FI61061C - Foerfarande foer foerankring av element och anordning foer utoevande av foerfarandet - Google Patents

Description

ESrTl ΓΒ1 mv KUULUTUSJULKAISU ΪΛΓ\£Λ «Ta lBJ '11) utlAgg n i ngsskri ft 6,U6> C (45) Patentti myönnetty 10 05 1932 Patent meddelat (51) K».ik.3/Mt.ci.3 E 02 D 5/74, E 21 D 20/02 SUOMI—FINLAND (21) Patanttlhtkamu* — PatcnttnaAknlnj 7028^5 (22) Hakamlspilvi — AnaOknlngsdig 18.09·78 ' ' (23) AlkupUvI — GIKIghatsdag l8.09.7 8 (41) Tullut |ulklaakal — Bllvlt offmtlig 22.03.79

Patentti· ja rekisterihallitus .... .... ....

»_. . * . . . . (44) Nlhtlvlk*lp«no«i a kuuL ulluliun pvm. — ratent· OCh registerstyrelsen ' ' Aniökin utltgd och utl.tkrlftan publk«r»d 29.01.82 (32)(33)(31) Pyydetty atuolkaua—Baglrd prlorltat 21.09.77

Ruotsi-Sverige(SE) 7710567-^ (71) Cementa AB, Övägen 2 B, S-216 12 Malmö, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Evert Georg Idolf Sandahl, Bjärred, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (5*0 Menetelmä elementtiä ankkuroitaessa ja laite menetelmän suorittamiseksi - Förfarande för förankring av element och anordning för utövande av förfarandet Tämä keksintö koskee menetelmää erilaisten elementtien ankkuroi-miseksi porausreikiin.

Keksinnön mukainen menetelmä yhdessä menetelmän suorittamiseksi keksityn laitteen kanssa tekee mahdolliseksi valaa hyvin suurella tarkkuudella elementit kiinni aktivoidun sideaineseoksen avulla, samalla kun aktivoitu sideaineseos aina tulee samankaltaiseksi, josta syystä sideaineseos tulee käytetyksi täysin hyväksi.

Elementtien, kuten vahvistuspulttien ankkurointi esimerkiksi tun-nelirakentamisen tai kaivoslouhinnan yhteydessä tapahtuu periaatteessa kahdella tavalla. Toiselle menetelmälle, jota voidaan kutsua mekaaniseksi ank-kuroimiseksi, on tunnusomaista, että ankkuroinnin yhteydessä osa ankkuriele-mentistä saatetaan laajenemaan jollakin tavalla. Tähän luokkaan voidaan myös katsoa kuuluvan erityisten elementtien käyttäminen, joita laajennetaan joko pääelementtiä ankkuroitaessa tai erikseen, jolloin pääelementti voidaan ankkuroida eri tavoin laajennuselementtiin. Tämän mekaanisen ankkuroinnin yhteydessä siis erityinen elementti tai osa pääelementistä puristuu 2 61 061 elementtiä ympäröivää ainetta vastaan ja pysyy paikallaan aineen ja elementin välisen kitkavoiman ansiosta. Toista menetelmää tarkoitusta varten käytettyjen elementtien ankkuroimiseksi voidaan kutsua kemialliseksi ank-kuroimiseksi. Tämän tyyppistä ankkurointia käytettäessä saatetaan tavalla tai toisella enemmän tai vähemmän viskoosinen tai plastinen massa enemmän tai vähemmän täydellisesti ympäröimään elementin sisäänvietyä osaa. Kemialliset reaktiot kovettavat tämän jälkeen massan ja elementti pysyy paikallaan sen kovan kappaleen ansiosta, joka muodostuu ympäröivän aineen ja sen sisään viedyn elementin osan väliin. Massan ja elementin sekä massan ja ympäröivän aineen välille muodostuu enemmän tai vähemmän korostettu kiinnitys, joka tehokkaasti pitää elementtiä paikallaan. Myös tässä tapauksessa voidaan erottaa kaksi menetelmätyyppiä, joista toiselle on tunnusomaista, että siinä käytetään epäorgaanista perua olevaa sideainetta, kun taas toisessa käytetään orgaanista perua olevaa sideainetta. Menetelmä elementin mekaaniseksi ankkuroimiseksi porausreikään voidaan myös yhdistää kemialliseen ankkuroimiseen, varsinkin kun sementtiä ruiskutetaan sisään.

Elementtiä mekaanisesti reikään kiinnitettäessä on osoittautunut että menetelmä on usein hyvin epävarma mitä elementin ja ympäröivän aineen välisen kitkavoiman suuruuteen tulee. Tämäntyyppisessä kiinnityksessä on suurena vaarana että elementti ryömii suuren ja/tai pitkäaikaisen kuormituksen vaikutuksesta. Näiden epäkohtien pienentämiseksi voidaan mekaaninen ankkurointimenetelmä yhdistää kemialliseen ankkurointimenetelmään, ja tavallisesti käytetään tällaisessa tilanteessa sementtilaastin sisäänruis-kuttamista. Tällaista sisäänruiskuttamista suoritettaessa on käytetyn laastin oltava suhteellisen helposti jouksevaa, mutta tästä huolimatta ei voida tarkistaa kuinka suuri osa porausreikään sisäänviedystä elementistä on todellisuudessa valettu sisään.

Nämä ongelmat on yritetty ratkaista siirtymällä kokonaan kemialliseen menetelmään. Tällöin on kuitenkin käytetty erästä toista menetelmää kuin sisäänruiskuttamista. Sitova massa on tällöin viety porausreikään erityyppisinä patruunoina.

Epäorgaanisten sideaineiden ollessa kysymyksessä kehitettiin menetelmiä, joiden mukaan epäorgaanisesta sideaineesta ja täyteaineesta paikan päällä muodostettu laasti, johon oli lisätty aktivoivia nesteitä, tavallisesti vettä, kaadettiin patruunoihin, jotka tämän jälkeen vietiin porausreikään, jonka jälkeen ankkuroitava elementti työnnettiin patruunaan, jol-join patruunassa oleva laasti työntyy ulos ja täyttää elementin ja ympäröivän aineen välisen tilan. Tämä ei ole osoittautunut täysin moitteettomaksi menetelmäksi. Tämä johtuu ilmeisesti ennen kaikkea suhteellisen moni- 3 61 061 mutkaisesta menetelmästä täyttää patruunat valmiilla laastilla. Erään ehdotetun menetelmän mukaan ratkaistaan ongelma siten, että sideaineella ja täyteaineella täytettyyn patruunaan työnnetään hauraasta aineesta valmistettu ampullintapainen astia, joka on täytetty vedellä. Sisäänvaletta-essa patruuna työnnetään porausreikään ja tämän jälkeen ankkuroitava elementti työnnetään patruunaan. Tällöin vettä sisältävä astia murskaantuu ja patruuna rikkoutuu. "Vapautunut" sideaineseos ja vesi sekoitetaan elementtiä pyörittämällä. Tällä menetelmällä on kuitenkin eräs suuri epäkohta. Elementin ympäröivään aineeseen sitova laasti ei ole tarkastettavissa mitä sekoitusvaikutuksen tehokkuuteen tulee. Huono sekoittuminen voi johtaa siihen, että osaan sideainesekoituksesta ei sekoitu ollenkaan vettä. Tästä seuraa että osaa käytetystä sideaineesta ei käytetä hyväksi, samalla kun muu osa sideaineesta saa liikaa vettä. Koska osaa sideaineesta ei käytetä lainkaan, tulee lujuus laskettua pienennäksi samalla kun reagoineen laastin lujuus tulee huonoksi liiallisen veden takia.

Eräiden muiden ehdotettujen menetelmien mukaan käytetään osittain orgaanista perua olevia massoja, so. sideaineena käytetään tekohartsia. Myöskin näissä menetelmissä käytetään patruunoita, joissa sitova massa pidetään kunnes sisäänvalettavan elementin sisääntunkeutuva osa murskaa patruunan sisäänvalamisen yhteydessä. Tämäntyyppiset menetelmät erottuvat toisistaan pääasiassa sideainemassaa sisältävän patruunan erilaisen rakenteen osalta. Kun tekohartseja käytetään sideaineena on sitovaan komponenttiin yleensä lisättävä kovetin. Eri ehdotusten mukaan voidaan kovetin sijoittaa patruunan keskelle, päämassan viereen tai siten, että kovetin ympäröi sitovaa komponenttia. Tiettyjen menetelmien mukaan on kovetin ja sitova aine erotettu toisistaan erilaisten kalvojen avulla ja eräiden muiden mukaan annetaan kovettimen ja sideaineen reagoida keskenään molempien aineiden rajapinnassa. Riippumatta siitä kuinka patruunat on konstruoitu, lienee tarkoituksena että kovetin ja keinohartsi sekoitetaan keskenään pyörittämällä elementtiä kun se viedään sisään porausreikään. Myös tässä tapauksessa tulee olemaan mahdotonta tarkastaa kuinka hyvin kovetin ja sideaine ovat sekoittuneet keskenään, josta syystä voi osoittautua että lujuus ei ole yhtä suuri kuin mitä on arvioitu. Eräs lisäepäkohta on se että tällaisten patruunoiden valmistuskustannukset ovat suhteellisen suuret, jonka lisäksi tällaisilla patruunoilla voi olla suhteellisen lyhyt varastointiaika. Tämä koskenee erityisesti patruunoita ilman erityisiä kalvoja tekohartsin ja kovettimen välissä.

Tämä keksintö koskee menetelmää tätä varten tarkoitettuja elementtejä sisäänvalettaessa ympäröivään aineeseen, jonka avulla sisäänvalaminen voidaan suorittaa yksinkertaisella mutta samalla varmalla tavalla. Keksin- 61061 k nön avulla poistetaan monta epäkohtaa, joista aikaisemmin ehdotetut menetelmät ovat kärsineet. Keksintö aikaansaa samalla joustavan toiminnan, jota aikaisemmilla menetelmillä ei ole ollut.

Keksinnön mukaan käytetään patruunaa, joka sisältää sideaineseok-sen ja mahdollisesti täyteainetta, esimerkiksi hienorakeista hiekkaa. Patruuna on sopivimmin sylinterin muotoinen, jonka molemmat päät ovat suljetut. Sideaine voi olla hydraulista sideainetta, mutta myös muuntyyppisiä sideaineita voidaan käyttää. Sideaineena voi myös olla eri sideaineiden seos.

Patruunan kuori on nesteitä läpäisevää ainetta, esimerkiksi nk. märkälujaa paperia, rei'itettyä muoviainetta tai vastaavaa, joka aine ei päästä lävitseen patruunassa olevaa sideainesseosta. Hyvän käsi teltävyyden .saavuttamiseksi on patruunan oltava jäykkä, mikä saadaan aikaan siten, että patruuna varustetaan jäykistyvällä elimellä, joka on jäykkää mutta haurasta tai muulla tavalla peräänantavaa ainetta. Jäykistyselin voi esimerkiksi olla muoviainetta, kuten pehmittämätöntä styreenimuovia, mutta myös lasia tai vastaavaa ainetta. Jäykistyselimenä voi olla verkko, pitkittäisiä tankoja, jotka on liitetty yhteen samaa ainetta olevilla rakenteilla, tai vastaava. Jäykistyselin voi ympäröidä patruunaa, tai se voi sijaita välittömästi patruunaa ympäröivän kuoren alla tai se voi olla patruunan si<-sällä siten, että sidemassa ympäröi sitä tai se voidaan myös sisällyttää patruunaa ympäröivään kuoreen.

Kiinnitettävää elementtiä sisäänvalettaessa käytetään edellä esitettyä patruunaa, joka sijoitetaan sideainetta aktivoivaan nesteeseen jos sideaineena on hydraulisesti sitova sekoitus, siis vettä. Patruuna pidetään aktivoivassa nesteessä enemmän kuin 30 sekuntia. Tänä aikana aktivoiva neste imeytyy patruunaan ja sideainemassaan. Tämän ajanjakson jälkeen patruuna nostetaan nesteestä ja sijoitetaan, yhdessä riittävän määrän kanssa samalla tavalla käsiteltyjä patruunoita porausreikään, jonka jälkeen kiinni-valettava elementti työnnetään porausreikään. Elementtiä sisäänvietäessä puristuu patruunassa oleva aktivoitu sideainemassa ulos samalla kun patruunaa jäykistävä elin hajoaa tai antaa periksi muulla tavalla. Patruunasta ulospuristunutta sideainemassaa ei tarvitse sekoittaa, koska sitomista varten tarkoitettua aktivoivaa ainetta on riittävästi patruunan joka osassa. Elementtiä ei tästä syystä tarvitse pyörittää seoksen saamiseksi sideaine-sekoituksesta ja aktivoivasta nesteestä kun elementti viedään porausreikään, mutta tästä huolimatta tulee massa samalla ympäröimään elementin sisään-vietyä osaa, jossa massassa sideaineen sitovaa kykyä on käytetty täysin hyväksi.

5 61 061

Sideaineseokseen voidaan lisätä kiihdyttäviä, hidastavia, korroosiota estäviä aineita tai pakkassuoja-aineita tai näiden seoksia. Tiettyjä käyttötarkoituksia varten voidaan sideaineseokseen lisätä laajentavia aineita tai kaasua kehittäviä ja laajentavia aineita. Kiihdyttäviä, hidastavia, korroosiota estäviä aineita tai pakkasestoaineita voidaan lisätä sideaineseokseen aktivoivaa nestettä lisättäessä. Tämä suoritetaan siten että aktivoivaan nesteeseen lisätään tällaista tai tällaisia aineita. Tiettyjä käyttötarkoituksia varten ja tiettyjen sideaineseosten kohdalla voidaan lisätä vettähylkiväksi tekeviä tai plastisoivia aineita.

Keksinnön avulla on saatu aikaan yksinkertainen menetelmä elementtien kiinnittämiseksi ympäröivään aineeseen, esimerkiksi betoniin, kallioon jne. Menetelmä on sekä yksinkertainen että varma ja poistaa aikaisemmissa menetelmissä ilmenneet epäkohdat. Tämän lisäksi menetelmä on joustava, jota aikaisemmissa menetelmissä ei ole. Jos elementtiä asennettaessa on tarkoitus kuormittaa sitä vasta myöhempänä ajankshtana ja ainoana tarkoituksena on elementin kiinnittäminen, voidaan tätä tarkoitusta varten käyttää patruunaa, jonka kovettumisaika on lyhyt, kun taas pääasiallista ankkuroin-tia varten voidaan käyttää patruunoita, joiden kovettumisaika on normaali tai pidennetty. Jos elementtiä tullaan kuormittamaan lyhyen ajan kuluttua saadaan riittävä lujuus nopeasti aikaan lisäämällä yhtä tai useampaa kiih-dytintä. Tietyissä tapauksissa voi olla tärkeätä, että sitoutumisen aikaisempi kulku voidaan pysäyttää, mutta että kuitenkin saadaan suuri lujuus suhteellisen nopeasti. Tätä voidaan ohjata yhdistämällä hidastusaineita ja kiihdytysaineita. Koska monia lisäaineita voidaan lisätä sideaineeseen yhdessä aktivoivan nesteen kanssa, voidaan tarvittavaa patruunamäärää pienentää niiden eri käyttötarkoitusten tyydyttämiseksi, joita voi esiintyä työpaikalla.

Rakenne-esimerkki:

Valmistettiin patruunoita, jotka sisälsivät hydraulisesta sideaineesta, hienorakeisesta täyteaineesta ja kiihdyttimistä koostuvan seoksen, jonka kuori oli nestettä läpäisevää märkälujaa paperia. Patruunat varustettiin patruunoita ympäröivällä ulkopuolisella jäykistävällä elimellä, joka muodostui jäykkää mutta haurasta muovia olevasta verkosta. Patruunoiden halkaisija oli noin 28 mm ja pituus noin 200 mm. Patruunoiden paino vaihteli l80 ja 200 gramman välillä.

Halkaisijaltaan 20 mm:n kampaterän sisäänvalamiseksi porattiin halkaisijaltaan 32 mm:n reikä, johon pantiin viisi edelläesitetyn tyyppistä patruunaa sen jälkeen kun ne olivat 30 - sekuntia olleet upotettuina kokonaan aktivoivaan nesteeseen, tässä tapauksessa veteen. Kun kampaterä työnnettiin porausreikään puristui hydraulisesta sideaineseoksesta ja vedestä muodostunut laasti ulos patruunasta, jonka kuori repeytyi rikki. Laasti

Claims (11)

1. 61061 täytti porausreikää ympäröivän aineen ja kampaterän väliin muodostuneen tilan. Sisäänvalun pituudeksi tuli noin 900 mm. 2,3 tunnin jälkeen kampaterä kuormitettiin, jatkuvasti kasvavalla vetovoimalla kunnes syntyi murtuma. Murtumahetkellä vetokuormitus oli 13,5 tonnia. Tämä vastaa murtokuormaa noin 15 tonnia/m sisäänvalettua pulttia. Murtuma syntyi kampaterässä. Patenttivaatimukset;
2. 1. Menetelmä ankkuroitaessa elementtiä kallioon, betoniin ja vastaavaan aineeseen ympärivalamalla ympäröivään aineeseen porattuun reikään sijoitetun ankkuroitavan elementin sisäänviety osa, jolloin sideaineseos viedään porausreikään patruunassa, tunnet-t u siitä, että patruuna upotetaan ennen porausreikään sijoittamista sideaineseosta aktivoivaan nesteeseen 30 sekuntia ylittäväksi ajaksi, jolloin aktivoiva neste tunkeutuu sideaineseokseen patruunaa ympäröivän kuoren läpi, joka läpäisee aktivoivan nesteen siten, että muodostuu lähes täysin tasainen seos ja että elementtiä sisään-vietäessä patruunassa oleva aktivoitu sideaineseos puristuu ulos patruunasta samalla kuin jäykistävä elin murskautuu tai muulla tavalla antaa perään aiheuttamatta jousivaikutusta.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sideaineseos muodostetaan yhdestä tai useammasta hydraulisesti sitovasta aineesta, kuten portland-sementistä, aluminaatti-sementistä, keenesementistä ja vastaavasta ja että sideaineseokseen voi sisältyä täyteainetta, kuten hienorakeista hiekkaa, piisavua, lentotuhkaa jne.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että patruunassa olevaan sideaineseokseen lisätään sitä aktivoivia kiihdytysaineita, hidastusaineita, jäähtymispistet-tä alentavia aineita, plastisoivia aineita, vettähylkiväksi tekeviä aineita tai näiden seoksia yhdessä aktivoivan nesteen kanssa patruunaa siihen upotettaessa.
5. 4. Patruuna patenttivaatimuksen 1-3 mukaisen menetelmän suorittamiseksi, joka käsittää sideaineseosta ympäröivän kuoren, tunnettu siitä, että kuori on aktivoivaa nestettä läpäisevää, mutta patruunassa olevaa sideaineseosta läpäisemätöntä ainetta ja että 7 61061 patruuna on varustettu jäykistävällä elimellä, joka elementtiä si-säänvietäessä murskautuu tai antaa perään muulla tavalla aiheuttamatta jousivaikutusta.
6. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen patruuna, tunnettu siitä, että patruunaa ympäröivä kuori on nk. märkälujaa paperia, rei'itettyä muovia tai vastaavaa.
7. 6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen patruuna, tunnettu siitä, että sideaineseos sisältää yhtä tai useampaa kiihdyttävää, hidastavaa, jäätymispistettä alentavaa, plastisoivaa, vettähylkiväksi tekevää ja/tai laajentavaa lisäainetta.
8. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen patruuna, tunnettu siitä, että sideaineseoksessa on laajentavaa komponenttia niin paljon, että kovettuessa esiintyvä kutistuminen kumoutuu laajentavan komponentin paisumisen ansiosta.
9. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen patruuna, tunnettu siitä, että paisuvana komponenttina on kalsiumsulfoaluminaattia tai vastaavaa.
10. 9. Patenttivaatimuksen 4 mukainen patruuna, tunnettu siitä, että sideaineseos myös sisältää sideainemassaa laajentavan ja kaasua kehittävän komponentin, kuten alumiinijauhetta tai vastaavaa. Patentkrav;
11. 1. Förfarande för förankring av element i berg, betong och liknande materia genom kringgjutning av en i den omgivande materian uppborrat hai införd del av det element som skall förankras, varvid bindemedelsblandningen iftförs i borrhälet i patron, känne-t e c k n a t därav, att patronen före införandet i borrhälet nedsänks i en bindemedelsblandningen aktiverande vätska under en tid av mer än 30 sekunder, varvid den aktiverande vätskan genom det patronen omslutande höljet, vilket är genomträngligt för den aktiverande vätskan, intränger i bindemedelsblandningen sä att en närä nog fullständigt likformig blandning erh&lls, och att vid införandet av elementet den i patronen befintliga aktiverade bindemedelsblandningen pressas ut ur patronen samtidigt som det förstyvande organet söndersmulas eller pä annat sätt ger efter utan att ge upp-hov tili en fjädereffekt.