EP2500472A1 - Teilverschäumte Schotterverfestigung für Dämme und Deiche - Google Patents

Teilverschäumte Schotterverfestigung für Dämme und Deiche Download PDF

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EP2500472A1
EP2500472A1 EP11158682A EP11158682A EP2500472A1 EP 2500472 A1 EP2500472 A1 EP 2500472A1 EP 11158682 A EP11158682 A EP 11158682A EP 11158682 A EP11158682 A EP 11158682A EP 2500472 A1 EP2500472 A1 EP 2500472A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ballast
reaction components
hydroxyl number
stones
reaction mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11158682A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Thiel
Oliver Bruns
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Covestro International SA
Covestro Deutschland AG
Original Assignee
Bayer International SA
Bayer MaterialScience AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer International SA, Bayer MaterialScience AG filed Critical Bayer International SA
Priority to EP11158682A priority Critical patent/EP2500472A1/de
Publication of EP2500472A1 publication Critical patent/EP2500472A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B7/00Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
    • E02B7/16Fixed weirs; Superstructures or flash-boards therefor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/10Dams; Dykes; Sluice ways or other structures for dykes, dams, or the like
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/12Revetment of banks, dams, watercourses, or the like, e.g. the sea-floor
    • E02B3/128Coherent linings made on the spot, e.g. cast in situ, extruded on the spot

Definitions

  • the invention relates to partially expanded ballast consolidations on overflowable dykes and dams and a method for their production.
  • Dams, dykes, summer dikes, chafing oaks, flood dikes, backwoods, guide dikes, flood retention basins and overflow basins are referred to in this application as dams and / or dykes for the sake of simplicity.
  • flood retention basins are an important part of technical flood protection.
  • Technical flood protection is part of the flood protection strategy. It is supplemented by the flood-area management and flood protection (overflowable dams and embankments, issued by the State Institute for Environmental Protection (LfU) Baden-written, 1st edition, Düsseldorf 2004 and Design of Small Dams (Water Resources Technical Publication Series), Revised 3 rd Edition, United States Department of Interior).
  • the most important security element of a flood retention basin is the flood relief system. In combination with a sufficient freeboard, the dam is protected from overflow and destruction even in the event of an extreme flood event (see Fig. 1 ).
  • the flood relief of a partially or completely overflowed dam serves the harmless flood discharge via the dam structure and is lowered compared to the rest of the dam crest.
  • Overflowable embankment areas are an alternative in terms of landscape aesthetics, hydraulic load capacity and cost considerations with several advantages over conventional flood relief systems. By eliminating the freeboard, the dam height is reduced in completely overflowable dams.
  • rock fillings are used in hydraulic engineering for economic reasons. At the stone set, the stones are set individually. The fill is created by pouring and distributing the stones.
  • the individual elements of the revetment are durably stuck together by design measures and are therefore resistant to erosion.
  • the design is done for the connected revetment.
  • Dimensioning is the definition of a measure based on objective criteria during planning. The criteria can be based on experience, take into account physical laws or based on legal requirements.
  • the assessment bases and procedures are regularly laid down in the technical regulations and the national and international standards.
  • the starting point of the dimensioning process are the requirements that are placed on the object to be dimensioned.
  • the aim of the design is to determine the necessary and optimal size or load capacity of a component based on a calculation process or a table.
  • the design is documented in writing for testing purposes (if required).
  • the entire component that is to say the ballast currently associated with bitumen (mastic) is considered as one piece, since the monoliths are firmly connected to each other.
  • Mastic gravel can be referred to as "bitumen-bound single-grain chippings" that can be used to make a porous revetment.
  • This material has been used in hydraulic engineering for many years in the area of embankment and embankment protection on riverine waters. It is a drainable and coherent revetment material. The strong bond of the individual grains is made by the bitumen mortar.
  • the building materials grit mostly limestone
  • bitumen, filler, medium sand and fibrous materials are usually used.
  • the disadvantage of mastic-gravel is the fact that bitumen changes its elasticity, hardness and adhesion, in particular under UV irradiation, whereby in the case of overflow individual stones can be released from the revetment. As a result, the ballast is actually the weakest main element of the flood overflow.
  • the improvement of the Schottder properties is an important task to ensure a sufficient service life of the riprap on overflowable dams and dykes.
  • Task was therefore to fix the ballast stones on overflowable dams and dykes so that the aforementioned disadvantages are avoided without the measures are too complicated and too expensive for this and the process is too lengthy.
  • the invention relates to partially expanded or fully expanded ballast composites on overflowable dam / dyke bodies, which are characterized in that the ballast composites of ballast stones and polyurethane foam (PUR foam), which is located between the ballast stones exist.
  • PUR foam polyurethane foam
  • polyurethane foam rigid foams or semi-rigid foams based on polyurethane are preferably used. Foamed solid polyurethane based systems can also be used. The foams have a sufficient resistance to deformation and, moreover, have a sufficiently high compressive strength. Another advantage of the polyurethane material used is that it can be varied within wide limits as a function of the external circumstances with regard to pressure resistance, reaction time and pot life via the composition of the components.
  • the ballast composite according to the invention is mounted on the substructure of the dyke body, preferably on a filter layer which is located on the substructure of the dyke body.
  • the filter layer is used for drainage (see also Fig.3 ).
  • the aforementioned reaction mixture is used in the process.
  • the reaction mixture is applied to the filter layer, as far as it is present on the substructure of the dam / dike body.
  • ballast stones of the bed are connected by the introduced by means of a suitable apparatus reaction mixture, that is, by the resulting polyurethane foam to a holistic ballast structure (ballast composites).
  • a suitable apparatus reaction mixture that is, by the resulting polyurethane foam to a holistic ballast structure (ballast composites).
  • ballast composites ballast composites
  • the forces introduced by the overflow of the water can be transferred to the subsurface via the partially expanded or fully expanded ballast compounds on the overflowed dam / dyke bodies, so that the revetment (the ballast bed) slips or breaks or a single ballast stone is released avoided or at least made more difficult.
  • the two reaction components (polyisocyanate component and polyol component) are conveyed separately by means of a suitable apparatus (eg reaction casting machine) up to or above the bedrock, where they are continuously combined in a static or dynamic mixer and introduced into the bed via the spaces between the stones eg introduced by casting or spraying, where it hardens with foaming.
  • a suitable apparatus eg reaction casting machine
  • the polyol component preferably contains blends of polyether polyols with or without the use of hydroxyl group-containing fatty derivatives such as castor oil. Hydroxyl-containing fatty derivatives, in particular castor oil, increase the bondability and adhesive strength and, in addition, the flexibility of the polyurethane.
  • the foaming of the reaction mixture is carried out in a maximum of a few minutes.
  • the partially expanded bedrock or riprap on the overflowable dams and dykes is solidified by introducing the flowable, foamable polyurethane reaction mixture into the bed of the dam / dyke.
  • the reaction mixture is added depending on the height of the riprap at the application site in preferably an amount which is greater, the further up the application site is in the riprap. Wherein the mixture is adjusted such that the foaming process does not begin until the front of the mixture flowing downwards within the riprap has reached the bottom of the riprap. The foaming then takes place within the riprap from bottom to top.
  • the flowable, foamable reaction mixture is adjusted so that the foaming process takes place only after a certain time after introduction of the mixture into the riprap.
  • the foaming process retarding properties of the reaction mixture are possible by suitable choice of the corresponding components and additives for the flowable and foamable reaction mixture.
  • Foaming usually takes place from bottom to top, ie to the topmost layer of the riprap.
  • For UV protection of the near-top region of the foam it may additionally be expedient to apply a further loose rock fill to the revetment thus produced.
  • the riprap in particular as preparation for carrying out the method according to the invention, it is expedient to proceed by introducing hot air into the riprap from above, which exits laterally, determining the relative humidity of the exiting air and ending the process of heating the riprap if the mean humidity is less than a preset threshold.
  • the heat input into the riprap can be controlled depending on the exiting humidity by the humidity of the outgoing rock from the backfill air is measured in several places, the heating of the riprap is terminated when the average humidity is less than a predetermined threshold.
  • the riprap has been heated before the introduction of the foamable reaction mixture, or has a higher temperature, which may be given depending on the ambient conditions without heating by an additional heat source.
  • the ballast stones of the revetment are connected by the introduced polyurethane foam together to form a holohedral structure or a coherent revetment.
  • the adhesive strength of the foam on the ballast stone and the structure density of the foam can be of the order of magnitude of the maximum load entry in the overflow case, plus a safety factor.
  • the reaction mixture may be expedient to clean the stones before introducing the reaction mixture.
  • This can be done by means of a high-pressure cleaner, by washing with water or, in particular, with new stones by the naturally occurring rain. Thereafter, as described above, wherein after completion of the riprap of the new or the renewed or the revitalized revetment, this is foamed with foam material.
  • the foam consists of a large number of pores, the closing of the cavities does not result in a rigid ballast compound. Rather, it creates an elastic composite with many shock absorbers, whereby the longevity of the revetment, especially at frequent overflows is significantly increased.
  • the illustration 1 shows both a dam with freeboard (1) and an overflowable dam without freeboard (2).
  • the difference between the dam (1) and the accumulation target (3) of the water (5) is referred to as freeboard (4).
  • the Figure 2 shows an overflowed dam with the base (10), in which the water (5) flows over the dam crown.
  • a stone is released from the riprap (9), at (7) the revetment breaks and at (8) the revetment slides below the crossbar (12).
  • the Figure 3 shows an enlarged section Figure 2 with an additional filter layer (11).

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft teilverschäumte Schotterverfestigungen an überströmbaren Deichen und Dämmen und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Description

  • Die Erfindung betrifft teilverschäumte Schotterverfestigungen an überströmbaren Deichen und Dämmen und ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • Dämme, Deiche, Sommerdeiche, Schardeiche, Hochwasserdeiche, Rückstaudeiche, Leitdeiche, Hochwasserrückhaltebecken und Überlaufbecken werden der Einfachheit halber in dieser Anmeldung als Dämme und/oder Deiche bezeichnet.
  • Hochwasserrückhaltebecken sind ein wichtiger Bestandteil des technischen Hochwasserschutzes. Der technische Hochwasserschutz ist Teil der Hochwasserschutz-Strategie. Er wird ergänzt durch das Hochwasser-Flächenmanagement und die Hochwasservorsorge (Überströmbare Dämme und Dammscharten, herausgegeben von der Landesanstalt für Umweltschutz (LfU) Baden-Württemberg, 1. Auflage, Karlsruhe 2004 und Design of Small Dams (Water Resources Technical Publication Series), Revised 3rd Edition, United States Department of Interior).
  • Das wichtigste Sicherungselement eines Hochwasserrückhaltebeckens ist die Hochwasserentlastungsanlage. In Verbindung mit einem ausreichenden Freibord wird der Damm auch bei einem extremen Hochwasserereignis vor einer Überströmung und vor der Zerstörung bewahrt (siehe Abb. 1).
  • Die Hochwasserentlastung eines teilweise oder vollständig überströmten Dammes dient der schadlosen Hochwasserableitung über das Dammbauwerk und ist gegenüber der übrigen Dammkrone abgesenkt.
  • Überströmbare Dammbereiche sind hinsichtlich Landschaftsästhetik, hydraulischer Belastbarkeit sowie Kostenbetrachtungen eine Alternative mit einigen Vorteilen gegenüber herkömmlichen Hochwasserentlastungsanlagen. Durch den Wegfall des Freibords wird bei vollständig überströmbaren Dämmen die Dammhöhe reduziert.
  • Überströmbare Dämme haben jedoch auch Nachteile, die an sich bekannt sind und im Folgenden beschrieben werden (siehe auch Abb.2):
    • • Erosion eines Einzelsteins (Ein einzelner Stein wird aus dem Verbund herausgelöst.)
    • • Abgleiten des gesamten Deckwerks (Das Deckwerk gleitet als Ganzes auf der sogenannten Filterschicht ab, oder das Deckwerk mitsamt der Filterschicht gleitet als Ganzes auf dem Dammkörper ab.)
    • • Ausbrechen des Deckwerks (Das Deckwerk bricht oberhalb eines sogenannten Querriegels aufgrund des Zusammenwirkens der hohen Schub- und Liftkräfte aus.).
  • Bei Stein-/Gesteinsschüttungen werden die Steine nicht gesetzt, sondern lose mit einer bestimmten Stärke geschüttet. Steinschüttungen reagieren schon bei geringen Abflussänderungen empfindlich. Durch die Umlagerung von Steinen können sich Erosionsrinnen ausbilden, was zu einer Abflusskonzentration führt.
  • Im Unterschied zum Steinsatz spielt die Durchströmung bei Steinschüttungen eine wesentliche Rolle. Steinschüttungen werden aus wirtschaftlichen Gründen im Wasserbau eingesetzt. Beim Steinsatz werden die Steine einzeln gesetzt. Die Schüttung entsteht durch das Hinschütten und das Verteilen der Steine.
  • Um eine wirtschaftliche Steinschüttung zu erhalten, muss die Lebensdauer ihrer Hauptelemente - Steinschüttung, Filterschicht und Unterbau ― richtig aufeinander abgestimmt sein. Niedrige Kosten liegen nur dann vor, wenn der Unterbau und die Steinschüttung sowie eine eventuell vorhandene Filterschicht zwischen Steinschüttung und Unterbau eine möglichst lange Nutzungsdauer aufweisen.
  • Die starke Zunahme von Flutereignissen und höheren Hochwasser-Abflussraten führen dazu, dass überströmbare Dämme und Deiche stärker beansprucht und die Steinschüttungen öfter erneuert werden müssen.
  • Bei kohärenten Deckwerken hängen die einzelnen Elemente des Deckwerks durch konstruktive Maßnahmen dauerhaft fest zusammen und sind deshalb erosionsstabil. Die Bemessung erfolgt für das verbundene Deckwerk. Mit der Bemessung bezeichnet man die Festlegung eines Maßes aufgrund objektiver Kriterien während der Planung. Die Kriterien können auf Erfahrungswerten beruhen, physikalische Gesetzmäßigkeiten berücksichtigen oder auf gesetzlichen Vorgaben fußen. Regelmäßig sind die Bemessungsgrundlagen und -verfahren im technischen Regelwerk und den nationalen und internationalen Normen niedergelegt. Ausgangspunkt des Bemessungsvorgangs sind die Anforderungen, die an das zu bemessende Objekt gestellt werden. Ziel der Bemessung ist es, anhand eines Rechenvorgangs oder aus einer Tabelle die notwendige und optimale Größe oder Belastbarkeit eines Bauteils festzustellen. Die Bemessung wird zu Prüfzwecken (soweit erforderlich) schriftlich dokumentiert.
  • Im Fall eines verbundenen Deckwerks wird das gesamte Bauteil, dass heißt die derzeit durch Bitumen (Mastix-Schotter) verbundene Schotterschüttung als ein Stück bzw. als ein Bauteil betrachtet, da die Einzelsteine fest miteinender verbunden sind.
  • Mastix-Schotter kann als "mittels Bitumen gebundener Einkornsplitt" bezeichnet werden, mit dem ein poröses Deckwerk hergestellt werden kann. Dieses Material wird im Wasserbau seit vielen Jahren im Bereich von Ufer- und Böschungssicherungen an Fliesgewässern eingesetzt. Es handelt sich um ein dränagefähiges und kohärentes Deckwerksmaterial. Der starke Verbund der einzelnen Körner erfolgt durch den Bitumenmörtel. Bei der Herstellung von Mastix-Schotter werden in der Regel die Baustoffe Splitt (meist Kalkstein), Bitumen, Füller, Mittelsand und Faserstoffe verwendet.
  • Der Nachteil von Mastix-Schotter besteht in der Tatsache, dass Bitumen seine Elastizität, Härte und Haftung, insbesondere unter UV Bestrahlung verändert, wodurch im Überströmungsfall Einzelsteine aus dem Deckwerk herausgelöst werden können. Dadurch wird die Schotterschüttung faktisch zum schwächsten Hauptelement des Hochwasserüberlaufs. Die Verbesserung der Schottereigenschaften ist eine wichtige Aufgabe für die Sicherstellung einer hinreichenden Nutzungsdauer der Steinschüttung an überströmbaren Dämmen und Deichen.
  • Aufgabe war es daher, die Schottersteine an überströmbaren Dämmen und Deichen so zu fixieren, dass die vorgenannten Nachteile vermieden werden, ohne dass die Maßnahmen hierfür zu kompliziert und zu teuer sind und das Verfahren zu langwierig ist.
  • Diese Aufgabe konnte durch die erfindungsgemäße Schotterverfestigung gelöst werden, indem kohärente Deckschichten erzeugt werden.
  • Gegenstand der Erfindung sind teilverschäumte oder vollverschäumte Schotterverbunde auf überströmbaren Damm-/Deichkörpern, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Schotterverbunde aus Schottersteinen und Polyurethanschaum (PUR-Schaum), der sich zwischen den Schottersteinen befindet, bestehen.
  • Als Polyurethanschaum werden vorzugsweise Hartschäume oder Halbhartschäume auf Polyurethanbasis eingesetzt. Angeschäumte Massivsysteme auf Polyurethanbasis können ebenfalls verwendet werden. Die Schäume weisen einen ausreichenden Widerstand gegen Verformung auf und haben darüber hinaus eine ausreichend hohe Druckfestigkeit. Ein weiterer Vorteil des eingesetzten Polyurethanmaterials ist, dass es in Abhängigkeit der äußeren Umstände hinsichtlich Druckfestigkeit, Reaktionszeit und Topfzeit über die Zusammensetzung der Komponenten in weiten Grenzen variiert werden kann.
  • Der verwendete Polyurethanschaum kann geschlossen- oder offenzellig sein. Der PUR-Schaum ist vorzugsweise elastisch, langzeitstabil, verrottungssicher und widerstandsfähig gegen Ungeziefer. Besonders bevorzugt wird als Polyurethanschaumstoff zwischen den Schottersteinen ein Reaktionsgemisch eingesetzt aus
    1. a) ein oder mehreren Isocyanatverbindungen aus der Gruppe bestehend aus Polyisocyanaten mit einem NCO-Gehalt von 28 bis 50 Gew.-% und NCO-Prepolymeren mit einem NCO-Gehalt von 10 bis 48 Gew.-% aus Polyisocyanaten mit einem NCO-Gehalt von 28 bis 50 Gew.-% und Polyetherpolyolen mit einer Hydroxylzahl von 6 bis 112, Polyoxyalkylendiolen mit einer Hydroxylzahl von 113 bis 1100 oder Alkylendiolen mit einer Hydroxylzahl von 645 bis 1850 oder Gemischen daraus und
    2. b) einer Polyolkomponente bestehend aus einem oder mehreren Polyetherpolyolen mit einer Hydroxylzahl von 6 bis 112 und einer Funktionalität von 1,8 bis 8 in Gegenwart von
    3. c) 0 bis 26 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder mehrerer Kettenverlängerungsmittel mit einer Hydroxyl- oder Aminzahl von 245 bis 1850 und einer Funktionalität von 1,8 bis 8, und
    4. d) 0,05 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder mehrerer Treibmittel,
    5. e) 0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder mehrerer Katalysatoren,
    6. f) 0 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder mehrerer Füllstoffe und
    7. g) 0 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder mehrerer Hilfs- und/oder Zusatzstoffe,
    wobei die Kennzahl des Reaktionsgemisches im Bereich von 70 und 130 liegt.
  • Der erfindungsgemäße Schotterverbund ist auf dem Unterbau des Deichkörpers angebracht, bevorzugt auf einer Filterschicht, die sich auf dem Unterbau des Deichkörpers befindet. Die Filterschicht dient der Drainage (siehe auch Abb.3).
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verfestigung der Schottersteine (Steinschüttungen) auf überströmbaren Deich-/Dammkörpern, wobei
    1. 1) Schottersteine auf die Deich-/Dammkörper aufgeschüttet werden und
    2. 2) zwischen die aufgeschütteten Schottersteine ein Reaktionsgemisch zur Herstellung eines Polyurethanschaumstoffes appliziert wird.
  • Bevorzugt wird das vorgenannte Reaktionsgemisch im Verfahren eingesetzt. Das Reaktionsgemisch wird auf die Filterschicht aufgebracht, soweit diese auf dem Unterbau des Damm-/Deichkörpers vorhanden ist.
  • Die Schottersteine der Schüttung werden durch das mittels einer geeigneten Apparatur eingebrachte Reaktionsgemisch, das heißt, durch den resultierenden Polyurethanschaum zu einem ganzheitlichen Schottergefüge (Schotterverbunde) verbunden. Die Haftfestigkeit des Polyurethanschaums an den Schottersteinen, die Gefügedichte des Verbundes sowie die Wasserdurchlässigkeit sind gut.
  • Nach der Aushärtung des Reaktionsgemisches können die durch den Überlauf des Wassers eingeleiteten Kräfte über die teilverschäumten oder vollverschäumten Schotterverbunde auf den überströmten Damm-/Deichkörpern auf den Untergrund übertragen werden, so dass ein Abgleiten oder Ausbrechen des Deckwerks (der Schottersteinschüttung) oder ein Herauslösen einzelner Schottersteine vermieden oder zumindest erschwert wird.
  • Zur Applikation des Polyurethans werden die beiden Reaktionskomponenten (Polyisocyanatkomponente und Polyolkomponente) separat mittels einer geeigneten Apparatur (z.B. Reaktionsgießmaschine) bis vor die bzw. oberhalb der Gesteinsschüttung gefördert, dort kontinuierlich in einem statischen oder dynamischen Mischer vereinigt und über die Zwischenräume der Steine in die Schüttung z.B. durch Gießen oder Sprühen eingebracht, wo sie unter Aufschäumen erhärtet.
  • Die Polyolkomponente enthält vorzugsweise Abmischungen von Polyetherpoyolen mit oder ohne Verwendung von hydroxylgruppenhaltigen Fettderivaten, wie Rizinusöl. Hydroxylgruppenhaltige Fettderivate, insbesondere Rizinusöl erhöhen die Klebfähigkeit und Haftfestigkeit und darüber hinaus die Flexibilität des Polyurethans. Das Aufschäumen der Reaktionsmischung ist in maximal wenigen Minuten erfolgt.
  • Die teilverschäumte Gesteinsschüttung bzw. Steinschüttung an den überströmbaren Dämmen und Deichen wird durch Einbringen des fließfähigen, schäumbaren Polyurethanreaktionsgemisches in die Schüttung des Dammes/Deiches verfestigt.
  • Das Reaktionsgemisch wird in Abhängigkeit von der Höhe der Steinschüttung an der Applikationsstelle in vorzugsweise einer Menge eingetragen, die umso größer ist, je weiter oben sich die Applikationsstelle in der Steinschüttung befindet. Wobei das Gemisch derart eingestellt ist, dass der Schaumbildungsprozess erst dann beginnt, wenn die Front des innerhalb der Steinschüttung nach unten fließenden Gemisches die Unterseite bzw. den unterseitennahen Bereich der Steinschüttung erreicht hat. Die Schaumbildung erfolgt dann innerhalb der Steinschüttung von unten nach oben.
  • Das fließfähige, schäumbare Reaktionsgemisch wird derart eingestellt, dass der Schaumbildungsprozess erst nach einer gewissen Zeit nach Einbringen des Gemisches in die Steinschüttung erfolgt. Derartige, den Schäumprozess verzögernde Eigenschaften des Reaktionsgemisches sind durch geeignete Wahl der entsprechenden Komponenten und Zusätze für das fließfähige und schäumbare Reaktionsgemisch möglich. Die Schaumbildung erfolgt normalerweise von unten nach oben, also bis zur obersten Schicht der Steinschüttung. Zum UV-Schutz des oberseitennahen Bereichs des Schaums kann es zusätzlich zweckmäßig sein, auf das so erzeugte Deckwerk eine weitere lose Steinschüttung aufzubringen.
  • Zur Konditionierung der Steinschüttung insbesondere als Vorbereitung zur Durchführung des erfindunggemäßen Verfahrens wird zweckmäßigerweise derart verfahren, dass in die Steinschüttung von oben Warmluft eingebracht wird, die seitlich wieder austritt, wobei die relative Luftfeuchtigkeit der austretenden Luft ermittelt wird und der Prozess der Erwärmung der Steinschüttung beendet wird, wenn die mittlere Luftfeuchtigkeit geringer ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
  • Durch das Austreiben der Feuchtigkeit aus der Steinschüttung, werden für die anschließende Schaumbildung verbesserte Bedingungen geschaffen. Der Wärmeeintrag in die Steinschüttung kann in Abhängigkeit von der austretenden Luftfeuchtigkeit gesteuert werden, indem die Luftfeuchtigkeit der aus der Steinschüttung wieder austretenden Luft an mehreren Stellen gemessen wird, wobei die Erwärmung der Steinschüttung beendet wird, wenn die mittlere Luftfeuchtigkeit geringer ist als ein vorgegebener Schwellwert.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einbringen eines fließfähigen, schäumbaren Reaktionsgemisches von oben in die Steinschüttung der überströmbaren Dämme und Deiche lässt sich ein Verfahren zur Erstellung eines kohärenten Deckwerks auf einem geeigneten Untergrund realisieren, bei dem
    • • auf dem Untergrund eine elastische Drainagematte als Filter angeordnet werden kann,
    • • auf der Drainagematte eine Steinschüttung aus einzelnen Schottersteinen, die zwischen sich Hohlräume aufweisen, gebildet werden kann,
    • • zur Lagefixierung der Steinschüttung in die Hohlräume zwischen den Einzelsteinen der Schüttung erfindungsgemäß ein schäumbares PUR-Material eingebracht wird.
  • Für die chemische Reaktion bei der Schaumbildung ist es vorteilhaft, wenn die Steinschüttung vor der Einbringung des schäumbaren Reaktionsgemisches erwärmt worden ist, bzw. eine höhere Temperatur aufweist, was je nach Umgebungsbedingungen auch ohne eine Erwärmung durch eine zusätzliche Wärmequelle gegeben sein kann.
  • Das Hauptproblem der bekannten Steinschüttungen an überströmbaren Dämmen und Deichen(das Herauslösen einzelner Steine aus dem Deckwerk und dadurch das Unterspülen sowie das Abgleiten des gesamten Deckwerks) kann also erfindungsgemäß dadurch verhindert werden, dass nach Fertigstellung eines neuen oder eines erneuerten bzw. eines sanierten Deckwerks (Steinschüttung) dieses mit Schaummaterial in den Zwischenräumen zwischen den Schottersteinen verschäumt wird.
  • Der Einsatz bei feuchtem Wetter schadet nicht, sondern fördert den Schäumvorgang, sofern ein gewisser Feuchtigkeitswert nicht überschritten wird.
  • Die Schottersteine des Deckwerks werden durch den eingebrachten Polyurethanschaum miteinander zu einem ganzheitlichen Schottergefüge bzw. zu einem kohärenten Deckwerk verbunden. Die Haftfestigkeit des Schaums am Schotterstein und die Gefügedichte des Schaums können der Grö-βenordnung des maximalen Lasteintrags im Überströmungsfall, zuzüglich eines Sicherheitsbeiwerts angepasst werden.
  • Zur Verbesserung der Haftfestigkeit des Schaums an den Einzelsteinen kann es zweckmäßig sein, die Steine vor dem Einbringen der Reaktionsmischung zu reinigen. Das kann mittels eines Hochruckreinigers, durch Abwaschen mit Wasser oder insbesondere bei neuen Steinen durch den natürlich auftretenden Regen erfolgen. Danach wird wie weiter oben beschrieben verfahren, wobei nach Fertigstellung der Steinschüttung des neuen oder des erneuerten bzw. des sanierten Deckwerks, dieses mit Schaummaterial verschäumt wird.
  • Nach Aushärten des Schaums können alle im Überströmungsfall auftretenden Kräfte über das immobilisierte, kohärente Deckwerk über die Schottersteine übertragen werden. Der Schaumdient der Lagestabilisierung der Einzelsteine.
  • Da der Schaum aus einer Vielzahl von Poren besteht, entsteht durch das Schließen der Hohlräume kein starrer Schotterverbund. Es entsteht vielmehr ein elastischer Verbund mit vielen Stoßdämpfern, wodurch die Langlebigkeit des Deckwerks, insbesondere bei häufigen Überströmungen signifikant erhöht wird.
  • Die Abbildung 1 zeigt sowohl einen Damm mit Freibord (1) sowie einen überströmbaren Damm ohne Freibord (2). Die Differenz zwischen dem Damm (1) und dem Stauziel (3) des Wassers (5) wird als Freibord (4) bezeichnet.
  • Die Abbildung 2 zeigt einen überströmten Damm mit dem Unterbau (10), bei dem das Wasser (5) über die Dammkrone strömt. Bei (6) löst sich ein Stein aus der Steinschüttung (9), bei (7) bricht das Deckwerk aus und bei (8) gleitet das Deckwerk unterhalb des Querriegels (12) ab.
  • Die Abbildung 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Abbildung 2 mit einer zusätzlichen Filterschicht (11).

Claims (5)

  1. Teilverschäumte oder vollverschäumte Schotterverbunde auf überströmbarem Damm-/Deichunterbau, dadurch gekennzeichnet, dass die Schotterverbunde aus Schottersteinen und Polyurethanschaum (PUR-Schaum), der sich zwischen den Schottersteinen befindet, bestehen.
  2. Schotterverbunde gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Polyurethanschaumstoff zwischen den Schottersteinen ein Reaktionsgemisch eingesetzt wird aus
    a) einer oder mehreren Isocyanatverbindungen aus der Gruppe bestehend aus Polyisocyanaten mit einem NCO-Gehalt von 28 bis 50 Gew.-% und NCO-Prepolymeren mit einem NCO-Gehalt von 10 bis 48 Gew.-% aus Polyisocyanaten mit einem NCO-Gehalt von 28 bis 50 Gew.-% und Polyetherpolyolen mit einer Hydroxylzahl von 6 bis 112, Polyoxyalkylendiolen mit einer Hydroxylzahl von 113 bis 1100 oder Alkylendiolen mit einer Hydroxylzahl von 645 bis 1850 oder Gemischen daraus und
    b) einer Polyolkomponente bestehend aus einem oder mehreren Polyetherpolyolen mit einer Hydroxylzahl von 6 bis 112 und einer Funktionalität von 1,8 bis 8 in Gegenwart von
    c) 0 bis 26 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder mehrerer Kettenverlängerungsmittel mit einer Hydroxyl- oder Aminzahl von 245 bis 1850 und einer Funktionalität von 1,8 bis 8, und
    d) 0,05 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder mehrerer Treibmittel,
    e) 0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder mehrerer Katalysatoren,
    f) 0 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder mehrerer Füllstoffe und
    g) 0 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder
    mehrerer Hilfs- und/oder Zusatzstoffe,
    wobei die Kennzahl des Reaktionsgemisches im Bereich von 70 und 130 liegt.
  3. Verfahren zur Verfestigung der Schottersteine (Steinschüttungen) auf überströmbaren Deich-/Dammkörpern, wobei
    1) Schottersteine auf den Deich-/Dammunterbau aufgeschüttet werden und
    2) zwischen die aufgeschütteten Schottersteine ein Reaktionsgemisch zur Herstellung eines Polyurethanschaumstoffes appliziert wird.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei vor der Aufbringung der Schottersteine eine Filterschicht auf den Deich-/Dammunterbau aufgebracht wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Reaktionsgemisch folgende Komponenten enthält
    a) einer oder mehreren Isocyanatverbindungen aus der Gruppe bestehend aus Polyisocyanaten mit einem NCO-Gehalt von 28 bis 50 Gew.-% und NCO-Prepolymeren mit einem NCO-Gehalt von 10 bis 48 Gew.-% aus Polyisocyanaten mit einem NCO-Gehalt von 28 bis 50 Gew.-% und Polyetherpolyolen mit einer Hydroxylzahl von 6 bis 112, Polyoxyalkylendiolen mit einer Hydroxylzahl von 113 bis 1100 oder Alkylendiolen mit einer Hydroxylzahl von 645 bis 1850 oder Gemischen daraus und
    b) einer Polyolkomponente bestehend aus einem oder mehreren Polyetherpolyolen mit einer Hydroxylzahl von 6 bis 112 und einer Funktionalität von 1,8 bis 8 in Gegenwart von
    c) 0 bis 26 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder mehrerer Kettenverlängerungsmittel mit einer Hydroxyl- oder Aminzahl von 245 bis 1850 und einer Funktionalität von 1,8 bis 8, und
    d) 0,05 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder mehrerer Treibmittel,
    e) 0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder mehrerer Katalysatoren,
    f) 0 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder mehrerer Füllstoffe und
    g) 0 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionskomponenten b) bis g), eines oder
    mehrerer Hilfs- und/oder Zusatzstoffe,
    wobei die Kennzahl des Reaktionsgemisches im Bereich von 70 und 130 liegt.
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