WO1995002562A1 - Stossdämpfende anordnung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to an arrangement for protecting a structure, in particular a building, against impacts, with at least one layer of shock-absorbing material which irreversibly absorbs shock energy provided on a base. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a layer of damping material .
  • the main field of application of the invention is the shielding of nuclear facilities and of protective rooms against impacts, such as are caused, for example, by falling loads and by impacting vehicles, in particular crashing aircraft.
  • concrete with embedded balls of expanded polystyrene has been used as the damping material.
  • this material has properties that are not optimal from an environmental point of view. This is how polystyrene is flammable. It can also become radioactive and decay in an environment exposed to radiation.
  • the damping material is not recyclable because it consists of organic and inorganic substances.
  • the object of the invention is to remedy this and to increase the environmental compatibility of the shock absorption.
  • the arrangement according to the invention is characterized in that the layer of damping material consists at least to a substantial extent of glass foam.
  • Glass foam is non-flammable and does not emit vapors or gases when heated. It is also radiation-resistant and can also be recycled, so that there are no disposal problems. Long-term stability is also advantageous. Glass foam is closed-pore and therefore cannot absorb any contamination. The material is also inert against chemical attacks. It also contains no washable components. Above all, it is extremely cheap material that can also be easily made from waste glass. It should also be emphasized that the shock-absorbing properties of the protective layer can be set very precisely, since glass foam of different densities can be produced.
  • Glass foam can be used as the sole material for the protective layer.
  • the glass foam is incorporated as granules in a matrix material.
  • the protective layer is in a very good position to remove working loads. This has not been the case with conventional concrete with polystyrene inclusions.
  • three parameters are available for the precise setting of the shock-absorbing properties, namely, firstly, the density of the glass foam, secondly, the strength of the matrix material and finally the quantitative ratio between the two materials. The minimum thickness of the protective layer is determined from this and from the load to be expected.
  • the glass foam can already be produced as granules during manufacture. There is also the possibility of curing the glass foam as a block or web and then granulating it.
  • cement or a cement-bound mass is advantageously used as the matrix material.
  • the protective layer then consists of purely inorganic materials, so that easy recycling is possible.
  • the layer of damping material be composed of shaped stones.
  • shaped blocks can be produced in different sizes and can be easily processed into protective layers of different thicknesses and extensions.
  • the shaped stones can be designed as blocks of glass foam. It can also be blocks of glass foam granules embedded in matrix material.
  • sealing glass foam with a block-shaped covering see, the glass foam in turn form a block within the envelope or can be present as loose granules.
  • the layer of damping material is arranged as a potting layer on the base.
  • the grouting material consists of a matrix material with integrated glass foam granulate and can be applied without problems, for example like normal concrete.
  • the layer of damping material be arranged on the base as a bed of glass foam granulate.
  • the manufacturing outlay is minimal. Nevertheless, this protective layer also has the property of being able to carry off traffic loads without problems.
  • the various possibilities of the protective layer structure namely shaped blocks, casting compound, matrix integration and filling, can be combined with one another as desired.
  • Several layers of the same or different types can also be arranged one above the other. Above all, there is also the possibility of assigning different shock-absorbing properties to different protective layer areas.
  • the removal of the traffic loads can be improved by covering the layer of damping material with a covering, in particular a screed layer.
  • a covering in particular a screed layer.
  • the cover can also be used to set the shock-absorbing properties.
  • the cover can consist of the materials customary in road construction.
  • slabs can also be used, which are placed loosely or connected to one another over the entire surface or only over surface sections.
  • the cover can also be used as an intermediate layer.
  • a particularly simple manufacturing process is characterized in accordance with the invention in that a concrete with glass foam granulate as an additive is produced, poured onto the underlay and then allowed to harden, a screed layer preferably being poured onto the layer of damping material and then allowed to harden.
  • the scope of the invention is not limited to nuclear facilities, shelters and the like. Rather, there is a large number of other sensitive systems for which such a protective layer can be advantageous. For example, military facilities and protective zones that must be secured against component crashes should be mentioned. Shielding banks from third-party interference is also an option. Another field of application is transport packaging for radioactive or other dangerous or protected goods, as well as transport facilities such as Locomotives, associated impact ramps and the like. In addition, shielding is required wherever blasting, demolition work and the like are carried out. Finally, test facilities of various types can also be so dangerous or endangered that they require special shielding.

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Abstract

Die Anordnung dient vor allem zum Schutz von Gebäuden und Anlagen gegen Stöße, wie sie beispielsweise aus abstürzenden Lasten resultieren können. Der Schutz wird erzeugt durch eine auf einer Unterlage angeordnete Schicht aus einem Dämpfungsmaterial, welches in der Lage ist, Stoßenergie irreversibel zu absorbieren. Das Dämpfungsmaterial besteht mindestens zu einem wesentlichen Anteil aus Glasschaum. Der Glasschaum kann in ein Matrixmaterial eingebunden sein. Im Falle einer zementgebundenen Masse wird diese wie normaler Beton vergossen. Anschließend kann eine Estrichschicht aufgebracht werden.

Description

Stossdämpfende Anordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betriff eine Anordnung zum Schutz einer Struktur, insbesondere eines Gebäudes, gegen Stöße, mit minde¬ stens einer auf einer Unterlage vorgesehenen Schicht aus Stoße¬ nergie irreversibel absorbierendem Dämpfungsmaterial- Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer sol¬ chen Schicht aus Dämpfungsmaterial.
Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Abschirmung von kerntechnischen Anlagen und von Schutzräumen gegen Stoßeinwir¬ kungen, wie sie beispielsweise von abstürzenden Lasten und von aufprallenden Fahrzeugen, insbesondere abstürzenden Flugzeugen, hervorgerufen werden. Bisher hat man als Dämpfungsmaterial Be¬ ton mit eingelagerten Kugeln aus expandiertem Polystyrol ver¬ wendet. Dieses Material besitzt jedoch Eigenschaften, die unter Umwelt-Gesichtspunkten nicht optimal sind. So ist Polystyrol brennbar. Auch kann es in strahlenbelasteter Umgebung radioak¬ tiv werden und zerfallen. Ferner ist das Dämpfungsmaterial nicht rezyklierbar, da es aus organischen und anorganischen Substanzen besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und die Umweltverträglichkeit der Stoßdämpfung zu er¬ höhen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Anordnung nach der Erfin¬ dung dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Dämpfungs ate- rial mindestens zu einem wesentlichen Anteil aus Glasschaum be¬ steht.
Glasschaum ist unbrennbar und emittiert bei Erhitzung weder Dämpfe noch Gase. Auch ist er strahlenbeständig und ferner re¬ zyklierbar, so daß keine Entsorgungsprobleme auftreten. Vor¬ teilhaft ist auch die Langzeitbeständigkeit. Glasschaum ist ge¬ schlossenporig und kann daher keine Kontaminationen aufnehmen. Auch ist das Material inert gegen chemische Angriffe. Ferner enthält es keine auswaschbaren Bestandteile. Vor allen Dingen handelt es sich um extrem billiges Material, das ohne weiteres auch aus Abfallglas hergestellt werden kann. Hervorzuheben ist ferner, daß die stoßdämpfenden Eigen¬ schaften der Schutzschicht sehr exakt eingestellt werden kön¬ nen, da Glasschaum unterschiedlicher Dichte erzeugt werden kann.
Für die Schutzschicht kommt Glasschaum als alleiniges Mate¬ rial in Frage. Als Alternative wird in Weiterbildung der Erfin¬ dung vorgeschlagen, daß der Glasschaum als Granulat in ein Ma¬ trixmaterial eingebunden ist. In beiden Fällen ist die Schutz¬ schicht sehr gut in der Lage, Gebrauchslasten abzutragen. Dies war bei gebräuchlichem Beton mit Polystyroleinschlüssen bisher nicht der Fall. Bei Einbindung des Glasschaums in ein Matrixma¬ terial stehen drei Parameter für die exakte Einstellung der stoßdämpfenden Eigenschaften zur Verfügung, nämlich zum einen die Dichte des Glasschaums, zum anderen die Festigkeit des Ma¬ trixmaterials und schließlich das Mengenverhältnis zwischen den beiden Materialien. Hieraus und aus der zu erwartenden Bela¬ stung bestimmt sich die Mindestdicke der Schutzschicht.
Der Glasschaum kann bereits bei der Herstellung als Granu¬ lat erzeugt werden. Auch besteht die Möglichkeit, den Glas¬ schaum als Block oder Bahn auszuhärten und anschließend zu gra¬ nulieren.
Als Matrixmaterial kommt vorteilhafterweise Zement oder eine zementgebundene Masse zur Anwendung. Die Schutzschicht be¬ steht sodann aus rein anorganischen Materialien, so daß eine problemlose Rezyklierung möglich wird.
In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung wird vorge¬ schlagen, daß die Schicht aus Dämpfungsmaterial aus Formsteinen zusammengesetzt ist. Diese Formsteine lassen sich in unter¬ schiedlicher Größe herstellen und problemlos zu Schutzschichten unterschiedlicher Dicke und Erstreckung verarbeiten. Die Form¬ steine können als Blöcke aus Glasschaum ausgebildet sein. Fer¬ ner kann es sich um Blöcke aus in Matrixmaterial eingebettetem Glasschaum-Granulat handeln. Schließlich besteht auch die Mög¬ lichkeit, Glasschaum mit einer blockförmigen Umhüllung zu ver- sehen, wobei der Glasschaum innerhalb der Umhüllung seinerseits einen Block bilden oder als loses Granulat vorliegen kann.
Als Alternative zu den Formsteinen wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Schicht aus Dämpfungsmate¬ rial als Vergußschicht auf der Unterlage angeordnet ist. Das Vergußmaterial besteht aus einem Matrixmaterial mit eingebun¬ denem Glasschaum-Granulat und kann problemlos aufgetragen wer¬ den, beispielsweise wie normaler Beton.
Schließlich wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschla¬ gen, daß die Schicht aus Dämpfungsmaterial als Schüttung aus Glasschäum-Granulat auf der Unterlage angeordnet ist. Der her¬ stellungstechnische Aufwand ist minimal. Dennoch besitzt auch diese Schutzschicht die Eigenschaft, Verkehrslasten problemlos abzutragen.
Erwähnt sei ferner, daß im Rahmen der Erfindung die ver¬ schiedenen Möglichkeiten des Schutzschichtaufbaus, nämlich Formsteine, Vergußmasse, Matrixeinbindung und Schüttung, belie¬ big miteinander kombiniert werden können. Auch lassen sich meh¬ rere Schichten gleicher oder unterschiedlicher Art übereinander anordnen. Vor allen Dingen besteht auch die Möglichkeit, unter¬ schiedlichen Schutzschichtbereichen unterschiedliche Stoßdämp¬ fungseigenschaften zuzuordnen.
Die Abtragung der Verkehrslasten läßt sich dadurch verbes¬ sern, daß die Schicht aus Dämpfungsmaterial mit einer Abdec¬ kung, insbesondere einer Estrichschicht überdeckt wird. Vor al¬ len Dingen ist hervorzugeben, daß die Abdeckung auch zur Ein¬ stellung der stoßdämpfenden Eigenschaften herangezogen werden kann. Die Abdeckung kann aus den im Straßenbau üblichen Mate¬ rialien bestehen. Neben einer Vergußschicht kommen auch Platten in Frage, die lose aufgelegt oder über der gesamten Fläche bzw. nur über Flächenabschnitten miteinander verbunden sind. Die Ab¬ deckung kann auch als Zwischenlage Verwendung finden.
Für sämtliche Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung gilt, daß die Herstellung der Schutzschicht vor allen Dingen deshalb problemlos möglich ist, weil die im Baugewerk üblichen Geräte benutzt werden können.
Ein besonders einfaches Herstellungsverfahren ist erfin¬ dungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß man einen Beton mit Glasschaum-Granulat als Zuschlagstoff erzeugt, auf der Unterla¬ gen vergießt und sodann aushärten läßt, wobei man auf der Schicht aus Dämpfungsmaterial vorzugsweise eine Estrichschicht vergießt und sodann aushärten läßt.
Der Anwendungsbereich der Erfindung beschränkt sich nicht auf kerntechnische Anlagen, Schutzräume und dergleichen. Viel¬ mehr gibt es eine große Zahl sonstiger sensibler Anlagen, für die eine derartige Schutzschicht von Vorteil sein kann. Erwähnt seien beispielsweise militärische Einrichtungen sowie Schutzzo¬ nen, die gegen Komponentenabsturz gesichert werden müssen. Auch die Abschirmung von Banken gegen Einwirkungen Dritter kommt in Frage. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Transportverpackungen für radioaktive oder sonstige gefährliche oder zu schützende Güter, ferner Transporteinrichtungen, wie z.B. Lokomotiven, zu¬ gehörige Prallrampen und dergleichen. Außerdem sind Abschirmun¬ gen überall dort erforderlich, wo Sprengungen, Abbrucharbeiten und dergleichen durchgeführt werden. Schließlich können auch Versuchseinrichtungen vielfältiger Art so gefährlich oder ge¬ fährdet sein, daß sie der speziellen Abschirmung bedürfen.

Claims

P a t e n t a n s r ü c h e
1. Anordnung zum Schutz einer Struktur, insbesondere eines Gebäudes, gegen Stöße, mit mindestens einer auf einer Unterlage vorgesehenen Schicht aus Stoßenergie irreversibel absorbieren¬ dem Dämpfungsmaterial, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schicht aus Dämpfungsmaterial mindestens zu einem wesentlichen Anteil aus Glasschaum besteht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasschaum als Granulat in ein Matrixmaterial eingebunden ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixmaterial Zement oder eine zementgebundene Masse ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Schicht aus Dämpfungsmaterial aus Form¬ steinen zusammengesetzt ist.
5. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Schicht aus Dämpfungsmaterial als Vergußschicht auf der Unterlage angeordnet ist.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Dämpfungsmaterial als Schüttung aus Glasschaum- Granulat auf der Unterlage angeordnet ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Schicht aus Dämpfungsmaterial mit einer Abdeckung, insbesonderer einer Estrichschicht überdeckt ist.
8. Verfahren zum Herstellen einer Schicht aus Stoßenergie irreversibel absorbierendem Dämpfungsmaterial auf einer Unter¬ lage zum Schutz einer Struktur, insbesondere eines Gebäudes, gegen Stöße, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Beton mit Glasschaum-Granulat als Zuschlagstoff erzeugt, auf der Unter¬ lage vergießt und sodann aushärten läßt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man auf der Schicht aus Dämpfungsmaterial eine Estrichschicht vergießt und sodann aushärten läßt.
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