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Zweifach gekrümmter, vorzugsweise kugelförmiger, unterirdischer
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Lagerbehälter.
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Gegenstand der Erfindung Die Erfindung betrifft einen zweifach gekrümmten,
vorzugsweise kugelförmigen, unterirdischen Lagerbehälter für insbesondere grundwassergefährdende
Flüssigkeiten, dessen Wandung einen Druckkräfte aufnehmenden Kern aus ZeWeptbeton,
Kunst-
harzbeton od.ql. mit einer InnenwandungYgegen~das Austreten
dersgelagerten Flüssigkeit sowie einer Außenabdichtung gegen das Eindringen von
Grundwasser bzw. als Schutz gegen äußere aggressive Flüssigkeiten umfaßt. Hauptanforderung
an solche Behälter ist aufgrund der immer strenger werdenden behördlichen Auflagen,
eine Grundwassergefährdung durch Beschädigungen der Behälterwandung so weitgehend
wie irgen +Mglich auszuschließen.
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Stand der Technik Derartige Behälter, die überwiegend für die Lagerung
von Heizöl verwendet werden, sind einmal als kugelförmige Behälter bzw.
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als Behälter ähnlich gekrümmter Form bekannt (DT-OS 1 939 150).
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Sie bestehen aus zwei Teilschalen und weisen einen Kern aus bewehrtem
Zementbeton auf, der an seiner Innenseite mit einer Innenwandung aus GFK od.dgl.
versehen ist, um zu verhindern, daß die eingelagerte Flüssigkeit unmittelbar mit
dem Beton in Verbindung gelangt. Zur Verbesserung der Verbindung zwischen Kern und
Innenwandung kann zwischen beiden ein körniges Material angeordnet sein. Als Außenabdichtung
ist eine Außenwandung auf die Teilschalen aufgetragen, die ebenfalls aus GFK besteht.
Die beiden Teilschalen solcher Behälter müssen miteinander verklebt werden. Um eine
genügende Dichtigkeit zu garantieren, müssen im Bereich der Stoßfuge zusätzliche
Abdichtungsstreifen, ebenfalls aus GFK bestehend, aufgeklebt werden.
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Insgesamt gesehen erfordern solche Behälter also einen relativ
hohen
Herstellungs- und Materialaufwand.
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Solche Behälter sind allerdings noch günstiger als anderes heute vielerorts
verwendete einwandige GFK-Behälter, die ausschließlich aus GFK bestehen und *ie
infolge der Materialkosten von GFK sehr teuer sind. Die Wandstärken solcher Behälter
betragen, je nach Größe, 10 bis 12 mm, wobei sie aber trot7dem noch sehr empfindlich
gegen Außen- und Innendruck, also gegen den Erddruck und den Fülldruck sind und
sich leicht elastisch verformen können. Beim Einbau sind deshalb besondere Verfüllungsmaßnahmen,
insbesondere in Form einer Verdichtung des Bodens unterhalb des Aquators, vorzusehen.
Dennoch werden diese Lagerbehälter slxeziell in Wasserschutzgebieten von den Behörden
nicht als ausreichend sicher angesehen.
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Diese GFK-Behälter gibt es in verschiedener Form, so auch in Kugelform
und einstückiger Ausführung. Die Herstellung derartiger Ausführungsformen ist verhältnismäßig
kompliziert, da das GFK auf eine aufblasbare und/oder -spreizbare Hilfsform gewickelt
werden muß, die später aus dem Behälterinneren entfernt wird.
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Aufgabe der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zweifach,
insbesondere sphärisch gekrUrnmte Lagerbehälter mit einem Druckkräfte aufnehmenden
Betonkern so zu verbessern, daß sie sowohl hlnslehtlich ihrer statischen Eigenschaften
als auch hinsichtlich der Dichtigkeit voll den hohen Anforderungen genügen, die
insbesondere in Wasserschutzgebieten an Tanks für Heizdl oder ähnliche Flüssigkeiten
gestellt werden.
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Lösung und Vorteile Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung
dadurch gelöst, daß die Außenabdichtung des Kerns als einteilige Außenwandung aus
Glasfaserlaminat ausgebildet ist. Als besonders vorteilhaft, insbesondere hinsichtlich
der Herstellung und der erzielbaren Festigkeiten, hat es sich herausgestellt, wenn
die Außenwandung aus durchgehend gewickelten, polyesterharz-getränken Glasfaserrovings
besteht.
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nie mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen vor allen Dingen
darin, daß das Glasfaserlaminat die Funktion des Baustahigewebes übernimmt, dieses
also ersetzt, so daß man den Kern aus unbewehrtem Beton herstellen kann, während
es gleichzeitig den Beton, d.h. den Behälterraum nach außen abdichtet, und außerdem
den Beton selbst gegen von außen her angreifende aggressive Flüssigkeiten schützt.
Der Glasfaserlaminat-Außenwandung ist also eine dreifache Funktion beizumessen.
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Weiterbildungen der Erfindung Besonders vorteilhaft läßt sich die
Erfindung bei Lagerbehältern
einsetzen, deren Kern aus mindestens
zwei Teilschalen zusammengesetzt ist, wobei diese mittels ihrer gegeneinander gerichteten
Stoßflächen fest miteinander verbunden, insbesondere verklebt und nach diesem Verbinden
mit der einteiligen Außenwandung aus Glasfaserlaminat, vorzugsweise polyesterharz-getränkten
Glasfaserrovings umgeben sein können. So erhält man einen insgesamt, vor allem gegenüber
den einteiligen Behältern infolge der leichter und schneller herzustellenden Teilschalen
wirtschaftlich zu fertigenden Lagerbehälter, der jedoch zusätzlich, nämlich durch
die einteilige Glasfaserlaminat-Außenwandung, weitgehend die Festigkeitsvorteile
eines einteiligen Lagerbehälters aufweist.
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Dabei kann der Lagerbehälter Kugelform und einen Zementbetonkern haben,
der aus zwei je eine Ober- und eine Unterschale bildenden Teilschalen zusammengesetzt
ist, die miteinander verklebt und von der aus kreuzgewickelten, polyesterharz-getränkten
Glasfaserrovings bestehenden einteiligen Außenwandung umgeben sind, wobei die Innenwandung
zweckmäßigerweise aus einer an den Teilschalen vorgesehenen GFK-Schicht bestehen
wird, die, wodurch sich die Herstellung weiter vereinfacht und verbilligt, eine
verlorene Schalung des Betonkerns bildet. Man erkennt, daß sicI, also gerade auch
die Herstellung solcher, vom Material Zementbeton her verhältnismäßig preiswerter
Tanks durch die Lehre der Erfindung wesentlich verbessern läßt, indem einerseits
die Bewehrung des Betons und andererseits die zusätzliche Abdichtijng der Stoßfuge
überflüssig wird.
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Als außerordentlich vorteilhaft und zweckmäßig hat sich eine Weiterbildung
der Erfindung flir solche Fälle von Lagertanks herausgestellt, in denen, insbesondere
in Wasserschutzgebieten, eine spezielle Leckkontrolle mittels eines in die Tankwandung
einbezogenen Leckkontrollraumes erforderlich ist. Dabei kann der so ausgebildete
Lagerbehälter Kugelform sowie einen mit
einer GFK-Innenwandung versehenen Kern auf9, der als Leckkontrollraum aus durchgehend
luft- und flüssigkeitsdurchlässigem Kunstharzbeton, insbesondere Polyesterbeton,
mit einem druck-
festen Füllstoffgerüst ohne Feinteile und statisch tragende Schicht des Behälters
ausgebildet ist, wobei die Dosierung des Kunstharzes so bemessen ist, daß eine für
die Verbindung der Füllstoffteile untereinander ausreichende Benetzung der Füllstoffteiloberflächen
unter Belassung des durchgehenden Leckkontrollraumes vorhanden ist, wobei der Kunstharzbetcn
von der aus kreuzgewickelten, polyesterharz-getränkten Glasfaser rovings bestehenden
einteiligen Außenwandung umgeben ist und wobei die Kunstharzbetonschicht des Kerns
mit dem GFK der Innenwandung und der Außenwandung fest zu einer homogenen Einheit
verbunden ist. Damit erhält man einen alle an derartigen unterirdischen Tanks auftretenden
Kräfte aufnehmenden Lagerbehälter, mit dem eine wirksame und dauernde Leckkontrolle
möglich ist und der eine statisch tragende Einheit bildet, ohne daß durch die Anordnung
des Leckkontrollraumes die statisch wirksame Struktur des Behälters irgendwie beeinträchtigt
wird. Zugleich kommt man bei einem solchen Behälter mit äußerst geringen und stärken
für die Innen- und Außenwandung aus, die nur noch in der Größenordnung weniger Millimeter,
normalerweise 2 bis 4 mm liegen, wodurch man teures GFK sparen und die Gesamtkosten
des Behälters reduzieren kann. Im Gegensatz zu den einwandigen GKF-Behältern sind
hierbei durch die Formstabilität der strukturellen Einheit beim Einbau des Behälters
auch keine besonderen Verfüllungsmaßnahmen unterhalb des Äquators erforderlich,
während zum anderen aufgrund des druckfesten Füllstoffgerüstes, das beispielsweise
aus Kies bestehen kann, der Behälter ein genügendes Eigengewicht hat, das Auftriebskräften
entgegenwirkt.
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Vorzugsweise sind bei einer solchen Anordnung Kern und Innenwandung
als mindestens zwei Teilschalen und diese mit Verbindungsflanschen an der Innenwandung
ausgebildet sowie mittels dieser miteinander verklebt5 wobei ich die Verbindungsflanschen
unter Freilassen eines Teiles des Querschnitts des Leckkontrollraumes in diesen
hinein erstrecken. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Leckkontrollräume
der Teilschalen in deren
Verbindungsbereich durchgehend miteinander
in Verbindung stehen Gegenüber herkömmlichen zweiteiligen Behältern besteht jedoch
der erhebliche Vorteil, daß die Verbindungsflanschen schmaler ausgebildet werden
können weil durch die einteilige, durchgehende Außenwandung die Festigkeit des Gesamtsystems
erheblich erhöht wird und deshalb die Klebefuge nicht eine solche Bedeutung wie
bei aus Teilschalen zusammengesetzten Behältern hat, bei denen jede einzelne Schale
den Betonkern mit Innen-und Außenwandung unfaßt.
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wie bereits angedeutet, läßt sich der Erfindungsgedanke einer einteiligen
GFK-Außenwandung besonders vorteilhaft an Lagerbehältern mit einem als Leckkontrollraum
aus luft- und flüssigkeitsdurchlässigem Kunstharzbeton ausgebildeten Kern anwenden.
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Bei solchen Behältern beträgt dann der sich innerhalb der GFK-Außenschicht
befindende Durchgehende Hohlraum 10 bis 45 %, vorzugsweise 20 bis 35 % des Volumens
des gesamten Leckkontrollraumes. Für das Füllstoffgerüst wird druckfestes Material
ohne Feinteile unter 1 mm Korngröße, vorzugsweise mit einer Korngroße über 2 mm
verwendet, während das Kunstharz aus einem UP-Harz besteht. Durch das Weglassen
der Feinteile unter 1 mm erhält man mit Sicherheit genügend große durchgehende Hohlräume
ohne die Gefahr des Verstopfens mit solchen Feinteilen, während sich UP-Harz in
Verbindung mit den Materialien von Innen- und Außenwandung besonders gut verarbeiten
und zu der angestrebten homogenen Einheit verbinden läßt.
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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Behälter ist weiterhin ein Verfahren
vorgeschlagen, bei dem Innenwandung und Kern in bekannter Weise auf einem ggf. teilbaren
Formkern und unter Verwendung der Innenwandung als verlorene Schalung für den Wandungskern
sowie einer die Außenform des Wandungskerns bestimmenden Außenschalung unter enger
Verbindung in ihren gegeneinanderliegenden Grenzbereichen hergestellt werden und
nach dem Abnehmen der Außenschalung die Außenwandung im maschinellen
Kreuzwickelverfahren
aus polyesterharz-getränkten Glasfaserrovings aufgebracht wird. Dieses Verfahren
läßt sich praktisch sowohl für einteilig hergestellte Tankkörper als auch für solche
anwenden, die zunächst aus mindestens zwei Teil schalen zusammengesetzt werden,
bevor die GFK-Außenwandung aufgebracht wird, und es ist auch unabhängig davon, ob
nun der Kern aus Zement-oder Kunstharzbeton besteht.
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Sollen die erfindungsgemäßen Laerbehälter einstückig hergestellt werden,
so können sowohl die Innenwandung als auch die Außenwandung aus Glasfaserrovlngs
gewickelt werden die mit Polyesterharz getränkt sind. Der Vorteil liegt hier in
dem äußerst kontinuierlichen Arbeiten und der Tatsache daß bei solchen einstückig-einteiligen
Behältern keine besonderen Verbindungsmaßnahmen in der Stoßfuge erforderlich sind,
sondern im Gegetlteil die doppelte, innen und außen vorhandene Glasfaserlaminierung
eine erhebliche Festigkeitssteigerung ergibt, so daß man mit geringeren Wandstärken
auskommt. Dabei ergeben sich gerade erhebliche Vorteile durch die Möglichkeit des
Einsatzes von unbewehrtem Zementbeton.
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Eine solche Herstellung kann aber auch bei Lagerbehältern5 die einen
als Leckkontrollraum ausgebildeten Kern aus Kunstharz beton aufweisen, erfolgen6
und zwar zweckmäßigerweise derart, daß die Innenwandung aus Glasfaserlaminat auf
einen Formkern durch Handlaminieren, Faserspritzen oder Wickeln aufgebracht und
nach ihrem Aushärte- und Schrumpfungsvorgang auf ihre Außenfläche eine Verbindungsharzschicht
aufgetragen wird, daß um die Innenwandung herum eine den Querschnitt des Leckkontrollraumes
bestimmende Außenschalung angebracht und der Zwischenraum mit einem Kunstharzbetongemisch,
bestehend aus einem druckfesten Kiesgerüst und einem dessen Oberfläche benetzenden
sowie die Körner verbindenden UP-Harz, verfüllt wird, daß unmittelbar darauf oder
während der Gelphase des Harzes im Außenbereich des Kunstharzbetons die Außenschalung
entfernt und daß vor Ende der Gelphase des Außenbereiches des Kunstharzbetons die
Außenwandung aus UP-Harz-getränkten Glasfaserrovings gewickelt wird.
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Nach Fertigstellung der Innenwandung und Anbringung der Schalung für
den Leckkontrollraum läuft dabei die Herstellung vorzugsweise so ab, daß das Kunstharzbetongemisch
in der erforderlichen Menge und Zusammensetzung, d.h. der bereits fertigen mengenmäßigen
Bemessung und nach unmittelbar vorhergehender Zugabe eines Vorbeschleunigers eingefüllt
und bei Erreichen eines Aushärtungsgrades von etwa 90 bis 95 % im äußeren Schichtbereich
die Schalung abgenommen und der Außenmantel aus GFK gewickelt wird. Mit anderen
Worten setzt in dem Augenblick, in dem der Härter mit dem vorbeschleunigten Harz
in Kontakt kommt, der irreversible Polymerisationsvorgang ein, so daß schnell gearbeitet
werden muß, sobald ein Aushärtungsgrad von etwa 90 bis 95 % erzielt, d.h. die Gelphase
des Harzes erreicht ist. Es erfolgt also ein Naß-in-Naß-Arbeiten, durch das man
eine innige Verbindung zwischen der Innenwandung und dem Kunstharzbeton einerseits
sowie zwischen dem Kunstharzbeton und der Außenwandung andererseits und damit, insgesamt
gesehen, eine homogene, statisch tragende Einheit erzielt.
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Sollen hingegen Kern- und Innenwandung als mindestens zwei Teilschalen
ausgebildet und mittels Verbindungsflanschen miteinander verklebt werden, so ist
der Herstellungsablauf vorzugsweise derart, daß die Innenwandung aus Glasfaserlaminat
erzeugt und auf diese nach Anbringung einer Schalung das Kunstharzbetongemisch des
Kerns aufgebracht wird, worauf nach einer ausreichenden Abbindezeit die Teilschalen
mit ein ander fest verbunden und noch während der Gelphase zumindest der Außenschicht
des Kunstharzbetongemisches von der Außenwandung umgeben werden, die durch Umwickeln
der zusammengefügten Teilschalen mit kunstharzgetränkten, insbesondere polyesterharz-getränkten
Glasfaserrovings hergestellt wird.
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Um die Funktion des Leckkontrollraumes bei solchen zusammengesetzten
Behältern zu gewährleisten, werden dabei die Teilschalen unter Belassen eines freien
Durchtrittsquerschnitts
in der-Klebefuge miteinander verklebt,
so daß sich im Bereich der Verklebung ein Leckkontrollraumquerschnitt erzibt..der.
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von der GFK-Außenwandung
entweder bis zu den Verbindungsflanschen der Innenwandung oder aber wenigstens bis
zum Rand der Klebmasse, von innen her gesehen, reicht. Wie schon ausgeführt, ist
es jedoch beim erfindungsgemäßen einteiligen Außen wand-Aufbringen möglich, den
Durchgangsquerschnitt eines Leckkontrollraums weiter auszubilden, weil der Verbindungsflansch
der Innenwandung nur verhältnismäßig schmal zu sein braucht und die Klebefuge nicht
mehr solchen Belastungen ausgesetzt ist wie bei zweiteiliger, verklebter Außenwandung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 den Querschnitt eines Lagerbehälters mit einstückigem Kern und Fig. 2 den
Querschnitt eines Lagerbehälters mit zweiteiligem Kern.
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Ein erfindungsgemäßer Lagerbehälter umfaßt in der Ausführungsform
der Figur 1 im wesentlichen einen Kern 1 aus Zementbeton sowie eine als Innenabdichtung
dienende, aus Glasfaserlaminat bestehende Innenwandung 3 und eine einteilige, den
Kern 1 umgebende Außenwandung 2. Der Behälter weist weiterhin einen öffnungsring
5 auf, der ebenfalls aus GFK bestehen kann und somit vorteilhaft eine feste, homogene
Verbindung mit der Außenwandung 2 und der Innenwandung 3 ermöglicht, ohne daß es
hierzu an dieser Stelle näherer Erläuterungen bedarf. Die Öffnung ist von einem
Deckel 6 verschlossen, der in geeigneter Weise, z.B. mittels eines Spannringes fest
gegen den Offnungsrinz 9 zuhalten wird. Der Offnunzsrinu 9 ragt in einen hier
nicht näher dargestellten Domschacht, durch den Öffnung mit der Erdoberfläche in
Verbindung steht.
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Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Lagerbehälter mit zweiteiligem
Kern 1. Der Kern 1 setzt sich hier aus je einer Oberschale 11 und einer Unterschale
12 zusammen, wobei jede dieser Teilschalen den entsprechenden Teil der Innenwandung
3 trägt.
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In diesem Ausführungsbeispiel besteht der Kern 1 aus Polyesterbeton,
um so zwischen Innenwandung 3 und Außenwandung 2 einen Leckkontrollraum aufzubauen.
Dabei sind die beiden Teilschalen 11, 12 mittels Verbindungsflanschen 31, die an
der Innenwandung 3 jeder Teilschale angeformt sind, miteinander verklebt, wobei
sich die Verbindungsflanschen 31 unter Freilassen eines Teils des Verbindungsquerschnittes
des Kerns 1 nach außen erstrecken.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Lagerbehälter kann, je nach
Art und Aufbau derselben sowie ensprechend dem für den Kern verwendeten Material
in verschiedener Weise erfolgen.
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So wird man beispielsweise bei der Verwendung von Polyesterbeton für
den Kern bemüht sein, folie einzelnen Schichten naßin-naß aufzubringen, um eine
möglichst enge Verbindung zwischen ihnen zu erzielen und zu einer statisch besonders
gut tragenden, homogenen Einheit zu gelangen, während bei der Verwendung von Zementbeton
für den Kern der unterschiedlichen Materialschrumpfung zwischen GFK und Beton Beachtung
geschenkt werden muß. Hier wird man beispielsweise auf das Glasfaserlaminat der
Innenwandung, solange dieses noch nicht völlig abgebunden hat, Kies oder Sand aufstreuen,
um eine besonders innige Verbindung mit dem darauf aufzutragenden Zementbeton zu
erzielen. Diesen läßt man dann so weit abbinden, daß darauf leicht die Außenwandung
aus GFK aufgebracht werden kann, wobei man sich den Umstand zunutze macht, daß ja
das Außen-GFK noch schrumpft und sich deshalb eng über dem Kern zusammenzieht, so
daR dadurch zusätzlich positive Festigkeitseigenschaften erzielt werden können.
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Das Aufbringen der GFK-Schichten kann in verschiedener Weise erfolgen,
sollte jedoch zweckmäßig auf die jeweilige Form
des Behälters ausgerichtet
sein. So ist es möglich, das Laminat im Faserspritzverfahren aufzubringen, aber
man kann die Glasfaserverstärkungen auch in Form von Matten, die mit dem Polyesterharz
getränkt sind, an- und aufbringen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, die Verstärkung
von polyester-getränkten Rovings im sogenannten Kreuzwickelverfahren zu wickeln.
Die Art der Aufbringung der GFK-Schichten hängt natürlich auch davon ab, ob ein
Leckkontrollraum, ggf. mittels der erwähnten Polyesterbeton-Struktur, hergestellt
werden muß oder nicht.
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Auch kann man verschiedene Verfahren des Laminat-Verarbeitens miteinander
kombinieren, beispielsweise bei der Teilschalenmethode, bei der man die Innenwandung
mittels Handlaminierens oder Faserspritzens erzeugt, wobei je nach Erfordernis ein
mehr oder weniger breiter Verbindungsflansch angeformt wird, während dann das Aufbringen
der Außenwandung im Kreuzwickelverfahren mit getränkten Rovings durchgeführt wird.
Entscheidend ist dabei einerseits das zu verarbeitende Material sowie das Verfahren
bzw. das angestrebte Ergebnis, indem nämlich darauf zu achten ist, welcher Aushärtungsgrad
jeweils zweckmäßig ist, d.h. ob man naß-in-naß arbeiten möchte oder ob ein höherer
Aushärtungsgrad wünschenswert ist, so daß manchmal eine schnellere, manchmal aber
auch eine langsamere Verarbeitungsweise möglich und günstig 9 ein kann.
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Schließlich sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung weder auf die
äußere Form der Tanks noch auf deren Ein- oder Mehrstückigkeit bzw. -teiligkeit
beschränkt ist, daß sie sich also sowohl an Tanks zylindrischer, sphärischer, birnenförmiger
oder ähnlicher, ja sogar quaderförmiger Gestalt als auch an einteiligen wie aus
mehreren Teilen zusammengesetzten Behältern verwirklichen läßt. Allerdings weist
die Kugel- bzw.
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eine dieser weitgehend angenäherte Form wie die Praxis inzwischen
gezeigt hat, speziell bei Erdtanks wesentliche Vorteile gegenüber anderen Formen
auf, so daß in der Beschreibung beispielhaft überwiegend auf die Kugelform Bezug
genommen wurde.
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L e e r s e i t e