DE3913379A1

DE3913379A1 - Verfahren und anordnung zur nichtmechanischen zerstoerung von beton/stahlbeton und gesteinen

Info

Publication number: DE3913379A1
Application number: DE19893913379
Authority: DE
Inventors: Hanjoerg Dr Ing Jahnke; Bernd Dipl Ing Kuettner
Original assignee: Bauakademie der DDR
Current assignee: Bauakademie der DDR
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1989-11-30
Also published as: JPH0220792A; DD283032A7

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist im Bauwesen zur nichtmechanischen Zerstö rung von Beton/Stahlbeton und Gesteinen, insbesondere zur Materialrückgewinnung aus Beton/Stahlbeton anwendbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannt sind mechanische Brech- und Walzanlagen zur Zer kleinerung von Betonkonstruktionen und Betonkonstruktions elementen.

Der Nachteil mechanischer Brech- und Walzanlagen besteht darin, daß derartige Anlagen selbst materialintensiv sind und einen hohen Energieaufwand benötigen, um den Beton zu brechen und restlos vom Stahl zu lösen. Weiterhin ist für Brech- und Walzanlagen eine geometrische Begrenzung gegeben, das heißt, in Abhängigkeit von der Öffnungsweite des Brechers ist die Teilgröße auf relativ kleinformatige Teile be schränkt.

Bei Wandelementen ist eine Vor-Zerkleinerung notwendig, die sehr aufwendig ist.

In Weiterentwicklung der bekannten Lösungen wird eine voll ständig vom Wasser umgebene Betonkonstruktion durch eine Druckspannungswelle zerstört, so daß der den Stahl umge bene Beton in Brocken zerfällt und der Stahl frei liegt.

Die Druckspannungswelle wird durch im Wasser erzeugte elektrodynamische Impulse ausgelöst.

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß zur Er zeugung des elektrodynamischen Impulses bzw. der Druckwelle eine hohe elektrische Leistung benötigt wird, die durch einen großen gerätetechnischen und elektrotechnischen Auf wand bereitgestellt bzw. erzeugt wird und die Brocken des zerfallenden Betons von sehr unterschiedlicher Größe sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Beton/Stahlbeton und Gesteine mit geringerem Aufwand an Energie und Material zu zerklei nern sowie von Beton umgebenen Stahl freizulegen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch einen er zeugten Ausbreitungsmechanismus einer Druckspannungswelle Beton/Stahlbeton und Gesteine zu zerstören und von Beton umgebenen Stahl freizulegen.

Erfindungsgemäß wird das mit einem Verfahren zur Zerstörung von Beton/Stahlbeton und Gesteinen, mit einer in einem Me dium hoher Massendichte und Schallausbreitungsgeschwin digkeit erzeugten Druckspannungswelle, dadurch erreicht, daß die Druckspannungswelle durch den zu zerstörenden Beton/ Stahlbeton bzw. durch das zu zerstörende Gestein an einer Grenze eines Mediums geringerer Massendichte und Schallaus breitungsgeschwindigkeit reflektiert wird und als Zugspan nungswelle zurückläuft.

Die Druckspannungswelle wird durch eine im Medium hoher Massendichte und Schallausbreitungsgeschwindigkeit unter halb des zu zerstörenden Betons/Stahlbetons bzw. des Ge seins befindlichen Quelle, z. B. durch eine dosierte Sprengstoffladung erzeugt.

Bei der Anwendung von mehr als einer Quelle zur Erzeugung einer und/oder mehrerer Druckspannungswellen werden diese räumlich im Medium hoher Massendichte und Schallausbreitungs geschwindigkeit unterhalb des zu zerstörenden Betons/Stahl betons bzw. des Gesteins (Objekte) verteilt und anschließend gleichzeitig oder nacheinander ausgelöst, so daß die Front der die Objekte treffenden Druckspannungswelle bzw. Druck spannungswellen bezüglich ihrer Dauer und Stärke entsprechend den Abmessungen der zu zerstörenden Objekte und deren Schall eigenschaften gezielt gesteuert wird bzw. werden. Durch die Reflexion der Druckspannungswelle an der Grenze des Mediums geringerer Massendichte und Schallausbreitungsgeschwindig keit werden mit geringerem Energieaufwand die Objekte durch die Druckspannungswelle und die Zugspannungswelle zerstört, wobei ein Teil der auftreffenden Druckspannungswelle auf die Objekte bereits reflektiert und gebrochen wird.

Durch die zerstörende Druck-/Zugspannungswelle zerfallen der Beton/Stahlbeton bzw. die Gesteine gezielt steuerbar in be stimmbare maximale Betonbrocken bzw. Gesteinsbrocken. Nach der Zerstörung von Beton/Stahlbeton liegt der von Beton um gebene Stahl frei. Durch den Einsatz einer Druckspannungs welle erzeugenden Quelle bzw. Druckspannungswelle erzeugenden Quellen, z. B. Sprengstoff, wird der gerätetechnische und energetische Aufwand zur Erzeugung der Druckspannungswellen energie erheblich reduziert.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Zerstörung von Beton/ Stahlbeton und Gesteinen ist dadurch gekennzeichnet, daß der zu zerstörende Beton/Stahlbeton bzw. das zu zerstörende Gestein zwischen dem Medium hoher Massendichte und Schall ausbreitungsgeschwindigkeit und einem Medium geringerer Mas sendichte und Schallausbreitungsgeschwindigkeit im Bereich einer aus dem Medium hoher Massendichte und Schallausbrei tungsgeschwindigkeit kommenden Druckspannungswelle und einer aus dem Grenzbereich zwischen dem Medium geringer Massen dichte und Schallausbreitungsgeschwindigkeit und der Ober fläche des Betons/Stahlbetons bzw. des Gesteins zurücklau fenden Zugspannungswelle angeordnet ist.

Der zu zerstörende Beton/Stahlbeton bzw. das zu zerstörende Gestein (Objekte) werden durch eine Halterung, vorzugsweise durch ein Tragegerüst über Ketten oder Draht zwischen den beiden Medien gehalten und fixiert.

Durch die räumliche Anordnung von mehr als einer Quelle zur Erzeugung einer bzw. mehrerer Druckwellen im Medium hoher Massendichte und Schallausbreitungsgeschwindigkeit, werden diese nacheinander oder gleichzeitig zur Zerstörung der Ob jekte ausgelöst. Dadurch ist es möglich, daß die Druckspan nungswelle bzw. -wellen bezüglich ihrer Dauer und Stärke ent sprechend den Abmessungen der zu zertrümmernden Objekte und deren Schalleigenschaften gezielt gesteuert werden.

Durch die Anordnung der zu zerstörenden Objekte zwischen den beiden Medien wird im Grenzbereich zwischen dem Medium ge ringer Massendichte und Schallausbreitungsgeschwindigkeit und dem zu zerstörenden Objekt, die das zu zerstörende Objekt durchlaufende Druckspannungswelle reflektiert und läuft als Zugspannungswelle zurück. Ein Teil der auf das zu zerstö rende Objekt auftreffenden Druckwelle wird bereits im Objekt reflektiert und gebrochen. Durch das Medium geringer Massen dichte und Schallausbreitungsgeschwindigkeit, z. B. Luft, wird die Druckspannungswelle reflektiert. Durch die Druck- und Zugspannungswelle wird das Objekt bzw. die Objekte in bestimmbare, maximale Beton- bzw. Gesteinsbrocken zerstört, wobei der von Beton umgebene Stahl freigelegt wird. Durch die Anordnung des zu zerstörenden Objektes bzw. der zu zer störenden Objekte im Bereich des Ausbreitungsmechanismus der Druckspannungswelle werden die zu zerstörenden Objekte mit geringerem Energieaufwand zerstört.

Im Medium hoher Massendichte und Schallausbreitungsgeschwin digkeit, z. B. Flüssigkeit, läuft die Druckspannungswelle durch die sehr guten Übertragungseigenschaften der Flüssig keit mit Schallgeschwindigkeit gegen das zu zerstörende Ob jekt. Weiterhin wird durch das Medium hoher Massendichte und Schallausbreitungsgeschwindigkeit der bei der Zerstörung ent stehende Staub gebunden und der Wirkungsraum begrenzt.

Durch den Einsatz von Quellen, die z. B. aus Sprengstoff zur Auslösung einer bzw. mehrerer Druckspannungswellen bestehen, wird der gerätetechnische und energetische Auf wand zur Erzeugung und Bereitstellung der Energie für eine bzw. mehrere Druckwellen wesentlich reduziert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Es zeigt die Figur: Einen Querschnitt einer Zerstörungs anlage für Beton-/Stahlbetonelemente

Ein Behälter 4 befindet sich im Erdreich. Er ist mit Wasser 3 gefüllt.

Die zu zerstörenden Beton-/Stahlbetonelemente 1 werden an einem Tragegerüst 5 durch Ketten, Draht, Seile 6 o. ä. derartig aufgehängt, daß sie in das Wasser eintauchen und eine Begrenzungsfläche zwischen dem akustisch dünneren Medium Luft 9 und einer Oberfläche des Beton-/Stahlbeton elementes 1 liegt.

Unterhalb der Beton-/Stalbetonelemente 1 befindet sich die Quelle 2 für die Druckspannungswelle. Die Quelle 2 ist ein Sprengstoff.

Der Siebboden 7 hat die Aufgabe, grobkörnige Bruchstücke und Bewehrungsstahl zurückzuhalten.

Die Einhausung 8 hat eine Schutzfunktion und läßt das aus tretende Wasser (Fontäne) zurücklaufen. Nach dem Einbringen der Beton-Stahlbetonelemente kann die Quelle 2 gezündet werden. Durch die entsprechende Energiedichten, der Größe der Beton-/Stahlbetonelemente 1 angepaßt, entsteht bzw. entstehen eine Druckspannungswelle/mehrere aufeinander folgende Druckspannungswellen.

Diese treffen auf die Beton-/Stahlbetonelemente 1 auf und werden zum Teil reflektiert und gebrochen. Im Beton-/Stahl betonelement 1 läuft die Druckspannungswelle bis zur Re flexion an der Grenze zwischen dem akustisch dünneren Medium Luft 9 und den Beton-/Stahlbetonelementen 1 und von dort als Zugspannungswelle zurück.

Durch die Druckspannungswelle und die Zugspannungswelle werden die Beton-/Stahlbetonelemente in bestimmbare maxi male Betonbrocken zerstört, so daß der von Beton umgebene Stahl frei liegt.

Auflistung der verwendeten Bezugszeichen

1 Beton-/Stahlbetonelement
2 Quelle der Druckspannungswellen
3 Wasser
4 Behälter für die Aufnahme des Wassers
5 Tragegerüst
6 Kette
7 Siebboden
8 Einhausung
9 Luft

Claims

1. Verfahren zur Zerstörung von Beton/Stahlbeton und Ge steinen mit einer in einem Medium hoher Massendichte und Schallausbreitungsgeschwindigkeit erzeugten Druck spannungswelle, gekennzeichnet dadurch, daß die Druck spannungswelle durch den zu zerstörenden Beton/Stahl beton bzw. durch das zu zerstörende Gestein an einer Grenze eines Mediums geringerer Massendichte und Schall ausbreitungsgeschwindigkeit reflektiert wird und als Zug spannungswelle zurückläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Druckspannungswelle in einer an sich bekannten Weise durch eine Quelle erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Druckspannungswelle in einer an sich bekannten Weise durch mehr als eine Quelle erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Dauer und die Stärke der Druckspannungswelle durch die Quellen gezielt gesteuert werden.

5. Anordnung zur Zerstörung von Beton/Stahlbeton und Ge steinen mit einer in einem Medium hoher Massendichte und Schallausbreitungsgeschwindigkeit vorhandenen Druck spannungswellen-Quelle, gekennzeichnet dadurch, daß der zu zerstörende Beton/Stahlbeton (1) bzw. das zu zerstö rende Gestein zwischen dem Medium hoher Massendichte und Schallausbreitungsgeschwindigkeit (3) und einem Medium geringerer Massendichte und Schallausbreitungsgeschwin digkeit (9) im Bereich einer aus dem Medium hoher Massen dichte und Schallausbreitungsgeschwindigkeit (3) kommen den Druckspannungswelle und einer aus dem Grenzbereich zwischen dem Medium geringer Massendichte und Schall ausbreitungsgeschwindigkeit (9) und der Oberfläche des Betons/Stahlbetons (1) bzw. des Gesteins zurücklaufenden Zugspannungswelle angeordnet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß mehr als eine Druckspannungswellen-Quelle (2) im Medium hoher Massendichte und Schallausbreitungsgeschwindig keit (3) unterhalb des zu zerstörenden Betons/Stahl betons (1) bzw. des Gesteins angeordnet wird.

7. Anordnung nach Anspruch 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Druckspannungswellen-Quelle (2) räumlich im Me dium hoher Massendichte und Schallausbreitungsgeschwin digkeit (3) angeordnet wird.

8. Anordnung nach Anspruch 5, 6 und 7, gekennzeichnet da durch, daß die Druckspannungswellen-Quelle (2) und die Druckspannungswellen-Quellen (2) ein zündbarer Spreng stoff ist bzw. zündbare Sprengstoffe sind.