DE4025212A1 - Verkehrstunnel fuer kaelteregionen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Verkehrstunnel für Kälteregionen mit
einer Frostschutzauskleidung, bestehend aus einer Feuchtigkeits
isolierung und einer Wärmedämmung, insbesondere einer Schaumstoff
schicht.
Als Kälteregionen sind vor allem skandinavische Länder zu bezeichnen.
Dort stellt sich bei Verkehrstunneln das Problem der Eisbildung, weil
die Verkehrstunnel in aller Regel in standfestem Gebirge stehen,
welches keines Ausbaus bedarf. Ohne Ausbau kann das aus dem Gebirge
austretende Wasser im Winter frieren. Zum Teil bilden sich Eiszapfen,
die eine extreme Verkehrsgefahr bilden. Seit langem bestehen Bemühun
gen, derartige Gefahren zu beseitigen. Die dazu bekannten Überlegungen
gehen davon aus, das Wasser mit Hilfe einer Abdichtung an dem Gebirgs
ausbruch entlang zu einer Dränage zu leiten. Zugleich wird mit einer
Wärmedämmung verhindert, daß das abfließende Wasser einer Abkühlung
ausgesetzt ist, die zur Eisbildung führt. Das austretende Gebirgs
wasser hat aufgrund der Erdwärme im Gebirge eine Temperatur, die
deutlich über dem Gefrierpunkt liegt. Je nach Wärmeleitfähigkeit des
für die Wärmedämmschicht ausgewählten Materials ergibt sich eine mehr
oder weniger dicke Wärmedämmschicht.
Als Wärmedämmungen sind bekanntlich Schaumstoffe besonders geeignet.
Dementsprechend sind in der Vergangenheit eine Reihe von Versuchen mit
Schaumstoffen durchgeführt worden. Abgesehen von baulichen Problemen
war mit allen Schaumstoffen eine Brandgefahr und/oder eine Vergif
tungsgefahr im Brandfall verbunden. Das gilt vor allem für Schaum
stoffschichten aus Polyurethan. Polyurethan schien als besonders
geeignet, weil Polyurethan sich in Situ im Verkehrstunnel schäumen
läßt.
Entsprechend den oben dargestellten Gefahren sind gegen die weitere
Verwendung von Schaumstoffen allseits ernsthafte Bedenken geäußert
worden.
Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, für eine Frostsicherung
eine geeignete Wärmedämmung darzustellen. Dabei hält die Erfindung an
Schaumstoff als Dämmaterial fest. Nach der Erfindung wird das dadurch
erreicht, daß für die Innenschale der Frostsicherung Schaumstoff aus
Silikoaluminaten verwendet wird. Derartige Materialien lassen sich
gießen, extrudieren, auch pressen. Der Schaumstoff ist offenzellig
oder geschlossenzellig darstellbar und vorteilhafterweise unbrennbar.
Die chemische Reaktion der Geopolymerbildung ist eine Polykonden
sation, vergleichbar mit der Reaktion bei der Verarbeitung von Phenol
harzen. Es entsteht eine dreidimensionale Vernetzung im alkalischen
Bereich unter Abspaltung von Wasser. Je nach Zusammensetzung des für
die Reaktion erforderlichen Härters entstehen dreidimensionale Netz
werke von Silikoaluminaten, die Zeolith-ähnlich oder Feldspat-ähnlich
und amorph bis teilkristallin sind. Der Schaumstoff hat je nach
Porengröße ein Raumgewicht bis 800 kg/m3.
Durch Variation der Rezeptur ist ein breites Spektrum von Eigen
schaften zu erzielen. Der Einsatz von verstärkenden Stoffen, wie z. B.
Gewebe, Vliese und Kurzfasern, führt zu extremen Festigkeiten.
Die wesentlichen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schaumstoffes
lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- - Temperaturbeständigkeit je nach Rezeptur 1000 bis 1500°C
- - nichtbrennbar
- - beständig gegen Lösungsmittel aller Art, starke Laugen und Schwefelsäure
- - rezepturabhängige hohe Härte, Biegefestigkeit und Druckfestigkeit und hoher Elastizitätsmodul
- - hohe Schwingungsdämpfung
- - gute Wärmeisolation bei geschlossenzelligem Schaum
- - sehr niedriger thermischer Ausdehnungskoeffizient.
Im Gegensatz zu Polymehrbitumen zeigt der erfindungsgemäße Schaumstoff
kaum Kriecheigenschaften sowie eine größere Dimensionsstabilität bei
Temperaturwechsel.
Gegenüber Beton besitzt der erfindungsgemäße Schaumstoff eine höhere
Festigkeit.
Der erfindungsgemäße Schaumstoff hat eine Mindestdicke von 5 cm bei
einem Raumgewicht von mind. 200 g/m3. Es ist von Vorteil, den erfin
dungsgemäßen Schaumstoff mit einem Drahtgewebe zu armieren. Das
Drahtgewebe kann mit Gebirgsankern gehalten werden. Das gilt auch für
eine Anordnung der Feuchtigkeitsisolierung zwischen dem Schaumstoff
und dem Gebirgsausbruch und bei Verwendung von Abdichtungsbahnen als
Feuchtigkeitsisolierung.
Die Abdichtungsbahnen können in verschiedener Weise montiert werden.
Eine Montagemöglichkeit besteht darin, daß die Abdichtungsbahnen gegen
die Anker gedrückt werden, so daß die Anker die Abdichtungsbahnen
durchdringen. Als Halter sind dann Platten vorgesehen, welche
schließend auf dem Anker sitzen bzw. eine dichte Einspannung der
Abdichtungsbahnen zwischen sich ermöglichen.
Besonders vorteilhaft ist eine Konstruktion, bei der zunächst Gebirgs
anker eingebracht werden, die mit einem plattenartigen Kunststoff
halter (z. B. in der Form einer Rondelle) versehen sind. Die Abdich
tungsbahnen werden dann an diesem ersten Halter verschweißt. An
schließend wird an der dem ersten Halter gegenüberliegenden Seite der
Abdichtungsbahn ein Gegenstück, z. B. in der Form einer Gegenrondelle,
verschweißt, welche mit einem Stab versehen ist, so daß der Gebirgs
anker bis zum Drahtgewebe verlängert wird.
Die Abdichtungsbahnen werden im einen wie im anderen Fall überlappend
verlegt, so daß die Abdichtungsbahnen im Überlappungsbereich miteinan
der verschweißt werden können.
Im übrigen ist es von Vorteil, zwischen dem erfindungsgemäßen Schaum
stoff, der aufgrund seines hohen Raumgewichtes und seiner besonderen
Struktur relativ hart ist, und der Feuchtigkeitsisolierung einen
Weichschaum, z. B. in Form eines Polyäthylenschaumes einzubringen. Der
Weichschaum hat ein Raumgewicht von 10 bis 40 kg/m3 und wird mit einer
Dicke von 1 bis 4 cm ausgebildet.
Wahlweise sichert eine Trennlage aus Mineralpapier zwischen dem
Polyäthylenschaum und dem erfindungsgemäßen Schaum den Polyäthylen
schaum vor den Belastungen aus der Schaumbildung des erfindungsgemäßen
Schaumes.
Die Innenseite der erfindungsgemäßen Schaumstoffschale kann im übrigen
mit einer Dichtschlämme oder mit Spritzbeton versiegelt werden.
Besonders geeignet ist ein Spritzbeton mit Stahlfasern.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darge
stellt.
Mit 1 ist das standfeste Gebirge bezeichnet, in dem ein Verkehrstunnel
eingebracht worden ist. Im Gebirge 1 sind in regelmäßigen Abständen
Gebirgsanker 2 gesetzt. Die Gebirgsanker 2 bestehen wahlweise aus
Gewindestangen, die im Gebirge z. B. mit Kunststoffharz gehalten sind.
Die Gebirgsanker besitzen tunnelseitig Rondellen 3. Die Rondellen 3
sind aufgeschraubt. Wahlweise sind die Rondellen 3 auch zwischen
Schraubenmuttern gehalten. In jedem Fall liegen die Köpfe der Anker 2
in den Rondellen 3 soweit zurück, daß eine Verletzung einer aus
Abdichtungsbahnen bestehenden Feuchtigkeitsisolierung 4 ausgeschlossen
ist. Die Rondellen 3 werden mit den Abdichtungsbahnen verschweißt. An
der den Rondellen 3 gegenüberliegenden Seite der Abdichtungsbahnen
werden Gegenrondellen 5 verschweißt. Die Gegenrondellen 5 tragen
Verlängerungsstangen 10, so daß daran ein Drahtgewebe 7 befestigt
werden kann.
Die Verbindung der Verlängerungsstangen 10 mit den Gegenrondellen wird
in gleicher Weise wie zwischen den Rondellen 3 und den Ankern 2
dargestellt. Die Verbindung zwischen den Verlängerungsstangen 10 und
dem Drahtgewebe 7 kann gleichfalls in Form einer Verschraubung
zwischen Muttern und Distanzblechen oder in ähnlicher Weise erfolgen.
Im Ausführungsbeispiel wird das Drahtgewebe von einer 20 cm dicken
Schaumstoffschale aus Silikoaluminaten, die unter der Bezeichnung
Trolit bekannt sind, mittig eingeschlossen. Das Drahtgewebe besteht
aus 0,5 mm dickem Draht mit einer Maschenweite von 30 mm.
Die Schaumstoffschicht 8 hat ein Raumgewicht von 350 kg/m3.
Zwischen der Schaumstoffschicht 8 und der Abdichtung 4 ist eine
Schicht 6 aus Polyäthylenschaum vorgesehen. Die Schicht 6 hat eine
Dicke von 25 mm bei einem Raumgewicht von 20 kg/m3.
Im übrigen ist die Schaumstoffschicht 8 mit einer Dichtschlämme g
versehen.
Zwischen der Polyäthylenschaumschicht 6 und der Schaumstoffinnen
schale 8 ist eine Trennlage 11 aus Mineralpapier vorgesehen.
Claims (7)
1. Verkehrstunnel für Kälteregionen mit einer Frostschutzauskleidung,
bestehend aus einer Abdichtung und einer Wärmedämmung, insbesondere
einer Schaumstoffschicht, gekennzeichnet durch eine Schaumstoff
innenschale (8) aus Silikoaluminaten.
2. Verkehrstunnel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schaumstoffinnenschale eine Mindestdicke von 5 cm bei einem
Mindestraumgewicht von 200 kg/m3 besitzt.
3. Verkehrstunnel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine
Armierung aus Drahtgewebe (7) für die Schaumstoffinnenschale (8).
4. Verkehrstunnel nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Armierungs
anker (2).
5. Verkehrstunnel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch eine Abdichtung (4) aus Abdichtungsbahnen, die
ohne Verletzung zwischen Haltern (3) und Gegenstücken (5) eingebaut
wird.
6. Verkehrstunnel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch eine Polyäthylenschaumschicht (6) mit einem
Raumgewicht von 10 bis 40 kg/m3 und einer Dicke von einem bis 4 cm
zwischen der Abdichtung (4) und der Schaumstoffinnenschale (8).
7. Verkehrstunnel nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Trennlage
zwischen der Polyäthylenschaumschicht und der Schaumstoffinnen
schale.
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