Bewehrung von armierten Erdbauwerken

Abstract

 Die Aussenhaut (91 von armierten Erdbauwerken ist an Bändern (10) befestigt, und die Zugkraft wird unter Reibung in den Boden (11) abgetragen. Die Bänder (10) bestehen aus horrosionsbeständigen, hochfesten gewebten oder geflochtenen verstreckten organischen-, Glas- oder Kohlenstoffasern oder Fasergemischen und sich vorzugsweise mit flüssigen Reaktionsharzen, wie Epoxid-, Polyurethan- oder Isocyanatharzen, getränkt. Es ist vorteilhaft, die Bänder zu imprägnieren und erst nach dem verlegen zu härten.

Beschreibung

[0001] Für Stützbauwerke, bei denen in einem kohäsionslosen Boden

mäßig und lagenweise Metallbänder eingelegt werden, die zugkräfte aufnehmen und diese über Reibung in den Boden abtragen, hat sich der Begriff "Bewehrte Erde" eingebürgert. Der sogenannte Füllboden wird zum tragenden Bestandteil des Bauwerks. Um zu verhindern, daß sich der Füllboden abböscht ist eine Außenhaut notwendig, die aus metallischen Halbschalen oder plattenförmigen Betonfertigteilen bestehen kann. Über "Bewehrte Erde" wird beispielsweise in "Straße und Autobahn" 5 (1976) 3/10, "Tiefbau" 8 und 9 (1976) cder "Die Bautechnik" 53 (1976) 7, 217/226 berichtet.

[0002] Aus Korrosionsgründen müssen die eingesetzten metallischen Bewehrungsbänder eine Zinkauflage zwischen 26 und 56 µm aufweisen, wobei besonders ungünstig der unvollkcmmene katodische Kantenschutz bei den Bändern ist, die aus verzinktem Stahlblech geschnitten werden. Hinzu kommt, daß aus Sicherheitsgründen ein Korrosionszuschlag von bis zu 50 % der für die Lastübertragung erforderlichen Nenndicke gemacht werden muß. Ebenso nachteilig ist, daß trotz dieser Maßnahmen noch zusätzliche Anforderungen an den pH-Wert und den elektrischen Durchgangswiderstand des Füllbodens gestellt werden müssen, um kritische Einsatzbedingungen für die metallische Bewehrung zu vermeiden.

[0003] Diese Maßnahmen begrenzen die aus Gründen der erwünschten hohen Reibungskräfte flächige Ausgestaltung der Bänder mit hohem Verhältnis von Oberfläche zur Querschnittsfläche, wodurch die übertragung der Reibungskräfte zu klein werden kann. Zur Verbesserung des Haftvermögens von Stahlbändern sind aufwendige, gewalzte Profile mit Querrippen unterschiedlicher Ausprägung wie Bogenrippen, schräglaufende oder gepfeilte Rippen vorgeschlagen worden.

[0004] Wegen der besonders kritischen Korrosionsverhältnisse in Spalten sind auch die vorgeschlagenen Schraubverbindungen oder Bolzenverbindungen für die Verbindung zwischen der Außenhaut des Bauwerks und den Bewehrungsbändern oder zwischen den Bewehrungsbändern untereinander störungsanfällig. Die Verwendung korrosionsgeschützer Schrauben und Scheiben, wie sie die vorläufigen Richtlinien der Bundesanstalt für Straßenwesen für die Anwendung des Bauverfahrens "Bewehrte Erde vorschreiben, ist insbesondere in Tausalz-gefährdeten Bereichen problematisch.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Nachteile und Schwachpunkte am System "Bewehrte Erde", insbesondere Kcrrosionsschäden zu vermeiden und die Reibungsverhältnisse im Erdbauwerk zu verbessern. Weitere Aufgaben sind die Verbesserung der Handhabbarkeit und einfache sichere Verbindungen der Bewehrungselemente mit der Außenhaut. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß hochfeste, korrosionsbeständige Flecht- oder Gewebebänder kraftschlüssig mit der _Au-ßenhaut des Bauwerks verbunden sind. In den Unteransprüchen sind weitere günstige Ausbildungen beschrieben.

[0006] Entsprechend der Erfindung wird vorgeschlagen, als Bewehrungselemente korrosionsbeständige, hochfeste gewebte oder geflochtene Bänder zu verwenden. Mit vorwiegend kettverstärkten Geweben oder Geflechten aus verstreckten organischen Fasern lassen sich bereits die Festigkeiten der üblicherweise eingesetzten Baustähle erreichen, wobei die Gewebe oder Geflechte allein durch die Auswahl geeigneter Grundwerkstoffe bereits als weitgehend korrosionsbeständig angesehen werden können. Deswegen ist es möglich, entsprechend breite und dünne Bänder zu verwenden, die durch ein hohes Verhältnis von Umfang zu Querschnitt es allein aufgrund ihrer großen Oberflächen gestatten, hohe Reibungskräfte ohne besondere Hilfsmittelzur Erhöhung der Reibung, wie z.B. Rippen , in den Boden abzutragen. Ein weiterer Vorteil, der es bei der hohen Zugfestigkeit der erfindungsgemäßen Bewehrungsbänder ermöglicht, noch höhere Reibungskräfte als bei glatten oder breiten Bändern zu erzeugen, liegt in dem reibungserhöhenden Effekt der Struktur der Gewebe oder Flechtbänder, die bevorzugt weitmaschig sein kann und durch die Webart (z.B. Atlas-, Köper- oder Leinenbindung) beeinflußt werden kann.

[0007] Weil die erfindungsgemäßen Bänder biegeschlaff sind, ergibt sich beim Verlegen auf der Baustelle eine äußerst gute Anpassungsfähigkeit an die Unebenheiten des Füllbodens, sowie eine geringe Verletzungsgefahr beim Verfüllen der einzelnen Bodenschichten. Die Bänder können in großen Längen aufgehaspelt sein,und im Gegensatz zur üblichen Technik werden die Armierungselemente erst auf der Baustelle zugeschnitten, was den Transport und das Verlegen sehr verbilligt.

[0008] In einer besonders bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Bewehrungsbänder besteht das kettverstärkte Gewebe aus hochfesten anorganischen Fasern, beispielsweise aus Glasfasern oder aus Kohlenstofffasern oder aus Fasergemischen der genannten Fasern, die mit flüssigen Reaktionsharzen getränkt sind. Diese Gewebebänder weisen bevorzugt Flächengewichte zwischen 400 und 800 g/m² auf. Als Reaktionsharze sind beispielsweise Epoxid-, Polyurethan- oder Isocyanatharze geeignet. Die Imprägnierung der Gewebebänder kann in Tränkbädern zwischen Walzen, die direkt vor der Abzugsvorrichtung von einer geeigneten Haspel angebracht sein können, erfolgen. Die Dosierung des Reaktionsharzes ist unkritisch; das Gewebeband muß nur vollständig benetzt sein. Die Bruchlast der Gewebebänder hängt nicht vom Harzanteil der Imprägnierung ab. Es kann auch vorteilhaft sein, die tragenden Gewebebänder trocken zu verlegen und das flüssige Reaktionsharz vor dem Verfüllen mit dem Reibungsboden auf die Gewebebänder aufzuspritzen oder aufzusprühen. Es ist besonders vorteilhaft, wenn fabrikmäßig vorgefertigte, vorimprägnierte Bänder verwendet werden, die auf der Baustelle nur ausgelegt werden und die nach dem Auslegen aushärten. Die Härtungszeit kann in weiten Grenzen eingestellt werden; vorteilhafte Einstellungen ermöglichen einen Verlegungsspielraum zwischen 15 Minuten und 2 Stunden.

[0009] Im Gegensatz zu Stahlbändern paßt sich das verlegte Band aufgrund seiner Flexibilität den Bodenunebenheiten gut an; der Reibungsverbund zwischen Band und Erdreich wird durch das Reaktionsharz infolge der an dem Gewebeband anhaftenden Erdteilchen noch verbessert und so eine starke Tragwirkung des das Band umgebenden Bodens erzielt. Nach dem Erhärten des Reaktionsharzes ist das Band formsteif und hat einen erheblichen Ausziehwiderstand. Die Verwendung geeigneter Reaktionsharze führt zu einer überragenden Korrosionsbeständigkeit; die an sich bereits gute Bestänligkeit der Glas- und Kohlenstofffasern wird durch die Umhüllung mit Reaktionsharzen noch weiter erhöht.

[0010] Eei Imprägnierung der Gewebebänder mit Isocyanatharzen kann die Feuchtigkeit des Füllbodens zur Härtung dieser Harze genutzt werden. Auch bei ungünstigen Witterungsbe- di.igungen bei der Verlegung werden die Gewebebänder einwardfrei gehärtet. Für den Baustellenbetrieb ist es auch vorteilhaft, daß die Harzmenge zur Tränkung unkritisch ist, da der Festigkeitsträger Gewebe unabhängig von der Imprägniermenge an Harz seine rechnerische Bruchlast erreicht.

[0011] Die Kafteinleitung in Gewebe- oder Geflechtbänder ist nach der vorliegenden Erfindung noch mehr als bei der üblichen Techn4: sicher und einfach zu handhaben. Zur Krafteinleitung können die flexiblen Bänder beispielsweise im Erdbauwerk Harnadelförmig verlegt werden, wobei die offenen Enden des Bandes in das Erdbauwerk hineingerichtet sind und die Sctlaufe von einem Bügel getragen wird, der an der Außenhaut des Bauwerks angebracht ist und so die kraftschlüssige Verbindung zwischen Außenhaut und Bewehrungsband herstellt. Eine andere Möglichkeit zum kraftschlüssigen Anschluß der Gewebebänder an die Außenhaut des Bauwerks besteht darin, die Bänder in einer Schlaufe um den Bügel an der Außenhaut zu legen und die Schlaufe mit einem geeigneten Verschluß, z.B. einer oder mehrerer Klemmen durch Reibung zu sichern. Bei den imprägnierten Gewebebändern ist es besonders günstig, eine Anschlußart in der Weise vorzusehen, daß eine oder mehrere einander überlappende Schlaufen über den Bügel zur Krafteinleitung in der Außenhaut des Erdbauwerks geformt werden, die durch das Erhärten des Reaktionsharzes die tragende Verbindung bilden. Eine zusätzliche Fixierung der einzelnen Lagen der Gewebebänder durch Bügelverschlüsse erhöht die Handhabungssicherheit dieser Verbindung erheblich und ermöglicht hohe Zugbelastungen bereits vor dem Aushärten des Reaktionsharzes.

[0012] Die Erfindung ist in den Figuren beispielhaft dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein kettverstärktes Gewebeband in Leinenbindung;

Figur 2 ein Geflecht mit Bändchen aus verstreckten organischen Werkstoffen;

Figur 3 eine kraftschlüssige Verbindung eines Gewebebandes als Bewehrung mit der Außenhaut des Erdbauwerks in U-Form (Haarnadelform);

Figur 4 eine kraftschlüssige Verbindung über einen Reibungsverschluß;

Figur 5 ein imprägniertes Gewebeband aus Glasseide;

Figur 6 2 trocken verlegte Glasgewebebänder in doppelter Überlappung;

Figur 7 schematische Darstellung des Effektes der Reibungserhöhung.

[0013] In Figur 1 ist kettverstärktes Gewebeband in Leinenbindung dargestellt. Es besteht aus 9 Glasrovings als Kettfäden 1 und Glasspinnfäden des Schußfadens 2 mit einer Tragfähigkeit von etwa 12 kN bei einer Breite von etwa 60 mm. Ähnliche Glasgewebebänder sind beispielsweise als Typen RLS 304016 bzw. RLS 4022 der Fa. A. Weng, Holzhausen oder unter der Bezeichnung 94025 der Fa. Interglas "ßxtil GmbH im Handel, mit denen Bruchlasten zwischen 6 und 15 kN erreicht werden.

[0014] In Figur 2 ist ein Laborprodukt aus einem Bändchengeflecht dargestellt. Das Kettband 3 ist hochverstrecktes Polyäthylen, die Dicke beträgt 100 _/um, die Breite ca. 5 mm. Das Schußband 4 besteht aus Polyäthylen, hat eine Breite von 0,2 mm und ist 50 _/um dick. Die Breite des fertigen Geflechts aus 9 Bändern beträgt 50 mm, die Dicke etwa 0,8 mm. Die Bruchlast dieses Bandes liegt bei 9,7 kN.

[0015] Die Außenhaut des Erdbauwerks besteht in vielen Fällen aus Betonfertigteilen 5. Bei einer Wanddicke 20 cm kann auf der Rückseite des Fertigteils in eine Aussparung 6 ein PVCummanteltes Stahlrohr 7 einbetoniert werden. Bei einer Bandstärke von 2,5 mm hat es einen Durchmesser von 30 mm. Das kettverstärkte Gewebeband 8 aus Perlongarn (mit einem Verhältnis von Kette/Schuß von 20/1, einer Breite von 75 mm und einer Dicke von 2,5 mm) ist in Form einer einfachen Schlaufe um das einbetonierte Rohr 7 herumgelegt, wobei die offenen Enden des Gewebebandes 8 in das Erdbauwerk hineinreichen und durch Verschmelzen gegen ein Aufziehen des Gewebes gesichert sind. Das Band wird ohne Harzimprägnierung schlaff auf dem Füllboden ausgelegt und sofort nach dem Verlegen mit einer weiteren Lage aus Füllboden bedeckt. Das Band ist im Betrieb einer Maximallast von 9,3 kN ausgesetzt; im Bruchversuch versagte es bei einer Bruchlast von 27,5 kN. Der Reibungsbeiwert _/u ergab sich bei verdichtetem Boden zu 1,7.

[0016] In Figur 4 ist eine andere Möglichkeit der Verankerung der Außenhaut 9 dargestellt. Das Band 10 besteht in diesem Fall aus verstreckten organischen Fasern. Es wird auf dem Füllboden 11 ausgelegt, in einer Schlaufe 12 um das kunststoffbeschichtete Tragrohr 13 gelegt und durch aufgesteckte Kämme 14 kraftschlüssig verankert.

[0017] In Figur 5 wird ein imprägniertes Gewebeband 15 aus Glasseide um das in der Außenhaut 16 einbetonierte kunststoffummantelte Stahlrohr 17 gelegt; beim Abziehen von einer Haspel wird das Band 15 durch ein Imprägnierband mit einem feuchtigkeitshärtenden Isocyanatharz mit einem NCO-Gehalt von ca. 16 % bei einer Viskosität von ca. 5000 mPas geführt und nach dem Imprägnieren unmittelbar in der dargestellten Weise auf den Füllboden 18 verlegt, wobei eine vorläufige Sicherung der überlappung des Bandendes durch aufgesteckte U-förmige Klemmen aus ABS erfolgt. Unter üblichen Bedingungen ist nach 50 Minuten das Reaktionsharz fest und die Verbindung mit der Außenhaut des Erdbauwerks voll belastbar.

[0018] In Figur 6 sind zwei Glasgewebebänder 19 trocken verlegt, das PVC-ummantelte Stahlrohr 20 ist von beiden Bändern 19 umschlungen. Die Bänder 19 sind durch Klemmen vorläufig fixiert. Es wird ein niederviskoses (100 mPas),kalt härtendes Epoxidharz mit Dibutylamin als Härter bis zur vollständigen Tränkung aufgesprüht, das nach 1 1/2 Stunden fest und damit voll belastungsfähig wird.

[0019] In Figur 7 ist die erhöhte Tragwirkung getränkter Bänder schematisch dargestellt. An dem imprägnierten Gewebeband 22 haften Erd- und Sandpartikel 23 und erhöhen die Reibung im lockeren Erdreich 24.

Ansprüche

1) Bewehrung für armierte Erdbauwerke, dadurch gekennzeichnet, daß hochfeste korrosionsbeständige Flecht- oder Gewebebänder kraftschlüssig mit der Außenhaut des Bauwerks verbunden sind.

2) Bewehrung für armierte Erdbauwerke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flecht- oder Gewebebänder vorwiegenden in Kettrichtung verstärkt sind.

3) Bewehrung für armierte Erdbauwerke nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebebänder aus synthetischen, organischen Fasern bestehen.

4) Bewehrung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebebänder aus Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Fasergemischen bestehen.

5) Bewehrung für armierte Erdbauwerke nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebebänder mit flüssigen Reaktionsharzen imprägniert sind, die nach dem Verlegen der Bänder härten.

6) Bewehrung für armierte Erdbauwerke nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsharze für die Gewebebänder Epoxid-, Polyurethan- oder Isocyanatharze sind.

7) Bewehrung für armierte Erdbauwerke nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebebänder durch Umlenkung um Bügel, die in der Außenhaut befestigt sind, kraftschlüssig mit dieser verbunden sind.

8) Bewehrung für armierte Erdbauwerke nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausziehen der Schlaufen aus den Bügeln durch symmetrische Ausbildung der Schlaufen, durch Klemmverbindungen oder durch die beim Härten erreichte kraftschlüssige Ve indung der sich überlappenden Schlaufenteile verhindert wird.

Zeichnung