DE3031681A1

DE3031681A1 - Verfahren und vorrichtung zur verklammerung des schuettgutbelages einer vorzugsweise wasserfuehrenden boeschung

Info

Publication number: DE3031681A1
Application number: DE19803031681
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: PETERS GENANNT SCHOOF EGON
Current assignee: PETERS GENANNT SCHOOF EGON
Priority date: 1980-08-22
Filing date: 1980-08-22
Publication date: 1982-03-04

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verklammerung des Schütt-
gutbelages einer vorzugsweise wasserführenden Böschung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie entsprechende Vorrichtungen zur Verklammerung des Schüttgutbelages einer wasserführenden Böschung, wobei in die Hohlräume zwischen den Schüttgutsteinen Verbundmaterial eingegeben wird.
Es ist bekannt, die Schüttgutsteine bzw. den Belag mit Hilfe heiß aufgebrachter bitumöser Substanzen zu einer mehr oder weniger festen Belagschicht zu verklammern. Bitumöse Substanzen erfordern jedoch für ihre Haftung an Steinen und Sanden benetzungsfreie Oberflächen, um eine ausreichende Haftung und damit Verklammerung sicherzustellen. Schüttgutbelage, die sich unterhalb der Wasseroberfläche befinden oder die benetzt sind, können nur unter Schwierigkeiten nachträglich durch das Aufgießen oder Auf schütten von Heißbitumensubstanzen verklammert werden, weil einerseits die heiße Bitumenmasse im Wasser abkühlt und andererseits eine Haftung an nassen Steinflächen nicht immer ausreichend ist. Eine ausreichende Wasserdurchlässigkeit ist nicht gegeben.
Es ist daher schon versucht worden, mit unter Wasser abbindenden Beton substanzen oder Mischungen aus Beton und Bitumen zu arbeiten.
Eine voll befriedigende Lösung wurde bisher nicht gefunden.
Insbesondere hat sich gezeigt, daß in bekannter Weise hergestellte Schüttgutbelage zu steife und zu wenig wasserdurchlässige oder nur schwer wasserdurchlässige Schichten bilden, unter denen dann durch Nachsacken der Böschung im Laufe der Zeit Hohlräume entstehen, die später einbrechen. Ansteigendes Wasser kann sich in diese Hohlräume setzen, es entstehen Überdrücke unter den Belagen und die Schüttgutbelage lösen sich von der Haftung zum Untergrund. Dies alles führt zu einer vorzeitigen Zerstörung des Belages.
Es ist daher schon erkannt worden, daß ein wasserdurchlässiger, Belag eine ideale Lösung darstellen wurde. (DE-AS 16 34 046) Im Wasserbau ist es jedoch nicht möglich, derartige Böschungsbelage selbst außerhalb des Wassers ausreichend trocken zu halten.
Es ist außerdem nicht möglich den ganzen Schüttgutbelag vorab im trockenen Zustand mit Bindemitteln zu mischen und dann erst auf die vorgefertigte Böschung aufzubringen. Ein derartiges Verfahren würde einerseits keinen wasserdurcklässigen Belag ergeben und andererseits in der Herstellung zu kostspielig sein. Der Verbrauch bitumöser Vorbindemitteln wäre auch viel zu hoch.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe, kostengünstig die wasserdurchlässige Verklammerung der Schüttgutschicht einer wasserführenden Böschung zu erreichen, durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Als Mittel zur Verklammerung des Schüttgutbelages dient ein Verbundmaterial, das aus Sand und Splitt besteht, dem ein Vorbindemittel beigemischt ist und das Fluxmittel enthält, durch die es in gewissen Grenzen fließfähig und elastisch erhalten wird und nur an der Oberfläche eine durch Entweichen der Fluxmittel gebildete Haut bekommt. Auch bei benetzten Steinen ist ausreichende Haftung gegeben und erst nach Ablauf einer gewissen Zeit, beispielsweise einem halben Jahr, tritt eine allmähliche Verfestigung der ganzen, die Einzelpartikel des Verbundmaterials umhüllenden Schicht, ein. Dadurch ist der Vorteil gegeben, daß das Verbundmaterial sich nicht wie eine fließfähige Masse in alle Spalten und Ritzen zwischen dem Schüttgutgestein legt, sondern, daß es klumpig abtropft und sich die Verbundmaterialklumpen nur zwischen die Steine in verschiedenen Ebenen jeweils an Engstellen legen. Durch die Fließfähigkeit des Vorbindemittels kann sich das Verbundmittel den örtlichen Formen des Gesteins anpassen und über die gesamte Schüttguthöhe punktuelle Verklammerungen nach Art eines räumlichen flexiblen Netzes bilden. Es verbleiben Freiräume zwischen den einzelnen Schüttgutsteinen. Der Belag bildet keine mehr oder weniger starre Decke, sondern er kann sich noch bewegen, um Setzungen des Untergrundes zu folgen.
Das Verfahren nach Anspruch 2 gibt in Ergänzung zum Anspruch 1 die Lehre für die sich mit der Zeit einstellende Struktur der Verklammerungspunkte innerhalb des raumnetzartigen Verbundes zwischen den Schüttgutsteinen.
Der Anspruch 3 lehrt die Strukturveränderung des Verbundmittels über die Zeit, wie sie sich im Bereich der einzelnen Füllmittelpartikel zueinander ergeben. Der Anspruch 4 ergänzt die Lehre nach Anspruch 2 und 3. Der Anspruch 5 ist von besonderer Bedeutung, weil in ihm die Lehre gegeben wird, wie bei älteren Schüttgutbelagen, bei denen beispielsweise die als Auflage für die Schüttgutsteine dienenden Filterfliese, Splittschichten und dergleichen mehr ihre Filterfähigkeit verloren haben, mit Hilfe der Erfindung wieder ausreichend filterfähig gemacht werden können, wobei zusätzlich der Effekt eintritt, daß das eingebaute Verbundmaterial eine Verklammerung des Schüttgutbelages bewirkt. Schlamm und feinste Sande können von dem so gebildeten neuen Filtermaterial gehalten werden. Ausspülungen und Auswaschungen werden sicher vermieden. Die Ansprüche 6 und 7 geben die erforderlichen Verfahrensanweisungen für die Dosierung der Verbundmittelbestandteile.
Der Anspruch 8 befaßt sich mit einem vorteilhaften Verfahren zum Einbau des Verbundmaterials unter ausschließlicher Verwendung eines Wasserfahrzeuges als Träger des Einbaugerätes.
Der Anspruch 9 ergänzt den Anspruch 8, während der Anspruch 10 ein Ausführungsbeispiel für ein anderes Einbaugerät betrifft.
Der Anspruch 11 gibt die Lehre, wie ein Filtermaterial aufzubauen ist.
Die Zeichnung zeigt mit Fig. 1 eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung, Fig. 2 eine chematische Darstellung der netzartigen Verklammerung zwischen dem Verbundmaterial und dem Schüttgut, Fig. 3 eine chematische Darstellung der Umhüllung der einzelnen im Verbundmaterial enthaltenen Füllgutpartikel, und Fig. 4 die chematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein schwimmfähiges Fahrzeug 1 weist einen wenigstens um 1800 schwenkbaren Auslegerarm 2 auf, in dem ein Fördermittel 3 angeordnet ist, das über Dosiervorrichtungen 4 das Verbundmaterial 6 von einem Aufgabetrichter 7 aufnimmt und zwischen zwei endlosen Förderbändern 8 zum Ende 9 des Auslegerarmes transportiert, wobei beispielsweise durch Mittel zur Abstandsveränderung der endlosen Förderbänder 8 eine Dosiervorrichtung 4 gebildet wird.
Am Ende 9 des Auslegerarmes 4 fällt das Gut in einen Abgabeschlitz 10, an dem eine Strömungsbremsvorrichtung 11 angebracht ist. Diese Vorrichtung 11 hat die Aufgabe, das Verbundmaterial 6 möglichst nahe an den Schüttgutbelag auch unter Wasser heran zubringen und eventuell auch Hartgummistreifen in den Schüttgutbelag einzudrücken. Sowohl auf dem Förderbandwege als auch am Abgabeende 9 können Heiz- und/oder Isoliermittel vorgesehen sein, um ein vorzeitiges Abkühlen des Verbundmaterials 6 bei z.B. tiefen Wassertemperaturen zu verhindern. Eine isolierende Abdeckung 12 kann dem gleichen Zwecke dienen. Das Abgabeende 9 des Auslegerarmes 2 bewegt sich auf einer Kreisbahn und erreicht somit den Schüttgutbelag sowohl im Wasserbereich als auch im Trockenbereich. Die verschiedenen Lagen des Verbundmaterials im Schüttgutbelag sind mit 13 a, b, c bezeichnet.
Ein gut verankertes Führungsseil (5) läuft über Führungen (14) am schwimmfähigen Fahrzeug (1) und ggf. über Antriebstrommeln (15) die vom Maschinenhaus 16 aus angetrieben sein können. Das fertige gemischte Verbundmaterial kann sich bereits im Laderaum des schwimmfähigen Fahrzeuges 1 befinden, kann aber auch in entsprechenden Misch- und Heizbatterien 17 erst beheizt und gemischt werden und von diesen dann gleich auf die Aufgabetrichter 7 des Fördermittels 3 aufgegeben werden.
Zwar ist die Wahl zweier paralleler endloser Fördererbänder zur Förderung des Verbundmaterials 6 eine vorteilhafte Lösung, doch lassen sich auch andere Fördermittel denken, die diese Aufgabe lösen können. Wichtig ist jedoch, daß die Fördergeschwindigkeit und die Fördermenge sowie die Bewegungen des Einbaugerätes dazu einstellbar bleibt, damit ein dosierter Einbau pro Flächeneinheit gewährleistet ist. Das Bindemittel soll auf dem Wege zum Schüttgutbelag nicht zu viel abkühlen. Auf der Zeichnung ist der Trockenbereich TB von dem Naßbereich NB durch eine gestrichelte Linie getrennt. Eine strichpunktierte Linie zeigt den Beginn der Böschung unter Wasser an.
Das zwischen die Steine 20 des Schüttgutbelages 21 geschüttete, sich in einzelnen Klumpen 22 in die Engstellen zwischen den Steinen 20 festsetzende Verbundmaterial 6, bleibt plastisch verformbar und erlaubt eine Relativbewegung der Steine 20 zueinander. Die einzelnen Verklammerungsklumpen 22 bilden ein räumliches Netz, zwischen dem ausreichende Lücken verbleiben, um Wasser durchzulassen. Ausgehend von der Oberfläche verhärtet sich eine Mantelschicht 28 um den Klumpen, der innerlich flexibel bleibt. Das Verbundmaterial 6 (Fig. 3) besteht aus Splittsteinen 24, die von einer Vorbindemittelhülle 25 umgeben sind, wobei diese Hülle 25 eine abdichtende Haut 26 aufweist, die auch gegenüber benetzten Flächen haftend bleibt. Die einzelnen Splittsteine 24 wiederum sind durch kleineAnsammlungen von Sand 27 mit Vorbindemittel ebenfalls nach Art eines räumlichen Netzes gekoppelt. Das Verbundmittel kann daher auch für sich Filtereigenschaften aufweisen.
Die in der Figur 4 dargestellte Vorrichtung zeigt die Böschung 30 mit dem Schüttgutbelag 21. Auf dem Böschungsweg 31 fährt ein Raupenfahrwerk 32, das einen Führungsbalken 33 trägt, an dem ein Misch- und Behälterwagen 34 längsbewegbar geführt ist, der über eine rohrförmige Strömungsbremse 35 Verbundmaterial sowohl über als auch unter Wasser auf den Schüttgutbelag 30 aufgibt.
Der Balken ist wasserseitig über Schwimmer 36 abgestützt, der an Seilen geführt böschungsparallel gemeinsam mit dem Raupenfahrwerk 32 bewegt wird.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Verfestigung des Schüttgutbelages einer wasserführenden Böschung durch auf den Belag aufgegebenes erwärmtes Verbundmaterial, das aus Mineralpartikeln, wie Splitten und Sanden als Füllmaterial gemischt mit einem Vorbindemittel aus bitumösen ggf. auch betonenthaltenen Vorbindemitteln besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbindemittel mit Fluxmitteln versetzt eine elastomere, durch Verlust flüchtiger Bestandteile an der Oberfläche mit der Zeit zunehmend verhärtende Substanz bildet, die auch an feuchtem Material haftet, wobei die Mineralpartikel für sich jeweils einen nachgiebigen, von einer Haut zusammengehaltenen Mantel aus Vorbindemittel aufweisen, und das so gebildete Verbundmaterial über und unter Wasser bei Temperaturer zwischen 350 und 1200 dosiert lose fallend in den Schüttgutbelag eingebaut wird, wobei es sich punktuell über die Höhle des Schüttgutbelages raumnetzartig verteilt, an Engstellen klumpig ablagert und so eine wasserdurchlässige Verklammerung bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial (6) nach Einbau in den Schüttgutbelag (21) unter Einfluß von Zeit, Wasser und Luft eine zunehmende Verhärtung in einem Mantelbereich (23) erfährt, während der Kernbereich (18) jeweils durch die erhaltene Fließfähigkeit des Vorbindemittels leichter verformbar bleibt.
3. Verbundmaterial für ein Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbindemittel durch Fluxmittelverlust an der Oberfläche verhärtet und nach Umhüllung der Füllmittelpartikel einen innerlich elastomeren, äußerlich an der Oberfläche dichtenden, auch benetzt haftenden Mantel bildet, der sich erst mit der Zeit (vorzugsweise 6 Monate) aushärtet.
4. Schüttgutbelag nach einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit Verbundmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den raumnetzartig im Schüttgutbelag (21) verteilten Verbundmaterial-Anhäufungen (18) eine diese ummantelnde Verhärtungszone (23) mit verminderter relativer Beweglichkeit der Füllmittelpartikel (Splitt 24, Sand 27) vorgesehen ist, deren Festigkeit von der Wahl der Fluxmittel, von der prozentualen Fluxmittelmenge, von der Zeit und von dem Ausmaß der Oberflächenberührung mit Wasser und Luft abhängt.
5. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2 und den Ansprüchen 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial (6) als Flltermaterial auf nicht mehr filterfähige alte Schüttgutbelage ohne deren Abbau nachträglich eingebaut wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 5 und/oder einem der Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines Gemisches von maximal etwa 15 % Vorbindemittel und maximal 85 % Füllgut, vorzugsweise 6,5 e Vorbindemittel und 93,5 % Füllgut bei Temperaturen zwischen 25° und 1200, gemischt, dieses vorzugsweise zwischen 500 und 700 auf dem Schüttgutbelag verteilt wird.
7. Verfahren zur Herstellung der Verklammerung von Schüttgutbelagen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial (6) aus 3 % bis 20 %, vorzugsweise 3,4 % bis 8,5 % Vorbindemittel, 80 % bis 97 % Splitt mit einer Kantenlänge bis 100 mm, vorzugsweise von 0,2 mm, 8 mm besteht.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufgeben des Verbundmaterials auf einer Kreisbahn erfolgt, deren Mittelpunkt sich auf der Wasserfläche befindet.
9. Vorrichtung zur Durchführung einer oder mehrerer der Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein schwimmfähiges Behälter- und Maschinenfahrzeug (1) mit einem kranartigen Schwenkausleger (2) mit zugeordnetem Fördermittel (3) und diesen zugeordneter Dosiervorrichtung (4) böschungsparallel (vorzugsweise an Seilen (5)) geführt bewegbar ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Führungsbalken (33) einerseits auf einem Landfahrgestell (32) und andererseits auf einem schwimmfähigen Gestell (36) abgestützt ist und als Führung von an ihm hin- und herbewegten Verteilermitteln (34) dient.
11. Filtermaterial für wasserführende Böschungen und dergleichen, insbesondere für eine oder mehrere der Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus etwa 80 % bis 95 % Splitt mit Kantenlängen bis 100 mm ùnd etwa bis 6 % Brechsand mit Rest Vorbindemittel, bestehend aus härtenden bitumösen Substanzen oder dergleichen, denen flüchtige Fluxmittel beigemischt sind, wobei die gebildeten Oberflächen in wechselnder Tiefe mit der Zeit zunehmend aushärten und die Füllmittelpartikel (Splitt, Sand) für sich eine fließfähige Umhüllung tragen, deren flüchtige Bestandteile durch einen diese Umhüllung abdeckenden Mantel härteren Vorbindemittels geschützt ist und das so struktuierte Material im Bereich der Berührung mit Luft oder Wasser jeweils eine vorzeitig verhärtende Zone aufweist, die nachgiebigere Zonen bedeckt, und daß der Verbund von Sandanhäufungen zwischen dem Splitt sowie Anhäufungen des Filtermaterials zwischen anderen Belagstoffen wasserdurchlässige Freiräume aufweist.