EP4217589A1 - Hohlstabverbundanker mit verbesserter setzfähigkeit und verfahren zum setzen eines hohlstabverbundankers in eine gesteinsschicht - Google Patents

Hohlstabverbundanker mit verbesserter setzfähigkeit und verfahren zum setzen eines hohlstabverbundankers in eine gesteinsschicht

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Publication number
EP4217589A1
EP4217589A1 EP21843629.3A EP21843629A EP4217589A1 EP 4217589 A1 EP4217589 A1 EP 4217589A1 EP 21843629 A EP21843629 A EP 21843629A EP 4217589 A1 EP4217589 A1 EP 4217589A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hollow rod
equal
sealing device
bursting
anchor
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.)
Pending
Application number
EP21843629.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Archibald Richter
Friederich Jaeger
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.)
Jmbg GmbH and Co KG
Original Assignee
Jmbg GmbH and Co KG
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 Jmbg GmbH and Co KG filed Critical Jmbg GmbH and Co KG
Publication of EP4217589A1 publication Critical patent/EP4217589A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00—Setting anchoring-bolts
    • E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
    • E21D20/025—Grouting with organic components, e.g. resin
    • E21D20/026—Cartridges; Grouting charges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0006—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by the bolt material
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/008—Anchoring or tensioning means

Definitions

  • Hollow bar anchor with improved setting ability and method for setting a hollow bar anchor in a rock stratum
  • the invention relates to a hollow rod composite anchor for stabilizing layers of rock in mining, tunnelling, civil engineering and rock engineering, having at least one anchor base with one or more outlet channels, a hollow rod arranged behind the anchor base, containing a static mixing device and an adhesive cartridge with an ejection piston, wherein the adhesive cartridge is arranged on the static mixing device via a cylindrical sealing device with at least one bursting surface, the outer diameter of the sealing device essentially corresponding to the inner diameter of the hollow rod and the bursting surface being greater than or equal to 15% and smaller than or equal to 90% of the cylinder cross-section of the sealing device, wherein the ratio of the bursting area to the area of the hollow rod wall cross-section is greater than or equal to 0.1 and less than or equal to 25. Furthermore, the present invention relates to an improved method for setting hollow rod composite anchors.
  • DE 1020 060 467 62 A1 discloses a hollow rod composite anchor designed as a cartridge anchor, usable as a two-step anchor for use in mining, tunnelling, civil engineering and rock construction, with an adhesive, in particular a prefabricated adhesive, at least partially embedded in a hollow rod bore of a hollow rod Pressure adhesive, at least one bursting valve provided on the anchor foot side and at least one piston positioned on the anchor foot side, the outer surface of the hollow rod composite anchor being coated with an adhesive, if necessary with added filler.
  • an adhesive in particular a prefabricated adhesive, at least partially embedded in a hollow rod bore of a hollow rod Pressure adhesive, at least one bursting valve provided on the anchor foot side and at least one piston positioned on the anchor foot side, the outer surface of the hollow rod composite anchor being coated with an adhesive, if necessary with added filler.
  • DE 1020 090 560 89 A1 discloses a single-phase self-drilling and a two-phase cartridge spiral mixer anchor designed to be rotationally impact resistant, as a hollow rod anchor with/without drill bit, chip chamber, stepped grinder and rotary slide, but with an externally applied or rolled-on mixer spiral as the active one Movement mixers for thin-bed mixing with/without a fixed cartridge tube with the cooling channels and adhesive ribs for cooling the drill bit and for storing the adhesive cartridge with bracing adhesive are used for mixing the pressed-out adhesive cartridge in the anchor ring space and for curing with a chemically controlled increase in volume, for additional anchor bracing in mining and tunnel civil engineering and rock construction, so trained that with the externally applied mixer spiral, as an active movement mixer, a thin-bed mixture in the tot. Anchor length is made.
  • a further embodiment of a device for fastening a rock anchor in a hole in the rock is disclosed in DE 69 317 784 T2, the device having a fastening element, in particular an expansion dowel, which is provided on a threaded part on the inner end of a rock anchor, the outer end of the rock bolt is provided with a washer-like pressing member adapted to press against the rock, with a nut on a threaded portion at the outer end of the rock bolt, for pressing against a support member having an opening for supplying grout to fill the cavity between the rock bolt and the rock, to improve the anchoring and to provide protection against corrosion, the rock bolt being provided with a tube which extends at least over the greater part of the free length of the rock bolt and is intended to supply grout to the inner end of the rock hole, the Supporting element the shape of a at least partially spherical shell, with an interior space for feeding grout through a hole formed in the side wall of this support member.
  • a fastening element in particular an expansion dowel
  • the object of the present invention is to provide an improved shear connector and an improved method for setting a shear connector in a rock layer, with the setting process in particular being designed to be more reproducible, faster and safer.
  • the object is achieved by the features of the independent claims, aimed at the hollow rod composite anchor according to the invention and the method according to the invention.
  • Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims, in the description or in the figures, with further features described or shown in the subclaims, in the description or in the figures, individually or in any combination, being an object of the invention as long as the context does not clearly indicate the opposite.
  • a hollow rod composite anchor for stabilizing layers of rock in mining, tunnelling, civil engineering and rock engineering, having at least one anchor base with one or more outlet channels, a hollow rod arranged behind the anchor base containing a static mixing device and an adhesive cartridge an ejection piston, wherein the adhesive cartridge is arranged on the static mixing device via a cylindrical sealing device with at least one bursting surface, the outer diameter of the sealing device essentially corresponding to the inner diameter of the hollow rod and the bursting surface being greater than or equal to 15% and smaller than or equal to 90% of the cylinder cross-section of Sealing device is, wherein the ratio of the bursting area to the area of the hollow rod wall cross-section is greater than or equal to 0.1 and less than or equal to 25.
  • the advantages according to the invention result from the adaptation of the sealing device with bursting disk that can be used according to the invention to the overall volume and the thickness of the hollow rod wall.
  • the flow resistance of the adhesive can lead to an increased pressure increase and mechanical failure of the hollow rod.
  • significantly higher forces have to be used to squeeze out the adhesive.
  • the latter in particular, can increase the demands on the machines used to squeeze out the adhesive.
  • Higher ratios of bursting to wall area of the hollow rod cross section can contribute in particular to the fact that the mechanical strength of the composite is well above the required forces, which is associated with increased material costs.
  • the usable adhesive volume is unnecessarily restricted in higher ratios, which can lead to insufficient anchoring of the anchor in the rock due to the missing adhesive mass.
  • a correspondingly adapted amount of adhesive is provided with sufficient strength of the hollow rod composite anchor, with the setting process in particular being accelerated and this being able to take place overall even at lower pressures. This can reduce the mechanical stress on the machine park and also increase work safety.
  • the sealing device to be used according to the invention can also improve the storability of the hollow rod composite anchor, since the sealing device can efficiently prevent the adhesive material from escaping unintentionally, for example due to mechanical stress during storage or transport.
  • the hollow composite rod anchor according to the invention is suitable for stabilizing layers of rock in mining, tunnelling, civil engineering and rock construction. Layers of rock can be consolidated superficially by inserting anchors in order to prevent rock fragments or slabs from coming off unintentionally.
  • the chemical anchors are inserted into anchor bores, which are produced using wet or dry drilling methods depending on the hardness of the rock.
  • the shear connector has a number of assemblies, with the other parts, in addition to the anchor foot, usually being arranged within a cylindrical hollow rod.
  • the hollow bar can be made of metal, for example steel.
  • the hollow rod composite anchor is first inserted into the drill hole on the anchor foot side and pushed all the way into the drill hole using the hollow rod attached to it. It is possible for the hollow rod composite anchor to be formed from just a single hollow rod with an anchor base or from a plurality of hollow rods and an anchor base.
  • the other hollow rods can serve as an extension of the first hollow rod composite anchor via a mechanical connection option.
  • the hollow rod composite anchor has at least one anchor base with one or more outlet channels. After the insertion of the hollow rod composite anchor, the anchor base is at the deepest point in the drill hole and from the anchor base fastening means can be guided out of the anchor into the surrounding rock via the outlet channels.
  • the exiting fasteners apply adhesive to the whole or at least a large part of the anchor on the outside, so that after setting there is a firm connection between the hollow rod composite anchor and the surrounding rock layer.
  • the outlet channels can be arranged symmetrically or asymmetrically on or in the anchor base, and the anchor base can preferably have more than 2, more preferably more than 3 and furthermore preferably more than 4 outlet channels.
  • a hollow rod is arranged behind the anchor foot.
  • the hollow rod with the other structural components of the hollow rod composite anchor can either be fixedly connected to the anchor base or designed to be connectable to it.
  • the hollow rod be connected to the anchor base by a screw, clamp, welded or adhesive connection or connected to the anchor base shortly before insertion.
  • variable anchor feet can be used for attachment, depending on the rock situation, or different hollow rods, for example varying in hollow rod volume.
  • the material of the hollow bar can preferably be made of metal, furthermore preferably made of steel. Possible dimensions of the hollow rod are in a range from approx. 50 cm to 3 m in length and 2.5 cm to 50 cm in diameter.
  • the hollow rod has a static mixing device.
  • the anchor base extends first and the hollow rod can be attached to it, with the static mixing device being located inside the hollow rod adjacent to the anchor base.
  • a static mixing device has no mechanically driven mixing elements.
  • the mixing effect of the static mixer is essentially based on the forced guidance of the components to be mixed by the guide devices of the static mixer.
  • the components to be mixed are thus first passed through the static mixer, mixed in it and leave the mixing device in the direction of the anchor base.
  • the mixed adhesive is fed through the outlet channels of the anchor base into the gap between the hollow bar connector and the rock, where it then hardens completely.
  • the mixing device can preferably assume an extension in the longitudinal direction of the hollow rod shear connector of greater than or equal to 5 cm and less than or equal to 50 cm.
  • the ratio of the total length of the mixer to the hollow rod composite anchor expressed as the length of the static mixer unit divided by the length of the hollow rod composite anchor, can be greater than or equal to 0.01 and less than or equal to 0.5. Within this range, good mixing results can still be obtained with sufficient adhesive volumes.
  • the hollow rod composite anchor has an adhesive cartridge with a squeezing piston.
  • the static mixer is filled with fastening means via a cartridge, the fastening means preferably being a one-component or two-component adhesive can.
  • the two components can be referred to as hardener and binder.
  • the adhesive component(s) in the cartridge are partially liquefied by applying pressure to the ejection piston and driven in the direction of the mixer. There, the components are intimately mixed and react or emerge as such.
  • the mixed adhesive leaves the anchor base through the outlet channels and hardens between the outside of the anchor and the borehole wall, partially or completely along the length of the borehole up to the anchor base.
  • the adhesive cartridge is arranged on the static mixing device via a cylindrical sealing device with at least one bursting surface.
  • the cylindrical sealing device can be located either directly in front of or spaced from the static mixer. However, there are preferably no further functional devices of the hollow rod composite anchor between the cylindrical sealing device and the static mixing device. In the case in which the cylindrical sealing device is arranged at a distance from the static mixing device, the distance can be produced in a defined manner between the two devices, for example by means of spacers which are, for example, ring-shaped.
  • the cylindrical sealing device essentially has a cylindrical geometry, it being possible for the outer boundary to the hollow rod to be designed in a circular manner, for example.
  • the cylinder can have a diameter of 10-40 mm, for example, and the extension along the axis of the hollow rod can be 5-15 mm, for example.
  • the sealing device has at least one surface which is designed to open when pressure is applied and thus allow the adhesive to flow into the static mixer.
  • the force required to open the bursting surface can be greater than 2 bar, for example, more preferably greater than 5 bar and even more preferably greater than 7.5 bar. Within these force ranges, the sealing device can also protect the hollow rod composite anchor from an unintentional escape of the adhesive material during transport and storage and can open it safely in the application situation.
  • the outside diameter of the sealing device essentially corresponds to the inside diameter of the hollow rod.
  • the cylindrically configured sealing device can have an outside diameter which essentially corresponds to the inside diameter of the hollow rod.
  • the sealing device can preferably be inserted into the hollow rod by means of a slight mechanical pressure.
  • the outside diameter of the sealing device essentially corresponds to the inside diameter of the hollow rod.
  • Smaller diameters, for example outer diameters of the sealing device which deviate by more than 3 mm, preferably more than 2 mm, from the inner diameter of the hollow rod are not preferred, since they prevent the sealing device from being introduced reproducibly into the hollow rod.
  • the bursting surface can be configured differently and have different valve types.
  • the bursting surface it is possible for the bursting surface to be designed in the form of a sealing surface, which partially detaches from the sealing device when pressure is applied.
  • the bursting surface it is also possible for the bursting surface to be formed by a plurality of overlapping sail surfaces which, as a function of the pressure, detach from one another and allow the adhesive to flow through the sealing device.
  • the bursting area is greater than or equal to 15% and less than or equal to 90% of the cylinder cross-section of the sealing device.
  • the sealing device can be constructed from one or more holding elements to which the actual bursting surface of the sealing device is attached. Due to the fact that the outer diameter of the cylindrical sealing device essentially corresponds to the inner diameter of the hollow rod, the total area of the sealing device can be calculated based on the circular area of the sealing device with half the outer diameter as the radius.
  • the bursting surface within the sealing device is that surface which allows adhesive to pass through when pressure is applied.
  • the bursting area is within the range given above in relation to the total area of the sealing device. Smaller ratios are not preferred as they contribute to increased flow resistance of the adhesive during the squeezing process be able. Furthermore, higher ratios are not preferred since they can impair the mechanical stability of the sealing device.
  • the ratio of the bursting area to the area of the hollow rod wall cross-section is greater than or equal to 0.1 and less than or equal to 25.
  • the area of the hollow rod wall cross-section is calculated as the area of an annulus which defines the outer and inner diameter of the hollow rod. Larger outside diameters and smaller inside diameters result in a high area of the hollow rod wall cross-section, with larger inside diameters and smaller outside diameters contributing to a reduction in the annular area.
  • the ratio of the bursting area to the area of the hollow rod in cross-section given above creates a preferred relationship between the necessary extrusion pressure and the mechanical strength of the hollow rod, which means that oversizing of the hollow rod composite anchor is avoided and an improved extrusion process is achieved. Due to the relationship, the mechanical forces during the extrusion process can be absorbed by the hollow rod composite anchor in a defined manner, resulting in a very fast and reproducible extrusion process. Due to the adapted bursting surface, the ejection can also take place very quickly and using very low pressures compared to the prior art. In particular, this relation makes it possible to master even very difficult anchoring situations, which occur, for example, for particularly long anchors or which require a large amount of adhesive material.
  • the upper ratio can preferably be greater than or equal to 0.25 and less than or equal to 9, further preferably greater than or equal to 0.5 and less than or equal to 8. These ratios can contribute to an improved setting process, in particular from anchor lengths of greater than or equal to 2 m, further preferably greater than or equal to 3 m, further preferably greater than or equal to 4 m.
  • the cylindrical sealing device can have two separate bursting surfaces. In principle, the cylindrical sealing device can have one or more rupture surfaces.
  • the sealing device according to the invention has turned out to be particularly suitable for the sealing device according to the invention to have two bursting surfaces which are decoupled from one another.
  • the bursting surfaces are decoupled from one another in cases where the bursting surfaces do not allow the adhesive to pass through the bursting surfaces together, but rather the adhesive can enter the static mixer in two different ways from the adhesive cartridge.
  • the two bursting surfaces can be constructed, for example, by the sealing device having a web which extends transversely across the sealing device. In this embodiment, the separation by the web forms two separate bursting surfaces, which extend from the web to opposite sides of the sealing device. This configuration can be used advantageously in particular when the adhesive cartridge has two different adhesives, for example in the form of a 2K composite adhesive.
  • the cylindrical sealing device can be constructed symmetrically and the two bursting surfaces can be arranged separately from one another on the sealing device via a web running along the diameter of the cylindrical sealing device.
  • the sealing device it has proven to be particularly advantageous for the sealing device to have two bursting surfaces of approximately the same size, which are separated from one another by a web.
  • the web can be located in the center of the cylindrical sealing device and can extend over the entire diameter to the edges of the cylindrical sealing device. In this case, two bursting surfaces of equal size are formed, which extend from the web to the inner diameter of the cylindrical sealing device.
  • this web area is of course not included in the bursting area.
  • the bursting surfaces can preferably be of the same size. For example, by using different volumes of a 2-component adhesive, an asymmetrical configuration of the sealing device with respect to the surfaces of the two bursting surfaces can also be useful.
  • the bursting surfaces can be designed as bursting sails and the ratio of the holding force of the bursting sails on the web to the holding force of the bursting sails on the outer circumference of the sealing device, expressed as the holding force on the web divided by the holding force on the outer circumference, is greater than or equal to 1 .5 and less than or equal to 5.
  • the mechanical holding force of the bursting surfaces on the sealing device is configured asymmetrically. Essentially, this means that the mechanical forces to open the rupture faces from the sealing device are uneven.
  • the holding force of the bursting surfaces on the web is significantly greater than the holding force of the bursting surfaces on the outer circumference of the sealing device. If the mechanical load is sufficient, this means that the bursting surfaces are first detached from the outer circumference of the sealing device, with the mechanical connection to the web remaining intact even under pressure loading. In the case of two bursting surfaces, the bursting surfaces would open from the outer circumference of the sealing device towards the web. In this embodiment, a uniform and controlled opening of the bursting surfaces can take place.
  • the different holding forces of the bursting surfaces, once on the web and on the outer circumference of the sealing device can be achieved, for example, by using different adhesives with different adhesive forces or by a different mechanical arrangement of the bursting surfaces at the most varied points of the sealing device.
  • the ratio can be measured, for example, using a mechanical pressure test, with the force being determined at different points on the bursting surface, which lead to a punctiform failure of the holding force.
  • a measurement can be taken directly on the outer circumference of the sealing device in the area of the bursting surfaces and the other measurement at the bursting surfaces directly at the web. Due to the relative specification of the forces, further information on carrying out the force measurement is unnecessary, since the specific measurement conditions are averaged out on the basis of the comparative measurement.
  • the bursting surfaces in the area of the outer circumference of the sealing device can be connected to the sealing device via breakpoints.
  • the different holding forces of the bursting surfaces are made possible by a different sized fastening surface of the bursting surface.
  • the bursting surface in the area of the web can be completely connected to the web.
  • the bursting surface can only be connected to the outer circumference of the sealing device at a few points, so that the mechanical holding forces on the outer circumference are lower than the holding forces in the area of the web.
  • the bursting surface in the area of the outer circumference of the sealing device When pressure is applied, the bursting surface in the area of the outer circumference of the sealing device will burst sooner due to the lower holding forces and the bursting surface is only held in the area of the web. As a result, the bursting surface can fold to the static mixer and release a little for the adhesive.
  • the bursting surface in the area of the outer circumference of the sealing device can take place through breakpoints, the density of which is preferably at least 50%, further preferably at least 60% smaller than the density in the area of the web.
  • the total bursting area of the sealing device can be greater than or equal to 50% and less than or equal to 90% of the cylinder cross section.
  • the entire bursting area is in relation to the area of the sealing device, i.e. in relation to the cylinder cross-section or again
  • in relation to the inner diameter of the hollow rod connector is in the range specified above. This ratio allows a particularly quick squeezing process and it is ensured that the pressures required for squeezing out the adhesive cartridge are in the lower range.
  • the squeezing process can be carried out with low demands on the devices for applying pressure and overall the work safety during the squeezing process can be increased by applying the lowest possible mechanical forces.
  • the ratio specified above can preferably be greater than or equal to 55% and less than or equal to 75%, further preferably greater than or equal to 60% and less than or equal to 70%.
  • the ratio of the bursting area to the area of the hollow rod wall cross-section can be greater than or equal to 0.4 and less than or equal to 3.
  • This range of surface ratios has proven to be particularly suitable for providing the fastest possible squeezing process.
  • the mechanical safety of the entire hollow rod is guaranteed within this range and, in addition, the pressing out of the adhesive can be guaranteed in a very short time interval by applying only low pressure. All in all, a mechanically stable and safe anchoring solution is provided, which is also inexpensive and increases the work safety of the user.
  • the material of the hollow rod can have a breaking load in the tensile test according to DIN EN ISO 6892-1B:2009-12 of greater than or equal to 80 kN and less than or equal to 800 kN. Furthermore, the material can have a modulus of elasticity measured according to ISO 10406-1:2008 in a tensile test of greater than or equal to 30 kN/mm 2 and less than or equal to 300 kN/mm 2 . These mechanical characteristics of the hollow rod material can provide both the necessary flexibility and the necessary strength to be able to safely handle the forces at high extrusion speeds, even for large bursting surface diameters.
  • a range of the breaking load can be disadvantageous, since small bursting area diameters can lead to high mechanical loads in the area of the sealing device, which increases the risk of mechanical failure of the anchor.
  • materials can be suitable which, in total, have a modulus of elasticity and a breaking load within the specified ranges. Suitable materials are, for example, special fiber-reinforced composites, for example made of glass-fiber-reinforced polyester resin, or specially tempered steels.
  • these materials can have an elongation at maximum force of greater than or equal to 0% and less than or equal to 25%, more preferably greater than or equal to 1% and less than or equal to 15%, and more preferably greater than or equal to 1.5% and less or equal to 10%.
  • These expansion ranges can contribute to particularly mechanically suitable anchors.
  • the hollow rod can consist of E355 steel, for example.
  • the use of E355 steel (1.0580) has proven to be particularly suitable for providing a hollow rod composite anchor system that is as flexible as possible.
  • composition of the additional components of this steel grade can be, for example, C ⁇ 0.22, Si ⁇ 0.55, Mn ⁇ 1.60, P ⁇ 0.03 and S ⁇ 0.035%.
  • This steel in particular can have a particularly favorable effect on the ratio of the bursting area to the area of the outer wall of the hollow rod connector and contribute to applications in which the hollow rod connector can be operated with a particularly low extrusion pressure.
  • the use of this material also makes it possible to provide very long composite anchors with a high aspect ratio, which enable the anchor to be anchored particularly deeply in the rock.
  • large amounts of adhesive material can also be provided by the structure according to the invention, which allow anchor lengths of greater than or equal to 3 m, furthermore of greater than or equal to 4 m and further preferably of greater than or equal to 6 m.
  • the width of the web can be greater than or equal to 1% and less than or equal to 15% based on the diameter of the cylindrical sealing device.
  • a two-part division of the cylindrical sealing device with two bursting surfaces via a central web has proven to be particularly suitable.
  • the web has the ratio specified above.
  • the web In the longitudinal direction, the web essentially has a length in the region of the inner diameter of the hollow-rod composite anchor. In this area, the web width ensures that the web provides sufficient mechanical strength and a suitable flow resistance.
  • the width of the web can be greater than or equal to 5% and less than or equal to 10% based on the diameter of the cylindrical sealing device.
  • the static mixing device can be arranged at a distance of greater than or equal to 20% and less than or equal to 70% from the cylindrical sealing device, based on the diameter of the cylindrical sealing device.
  • the sealing device should be spaced apart from the static mixing unit. direction as particularly suitable. The bursting surfaces can open unhindered and ensure unhindered penetration of the adhesive. The spacing also reduces the risk of the bursting surfaces closing the inlet or inlets of the static mixing device. A squeezing process that is as uniform as possible can be ensured and the pressures required for squeezing can also be reduced.
  • a greater distance can be disadvantageous, since in this case the dead volume of the hollow rod composite anchor is increased.
  • the distance can be ensured, for example, by means of spacer rods or spacer rings, which are arranged on the static mixing unit.
  • the ratio can also be greater than or equal to 40% and less than or equal to 55% based on the diameter.
  • the bearing surface of the adhesive cartridge on the cylindrical sealing device can be greater than or equal to 20% and less than or equal to 55% of the cross-sectional area of the cylindrical sealing device.
  • the adhesive cartridge can be arranged directly on the cylindrical sealing device during the discharge process.
  • the adhesive cartridge can also be designed cylindrical for this purpose, it being possible for the cylinder to be divided into two different compartments in the case of a two-component adhesive.
  • the cylindrical configuration can take place, for example, in the form of a cylindrical tube, the outer diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the hollow rod composite anchor.
  • This cylinder can be designed, for example, in the form of a plastic tube, the end face of the tube being in contact with the cylindrical sealing device.
  • the contact surface is thus defined as the surface on which the adhesive cartridge is in direct mechanical contact with the cylindrical sealing device.
  • the adhesive cartridge therefore does not contact the cylindrical sealing device over the entire cross-sectional area of the sealing device. This can be accomplished, for example, by the sealing device or the adhesive cartridge not being flat, but being equipped with indentations. Sealing device and adhesive contact each other in the depressions ber cartridges with or without load application. Smaller proportions of contact surface can be disadvantageous, since in these cases adequate mechanical fixation of the sealing device cannot always be guaranteed during the squeezing process. Higher ratios can also be disadvantageous, since in these cases stronger vibrations during storage can lead to parts of the sealing device yielding prematurely and unintentionally.
  • the adhesive cartridge can be divided into two compartments by a partition and the squeezing piston can be designed in two parts according to the compartment division, with a cutting device being arranged between the two parts of the squeezing piston.
  • the configuration according to the invention has proven itself particularly in cases in which the anchor is fixed in the rock by means of a two-component adhesive.
  • the two adhesive components can preferably be filled in the different compartments of the cartridge and be present separately from one another via the dividing wall.
  • the two compartments of the cartridge can have the same or different volumes.
  • the division into two components with a cutting device can lead in particular to the fact that the squeezing process can be carried out with low squeezing forces even in the case of more complicated gluing situations.
  • the cutting device can destroy the central web while the adhesive is being squeezed out, and easy squeezing can be ensured using only slight mechanical forces.
  • a method for setting a hollow rod composite anchor in a rock layer comprises at least the steps: a) drilling a hole in a rock layer to be stabilized; b) Setting a Hol shear connector according to the invention; and c) squeezing the chemical fasteners from the two compartments through the static mixer and the anchor foot by pressurization; includes.
  • the setting process can also take place very quickly.
  • the squeezing process can take place within 15 seconds, preferably within 10 seconds and also less than 5 seconds. Very even stabilization of the anchor in the rock can be achieved within these extrusion times, which helps to reduce the costs for the setting process.
  • the squeezing can be carried out by means of compressed air or water, it being possible in particular to work with very low pressure ranges.
  • no special equipment is required for setting.
  • the pressure load in method step c), can be recorded over time for each squeezing process and stored digitally.
  • the recording and storage of the time-dependent pressure profiles of the pressing process has proven to be particularly reliable. Unexpected positive or negative changes in the applied pressure can indicate deviations in the assumed properties of the existing rock formation, which can have a significant impact on the desired success of the stabilization measures. These can be detected via the pressure profile and give rise to further preventive measures.
  • the area ratio of the diameter of the hole drilled in method step a) to the inner diameter of the hollow rod connector, calculated as the hole diameter divided by the inner diameter of the hollow rod connector, is greater than or equal to 1.5 and less than or equal to 2.5, preferably greater than or equal to 1.8 and less than or equal to 2.5.
  • the design of the hollow rod composite anchor according to the invention can ensure that sufficient adhesive material can always be provided for the required anchoring situations. Due to the optimized proportions of the anchor, it has turned out to be particularly favorable that the above-mentioned relation between the circumference of the hollow-bar composite anchor and the borehole is maintained. Within this range, very fast squeezing processes can be implemented, which can also be carried out very reproducibly at particularly low pressure ranges. Overall, this can improve the quality of the anchoring and, in particular, the occupational safety during the setting process.
  • Fig. 1 shows schematically the structure of a hollow rod composite anchor according to the invention
  • FIG. 2 shows schematically the structure of an anchor base which can be used in the hollow rod composite anchor according to the invention and has one or more outlet channels;
  • 3 shows a schematic of a static mixing device that can be used in the hollow shear connector according to the invention and consists of a plurality of mixing elements arranged one behind the other in a combination of three rows of mixing;
  • FIG. 4 shows a schematic of a static mixing device which can be used in the hollow shear connector according to the invention and consists of a plurality of mixing elements arranged one behind the other in a two-mixing row combination;
  • FIG. 6 schematically shows the structure of a press-out stamp that can be used in the hollow rod composite anchor according to the invention
  • FIG. 7 schematically shows the structure of a cylindrical sealing device that can be used in the hollow composite rod anchor according to the invention, in an oblique view from below;
  • FIG. 8 schematically shows the structure of a cylindrical sealing device that can be used in the hollow composite rod anchor according to the invention, in an oblique view from above;
  • FIG. 9 shows a schematic plan view of the construction of a cylindrical sealing device that can be used in the hollow composite rod anchor according to the invention.
  • FIG. 1 shows a possible embodiment according to the invention of a hollow rod composite anchor 1.
  • the hollow rod composite anchor 1 has an anchor base 3, which has one or more outlet channels (not shown) for the emergence of a fastener from the hollow rod composite anchor 1 .
  • the hollow rod 2 is arranged on the anchor base 3 and extends over the other functional parts (4, 5, 6, 17) of the hollow rod composite anchor 1 lying on the inside.
  • the static mixing device 4 in which the fastener, such as a 2-component adhesive, is mixed before exiting through the anchor base 3.
  • the adhesive is located in a cartridge 5 which is divided into two compartments by a dividing wall and which is pressed out by an ejection plunger 6 by applying pressure.
  • the cylindrical sealing device 17 is arranged between the cartridge 5 and the static mixer 4 and controls the inflow of the fastening means to the static mixer 4 .
  • this sealing device can prevent fasteners from flowing unintentionally into the static mixing device during transport.
  • the hollow rod composite anchor 1 is inserted into the borehole and the squeezing ram 6 is moved, for example by water pressure, in the hollow rod 2 from the borehole furthest away 7 through the cartridge 5 forward in Richter's anchor foot 3 .
  • the adhesive is intimately mixed and enters the borehole via the outlet channel(s) of the anchor base 3 and anchors the hollow composite rod anchor 1 via the outer anchor walls in the borehole.
  • FIG. 2 shows a possible embodiment of an anchor foot 3.
  • the anchor foot 3 can have an anchor tip in which one or more outlet channels 8 for the fastening means are arranged.
  • FIG. 3 shows a side view of an arrangement according to the invention of mixing elements 16 lying one behind the other of the static mixing device 4 .
  • the individual mixing elements 16 are combined to form three rows 9 of mixing elements, with the center points of the rows forming a triangle relative to the direction of the flow of force.
  • This means that the rows of mixing elements 9 with the respective mixing elements 16 connected in series are arranged offset to one another, with the two different geometries for the individual mixing elements 16 being shown in this illustration.
  • the flow of the fastener around the mixing elements 16 and rows 9 results in the flow direction of the fastener being deflected twice by approximately 180° between the entry and exit from the static mixer (4).
  • the individual rows of mixing elements 9 and thus also the mixing elements 16 can be arranged offset from one another from the point of view of the force effect, so that different starting points of the rows of mixing elements 9 result in the direction of the force effect.
  • FIG. 4 shows a side view of an arrangement according to the invention of mixing elements 16 lying one behind the other of the static mixing device 4 .
  • the individual mixing elements 16 are combined to form two rows of mixing elements 9 and the rear row of mixing elements in FIG. 3 has been omitted for the sake of clarity.
  • the individual rows of mixing elements 9 are each made up of two different mixing elements 10, 11. These two configurations 9, 10 of the mixing elements 16 can contribute to an optimized mixing result without greatly increasing the flow resistance. Relatively large quantities of high-viscosity fasteners can also be processed with good mixing performance and a pressure that is not too high.
  • FIG. 5 shows a possible housing of the static mixing device 4 within the hollow rod (not shown).
  • the mixing elements that may be arranged in rows can be easily and safely introduced into the hollow rod 2 and anchored in it by means of this housing.
  • the opening 12 of the mixing device points in the direction of the anchor base 3 and the rear side 13 of the mixing device 4 points in the direction of the cartridge 5 (not shown), which is divided into two compartments.
  • FIG. 6 shows a possible configuration according to the invention of one half of a two-part squeezing die 6 according to the invention.
  • the second half, not shown, is mirror-symmetrical to the first half 6 and is fixed to the first half 6 by a cutting device which is arranged between the two halves 6 .
  • the upper and lower guide 15 and the central sealing lips 14 of the two-part squeezing ram 6 are shown.
  • the risk is reduced that fastening means will push past the squeezing ram 6 in the direction of the mouth of the borehole and thus no longer be able to contribute to fixing the anchor in the borehole.
  • the guide lips 15 can contribute to a more even running of the squeezing ram 6, with tilting being prevented even at high squeezing pressures or during rapid setting processes.
  • FIG. 7 schematically shows an embodiment of a cylindrical sealing device 17 according to the invention from the underside.
  • the term “underside” indicates that the cylindrical sealing device 17 points in the direction of the static mixing device 4 with this side.
  • the overall cylindrical configuration of the sealing device 17 with an essentially round circumference can be seen.
  • the figure shows the cylindrical configuration of the sealing device 17 with a round circumference which rests essentially on the inner wall of the hollow rod 2 .
  • the sealing device has a central web 18 and two bursting surfaces 19 separated by this.
  • the fastening means can only get out of the cartridge 5 in the direction of the static mixing device 4 through the bursting surfaces 19 .
  • the central web 18 extends along the diameter of the cylindrical sealing device 17 and ensures that the cylindrical sealing device 17 has bursting surfaces 19 that are separated from one another.
  • FIG. 8 schematically shows an embodiment of the sealing device 17 according to the invention in a view from “above”.
  • the term “above” means that the cylindrical Sealing device 17 shows with this side in the direction of the adhesive cartridge 5.
  • This view also shows the central web 18 and the two bursting surfaces 19 separated from one another by this.
  • the support surface 20 of the adhesive cartridge can be seen in this view, which is held and guided by two ring-shaped guides 21, 22.
  • FIG. 9 shows the configuration of a cylindrical sealing device 17 according to the invention in a plan view.
  • the two bursting surfaces 19 can be seen, which are designed symmetrically and are separated from one another by a central web 18 .
  • the sealing device 17 has an outside diameter 24 which essentially corresponds to the inside diameter of the hollow rod 2 .
  • the sealing device has an outer elevation with an inner diameter 25 which stabilizes the sealing device against the hollow rod 2 .
  • the available bursting area can be determined on the basis of the circle diameter 23, the area of the central web 18 also having to be subtracted from this circle area.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hohlstabverbundanker zur Stabilisierung von Gesteinsschichten im Berg-, Tunnel-, Tief- und Felsbau, mindestens aufweisend einen Ankerfuß mit einen oder mehreren Austrittskanälen, einen hinter dem Ankerfuß angeordneten Hohlstab beinhaltend eine statische Mischeinrichtung und eine Klebepatrone mit einen Auspresskolben, wobei die Klebepatrone über eine zylindrische Dichtvorrichtung mit mindestens einer Berstfläche an der statischen Mischeinrichtung angeordnet ist, wobei der Außendurchmesser der Dichtvorrichtung im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Hohlstabs entspricht und die Berstfläche größer oder gleich 15% und kleiner oder gleich 90% des Zylinderquerschnitts der Dichtvorrichtung beträgt, wobei das Verhältnis aus Berstfläche zur Fläche des Hohlstabwandquerschnitts größer oder gleich 0,1 und kleiner oder gleich 25 beträgt. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Setzen von Hohlstabverbundankern.

Description

Hohl Stabverbundanker mit verbesserter Setzfähigkeit und Verfahren zum Setzen eines Hohlstabverbundankers in eine Gesteinsschicht
Die Erfindung betrifft einen Hohl Stabverbundanker zur Stabilisierung von Gesteinsschichten im Berg-, Tunnel-, Tief- und Felsbau, mindestens aufweisend einen Ankerfuß mit einen oder mehreren Austrittskanälen, einen hinter dem Ankerfuß angeordneten Hohlstab beinhaltend eine statische Mischeinrichtung und eine Klebepatrone mit einen Auspresskolben, wobei die Klebepatrone über eine zylindrische Dichtvorrichtung mit mindestens einer Berstfläche an der statischen Mischeinrichtung angeordnet ist, wobei der Außendurchmesser der Dichtvorrichtung im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Hohlstabs entspricht und die Berstfläche größer oder gleich 15% und kleiner oder gleich 90% des Zylinderquerschnitts der Dichtvorrichtung beträgt, wobei das Verhältnis aus Berstfläche zur Fläche des Hohl stab wandquer- schnitts größer oder gleich 0,1 und kleiner oder gleich 25 beträgt. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Setzen von Hohl Stabverbundankern.
Die reproduzierbare und dauerhafte Sicherung instabiler Gesteinsschichten ist aus technischer und ökonomischer Perspektive heutzutage immer noch eine herausfordernde Angelegenheit. Aufgrund der erhöhten Sicherungsanforderungen, beispielsweise im Berg- und Tunnelbau, wurden bisher als Goldstandard „verlässliche“ Ansätze verfolgt, welche, unabhängig von der konkret vorliegenden Gesteinssituation, auf deutlich überdimensionierten aber immer ausreichenden „one-fits-all“ Lösungen basieren. Im Bereich der Stabilisierung äußerer Gesteinsschichten durch mechanische Anker bedeutet dies konkret, dass Anker zum Einsatz kommen, welche die für die Stabilisierung nötigen Haltekräfte üblicherweise um ein Vielfaches über- treffen. Die Überdimensionierung betrifft dabei im Wesentlichen die Auslegung der Ankerdimensionen und führt zwangsläufig dazu, dass Anker-Setzprozesse in Bezug auf die Leistung der eingesetzten Maschinen, der dazu nötigen Zeit und den beim Setzprozess auftretenden Kräften „überdimensioniert“ sein müssen. Letzteres ist nicht nur kostspielig, sondern birgt auch ein nicht zu vernachlässigendes Arbeitssicherheitsrisiko, da die auftretenden hohen Kräfte zur Befestigung der Anker im Gestein die Gefahr von Ankerfehlfunktionen und/oder unkontrollierbaren Verhalten des umgebenden Gesteins erhöhen.
Auch in der Patentliteratur finden sich die unterschiedlichsten Ansätze für den Einsatz und die Ausgestaltung von Verbundankern.
So offenbart beispielsweise die DE 1020 060 467 62 Al einen als Kartuschenanker ausgebildeter Hohl Stabverbundanker, einsetzbar als Zweischrittanker für den Einsatz im Berg-, Tunnel-, Tief- und Felsbau, mit einem zumindest partiell in einer Hohlstabbohrung eines Hohlstabes eingelagerten Klebers, insbesondere einem vorkonfektionierten Druckkleber, mindestens einem ankerfußseitig vorgesehenen Berstventil sowie mindestens einem ankerfußseitig positionierten Kolben, wobei die Außenfläche des Hohl Stabverbundankers mit einem Klebstoff, bedarfsweise mit beigemengtem Füllstoff, beschichtet ist.
Als weitere technische Möglichkeit offenbart die DE 1020 090 560 89 Al einen drehschlagfest ausgeführter Einphasen-Selbstbohr- und ein Zweiphasen Patronen-Spiralmischanker, als Hohlstabanker mit/ohne Bohrkrone, Spankammer, Stufenmahlwerk und Drehschieber, jedoch mit einer äußerlich aufgebrachten oder aufgewalzten Mischerspirale, als aktiver Bewegungsmischer zur Dünnbettmischung mit/ohne einem festgelegten Patronenrohr mit den Kühlkanälen und Kleberippen zur Kühlung der Bohrkrone und zur Einlagerung der Kleberpatrone mit Verspannungskieber, sind für die Mischung der ausgepressten Kleberpatrone im Ankerringraum und zur Aushärtung mit einer chemisch gesteuerten Volumenzunahme, zur zusätzlichen Ankerverspannung für den Einsatz im Berg- und Tunnel- Tief- und Felsbau, so ausgebildet, dass mit der äußerlich aufgebrachten Mischerspirale, als aktiver Bewegungsmischer eine Dünnbettmischung in der ges. Ankerlänge vorgenommen wird.
Eine weitere Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Befestigung eines Felsankers in einem Loch im Felsen offenbart die DE 69 317 784 T2, wobei die Vorrichtung ein Befestigungselement, insbesondere einem Spreizdübel, der auf einem Gewindeteil am inneren Ende eines Felsankers vorgesehen ist aufweist, wobei das äußere Ende des Felsankers mit einem unterlegscheibenartigen Andruckelement versehen ist, das dazu ausgebildet ist, gegen den Felsen anzudrücken, mit einer Mutter auf einem Gewindeteil am äußeren Ende des Felsankers, zum Andrücken gegen ein Stützelement mit einer Öffnung zur Zufuhr von Vergussmörtel zum Füllen des Hohlraums zwischen dem Felsanker und dem Felsen, zur Verbesserung der Verankerung und zur Bildung eines Korrosionsschutzes, wobei der Felsanker mit einem Rohr versehen ist, das sich zumindest über den größeren Teil der freien Länge des Felsankers erstreckt und dazu vorgesehen ist, Vergussmörtel zum inneren Ende des Felsloches zuzuführen, wobei das Stützelement die Form einer wenigstens teilweise sphärischen Schale hat, mit einem Innenraum zur Zufuhr von Vergussmörtel durch ein Loch, das in der Seitenwand dieses Stützelements ausgebildet ist.
Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen können noch weiteres Verbesserungspotential bieten, insbesondere hinsichtlich einer auf die vorliegende Gesteinssituation adaptierten Ausgestaltung der Vorrichtung, wobei insbesondere Auspressduck und -zeit erniedrigt sowie die Einfachheit und Sicherheit des Setzprozesses erhöht wird.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Verbundanker und ein verbessertes Verfahren zum Setzen eines Verbundankers in eine Gesteinsschicht bereitzustellen, wobei insbesondere der Setzprozess reproduzierbarer, schneller und sicherer ausgestaltet wird. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche, gerichtet auf den erfindungsgemäßen Hohl Stabverbundanker sowie das erfindungsgemäße Verfahren. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren angegeben, wobei weitere in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, solange sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Hohl Stabverbundanker zur Stabilisierung von Gesteinsschichten im Berg-, Tunnel-, Tief- und Felsbau, mindestens aufweisend einen Ankerfuß mit einen oder mehreren Austrittskanälen, einen hinter dem Ankerfuß angeordneten Hohlstab beinhaltend eine statische Mischeinrichtung und eine Klebepatrone mit einen Auspresskolben, wobei die Klebepatrone über eine zylindrische Dichtvorrichtung mit mindestens einer Berstfläche an der statischen Mischeinrichtung angeordnet ist, wobei der Außendurchmesser der Dichtvorrichtung im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Hohlstabs entspricht und die Berstfläche größer oder gleich 15% und kleiner oder gleich 90% des Zylinderquerschnitts der Dichtvorrichtung beträgt, wobei das Verhältnis aus Berstfläche zur Fläche des Hohl stabwandquerschnitts größer oder gleich 0,1 und kleiner oder gleich 25 beträgt.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass mittels des erfindungsgemäßen Hohlstabver- bundanker-Aufbaus sich Gesteinsschichten schnell und reproduzierbar sichern lassen, wobei insbesondere die zum Setzen des Ankers erforderlichen Kräfte, im Vergleich mit den Lösungen des Standes der Technik, anpassbarer und deutlich niedriger gewählt werden können. Durch die geringeren Kräfte kann der Setzprozess beschleunigt und in Bezug auf die Arbeitssicherheit deutlich verbessert werden. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau kann der genutzte Kleber sehr gleichmäßig über den Ankerfuß in die Gesteinsschichten austreten und den Anker sehr schnell mit hohen Haltekräften im Gestein fixieren. Die Gefahr eines mechanischen Versagens des Ankers beim Setzen ist deutlich reduziert und insbesondere dieser Aufbau ist für Anker mit einem großen Aspektverhältnis geeignet, da diese ein hohes Maß an Klebervolumen erfordern. Insofern lassen sich auch sehr tiefe Bohrlöcher mit dem erfin- dungsgemäßen Aufbau reproduzierbar und sicher füllen. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein ergeben sich die erfindungsgemäßen Vorteile durch die Adaption der erfindungsgemäß nutzbaren Dichtvorrichtung mit Berstscheibe zum Gesamtvolumen und der Dicke der Hohlstabwand. In den Fällen, in denen die Dichtvorrichtung eine zu kleine Berstfläche aufweist, kann es aufgrund des Fließwiderstand des Klebers zu einem erhöhten Druckanstieg und zu einem mechanischen Versagen des Hohlstabes kommen. In diesen Fällen müssen auch deutlich höhere Kräfte zum Auspressen des Klebemittels aufgewandt werden. Letzteres kann insbesondere die Anforderungen an die zur Auspressung des Klebers verwendeten Maschinen erhöhen. Höhere Verhältnisse von Berst- zu Wandfläche des Hohlstabquerschnitts können insbesondere dazu beitragen, dass die mechanische Festigkeit des Verbundes deutlich oberhalb der erforderlichen Kräfte liegt, welches mit erhöhten Materialkosten einhergeht. Des Weiteren wird in höheren Verhältnissen das nutzbare Klebervolumen unnötig eingeschränkt, welches aufgrund der dann fehlenden Klebermasse zu einer nur ungenügenden Verankerung des Ankers im Gestein führen kann. Im bevorzugten Bereich des Verhältnisses wird eine entsprechend angepasste Klebermenge bei ausreichender Festigkeit des Hohl Stabverbundankers bereitgestellt, wobei insbesondere der Setzprozess beschleunigt und dieser insgesamt auch bei tieferen Drücken ablaufen kann. Dies kann die mechanische Belastung des Maschinenparks verringern und zudem die Arbeitssicherheit erhöhen. Durch die erfindungsgemäße zu nutzende Dichtvorrichtung kann zudem die Lagerfähigkeit des Hohl Stabverbundankers verbessert werden, da durch die Dichtvorrichtung ein ungewolltes Austreten des Klebermaterials, beispielsweise durch mechanische Belastung während der Lagerung oder des Transports, effizient vermieden werden kann. Der erfindungsgemäßen Hohl Stabverbundanker eignet sich zur Stabilisierung von Gesteinsschichten im Berg-, Tunnel-, Tief- und Felsbau. Gesteinsschichten können oberflächlich durch das Einbringen von Ankern verfestigt werden, um ein ungewolltes Abgehen von Gesteinsbrocken oder -platten zu verhindert. Die Verbundanker werden dabei in Ankerbohrungen eingeführt, welche je nach Gesteinshärte mittels Nass- oder Trockenbohrverfahren hergestellt werden. Der Verbundanker weist mehrere Baugruppen auf, wobei neben dem Ankerfuß die weiteren Teile üblicherweise innerhalb eines zylindrischen Hohlstabes angeordnet sind. Der Hohlstab kann aus Metall, beispielsweise aus Stahl, bestehen. Der Hohl Stabverbundanker wird ankerfußseitig zuerst in das Bohrloch eingebracht und mittels des an diesem angebrachten Hohlstabes ganz in das Bohrloch geschoben. Es ist dabei möglich, dass der Hohlstabverbundanker aus nur einem einzigen Hohlstab mit Ankerfuß oder aus mehreren Hohlstäben und einem Ankerfuß gebildet wird. Die weiteren Hohlstäbe können dabei über eine mechanische Anbindungsmöglichkeit als Verlängerung des ersten Hohl Stabverbundankers dienen.
Der Hohl Stabverbundanker weist mindestens einen Ankerfuß mit einen oder mehreren Austrittskanälen auf. Der Ankerfuß befindet sich nach Einbringen des Hohl Stabverbundankers am Bohrlochtiefsten und aus dem Ankerfuß können über die Austrittskanäle Befestigungsmittel aus dem Anker heraus in das umgebende Gestein geleitet werden. Durch die austretenden Befestigungsmittel wird der ganze oder zumindest ein Großteil des Ankers auf der Außenseite mit Kleber beaufschlagt, sodass sich nach dem Abbinden eine feste Verbindung zwischen Hohl Stabverbundanker und umliegender Gesteinsschicht ergibt. Die Austrittskanäle können symmetrisch oder asymmetrisch am oder im Ankerfuß angeordnet sein und bevorzugt kann der Ankerfuß mehr als 2, des Weiteren bevorzugt mehr als 3 und weiterhin bevorzugt mehr als 4 Austrittskanäle aufweisen.
Hinter dem Ankerfuß ist ein Hohlstab angeordnet. Der Hohlstab mit den weiteren Aufbaukomponenten des Hohl Stabverbundankers kann entweder fix mit dem Ankerfuß verbunden oder aber mit diesen verbindbar ausgestaltet sein. So kann der Hohlstab beispielsweise über eine Schraub-, Klemm-, Schweiß- oder Klebeverbindung mit dem Ankerfuß verbunden sein oder aber kurz vor dem Einbringen mit dem Ankerfuß verbunden werden. Derart können variable Ankerfüße je nach Gesteinssituation oder aber unterschiedliche Hohlstäbe, beispielsweise variierend im Hohlstabvolumen, zur Befestigung verwendet werden. Das Material des Hohlstabes kann bevorzugt aus Metall, des Weiteren bevorzugt aus Stahl gefertigt sein. Mögliche Dimensionen des Hohlstabes liegen in einem Bereich von ca. 50 cm bis 3 m in der Länge und 2,5 cm bis zu 50 cm im Durchmesser.
Der Hohlstab weist eine statische Mischeinrichtung auf. Ausgehend vom Bohrlochtiefsten erstreckt sich zuerst der Ankerfuß und an diesem anbringbar der Hohlstab, wobei im Inneren des Hohlstabes angrenzend zum Ankerfuß sich die statische Mischeinrichtung befindet. Eine statische Mischeinrichtung weist keine mechanisch angetriebenen Mischelemente auf. Die Mischwirkung des statischen Mischers basiert im Wesentlichen auf der Zwangsführung der zu mischenden Komponenten durch die Leiteinrichtungen des statischen Mischers. Die zu mischenden Komponenten werden also erst durch den statischen Mischer geleitet, in diesem vermischt und verlassen die Mischeinrichtung in Richtung Ankerfuß. Der gemischte Kleber wird durch die Auslasskanäle des Ankerfußes in den Spalt zwischen Hohl Stabverbundanker und Gestein geleitet, wo dieser dann vollständig aushärtet. Die Mischvorrichtung kann dabei bevorzugt eine Ausdehnung in der Längsrichtung des Hohl Stabverbundankers von größer oder gleich 5 cm und kleiner oder gleich 50 cm einnehmen. Bevorzugt kann das Verhältnis von Mischer- zu Hohlstabverbundanker-Gesamtlänge, ausgedrückt als Länge der statischen Mischereinheit dividiert durch die Länge des Hohl Stabverbundankers, größer oder gleich 0,01 und kleiner oder gleich 0,5 betragen. Innerhalb dieses Bereiches lassen sich gute Mischergebnisse bei immer noch ausreichenden Klebervolumina erhalten.
Weiterhin weist der Hohl Stabverbundankers eine Klebepatrone mit einen Auspresskolben auf. Der statische Mischer wird über eine Kartusche mit Befestigungsmitteln gefüllt, wobei es sich bei den Befestigungsmittel bevorzugt um einen Ein- oder Zweikomponentenklebstoff handeln kann. Im Falle eines Zweikomponenten-Klebers können die beiden Bestandteile als Härter und Binder bezeichnet werden. Der oder die in der Kartusche befindlichen Kleberbestandteile werden über eine Druckbeaufschlagung auf den Auspresskolben zum Teil verflüssigt und in Richtung Mischer getrieben. Dort werden die Bestandteile innig vermischt und reagieren an oder treten als solche aus. Der gemischte Kleber verlässt durch die Austrittskanäle den Ankerfuß und härtet zwischen Ankeräußeren und Bohrlochwand, partiell oder ganz über die Bohrlochlänge bis zum Ankerfuß, aus.
Die Klebepatrone ist über eine zylindrische Dichtvorrichtung mit mindestens einer Berstflä- che an der statischen Mischeinrichtung angeordnet. Die zylindrische Dichtvorrichtung kann entweder direkt vor oder von der statischen Mischeinrichtung beabstandet angeordnet sein. Zwischen der zylindrischen Dichtvorrichtung und der statischen Mischeinrichtung liegen aber bevorzugt keine weiteren funktionalen Vorrichtungen des Hohl Stabverbundankers. In dem Fall, in denen die zylindrische Dichtvorrichtung von der statischen Mischeinrichtung beabstandet angeordnet ist, kann der Ab stand beispielsweise durch Abstandshalter, welche beispielsweise ringförmig sind, zwischen beiden Vorrichtungen definiert hergestellt werden. Die zylindrische Dichtvorrichtung weist im Wesentlichen eine zylindrische Geometrie auf, wobei die äußere Abgrenzung zum Hohlstab beispielsweise kreisförmig ausgestaltet sein kann. Der Zylinder kann beispielsweise einen Durchmesser von 10-40 mm aufweisen, wobei die Ausdehnung entlang der Hohlstabachse beispielsweise von 5-15 mm betragen kann. Die Dichtvorrichtung weist dabei mindestens eine Fläche auf, welche dazu eingerichtet ist, sich unter Druckbeaufschlagung zu öffnen und somit den Fluss des Klebemittels in den statischen Mischer zu ermöglichen. Die zum Öffnen der Berstfläche nötige Kraft kann beispielsweise größer als 2 bar, des Weiteren bevorzugt größer als 5 bar und noch weiter bevorzugt größer als 7,5 bar betragen. Innerhalb dieser Kraftbereiche kann die Dichtvorrichtung den Hohlstabverbundanker auch während des Transports und der Lagerung vor einem ungewollten Austritt des Klebermaterials schützen und unter Anwendungssituation sicher öffnen. Der Außendurchmesser der Dichtvorrichtung entspricht im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Hohlstabs. Die zylindrisch ausgestaltete Dichtvorrichtung kann einen Außendurchmesser aufweisen, welcher im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Hohlstabs entspricht. Bevorzugt kann die Dichtvorrichtung mittels eines leichten mechanischen Drucks in den Hohlstab einführbar sein. In diesen Fällen entspricht der Außendurchmesser der Dichtvorrichtung im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Hohlstabs. Kleinere Durchmesser, beispielsweise Außendurchmesser der Dichtvorrichtung, welche mehr als 3 mm, des Weiteren bevorzugt mehr als 2 mm vom Innendurchmesser des Hohlstabs abweichen, sind nicht bevorzugt, da diese einem reproduzierbaren Einbringen der Dichtvorrichtung in den Hohlstab entgegenstehen. Die Berstfläche kann prinzipiell unterschiedlich ausgestaltet sein und unterschiedliche Ventilarten aufweisen. So ist es beispielsweise möglich, dass die Berstfläche in Form einer Siegelfläche ausgestaltet ist, welche sich partiell von der Dichtvorrichtung unter Druckbeaufschlagung löst. Es ist aber auch möglich, dass die Berstfläche durch mehrere überlappende Segelflächen gebildet wird, welche sich als Funktion des Druckers voneinander lösen und ein Fluss des Klebemittels durch die Dichtvorrichtung ermöglichen.
Die Berstfläche beträgt größer oder gleich 15% und kleiner oder gleich 90% des Zylinderquerschnitts der Dichtvorrichtung. Die Dichtvorrichtung kann aus einem oder mehreren Halteelementen aufgebaut sein, an denen die eigentliche Berstfläche der Dichtvorrichtung befestigt ist. Aufgrund der Tatsache, dass der Außendurchmesser der zylindrischen Dichtvorrichtung im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Hohlstabes entspricht, kann die Gesamtfläche der Dichtvorrichtung basierend auf der Kreisfläche der Dichtvorrichtung mit dem halben Außendurchmesser als Radius berechnet werden. Die Berstfläche innerhalb der Dichtvorrichtung ist dabei diejenige Fläche, welche bei Druckbeanspruchung ein Durchtreten von Klebemittel erlaubt. Die Berstfläche liegt im Verhältnis zur Gesamtfläche der Dichtvorrichtung im oben angegebenen Bereich. Kleinere Verhältnisse sind nicht bevorzugt, da diese zu einem erhöhten Strömungswiderstand des Klebemittels während des Auspressprozesses beitragen können. Höhere Verhältnisse sind des Weiteren nicht bevorzugt, da diese die mechanische Stabilität der Dichtvorrichtung beeinträchtigen können.
Das Verhältnis aus Berstfläche zur Fläche des Hohl stabwandquerschnitts, ausgedrückt als Berstfläche dividiert durch Wandfläche des Hohlstabquerschnitts, ist größer oder gleich 0,1 und kleiner oder gleich 25. Die Fläche des Hohl stabwandquerschnitts ergibt sich als Fläche eines Kreisringes, welcher den Außen- und Innendurchmesser des Hohlstabes aufweist. Höhere Außen- und kleinere Innendurchmesser führen zu einer hohen Fläche des Hohlstabwandquerschnitts, wobei größere Innen- und kleinere Außendurchmesser zu einer Verringerung der Kreisringfläche beitragen. Durch oben angegebenes Verhältnis aus Berstfläche zu Fläche des Hohl stab quer Schnitts wird eine bevorzugte Relation zwischen nötigen Auspressdruck und mechanischer Festigkeit des Hohlstabs hergestellt, welche dazu führt, dass eine Überdimensionierung des Hohl stabverbundankers vermieden und ein verbesserter Auspressvorgang erreicht wird. Aufgrund der Relation können die mechanischen Kräfte während des Auspressvorgangs vom Hohl Stabverbundanker definiert aufgenommen werden und es ergibt sich ein sehr schneller und reproduzierbarer Auspressvorgang. Durch die adaptierte Berstfläche kann zudem die Auspressung im Vergleich zum Stand der Technik sehr schnell und mittels sehr geringer Drücke erfolgen. Insbesondere lassen sich durch diese Relation auch sehr schwierige Verankerungssituationen meistern, welche beispielsweise für besonders lange Anker auftreten oder einen hohen Bedarf an Klebermaterial erfordern. Kleinere Verhältnisse können nachteilig sein, da durch diese Verhältnisse der mögliche Einsatz von Klebemittelvolumen reduziert wird. Größere Verhältnisse können nachteilig sein, da in diesem Fall die mechanische Festigkeit des Hohlstabes zu gering sein kann. Des Weiteren kann oberes Verhältnis bevorzugt größer oder gleich 0,25 und kleiner oder gleich 9, des Weiteren bevorzugt größer oder gleich 0,5 und kleiner oder gleich 8 betragen. Diese Verhältnisse können insbesondere ab Ankerlängen von größer oder gleich 2 m, des Weiteren bevorzugt größer oder gleich 3 m, des Weiteren bevorzugt größer oder gleich 4 m zu einem verbesserten Setzprozess beitragen. In einer bevorzugten Ausführungsform des Hohl Stabverbundanker kann die zylindrische Dichtvorrichtung zwei voneinander getrennte Berstflächen aufweisen. Im Prinzip kann die zylindrische Dichtvorrichtung eine oder mehrere Berstflächen aufweisen. Zur Vergleichmäßigung des Strömungsprofils hat es sich aber als besonders geeignet herausgestellt, dass die erfindungsgemäße Dichtvorrichtung zwei voneinander entkoppelte Berstflächen aufweist. Die Berstflächen sind in den Fällen voneinander entkoppelt, in denen die Berstflächen nicht einen gemeinsamen Durchtritt des Klebers durch die Berstflächen gestattet, sondern der Kleber auf zwei unterschiedliche Wege von der Klebepatrone in den statischen Mischer eintreten kann. Die beiden Berstflächen können beispielsweise dadurch aufgebaut sein, dass die Dichtvorrichtung einen Steg aufweist, welcher sich quer über die Dichtvorrichtung erstreckt. In dieser Ausgestaltung werden durch die Separierung durch den Steg zwei voneinander getrennte Berstflächen gebildet, welche sich von dem Steg zu jeweils gegenüberliegenden Seiten der Dichtvorrichtung erstrecken. Diese Ausgestaltung kann insbesondere dann vorteilhaft genutzt werden, wenn die Klebepatrone zwei unterschiedliche Klebemittel, beispielsweise in Form eines 2K-Verbundklebers, aufweist.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des Hohl Stabverbundankers kann die zylindrische Dichtvorrichtung symmetrisch aufgebaut und die beiden Berstflächen über einen entlang des Durchmessers der zylindrischen Dichtvorrichtung verlaufenden Steg voneinander getrennt an der Dichtvorrichtung angeordnet sein. Zur Vergleichmäßigung des Strömungsprofils und zur Ausbildung einer homogenen mechanischen Belastung des Hohl Stabverbundankers hat es sich als besonders günstig herausgestellt, dass die Dichtvorrichtung zwei annähernd gleich große Berstflächen aufweist, welche über einen Steg voneinander getrennt sind. So kann sich der Steg beispielsweise in der Mitte der zylindrischen Dichtvorrichtung befinden und sich über den gesamten Durchmesser bis zu den Rändern der zylindrischen Dichtvorrichtung erstrecken. In diesem Fall werden zwei gleich große Berstflächen ausgebildet, welche sich vom Steg bis zum Innendurchmesser der zylindrischen Dichtvorrichtung erstrecken. Im Fall eines weiteren Einbaus in der Dichtvorrichtung, beispielsweise durch die Trennung mittels eines Steges, wird diese Stegfläche natürlich nicht zur Berstfläche hinzugerechnet. Bevorzugt können die Berstflächen gleich groß. So kann beispielsweise durch den Einsatz unterschiedlicher Volumina eines 2-Komponentenklebers auch eine unsymmetrische Ausgestaltung der Dichtvorrichtung in Bezug auf die Flächen der beiden Berstflächen sinnvoll sein.
In einem weiter bevorzugten Aspekt des Hohl Stabverbundankers können die Berstflächen als Berstsegel ausgestaltet und das Verhältnis der Haltekraft der Berstsegel an dem Steg zu der Haltekraft der Berstsegel an dem Außenumfang der Dichtvorrichtung, ausgedrückt als Haltekraft am Steg dividiert durch Haltekraft am Außenumfang, größer oder gleich 1,5 und kleiner oder gleich 5 betragen. Für eine hinreichende Lagerungssicherung des Hohl stab verbundan- kers und ein reproduzierbares und gleichmäßiges Öffnen der Berstflächen, hat sich als besonders geeignet herausgestellt, dass die mechanische Haltekraft der Berstflächen an der Dichtvorrichtung unsymmetrisch ausgestaltet wird. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass die mechanischen Kräfte zum Öffnen der Berstflächen von der Dichtvorrichtung ungleichmäßig sind. So ist die Haltekraft der Berstflächen am Steg deutlich größer als die Haltekraft des Berstflächen am Außenumfanges der Dichtvorrichtung. Dies führt bei ausreichend mechanischer Belastung dazu, dass die Berstflächen zuerst vom Außenumfang der Dichtvorrichtung gelöst werden, wobei die mechanische Verbindung zum Steg auch unter Druckbelastung weiter bestehen bleibt. Im Falle zweier Berstflächen würde eine Öffnung der Berstflächen vom Außenumfang der Dichtvorrichtung hin zum Steg erfolgen. In dieser Ausführungsform kann ein gleichmäßiges und gesteuertes öffnen der Berstflächen erfolgen. Die unterschiedlichen Haltekräfte der Berstflächen, einmal am Steg und an dem Außenumfang der Dichtvorrichtung, können beispielsweise durch den Einsatz unterschiedlicher Kleber mit unterschiedlichen Klebekräften oder aber durch eine unterschiedliche mechanische Anordnung der Berstflächen an den unterschiedlichsten Stellen der Dichtvorrichtung erfolgen. Das Verhältnis kann beispielsweise über einen mechanischen Druckversuch gemessen werden, wobei an unterschiedlichen Stellen der Berstfläche die Kraft bestimmt wird, welche zu einem punktuellen Versagen der Haltekraft führen. Dabei kann beispielsweise eine Messung direkt am Außenumfang der Dichtvorrichtung im Bereich der Berstflächen und die andere Messung am den Berstflä- chen direkt am Steg erfolgen. Aufgrund der relativen Angabe der Kräfte sind weitere Angaben zur Durchführung der Kräftemessung unnötig, da sich die konkreten Messbedingungen aufgrund der Vergleichsmessung herausmitteln.
Innerhalb einer weiter bevorzugten Charakteristik des Hohl Stabverbundankers können die Berstflächen im Bereich des Außenumfang der Dichtvorrichtung über Haltpunkte mit der Dichtvorrichtung verbunden sein. Für einen sicheren Schutz des Hohl Stabverbundankers während der Lagerung und für einen möglichst gleichmäßigen Öffnungsprozess bei entsprechender Druckbeaufschlagung durch den Kleber, hat es sich als besonders günstig erwiesen, dass die unterschiedlichen Haltekräfte der Berstflächen über eine unterschiedlich große Befestigungsfläche der Berstfläche ermöglicht wird. Hierzu kann beispielsweise die Berstfläche im Bereich des Steges vollständig mit dem Steg verbunden sein. Im Bereich des Außenumfang kann die Berstfläche an nur einigen wenigen Punkten mit dem Außenumfang der Dichtvorrichtung verbunden sein, so dass die mechanischen Haltekräfte am Außenumfang geringer sind als die Haltekräfte im Bereich des Steges. Durch eine Druckbeaufschlagung wird die Berstfläche im Bereich des Außenumfang der Dichtvorrichtung infolge der geringeren Haltekräfte eher bersten und die Berstfläche wird nur noch im Bereich des Steges gehalten. Dadurch kann die Berstfläche zum statischen Mischer klappen und dem wenig für den Kleber freigeben. Bevorzugt kann die Berstfläche im Bereich des Außenumfang der Dichtvorrichtung durch Haltepunkte erfolgen, deren Dichte bevorzugt um mindestens 50 %, des Weiteren bevorzugt um mindestens 60 % kleiner ist als die Dichte im Bereich des Steges.
Innerhalb einer bevorzugten Ausführungsform des Hohl Stabverbundankers kann die gesamte Berstfläche der Dichtvorrichtung größer oder gleich 50% und kleiner oder gleich 90% des Zylinderquerschnitts betragen. Für die Durchführung eines möglichst angepassten Auspressvorgangs hat es sich als besonders günstig erwiesen, dass die gesamte Berstfläche im Verhältnis zur Fläche der Dichtvorrichtung, also im Verhältnis des Zylinderquerschnitts oder wiede- rum anders ausgedrückt im Verhältnis zum Innendurchmesser des Hohl Stabverbundankers, im oben angegebenen Bereich liegt. Durch dieses Verhältnis kann ein besonders schneller Auspressvorgang erfolgen und es ist sichergestellt, dass die zum Auspressen der Klebepatrone nötigen Drücke im unteren Bereich liegen. Der Auspressvorgang kann mit geringen Anforderungen an die Vorrichtungen zur Druckbeaufschlagung erfolgen und insgesamt kann die Arbeitssicherheit beim Auspressvorgang durch das Anlegen möglichst geringer mechanischer Kräfte erhöht werden. Oben angegebenes Verhältnis kann des Weiteren bevorzugt größer oder gleich 55 % und kleiner oder gleich 75 %, des Weiteren bevorzugt größer oder gleich 60 % und kleiner oder gleich 70 % betragen.
Im Rahmen eines bevorzugten Aspektes des Hohl Stabverbundankers kann das Verhältnis aus Berstfläche zur Fläche des Hohl stabwandquerschnitts größer oder gleich 0,4 und kleiner oder gleich 3 betragen. Für die Bereitstellung eines möglichst schnellen Auspressvorgangs hat sich dieser Bereich an Flächenverhältnissen als besonders geeignet herausgestellt. Die mechanische Sicherheit des gesamten Hohlstabs ist innerhalb dieses Bereiches gewährleistet und zudem kann das Auspressen des Klebers in einem sehr kurzen Zeitintervall über das Anlegen nur geringer Drücke gewährleistet werden. In Summe wird eine mechanisch stabile und sichere Verankerungslösung bereitgestellt, welche zudem kostengünstig ist und die Arbeitssicherheit der Anwender erhöht.
Innerhalb einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Hohlstabes kann das Material des Hohlstabs eine Bruchlast im Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-lB:2009-12 von größer oder gleich 80 kN und kleiner oder gleich 800 kN aufweisen. Des Weiteren kann das Material ein Elastizitätsmodul gemessen nach ISO 10406-1 :2008 im Zugversuch von größer oder gleich 30 kN/mm2 und kleiner oder gleich 300 kN/mm2 aufweisen. Diese mechanischen Kennwerte des Holhlstabmaterials können sowohl die nötige Flexibilität wie auch die nötige Festigkeit bereitstellen, um unter hohen Auspressgeschwindigkeiten die Kräfte auch für große Berstflächendurchmesser sicher handhaben zu können. Werte unterhalb des oben angegebe- nen Bereiches der Bruchlast können nachteilig sein, da es bei kleinen Berstflächendurchmes- sem zu hohen mechanischen Belastungen im Bereich der Dichtvorrichtung kommen kann, welches die Gefahr eines mechanischen Versagens des Ankers erhöht. Im gleichen Sinne ergibt es sich mit dem Elastizitätsmodul, welches innerhalb des angegebenen Bereiches ebenso zu einem sicheren Setzen des Ankers auch unter ungünstigen Berstflächenverhältnissen beitragen kann. Insbesondere können sich Materialien eignen, welche in Summe ein Elastizitätsmodul und eine Bruchlast innerhalb der angegebenen Bereiche aufweisen. Geeignete Materialien bilden beispielsweise spezielle faserverstärkte Verbundwerkstoffe, beispielsweise aus glasfaserverstärkten Polyesterharz, oder besonders vergütete Stähle. Bevorzugt können diese Materialien eine Dehnung bei maximaler Kraft von größer oder gleich 0% und kleiner oder gleich 25%, des Weiteren bevorzugt von größer oder gleich 1% und kleiner oder gleich 15% und weiterhin bevorzugt von größer oder gleich 1,5% und kleiner oder gleich 10% auf- weisen. Diese Dehnbereiche können insbesondere in Kombination mit den E-Modulbereich und der angegebenen Bruchlast zu besonders mechanisch geeigneten Ankern beitragen. In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des Hohl Stabverbundankers kann der Hohl stab beispielsweise aus E355 Stahl bestehen. Zur Bereitstellung eines möglichst flexiblen Hohlstabverbundankersystems hat sich die Verwendung von E355 Stahl (1.0580) als besonders geeignet herausgestellt. Die Zusammensetzung der Zusatzkomponenten dieser Stahlsorte kann beispielsweise C < 0,22, Si < 0,55, Mn < 1,60, P < 0,03 und S < 0,035 % betragen. Insbesondere dieser Stahl kann das Verhältnis aus Berstfläche zu Fläche der Hohlstabverbundanker- Außenwand besonders günstig beeinflussen und zu Anwendungen beitragen, in denen der Hohl Stabverbundanker mit einem besonders niedrigen Auspressdruck betrieben werden kann. Durch die Verwendung dieses Materials können zudem auch sehr lange Verbundanker mit hohem Aspektverhältnis bereitgestellt werden, welche eine besonders tiefe Verankerung des Ankers im Gestein ermöglichen. So kann durch den erfindungsgemäßen Aufbau insbesondere auch große Kleber-Materialmengen bereitgestellt werden, welche Ankerlänge von größer oder gleich 3 m, des Weiteren von größer oder gleich 4 m und weiterhin bevorzugt von größer oder gleich 6 m ermöglichen. Auch diese großen Ankerlängen können mit geringen Auspressdrü- cken sehr homogen in Gesteinsschichten verankert werden. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein ergibt sich Letzteres insbesondere auch dadurch, dass eine große Klebermenge bereitgestellt werden kann, welche schnell und in niedrigen Druckbereichen appliziert werden kann. Es ergeben sich in dieser Ausgestaltung auch Kleberreserven, so dass Fehlstellen im Gestein vorteilhafterweise ebenfalls ausgeglichen, d.h. durch Kleber aufgefüllt, werden können.
Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Hohl Stabverbundankers kann die Breite des Steges größer oder gleich 1% und kleiner oder gleich 15% bezogen auf den Durchmesser der zylindrischen Dichtvorrichtung betragen. Insbesondere eine zweiteilige Aufteilung der zylindrischen Dichtvorrichtung mit zwei Berstflächen über einen Mittelsteg hat sich als besonders geeignet herausgestellt. Zur mechanischen Applikation des Klebers hat es sich als besonders günstig herausgestellt, dass der Steg oben angegebenes Verhältnis aufweist. In der Längsrichtung weist der Steg im Wesentlichen eine Länge im Bereich des Innendurchmessers des Hohl stabverbundankers auf. Die Stegbreite stellt in diesem Bereich sicher, dass der Steg eine hinreichende mechanische Festigkeit und einen geeigneten Strömungswiderstand bereitstellt. Größere Breiten können nachteilig sein, da in diesem Fall der Auspressdruck zum Ausgeben des Klebers durch den Ankerfuß unnötig vergrößert wird. Kleinere Breiten können hingegen nachteilig sein, da in diesen Fällen die mechanischen Festigkeiten des Steges nur unzureichend sind und der Steg beim Auspressen des Klebers brechen kann. Innerhalb einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann die Breite des Steges größer oder gleich 5% und kleiner oder gleich 10% bezogen auf den Durchmesser der zylindrischen Dichtvorrichtung betragen.
Innerhalb einer bevorzugten Ausführungsform des Hohl stabverbundankers kann die statische Mischeinrichtung größer oder gleich 20% und kleiner oder gleich 70% bezogen auf den Durchmesser der zylindrischen Dichtvorrichtung von der zylindrischen Dichtvorrichtung be- abstandet angeordnet sein. Für eine möglichst gleichmäßiges und ungehindertes Öffnen der Berstflächen hat sich eine Beabstandung der Dichtvorrichtung von der statischen Mischein- richtung als besonders geeignet herausgestellt. Die Berstflächen können sich ungehindert öffnen und einen ungehinderten Durchtritt des Klebers gewährleisten. Durch die Beabstandung verringert sich zudem die Gefahr, dass die Berstflächen den oder die Eingänge der statischen Mischeinrichtung verschließen. Es kann ein möglichst gleichmäßiger Auspressvorgang gewährleistet werden und die zum Auspressen benötigten Drücke können ebenfalls verringert werden. Ein größerer Abstand kann nachteilig sein, da in diesem Fall das Totvolumen des Hohl stabverbundankers vergrößert wird. Der Abstand kann beispielsweise über Distanzstäbe oder Distanzringe gewährleistet werden, welche an der statischen Mischeinheit angeordnet sind. Weiterhin bevorzugt kann das Verhältnis auch größer oder gleich 40% und kleiner oder gleich 55% bezogen auf den Durchmesser betragen.
Innerhalb eines weiter bevorzugten Aspektes des Hohl stabverbundankers kann die Auflagefläche der Klebepatrone auf die zylindrische Dichtvorrichtung größer oder gleich 20% und kleiner oder gleich 55% der Querschnittsfläche der zylindrische Dichtvorrichtung betragen. Zur Sicherung eines homogenen Austrageprozesses des Klebers kann die Klebepatrone während des Austrageprozesses direkt an der zylindrischen Dichtvorrichtung angeordnet sein. Beispielsweise kann die Klebepatrone dazu ebenfalls zylindrisch ausgestaltet sein, wobei im Falle eines Zweikomponenten-Klebers der Zylinder in zwei unterschiedliche Kompartimente aufgeteilt sein kann. Die zylindrische Ausgestaltung kann beispielsweise in Form eines zylindrischen Rohres erfolgen, dessen Außendurchmesser ungefähr dem Innendurchmesser des Hohl stabverbundankers entspricht. Dieser Zylinder kann beispielsweise in Form eines Plastikrohres ausgestaltet sein, wobei die Stirnfläche des Rohres an der zylindrischen Dichtvorrichtung anliegt. Die Auflagefläche ist also als die Fläche definiert, an der die Klebepatrone im direkten mechanischen Kontakt zur zylindrischen Dichtvorrichtung steht. In dieser Ausgestaltung kontaktiert also die Klebepatrone die zylindrische Dichtvorrichtung nicht über die gesamte Querschnittsfläche der Dichtvorrichtung. Dies kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, indem die Dichtvorrichtung oder die Klebepatrone nicht eben, sondern mit Vertiefungen ausgestattet ist. In den Vertiefungen kontaktieren sich Dichtvorrichtung und Kle- berpatrone mit oder ohne Lastaufgabe nicht. Geringere Anteile an Auflagefläche können nachteilig sein, da in diesen Fällen eine ausreichende mechanische Fixierung der Dichtvorrichtung während des Auspressvorgangs nicht immer gewährleistet werden kann. Höhere Verhältnisse können ebenfalls nachteilig sein, da in diesen Fällen stärkere Erschütterungen während der Lagerung dazu führen können, dass Teile der Dichtvorrichtung ungewollt vorzeitig nachgeben.
Nach einer weiter bevorzugten Charakteristik des Hohl Stabverbundankers kann die Klebepatrone durch eine Trennwand in zwei Kompartimente aufgeteilt und der Auspresskolben entsprechend der Kompartimentaufteilung zweiteilig ausgestaltet sein, wobei zwischen den beiden Teilen des Auspresskolbens eine Schneidvorrichtung angeordnet ist. Die erfindungsge- mäße Ausgestaltung hat sich insbesondere in den Fällen bewährt, in denen die Fixierung des Ankers im Gestein mittels eines Zweikomponenten-Klebers erfolgt. Die beiden Kleberbestandteile können dabei bevorzugt in den unterschiedlichen Kompartimenten der Kartusche eingefüllt und über die Trennwand voneinander getrennt voneinander vorliegen. Die beiden Kompartimente der Kartusche können dabei gleiche oder unterschiedliche Volumina umfassen. Die Aufteilung in zwei Komponente mit Schneidvorrichtung kann insbesondere dazu führen, dass der Auspressvorgang auch bei komplizierteren Klebesituationen mit geringen Auspresskräften durchgeführt werden kann. Durch die Schneidvorrichtung kann während des Auspressens des Klebers der Mittelsteg zerstört und ein leichtes Auspressen über nur geringe mechanische Kräfte gewährleistet werden.
Des Weiteren erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Setzen eines Hohl Stabverbundankers in eine Gesteinsschicht, wobei dass das Verfahren mindestens die Schritte: a) Bohren eines Loches in eine zu stabilisierende Gesteinsschicht; b) Setzen eines erfindungsgemäßen Hol Stabverbundankers; und c) Auspressen der chemischen Befestigungsmittel aus den zwei Kompartimenten durch den statischen Mischer und den Ankerfuß mittels Druckbeaufschlagung; umfasst.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, sehr reproduzierbar schwierig zu stabilisierende Gesteinsschichten gesichert werden können. Die Arbeitssicherheit wird erhöht und durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Hohlstabverbundanker kann auf die vorliegenden Gesteinsbedingungen anpassbar reagiert werden. Im Gegensatz zu den Stand-der-Technik- Ankern kann der Setzvorgang zudem sehr schnell erfolgen. Beispielsweise kann der Auspressvorgang innerhalb von 15 Sekunden, bevorzugt innerhalb von 10 Sekunden und des Weiteren unterhalb von 5 Sekunden erfolgen. Innerhalb dieser Auspresszeiten lassen sich sehr gleichmäßige Stabilisierungen des Ankers im Gestein erreichen, welches die Kosten für den Setzprozess reduzieren hilft. Weiterhin vorteilhaft kann das Ausdrücken mittels Druckluft oder Wasser erfolgen, wobei insbesondere mit sehr geringen Druckbereichen gearbeitet werden kann. Es werden also vorteilhafterweise keine speziellen Gerätschaften zum Setzten benötigt. Für die weiteren Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird explizit auf die Vorteile des erfindungsgemäßen Hohl Stabverbundankers verwiesen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann im Verfahrensschritt c) die Druckbelastung über die Zeit je Auspressvorgang erfasst und digital abgelegt werden. Zur Qualitätskontrolle des Setzprozesses und zur Detektion nicht vorhersehbarer Gesteinsanomalien hat sich die Aufnahme und Ablage der zeitabhängigen Druckprofile des Auspressvorgangs als besonders sicher herausgestellt. Unerwartete positive oder negative Änderungen des angelegten Auspressdruckes können auf Abweichungen in den angenommenen Eigenschaften der vorliegenden Gesteinsformation schließen lassen, welche deutlichen Einfluss auf den gewünschten Erfolg der Stabilisierungsmaßnahmen ausüben können. Diese können über das Druckprofil erkannt und zu weiteren vorbeugenden Maßnahmen Anlass geben. In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann das Flächenverhältnis von Durchmesser des im Verfahrensschritt a) gebohrten Loches zu Hohlstabverbundanker- Innendurchmesser, berechnet als Lochdurchmesser dividiert durch Innendurchmesser Hohlstabverbundanker, größer oder gleich 1,5 und kleiner oder gleich 2,5, vorzugsweise größer oder gleich 1,8 und kleiner oder gleich 2,5 betragen. Über die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Hohl stabverbundankers kann sichergestellt werden, dass für die benötigte Verankerungssituationen immer ausreichend Klebermaterial bereitgestellt werden kann. Aufgrund der optimierten Größenverhältnisse des Ankers hat sich als besonders günstig herausgestellt, dass oben genannte Relation zwischen Umfang des Hohl stabverbundankers und Bohrloch eingehalten werden. Im Rahmen dieses Bereiches lassen sich sehr schnelle Auspressvorgänge realisieren, welche zudem bei besonders niedrigen Druckbereichen sehr reproduzierbar ausgeführt werden können. Dies kann in Summe die Qualität der Verankerung und insbesondere auch die Arbeitssicherheit beim Setzprozess verbessern.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
Die Figuren zeigen:
Fig. 1 schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Hohl stabverbundankers;
Fig. 2 schematisch den Aufbau eines im erfindungsgemäßen Hohl Stabverbundanker verwendbaren Ankerfußes mit einen oder mehreren Austrittskanälen; Fig. 3 schematisch eine im erfindungsgemäßen Hohl Stabverbundanker verwendbare statische Mischvorrichtung aus mehreren, hintereinanderliegenden Mischelementen in einer dreier Mischreihen-Kombination;
Fig. 4 schematisch eine im erfindungsgemäßen Hohl Stabverbundanker verwendbare statische Mischvorrichtung aus mehreren, hintereinanderliegenden Mischelementen in einer zweier- Mischreihen-Kombination;
Fig. 5 eine Möglichkeit zur Ausgestaltung der im erfindungsgemäßen Hohl Stabverbundanker verwendbaren Mischvorrichtung;
Fig. 6 schematisch den Aufbau eines im erfindungsgemäßen Hohl Stabverbundanker verwendbaren Auspressstempels;
Fig. 7 schematisch den Aufbau einer im erfindungsgemäßen Hohl Stabverbundanker verwendbaren zylindrischen Dichtvorrichtung in der Schrägansicht von unten;
Fig. 8 schematisch den Aufbau einer im erfindungsgemäßen Hohl Stabverbundanker verwendbaren zylindrischen Dichtvorrichtung in der Schrägansicht von oben;
Fig. 9 schematisch den Aufbau einer im erfindungsgemäßen Hohl Stabverbundanker verwendbaren zylindrischen Dichtvorrichtung in der Aufsicht.
Die Figur 1 zeigt eine mögliche erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Hohl stab verbundan- kers 1. Ausgehend vom Bohrlochtiefsten weist der Hohl stabverbundanker 1 einen Ankerfuß 3 auf, welcher über ein oder mehrere Austrittskanäle (nicht dargestellt) für den Austritt eines Befestigungsmittels aus dem Hohl stabverbundanker 1 verfügt. Über die Austrittskanäle des Ankerfußes 3 wird Befestigungsmittel zwischen Hohl Stabverbundanker 2 und Bohrloch ge- presst und der Hohl stabverbundanker 1 so im Bohrloch verankert. Am Ankerfuß 3 ist der Hohlstab 2 angeordnet, welcher sich über die weiteren, im inneren liegenden, funktionalen Teile (4, 5, 6, 17) des Hohl stabverbundankers 1 erstreckt. Im Inneren des Hohl stabes 2 liegt angrenzend zum Ankerfuß 3 die statische Mischvorrichtung 4, in welcher das Befestigungsmittel, beispielsweise ein 2-Komponenten-Kleber, vor dem Austritt durch den Ankerfuß 3 gemischt wird. Der Kleber befindet sich in einer durch eine Trennwand in zwei Kompartimente unterteilten Kartusche 5, welche durch einen Auspresstempel 6 über Druckbeaufschlagung ausgepresst wird. Zwischen Kartusche 5 und statischem Mischer 4 ist die zylindrische Dichtvorrichtung 17 angeordnet, welche den Zufluss des Befestigungsmittels zum statischen Mischer 4 steuert. So kann durch diese Dichtvorrichtung beispielsweise ein unbeabsichtigtes Einfließen von Befestigungsmittel in die statische Mischvorrichtung im Zuge des Transportes verhindert werden. In der Anwendung wird der Hohl stabverbundanker 1 in das Bohrloch eingeführt und der Auspressstempel 6 wird, beispielsweise über Wasserdruck, im Hohlstab 2 vom Bohrlochfernsten 7 durch die Kartusche 5 nach vorne in Richtern Ankerfuß 3 bewegt. Durch die wirkenden Kräfte wird der Kleber aus der Kartusche 5 durch die Dichtvorrichtung 17 unter Öffnen der Berstflächen hindurch in die statische Mischvorrichtung 4 gepresst. In der Mischvorrichtung 4 wird der Kleber innig vermischt und tritt über den oder die Austrittskanäle des Ankerfußes 3 in das Bohrloch und verankert den Hohl stabverbundanker 1 über die äußeren Ankerwandungen im Bohrloch.
Die Figur 2 zeigt eine mögliche Ausgestaltung eines Ankerfußes 3. Der Ankerfuß 3 kann eine Ankerspitze aufweisen, in welcher ein oder mehrere Austrittskanäle 8 für das Befestigungsmittel angeordnet sind.
Die Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung hintereinanderliegender Mischelemente 16 der statischen Mischvorrichtung 4 in der Seitenansicht. In dieser Ausgestaltung sind die einzelnen Mischelemente 16 zu drei Mischelementereihen 9 kombiniert, wobei die Reihenmittelpunkte relativ zur Richtung des Kraftflusses ein Dreieck ausbilden. Dies bedeutet, dass die Mischelementereihen 9 mit den jeweils hintereinandergeschalteten Mischelementen 16 versetzt zueinander angeordnet sind, wobei die in dieser Darstellung zwei unterschiedliche Geometrien für die einzelnen Mischelemente 16 dargestellt sind. Der Fluss des Befestigungsmittels um die Mischelemente 16 und -reihen 9 führt dazu, dass die Flussrichtung des Befestigungsmittels zwischen Ein- und Austritt aus dem statischen Mischer (4) zweimal um ca. 180° umgelenkt wird. Die einzelnen Mischelementereihen 9 und damit auch die Mischelemente 16 können aus Sicht der Kraftwirkung gegeneinander versetzt angeordnet sein, sodass sich in Richtung der Krafteinwirkung unterschiedliche Startpunkte der Mischelementereihen 9 ergeben.
Die Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung hintereinanderliegender Mischelemente 16 der statischen Mischvorrichtung 4 in der Seitenansicht. In dieser Ausgestaltung sind die einzelnen Mischelemente 16 zu zwei Mischelementereihen 9 kombiniert und die hintere Mischelementereihe der Figur 3 wurde der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Die einzelnen Mischelementereihen 9 sind aus jeweils zwei unterschiedlichen Mischelementen 10, 11 aufgebaut. Diese beiden Ausgestaltungen 9, 10 der Mischelemente 16 können ohne große Erhöhung des Flusswiderstandes zu einem optimierten Mischergebnis beitragen. Es können auch relativ große Mengen hochviskoser Befestigungsmittel unter guter Mischleistung und einem nicht zu hohem Auspressdruck verarbeitet werden.
Die Figur 5 zeigt eine mögliche Einhausung der statischen Mischvorrichtung 4 innerhalb des Hohlstabes (nicht dargestellt). Die eventuell zu Mischreihen angeordneten Mischelemente können durch diese Einhausung einfach und sicher in den Hohlstab 2 eingebracht und in diesem verankert werden. Die Öffnung 12 der Mischvorrichtung zeigt in Richtung Ankerfuß 3 und die Rückseite 13 der Mischvorrichtung 4 zeigt in Richtung der in zwei Kompartimente unterteilte Kartusche 5 (nicht dargestellt). Die Figur 6 zeigt eine mögliche, erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Hälfte eines erfin- dungsgemäßen zweiteiligen Auspressstempels 6. Die nicht dargestellte zweite Hälfte ist spiegelsymmetrisch zur ersten Hälfte 6 und wird über eine Schneidvorrichtung, welche zwischen beiden Hälften 6 angeordnet ist, an der ersten Hälfte 6 fixiert. In dieser Figur sind die oberen und unteren Führungs- 15 und die mittigen Dichtlippen 14 des zweiteiligen Auspressstempels 6 dargestellt. Mittels dieser Ausgestaltung lassen sich auch hochviskose Befestigungsmittel sicher durch die statische Mischvorrichtung 4 auspressen. Insbesondere wird die Gefahr vermindert, dass Befestigungsmittel sich an dem Auspresstempel 6 in Richtung Bohrlochmund vorbeidrückt und so nicht mehr zur Fixierung des Ankers im Bohrloch beitragen kann. Insbesondere können die Führungslippen 15 zu einem gleichmäßigeren Lauf des Auspresstempels 6 beitragen, wobei ein verkanten auch bei hohen Auspressdrücken oder bei schnellen Setzprozessen verhindert wird.
Die Figur 7 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer zylindrischen Dichtvorrichtung 17 von der Unterseite. Der Begriff „Unterseite“ sagt in diesem Fall aus, dass die zylindrische Dichtvorrichtung 17 mit dieser Seite in Richtung statischer Mischeinrichtung 4 zeigt. Es ist die insgesamt zylindrische Ausgestaltung der Dichtvorrichtung 17 mit einem im Wesentlichen runden Umfang zu erkennen. Die Figur zeigt die zylindrische Ausgestaltung der Dichtvorrichtung 17 mit einem runden Umfang, welcher im Wesentlichen an der Innenwandung des Hohlstabes 2 anliegt. Die Dichtvorrichtung weist einen Mittelsteg 18 und zwei durch diesen getrennte Berstflächen 19 auf. Nur durch die Berstflächen 19 kann das Befestigungsmittel aus der Kartusche 5 in Richtung statischer Mischvorrichtung 4 gelangen. Der Mittelsteg 18 erstreckt sich entlang des Durchmessers der zylindrischen Dichtvorrichtung 17 und sorgt dafür, dass die zylindrische Dichtvorrichtung 17 voneinander separierte Berstflächen 19 aufweist.
Die Figur 8 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Dichtvorrichtung 17 in einer Ansicht von „oben“. Der Begriff „oben“ sagt in diesem Fall aus, dass die zylindrische Dichtvorrichtung 17 mit dieser Seite in Richtung Klebekartusche 5 zeigt. In dieser Ansicht ist ebenfalls der Mittelsteg 18 und die beiden durch diesen voneinander separierten Berstflächen 19 gezeigt. Zusätzlich ist in dieser Ansicht die Auflagefläche 20 der Klebepatrone zu erkennen, welche durch zwei ringförmige Führungen 21, 22 gehalten und geführt wird. Durch Druckbeaufschlagung im Rahmen des Anker-Setzprozesses wird die Klebepatrone 5 in die Auflagefläche 20 der Klebepatrone gepresst und durch die ringförmigen Führungen 21, 22 in dieser Position gehalten. Durch Auspressen der Klebepatrone 5 durch den Stempel 6 wird Kleber aus der Klebepatrone 5 durch die beiden Berstflächen 19 in Richtung statische Mischvorrichtung 4 gedrückt. Der gemischte Kleber verlässt die statische Mischvorrichtung 4 durch die Austrittskanäle 8 des Ankerfußes 3. Der Kleber wird in Richtung Bohrlochmund gepresst und verklebt die Außenseiten des Hohl stabverbundankers 1 mit dem umgebenden Gestein.
Die Figur 9 zeigt die Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen zylindrischen Dichtvorrichtung 17 in der Aufsicht. Es sind die beiden Berstflächen 19 zu erkennen, welche symmetrisch ausgestaltet und durch einen Mittelsteg 18 voneinander getrennt sind. Die Dichtvorrichtung 17 weist einen Außendurchmesser 24 auf, welcher im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Hohlstabes 2 entspricht. In dieser Ausgestaltung weist die Dichtvorrichtung eine äußere Erhebung mit einem Innendurchmesser 25 auf, welche die Dichtvorrichtung gegen den Hohlstab 2 stabilisiert. Die zur Verfügung stehende Berstfläche lässt sich anhand des Kreisdurchmessers 23 bestimmen, wobei von dieser Kreisfläche noch die Fläche des Mittelsteges 18 abzuziehen ist.
Bezugszeichen
1 Hohl Stabverbundanker
2 Hohl stab
3 Ankerfuß
4 statische Mischvorrichtung
5 Kartusche
6 Auspressstempel
7 Bohrlochfernstes
8 Austrittkanal
9 Mischelementereihe
10 Mischelement A
11 Mischelement B
12 statische Mischeinrichtung Öffnung vorne
13 statische Mischeinrichtung hinten
14 Auspressstempel, mittlere Dichtlippen
15 Auspressstempel, äußere Führungslippen
16 Mischelement
17 zylindrische Dichtvorrichtung
18 Di chtvorri chtung - Mittel Steg
19 Di chtvorri chtung - B er stfl äche
20 Dichtvorrichtung - Auflagefläche
21 Dichtvorrichtung - innerer Ring
22 Dichtvorrichtung - äußerer Ring
23 Dichtvorrichtung - Durchmesser Berstfläche
24 Dichtvorrichtung - Außendurchmesser
25 Dichtvorrichtung - Innendurchmesser Erhebung

Claims

Patentansprüche
1. Hohl stabverbundanker (1) zur Stabilisierung von Gesteinsschichten im Berg-, Tunnel-, Tief- und Felsbau, mindestens aufweisend einen Ankerfuß (3) mit einen oder mehreren Austrittskanälen (8), einen hinter dem Ankerfuß (3) angeordneten Hohlstab (2) beinhaltend eine statische Mischeinrichtung (4) und eine Klebepatrone (5) mit einen Auspresskolben (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Klebepatrone (5) über eine zylindrische Dichtvorrichtung (17) mit mindestens einer Berstfläche (19) an der statischen Mischeinrichtung (4) angeordnet ist, wobei der Außendurchmesser (24) der Dichtvorrichtung (17) im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Hohlstabs (2) entspricht und die Berstfläche (19) größer oder gleich 15% und kleiner oder gleich 90% des Zylinderquerschnitts der Dichtvorrichtung (17) beträgt, wobei das Verhältnis aus Berstfläche (19) zur Fläche des Hohl stabwandquerschnitts, ausgedrückt als Berstfläche (19) dividiert durch Wandfläche des Hohl stab quer Schnitts, größer oder gleich 0, 1 und kleiner oder gleich 25 beträgt.
2. Hohl Stabverbundanker nach Anspruch 1, wobei die zylindrische Dichtvorrichtung (17) zwei voneinander getrennte Berstflächen (19) aufweist.
3. Hohl Stabverbundanker nach Anspruch 2, wobei die zylindrische Dichtvorrichtung (17) symmetrisch aufgebaut ist und die beiden Berstflächen (19) über einen entlang des Durchmessers der zylindrischen Dichtvorrichtung (17) verlaufenden Steg (18) voneinander getrennt an der Dichtvorrichtung (17) angeordnet sind.
4. Hohl Stabverbundanker nach Anspruch 3, wobei die Berstflächen (19) als Berstsegel (19) ausgestaltet sind und das Verhältnis der Haltekraft der Berstsegel (19) an dem Steg (18) zu der Haltekraft der Berstsegel (19) an dem Außenumfang (23, 25) der Dichtvorrichtung (17), ausgedrückt als Haltekraft am Steg (18) dividiert durch Haltekraft am Außenumfang (23, 25), größer oder gleich 1,5 und kleiner oder gleich 5 beträgt.
5. Hohl stab verbundanker nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Berstflächen (19) im Bereich des Außenumfang (23, 25) der Dichtvorrichtung über Haltpunkte mit der Dichtvorrichtung (17) verbunden sind.
6. Hohl Stabverbundanker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die gesamte Berstfläche (19) der Dichtvorrichtung (17) größer oder gleich 50% und kleiner oder gleich 90% des Zylinderquerschnitts beträgt.
7. Hohl Stabverbundanker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Verhältnis aus Berstfläche (19) zur Fläche des Hohl stabwandquerschnitts größer oder gleich 0,4 und kleiner oder gleich 3 beträgt.
8. Hohl Stabverbundanker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material des Hohlstabs (2) eine Bruchlast (Zug) nach DIN EN ISO 6892-lB:2009-12 von 80 kN und kleiner oder gleich 800 kN aufweist.
9. Hohl Stabverbundanker nach einem der Ansprüche 3-8, wobei die Breite des Steges (18) größer oder gleich 1% und kleiner oder gleich 15% bezogen auf den Durchmesser (24) der zylindrischen Dichtvorrichtung (17) beträgt.
10. Hohl Stabverbundanker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die statische Mischeinrichtung (4) größer oder gleich 20% und kleiner oder gleich 70% bezogen auf den Durchmesser (24) der zylindrischen Dichtvorrichtung (17) von der zylindrischen Dichtvorrichtung (17) beabstandet angeordnet ist.
11. Hohl Stabverbundanker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auflagefläche (20) der Klebepatrone (5) auf die zylindrische Dichtvorrichtung (17) größer oder gleich 20% und kleiner oder gleich 55% der Querschnittsfläche der zylindrische Dichtvorrichtung (17) beträgt.
12. Hohl Stabverbundanker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Klebepatrone (5) durch eine Trennwand in zwei Kompartimente aufgeteilt und der Auspresskolben (6) entsprechend der Kompartimentaufteilung zweiteilig ausgestaltet ist, wobei zwischen den beiden Teilen des Auspresskolbens (6) eine Schneidvorrichtung angeordnet ist.
13. Verfahren zum Setzen eines Hohl Stabverbundankers in eine Gesteinsschicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens die Schritte: a) Bohren eines Loches in eine zu stabilisierende Gesteinsschicht; b) Setzen eines Hol stabverbundankers (1) nach einem der Ansprüche 1-10; und c) Auspressen der chemischen Befestigungsmittel aus den zwei Kompartimenten durch den statischen Mischer und den Ankerfuß mittels Druckbeaufschlagung; umfasst.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei im Verfahrensschritt c) die Druckbelastung über die Zeit je Auspressvorgang erfasst und digital abgelegt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Flächenverhältnis von Durchmesser des im Verfahrensschritt a) gebohrten Loches zu Hohlstabverbundanker-Innendurchmesser, berechnet als Lochdurchmesser dividiert durch Innendurchmesser Hohl Stabverbundanker, größer oder gleich 1,5 und kleiner oder gleich 2,5, vorzugsweise größer oder gleich 1,8 und kleiner oder gleich 2,5 beträgt.
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