DD207559A1 - Kunstharzpatrone zur ankerbefestigung, insbesondere fuer gebirge niedriger druckfestigkeit - Google Patents

Abstract

ZUR VERBESSERUNG DER STANDSICHERHEIT VON GEBIRGEN UND BAUWERKEN GELANGEN Z.B. IN UNTERIRDISCHEN RAEUMEN, STRECKEN ODER TUNNELN BEI ANWENDUNG DER ANKERAUSBAUTECHNOLOGIE ODER AM STEILHANG UND ZUR BAUWERKSSICHERUNG KUNSTHARZPATRONEN ZUM EINSATZ. DAS ZIEL DER ERFINDUNG BESTEHT DARIN, DIESE BEKANNTEN KUNSTHARZPATRONEN BEZUEGLICH IHRER KOMPONENTEN SO ZU VERAENDERN, DASS TROTZ WEGFALL DER BISHER NOTWENDIGEN AKTIVEN MISCHARBEIT EINE GUTE GLEICHMAESSIGE AUSHAERTUNG ERREICHT WIRD UND SO ANKER OHNE SCHWIERIGKEITEN AUCH IN WEICHEN GEBIRGEN ZUM EINSATZ GELANGEN KOENNEN. ALS WESENSMERKMAL DER ERFINDUNG IST DIE ZUSAMMENFUEHRUNG VON FEINEN ZUSCHLAGSTOFFEN, NIEDRIGVISKOSEM KUNSTHARZ, EINEM STABILISATOR U. EINEM HAERTER INNERHALB EINES AEUSSEREN GLASROHRES ZU SEHEN, IN DEM EIN WEITERES VERSCHLOSSENES GLASROEHRCHEN MIT EINEM VORBESCHLEUNIGTEN HARZ EINGESETZT IST. DIE HIERBEI ZUR ANWENDUNG GELANGENDEN KOMPONENTEN SIND ELBSAND, QUARZMEHL, HARZ, BENZOYLPEROXID UND P-CHINON IM AEUSSEREN UND HARZ, DIMETHYLANILIN UND P-CHINON IM INNEREN GLASROHR.

Description

238692 5

Titel der Erfindung . ,

Kunstharzpatrone zur Ankerbefestigung, insbesondere für Gebirge niedriger Druckfestigkeit .

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Kunstharzpatrone zur Ankerbefestigung in hierfür eingebrachte Ankerbohrlöcher, die entsprechend dem Anwendungsgebiet der Anker in Grubenräumeη und Tunneln, z.B· bei Anwendung der Ankerausbautechnologie, in Steilhänge zur Sicherung der Wände, im Bauwesen zur Fundamentsicherung ins Erdreich vorgetrieben wurden, insbesondere zur Befestigung von Ankern in einer Gebirgskategorie,. die als weich zu bezeichnen ist und Gesteinsfestigkeiten um 100 kp/cm und/oder eine geringe Abriebfestigkeit besitzt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Befestigung von Ankern, die im wesentlichen in horizontalen oder unter Neigung aufwärts bis senkrecht nach oben gebohrten Bohrlöchern eingesetzt werden sollen, sind Klebstoff patronen in den verschiedensten Ausführungen bekannt. In der Regel werden derartige Klebstoffpatronen aus zerstörbarem Material wie Glas, Kunststoffolien oder dünner Pappe hergestellt. Die einzelnen Komponenten wie Harz^. Härter und Beschleuniger werden getrennt voneinander gehalten, bis durch Zerstörung der sie trennenden Behältnisse mittels Ankerstange und guter Vermischung innerhalb des Bohrloches

-2APÄ1982*00O6l5-

Z38 6 92 5

durch stoßende und drehende Bewegungen mit der Ankerstange, die

ι . *

dazu auch entsprechend ausgestattet sein kann, die Reaktion der Aushärtung eine genügende Haftung des Ankers ergibt.

Fach der'DE-OS 2060674 wurden in einem Folienschlauch als äußere Umhüllung die Komponenten Harz, Steinmehl und Gips sowie.getrennt in einem Glasröhrchen Härter-mit Füllstoff Gips eingesetzt.

Es ist auch bekannt nach,der DE-OS 2330792 hur aus Folien eine derartige Patrone anzufertigen, wobei auf den größeren Folienschlauch, der Harz, Kies und Beschleuniger enthält, ein weiterer, mit Härter und Füllstoff versehen, aufgeklebt ist.

In der DE-AS 193514-9 werden Patronen vorgeschlagen, bei denen im beiderseits verschmolzenen Glasrohr, das Harz, Beschleuniger und Kies enthält, ein oder mehrere kleinere Glasröhrchen mit Härter oder ein Röhrchen mit unterschiedlichen voaeinan-' der getrennt gehaltenen Härterkonzentrationen mit eingeschmolzen oder außen befestigt sind.

Die PL-PS^;λ83869^Jbeschreibt .eine Patrone, bei der im Harz und . Kies enthaltenden Mantelrohr aus Glas zwei Glasröhrchen eingeschoben sindy wovon das eine nur einen Härter und das. andere einen Beschleuniger enthält.

Aus Frankreich ist eine weitere Patrone bekannt,, die eine Außenhülle aus einem Folienschlauch besitzt, in dessen Inneren sich ein Stab aus Sand, Bindemittel und Härter befindet, der von einem Füllst off gemisch umgebe'n ist, wobei sich durch Polymerisation eine Trennschicht bildet und'so Harz' und Härter trennt. . - . . · .' ".

Diese beschriebenen Patronen stellen einen Querschnitt des hierzu vorhandenen Standes der Technik dar, wobei für alle derartige Patronen als Fachteil angesehen wird, daß zur

238 6 92 5

Zerstörung der die Komponenten Harz, Härter und Beschleuniger trennenden Hüllen oder Gefäße, wie'auch zur guten Vermischung der Komponenten miteinander ein intensives Drehen und Stoßen mit der Ankerstange notwendig ist. Hierbei, kommt es bei "Verwendung von Folien, von denen die meisten keine Verbindung zu den Klebeharzen eingehen, zur Bildung von Trennschichten an der Ankerlochwandung, wodurch die Verbindung mit dem Klebemörtel'verhindert und der sichere Sitz des Ankers beeinträchtigt wird.

Bei Verwendung von Glaszylindern wird vor allem die Transportbruchgefahr als Nachteil genannt, der Einsatz in das Ankerbohrloch wegen der stabilen Verpackung aber günstiger als die weichen. Plastikhüllen beschrieben.

. · \

Insgesamt ist für eine gleichmäßige und vollständige Aushärtung eine erhebliche Hlischarbeit erforderlich, wobei im weichen Gebirge die Wandungen beschädigt· und die Bohrlöcher erweitert werden. Das abgeriebene Gestein verändert hierbei nachteilig den vorgesehenen Feststoffanteil und beeinträchtigt damit die abgestimmte Reaktion der Komponenten.

Ziel der Erfindung '-..' \

Bei Vermeidung der beschriebenen Mängel, der·.bekannten- Patronen zur"Ankerbefestigung ist es das Ziel der Erfindung, eine Patrone zu entwickeln, die bei möglichst geringer Mischarbeit nach leichter Zerstörung der trennenden Behältnisse der einzelnen¹ Komponenten eine gleichmäßige und vollständige Aushärtung ergibt und den Einsatz von Ankern insbesondere in den als weich zu bezeichnenden Gebirgen vorteilhaft anwenden läßt. .'

Darlegung des Wesens der 'Erfindung ^

Der Erfindung liegt die Aufgabe; zugrunde, durch Veränderung der Zusammenfügung der einzelnen Komponenten und entsprechender

238 6 92 5

Dosierung der einzelnen an sich bekannten Bestandteile wie Harz, Beschleuniger,.Härter und Füllstoff eine Kunstharzpatrone zu entwickeln, die eine gleichmäßige und ^vollständige Aushärtung bei leichter Zerstörbarkeit der Patrone, geringster Mischarbeit innerhalb des Bohrloches ermöglicht,.eine hohe Haftfestigkeit der Anker erreichen läßt und somit für weiche Gebirge, besonders geeignet ist.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß.entgegen' der als notwendig erachteten Trennung von Harz und.Härter in einem "als äußere Umhüllung der Patrone dienendem Glasrohr ein niedrigviskoses Polyesterharz mit einem Härter, einem Stabilisator und Zuschlagstoffen, bestehend aus Eibsand mit Ό - 2 mm Körnung und Quarzmehl, zusammengebracht werden und darin ein beiderseits mit Korken verschlossenes Glasröhrchen mit in bekannter Art vorbeschleunigtem Polyesterharz eingesetzt ist. "· '

Die Wahl der offenen Glasrohre, die mit Plastkappen oder Korken verschlossen werden, erfolgte auf Grund der einfachen Herstellung der Patrone, wobei darauf zu achten ist, daß das vorbeschleunigte Polyesterharz enthaltende Röhrchen nicht mit Kunststoff verschlossen wird,_yda sonst eine Polymerisation eintreten kann, die die Kunstharzpatrone unbrauchbar werden- . läßt. · '. ' . · Durch die Zusammenfügung von Polyesterharz und Peroxidhärter auf der einen und vorbeschleunigtem Polyesterharz auf der anderen Seite tritt bei Zerstörung der diese Mischungen trennenden Gefäße durch die eingeschobene Ankerstange eine gute' Reaktion der Harz-, Härter- und Be schleuniger komponenten ein, so daß auf eine weitere Mischarbeit mit der Ankerstange verzichtet werden kann und eine besondere Ausbildung der-Anker-

. . \ .. stange für Mischzwecke entfällt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Mischungen.liegt in der guten Verteilung der einzelnen Mischungskomponenten, einmal das vorbeschleunigte Harz im-Innenrohr und zum anderen dengelösten, Härter im Harz des Außenrohres,' während in den bekannten

:., · > . = . ^:- ' '. ' ^; -5 - .'

238692 5

Veröffentlichungen "beschrieben wird,' da_ß der Härter vom. Harz getrennt ist, in unterschiedlichen Konzentrationen angewendet werden kann, aber eine gute Reaktion'erst durch die intensive Mischarbeit erreicht wird· ..., ' Die'" vorteilhafte Verteilung des Härters im Harz ist trotz einiger Vorbehalte der Fachwelt möglich, da der Peroxidhärter erst bei + 80° G zerfällt.

Um für die Kunstharzpatrone eine Lagerzeit von mehr als drei Monaten zu garantieren, ist die Harz—Härter—Mischung zusätzlich mit einem Chemikal stabilisiert«

Die Überfahrung des Stabilisators beim Aushärten nach der Zerstörung der die zwei Mischungen trennenden.Gefäße bereitet keine Schwierigkeiten·

Versuche in situ zeigten bei einer Gebirgstemperatur von + 11° 0 eine Aushärtezeit von ca. 12 Minuten, wobei eine Zugfestigkeit von 10 t pro Kunstharzpatrone und Anker in einem Gebirge von 100 kp/cm Druckfestigkeit erreicht wurde· Die hier praktizierte Einklebelänge je Anker betrug 30 cm.

Ausführungsbeispiel '

Die erfindungsgemäße Kunstharzpatrone soll anhand einer Zeichnung näher erläutert werden.

Als günstigste Ausführungsform der Kunstharzpatrone zeigte sie] eine leicht zerstörbare und mit geringem Aufwand herstellbare Patrone, bestehend aus einem Glasrohr 1 als äußere Hülle, das an den Enden mittels Verschlußkappen 2 dicht geschlossen ist. Im Inneren des Glasrohres 1, das einen Durchmesser von 30 mm, eine Länge von A-OO mm und eine Wandstärke von 1 mm besitzt, is· in dem Gemisch 5> bestehend aus Eibsand 5 a,' Quarzmehl 5 b, Härter 5 c und einem Stabilisator 5 e, ein beiderseits .mittels Korken 4 verschlossenes Glasröhrchen 3 .mit vorbeschleunigtem Polyesterharz 6 eingesetzt, das sich über die ganze Länge des . Glasrohres 1 erstreckt. . . -

-6- L ö ö D a L O

Durch die bisher nicht übliche Mischung der Komponenten Kunstharz 5 c und Härter 5 d," die in den Zuschlagstoffen 5 a; 5 b gut verteilt und zur Verbesserung der Lagerzeit stabilisiert sind, wird bei Zusammenfuhrung mit dem im Glasröhrchen 3 getrennt gehaltenen, vorbeschleunigten Polyesterharz 6 eine gleichmäßige gute Reaktion ohne eine zusätzliche Mischarbeit erreicht·

'Diese-Reaktionerfolgt, wenn ein dem Harz beigemengter Härter wie Cyclohexanonperoxid, Benzoylperoxid oder Mischperoxid mit einem Beschleuniger wie Kobaltbeschleuniger, Vanadiumbeschleuniger, Dimethylanilin oder Ferrocen zusammengebracht werden»

Gemäß der Erfindung wurden entsprechend dem besonderen Verwendungszweck für die Kunstharzpatrone folgende Komponenten in den nachstehend genannten Masseanteilen als besonders vorteilhaft ermittelt : ' ' .· :. .

. ,Zuschlagstoffer . ' -

Quarzmehl 3 - 10 % Blbsand (0-2mm) ; 50 - 70 %

Plaste:

Harz 30 - 47 %

Beschleuniger-

(Diiaethylanilin) 0,1 - 0,5 %

Härter ' . . .

(Benzoylperoxid) 0,5 - 2 %

Stabilisator ',' ' ' -'.

Cp - Chinon) 0,01 - 0,05 %

Die vorstehend beschriebene Kunstharzpatrone wird-in das Ankerbohrloch bis zum Bohrlochtiefsten' eingeschoben. Danach wird die Ankerstange in das Bohrloch eingeführt und mit ihr das Glasrohr 1 sowie.das Glasröhrchen 3 zerstoßen. · . . Ohne eine weitere Misch- und Rührarbeit mit der Ankerstange

238 6 92 5

vornehmen zu müssen, wurde bei Anwendung der erfindungsgemäßen Kunstharzpatrone bei ca. + 11° C in 12 Minuten eine-'gute Aushärtung in situ erreicht und in einem Gebirge mit einer Druck-

2

festigkeit um 100 kp/cm eine Zugfestigkeit von mindestens IQ i pro Anker und Patrone erzielt«

Dabei wurde entgegen den bekannten Patronenarten eine möglichst niedrige Harzviskosität und feine Zuschlagstoffklassierung verwendet, wodurch insbesondere in weichen·Gebirgen eine gute Bindringtiefe in der Ankerbohrlochwandung und damit eine Verfestigung und gute Verbindung des Ankers mit der Eahdzone erreicht wurde· - . . . _v·

Die praktizierte Einklebelänge des Ankers betrug 30 cm.

Die Verwendung offener Glasrohre 1; 3) die beidseitig mit Verschlußkappen 2 oder Korken 3 verschlossen'werden, wurde für ' die Herstellung und den Einsatz der'Patrone als praktisch und ·, günstigste Variante gewählt. '

Claims (2)

ΙύΟΌ ν Δ Erf indungsansprüche

1. Eunstharzpatrone zur Ankerbefestigung, insbesondere ' für Gebirge niedriger Druckfestigkeiten, beispielsweise zur Anwendung ,der Ankerausbautechnologie in .untertägigen Grubenräumen und Tunnein oder zur Sicherung von hängenden Bauwerken, unter "Verwendung von Harz, Härter, Beschleuniger und Zuschlagstoffen, die in ineinandergefügten, verschlossenen Glasröhren untergebracht sind, da—, durch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß bei Vermeidung' von intensiver, mechanischer Mischarbei-t nach ^int-reiben einer-Ankerstange in einem, äußeren, nach der . !Füllung verschlossenen Glasrohr (1) ein Gemisch aus Zu- schlagstoffen (5a;5b), Harz (5c), Härter (5d)und einem Stabilisator (5e) sowie ein dünneres, mit niedrigviskosem, vorbeschleunigtem Harz (6) gefülltes., verschlossenes _v Glasröhrchen (3) eingebracht sind.

2. Kunstharzpatrone nach Punkt 1, dadurch g e k e η η ze ic h n. e t , ,daß die Zuschlagstoffe aus Slbsand (5a) in einer Korngröße von 0 - 2 mm mit 60 -70 % Massenanteil und Quarzmehl (5b) mit 3-10 % Massenanteil, niedrigviskoses Polyesterharz (5c) mit 17 - 20 % Massen-

• anteil, als Härter (5d) Benzoylperoxid mit 1,4· - 1,6 % Massenanteil, als Stabilisator (5e) ρ - Chinon mit 0,014 - 0,016 % Massenanteil im äußeren Eonr (1) und im¹ inneren Glasröhrchen (3) ein mittels Dimethylanilin mit 0,3 - 0,4 % Massenanteil vorbeschleunigtes Polyesterharz(6) mit 17 - 20 % Massenanteil und als Stabilisator ρ - Chinon mit 0,005-0,008 % Massenanteil an der Gesamtmischung eingesetzt sind. '

Hierzu 1 Seite Zeichnungen