DE4333782C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Anbringung einer Zusatzbewehrung an einem armierten Betonbauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbringung einer Zusatzbewehrung an einem armierten Betonbau­ teil eines zu sanierenden Bauwerkes, bei dem die An­ bringung bei fortdauerndem Gebrauch des Bauwerkes erfolgt, bei dem zunächst das Betonbauteil mit einem Hochdruckwasserstrahl abtragend bearbeitet wird, bei dem die Zusatzbewehrung Armierungsstahl mit rauher Oberfläche ist und am Betonbauteil mit Abstand von diesem festgelegt wird und bei dem die Zusatzbeweh­ rung in Betonmasse eingebettet und mit dem Betonbau­ teil in Verbindung gebracht wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur An­ bringung einer Zusatzbewehrung an einem armierten Betonbauteil eines zu sanierenden Bauwerkes, welche ein das Betonbauteil bearbeitendes Gerät umfaßt, das eine mit einem Hochdruckwassererzeuger verbundene kreisende Spritzdüse zur Abgabe eines gegen das Be­ tonbauteil gerichteten Hochdruckwasserstrahls auf­ weist.

Es gibt Fälle, in denen ein armiertes Betonbauteil Be­ lastungen ausgesetzt werden soll, die höher sind, als ursprünglich geplant ist, oder in denen das armierte Be­ tonbauteil aufgrund einer falschen Berechnung zu schwach dimensioniert ist, und in denen die Festigkeit des armierten Betonbauteils nachträglich gesteigert werden soll. Auch eine Koppelfuge zwischen zwei Be­ tonbauteilen ist häufig eine Schwachstelle, die nachträg­ lich verfestigt werden soll.

Bei einem bekannten (DIN 18551) Verfahren der ein­ gangs genannten Art sind die Armierungsstahl-Zusatz­ bewehrung und die zusätzliche Betonmasse an der Oberfläche des Betonbauteils vorgesehen. Die Oberflä­ che wird mit dem Hochdruckwasserstrahl aufgerauht, wozu von Hand ein Gerät benutzt wird, das die kreisen­ de Spritzdüse zur Abgabe des gegen das Betonbauteil gerichteten Hochdruckwasserstrahls aufweist. Die auf diese Weise erreichbare Verbesserung der Tragfestig­ keit des Betonbauteils ist relativ gering, weil die Zusatz­ bewehrung an der Oberfläche des Betonbauteils vorge­ sehen ist und weil die Verbindung der zusätzlichen Be­ tonmasse mit der aufgerauhten Oberfläche des Beton­ bauteils eine Schwachstelle ist.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfah­ ren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die durch die Zusatzbewehrung erreichbare Erhöhung der Tragfestigkeit des Betonbauteils vergrößert ist. Das er­ findungsgemäße Verfahren löst diese Aufgabe durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1.

Es ist die Zusatzbewehrung in das Innere des Beton­ bauteils hineingebracht und die mit der zusätzlichen Be­ tonmasse verbundene Fläche des Betonbauteils vergrö­ ßert, wodurch die erreichte Erhöhung der Tragfestigkeit mit relativ einfachen Maßnahmen erheblich vergrößert ist. Durch die Erzeugung der Nut mittels des Hoch­ druckwasserstrahls wird eine Verletzung bzw. Beschä­ digung der Armierung vermieden, von der unvermeid­ lich ein Stück im Bereich der herzustellenden Nut liegt, so daß ein Armierungsbereich in der Nut freiliegt.

Durch das Einbetten der Zusatzbewehrung mittels der Betonmasse wird eine dem Betonbauteil materialmäßig angepaßte Bindemittelmasse vorgesehen, ist die Beweh­ rung rundum und über die Länge in der Betonmasse eingebettet, kann sich die Bewehrung in einem Stück entlang dem Betonbauteil er strecken und hat die zusätz­ liche Betonmasse Verbindung mit dem Nutgrund und den beiden Nutwänden. Das kräftemäßige Zusammen­ wirken zwischen dem Betonbauteil und der Bewehrung ist über die zu verfestigende Länge des Betonbauteils hin gleichmäßig und vergrößert. Der eingelegte Armie­ rungsstahl kann weitgehend beliebig lang gestaltet sein.

Das Bauwerk und das Betonbauteil bleiben während der Anbringung der Zusatzbewehrung funktionsfähig, d. h. in Gebrauch. Die Zusatzbewehrung ist durch das Einbetten ohne weiter es auch gegen Brand und Korro­ sion geschützt. Das Auffüllen der Nut erfolgt mit an sich bekannten Techniken, indem von unten oder von der Seite her Betonmasse gespritzt wird. Die Nut wird nicht mecha­ nisch, z. B. mittels eines Meißels erzeugt, der die Armie­ rung verletzen könnte. Die Armierung des Betonbau­ teils ist z. B. auch eine Vorspannarmierung, welche Spannglieder und Seile umfaßt. Die Nut ist relativ schmal und nur zur Aufnahme eines einzigen Beweh­ rungsstabs oder von nur zwei Bewehrungsstäben im Querschnitt geeignet. Die Nut erstreckt sich bis in eine Tiefe des Betonbauteils, in der die Armierung verläuft, ohne jedoch mehr als nur kleine Bereiche der Armie­ rung freizulegen. Das Einbetten der Zusatzbewehrung kann praktisch fehlstellenfrei erfolgen. Verbundsteifig­ keit und Biegetragfähigkeit des erfindungsgemäß er­ gänzten Betonbauteiles entsprechen denen eines mono­ lithisch hergestellten Betonbauteiles. Es wird eine Zug­ zone des Betonbauteils mit der Zusatzbewehrung verse­ hen und dadurch die Tragfähigkeit des Betonbauteils verbessert. Die Oberfläche des Armierungsstahls der Zusatzbewehrung ist in üblicher Weise gerippt.

In der Regel weist die Armierung des Betonbauteils zwei benachbarte Längsarmierungsglieder auf. In die­ sem Fall ist es besonders zweckmäßig und vorteilhaft, wenn die Nut so erzeugt wird, daß sie zwischen den zwei benachbarten Längsarmierungsgliedern verläuft und im wesentlichen über die Länge Abstand von diesen aufweist. Die Einbettung der Längsarmierungsglieder ist also im wesentlichen nicht beschädigt bzw. aufgebro­ chen. Längsarmierungsglieder werden aufgrund der Nuterzeugung bereichsweise freigelegt, wenn die Posi­ tion des Längsarmierungsgliedes nicht ordnungsgemäß ist d. h. wenn das Längsarmierungsglied nicht ausrei­ chend parallel zur Nut verläuft.

In der Regel weist die Armierung des Betonbauteils querverlaufende Armierungsbügel auf. In diesem Fall ist es besonders zweckmäßig und vorteilhaft, wenn die Nut so erzeugt wird, daß sie und die Armierungsbügel einan­ der queren.

In diesem Fall ist es besonders zweckmäßig und vor­ teilhaft, wenn die Nut so erzeugt wird, daß der Nut­ grund tiefer liegt als die freigelegten Bereiche der Ar­ mierungsbügel, und wenn die Zusatzbewehrung zwi­ schen den Nutgrund und die Armierungsbügel gescho­ ben wird. Durch diese Gestaltung wird die Festigkeit bzw. Tragfähigkeit des Betonbauteils weiter gesteigert.

Die Zusatzbewehrung darf sich beim Einbringen der einbettenden Betonmasse in die Nut nicht bewegen, da eine solche Bewegung die angestrebte Verfestigung un­ terbindet. Der zusätzliche Armierungsstahl wird daher mittels Bindedraht festgelegt, z. B. an den freigelegten Querbügel-Bereichen. Es ist auch möglich, in der Nut Schnellzementböcke zu bilden und in diesen Bindedräh­ te festzulegen. Dies ist eine einfache Maßnahme, um die Zusatzbewehrung mit Abstand vom Nutgrund und ge­ gen Bewegung beim Einbringen der Betonmasse gesi­ chert festzulegen, wenn in der Nut keine Armierungsbü­ gel vorhanden sind.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn vor der Erzeugung der Nut die Lage von der geplanten Nut benachbarten Längsarmierungsgliedern festgestellt und am Betonbauteil vermerkt wird. Diese Lokalisie­ rung und Markierung der Position der Längsarmie­ rungsglieder erhöht die Sicherheit, daß bei der Erzeu­ gung der Nut diese mit ausreichendem Abstand von den Längsarmierungsgliedern entsteht und deren Umman­ telung bzw. Einbettung im wesentlichen unbeschädigt bleibt. Die Lokalisierung erfolgt z. B. mittels eines ma­ gnetischen Tastgerätes und/oder mittels eines Wasser­ strahlschneiders, der einen querverlaufenden schmalen Schlitz erzeugt.

Der Querschnitt der Nut ist z. B. rechteckig. Beson­ ders zweckmäßig und vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Nut so erzeugt wird, daß sie einen Trapezquerschnitt mit der schmaleren Seite am Nutgrund aufweist. Dies erleichtert das Einbringen der einbettenden Betonmas­ se.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Betonbau­ teil angewendet wird, das der Tragaufbau einer Brücke ist. Es wird also der Brückenüberbau und nicht der Pfei­ ler der Brücke verfestigt. Bei einem solchen Tragaufbau einer Brücke ist die Armierung in der Regel von Längs­ armierungsgliedern und querverlaufenden Armierungs­ bügeln gebildet.

Eine Nut in einem Betonbauteil läßt sich grundsätz­ lich mittels eines Meißels erzeugen. Für die Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein das Be­ tonbauteil bearbeitendes Gerät vorgesehen, das einen Hochdruckwassererzeuger und eine daran angeschlos­ sene kreisende Spritzdüse aufweist, die den Hochdruck­ wasserstrahl abgibt. Es ist denkbar, diese Spritzdüse von Hand zu halten und entlang dem Betonbauteil zu bewe­ gen. Wie Versuche zeigen, läßt sich auf diese Weise keine Nut erzeugen, die in der Längsausrichtung und im Querschnitt befriedigend genau gestaltet ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Gerät zur Bearbeitung des Betonbauteils dazu geeignet ist, eine Nut in dem Betonbauteil mittels des Hochdruckwasserstrahls mit verbesserter Längsaus­ richtung und Querschnittkonstanz auf vereinfachte Weise zu erzeugen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüse an einem Wagen angebracht ist, der mit­ tels eines Antriebs entlang der Führung verfahrbar ist, die mittels einer Halteeinrichtung an dem Betonbauteil gehalten ist, wobei der Antrieb bezüglich der Fahrge­ schwindigkeit steuerbar ist.

Durch diese Gerätegestaltung wird eine linientreu und querschnittskonstant verlaufende Nut bzw. ein sol­ cher breiter Schlitz erzeugt. Man kann eine genaue Nu­ tengeometrie einhalten. Die Festlegung der Führung am Betonbauteil erfolgt z. B. indem ein Baggerarm die Füh­ rung gegen das Betonbauteil drückt, oder in der Regel, indem die Führung am Betonbauteil selbst befestigt ist. Die Führung ist in der Regel schienenartig und in der Regel auf nur einer Seite der zur erzeugenden Nut vor­ gesehen.

Der Spritzwasserstrahl bewegt sich z. B. geradlinig vorwärts. Dabei gibt die Spritzdüse den Hochdruckwas­ serstrahl kreisend ab. Dies ermöglicht die materialab­ tragende Wirkung des Hochdruckwasserstrahls über die Nutbreite und erleichtert die Erzeugung in sich ge­ rader, ausbrechungsfreier Nutwände.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es dabei, wenn neben der Führung zwei Abdeckungsstücke der Spritzdüse zugeordnet vorgesehen sind, die einen Ab­ stand voneinander aufweisen, der gleich der Weite der Nutöffnung ist und kleiner als der Durchmesser des strahlüberstrichenen Kreises ist. Die Abdeckungen in Verbindung mit dem kreisenden Druckwasserstrahl vereinfachen und verbessern die Erzeugung einer aus­ brechungsfreien Nut. Die vom Strahlende durchlaufen­ de Wendelkreisbahn wird also an beiden Seitenstreifen gegenüber dem Betonbauteil abgedeckt, wodurch die erzeugte Nuttiefe über die Breite der Nut vergleichmä­ ßigt wird.

Der Hochdruckwasserstrahl wird z. B. mit einem Druck von 1000 bar und einer Wassermenge von 240 Ltr./min abgegeben. Die Nuttiefe ist davon abhän­ gig, wie lange der Strahl an einer Stelle arbeitet, d. h. wie groß die Fahrgeschwindigkeit des Wagens ist. Deshalb ist die Steuerbarkeit des Fahrantriebs wichtig. Der krei­ sende und auch schräg verlaufende Hochdruckwasser­ strahl arbeitet auch hinter bzw. unter Armierungsbü­ geln der Armierung und wird in Kreisgeschwindigkeit, Druck und Wassermenge bei einem Nuterzeugungsvor­ gang konstant gehalten.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungs­ form der Erfindung dargestellt und zeigt

Fig. 1 eine Unteransicht einer Zusatzbewehrung an einem armierten Betonbauteil eines zu sanierenden Bauwerkes,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur An­ bringung einer Zusatzbewehrung an einem armierten Betonbauteil eines zu sanierenden Bauwerkes und

Fig. 5 eine Unteransicht der Vorrichtung gemäß Fig. 4.

Gemäß Zeichnung weist eine nicht näher gezeigte Brücke ein Betonbauteil 1 auf, das an der Unterseite zu verstärken ist und in dem an der Unterseite eine Armie­ rung 2 vorgesehen ist die aus Längsarmierungsgliedern 3 und Armierungsbügeln 4 besteht, die einander kreu­ zen und mit nicht gezeigten Bindedrähten miteinander verbunden sind. Zwischen zwei benachbarten, zueinan­ der parallel verlaufenden und einen Abstand voneinan­ der aufweisenden Längsarmierungsgliedern 3 ist an der Unterseite des Betonbauteils 1 eine Nut 5 erzeugt, de­ ren Nutgrund 6 tiefer im Betonbauteil liegt als die Ar­ mierung 2 und deren Nutwände 7 jeweils einen deutli­ chen Abstand 8 von dem benachbarten Längsarmie­ rungsglied 3 aufweisen.

Die Armierungsbügel 4 queren die Nut 5 frei und weisen in der Nut sogenannte freigelegte Bereiche 9 auf. In der Nut 5 ist ein einziger Zusatzbewehrungsstab 10 vorgesehen, welcher hinter die freigelegten Bereiche 9 der Armierungsbügel 4 geschoben ist und an diesen durch je einen Bindedraht 11 festgelegt ist. Die Nut 5 ist mit Betonmasse 12 gefüllt, die ausgehärtet ist, die Zu­ satzbewehrung 10 ringsum umschließt und mit dem Nutgrund 6 sowie den beiden Nutwänden 7 haltend verbunden ist.

Die zur Anbringung dieser Zusatzbewehrung ver­ wendete Vorrichtung umfaßt verschiedene nicht ge­ zeigte Aggregate und ein Gerät 13 zur Erzeugung der Nut. Zu dem Gerät 13 gehört eine gerade schienenarti­ ge Führung 14, die an die Unterseite des Betonbauteils 1 angelegt ist, und an diesem unmittelbar durch Dübel 15 befestigt ist. Die Führung 14 weist an beiden Längssei­ ten gezahnte Laufspuren auf, in welche gezahnte Lauf­ rollen 16 greifen, durch welche das übrige Gerät 13 abgehängt ist. Die Laufrollen 16 sind Teil eines Wagens 17, der ein nicht gezeigtes Getriebe aufnimmt, über das die Laufrollen mittels eines Antriebs 18 antreibbar sind. Der Antrieb 18 ist vom Wagen 17 getragen, wird über ein Schleppkabel 19 mit Strom versorgt und ist zwecks Steuerung der Antriebsgeschwindigkeit mit einer Steuereinrichtung 20 versehen, die über ein Schleppka­ bel 21 betätigbar ist.

An dem Wagen 17 ist ein Gestell vorgesehen, das seitlich wegragt und einen Drehantrieb 23 trägt, an dem ein Düsenkopf 24 vorgesehen ist, der mit einer exzen­ trisch angeordneten Spritzdüse 25 versehen ist, die auf­ grund der Rotation des Düsenkopfes 24 eine kreisende Bewegung macht. Der Düsenkopf 24 ist mit seiner Mit­ telängsachse schräg geneigt zur zu erzeugenden Nut 5 angeordnet, so daß ein die Spritzdüse 25 verlassender, nicht gezeigter Hochdruckwasserstrahl ebenfalls schräg geneigt ist. Der Drehantrieb 23 wird über ein Schlepp­ kabel 26 mit Strom versorgt und dem Düsenkopf 24 wird über einen Schleppschlauch 27 Hochdruckwasser zugeführt, das von einem nicht gezeigten Hochdruck­ wassererzeuger herkommt. Der Wagen 20 trägt auch einen Rahmen 28, der zwei seitliche Abdeckungsstücke 29 bildet, die einen Abstand voneinander haben, der gleich der Breite der zu erzeugenden Nut 5 ist und sich unmittelbar unter der zu erzeugenden Nut befindet. Der Rahmen 28 ist zwischen dem Betonbauteil 1 und der Spritzdüse 24 angeordnet und die Abdeckungsstücke 29 bewegen sich mit der Spritzdüse mit.

Claims (9)

1. Verfahren zur Anbringung einer Zusatzbewehrung an einem armierten Betonbauteil eines zu sanierenden Bauwerkes,
bei dem die Anbringung bei fortdauerndem Gebrauch des Bauwerkes erfolgt,
bei dem zunächst das Betonbauteil mit einem Hochdruckwasserstrahl abtragend bear­ beitet wird,
bei dem die Zusatzbewehrung Armierungsstahl mit rauher Oberfläche ist und am Betonbauteil mit Abstand von diesem festgelegt wird und
bei dem die Zusatzbewehrung in Betonmasse eingebettet und mit dem Betonbauteil in Verbindung gebracht wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem armierten Betonbauteil eine einen Nutgrund und zwei Nutwände aufwei­ sende Nut zur Aufnahme der Zusatzbewehrung mittels des Hochdruckwasserstrahls unter Freilegung eines Armierungsbereichs erzeugt wird,
daß in die Nut die Zusatzbewehrung und die einbettende Betonmasse eingebracht werden, wobei die Betonmasse mit dem Nutgrund und den Nutwänden in Verbindung gebracht wird, und
daß die Armierungsstahl-Zusatzbewehrung mit Abstand vom Nutgrund mittels Binde­ draht festgelegt wird und die Betonmasse von unten her oder von der Seite her in die Nut gespritzt wird,
wobei die Anbringung der Zusatzbewehrung bei fortdauerndem Gebrauch des Beton­ bauteils erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, für ein Betonbauteil, bei dem die Armierung zwei benachbarte Längsar­ mierungsglieder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut so erzeugt wird, daß sie zwischen den zwei benachbarten Längsarmierungsglieder ver­ läuft und im wesentlichen über die Länge Abstand von diesen aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, für ein Beton­ bauteil, bei dem die Armierung querverlaufende Armierungsbügel aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nut so erzeugt wird, daß sie die Armie­ rungsbügel quert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nut so erzeugt wird, daß der Nut­ grund tiefer liegt als die freigelegten Bereiche der Armierungsbügel und daß die Zusatzbewehrung zwischen den Nutgrund und die Armierungsbügel geschoben wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Er­ zeugung der Nut die Lage von der geplanten Nut benachbarten Längsarmierungsgliedern festge­ stellt und am Betonbauteil vermerkt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut so erzeugt wird, daß sie einen Trapezquerschnitt mit der schmaleren Seite am Nutgrund aufweist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einem Betonbauteil angewendet wird, das der Tragaufbau einer Brücke ist.

8. Vorrichtung zur Anbringung einer Zusatzbeweh­ rung an einem armierten Betonbauteil eines zu sa­ nierenden Bauwerkes, welche ein das Betonbauteil bearbeitendes Gerät umfaßt, das eine mit einem Hochdruckwassererzeuger verbundene kreisende Spritzdüse zur Abgabe eines gegen das Betonbau­ teil gerichteten Hochdruckwasserstrahls aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüse (25) an einem Wagen (17) angebracht, der mittels eines An­ triebs (18) entlang einer Führung (14) verfahrbar ist, die mittels einer Halteeinrichtung (15) an dem Betonbauteil (1) gehalten ist, und bei der der An­ trieb (18) bezüglich der Fahrgeschwindigkeit steu­ erbar (20) ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß neben der Führung (14) zwei Abdec­ kungsstücke (29) der kreisenden Spritzdüse (24) zu­ geordnet vorgesehen sind, die einen Abstand von­ einander aufweisen, der gleich der Weite der Nut­ öffnung (5) ist und kleiner als der Durchmesser des strahlüberstrichenen Kreises ist.