DE3837655A1 - Verfahren zum verfuellen von hohlraeumen mittels verformbarer hohlkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfüllen von Hohl­ räumen mittels verformbarer Hohlkörper, wobei der aus einem begrenzt durchlässigen Material bestehende Hohlkörper in den Hohlraum eingeführt wird, ein härtbares Kunstharzgemisch in den Hohlkörper eingefüllt, die Struktur des Hohlkörpers durch Druckeinwirkung auf das Kunstharzgemisch geweitet und das Kunstharzgemisch teilweise aus dem Hohlkörper herausgepreßt wird.

Das Verfüllen von Hohlräumen, z. B. Rissen, Spalten und Lö­ chern, mittels härtbarer Kunstharzgemische ist allgemeiner Stand der Technik. Wesentliche Vorteile solcher härtbarer Kunstharzgemische sind:

• - die schnelle Abbindezeit
• - die Variierbarkeit der Viskosität
• - der geringe apparative Aufwand
• - die große Elastizität
• - die hohe Klebekraft

Bei bestimmten Anwendungen kann es nachteilig sein, daß in größeren Hohlräumen das Harzgemisch aufgrund geringer Visko­ sität vor dem Erhärten in Bereiche abfließen kann, die nicht verfüllt werden sollen.

Es ist weiterhin allgemeiner Stand der Technik, Gewebeschläu­ che mit hydraulisch abbindenden Baustoffen zum Verfüllen von Hohlräumen zu verwenden. Diese Baustoffe erhärten im Gewebe­ schlauch, wobei beim Härtevorgang das Anmachwasser durch das Gewebe austritt. Nachteilig ist, daß die erzeugten Körper kei­ nen Klebeverbund zur Umgebung haben. Sie passen sich der Geo­ metrie der Umgebung zwar an, aber nur unvollkommen, so daß in der Regel - ausgenommen bei glatten Oberflächen - keine abdichtende Wirkung erreicht wird.

Aus der DE-OS 26 15 316 ist das eingang genannte gattungsbil­ dende Verfahren bekannt, das zur Befestigung von Mauerwerks­ ankern dient, wobei als verformbarer Hohlkörper ein Kunststoff­ netz und als Kunstharzgemisch ein Reaktionsharzmörtel Verwen­ dung finden sowie zusätzlich ein als Führung für den Anker dienender Rahmen vorgesehen ist. Nachteilig ist, daß Harzmör­ tel vergleichsweise zähflüssig ist, so daß nicht alle Hohlräu­ me dicht verfüllt werden können. Wird der Mörtel weniger zäh­ flüssig gehalten, wird er vom Kunststoffnetz nicht gehalten, sondern fließt zu früh ab. Weiterhin ist das Gesamtgebilde wegen des erforderlichen Führungs- und Halterahmens relativ kompliziert und aufwendig.

Aus der EP-A1-02 75 377 ist weiterhin ein gattungsähnliches Verfahren bekannt, bei dem anstelle eines Kunststoffnetzes ein dehnfähiges engmaschiges Kunststoffgewebe und anstelle eines Kunstharzmörtels, Polyesterharz oder Epoxydharz verwen­ det werden. Auch bei diesem Verfahren ist ein vergleichsweise komplizierter und teurer Führungsrahmen bzw. -Käfig vorgese­ hen. Weiterhin ist es nachteilig, daß ein von außen auf die Harzfüllung aufzubringender Druck erforderlich ist, um eine Dehnung der Gewebehülle zu bewirken, so daß das Gesamtverfah­ ren sehr aufwendig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile bekannter Verfüllverfahren zu vermei­ den und das gattungsbildende Verfahren dahingehend weiterzu­ entwickeln, daß allein unter Verwendung eines Hohlkörpers und eines Kunstharzgemisches und ohne aufwendiges inneren Führungs­ element sowie ohne eine aufwendige Einrichtung zur Druckerzeu­ gung eine zuverlässige Pfropfenwirkung erzielt, ein fester Verbund mit der Hohlraumwandung erreicht und somit ein halt­ barer und dichter Hohlraumverschluß bewirkt wird.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Eine Weiterbildung des Verfahrens ist im Unteranspruch nie­ dergelegt.

Überraschenderweise wurde beim Füllen von Hohlkörpern aus be­ grenzt durchlässigem Material mit härtbaren und schäumbaren Polyurethangemischen gefunden, daß beim drucklosen Einfüllen in Hohlkörper, die z. B. aus begrenzt durchlässigem textilem Material geeigneter Maschenweite hergestellt sind, das Kunst­ harzgemisch zunächst innerhalb des Hohlkörpers verbleibt, je­ doch mit Beginn des Aufschäumens das noch flüssige Kunstharz­ gemisch das Gewebe kontrolliert durchdringt. Bei härtbaren Polyurethanharzgemischen kommt es durch die Reaktion der Po­ lyurethankomponente Isocyanat mit geringen Mengen Wasser zu einer Gasentwicklung. Der Druck dieser Schäumreaktion reicht aus, um einen Durchtritt des flüssigen Harzgemisches durch die Maschen des Gewebes zu ermöglichen, aus dem der Hohlkörper hergestellt ist. Teilpolymerisiertes Harzgemisch tritt durch das Gewebe nach außen, verklebt so das begrenzt durchlässige textile Material mit seiner Umgebung und füllt dabei zugleich kleinere Hohlräume aus, die zwischen Hohlkörper und Hohlraum­ wandung verbleiben. Das austretende Kunstharzgemisch bildet einen Klebeverbund mit der Hohlraumwandung aus und vermag auch Unebenheiten, denen sich das Gewebe selbst nicht anzupassen vermag, auszugleichen, so daß ein dichter und fester Verbund­ körper entsteht.

Gemäß einer Weiterbildung kann das Austreten des Harzschau­ mes aus einem Gewebeschlauch dadurch gesteuert, d.h. verzögert werden, daß das Gewebe mit einer auflösbaren bzw. schmelzba­ ren Schicht temporär versiegelt wird. Beispielsweise eignet sich dafür ein wachsartiger Überzug, der zu schmelzen beginnt, sobald die Reaktionstemperatur einen vorgegebenen Wert erreicht, oder ein Überzug aus einem Material, das durch eine der Harz­ komponenten innerhalb einer vorgegebenen Zeit gelöst wird. Diese Vorgehensweise kann beispielsweise dann angezeigt sein, wenn z. B. bei einer Anwendung unter Wasser aus Auswaschen von Harzbestandteilen verhindert werden soll.

Es wurden Versuche durchgeführt, bei denen Gewebeschläuche mit schäumbarem Polyurethangemisch gefüllt und anschließend verschlossen wurden. Das flüssige Mischharz durchdrang auf­ grund seiner im Vergleich zu Wasser hohen Viskosität (typisch 200 mPa · s) den Gewebeschlauch zunächst nicht. Im Verlaufe des Schäumvorganges stieg jedoch der Druck auf das Schlauchgewebe an, was zu einer Weitung der Maschen führte. Dieser Prozeß wurde durch die Temperaturerhöhung aufgrund der exothermen Reaktion unterstützt, wodurch die Dehnbarkeit des Gewebes ver­ bessert wurde (Senkung des E-Moduls). Dadurch konnte Reakti­ onsmischung in beschränktem Maße durch das Gewebe austreten. Ein ungehindertes Wegfließen wurde jedoch verhindert. Während der Gewebeschlauch nur begrenzt in der Lage war, sich einer komplizierten Hohlraumgeometrie anzupassen, konnte das ausge­ härtete Harzschaumgemisch diese vollständig ausfüllen. Hinzu kam der Klebeverbund zwischen Gewebeschlauch, Harzschaum und Hohlraumwandung.

Neben technischen Gewebeschläuchen können auch elastische Strümpfe als Hohlkörper dienen, die bei entsprechender Zug­ kraft (Schäumdruck) ihre Oberfläche um ein Mehrfaches zu wei­ ten vermögen. Damit lassen sich z. B. Injektionsanker umhül­ len, etwa zum Einsatz in grobem Blockwerk (Lawinenverbauung), wobei sich Strumpf und Harzgemisch in die großen Klüfte ausdeh­ nen können und andererseits ein Klebeverbund mit den Blöcken hergestellt wird.

Weitere mögliche Anwendungen sind:

• - Abdichtung von Spalten und offenen Fugen in Bauwerken
• - Abdichtung von Lecks in Schlitzwänden u. ä.
• - Abdichtung von Tübbingausbau
• - Abdichtung von Bohrlöchern
• - Verkleben von Ankern im aufgelockerten Gebirge
• - Verkleben von Bohrlochpackern
• - Fixieren großer Bauelemente

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einer quergeschnittenen Darstellung einen Rohranker, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingebracht wird, und

Fig. 2 in schematischer Darstellung einen entsprechenden Erd­ anker.

Beispiel 1

Zur Befestigung von Lawinenverbauungen ist im groben Block­ werk ein Rohranker 1, wie ihn Fig. 1 zeigt, erstellt worden. Dazu wurde ein 3,80 m langes Bohrloch mit 36 mm Durchmesser erstellt. Der Rohranker 1, der in dieses Bohrloch eingeführt wurde, war 4 m lang, hatte einen Außendurchmesser von 28 mm und einen Innendurchmesser von 8 mm. An seinem Ende wies er eine Verdickung von 32 mm auf, die von einer Abschlußhülse 2 gebildet wurde. Beginnend 25 cm von der Spitze, wies der Rohranker 1 in Abständen von 50 cm 7 Doppelbohrungen 3 à 4 mm auf. Von der Spitze bis zu einer Höhe von 3,50 m war der Rohr­ anker 1 mit einem elastischen Strumpf 4 von 42 mm Flachbrei­ te überzogen. Dieser Strumpf wurde in Abständen von 50 cm mit einem Bindfaden 5 abgebunden.

Nach Einführen des Rohrankers 1 in das grobe Blockwerk wur­ den über eine hier nicht dargestellte Zweikomponentenpumpe 2 l eines Polyurethanharzes in den Rohranker 1 injiziert. Das Harz wies bei 15°C folgende Daten auf:

Viskosität
1000 mPa·s
Schaumfaktor	2
Startzeit	1,5 min
Reaktionszeit	6 min
Aushärtezeit	30 min

Nach 2 Stunden erfolgte die Ankerzugprüfung, bei Erreichen von 200 kN Zugbelastung wurde der Versuch abgebrochen, ohne daß Verklebung oder Rohranker 1 versagt hätten.

Beispiel 2

Zur Hangsicherung wurde in einem zerklüfteten Gebirge ein 30 m langer Erdanker 10 eingebracht. Der Bohrlochdurch­ messer betrug 113 mm, der Innendurchmesser der Bohrlochver­ rohrung betrug 95 mm. An den Anker mit 65 mm Durchmesser wurde ein Polyethylen-Rohr 11 (Durchmesser (außen) 23 mm, Durchmesser (innen) 13 mm) angebunden, das 5,80 m vor der Ankerspitze endete. In 6,30 m Entfernung von der Ankerspitze wies dieses eine 2 mm Doppelbohrung 12 auf. Erdanker 10 und PE-Rohr 11 waren von der Ankerspitze bis zu einer Höhe von 7 m mit einem Polyamidgewebeschlauch 13 (Bullflex®) von 205 mm Flachbreite überzogen. Der Schlauch 13 war an seinem unteren Ende zugenäht und in 6 und 7 m Entfernung von der Ankerspitze mit Draht 14 angebunden, wobei die zwischen Anker und PE-Rohr vorhandenen Zwickel mit hier nicht abgebildeten Putzlappen verfüllt waren.

Der so präparierte Erdanker 10 wurde in das verrohrte Bohrloch eingeführt und die Verrohrung gezogen. Anschließend wurden über das PE-Rohr 11 mittels einer hier nicht darge­ stellten Zweikomponentenpumpe 42 l Polyurethanharz folgen­ der Spezifikation in den Bullflex®-Schlauch 13 eingefüllt (alle Daten bei 25°C):

Viskosität
170 mPa·s
Schaumfaktor	2
Startzeit	4,5 min
Reaktionszeit	27 min
Aushärtezeit	100 min

Nach 12 h wurde eine Eignungsprüfung für temporäre Anker nach DIN 4125 ohne Beanstandung durchgeführt, ausgehend von einer Gebrauchslast von 650 kN.

Beispiel 3 (ohne Figur)

Durch Bergsenkung hatten sich Dehnungsfugen einer Kaimauer eines Binnenwasserkanals aufgeweitet, so daß die vorhandenen Fugendichtungen zerstört und die ungeschützte Hinterfüllung ausgewaschen worden sind. In der zuvor gesäuberten Fuge wurde ein Fugendichtelement, bestehend aus einem Bullflex®-Schlauch (5 m lang, 0,34 m Flachbreite) mit innenliegendem Ermetorohr (10×1), fixiert. Das untere Ende des Dichtelementes reichte bis zum Grund der Mauer (4 mm Wassertiefe), oben endete es ca. 1 m über dem Wasserspiegel. Beginnend 50 cm vom Hafengrund wies das Ermetorohr in Abständen von 1,25 m drei Doppelboh­ rungen à 3 mm auf. Der Bullflex ®-Schlauch war unten zugenäht und oben mit Schlauchschellen verschlossen.

Mittels einer Zweikomponentenpumpe wurden 24 l Polyurethanharz in den Bullflex®-Schlauch injiziert, das folgende Daten bei 10°C aufwies:

Viskosität
500 mPa·s
Schaumfaktor	2,5
Startzeit	1,7 min
Reaktionszeit	6 min

Im Laufe des Schäumvorganges paßte sich der Bullflex®-Schlauch der Fuge an, und durch den Schaumdruck wurde Polyurethanharz durch die Maschen des Schlauchgewebes gedrückt und verklebte so den Bullflex®-Schlauch mit den Fugenrändern. Nach Beendi­ gung des Schäumvorganges war die Dehnungsfuge geschlossen und funktionstüchtig. Anschließend wurde die Hinterfüllung durch Einschlämmen von Baumaterial aufgefüllt.

Claims (2)

1. Verfahren zum Verfüllen von Hohlräumen mittels verformba­ rer Hohlkörper, wobei der aus einem begrenzt durchlässi­ gem Material bestehende Hohlkörper in den Hohlraum einge­ führt wird, ein härtbares Kunstharzgemisch in den Hohlkör­ per eingefüllt, der Hohlkörper durch Druckeinwirkung auf das Kunstharzgemisch geweitet und das Kunstharzgemisch teil­ weise aus dem Hohlkörper herausgepreßt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Kunstharzgemisch eine schäumbare Po­ lyurethanmischung verwendet wird und die Druckeinwirkung selbsttätig durch die Polyurethanschäumreaktion erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus begrenzt durchlässigem Material temporär mit einer auflösbaren oder schmelzbaren Schicht versiegelt wird.