WO1992002710A1 - Frostschutzauskleidung für verkehrstunnel in kälteregionen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a frost protection lining for a traffic tunnel in cold regions with a layer of foamed thermoplastic and a fire protection layer.
- the object of the present invention is therefore to provide a frost protection lining for traffic tunnels in cold regions which does not have these disadvantages.
- a further concern of the invention is to reduce the effort for the creation of generic frost protection linings.
- the invention solves this problem by means of a frost protection lining for traffic tunnels in cold regions with a layer of foamed thermoplastic and a fire protection layer, the fire protection layer consisting of an inorganic foam made of a silicon aluminate.
- the layer of foamed thermoplastic used in accordance with the invention serves primarily for thermal insulation in order to keep the temperature of the water emerging from the stable mountains above the freezing point. As far as water from the mountains penetrates into the space between the stable mountains and the layer of foamed thermoplastic, it can be drained off within this layer, e.g. B. in a sewage system.
- the foamed thermoplastic plastic is preferably cross-linked closed-cell polyethylene foam (e.g. TROCELLEN R , from Hommes Troisdorf AG). If a closed-cell foam is used, an additional seal may be dispensed with in the case of overlapping laying or butt-welded sheets or panels. However, a sealing membrane known per se can also be used between the stable mountains and the layer of foamed thermoplastic.
- cross-linked closed-cell polyethylene foam e.g. TROCELLEN R , from Hommes Troisdorf AG.
- an additional seal may be dispensed with in the case of overlapping laying or butt-welded sheets or panels.
- a sealing membrane known per se can also be used between the stable mountains and the layer of foamed thermoplastic.
- the fire protection layer made of an inorganic foam is produced from an inorganic, stone-forming component, a water-containing second component, which effects the hardening reaction of the stone-forming component in the alkaline range, and a foam-forming component. Fillers and reinforcing fibers can also be used.
- the stone-forming component and the hardener react with one another in a type of polycondensation with elimination of water, the exothermic chemical reaction taking place in the alkaline range.
- three-dimensional networks of silicon aluminates are formed which are zeolite-like or FeldsDat-like_ '"h and amorphous to partially crystalline.
- the foam has a density of 200 to 800 kg / m J , preferably from 300 to 600 kg / m 3 .
- the fire protection layer according to the invention has the primary task of protecting the underlying layer of foamed thermoplastic from the effects of a fire in the tunnel. Due to the relatively good thermal insulation properties of the protective window layer formed as an inorganic foam, the temperatures arising in the event of a fire are held back at least for a certain time of about 20 to 40 minutes, depending on the thickness of the fire protective layer.
- the fire protection layer according to the invention also has a load-bearing function, since the material used has sufficient strength and inherent rigidity to form a largely self-supporting inner shell.
- Schl i eßlich the fire protection Chic used in the invention such a low Thermal conductivity that the subsequent layer of thermoplastic foam can turn out correspondingly thinner.
- the inorganic stone-forming component used is preferably a solid which cures with an alkali silicate solution in an exothermic, inorganic reaction, preferably a reactive solid or a mixture of solids from the group
- V undissolved, amorphous SiO 2 in particular from an amorphous, disperse powder, dewatered or water-containing silica or from high-temperature processes (silica fume),
- TROLIT R solid Such reactive solid mixtures are sold by Hüls T Trrooiisdorf AG under the name TROLIT R solid.
- alkali silicate solution with 1.2 to 2.5 mol SiÜ2 per mol K2O and / or Na2Ü is preferably used as the water-containing second component (hardener) which effects the reaction with the stone-forming first component in the alkaline range.
- K2O is preferred over Na2 ⁇ .
- the alkali silicate solutions should contain an excess of alkali ("alkali alkali silicate solution").
- alkali silicate solutions can be produced by dissolving amorphous, disperse, powdered, water-containing silicic acid, the so-called precipitated silicic acid.
- a solution of the alkali metal hydroxides or solid alkali metal hydroxide is preferably reacted with the precipitated silica with the addition of water.
- precipitated silica amorphous SiO 2 from high-temperature processes (silica fume) can also be used.
- a mixture of a potash or soda water glass solution and approx. 50% by weight potassium hydroxide solution is particularly preferred, water-poor mixtures being desirable.
- a hardener is sold by Hüls Troisdorf AG under the name TROLIT R hardener.
- the molding composition according to the invention preferably additionally contains fillers such as fly ash, expanded clay, pearlite, mica, quartz flour, basalt flour, talc, foam glass or the like, or mixtures thereof, preferably in amounts of up to 400% by weight, in particular from 100 to 300 % By weight, in each case based on the stone-forming component.
- Fillers such as fly ash, expanded clay, pearlite, mica, quartz flour, basalt flour, talc, foam glass or the like, or mixtures thereof, preferably in amounts of up to 400% by weight, in particular from 100 to 300 % By weight, in each case based on the stone-forming component.
- Expanded clay in granular form with average dimensions of 1 to 4 mm in proportions of 50 to 200% by weight, based on the stone-forming component, and quartz sand in approximately the same amount are particularly preferred when the mass is foamed and cured in situ.
- the stone-forming component is preferably used in an amount of 0.4 to 4 parts by weight per part by weight of the alkali silicate solution.
- the foaming agents and their amounts are known from the prior art, on the one hand peroxides, preferably hydrogen peroxide in aqueous solution, sodium perborate and possibly further peroxides or agents which release oxygen or other gases in decomposition in comparatively large amounts are possible and on the other hand by Alkali-decomposable metal powder, such as aluminum in particular, can be added in comparatively small amounts.
- Hydrogen peroxide is preferably used as an approximately 10% by weight aqueous solution in amounts of up to approximately 7% by weight, based on the molding composition.
- the amounts of foaming agent required to achieve a desired density can be determined by simple experiments, it being noted that the foam does not collapse. In a preferred embodiment of the invention.
- the layer of inorganic foam is applied in situ directly to the tunnel wall clad with the thermoplastic foam or to an armoring layer adjacent to it, in particular a wire mesh.
- a solid is preferably used as the foaming agent, in particular sodium perborate, which is mixed with the reactive solid in the dry state.
- a first embodiment of the invention is to An ⁇ the frost protection lining according to the invention bring initially, if necessary 'by applying an additional sealing sheet, a layer of 1 to 4 cm of cross-linked closed-cell polyethylene foam with a bulk density to 40 kg / m 3 by means of commercially available fastening means (Rock anchors with rondelles) attached to the stable mountains.
- the rock anchors penetrate the layer of polyethylene foam, with the penetration points preferably being sealed.
- the sheets or sheets of PE foam are preferably laid so that they overlap so that water emerging from the mountains is drained laterally into a sewage system. Since the water cannot build up pressure, an additional seal is not necessary.
- a wire mesh e.g. B. made of 0.5 mm thick wire with a mesh size of 30 mm.
- the subsequently molded molding compound made of reactive solid (stone-forming component), filler and hardener adheres to this wire mesh, foams up within a few minutes and hardens within about 20 to 60 minutes.
- the thickness of the fire protection layer applied in situ is preferably more than 50 mm with a density of 200 to 800 kg / m 3 .
- a waterproofing membrane for. B. from PVC soft or modified PE is provided, the waterproofing membranes can be installed in different ways. One installation option is that the sealing sheets are pressed against the anchors so that the anchors penetrate the sealing sheets. Plates are then provided as holders which sit on the anchor in a closing manner or permit tight sealing of the sealing sheets between them.
- a construction is particularly advantageous in which rock anchors are first introduced, which are provided with a plate-like plastic holder (e.g. in the form of a rondelle). The sealing sheets are then welded to this first holder. Subsequently, on the side of the sealing membrane opposite the first holder, a counterpart, e.g. B. welded in the form of a counter rondelle, which is provided with a rod, so that the rock bolt is extended to the wire mesh.
- the sealing sheets are laid overlapping in one case as in the other, so that the sealing sheets can be welded together in the overlap area.
- the layer of foamed thermoplastic plastic preferably has a thickness of 20 to 40 mm and the layer of inorganic foam has a thickness of 30 to 50 mm.
- the panels are fastened to the tunnel wall with fastening means known per se, the joints between the panels being able to be sealed so that water emerging from the rock can flow off to the side. Possibly.
- a conventional seal can be placed between the stable rock and the panels.
- the fire protection layer made of inorganic foam can optionally be provided with a wire mesh, for. B. from 0.5 mm thick wire with a mesh size of 30 mm.
- the fire protection layer can also be sealed toward the inside of the tunnel with a sealing slurry or with shotcrete.
- a shotcrete with steel fibers is particularly suitable.
- Figure 1 is an anti-freeze lining in a traffic tunnel
- a traffic tunnel has been made in a stable mountain range 1.
- Mountain anchors 2 are set at regular intervals in the mountains 1.
- the rock anchors consist of either threaded rods, which in the mountains 1 z. B. are kept with plastic resin.
- the rock anchors 2 have rondelles 3 on the tunnel side.
- the rondelles 3 are screwed on.
- the rims 3 are also held between screw nuts.
- the heads of the anchors 2 lie back in the rondelles 3 to such an extent that damage to moisture insulation 4 consisting of sealing sheets is excluded.
- the rondelles 3 are welded to the sealing sheets.
- the Martinezrondel ⁇ len 5 carry extension rods 10, so that the layer of foamed thermoplastic material 6 and a wire mesh 7 can be attached to apply the fire protection layer.
- cross-linked, closed-cell polyethylene foam with a bulk density of 30 kg / m 3 and a thickness of 3 cm is used as the layer of foamed thermoplastic 6.
- the PE foam is inserted in the form of sheets with external dimensions of 1.5 x 4 m. sets, whereby the panels can either be butted together or laid overlapping.
- the layer of inorganic foam is then sprayed onto the narrow-mesh wire fabric 7, which is at a distance of about 2 cm from the layer of PE foam.
- I 27 parts by weight of inorganic, stone-forming component finely divided, partially amorphous aluminosilicate with contents of amorphous silicon dioxide and aluminum oxide, such as is produced as furnace filter dust in the manufacture of aluminum oxide (TROLIT R solid);
- reaction accelerators according to WO 89/05783 can also be added.
- the hardener (TROLIT R spray hardener) consists of
- the solid is conveyed with compressed air and the hardener with a piston pump continuously into a mixing chamber, mixed intimately there and sprayed directly onto the wire mesh 7 or the PE foam layer 6 with a high-pressure hose . There, the mixture foams up completely and hardens within about 30 minutes to form a solid inorganic foam layer 8 with a thickness of 60 mm and a density of 350 kg / on. A sealing slurry 9 can then be applied.
- Example 2 As in Example 1, the layer of thermoplastic foam 6 is first attached to anchors 2, but the sealing membrane 4 is omitted. The 3 mx 0.75 m large PE foam sheets with a thickness of 3 cm are laid overlapping. The side edges of the foam panels have bevels to achieve a smoother surface. Then, as in Example 1, layer 8 of inorganic foam is sprayed on.
- Example 3 A suitably cut section made of closed-cell PE foam with a bulk density of 30 kg / m 3 and a thickness of 30 mm is inserted into a mold with the dimensions 3 mx 0.75 mx 70 mm.
- the surface of the PE foam is roughened or provided with millings 5 mm deep in order to ensure better adhesion of the inorganic foam.
- a mixture of solid and hardener is poured onto the layer of PE foam as in Example 1 and foamed and cured in the mold to form a 40 mm thick layer.
- the inherently rigid panels produced in this way are then attached to the tunnel wall in a manner known per se. The spaces between the panels are sealed so that water escaping from the rock is drained away behind the panels. Possibly. the panels can have an outer frame made of metal or the like as reinforcement.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Frostschutzauskleidung für Verkehrstunnel in Kälteregionen mit einer Schicht aus geschäumtem thermoplastischem Kunststoff (6) und einer Feuerschutzschicht (8). Die Feuerschutzschicht besteht aus einem Silikoaluminat, das aus einer Formmasse hergestellt wird, die eine anorganische, steinbildende Komponente, eine wasserhaltige zweite Komponente, die die Härtungsreaktion der steinbildenden Komponente im alkalischen Bereich bewirkt, sowie eine schaumbildende Komponente enthält. Als anorganische, steinbildende Komponente wird ein Feststoff aus der Gruppe (I) feinteiliges, wenigstens teilweise amorphes Alumosilikat mit Gehalten von amorphem Siliziumdioxid und Aluminiumoxid, (II) glasartige, amorphe Elektrofilterasche aus Hochtemperatur-Steinkohlekraftwerken, (III) gemahlener kalzinierter Bauxit, (IV) Elektrofilterasche aus Braunkohlekraftwerken, (V) ungelöstes, amorphes SiO2, insbesondere aus einer amorphen, dispers-pulverförmigen, entwässerten oder wasserhaltigen Kieselsäure oder aus Hochtemperaturprozessen (Silica Fume), (VI) Metakaolin bevorzugt.
Description
Frostschutzauskleidung für Verkehrstunnel in Kälteregionen
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Frostschutzauskleidung für einen 5 Verkehrstunnel in Kälteregionen mit einer Schicht aus geschäum¬ tem thermoplastischem Kunststoff und einer Feuerschutzschicht.
_
In Kälteregionen, vor allem in skandinavischen Ländern, stellt sich bei VerkehrstunneIn das Problem der Eisbildung, weil die
10 Verkehrstunnel in aller Regel in standfestem Gebirge stehen, welches keines Ausbaus bedarf. Ohne Ausbau kann das aus dem Gebirge austretende Wasser im Winter frieren, da durch die Tun¬ nelein- bzw. Ausfahrten Luft mit Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes in den Tunnel dringt. Zum Teil bilden sich dabei
15 Eiszapfen, die eine extreme Verkehrsgefahr darstellen. Seit langem bestehen Bemühungen, derartige Gefahren zu beseitigen.
Stand der Technik
Aus dem Firmenprospekt "Tunnel- og brusambandet Alesund, 20 Ellingsoy, Valderoy, Vigra, Giske og Godoy; Fa. Selmer-Furuhol- men Anlegg, Oslo" ist die Auskleidung von Tunneln mit Platten aus Polyethylen-Schaumstoff bekannt. Aus dem Felsen austreten¬ des Wasser, das gewöhnlich eine Temperatur von etwa 4 bis 6 °C aufweist, wird von den überlappend verlegten Polyethylen- 25 Schaumstoff latten seitlich in eine Kanalisation geleitet. Der Polyethylen-Schaumstoff dient gleichzeitig als thermische Iso¬ lierung und verhindert so zuverlässig eine Eisbildung. Aller¬ dings ist eine solche Tunnelauskleidung bei einem Brand bei¬ spielsweise eines Fahrzeugs im Tunnel sehr gefährdet, da Poly- ao ethylen-Schaumstoff selbst brennbar ist.
Aus der EP-AI 0 293 381 ist eine Frostschutz-Tunnelauskleidung mit einer der Tunnelwandung zugewandten Dichtungsbahn, einer darauf angebrachten thermischen Isolierung aus Polyurethan- 35 schäum und einer abschließenden FeuerschutzSchicht aus Mörtel bekannt.
Ein solcher Aufbau weist den Nachteil auf, daß die Aufbringung des Mörtels auf die SchaumstoffSchicht problematisch ist. Wei-
terhin ist die Feuersicherheit nicht ausreichend, da die Mör¬ telschicht bei einem Brand leicht abplatzt und damit der darun¬ terliegende Schaumstoff selbst in Brand gerät.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Frost¬ schutzauskleidung für Verkehrstunnel in Kälteregionen zur Ver¬ fügung zu stellen, die diese Nachteile nicht aufweist. Ein wei¬ teres Anliegen der Erfindung ist es, den Aufwand für die Erstellung gattungsgemäßer Frostschutzauskleidungen zu verrin¬ gern.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Frostschutzausklei- düng für Verkehrstunnel in Kälteregionen mit einer Schicht aus geschäumtem thermoplastischem Kunststoff und einer Feuer¬ schutzschicht, wobei die Feuerschutzschicht aus einem anorgani¬ schen Schaumstoff aus einem Silikoaluminat besteht.
Derartige anorganische Schaumstoffe aus einem Silikoaluminat sind z. B. aus der EP-Bl 0 148 280 (= US-A 4,533,393), der EP- Bl 0 199 941 (= US-A 4,681,631) sowie der EP-AI 0 324 968 (= WO 89/05783) bekannt. Aus der letztgenannten Schrift ist ebenfalls bekannt, eine in situ aushärtende, aufschäumbare Masse auf der Basis von Silikoaluminaten mit bestimmten Reaktionsbeschleuni¬ gern zum Verfüllen von Hohlräumen im Berg- und Tunnelbau einzu¬ setzen.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Schicht aus geschäumtem thermo- plastischem Kunststoff dient in erster Linie der thermischen Isolierung, um die Temperatur des aus dem standfesten Gebirge austretenden Wassers oberhalb des Gefrierpunktes zu halten. Soweit in den Zwischenraum zwischen dem standfesten Gebirge und der Schicht aus geschäumtem thermoplastischem Kunststoff Wasser aus dem Gebirge eindringt, kann es innerhalb dieser Schicht abgeleitet werden, z. B. in eine Kanalisation.
Als geschäumter thermoplastischer Kunststoff wird bevorzugt vernetzter geschlossenzelliger Polyethylen-Schaumstoff (z. B.
TROCELLEN R, Firma Hüls Troisdorf AG) eingesetzt. Soweit ein geschlossenzelliger Schaumstoff verwendet wird, kann bei über¬ lappender Verlegung oder stumpfgeschweißten Bahnen oder Platten ggf. auf eine zusätzliche Abdichtung verzichtet werden. Es kann aber zusätzlich eine an sich bekannte Dichtungsbahn zwischen dem standfesten Gebirge und der Schicht aus geschäumtem thermo¬ plastischem Kunststoff eingesetzt werden.
Die Feuerschutzschicht aus einem anorganischen Schaumstoff wird nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus einer anorganischen, steinbildenden Komponente, einer wasserhaltigen zweiten Komponente, die die Härtungsreaktion der steinbildenden Komponente im alkalischen Bereich bewirkt, sowie einer schaum¬ bildenden Komponente hergestellt. Zusätzlich können Füllstoffe und Verstärkungsfasern eingesetzt werden.
Die steinbildende Komponente und der Härter reagieren miteinan¬ der in einer Art Polykondensation unter Wasserabspaltung, wobei die exotherme chemische Reaktion im alkalischen Bereich statt- findet. Je nach Zusammensetzung des für die Reaktion erforder¬ lichen Härters entstehen dreidimensionale Netzwerke von Siliko- aluminaten, die Zeolith-ähnlich oder FeldsDat-ähn_ ' "h und amorph bis teilkristallin sind. Der Schäumst f hat J nach Porengröße ein Raumgewicht von 200 bis 800 kg/mJ, bevorzugt von 300 bis 600 kg/m3.
Die erfindungsgemäße Feuerschutzschicht hat primär die Aufgabe, die darunterliegende Schicht aus geschäumtem thermoplastischem Kunststoff vor den Auswirkungen eines Brandes im Tunnel zu schützen. Durch die relativ guten thermischen Isolationseigen¬ schaften der als anorganischer Schaumstoff ausgebildeten Fen°r- schutzschicht werden die bei einem Brand entstehenden <_._ιen Temperaturen zumindest für eine gewisse Zeit von etwa 20 bis 40 min, je nach Dicke der Feuerschutzschicht, abgehalten. Darüber- hinaus übt die erfindungsgemäße Feuerschutzschicht auch eine tragende Funktion aus, da das verwendete Material genügende Festigkeit und Eigensteifigkeit aufweist, um eine weitgehend selbsttragende Innenschale zu bilden. Schließlich weist die erfindungsgemäß eingesetzte Feuerschutzschic eine so geringe
Wärmeleitfähigkeit auf, daß die nachfolgende Schicht aus ther¬ moplastischem Schaumstoff entsprechend dünner ausfallen kann.
Als anorganische steinbildende Komponente wird bevorzugt ein mit einer Alkalisilikatlösung in exothermer, anorganischer Reaktion aushärtender Feststoff eingesetzt, bevorzugt ein reak¬ tiver Feststoff oder ein Feststoffgemisch aus der Gruppe
I feinteiliges, wenigstens teilweise amorphes Alumosilikat mit Gehalten von amorphem Siliziumdioxid und Aluminiumo¬ xid, z. B. der Filterstaub aus der Elektrokorundherstel- lung,
II glasartige, amorphe Elektrofilterasche aus Hochtemperatur- Steinkohlekraftwerken, III gemahlener, kalzinierter Bauxit
IV Elektrofilterasche aus Braunkohlekraftwerken,
V ungelöstes, amorphes Siθ2, insbesondere aus einer amor¬ phen, dispers-pulverförmigen, entwässerten oder wasserhal¬ tigen Kieselsäure oder aus Hochtemperaturprozessen (Silica Fume) ,
VI Metakaolin.
Derartige reaktive Feststoffgemische werden von der Firma Hüls T Trrooiisdorf AG unter der Bezeichnung TROLIT R Feststoff vertrie- ben.
Als wasserhaltige zweite Komponente (Härter), der die Reaktion mit der steinbildenden ersten Komponente im alkalischen Bereich bewirkt, wird bevorzugt eine Alkalisilikatlösung mit 1,2 bis 2,5 Mol SiÜ2 je Mol K2O und/oder Na2Ü eingesetzt. In den Alka¬ lisilikatlösungen ist K2O gegenüber Na2θ bevorzugt. Die Alkali¬ silikatlösungen sollen Alkali im Überschuß enthalten ("alkali¬ sche Alkalisilikatlösung" ) . Solche Alkalisilikatlösungen können durch Auflösen von amorpher, dispers-pulverförmiger, wasserhal- tiger Kieselsäure, der sogenannten gefällten Kieselsäure, er¬ zeugt werden. Dabei wird bevorzugt eine Lösung der Alkalihydro¬ xide oder festes Alkalihydroxid unter Zusatz von Wasser mit der gefällten Kieselsäure zur Reaktion gebracht. Anstelle der ge-
fällten Kieselsäure kann auch amorphes SiÜ2 aus Hochtemperatur¬ prozessen (Silica Fume) verwendet werden.
Besonders bevorzugt wird eine Mischung aus einer Kali- oder Natronwasserglaslösung und ca. 50 Gew.-%-iger Kalilauge, wobei wasserarme Mischungen anzustreben sind. Ein solcher Härter wird von der Firma Hüls Troisdorf AG unter der Bezeichnung TROLIT R Härter vertrieben.
Die erfindungsgemäße Formmasse enthält bevorzugt zusätzlich Füllstoffe wie Flugasche, Blähton, Perlit, Glimmer, Quarzmehl, Basaltmehl, Talkum, Foamglas oder dergleichen, bzw. deren Mischungen, bevorzugt in Mengen von bis zu 400 Gew.-%, insbe¬ sondere von 100 bis 300 Gew.-%, jeweils bezogen auf die stein- bildende Komponente. Blähton in Granulatform mit mittleren Abmessungen von 1 bis 4 mm in Anteilen von 50 bis 200 Gew.-%, bezogen auf die steinbildende Komponente, sowie Quarzsand in etwa gleicher Menge, werden insbesondere dann bevorzugt, wenn die Masse in situ aufgeschäumt und ausgehärtet wird.
Die steinbildende Komponente wird bevorzugt in einer Menge von 0,4 bis 4 Gew.-Teile je Gew.-Teil der Alkalisilikatlösung ein¬ gesetzt.
Die Verschäumungsmittel und deren Mengen sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei einerseits Peroxide, vorzugsweise Was¬ serstoffperoxid in wäßriger Lösung, Natriumperborat und ggf. weitere Peroxide bzw. bei Zersetzung Sauerstoff oder andere Gase abgebende Mittel in vergleichsweise großen Mengen möglich sind und andererseits durch Alkali zersetzbares Metallpulver, wie insbesondere Aluminium, in vergleichsweise kleinen Mengen zugesetzt werden kann. Wasserstoffperoxid wird bevorzugt als etwa 10 Gew.-%-ige wäßrige Lösung in Mengen bis ca. 7 Gew.-%, bezogen auf die Formmasse, eingesetzt. Die zur Erzielung eines gewünschten Raumgewichtes benötigten Mengen an Verschäumungs¬ mittel können durch einfache Versuche ermittelt werden, wobei zu beachten ist, daß der Schaum nicht kollabiert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird . die Schicht aus anorganischem Schaumstoff in situ unmittelbar auf die mit dem thermoplastischem Schaumstoff verkleidete Tunnel¬ wandung bzw. einer daran angrenzenden ArmierungsSchicht, insbe- sondere einem Drahtgitter, aufgebracht. In diesem Fall wird be¬ vorzugt ein Feststoff als Verschäumungsmittel eingesetzt, ins¬ besondere Natriumperborat, das im trockenen Zustand unter den reaktionsfähigen Feststoff gemischt wird.
Beim Einsatz von H2O2 als Verschäumungsmittel wird dieses jedoch erst als letzte Komponente zugegeben.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird zum An¬ bringen der erfindungsgemäßen FrostSchutzauskleidung zunächst, ggf' nach Anbringen einer zusätzlichen Dichtungsbahn, eine Schicht von 1 bis 4 cm eines vernetzten, geschlossenzelligen Polyethylen-Schaumstoffs einer Rohdichte bis 40 kg/m3 mit Hilfe handelsüblicher Befestigungsmittel (Gebirgsanker mit Rondellen) an dem standfesten Gebirge befestigt. Die Gebirgsanker durch- stoßen dabei die Schicht aus dem Polyethylen-Schaumstoff, wobei die Durchdringungsstellen bevorzugt abgedichtet werden.
Die Platten oder Bahnen aus PE-Schaumstoff werden bevorzugt so überlappend verlegt, daß aus dem Gebirge austretendes Wasser seitlich in eine Kanalisation abgeleitet wird. Da das Wasser keinen Druck aufbauen kann, ist hierfür eine zusätzliche Abdichtung nicht notwendig.
An den Ankern wird anschließend ein Drahtgewebe, z. B. aus 0,5 mm dickem Draht mit einer Maschenweite von 30 mm ange¬ bracht. An diesem Drahtgitter haftet die anschließend aufge¬ spritzte Formmasse aus reaktivem Feststoff (steinbildende Kom¬ ponente), Füllstoff und Härter, schäumt innerhalb weniger Minu¬ ten auf und härtet innerhalb von ca. 20 bis 60 Minuten aus.
Die Dicke der so in situ aufgebrachten Feuerschutzschicht beträgt bevorzugt mehr als 50 mm bei einem Raumgewicht von 200 bis 800 kg/m3.
Soweit zusätzlich zu dem thermoplastischen Schaumstoff eine Abdichtungsbahn, z. B. aus PVC-Weich oder modifiziertem PE, vorgesehen ist, können die Abdichtungsbahnen in verschiedener Weise montiert werden. Eine Montagemöglichkeit besteht darin, daß die Abdichtungsbahnen gegen die Anker gedrückt werden, so daß die Anker die Abdichtungsbahnen durchdringen. Als Halter sind dann Platten vorgesehen, welche schließend auf dem Anker sitzen bzw. eine dichte Einspannung der Abdichtungsbahnen zwi¬ schen sich ermöglichen.
Besonders vorteilhaft ist eine Konstruktion, bei der zunächst Gebirgsanker eingebracht werden, die mit einem plattenartigen Kunststoffhalter (z. B. in der Form einer Rondelle) versehen sind. Die Abdichtungsbahnen werden dann an diesem ersten Halter verschweißt. Anschließend wird an der dem ersten Halter gegen¬ überliegenden Seite der Abdichtungsbahn ein Gegenstück, z. B. in der Form einer Gegenrondelle, verschweißt, welche mit einem Stab versehen ist, so daß der Gebirgsanker bis zum Draht¬ gewebe verlängert wird.
Die Abdichtungsbahnen werden im einen wie im anderen Fall über¬ lappend verlegt, so daß die Abdichtungsbahnen im Überlappungs¬ bereich miteinander verschweißt werden können.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindunσ werden zunächst eigensteife Paneele mit einer ersten Schicht aus ge¬ schäumtem thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus ver¬ netzten., geschlossenzelligem PE-Schaumstoff und einer z. B. darauf aufgeschäumten Schicht aus dem anorganiF hen Schaumstoff hergestellt. Die Schicht aus geschäumtem thermoplast-.schem Kunststoff weist bevorzugt eine Dicke von 20 bis 40 mm und die Schicht aus anorganischem Schaumstoff eine Dicke von 30 bis 50 mm auf.
Die Paneele werden mit an sich bekannten Befestigungsπr ttel an der Tunnelwandung befestigt, wobei die Fugen zwischen den Paneelen abgedichtet werden können, so daß aus dem Felsen aus¬ tretendes Wasser seitlich abfließen kann.
Ggf. kann zusätzlich eine herkömmliche Abdichtung zwischen, dem standfesten Gebirge und den Paneelen angeordnet werden.
Die Feuerschutzschicht aus anorganischem Schaumstoff kann ggf. zusätzlich mit einem Drahtgewebe versehen werden, z. B. aus 0,5 mm dickem Draht mit einer Maschenweite von 30 mm.
Zur Tunnelinnenseite hin kann die Feuerschutzschicht auch zu¬ sätzlich mit einer Dichtschlämme oder mit Spritzbeton versie- gelt werden. Besonders geeignet ist ein Spritzbeton mit Stahl¬ fasern.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbei- spiels sowie der Zeichnung näher dargestellt. Es zeigt dabei
Figur 1 eine Frostschutzauskleidung in einem Verkehrstunnel
Wege zur Ausführung der Erfindung Beispiel 1
In einem standfesten Gebirge 1 ist ein Verkehrstunnel einge¬ bracht worden. Im Gebirge 1 sind in regelmäßigen Abständen Gebirgsanker 2 gesetzt. Die Gebirgsanker bestehen wahlweise aus Gewindestangen, die im Gebirge 1 z. B. mit Kunststoffharz ge- halten sind. Die Gebirgsanker 2 besitzen tunnelseitig Rondellen 3. Die Rondellen 3 sind aufgeschraubt. Wahlweise sind die Ron¬ dellen 3 auch zwischen Schraubenmuttern gehalten. In jedem Fall liegen die Köpfe der Anker 2 in den Rondellen 3 soweit zurück, daß eine Verletzung einer aus Abdichtungsbahnen bestehenden Feuchtigkeitsisolierung 4 ausgeschlossen ist. Die Rondellen 3 werden mit den Abdichtungsbahnen verschweißt. Die Gegenrondel¬ len 5 tragen Verlängerungsstangen 10, so daß daran die Schicht aus geschäumtem thermoplastischem Kunststoff 6 sowie ein Draht¬ gewebe 7 zum Aufbringen der Feuerschutzschicht befestigt werden können. Als Schicht aus geschäumtem thermoplastischem Kunst¬ stoff 6 wird im Ausführungsbeispiel vernetzter, geschlossenzel- liger Polyethylen-Schaumstoff einer Rohdichte von 30 kg/m3 und einer Dicke von 3 cm verwendet. Der PE-Schaumstoff wird dabei in Form von Platten mit Außenabmessungen von 1,5 x 4 m einge-
setzt, wobei die Platten entweder stumpf miteinander verbunden werden können, oder überlappend verlegt werden. Auf das engma¬ schige Drahtgewebe 7, das einen Abstand von etwa 2 cm zu der Schicht aus PE-Schaumstoff aufweist, wird anschließend die Schicht aus anorganischem Schaumstoff aufgespritzt.
Hierzu wird zunächst eine Feststoffmischung wie folgt gemischt:
I 27 Gew.-Teile anorganische, steinbildende Komponente: feinteiliges, teilweise amorphes Alumosili- kat mit Gehalten von amorphem Siliziumdioxid und Aluminiumoxid, wie es als Ofenfilter- staub bei der Herstellung von Elektrokorund anfällt (TROLIT R Feststoff); II 26 Gew.-Teile Füllstoff: Blähton in Granulatform mit mitt¬ leren Abmessungen von 1 bis 4 mm (Liapor R)
III 15 Gew.-Teile Talkum (Füllstoff)
IV 26 Gew.-Teile Quarzsand (Füllstoff)
V 1,8 Gew.-Teile Verstärkungsfasern: E-Glasfasern mit ca. 6 mm Länge
VI 4,2 Gew.-Teile Natriumperborat (Treibmittel)
Ggf. können noch Reaktionsbeschleuniger gemäß der WO 89/05783 zugesetzt werden.
Der Härter (TROLIT R Spritzhärter) besteht aus
VII 61,1 Gew.-Teile Wasser
VIII 20,5 Gew.-Teile Si02
IX 18,4 Gew.-Teile M20 (M=Na oder K)
Auf 100 Gew.-Teile FestStoffmischung werden 20 Gew.-Teile Här¬ ter benötigt. Zum Applizieren der Formmasse für die anorgani¬ sche Schaumstoffschicht 8 werden der Feststoff mit Druckluft und der Härter mit einer Kolbenpumpe kontinuierlich in eine Mischkammer gefördert, dort innig gemischt und mit einem Hoch¬ druckschlauch unmittelbar auf das Drahtgewebe 7 bzw. die PE- Schaumschicht 6 verspritzt. Dort schäumt die Mischung vollstän¬ dig auf und härtet innerhalb von ca. 30 min zu einer festen anorganischen Schaumstoffschicht 8 einer Dicke von 60 mm und
einer Dichte von 350 kg/ auf. Anschließend kann noch .eine Dichtschlämme 9 aufgetragen werden.
Beispiel 2 Wie in Beispiel 1 wird zunächst die Schicht aus thermoplasti¬ schem Schaumstoff 6 an Ankern 2 befestigt, wobei aber auf die Dichtungsbahn 4 verzichtet wird. Die 3 m x 0,75 m großen PE- Schaumstoffplatten einer Dicke von 3 cm werden überlappend ver¬ legt. Die Seitenkanten der Schaumstoffplatten weisen dabei Abschrägungen auf, um eine glattere Oberfläche zu erreichen. Anschließend wird wie in Beispiel 1 die Schicht 8 aus anorgani¬ schem Schaum aufgespritzt.
Beispiel 3 In eine Form mit den Abmessungen 3 m x 0,75 m x 70 mm wird ein passend geschnittener Abschnitt aus geschlossenzelligem PE- Schaumstoff mit einer Rohdichte von 30 kg/m3 und einer Dicke von 30 mm eingelegt. Die Oberfläche des PE-Schaumstoffs ist aufgerauht bzw. mit Einfräsungen von 5 mm Tiefe versehen, um eine bessere Haftung des anorganischen Schaumstoffs zu gewähr¬ leisten. Auf die Schicht aus PE-Schaumstoff wird eine Mischung aus Feststoff und Härter wie in Beispiel 1 aufgegossen und in der Form zu einer 40 mm dicken Schicht aufgeschäumt und ausge¬ härtet. Die so hergestellten eigensteifen Paneele werden anschließend in an sich bekannter Weise an der Tunnelwandung befestigt. Die Zwischenräume zwischen den Paneelen werden so abgedichtet, daß aus dem Fels austretendes Wasser hinter den Paneelen abgeleitet wird. Ggf. können die Paneele einen äußeren Rahmen aus Metall o. dgl. als Verstärkung aufweisen.
Claims
1. Frostschutzauskleidung für Verkehrstunnel in Kälteregionen mit einer Schicht aus geschäumtem thermoplastischem Kunststoff (6) und einer Feuerschutzschicht (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerschutzschicht (8) aus einem anorganischen Schaumstoff aus einem Silikoaluminat be¬ steht.
2. Frostschutzauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Feuerschutzschicht (8) aus einer Form¬ masse hergestellt wird, die eine anorganische, steinbildende Komponente, eine wasserhaltige zweite Komponente, die die Här- tungsreaktion der steinbildenden Komponente im alka¬ lischen Bereich bewirkt, sowie eine schaumbildende Komponente enthält.
3. Frostschutzauskleidung nach Anspruch 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die steinbildende Komponente einen oder meh¬ rere reaktionsfähige Feststoffe aus der Gruppe
I feinteiliges, wenigstens teilweise amorphes Alu- mosilikat mit Gehalten von amorphem Siliziumdi- oxid und Aluminiumoxid,
II glasartige, amorphe Elektrofilterasche aus Hoch¬ temperatur-Steinkohlekraftwerken,
III gemahlener kalzinierter Bauxit,
IV Elektrofilterasche aus Braunkohlekraftwerken, V ungelöstes, amorphes Siθ2r insbesondere aus einer amorphen, dispers-pulverförmigen, entwässerten oder wasserhaltigen Kieselsäure oder aus Hochtem¬ peraturprozessen (Silica Fume), VI Metakaolin enthält.
4. Frostschutzauskleidung nach Anspruch 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß als wasserhaltige zweite Komponente (Härter) eine Alkali-Silikatlösung mit 1,2 bis 2,5 Mol SiÜ2 je Mol K2O oder Na2θ eingesetzt wird.
5. Frostschutzauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Schicht aus anorganischem Schaumstoff in situ auf die Schicht aus geschäumtem thermoplastischem Kunststoff (6) oder einer daran angrenzenden Armierungs- schicht aufgebracht und ausgehärtet wird.
6. Frostschutzauskleidung nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Schicht aus anorganischem Schaumstoff eine Dicke von mehr als 50 mm bei einem Raumgewicht von 200 bis 800 kg/m3 aufweist.
7. Frostschutzauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Schicht aus thermoplastischem Schaum¬ stoff und die Schicht aus anorganischem Schaumstoff in Form von vorgefertigten, eigensteifen Paneelen an der Tun¬ nelwandung befestigt sind, wobei die Schicht aus geschäum¬ tem thermoplastischem Kunststoff (6) eine Dicke von 20 bis 40 mm und die Schicht aus anorganischem Schaumstoff eine Dicke von 30 bis 50 mm aufweist.
Frostschutzauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Abdichtungsbahn (4) zwischen der Schicht aus geschäumtem thermoplastischem Kunststoff (6) und der Tunnelwandung.
9. Frostschutzauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Schicht aus geschäumtem thermoplasti¬ schem Kunststoff (6) aus vernetztem, geschlossenzelligem Polyethylen-Schaumstoff mit einem Raumgewicht von 20 bis 40 kg/m3 besteht.
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