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Stahlbetorftank, insbesondere Kugeltank
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Die Erfindung betrifft einen Stahlbetontank, insbesondere einen Kugeltank,.
mit einem Innentank aus ölbeständigem Kunststoff und einem Außentank aus mindestens
zwei Tankteilen aus Stahlbeton, die in mindestens einer von jeweils zwei Teilen
gebildeten Klebefläche miteinander verklebt sind.
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Es sind Stahlbetontanks verschiedenartiger Formen bekannt, bei denen
der Innentank eine selbständige Einheit darstellt oder in Form einer Innenbeschichtung
des Außentanks hergestellt ist. Der Außentank ist in der Regel aus zwei oder mehr
Teilen zusammengeklebt, bei einem Kugeltank z.B. aus zwei Halbkugelschalen, von
denen eine
eine Einstiegöffnung oder dgl. aufweist. In allen Fällen
wird Wert darauf gelegt, daß die Verklebungen des Außentanks dicht sind, alleine
schon um zu vermeiden, daß Wasser von außen in die Zwischenschicht zwischen Außentank
und Innentank gelangt. Es hat sich gezeigt, daß die Verklebungen zwar mit der gewünschten
Dichtigkeit herstellbar sind, die mechanische Belastbarkeit der Klebestellen aber
zu wünschen übrig läßt, insbesondere dann, wenn Zugkräfte oder Scherkräfte auf den
Tank ausgeübt werden. Bei einem bekannten Tank sind deshalb besondere Verankerungselemente
in Form von Bewehrungsstäben vorgesehen, die an der Klebefläche eines Außentankteils
hervorragen und in entsprechende Vertiefungen in der Klebefläche des anderen Außentankteils
bein Zusammenfügen der einzelnen Tankteile eingeführt und dann mit dem Kleber vergossen
werden. Dieses Vorgehen ist jedoch verhältnismäßig wnständlich und mit einem erhöhten
Arbeitsaufwand verbunden, da eine größere Anzahl derartiger Verankerungen erforderlich
ist, um die geforderte Festigkeit zu erzielen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Außentankteile, insbesondere
deren Bewehrung, so auszugestalten, daß sie in einfacher Weise herstellbar sind,
und die Verklebung des fertigen Tanks leicht durchführbar ist und die gewünschte
Festigkeit besitzt.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Flächenteil
der Klebefläche der Außentankteile von der Stahlbewehrung gebildet wird t)zw. mit
dieser zugfest verbunden ist, wobei sich diese Flächenteile der Außentankteile jeweils
im wesentlichen gegenüberliegen, und/oder die Ränder der im übrigen aus Normalbeton
bestehenden Außentankteile entlang der Klebeflächen aus Polyesterbeton bestehen
und die von Polyesterbeton gebildeten Klebeflächen direkt miteinander verklebt sind.
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Im Gegensatz zu dem bekannten Tank mit der Verankerung in Form von
Vorsprüngen und Vertiefungen ist die Verklebung beim erfindungsgemäßen Tank flächig
und vorzugswelse eben ausgebildet.
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Bei einer Ausführungsform der erfindung ende die Bewehrung flächig
in der Klebefläche. L?in Ineinandergreifen verschiedener Verankerungselemente ist
nicht vorgesehen, so daß die zu verklebenden Teile in einfacher Weise aufeinandergesetzt
werden können. Die mit der Stahlbewehrung fest verbundenen bzw. von dieser selbst
gebildeten Flächenteile der Klebeflächen liegen sich in der Klebestelle gegenüber,
so daß sie durch den Klebstoff unmittelbar zugfest miteinander verbunden sind. Die
Verklebung ist daher erheblich fester, als es bei einer Verklebung von Normalbeton-zu-Normalbeton
der Fall ist. Die Flächenausdehnung der mit der Bewehrung verbunden bzw. von dieser
gebildeten Fliichenteile in der Klebefläche ist auf die geforderte Belastbarkeit
durch Zugkräfte und Querkräfte angepaßt. Hierbei sind die Klebeflachen der miteinander
zu verbindenden Außenteile vorzugsweise so gestaltet, daß die mit dem Klebstoff
auszufüllende Fuge möglichst schmal ist, d.h. die miteinander zu verbindenden Flächenteile
möglichst nahe beieinanderliegen.
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Die mit der Bewehrung verbundenen Flächenteile können im wesentlichen
die gesamte Klebefläche einnehmen. Im allgemeinen beträgt der Anteil der mit der
Bewehrung verbundenen Flächenteile etwa 20 bis 60 % der gesamten Klebefläche, wobei
sie auch unter 20 % gehalten werden kann, wenn an die Zugfestigkeit keine so hohen
Anforderungen gestellt werden. Zweckmäßigerweise liegen die mit der Bewehrung verbundenen
Flächenteile in etwa in der Verlängerung der Bewehrung, so daß sie bei einem Kugeltank
z.B. in der Schalenebene der kugelförmig gestalteten
Bewehrung
liegen. Sie können aber auch aus dieser Lage in Ricntung zur Außenseite oder Innenseite
des Außentanks verbreitert span.
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Da die Bewehrungsstäbe der Stahlbewehrung des Außentanks für sich
alleine in der Regel keine ausreichend große und ebene Flache zur Bildung der Flächenteile
besitzen, sind vorzugsweise besondere Flächenteile vorgesehen, die mit der Bewehrung
insbesondere durch Verschweißen verbunden sind. Hierbei können einzelne Stäbe der
Bewehrung mit einzelnen Flächenteilen verbunden sein, bevorzugt ist jedoch, größere
Flächenteile vorzusehen, mit denen dann mindestens einige der Bewehrungsstäbe verbunden
sind. So ist bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ein
vorzugsweise einstückig ausgebildeter Flanschring vorgesehen, der nach Art eines
Mittelstreifens in der Klebefläche der Außentankteile verläuft. An dem Flanschring
sind jeweils die Enden von zur Klebefläche senkrecht stehenden Bewehrungsstäben
angeschweißt. Beim Verkleben der vorgefertigten Außentankteile liegen sich dann
jeweils die von Beton gebildeten Flächenabschnitte und andererseits die mit der
Stahlbewehrung verbundenen in der Regel ebenfalls aus Stahl bestehenden Flächenabschnitte
gegenüber. Bei der Ausbildung der mit der Bewehrung verbundenen Flächenabschnitte
als Flanschring wird somit die Klebefläche von Halbkugelschalen eines Kugeltanks
von drei Bahnen gebildet, von denen die beiden äußeren aus Beton bestehen und die
mittlere vom Flanschring gebildet wird.
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Die Herstellung der Stahlbewehrung und Verbindung mit den zugehörigen
Flächenteilen erfolgt in einfacher Weise, indem die Flächenteile auf einer ebenen
Grundplatte festgelegt werden. Dabei können vertikale
Stäbe des
Bewehrungskorbes schon vorher mit den P1ächenteilen verbunden sein, werden in der
Regel aber erst nach dem Festlegen daran verankert. Erst dann wird den Bewehrungsstäben
eine der Tankform entsprechende Biegung verliehen, wobei sie gegen eine zuvor auf
einem entsprechenden Gestell angeordnete Querbewehrung gedrückt und mit dieser z.B.
durch Verschweißen verbunden werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform, die gegebenenfalls mit der obigen
Ausführungsform kombiniert sein kann und bei der die Klebeflächen mindestens zum
Teil von Polyesterbeton gebildet werden, dient der Beton selbst zur Übertragung
und Aufnahme von Zug- und Scherkräften.
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Die vom Polyesterbeton gebildeten Klebeflächen liegen sick ll der
Klebestelle direkt gegenüber, so daß sie durch den Klebstoff (vorzugsweise epoxyharz)
unmittelbar zugfest miteinander verbunden sind. Eine besondere Zwischenlage ist
nicht vorgesehen. Die Verklebung ist auch hier erheblich fester, als es bei einer
Verklebung von Normalbeton zu Normalbeton der Fall ist, da Polyesterbeton eine wesentlich
höhere Zugfestigkeit besitzt als Normalbeton.
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Der Übergang von Normalbeton zum Polyesterbeton liegt noch im Bereich
der Stahlbewehrung, vorzugsweise in einem Abstand von ca. 80 bis 180 mm, insbesondere
100 bis 150 mm, von der Klebefläche, so daß Zugkräfte und Scherkräfte von Normalbeton
auf den Polyesterbeton und umgekehrt voll übertragen werden, ohne daß irgendwelche
Probleme auftreten. Da Polyesterbeton auch ohne Bewehrung oder seitliche Beschichtung
Zugkräfte und Scherkräfte aufzunehmen vermag, ist die Verklebung der beiden Außentank
hälften auch ohne besondere Hilfsmittel ausreichend fest,
um die
möglicherweise auftretenden Belastungen aufnehmen zu können. Zwischenschichten sind
nicht vorgesehen und äußere Auflagen können entfallen. Wie oben erwähnt, können
aber auch dann, wenn der Rand der Außentankteile aus Polyesterbeton besteht, h3ewehrungsteile
bzw. damit fest verbundene Teile bis in die Klebefläche ragen und einen Teil dieser
bilden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen.
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In der Zeichnung zeigen Fig. 1 einen Kugeltank im Schnitt, Fig. 2
eine Ausführungsform der Einzelheit A nach Fig. 1 im Bereich der in der Äquatorialebene
liegenden Verklebung und Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Einzelheit A nach
Fig. 1 im Bereich der in der Äquatorialebene liegenden Verklebung.
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Der in Fig. 1 dargestellte kugelförmige Tank 1 hat einen Innendurchmesser
von ca. 2,5 Meter. Er ist zusammengesetzt aus einem zweiteiligen Außentank 2 aus
Stahl-Leichtbeton und einem einteiligen bzw. einstückigen Innentank 3. An der Unterseite
der unteren Tankhälfte 4 des Außentanks 2 ist ein Standfuß 5 angeformt. Die obere
Tankhälfte 6 weist an ihrer Oberseite eine anlcöffnung 20 auf, die die Größe eines
lnannlochs hat. Der Außentank 2 ist am Rand 7 um das Mannloch 20 domartig hochgezogen
und gleicht außen in etwa der Form des Standfußes 5. Die untere und die obere Tankhälfte
4 und 6 desAußentanks 2 sind in der horizontalen Mittelebene, der sogenannten
Äquatorialebene,
miteinander verklebt, wobei die einander zugewandten die Klebeflächen bildenden
Stirnseiten 12 plan ausgebildet sind. Vor der Verklebung wurden die Klebeflächen
Dere.rl1xt-, insbesondere vor Formentrennmittel befreit, und vorzugsweise noch durch
Schleifen und/oder Bürsten aufgerauht.
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Zwischen Innentanic 3 und der Innenseite des Außentanks 2 ist eine
offenporige ca. 5 mm starke Schaumstoffschicht 26 vorgesehen, die infolge ihrer
offenen Poren einen Hohlraum zwischen Innen- und Außentank bildet.
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Dieser Hohlraum kann in geeigneter Weise mit einem Leckwarngerät verbunden
werden. Die Zwischenschicht kann durchgehend auf den Innentank aufgebracht sein.
Es ist auch möglich, die Sehicht 26 auf die Innenseite des Außentanks aufzubringen.
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In den Außentank 2 lose eingesetzt, und zwar vor dessen Zusammensetzen,
ist der Innentank 3, der aus elastischem Gußpolyamid besteht und eine Wandstärke
von nur ca. 4 bis 5 mm besitzt. Der Innentank 3 i@ einstückig im Rotationsverfahren
als Hohlkugel hergestellt und ist selbsttragend. Er legt sich unter Druck bzw. im
gefüllten Zustand aufgrund seine elastischen Eigenschaften dem Außentank 2 bzw.
der Zwischenschicht 26 gleichmaßig an und findet hier die erforderliche Abstützung.
Es ist deshalb, abgesehen vom Rand 7 der Tank öffnung 20, keine feste werbindung
zwischen Innentank und Außentank vorgesehen, was die Herstellung des Kugeltanlcs
1 erheblich erleichtert. Der Innentank 3 ist von sich aus in der Lage, den geforderten
Innendruck bzw, Prüfdruck aufzunehmen, so daß der Außentank hauptsächlich zum Schutze
gegen Einwirkungen von außen dient.
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Wie in Fig. 1 angedeutet, wird die Stahlbewehrung der
Außentanks
aus Stahlbeton von im wesentlichen vertikal und zur Klebefläche 12 im wesentlichen
senkrecht stehenden Stäuben 10 und 14 gebildet, die im wesentlichen horizontale
Stäbe 13 kreuzen und mit diesen verschweißt sind. Die horizontalen Stäbe werden
von einer umlaufenden Stahlspirale 13 gebildet, weshalb sie die in der Zeichnung
angedeutete Steigung besitzen. Da die vertikalen Stäbe an der von der Klebefläche
entfernten Ober-und Unterseite des Tanks in Richtung zueinander abgebogen sind,
verringern sich die Abstände der Stäbe stetig. Im Bereich der von der Klebefläche
12 gebildeten Äquatorialebene haben die vertikalen Stäbe 10 einen Abstand von ca.
150 num voneinander. Sobald im oberen Bereich dieser Abstand auf etwa die Hälfte
abgesunken ist, läßt man jeden zweiten Sab 14 enden. Die zuvor übernächsten Stäbe
10, die nunmehr benachbart sind, haben dann ebenfalls wieder einen Abstand von 150
mm. Im Bereich der Tanköffnung 20 und der Unterseite des Tanks können auf diese
Weise noch weitere Verkürzungen von Stäben vorgesehen sein, um die Eisenbewehrung
an den Polen" des Tanks nicht zu dicht werden zu lassen.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind die zur Klebefläche
12 gerichteten Enden der vertikalen Stabe 10 und 14 verbreitert und reichen bis
zur Klebefläche 12, die zum Teil vongder Stahlbewehrung selbst gebildet wird. Bei
der beschriebenen Ausführungsform ist, wie in Fig. 2 im einzelnen dargestellt, für
die Verbreiterung der Stäbe 10 und 14 für jede Tanlchälfte ein Flanschring 11 vorgesehen,
der als Xittelstreifen in die Klebefläche eingebettet ist. Etwa 40 o/a der Klebefläche
werden von dem Flanschring 11 gebildet. Auf die von der Klebefläche 12 abweisende
Seite des Planschringes 11 sind die vertikalen Stäbe 10 und 14 aufgeschweißt, so
daß eine zugfeste Verbindung zwischen der Bewehrung und
dem einen
Teil der Klebefläche bildenden Flanschring 11 gesichert ist. Wie oben bereits erwähnt,
sind die die Klebefläche 12 der Tankhälften bildenden Stirnlacken plan ausgebildet,
wobei sie so saubei gearbeitet sind, daß beim Aufeinanderlegen der Außentankhälften
eine Fuge gebildet wird, deren Weite maximal 3 mm betragt, vorzugsweise aber wesentlich
kleiner ist. Beim Verkleben wird diese Fuge mit dem Epoxyd-Harz-Kleber ausgefüllt.
Dadurch wird eine gute Verbindung zwischen der jeweiligen Stahlbewehrung der Außentanlchülften
4 und 6 über deren Flanschringe 11 erreicht, was auch darauf zurückzuführen ist,
daß der Epoxyd-Harz-Kleber eine gute Metall-zu-Metallverbindung herstellt. Die Beanspruchbarkeit
des Außentanks auf Scherkräfte und auf Zug ist somit beim erfindungsgemäßen Tank
erheblich besser als bei herkömmlichen Tanks, bei denen die Klebefachen der Tankhälften
lediglich von Beton gebildet werden.
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Zur Herstellung des Bewehrungskorbes für die weilige Außentankhälfte
wird zunächst der Flanschring 11 auf eine ebene Unterlage aufgespannt. Es wird dann
die umlaufende Stahlspirale 13 bienenkorbartig auf eine entsprechend ausgebildete
Lehre aufgewickelt, wobei die Enden der Spirale 13 entweder eingespannt oder an
einem am Bewehrungskorb verbleibenden Teil, z.B. einem Ring wie dem Flanschring
11, angeschweißt werden. Die vertikalen Stäbe 10 und 14 werden anschließend mit
ihrem der Klebefläche 12 zuweisenden Ende mit dem Flanschring verschweißt, wobei
die Abstände, wie oben erwähnt, etwa 150 mm betragen. Erst dann werden die vertikalen
Stäbe entsprechend dem Kugelradius gebogen und an die einzelnen eile der Spirale
13 angelegt, mit der sie verschweißt werden. Beim Gießen der Tankhälften kann der
Bewehrungskorb
in der Gußfonn mit Hilfe von an der Unterseite des Flanechringes 11 angreifenden
Magneten in seiner Lage festgelegt werden. Mit Hilfe der Magnete wird auch sichergestellt,
daß der Flanschring fest auf dem Boden der Gußform aufliegt und nach dem Entformen
dann auch tatsächlich an der Klebeflache offen liegt, ohne mit Beton überzogen zu
sein.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform reichen die zur Klebefläche
12' gerichteten Enden der vertikalen Stäbe 10' und 14' bis kurz vor die Klebeflächen
12', die, wie auch der Rand 15' der Außentankhålften 4' und 6' aus Polyesterbeton
bestehen. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist, wie in Fig. 3 im einzelnen
dargestellt, für die Verbindung der Stäbe 10' und 14' ein. Torstahlring 11' mit
ca. 10 mm Durchmesser vorgesehen, der an die Innenseite der Stäbe 10' und 14' angeschweißt
ist.
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Etwa in einer Entfernung von ca. 100 bis 150 mm von den Klebeflächen
12' der Tankhälften entfernt ist eine Grenzfläche 16' im Beton vorgesehen, die einen
Übergang von Normalbeton auf Polyesterbeton aus ca. 20 Polesterharz und ca. 80 o/,
Quarzsand darstellt und noah innerhalb der Stahlbewehrung liegt. Die Klebeflächen
12' werden nur durch die Epoxidverklebung zusammen'gehalten, da seitliche Hilfsverbindungen
oder irgendwelche Zwischenlagen nicht vorgesehen sind und die lLeckschutzauskleidlmg
und auch der Innentank mehr oder weniger lose im Außentank sitzen und daher keine
Kräfte aufnehrnen, die auf den Außentank einwirken.
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Die Herstellung der Halbkugelschalen 4 und 6' erfolgt in ähnlicher
Weise als ob sie vollständig aus Normalbeton hergestellt wären. Es kann eine an
sich bekannte Verschalung verwendet werden, in die die Stahlbewehrung so eingesetzt
wird,
daß der dem Rand 15' entsprechende Rand unten liegt. Nach dem Schließen der Schalung
wird zunächst eine bestimmte Meng Polyesterbeton eingefüllt, so daß eine Randzone
der gewünschten Höhe entsteht. Dann, wenn der Polyesterbeton schon weitgehend ausgehärtet
ist und demzufolge seine Schwindung schon wesentlich stattgefunden hat, wird mit
Normalbeton vollgegossen, damit eine dichte Verbindung zwischen Normalbeton und
Polyesterbeton entsteht. Die stärkere Schwindung des Polyesterbetons kann so der
Schwindung des Normalbetons angeglichen werden.
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Der Polyester-Betonrand kann auch in einer gesonderten Form gefertigt
werden, die wegen der größeren Schwindung des Polyesterbetons etwas weiter gehalten
ist als die des Normalbetons. Es kann aber auch eine einzige Form verwendet werden,
bei der ein stufenloser Übergang vom weiteren für den Polyesterbetonrand vorgesehenen
unteren Teil zum oberen für den Normalbeton bestimmten Teil ausgebildet ist.
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Die Wandung der Form besteht im Übergangsbereich vorzugsweise aus
elastischem Material.
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L e e r s e i t e