EP0001046B1

EP0001046B1 - Anordnung zur Abdichtung von Bauteilen im Hochbau und im Tiefbau, vorzugsweise für Stahlbetontübbinge

Info

Publication number: EP0001046B1
Application number: EP78100582A
Authority: EP
Inventors: Aloys Dipl.-Ing. Schlütter; Knut Jansen
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1977-09-03
Filing date: 1978-08-03
Publication date: 1981-01-07
Also published as: EP0001046A1; DE2860417D1; DE2739758A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abdichtung von Bauteilen im Hochbau und im Tiefbau, vorzugsweise für Stahlbetontübbinge des Bergbaus, wobei die abzudichtende Fuge durch eine ebene Fläche und eine Fläche mit einer im Querschnitt vorzugsweise rechteckförmigen oder trapezförmigen Nut gebildet wird, in welche ein viskoelastisches Fugenband eingelegt ist, das sich mit seinen Seitenflanken an den Nutflanken anlegt und mit einem viskoelastischen Druckübertragungsband zusammenwirkt, wobei des Fugenband und das Druckübertragungsband aufeinander abgestützt sind.
Bei derartigen Anordnungen handelt es sich um eine Kontaktflächendichtung. Maßgeblich für die Dichtwirkung ist damit einerseits der Anpreßdruck. Aus praktischen Gründen ergibt sich die Forderung, daß die zum Anpressen der Dichtung aufzuwendende Kraft möglichst gering sein soll. Andererseits sollen aber auch bestimmte Fehler beim Verlegen der Ausbauteile, wie sie z. B. die bei Stahlbetontübbingen leicht auftretenden Verkantungen darstellen, die Dichtungswirkung nicht entscheidend herabsetzen.
Solche Forderungen lassen sich nicht mit der eingangs als bekannt vorausgesetzten Anordnung verwirklichen (DE - A 25 13 365). Bei der bekannten Anordnung ist nämlich das Fugenband nicht in der Lage, ausreichende Dichtdrücke zu erzielen, weil die Abdichtung gegen Druckwasser wirksam sein muß, das zwischen die Tübbinge eindringt. Deswegen muß ein ausreichender Dichtdruck einerseits auf den Nutflanken und andererseits auf der Bodenfläche der Nut erzeugt werden. Da bei der bekannten Kontaktflächendichtung der Ring zwischen dem Fugenband und seiner Abstützfläche auf der Bodenfläche der Nut angeordnet ist, erfolgt an dieser Stelle zwar eine ausreichende Dichtung. Die Dichtungswirkung an den Nutflanken bleibt dagegen gering, weil sie nur durch den trapezförmigen Querschnitt des Fugenbandes herbeigeführt wird.
Ferner gehört zum Stand der Technik ein Vorschlag (DE - A 25 42 912) für eine Kontaktflächendichtung, bei der lediglich ein einteiliges Fugenband verwirklicht wird, dessen der Bodenfläche der Nut zugeordnete Unterseite gewölbt verläuft und dessen Dicke ausgehend von der Mitte zu den Rändarn zunimmt, wobei die Wölbung in der Mitte des Fugenbandes etwa einem Überstand des Fugenbandes über den Rand der Nut hinaus entspricht. Bei dieser Form des Fugenbandes wird das Band zunächst auf den Boden der Nut gedrückt und dann nach Art eines Biegungsfederkörpers durch Kontaktdruck weiter zusammengedrückt. Die Zusammenpreßkräfte machen infolge der Formgebung des Fugenbandes nur etwa das 2,8 fache der Kraft aus, welche zum Andrücken des Fugenbandes erforderlich ist.
Ein solches Fugenband kann durch Verwendung bestimmter Werkstoffe noch wesentlich verbessert werden. Dazu gehört ein an sich bekannter Äthylencopolymerhaltiger bituminöser Dichtungswerkstoff, der zu 45 - 50 Gew.-% aus einem eine Spannungsrißkorrosion von etwa 6.000 h aufweisenden Gemisch aus einem Äthylencopolymerisat und einem kleinen Anteil Bitumen, zu etwa 40 Gew.- % aus ggf. 30 Gew.-% Asche bezogen auf den Anthrazitstaubanteil und ggf. einer Korngröße von 30 µ aufweisendem Anthrazitstaub und restlichem Hochdruckpoliäthylen besteht (DE - A 21 56 792). Ein solcher Werkstoff hat nämlich eine hohe (bei 0,50) liegende Querkontraktionszahl. Deswegen erzeugen hohe Anpreßdrücke in den Auflagerbereichen des Nutbodens hohe seitliche Dehnungen quer zur Zusammendrückensrichtung, welche infolge. ihrer Behinderung durch die Nutflanken entsprechend hohe Seitendrücke auslösen. Verkantungen der Tübbinge können nach Übergabe von der kontinuierlichen zur balkänartigen Auflagerung nur noch geringfügige Auswirkungen haben, weil sie den Dichtdruck im Bereich der einen Nutkante gegenüber demjenigen an der anderen Nutkante nur wenig herabsetzen.
Andererseits sin die noch verbleibenden Einpreßdrücke verhältnismäßig groß, weil sie sich nicht gleichmäßig über die gesamte Bandlänge verteilen können, sondern im Bereich der Kantenlinien zentriert werden. Außerdem werden von dem Fugenband und der Nut ein hohes Maß an Paßgenauigkeit verlangt, was sich aus der Forderung nach gleichmäßiger Abdichtung an mehreren Stellen ergibt. Daraus entstehen jedoch in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten bei der Ausformung der Nuten und bei der Einhaltung der Toleranzen an dem Fugenband.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Übertragung des Anpreßdruckes zur besseren Abdichtung gegen Druckwasser mittels getrennter Konstruktionselemente auszuführen, um dadurch hohen Ansprüchen zu genügen und insbesondere keine großen Anforderungen an die Paßgenauigkeit zu stellen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Fugenband im Querschnitt gewellt und in der Abwicklung breiter als die Nut ist und daß das Druckübertragungsband unter Belassung je eines Spaltes zwischen seinen Seitenflanken und den Seitenflanken der Nut in diese eingepaßt ist.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß die vorgeschlagene Kombination von Fugenband und Druckübertragungsband technisch einfach ist und keine hohen Ansprüche an die Paßgenauigkeit stellt. Insbesondere können die beiden Bänder aus extrudierten und nachfolgend maschinell geschnittenen Breitbändern hergestellt werden. Hierbei kann man durch Verwendung unterschiedlicher oder entsprechend modifizierter Werkstoffe bereits der Zweckmäßigkeit Rechnung tragen, das Fugenband vergleichsweise elastisch und das Druckübertragungsband vergleichsweise steif auszubilden.
Der letztgenannten Forderung kann man auch allein oder in Verbindung mit unterschiedlichen Werkstoffen dadurch Rechnung tragen, daß das im Querschnitt in der Abwicklung wenigstens annähernd rechteckige Fugenband bezogen auf die Mitte der Nut nach Art einer Kosinuswelle gekrümmt ist, und daß das im Querschnitt dickere sowie rechteckigen Umriß aufweisende Druckübertragungsband auf dem Scheitelbereich der Kosinuswelle mit dem Fugenband verklebt ist.
Wegen der unterschiedlichen Banddicken ergibt sich dann die gewünschte größere Elastizität im Fugenband. Bei der Montage läßt sich so vorgehen, daß das abdichtende Fugenband zunächst allein in die Nut eingelegt wird, wobei die Kosinuswelle an den Seitenwänden der Nut den Boden 'berührt. Auf diese Weise greifen die die Abdichtung der Nut gewährleistenden .Seitenschübe des zusammengepreßten Fugenbandes nahe am Boden und damit spannungsgünstig für den Anwendungszweck bei Stahlbetontübbingen an. Das nachfolgend montierte Druckübertragungsband wird ebenfalls in die Nut eingelegt, nachdem vorher die beiden Bänder im Kontaktbereich mit einem Spezialkleber bestrichen worden sind.
Es hat sich gezeigt, daß geringfügige Ungenauigkeiten zwischen den beiden Bändern und der Nutbreite in Kauf genommen werden können. Bei Stahlbetontübbingen liegt die Toleranz bei 0,5 - 1 mm. Es kommt hinzu, daß etwas zu breite Fugenbänder durch Zusammendrücken im Amplitudenbereich passend gemacht werden können, wofür nur geringe Kräfte nötig sind. Ist das Fugenband dagegen ein wenig schmaler als die Nut, dann bringt es sich beim Zusammenpressen der Ausbauteile, d. h. der Tübbinge, selbst zum Anliegen. Im übrigen sollte aber das Druckübertragungsband ca. 1 mm schmaler als die Nut sein.
Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Verhältnisse so gewählt, daß die orthogonal zur Bodenfläche der Nut gemessene Gesmathöhe von Fugenband und Druckübertragungsband im zusammengedrückten Zustand gleich der Nuthöhe ist und daß nach erfolgter Montage und vor der Zusammendrückung die Gesamthöhe gleich der Summe aus dem Vierfachen der Amplitudenhöhe der Kosinuswelle und dem Zweifachen der Dicke des Fugenbandes ist.
Bei einer solchen Ausführungsform beginnt die Zusammendrückung des Fugenbandes beim Zusammenpressen der Tübbinge am Membranscheitel und schreitet von dort monoton zu den Seitenflanken der Nut fort. Hierbei wird das Druckübertragungsband angesichts seiner im Verhältnis zur Breite großen Dicke nur geringfügig auf Biegung und in der Hauptsache auf Zusammendrückung beansprucht. Bei der Ermittlung der Kräfte kann daher die Biegungsverformung des Vierkantbandes aus der Betrachtung herausgelassen werden.
Im Fugenband wird beim Zusammendrücken auf die gestreckte Lage ein Biegungsspannungs- und ein Druckspannungszustand ausgelöst. Der letztere rührt daher, daß die von dem Band gebildete Welle unter der Voraussetzung des Fahlens der Seitenflanken der Nut eine der Abwicklung ihrer Bogenlänge entsprechende Streckung erfahren würde, welche durch di von den seitenwänden ausgebüten Widerlagerdrücke verhindert wird.
Die hohen, das Ausstrecken des Fugenbandes beim Zusammendrücken verhindernden Seitenkräfte liefern den Hauptbeitrag zur Abdichtung, und zwar einen solchen, der die aufzubringende Pressung der Tübbinge nicht entsprechend vergrößert.
Nach der Bandmontage steht zwischen der Bodenfläche der Nut und dem Druckübertragungsband überall die gleiche Lichtraumhöhe teils oberhalb teils unterhalb des Fugenbandes zur Verfügung, so daß hauptsächlich letztgenanntes Band und nur geringfügig auch das Druckübertragungsband zusammengedrückt werden müssen.
Die Einzelheiten, weitere Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen.

Fig. 1 eine Anordnung zur Abdichtung gemäß der Erfindung in ihrer Anwendung auf Stahlbetontübbinge, wobei der Querschnittsaufbau im Montagezustand gezeichnet und die zusammengedrückte Lage des Druckübertragungs- und des Fugenbandes eingezeichnet sind,
Fig. 2 in der Fig. 1 entsprechender Darstellung den Montagezustand einer abgeänderten Ausführungsform,
Fig. 3 die Teile der Fig. 2 im zusammengedrückten Zustand.
Fig. 4 die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung auf die Abdichtung eines Wasserbehälters mit aufgesetzter Dachschale, wobei die Dichtung vor dem Einschalen wiedergegeben ist und
Fig. 5 in der Fig. 4 entsprechender Darstellung die Anordnung nach dem Ausschalen.

Gemäß Fig. 1 ist in den Stirnseiten eines allgemein mit 1 bezeichneten Stahlbetontübbings .eine umlaufende Nut 2 angebracht. Die Nut hat eine ebene Bodenfläche 3 und gemäß dem in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ebene Seitenflanken 4 bzw. 5, so daß sich ein allgemein rechteckiger Querschnitt für die Nut ergibt.
Zur Abdichtung wird ein Fugenband 7 benutzt, das im Querschnitt in der Abwicklung annähernd rechteckig ist. Bezogen auf die bei y wiedergegebene Mitte der Nut 2 ist das Fugenband nach Art einer Kosinuswelle gekrümmt. Die Amplitude hat die Höhe f. Im Querschnitt stellt das Fugenband eine auf dem Boden 3 liegende Wellplatte dar. Deswegen liegt seine Unterkante in Scheitel um das Maß 2 f über dem Boden 3.
Ein Druckübertragungsband 8 liegt satt auf dem Fugenband 7 auf. Deswegen befindet sich seine Unterkante 9 um das Maß 2 f über dem zusammengedrückten Fugenband. Es muß daher in die Nut 2 eingreifen (Maß h) und um das Maß 2 f über diese hinausragen. Unter diesen Umständen verschwindet das Druckübertragungsband 8 beim Zusammendrücken vollständig in der Nut 2. Folglich beträgt seine Dicke ^{h + 2} f.
Hiernach besitzt der gesamte Dichtungskörper 4 f + 2 h im Montagezustand und 2 f + 2 h im zusammengedrückten Zustand. Das letztere Maß entspricht aber gleichzeitig der Tiefe der Nut.
Bei der Montage wird zunächst das abdichtende Fugenband 7 für sich allein in die Nut 2 eingelegt. Das erfolgt so, daß die Kosinuswelle der Unterseite 12 des Fugenbandes 7 an den Seitenwänden 4 den Boden wie bei 15 und 16 gezeichnet berührt. Auf diese Weise greifen die den Abdichtungseffekt bereitstellenden Seitenschübe des zusammengedrückten Fugenbandes nah am Boden und damit spannungsgünstig für den Stahlbetontübbing 1 an. Danach wird das im Querschnitt rechteckige Druckübertragungsband 8 in die Nut eingelegt. Vorher sind die beiden Bänder im Kontaktbereich bei 17 mit einem Spezialkleber bestrichen und verklebt worden. Durch diese bei 17 wiedergegebene Verbindung zwischen den beiden Bändern 7 und 8 wird eine Montagehilfe erreicht.
An den Seiten 18 und 19 des Druckübertragungsbandes ist je ein Spalt S gegenüber den Seitenflanken 4 und 5 der Nut belassen. Insgesamt soll das Druckübertragungsband 8 mindestens 1 mm schmaler als die Nut sein.
Eine Vorstellung von den optimalen Abmessungen der Anordung nach Fig. 1 erhält man, wenn man bei 50 mm Fugenbreite eine Amplitude (Maß 2 f) zugrunde legt, die 16 mm beträgt. Die annähernd maßstabgerechte Wiedergabe der Fuge und der Bänder 7 und 8 ermöglicht durch Interpolation die Ermittlung der Zwischenwerte.
Unter den angenommenen Verhältnissen hat das Druckübertragungsband Dicke (h + f) von 22 mm, was genau der Gasamthöhe des Fugenbandes vor dem Einbau entspricht. Das Druckübertragungsband schließt daher gerade bündig mit der Fugenoberfläche ab, wenn die Dichtung um 6 mm zusammengedrückt worden ist. Das entspricht einer Forderung der Tübbinghersteller.
Im Gegensatz zum Fugenband schließt das Druckübertragungsband unter Belassung der beiden an den Seitenflanken 4 und 5 auftretenden Spalte S an. Ohne diese Spalte würde es infolge der Querdehnung des Druckübertragungsbandes im zusammengedrückten Zustand zu sehr hohen Druckspannungen im Druckübertragungsband kommen, weil im zusammengedrückten Zustand eine Queraufweitung quer zur y-Richtung ausgelöst wird.
Im allgemeinen genügt eine Spaltweite von 0.7 mm. Die Verklebung kann sich etwa auf eine Breite von 5 mm beschränken.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 hat die Nut 2 einen trapezförmigen Querschnitt mit von innen nach außen divergierenden Flanken 20 und 21. Das Fugenband 7 ist im Bezug auf die Mitte 23 der Nut 2 doppelt sinusförmig gekrümmt, wobei die beiden Maxima 24 und 25 symmetrisch gegenüber der Mittellinie 23 angeordnet sind. An den Enden 26 und 27 liegt das Fugenband wiederum an den beiden Randbereichen 28 und 29 zwischen den Seitenflanken und der Bodenfläche der Nut an. Nach dem Einlegen des Fugenbandes wird das Druckübertragungsband 8 eingebaut, welches unter Belassung der bei 30 und 31 wiedergegebenen Spalte zwischen seinen Seitenflanken 32 und den Seitenflanken 20 und 21 der Nut 2 in diese eingepaßt ist. Die Oberseite des Druckübertragungsbandes ist mit einem aufkaschierten Matallblech 33 versehen.
Der in Fig. 3 wiedergegebene zusammengedrückte Zustand entspricht im wesentlichen dem, was im Zusammenhang mit Fig. 1 dargestellt und beschrieben worden ist.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Nutabdichtungen von Tübbingen beschränkt, die in den Figuren 1 - 3 wiedergegeben sind. Allgemein ist sie auf Gestaltungsfälle anwendbar, in denen ein Konstruktionsglied gegen ein anderes oder ganze Tragwerke gegen eine Bodenplatte oder ein Fundament alterungsbeständig abzudichten sind. Auch spielt die Gestaltung der Nut im Hinblick auf den Umriß des Tragwerkes keine entscheidende Rolle, d. h. rechteckige Grundrisse sind nicht Voraussetzung. Es können auch kreisförmige und anders gekrümmte Grundrisse bewältigt werden.
Unter diesen Umständen ergeben sich andere Überstände des Druckübertragungsbandes über der Nut, d. h. die Überstände werden in der Regel größer als bei Tübbingen sein. Außerdem kann es fallweise notwendig werden, die Weite der Spalte S zwischen 30, 31 mit Rücksicht auf die in Betracht zu ziehenden Relativbewegungen zu erweitern.
Es stellt jedoch einen wesentlichen Vorteil der Erfindung dar, daß Relativbewegungen zwischen den zur Abdichtung gelangenden Tragwerksteilen einbezogen werden können, weil nur das Fugenband angepaßt zu sein braucht, während man beim Druckübertragungsband Spiel zum Ablauf von Relativbewegungen belassen kann.
Bei den in den Fig. 4 und 5 wiedergegebenen Anwendungsbeispielen handelt es sich um einen kreisförmigen Reinwasserbehälter, dessen Behälterschale mit 40 bezeichnet ist. Auf der Oberseite der Behälterschale 40 stützt sich eine Dachschale 41 ab, die außer Windkräften keine Horizontalschübe auf die Behälterschale 40 ausüben soll. Diese Forderung ergibt sich daraus, daß der Reinwasserbehälter in radialer Richtung lediglich Belastungen aus dem Wasserdruck unterworfen sein soll. Sie erfordert andererseits, daß die Auflagerung der Dachschale 41 radial beweglich ist und die Abdichtungsanordnung, die allgemein mit 42 bezeichnet ist, eine Relativebewegung zwischen Behäiterschaie 40 und Dachschale 41 nur geringfügig behindert.
In Fig. 4 ist dargestellt, wie eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Druckübertragungsband 8 und dem Dachschalenbeton hargestellt wird. Zu diesem Zweck ist auf das Druckübertragungsband 8 ein Stahlblech 43 aufkaschiert. Deswegen bleibt der Beton der Dachschale 41 nach dem Erhärten auf dem Stahlblech 43 kleben, wodurch die Übertragung von Windkräften der Dachschale 41 auf die Behälterschale 40 durch das Druckübertragungsband 8 sichergestellt ist.
Der Raum beiderseite des Überstandes 44 des Druckübertragungsbandes 8 ist mit Stuckplatten aus geschäumtem Kunststoff (Styropor) ausgelegt, was bei 45 und 46 dargestellt ist. Im Inneren des Behälters bei 47 stützt sich die Schalung für die Dachschale 41 wie üblich auf dem Behälterboden ab, was nicht dargestellt ist. Der auf die Platten 45 und 46 und das Druckübertragungsband 8 entfallende Gewichtsanteil des flüssigen Betons ist so gering, daß die unter ihm eintretende Zusammendrückung vernachlässigt werden kann.
Der Überstand des Druckübertragungsbandes 8 und damit auch die Ausgangsdicke der aus den Platten 45 und 46 gebildeten Schicht beträgt beispielsweise 36 mm. Nach dem Ausschalen drückt sich das Fugenband unter der Dachlast um 2 f==1B mm zusammen. Mindestens im gleichen Maße verringert sich die Höhe der Platten 45, 46 und des Druckübertragungsbandes 7; eher wird die Verringerung noch etwas größer, da das Druckübertragungsband 7 ebenfalls eine geringfügige Zusammendrückung erfährt.
Unter der Einwirkung des Schwindens des Betons und von Temperaturänderungen wird die Dachschale 41 gegenüber der Behälterschale 40 Relativbewegungen ausführen, deren Größe von den Abmessungen der Dachschale 41 abhängt. Beispielsweise können diese Relativbewegungen zur Außenseite hin 1 mm und zur Innenseite hin (Schwindverkürzung) 2 mm betragen. Diesen Maßen entsprechen die zwischen Nutwandung und Druckübertragungsband vorgesehenen Spalte, die in Fig. 4 bei 48 und 49 wiedergegeben sind.

Claims

1. Anordnung zur Abdichtung von Bauteilen im Hochbau und im Tiefbau, vorzugsweise für Stahlbetontübbinge des Bergbaus, wobei die abzudichtende Fuge durch eine ebene Fläche und eine Fläche mit einer Nut gebildet wird, in welche ein viskoelastisches Fugenband (7) eingelegt ist, das sich mit seinen Seitenflanken an den Nutflanken anlegt und mit einem viskoelastischen Druckübertragungsband (8) zusammenwirkt, wobei das Fugenband (7) und Druckübertragungsband (8) aufeinander abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Fugenband (7) im Querschnitt gewellt und in der Abwicklung breiter als die Nut (2) ist, und daß das Druckübertragungsband (8) unter Belassung je eines Spaltes (S) zwischen seinen Seitenflanken (17, 18, 31, 32) und den Seitenflanken (4, 5, 20, 21) der Nut (2) in diese eingepaßt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fugenband (7) bezogen auf die Mitte (y, 23) der Nut (2) entlang einer Kosinuswelle verläuft und daß das im Querschnitt dickere sowie rechteckigen Umriß aufweisende Druckübertragungsband (8) auf dem Scheitelbereich (17) der Kosinuswelle mit dem Fugenband (7) verklebt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die orthogonal zur Bodenfläche (3) gemessene Gesamthöhe des Fugenbandes (7) und des Druckübertragungsbandes (8) im zusammengedrückten Zustand gleich der Nuthöhe ist und daß nach erfolgter Montage und vor der Zusammendrückung die Gesamthöhe gleich der Summe aus dem Vier- . fachen der Amplitudenhöhe (f) der Kosinuswelle und dem Zweifachen der Dicke (h) des^-Fugenbandes (7) ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wellen im Fugenband (7) vorgesehen sind, wobei die Minima und Maxima der Wellen symmetrisch zur Nutmitte (y, 23) angeordnet sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine auf der Oberseite des Druckübertragungsbandes (8) angebrachts Stahlblechkaschierung (33, 43).