EP1978207A2 - Fire protection for structures - Google Patents
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- EP1978207A2 EP1978207A2 EP20080005234 EP08005234A EP1978207A2 EP 1978207 A2 EP1978207 A2 EP 1978207A2 EP 20080005234 EP20080005234 EP 20080005234 EP 08005234 A EP08005234 A EP 08005234A EP 1978207 A2 EP1978207 A2 EP 1978207A2
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- shotcrete
- fire protection
- protection according
- layer
- fire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating
Definitions
- the invention relates to the fire protection of buildings, especially in underground spaces such as tunnels and tunnels.
- Fire protection means all measures that prevent the spread of fire and smoke.
- the structural measures in buildings are very diverse and include in particular the building materials and components, regulated in DIN 4102 and ENV 1992-1-2.
- the invention will be discussed in the application to tunnels.
- fire protection has gained considerable importance in recent years due to various fire cases.
- more and more computational evidence is required, cf. for example ENNV 1992-1-2.
- the fire resistance / fire resistance of a component is of crucial importance. It is measured by the duration that a component retains its function in case of fire.
- the building materials are divided into non-combustible building materials and combustible building materials.
- Usual fire resistance skis are: F0 (in case of fire functional for less than 30 minutes, F30 fire-retardant (at least 30 minutes in case of fire), highly fire resistant (at least 60 minutes in case of fire, F90 fire-resistant (at least 90 minutes in case of fire), F120 highly resistant to fire (in case of fire at least 120 minutes functional), F180 fire-resistant (in case of fire for at least 180 minutes)
- F0 in case of fire functional for less than 30 minutes
- F30 fire-retardant at least 30 minutes in case of fire
- highly fire resistant at least 60 minutes in case of fire
- F90 fire-resistant at least 90 minutes in case of fire
- F120 highly resistant to fire in case of fire at least 120 minutes functional
- F180 fire-resistant in case of fire for at least 180 minutes
- the fire situation in all countries subject to the approval requirement for the use of combustible building materials involves a fire load with a temperature between 1000 and 1200 degrees Celsius.
- Another problem is leaking mountain water. In winter, the water freezes. There is a danger of falling ice masses. This danger is usually met with a film seal. Depending on the thickness of the film is also spoken by webs. In part, there is also the name membrane.
- the foil seal dissipates the water. At the same time a freezing of the water is prevented with a thermal insulation.
- the thermal insulation can be made of polyethylene foam.
- the thermal insulation can be arranged inside the tunnel in front of the film seal. Depending on the nature of the thermal insulation may be connected to the film seal or at the same time form the seal.
- the thermal insulation as well as the film seal can be welded or glued to the joints. Preferably, an overlap of the film edges or the edges of the thermal insulation takes place.
- a compound of the film edges or the edges of the insulation with a strip of material by welding or gluing is provided. As far as is spoken in the further of a film seal and / or thermal insulation, includes the above possibilities.
- the film seal is composed of film webs.
- the film webs are usually laid overlapping on the mountain outbreak, so that the film edges can then be welded together.
- a double seam is produced during welding.
- the gap can be pressurized with air pressure. When the gap is closed, a sufficient sealing effect can be assumed if the pressure drop in the intermediate space does not exceed certain limits over a certain period of time.
- the attachment of the film is done in different ways. With low strength requirements has in the past enforced a film attachment with a trained as a rondelle fastener made of plastic.
- the rondelle is nailed or shot to the mountains or to a first shotcrete layer applied.
- shooting the roundels are not hit with a hammer or the like in the mountains, but driven by a blasting cartridge in the mountains or in the first applied shotcrete layer.
- the known roundels are for example in the DE-3244000C1 . DE4100902A1 . DE19519595A1 . DE8632994.4U1 . DE8701969.8U1 . DE20217044U1 shown and described.
- the known roundels have been welded to the film.
- Rondelles with a predetermined breaking point were considered to be particularly favorable.
- the rondels should break at a load on the film at the predetermined breaking point.
- the strength of the predetermined breaking point is significantly lower than the film strength. This will cause the rondelle to break first if excessive tension is applied to the foil. That is, the film seal will remain intact upon excessive pull in the film while the disk ruptures.
- plastic rondels are only suitable if low forces arise during the attachment of the films and subsequent application of shotcrete.
- the known roundels have a diameter of about 150 mm and a thickness of 3 to 4 millimeters. Such rondels have great strength.
- the known anchors have diameters of 12 or 14 or 16 or 20mm. They are preferably made of stainless steel and are profiled on the mountain side to develop a high tensile strength in the mountains. For the anchor corresponding holes are introduced into the mountains. Subsequently, the anchors are fixed with a mounting cement or other suitable mounting means in the holes. Such anchors can absorb much larger forces in contrast to the known nail construction. The loads are directed to the mountains. With the anchors, it is therefore possible to build a tunnel that can withstand the stresses of passing trains and passing vehicles. At the free end of the anchor are usually provided with a thread, preferably according to the diameter with metric thread M12 or M14 or M16 or M20. At the threaded end, the steel rondelles are held between two screws. The screws allow adjustment of the rondels on the anchor.
- the anchors are usually so long that they protrude beyond the steel rondels out into the tunnel. This serves to attach a wire grid as a retention during injection of the concrete and to stiffen the tunnel lining by connecting to the mountains.
- the wire mesh also serves to reinforce the shotcrete layer.
- a spacer for the wire mesh can be mounted on the anchor.
- Known spacers are star-shaped provided with rods to support the wire mesh as large as possible.
- the film is then clamped between the steel rondels.
- the mountain water runs along the anchors.
- the anchors and the rondelles are subject to corresponding water pollution.
- the invention has recognized that the water penetrates through the screw thread of Rondellen and anchor. The water then also passes through the opening formed in the film. There are leaks. Even a dropwise leakage leads to significant amounts of water in a corresponding time. The water can escape at the inside of the tunnel.
- the invading water freezes. It forms icicles, which fall at the latest in thawing thawing and form a bad risk of accidents. In addition, the ice can cause significant destruction of the tunnel.
- the construction described above with a distance from the mountain excavation tunnel construction is a variant.
- tunnel construction which rests directly on the mountain eruption.
- This variant is particularly advantageous in unstable mountains, because it supports the mountains directly, so that the mountain outbreak only withstand static forces, while a distanced tunnel construction is additionally burdened by the dynamic forces of erupting rock.
- the tunnel construction supporting the mountain provides that a shotcrete layer is first applied to the rock outcrop.
- This layer has the task to seal the surface of the mountain eruption, in order to prevent a so-called leafing of the mountain layers.
- a shotcrete layer holder for a plastic seal are attached.
- a load-bearing concrete layer is built up on the plastic seal.
- This concrete layer is either cast or shotcrete.
- the shotcrete is handled in the same way as in the above-described spaced tunnel construction. This includes mesh and other measures to facilitate the shotcrete build-up at the seal.
- a lightweight concrete is applied to the seal as shotcrete layer.
- the lightweight concrete has after the older proposal supplements of plastic foam particles, preferably wholly or partly made of polystyrene, which carries the short name EPS. There are also other plastics come for foam particles into consideration.
- Such lightweight concrete is described for example in WO2004 / 101460A1 . WO 00/06515 . US 5618344A . US 4547223A . EP 725043A . WO 9.4 / (05896 . EP 295628B1 . FR 2499453 . EP 449360A1 . DE19831295A1 . DE 2127421 . EP 1590308A1 . EP 1122223A1 . DD297386A5 . DE 19529695A1 . DE 4406866A1 ,
- the lightweight concrete has processing advantages in tunnel construction. As the name says, the lightweight concrete is comparatively light compared to normal concrete. The lightweight concrete is easier to build up as a layer than normal concrete, Due to the lower weight of light concrete slides / flows not so easy down. Lightweight concrete also has heat-insulating properties.
- a plastic foam in particular a polyethylene (PE) foam is used in addition to the thermal insulation, as described above.
- PE foam finds a hold on the same anchors as the membrane.
- the lightweight concrete when the lightweight concrete is applied with a so-called rebound grid or rebound mesh or the like, which facilitates the construction of a concrete layer and unfurls a reinforcing effect in the concrete layer, the load capacity of lightweight concrete is low. Therefore, a concrete layer is required on the inside if the tunnel construction must have a proper load capacity. This applies in particular to the distance tunneling of railway tunnels or road tunnels.
- the structure of the shotcrete construction is facilitated by the priming of the film seal and aids such as rebound mesh / grids, but also by claw mats.
- the inventive use of a primer makes in addition to the surface design described above, a contribution to the connection of shotcrete to the film seal and the claw mat.
- the primer can be made with the same cement or adhesive or binder that is also used for the shotcrete, but without the benefits provided in the shotcrete.
- Cement / adhesive / binder are preferably used in powder form. They are either mixed on the foil surface with water and sprayed or sprayed together with the powdered cement / adhesive / binder before application.
- a special primer in the form of a plastic adhesive with mineral admixture proportion is used.
- the plastic adhesive has a special adhesive effect on the plastic of the film seal and the plastic of the claw mat as well other aids.
- the mineral mixture proportions of the adhesive improve the adhesion of the shotcrete.
- the jetting of the primer leads to a thin layer wetting of the film surface and the aids.
- the layer thickness of the wetting is adjusted so that the primer does not run down by its own weight.
- the order quantity is reduced until no run-down is observed.
- the primer application can be varied by changing other parameters. The other parameters are the speed and movement of the application nozzle. By movement of the application nozzle, the movement of the nozzle relative to the film seal is meant. Repeated spraying of the film seal at the same place can reduce the order by reducing the repetition of spraying.
- water-absorbing materials are incorporated into the primer.
- the shotcrete can be applied in a layer or layer or in several layers or layers on the film seal. It is advantageous to apply the shotcrete layer in layers and starting from below. This is achieved by a reciprocating movement of the sprayed concrete application tool.
- shotcrete or concrete and additives and aggregates and reinforcing inserts and as tools optionally materials and devices are used, as described for example in the following publications: DE69910173T2 . DE69801995T2 . DE69721121T2 . DE69718705T2 . DE69701890T2 . DE69700205T2 . DE69418316T2 . DE69407418T2 . DE69403183T2 . DE69122267T2 .
- the shotcrete is optionally conveyed dry to the spray nozzle where it is mixed with the necessary amount of water.
- the shotcrete is adjusted so that it develops sufficient early strength after impact in a short time.
- To adjust the shotcrete accelerator can be used, which accelerate the setting of the shotcrete. Water-absorbing constituents in the shotcrete and / or in the primer also contribute to the formation of the early strength.
- the tunnel construction is built at the inspection distance from the rock outbreak. This makes it possible to check the condition of the rock outcrop. For example, it can lead to rockfall, which destroys the foil seal and thus creates a leak. Furthermore, larger rockfalls usually announce themselves earlier by smaller rockfalls. For larger rockfalls, there is a risk of burglary in the tunnel. Inevitably, the tunnel users are also endangered. As a result, regular inspections of the rock excavation and refractory constructions are appropriate. The inspection requires at least partially a walkability of the cavity between the shotcrete construction and the mountain outbreak. The walkability begins at a distance of about 0.4 m between the rock outcrop and the shotcrete expansion. The accessibility is the more comfortable, the greater the distance. Preferably, the distance is limited to 1m for economic reasons.
- the film described above is provided on the mountain side with a protective fleece to prevent damage to the film during installation or damage caused by falling stones.
- Fire protection is preferably applied refractory material. Fireproof plates are popular. The fire protection at the tunnel is very expensive. The invention therefore has the task of reducing the cost of fire protection in the tunnel.
- this is achieved in that inside tunnel lightweight concrete is used as fire protection, which consists of concrete and plastic foam particles, being used as plastic polyethylene or polystyrene application.
- fire protection which consists of concrete and plastic foam particles, being used as plastic polyethylene or polystyrene application.
- such lightweight concrete behaves very advantageous under fire load. There is no chipping. This is attributed to evaporating water readily causing the plastic foam particles to collapse. In the resulting cavities of the steam can escape.
- the investigations of the fire protection of the invention have shown that even a 60mm thick layer of concrete according to the invention easily holds a fire load of 1000 to 1200 degrees Celsius for 90 minutes and more.
- the thickness is at least 60mm. The thicker the layer, the longer the service life in the event of fire. In time, the tunnel can be cleared.
- the relatively poor thermal conductivity of the lightweight concrete comes into play. This means that the fire load is only carried slowly into the interior of the lightweight concrete. In the above fire test, the temperature remained so low that a lying behind the fire protection of the invention thermal insulation of polyethylene (PE) as well as the film seal is not compromised.
- PE polyethylene
- EPS is widely used in the packaging industry.
- the production of lightweight concrete has become one of EPS's applications.
- EPS is considered unsuitable for fire safety in this document.
- the justification becomes clear from the assessment of other building material with trapped pores. It is assumed that excessive pressure build-up of steam in the pores and this leads to the risk described above.
- the lightweight concrete used as fire protection in the tunnel has a thickness of 10 to 250 mm, preferably a thickness of 40 to 150 mm, more preferably 50 to 130mm.
- the density of shotcrete depends on the amount of EPS particles in the shotcrete.
- the proportion of EPS particles is so large; that results in a density of the applied shotcrete of 300 to 2000 kg per cubic meter.
- the density is 350 to 1200 kg per cubic meter, more preferably 400 to 1100 kg per cubic meter.
- Conventional shotcrete has a density of about 2500 kg per cubic meter
- the size or diameter of the EPS particles is preferably between 0.5 and 7 mm, more preferably between 1 and 6 mm.
- the density of the EPS particles is preferably between 10 and 50 kg per cubic meter, more preferably between 20 and 40 kg per cubic meter.
- the EPS particles tend to segregate in the shotcrete.
- the surface treatment preferably consists of the application of an adhesion promoter.
- the order of the bonding agent can be done in one or more steps.
- the use of surfactants as adhesion promoters is known. Because of the details is on the DE 4428200 A1 Referenced.
- the particles are first wholly or partially coated with an adhesive which is wholly or partially a plastic adhesive, and the EPS particles are then brought into contact with fine-grained mineral material.
- an adhesive which is wholly or partially a plastic adhesive
- the EPS particles are then brought into contact with fine-grained mineral material.
- the EPS particles experience a weighting due to the mineral coating, which considerably simplifies the transport of the EPS particles.
- the mineral coating counteracts the risk of fire during transport and storage of EPS particles until they are processed in shotcrete.
- the admixture of the EPS particles is controlled, so that an integral shotcrete is created.
- a first layer of shotcrete is first applied to an area of the circumference of the tunnel before one or more further layers of shotcrete are applied to the same area.
- the shotcrete technique is to be seen, in which the tunnel peripheral surface is provided with a single shotcrete layer.
- integral shotcrete is based on the integral foam of the plastic foam technology. The integral foam has less foaming on the outer surfaces than in the middle.
- At least two shotcrete layers are preferably provided for the integral technique according to the invention.
- Particular advantages have three layers, of which the mountain side position and the tunnel inside position by the Interlayer are spaced and have a higher strength, so that the expansion formed by the shotcrete is given a high load capacity.
- the thermal insulation of the shotcrete according to the invention should be taken into account in the heat calculation for a tunnel. It leads to a reduction in the thickness of otherwise provided thermal insulation and can make an otherwise provided heat insulation unnecessary.
- the edge region / layer of the shotcrete layer designed with greater strength has optionally a thickness of 5 to 30 mm, preferably a thickness of up to 25 mm, from a shotcrete layer total thickness of 50 mm and more.
- the thickness of the edge region designed with greater strength is preferably dependent on the total thickness of the shotcrete layer.
- reinforcing agents in the edge region or the mountain side and / or tunnel inner side layer influence the thickness thereof. With built-in grids care must be taken to ensure sufficient material coverage of the grid.
- the integral shotcrete according to the invention also comprises layers / layers which are applied at intervals.
- the integral shotcrete according to the invention also comprises layers / layers of different concretes.
- the integral shotcrete according to the invention also comprises differently applied layers and / or differently treated layers.
- the strength of the shotcrete can be increased at desired tunnel surfaces, especially in the edge areas / outdoor areas in addition to the fact that the shotcrete is provided with a reinforcement.
- a reinforcement is provided at least to the interior of the tunnel.
- the reinforcement may consist of plastic fibers and / or glass fiber and / or carbon fibers and / or steel.
- plastic can for example Find polypropylene application.
- the synthetic fibers should reduce or prevent shrinkage cracks in a fiber concrete.
- plastic with high flash point is used.
- the plastic fibers can also be added to the shotcrete for fire protection. It is also possible to equip individual shotcrete layers with plastic fibers instead of the plastic particles. Preferably, the addition of fibers only takes place to increase the strength in the edge region. At least one amount of fiber of 1 kg per cubic meter shotcrete is preferably added to the shotcrete according to the invention in the intended area, preferably at least a fiber amount of 1.5 kg per cubic meter shotcrete.
- the glass fibers used are preferably alkali-resistant fibers which do not react with the alkalis of the concrete.
- Steel fibers can be used in many different ways: stainless, as structural steel, with hooks and without hooks, in various shapes.
- Fibers instead of fibers, threads and cords or even metallic wires can be used. It is the same as for the fibers. Reinforcement wires are offered extensively with properties according to DIN 488 with minimum diameters of a few millimeters.
- mixtures of different fibers come into consideration; both of fibers of different dimensions as well as different other form as well as of different material.
- different mixtures of threads, cords and wires into consideration.
- threads, cords and wires can be mixed with fibers.
- foam particles are provided in each case in the region of the shotcrete, in which without the foam particles there is a risk of spalling of concrete parts.
- the spalling is due to released water and water vapor.
- the vapor is to escape into the cavities, which arise by collapse / collapse of the foam particles under fire load.
- the tissues may also be made of metal.
- mesh mats or the like made of plastic or glass fibers / threads or carbon fibers / threads are preferably mats with a basis weight of 10 to 500; preferably 50 to 200, more preferably 80 to 150 grams per square meter provided.
- the basis weight is usually used for the labeling of textiles.
- the grid mats made of steel are usually offered as mats according to DIN 488 with minimum wire thickness of a few millimeters, profiled and unprofiled.
- the reinforcing mats and reinforcing mesh must be placed at a sufficient distance from the edge / outer surface of the shotcrete to cover with concrete. The dimension depends on both the concrete and the reinforcing material.
- the reinforcement mats and fabrics also come in combination with fibers and / or cords and / or threads and / or wires.
- a reinforcement in shotcrete layers of different density is provided.
- the outer skin has a favorable effect on an accident in the tunnel, because the vehicles are steered more in the direction of travel.
- an otherwise yielding core ensures an advantageous damping effect for impacting vehicles in the event of an accident.
- the high-strength skin has in relation to the core at least twice, preferably at least four times and most preferably at least eight times strength.
- the reinforcement of the shotcrete layer brings about an advantageous resistance to vibration loading from passing vehicles.
- the fire protection according to the invention can also be applied if the tunnel lining with the foil seal and the thermal insulation is held by fasteners described above, which are held by nails and other fastening means on a mountain-side shotcrete layer.
- fastening means are provided for the reinforcement according to the invention as well as for a desired retention of the applied shotcrete.
- the fasteners can be formed by a bolt hook and eyelets.
- the bolts, hooks and eyes are provided with a flange or a rondel and this flange in turn can be welded or glued to the film.
- Welds or splices are preferably selected as the film surfaces which are opposite to the fasteners described above on the films. There, the load from the tunnel extension can be forwarded particularly favorable over the fasteners in the mountains.
- the fire protection of the invention can also be used in building construction.
- the fire protection according to the invention can be struts, columns, beams, purlins and other supporting parts coated so that a fire, the statics of the building is not affected at least until the building is vacated by people.
- Fire protection in building construction should withstand at least a fire load of 1000 degrees Celsius for 30 minutes, preferably withstand at least 60 minutes so that trapped persons can escape.
- the visible side is regularly on the shotcrete. It is advantageous if the visible side is provided with a clean layer. This may be a stain-resistant and preferably cleanable paint or plates or sheets or webs or other. The layer of cleanliness is chosen so that it does not pose a fire hazard.
- Fig. 1 shows a mountain outbreak 1 in stable mountains.
- the mountain outbreak 1 is used to make a tunnel.
- a shotcrete construction is provided in the mountain outbreak.
- the shotcrete construction consists roughly of a film layer 4 and a shotcrete layer 3.
- the film layer 4 is composed of individual webs, which are laid overlapping and are welded together at the overlapping edges. In this case, two adjacent welds are provided at a distance from each other. The cavity between the welds is pressurized with compressed air to check the tightness of the welds.
- an armature 5 is shown schematically.
- the armature 5 is connected to the protruding end of the mountains with a rondellenartigen fastener 14.
- the film layer 4 is applied.
- a fastener 15 At the film layer side, which is opposite to the fastener 14 is a fastener 15.
- the fasteners 14 and 15 clamp the film layer 4 between them.
- the fasteners carry a spacer 13 for a wire mesh 12.
- the wire mesh 12 has two purposes. It serves to build up the shotcrete layer 3 by preventing the concrete layer rebounding from falling off of the foil layer.
- the wire mesh 12 forms a reinforcement for the shotcrete layer.
- the anchors After solidification of the shotcrete construction, the anchors form a solid composite of the expansion with the mountains.
- a shotcrete layer 17 made of lightweight concrete is shown innein rubber on the shotcrete construction.
- This layer 17 has a thickness of 40mm.
- the lightweight concrete consists of conventional shotcrete and a surcharge of EPS.
- the surcharge is in the exemplary embodiment 10Vol%, based on the total volume of lightweight concrete.
- the EPS has a particle size of 4 to 6mm.
- Fig. 3 shows further details of the expansion.
- the mountain-side fastener hereinafter referred to as the outside fastener, designated 9.
- the fastener 9 has a round and curved shape, such as a dome in the embodiment.
- a threaded tube 8 is welded, opposite (inside) a threaded rod 10 is welded.
- an extension rod 7 is provided between the armature 5 and the fastener 9, an extension rod 7 is provided.
- the extension rod is necessary because the anchor sits in a mountain ridge and the distance to the fastener 9 must be bridged.
- the threaded tube 8 forms on the fastener 9 a nozzle, the threaded rod 10 a mandrel.
- the extension rod 7 is screwed into the neck of the Bestigers 9.
- the extension rod 7 is connected at the opposite end via a threaded sleeve 6 with the anchor 5. For this purpose, corresponding threads are provided on the anchor end and in the sleeve and on the extension
- the 4 and 5 show another embodiment of fasteners according to the invention.
- the outside fastener is called 20, the inside fastener 21.
- a nozzle 22 is welded.
- the nozzle 22 is not simply placed on the closed bottom of the fastener, but by a central opening in the Bottom of the fastener 20 performed so that the nozzle 22 protrudes inside a piece.
- the degree of projection is precisely matched to the nature of two seals 27 and 28, which the in Fig. 4 include film layer designated 26 between them.
- the measure determines the possible compression of the seals 27 and 28 during the clamping of the film layer 26.
- the seals 27 and 28 and the film layer 26 have openings sufficient to be pushed over a protruding as a mandrel threaded rod 23 and the protruding pipe 22.
- the nozzle 22 is provided at each end with a blind hole. Both blind holes are separated by a material wall.
- the threaded rod 23 sits as a mandrel.
- outside blind hole sits in the installation situation of the anchor. The described material wall prevents leakage through the thread.
- the seals 27 and 28 are in the embodiment of polyethylene foam with a density of 30 kg per cubic meter, in other embodiments of 18 to 40 kg per cubic meter.
- the purpose of the seals is to compensate for unevenness in the surfaces of the fasteners and the film and imbalances between the fasteners.
- the thickness of the seals is 5mm, in other embodiments 3 to 10 mm. By tightening the two fasteners experienced the seals a strong compression, so that the density of the seals comes close to the density of non-foamed polyethylene.
- the thickness of the seal is reduced by bracing the two fasteners to at least 50%, preferably to at least 70% and even more preferably to at least 90%.
- the reduction refers to the foam volume. In this consideration, the volume of unfoamed film remains the same plastic and the same basis weight unconsidered. That is, the initial dimension relevant to the thickness reduction is reduced by the thickness of the unfoamed film.
- the seals are self-adhesive on both sides.
- the adhesive surfaces are covered by silicone-coated paper before assembly.
- the paper is first peeled off the contact surface with the fastener 20. Thereafter, the seal 28 can be positioned and pressed on the fastener 20. Subsequently, the paper is withdrawn from the contact surface of the seal 28 with the film layer 26 and pressed the film layer against the seal. This results in a provisional stop of the film seal 26.
- the paper is withdrawn from the contact surface of the seal 27 with the film layer 26 and the seal 27 is positioned and pressed against the film layer 26.
- the fastener 21 has an opening that is slightly larger than the diameter of the threaded rod 23 but at the same time significantly less than the diameter of the nozzle 22.
- Fig. 5 After pushing the inner fastener results in the Fig. 5 illustrated situation.
- the seals have the shapes and thicknesses designated 27 'and 28'.
- the fasteners 20 and 21 are compressed so far that the seals develop a desired pressure against the film layer on the one hand and against the contact surfaces with the fasteners on the other. This pressure also causes a clamping of the film layer. Together with the adhesive connection results in a very advantageous holding the film layer.
- Fig. 6 shows a further embodiment for the fastener.
- the fasteners are designated 30 and 31.
- the two fasteners 30 and 31 enclose a film layer 32 between them.
- the outside fastener 31 is provided with a pot-like recess.
- the inside fastener 30 is like a lid in the pot-like fastener 31, so that between the curved edges a desired clamping takes place. In this case, inclined surfaces act like wedges against each other, so that with little force over appropriate ways a strong clamping, even a large-scale clamping can be achieved.
- the fastener 31 is also provided with a curved edge 33.
- Fig. 8 shows a possible honeycomb 43 for the in Fig. 2 illustrated wire mesh.
- Fig. 7 shows a spacer 40 for the positioning of the wire mesh.
- the spacer 40 is pressed with another nut against the nut 25.
- the spacer 40 has various arms to which the wire mesh 43 can be hooked.
- Fig. 9 shows a conventional outside fastener 40 with a central continuous thread and with an adapter 42.
- the adapter 42 has a mandrel 41 with an external thread. Opposite the mandrel 41, the adapter 42 has an outer diameter which corresponds to the diameter of the integrally formed neck 44 on the fastener 40.
- the adapter 42 is screwed with its mandrel 41 in the fastener 40, that the adapter 42 closes against the nozzle 44 and the two contact surfaces are stretched against each other. Both contact surfaces are processed so that leakage is excluded.
- the seal is additionally secured by a sealing ring 45.
- the adapter 42 has a threaded hole formed as a blind hole 43, with which a screw on the anchor is possible.
- Fig. 10 also shows a conventional outside fastener 50 with a central continuous thread.
- This fastener is combined with a mandrel 51 having a collar 52 and a part 53. With the part 53, the mandrel has been screwed from the inside through the fastener and screwed into a threaded sleeve 54 described above for extension operations.
- the collar 52 is closing against the fastener 50 and the threaded sleeve 54 is closing against the stub 57 of the fastener.
- the contact surfaces are the same as after Fig. 9 processed.
- a seal 56 is provided between the collar 52 and the fastener 50.
- the embodiment according to Fig. 11 differs from the embodiment according to Fig. 4 in that, instead of the connecting piece 22, a connecting piece 61 with a continuous threaded bore is provided.
- the nozzle 61 is seated like the nozzle 22 on the designated anchor end 71.
- the threaded rod 60 is like the threaded rod 23 in the socket 61.
- a plug 62 made of plastic, nylon in the embodiment, in other embodiments of polyamide. The plug 62 undergoes a compression between the armature end 63 and the threaded rod 60, so that the plastic deforms sealingly into the threads.
- Fig. 12 shows a further embodiment with a nozzle 70 with an anchor end 71 and a threaded rod 72.
- a plug 62 a plurality of plugs 73 and 74 are provided.
- the plug 73 has a basic length or standard length
- the plug 74 has a significantly smaller special length or adjustment length.
- the plugs 74 serve to adapt to greater distances of the anchor end 71 from the center of the tunnel. The larger distance, however, is not so great that an extension rod is economical, as in Fig. 3 is shown.
- Fig. 13 shows an embodiment with a nozzle 80, which differs from the nozzle 61 in that inside a groove 82 has been incorporated.
- the groove 82 has a depth which is greater than the thread depth of the thread. As a result, the surface is smooth in the groove bottom and can cause the threads no leakage.
- annular grooves are incorporated in the groove bottom. Upon compression of the plug, the plug deforms into the groove 82 and into the grooves 83.
- the groove 82 and the grooves are easy to turn.
- FIGS. 14 and 15 show a shotcrete construction for a tunnel in stable mountains.
- the mountains are designated 101.
- threaded rods 102 have been introduced as an anchor.
- 101 holes have been drilled into the mountains and the anchors have been glued in the mountains.
- the anchors are placed at a distance of 1.2m in such a way that a large number of uniform attachment points are created at the circumference of the rock outcrop, and all points lie on the corner points of equal squares with an edge length of 1.2 m.
- a sealing washer 103 On each threaded rod 102, a sealing washer 103 has then been screwed. Then a waterproofing membrane has been laid. The laying is done in such a way that the film has been placed on the protruding anchor. The anchors 102 penetrate the film. The resulting holes are closed by means of further sealing discs 105. The sealing discs 103 and 105 clamp the film 104 between them and moreover close tightly with the anchors 102.
- Fig. 18 is a suitable film for the shotcrete construction shown.
- the film 110 has a thickness of 2 mm and is sprinkled with strands of material, the strands of material 111 have a thread-like structure with a thickness or diameter of 0.1 to 0.3 mm and a length of 5 to 50 mm.
- the material strands 112 have a thickness of 1 to 2 mm and a length of 10 to 30 mm.
- the different material strands are applied in the exemplary embodiment in separate application operations in order to heat the material strands with a larger diameter differently than the material strands with a smaller diameter.
- the strands of material are applied in a common application process.
- the material strands are superimposed on each other, so that in part there is a hollow layer of the material strands. In this situation arise with the material strands 112 surveys up to a height of 3mm.
- the film surface is uncovered.
- the material spread has a basis weight of 250 grams per square meter. It may also occur in other embodiments, larger or smaller basis weights. Lower basis weights may occur in particular if the film surface is additionally profiled. Thus, basis weights of, for example, 20 grams per square meter are possible. Larger basis weights are appropriate if, depending on the type of shotcrete contract difficulties are to be overcome.
- the different strands of material are sprinkled in the embodiment after heating on the surface of the previously superficially heated film 10.
- the superficial heating of the strands of material has taken place up to the molten liquid.
- the heating is carried out by radiation by the material strands are removed by means of a rotary valve from a reservoir and fall through a heating channel down to the slow slow down past slide.
- the heating channel has in the exemplary embodiment a plurality of electrically operated heating wires and a temperature control. As a result, the temperature of the heating channel can be increased until the falling material strands have the correct surface temperature.
- first a fast-binding cement milk is sprayed thinly onto the film.
- the dried cement slurry forms an advantageous primer for a subsequent application of shotcrete.
- the shotcrete is applied in layers, starting at the tunnel sole.
- the resulting shotcrete layer is designated 106.
- the tunnel runs horizontally, so that the shotcrete is laid in horizontal layers, which are laid überpetit from bottom to top of the film.
- the layers have a width which corresponds to the desired shotcrete layer thickness. In other embodiments, a smaller width of the layers is provided, so that first a first shotcrete layer is applied to the film, which completely covers the film side. Thereafter, another shotcrete layer is applied, which completely covers the previously discussed shotcrete layer. This is repeated until the desired thickness of the shotcrete layer is reached.
- the anchors After creating the shotcrete layer, the anchors still protrude from the concrete layer.
- Another shotcrete layer 109 has been applied to the shotcrete layer 106.
- the further shotcrete layer 109 is made of lightweight concrete and serves as in the exemplary embodiment Fig. 1 and 2 as fire protection.
- the further shotcrete layer 109 adheres to the shotcrete layer 106.
- the protruding from the shotcrete layer 106 ends of the anchor should cause an additional connection with another shotcrete layer 109.
- Fig. 16 shows a shotcrete construction for another tunnel in stable mountains 115.
- To the shotcrete removal includes a film 117 as in the expansion after Fig. 14, 15 and 18 and a shotcrete layer 116.
- the anchors are made very short and attached to the protruding anchor ends so-called rondels.
- the rondels are plastic discs, with where the film 117 is welded in the embodiment. In other embodiments, a bonding takes place. In this construction no perforation of the film takes place.
- the anchor ends are so short that the rondelles have contact with the mountain outbreak as far as possible. This is achieved in the embodiment in that the rondels are already mounted on the anchors when the anchors are placed in the holes.
- the anchors are then pushed into the boreholes until the rondels abut the rock outcrop.
- a mounting mortar / cement which encloses the anchors and sets after hardening in the wells.
- the contact between the mountain eruption and the expansion also has the great advantage that erupting stones invest only slightly in the expansion, while falling down at a spaced expansion and meet with considerable momentum on the expansion.
- Such contact can also be with the anchors and fasteners of the previous embodiments, in which the mountain-side fastener is mounted on its anchor, that he has contact with the mountain outbreak.
- Fig. 16 also shows another shotcrete layer 121 on the inside of the expansion. It is a fire protection as in the previous embodiments.
- Fig. 17 shows yet another embodiment of an expansion, in which also a contact between expansion and mountain outbreak is made.
- a shotcrete layer 119 to Sealing / consolidation applied to the mountain eruption.
- a nonwoven layer 120 is applied to the shotcrete layer 119.
- the nailing is easy as long as the shotcrete layer is not yet cured. But even then a nailing with appropriately hardened and stable nails is possible.
- the rondels can also shoot.
- a film 117a is welded, as in the embodiment according to Fig. 16 explained.
- the same shotcrete layer 116a is as in FIG Fig. 16 intended.
- Fig. 19 shows a tunnel construction with a film seal 151 of PE with a thickness of 1.5 mm, a 35 mm thick PE foam layer 152 as a thermal insulation, a 60 mm thick EPS shotcrete layer 154 and a cleanliness layer 153 in the form of a flame-retardant paint.
- the shotcrete layer has a density of 900 kg per cubic meter.
- the shotcrete layer is fiber-reinforced in the area 155.
- the reinforcement is glass fibers in an amount of 2 kg per cubic meter shotcrete.
- the expansion is held by schematically illustrated anchor 150.
- Fig. 20 shows a tunnel construction with a film seal 141 made of PE with a thickness of 1.5 mm, a 70 mm thick EPS shotcrete layer with a density as in the embodiment according to Fig. 19 and with a reinforcement of structural steel mesh 144. This expansion is also held with anchors 140 shown schematically. On the inside of the tunnel of the shotcrete layer 142, a clean layer 143 is provided.
- the fire protection layer according to the invention behaves as follows:
- the fire load is in Fig. 21 shown.
- the fire load has been measured at 8 points, which have heated uniformly within a few minutes to 1100 degrees Celsius.
- the curve is labeled 160.
- the Fig. 22 shows the temperature at 6 measuring points within the shotcrete layer Fig. 20 ,
- the measuring points are arranged at different distances from the burning area.
- the most remote from the fire surface measuring point shows over a period of 2 hours no significant increase in temperature. This is designated 161.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft den Brandschutz an Bauwerken, insbesondere in unterirdischen Räumen wie Tunneln und Stollen.The invention relates to the fire protection of buildings, especially in underground spaces such as tunnels and tunnels.
In Straßenverkehrstunneln haben sich schon dramatische Brände mit vielen Opfern ereignet. Das gleiche gilt für überirdische Bauwerke. In jedem Fall ist von besonderer Wichtigkeit, dass betroffene Personen vor dem Brand fliehen können. Im Tunnel kann die Flucht leicht auf große Schwierigkeiten stoßen. Das gleiche gilt in überirdischen Bauwerken. Deshalb ist man üblicherweise um die Einrichtung von Fluchtwegen bemüht. Eine andere Lösung ist die Verwendung brandhemmender Materialien, die einem Brand eine Zeit lang widerstehen, damit die betroffenen Personen sich in Sicherheit bringen können.In road traffic tunnels have already occurred dramatic fires with many victims. The same applies to above-ground structures. In any case, it is of particular importance that affected persons can escape from the fire. In the tunnel, the escape can easily encounter great difficulties. The same applies in above-ground structures. Therefore, one is usually endeavored to set up escape routes. Another solution is to use fire-retardant materials that withstand fire for a while so that the people concerned can get to safety.
Unter Brandschutz werden alle Maßnahmen verstanden, die der Ausbreitung von Feuerung und Rauch vorbeugen. Die baulichen Maßnahmen in Gebäuden sind sehr vielfältig und umfassen insbesondere die Baustoffe und Bauteile, geregelt in DIN 4102 und ENV 1992-1-2.Fire protection means all measures that prevent the spread of fire and smoke. The structural measures in buildings are very diverse and include in particular the building materials and components, regulated in DIN 4102 and ENV 1992-1-2.
Zunächst soll die Erfindung in der Anwendung auf Tunnel erörtert werden. Bei Tunnelbauwerken hat der Brandschutz aufgrund verschiedener Brandfälle in den letzten Jahren erhebliche Bedeutung gewonnen. Neben der Einhaltung konstruktiver Regeln wird zunehmend ei rechnerischer Nachweis gefordert, vgl. zum Beispiel ENNV 1992-1-2. Für die Beurteilung des Brandschutzes hat der Feuerwiderstand/Brandwiderstands eines Bauteiles entscheidende Bedeutung. Er wird an der Dauer, die ein Bauteil im Brandfall seine Funktion behält, bemessen.
Die Baustoffe werden unterschieden in nicht brennbare Baustoff und brennbare Baustoffe. Übliche Feuerwiderstandskiassen sind: F0(im Brandfall weniger als 30 Minuten funktionstauglich, F30-feuerhemmend(im Brandfall mindestens 30 Minuten funktionstauglich), F60-hochfeuerhemmend(im Brandfall mindestens 60 Minuten funktionstauglich, F90-feuerbeständig(im Brandfall mindestens 90 Minuten funktionstauglich), F120-hochfeuerbeständig(im Brandfall mindestens 120 Minuten funktionstauglich), F180-höchstfeuerbeständig(im Brandfall mindestens 180 Minuten funktionstauglich). Der Brandfall beinhaltet in allen Ländern mit Zulassungsvoraussetzung für den Einsatz von brennbaren Baustoffen eine Feuerbelastung mit einer Temperatur zwischen 1000 und 1200 Grad Celsius.First, the invention will be discussed in the application to tunnels. In tunnel structures, fire protection has gained considerable importance in recent years due to various fire cases. In addition to compliance with constructive rules, more and more computational evidence is required, cf. for example ENNV 1992-1-2. For the assessment of fire protection, the fire resistance / fire resistance of a component is of crucial importance. It is measured by the duration that a component retains its function in case of fire.
The building materials are divided into non-combustible building materials and combustible building materials. Usual fire resistance skis are: F0 (in case of fire functional for less than 30 minutes, F30 fire-retardant (at least 30 minutes in case of fire), highly fire resistant (at least 60 minutes in case of fire, F90 fire-resistant (at least 90 minutes in case of fire), F120 highly resistant to fire (in case of fire at least 120 minutes functional), F180 fire-resistant (in case of fire for at least 180 minutes) The fire situation in all countries subject to the approval requirement for the use of combustible building materials involves a fire load with a temperature between 1000 and 1200 degrees Celsius.
Es ist zu unterscheiden zwischen den Tunneln im standfesten Gebirge und im nicht standfesten Gebirge. Ein standfestes Gebirge bricht nach dem Tunnelausbruch nicht ein. Dagegen wird bei einem nicht standfesten Gebirge ein tragfähiger Ausbau des Tunnels erforderlich, der das Gewicht des Gebirges teilweise aufnimmt. Im nicht standfesten Gebirge ist sowohl ein Stahlausbau als auch ein Betonausbau üblich. Es können auch Kombinationen von Stahl und Beton Anwendung finden. Der Betonausbau wird zumeist an der Baustelle gefertigt werden. Es sind auch Betonpaneele üblich, die im Werk hergestellt und zur Baustelle transportiert werden.It must be distinguished between the tunnels in stable mountains and unstable mountains. A stable mountain does not collapse after the tunnel eruption. In contrast, in a non-stable mountains, a sustainable development of the tunnel is required, which partially absorbs the weight of the mountain. In non-stable mountains, both a steel construction and a concrete construction is common. It can also find combinations of steel and concrete application. The concrete construction will mostly be made at the construction site. There are also concrete panels usual, which are manufactured in the factory and transported to the site.
Im standfesten Gebirge entfällt das Festigkeitsproblem teilweise.
Es verbleibt das Problem, wie eine Sicherung gegen herab fallende Steine stattfindet. Das Problem wird üblicherweise mit Spritzbeton gelöst. Dabei wird Beton gegen den Gebirgsausbruch gespritzt, der dort erhärtet und eine schützende Haut bildet.In sturdy mountains, the strength problem is partially eliminated.
There remains the problem of how to protect against falling stones. The problem is usually solved with shotcrete. In the process, concrete is sprayed against the mountain eruption, which hardens there and forms a protective skin.
Ein anderes Problem ist austretendes Gebirgswasser.
Im Winter friert das Wasser. Es besteht die Gefahr herab fallender Eismassen. Dieser Gefahr wird üblicherweise mit einer Folienabdichtung begegnet. Je nach Dicke der Folie wird auch von Bahnen gesprochen. Zum Teil findet sich auch die Bezeichnung Membran.Another problem is leaking mountain water.
In winter, the water freezes. There is a danger of falling ice masses. This danger is usually met with a film seal. Depending on the thickness of the film is also spoken by webs. In part, there is also the name membrane.
Die Folienabdichtung leitet das Wasser ab. Zugleich wird mit einer Wärmedämmung ein Frieren des Wassers verhindert. Die Wärmedämmung kann aus Polyethlenschaum bestehen. Die Wärmedämmung kann tunnelinnenseitig vor der Foliendichtung angeordnet sein. Je nach Beschaffenheit kann die Wärmedämmung mit der Foliendichtung verbunden sein oder zugleich die Dichtung bilden. Dabei kann die Wärmedämmung wie auch die Foliendichtung an den Stößen verschweißt oder verklebt sein. Vorzugsweise findet eine Überlappung der Folienränder bzw. der Ränder der Wärmedämmung statt. Wahlweise ist auch eine Verbindung der Folienränder bzw. der Ränder der Wärmedämmung mit einem Materialstreifen durch Schweißen oder Kleben vorgesehen.
Soweit im weiteren von einer Foliendichtung und/oder einer Wärmedämmung gesprochen wird, schließt das vorstehende Möglichkeiten ein.The foil seal dissipates the water. At the same time a freezing of the water is prevented with a thermal insulation. The thermal insulation can be made of polyethylene foam. The thermal insulation can be arranged inside the tunnel in front of the film seal. Depending on the nature of the thermal insulation may be connected to the film seal or at the same time form the seal. The thermal insulation as well as the film seal can be welded or glued to the joints. Preferably, an overlap of the film edges or the edges of the thermal insulation takes place. Optionally, a compound of the film edges or the edges of the insulation with a strip of material by welding or gluing is provided.
As far as is spoken in the further of a film seal and / or thermal insulation, includes the above possibilities.
Üblicherweise wird die Foliendichtung aus Folienbahnen zusammengesetzt. Die Folienbahnen werden am Gebirgsausbruch üblicherweise überlappend verlegt, so daß die Folienränder anschließend miteinander verschweißt werden können.
Vorzugsweise wird beim Verschweißen eine Doppelnaht erzeugt. Es liegen zwei Schweißnähte nebeneinander. Der Zwischenraum läßt sich mit Luftdruck beaufschlagen. Bei geschlossenem Zwischenraum kann von einer ausreichenden Dichtwirkung ausgegangen werden, wenn der Druckabfall in dem Zwischenraum über eine bestimmte Zeitdauer bestimmte Grenzen nicht überschreitet.Usually, the film seal is composed of film webs. The film webs are usually laid overlapping on the mountain outbreak, so that the film edges can then be welded together.
Preferably, a double seam is produced during welding. There are two welds next to each other. The gap can be pressurized with air pressure. When the gap is closed, a sufficient sealing effect can be assumed if the pressure drop in the intermediate space does not exceed certain limits over a certain period of time.
Die Befestigung der Folie erfolgt auf unterschiedlicher Weise.
Bei geringen Festigkeitsanforderungen hat sich in der Vergangenheit eine Folienbefestigung mit einem als Rondelle ausgebildeten Befestiger aus Kunststoff durchgesetzt. Die Rondelle wird an das Gebirge oder an eine erste, aufgetragene Spritzbetonschicht genagelt oder angeschossen. Beim Anschießen werden die Rondellen nicht mit einem Hammer oder dergleichen ins Gebirge geschlagen, sondern mittels einer Sprengpatrone in das Gebirge oder in die erste aufgetragene Spritzbetonschicht getrieben.The attachment of the film is done in different ways.
With low strength requirements has in the past enforced a film attachment with a trained as a rondelle fastener made of plastic. The rondelle is nailed or shot to the mountains or to a first shotcrete layer applied. When shooting the roundels are not hit with a hammer or the like in the mountains, but driven by a blasting cartridge in the mountains or in the first applied shotcrete layer.
Die bekannten Rondellen sind zum Beispiel in der
Die Kunststoff-Rondellen sind jedoch nur dann geeignet, wenn bei der Befestigung der Folien und einem anschließenden Spritzbetonauftrag geringe Kräfte entstehen.However, the plastic rondels are only suitable if low forces arise during the attachment of the films and subsequent application of shotcrete.
Insbesondere in Tunneln kommen jedoch hohe Kräfte vor. In Eisenbahntunneln wird von den durchfahrenden Zügen ein extremer Luftdruck und anschließend ein extremer Saugzug erzeugt. Die Drücke wirken auf extrem große Flächen, so daß Gesamtdrücke entstehen, die eine ausreichend feste Verbindung des Tuhnelausbaus mit dem Gebirge erfordert. Die Drücke sind von der Fahrgeschwindigkeit der Züge abhängig. Hochgeschwindigkeitszüge erhöhen die Drücke noch einmal um ein Vielfaches gegenüber normalen Eisenbahnen.
Ähnliches gilt für Kraftfahrzeugtunnel.However, especially in tunnels high forces occur. In railway tunnels, the passing trains generate an extreme air pressure and then an extreme induced draft. The pressures act on extremely large areas, so that total pressures arise, which requires a sufficiently strong connection of Tuhnelausbaus with the mountains. The pressures depend on the speed of the trains. High-speed trains once again increase the pressures many times over normal railways.
The same applies to motor vehicle tunnels.
Bei solcher Belastung haben sich Rondellen aus Stahl als Befestiger durchgesetzt, die mit Ankern im Gebirge gehalten werden.
Die Anker haben zudem die Aufgabe, den vom Gebirgsausbruch beabstandeten Tunnelausbau zu halten und die auf den Tunnelausbau wirkenden Verkehrslasten in das Gebirge zu leiten.At such load, steel rondelles have prevailed as fasteners, which are held with anchors in the mountains.
The anchors also have the task of keeping the tunnel excavation at a distance from the rock outcrop and directing the traffic loads acting on the tunnel construction into the mountains.
Die bekannten Rondellen haben einen Durchmesser von etwa 150 mm und eine Dicke von 3 bis 4 Millimetern. Solche Rondellen besitzen ein große Festigkeit.The known roundels have a diameter of about 150 mm and a thickness of 3 to 4 millimeters. Such rondels have great strength.
Die bekannten Anker haben Durchmesser von 12 oder 14 oder 16 oder 20mm. Sie bestehen vorzugsweise aus rostfreiem Stahl und sind gebirgsseitig profiliert, um im Gebirge eine hohe Auszugfestigkeit zu entfalten. Für die Anker werden entsprechende Bohrungen in das Gebirge eingebracht. Anschließend werden die Anker mit einem Montagezement oder anderen geeigneten Montagemitteln in den Bohrungen festgesetzt.
Solche Anker können im Unterschied zu der bekannten Nagelkonstruktion sehr viel größere Kräfte aufnehmen. Die Lasten werden in das Gebirge geleitet. Mit den Ankern ist es deshalb möglich, einen Tunnelausbau aufzubauen, der den Belastungen durchfahrender Züge und durchfahrender Kraftfahrzeuge standhält.
An dem freien Ende sind die Anker in der Regel mit einem Gewinde versehen, vorzugsweise entsprechend dem Durchmesser mit metrischen Gewinde M12 oder M14 oder M16 oder M20. An dem gewindeseitigen Ende werden die Stahlrondellen zwischen zwei Schrauben gehalten. Die Schrauben erlauben eine Einstellung der Rondellen auf dem Anker.The known anchors have diameters of 12 or 14 or 16 or 20mm. They are preferably made of stainless steel and are profiled on the mountain side to develop a high tensile strength in the mountains. For the anchor corresponding holes are introduced into the mountains. Subsequently, the anchors are fixed with a mounting cement or other suitable mounting means in the holes.
Such anchors can absorb much larger forces in contrast to the known nail construction. The loads are directed to the mountains. With the anchors, it is therefore possible to build a tunnel that can withstand the stresses of passing trains and passing vehicles.
At the free end of the anchor are usually provided with a thread, preferably according to the diameter with metric thread M12 or M14 or M16 or M20. At the threaded end, the steel rondelles are held between two screws. The screws allow adjustment of the rondels on the anchor.
Die Anker sind üblicherweise so lang, daß sie über die Stahlrondellen hinaus in den Tunnel ragen. Das dient zur Befestigung eines Drahtgitters als Rückhaltung beim Anspritzen des Betons und zur Versteifung des Tunnelausbaus durch Verbindung mit dem Gebirge.The anchors are usually so long that they protrude beyond the steel rondels out into the tunnel. This serves to attach a wire grid as a retention during injection of the concrete and to stiffen the tunnel lining by connecting to the mountains.
Beim Anspritzen von Beton gegen eine Folie besteht die Gefahr, daß die Folie den Beton abwirft bzw. der Beton nicht an der Folie haftet. Dann ist es zweckmäßig, im Abstand vor der Folie ein Drahtgitter oder dergleichen vorzusehen, das ein Herabfallen des Betons verhindert.When spraying concrete against a film there is a risk that the film throws off the concrete or the concrete does not adhere to the film. Then it is expedient to provide at a distance in front of the film, a wire mesh or the like, which prevents falling of the concrete.
Das Drahtgitter dient auch zur Armierung der Spritzbetonschicht.The wire mesh also serves to reinforce the shotcrete layer.
Auf dem Anker kann auch ein Abstandshalter für das Drahtgitter montiert werden. Bekannte Abstandshalter sind sternförmig mit Stangen versehen, um das Drahtgitter möglichst großflächig zu stützen.On the anchor, a spacer for the wire mesh can be mounted. Known spacers are star-shaped provided with rods to support the wire mesh as large as possible.
Bei der bekannten Bauweise durchstoßen die Anker die Folie.In the known construction pierce the anchor the film.
Die Folie wird dann zwischen den Stahl-Rondellen eingespannt.
Von den beiden Rondellen befindet sich eine Rondelle außenseitig an der Folienabdichtung und die andere Rondelle innenseitig an der Folienabdichtung.The film is then clamped between the steel rondels.
Of the two rondels is a rondelle on the outside of the film seal and the other Rondelle inside the film seal.
In der Praxis zeigt sich, daß das Gebirgswasser an den Ankern entlangläuft Dadurch stehen Anker und Rondellen unter entsprechender Wasserbelastung.
Die Erfindung hat erkannt, daß das Wasser durch das Schraubengewinde von Rondellen und Anker dringt. Das Wasser läuft dann auch durch die in der Folie entstandene Öffnung. Es kommt zu Leckagen. Selbst eine tropfenweise Leckage führt in entsprechender Zeit zu erheblichen Wassermengen. Das Wasser kann an der Tunnelinnenseite austreten. Im Winter friert das eindringende Wasser. Es bilden sich Eiszapfen, die spätestens bei eintretendem Tauwetter herunterfallen und eine schlimme Unfallgefahr bilden. Außerdem kann das Eis erhebliche Zerstörung am Tunnelausbau verursachen.In practice, it can be seen that the mountain water runs along the anchors. As a result, the anchors and the rondelles are subject to corresponding water pollution.
The invention has recognized that the water penetrates through the screw thread of Rondellen and anchor. The water then also passes through the opening formed in the film. There are leaks. Even a dropwise leakage leads to significant amounts of water in a corresponding time. The water can escape at the inside of the tunnel. In winter, the invading water freezes. It forms icicles, which fall at the latest in thawing thawing and form a bad risk of accidents. In addition, the ice can cause significant destruction of the tunnel.
Um das Eindringen von Wasser am Gewinde der Rondelle zu verhindern, ist es bekannt, in die Durchtrittsöffnung der Rondelle einen Gummiring einzusetzen. Der Gummiring hat allerdings nur eine sehr beschränkte Wirkung, weil er nicht ausreichend in die Gewindegänge des Ankers greifen kann. Es ist zwar bekannt, den Gummiring gewindeseitig mit Noppen zu versehen, die besser zwischen die Gewindegänge greifen sollen als ein glatter Ring. Es gibt auch andere Lösungen zur Abdichtung der Durchdringung.In order to prevent the ingress of water on the thread of the Rondelle, it is known to insert a rubber ring in the passage opening of the Rondelle. However, the rubber ring has only a very limited effect, because he can not reach sufficiently into the threads of the anchor. Although it is known to provide the rubber ring on the thread side with knobs that should better grip between the threads than a smooth ring. There are also other solutions for sealing the penetration.
Die oben beschriebene Bauweise mit einem vom Gebirgsausbruch beabstandeten Tunnelausbau ist eine Variante. Es kommt auch Tunnelausbau vor, der unmittelbar an dem Gebirgsausbruch anliegt. Diese Variante ist besonders vorteilhaft bei nicht standfestem Gebirge, weil sie das Gebirge unmittelbar unterstützt, so daß der Gebirgsausbruch nur statischen Kräften standhalten muß, während ein beabstandeter Tunnelausbau zusätzlich durch die dynamischen Kräfte von ausbrechendem Gestein belastet wird.The construction described above with a distance from the mountain excavation tunnel construction is a variant. There is also tunnel construction, which rests directly on the mountain eruption. This variant is particularly advantageous in unstable mountains, because it supports the mountains directly, so that the mountain outbreak only withstand static forces, while a distanced tunnel construction is additionally burdened by the dynamic forces of erupting rock.
Der das Gebirge abstützende Tunnelausbau sieht wahlweise vor, daß zunächst eine Spritzbetonschicht am Gebirgsausbruch aufgebracht wird. Diese Schicht hat die Aufgabe, die Oberfläche des Gebirgsausbruches zu versiegeln, um ein sogenanntes Aufblättern der Gebirgsschichten zu verhindern. Insbesondere in der Spritzbetonschicht werden Halter für eine Kunststoffabdichtung befestigt. Innenseitig wird an der Kunststoffabdichtung eine tragende Betonschicht aufgebaut. Diese Betonschicht ist wahlweise gegossen oder aus Spritzbeton. Der Spritzbeton wird dabei genauso gehandhabt wie bei dem oben beschriebenen beabstandeten Tunnelausbau.
Das schließt Gittergewebe und andere Maßnahmen ein, um den Spritzbetonaufbau an der Abdichtung zu erleichtern.Optionally, the tunnel construction supporting the mountain provides that a shotcrete layer is first applied to the rock outcrop. This layer has the task to seal the surface of the mountain eruption, in order to prevent a so-called leafing of the mountain layers. In particular, in the shotcrete layer holder for a plastic seal are attached. On the inside, a load-bearing concrete layer is built up on the plastic seal. This concrete layer is either cast or shotcrete. The shotcrete is handled in the same way as in the above-described spaced tunnel construction.
This includes mesh and other measures to facilitate the shotcrete build-up at the seal.
Nach einem älteren Vorschlag wird als Spritzbetonschicht ein Leichtbeton auf die Abdichtung aufgebracht. Der Leichtbeton besitzt nach dem älteren Vorschlag Zuschläge aus Kunststoffschaumpartikeln, vorzugsweise ganz oder teilweise aus Polystyrol bestehen, das die Kurzbezeichnung EPS trägt.
Es kommen auch andere Kunststoffe kommen für Schaumpartikel in Betracht.According to an older proposal, a lightweight concrete is applied to the seal as shotcrete layer. The lightweight concrete has after the older proposal supplements of plastic foam particles, preferably wholly or partly made of polystyrene, which carries the short name EPS.
There are also other plastics come for foam particles into consideration.
Solcher Leichtbeton ist zum Beispiel beschrieben in
Der Leichtbeton hat Verarbeitungsvorteile beim Tunnelausbau. Wie die Bezeichnung sagt, ist der Leichtbeton gegenüber Normalbeton vergleichsweise leicht. Der Leichtbeton läßt sich leichter als Schicht aufbauen als Normalbeton, Aufgrund des geringeren Gewichts gleitet/fließt der Leichtbeton nicht so leicht nach unten.
Leichtbeton hat darüber hinaus noch wärmeisolierende Eigenschaften.The lightweight concrete has processing advantages in tunnel construction. As the name says, the lightweight concrete is comparatively light compared to normal concrete. The lightweight concrete is easier to build up as a layer than normal concrete, Due to the lower weight of light concrete slides / flows not so easy down.
Lightweight concrete also has heat-insulating properties.
Wahlweise wird zusätzlich zur Wärmeisolierung eine Kunststoffschaum, insbesondere ein Polyethylen(PE)schaum verwendet, wie eingangs beschrieben. Der PE-Schaum findet auf den gleichen Ankern wie die Membran einen Halt.Optionally, a plastic foam, in particular a polyethylene (PE) foam is used in addition to the thermal insulation, as described above. The PE foam finds a hold on the same anchors as the membrane.
Auch, wenn der Leichtbeton mit einem sogenannten Rückprallgitter oder Rückprallnetz oder dergleichen aufgetragen wird, das den Aufbau einer Betonschicht erleichtert und eine Armierungswirkung in der Betonschicht entfaltet, so ist die Belastungsfähigkeit von Leichtbeton doch gering.
Deshalb ist eine Betonschicht innenseitig erforderlich, wenn der Tunnelausbau eine ordentliche Tragfähigkeit aufweisen muß. Das gilt insbesondere für den beabstandeten Tunnelausbau von Eisenbahntunneln oder Straßenverkehrstunneln.Also, when the lightweight concrete is applied with a so-called rebound grid or rebound mesh or the like, which facilitates the construction of a concrete layer and unfurls a reinforcing effect in the concrete layer, the load capacity of lightweight concrete is low.
Therefore, a concrete layer is required on the inside if the tunnel construction must have a proper load capacity. This applies in particular to the distance tunneling of railway tunnels or road tunnels.
Für jeden Spritzbetonausbau gilt:
Der Aufbau des Spritzbetonausbaus wird durch die Grundierung der Foliendichtung und Hilfsmittel wie Rückprallgitter/Netze, aber auch durch Krallmatten erleichtert.
Die erfindungsgemäße Verwendung einer Grundierung leistet zusätzlich zu der oben beschriebenen Oberflächengestaltung noch einen Beitrag zur Anbindung vom Spritzbeton an die Foliendichtung und an die Krallmatte.
Die Grundierung kann mit dem gleichen Zement bzw. Kleber bzw. Bindemittel erfolgen, der auch für den Spritzbeton verwendet wird, jedoch ohne die im Spritzbeton vorgesehenen Zuschläge.
Zement/Kleber/Bindemittel kommen vorzugsweise pulverförmig zum Einsatz. Sie werden entweder vor dem Auftrag auf der Folienfläche mit Wasser vermischt und aufgedüst oder zusammen mit dem pulverförmigen Zemente/Kleber/Bindemittel aufgedüst werden.For every shotcrete expansion applies:
The structure of the shotcrete construction is facilitated by the priming of the film seal and aids such as rebound mesh / grids, but also by claw mats.
The inventive use of a primer makes in addition to the surface design described above, a contribution to the connection of shotcrete to the film seal and the claw mat.
The primer can be made with the same cement or adhesive or binder that is also used for the shotcrete, but without the benefits provided in the shotcrete.
Cement / adhesive / binder are preferably used in powder form. They are either mixed on the foil surface with water and sprayed or sprayed together with the powdered cement / adhesive / binder before application.
Wahlweise wird auch eine spezielle Grundierung in Form eines Kunststoffklebers mit mineralischem Zumischungsanteil zum Einsatz gebracht. Der Kunststoffkleber hat eine besondere Haftwirkung an dem Kunststoff der Folienabdichtung und dem Kunststoff der Krallmatte sowie anderen Hilfsmitteln. Zugleich bieten die mineralischen Mischungsanteile des Klebers eine Haftungsverbesserung für den Spritzbeton.Alternatively, a special primer in the form of a plastic adhesive with mineral admixture proportion is used. The plastic adhesive has a special adhesive effect on the plastic of the film seal and the plastic of the claw mat as well other aids. At the same time, the mineral mixture proportions of the adhesive improve the adhesion of the shotcrete.
Das Aufdüsen der Grundierung führt zu einer dünnschichtigen Benetzung der Folienfläche und der Hilfsmittel. Die Schichtdicke der Benetzung wird so eingestellt, daß die Grundierung nicht durch ihr Eigengewicht herunterläuft. In der Praxis wird die Auftragsmenge solange verringert, bis kein Herunterlaufen zu beobachten ist. Bei gleich bleibender Austrittsgeschwindigkeit der Grundierung aus der Auftragsdüse läßt sich die Auftragsmenge durch Änderung des Feststoffanteiles anpassen. Darüber hinaus kann der Grundierungsauftrag durch Änderung anderer Parameter variiert werden. Die anderen Parameter sind die Geschwindigkeit und die Bewegung der Auftragsdüse. Mit Bewegung der Auftragsdüse ist die Bewegung der Düse gegenüber der Foliendichtung gemeint. Bei wiederholtem Ansprühen der Foliendichtung an gleicher Stelle kann der Auftrag durch Reduzierung der Wiederholungen beim Ansprühen verringert werden.The jetting of the primer leads to a thin layer wetting of the film surface and the aids. The layer thickness of the wetting is adjusted so that the primer does not run down by its own weight. In practice, the order quantity is reduced until no run-down is observed. At a constant exit speed of the primer from the application nozzle, the order quantity can be adjusted by changing the solids content. In addition, the primer application can be varied by changing other parameters. The other parameters are the speed and movement of the application nozzle. By movement of the application nozzle, the movement of the nozzle relative to the film seal is meant. Repeated spraying of the film seal at the same place can reduce the order by reducing the repetition of spraying.
Wahlweise werden in die Grundierung auch Wasser absorbierende Materialien eingebunden.Optionally, water-absorbing materials are incorporated into the primer.
Nach der Grundierung kann der Spritzbeton in einer Schicht bzw. Lage oder in mehreren Schichten bzw. Lagen auf die Foliendichtung aufgebracht werden. Dabei ist es günstig, die Spritzbetonschicht lagenweise und von unten beginnend aufzutragen. Das wird durch eine hin- und hergehende Bewegung des Werkzeuges für das Auftragen des Spritzbetons erreicht. Als Spritzbetone bzw. Betone und Additive und Zuschläge sowie Verstärkungseinlagen und als Werkzeuge finden wahlweise Materialien und Vorrichtungen Verwendung, wie sie zum Beispiel in folgenden Druckschriften beschrieben sind:
Der Spritzbeton wird wahlweise trocken bis zur Spritzdüse gefördert und dort mit der notwendigen Wassermenge versetzt.The shotcrete is optionally conveyed dry to the spray nozzle where it is mixed with the necessary amount of water.
Der Spritzbeton wird so eingestellt, daß er nach dem Auftreffen in kurzer Zeit eine ausreichende Frühfestigkeit entwickelt. Zur Einstellung des Spritzbetons können Beschleuniger verwendet werden, die das Abbinden des Spritzbetons beschleunigen.
Zum Entstehen der Frühfestigkeit tragen auch Wasser absorbierende Bestandteile im Spritzbeton und/oder in der Grundierung bei.The shotcrete is adjusted so that it develops sufficient early strength after impact in a short time. To adjust the shotcrete accelerator can be used, which accelerate the setting of the shotcrete.
Water-absorbing constituents in the shotcrete and / or in the primer also contribute to the formation of the early strength.
Vorzugsweise wird der Tunnelausbau im Inspektionsabstand von dem Gebirgsausbruch aufgebaut. Dadurch ist es möglich den Zustand des Gebirgsausbruches zu prüfen. Es kann zum Beispiel zu Steinschlag kommen, der die Foliendichtung zerstört und so eine Undichtigkeit schafft.
Ferner kündigen sich größere Steinschläge zumeist vorher durch kleinere Steinschläge an. Bei größeren Steinschlägen besteht die Gefahr eines Einbruches im Tunnel. Zwangsläufig werden damit auch die Tunnelbenutzer gefährdet. Demzufolge sind regelmäßige Inspektionen des Gebirgsausbruches und des Spritbetonausbaus zweckmäßig. Die Inspektion setzt mindestens teilweise eine Begehbarkeit des Hohlraumes zwischen dem Spritzbetonausbau und dem Gebirgsausbruch voraus. Die Begehbarkeit beginnt bei etwa 0,4 m Abstand zwischen dem Gebirgsausbruch und dem Spritzbetonausbau. Die Begehbarkeit wird umso komfortabler, je größer der Abstand ist. Vorzugsweise ist der Abstand nach oben hin aus wirtschaftlichen Gründen auf 1m beschränkt.Preferably, the tunnel construction is built at the inspection distance from the rock outbreak. This makes it possible to check the condition of the rock outcrop. For example, it can lead to rockfall, which destroys the foil seal and thus creates a leak.
Furthermore, larger rockfalls usually announce themselves earlier by smaller rockfalls. For larger rockfalls, there is a risk of burglary in the tunnel. Inevitably, the tunnel users are also endangered. As a result, regular inspections of the rock excavation and refractory constructions are appropriate. The inspection requires at least partially a walkability of the cavity between the shotcrete construction and the mountain outbreak. The walkability begins at a distance of about 0.4 m between the rock outcrop and the shotcrete expansion. The accessibility is the more comfortable, the greater the distance. Preferably, the distance is limited to 1m for economic reasons.
Abstände zwischen dem Spritzbetonausbau und dem Gebirgsausbruch sind ohne Begehbarkeit seit längerem bekannt. Ein Beispiel zeigt die
Wahlweise wird die oben beschriebene Folie gebirgsseitig mit einem Schutzvlies versehen, um eine Beschädigung der Folie bei der Verlegung oder eine Beschädigung durch herab fallende Steine zu verhindern.Alternatively, the film described above is provided on the mountain side with a protective fleece to prevent damage to the film during installation or damage caused by falling stones.
Mit dem Spritzbetonaufbau entsteht eine feste Betonschale in einem Tunnel, welche durch die Anker mit dem Gebirge verbunden ist. Allerdings unterliegt der Tunnelausbau bei zeitgemäßer Belastung durch Kraftfahrzeuge oder durch Zugverkehr erheblichen Belastungen.
Dieser Verkehr verursacht starke Druckwellen und Saugwellen. Das hat in der Praxis dazu geführt, daß Ankerstangen von mindestens 16 mm Durchmesser, vorzugsweise von 20mm Durchmesser Verwendung gefunden haben und die Ankerstangen in gleichmäßigen, verhältnismäßig kurzen Abständen angeordnet sind.
Außerdem bedingt die auftretende Verkehrslast erhebliche Festigkeiten des Tunnelausbaus.With the shotcrete construction creates a solid concrete shell in a tunnel, which is connected by the anchor with the mountains. However, the tunnel construction is subject to considerable burdens under contemporary load by motor vehicles or train traffic.
This traffic causes strong pressure waves and suction waves. This has resulted in practice that anchor rods of at least 16 mm in diameter, preferably of 20mm in diameter have found use and the anchor rods are arranged in uniform, relatively short intervals.
In addition, the traffic load caused considerable strength of tunnel construction.
Bei allen Tunneln stellt sich das Problem des Brandschutzes.
In jedem Verkehrstunnel muß mit Feuer gerechnet werden. Die Brandlast eines Feuers kann dabei erhebliche Auswirkungen annehmen. Unter Feuerlast wird ein innenseitiger Beton im Tunnel zu einer zusätzlichen Gefahr, weil das im Beton eingeschlossene Wasser bzw. das im Beton gebundene Wasser unter entsprechender Wärmeeinwirkung frei wird und verdampft, so daß bei entsprechender Brandlast Beton in Brocken abgesprengt wird. Die Betonbrocken können die Wirkung von Geschossen entwickeln.
Hinzu kommt, daß eine Zerstörung der Betonschicht brennbare Bestandteile des Ausbaus freilegen kann, so daß sich der Brand plötzlich zwischen dem Ausbau dem Gebirgsausbruch ausbreiten kann.
Deshalb ist in den meisten Tunneln ein Brandschutz vorgesehen.All tunnels pose the problem of fire protection.
In every traffic tunnel must be expected with fire. The fire load of a fire can have a significant impact. Under fire load, an inside concrete in the tunnel becomes an additional danger, because the trapped in the concrete water or bound in concrete water is released under appropriate heat and evaporated, so that at the appropriate fire load concrete is blown into chunks. The concrete chunks can develop the effect of projectiles.
In addition, a destruction of the concrete layer can expose combustible components of the expansion, so that the fire can suddenly spread between the expansion of the mountain outbreak.
Therefore, fire protection is provided in most tunnels.
Als Brandschutz wird dabei vorzugsweise Feuerfestmaterial aufgetragen.
Beliebt sind feuerfeste Platten.
Der Brandschutz am Tunnelausbau ist sehr aufwendig. Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, den Aufwand für den Brandschutz im Tunnel zu verringern.Fire protection is preferably applied refractory material.
Fireproof plates are popular.
The fire protection at the tunnel is very expensive. The invention therefore has the task of reducing the cost of fire protection in the tunnel.
Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß als Brandschutz tunnelinnenseitig Leichtbeton verwendet wird, der aus Beton und Kunststoffschaumpartikeln besteht, wobei als Kunststoff Polyethylen oder Polystyrol Anwendung findet. Überraschender Weise verhält sich ein solcher Leichtbeton unter Brandlast sehr vorteilhaft. Es findet kein Abplatzen statt.
Das wird darauf zurückgeführt, daß verdampfendes Wasser ohne weiteres die Kunststoffschaumpartikel zum Kollabieren bringt. In die entstehenden Hohlräume kann der Dampf entweichen. Die Untersuchungen des erfindungsgemäßen Brandschutzes haben ergeben, daß schon eine 60mm dicke Schicht aus erfindungsgemäßem Beton ohne weiteres einer Feuerbelastung von 1000 bis 1200 Grad Celsius für 90 Minuten und mehr Stand hält. Vorzugsweise ist beträgt die Dicke mindestens 60mm. Je dicker die Schicht ist, desto länger wird die Standzeit im Brandfall..In der Zeit kann der Tunnel geräumt werden.According to the invention, this is achieved in that inside tunnel lightweight concrete is used as fire protection, which consists of concrete and plastic foam particles, being used as plastic polyethylene or polystyrene application. Surprisingly, such lightweight concrete behaves very advantageous under fire load. There is no chipping.
This is attributed to evaporating water readily causing the plastic foam particles to collapse. In the resulting cavities of the steam can escape. The investigations of the fire protection of the invention have shown that even a 60mm thick layer of concrete according to the invention easily holds a fire load of 1000 to 1200 degrees Celsius for 90 minutes and more. Preferably, the thickness is at least 60mm. The thicker the layer, the longer the service life in the event of fire. In time, the tunnel can be cleared.
Zugleich kommt die verhältnismäßig schlechte Wärmeleitfähigkeit des Leichtbetons zum Tragen. Das heißt, die Brandlast wird nur langsam in das Innere des Leichtbetons getragen. Bei obigem Brandtest blieb die Temperatur so niedrig, daß eine hinter dem erfindungsgemäßen Brandschutz liegende Wärmedämmung aus Polyethylen (PE) wie auch die Foliendichtung nicht gefährdet wird.At the same time, the relatively poor thermal conductivity of the lightweight concrete comes into play. This means that the fire load is only carried slowly into the interior of the lightweight concrete. In the above fire test, the temperature remained so low that a lying behind the fire protection of the invention thermal insulation of polyethylene (PE) as well as the film seal is not compromised.
Die Verwendung von Leichtbeton, auch von Spritzbeton, ist im Tunnelbau an sich bekannt. Allerdings findet sich ein solcher Leichtbeton regelmäßig in einem Schichtenaufbau unter bzw. hinter schützenden Deckschichten.The use of lightweight concrete, including shotcrete, is known in tunneling itself. However, such a lightweight concrete is regularly found in a layer structure under or behind protective cover layers.
Es ist zwar auch ein Spritzbeton mit einem Zusatz von ungeschäumten Polypropylenfasern bekannt, der frei von der Gefahr des Abplatzens von Betonteilen ist.
Die verwendeten Fasern sind zum Teil sehr fein und besitzen eine Länge von mehreren Zentimetern. Die Fasern sollen im Falle der Erwärmung wegschmelzen. Dadurch verbleiben in dem Beton nach einer Erwärmung Poren, die den gesamten Beton durchdringen. Die Poren ziehen Feuchtigkeit.
Die Feuchtigkeit verursacht Korrosion.
Solche Faserbetone werden auch ohne Spritzauftrag zum Brandschutz eingesetzt.
Die
In dieser Druckschrift findet sich darüber hinaus ein Hinweis auf Bauteile aus Leichtbeton mit Kügelchen aus geschäumtem Polystyrol. Polystyrol (PS) ist ein gebräuchlicher Kunststoff. Geschäumte Kügelchen tragen die Bezeichnung EPS. EPS findet in großem Umfang in der Verpackungsindustrie Anwendung.
Darüber hinaus ist die Herstellung von Leichtbetonen eines der Anwendungsfelder von EPS geworden. Gleichwohl wird EPS in dieser Druckschrift für Brandschutz als ungeeignet angesehen.
Die Begründung wird aus der Beurteilung von anderem Baustoff mit eingeschlossenen Poren deutlich. Dabei wird davon ausgegangen, daß ein übermäßiger Druckaufbau von Dampf in den Poren entsteht und dies zu der oben beschriebenen Gefahr führt.Although it is also a shotcrete with an addition of unfoamed polypropylene fibers known that is free from the risk of chipping concrete parts.
The fibers used are sometimes very fine and have a length of several centimeters. The fibers should melt away in case of heating. As a result, remain in the concrete after heating pores that penetrate the entire concrete. The pores pull moisture.
The moisture causes corrosion.
Such fiber clays are also used without spray application for fire protection.
The
In addition, there is an indication in this document of components made of lightweight concrete with beads of foamed polystyrene. Polystyrene (PS) is a common plastic. Foamed globules are called EPS. EPS is widely used in the packaging industry.
In addition, the production of lightweight concrete has become one of EPS's applications. However, EPS is considered unsuitable for fire safety in this document.
The justification becomes clear from the assessment of other building material with trapped pores. It is assumed that excessive pressure build-up of steam in the pores and this leads to the risk described above.
Noch in der
- Ein ungelöstes Problem beim Einsatz von polymerbasierenden Zuschlagstoffen in Leichtbeton ist die Brandgefahr. Vor allem bei Leichtbeton sehr niedriger Dichte können u.U. Brandschutznormen nicht eingehalten werden. Beim Einsatz in Gebäuden besteht vor allem bei Leichtbeton niedriger Dichte mit Poystyrol-Schaumstoffpartikel als Zuschlagstoff die erhöhte Gefahr der Flammausweitung durch die Wände hindurch und damit die Ausweitung des Brandes über mehrere Räume hinweg.
- An unsolved problem when using polymer-based aggregates in lightweight concrete is the risk of fire. Especially with lightweight concrete of very low density fire safety standards may not be met. When used in buildings, especially in lightweight concrete low density with polystyrene foam particles as an additive, the increased risk of flame expansion by the Through walls and thus the extension of the fire across several rooms.
Es gibt keine Tunnel, in denen ein Leichtbeton ohne vor Brand schützende Deckschicht verwendet worden ist.There are no tunnels in which a lightweight concrete with no fire protective top layer has been used.
Hinzu kommt, daß zum Teil bereits eine Brandgefahr bei der Verarbeitung der Kunststoffschaumpartikel gesehen wird, der nur durch flammhemmende Ausrüstung der Kunststoffschaumpartikel begegnet werden könne. Wegen der Einzelheiten wird auf die
Über die Vorurteile gegen eine Anwendung der Leichtbetone mit eingeschlossenem Kunststoffschaum im brandgefährdeten Tunnelbau hat sich die Erfindung hinweggesetzt.In addition, in some cases a risk of fire in the processing of plastic foam particles is seen, which could be countered only by flame retardant equipment of the plastic foam particles. Because of the details is on the
About the prejudices against the use of lightweight concrete with enclosed plastic foam in fire-prone tunneling, the invention has been ignored.
Wahlweise hat der als Brandschutz im Tunnel eingesetzte Leichtbeton eine Dicke von 10 bis 250 mm, vorzugsweise eine Dicke von 40 bis 150 mm, noch weiter bevorzugt 50 bis 130mm.
Das Raumgewicht des Spritzbetons hängt von der Menge der EPS-Partikel in dem Spritzbeton ab. Vorzugsweise ist der Anteil der EPS-Partikel so groß; daß sich ein Raumgewicht des aufgetragenen Spritzbetons von 300 bis 2000 kg pro Kubikmeter ergibt. Vorzugsweise beträgt das Raumgewicht 350 bis 1200 kg pro Kubikmeter, nach weiter bevorzugt 400 bis 1100 kg pro Kubikmeter. Herkömmlicher Spritzbeton besitzt ein Raumgewicht von etwa 2500 kg pro KubikmeterOptionally, the lightweight concrete used as fire protection in the tunnel has a thickness of 10 to 250 mm, preferably a thickness of 40 to 150 mm, more preferably 50 to 130mm.
The density of shotcrete depends on the amount of EPS particles in the shotcrete. Preferably, the proportion of EPS particles is so large; that results in a density of the applied shotcrete of 300 to 2000 kg per cubic meter. Preferably, the density is 350 to 1200 kg per cubic meter, more preferably 400 to 1100 kg per cubic meter. Conventional shotcrete has a density of about 2500 kg per cubic meter
Die Größe bzw. der Durchmesser der EPS-Partikel liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 7 mm, noch weiter bevorzugt zwischen 1 und 6 mm.
Das Raumgewicht der EPS-Partikel liegt vorzugsweise zwischen 10 und 50kg pro Kubikmeter, noch weiter bevorzugt zwischen 20 und 40 kg pro Kubikmeter.The size or diameter of the EPS particles is preferably between 0.5 and 7 mm, more preferably between 1 and 6 mm.
The density of the EPS particles is preferably between 10 and 50 kg per cubic meter, more preferably between 20 and 40 kg per cubic meter.
Je größer der Anteil der EPS-Partikel im Spritzbeton sein soll, desto schwieriger wird eine gleichmäßige Verteilung der Partikel im Spritzbeton. Die EPS-Partikel neigen dazu, sich im Spritzbeton zu entmischen. Der Entmischung kann durch eine Oberflächenbehandlung der EPS-Partikel entgegen gewirkt werden. Die Oberflächenbehandlung besteht vorzugsweise aus dem Auftrag eines Haftvermittlers. Der Auftrag des Haftvermittlers kann in einem oder mehreren Arbeitsschritten erfolgen. Bekannt ist die Verwendung von Tensiden als Haftvermittler. Wegen der Einzelheiten wird auf die
Wahlweise werden die Partikel zunächst ganz oder teilweise mit einem Kleber beschichtet, der ganz oder teilweise ein Kunststoffkleber ist, und werden die EPS-Partikel anschließend mit feinkörnigem mineralischen Material in Berührung gebracht. Damit ist eine Beschichtung verbunden, auf der ein Spritzbeton leicht haftet. Darüber hinaus erfahren die EPS-Partikel durch die mineralische Beschichtung eine Beschwerung, mit der sich der Transport der EPS-Partikel wesentlich vereinfacht. Darüber hinaus wirkt die mineralische Beschichtung einer Brandgefahr beim Transport und Lagerung der EPS-Partikel bis zur Verarbeitung im Spritzbeton entgegen.Optionally, the particles are first wholly or partially coated with an adhesive which is wholly or partially a plastic adhesive, and the EPS particles are then brought into contact with fine-grained mineral material. This is associated with a coating on which a shotcrete easily adheres. In addition, the EPS particles experience a weighting due to the mineral coating, which considerably simplifies the transport of the EPS particles. In addition, the mineral coating counteracts the risk of fire during transport and storage of EPS particles until they are processed in shotcrete.
Wahlweise wird die Zumischung der EPS-Partikel gesteuert, so daß ein Integral-Spritzbeton geschaffen wird. Dabei wird zunächst auf eine Fläche des Tunnelumfangs eine erste Lage Spritzbeton aufgetragen, bevor auf die dieselbe Fläche eine oder mehrere weitere Lagen Spritzbeton aufgetragen werden. Im Unterschied ist dazu die Spritzbetontechnik zu sehen, bei der die Tunnelumfangsfläche mit einer einzigen Spritzbetonlage versehen wird.
Die Bezeichnung Integral-Spritzbeton lehnt sich an den Integralschaum der Kunststoffschaumtechnik an. Der Integralschaum besitzt an den Außenflächen eine geringere Schaumbildung als in der Mitte. Beim erfindungsgemäßen Spritzbeton ist die Situation ähnlich, durch ein höheres Raumgewicht des Spritzbetons ist im Außenbereich eine größere Festigkeit als in der Mitte gegeben. Zugleich wird in der Mitte mit dem hohen EPS-Anteil eine hohe Wärmedämmwirkung gewahrt.Optionally, the admixture of the EPS particles is controlled, so that an integral shotcrete is created. A first layer of shotcrete is first applied to an area of the circumference of the tunnel before one or more further layers of shotcrete are applied to the same area. In contrast, the shotcrete technique is to be seen, in which the tunnel peripheral surface is provided with a single shotcrete layer.
The term integral shotcrete is based on the integral foam of the plastic foam technology. The integral foam has less foaming on the outer surfaces than in the middle. When shotcrete according to the invention, the situation is similar, by a higher density of the shotcrete is greater outdoors than in the middle given. At the same time a high thermal insulation effect is maintained in the middle with the high EPS content.
Für die erfindungsgemäße Integral-Technik sind vorzugsweise mindestens zwei Spritzbetonlagen vorgesehen. Besondere Vorteile haben drei Lagen, von denen die gebirgsseitige Lage und die tunnelinnenseitige Lage durch die Zwischenlage beabstandet sind und eine höhere Festigkeit besitzen, so daß dem durch die Spritzbeton gebildeten Ausbau eine hohe Belastbarkeit gegeben ist.At least two shotcrete layers are preferably provided for the integral technique according to the invention. Particular advantages have three layers, of which the mountain side position and the tunnel inside position by the Interlayer are spaced and have a higher strength, so that the expansion formed by the shotcrete is given a high load capacity.
Die Wärmedämmung des erfindungsgemäßen Spritzbetons soll in der Wärmerechnung für einen Tunnel berücksichtigt werden. Sie führt zu einer Verringerung der Dicke sonst vorgesehener Wärmeisolierung und kann eine sonst vorgesehene Wärmeisolierung entbehrlich machen.The thermal insulation of the shotcrete according to the invention should be taken into account in the heat calculation for a tunnel. It leads to a reduction in the thickness of otherwise provided thermal insulation and can make an otherwise provided heat insulation unnecessary.
Der mit größerer Festigkeit ausgelegte Randbereich/Lage der Spritzbetonschicht hat ab einer Spritzbetonschicht-Gesamtdicke von 50 mm und mehr wahlweise eine Dicke von 5 bis 30 mm, vorzugsweise eine Dicke bis 25 mm. Dabei steht die Dicke des mit größerer Festigkeit ausgelegten Randbereiches vorzugsweise in Abhängigkeit von der Gesamtdicke der Spritzbetonschicht. Desgleichen haben Armierungsmittel in dem Randbereich bzw. der gebirgsseitigen und/oder tunnelinnenseitigen Lage Einfluß auf dessen Dicke. Bei eingebauten Gittern muß für eine ausreichende Materialüberdeckung des Gitters Sorge getragen werden.The edge region / layer of the shotcrete layer designed with greater strength has optionally a thickness of 5 to 30 mm, preferably a thickness of up to 25 mm, from a shotcrete layer total thickness of 50 mm and more. The thickness of the edge region designed with greater strength is preferably dependent on the total thickness of the shotcrete layer. Likewise, reinforcing agents in the edge region or the mountain side and / or tunnel inner side layer influence the thickness thereof. With built-in grids care must be taken to ensure sufficient material coverage of the grid.
Der erfindungsgemäße Integral-Spritzbeton umfaßt auch Schichten/Lagen, die in zeitlichen Abständen aufgetragen werden.
Der erfindungsgemäße Integral-Spritzbeton umfaßt auch Schichten/Lagen unterschiedlicher Betone.
Der erfindungsgemäße Integral-Spritzbeton umfaßt auch unterschiedlich aufgetragene Schichten und/oder unterschiedlich behandelter Schichten.The integral shotcrete according to the invention also comprises layers / layers which are applied at intervals.
The integral shotcrete according to the invention also comprises layers / layers of different concretes.
The integral shotcrete according to the invention also comprises differently applied layers and / or differently treated layers.
Die Festigkeit des Spritzbetons kann an gewünschten Tunnelflächen, inbesondere in den Randbereichen/Außenbereichen darüber hinaus noch dadurch gesteigert werden, daß der Spritzbeton mit einer Armierung versehen ist. Vorzugsweise ist zumindest zum Tunnelinneren hin eine Armierung vorgesehen.The strength of the shotcrete can be increased at desired tunnel surfaces, especially in the edge areas / outdoor areas in addition to the fact that the shotcrete is provided with a reinforcement. Preferably, a reinforcement is provided at least to the interior of the tunnel.
Die Armierung kann aus Kunststoff-Fasern und/oder Glasfaser und/oder Kohlefasern und/oder Stahl bestehen. Als Kunststoff kann zum Beispiel Polypropylen Anwendung finden. Die Kunststofffasern sollen in einem Faserbeton die Schwindrisse reduzieren bzw. vermeiden. Vorzugsweise findet Kunststoff mit hohem Flammpunkt Verwendung.The reinforcement may consist of plastic fibers and / or glass fiber and / or carbon fibers and / or steel. As plastic can for example Find polypropylene application. The synthetic fibers should reduce or prevent shrinkage cracks in a fiber concrete. Preferably plastic with high flash point is used.
Die Kunststoff-Fasern können zum Brandschutz zusätzlich in den Spritzbeton gegeben werden. Es können auch einzelne Spritzbetonlagen statt der Kunststoffpartikel mit Kunststofffasern ausgerüstet werden.
Vorzugsweise findet die Zugabe von Fasern lediglich zur Erhöhung der Festigkeit im Randbereich statt.
Dabei wird dem erfindungsgemäßen Spritzbeton in dem vorgesehenen Bereich vorzugsweise mindestens eine Fasermenge von 1 kg pro Kubikmeter Spritzbeton zugegeben, vorzugsweise mindestens eine Faseremenge von 1,5 kg pro Kubikmeter Spritzbeton.The plastic fibers can also be added to the shotcrete for fire protection. It is also possible to equip individual shotcrete layers with plastic fibers instead of the plastic particles.
Preferably, the addition of fibers only takes place to increase the strength in the edge region.
At least one amount of fiber of 1 kg per cubic meter shotcrete is preferably added to the shotcrete according to the invention in the intended area, preferably at least a fiber amount of 1.5 kg per cubic meter shotcrete.
Bei der Zugabe von Fasern anderer Materialien wie zum Beispiel Glasfasern ist evident kein Schmelzen der Fasern im Brandfall beabsichtigt.
Als Glasfasern werden vorzugsweise alkalibeständige Fasern verwendet, die nicht mit den Alkalien des Betons regieren.
Stahlfasern können in verschiedenster Art verwendet werden: nichtrostend, als Baustahl, mit Haken und ohne Haken, in verschiedensten Formen.When adding fibers of other materials such as glass fibers, it is obviously not intended to melt the fibers in case of fire.
The glass fibers used are preferably alkali-resistant fibers which do not react with the alkalis of the concrete.
Steel fibers can be used in many different ways: stainless, as structural steel, with hooks and without hooks, in various shapes.
Statt Fasern können auch Fäden und Schnüre oder auch metallische Drähte Verwendung in Betracht. Es gilt das gleiche wie zu den Fasern. Bewehrungsdrähte werden umfangreich mit Beschaffenheit nach DIN 488 mit Mindestdurchmessern von einigen Millimetern angeboten.Instead of fibers, threads and cords or even metallic wires can be used. It is the same as for the fibers. Reinforcement wires are offered extensively with properties according to DIN 488 with minimum diameters of a few millimeters.
Wahlweise kommen auch Mischungen unterschiedlicher Fasern in Betracht; sowohl von Fasern unterschiedlicher Abmessungen als auch unterschiedlicher sonstiger Form als auch aus unterschiedlichem Werkstoff. Desgleichen kommen unterschiedliche Mischungen von Fäden, Schnüren und Drähten in Betracht. Auch Fäden, Schnüre und Drähte können mit Fasern gemischt werden.Optionally, mixtures of different fibers come into consideration; both of fibers of different dimensions as well as different other form as well as of different material. Likewise, different mixtures of threads, cords and wires into consideration. Also threads, cords and wires can be mixed with fibers.
Vorzugsweise sind in jedem Fall Schaumpartikel in dem Bereich des Spritzbetons vorgesehen, in denen ohne die Schaumpartikel die Gefahr eines Abplatzens von Betonteilen besteht. Wie an anderer Stelle ausgeführt ist das Abplatzen auf frei werdendes Wasser und Wasserdampf zurückzuführen.
Nach der Erfindung soll der Dampf in die Hohlräume entweichen, die durch Kollabieren/Zusammenfallen der Schaumpartikel unter Brandlast entstehen.Preferably foam particles are provided in each case in the region of the shotcrete, in which without the foam particles there is a risk of spalling of concrete parts. As stated elsewhere, the spalling is due to released water and water vapor.
According to the invention, the vapor is to escape into the cavities, which arise by collapse / collapse of the foam particles under fire load.
Zur Armierung eignen sich auch bekannte Gittermatten und/oder Gittergewebe, Die Gewebe können auch aus Metall bestehen. Bei Verwendung von Gittermatten oder dergleichen aus Kunststoff bzw. Glasfasern/Fäden oder KohlefasErn/Fäden sind vorzugsweise Matten mit einem Flächengewicht von 10 bis 500; vorzugsweise 50 bis 200, noch weiter bevorzugt 80 bis 150 Gramm pro Quadratmeter vorgesehen. Das Flächengewicht wird üblicherweise für die Kennzeichnung von Textilien genutzt.For reinforcement also known lattice mats and / or mesh fabric, the tissues may also be made of metal. When using mesh mats or the like made of plastic or glass fibers / threads or carbon fibers / threads are preferably mats with a basis weight of 10 to 500; preferably 50 to 200, more preferably 80 to 150 grams per square meter provided. The basis weight is usually used for the labeling of textiles.
Die Gittermatten aus Stahl werden üblicherweise als Matten nach DIN 488 mit Mindestdrahtdicke von einigen Millimetern, profiliert und unprofiliert angeboten. Die Armierungsmatten und Armierungsgewebe müssen für die Überdeckung mit Beton in einem ausreichenden Abstand von dem Rand/Außenfläche des Spritzbetons angeordnet werden. Das Maß ist sowohl von dem Beton als auch von dem Armierungsmaterial abhängig.The grid mats made of steel are usually offered as mats according to DIN 488 with minimum wire thickness of a few millimeters, profiled and unprofiled. The reinforcing mats and reinforcing mesh must be placed at a sufficient distance from the edge / outer surface of the shotcrete to cover with concrete. The dimension depends on both the concrete and the reinforcing material.
Wahlweise kommen die Armierungsmatten und Gewebe auch in Kombination mit Fasern und/oder Schnüren und/oder Fäden und/oder Drähten vor. Wahlweise ist dabei auch eine Armierung in Spritzbetonschichten unterschiedlichen Raumgewichtes vorgesehen.Optionally, the reinforcement mats and fabrics also come in combination with fibers and / or cords and / or threads and / or wires. Optionally, a reinforcement in shotcrete layers of different density is provided.
Insbesondere in hochfester Form hat die Außenhaut eine günstige Wirkung auf ein Unfallgeschehen im Tunnel, denn die Fahrzeuge werden mehr in Fahrtrichtung gelenkt. Zugleich gewährleistet ein im übrigen nachgiebiger Kern eine vorteilhafte Dämpfungswirkung für aufprallende Fahrzeuge im Falle eines Unfalles. Die hochfeste Haut hat im Verhältnis zum Kern mindestens die 2fache, vorzugsweise mindestens die 4fache und höchst bevorzugt mindestens die 8 fache Festigkeit.Especially in high-strength form the outer skin has a favorable effect on an accident in the tunnel, because the vehicles are steered more in the direction of travel. At the same time, an otherwise yielding core ensures an advantageous damping effect for impacting vehicles in the event of an accident. The high-strength skin has in relation to the core at least twice, preferably at least four times and most preferably at least eight times strength.
Zugleich bewirkt die Armierung der Spritzbetonschicht eine vorteilhafte Festigkeit gegen Schwingungsbelastung aus vorbei fahrenden Fahrzeugen. So haben zum Beispiel Spritzbetonschichten von 140 mm mit einer etwa mittig angeordneten Stahlbetonmatte (6mm Drahtdurchmesser und Gitter von 150 x 150 mm) und einer am Außenrand angeordneten Armierung aus Polypropylenfasern (Fasermenge von 2kg pro Kubikmeter Spritzbeton) auch nach 5 Millionen Lastwechseln mit einer Schwingungslast, die für den Betrieb in einem Eisenbahntunnel repräsentativ ist, keinen Schaden gezeigt.At the same time, the reinforcement of the shotcrete layer brings about an advantageous resistance to vibration loading from passing vehicles. For example, shotcrete layers of 140 mm with an approximately centrally arranged reinforced concrete mat (6 mm wire diameter and grids of 150 x 150 mm) and arranged on the outer edge reinforcement made of polypropylene fibers (fiber amount of 2kg per cubic meter shotcrete) even after 5 million load changes with a vibrational load, which is representative of operation in a railway tunnel, has shown no damage.
Wie oben erläutert, ist die Ankertechnik besonders für mechanisch hoch belasteten Tunnelausbau geeignet. Vorteilhafterweise läßt sich der erfindungsgemäße Brandschutz auch anwenden, wenn der Tunnelausbau mit der Foliendichtung und der Wärmeisolierung von oben beschriebenen Befestigern gehalten wird, die durch Nägel und andere Befestigungsmittel an einer gebirgsseitigen Spritzbetonschicht gehalten sind. Dabei sind für die erfindungsgemäße Armierung wie auch für eine gewünschte Rückhaltung des aufgetragenen Spritzbetons Befestigungsmittel vorgesehen. Die Befestigungsmittel können durch einen Bolzen Haken und Ösen gebildet werden. Vorzugsweise sind die Bolzen, Haken und Ösen mit einem Flansch oder einer Rondelle versehen und kann dieser Flansch seinerseits mit der Folie verschweißt oder verklebt werden. Als Schweißstellen oder Klebestellen werden vorzugsweise die Folienflächen gewählt, welche sich gegenüberliegend zu den oben beschriebenen Befestigern an den Folien befinden. Dort kann die Belastung aus dem Tunnelausbau besonders günstig über die Befestiger in das Gebirge weitergeleitet werden.As explained above, the anchoring technique is particularly suitable for mechanically heavily loaded tunnel construction. Advantageously, the fire protection according to the invention can also be applied if the tunnel lining with the foil seal and the thermal insulation is held by fasteners described above, which are held by nails and other fastening means on a mountain-side shotcrete layer. In this case, fastening means are provided for the reinforcement according to the invention as well as for a desired retention of the applied shotcrete. The fasteners can be formed by a bolt hook and eyelets. Preferably, the bolts, hooks and eyes are provided with a flange or a rondel and this flange in turn can be welded or glued to the film. Welds or splices are preferably selected as the film surfaces which are opposite to the fasteners described above on the films. There, the load from the tunnel extension can be forwarded particularly favorable over the fasteners in the mountains.
Vorteilhafterweise läßt sich der erfindungsgemäße Brandschutz auch im Hochbau einsetzen. Mit dem erfindungsgemäßen Brandschutz lassen sich Streben, Stützen, Träger, Pfetten und andere tragende Teile beschichten, so daß ein Brand die Statik des Gebäudes zumindest so lange nicht beeinträchtigt, bis das Gebäude von Personen geräumt ist.Advantageously, the fire protection of the invention can also be used in building construction. With the fire protection according to the invention can be struts, columns, beams, purlins and other supporting parts coated so that a fire, the statics of the building is not affected at least until the building is vacated by people.
Eine besonders vorteilhafte Anwendung wird in Parkhäusern gesehen, in denen ein Fahrzeugbrand an statisch ungünstiger Stelle das Haus schwer beschädigen kann.
Desgleichen ist in anderen Gebäuden ein Brandschutz tragender Gebäudeteile mit dem erfindungsgemäßen Spritzbeton von Vorteil.A particularly advantageous application is seen in multi-storey car parks, where a vehicle fire at a statically unfavorable place can seriously damage the house.
Likewise, in other buildings fire protection bearing parts of the building with the shotcrete according to the invention is advantageous.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung wird in Räumen gesehen, in denen Kabel und sonstige ganz oder teilweise aus Kunststoff bestehende Leitungen an Decken verlegt worden sind. Der vor einigen Jahren am Flughafen Düsseldorf entstandene Brand hat gezeigt, wie schnell durch Kabel- und Leitungsbrand eine Leben vernichtende Rauchentwicklung entstehen kann. Durch Einhüllung dieser Leitungen mit dem erfindungsgemäßen Spritzbeton wird das verhindert.
Der Brandschutz im Hochbau soll mindestens einer Brandbelastung von 1000 Grad Celsius 30 Minuten Stand halten, vorzugsweise mindestens 60 Minuten Stand halten, damit eingeschlossene Personen fliehen können.Another advantageous application is seen in rooms where cables and other wholly or partially made of plastic pipes have been laid on ceilings. The fire, which arose at Dusseldorf Airport a few years ago, has shown how quickly a life of devastating smoke can be created through cable and pipe fires. By wrapping these lines with the shotcrete according to the invention that is prevented.
Fire protection in building construction should withstand at least a fire load of 1000 degrees Celsius for 30 minutes, preferably withstand at least 60 minutes so that trapped persons can escape.
Zum Auftragen des Spritzbetons ist wiederum ein Haftvermittler auf den zu schützenden Bauteilen von Vorteil. Das gleiche gilt für Bolzen, Haken und Ösen für Armierungsmittel und Rückhaltungsmittel. Günstige Haftvermittler sind zum Beispiel der erwähnten, mit mineralischen Körnungen versetzte Kunststoffkleber.For applying the shotcrete is in turn a bonding agent on the components to be protected advantage. The same applies to bolts, hooks and eyes for reinforcing agents and retention means. Cheap adhesion promoters are, for example, the mentioned, mixed with mineral grain size plastic adhesive.
Brandseitig befindet sich an dem Spritzbeton regelmäßig die Sichtseite.
Es ist von Vorteil, wenn die Sichtseite mit einer Sauberkeitsschicht versehen ist. Dabei kann es sich um einen schmutzabweisenden und vorzugsweise reinigungsfähigen Anstrich oder Platten oder Tafeln oder Materialbahnen oder anderes handeln. Die Sauberkeitsschicht wird dabei so ausgewählt, daß von ihr keine Brandgefahr ausgeht.On the fire side, the visible side is regularly on the shotcrete.
It is advantageous if the visible side is provided with a clean layer. This may be a stain-resistant and preferably cleanable paint or plates or sheets or webs or other. The layer of cleanliness is chosen so that it does not pose a fire hazard.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.In the drawing, various embodiments of the invention are shown.
In regelmäßigen Abständen sind Anker in das Gebirge eingebracht worden. Dazu wurden entsprechende Löcher gebohrt und die Anker mit Montagezement in den Löchern festgesetzt worden. Von den Ankern sind die Mittelachsen 2 dargestellt.At regular intervals anchors have been introduced into the mountains. For this purpose, appropriate holes were drilled and anchors were fixed with mounting cement in the holes. From the anchors, the
Der Gebirgsausbruch 1 dient der Herstellung eines Tunnels.
Zur Drainage des austretenden Wassers und zur Sicherung gegen herab stürzende Steine ist in dem Gebirgsausbruch ein Spritzbetonausbau vorgesehen.
Der Spritzbetonausbau besteht im Groben aus einer Folienschicht 4 und einer Spritzbetonschicht 3. Die Folienschicht 4 ist aus einzelnen Bahnen zusammengesetzt, die überlappend verlegt werden und an den überlappenden Rändern miteinander verschweißt sind. Dabei sind zwei nebeneinander liegende Schweißnähte mit Abstand voneinander vorgesehen. Der Hohlraum zwischen den Schweißnähten wird mit Druckluft beaufschlagt, um die Dichtigkeit der Schweißnähte zu prüfen.The
For the drainage of the escaping water and to protect against falling stones a shotcrete construction is provided in the mountain outbreak.
The shotcrete construction consists roughly of a
Einzelheiten des Spritzbetohausbaus sind in der
Dabei ist ein Anker 5 schematisch dargestellt. Der Anker 5 ist an dem aus dem Gebirge herausragenden Ende mit einem rondellenartigen Befestiger 14 verbunden. An dem Befestiger 14 liegt die Folienschicht 4 an.
An der Folienschichtseite, die dem Befestiger 14 gegenüberliegt befindet sich ein Befestiger 15. Die Befestiger 14 und 15 spannen die Folienschicht 4 zwischen sich ein.
Außerdem tragen die Befestiger einen Abstandshalter 13 für ein Drahtgeflecht 12. Das Drahtgeflecht 12 hat zwei Aufgaben. Es dient dem Aufbau der Spritzbetonschicht 3, indem es ein Herabfallen des von der Folienschicht zurückprallenden Betons verhindert. Zusätzlich bildet das Drahtgeflecht 12 eine Armierung für die Spritzbetonschicht.Details of the Spritzbetohausbaus are in the
In this case, an armature 5 is shown schematically. The armature 5 is connected to the protruding end of the mountains with a
At the film layer side, which is opposite to the
In addition, the fasteners carry a
Beim Spritzbetonausbau hat der Ausbau im Verhältnis zur Form so viel Gewicht, daß der Ausbau vor Erreichen ausreichender Festigkeit ohne die Anker zusammenbrechen würde. Die Anker leiten das Gewicht des Spritzbetonausbaus in das Gebirge.In the shotcrete construction of the expansion in relation to the form so much weight that the expansion would collapse before reaching sufficient strength without the anchor. The anchors direct the weight of the shotcrete expansion into the mountains.
Nach der Verfestigung des Spritzbetonausbaus bilden die Anker einen festen Verbund des Ausbaus mit dem Gebirge.After solidification of the shotcrete construction, the anchors form a solid composite of the expansion with the mountains.
In
Das EPS hat eine Partikelgröße von 4 bis 6mm.In
The EPS has a particle size of 4 to 6mm.
Dabei ist der gebirgsseitige Befestiger, im folgenden als außenseitiger Befestiger bezeichnet, mit 9 bezeichnet. Der Befestiger 9 hat im Ausführungsbeispiel eine runde und zugleich gewölbte Form, wie eine Kalotte.
Außenseitig ist ein Gewinderohr 8 angeschweißt, gegenüberliegend (innen liegend) ist eine Gewindestange 10 angeschweißt. Zwischen dem Anker 5 und dem Befestiger 9 ist eine Verlängerungsstange 7 vorgesehen. Die Verlängerungsstange ist notwendig, weil der Anker in einer Gebirgskluft sitzt und der Abstand zu dem Befestiger 9 überbrückt werden muß.
Das Gewinderohr 8 bildet an dem Befestiger 9 einen Stutzen, die Gewindestange 10 einen Dorn.
Die Verlängerungsstange 7 ist in dem Stutzen des Bestigers 9 verschraubt.
Die Verlängerungsstange 7 ist an dem gegenüberliegenden Ende über eine Gewindehülse 6 mit dem Anker 5 verbunden. Dazu sind entsprechende Gewinde an dem Ankerende und in der Hülse sowie an der Verlängerungsstange vorgesehen.
Here, the mountain-side fastener, hereinafter referred to as the outside fastener, designated 9. The fastener 9 has a round and curved shape, such as a dome in the embodiment.
On the outside, a threaded
The threaded
The
The
Die
Mit dem außenseitigen Befestiger 20 ist ein Stutzen 22 verschweißt. Anders als in
Die Dichtungen 27 und 28 und die Folienschicht 26 besitzen ausreichende Öffnungen, um über eine als Dorn vorragende Gewindestange 23 und den vorragenden Stutzen 22 geschoben zu werden.The
With the
The
Anders als in
In dem gegenüberliegenden, außenseitigen Sackloch sitzt in der Einbausituation der Anker.
Die beschriebene Materialwand verhindert eine durch das Gewinde hindurchgehende Leckage.Unlike in
In the opposite, outside blind hole sits in the installation situation of the anchor.
The described material wall prevents leakage through the thread.
Die Dichtungen 27 und 28 bestehen im Ausführungsbeispiel aus Polyethylenschaum mit einem Raumgewicht von 30 kg pro Kubikmeter, in anderen Ausführungsbeispielen von 18 bis 40 kg pro Kubikmeter. Aufgabe der Dichtungen ist es, Ungleichmäßigkeiten in den Oberflächen der Befestiger und der Folie und Schieflagen zwischen den Befestigern auszugleichen. Die Dicke der Dichtungen beträgt dabei 5mm, in anderen Ausführungsbeispielen 3 bis 10 mm. Durch Verspannung der beiden Befestiger erfahren die Dichtungen eine starke Zusammendrückung, so daß der Raumgewicht der Dichtungen nahe an das Raumgewicht ungeschäumten Polyethylens kommt.
Die Dicke der Dichtung wird durch Verspannung der beiden Befestiger auf mindestens 50%, vorzugsweise auf mindestens 70% und noch weiter bevorzugt auf mindestens 90% reduziert. Die Reduktion bezieht sich auf das Schaumvolumen. Bei dieser Betrachtung bleibt das Volumen der ungeschäumten Folie gleichen Kunststoffes und gleichen Flächengewichtes unberücksichtigt. Das heißt, das für die Dickenreduzierung maßgebliche Ausgangsmaß wird um das Dickenmaß der ungeschäumten Folie verringert.The
The thickness of the seal is reduced by bracing the two fasteners to at least 50%, preferably to at least 70% and even more preferably to at least 90%. The reduction refers to the foam volume. In this consideration, the volume of unfoamed film remains the same plastic and the same basis weight unconsidered. That is, the initial dimension relevant to the thickness reduction is reduced by the thickness of the unfoamed film.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Dichtungen beidseitig selbstklebend ausgebildet. Die Klebeflächen sind vor der Montage durch Siliconbeschichtetes Papier abgedeckt. Das Papier wird zunächst von der Berührungsfläche mit dem Befestiger 20 abgezogen. Danach kann die Dichtung 28 auf dem Befestiger 20 positioniert und angedrückt werden. Anschließend wird von der Berührungsfläche der Dichtung 28 mit der Folienschicht 26 das Papier abgezogen und die Folienschicht gegen die Dichtung gedrückt. Es entsteht ein vorläufiger Halt der Foliendichtung 26. Zur weiteren Montage wird von der Berührungsfläche der Dichtung 27 mit der Folienschicht 26 das Papier abgezogen und die Dichtung 27 an der Folienschicht 26 positioniert und angedrückt.
Danach wird von der Berührungsfläche der Dichtung 27 mit dem innen liegenden Befestiger das Papier abgezogen und der Befestiger 21 auf den Dorn geschoben. Der Befestiger 21 hat eine Öffnung, die zwar geringfügig größer als der Durchmesser der Gewindestange 23 aber zugleich deutlich geringer als der Durchmesser des Stutzens 22 ist.In a further embodiment, the seals are self-adhesive on both sides. The adhesive surfaces are covered by silicone-coated paper before assembly. The paper is first peeled off the contact surface with the
Thereafter, the paper is withdrawn from the contact surface of the
Nach dem Aufschieben des innen liegenden Befestigers ergibt sich die in
Mit Hilfe einer Schraubenmutter 25 werden die Befestiger 20 und 21 so weit zusammengedrückt, daß die Dichtungen einen gewünschten Druck gegen die Folienschicht einerseits und gegen die Berührungsflächen mit den Befestigern andererseits entfalten.
Dieser Druck bewirkt zugleich eine Einspannung der Folienschicht. Zusammen mit der Klebeverbindung entsteht eine sehr vorteilhafte Halterung der Folienschicht.After pushing the inner fastener results in the
By means of a
This pressure also causes a clamping of the film layer. Together with the adhesive connection results in a very advantageous holding the film layer.
Dabei sind die Befestiger mit 30 und 31 bezeichnet. Die beiden Befestiger 30 und 31 schließen eine Folienschicht 32 zwischen sich ein.
Im Unterschied zu der Ausführungsform nach
Um eine Verletzung der Folie zu vermeiden, ist der Befestiger 31 darüber hinaus mit einem gebogenen Rand 33 versehen.The fasteners are designated 30 and 31. The two
Unlike the embodiment according to
In order to avoid injury to the film, the
Der Abstandshalter 40 besitzt diverse Arme, an denen das Drahtgewebe 43 verhakt werden kann.
The
Außenseitig hat der Adapter 42 ein als Gewindeloch ausgebildetes Sackloch 43, mit dem eine Verschraubung auf dem Anker möglich ist.
On the outside, the
Die Berührungsflächen sind in gleicher Weise wie nach
The contact surfaces are the same as after
Das Ausführungsbeispiel nach
Der Stutzen 61 sitzt wie der Stutzen 22 auf dem mit 71 bezeichneten Ankerende. Die Gewindestange 60 sitzt wie die Gewindestange 23 in dem Stutzen 61. Zwischen der Gewindestange 60 und dem Ankerende 63 ist ein Stopfen 62 aus Kunststoff, im Ausführungsbeispiel Nylon, in anderen Ausführungsbeispielen aus Polyamid.
Der Stopfen 62 erfährt zwischen dem Ankerende 63 und der Gewindestange 60 eine Zusammenpressung, so daß sich der Kunststoff dichtend in die Gewindegänge verformt.The embodiment according to
The nozzle 61 is seated like the
The
Der Stopfen 73 hat eine Basislänge oder Standardlänge, die Stopfen 74 eine deutlich kleiner Sonderlänge oder Anpassungslänge. Die Stopfen 74 dienen der Anpassung an größere Abstände des Ankerendes 71 von der Tunnelmitte. Der größere Abstand ist allerdings noch nicht so groß, daß eine Verlängerungsstange wirtschaftlich ist, wie sie in
The
Zusätzlich sind in dem Nuttiefsten ringförmige Rillen eingearbeitet.
Bei Zusammenpressen des Stopfens verformt sich der Stopfen in die Nut 82 und in die Rillen 83.
In addition, annular grooves are incorporated in the groove bottom.
Upon compression of the plug, the plug deforms into the
Die Nut 82 und die Rillen lassen sich leicht eindrehen.The
Auf jeder Gewindestange 102 ist dann eine Dichtungsscheibe 103 aufgeschraubt worden. Darauf ist eine Abdichtungsbahn verlegt worden. Das Verlegen ist in der Weise erfolgt, daß die Folie auf die vorragenden Anker gesteckt worden ist. Dabei durchdringen die Anker 102 die Folie. Die entstehenden Löcher werden mittels weiterer Dichtungsscheiben 105 geschlossen. Die Dichtungsscheiben 103 und 105 spannen die Folie 104 zwischen sich ein und schließen darüber hinaus dicht mit den Ankern 102 ab.On each threaded rod 102, a sealing
In
Die Materialstränge 112 haben eine Dicke von 1 bis 2 mm und einer Länge von 10 bis 30 mm.
Die unterschiedlichen Materialstränge werden im Ausführungsbeispiel in separaten Auftragsvorgängen aufgetragen, um die Materialstränge mit größerem Durchmesser anders erwärmen zu können als die Materialstränge mit geringerem Durchmesser.
In anderen Ausführungsbeispielen werden die Materialstränge in einem gemeinsamen Auftragsvorgang aufgetragen.
Dabei liegen die Materialstränge wirr übereinander, so daß zum Teil eine Hohllage der Materialstränge besteht. In dieser Lage ergeben sich mit den Materialsträngen 112 Erhebungen bis zu einer Höhe von 3mm.
Zum Teil ist die Folienoberfläche unbedeckt.
Die Materialaufstreuung hat ein Flächengewicht von 250 Gramm pro Quadratmeter. Es können in anderen Ausführungsbeispielen auch größere oder geringere Flächengewichte vorkommen. Niedrigere Flächengewichte können insbesondere vorkommen, wenn die Folienoberfläche zusätzlich profiliert ist. So sind Flächengewichte von zum Beispiel 20 Gramm pro Quadratmeter möglich.
Größere Flächengewichte sind zweckmäßig, wenn je nach Art des Spritzbetons Auftragsschwierigkeiten zu überwinden sind.The
The different material strands are applied in the exemplary embodiment in separate application operations in order to heat the material strands with a larger diameter differently than the material strands with a smaller diameter.
In other embodiments, the strands of material are applied in a common application process.
The material strands are superimposed on each other, so that in part there is a hollow layer of the material strands. In this situation arise with the
In part, the film surface is uncovered.
The material spread has a basis weight of 250 grams per square meter. It may also occur in other embodiments, larger or smaller basis weights. Lower basis weights may occur in particular if the film surface is additionally profiled. Thus, basis weights of, for example, 20 grams per square meter are possible.
Larger basis weights are appropriate if, depending on the type of shotcrete contract difficulties are to be overcome.
Die unterschiedlichen Materialstränge sind im Ausführungsbeispiel nach Erwärmung an der Oberfläche auf die vorher oberflächlich erwärmte Folie 10 aufgestreut. Die oberflächliche Erwärmung der Materialstränge ist bis zur Schmelzflüssigkeit erfolgt.
Die Erwärmung erfolgt durch Strahlung, indem die Materialstränge mittels einer Zellenradschleuse aus einem Vorratsbehälter entnommen werden und durch einen Heizkanal nach unten auf die unten langsam vorbeigeführte Folie fallen. Der Heizkanal besitzt im Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von elektrisch betriebenen Heizdrähten und eine Temperatursteuerung.
Dadurch kann die Temperatur des Heizkanals solange erhöht werden, bis die vorbei fallenden Materialstränge die richtige Oberflächentemperatur haben.The different strands of material are sprinkled in the embodiment after heating on the surface of the previously superficially
The heating is carried out by radiation by the material strands are removed by means of a rotary valve from a reservoir and fall through a heating channel down to the slow slow down past slide. The heating channel has in the exemplary embodiment a plurality of electrically operated heating wires and a temperature control.
As a result, the temperature of the heating channel can be increased until the falling material strands have the correct surface temperature.
Nach der Montage der Folie 104 im Tunnel wird im Ausführungsbeispiel zunächst eine schnell bindende Zementmilch dünn auf die Folie gedüst. Die getrocknete Zementmilch bildet eine vorteilhafte Grundierung für einen anschließenden Auftrag von Spritzbeton. Der Spritzbeton wird schichtweise aufgetragen, beginnend an der Tunnelsohle. Die dadurch entstehende Spritzbetonschicht ist mit 106 bezeichnet.
Im Ausführungsbeispiel verläuft der Tunnel horizontal, so daß der Spritzbeton in horizontalen Lagen verlegt wird, die von unten nach oben an der Folie übereinänder gelegt werden. Dabei haben die Lagen eine Breite, die der gewünschten Spritzbetonschichtdicke entspricht.
In anderen Ausführungsbeispielen ist eine geringere Breite der Lagen vorgesehen, so daß zunächst eine erste Spritzbetonschicht auf die Folie aufgebracht wird, welche die Folienseite vollständig überdeckt. Danach wird eine weitere Spritzbetonschicht aufgebracht, welche die zuvor erläuterte Spritzbetonschicht vollständig überdeckt. Das wird wiederholt, bis die gewünschte Dicke der Spritzbetonschicht erreicht ist.After installation of the
In the exemplary embodiment, the tunnel runs horizontally, so that the shotcrete is laid in horizontal layers, which are laid übereinander from bottom to top of the film. The layers have a width which corresponds to the desired shotcrete layer thickness.
In other embodiments, a smaller width of the layers is provided, so that first a first shotcrete layer is applied to the film, which completely covers the film side. Thereafter, another shotcrete layer is applied, which completely covers the previously discussed shotcrete layer. This is repeated until the desired thickness of the shotcrete layer is reached.
Nach der Erstellung der Spritzbetonschicht ragen die Anker noch aus der Betonschicht vor. Auf die Spritzbetonschicht 106 ist noch eine weitere Spritzbetonschicht 109 aufgetragen worden. Die weitere Spritzbetonschicht 109 besteht aus Leichtbeton und dient wie im Ausführungsbeispiel nach
Anders als im Ausführungsbeispiel nach
Bei dieser Bauweise findet keine Perforierung der Folie statt.
Außerdem sind die Ankerenden so kurz, daß die Rondellen nach Möglichkeit mit dem Gebirgsausbruch Kontakt haben. Das wird im Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß die Rondellen bereits auf den Ankern montiert sind, wenn die Anker in die Bohrlöcher gesetzt werden. Die Anker werden dann in die Bohrlöcher gedrückt, bis die Rondellen an dem Gebirgsausbruch anliegen. In den Bohrlöchern befindet sich ein Montagemörtel/Zement, der die Anker umschließt und nach Erhärten in den Bohrlöchern festsetzt. Vorteilhafterweise findet beim Auftragen des Spritzbetons auf die Folie 117 an einer Vielzahl von anderen Stellen auch ein Kontakt zwischen der Folie und dem Gebirgsausbruch statt, weil das Anspritzen eine Ausbeulung der Folie in Richtung Gebirgsausbruch bewirkt.
Der Kontakt erleichtert das Anspritzen, weil die Folie dort nicht in Schwingung geraten kann und den Spritzbeton dort nicht abwerfen kann.
Unlike the embodiment according to
In this construction no perforation of the film takes place.
In addition, the anchor ends are so short that the rondelles have contact with the mountain outbreak as far as possible. This is achieved in the embodiment in that the rondels are already mounted on the anchors when the anchors are placed in the holes. The anchors are then pushed into the boreholes until the rondels abut the rock outcrop. In the drill holes is a mounting mortar / cement, which encloses the anchors and sets after hardening in the wells. Advantageously, when applying the shotcrete to the film 117 at a variety of other locations, a contact between the film and the mountain outbreak instead, because the injection causes a buckling of the film in the direction of mountain outbreak.
The contact facilitates the molding, because the film can not vibrate there and the shotcrete can not throw off there.
Der Kontakt zwischen dem Gebirgsausbruch und dem Ausbau hat darüber hinaus den großen Vorteil, daß ausbrechende Steine sich nur leicht an den Ausbau anlegen, während sie bei einem beabstandeten Ausbau herabfallen und mit erheblicher Bewegungsenergie auf den Ausbau treffen.The contact between the mountain eruption and the expansion also has the great advantage that erupting stones invest only slightly in the expansion, while falling down at a spaced expansion and meet with considerable momentum on the expansion.
Ein solcher Kontakt läßt sich auch mit den Ankern und Befestigern der vorhergehenden Ausführungsbeispiele darstellen, in dem der gebirgsseitige Befestiger so auf seinem Anker montiert wird, daß er Kontakt mit dem Gebirgsausbruch hat.Such contact can also be with the anchors and fasteners of the previous embodiments, in which the mountain-side fastener is mounted on its anchor, that he has contact with the mountain outbreak.
Auf den montierten Rondellen wird eine Folie 117a verschweißt, wie im Ausführungsbeispiel nach
On the mounted rondels a
Die Spritzbetonschicht ist im Bereich 155 faserarmiert. Es handelt sich bei der Armierung um Glasfasern in einer Menge von 2 kg pro Kubikmeter Spritzbeton.
Der Ausbau wird durch schematisch dargestellte Anker 150 gehalten.
The shotcrete layer is fiber-reinforced in the
The expansion is held by schematically illustrated
An der Tunnelinnenseite der Spritzbetonschicht 142 ist eine Sauberkeitsschicht 143 vorgesehen.
On the inside of the tunnel of the
In Brandschutzversuchen verhält sich die erfindungsgemäße Brandschutzschicht wie folgt:
Die Brandbelastung ist in
The fire load is in
Die
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