DE2261569C2

DE2261569C2 - Verwendung von Bitumina zum Beschichten von vertikalen Fundamentelementen

Info

Publication number: DE2261569C2
Application number: DE19722261569
Authority: DE
Inventors: Alphonsus Ignatius Maria Amsterdam Claessen
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1972-01-13
Filing date: 1972-12-15
Publication date: 1981-12-24
Also published as: HK36777A; DE2261569A1; GB1402937A; AU469446B2; JPS5646012B2; NL167000B; IT971958B; AU5017072A; MY7600115A; NL167000C; NL7200489A; JPS4879410A; FR2167533A5

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Bitumina mit bestimmten Parametern zum vollständigen oder teilweisen Beschichten von vertikalen Fundamentelementen, wie Beton oder Stahlpfählen, wobei eine Bitumenschicht von größerer Dicke aufbringbar ist als sie für Schutzschichten verwendet wird.

Für Bauten, die auf schwachem Untergrund, wie Tonoder Torfschichten, errichtet werden müssen, werden üblicherweise senkrechte Fundamentelemente, wie Beton- oder Stahlpfähle, verwendet Die Spitzen dieser Fundamentelemente ruhen dann auf einer tragenden Sandschicht, während in manuien Fällen ein Teil des Gewichtes des Bauwerks au3erdem von den schwachen Bodenschichten getragen wird, di diese einen Reibungswiderstand (die sogenannte »Reibung«) auf den Pfahl ausüben. Diese Reibung trägt jedoch nur dann zum Gesamtwiderstand bei, dem der Pfahl durch das Gewicht des getragenen Bauwerks unterworfen ist, wenn sich diese schwachen Bodenschichten ausreichend abgesetzt haben. Ist die Absetzung noch im Gange, kann eine entgegengesetzte Wirkung eintreten. Insbesondere bei Baustellen, die vollständig oder teilweise angehoben worden sind, können dann nach unten gerichtete Reibungskräfte auftreten, die zu einer zusätzlichen Belastung der Pfahlspitze führen. Das Auftreten dieser sogenannten »negativen Reibung« vermindert die Gesamttragfähigkeit des Pfahls erheblich. Unter bestimmten Bedingungen kann die negative Reibung so große Werte annehmen, daß die gesamte Tragfähigkeit der Pfahlspitze zum Ausgleich dieser negativen Reibung erforderlich ist, die demgemäß natürlich völlig unerwünscht ist

Eine bekannte Möglichkeit zur Vermeidung dieser negativen Reibung besteht in der vollständigen oder teilweisen Beschichtung der senkrechten Fundamentelemente mit einer Bitumenschicht, die dicker ist als üblicherweise verwendete Schutzschichten und die eine solche Konsistenz und Dicke aufweist, daß die äußere Lage dieser Beschichtung den Bodenbewegungen folgen kann, ohne diese auf das Fundamenteleinent zu übertragen, wodurch die auf den Pfahl ausgeübte negative Reibung erheblich herabgesetzt wird. Diese Bitumenbeschichtung wird beim Einbringen des Fundamentelements (nachstehend auch als »Pfahl« bezeichnet) in den Boden mittels einer Ramme nicht vom Fundamentelement abgerissen oder abgeschert. Die für diesen Zweck empfohlenen Bitumina weisen eine Penetration von 20 bis 100 und einen Penetrationsindex von —1 bis +2 auf.

Der Begriff »Penetration« kennzeichnet die Anzahl

von Zehntel-Millimetern, die eine Nadel in das Bitumen eindringt, gemessen gemäß ASTM D5. Die Bestimmung des »Penetrationsindex« wird in »The properties of asphaltic bitumen«, J. Ph. Pfeiffer, Elsevier Publishing

Company Inc, New York, 1950, Seite 16S, beschrieben. Ein Nachteil dieser Bitumenbeschichtuug besteht

ίο darin, daß auch bei nur verhältnismäßig kurzer Lagerung das Bitumen zu fließen beginnt, weshalb mit einem solchen Bitumen beschichtete senkrechte Fundamentelemente, wie Rammpfähle, nicht über mehrere Tage, z. B. über das Wochenende, gelagert werden

ι * können. Während der Lagerung tritt ein so erhebliches Fließe.i auf, daß die Bitumenbeschichtung des Fundamentelements keine homogene Dicke mehr aufweist, vielmehr an einigen Stellen zu dick und an anderen zu dünn ist

Eine jetzt gefundene Bitumenart mit bestimmten Parametern erfüllt nicht nur die praktischen Anforderungen hinsichtlich der Herabsetzung der auf das Fundamentelement ausgeübten negativen Reibung und des Anhaftens der Bitumenschicht am Fundamentele ment während des Einrammens, sondern zeigt auch ein so geringes Fließen, daß die Lagerung der bitumenbeschichteten Funcamentelemente über einige Tage möglich ist Die Erfindung betrifft demgemäß die Verwendung von Bitumina mit einer solchen Zusammensetzung, daß die die Beziehungen zwischen dem Erweichungspunkt und der Penetration darstellenden Koordinaten eines Erweichungspunkt-Penetrations-Diagramms innerhalb eines Polygons mit den Ecken £(55, 240), F (90, 60), G (83, 20), //(79, 20), K (55, 100) liegen, zum Beschichten von vertikalen Fundamentelementen. Diese Bitumina weisen einen Penetrationsindex von +2 bis +6 auf.

Unter Erweichungspunkt wird der gemäß ASTM D-36 mittels des Ring-iKugel-Verfahrens be stimmte Erweichungspunkt verstanden.

Der Begriff »Bitumen« bezieht sich nicht nur auf reines Bitumen, sondern auch auf Gemische von Bitumen mit z. B. Füllstoffen und/oder Polymerisaten. Beim vorgenannten Erweichungspunkt-Penetrations-

Diagramm ist der Erweichungspunkt linear auf der Horizontalen und die Penetration logarithmisch auf der

vertikalen Achse aufgetragen. Die Figur zeigt ein solches Diagramm mit dem Polygon EFGHK mit den

- vorstehend genannten Koordinaten.

so Die erfindungsgemäßen Koordinaten des Bitumens befinden sich vorzugsweise innerhalb des Vierecks mit den Ecken A (65,70), ß(77,50), C(73,29), D (64,54), die auch in der Figur gezeigt werden, da solche Bitumen nur in sehr geringem Maße fließen (nämlich höchstens 1 cm bei dreitägiger Lagerung bei 20⁰C, bestimmt gemäß einem Standardverfahren).

Bei dem verwendeten Bitumen handelt es sich vorzugsweise um reine bituminöse Stoffe. Gegebenenfalls können erfindungsgemäße Bitumina auch bis zu 35 Prozent Füllstoff und/oder Polymerisat enthalten. Diese Gemische müssen jedoch ausnahmslos den erfindungsgemäßen Vorschriften genügen.

Wie schon vorstehend erwähnt, weist die Bitumengleitschicht eine größere Dicke auf als sie üblicherweise bei Schutzbeschichtungen des Pfahls gegen Korrosionsangriff verwendet werden, und die äußere Lage der Beschichtung muß die Fähigkeit aufweisen, den Bodenbewegungen zu folgen, ohne ins Gewicht fallende

Kräfte auf das Fundamentelement zu übertragen. Es wurde jetzt gefunden, daß eine Beschichtung für diesen Zweck im allgemeinen eine Dicke von mindestens 03 cm aufweisen muß. Vorzugsweise weist die Beschichtung eine Dicke von 0,5 bis 1,5 cm auf. ϊ

Die Bitumenbeschichtung kann auf einfache Weise auf das Fundamcntelement aufgebracht werden. Bei einem Beton- oder Stahlpfahl wird zunächst eine Bitumenhaftschicht auf die Oberfläche des Pfahls aufgetragen. Dies kann z. B. durch Behandlung des ι ο Pfahls mit einer Lösung des für die Gleitschicht verwendeten Bitumens in einem flüchtigen Kohlenwasserstofflösungsmittel durchgeführt werden, wonach das Lösungsmittel zum Verdampfen gebracht wird.

Anschließend wird das Bitumen z. B. auf den waagerecht liegenden Pfahl gegossen, bis die Beschichtung die erwünschte Dicke von z. B. 1 cm erreicht hat. Das Bitumen wird durch zeitweilig an den senkrechten Seiten befestigte Latten am Wegfließen gehindert Der Pfahl wird dann um 90° gedreht und das Verfahren wiederholt Die sich bei diesem Verfahren ergebenden scharfen rechten Ecken können leicht r:;ttels eines warmen Messers abgerundet werden.

Es ist auch möglich, den vorzugsweise mit einer Haftschicht ausgestatteten Pfahl in einen offenen Kasten zu legen, wobei der Abstand zwischen den Wänden des Kastens und den Seiten des Pfahls etwa der Dicke der aufzubringenden Bitumenbeschichtung entspricht, und dann eine solche Menge von warmem Bitumen in den Kasten zu gießen, daß alle Seiten des Pfahls mit einer Bitumenschicht der gewünschten Dicke bedeckt werden. Nach Abkühlung kann der Pfahl aus dem Kasten genommen werden.

Ein anderes mögliches Verfahren besteht in der Aufbringung von Bitumenplatten der gewünschten Dicke auf die Seiten des Pfahls mit Hilfe kalten oder warmen Klebstoffes. Wenn erforderlich, können auch hier die scharfen rechten Ecken leicht mit einem warmen Messer abgerundet werden.

Es ist .veiter möglich, warmes Bitumen auf den vorzugsweise mit einer Haftschicht ausgestatteten Pfahl aufzusprühen. Nach dem Abkühlen kann dieses Verfahren wiederholt werden, bis schließlich die erwünschte Dicke der Bitumenbeschichtung erreicht worden ist Die senkrechten Fundamentelemente können erfindungsgemäß über ihre gesamte Länge mit Bitumen beschichtet werden, in vielen Fällen reicht es jedoch aus, den oberen Teil des Fundamentelements vollständig oder fast vollständig zu beschichten und den unteren Teil unbeschichtet zu lassen, da der umgebende Boden in dieser Höhe im allgemeinen nur ein geringe,, Absetzen zeigt und die negative Reibung demgemäß unerhebliche Werte aufweist Hier kann sogar eine positive Reibung auftreten. Vorzugsweise weist das Fundamentelement zwischen dem mit Bitumen beschichteten und dem nicht beschichteten Teil einen Schutzrand oder -kragen auf, wie er in der niederländischen Patentanmeldung 70 15 778 beschrieben wird.

Die erfindungsgemäß erhaltenen bitumenbeschichteten Fundamentelemente, z. B. Rammpfähle, können für einige Zeit gelagert werden, ohne daß ein ins Gewicht fallendes Fließen auftritt Dadurch müssen die Fundamentelemente nicht mehr auf oder nahe der Baustelle mit Bitumen beschichtet werden, vielmehr wird es möglich, die Beschichtung in einer Fabrik vorzunehmen, die sich in erheblicher Entfernung von der Baustelle befinden kann. Dadurch kommt man nicht nur zu einer genauen und standardisierten Beschichtungsbehandlung, sondern es können bitumenbeschichtete senkrechte Fundamentelemente auch für nicht sehr große Baustellen, bei denen eine Bitumenbeschichtung der Fundamentelemente auf der Baustelle zu kostspielig sein würde, verwendet werden.

Beispiel

Es werden Platten der Größe 10 χ 10 χ 1 cm aus zwei verschiedenen Bitumina hergestellt Diese Platten werden mit der einen großen Fläche an einer senkrechten Wand befestigt, während die andere große Fläche an fünf auf ihrer senkrechten Mittellinie liegenden Stellen in Abständen von 2.5 cm markiert wird.

Das Fließen wird durch Messen der senkrechten Verschiebung dieser Markierungen relativ zur Wand bestimmt.

Diese Versuche werden bei einer Temperatur von 20±l°C durchgeführt Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt.

Bitumen	Erweichungs punkt, Ring und Kugel, C	Pen/25 C, 0,1 mm	Fließen bei	20 C in cm nach	7 Tagen	12 Tagen
Nr.	73	50	ITag	3 Tagen	0,12	0,16
I	58	59	—	0,07	2,8	3,9
II*)	erfindungsgemäß.		0,9	1,7
♦) Nicht

Bei einem mit einer Gleitschicht von Bitumen Nr. I von 20 m Länge und 1 cm Dicke beschichteten Rammpfahl von 40 χ 40 cm und bei einer Bodenabsetzgeschwindigkeit von IQ cm im Jahr beträgt die restliche negative Reibung nur höchstens 4 χ 10¹ N.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von Bitumina mit einer solchen Zusammensetzung, daß die die Beziehungen zwischen dem Erweichungspunkt und der Penetration darstellenden Koordinaten eines Erweichungspunkt-Penetrations-Diagramms innerhalb eines Polygons mit den Ecken F(55,240), F(90,60), G(83,20), H (79, 20), AT (55, 100) liegen, zum Beschichten von vertikalen Fundamentelementen.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bitumina verwendet werden, deren Koordinaten im Erweichungspunkt-Penetrations-Diagramm des Bitumens innerhalb eines Polygons mit den Koordinaten A (65, 70), B (77, 50), C(73,29), D(64,54) liegen.