DE3644414A1 - Kunststoffmasse zum verfuellen von hohlraeumen innerhalb eines mit einem buendel aus parallelen stahldraehten oder -litzen gefuellten kunststoffrohres - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zunächst dünnflüssige und durch Zugabe eines Härters zu einer festen, leicht verformbaren aushärtenden Kunststoffmasse zum Ausfüllen der Hohlräume eines mit einem Kunst­ stoffrohr umgebenen Bündels aus parallelen Stahldrähten - oder Litzen hoher Festigkeit.

Draht- oder Litzenbündel dieser Art werden vielfach als Zugglieder für Schrägkabelbrücken oder sogenannte seilverspannte Tragwerke verwendet. Die Kunststoffmasse dient dabei sowohl zur satten Ver­ füllung aller nach dem Einschieben der Drähte bzw. Litzen verbleiben­ den Hohlräume im Rohrinneren als auch als sekundärer Korrosions­ schutz, während das Kunststoff-Hüllrohr den primären Korrosions­ schutz des Draht- bzw. Litzenbündels bildet.

Durch die feste, leicht verformbare Füllmasse sollen die Drähte oder Litzen in ihrer gegenseitigen Lage zueinander fixiert bleiben, so dass die Ordnung der Drähte bzw. Litzen auch bei Biegung des Kunst­ stoff-Hüllrohres und/oder bei Querdruck auf das Kunststoffrohr - z. B. an Umlenkstellen - erhalten bleibt. Dabei soll die Füllmasse als sekun­ därer Korrosionsschutz rissefrei bleiben, d.h. sie soll den Dehnungen der Drähte oder Litzen folgen können und soll an der Umhüllung bzw. an den Drähten bzw. Litzen gut haften.

Diese Aufgaben können mit den bisher bekannt gewordenen Füllmassen nicht befriedigend gelöst werden.

Bekannt ist z. B. das Verfüllen der Hohlräume mit Zementmilch. Dies bedeutet jedoch, dass das Verfüllen erst in der Endlage des Zugglie­ des am Bauwerk - also nach abgeschlossener Montage - vorgenommen werden kann, da bei früherer Verfüllung und ausgehärteter Zement­ milch eine Verformung des Zuggliedes (z.B. zum Aufwickeln auf Has­ peln bzw. bei Montagevorgängen) nicht mehr möglich ist.

Das einwandfreie Verfüllen des Hüllrohres, wobei auch die feinsten Hohl­ räume zwischen den Drähten oder Litzen voll mit Zementmilch ausgefüllt sein sollten, ist an dem nach der Montage im allgemeinen frei hängenden Zugglied nur mit grossem zusätzlichem Aufwand möglich und daher teuer. Weiter lassen sich Risse in der erhärtenden Zementfüllmasse und Ab­ lösungen von der Umhüllung bei Dehnungen infolge Temperatur oder Be­ lastung nicht ausschliessen.

Bekannt ist auch das Verfüllen der Hohlräume mit einem Korrosions­ schutz-Fett. Dies kann bereits im Werk erfolgen, die Drähte/Litzen können sich innerhalb des Hüllrohres bei Transport und Montage gegen­ einander verschieben, da sie wegen der Verdrängbarkeit des Fettes in ihrer zentrischen Lage zum Hüllrohr unter dem Einfluss der Schwerkraft bzw. bei Biegung und/oder Querdruck nicht fixiert sind. Eine aus­ reichend dicke Fettschicht für den sekundären Korrosionsschutz der Drähte oder Litzen ist damit nicht sicher gewährleistet. Wesentlich nachteiliger ist aber, dass bei grosser Erwärmung des Zuggliedes, z. B. bei starker Sonnenbestrahlung bis zu 80°C, das Fett flüssig werden kann. Dies bedingt eine absolut dichte Umhüllung des Draht- bzw. Litzenbündels, insbesondere auch am Übergang zu den Endveranke­ rungen, die auch für die Aufnahme des oft beträchtlichen hydrosta­ tischen bzw. thermisch bedingten Innendruckes geeignet sein muss. Da­ mit wird ein zusätzlicher Aufwand für die Umhüllung erforderlich, ganz abgesehen von den verhältnismässig hohen Kosten eines Korrosions­ schutz-Fettes.

An die Füllmasse für im Werk gefertigte, mit elastisch verformbaren Kunst­ stoff-Hüllrohren umgebene Paralleldraht- oder Litzenbündel als Zugglieder für Schrägkabelbrücken oder ähnliche Tragwerke sind also folgende An­ forderungen zu stellen:

• 1. Gute Fliessfähigkeit (hohe Viskosität) und damit satte Verfüllung aller Hohlräume innerhalb des Hüllrohres.
• 2. Aushärten der Füllmasse in einen festen, aber leicht verformbaren Zustand, so dass ein Aufwickeln des Zuggliedes auf Haspeln mög­ lich ist.
• 3. Ausreichende Stabilisierung der zentrischen Lage des Draht- oder Litzenbündels innerhalb des Hüllrohres durch die Füllmasse.
• 4. Hochwertiger, ständig wirksamer, sekundärer Korrosionsschutz der Drähte bzw. Litzen durch die Füllmasse, auch bei Verfor­ mungen und Zugbeanspruchungen der Drähte oder Litzen im Montage- und im Endzustand.
• 5. Ähnliche Temperatur-Dehnwerte von Hüllrohr und Füllmasse.
• 6. Gute Haftung der Füllmasse an Metall bzw. Kunststoff, um Ab­ lösen des Hüllrohres von der Füllmasse, z.B. bei Erwärmung des Hüllrohres durch Bestrahlung zu vermeiden.
• 7. Keine Viskositätsänderung der Füllmasse bei Erwärmung und so­ mit beim Aufbau eines hydraulischen Innendruckes.

Diese Anforderungen können mit einer erfindungsgemäss zusammenge­ setzten Füllmasse im wesentlichen erfüllt werden.

Als Grundmaterial dient ein reaktionshärtender Kunststoff, z.B. Poly­ urethan, welcher durch einen geeigneten Härter in bekannter Weise bei Topfzeiten von 30-60 Minuten in eine feste, gummielastische Konsistenz übergeht. Durch Beimischen mehlfeiner, fester, basischer Partikel, z. B. aus Zement, Flugasche o.ä., ergibt sich bei Zutritt von Feuchtigkeit eine alkalische Wirkung und damit eine deutliche Erhöhung des Korro­ sionsschutzes der Drähte/Litzen, so dass selbst Risse in der gummiela­ stischen Füllmasse nicht zu Schäden führen, wie Versuche gezeigt haben.

Um die Versteifung der Füllmasse durch die Beimischung der festen Partikel im ausgehärteten Zustand zu kompensieren, werden erfindungs­ gemäss leicht verformbare, geschlossenporige, kompressible Partikel der Mischung beigefügt. Diese Partikel mit ihren luft- oder gasgefüllten Poren lassen sich also auf kleinere Volumina zusammendrücken und nehmen nach Entlastung wieder ihr ursprüngliches Volumen an.

Die Steifigkeit der gummielastischen Masse kann damit bis auf die Werte von Schaumstoffen reduziert werden, wodurch der Verformungswider­ stand der so hergestellten Zugglieder nicht wesentlich grösser ist als bei nicht verfüllten Hüllrohren und damit ein Aufwickeln auf Haspeln möglich wird.

Die Zugabe von feinporigen Partikeln hat zudem den Vorteil, dass eine gleichmässige Verteilung der Poren in der ganzen Füllmasse möglich ist. Bei den bekannten, selbst porenbildenden Füllmassen ist dagegen eine gleichmässige Verteilung der Poren bei den hier erforderlichen grossen Fertigungslängen technisch nicht, oder nur mit aufwendigen Massnahmen realisierbar.

Eine andere Möglichkeit, den Verformungswiderstand der Zugglieder beim Aufwickeln auf Haspeln zu verringern, vor allem bei dicken Zugglie­ dern, d. h. bei grosser Draht/Litzen-Anzahl, besteht erfindungsgemäss darin, dass die einzelnen Drähte/Litzen mit einem dünnen Fettüberzug versehen sind, der nach der Injektion der Füllmasse als Gleitschicht zwischen dieser und den Drähten/Litzen wirkt. Die Drähte/Litzen kön­ nen sich dann beim Aufwickeln in Längsrichtung gegeneinander ver­ schieben, während ihre Lage bzw. Anordnung innerhalb des Hüllrohres durch die Füllmasse stabilisiert wird. in der Praxis ist dieser Fettüber­ zug der Drähte/Litzen meist schon durch den Herstellungsvorgang ge­ geben. Bei Litzen kann der Fettüberzug auch zum Auffüllen der Rillen zwischen den Drähten einer Litze verstärkt werden, so dass sich ein in der Füllmasse leicht gleitender Kreisquerschnitt ergibt. Die Gleit­ schicht kann dabei gleichzeitig zur Erhöhung des Korrosionsschutzes der Drähte oder Litzen herangezogen werden.

Ein weiterer Erfindungsgedanke besteht darin, die festen und feinpo­ rigen, leicht verformbaren Partikel zunächst für sich miteinander zu vermischen. Die festen Partikel, z. B. das Zementmehl, lagert sich da­ bei durch Haftung an der Aussenfläche der feinporigen Partikel an. Da­ mit wird erreicht, dass das "Trockengemisch" etwa das gleiche spezi­ fische Gewicht erhält wie die Flüssigphase des Kunststoffes. Ein mög­ liches Absetzen des allein spezifisch schwereren Zementmehles bis zur Verfestigung der Flüssigphase kann dadurch vermieden werden.

Je nach der Menge der zugesetzten festen bzw. porösen Partikel und deren Mahlfeinheit kann es erforderlich sein die Viskosität der Füll­ masse beim Injizieren zu vergrössern. Hierzu dient eine flüssig blei­ bende, also mit dem Kunststoff-Partikelgemisch nicht reagierende Kom­ ponente, z. B. Mineralöl, welche in feinsten Tröpfchen in die ausge­ härtete Kunststoffmasse eingelagert bleibt.

Die erfindungsgemäss zusammengesetzte Kunststoff-Füllmasse hat auch bei grossem Zusatz von festen Partikeln, z. B. Zementmehl, ähnliche Temperatur-Dehnwerte wie das Kunststoff-Hüllrohr, so dass ein Ab­ lösen des Hüllrohres von der Füllmasse bei Temperatur-Einwirkungen nicht zu erwarten ist. Dieses Ablösen kann vor allem dann zu einer wesentlichen Verminderung des Korrosionsschutzes führen, wenn das Hüllrohr Schadstellen aufweist, durch die aggressive Medien in den durch die Ablösung entstandenen Ringspalt eindringen können.

Die Herstellung eines stets satten Kontaktes zwischen Füllmasse und Hüllrohrwandung kann erfindungsgemäss noch dadurch gesteigert wer­ den, dass die Füllmasse in leicht abgekühltem Zustand eingepresst wird. Bei Erwärmung auf Normaltemperatur entsteht dann durch die Erhöhung des Luft/Gas-Druckes in den Poren eine Volumenvergrösse­ rung der Füllmasse, wodurch diese an die Hüllrohr-Innenwand angedrückt wird.

Die erfindungsgemäss zusammengesetzte Füllmasse erfüllt also die an sie gestellten Anforderungen in weitem Masse, wobei besondere Gege­ benheiten durch ein entsprechend angepasstes Mischungsverhältnis der Komponenten berücksichtigt werden können.

Ein besonderer Vorteil ergibt sich noch aus der Tatsache, dass durch die Beimischung der drei Komponenten, z. B. Zementmehl, Korkmehl und Petroöl, der Gewichtsanteil des Kunststoffes Polyurethan erheblich verringert werden kann, z.B. unter 50%, wodurch sich eine wesent­ liche Verringerung der Kosten für die Füllmasse ergibt, da die drei Komponenten im Verhältnis zum Kunststoff kostenmässig kaum ins Ge­ wicht fallen.

Claims (5)

1. Kunststoffmasse zum Verfüllen der Hohlräume innerhalb eines, mit einer Vielzahl aus parallelen Stahldrähten bzw. Stahllitzen gefüllten Kunststoffrohres, wie es z. B. als Zugglied für Schräg­ kabelbrücken o.ä. verwendet wird, bestehend aus einem zunächst dünnflüssigen Kunststoff, z. B. aus Polyurethan, welcher durch Zugabe eines Härters in einen festen, leicht verformbaren Zustand übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff in der Flüssigphase mit mehlfeinen, festen, basischen Partikeln, z. B. aus Zement, Flugasche o.ä., und mit geschlossenporigen, leicht verformbaren, kompressiblen Partikeln, z. B. aus gemahle­ nem Schaumstoff, Kork o.ä. vermischt ist.

2. Kunststoffmasse wie Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehlfeinen, festen basischen Partikel und die geschlossenpo­ rigen, leicht verformbaren, kompressiblen Partikel zuerst mitein­ ander vermischt sind und danach der Flüssigphase des Kunststoffes beigegeben sind.

3. Kunststoffmasse wie Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, dass die mehlfeinen, festen, basischen Partikel vorwiegend an den Aussenflächen der geschlossenporigen, leicht verform­ baren, kompressiblen Partikel angelagert sind.

4. Kunststoffmasse wie Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, dass dem Kunststoff in der Flüssigphase zusätzlich eine mit dem Kunststoff bzw. Kunststoff-Partikel-Gemisch nicht rea­ gierende, flüssig bleibende Komponente, z. B. aus Mineralöl o.ä. beigegeben ist.

5. Kunststoffmasse wie Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass ihre Haftung an den Drähten/Litzen durch eine dünne Be­ schichtung der Draht-/Litzen-Oberflächen mit einem Gleitmaterial, z.B. Öl oder Fett, aufgehoben oder vermindert ist.