DE2707238A1

DE2707238A1 - Korrosionsgeschuetztes zugglied fuer einen vorspannbaren anker im festgestein

Info

Publication number: DE2707238A1
Application number: DE19772707238
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1977-02-19
Filing date: 1977-02-19
Publication date: 1978-08-24
Also published as: CH630439A5; CA1064745A; AT354963B; DE2707238B2; US4140429A; FR2381167A1; FR2381167B1; ATA117678A; DE2707238C3; GB1586550A; ZA78332B

Description

Die Erfindung betrifft ein korrosionsgeschUtztes Zugglied für einen vorspannbaren Anker im Festgestein, bei dem der Verbund zwischen dem Zugglied und der Bohrlochwand durch Kunstharzkleber, z.B. Zweikomponentenkleber, hergestellt wird.

Erd- und Felsanker werden in der letzten Zeit in steigendem NaBe auch als bleibende Konstruktionsteile verwendet. Dadurch werden Bauverfahren möglich, die weit größere Eingriffe in die natürlichen Locker- und Festgesteinsformationen zulassen. Ein Beispiel hierfür ist das Auffahren von großen Kavernen im Festgestein, bei denen die Deckengewölbe und Ulmen eine Bewehrung benötigen, um auf die Dauer standfest zu sein. Derartige Bewehrungen werden als Felsanker ausgeführt, wobei die Eigenschaften des Festgesteins, der Bauablauf und die verschiedenen Belastungszustände an diese Anker besondere Anforderungen stellen. Diese Anforderungen bestehen hinsichtlich der Schnelligkeit der Wirksamkeit der Anker, hinsichtlich der Anpassungsmöglichkeit an im Laufe des Ausbruchs einer Kaverne eintretende Gebirgsbewegungen, hinsichtlich einer auf ganze Länge kraftschlüssigen Verbindung der Anker mit dem Festgestein und vor allem hinsichtlich eines dauerhaften und bewährten Korrosionsschutzes. Besondere Schwierigkeiten entstehen oft auch dadurch, daß diese Anker meist von den Ausbrüchen aus nach oben, also über Kopf, gebohrt und eingebaut werden müssen.

Bekannt sind solche Anker, deren Verankerungsbereich durch einen Packer begrenzt und nachträglich mit Zementmörtel verpreßt wird. Die Injektion des Packers und das Verpressen des Verankerungsbereichs sind aufwendig. Infolge der langen Erhärtungszeit des Zementmörtels kann

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der Anker frühestens nach einigen Tagen gespannt werden, was meist ein nochmaliges Beistellen eines Gerüstes erfordert. In dieser Zeit erleidet aber das Festgestein meist noch ungewollte Auflockerungen dadurch, daß innere Spannungen freigesetzt werden oder dadurch, daß weitere Sprengungen Erschütterungen bewirken, was schädlich für die Tragwirkung des Felsgewölbebogens sein kann. Zur Herbeiführung eines Korrosionsschutzes, der vor allem beim wasserführenden Gebirge von großer Bedeutung ist, müssen Anker dieser Art entweder sofort nach dem Anspannen durch Verpressen der freien Stahllonge gegen Korrosion geschützt werden, wodurch sie kurzfristig zu blockierten Ankern werden, oder es muß das Zugglied im Bereich der freien Stahllänge durch Beschichtungen, Umhüllungen oder dgl. unter Beibehaltung seiner Dehnfähigkeit gegen Korrosion geschützt werden. In diesem Fall ist es oft schwierig, wenn nicht gar unmöglich, den Anker zu einem späteren Zeitpunkt, wenn keine Verschiebungen mehr zu befürchten sind, zu einer fest in das Gestein integrierten Bewehrung zu machen.

Diese Anforderungen an Felsanker führte zur Verwendung von Kunstharzklebeankern, bei denen Bewehrungsstäbe an ins Bohrlochtiefste eingeführt^ mit Kunstharzkleber gefüllte Patronen eingedreht werden. Beim Eindrehen der Zugglieder werden die Patronen zerstört und die darin eingeschlossenen zwei Komponenten des Kunstharzklebers vermischt, wodurch der Kleber in wenigen Minuten abbindet. Hierbei werden häufig im Verankerungsbereich Patronen mit schneller Abbindezeit, im Bereich der freien Stahllänge Patronen mit langsamer Abbindezeit verwendet, so daß die Zugglieder noch angespannt werden können, bevor sie abbinden. Damit 1st auch im Bereich der freien Stahllänge ein Korrosionsschutz und eine Haftung zum Gebirge gegeben. Die Anker übernehmen oft die Rolle einer

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kurzzeitigen Sicherung und werden mit den oben erwähnten Felsankern kombiniert. Da sie Jedoch blockierte Anker sind, fehlt ihnen die Möglichkeit, über einen längeren Zeitraum den Bewegungen des Gebirges elastisch zu folgen. Bei Aufreißen einer Kluft im Bereich der Anker kann das Zugglied örtlich überdehnt werden und in den Bruchzustand geraten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Anker zu vermeiden und einen Anker für Pestgestein zu schaffen, der auf Dauer korrosionsgeschützt ist, der im Verankerungsbereich schnell erhärtet / und somit schnell gespannt werden kann, der im Bereich seiner freien Stahllänge aber über eine längere Zeit frei beweglich gehalten und in seiner Spannkraft reguliert werden kann, bei dem aber trotzdem die Möglichkeit besteht, auch im Bereich der freien Stahllänge später einen Verbund mit dem Gebirge herbeizuführen.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem korrosionsgeschützten Zugglied der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß das Zugglied, das aus einem oder mehreren an der Oberfläche profilierten Stahlstäben besteht, in einer Umhüllung aus korrosionssicherem Material angeordnet ist, innerhalb deren eine Entlüftungsleitung vom luftseitigen Ende bis zur Übergangsstelle von der Verankerungslänge zur freien Stahllänge verläuft, an der sie eine zum Bohrlochhohlraum geöffnete Entlüftungsöffnung aufweist, daß der Hohlraum zwischen dem Zugglied und der Umhüllung mit erhärtendem Material, z.B. Zementleim, injiziert ist und daß an der Übergangsstelle von der Verankerungslänge zur freien Stahllänge eine den Außenumfang der Umhüllung wulstartig übersteigende Rückhaltevorrichtung für den Kunstharzkleber vorgesehen ist.

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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den UnteransprUchen.

Der Vorteil des erfindungsgemäBen Zuggliedes liegt zum einen darin, da6 über die gesamte Länge des Zugglieds ein doppelter Korrosionsschutz durch die Umhüllung aus korrosionssicherem Material und die Ausfüllung des Hohlraums zwischen dem Zugglied und der Umhüllung durch Zementmörtel gegeben ist. Dabei 1st der diesen Hohlraum ausfüllende Mantel aus Zementstein so dünn, daß er die Dehnung des Zugglieds beim Spannen nicht behindert. Etwa auftretende Risse sind infolge der geringen Dicke des Mantels und des guten Verbundes mit dem Zugglied so fein, daß sie den Korrosionsschutz nicht beeinträchtigen. Der Mantel aus Zementstein 1st andererseits aber so fest, daß eine einwandfreie Verbundwirkung vom Zugglied über diesen Mantel, die Umhüllung aus korrosionssicherem Material und den Im Verankerungsbereich angeordneten Kunstharzkleber zum Gebirge gegeben ist.

Infolge des guten Korrosionsschutzes kann das erfindungsgemäß ausgebildete Zugglied nach dem Spannen, das unmittelbar nach dem Erhärten des Kunstharzklebers erfolgen kann, frei dehnbar im Bohrloch verbleiben. Während dieser Zeit kann laufend die Spannung kontrolliert und das Zugglied entweder naohgespannt oder entlastet werden, bis das Gebirge zur Ruhe gekommen ist. Wenn keine Gebirgsbewegungen mehr zu befürchten sind, kann auch im Bereich der freien Stahllänge ein Verbund zwischen der Umhüllung des Zugglieds und der Bohrlochwand durch Injizieren von Zementleim herbeigeführt werden. Eine einwandfreie Injektion des Bohrlochhohlraums ist dabei durch die Entlüftung mit Hilfe der integrierten Entlüftungsleitung möglich, die gegen etwaiges Eindringen von Kunst-

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harzkleber aus dem Verankerungsbereich geschlitzt 1st. Somit 1st im Endzustand auch ein sog. blockierter Anker als Bewehrung des Gebirges möglich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der beigegebenen Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Anker nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1·

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 eine schrägbildliche Darstellung der Rückhaltevorrichtung mit eingesetzter Entlüftungsleitung.

Im Beispiel der Fig. 1 1st ein Zugglied, das aus einem Stahlstab 1 mit warmgewalzten, ein Gewinde bildenden Rippen 2 besteht, von einem gerippten Hüllrohr 3, / vorzugsweise aus Kunststoff, umgeben, In dem es durch Abstandhalter 4 zentrisch gehalten ist. Das Hüllrohr 3 besteht aus zwei Teilen, einem Teil 3* Γ der sich vom luftseitigen Ende über die freie Stahllänge L_fßt bis zur Übergangsstelle 5 zwischen der freien Stahllänge und der Verankerungslänge Ly erstreckt und einem Teil J>" ζ der von der Übergangsstelle 5 über die Verankerungslänge L„ bis zum anderen Ende des Stahlstabes 1 reicht. Zwischen den beiden Teilen 3' und 3" des Hüllrohrs 3 ist eine Rückhaltevorrichtung 6 angeordnet, an welche die beiden Teile 3* und 3ⁿ des Hüllrohrs 3 angeschlossen sind.

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Die Rückhaltevorrichtung 6 besteht aus einem nach Art einer Hülse ausgebildeten Hohlkörper, der am luftsei tigen Ende einen Ansatz 7 aufweist, mit dem er in das Teil y des gerippten HUllrohrs 3 eingeführt werden kann. An dieser Stelle ist einseitig eine Tasche 8 gebildet, in die eine Entlüftungsleitung 9 eingeführt ist, die über den Bereich der freien StahllSnge L_i>st des Stahlstabes bis zu seinem luftseiten Ende reicht. Die Entlüftungsleitung 9 ist in der Tasche 8 durch Kunstharzkleber 10 befestigt; sie weist im Bereich der Tasche 8 eine nach außen weisende Entlüftungsöffnung 11 auf. Die Entlüftungsöffnung 11 ist durch ein überschubrohr 12 abgedeckt, welches das Hüllrohr 3 über eine bestimmte Strecke umgibt und an einen zylindrischen Bereich der Rückhaltevorrichtung 6 angeschlossen ist. Im mittleren Bereich hat die Rückhaltevorrichtung 6 einen etwas größeren durchmesser und bildet an der gegenüberliegenden Stirnseite einen Ansatz 13, auf den das Teil 3" des Hüllrohrs aufgeschoben wird.

Der Hohlraum zwischen dem Zugglied 1 und dem Hüllrohr 3» d.h. seinen Teilen 3¹ und 3" sowie der Rückhaltevorrichtung 6 ist mit Zementmörtel 14 ausgefüllt. Zum Zweck der Injektion ist das Hüllrohr am erdseitigen Ende durch eine Injizierkappe 15 abgeschlossen, die einen nicht dargestellten - Injizierstutzen aufweist, an den eine Injizierleitung angeschlossen werden kann. Am luftseitlgen Ende ist für den Injiziervorgang eine entsprechende Injizierkappe mit einer Entlüftungsöffnung vorgesehen, die zum Einbau des Zuggliedes wieder entfernt wird. Am erdseitigen Ende des Zugglieds 1 ist eine Mischvorrichtung 16 aufgeschraubt. Das Ende 17 des Zugglieds 1 ist abgeschrägt, um eine Spitze 18 zu bilden.

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Das so ausgebildete und gegen Korrosion geschützte Zugglied 1 wird in ein Bohrloch eingeführt, in das zuvor eine oder mehrere, einen Kunstharzkleber mit Härter enthaltende, Patronen gesteckt wurden. Beim Einführen des Zugglieds 1 werden die Patronen durch die Spitze 18 zerstört. Beim darauffolgenden Eindrehen des Zugglieds, wobei das im Querschnitt kreisrunde Hüllrohr 3 einer Drehbewegung keinen Widerstand entgegen setzt, wird im Bohrlochtiefsten der Kunstharzkleber mit dem Härter mittels der im Umriß polygonförmigen Mutter lö^durchmischt und es bildet sich eine homogene Kunstharzklebermasse 19, ^/ die, je nach Einstellung der Erhärtungszeit, rasch erhärtet. Hierbei ist wesentlich, daß zwischen der Bohrlochwand und dem Hüllrohr 3" ein möglichst kleiner Ringspalt bleibt, damit eine sichere Vermischung des Klebers mit dem Härter erreicht wird. In einer dünnen Kleberschicht sind auch die Kriecherscheinungen nicht so stark ausgeprägt. Schließlich wird an Klebermasse gespart.

Durch die Rückhaltevorrichtung 6 an der Übergangsstelle der freien Stahllänge zur Verankerungslänge wird der von der Verankerungslänge in den Bereich der freien Stahllänge verdrängte Kleber gebremst und zugleich der im Bereich der Verankerungslänge verbleibende Kunstharzkleber unter Druck gesetzt und an die Bohrlochwandung 20 angedrückt. Etwa an der Rückhaltevorrichtung 6 entlang austretender Kleber verbleibt in dem Bereich zwischen dem überschubrohr 12 und der Bohrlochwand 20.

Sogleich nach Erhärten des Klebers 19 kann das Zugglied 1 gespannt werden. Zu diesem Zweck ist am luftseitigen Ende über einer Spritzbeton-Ausgleichsschicht 21 auf einem Mörtelbett 22 eine Widerlagerplatte 23^ange-

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ordnet, die eine konische Bohrung 24 aufweist, durch die das Zugglied 1 hindurch tritt. Das Zugglied 1 kann am luftseitigen Ende in an sich bekannter Weise durch eine Spannpresse gefaßt und gespannt werden. Die Spannkraft wird dann durch eine Ankermutter 25 auf die Widerlagerplatte 23 übertragen. Die EntlUftungsleitung 9 wird durch eine Bohrung 26 in der Widerlagerplatte 23 nach außen geführt. Durch eine weitere Bohrung 27 wird eine Injizierleitung 28 geführt.

Während der Zeit, während der der Anker im Bereich der freien Stahllänge frei dehnbar bleibt, wird die Verankerungsmutter 25 durch eine Schutzkappe 29 abgeschlossen, die unter Zwischenschaltung einer Dichtung JO auf die Widerlagerplatte 23 gepreßt wird, und zwar mittels einer Mutter Der Hohlraum zwischen der Schutzkappe 29 und der Verankerungsmutter 25 ist mit einer Korrosionsschutzpaste 32 ausgefüllt. Nach Abnehmen der Schutzkappe 29 ist die Verankerungsmutter 25 Jederzeit zugänglich.

Wenn nach Eintritt einer Oebirgsberuhigung keine weiteren Gebirgsbewegungen mehr befürchtet werden müssen, kann der zwischen dem Hüllrohr 3*und der Bohrlochwand verbliebene Hohlraum 33 im Bereich der freien Stahllänge mit Zementmörtel verpreßt werden, der über die Injizlerleltung 28 eingepreßt wird. Dabei wird die in dem Hohlraum 33 eingeschlossene Luft nach oben gedrückt. Sie kann in den Zwischenraum zwischen dem überschubrohr 12 und dem Hüllrohr 3 eindringen und über die Entlüftungsöffnung 11 und die EntlUftungsleitung 9 nach außen entweichen.

Dadurch, daß die Entlüftungsleitung 9 innerhalb des HUllrohrs 3 geführt ist, bildet dieses mit seinem

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kreisrunden Umfang die äußere Begrenzung des Zugglieds beim Eindrehen in das Bohrloch und setzt dem Eindrehen nur einen äußerst geringen Widerstand entgegen. Die EntlUftungsleitung 9 ist somit auch gegen eventuelle Beschädigungen geschützt.

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- β-

Leerse ite

Claims

DIPL.-ING. C. STOEPEL · DIPL.-1NQ. W. GOLLWITZER · DIPL.-1NG. F.W. MOLL 674 LANDAU/PFALZ · AM 8CHÜTZENHOF TKL. 06841/8000.00*9 · TKLBX «SSSB· 18. Februar 1977 Mr. Dyckerhoff 4 Widmann Aktiengesellschaft, 8000 München Korrosionsgeschütztes Zugglied für einen vorspannbaren Anker im Pestgestein Patentansprüche

1. Korrosionsgeschütztes Zugglied für einen vorspannbaren Anker im Pestgestein, bei dem der Verbund zwischen dem Zugglied und der Bohrlochwand durch Kunstharzkleber, z.B. Zweikomponentenkleber, hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugglied, das aus einem oder mehreren an der Oberfläche profilierten Stahlstäben (1) besteht, in einer Umhüllung aus korrosionssicherem Material angeordnet ist, innerhalb deren eine Entlüftungsleitung (9) vom luftseitigen Ende bis

zur Übergangsstelle (5) von der Verankerungslfinge zur freien Stahllange L_fSt verläuft, an der sie eine zum Bohrlochhohlraum geöffnete Entlüftungsöffnung ($) aufweist, daß der Hohlraum zwischen dem Zugglied und der Umhüllung (3) mit erhärtendem Material, z.B. Zementleim, injiziert ist und daß an der Übergangsstelle (5) von der Verankerungslänge Ly zur freien Stahllfinge L_fgt eine den Außenumfang der Umhüllung wulstartig übersteigende Rückhaltevorrichtung (6) für den Kunstharzkleber vorgesehen ist.

2. Zugglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhaltevorrichtung (6) ein Teil der korrosionssicheren Umhüllung ist.

3· Zugglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhaltevorrichtung (6) aus einem Hohlkörper besteht, der - nach Art einer Hülse ausgebildet auf das Zugglied aufschiebbar und an beiden Stirnselten mit Ansätzen (7*13) zum Anschluß der Umhüllung versehen ist.

4. Zugglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhaltevorrichtung (6) an ihrer dem luftseitigen Ende des Zugglieds zugekehrten Seite einseitig mindestens eine durch senkrecht zu seiner Längsachse verlaufende Wände abgeteilte Tasche (8) aufweist, in welche die Entlüftungsleitung (9) einfUhrbar ist.

5· Zugglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsleitung (9) eine nach außen weisende Entlüftungsöffnung (11) aufweist, die durch ein an die Rückhaltevorrichtung (6) anschließbares überschubrohr (12) gegen das Eindringen von Kunstharzkleber geschützt ist.

6. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die korrosionssichere Umhüllung aus einem gerippten, zur Kraftübertragung geeigneten Hüllrohr (3) mit vorzugsweise kreisrundem Querschnitt besteht.

7. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es an seinem bohrlochseitigen Ende mit einer Vorrichtung zur Zerstörung der den Kunstharzkleber enthaltenden Patrone versehen ist.

8. Zugglied nach Anspruch 7, das aus einem Stahl stab besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlstab (1) an seinem Ende (17) eine Spitze (18) aufweist.

9. Zugglied nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (18) durch schräges Abschneiden des Stahlstabes (1) gebildet ist.

10. Zugglied nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß an seinem bohrlochseitigen Ende eine Vorrichtung zum Durchmischen des Kunstharzklebers angeordnet 1st.

11. Zugglied nach Anspruch 10, das aus einem mit warmgewalzten, ein Teilgewinde bildenden Rippen versehen 1st, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Durchmischen aus einer auf den Stab aufgeschraubten Mutter (16) mit polygonförmigem Umriß besteht.

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