DE4433847C2 - Verfahren zum Einbringen einer Vergußmasse in einen Hohlraum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen einer Vergußmasse aus Zuschlägen und einer Matrix mit einem erhärtenden Bindemittel in einen innerhalb einer rohrförmigen Umhüllung eines aus einem oder mehreren Einzelelementen bestehenden Zugglieds gebildeten Hohlraum gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei korrosionsgeschützten Zuggliedern, wie sie im Bauwesen verwendet werden, z. B. Spanngliedern für Spannbeton oder Schrägseilen für Schrägseilbrücken, werden oft mehrere Einzelelemente zu einem Bündel zusammengefaßt und innerhalb einer rohrförmigen Umhüllung angeordnet. Diese rohrförmige Umhüllung besteht im Bereich der freien Länge des Zugglieds meist aus einem Hüllrohr aus Kunststoff, z. B. PE, im Verankerungsbereich, wo die Einzelelemente zur Verankerung hin aufgespreizt werden, aus einem sich trompetenartig erweiternden Stahlrohr. Um einerseits die Einzelelemente innerhalb der rohrförmigen Umhüllung gegen Korrosion zu schützen, andererseits aber auch einen Verbund zwischen den Einzelelementen und der rohrförmigen Umhüllung zu erzielen, sofern diese, z. B. im Verankerungsbereich, aus Stahl besteht, wird der zwischen den Einzelelementen und der rohrförmigen Umhüllung verbliebene Hohlraum mit einer Vergußmasse aus Zuschlägen und einer Matrix mit einem erhärtenden Bindemittel ausgefüllt. Diese Vergußmasse ist meist ein Zementmörtel, der mittels entsprechender Injizierleitungen in den Hohlraum injiziert wird.

Bei einem Schrägseil für eine Schrägseilbrücke, das sowohl durch ständige Last, nämlich Eigengewicht, als auch durch veränderliche Lasten, nämlich Verkehrslasten, belastet wird, ist es auch bekannt, nur die ständigen Lasten über die Einzelverankerungen der Einzelelemente in das Bauwerk einzuleiten, zur Einleitung der erst nach dem Spannen und Injizieren auftretenden Verkehrslasten aber im Verankerungsbereich einen Verbund zwischen den Einzelelementen und einem in diesem Bereich die rohrförmige Umhüllung bildenden Stahlrohr zu erzeugen, so daß die veränderlichen Belastungen über die Einzelelemente in das Stahlrohr eingetragen und von diesem direkt auf den Beton abgegeben werden (DE-PS 21 14 863). Damit bleiben die eigentlichen Verankerungen der Einzelelemente von Schwingungsbeanspruchungen infolge der Verkehrslasten weitgehend frei.

Für die Verankerung von Zuggliedern innerhalb des Hohlraums eines Stützkörpers, z. B. einer Ankerhülse, insbesondere für die Verankerung besenartig gespreizter Drahtbündel, ist eine Vergußmasse aus Körnern und erhärtendem Bindemittel bekannt, wobei innerhalb der Vergußmasse ein dicht gelagertes Haufwerk von Metallkörnern Stützgewölbe zwischen der Innenfläche des Stützkörpers und den Zuggliedern bildet und das Bindemittel erst nach dem Einfüllen der Metallkörper in den Hohlraum in flüssigem Zustand in den Hohlraum eingeleitet wird (DE-PS 16 09 722). Dabei wird zunächst der Hohlraum von oben her mit Metallkörnern bis zu einer bestimmten Höhe gefüllt und die Metallkörnerfüllung so behandelt, daß eine dichte Lagerung der Körner entsteht. Sodann wird von unten her durch eine Einfüllöffnung das Bindemittel eingepreßt, das alle Hohlräume zwischen den Metallkörnern und den in diese eingebetteten Drähten ausfüllt. Als Bindemittel können reaktionshärtende Kunststoffe oder auch ein anorganisches Bindemittel, nämlich Zementsuspension, verwendet werden. Wegen der hohen Kosten für die Metallkörner eignet sich eine solche Vergußmasse allenfalls für werkmäßig vorgefertigte Verankerungen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem eingebauten und bereits gespannten Zugglied eine einfache, zugleich aber zuverlässige Möglichkeit zu schaffen, um zumindest in den Verankerungsbereichen des Zugglieds neben den Einzelverankerungen der Einzelelemente einen Verbund zwischen diesen und einer sie umgebenden rohrförmigen Umhüllung herzustellen und zugleich den Korrosionsschutz sicherzustellen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird als das, das Korngerüst der Vergußmasse bildende feinkörnige Material Sand von vorzugsweise weitgehend einer Korngröße verwendet, der mittels die Verankerung des Zugglieds, nämlich die Ankerscheibe durchdringender Lanzen unter Verwendung von Druckluft eingeblasen werden kann. Es hat sich gezeigt, daß in einem so gebildeten Korngerüst trotz dichter Lagerung der Körner noch so viele Hohlräume vorhanden sind, daß ein dünnflüssiges Bindemittel vom Tiefpunkt der Sandverfüllung aus eingepreßt werden kann, bis es an der Oberfläche der Sandverfüllung austritt; die Entlüftung erfolgt dabei ebenfalls durch das Korngerüst hindurch.

Um zu verhindern, daß beim Einblasen von Sand zu viel Staub entsteht, der die Metallteile der Einzelelemente und der rohrförmigen Umhüllung bedecken und einen Verbund beeinträchtigen könnte, wird in die Lanze, die am Austrittsende bis auf seitliche Austrittsöffnungen verschlossen ist, eine Einlage aus elastischem Material, wie z. B. Gummi, eingebracht, so daß die infolge des Luftstromes auftreffenden Sandkörner weich abgefedert werden. Außerdem wird der Sandlanze in einem gewissen Abstand eine ebenfalls bis auf seitliche Austrittsöffnungen verschlossene Lanze vorangeführt, die lediglich mit Druckluft beaufschlagt wird, um etwaige Staubablagerungen zu beseitigen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Verankerungsbereich eines Schrägseils für eine Schrägseilbrücke,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Verankerung,

Fig. 3 das vordere Ende einer Sandlanze in Längs- und Querschnitt,

Fig. 4 das vordere Ende einer Luftlanze in Längs- und Querschnitt, die

Fig. 5 und 6 die Anordnung der Lanzen beim Einbringen der Zuschläge bei steigendem bzw. fallendem Zugglied und

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß verfüllten Verankerungsbereich eines Schrägseils.

In Fig. 1 ist in schematischer Übersicht ein Längsschnitt durch den Verankerungsbereich eines Zugglieds 1, z. B. eines Schrägseils für eine Schrägseilbrücke, dargestellt. Dabei sind der Übersichtlichkeit halber lediglich die für die Erfindung wesentlichen Teile dargestellt und dies den tragenden Teil des Zugglieds 1 bildenden Teile, nämlich das Bündel von Einzelelementen, wie Stahlstäben, Stahldrähten oder -litzen vernachlässigt. Dieses - nicht dargestellte - Bündel ist in einer rohrförmigen Umhüllung 2 angeordnet, die im freien Bereich des Zugglieds 1 aus einem Hüllrohr 3 aus Kunststoff, z. B. PE, und in dem an die eigentliche Verankerung 4 anschließenden Bereich aus einem Stahlrohr 5 besteht, und zwar zunächst einem an das Hüllrohr 3 anschließenden Abschnitt 5′ und einem trompetenartig erweiterten Abschnitt 5′′.

Das Zugglied 1 verläuft innerhalb des Bauwerksteils 6, in dem es verankert ist, diesem gegenüber längsbeweglich und damit auswechselbar in einem durch ein Schalungsrohr 7 gebildeten Kanal 8. Der trompetenartige Abschnitt 5′′ des Stahlrohres 5 schließt an einen Lagerring 9 an, der sich gegen eine Widerlagerplatte 10 abstützt und gegen den sich eine Ankerscheibe 11 anlegt, in der die - nicht dargestellten - Einzelelemente des Zugglieds 1 in an sich bekannter Weise verankert sind. Zur Aufnahme eventueller Spaltzugkräfte ist der trompetenförmige Abschnitt 5′′ im Verankerungsbereich von einer Bewehrungswendel 12 umgeben. Innerhalb des Schalungsrohres 7 ist das Zugglied 1 durch einen Lagerring 13 aus einem elastomeren Werkstoff elastisch abgestützt.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß der Sand und das Harz mit Hilfe von Lanzen durch Bohrungen in der Ankerscheibe in den Hohlraum hinter der Ankerscheibe eingebracht wird; die Verfüllung erfolgt dabei jeweils vom Tiefpunkt aus.

Der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen deshalb die Ankerscheibe 11 durchdringende Lanzen, durch die einerseits Sand zur Bildung eines Korngerüsts in dem mit Füllmaterial zu verpressenden Bereich und andererseits das zum Verkitten des Korngerüstes erforderliche Bindemittel zu- bzw. abgeführt und schließlich Luft zum Spülen eingeblasen werden kann. Da Flüssigkeiten aufsteigend injiziert werden müssen, sind in der Übersicht der Fig. 1 eine kürzere Sandlanze S₁ zur Verwendung bei einer unteren Verankerung (Fig. 5) am Fahrbahnträger und eine längere Sandlanze S₂ zur Verwendung bei einer oberen Verankerung (Fig. 6) am Pylon gezeigt. Eine Luftlanze L endet im Abstand Delta l von der Sandlanze S₁ und in entsprechendem Abstand auch von der Sandlanze S₂. Zum - aufsteigenden - Injizieren des Bindemittels dient bei einer unteren Verankerung die kurze Injizierlanze I₁, bei einer oberen Verankerung die längere Injizierlanze I₂. Wie diese Lanzen im Querschnitt zwischen den Bohrungen 14 für die Verankerung der - nicht dargestellten - Einzelelemente des Zugglieds 1 angeordnet werden können, zeigt Fig. 2 in einer Draufsicht auf die Ankerscheibe 11.

Fig. 3 zeigt das Ausblasende einer Sandlanze S. Sie besteht aus einem Rohr 15 aus Stahl oder Kunststoff, das am Ende durch einen Verschluß 16 verschlossen ist. In geringem Abstand vor dem Verschluß 16 sind mindestens eine, vorzugsweise zwei längliche Öffnungen 17 vorgesehen, durch die der Förderstrom aus Sand und Luft seitlich austreten kann. Um beim Aufprall der im Druckluftstrom transportierten Sandkörner auf die Innenseite des Verschlusses 16 durch Zerschlagen von Sandkörnern keine übermäßige Staubentwicklung zu provozieren, ist vor dem Verschluß 16 ein Polster 18 aus einem elastischen Material, wie z. B. Gummi oder Kunststoff angeordnet.

Die Luftlanze L ist entsprechend ausgebildet. Auch sie besteht aus einem Rohr 19 aus Stahl oder Kunststoff mit einem Verschluß 20 und mindestens einer, vorzugsweise zwei ebenfalls länglichen Öffnungen 21.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gliedert sich in zwei Schritte, nämlich einmal das Einblasen und Verdichten von Sand in den nach dem Einführen und Spannen der Einzelelemente innerhalb des Ankerrohrs 5 verbliebenen Hohlraum und zum anderen das Einpressen des Bindemittels in den mit Sand bereits gefüllten Raum. Den ersten Schritt zeigen die Fig. 5 und 6 in einer unteren Verankerung 4′, z. B. in dem Fahrbahnträger 6′ einer Schrägseilbrücke (Fig. 5) bzw. einer oberen Verankerung 4′′, z. B. im Pylon 6′′ einer Schrägseilbrücke (Fig. 6) und den zweiten Schritt Fig. 7 lediglich an einer unteren Verankerung 4′.

Im Beispiel der Fig. 5 wird zunächst der Sand mittels der Lanze S₁, die im Scheitel des Hohlraumes 22 liegt, beginnend etwa 30 cm hinter der Ankerscheibe 11, mittels Druckluft eingeblasen. Dadurch, daß die Lanze S₁, wie in Fig. 3 dargestellt, an der Austrittsseite verschlossen und mit seitlichen Öffnungen 17 versehen ist, erfolgt eine gute Querverteilung des Sandes.

Wenn auch durch das Polster 18 aus elastischem Material weitgehend verhindert wird, daß der Sand durch den Aufprall auf den stirnseitigen Verschluß 16 zu stark zerrieben wird, entsteht doch durch die Reibung des Sandes in den Zuleitungen und in der Lanze selbst Feinstaub, der sich auf den Einzelelementen und auf der Innenwandung des Ankerrohres 5 ablagert und den Verbund verringern bzw. ganz aufheben kann. Um dies zu vermeiden, wird durch die Luftlanze L, die der Sandlanze S₁ um ca. 30 cm voreilt und lediglich mit Luft beaufschlagt wird, eine etwaige Staubablagerung vermieden.

Sobald der erste Abschnitt des Hohlraumes 15 verfüllt ist, was dadurch erkennbar wird, daß sich die Austrittsöffnungen 17 der Lanze S₁ verlegen, werden beide Lanzen S₁ und L um ca. 30 cm weitergeschoben und der gleiche Vorgang wiederholt. Diese Schritte werden so oft wiederholt, bis der ganze Hohlraum 22 verfüllt ist.

Um sicherzustellen, daß der Hohlraum 22 auch im Scheitel einwandfrei verfüllt ist, wird die Sandlanze S₁ vorzugsweise unter gleichzeitigem Einblasen von Sand mehrfach in Längsrichtung hin- und herbewegt und so eine gute Verdichtung im gesamten Querschnitt erzielt. Bei großen zu verfüllenden Hohlräumen kann auch mit mehreren Lanzen unterschiedlicher Länge in der beschriebenen Weise gearbeitet werden.

Die sinngemäße Arbeitsweise an einer oberen Verankerung 4′′, z. B. am Pylon 6′′ einer Schrägseilbrücke zeigt Fig. 6. Vor dem Verfüllen des an die Ankerscheibe 11 anschließenden Hohlraumes 22 muß dieser durch Einbau einer Dichtung 16 gegen den freien Bereich der rohrförmigen Umhüllung abgedichtet werden. Dieser Dichtung 16, die zugleich mit dem Einbau der Einzelelemente hergestellt werden muß, ist besondere Aufmerksamkeit zu widmen, um zu verhindern, daß das dünnflüssige Harz als Bindemittel etwa durch undichte Stellen hindurchrinnt. In gleicher Weise wie bei der
unteren Verankerung gemäß Fig. 5 wird auch hier vom Tiefpunkt aus gearbeitet, d. h. mit einer Sandlanze S₂, die etwa 30 cm von der Dichtung 16 entfernt eingesetzt wird und der im Abstand Delta l die Luftlanze L folgt. Durch Zurückziehen der Lanzen S₂ und L entsprechend der fortschreitenden Füllhöhe wird auch hier der Hohlraum 22 vollständig gefüllt.

Nach dem Verfüllen des Hohlraums 22 mit Sand wird ebenfalls vom Tiefpunkt aus das Bindemittel eingepreßt, das insbesondere aus einem dünnflüssigen Harz, vornehmlich Epoxidharz, besteht. Durch die Verwendung von Sand mit weitgehend einer einzigen Kornfraktion sind nach dem Einblasen trotz dichter Lagerung noch so viele Hohlräume vorhanden, daß das dünnflüssige Harz vom Tiefpunkt der Sandverfüllung aus mittels einer Injizierlanze I₁ eingepreßt werden kann, bis es an der Oberfläche austritt. Die Entlüftung kann hier durch das Korngerüst hindurch erfolgen.

In Fig. 7 ist weiterhin dargestellt, daß auch die Möglichkeit besteht, zwei verschiedene Materialien, wie z. B. zunächst Harz und anschließend Zement Leim einzupressen. Dazu ist eine weitere Lanze I₂ vorgesehen, die zunächst als Überlauf für das zuerst eingebrachte Injiziermaterial dient und durch die dann, wenn das erste Verfüllmaterial ausgetreten ist und somit die Verfüllung des unteren Bereiches angezeigt wird, das zweite Injiziermaterial für den oberen Abschnitt 23 eingepreßt wird. Die Verfüllung des oberen Abschnitts kann durch eine Überlauföffnung 24 kontrolliert werden. Dadurch kann die Verfüllung an die tatsächlich erforderlichen Eigenschaften angepaßt und können Kosten eingespart werden.

Claims (12)

1. Verfahren zum Einbringen einer Vergußmasse aus Zuschlägen und einer Matrix mit einem erhärtenden Bindemittel in einen innerhalb einer rohrförmigen Umhüllung eines aus einem oder mehreren Einzelelementen bestehenden Zugglieds gebildeten Hohlraum, insbesondere im Bereich der Verankerung des Zugglieds gegenüber einem Bauteil, wobei zuerst als Zuschlag ein feinkörniges Material eingebracht und danach die Matrix in flüssigem Zustand in das aus den Zuschlägen gebildete Korngerüst eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlag mittels mindestens einer in Längsrichtung des Zugglieds (1) durch die Verankerung hindurch eingeführten rohrförmigen Lanze (S) unter Anwendung von Druckluft als Fördermittel eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstrom am Austrittsende der Lanze (S) aus der Förderrichtung nach zumindest einer Seite hin abgelenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstrom um 90 Grad abgelenkt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als feinkörniges Material Sand von vorzugsweise weitgehend einer Korngröße verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lanze zum Einbringen der Zuschläge vorauseilend eine weitere Lanze (L) geführt wird, mittels welcher gleichzeitig mit dem Einbringen der Zuschläge nur Druckluft eingeblasen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom am Ende der Lanze (L) aus der Förderrichtung nach zumindest einer Seite hin abgelenkt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschläge unter Nachführen der Lanze (S) schichtenweise eingebracht werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lanze (S) zum Einbringen der Zuschläge im Scheitel des Hohlraums geführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein Kunstharz, insbesondere ein Zwei-Komponenten-Harz, wie z. B. Epoxidharz, verwendet wird.

10. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch mindestens eine rohrförmige, mit Zuschlägen und Druckluft oder nur mit Druckluft beaufschlagbare Lanze (S, L), die am Ende mit einem Verschluß (16) verschlossen und mit mindestens einer seitlichen Austrittsöffnung (17, 21) versehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Austrittsöffnung (17, 21) längliche Form hat.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Lanze (S) vor dem Verschluß (16) eine den Förderquerschnitt ausfüllende Einlage (18) aus elastischem Material, wie z. B. Gummi, angeordnet ist.