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Dokumentenidentifikation DE19536145A1 03.04.1997
Titel Verfahren zur Herstellung abgedichteter Bauwerksschalen durch Abdämmen zusitzender Feuchtigkeit
Anmelder Beton- und Monierbau GmbH, 45661 Recklinghausen, DE
Erfinder Quellmelz, Friedrich, Dr.-Ing., 45134 Essen, DE;
Daude, Ekkehart, Dipl.-Ing., 47447 Moers, DE
Vertreter Herrmann-Trentepohl und Kollegen, 44623 Herne
DE-Anmeldedatum 28.09.1995
DE-Aktenzeichen 19536145
Offenlegungstag 03.04.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.04.1997
IPC-Hauptklasse E02B 3/16
IPC-Nebenklasse E04B 1/66   E21D 11/38   
Zusammenfassung Bei einem Verfahren zur Herstellung abgedichteter Bauwerksschalen durch Abdämmen zusitzender Feuchtigkeit ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß für die Abdichtung der Bauwerksschalen Felder, die mit den Linien eines Rasters umgrenzt sind, das durch Auftragen eines hydrophil eingestellten Poly-Urea-Kunststoffes gebildet wird, vorgesehen und bei zusitzender Feuchtigkeit die Rasterlinien durch Aufquellen an der Bauwerksschale zur Dichtung gebracht werden, bevor die Feuchtigkeit in diskreten Feldern abgedämmt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung abgedichteter Bauwerksschalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf den Untertagebetrieb und dabei vorzugsweise auf die Herstellung einer Auskleidungskonstruktion, die sich auch für den Tunnelausbau empfiehlt, weil dort an die Wasserundurchlässigkeit der Innenschale der Auskleidung besonders hohe Anforderungen gestellt werden. In der Regel handelt es sich bei diesem Anwendungsbeispiel der Erfindung um die Abdichtung der tragenden Schale, die ihrerseits in der Regel aus bewehrtem Beton besteht. Besonders vorteilhaft wirkt sich die Erfindung auf eine Tunnelauskleidungskonstruktion aus, bei der die Schale aus wasserundurchlässigem, sogenanntem WU-Beton besteht. Im folgenden wird die Erfindung deshalb anhand dieses Anwendungsbeispiels näher erläutert.

In der Praxis werden mehrschalige Auskleidungskonstruktionen ausgeführt. Z.B. handelt es sich um eine äußere Schale aus Spritzbeton, gegen die eine tragende Betonschale betoniert wird. Die Erfindung dichtet dann die tragende Schale gegen die Spritzbetonschale ab.

Es ist bekannt, auf diese Weise eine aus WU-Beton bestehende Schale mit einer Kunststoffhaut abzudichten, die aus randverschweißten Folien aufgebaut wird. Diese werden auf die zur vorläufigen Sicherung des freigelegten Gebirges dienende Spritzbetonschale aufgebracht und miteinander verschweißt. Die Schweißnähte werden danach auf Dichtigkeit geprüft, bevor mit Hilfe einer Schalung, gegebenenfalls eines Schalwagens, die tragende Schale an die Abdichtungshaut angeschlossen wird. Diese Prüfung erstreckt sich im wesentlichen auf die Dichtigkeit der Schweißnähte und erfolgt u. a. durch Aufbringen von Unterdruck bei der Prüfung.

Das bekannte Verfahren erweist sich in der Praxis auch bei Anwendung größter Sorgfalt als nicht absolut zuverlässig. Darüber hinaus besteht stets die Gefahr, daß die Folie beim Einbringen der tragenden Schale verletzt wird. Die Verletzungsgefahr ist insbesondere dann groß, wenn die Schale bewehrt werden muß, weil das Hantieren mit dem Bewehrungsstahl auf der Schalung ohne Verletzung der verschweißten Folien schwierig ist. Sind einzelne Schweißnähte trotz erfolgter Prüfung nicht vollständig dicht und/oder weist die Abdichtungsfolie Perforationen auf, kann dies bei zusitzender Feuchtigkeit zur Umläufigkeit führen. Auch wenn die abgedichtete Bauwerksschale aus WU-Beton besteht, führt die unvermeidliche Rißbildung zum Austreten von Feuchtigkeit auf der Innenseite der abgedichteten Schale. Solange der Feuchtigkeitsandrang lediglich zur Oberflächenfeuchtigkeit führt, wird er in der Regel nicht bemerkt oder geduldet, was insbesondere jedoch beim Auftreten von niedrigen Temperaturen zu Eisbildungen und somit zu entsprechenden Gefährdungen führen kann. Anderenfalls wird versucht, mit Hilfe von Injektionsmitteln, die in und durch die tragende Schale eingebracht werden, den Feuchtigkeitsandrang zu stoppen. Das gelingt insbesondere bei umläufiger Feuchtigkeit in der Regel nur mit erheblichem Aufwand, da es oftmals unmöglich ist, nach Fertigstellung der Auskleidungskonstruktion die genaue Lage der Undichtigkeit der Abdichtungshaut festzustellen.

Die Erfindung geht demgegenüber einen anderen Weg, dessen Grundgedanke im Anspruch 1 wiedergegeben ist. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dadurch, daß erfindungsgemäß die Abdichtung als Raster aufgebracht wird, dichten die Rasterlinien auf dem feuchtigkeitsführenden Untergrund ab. Da die Rasterlinien Felder umgrenzen, kann man auf diesen Flächen den Andrang der Feuchtigkeit zulassen. Diese mit dem Raster gegeneinander abgegrenzten und insoweit abgedichteten Räume hinter der Schale lassen die Feuchtigkeit nicht in benachbarte Felder weiterdringen, da der Poly-Urea-Kunststoff die Rasterlinien quellen läßt, die deshalb auf der Bauwerksschale abdichten. Beim Auftreten von Feuchtigkeit können die Felder einzeln verpreßt werden. Das bedeutet einen wesentlich geringeren Aufwand als bisher für die nachträgliche Abdichtung der von zusitzender Feuchtigkeit betroffenen Schale, da man durch die Wahl eines hinreichend engen Rasters die abzudichtenden Räume gering halten und ohne weiteres lokalisieren kann.

Vorzugsweise vereinfacht die Erfindung die Erlangung der für die Abgrenzung und Abdichtung der beschriebenen Felder erforderlichen Arbeiten. Dies geschieht mit den Merkmalen des Anspruches 2. Dazu bringt man das Raster erfindungsgemäß unmittelbar auf den Untergrund auf, so daß es bedarfsweise nach dem Einbringen der Bauwerksschale wie beschrieben aufquellen kann.

Es empfiehlt sich, das Aufbringen des Dichtungsrasters ebenfalls zu vereinfachen. Dazu dienen die Merkmale des Anspruches 3, weil hierbei das Raster auf den Untergrund lediglich aufgespritzt wird und besondere Maßnahmen zur Verbindung mit dem Untergrund in der Regel entfallen können.

Ein geeignetes Raster läßt sich mit den Merkmalen des Anspruches 4 ausführen. Hiernach besteht das Raster aus sich kreuzenden Rasterlinien. Diese können eine bevorzugte einheitliche Breite von ca. 0,3 bis 0,5 m und im wesentlichen regelmäßigen Kreuzungen, bevorzugt alle 2,0 m, aufweisen, was Gegenstand des Anspruches 5 ist.

Als Bahnmaterial empfiehlt sich ein Poly-Urea-Elastomer, der aufgrund seiner Zellstruktur erhebliche Wassermengen aufnehmen kann und bis zu ca. 400% Volumenzunahme zeigt. Dieses Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens eröffnet die Möglichkeit, daß die zusitzende Feuchtigkeit die erforderlichen Dichtdrücke selbst nach der Herstellung des Bauwerkes einstellen kann, da je größer der Wasserandrang ist, auch die Dichtdrücke zunehmen. Das Material kann dabei die Eigenschaft aufweisen, bei wechselndem Wasserzutritt mehrfach zu quellen und ohne Rißbildung zu schrumpfen, also alle für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Eigenschaften im wesentlichen über die Standzeit des Bauwerkes zu behalten. Diese Poly-Urea-Elastomere besitzen eine hohe Reißfestigkeit und eine hervorragende Haftung auf nahezu allen Untergründen. Sie lassen sich so einstellen, daß Wasser bis zur vierfachen Menge ihrer eigenen Masse unter isotroper Volumenzunahme von ihnen absorbiert werden und die Volumenzunahme etwa proportional zur aufgenommenen Wassermenge erfolgt, wodurch eine ausreichende Abdichtung erzielt wird.

Das Kunststoffmaterial ist zweckmäßig mit den Merkmalen des Anspruches 8 versehen. Die beiden Komponenten werden vorzugsweise nach Anspruch 9 zum Reagieren gebracht. Das ermöglicht die Merkmale des Anspruches 10. Dadurch können konventionelle Maschinen für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Sie bestehen im wesentlichen aus Statikmischern und Hochdruckdosierpumpen, wobei die Mischung in einer Spritzpistole nach dem Airlessverfahren erfolgt und ausgebracht wird.

In der beiliegenden Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt. Die Zeichnung zeigt einen bogenförmigen Streckenausbau, jedoch ohne seine aus mindestens zwei Schalen bestehende Auskleidung. Dargestellt ist vielmehr das aus Poly-Urea-Kunststoff bestehende Raster, das auf die äußere Schale innen aufgetragen wird und die Abdichtung bildet, die zwischen den beiden Schalen der Auskleidung eingebracht wird.

Das Raster, das allgemein mit 1 bezeichnet ist, folgt dabei der Streckenlängsrichtung mit mehreren geraden und parallel verlaufenden Rasterlinien 2, 3 im Sohlenbereich, weiteren geraden Rasterlinien 4, 5 längs eines Streckenstoßes, an dem Wasser zusitzt, im Firstbereich bei 6 sowie schließlich quer zur Streckenlängsrichtung in der Sohle, wie beispielsweise bei 7 und 8 dargestellt. Ferner sind gekrümmte Rasterlinien quer zur Streckenachse bei 9 bis 12 vorgesehen. Alle Rasterlinien überdecken sich mit den sie kreuzenden bzw. an sie anschließenden Rasterlinien, so daß ein kontinuierliches Raster über den gesamten Streckenumfang entsteht.

Zwischen den Rasterlinien entstehen daher an beiden Streckenstößen und in der Firste Räume 14, 15 sowie 16, 17, aber auch in der Sohle wie bei 18 wiedergegeben. Diese Räume sind gegeneinander abgedichtet und feuchtigkeitsmäßig dadurch gegeneinander abgegrenzt. Sie befinden sich hinter der inneren, zumeist tragenden Schale dem Auskleidung, auf der sie abdichten. Die erwähnten Räume sind daher gegeneinander abgeschlossen. Mit den erwähnten Bezugszeichen sind die Räume zwischen aufeinanderfolgenden bogenförmigen Rasterlinien bezeichnet. Diese sind im Ausführungsbeispiel von gleicher Länge in Streckenlängsrichtung und schließen unmittelbar aneinander an. Die mit Bezugszeichen bezeichneten Räume wiederholen sich daher in Streckenlängsrichtung über einen Streckenabschnitt, der im feuchtigkeitführenden Gebirge steht.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung abgedichteter Bauwerksschalen durch Abdämmen zusitzender Feuchtigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abdichtung der Bauwerksschalen Felder, die mit den Linien eines Rasters umgrenzt sind, das durch Auftragen eines hydrophil eingestellten Poly-Urea-Kunststoffes gebildet wird, vorgesehen und bei zusitzender Feuchtigkeit die Rasterlinien durch Aufquellen an der Bauwerksschale zur Dichtung gebracht werden, bevor die Feuchtigkeit in diskreten Feldern abgedämmt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsraster auf den anstehenden Untergrund des Bauwerkes und die Bauwerks schale gegen die Rasterlinien aufgebracht wird.
  3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Raster auf den Untergrund aufgespritzt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Linien des Rasters sich kreuzende Bahnen bilden.
  5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen von im wesentlichen gleicher Breite, bevorzugt einer Breite von 0,3 bis 0,5 m, bevorzugt im Abstand von 1,5 m aufgebracht werden.
  6. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Poly-Urea- Kunststoff als Zweikomponenten-Kunststoff verwendet wird, der eine Zellstruktur zur isotropen Wasseraufnahme aufweist.
  7. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reaktion der Komponenten ein Aktivator verwendet wird.
  8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Füllstoffen und/oder mit Farbpigmenten gefüllter Zwei- Komponenten-Kunststoff verwendet wird.
  9. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenbringen der beiden Komponenten des Rasters durch volumetrische Dosierung erfolgt, nachdem der Aktivator einer Komponente zugesetzt worden ist.
  10. 10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten vor dem Zusammenbringen in einem Mischer homogenisiert und Hochdruckdosierpumpen nach dem Airlessverfahren vermischt werden.
  11. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Auftragen des Rasters der Untergrund von lose und trennend auf die Rasterlinien wirkenden Verschmutzungen befreit wird.
  12. 12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die A-Komponente des Kunststoffes ein Polyisozyanat- Prepolymer enthält, während die B-Komponente ein Polyol mit einem Gehalt an monomerem Diisozyanat ist und als Aktivator ein Katalysator verwendet wird.
  13. 13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die A- und die B-Komponente im Verhältnis 1 : 1 gemischt werden.
  14. 14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Rasterlinien eine Schale aus wasserdichtem Beton zur Anlage gebracht wird.






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