DE3738818A1 - Verfahren zur herstellung eines nachgiebigen baustoffkoerpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Baustoffkörpers aus hydraulisch abbindenden Material, der nach entsprechendem Aushärten Stütz- oder Dämmfunktion allein oder mit dem Ausbau im untertägigen Berg- und Tunnelbau über­ nimmt, wozu der abbindende Baustoff in eine Schalung, z. B. Gewebeschläuche oder -kissen eingefüllt in den Hohlraum wird. Die Erfindung betrifft außerdem einen Baustoff für im untertägigen Bergbau eingesetzte Schalungen, insbesondere Gewebekissen oder Gewebeschläuche, der unter Zugabe von Wasser am Einsatzort hydraulisch abbindet und aushärtet.

Im untertägigen Bergbau sowie im Tunnelbau werden in zunehmendem Maße hydraulisch abbindende Baustoffe für die Bildung von Dämmen zur Abdichtung, zur Schaffung von Wider­ lagern und als Ausbau verwendet. Dabei werden die Baustoffe in Schalungen, in Hohlräumen des Gebirges, in Gewebeschläuche und Gewebekissen und auch frei an Flächen angespritzt einge­ bracht. Die Baustoffe binden dann infolge eines chemischen Prozesses ab und verfestigen sich. Sie unterstützen damit ihre Umgebung oder dichten ab. In Abhängigkeit von ihren Bestandteilen erlangen die Baustoffe hierbei eine mehr oder weniger große Festigkeit in mehr oder weniger kurzer Zeit. Den hydraulischen Baustoffen ist gemeinsam, daß sie im Verhältnis zu Metallen nur sehr geringe Zugfestig­ keiten und geringe Biegefestigkeiten sowie kaum Elastizität und kaum plastische Verformungsfähigkeit aufweisen. Dies ist immer dann nachteilig, wenn solche hydraulisch abge­ bundenen Baustoffe überlastet werden, da sie nur geringfügig elastisch oder plastisch nachgeben und dann plötzlich brechen, womit sie ihre Funktionsfähigkeit insbesondere ihre Stütz­ funktionsfähigkeit meist schlagartig verlieren. Dies ist der Grund dafür, daß hydraulisch abbindende Baustoffe im Bergbau unter Tage - besonders im Ausbau - nur sehr einge­ schränkt verwendet werden können. Vor allem im Steinkohlen­ bergbau treten durch den Abbau in großem Umfang Gebirgsbe­ wegungen auf, denen der Ausbau unter Beibehaltung seiner Stützkraft über einen konstruktiv vorgegebenen Weg ausweichen muß. Dies wird beim stählernen Streckenausbau durch reib­ schlüssige Rutschverbinden der Elemente und durch die elastische und plastische Verformbarkeit des Stahls erreicht. Solche Eigen­ schaften hat der hydraulisch abbindende Baustoff in nur sehr geringem Umfang. Es ist versucht worden, durch Zugabe von Fasern oder Drähten ein allzu frühes Zerbröckeln und Zerbrechen der Baustoffteile zu verhindern. Versucht worden ist auch, solche Baustoffkörper mit zusammendrückbaren Materialien, d. h. Zwischenlagen zu versehen, um wenigstens eine teilweise Nachgiebigkeit zu erreichen. Da diese Materialien aber als Zwischenlage nur geringe Stützkraft aufbringen, sind sie für den vorgesehenen Einsatz­ zweck ungeeignet. Mehr Erfolge sind mit einem Baustoffkörper erreicht worden, der aus hydraulisch abbindendem Material besteht, das in Gewebeschläuche oder -kissen eingebracht ist. Diese Gewebeschläuche und -kissen dienen hierbei sowohl als Stütz- als auch als Fangvorrichtung beim Zerbrechen der Baustoffteile. Durch die Gewebewandung wird die Stützfunktion des zerbrochenen Baustoffkörpers über den Zeitpunkt des Bruches hinaus einige Zeit noch aufrechterhalten. Außerdem wird das Abplatzen und Herabfallen oder Herausfallen der Brocken aus dem Verband verhindert. Da beim Zerbrechen der Baustoffkörper die Bruchflächen in meist unkalkulierbarer Richtung und Länge durch den Baustoffkörper verlaufen und mit der Zunahme der Bruchfläche eine Volumenvermehrung einhergeht, wird das vorher schon unter hoher Zugspannung stehende Gewebe dabei aber überdehnt, so daß es reißt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Baustoff zum Herstellen von Baustoff­ körpern zu schaffen, die die Bildung scharfer Kanten beim Zerbrechen und eine Verletzung der umgebenden Gewebehülle verhindern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit dem abbindenden Baustoff Hohlkörper in die Schalungen eingebracht werden, die aus bei Druck zerbrechendem Material bestehen und die möglichst gleichmäßig im gesamten Baustoff­ körper verteilt werden.

Mit einem derartigen Verfahren ist es möglich, Baustoff­ körper herzustellen, die bei auftretendem Druck ohne Zerstö­ rung der sie umgebenden Gewebehülle ihre Funktion weiter wahrnehmen. Die beim Zerbrechen der Baustoffkörper auftretende Volumenvermehrung wird durch die dabei zerbrechenden Hohl­ körper aufgefangen, die entsprechendes Volumen freigeben, in die der Baustoff eindringen kann, ohne somit dabei die Gewebehülle zu beanspruchen und zu zerstören.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung werden die Hohlkörper zusammen mit dem Wasser dem hydraulisch ab­ bindenden Baustoff gleichmäßig zugegeben. Damit wird sicherge­ stellt, daß die Hohlkörper nicht bereits während des Trans­ portes teilweise oder ganz zerstört werden, sondern vielmehr als Volumenreserve dann wirklich zur Verfügung stehen, wenn dies sich aufgrund der Druckverhältnisse als notwendig er­ weist. Außerdem kann nach diesem Verfahren eine optimal gleichmäßige Verteilung der Hohlkörper im Baustoffkörper gewährleistet werden. Insbesondere werden so Schwachzonen vermieden, die dann entstehen können, wenn in einem bestimmten Bereich eine zu große Menge derartiger Hohlkörper sich an­ sammelt.

Beim Zerbrechen derartiger aus abbindendem Baustoff bestehenden Baustoffkörper entstehen Risse, die gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung quasi wieder verfüllt werden können, wenn, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Hohlkörper mit einem flüssigen, vorzugsweise Haftkräfte ent­ wickelnden Stoff gefüllt und dann dem hydraulisch abbindenden Baustoff zugemischt werden. Mit auftretendem Druck und Zer­ störung, vorzugsweise Zerbrechen des Hohlkörpers wird der darin enthaltene Stoff freigesetzt, der dann in die Ritzen und Spalten eindringen kann, um diese zumindest teilweise auszufüllen und die einander gegenüberliegenden Wände der Spalten und Ritze miteinander wirksam zu verbinden. Der Bau­ stoffkörper kann dann seine Stützfunktion annähernd unver­ ändert weiter aufrechterhalten bzw. die Zerstörung des Baustoffkörpers wird wesentlich später erfolgen.

Der erfindungsgemäße Baustoff für im untertägigen Bergbau eingesetzte Gewebekissen oder Gewebeschläuche zeichnet sich erfindungsgemäß durch künstliche Hohlräume im Baustoff schaffende Hohlkörper aus einem bei vorgegebenem Druck zer­ springendem oder zerbrechendem Material aus. Bei einem solchen Baustoff ist es möglich, Baustoffkörper zu schaffen, die auch bei auftretendem Druck zumindest über eine wesentlich längere Zeit als ohne derartige Hohlkörper aufweisende Bau­ stoffkörper ihre Funktion beibehalten.

Die Hohlkörper schaffen im Baustoff und später im Bau­ stoffkörper künstliche Hohlräume, in die der Baustoff beim Zerbrechen hineingedrückt werden kann. Unnötige Trennflächen, die die Bildung von Rissen frühzeitig begünstigen würden, werden dabei erfindungsgemäß dadurch verhindert, daß die Hohlkörper eine aus Keramik oder Ton bestehende mit dem um­ gebenden Baustoff eine Verbindung eingehende Wandung auf­ weisen. Ein solcher Abbindfähigkeit aufweisender Hohlkörper fügt sich vorteilhaft in den ihm umgebenden Baustoff ein, ohne als negativer Fremdkörper zu wirken. Eine frühzeitige Rißbildung kann somit nicht auftreten. Eine vorteilhafte Einbindung der Hohlkörper in den Baustoff beim Aushärten insbesondere wird auch erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Hohlkörper eine unregelmäßige Oberfläche oder nach außen vorstehende Ansätze aufweisen. Diese Ansätze oder die unregelmäßige Oberfläche verhindern eine frühzeitige Ent­ mischung insbesondere beim Einbringen des Baustoffes in die Gewebekissen oder Gewebeschläuche. Eine andere Möglichkeit ist die, daß die Hohlkörper untereinander lösbar verbunden sind, vorzugsweise Verbindungsstege aufweisen. Damit können eine Art Ketten in den Baustoff eingebracht werden, die eine gezielte Verteilung der wichtigen Hohlkörper im Baustoff sichern, wobei ggf. durch Abtrennen der Verbindungsstege eine Abtrennung möglich ist. Diese aus Hohlkörpern bestehenden Ketten geben auch die Möglichkeit, im Gewebekissen oder Gewebe­ schlauch vorab Hohlkörper anzuordnen, die dann vom eingefüllten Baustoff umhüllt und aufgenommen werden, sie können dabei zweck­ mäßig mit derWandung des Gewebekissens bzw. Gewebeschlauches verbunden sein. Hierzu ist vorgesehen, daß Hohlkörper vor Einfüllen des Baustoffes in die Schalung oder die Schalungs­ armierung eingebracht, vorzugsweise daran befestigt und daß die Hohlkörper zugfest untereinander verbunden ein räumliches Gitternetz innerhalb des Baustoffkörpers bildend angeordnet sind.

Bei im Baustoffkörper auftretenden Rissen und Spalten ist es von Vorteil, wenn die Hohlkörper mit flüssigen, Binde­ kräfte entwickelnden Materialien gefüllt sind. Beim Bruch des Baustoffes bzw. Baustoffkörpers und Zerstörung des Hohl­ körpers kann das die Bindekräfte entwickelnde Material in die sich bildenden Hohlräume bzw. Spalte hineindrücken, das dann beim Aushärten die Risse und Spalte neu und wirksam verklebt, unter weiterer Aufrechterhaltung zumindest weit­ gehende Aufrechterhaltung der Stützfunktion des Baustoff­ körpers.

Das gezielte Zerplatzen bzw. Zerbrechen der Hohlkörper kann erfindungsgemäß auch dadurch gesteuert werden, daß die Hohlkörper kastenförmig ausgebildet sind. Bei runden Hohl­ körpern dagegen ist eine Form vorgegeben, die gezielt be­ sonders hohe Kräfte aushält, ehe der Hohlkörper als solcher zerstört wird. Somit ist durch die Formgebung eine weitere Einstellungsmöglichkeit für die von den Hohlkörpern bzw. dem Baustoffkörper aufzunehmenden Druckkräfte gegeben.

Beim Füllen der Hohlkörper mit Bindekräfte entwickelnden Materialien kann es vorteilhaft sein, die Hohlkörper eine nachgiebige poröse Wandung aufweisend auszubilden. Dadurch wird der Hohlkörper bei auftretendem Druck gezielt in die sich bildenden Spalte und Hohlräume hineingedrückt, ohne daß es unbedingt zu einer Zerstörung des Hohlkörpers kommen muß. Auf diese Weise ist zumindest in begrenztem Umfang auch eine Möglichkeit gegeben, den die Haftkräfte entwickelnden Klebstoff bzw. das entsprechende Material nach und nach aus dem Hohlkörper heraus in die Umgebung abzugeben.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem Baustoff hydraulisch abbindender Baustoff geschaffen ist, der auch als begrenzt nachgiebiger Ausbau eingesetzt werden kann. Dies ist insbesondere bei Einfüllen des Baustoffes in Gewebe­ kissen und -schläuche möglich, wobei durch entsprechende Zugabe der die Hohlräume schaffenden Hohlkörper eine Einstel­ lung auf die jeweiligen Gegebenheiten möglich ist. Beim Zer­ brechen des Baustoffkörpers werden keine scharfen Kanten gebildet, es tritt keine oder nur eine sehr begrenzte Volumen­ vermehrung auf, so daß die Gewebehülle nicht zusätzlich be­ lastet bzw. überlastet wird. Der Mehraufwand, der erforderlich ist, um die Hohlkörper gezielt dem Baustoff beizumischen, ist begrenzt und deutlich durch die mit dem Einsatz des Bau­ stoffes bzw. des Verfahrens erzielten Vorteile aufgehoben.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungs­ beispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzel­ teilen dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 mehrere als Damm eingebrachte und mit Bau­ stoff ausgefüllte Gewebekissen,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der im Baustoff verteilt angeordneten Hohlkörper,

Fig. 3 kastenförmige miteinander verbundene Hohl­ körper und

Fig. 4 einen mit Ansätzen versehenen Hohlkörper im Schnitt.

Fig. 1 zeigt den Ausschnitt eines ausgekohlten im Gebirge (1) liegenden Flözes. Zwischen Hangendem (2) und Liegendem (3) ist ein Damm (4) aus Gewebekissen (5, 6) eingebracht. Die Gewebekissen (5, 6), die gemeinsam den Damm (4) bilden, sollen Stützfunktionen übernehmen, d. h. sie sollen den vorge­ gebenen Abstand zwischen Hangendem (2) und Liegendem (3) weitestgehend wahren.

Die Gewebekissen (5, 6) sind mit einem Baustoff (7) gefüllt, in dem verteilt Hohlkörper (8, 9, 10) angeordnet sind. Die Hohlkörper (8, 9, 10) können z. B. Kugeln aus ge­ branntem Ton oder Keramik sein - aber auch aus sprödem Kunst­ stoff, dünnwandigem Beton o. a. Stoffen - die möglichst gleich­ mäßig im Baustoff (7) verteilt sind. Vorzuziehen sind Materialien für die Hohlkörper (8, 9, 10), die eine gewisse Verbindung mit dem umgebenden Baustoff (7) eingehen, so daß keine unnötigen Trennflächen entstehen, die die Bildung von Rissen frühzeitig begünstigen würden.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus einem der Gewebekissen (6). Die den Gesamtkörper und damit auch die Hohlkörper (8, 9, 10) von außen belastenden Kräfte sind durch Pfeile dargestellt. Diese Kräfte werden durch den Bau­ stoff (7) hindurch auf die Hohlkörper (8, 9, 10) weiterge­ leitet. Beim Bruch des Baustoffes (7) und bei Bildung ent­ sprechender Risse (17) werden auch die Hohlkörper (8, 9, 10) durch Zerspringen oder Einreißen der Wandung (11) zer­ stört. Der zerbrochene Baustoff (7) drückt sich in die nun freien Hohlräume hinein und quetscht die dort evtl. befind­ liche Füllung (16) hinaus, so daß sie sich in die eben ent­ standenen Risse (17) des Baustoffkörpers hineindrückt, dabei aushärtet und die Risse (17) neu verklebt.

Bei der aus Fig. 2 ersichtlichen Ausführung weisen die Hohlkörper (8, 9, 10) eine kugelrunde Form auf. Denkbar ist es auch, daß sie eine unebene Oberfläche (12) haben oder aber daß sie, wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, mit Ansätzen (13, 14) ausgerüstet sind, um so eine möglichst gezielte Positionierung im Baustoff (7) zu erreichen und dann auch zu gewährleisten. Eine weitere Möglichkeit wird anhand des Ausführungsbeispieles nach Fig. 3 wiedergegeben, wo die einzelne, kastenförmig ausgebildeten Hohlkörper (8, 9, 10) über Verbindungsstege (15) miteinander verbunden sind. Sie bilden dann Ketten (18) im Baustoff (7), die als solche gezielt positioniert und in der einmal eingenommenen Position gehalten werden können. Außerdem biete die kastenförmige Ausbildung eine weniger stabile Wandung (11) als die gemäß Fig. 4, so daß durch die Formgebung der Zeitpunkt mit einge­ stellt werden kann, an dem die Hohlkörper (8, 9, 10) zer­ brechen und den reservierten Hohlraum für den zusammenbrechen­ den Baustoff (7) freigeben.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen eines Baustoffkörpers aus hydraulisch abbindendem Material, der nach entsprechendem Aushärten Stütz- oder Dämmfunktionen allein oder mit dem Ausbau im untertägigen Berg- und Tunnelbau übernimmt, wozu der abbindende Baustoff in eine Schalung, z. B. Gewebeschläuche oder -kissen eingefüllt in den Hohlraum gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem abbindenden Baustoff Hohlkörper in die Schalung eingebracht werden, die aus bei Druck zerbrechendem Material bestehen und die möglichst gleichmäßig im gesamten Baustoff­ körper verteilt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper zusammen mit dem Wasser hydraulisch abbindendem Baustoff gleichmäßig zugegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper mit einem flüssen, vorzugsweise Haft­ kräfte entwickelnden Stoff gefüllt und dann dem hydraulisch abbindendem Baustoff zugemischt werden.

4. Baustoff für im untertägigen Bergbau eingesetzte Schalung, insbesondere Gewebekissen oder Gewebeschläuche, der unter Zugabe von Wasser am Einsatzort hydraulisch abbindet und aushärtet, gekennzeichnet durch künstliche Hohlräume im Baustoff (7) schaffende Hohlkörper (8, 9, 10) aus einem bei vorgegebenem Druck zerspringendem oder zerbrechendem Material.

5. Baustoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (8, 9, 10) eine aus Keramik oder Ton be­ stehende mit dem umgebenden Baustoff (7) eine Verbindung eingehende Wandung (11) aufweisen.

6. Baustoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (8, 9, 10) eine unregelmäßige Oberfläche (12) oder nach außen vorstehende Ansätze (13, 14) aufweisen.

7. Baustoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (8, 9, 10) mit flüssigem, Bindekräfte entwickelnden Materialien gefüllt sind.

8. Baustoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (8, 9, 10) kastenförmig ausgebildet sind.

9. Baustoff nach Anspruch 4 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (8, 9, 10) eine nachgiebige, poröse Wandung (11) aufweisen.

10. Baustoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (8, 9, 10) miteinander lösbar verbunden sind, vorzugsweise Verbindungsstege (15) aufweisen.

11. Baustoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (8, 9, 10) vor Einfüllen des Baustoffes in die Schalung oder die Schalungsarmierung eingebracht, vorzugs­ weise daran befestigt sind.

12. Baustoff nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (8, 9, 10) zugfest untereinander verbunden ein räumliches Gitternetz innerhalb des Baustoffkörpers bildend angeordnet sind.