EP2251526A2 - Selbstbohrendes Befestigungselement - Google Patents

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EP2251526A2
EP2251526A2 EP10160697A EP10160697A EP2251526A2 EP 2251526 A2 EP2251526 A2 EP 2251526A2 EP 10160697 A EP10160697 A EP 10160697A EP 10160697 A EP10160697 A EP 10160697A EP 2251526 A2 EP2251526 A2 EP 2251526A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reactive resin
hardener
tubular bag
formulation
fastening element
Prior art date
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Granted
Application number
EP10160697A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2251526B1 (de
EP2251526A3 (de
Inventor
Kolja Wieczorek
Astrid Buder
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DSI Underground Australia Pty Ltd
Original Assignee
Hilti AG
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Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
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Publication of EP2251526A3 publication Critical patent/EP2251526A3/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00—Setting anchoring-bolts
    • E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
    • E21D20/025—Grouting with organic components, e.g. resin
    • E21D20/026—Cartridges; Grouting charges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00—Setting anchoring-bolts
    • E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/0053—Anchoring-bolts in the form of lost drilling rods

Definitions

  • the invention relates to a self-drilling fastener, in particular a self-drilling rock anchor for chemical anchoring in a subsurface, such as a mountain or a component, for. B. of a mineral material, such as concrete or masonry.
  • Such fasteners serve to stabilize the walls of cavities, such as tunnels, galleries and the like, in such a way that adjacent to the wall mountain areas are secured together.
  • cavities such as tunnels, galleries and the like
  • fastening elements can also be used for connections for the transmission of high loads.
  • a disadvantage of the known solution is that first with a separate tool, a borehole must be created and the insertion of the two tubular bag is expensive in each hole.
  • the tubular bag may be inadvertently introduced into the well in the wrong order, so that upon insertion of the fastener first the tubular bag is destroyed with the rapidly curing composition and thus the correct setting of the fastener is no longer or only limited possible.
  • the fastening element has a hollow cylindrical receiving body, which is provided at one end with a drill head and in which an expressible, hardenable multicomponent mass is provided.
  • the curable composition comprises a hardener and a reactive resin, which are stored separately from each other and cure in the mixed state. In the drill head through openings are provided for the hardenable mass.
  • the fastener according to the US 4,055,051 is drilled in the underground. After reaching the desired setting depth, the z. B. in a foil bag curable mass pressed out by pressure, which is mixed through the passage opening in the drill head to a batch and introduced into the space surrounding the fastener. After curing of the hardenable mass, the fastener is chemically anchored in the ground.
  • a disadvantage of the known solution is that until the curing of the hardenable mass, the fastener is not resilient.
  • the object of the invention is to provide a chemically anchored fastener that is easy and safe settable and can be loaded quickly to a certain level.
  • At least the reactive resin comprises two different formulations which are arranged one behind the other, wherein the second formulation of the reactive resin, which cures rapidly in the mixed state with the at least one curing agent, is located behind the first formulation of the reactive resin with respect to the setting direction of the fastening element which hardens more slowly in the mixed state with the at least one hardener.
  • the first outflowing first mixture cures at moderate speed and ensures the afterflow of the second batch.
  • the effluent after the first batch second batch hardens faster than the first batch and advantageous immediately. This ensures that the fastener is anchored faster and safer in the ground, with the fast-curing mixture comes to rest in the area of the bottom of the hole, which ensures an advantageous introduction of force into the ground.
  • the reactive resin may also comprise more than two formulations which are arranged one behind the other.
  • the first outflowing mixture of the hardenable mass has a curing rate which is slower than the curing rate of the second outflowing mixture, and corresponding to the second batch following further mixtures a faster cure rate than the second outflowing mixture.
  • the hardenable mass is factory provided in the prefabricated with the drill head fastener, whereby a secure application of the fastener is guaranteed on site.
  • a mixing element is advantageously provided between the components of the hardenable mass and the at least one passage opening in the region of the drill head.
  • the passage openings in the drill head are designed such that when they pass through the components they are mixed with each other to a sufficient extent to the corresponding batch.
  • the self-drilling fastener can be used as an active anchor, d. H. as a prestressable anchor, as well as a passive anchor, d. H. as a non-preloaded anchor.
  • the drill motor and the ejection unit can be removed immediately after the complete application of the components of the hardenable mass and a next fastener can be set, as the at least partial anchoring of the fastener is achieved immediately after the complete extrusion process of the hardenable mass.
  • the setting effort in an active anchor as well as a passive anchor is significantly reduced compared to the previously known versions of chemically anchored fasteners. Furthermore, due to the different curing speeds of the mixture, such fastening elements can be set more independently of the temperature of the substrate, with which the self-drilling fastening element according to the invention can be used flexibly, in particular in tunnels or tunnels. Normally, hardening compounds are used on cold surfaces and slowly hardening compounds on hot or warm surfaces. Since the inventive fastener has both these types of curing compounds, a secure anchoring of the fastener is guaranteed in different substrates.
  • Suitable hardeners for the, advantageously free-radically curable or curing reaction resins are peroxy compounds, in particular dibenzoyl peroxide, used.
  • the same hardener is used in the fast as well as in the slowly hardening mixture.
  • the reactive resin is composed at least of a base resin, a reactive diluent and a hardening accelerator.
  • Reactive resins for use in curable compositions for the chemical anchoring of fasteners are known and z. B. in the DE 42 31 161 or the US 4,518,283 disclosed.
  • the curing time of the corresponding mixture is set by varying the ratios of these components to one another or the formulation of the reactive resin.
  • the different curing time or curing rate of the two formulations of the reactive resin is significantly determined by the amount of curing accelerator.
  • Amines are especially suitable for this purpose, such as N, N-substituted anilines (for example N, N dimethylanilines) or N, N-substituted para-toluidines (for example N, N dimethyl para toluidine), but also Co, Mn -Sn or Ce salts, such as cobalt octoate.
  • both formulations advantageously have further fillers, such as. As quartz, glass and hollow glass spheres, corundum, chalk, talc.
  • the mixing ratio of the reactive resin with the first formulation and the curing agent and the mixing ratio of the reactive resin with the second formulation and the curing agent are advantageously the same and are from 1: 1 to 10: 1, advantageously from 3: 1 to 5: 1.
  • the components of the curable composition are arranged in chambers of a tubular bag, which is easy to produce as a package and also can be easily arranged in the hollow cylindrical receiving body.
  • the tubular bag is a film bag, which is further advantageously formed from a tailored to the chemical properties of the components of the curable composition, multilayer film.
  • all components of the curable composition are arranged in a common tubular bag, which allows a simple production of the self-drilling fastener.
  • the tubular bag is advantageously formed from a sheet material, which is folded to form the required number of chambers and welded accordingly.
  • the different formulations of the reactive resin in a continuous, extending in the longitudinal direction of the tubular bag chamber of the tubular bag are arranged.
  • the tubular bag in cross section has an advantageous small size and is easy to produce.
  • a partition between the formulations is advantageously provided in the corresponding chamber of the tubular bag.
  • the partition is advantageous, for. B. under pressure, easy to open or destructible.
  • self-drilling fastener 11 here in the form of a rock anchor, has a hollow cylindrical receiving body 12, at a first, lying in the direction S end 13 a drill head 16 and at the opposite end 14 a rotary driving means 15, z. B. in the form of a detachable with a drill, not shown here, polygon.
  • the drill head 16 has a first passage opening 17 and two radially outwardly open second passage openings 19. Further, a funnel-shaped, tapered to the free end of the drill head 16 receptacle 18 is provided in the drill head 16.
  • an inner tube 21 is arranged, in which a packaged in a foil bag as a tubular bag 23, auspressbare and curable multi-component compound 26 is arranged.
  • the multi-component mass 26 comprises a reactive resin 28 and a hardener 27, which are stored separately from one another and which cure in the mixed state.
  • the hardener 27 is provided in the longitudinal extent of the tubular bag 23 extending, first chamber 24 of the tubular bag 23.
  • the reactive resin 28 is provided in a second chamber 25 of the tubular bag 23 extending parallel to the first chamber 24 and comprises a first formulation 29 and a second formulation 30 different from the first formulation 29 or different from the first formulation 29.
  • the first formulation 29 and the second formulation 30 are arranged one behind the other in the continuous, extending in the longitudinal direction of the tubular bag 23 second chamber 25 of the tubular bag 23.
  • a partition wall 33 which can be easily opened or destroyed under pressure in the second chamber 25 of the tubular bag 23 intended.
  • the second formulation 30 of the reactive resin 28, which cures rapidly in the mixed state with the hardener 27, is arranged with respect to the setting direction S of the fastening element 11 behind the first formulation 29 of the reactive resin 28, which hardens more slowly in the mixed state with the hardener 27.
  • Hardener 27 dibenzoyl 20.0% by weight water 30.0% by weight Quartz 0.01 to 0.03 mm 50.0% by weight
  • the mixing ratio of the first formulation 29 of the reactive resin 28 with the hardener 27 as well as the mixing ratio of the second formulation 30 of the reactive resin 28 with the hardener 27 is 3 parts to 1 part (3: 1).
  • a mixing element 31 which is displaceably mounted in the inner tube 21 and advantageously made of a plastic, is provided between the hardenable mass 26 and the drill head 16.
  • a squeezing piston 36 is provided in the inner tube 21 for squeezing the curable composition 26.
  • the fastener 11 is, as in FIG. 1 shown as a whole with a drilling / ejection unit, not shown here, which is coupled to the rotary driving means 15 of the receiving body 12, drilled into the substrate 6.
  • the squeezing unit 36 After reaching the desired drilling depth pressure is applied via the squeezing unit 36, for example by means of water as Druckbeetzschungsffen, wherein first the mixing element 31 is pushed in the direction of the drill head 16 until the free end of the mixing element 31 in the receptacle 18 of the drill head 16 to come to rest. Upon further pressurization of the mass 26 to be squeezed out via the squeezing piston 36, it flows out of the fastening element 11 through the passage openings 17 and 19 in the drill head 16.
  • the first slowly hardening mixture 41 first flows out of the fastening element 11 and fills the gap between the outer wall of the receiving body 12 and the borehole wall 7 from the bottom of the borehole.
  • the subsequently flowing out second mixture 42 which hardens quickly, displaces the first mixture 41 further in the direction of the second end 14 of the receiving body 12. Due to the fast curing second batch 42, the fastening element 11 is anchored in the region of the borehole bottom after the pressing out of the hardenable mass 26 and at least limited, e.g. B. for biasing the same, resilient. After the time-delayed curing of the first batch 41, the fastening element 11 is completely anchored in the substrate 6.

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Abstract

Ein selbstbohrendes Befestigungselement (11) zur chemischen Verankerung in einem Untergrund (6) weist einen hohlzylindrischen Aufnahmekörper (12) auf, der an einem Ende (13) einen Bohrkopf (16) aufweist und in dem eine auspressbare, aushärtbare mehrkomponentige Masse (26) vorgesehen ist. Die aushärtbare Masse (26) umfasst einen Härter (27) und ein Reaktivharz (28), die getrennt von einander gelagert sind und im gemischten Zustand aushärten. Im Bohrkopf (16) sind Durchtrittsöffnungen (17, 19) für die aushärtbare Masse (26) vorgesehen. Das Reaktivharz (28) umfasst zwei unterschiedliche Formulierungen (29, 30), die hintereinander angeordnet sind, wobei die zweite Formulierung (30) des Reaktivharzes (28), welche im gemischten Zustand mit dem Härter (27) schnell härtet, in Bezug auf die Setzrichtung (S) des Befestigungselementes (11) hinter der ersten Formulierung (29) des Reaktivharzes (28) angeordnet ist, welche im gemischten Zustand mit dem Härter (27) langsamer härtet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein selbstbohrendes Befestigungselement, insbesondere einen selbstbohrenden Gebirgsanker, zur chemischen Verankerung in einem Untergrund, wie ein Gebirge oder ein Bauteil, z. B. aus einem mineralischen Material, wie Beton oder Mauerwerk.
  • Derartige Befestigungselemente, wie z. B. ein Gebirgsanker, dienen zur Stabilisierung der Wandungen von Hohlräumen, wie Tunneln, Stollen und dergleichen, und zwar derart, dass zur Wandung benachbarte Gebirgsbereiche aneinander befestigt werden. In vielen Fällen wird davon ausgegangen, dass Bereiche, die in unmittelbarer Wandungsnähe als Folge der Erstellung des Hohlraumes in ihren mechanischen Eigenschaften, insbesondere in ihrer Tragfähigkeit beeinträchtigt sind, an weiter entfernt liegenden, unbeschädigten Gebirgsbereichen befestigbar sind. Unter dem Begriff der Wandung von Hohlräumen wird in diesem Zusammenhang neben dem Deckenabschnitt und den Seitenwänden des Hohlraums auch dessen Bodenbereich verstanden. Weiter können derartige Befestigungselemente auch für Anbindungen zur Übertragung hoher Lasten Anwendung finden.
  • Bei dem chemisch verankerbaren Befestigungselement gemäss der US 4,303,354 A werden in ein zuvor erstelltes Bohrloch zwei Schlauchbeutel mit unterschiedlich schnell aushärtbaren Massen eingeführt, von denen der dem Bohrlochgrund zugewandte Schlauchbeutel eine schnell aushärtende Zusammensetzung und der sich daran anschliessende Schlauchbeutel eine vergleichsweise langsamer härtende Zusammensetzung enthält. Beim Einführen des Befestigungselementes wird zuerst der Schlauchbeutel mit der langsam härtenden Zusammensetzung zerstört und die darin enthaltenden Komponenten zu einem ersten Gemenge der aushärtbaren Masse vermischt. Anschliessend wird der Schlauchbeutel mit der schnell härtenden Zusammensetzung zerstört und die darin enthaltenen Komponenten zu einem zweiten Gemenge der aushärtbaren Masse vermischt, wobei diese sofort auszuhärten beginnen.
  • Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass zuerst mit einem separaten Werkzeug ein Bohrloch erstellt werden muss und das Einführen der beiden Schlauchbeutel in jedes Loch aufwändig ist. Zudem können versehentlich die Schlauchbeutel in falscher Reihenfolge in das Bohrloch eingeführt werden, so dass beim Einführen des Befestigungselementes zuerst der Schlauchbeutel mit der schnell aushärtenden Zusammensetzung zerstört wird und somit das korrekte Setzen des Befestigungselementes nicht mehr oder nur noch beschränkt möglich ist.
  • Aus der US 4,055,051 A ist ein gattungsgemässes selbstbohrendes Befestigungselement bekannt, das werkseitig mit der zu verpressenden Masse ausgestattet und einfacher setzbar ist. Das Befestigungselement weist einen hohlzylindrischen Aufnahmekörper auf, der an einem Ende mit einem Bohrkopf versehen und in dem eine auspressbare, aushärtbare mehrkomponentige Masse vorgesehen ist. Die aushärtbare Masse umfasst einen Härter und ein Reaktivharz, die getrennt von einander gelagert sind und die im gemischten Zustand aushärten. Im Bohrkopf sind Durchtrittsöffnungen für die aushärtbare Masse vorgesehen.
  • Das Befestigungselement gemäss der US 4,055,051 wird in den Untergrund gebohrt. Nach dem Erreichen der gewünschten Setztiefe wird die z. B. in einem Folienbeutel verpackte aushärtbare Masse mittels Druck ausgepresst, wobei diese durch die Durchtrittsöffnung im Bohrkopf zu einem Gemenge gemischt und in den das Befestigungselement umgebenden Raum eingebracht wird. Nach dem Aushärten der aushärtbaren Masse ist das Befestigungselement chemisch im Untergrund verankert.
  • Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass bis zum Aushärten der aushärtbaren Masse das Befestigungselement nicht belastbar ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein chemisch verankertes Befestigungselement zu schaffen, das einfach und sicher setzbar ist sowie schnell auf ein bestimmtes Niveau belastbar ist.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
  • Gemäss der Erfindung umfasst zumindest das Reaktivharz zwei unterschiedliche Formulierungen, die hintereinander angeordnet sind, wobei die zweite Formulierung des Reaktivharzes, welche im gemischten Zustand mit dem zumindest einen Härter schnell härtet, in Bezug auf die Setzrichtung des Befestigungselementes hinter der ersten Formulierung des Reaktivharzes angeordnet ist, welche im gemischten Zustand mit dem zumindest einen Härter langsamer härtet.
  • Nach dem vollständigen Auspressen der Komponenten der aushärtbaren Masse liegen zwei unterschiedlich schnell härtende Gemenge der aushärtenden Masse vor. Das zuerst ausströmende erste Gemenge härtet mit moderater Geschwindigkeit aus und gewährleistet das Nachströmen des zweiten Gemenges. Das nach dem ersten Gemenge ausströmende zweite Gemenge härtet schneller als das erste Gemenge und vorteilhaft sofort aus. Damit ist sichergestellt, dass das Befestigungselement schneller und sicher im Untergrund verankert ist, wobei das schnell aushärtende Gemenge im Bereich des Bohrlochgrunds zu liegen kommt, womit eine vorteilhafte Krafteinleitung in den Untergrund gewährleistet ist..
  • In einer Variante dazu kann das Reaktivharz auch mehr als zwei Formulierungen umfassen, welche jeweils hintereinander angeordnet sind. Dabei weist das erste ausströmende Gemenge der aushärtbaren Masse eine Aushärtungsgeschwindigkeit, die langsamer als die Aushärtungsgeschwindigkeit des zweiten ausströmenden Gemenges, und entsprechend das dem zweiten Gemenge folgende weitere Gemenge eine schnellere Aushärtungsgeschwindigkeit als das zweite ausströmende Gemenge auf.
  • Vorteilhaft wird die aushärtbare Masse werkseitig in dem mit dem Bohrkopf konfektionierten Befestigungselement vorgesehen, womit eine sichere Anwendung des Befestigungselementes vor Ort gewährleistet ist.
  • Für eine vollständige Durchmischung der Komponenten der aushärtbaren Masse ist vorteilhaft ein Mischelement zwischen den Komponenten der aushärtbaren Masse und der zumindest einen Durchtrittsöffnung im Bereich des Bohrkopfs vorgesehen. Alternativ oder ergänzend dazu sind die Durchtrittsöffnungen im Bohrkopf derart ausgebildet, dass beim Durchtritt der Komponenten diese in einem ausreichenden Mass miteinander zu dem entsprechenden Gemenge vermischt werden.
  • Das selbstbohrende Befestigungselement kann als Aktivanker, d. h. als vorspannbarer Anker, wie auch als Passivanker, d. h. als nicht-vorgespannter Anker, verwendet werden.
  • Beim Aktivanker ist mittels eines Vorspannelements das bereits über das schnell härtende Gemenge im Untergrund teilweise verankerte Befestigungselement nahezu direkt nach dem vollständigen Auspressvorgang der aushärtbaren Masse vorspannbar. Durch das zeitlich versetzte Nachhärten des langsamen beziehungsweise moderat reagierenden ersten Gemenges im vorgespannten Bereich, wird die beim Vorspannen erzielte Vorspannung des Befestigungselementes chemisch fixiert.
  • Beim Passivanker kann der Bohrmotor und die Auspresseinheit sofort nach dem vollständigen Ausbringen der Komponenten der aushärtbaren Masse entfernt und ein nächstes Befestigungselement gesetzt werden, da die zumindest teilweise Verankerung des Befestigungselementes unmittelbar nach dem vollständigen Auspressvorgang der aushärtbaren Masse erreicht wird.
  • Der Setzaufwand bei einem Aktivanker wie auch bei einem Passivanker ist gegenüber den bisher bekannten Ausführungen von chemisch verankerbaren Befestigungselementen massgeblich reduziert. Des Weiteren lassen sich durch die unterschiedlichen Aushärtungsgeschwindigkeiten der Gemenge derartige Befestigungselemente unabhängiger von der Temperatur des Untergrundes setzen, womit das erfindungsgemässe selbstbohrende Befestigungselement flexibel insbesondere im Tunnel- oder Stollenbau einsetzbar ist. Normalerweise gelangen bei kalten Untergründen schnell härtende Massen und bei heissen beziehungsweise bei warmen Untergründen langsam härtende Massen zur Anwendung. Da das erfindungsgemässe Befestigungselement beide dieser Arten von aushärtenden Massen aufweist, ist eine sichere Verankerung des Befestigungselementes in unterschiedlichen Untergründen gewährleistet.
  • Als Härter für die, vorteilhaft radikalisch härtbaren bzw. härtenden, Reaktionsharze kommen vorteilhaft Peroxyverbindungen, insbesondere Dibenzoylperoxid, zum Einsatz. Vorteilhaft kommt bei dem schnell wie auch bei dem langsam aushärtenden Gemenge der gleiche Härter zum Einsatz.
  • Das Reaktivharz, setzt sich zusammen zumindest aus einem Grundharz, einem Reaktivverdünner und einem Härterbeschleuniger. Reaktivharze zur Verwendung in aushärtbaren Massen zur chemischen Verankerung von Befestigungselementen sind bekannt und z. B. in der DE 42 31 161 oder der US 4,518,283 offenbart. Jedoch wird gemäss der Erfindung durch die Variation der Verhältnisse dieser Komponenten zueinander beziehungsweise der Formulierung des Reaktivharzes die Aushärtungszeit des entsprechenden Gemenges eingestellt. Die unterschiedliche Aushärtungszeit bzw. Härtungsgeschwindigkeit der beiden Formulierungen des Reaktivharzes wird maßgeblich über die Menge an Härtungsbeschleuniger bestimmt. Hierfür kommen vor allem Amine in Betracht, wie N,N-substituierte Aniline (zum Beispiel N,N Dimethylanilien) bzw. N,N-substituierte para-Toluidine (zum Beispiel N,N Dimethyl para Toluidin), aber auch Co-, Mn-Sn- oder Ce-Salze, wie zum Beispiel Cobaltoctoat. Weiter weisen vorteilhaft beide Formulierungen weiter Füllmittel auf, wie z. B. Quarz, Glas- und Hohlglaskugeln, Korund, Kreide, Talkum.
  • Das Mischungsverhältnis des Reaktivharzes mit der ersten Formulierung und des Härters sowie das Mischungsverhältnis des Reaktivharzes mit der zweiten Formulierung und des Härters sind vorteilhaft gleich und liegen bei 1:1 bis 10:1, vorteilhaft bei 3:1 bis 5:1.
  • Vorzugsweise sind die Komponenten der aushärtbaren Masse in Kammern eines Schlauchbeutels angeordnet, welcher als Verpackung einfach herstellbar ist und zudem einfach in dem hohlzylindrischen Aufnahmekörper angeordnet werden kann. Vorteilhaft ist der Schlauchbeutel ein Folienbeutel, der weiter vorteilhaft aus einer auf die chemischen Eigenschaften der Komponenten der aushärtbaren Masse abgestimmten, mehrschichtigen Folie gebildet ist.
  • Bevorzugt sind alle Komponenten der aushärtbaren Masse in einem gemeinsamen Schlauchbeutel angeordnet, was eine einfache Herstellung des selbstbohrenden Befestigungselementes ermöglicht. Der Schlauchbeutel ist vorteilhaft aus einem flächigen Material geformt, das zur Ausbildung der erforderlichen Anzahl von Kammern gefaltet und entsprechend verschweisst wird.
  • Vorzugsweise sind die unterschiedlichen Formulierungen des Reaktivharzes in einer durchgängigen, in Längserstreckung des Schlauchbeutels verlaufenden Kammer des Schlauchbeutels angeordnet. Bei dieser Anordnung der Komponenten weist der Schlauchbeutel im Querschnitt eine vorteilhafte kleine Grösse auf und ist einfach herstellbar. Um eine unerwünschte Reaktion der Formulierungen miteinander während dem Lagerzustand des Befestigungselementes auszuschliessen, ist vorteilhaft eine Trennwand zwischen den Formulierungen in der entsprechenden Kammer des Schlauchbeutels vorgesehen. Die Trennwand ist vorteilhaft, z. B. unter Druck, leicht öffnenbar beziehungsweise zerstörbar.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig.1 Ein erfindungsgemässes selbstbohrendes Befestigungselement in Form eines Gebirgsankers in einem schematischen Längsschnitt; und
    • Fig. 2 das selbstbohrende Befestigungselement im gesetzten Zustand.
  • Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Das in der Figur 1 dargestellte selbstbohrende Befestigungselement 11, hier in Form eines Gebirgsankers, weist einen hohlzylindrischen Aufnahmekörper 12 auf, der an einem ersten, in Setzrichtung S liegenden Ende 13 einen Bohrkopf 16 und am gegenüberliegenden Ende 14 ein Drehmitnahmemittel 15, z. B. in Form eines mit einem hier nicht dargestellten Bohrgerät kuppelbaren Mehrkants auf. Der Bohrkopf 16 weist eine erste Durchtrittsöffnung 17 sowie zwei nach radial aussen offene zweite Durchtrittsöffnungen 19 auf. Weiter ist eine trichterförmig ausgebildete, sich zum freien Ende des Bohrkopfs 16 verjüngende Aufnahme 18 im Bohrkopf 16 vorgesehen.
  • Im Aufnahmekörper 12 ist ein Innenrohr 21 angeordnet, in dem eine in einem Folienbeutel als Schlauchbeutel 23 verpackte, auspressbare und aushärtbare mehrkomponentige Masse 26 angeordnet ist. Die mehrkomponentige Masse 26 umfasst ein Reaktivharz 28 und einen Härter 27, die getrennt von einander gelagert sind und die im gemischten Zustand aushärten. Der Härter 27 ist einer in Längserstreckung des Schlauchbeutels 23 verlaufenden, ersten Kammer 24 des Schlauchbeutels 23 vorgesehen. Das Reaktivharz 28 ist in einer parallel zur ersten Kammer 24 verlaufenden zweiten Kammer 25 des Schlauchbeutels 23 vorgesehen und umfasst eine erste Formulierung 29 sowie eine von der ersten Formulierung 29 unterschiedliche beziehungsweise von der ersten Formulierung 29 verschiedene, zweite Formulierung 30. Die erste Formulierung 29 und die zweite Formulierung 30 sind hintereinander in der durchgängigen, in Längserstreckung des Schlauchbeutels 23 verlaufenden zweiten Kammer 25 des Schlauchbeutels 23 angeordnet. Um eine unerwünschte Reaktion zwischen der ersten Formulierung 29 und der zweiten Formulierung 30 im Lagerzustand des Befestigungselementes 11 auszuschliessen, ist zwischen der ersten Formulierung 29 und der zweiten Formulierung 30 eine vorteilhaft unter Druck leicht öffnenbare beziehungsweise zerstörbare Trennwand 33 in der zweiten Kammer 25 des Schlauchbeutels 23 vorgesehen. Die zweite Formulierung 30 des Reaktivharzes 28, welche im gemischten Zustand mit dem Härter 27 schnell härtet, ist in Bezug auf die Setzrichtung S des Befestigungselementes 11 hinter der ersten Formulierung 29 des Reaktivharzes 28 angeordnet, welche im gemischten Zustand mit dem Härter 27 langsamer härtet.
  • Nachfolgend sind zur Verdeutlichung der Erfindung je ein Beispiel für die Zusammensetzung der ersten Formulierung 29 des Reaktivharzes 28, der zweiten Formulierung 30 des Reaktivharzes 28 sowie des Härters 27 dargelegt: Diese Beispiele sind nicht abschliessend.
    - Härter 27:
    Dibenzoylperoxid 20.0 Gew.-%
    Wasser 30.0 Gew.-%
    Quarz 0.01 bis 0.03 mm 50.0 Gew.-%
    - erste Formulierung 29 des Reaktivharzes 28, die im gemischten Zustand mit dem Härter 27 ein langsam aushärtendes Gemenge 41 bzw. Gemisch ausbildet.
    Ungesättigtes Polyesterharz 27.0 Gew.-%
    Styrol 18.0 Gew.-%
    Dimethylanilin 0.1 Gew.-%
    Kreide 52.9 Gew.-%
    Pyrogene Kieselsäure 2.0 Gew.-%
    - zweite Formulierung 30 des Reaktivharzes 28, die im gemischten Zustand mit dem Härter 27 ein schnell aushärtendes Gemenge 42 bzw. Gemisch ausbildet.
    Bisphenol-A-diglycidyl-dimethacrylat 25.0 Gew.-%
    B. 1,4 Butandiol dimethacrylat 20.0 Gew.-%
    Dimethylanilin 1.0 Gew.-%
    Kreide 51.5 Gew.-%
    Pyrogene Kieselsäure 2.5 Gew.-%
    Das Mischungsverhältnis der ersten Formulierung 29 des Reaktivharzes 28 mit dem Härter 27 wie auch das Mischungsverhältnis der zweiten Formulierung 30 des Reaktivharzes 28 mit dem Härter 27 beträgt 3 Teile zu 1 Teil (3:1).
  • Im Innenrohr 21 ist zwischen der aushärtbaren Masse 26 und dem Bohrkopf 16 ein im Innenrohr 21 verschiebbar gelagertes, vorteilhaft aus einem Kunststoff gefertigtes Mischelement 31 vorgesehen. An dem dem Mischelement 31 gegenüberliegenden Ende des Innenrohrs 21 ist ein Auspresskolben 36 im Innenrohr 21 zum Auspressen der aushärtbaren Masse 26 vorgesehen. Durch den Zwischenraum zwischen dem Innenrohr 21 und dem Aufnahmekörper 12 ist ein Absaugen von Bohrklein beziehungsweise Bohrmehl oder ein Zuführen von Spülwasser zum Bohrkopf 16 gewährleistet.
  • Das Befestigungselement 11 wird, wie in Figur 1 gezeigt, als Ganzes mit einer hier nicht dargestellten Bohr-/Auspresseinheit, welche mit dem Drehmitnahmemittel 15 des Aufnahmekörpers 12 koppelbar ist, in den Untergrund 6 gebohrt.
  • Nach Erreichen der gewünschten Bohrtiefe wird über die Auspresseinheit der Auspresskolben 36, beispielsweise mittels Wasser als Druckbeaufschlagungsmittel, mit Druck beaufschlagt, wobei zuerst das Mischelement 31 in Richtung des Bohrkopfs 16 geschoben wird, bis das freie Ende des Mischelementes 31 in der Aufnahme 18 des Bohrkopfs 16 zu liegen kommt. Bei einer weiteren Druckbeaufschlagung der auszupressenden Masse 26 über den Auspresskolben 36 strömt diese durch die Durchtrittsöffnungen 17 und 19 im Bohrkopf 16 aus dem Befestigungselement 11 gemischt heraus.
  • Das erste, langsam härtende Gemenge 41 strömt dabei zuerst aus dem Befestigungselement 11 und verfüllt den Zwischenraum zwischen der Aussenwandung des Aufnahmekörpers 12 und der Bohrlochwandung 7 vom Bohrlochgrund aus. Das nachfolgend ausströmende zweite Gemenge 42, das schnell aushärtet, verdrängt das erste Gemenge 41 weiter in Richtung des zweiten Endes 14 des Aufnahmekörpers 12. Aufgrund des schnell aushärtenden zweiten Gemenges 42 ist das Befestigungselement 11 nach dem Auspressvorgang der aushärtbaren Masse 26 im Bereich des Bohrlochgrunds verankert und zumindest beschränkt, z. B. zum Vorspannen desselben, belastbar. Nach dem zeitlich verzögerten Aushärten des ersten Gemenges 41 ist das Befestigungselement 11 vollständig im Untergrund 6 verankert.

Claims (4)

  1. Selbstbohrendes Befestigungselement (11) zur chemischen Verankerung in einem Untergrund (6) mit einem hohlzylindrischen Aufnahmekörper (12), der an einem Ende (13) einen Bohrkopf (16) aufweist und in dem eine auspressbare, aushärtbare mehrkomponentige Masse (26) vorgesehen ist, die
    zumindest einen Härter (27) und zumindest ein Reaktivharz (28) umfasst, die getrennt von einander gelagert sind und die im gemischten Zustand aushärten, und wobei im und/oder im Bereich des Bohrkopfs (16) zumindest eine Durchtrittsöffnung (17, 19) für die aushärtbare Masse (26) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Reaktivharz (28) zwei unterschiedliche Formulierungen (29, 30) umfasst,
    die hintereinander angeordnet sind, wobei
    die zweite Formulierung (30) des Reaktivharzes (28), welche im gemischten Zustand mit dem zumindest einen Härter (27) schnell härtet, in Bezug auf die Setzrichtung (S) des Befestigungselementes (11) hinter der ersten Formulierung (29) des Reaktivharzes (28) angeordnet ist, welche im gemischten Zustand mit dem zumindest einen Härter (27) langsamer härtet.
  2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten der aushärtbaren Masse (26) in Kammern (24, 25) eines Schlauchbeutels (23) angeordnet sind.
  3. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Komponenten der aushärtbaren Masse (26) in einem gemeinsamen Schlauchbeutel (23) angeordnet sind.
  4. Befestigungselement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Formulierungen (29, 30) des Reaktivharzes (28) in einer durchgängigen, in Längserstreckung des Schlauchbeutels (23) verlaufenden Kammer (25) des Schlauchbeutels (23) angeordnet sind.
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