EP2192261A1 - Verfahren zum Verankern eines Befestigungselements - Google Patents

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EP2192261A1
EP2192261A1 EP09175875A EP09175875A EP2192261A1 EP 2192261 A1 EP2192261 A1 EP 2192261A1 EP 09175875 A EP09175875 A EP 09175875A EP 09175875 A EP09175875 A EP 09175875A EP 2192261 A1 EP2192261 A1 EP 2192261A1
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borehole
self
drilling
drill
hollow drill
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Andreas Schell
Klaus-Peter Bohn
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Hilti AG
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
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    • E21B21/015—Means engaging the bore entrance, e.g. hoods for collecting dust
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00—Setting anchoring-bolts
    • E21D20/003—Machines for drilling anchor holes and setting anchor bolts
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/03—Processes

Definitions

  • the invention relates to a method for anchoring a fastening element and to a method for creating a cleaned borehole for anchoring a fastening element.
  • a curable composition in a previously in a component such.
  • B a wall or a ceiling, for example, of a mineral material such.
  • drill cuttings or drill dust still located in the borehole adversely affect the adhesion of the hardenable mass to the wall of the borehole.
  • a through hole cleaning method with a hollow drill is known in which air is blown through the hollow drill into the borehole during the drilling of the borehole. Accumulating drill cuttings and drill dust are thereby blown out of the borehole, which can pollute the environment of the borehole.
  • a drill hole cleaning method with a hollow drill is known in which, for improved cleaning during drilling of the borehole, drilling dust or drill cuttings are sucked through the hollow drill by means of a vacuum source, such as a vacuum cleaner.
  • the object of the invention is to provide a secure method for anchoring and a method for creating a clean well in a component for chemical anchoring of a fastener in the component.
  • the method according to the invention for anchoring a fastening element provides for the following steps: drilling a borehole into a component by means of a hollow drill driven in a hammering and rotating manner; Extracting accumulating cuttings and debris between an outside of the auger and a wall of the borehole by means of a vacuum source while drilling the borehole; Introduce a self-hardening mortar immediately through the suction cleaned hole and inserting the fastener in the self-hardening mortar.
  • the desired tensile loads in the range of more than 1000 Newtons are transferred from the self-hardening mortar only to the component when the drill dust is removed cleanly.
  • smooth borehole walls made by sawing or grinding tend to be very easy to clean by suction, but still do not allow sufficient adhesion of the mortar to the boring wall.
  • a partially chiselling tool, the beating hollow drill probably leads to sufficient roughness and cracks in the borehole wall, so that the mortar sticks.
  • the self-hardening mortar is introduced as two components in the borehole.
  • the self-hardening mortar may be based on an epoxy resin and / or and / or polymethacrylate.
  • One embodiment provides that the self-hardening mortar is introduced into the borehole without further cleaning of the borehole.
  • the drill cuttings and drilling dust are sucked out through the gap between the outside of the hollow drill and the wall of the borehole.
  • the cuttings and the drilling dust is continuously sucked off from the drill head or from the cutting of the hollow drill through the gap outside the hollow drill.
  • air passively flows through the hollow drill bit into the borehole, whereby a favorable airflow behavior in the borehole for removing the cuttings and drilling dust from the borehole is achieved.
  • the inventive method is therefore particularly advantageous for substrates and components made of an open-pore material in relation to the achievable degree of cleaning.
  • the inventive method allows in a simple manner, an integration of the steps drilling and cleaning the borehole, which eliminates a separate elaborate cleaning procedure and a significant increase in the drilling speed is possible. This achieves significantly improved productivity while increasing the safety and reliability of the chemical anchoring point. Reducing the amount of work required to create a cleaned wellbore from a cleaned wellbore that is being brushed and / or blown is up to 50% or even more.
  • a suction hood covering the borehole which has a through-opening for the hollow drill and a connection piece for the vacuum source, whereby a vacuum is produced around the hollow drill in an area outside the borehole, which results in almost complete removal or suction of the boring Cuttings and drilling dust through the gap between the outside of the hollow drill and the wall of the borehole ensured.
  • This action will further enhance the well's clearance, further increasing the specified loads for chemical anchoring.
  • pollution of the environment will be largely eliminated.
  • the in the FIG. 1 illustrated device 11 is used to carry out the inventive method for creating a cleaned borehole 7 in a component 6, z. B. a ceiling made of concrete, for the chemical anchoring of a fastener 46 in the component 6.
  • the device 11 comprises a hollow drill 12, a suction hood 21 and a vacuum source 26, for. B. a vacuum cleaner.
  • the hollow drill 12 comprises a shaft 16 having at a first, front end a drill head 13 with outlet openings 14 and at the other, rear end an insertion end 15 for mounting the hollow drill 12 in a tool holder 8 of a not shown beating and rotating drill.
  • a radially outwardly open inlet opening 17 is provided, which is connected via a circumferentially closed, provided in the shaft 16 longitudinal channel 18 with the outlet openings 14 on the drill head 13 in connection.
  • the suction hood 21 is bell-shaped and has a passage opening 22 for the hollow drill 12 and a connecting piece 23 for connecting a suction line 27 as a connection to the vacuum source 26.
  • the passage opening 22 may with a sealing device, such as. B. radially inwardly projecting brush elements or flexible sealing elements, for partial sealing of the passage opening 22 may be provided.
  • the hollow drill 12 is rotated by the drilling device (see arrow 9) and at the same time driven in a hammering manner in the axial direction, wherein the boring head 13 penetrates into the component 6 up to the desired depth of the borehole 7 ,
  • the vacuum source 26 is put into operation. While the drilling of the borehole 7 with the hollow drill 12 by means of the vacuum source 26 air and thus sucked the drilling cuttings and drilling dust through the gap between the outside of the hollow drill 12 and the wall of the borehole 7. At the same time air continuously flows through the inlet opening 17 of the hollow drill 12 into the borehole 7, which ensures an advantageous air flow for the removal of the cuttings and drilling dust (see flow arrows 28).
  • a Zu beneficiader 31 is provided, through which during the drilling of the borehole 7 additional air through the hollow drill 12 in the borehole 7, if necessary, actively blown.
  • the device 11 is removed.
  • the created borehole 7 has already been adequately cleaned, so that prior to the filling of the borehole 7 with hardenable mass 41, no further working step for cleaning the borehole 7 is required.
  • a fastener 46 such as a threaded rod, is inserted.
  • the fastening element 46 anchored therein has substantially higher pull-out values than a fixing element chemically anchored in a conventionally produced borehole, in which the borehole has not subsequently been cleaned in an optimal manner.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung eines gereinigten Bohrlochs (7) in einem Bauteil (6) zur chemischen Verankerung eines Befestigungselementes (46) im Bauteil (6) unter Verwendung eines Hohlbohrers (12) und einer Vakuumquelle (26) zur Absaugung des anfallenden Bohrkleins und Bohrmehls. Während dem Bohren des Bohrlochs (7) wird mit dem Hohlbohrer (12) mittels der Vakuumquelle (26) das Bohrklein und Bohrmehl durch den Spalt zwischen der Aussenseite des Hohlbohrers (12) und der Wandung des Bohrlochs (7) abgesaugt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verankern eines Befestigungselements und ein Verfahren zum Erstellen eines gereinigten Bohrlochs für ein Verankern eines Befestigungselements.
  • Bei einer chemischen Verankerung werden Befestigungselemente, wie beispielsweise Gewindestangen, Bewehrungseisen oder Dübel, mittels einer aushärtbaren Masse in einem zuvor in einem Bauteil, wie z. B. einer Wand oder einer Decke beispielsweise aus einem mineralischen Material, wie z. B. Beton oder Mauerwerk, erstellten Bohrloch verankert. Um dabei hohe Verankerungswerte des Befestigungselementes im Untergrund beziehungsweise im Bauteil erreichen zu können, ist eine vorzugsweise vollständige Reinigung des Bohrlochs wesentlich, da noch im Bohrloch befindliches Bohrklein oder Bohrmehl die Haftung der aushärtbaren Masse an der Wandung des Bohrlochs nachteilig beeinflusst.
  • Zur Reinigung des Bohrlochs wurden bereits mechanische Vorrichtungen vorgeschlagen, mit denen nach dem Bohren das Bohrloch ausgebürstet oder ausgeblasen wird. Nachteilig an den bekannten Lösungen ist, dass der Grad der Reinigung von der Sorgfalt des Anwenders abhängt.
  • Aus der DE 29 12 396 A1 ist ein Bohrloch-Reinigungsverfahren mit einem Hohlbohrer bekannt, bei dem während dem Bohren des Bohrlochs Luft durch den Hohlbohrer in das Bohrloch geblasen wird. Anfallendes Bohrklein und Bohrmehl wird dabei aus dem Bohrloch ausgeblasen, welches die Umgebung des Bohrlochs verschmutzen kann.
  • Aus der DE 198 10 193 A1 ist ein Bohrloch-Reinigungsverfahren mit einem Hohlbohrer bekannt, bei dem für eine verbesserte Reinigung während dem Bohren des Bohrlochs anfallendes Bohrmehl oder Bohrklein mittels einer Vakuumquelle, wie einen Staubsauger, durch den Hohlbohrer abgesaugt wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein sicheres Verfahren zum Verankern und ein Verfahren zur Erstellung eines gereinigten Bohrlochs in einem Bauteil zur chemischen Verankerung eines Befestigungselementes im Bauteil zu schaffen.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verankern eines Befestigungselements sieht folgende Schritte vor: Bohren eines Bohrlochs in ein Bauteil mittels eines schlagend und drehend angetriebenen Hohlbohrers; Absaugen anfallenden Bohrkleins und Bohrmehls zwischen einer Außenseite des Hohlbohrers und einer Wandung des Bohrlochs mittels einer Vakuumquelle während des Bohrens des Bohrlochs; Einbringen eines selbsthärtenden Mörtels unmittelbar durch das Absaugen gereinigte Bohrloch und Einstecken des Befestigungselements in den selbsthärtenden Mörtel.
  • Die gewünschten Zuglasten im Bereich von über 1000 Newton werden von dem selbsthärtenden Mörtel nur auf das Bauteil übertragen, wenn das Bohrmehl sauber entfernt ist. Zudem zeigt sich, dass glatte Bohrlochwände, die durch sägen oder schleifen hergestellt sind, sich tendenziell sehr gut durch Absaugen reinigen lassen, aber dennoch keinen ausreichende Haftung des Mörtels an der Bohrwand ermöglichen. Ein teilweise meißelndes Werkzeug, der schlagende Hohlbohrer führt wohl zu einer ausreichenden Rauigkeit und Rissen in der Bohrlochwand, damit der Mörtel haftet.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der selbsthärtende Mörtel als zwei Komponenten in das Bohrloch eingebracht wird. Der selbsthärtende Mörtel kann auf einem Epoxyharz und/oder und/oder Polymethacrylat basieren.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der selbsthärtende Mörtel ohne weiteres Reinigen des Bohrlochs in das Bohrloch eingebracht wird.
  • Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass das in dem selbsthärtenden Mörtel verankerte Befestigungselement für Zuglasten von wenigstens 1000 Newton ausgelegt ist.
  • Gemäss der Erfindung wird während dem Bohren des Bohrlochs mit dem Hohlbohrer mittels der Vakuumquelle das Bohrklein und Bohrmehl durch den Spalt zwischen der Aussenseite des Hohlbohrers und der Wandung des Bohrlochs abgesaugt.
  • Durch diese Massnahme wird das Bohrklein und das Bohrmehl fortwährend ausgehend von dem Bohrkopf beziehungsweise ausgehend von den Schneiden des Hohlbohrers durch den Spalt ausserhalb des Hohlbohrers abgesaugt. Dabei strömt gleichzeitig durch den Hohlbohrer hindurch passiv Luft in das Bohrloch nach, womit ein vorteilhaftes Luftströmungsverhalten im Bohrloch zur Entfernung des Bohrkleins und Bohrmehls aus dem Bohrloch gegeben ist. Dadurch wird verhindert, dass das anfallende Bohrklein und insbesondere das anfallende Bohrmehl von vornherein beim Bohrvorgang an der Wandung des Bohrlochs angepresst werden und kaum noch aus dem Bohrloch entfernbar sind. Das erfindungsgemässe Verfahren ist daher auch bei Untergründen und Bauteilen aus einem offenporigen Material in Bezug auf den erzielbaren Reinigungsgrad besonders vorteilhaft.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht in einer einfachen Art und Weise eine Integration der Arbeitsschritte Bohren und Reinigen des Bohrlochs, womit eine separate aufwändige Reinigungsprozedur entfällt und eine signifikante Steigerung der Bohrgeschwindigkeit ermöglicht ist. Damit wird eine deutlich verbesserte Produktivität bei einer gleichzeitigen Erhöhung der Sicherheit und Zuverlässigkeit des chemischen Verankerungspunktes erzielt. Die Reduktion des Arbeitsaufwandes zum Erstellen eines gereinigten Bohrlochs gegenüber einem gereinigten Bohrloch, das ausgebürstet und/oder ausgeblasen wird, beträgt bis zu 50% oder gar mehr.
  • Da eine gleichmässigere, reproduzierbare Reinigung mit einem hohen Reinigungsgrad durch das erfindungsgemässe Verfahren gewährleistet ist, lassen sich höhere spezifizierte Lasten aufbringen. Bei einer Zulassung durch eine offizielle Stelle lässt sich somit eine wesentlich geringere Minderung des Referenzlastwertes erreichen, womit bei gleichen Abmessungsverhältnissen der chemischen Verankerung zusätzliche Anwendungen ermöglicht sind.
  • Vorzugsweise wird eine das Bohrloch abdeckende Absaughaube vorgesehen, welche eine Durchführöffnung für den Hohlbohrer sowie einen Anschlussstutzen für die Vakuumquelle aufweist, womit um den Hohlbohrer herum in einem Bereich ausserhalb des Bohrlochs ein Unterdruck erzeugt wird, der eine nahezu vollständige Entfernung beziehungsweise Absaugung des beim Bohren anfallenden Bohrkleins und Bohrmehls durch den Spalt zwischen der Aussenseite des Hohlbohrers und der Wandung des Bohrlochs gewährleistet. Mit dieser Massnahme wird die Reinigung des Bohrlochs noch weiter verbessert, womit die spezifizierten Lasten für die chemische Verankerung weiter erhöht werden können Zudem wird eine Verschmutzung der Umgebung weitgehend ausgeschlossen.
  • Bevorzugt wird während dem Bohren des Bohrlochs zusätzlich Luft durch den Hohlbohrer in das Bohrloch eingeblasen, womit die Entfernung beziehungsweise Absaugung des beim Bohren anfallenden Bohrkleins und Bohrmehls durch den Spalt zwischen der Aussenseite des Hohlbohrers und der Wandung des Bohrlochs weiter verbessert ist.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    Den Verfahrensschritt des Bohrens des Bohrlochs in einem schematischen Schnitt; und
    Fig. 2
    ein Befestigungselement im verankerten Zustand.
  • Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung 11 dient der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Erstellung eines gereinigten Bohrlochs 7 in einem Bauteil 6, z. B. einer Decke aus Beton, zur chemischen Verankerung eines Befestigungselementes 46 im Bauteil 6. Die Vorrichtung 11 umfasst einen Hohlbohrer 12, eine Absaughaube 21 und eine Vakuumquelle 26, z. B. einen Staubsauger.
  • Der Hohlbohrer 12 umfasst einen Schaft 16, der an einem ersten, vorderen Ende einen Bohrkopf 13 mit Austrittsöffnungen 14 und am anderen, hinteren Ende ein Einsteckende 15 zur Anordnung des Hohlbohrers 12 in einer Werkzeugaufnahme 8 eines nicht weiter dargestellten schlagenden und drehenden Bohrgerätes aufweist. In einem Abstand zum Einsteckende 8 ist eine nach radial aussen offene Eintrittsöffnung 17 vorgesehen, welche über einen umfänglich geschlossenen, im Schaft 16 vorgesehenen Längskanal 18 mit den Austrittsöffnungen 14 am Bohrkopf 13 in Verbindung steht.
  • Die Absaughaube 21 ist glockenförmig ausgebildet und weist eine Durchführöffnung 22 für den Hohlbohrer 12 sowie einen Anschlussstutzen 23 für den Anschluss einer Saugleitung 27 als Verbindung zur Vakuumquelle 26 auf. Die Durchführöffnung 22 kann mit einer Dichteinrichtung, wie z. B. radial nach innen ragenden Bürstenelementen oder flexiblen Dichtelementen, zur teilweisen Abdichtung der Durchführöffnung 22 versehen sein.
  • Zum Erstellen eines gereinigten Bohrlochs 7 in dem Bauteil 6 wird der Hohlbohrer 12 über das Bohrgerät in Rotation versetzt (siehe Pfeil 9) und zugleich in axialer Richtung schlagend angetrieben, wobei der Bohrkopf 13 bis auf die gewünschte Tiefe des Bohrlochs 7 in das Bauteil 6 eindringt. Gleichzeitig wird die Vakuumquelle 26 in Betrieb genommen. Während dem Bohren des Bohrlochs 7 mit dem Hohlbohrer 12 wird mittels der Vakuumquelle 26 Luft und somit das beim Bohren anfallende Bohrklein und Bohrmehl durch den Spalt zwischen der Aussenseite des Hohlbohrers 12 und der Wandung des Bohrlochs 7 abgesaugt. Gleichzeitig strömt durch die Eintrittsöffnung 17 des Hohlbohrers 12 fortlaufend Luft passiv in das Bohrloch 7 nach, was eine vorteilhafte Luftströmung zur Entfernung des Bohrkleins und Bohrmehls gewährleistet (siehe Strömungspfeile 28).
  • Optional wird z. B. im Bereich der Eintrittsöffnung 17 ein Zuführadapter 31 vorgesehen, durch den während dem Bohren des Bohrlochs 7 zusätzlich Luft durch den Hohlbohrer 12 in das Bohrloch 7 bedarfsweise aktiv eingeblasen wird.
  • Nachdem die gewünschte Tiefe des Bohrlochs 7 erreicht ist, wird die Vorrichtung 11 entfernt. Das erstellte Bohrloch 7 ist bereits ausreichend gereinigt, so dass vor der Befüllung des Bohrlochs 7 mit aushärtbarer Masse 41 kein weiterer Arbeitsschritt zur Reinigung des Bohrlochs 7 erforderlich ist. In das mit aushärtbarer Masse 41 befüllte Bohrloch 7 wird ein Befestigungselement 46, wie eine Gewindestange, eingeschoben. Nach dem Aushärten der aushärtbaren Masse 41 im Bohrloch 7 weist das darin verankerte Befestigungselement 46 wesentlich höhere Auszugswerte als ein in einem herkömmlich erstellten Bohrloch chemisch verankertes Befestigungselement auf, bei dem das Bohrloch nicht nachträglich in optimaler Art und Weise gereinigt wurde.
  • Auch mechanisch verankerbare Befestigungselemente erreichen in einem Bohrloch, das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt ist, höhere Auszugswerte als bei einem herkömmlich erstellten Bohrloch.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Verankern eines Befestigungselements mit den Schritten: Bohren eines Bohrlochs (7) in ein Bauteil (6) mittels eines schlagend und drehend angetriebenen Hohlbohrers (12); Absaugen anfallenden Bohrkleins und Bohrmehls zwischen einer Außenseite des Hohlbohrers (12) und einer Wandung des Bohrlochs (7) mittels einer Vakuumquelle (26) während des Bohrens des Bohrlochs (7); Einbringen eines selbsthärtenden Mörtels (41) unmittelbar durch das Absaugen gereinigte Bohrloch (7) und Einstecken des Befestigungselements (46) in den selbsthärtenden Mörtel (41).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der selbsthärtende Mörtel als zwei Komponenten in das Bohrloch (7) eingebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der selbsthärtende Mörtel auf einem Epoxy und/oder Polymethacrylat basiert.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der selbsthärtende Mörtel ohne weiteres Reinigen des Bohrlochs in das Bohrloch eingebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass das in dem selbsthärtenden Mörtel verankerte Befestigungselement für Zuglasten von wenigstens 1000 Newton ausgelegt ist.
  6. Verfahren zum Erstellung eines gereinigten Bohrlochs (7) in einem Bauteil (6), für ein Verankern eines Befestigungselementes (46) im Bauteil (6) mit einem selbsthärtenden Mörtel, unter Verwendung eines drehend und schlagend angetriebenen Hohlbohrers (12) und einer Vakuumquelle (26) zur Absaugung des anfallenden Bohrkleins und Bohrmehls, wobei während dem Bohren des Bohrlochs (7) mit dem Hohlbohrer (12) mittels der Vakuumquelle (26) Bohrklein und Bohrmehl durch einen Spalt zwischen einer Außenseite des Hohlbohrers (12) und der Wandung des Bohrlochs (7) abgesaugt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Bohrloch (7) abdeckende Absaughaube (21) vorgesehen wird, welche eine Durchführöffnung (22) für den Hohlbohrer (12) sowie einen Anschlussstutzen (22) für die Vakuumquelle (26) aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während dem Bohren des Bohrlochs (7) zusätzlich Luft durch den Hohlbohrer (12) in das Bohrloch (7) eingeblasen wird.
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