumen des Kunstharzes
enthält, und daß die Behälter aus einem Material hergestellt sind, das bei Ausübung eines vorbestimmten, äußeren
Druckes auf die Behälter zerbricht und den Inhalt' der Behälter freigibt.
Beide Behälter können aus dünnen, biegsamen Plastikhäuten hergestellt
.sein, oder beide Behälter können aus festem Material wie z.B. Polystyrol ohne Weichmacher bestehen, das bei Ausübung
eines äußeren Druckes vorbestimmter Stärke zerbricht oder aufspringt. Die Behälter werden vorzugsweise Seite an Seite angeordnet
oder derart, daß sich einer innerhalb des anderen befindet. Einer der Behälter kann aus einer dünnen, biegsamen
Plastikhaut bestehen, und der andere Behälter kann aus festem Material bsbehen, aber in diesem Falle ist der biegsame Behälter
vorzugsweise innerhalb des festen Behälters angeordnet.
Im Folgenden werden zwei Beispiele einer Packung und eines Verfahrens
nach der Erfindung beschrieben.
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- 6 - 2256383
Ein heißverschlossenes, biegsames Rohr von etwa 30 cm Länge
wurde aus Poythen niedriger Dichte 250 gauge flachem Rohrmaterial von 3 cm Breite gebildet, Wobei das Rohr eine
Mischung aus 100 gr Daltocast 2 enthielt, einem von der Firma I.C.I, vertriebenen Polyol mit einem Wassergehalt von etwa
0,1 %, sowie 1,5 gr Dabco 33LV, einem Katalysator der Firma
I.C.I, sowie 1 gr Wasser. Eine gleiche Röhre enthielt 105 gr Suprasec DN, nämlich ein Diisozyanatdiphenylmethan der Firma
I.C.I., und die beiden Rohre wurden Seite an Seite zur Bildung einer Packung .zusammengebunden. Zwei derartige Packungen
wurden nacheinander in ein 1,8 m tiefes Loch mit 43 mm 0 eingebracht,
und ein hölzerner Dübel mit 30 mm Durchmesser und einer Spitze im Winkel von etwa 60 Grad zur Achse des Dübels
wurde bis zum Ende des Loches eingebracht, wobei die Packungen aufgerissen wurden. Der Dübel wurde um seine Längsachse beim
Einbringen mit 450 Umdrehungen pro Minute gedreht und die
Drehbewegung wurde 15 Sekunden lang fortgesetzt, um die Vermischung des Inhalts der rohrförmigen Behälter der Packungen
sicherzustellen. Der Dübel wurde voll in das Loch eingesetzt etwa 60 Sekunden lang unter Druck gehalten, während das PoIy-
-urethanharz der Mischung schäumte infolge der Reaktion des Wassers mit dem Diisozyanat; der Dübel wurde dann 2 Stunden
lang zur Härtung des geschäumten Harzes in Ruhe gelassen. Der Schaum hatte die Hohlräume zwischen dem Dübel und der
Wandung des Loches vollständig ausgefüllt und sich auf etwa das 3,5~fache des Volumens der ursprünglichen Stoffe ausgedehnt.
Nach zwei Stunden betrug die zur Entfernung des Dübels notwendige Kraft etwa zwei Tonnen pro 30 cm.
Eine Packung wurde gebildet durch Zusammenbinden Seite an Seite von drei gleichen heißverschlossenen, biegsamen Rohren
von etwa 30 cm Länge, die ausPolythen niedriger Dichte
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bestehendem Rohrmaterial in flacher Form von 3 cm Breite
gebildet waren, wobei ein Rohr eine Mischung von 3Ö gr Daltolac 61 und 90. gr Daltolac 91 enthielt, beide fertig
gemischte Polyöle der Firma I.C.I, mit einer geringen Menge
Wasser ( Daltolac 61 enthält etwa I9 75 % Wasser ), und
wobei die anderen beiden Rohre je 120 gr Suprasee DN enthielten. Zwei solche Packungen wurden in ein 1,8 m tiefes
Loch von 43 mm Durchmesser eingebracht, und ein hölzerner
Dübel mit 36 mm Durchmesser und einer Spitze mit einem Winkel
von 60 bezüglich seiner Längsachse wurde bis zum Ende, des Loches in dieses eingebracht, wobei die Packungen aufgerissen
wurden. Der Dübel wurde mit 450 Umdrehungen pro Minute
um seine Längsachse rotiert beim Einsetzen in das Loch, und die Drehbewegung wurde 30 Sekunden lang fortgesetzt,
um die Vermischung des Inhalts der Packungen sicherzustellen. Der Dübel wurde dann 90 Sekunden lang ruhig gehalten, während
das aus der Mischung gebildete Polyurethanharz schäumte infolge der Reaktion des Wassers mit dem Diisozyanat; danach
wurde der Dübel bis zur Härtung ruhig gehalten.Der Schaum dehnte sich auf etwa das 2,75-fache des ursprünglichen
Volumens des Inhalts der Packungen aus, und nach 15 Minuten
wurde eine Kraft von 1,5 Tonnen pro 30 cm zum Herausziehen des Dübels benötigt.
Patentansprüche
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Claims (1)
- Patentansprüche:1. Verfahren zur Verankerung eines Bolzens oder eines anderen Stabes in einem Loch im Boden oder in einer anderen festen Masse, dadurch gekennzeichnet, daß man in das Loch Stoffe einbringt, die nach Vermischung zu einem festen Kunstharz aushärten, sowie einen Schaumbildner, der bei der Vermischung den Harz vor der Aushärtung aufschäumt, daß man den Bolzen oder Stab in das Loch einsetzt und mit ihm die Stoffe und den Schaumbildner zur Bildung eines geschäumten Kunstharzes vermischt, worauf man den geschäumten Kunstharz aushärten und eine Verbindung zwischen Bolzen oder Stab und der Wandung des Loches herstellen läßt.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen oder Stab zur Vermischung der Stoffe in eine Drehbewegung versetzt wird.3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die verwendeten Stoffe ein Polyesterharz und ein geeigneter Härter sind.H. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Schaumbildner ein Bikarbonat ist und mit dem Kunstharz vermischt in das Loch eingebracht wird.5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Stoffe ein Diisozyanat und ein Polyol sind, die in Reaktion miteinander ein Polyurethan bilden.6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Schaumbildner Wasser ist und mit dem Polyol vermischt in das Loeh eingebracht wird.309822/08287. Verfahren nach Anspruch 1· bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe in das Loch in zerstörbaren Behältern eingebracht werden, die entweder voneinander getrennt sind oder getrennte Abteilungen eines gemeinsamen Behälters bilden, wobei jeder Behälter beim Einbringen des Bolzens oder Stabes zerstört wird.8. Packung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch dadurch gekennzeichnet 3 daß sie aus einem zusammengehaltenen Behälterpaar besteht, wobei jeder Behälter einen der beiden Stoffe enthält, die bei Vermischung zu einem festen Kunstharz aushärten, und wobei einer der Behälter den Schaumbildner zum_ Auf s chäumen des Kunstharzes enthält, und daß die Behälter aus einem Material hergestellt sind, das-bei Ausübung eines vorbestimmten, äußeren Druckes auf die Behälter zerbricht und den Inhalt der Behälter freigibt.9. Packung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Behälter aus dünnen, biegsamen Häuten aus Plastik hergestellt sind.10. Packung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Behälter aus festem Material hergestellt sind, das zerbricht bzw. aufspringt, wenn es einem vorbestimmten äußeren Druck ausgesetzt wird.11. Packung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter Seite an Seite angeordnet sind.12. Packung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter derart angeordnet sind, daß einer sich in dem anderen befindet.13... Packung nach Anspruch' 8 und 12.,. dadurch gekennzeichnet.,, daß der äußere Behälter aus einem festen Material hergestellt ist, das bei Ausübung eines vorbestimmten3 0 9822/0828äußeren Drucks zerbricht oder aufspringt, und daß der innere Behälter aus einer dünnen, biegsamen Plastikhaut besteht.lh. Packung nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter aus Abteilungen eines Gefäßes bestehen,15· Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe in einer Packung oder in Packungen nach Anspruch 8 bis 14 in das Loch eingebracht werden.vl6. Verfahren nach Anspruch 1 im wesentlichen wie in Beispiel 1 oder 2 beschrieben.17. Packung nach Anspruch 8 im wesentlichen wie in Beispiel 1 oder 2 beschrieben.309822/0828
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Also Published As
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