EP0364997A2 - Bituminöse Kerndichtung für Erdbauwerke sowie Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
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- EP0364997A2 EP0364997A2 EP89119392A EP89119392A EP0364997A2 EP 0364997 A2 EP0364997 A2 EP 0364997A2 EP 89119392 A EP89119392 A EP 89119392A EP 89119392 A EP89119392 A EP 89119392A EP 0364997 A2 EP0364997 A2 EP 0364997A2
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- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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- E02B7/00—Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
- E02B7/02—Fixed barrages
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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- E02D19/06—Restraining of underground water
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D31/00—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
Definitions
- Bituminous core seals are primarily used to seal earth dams for dams, but also as inner seals for dikes, canal dams and containment walls for landfills. In the manufacture of water dam structures, they are manufactured on site using special equipment, whereby the hot asphalt mix is simultaneously installed and compacted in layers with a transition or filter material.
- bituminous inner seal made of a bituminous sealing material prepared on site has the further disadvantage that the bituminous sealing material penetrates laterally into the transition layers when it is filled in, so that more bituminous sealing material with less void space is required than would be computationally necessary.
- the rigors of the weather hinder the hot installation of the core sealing material.
- Quality monitoring of the installed sealing layer can only be carried out by subsequent, random sampling of test cores, which must be examined in the laboratory. This requires an interruption in the progress of work, since the sample cores may only be removed from completely cooled material.
- the object of the invention is to design and manufacture a core seal in such a way that it can be produced quickly and inexpensively, even with smaller earthworks and in difficult to access terrain, with little expenditure of time and money.
- a core seal which, in its entire thickness, consists of prefabricated asphalt concrete parts which are non-positively connected to one another at their bed joints and butt joints to form a liquid-tight wall.
- the finished parts have a liquid-tight middle layer and bituminous transition layers laterally adjoining the middle layer and connected to it and containing cavities.
- These transition layers are expediently put together in accordance with the regulations for drainage asphalt and can be formed on the downstream side in the flow direction as a filter layer and connected to a leachate control device.
- the upstream transition layer of the finished parts is expediently injectable so that they can be injected in the middle layer in the event of a leak after construction and can perform an additional sealing function.
- the asphaltic concrete parts can be in the form of parallelepipeds of all kinds. They preferably consist of rectangular cuboids or plates, which result in a vertical sealing wall of constant thickness.
- the finished parts can, however, also have a parallelogram-shaped cross section if, for example, core sealing walls inclined at an angle to the vertical are to be produced.
- the finished parts can have a stepped cross section, so that a stair-shaped sealing wall can be created with them.
- the prefabricated parts are profiled on their end faces that delimit the butt joints, the end faces in the ground plan being arched, undulating, stepped or zigzag-shaped.
- shear-resistant joint connection Another possibility of the shear-resistant joint connection is that the prefabricated parts have vertically running grooves on their end faces delimiting the butt joints, in which dowel strips are inserted.
- the asphaltic concrete parts are laid in a cold or preferably hot applied bituminous mortar bed or fused together in the bed joints.
- a bearing surface of the finished parts can have at least one longitudinal groove and the opposite bearing surface has a spring which engages in the longitudinal groove of the finished part arranged above it.
- This tongue and groove connection also makes the fit Accurate installation of finished parts arranged one above the other facilitates and prevents lateral displacement of finished parts arranged one above the other when their bearing surfaces merge if the finished parts are relatively easy to slide against one another in the region of the melting zone.
- the finished parts in the vicinity of their bearing surfaces consist of a bitumen-rich asphalt mixture, in which lost electrical heating elements are embedded, which can be connected to heating elements of neighboring finished parts and connected to an electrical heating current source.
- the prefabricated parts can easily be provided in the manufacturing plant with a mortar-rich facing concrete in the area of the storage areas, in which electrical heating resistance wires are inserted at the same time.
- these heating resistance wires of successive finished parts can then be easily connected to one another by plug connections, so that several successive finished parts can be connected to an electrical heating current source at the same time.
- the bearing surfaces in the bed joint zone are heated for a short time to such an extent that finished parts arranged one above the other merge with one another.
- the resistance wires remain in the core seal.
- the upper or lower bearing surfaces of the precast layers delimiting a bed joint are expediently heated at the same time in order to melt the bearing surfaces of the two superimposed finished parts simultaneously and to achieve a good fusion connection. In general, however, it is often sufficient to heat the lower bearing surfaces of the finished parts of the last layer installed, as this also softens the upper bearing surface of the layer below.
- bituminous casting compounds used for this purpose advantageously have a composition that largely corresponds to the liquid-tight middle layer.
- the first additives for example polymers, have been added to improve the flow behavior.
- the bituminous casting compounds can contain second additives to improve the rigidity in the cooled state.
- Such substances are, for example, granulated rubber, asbestos or certain plastics.
- the procedure according to the invention is such that plate-like or beam-like prefabricated parts Asphaltic concrete manufactured in a building material factory, transported to the installation site with transport equipment and then laid next to each other in layers, cast at its butt joints with a hot, bituminous casting compound and at least one of two superimposed layers of precast elements are fused together in their bed joints by heating the bearing surfaces.
- the prefabricated parts are manufactured in the factory in one piece in a hot state with a liquid-impermeable, bituminous middle layer and laterally connected, cavity-containing, bituminous transition layers, which are assembled according to the regulations for drainage asphalt.
- the middle layer and transition layers interlock with each other and form a single, prefabricated component.
- the core sealing wall produced from this then not only has a sealing function, but also simultaneously fulfills the requirements that are placed on an upstream transition zone and a downstream filter zone.
- the transition layers of the prefabricated asphalt concrete parts have rough outer surfaces with which they incorporate power transmission into the dam body, so that a perfect transfer of all forces and the resulting forces takes place.
- the lowest layer of prefabricated asphalt concrete parts is laid in a bituminous mortar layer, which can expediently contain polymer-modified bitumen and other additives.
- This layer of mortar connects the respective precast layer with the underlying layer or a substructure in a force-locking and liquid-tight manner.
- edge zones of the finished parts delimiting the joints are preheated before the grouting or fusing of the joints. This can be done, for example, with gas or electrically operated infrared heaters or hot air blowers.
- the asphaltic concrete parts for connection to a substructure after the production of the finished parts to the geometric shape of the connecting surfaces of the substructure by mechanical or thermal treatment; the finished parts can, for example, be milled or melted to achieve the desired shape. This processing can also be carried out on the construction site itself.
- the procedure according to the invention is such that an endless beam consisting of a liquid-tight middle layer and laterally arranged transition layers is continuously formed and compacted from a hot, bituminous mixture between formworks with an asphalt concrete core paver, which is then divided into individual finished parts with the desired joint shape is divided.
- Fig. 1 denotes an earthwork, namely a dam for a dam, which has a core seal 11 arranged in the interior of the dam, to which upstream a water-side support body 12 and downstream a shore-side support body 13, but which in the drawing is not shown.
- the support body 12 and 13 are made of a suitable soil material, such as coarse rock, gravel or the like. Installed and compacted in several layers 12a, 12b, 12c or 13a, 13b and 13c, one above the other, the core seal 11 being pulled up simultaneously with the pouring of the support body layers.
- the core seal 11 rests on a substructure 14, which in the exemplary embodiment shown is a hearth wall made of reinforced concrete, which is based on the subsurface 15, for example a water-impermeable, load-bearing rock layer, and in the lower part has an arched inspection passage 16, which is also used to drain off seepage water serves.
- the top of the hearth wall 14 has a wide channel 17 running in the longitudinal direction of the dam 10, into which the core seal 11 is integrated.
- the entire thickness of the core seal 11 consists of prefabricated asphaltic concrete parts 18, which are arranged one behind the other in a plurality of prefabricated part layers 11a, 11b, 11c and 11d arranged one above the other in the longitudinal direction of the dam.
- Each prefabricated part has the shape of a rectangular bar or cuboid and consists of a liquid-tight middle layer 19, a transition layer 21 upstream in the flow direction 20 and a downstream transition layer 22.
- the transition layers 21 and 22, like the liquid-tight middle layer 19, consist of a bituminous mixture; however, they are not liquid-tight, but contain cavities in their structure which are connected to one another so that a liquid, in the present case water, can seep through them.
- the upstream transition layer 21 is composed in its grain structure so that it can be subsequently injected with bitumen or another suitable, liquid or pasty sealing material. The injection material then closes the pores of the transition layer, so that the transition layer, like the middle layer 19, becomes liquid-tight.
- the downstream transition layers 22 of the finished parts 18 are designed as filter layers.
- the filter layer of the finished parts 18 of the lowermost layer 11a is connected to a leachate control line 23 which leads into the control passage 16.
- the lowermost layer 11a of the finished parts 18 of the core seal 11 is laid in the groove 17 of the hearth wall 14 in a bituminous mortar layer 24, which glues this prefabricated layer 11a to the substructure in a force-locking and liquid-tight manner.
- the transition layers 21 and 22 of the finished parts 18 of the lowermost finished part layer 11a are milled off at their lower edge, so that they lie laterally overlapping the channel 17 on the top 25 or the shoulder 26 of a step 27 of the hearth wall.
- the bearing joints between the overlying prefabricated layers 11a and 11b, 11b and 11c as well as 11c and 11d are flat in the embodiment shown in FIG. 1 and also contain bituminous mortar layers 24 which glue together the prefabricated layers 11a to 11d.
- the butt joints 28 between successive finished parts of a layer can also be flat and pass through the entire thickness of the core seal 10 at a right or oblique angle to the central plane 29. Such flat butt joints are shown in the upper part of FIG. 3 and designated 28a and 28b.
- the butt joints between successive prefabricated parts advantageously do not go through, but have one of the other, in FIG. 3 with 28c, 28d , 28e, 28f, 28g, 28h and 28k designated training.
- the end faces 30 and 31 of successive finished parts 18 delimiting this joint are triangular in plan are profiled so that the V-shaped projecting end face 31 of one finished part engages in a corresponding V-shaped groove on the end face 30 of the following finished part.
- the end faces 30 and 31 of successive finished parts are step-shaped, while in the butt joints 28g and 28h they are wavy or zigzag.
- the end faces 30 and 31 of successive finished parts 18 are curved in an arc.
- butt joints 28e and 28f vertically running, triangular or semicircular grooves are arranged in the end faces 30 and 31, into which dowel strips 32 are inserted, which, like the middle layer 19 of the finished parts, consist of a liquid-tight asphalt concrete and are prefabricated in the building material factory.
- the butt joints 28 are hot cast from above with a bituminous casting compound 33, the grooves 34 and 35 of the joints 28e and 28f also being cast, of course before the dowel strips 32 were used.
- the lower bearing surfaces 36 of the precast elements 18 of the precast layers 11b, 11c and 11d have a trapezoidal longitudinal groove 37 in the middle of the middle layer, while the upper bearing surfaces 38 of the precast elements have a spring 39 with a trapezoidal cross section, which in FIG the longitudinal groove of the finished part 18 arranged above engages.
- the bearing joint 40 between prefabricated layers 11a, 11b, 11c and 11d arranged one above the other is filled with a bituminous mortar layer 24, which is only located in the area of the middle layers 19 of the finished parts and glues them non-positively and liquid-tight .
- a likewise secure liquid-tight connection between the finished parts 18 of layers 11a, 11b, 11c, 11d lying one above the other is obtained if the bearing surfaces 36 and 38 of the finished parts 18 of layers lying one above the other are fused together in the region of the liquid-tight middle layers 19 of the finished parts, as is shown in FIG. 4 is shown.
- the finished parts 18 in the area of their middle layer in the vicinity of their bearing surfaces 36 and 38 consist of an asphalt mixture that is somewhat bitumen-rich than inside the middle layer. In the vicinity of the bearing surfaces 36 and 38, there are no coarse-grained aggregates in the middle layer 19 of the prefabricated asphalt concrete parts.
- electrical heating elements 41 in the form of heating resistance wires in the vicinity of the lower and upper bearing surfaces 36 and 38 of each finished part, which look beyond the end face 30 of each finished part and are inserted into push-in sleeves on the end face 31 of the finished parts which follow in the longitudinal direction , so that they receive a continuous electrical connection with the electrical heating elements of this finished part.
- electrical heating elements are connected to an electrical heating current source, not shown, after laying the finished parts.
- the electric heating elements 41 are heated and melt the bitumen-rich asphalt mixture in the vicinity of the lower and upper bearing surfaces 36 and 38 of prefabricated parts lying one on top of the other, which thereby form a firm and liquid-tight connection with one another.
- the individual prefabricated asphalt concrete parts 18, from which the core seal is built, are produced in a building material plant, which can be in the vicinity of the construction site, but also at a more distant location.
- the middle layer 19 and the laterally attached transition layers 21 and 22 are produced simultaneously, so that these layers interlock well and a one-piece finished part is created.
- the finished parts 18 can be poured individually into formwork, the end faces 30 and 31 of the finished parts being profiled and the longitudinal grooves and tongues being formed in the bearing surfaces 36 and 38.
- an asphalt concrete core paver is used to produce an endless bar made of asphalt concrete, which consists of a liquid-tight middle layer made of dense asphalt and laterally arranged transition layers made of asphalt with a high degree of porosity.
- the beam continuously formed between the formwork is then divided into individual finished parts with the desired butt joint shape, some of which are shown in FIG. 3.
- the prefabricated parts 18 produced and cooled in the building material plant are then transported to the dam construction site, for which purpose all suitable means of transport, such as trucks, trains, ships and transport helicopters, can be used.
- the asphaltic concrete prefabricated parts 18, as shown in FIG. 1 are shifted one layer after the other in association, cast together at their butt joints 28 and glued to one another at their bed joints 40 using bitumen mortar 24 or fused together by the action of heat.
- the support bodies 12 and 13 are optionally pulled up and compacted in layers with a further, non-bituminized transition zone made of filter-stable material that adjoins the bituminous transition layers.
- the finished parts can also be curved in plan if a curved core sealing trough is to be produced. It is also possible not to connect the transition zones directly to the liquid-tight middle layer, but to pour non-bituminized transition zones together with the support body material. Such poured transition zones can also be provided in addition to the bituminous transition zones firmly connected to the core. It is also possible to fuse not only the bed joints, but also the butt joints of the finished parts. For this purpose, it is advisable to preheat the edge zones of the precast elements before the joints are poured or melted in order to achieve a tightly fitting joint even at the edges of the precast elements.
- the asphaltic concrete prefabricated parts are only glued or welded together in the area of their liquid-tight middle layer, it is of course also possible to continue the adhesive or melt joints into the transition layers, so that there are clearly subdivided areas in the area of these layers in the horizontal direction . If one of the filter layer areas separated from each other by dense vertical joints is then assigned a separate seepage water control line, it is possible to locate any leaks that may have occurred during operation in the inspection passage and then to specifically seal the corresponding transition zone area on the upstream side by means of injections.
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine bituminöse Kerndichtung für Erdbauwerke, wie Staudämme, Kanäle, Deiche, Deponieumschließungen od.dgl. und hat auch ein Verfahren und ein Fertigteil zu ihrer Herstellung zum Gegenstand.
- Bituminöse Kerndichtungen werden in erster Linie zur Abdichtung von Erddämmen für Talsperren eingesetzt, aber auch als Innendichtung für Deiche, Kanaldämme und Umschließungswälle für Mülldeponien verwendet. Sie werden bei der Herstellung von Wasserstaubauwerken mit Spezialgeräten an Ort und Stelle hergestellt, wobei das heiße Asphaltmischgut gleichzeitig mit einem Übergangs- oder Filtermaterial lagenweise eingebaut und verdichtet wird.
- Der Einsatz der Spezialgeräte und die Aufbereitung und Zufuhr des bituminösen Mischgutes, das heiß eingebaut wird und dicht an die vorhergehende Lage anschließen muß, ist sehr aufwendig und erfordert hohe Investitionen für die erforderlichen Geräte. Die benötigten Asphaltmischanlagen dürfen nur nach komplizierten Genehmigungsverfahren und mit beschwerlichen Auflagen für den Umweltschutz an Ort und Stelle in Betrieb genommen werden. Für den Einbau der Kerndichtung benötigen die hierfür erforderlichen Kerneinbaugeräte beidseits der Kerndichtungswand breite Auf standsflächen für ihre Fahrwerke, so daß breite Übergangszonen aus teurem Filtermaterial eingebaut werden müssen, die nur aus Gründen eines genügend stabilen Fahrweges für die Fertiger breiter als für den Dammbau erforderlich ausfallen. Oft ist es auch bei schwer zugänglichen Baustellen, z.B. im Hochgebirge, sehr schwierig, Spezialeinbaugeräte, Mischanlage und Mischgut zur Baustelle zu transportieren.
- Der Einbau einer bituminösen Innendichtung aus einem an Ort und Stelle aufbereiteten bituminösen Dichtungsmaterial hat ferner den Nachteil, daß das bituminöse Dichtungsmaterial beim Einfüllen seitlich in die Übergangsschichten eindringt, so daß mehr hohlraumarm zusammengesetztes bituminöses Dichtungsmaterial erforderlich ist, als dies rechnerisch notwendig wäre. Außerdem behindern die Unbilden der Witterung den heißen Einbau des Kerndichtungsmaterials.
- Eine Qualitätsüberwachung der eingebauten Dichtungsschicht kann nur durch nachträgliche, stichprobenartige Entnahme von Probekernen durchgeführt werden, die labormäßig untersucht werden müssen. Dies erfordert jeweils eine Unterbrechung des Arbeitsfortschrittes, da die Probenkerne nur aus vollständig erkaltetem Material entnommen werden dürfen.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kerndichtung so auszubilden und herzustellen, daß sie mit geringem Aufwand an Zeit und Kosten auch bei kleineren Erdbauwerken und in schwer zugänglichem Gelände rasch und kostengünstig hergestellt werden kann.
- Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch eine Kerndichtung gelöst, die in ihrer ganzen Dicke aus Asphaltbeton-Fertigteilen besteht, die an ihren Lagerfugen und Stoßfugen zu einer flüssigkeitsdichten Wand kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
- Für den Aufbau einer solchen Kerndichtung sind keine komplizierten Einbaugeräte erforderlich, da die Fertigteile mit Hebezeugen versetzt werden können. Da die Verbindung der Fertigteile an den Stoßfugen durch eine Vergußmasse erfolgen kann, werden nur handelsübliche, mobile Gußasphaltkocher benötigt. Teure Spezialmaschinen sind nicht erforderlich und der Personalaufwand kann wesentlich reduziert werden. Durch die fabrikmäßige Vorfertigung der Kerndichtungsteile wird eine genaue Maßhaltigkeit und Einbaugenauigkeit erreicht und es ist die Gewähr gegeben, daß die Fertigteile in ihrer ganzen Größe vollständig dicht sind. Ferner bleiben die Einflüsse der Witterung ohne nennenswerten Einfluß, da die Fertigteile bei ihrem Einbau nur im Bereich der Fugen lokal erwärmt werden müssen und nur verhältnismäßig wenig an Ort und Stelle erhitztes bituminöses Material benötigt wird. Da die Fertigteile schon unmittelbar nach ihrer Fertigstellung im Werk mit geeigneten Prüfgeräten in ihrer ganzen Größe getestet werden können, wird der Baufortschritt durch Qualitätskontrollen nicht gehemmt.
- Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Fertigteile eine flüssigkeitsdichte Mittelschicht und an die Mittelschicht seitlich anschließende und mit dieser einstückig verbundene, Hohlräume enthaltende bituminöse Übergangsschichten aufweisen. Diese Übergangsschichten werden zweckmäßig nach den Vorschriften für Dränasphalt zusammengesetzt und können auf der in Durchstromrichtung stromabwärts liegenden Seite als Filterschicht ausgebildet und an eine Sickerwasserkontrolleinrichtung angeschlossen sein. Die in Durchströmrichtung stromauf liegende Übergangsschicht der Fertigteile ist zweckmäßig injizierfähig zusammengesetzt, so daß sie im Falle einer nach dem Bau auftretenden Undichtigkeit in der Mittelschicht injiziert werden und eine zusätzliche Dichtungsfunktion übernehmen kann.
- Die Asphaltbetonfertigteile können die Form von Parallelepipeden aller Art haben. Vorzugsweise bestehen sie aus rechtwinkligen Quadern oder Platten, die eine senkrechte Dichtungswand gleichbleibender Stärke ergeben. Die Fertigteile können aber auch einen parallelogrammförmigen Querschnitt haben, wenn beispielsweise gegen die Vertikale unter einem Winkel geneigte Kerndichtungswände hergestellt werden sollen. Bei einer anderen Ausführungsform können die Fertigteile im Querschnitt stufenförmig ausgebildet sein, so daß eine treppenförmige Dichtungswand mit ihnen erstellt werden kann.
- Um eine gute Dichtigkeit in den Stoßfugen zu erreichen, sind die Fertigteile an ihren die Stoßfugen begrenzenden Stirnseiten profiliert, wobei die Stirnseiten im Grundriß bogen-, wellen-, stufen- oder zickzackförmig ausgebildet sein können. Durch eine solche Profilierung wird zugleich nach dem Vergießen der Fugen mit einem Vergußmörtel eine kraft- und formschlüssige Verbindung der in einer Schicht in Längsrichtung aneinander anschließenden Asphaltbetonfertigteile erreicht, so daß die Dichtung Schubkräfte aufnehmen kann, die durch den seitlichen Erddruck der Stützkörper auf sie ausgeübt werden können.
- Eine andere Möglichkeit der schubfesten Fugenverbindung besteht darin, daß die Fertigteile an ihren die Stoßfugen begrenzenden Stirnseiten vertikal verlaufende Nuten aufweisen, in welche Verdübelungsleisten eingesetzt sind.
- Um auch eine flüssigkeitsdichte und schubfeste Verbindung in den Lagerfugen zu erreichen, werden die Asphaltbetonfertigteile in einem kalt oder vorzugsweise heiß aufgebrachten bituminösen Mörtelbett verlegt oder in den Lagerfugen miteinander verschmolzen. Eine Lagerfläche der Fertigteile kann mindestens eine Längsnute und die gegenüberliegende Lagerfläche eine in die Längsnute des darüber angeordneten Fertigteiles eingreifende Feder aufweisen. Durch diese Nut/Feder-Verbindung wird zugleich der paß genaue Einbau übereinander angeordneter Fertigteile erleichtert und eine seitliche Verschiebung übereinander angeordneter Fertigteile beim Verschmelzen ihrer Lagerflächen verhindert, wenn die Fertigteile im Bereich der Schmelzzone verhältnismäßig leicht gegeneinander verschiebbar sind.
- Um eine gute Schmelzverbindung in den Lagerfugen herzustellen, bestehen die Fertigteile in der Nähe ihrer Lagerflächen aus einem bitumenreichen Asphaltgemisch, in das verlorene elektrische Heizelemente eingebettet sind, die mit Heizelementen benachbarter Fertigteile verbindbar und an eine elektrische Heizstromquelle anschließbar sind. Die Fertigteile können im Herstellungswerk leicht mit einem mörtelreicheren Vorsatzbeton im Bereich der Lagerflächen versehen werden, in den zugleich elektrische Heizwiderstandsdrähte eingelegt werden. Beim Verlegen aufeinanderfolgender Fertigteile einer Schicht können diese Heizwiderstandsdrähte aufeinanderfolgender Fertigteile dann leicht durch Steckverbindungen miteinander verbunden werden, so daß mehrere, aufeinanderfolgende Fertigteile gleichzeitig an eine elektrische Heizstromquelle angeschlossen werden können. Hierdurch werden die Lagerflächen in der Lagerfugenzone eine kurze Zeit lang soweit erwärmt, daß übereinander angeordnete Fertigteile miteinander verschmelzen. Die Widerstandsdrähte verbleiben in der Kerndichtung.
- Zweckmäßig werden die oberen bzw. unteren Lagerflächen der eine Lagerfuge begrenzenden Fertigteilschichten gleichzeitig erwärmt, um die Lagerflächen der beiden übereinander angeordneten Fertigteile gleichzeitig aufzuschmelzen und eine gute Schmelzverbindung zu erreichen. Im allgemeinen reicht es aber oft aus, jeweils die unteren Lagerflächen der Fertigteile der zuletzt eingebauten Schicht zu erwärmen, da hierdurch auch die obere Lagerfläche der darunterliegenden Schicht gleichzeitig miterweicht wird.
- Die Stoßfugen und/oder die Nuten in den Stirnseiten der Fertigteile werden mit einer bituminösen Vergußmasse heiß vergossen. Die hierfür verwendeten, bituminösen Vergußmassen haben zweckmäßig eine der flüssigkeitsdichten Mittelschicht weitgehend entsprechende Zusammensetzung. Zur Verbesserung des Fließverhaltens sind erste Zusatzstoffe, beispielsweise Polymere, hinzugefügt. Ferner können die bituminösen Vergußmassen zweite Zusatzstoffe zur Verbesserung der Steifigkeit im erkalteten Zustand enthalten. Derartige Stoffe sind beispielsweise granulierter Gummi, Asbest oder bestimmte Kunststoffe.
- Beim Herstellen einer bituminösen Kerndichtung für ein von einer Flüssigkeit durchströmtes Erdbauwerk, das stromaufwärts und stromabwärts an die Kerndichtung seitlich anschließende Übergangsschichten und Stützkörper aufweist, die zusammen mit der Kerndichtung schichtweise hochgezogen werden, wird nach der Erfindung so vorgegangen, daß platten- oder balkenartige Fertigteile aus Asphaltbeton in einem Baustoffwerk fabrikmäßig hergestellt, mit Transportgeräten zur Einbaustelle transportiert und dort aneinander anschließend schichtweise verlegt, an ihren Stoßfugen mit einer heißen, bituminösen Vergußmasse vergossen und in ihren Lagerfugen durch Erhitzen der Lagerflächen mindestens einer von zwei übereinanderliegenden Fertigteilschichten miteinander verschmolzen werden.
- Da die Fertigteile fabrikmäßig in einem Baustoffwerk hergestellt werden, ist dieser Teil der Ausführung witterungsunabhängig. Als Transportgeräte kommen Lastkraftwagen,Schiffe, Eisenbahn oder Transporthubschrauber in Betracht, welche die Fertigteile einzeln oder in größeren Stückzahlen auch zu unwegsamen Einbaustellen transportieren können.
- Die Fertigteile werden im Werk mit einer flüssigkeitsundurchlässigen, bituminösen Mittelschicht und seitlich anschließenden, Hohlräume aufweisenden, bituminösen Übergangsschichten, die nach den Vorschriften für Dränasphalt zusammengesetzt sind, in einem Stück in heißem Zustand hergestellt. Hierbei verzahnen sich Mittelschicht und Übergangsschichten miteinander und bilden ein einziges, vorgefertigtes Bauteil. Die hieraus hergestellte Kerndichtungswand hat dann nicht nur Dichtungsfunktion, sondern erfüllt auch gleichzeitig die Anforderungen, die an eine stromaufwärts gelegene Übergangszone und eine stromabwärts gelegene Filterzone gestellt werden. Die Übergangsschichten der Asphaltbetonfertigteile haben rauhe Außenflächen, mit denen sie kraftübertragend in den Dammkörper einbinden, so daß eine einwandfreie Überleitung aller Kräfte und der daraus resultierenden Kräfte erfolgt.
- Um einen dichten Anschluß der untersten Fertigteilschicht der Kerndichtung an eine Unterkonstruktion zu erreichen, wird die unterste Schicht aus Asphaltbetonfertigteilen in einer bituminösen Mörtelschicht verlegt, die zweckmäßig polymermodifizierte Bitumen und andere Additive enthalten kann. Diese Mörtelschicht verbindet die jeweilige Fertigteilschicht mit der darunterliegenden Schicht oder einer Unterkonstruktion kraftschlüssig und flüssigkeitsdicht.
- Vor dem Vergießen der Stoßfugen und dem Verschmelzen der Lagerflächen übereinanderliegender Fertigteile in den Lagerfugen ist es zweckmäßig, wenn die die Fugen begrenzenden Randzonen der Fertigteile vor dem Vergießen bzw. Verschmelzen der Fugen vorgewärmt werden. Dies kann beispielsweise mit gas- oder elektrisch betriebenen Infrarotheizgeräten oder Heißluftgebläsen geschehen.
- Nach dem Verlegen aneinander anschließender Fertigteile einer Schicht, die an ihren Stirnseiten einander zugekehrte Nuten aufweisen, werden aus flüssigkeitsdichtem Asphaltbeton vorgefertigte Verdübelungsleisten in die Nuten eingesetzt und die verbleibenden Hohlräume zwischen den Leisten und den Stirnseiten mit bituminöser Vergußmasse heiß vergossen. Die Fertigteile für den Anschluß an eine Unterkonstruktion, wie beispielsweise eine Herdmauer od.dgl., sowie die Fertigteile einer jeden Schicht, die an das Gelände oder andere Bauteile anschließen, können schon bei ihrer Herstellung an die geometrische Form der Anschlußflächen der Unterkonstruktion bzw. des Geländes oder der anschließenden Bauwerke angepaßt werden. Außerdem ist es möglich, die Asphaltbetonfertigteile für den Anschluß an eine Unterkonstruktion nach Herstellung der Fertigteile auf die geometrische Form der Anschlußflächen der Unterkonstruktion durch mechanische oder thermische Behandlung zuzurichten; hierbei können die die Fertigteile beispielsweise abgefräst oder abgeschmolzen werden, um die gewünschte Form zu erreichen. Diese Bearbeitung kann auch auf der Baustelle selbst erfolgen.
- Bei der fabrikmäßigen Herstellung der Fertigteile wird nach der Erfindung so vorgegangen, daß aus einem heißen, bituminösen Mischgut zwischen Schalungen ein endloser, aus flüssigkeitsdichter Mittelschicht und seitlich angeordneten Übergangsschichten bestehender Balken mit einem Asphaltbetonkernfertiger fortlaufend geformt und verdichtet wird, der anschließend in einzelne Fertigteile mit der gewünschten Stoßfugenform zerteilt wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Fertigteile einzeln in stationären Schalungen zu gießen, wobei ein plattenförmiger oder balkenförmiger Körper mit rechteckigem oder ringsegmentförmigem Grundriß entsteht, der eine flüssigkeitsdichte, bituminöse Mittelschicht und seitlich anschließende, mit der Mittelschicht verzahnte und fest verbundene, flüssigkeitsdurchlässige, bituminöse Übergangsschichten aufweist.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Kerndichtung nach der Erfindung sowie das Herstellungsverfahren an Ausführungsbeispielen näher erläutert sind. Es zeigt:
- Fig. 1 den unteren Teil eines Erdstaudammes mit einer Kerndichtung nach der Erfindung in einem vertikalen Querschnitt und in einer perspektivischen Teildarstellung, wobei der unterstromseitige Stützkörper fortgelassen ist,
- Fig. 2 eine etwas andere Ausführungsform einer Kerndichtung nach der Erfindung in einem vertikalen Teilquerschnitt,
- Fig. 3 eine Kerndichtung nach der Erfindung in einem Horizontalschnitt, der zwischen den einzelnen Fertigteilen verschieden ausgebildete Stoßfugen erkennen läßt, und
- Fig. 4 eine der Fig. 2 analoge Darstellung einer dritten Ausführungsform der Kerndichtung nach der Erfindung.
- In Fig. 1 ist mit 10 ein Erdbauwerk, nämlich ein Staudamm für eine Talsperre, bezeichnet, der eine im Inneren des Dammes angeordnete Kerndichtung 11 aufweist, an die stromauf ein wasserseitiger Stützkörper 12 und stromab ein landseitiger Stützkörper 13 anschlie8t, der in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt ist. Die Stützkörper 12 und 13 werden aus einem geeigneten Bodenmaterial, wie Grobgestein, Kies od.dgl. in mehreren, übereinanderliegenden Lagen 12a, 12b, 12c bzw. 13a, 13b und 13c eingebaut und verdichtet, wobei gleichzeitig mit dem Schütten der Stützkörperschichten auch die Kerndichtung 11 hochgezogen wird.
- Die Kerndichtung 11 ruht auf einer Unterkonstruktion 14, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Herdmauer aus Stahlbeton ist, die auf dem Untergrund 15, beispielsweise einer wasserundurchlässigen, tragfähigen Felsschicht gegründet ist und im unteren Teil einen gewölbten Kontrollgang 16 aufweist, der zugleich zum Abführen von Sickerwasser dient. Die Herdmauer 14 hat an ihrer Oberseite eine breite, in Längsrichtung des Dammes 10 verlaufende Rinne 17, in die die Kerndichtung 11 einbindet.
- Die Kerndichtung 11 besteht in ihrer ganzen Dicke aus Asphaltbetonfertigteilen 18, die in mehreren, übereinander angeordneten Fertigteilschichten 11a, 11b, 11c und 11d im Verband in Längsrichtung des Dammes hintereinander angeordnet sind. Jedes Fertigteil hat die Form eines rechteckigen Balkens oder Quaders und besteht aus einer flüssigkeitsdichten Mittelschicht 19, einer in Durchströmrichtung 20 stromauf liegenden Übergangsschicht 21 und einer stromab liegenden Übergangsschicht 22. Die Übergangsschichten 21 und 22 bestehen ebenso wie die flüssigkeitsdichte Mittelschicht 19 aus einem bituminösen Mischgut; sie sind jedoch nicht flüssigkeitsdicht, sondern enthalten in ihrer Struktur Hohlräume, die miteinander in Verbindung stehen, so daß eine Flüssigkeit, im vorliegenden Fall Wasser, durch sie hindurchsickern kann. Die stromauf liegende Übergangsschicht 21 ist in ihrem Kornaufbau so zusammengesetzt, daß sie nachträglich mit Bitumen oder einem anderen geeigneten, flüssigen oder pastösen Dichtungsmaterial injiziert werden kann. Das Injektionsmaterial verschließt dann die Poren der Übergangsschicht, so daß die Übergangsschicht ebenso wie die Mittelschicht 19 flüssigkeitsdicht wird.
- Die stromab liegenden Übergangsschichten 22 der Fertigteile 18 sind als Filterschichten ausgebildet. Die Filterschicht der Fertigteile 18 der untersten Lage 11a ist an eine Sickerwasserkontrolleitung 23 angeschlossen, die in den Kontrollgang 16 führt.
- Die unterste Schicht 11a der Fertigteile 18 der Kerndichtung 11 ist in der Rinne 17 der Herdmauer 14 in einer bituminösen Mörtelschicht 24 verlegt, welche diese Fertigteilschicht 11a mit der Unterkonstruktion kraftschlüssig und flüssigkeitsdicht verklebt. Die Übergangsschichten 21 und 22 der Fertigteile 18 der untersten Fertigteilschicht 11a sind an ihrem unteren Rand abgefräst, so daß sie die Rinne 17 seitlich übergreifend auf der Oberseite 25 bzw. dem Absatz 26 einer Stufe 27 der Herdmauer aufliegen. Die Lagerfugen zwischen den darüberliegenden Fertigteilschichten 11a und 11b, 11b und 11c sowie 11c und 11d sind bei dem in Fig. 1 dargestelten Ausführungsbeispiel eben und enthalten ebenfalls bituminöse Mörtelschichten 24, welche die Fertigteilschichten 11a bis 11d miteinander verkleben.
- Die Stoßfugen 28 zwischen aufeinanderfolgenden Fertigteilen einer Schicht können ebenfalls eben sein und unter einem rechten oder schiefen Winkel zur Mittelebene 29 der Kerndichtung 10 über deren ganze Dicke durchgehen. Solche ebenen Stoßfugen sind im oberen Teil der Fig. 3 dargestellt und mit 28a und 28b bezeichnet. Um eine schubfeste und formschlüssige Verbindung von hintereinander angeordneten Fertigteilen 18 einer Fertigteilschicht 11a bzw. 11b bzw. 11c bzw. 11d zu erreichen, gehen die Stoßfugen zwischen aufeinanderfolgenden Fertigteilen zweckmäßig nicht durch, sondern haben eine der andern, in Fig. 3 mit 28c, 28d, 28e, 28f, 28g, 28h und 28k bezeichneten Ausbildungen. Man erkennt, daß bei der Stoßfuge 28c die diese Fuge begrenzenden Stirnseiten 30 und 31 aufeinanderfolgender Fertigteile 18 im Grundriß dreieckförmig profiliert sind, so daß die V-förmig vorspringende Stirnseite 31 des einen Fertigteiles in eine entsprechend V-förmig geformte Nute an der Stirnseite 30 des folgenden Fertigteiles eingreift. Bei der Stoßfuge 28d sind die Stirnseiten 30 und 31 aufeinanderfolgender Fertigteile stufenförmig, während sie bei den Stoßfugen 28g und 28h wellenförmig bzw. zickzackförmig sind. Bei der Stoßfuge 28k sind die Stirnseiten 30 und 31 aufeinanderfolgender Fertigteile 18 nach einem Kreisbogen gekrümmt.
- Bei den Stoßfugen 28e und 28f sind in den Stirnseiten 30 und 31 vertikal verlaufende, dreieckförmige bzw. halbkreisförmige Nuten angeordnet, in die Verdübelungsleisten 32 eingesetzt sind, die ebenso wie die Mittelschicht 19 der Fertigteile aus einem flüssigkeitsdichten Asphaltbeton bestehen und im Baustoffwerk vorgefertigt werden. Nach dem Versetzen der Fertigteile 18 einer Fertigteilschicht 11a, 11b, 11c bzw. 11d werden die Stoßfugen 28 von oben her mit einer bituminösen Vergußmasse 33 heiß vergossen, wobei natürlich auch die Nuten 34 bzw. 35 der Fugen 28e und 28f mitvergossen werden, in die vorher die Verdübelungsleisten 32 eingesetzt wurden.
- Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform haben die unteren Lagerflächen 36 der Fertigteile 18 der Fertigteilschichten 11b, 11c und 11d in der Mitte der Mittelschicht eine trapezförmige Längsnute 37, während die oberen Lagerflächen 38 der Fertigteile eine im Querschnitt trapezförmige Feder 39 aufweisen, die in die Längsnute des jeweils darüber angeordneten Fertigteiles 18 eingreift. Ebenso wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Lagerfuge 40 zwischen übereinander angeordneten Fertigteilschichten 11a, 11b, 11c und 11d mit einer bituminösen Mörtelschicht 24 ausgefüllt, die sich aber nur im Bereich der Mittelschichten 19 der Fertigteile befindet und diese kraftschlüsssig und flüssigkeitsdicht verklebt.
- Eine ebenfalls sichere flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den Fertigteilen 18 übereinanderliegender Schichten 11a, 11b, 11c, 11d ergibt sich, wenn die Lagerflächen 36 und 38 der Fertigteile 18 übereinanderliegender Schichten im Bereich der flüssigkeitsdichten Mittelschichten 19 der Fertigteile miteinander verschmolzen werden, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Zu diesem Zwecke bestehen die Fertigteile 18 im Bereich ihrer Mittelschicht in der Nähe ihrer Lagerflächen 36 und 38 aus einem Asphaltgemisch, das etwas bitumenreicher ist als im Inneren der Mittelschicht. In der Nähe der Lagerflächen 36 und 38 sind in der Mittelschicht 19 der Asphaltbetonfertigteile auch keine grobkörnigen Zuschlagstoffe vorhanden. Statt dessen befinden sich in der Nähe der unteren und oberen Lagerfläche 36 bzw. 38 eines jeden Fertigteiles elektrische Heizelemente 41 in Form von Heizwiderstandsdrähten, die über die Stirnseite 30 eines jeden Fertigteiles hinausschauen und in Steckmuffen auf der Stirnseite 31 der in Längsrichtung anschließenden Fertigteile eingesteckt werden, so daß sie mit den elektrischen Heizelementen dieses Fertigteiles eine durchgehende, elektrische Verbindung erhalten. Am Ende der Reihe von Fertigteilen einer Schicht oder in kleineren Abständen werden diese elektrischen Heizelemente nach dem Verlegen der Fertigteile an eine nicht näher dargestellte elektrische Heizstromquelle angeschlossen. Hierdurch werden die elektrischen Heizelemente 41 erwärmt und bringen das bitumenreiche Asphaltgemisch in der Nähe der unteren und oberen Lagerfläche 36 bzw. 38 aufeinanderliegender Fertigteile zum Schmelzen, die hierdurch eine feste und flüssigkeitsdichte Verbindung miteinander eingehen.
- Die einzelnen Asphaltbetonfertigteile 18, aus denen die Kerndichtung aufgebaut wird, werden in einem Baustoffwerk hergestellt, das sich in der Nähe der Baustelle, aber auch an einem weiter entfernten Ort befinden kann. Bei der Her stellung aus erhitztem Asphaltmaterial werden die Mittelschicht 19 und die seitlich angebauten Übergangsschichten 21 und 22 gleichzeitig hergestellt, so daß sich diese Schichten gut ineinander verzahnen und ein einstückiges Fertigteil entsteht. Hierbei können die Fertigteile 18 einzeln in Formschalungen eingegossen werden, wobei zugleich die Stirnseiten 30 und 31 der Fertigteile profiliert und die Längsnuten und Federn in den Lagerflächen 36 und 38 ausgebildet werden.
- Bei einem anderen Herstellungsverfahren wird mit einem Asphaltbetonkernfertiger ein endloser Balken aus Asphaltbeton hergestellt, der eine flüssigkeitsdichte Mittelschicht aus dichtem Asphalt und seitlich angeordneten Übergangsschichten aus einem Asphalt mit Haufwerksporigkeit besteht. Der zwischen Schalungen fortlaufend geformte Balken wird anschließend in einzelne Fertigteile mit der gewünschten Stoßfugenform zerteilt, von denen einige in Fig. 3 dargestellt sind.
- Die im Baustoffwerk hergestellten und erkalteten Fertigteile 18 werden dann zur Dammbaustelle transportiert, wofür alle geeigneten Transportmittel, wie Lastkraftwagen, Eisenbahn, Schiffe und Transporthubschrauber, eingesetzt werden können. Auf der Baustelle werden die Asphaltbetonfertigteile 18, wie in Fig. 1 gezeigt, im Verband eine Schicht nach der anderen versetzt, an ihren Stoßfugen 28 miteinander vergossen und an ihren Lagerfugen 40 durch Bitumenmörtel 24 miteinander verklebt oder durch Wärmeeinwirkung miteinander verschmolzen. Gleichzeitig mit dem Aufbau der Kerndichtung 11 werden die Stützkörper 12 und 13 ggf. mit einer an die bituminösen Übergangsschichten anschließenden weiteren, nicht bituminierten Übergangszone aus filterstabilem Material schichtweise hochgezogen und verdichtet.
- Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind mehrere Änderungen und Ergänzungen in der konstruktiven Ausgestaltung der Kerndichtung und in der Durchführung des Herstellungsverfahrens möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die Fertigteile im Grundriß auch gekrümmt sein, wenn eine gebogene Kerndichtungswanne hergestellt werden soll. Es ist auch möglich, die Übergangszonen nicht unmittelbar mit der flüssigkeitsdichten Mittelschicht zu verbinden, sondern nichtbituminierte Übergangszonen zusammen mit dem Stützkörpermaterial anzuschütten. Solche geschütteten Übergangszonen können auch noch zusätzlich zu den mit dem Kern fest verbundenen bituminösen Übergangszonen vorgesehen werden. Ferner ist es möglich, nicht nur die Lagerfugen, sondern auch die Stoßfugen der Fertigteile miteinander zu verschmelzen. Hierzu ist es sinnvoll, die Randzonen der Fertigteile vor dem Vergießen bzw. Verschmelzen der Fugen vorzuwärmen, um eine dicht schließende Fuge auch an den Rändern der Fertigteile zu erreichen.
- Während bei den dargestellten Ausführungsformen die Asphaltbetonfertigteile nur im Bereich ihrer flüssigkeitsdichten Mittelschicht miteinander verklebt oder verschweißt sind, ist es natürlich auch möglich, die Klebe- oder Schmelzfugen bis in die Übergangsschichten weiterzuführen, so daß sich hier im Bereich dieser Schichten in Horizontalrichtung klar unterteilte Teilbereiche ergeben. Wenn dann je einem der durch dichte Vertikalfugen voneinander getrennten Filterschichtbereiche eine eigene Sickerwasserkontrolleitung zugeordnet wird, ist es möglich, im Betrieb etwa entstandene Undichtigkeiten im Kontrollgang zu lokalisieren und dann gezielt auf der Oberstromseite den entsprechenen Übergangszonenbereich durch Injektionen abzudichten.
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