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WO2014111583A1 - Verfahren zur herstellung eines tübbing mit thermoplastischer schottschicht - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines tübbing mit thermoplastischer schottschicht Download PDF

Info

Publication number
WO2014111583A1
WO2014111583A1 PCT/EP2014/051058 EP2014051058W WO2014111583A1 WO 2014111583 A1 WO2014111583 A1 WO 2014111583A1 EP 2014051058 W EP2014051058 W EP 2014051058W WO 2014111583 A1 WO2014111583 A1 WO 2014111583A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
melt adhesive
hot melt
adhesive layer
thermoplastic
layer
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/051058
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Von Rotz
Christoph FÄH
Original Assignee
Sika Technology Ag
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sika Technology Ag filed Critical Sika Technology Ag
Priority to CN201480004035.0A priority Critical patent/CN104884214A/zh
Priority to US14/761,797 priority patent/US20150361793A1/en
Priority to EP14700934.4A priority patent/EP2945785A1/de
Priority to KR1020157018973A priority patent/KR20150110519A/ko
Priority to JP2015553118A priority patent/JP2016511342A/ja
Publication of WO2014111583A1 publication Critical patent/WO2014111583A1/de

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    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a
  • prefabricated concrete parts are prefabricated in prefabricated concrete plants, temporarily stored until the required concrete strength is achieved, and then placed in the tunnel tube for installation as required. There they are taken up by a Tübbingversetz worn, the so-called “erector” in the protection of the shield of the tunnel boring machine and assembled into a tubbing ring. After the tunnel boring machine has been propelled by hydraulic presses against the recently installed segments, a new tubbing ring is installed in the shield's protection. In this way, the machine "tubbing around tubbing ring” works through the ground, the remaining between tunnel (tubbing ring) and bottom annular gap is continuously filled with mortar to z. B. Prevent subsidence.
  • segmental rings in the production process require a large amount of space during the individual process steps, in particular if they require interim storage. A shortening of the manufacturing process, in particular of storage times, is therefore of great interest.
  • Object of the present invention is therefore to the production of
  • Tübbings be improved so that they are protected against moisture, which is located on the outside of the tubbing ring, and sealed and at the same time to ensure a rapid production process, especially with short storage times.
  • the core of the invention is a method for producing a tubbing made of concrete for lining a tunnel, in particular a traffic tunnel, wherein the tubbing 1 has a convex-curved outer surface 2 and the outer surface 2 opposite concave-curved inner surface 3 comprising the steps Applying a membrane 4 having a
  • the tubbing has a ring segment-shaped structure with a concavely curved inner surface, which is directed to the tunnel interior in the installed state, and an opposite, convexly curved outer surface, which is directed to the surrounding soil in the installed state. Connected laterally these two surfaces are four further surfaces, two longitudinal side surfaces which rest in the installed state on the corresponding longitudinal side surfaces of the adjacent tubbing of the same tubbing ring, and two end faces which rest in the installed state on the corresponding end faces of the adjacent tubbing of an adjacent tubbing ring.
  • tubbings with smaller wall thicknesses can be used / manufactured, as they are far superior to conventional tubbings in terms of waterproofness and resistance to corrosive groundwater. Both lead to a reduction of the space requirement of the tunnel wall and thereby to an interior gain and to a reduction of the required Building material.
  • the tubbings produced according to the invention permit the use of alternative, less watertight and less corrosion-resistant types of concrete.
  • segmental rings made of segments, which were produced in the process according to the invention have excellent rear-run safety and tightness.
  • FIG. 1 shows a lateral cross section through a tubbing.
  • FIG. 2 shows a further lateral cross section through a
  • FIGS. 3 and 4 show steps a) and b) of the method.
  • FIG. 1 shows a lateral cross section through a tubing produced according to the invention.
  • the tubbing 1 is provided on its convex-curved outer surface 2 with a membrane 4.
  • the membrane comprises a hot-melt adhesive layer 5 and a thermoplastic Schott layer 6, wherein the hot melt-adhesive layer 5 faces the tubbing 1.
  • the membrane is further arranged over a partial region, preferably on at least one, particularly preferably all, sides of the outer side surfaces (longitudinal side surfaces 7 and front side surfaces 8) facing the outer surface; in FIG. 1, the two longitudinal side surfaces 7 are shown.
  • the membrane may extend over the entire outside surface 7 and 8 as well.
  • the hot melt adhesive layer is connected over its entire surface to the outer surface 2, in particular adhesively bonded, which leads to an improvement in the rear safety.
  • thermoplastic Schott layer 6 In order to be as suitable as a thermoplastic Schott layer 6, it should be as waterproof as possible and even under prolonged influence of water or moisture, do not decompose or be mechanically damaged. In particular, such materials are suitable as the thermoplastic Schott layer, as they are already used in the prior art for sealing purposes in building construction and civil engineering. It is advantageous if the thermoplastic Schott layer is made of a material having a softening point of more than 110 ° C, preferably between 140 ° C and 170 ° C.
  • thermoplastic Schott layer should advantageously have an at least low degree of elasticity in order to be able to bridge, for example, temperature differences caused by expansion differences between thermoplastic Schott layer and tubbing, without damaging or tearing the thermoplastic Schott layer and impairing the sealing function of the Schott layer.
  • thermoplastic Schott layer contains thermoplastic polyolefins and / or polyvinyl chloride (PVC).
  • PVC polyvinyl chloride
  • thermoplastic polyolefins is understood in particular to mean no natural and synthetic rubbers (according to the definition as found under “rubbers” in Römpp online, version 4.0, Thieme Verlag).
  • the thermoplastic bulkhead comprises material selected from the group consisting of high density polyethylene (HDPE), medium density polyethylene (MDPE), low density polyethylene (LOPE), polyethylene (PE), polypropylene (PP), Polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamides (PA), ethylene-vinyl acetate (EVA), chlorosulfonated polyethylene and thermoplastic polyolefins (TPO).
  • HDPE high density polyethylene
  • MDPE medium density polyethylene
  • LOPE low density polyethylene
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PET Polyethylene terephthalate
  • PS polystyrene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PA polyamides
  • EVA ethylene-vinyl acetate
  • TPO thermoplastic polyolefins
  • thermoplastic Schott layer consists of more than 50 wt .-%, particularly preferably more than 80 wt .-%, of the aforementioned materials.
  • thermoplastic Schott layer advantageously has a layer thickness in the millimeter range, typically between 0.2 and 15 mm, preferably between 0.5 and 4 mm, most preferably between 1 and 2 mm.
  • the thermoplastic Schott layer advantageously has a layer thickness in the millimeter range, typically between 0.2 and 15 mm, preferably between 0.5 and 4 mm, most preferably between 1 and 2 mm.
  • the thermoplastic Schott layer advantageously has a layer thickness in the millimeter range, typically between 0.2 and 15 mm, preferably between 0.5 and 4 mm, most preferably between 1 and 2 mm.
  • the thermoplastic Schott layer advantageously has a layer thickness in the millimeter range, typically between 0.2 and 15 mm, preferably between 0.5 and 4 mm, most preferably between 1 and 2 mm.
  • the thermoplastic Schott layer advantageously has a layer thickness in the millimeter range, typically between 0.2 and 15 mm, preferably between 0.5 and 4 mm, most preferably between 1 and 2
  • Thermoplastic Schott layers are produced, for example, by calendering or extrusion.
  • the thermoplastic Schott layer per se is preferably not a fiber material, in particular not a woven fabric, a scrim or a nonwoven. However, it may be advantageous if a fiber material, in particular a fabric, a scrim or a nonwoven, is incorporated into the thermoplastic Schott layer. Under fiber material throughout the present document is a material to understand, which is composed of fibers.
  • a membrane 4 is made by heating the hot melt adhesive composition above the melt temperature to form the hot melt adhesive layer 5, so that the
  • Hot melt adhesive composition liquefied and in the
  • the application temperature is typically chosen so that the
  • Viscosity of the molten hot melt adhesive composition is a good application with commonly used in hot melt adhesives application equipment.
  • the application temperature is chosen so that the viscosity is preferably between 1 '500 - 40 ⁇ 00 mPa » s, measured according to Brookfield Thermosel.
  • a hot-melt adhesive layer 5 is obtained, which is tack-free at 25 ° C.
  • a membrane is obtained, which can be cut to length, cut off, rolled up or further processed directly as required.
  • the tubbing preferably has a the outer side surfaces (7, 8) circumferential sealing groove 10, in which a sealing body 1 1 is arranged, as can be seen in Figure 2.
  • the sealing groove is formed in the tubbing and is located therein, typically pressed Seal body.
  • the sealing body 1 1 is typically a hollow body.
  • materials for the sealing body in particular materials are suitable, which are known as sealing materials for sealing rings and / or water-swellable materials.
  • water-swellable materials in the present document means materials which on contact with water increase their volume to a multiple, typically between 200 and 1000% of the original volume
  • certain water-swellable materials can also react chemically with water of such water-swellable materials are polyurethane-based bulking agents, especially silane-modified polymers which cure by moisture to an elastic product
  • swelling agents are bentonite-butyl rubbers or those grouped under the name “superabsorbent” (Superabsorbent Polymers, SAP)
  • SAP Superabsorbent Polymers
  • the sealing body 1 1 consists of ethylene-propylene-diene rubber (EPDM).
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • the tubbing preferably has a sealing coating 12 between the outer surface 2 and the hot-melt adhesive layer 5, as can be seen in FIG. 2 and FIG.
  • the sealing coating is selected from the group consisting of methacrylate resin, polyester resin, epoxy resin, polyurethane and polyurea. Particularly preferred as a sealing coating is epoxy resin.
  • a sealing coating 12 is advantageous in that thereby the tubbing is protected from the ingress of moisture. This further enhances the sealing effect of the tubbing. Further, in the manufacture of the tubbing a strong loss of moisture in the Curing of the green body can be prevented.
  • the sealing coating 12 is typically applied by spraying or brushing on the tubbing.
  • sealing coating 12 is at least partially disposed on all outer side surfaces 7, 8, in particular on the area between the outer surface 2 and the seal groove 10.
  • sealing body 1 1 are all materials in question, which are suitable, the passage of liquids, especially water, to reduce or prevent.
  • the sealing body is made of a thermoplastic or a thermoplastic elastomer.
  • Thermoplastic elastomers have the advantage that the sealing body thereby has a good elasticity with respect to horizontal and vertical displacements, in particular displacements due to mechanical stresses in the structure. A good elasticity of the seal body prevents cracking or detachment of the seal body and thus a failure of the seal.
  • thermoplastic elastomers are used in this document
  • thermoplastic elastomers understood that combine the mechanical properties of vulcanized elastomers with the processability of thermoplastics.
  • thermoplastic elastomers are block copolymers with hard and soft segments or so-called polymer alloys with correspondingly thermoplastic and elastomeric constituents.
  • Further advantageous materials for sealing bodies are materials which are selected from the group consisting of acrylate compounds, polyurethane polymers, silane-terminated polymers and polyolefins.
  • hot-melt adhesive composition is a composition which is solid at 25 ° C, melts when heated to the melting temperature and thus becomes flowable. hot melt adhesive composition is able to be applied to a substrate at an application temperature which is above the melting point of the hotmelt adhesive composition, and to be applied to a substrate
  • the hotmelt adhesive composition is a non-reactive hotmelt adhesive composition
  • the hotmelt adhesive composition melts when heated to the melt temperature, allowing the adhesive bond to dissolve again.
  • room temperature is understood in the present document, a temperature of 25 ° C.
  • melting point is used to measure the softening point according to the Ring & Ball method according to DIN EN 1238.
  • the crossover temperature often referred to as the flow limit, represents the temperature at which the curves of the loss modulus and storage modulus, measured by means of DTMA (Dynamic Mechanical Thermal Analysis) intersect.
  • DTMA Dynamic Mechanical Thermal Analysis
  • Amplitude gamma 1% (corresponds to 0.8 mrad)
  • the melting is typically carried out at a temperature which is substantially, ie at least 20 ° C, in particular at least 30 ° C, preferably at least 40 ° C, below the softening point.
  • the hotmelt adhesive layer 5 consists of a non-reactive hotmelt adhesive composition.
  • a non-reactive hot-melt adhesive composition this document is directed to a hot-melt adhesive composition that does not have polymers that chemically react with each other at room temperature or at the melting temperature and would result in higher molecular weight species
  • Such non-reactive hot-melt adhesive compositions include, in particular, no isocyanate or alkoxysilane or epoxy resins.
  • a non-reactive hot-melt adhesive composition is advantageous in that it is tack-free, which permits storage of membranes 4 over a longer period of time, in particular in the form of roles.
  • the hot-melt adhesive layer is directly, in particular over the entire surface, connected to the thermoplastic Schott layer.
  • no release layer typically with a layer thickness of about 5 pm to 50 ⁇ m, is arranged between the hot-melt adhesive layer and the thermoplastic Schott layer.
  • Such separation layers are used, for example, to prevent the migration of low molecular weight substances, for example when using bitumen-type adhesives.
  • the hotmelt adhesive layer 5 consists of a
  • Hot-melt adhesive composition which has a thermoplastic poly- ⁇ -olefin which is solid at 25 ° C., preferably an atactic poly- ⁇ -olefin (APAO), in particular in an amount of more than 50% by weight, preferably greater than 60% by weight, based on the amount of the non-reactive hot-melt adhesive composition.
  • APAO atactic poly- ⁇ -olefin
  • an " ⁇ -olefin” is understood in the usual definition to mean an alkene of the empirical formula C x H 2x (x corresponds to the number of carbon atoms) which has a C-C double bond on the first carbon atom (a-carbon).
  • Olefins are ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptane and 1-octene
  • 1,3-butadiene nor 2-butene or styrene or olefins are for the purposes of this document ,
  • poly-a-olefins are understood to mean, in the usual definition, homopolymers of ⁇ -olefins and copolymers of a plurality of different ⁇ -olefins.
  • Atactic polyolefins APAO
  • APAO amorphous structure compared to other polyolefins
  • these atactic poly- ⁇ -olefins have a softening point of above 90 ° C., in particular between 90 ° C. and 130 ° C.
  • the molecular weight M n is in particular between 7,000 and 25,000 g / mol.
  • Particularly preferred atactic poly- ⁇ -olefins are available under the trade name Vestoplast® from Degussa.
  • propylene-rich atactic poly- ⁇ -olefins and partially crystalline propylene-ethylene-butylene terpolymers.
  • the hot-melt adhesive composition further advantageously contains hydrocarbon resins solid at 23 ° C.
  • a solid at 23 ° C hydrocarbon resin preferably has a softening point of 100 to 140 ° C, in particular between 1 10 and 130 ° C, on. It has proved to be particularly favorable if the proportion of all hydrocarbon resins solid at 23 ° C. is not more than 20% by weight, in particular not more than 16% by weight, preferably between 10 and 16% by weight, based on the hot-melt adhesive composition.
  • the hot-melt adhesive composition furthermore advantageously contains soft resins.
  • a soft resin has a softening point between -10 ° C and 40 ° C.
  • a soft resin may be a natural resin or synthetic resin.
  • soft resins are medium to high molecular weight compounds from the classes of paraffin, hydrocarbon resins, polyolefins, polyesters, polyethers, polyacrylates or amino resins.
  • the soft resin preferably has a melting point or softening point between 0 ° C and 25 ° C, especially 10 ° C and 25 ° C on.
  • the soft resins are used only in small quantities. The proportion of all soft resins is preferably at most 20% by weight, based on the hot-melt adhesive composition.
  • the hot-melt adhesive composition further advantageously contains maleic acid-grafted polyolefins.
  • Maleic acid-grafted polyolefins are particularly preferred because they are advantageous in terms of adhesion. It has been found to be particularly advantageous that such maleic acid-grafted polyolefins are maleic acid-grafted polypropylenes, in particular having a molecular weight between 7 ⁇ 00 and 14 ⁇ 00 g / mol. It has proved to be particularly favorable if the proportion of all maleic grafted polyolefins is at most 20% by weight, in particular not more than 15% by weight, preferably less than 10% by weight, based on the hot-melt adhesive composition.
  • the non-reactive hotmelt adhesive composition can have further constituents.
  • Particularly suitable as further constituents are constituents which are selected from the group comprising plasticizers, adhesion promoters, UV absorbers, UV and heat stabilizers, optical brighteners, fungicides, pigments, dyes, fillers and drying agents.
  • the hotmelt adhesive composition preferably has a melting point of from 80 to 200.degree. C., in particular from 130 to 180.degree. C., measured as the softening point according to the Ring & Ball method according to DIN EN 1238.
  • the hot melt adhesive layer typically has one
  • Application weight of 50 to 1000 g / m 2 in particular from 200 to 800 g / m 2 , preferably 400 to 600 g / m 2 , on.
  • Hot melt adhesive layer is preferably between 50 and 500 microns, in particular between 50 and 100 microns.
  • the method according to the invention comprises the step
  • step b) of the method heat is supplied, so that the hot melt adhesive layer 5 melts.
  • the application of heat is preferably such that the temperature of the hot melt adhesive layer 5 does not exceed a temperature which is at least 30 ° C, preferably at least 40 ° C, below the melting point, i. below the softening point, the
  • Hot melt adhesive layer is located.
  • the feeding of the heat in step b) may preferably take place during the
  • step a Laying on of the membrane 4 in step a), in particular in the gap 13 formed during the laying between the hotmelt adhesive layer 5 and the tubbing 1, take place.
  • step b) the application of heat takes place on the side of the membrane 4 opposite the hotmelt adhesive layer 5 and is transferred to the hotmelt adhesive layer 5 via the thermoplastic Schott layer 6.
  • the supply of heat can be done by hot air, flame, induction or dielectric heating.
  • the heat is preferably supplied in such a way that the heat does not exert too great a negative or too negative thermal stress on the hotmelt adhesive layer 5, the thermoplastic Schott layer 6 or the outer surface 2, or the sides of the outer side surfaces 7, 8 facing the outer surface 7, 8 of the tubbing.
  • the hotmelt adhesive composition is at least partially flowable, whereby an intimate contact with the surface of the tubbing is ensured.
  • step c) downstream of the step c) is the
  • Hotmelt adhesive layer 5 is cooled to form an adhesive bond between the membrane 4 and the tubbing 1. This cooling is done
  • the tubbing is to be loaded or committed already after a particularly short time to accelerate the cooling. This can be done, for example, by cooling by a cooling means, for example by a blower, in particular an air blower, the membrane or the tubbing.
  • a cooling means for example by a blower, in particular an air blower, the membrane or the tubbing.
  • Hotmelt adhesive layer 5 in step b) can be carried out such that
  • the membrane 4 is placed only on the outer surface 2 and the steps b) and c) are carried out, and thereafter
  • steps b) and c) are performed.
  • the use of a hotmelt adhesive composition is particularly advantageous because it can be repeatedly melted and cooled again and still the adhesive bond between the membrane and the tubbing is guaranteed. For example, if while connecting the
  • Outer surface areas of the hotmelt adhesive layer are melted during the supply of heat, which come to lie in a further step on one of the outer surface facing sides of the outer side surfaces 7, 8 and are connected thereto.
  • Outside surfaces 7, 8 is applied to two separate membranes. However, these must be so interconnected, in particular welded or glued, that the waterproofness is guaranteed.
  • outside surfaces 7, 8 is placed to one and the same membrane acts. Further, it may be advantageous if before and / or during the
  • FIGS. 3 and 4 show steps a) and b) of the method.
  • FIG. 3 shows a first embodiment.
  • the membrane 4 is placed on the outer surface 2 of the tubbing, the hot melt adhesive layer 5 facing the tubbing 1.
  • the hot-melt adhesive layer is a tack-free hot-melt adhesive layer, this can be found on the
  • FIG. 3 shows a variant of step b).
  • the supply of heat in step b) takes place during the laying of the
  • Hotmelt adhesive layer in step a) in the gap formed during the application between the hotmelt adhesive layer and the outer surface, respectively outer side surfaces, of the tubbing 3. Due to the heat, the hotmelt adhesive composition is melted. As a result, the hot-melt adhesive composition becomes soft or slightly sticky and can bond to the tubbing. In the subsequent step c), the hot-melt adhesive composition is cooled again, whereby an adhesive bond between the membrane and the tubbing takes place.
  • FIG. 4 shows a further embodiment.
  • Hot melt adhesive layer 5 is supplied opposite side of the membrane 4 and is transferred via the thermoplastic Schott layer 6 on the hot melt adhesive layer 5. As a result of the heat, the hotmelt adhesive layer 5 melts
  • Hotmelt adhesive composition at least partially flowing and can contact the tubbing.
  • Hot melt adhesive composition cooled again, whereby an adhesive bond between the membrane and tubbing takes place.
  • the tubbing is preferably suitable for use in tunnels with a diameter of 0.5-50 m.
  • Another aspect of the invention relates to a building, in particular a tunnel, comprising a tubbing according to the invention.
  • the application weights of SikaMelt®-9 71 were 200, 400 and 600 g / m 2 .
  • SikaMelt®-9171 has a softening point, measured according to the Ring & Ball method according to DIN EN 1238, of 160 ° C and a crossover temperature, determined by DTMA, of 109 ° C according to the method as described above , Subsequently, the coated membranes were applied by heat activation (flame) on a tubbing. After cooling for 1 -2 minutes, a very good strength could be observed by hand.
  • the determined adhesion values for all three application weights were always> 1 .5 N / mm 2 . This strength enables the use of a vacuum gripper.
  • the coated tunnel membrane Sikaplan® WT2200 22HL2 with 600 g / m 2 Sikamelt®-9171 was manufactured on a width of 30 cm. This was applied in the edge region of a segment with heat activation, wherein 25 cm of the membrane were applied to the concave outer side of the tubbing. This was done with activation by heat (flame), followed by pressing with a roller. In a second step, the supernatant membrane was heated on the lower, coated side and deep-drawn by hand. After 30 seconds, the required final strength was achieved. This experiment showed that the membrane can be deep drawn and permanently fixed in the edge area.
  • thermoplastic Schott layer thermoplastic Schott layer

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Abstract

Kern der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Tübbing aus Beton zur Verkleidung eines Tunnels, insbesondere eines Verkehrstunnels, wobei der Tübbing (1) eine konvex-gewölbte Aussenfläche (2) und eine der Aussenfläche (2) gegenüberliegende konkav-gewölbte Innenfläche (3) aufweist, umfassend die Schritte a) Auflegen einer Membran (4) aufweisend eine Heissschmelzklebstoffschicht (5) und eine thermoplastische Schottschicht (6) auf die Aussenfläche (2) und weiter auf alle der Aussenfläche (2) zugewandten Seiten der Aussenseitenflächen (7, 8) des Tübbing, wobei die Heissschmelzklebstoffschicht (5) dem Tübbing (1) zugewandt ist; b) Zuführen von Wärme unter Anschmelzen der Heissschmelzklebstoffschicht (5); c) Abkühlen der Heissschmelzklebstoffschicht (5) unter Bildung eines Klebverbundes zwischen Membran (4) und dem Tübbing (1).

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES TÜBBING MIT THERMOPLASTISCHER SCHOTTSCHICHT
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Tübbing aus Beton zur Verkleidung eines Tunnels, insbesondere eines Verkehrstunnels.
Stand der Technik
Obwohl auf beliebige Baubereiche anwendbar, werden die vorliegende
Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend mit Bezug auf einen Verkehrstunnel näher erläutert.
Im maschinellen Tunnelbau mit der Technik des Schildvortriebs kommen häufig stahlarmierte Betonfertigteile für die Innenschale vor. Diese im Fachjargon als Tübbing bezeichneten Betonfertigteile werden in Fertigteilbetonwerken vorfabriziert, bis zur Erreichung der benötigten Betonfestigkeit zwischengelagert und dann je nach Bedarf in die Tunnelröhre zum Einbau verbracht. Dort werden sie im Schutz des Schildes der Tunnelbohrmaschine von einer Tübbingversetzeinrichtung, dem sogenannten "Erektor" aufgegriffen und zu einem Tübbingring zusammengebaut. Nachdem die Tunnelbohrmaschine unter Abstützung gegen die zuletzt eingebauten Tübbings durch hydraulische Pressen vorgetrieben wurde, wird im Schutz des Schildes ein neuer Tübbingring eingebaut. Auf diese Weise arbeitet sich die Maschine "Tübbingring um Tübbingring" durch den Boden, wobei der zwischen Tunnelausbau (Tübbingring) und Boden verbleibende Ringspalt kontinuierlich mit Mörtel gefüllt wird, um z. B. Setzungen vorzubeugen.
Nicht nur klassische Verkehrstunnel, sondern bei Vorliegen besonderer geologischer Verhältnisse auch sogenannte Ver- bzw. Entsorgungstunnel für Haushalte, Gewerbe oder Industrie, die insbesondere in Form durchmessergroßer Sammelleitungen zum zentralen Transport von Abwasser oder Frischwasser oder als Kabeltunnel zur Aufnahme von Hochspannungsleitungen dienen, werden nach vorgeschilderter Segmentbauweise im Tübbingausbauverfahren hergestellt. In all diesen Einsatzbereichen werden aber, sei es zur Einhaltung einer einwandfreien hygienischen Trinkwasserqualität, oder um Funktionsstörungen durch an die Elektroleitungen vordringende Erdfeuchtigkeit zu vermeiden, erhöhte Anforderungen an die Dichtigkeit und Dauerhaftigkeit der Tübbingverkleidung des Tunnels gestellt.
Aus diesem Grund war bislang beim Tunnelausbau meist ein gesonderter zweiter Arbeitsgang zur abschließenden Versiegelung der dem Tunneläusseren zugewandten, konkav-gewölbten Aussenflächen der Tübbings erforderlich und/oder die Errichtung eines zusätzlichen zweiten Tübbingrings.
Aufgrund ihrer Grösse weisen Tübbingringe im Herstellungsverfahren einen hohen Platzbedarf während der einzelnen Verfahrensschritte auf, insbesondere wenn sie eine zwischenzeitliche Lagerung bedingen. Eine Verkürzung des Herstellungsverfahrens, insbesondere von Lagerzeiten, ist daher von grossem Interesse.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Herstellung von
Tübbings dahingehend zu verbessern, dass sie gegenüber Feuchtigkeit, welche sich auf der Aussenseite des Tübbingrings befindet, geschützt und abgedichtet sind und gleichzeitig ein zügiges Herstellungsverfahren, insbesondere mit kurzen Zwischenlagerungszeiten, zu gewährleisten.
Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale des ersten Anspruches erreicht.
Kern der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Tübbing aus Beton zur Verkleidung eines Tunnels, insbesondere eines Verkehrstunnels, wobei der Tübbing 1 eine konvex-gewölbte Aussenfläche 2 und eine der Aussenfläche 2 gegenüberliegende konkav-gewölbte Innenfläche 3 aufweist, umfassend die Schritte Auflegen einer Membran 4 aufweisend eine
Heissschmelzklebstoffschicht 5 und eine thermoplastische Schottschicht 6 auf die Aussenfläche 2 und weiter zumindest teilweise auf mindestens eine, insbesondere alle, der Aussenfläche 2 zugewandten Seiten der Aussenseitenflächen (7, 8) des Tübbing, wobei die Heissschmelzklebstoffschicht 5 dem Tübbing 1 zugewandt ist;
Zuführen von Wärme unter Anschmelzen der
Heissschmelzklebstoffschicht 5;
Abkühlen der Heissschmelzklebstoffschicht 5 unter Bildung eines Klebverbundes zwischen Membran 4 und dem Tübbing 1 .
Der Tübbing weist eine ringsegmentförmige Struktur auf mit einer konkav gewölbten Innenfläche, die im Einbauzustand zum Tunnelinneren gerichtet ist, und einer gegenüberliegenden, konvex gewölbten Außenfläche, die im Einbauzustand zum umgebenden Erdreich gerichtet ist. Seitlich verbunden werden diese beiden Flächen über vier weitere Flächen, zwei Längsseitenflächen, die im Einbauzustand an den entsprechenden Längsseitenflächen der benachbarten Tübbings desselben Tübbingrings anliegen, und zwei Stirnseitenflächen, die im Einbauzustand an den entsprechenden Stirnseitenflächen der benachbarten Tübbings eines angrenzenden Tübbingrings anliegen. Durch die im erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Tübbings ist kein gesonderter zweiter Arbeitsgang zur abschließenden Versiegelung der dem Tunneläusseren zugewandten, konkav-gewölbten Aussenflächen der Tübbings erforderlich. Auch entfällt ein möglicher zweiter Tübbingring. Weiter können Tübbings mit geringeren Wanddicken verwendet/hergestellt werden, da sie herkömmlichen Tübbings in Bezug auf Wasserdichtheit und Beständigkeit gegenüber korrosivem Grundwasser weit überlegen sind. Beides führt zu einer Verringerung des Platzbedarfs der Tunnelwand und dadurch zu einem Innenraumgewinn und zu einer Verringerung des benötigten Baumaterials. Ferner erlauben die erfindungsgemäss hergestellten Tübbings die Verwendung von alternativen, weniger wasserdichten und weniger korrosionsbeständigen Betonarten. Weiter verfügen Tübbingringe aus Tübbings, welche im erfindungsgemassen Verfahren hergestellt wurden, über eine hervorragende Hinterlaufsicherheit und Dichtigkeit.
Es hat sich gezeigt, dass durch die Verwendung einer Heissschmelzklebstoffschicht zur Bildung eines Klebverbundes zwischen Membran und dem Tübbing nach einigen Minuten bereits hohe Kräfte zwischen dem verklebten Substrat übertragen werden können. So können beispielsweise die im Betonfertigteilwerk eingesetzten Greifer (meist Vakuumgreifer) kurz nach Abkühlen der Heissschmelzklebstoffschicht den Tübbing verschieben. Dieser schnelle Festigkeitsaufbau ist dahingehend vorteilhaft, dass für die Verklebung keine mechanischen Fixierungsmittel wie Klemmen oder dergleichen benötigt werden. Weiter ermöglicht dies ein zügiges Herstellungsverfahren mit kurzen Zwischenlagerungszeiten.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Aspekte der Erfindung sind Gegenstand weiterer unabhängiger Ansprüche.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigt Figur 1 einen seitlichen Querschnitt durch einen Tübbing.
Es zeigt Figur 2 einen weiteren seitlichen Querschnitt durch einen
Tübbing.
Die Figuren 3 und 4 zeigen die Schritte a) und b) des Verfahrens.
Es sind nur die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Weg zur Ausführung der Erfindung
In der Figur 1 ist ein seitlicher Querschnitt durch einen erfindungsgemäss hergestellten Tübbing gezeigt.
Der Tübbing 1 ist an seiner konvex-gewölbten Aussenfläche 2 mit einer Membran 4 versehen.
Die Membran umfasst eine Heissschmelzkiebstoffschicht 5 und eine thermoplastische Schottschicht 6, wobei die Heissschmelzkiebstoffschicht 5 dem Tübbing 1 zugewandt ist.
Die Membran ist weiter über einen Teilbereich vorzugsweise auf mindestens einer, besonders bevorzugt allen, der Aussenfläche zugewandten Seiten der Aussenseitenflächen (Längsseitenflächen 7 und Stirnseitenflächen 8) angeordnet, in Figur 1 sind die beiden Längsseitenflächen 7 gezeigt. Obwohl nicht bevorzugt kann sich die Membran jedoch auch über die ganzen Aussenseitenfläche 7 und 8 erstrecken. Dadurch sind unter anderem ein ausgezeichneter Verbund der Heissschmelzkiebstoffschicht, und somit der Membran, mit dem Tübbing und eine hohe Hinterlaufsicherheit gewährleistet. Weiter wird durch die Vergrösserung der Kontaktfläche der sich berührenden Membranen, gegenüber bspw. einer Membran welcher eine Anordnung auf allen der Aussenfläche zugewandten Seiten der Aussenseitenflächen fehlt, an Stossstellen zwischen zwei Tübbings eine höhere Dichtungswirkung erreicht.
Vorzugsweise ist die Heissschmelzkiebstoffschicht vollflächig mit der Aussenfläche 2 verbunden, insbesondere verklebt, was zu einer Verbesserung der Hinterlaufsicherheit führt.
Um als thermoplastische Schottschicht 6 möglichst geeignet zu sein, sollte sie möglichst wasserdicht sein und sich auch unter längerem Einfluss von Wasser, beziehungsweise Feuchtigkeit, nicht zersetzen oder mechanisch beschädigt werden. Als thermoplastische Schottschicht sind insbesondere derartige Materialien geeignet, wie sie für Abdichtungszwecke im Hoch- und Tiefbau bereits im Stand der Technik eingesetzt werden. Es ist vorteilhaft, wenn die thermoplastische Schottschicht aus einem Material mit einem Erweichungspunkt von über 1 10°C, bevorzugt zwischen 140 °C und 170°C, gefertigt ist. Die thermoplastische Schottschicht sollte vorteilhaft ein zumindest geringes Ausmass an Elastizität aufweisen, um beispielsweise durch Temperaturen verursachte Ausdehnungsunterschiede zwischen thermoplastischer Schottschicht und Tübbing verursachte Spannungen überbrücken zu können, ohne dass die thermoplastische Schottschicht beschädigt wird oder reisst und die Dichtfunktion der Schottschicht beeinträchtigt wird.
Vorzugsweise enthält die thermoplastische Schottschicht thermoplastische Polyolefine und/oder Polyvinylchlorid (PVC).
Unter dem Begriff„thermoplastische Polyolefine" werden insbesondere keine Natur- und Synthesekautschuke (gemäss der Definition, wie sie unter „Kautschuke" im Römpp online, Version 4.0, Thieme Verlag, zu finden ist) verstanden.
Besonders bevorzugt umfasst die thermoplastische Schottschicht Material, welches ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE), Polyethylen mit tiefer Dichte (LOPE), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Ethylen-Vinylacetat (EVA), chlorsulfoniertes Polyethylen und thermoplastische Polyolefine (TPO).
Vorzugswiese besteht die thermoplastische Schottschicht zu mehr als 50 Gew.-%, insbesondere bevorzugt zu mehr als 80 Gew.-%, aus den vorgehend genannten Materialien.
Die thermoplastische Schottschicht weist vorteilhaft eine Schichtdicke im Millimeterbereich auf, typischerweise zwischen 0.2 und 15 mm, bevorzugt zwischen 0.5 und 4 mm, am meisten bevorzugt zwischen 1 und 2 mm. Vorzugsweise handelt es sich bei der thermoplastischen Schottschicht
6 um flexible, d.h. biegsame, flächige Folien. Thermoplastische Schottschichten werden beispielsweise durch Kalandrieren oder Extrusion hergestellt. Vorzugsweise handelt es sich bei der thermoplastischen Schottschicht an sich nicht um einen Faserwerkstoff, insbesondere nicht um ein Gewebe, ein Gelege oder ein Vlies. Es kann jedoch vorteilhaft sein, wenn in die thermoplastische Schottschicht ein Faserwerkstoff, insbesondere ein Gewebe, ein Gelege oder ein Vlies, eingearbeitet ist. Unter Faserwerkstoff ist im ganzen vorliegenden Dokument ein Werkstoff zu verstehen, welcher aus Fasern aufgebaut ist.
Typischerweise wird eine Membran 4 hergestellt, indem zur Bildung der Heissschmelzklebstoffschicht 5 die Heissschmelzklebstoffzusammen- setzung über die Schmelztemperatur aufgeheizt, so dass sich die
Heissschmelzklebstoffzusammensetzung verflüssigt und bei der
Applikationstemperatur auf die thermoplastische Schottschicht 6 aufgetragen wird.
Die Applikationstemperatur wird typischerweise so gewählt, dass die
Viskosität der geschmolzenen Heissschmelzklebstoffzusammensetzung eine gute Applikation mit bei Heissschmelzklebstoffen üblicherweise verwendeten Applikationsgeräten erfolgt. Somit wird die Applikationstemperatur so gewählt, dass die Viskosität vorzugsweise zwischen 1 '500 - 40Ό00 mPa»s, gemessen nach Brookfield Thermosel, liegt.
Der Auftrag erfolgt typischerweise bei der oben beschriebenen
Applikationstemperatur vorzugsweise durch Auf ra kein, Besprühen,
Bestreichen, Aufstempeln, Aufwalzen, Aufgiessen, Aufpinseln, Aufrollen, Eintauchen oder Aufextrudieren.
Vorzugsweise wird eine Heissschmelzklebstoffschicht 5 erhalten, welche bei 25°C klebfrei ist.
Vorzugsweise wird eine Membran erhalten, welche nach Bedarf abgelängt, abgeschnitten, aufgerollt oder direkt weiter verarbeitet werden können. Der Tübbing weist vorzugsweise eine die Aussenseitenflächen (7, 8) umlaufende Dichtungsnut 10 auf, in welcher ein Dichtungskörper 1 1 angeordnet ist, wie dies in Figur 2 ersichtlich ist. Die Dichtungsnut ist in den Tübbing eingeformt und darin befindet sich, typischerweise eingepresst, ein Dichtungskörper. Bei dem Dichtungskörper 1 1 handelt es sich typischerweise um einen Hohlkörper. Als Material für den Dichtungskörper sind insbesondere Materialien geeignet, die als Dichtmaterialien für Dichtringe bekannt sind und/oder wasserquellbare Materialien. Unter dem Begriff „wasserquellbare Materialien" werden im vorliegenden Dokument Materialien verstanden, welche bei Kontakt mit Wasser ihr Volumen auf ein mehrfaches vergrössern, typischerweise zwischen 200 - 1000% des ursprünglichen Volumens. Zusätzlich zur Volumenvergrösserung können gewisse wasserquellbare Materialien auch mit Wasser chemisch reagieren. Beispiele von solchen wasserquellbare Materialien sind Quellstoffe auf Polyurethanbasis, insbesondere silanmodifizierte Polymere, die durch Feuchtigkeit zu einem elastischen Produkt aushärten. Ein weiteres Beispiel für solche Quell Stoffe sind Bentonit-Butyl-Kautschuke oder die unter dem Namen "Superabsorber" (Superabsorbent Polymers, SAP) zusammengefassten Acrylsäure-basierten Polymere, typischerweise Copolymere aus Acryl säure und Natriumacrylat, beispielsweise von BASF SE, Deutschland.
Besonders bevorzugt besteht der Dichtungskörper 1 1 aus Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM).
Dies ist dahingehend von Vorteil, dass dadurch an den Stossstellen zwischen zwei Tübbings eine weitere Barriere für eindringendes Wasser errichtet und so eine höhere Dichtungswirkung erreicht wird.
Der Tübbing weist vorzugsweise zwischen der Aussenfläche 2 und der Heissschmelzklebstoffschicht 5 eine abdichtende Beschichtung 12 auf, wie dies in Figur 2 und Figur 3 ersichtlich ist. Die abdichtende Beschichtung ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methacrylatharz, Polyesterharz, Epoxydharz, Polyurethan und Polyharnstoff. Besonders bevorzugt als abdichtende Beschichtung ist Epoxydharz. Eine solche abdichtende Beschichtung 12 ist dahingehend von Vorteil, dass dadurch der Tübbing vor Eindringen von Feuchtigkeit geschützt wird. Weiter verstärkt dies die Dichtwirkung des Tübbings. Weiter kann bei der Herstellung des Tübbings ein starker Verlust von Feuchtigkeit bei der Aushärtung des Grünkörpers verhindert werden. Die abdichtende Beschichtung 12 wird typischerweise durch Aufsprühen oder Aufstreichen auf den Tübbing aufgebracht. Weiter ist es vorteilhaft, dass die abdichtende Beschichtung 12 mindestens teilweise auf allen Aussenseitenflächen 7, 8 angeordnet ist, insbesondere auf dem Bereich zwischen der Aussenfläche 2 und der Dichtungsnut 10. Als Dichtungskörper 1 1 kommen alle Materialien in Frage, welche geeignet sind, den Durchgang von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser, zu reduzieren, respektive zu verhindern.
Vorzugsweise besteht der Dichtungskörper aus einem Thermoplast oder einem thermoplastischen Elastomer. Thermoplastische Elastomere haben den Vorteil, dass der Dichtungskörper dadurch über eine gute Elastizität gegenüber Horizontal- und Vertikalverschiebungen, insbesondere Verschiebungen aufgrund von mechanischen Spannungen im Bauwerk, verfügt. Eine gute Elastizität des Dichtungskörpers verhindert ein Reissen oder Ablösen des Dichtungskörpers und somit ein Versagen der Dichtung.
Als thermoplastische Elastomere werden in diesem Dokument
Kunststoffe verstanden, welche die mechanischen Eigenschaften von vulkanisierten Elastomeren mit der Verarbeitbarkeit von Thermoplasten vereinen. Typischerweise sind derartige thermoplastische Elastomere Block- Copolymere mit Hart- und Weichsegmenten oder so genannte Polymer- legierungen mit entsprechend thermoplastischen und elastomeren Bestandteilen.
Weitere vorteilhafte Materialien für Dichtungskörper sind Materialien, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Acrylatverbindungen, Polyurethanpolymeren, Silan-terminierten Polymeren und Polyolefinen.
Als„Heissschmelzklebstoffzusammensetzung" gilt in diesem Dokument eine Zusammensetzung, welche bei 25°C fest ist, beim Erhitzen auf die Schmelztemperatur schmilzt und somit fliessfähig wird. Eine derartige Heiss- schmelzklebstoffzusammensetzung ist in der Lage bei einer Applikationstemperatur, welche über dem Schmelzpunkt der Heissschmelzklebstoffzusam- mensetzung liegt, auf ein Substrat appliziert zu werden und sich beim
Abkühlen wieder zu verfestigen und dadurch eine Haftkraft mit dem Substrat aufzubauen. Handelt es sich bei der Heissschmelzklebstoffzusammensetzung um eine nichtreaktive Heissschmelzklebstoffzusammensetzung, schmilzt der Heissschmelzklebstoffzusammensetzung beim Erhitzen auf die Schmelztemperatur wieder auf, wodurch der Klebverbund sich wieder lösen lässt. Als„Raumtemperatur" wird im vorliegenden Dokument eine Temperatur von 25°C verstanden.
Unter dem„Schmelzpunkt" wird im vorliegenden Dokument der Erweichungspunkt gemessen nach der Ring & Kugel-Methode gemäss DIN EN 1238, verstanden.
Unter„anschmelzen" bzw. .Anschmelzen" wird im vorliegenden Dokument das Erwärmen der Heissschmelzklebstoffzusammensetzung auf eine Temperatur, welche über der sogenannten Crossover-Temperatur („Tcmssover") liegt und welche unter dem Erweichungspunkt, gemessen nach der Ring & Kugel-Methode gemäss DIN EN 1238, liegt.
Die Crossover-Temperatur, vielfach auch als Fliessgrenze bezeichnet, stellt diejenige Temperatur dar, bei der sich die Kurven des Verlustmoduls und Speichermodul, gemessen mittels DTMA (Dynamisch-Mechanisch-Thermische Analyse) schneiden. Im Rahmen dieser Erfindung wird für die Bestimmung der Crossover-Temperatur mittels DTMA Messungen die folgenden DTMA- Messparameter verwendet:
Gerät : Anton Paar MCR 300 SN 616966
Software US V2.3
Stempel: 25 mm Platte (glatte Oberfläche)
Messspalt: (Probendicke)l mm
Temperatur-Rampe: 200°C - 90°C mit -1 °C/min
Frequenz der Oszillation: 1 Hz
Amplituden gamma: 1 % (entspricht 0.8 mrad) Das Anschmelzen erfolgt typischerweise bei einer Temperatur, die wesentlich, d.h. mindestens 20°C, insbesondere mindestens 30°C, bevorzugt mindestens 40°C, unterhalb des Erweichungspunktes liegt.
Vorzugsweise besteht die Heissschmelzklebstoffschicht 5 aus einer nichtreaktiven Heissschmelzklebstoffzusammensetzung. Als „nichtreaktive" Heissschmelzklebstoffzusammensetzung gilt in diesem Dokument eine Heissschmelzklebstoffzusammensetzung, welche keine Polymere aufweist, die chemisch miteinander weder bei Raumtemperatur noch bei der Schmelztemperatur reagieren und zu höher molekularen Spezies führen würden. Derartige nichtreaktive Heissschmelzklebstoffzusammensetzung weisen insbesondere keine Isocyanat- oder Alkoxysilan- oder Epoxid- oder (Meth)acrylat-Gruppen aufweisende Polymere auf. Eine nichtreaktive Heissschmelzklebstoffzusammensetzung enthält somit keine Epoxidharze, insbesondere keine Epoxidfestharze. Eine nichtreaktive Heissschmelzklebstoff- zusammensetzung ist dahingehend von Vorteil, dass sie klebfrei ist, was eine Lagerung von Membranen 4 über längerer Zeit erlaubt, insbesondere in Form von Rollen.
Vorzugsweise ist die Heissschmelzklebstoffschicht direkt, insbesondere vollflächig, mit der thermoplastischen Schottschicht verbunden. Vorzugsweise ist keine Trennschicht, typischerweise mit einer Schichtdicke von ca. 5 pm bis 50 μηη, zwischen der Heissschmelzklebstoffschicht und der thermoplastischen Schottschicht angeordnet. Solche Trennschichten sind werden beispielsweise eingesetzt, um die Migration von niedermolekularen Stoffen, zum Beispiel bei Verwendung von bitumenartigen Klebstoffen, zu verhindern. Vorzugsweise besteht die Heissschmelzklebstoffschicht 5 aus einer
Heissschmelzklebstoffzusammensetzung, welche ein bei 25°C festes thermoplastisches Poly-a-olefin, bevorzugt ein ataktisches Poly-a-olefin (APAO), aufweist, insbesondere in einer Menge von mehr als 50 Gew.-%, bevorzugt von mehr als 60 Gew.-%, bezogen auf die Menge der nichtreaktiven Heissschmelzklebstoffzusammensetzung.
Unter einem„α-Olefin" wird in diesem Dokument in üblicher Definition ein Alken der Summenformel CxH2x (x entspricht der Anzahl Kohlenstoffatome) verstanden, welches eine C-C-Doppelbindung am ersten Kohlenstoffatom (a- Kohlenstoff) aufweist. Beispiele für α-Olefine sind Ethylen, Propylen, 1 -Buten, 1 -Penten, 1 -Hexen, 1 -Hepten und 1 -Octen. Somit stellen beispielsweise weder 1 ,3-Butadien noch 2-Buten oder Styrol o.-Olefine im Sinne dieses Dokumentes dar.
Unter „Poly-a-olefinen" werden in diesem Dokument in üblicher Definition Homopolymere aus α-Olefinen und Copolymere aus mehreren verschiedenen α-Olefinen verstanden. Ataktische Poly- -olefine (APAO) weisen im Vergleich zu anderen Polyolefinen eine amorphe Struktur auf. Bevorzugt weisen diese ataktischen Poiy-a-olefine einen Erweichungspunkt von über 90°C, insbesondere zwischen 90°C und 130°C auf. Das Molekulargewicht Mn beträgt insbesondere zwischen 7Ό00 und 25Ό00 g/mol. Besonders bevorzugte ataktische Poly-a-olefine sind unter dem Handelsnamen Vestoplast® von Degussa erhältlich.
Besonders bevorzugt sind Propylen-reiche ataktisches Poly-a-olefine sowie teilkristalline Propylene-Ethylen-Butylen-Terpolymere.
Die Heissschmelzklebstoffzusammensetzung enthält weiterhin vorteilhaft bei 23°C feste Kohlenwasserstoffharze. Ein bei 23°C festes Kohlenwasserstoffharz weist vorzugsweise einen Erweichungspunkt von 100 bis 140°C, insbesondere zwischen 1 10 und 130°C, auf. Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn der Anteil aller bei 23°C festen Kohlenwasserstoffharzen maximal 20 Gew.-%, insbesondere maximal 16 Gew.-%, bevorzugt zwischen 10 und 16 Gew.-%, beträgt, bezogen auf die Heissschmelzklebstoffzusammensetzung. Die Heissschmelzklebstoffzusammensetzung enthält weiterhin vorteilhaft Weichharze. Ein Weichharz weist einen Erweichungspunkt zwischen -10°C und 40°C auf. Aufgrund der Tatsache, dass sich das Weichharz (WH) bei Raumtemperatur (23°C) sehr nahe am Schmelz- oder Erweichungspunkt befindet, ist es bei Raumtemperatur entweder bereits flüssig oder sehr weich. Ein Weichharz kann ein natürliches Harz oder synthetisches Harz sein. Insbesondere sind derartige Weichharze mittel- bis höhermolekulare Verbindungen aus den Klassen der Parafin-, Kohlenwasserstoffharze, Poly- olefine, Polyester, Polyether, Polyacrylate oder Aminoharze. Das Weichharz weist vorzugsweise einen Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt zwischen 0°C und 25°C, insbesondere 10°C und 25°C, auf. Die Weichharze werden nur in geringen Mengen eingesetzt. Bevorzugt ist der Anteil aller Weichharze maximal 20 Gew.-%, bezogen auf die Heissschmelzklebstoffzusam- mensetzung.
Die Heissschmelzklebstoffzusammensetzung enthält weiterhin vorteilhaft Maleinsäure-gepfropfte Polyolefine. Maleinsäure-gepfropfte Polyolefine sind besonders bevorzugt, da sie vorteilhaft in Bezug auf die Haftung sind. Es hat sich als besonders vorteilhaft gezeigt, dass derartige Maleinsäure-gepfropfte Polyolefine Maleinsäure-gepfropfte Polypropylene sind, insbesondere mit einem Molekulargewicht zwischen 7Ό00 und 14Ό00 g/mol. Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn der Anteil aller Maleinsäuregepfropften Polyolefine maximal 20 Gew.-%, insbesondere maximal 15 Gew.- %, bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, beträgt, bezogen auf die Heissschmelz- klebstoffzusammensetzung.
Weiterhin kann die nicht-reaktive Heissschmelzklebstoffzusammen- setzung weitere Bestandteile aufweisen. Als weitere Bestandteile geeignet sind insbesondere Bestandteile, welche ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Weichmacher, Haftvermittler, UV-Absorptionsmittel, UV- und Wärmestabilisatoren, optische Aufheller, Fungizide, Pigmente, Farbstoffe, Füllstoffe und Trocknungsmittel. Die Heissschmelzklebstoffzusammensetzung weist vorzugsweise einen Schmelzpunkt von 80 bis 200°C, insbesondere von 130 bis 180°C, auf, gemessen als Erweichungspunkt nach der Ring & Kugel-Methode gemäss DIN EN 1238.
Die Heissschmelzkiebstoffschicht weist typischerweise ein
Auftragsgewicht von 50 bis 1000 g/m2, insbesondere von 200 bis 800 g/m2 , vorzugsweise 400 bis 600 g/m2, auf. Die Schichtdicke der
Heissschmelzkiebstoffschicht beträgt vorzugsweise zwischen 50 und 500 Mikrometer, insbesondere zwischen 50 und 100 Mikrometer.
Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst den Schritt
a) Auflegen einer Membran 4 aufweisend eine
Heissschmelzkiebstoffschicht 5 und eine thermoplastische
Schottschicht 6 auf die Aussenfläche 2 und weiter auf alle der Aussenfläche 2 zugewandten Seiten der Aussenseitenflächen 7, 8 des Tübbing, wobei die Heissschmelzkiebstoffschicht 5 dem Tübbing 1 zugewandt ist.
In einem weiteren Schritt b) des Verfahrens wird Wärme zugeführt, so dass die Heissschmelzkiebstoffschicht 5 anschmilzt.
In Schritt b) erfolgt das Zuführen von Wärme vorzugsweise derart, dass die Temperatur der Heissschmelzkiebstoffschicht 5 eine Temperatur nicht überschreitet, welche mindestens 30°C, vorzugsweise mindestens 40°C, unter dem Schmelzpunkt, d.h. unter dem Erweichungspunkt, der
Heissschmelzkiebstoffschicht liegt. Das Zuführen der Wärme in Schritt b) kann vorzugsweise während des
Auflegens der Membran 4 in Schritt a), insbesondere in den während des Auflegens zwischen Heissschmelzkiebstoffschicht 5 und dem Tübbing 1 gebildeten Spalt 13, erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt in Schritt b) das Zuführen von Wärme auf der der Heissschmelzklebstoffschicht 5 entgegen gesetzten Seite der Membran 4 und wird über die thermoplastische Schottschicht 6 auf die Heissschmelzklebstoffschicht 5 übertragen.
Das Zuführen von Wärme kann durch Heissluft, Flamme, Induktion oder dielektrischer Erwärmung erfolgen. Das Zuführen der Wärme erfolgt vorzugsweise derart, dass die Wärme die Heissschmelzklebstoffschicht 5, die thermoplastische Schottschicht 6 oder die Aussenfläche 2, respektive die der Aussenfiäche zugewandte Seiten der Aussenseitenflächen 7, 8, des Tübbing thermisch nicht zu stark negativ belastet oder gar zerstört.
Dadurch, dass die Heissschmelzklebstoffzusammensetzung
anschmilzt, wird die Heissschmelzklebstoffzusammensetzung zumindest teilweise fliessfähig, wodurch ein inniger Kontakt zur Oberfläche des Tübbing gewährleistet wird.
In einem dem Schritt b) nachgelagerten Schritt c) wird die
Heissschmelzklebstoffschicht 5 unter Bildung eines Klebverbundes zwischen Membran 4 und dem Tübbing 1 abgekühlt. Dieses Abkühlen erfolgt
typischerweise ohne weitere Hilfsmittel. In gewissen Fällen kann es jedoch angebracht und von Vorteil sein, wenn der Tübbing nach besonders kurzer Zeit bereits belastet oder begangen werden soll, das Abkühlen zu beschleunigen. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem durch ein Abkühlmittel, bei- spielsweise durch ein Gebläse, insbesondere ein Luftgebläse, die Membran oder der Tübbing gekühlt wird.
Das Zuführen von Wärme unter Anschmelzen der
Heissschmelzklebstoffschicht 5 in Schritt b) kann derart erfolgen, dass
-in einem Schritt die Membran 4 nur auf die Aussenfläche 2 aufgelegt wird und die Schritte b) und c) ausgeführt werden, und danach
-in einem weiteren Schritt die Membran 4 weiter auf alle der
Aussenfläche zugewandten Seiten der Aussenseitenflächen 7, 8 aufgelegt wird und die Schritte b) und c) ausgeführt werden. Bei einem solchen Verfahren ist die Verwendung einer Heissschmelzklebstoffzusammensetzung besonders vorteilhaft, da dieser wiederholt aufgeschmolzen und wieder abgekühlt werden kann und trotzdem der Klebverbund zwischen Membran und dem Tübbing gewährleistet ist. Beispielsweise wenn während dem Verbinden der
Aussenfläche Bereiche der Heissschmelzklebstoffschicht beim Zuführen von Wärme aufgeschmolzen werden, die in dem weiteren Schritt auf einer der Aussenfläche zugewandten Seiten der Aussenseitenflächen 7, 8 zu liegen kommen und mit dieser verbunden werden.
Weiter kann es unter anderem vorteilhaft sein, wenn es sich bei der Membran 4, welche auf die Aussenfläche 2 aufgelegt wird und der Membran 4, welche auf alle der Aussenfläche zugewandten Seiten der
Aussenseitenflächen 7, 8 aufgelegt wird, um zwei separate Membranen handelt. Diese müssen jedoch derart miteinander verbunden, insbesondere verschweisst oder verklebt, werden, dass die Wasserdichtheit gewährleistet bleibt.
Weiter kann es besonders vorteilhaft sein, wenn es sich bei der
Membran 4, welche auf die Aussenfläche 2 aufgelegt wird und der Membran 4, welche auf alle der Aussenfläche zugewandten Seiten der
Aussenseitenflächen 7, 8 aufgelegt wird, um ein und dieselbe Membranen handelt. Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn vor und/oder während dem
Abkühlen der Heissschmelzklebstoffschicht in Schritt c), insbesondere zwischen Schritt b) und c), die Membran auf den Tübbing gedrückt wird, insbesondere mit einer Walze oder einer Rolle. Die Figuren 3 und 4 zeigen die Schritte a) und b) des Verfahrens.
In Figur 3 ist eine erste Ausführungsform dargestellt. Hier wird im Schritt a) die Membran 4 auf die Aussenfläche 2 des Tübbing aufgelegt, wobei die Heissschmelzklebstoffschicht 5 dem Tübbing 1 zugewandt ist. Insbesondere wenn es sich bei der Heissschmelzklebstoffschicht um eine klebfreie Heissschmelzklebstoffschicht handelt kann diese sich auf der
Aussenfläche bewegt werden, wodurch beispielsweise eine Endpositionierung der Membran ermöglicht wird.
Weiterhin zeigt Figur 3 eine Variante des Schrittes b). Hier erfolgt das Zuführen von Wärme in Schritt b) während des Auflegens der
Heissschmelzklebstoffschicht in Schritt a) in den während des Auflegens zwischen Heissschmelzklebstoffschicht und der Aussenfläche, respektive Aussenseitenflächen, des Tübbing gebildeten Spalt 3. Durch die Wärme bedingt erfolgt ein Anschmelzen der Heissschmelzklebstoffzusammensetzung. Dadurch wird die Heissschmelzklebstoffzusammensetzung weich bzw. leicht klebrig und kann sich mit dem Tübbing verbinden. Im anschliessenden Schritt c) wird die Heissschmelzklebstoffzusammensetzung wieder abgekühlt, wodurch ein Klebverbund zwischen Membran und dem Tübbing erfolgt.
Figur 4 stellt eine weitere Ausführungsform dar. Hierbei wird die
Wärme mittels einer Wärmequelle 14 in Schritt b) auf der der
Heissschmelzklebstoffschicht 5 entgegen gesetzten Seite der Membran 4 zugeführt und wird über die thermoplastische Schottschicht 6 auf die Heissschmelzklebstoffschicht 5 übertragen. Durch die Wärme bedingt erfolgt ein Anschmelzen der Heissschmelzklebstoffschicht 5. Dadurch wird die
Heissschmelzklebstoffzusammensetzung zumindest teilweise fliessend und kann den Tübbing kontaktieren. Im anschliessenden Schritt c) wird die
Heissschmelzklebstoffzusammensetzung wieder abgekühlt, wodurch ein Klebverbund zwischen Membran und Tübbing erfolgt.
Der Tübbing eignet sich vorzugsweise zur Verwendung für Tunnelbauten mit einem Durchmesser von 0.5-50 m.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Bauwerk, insbesondere einen Tunnel, enthaltend einen erfindungsgemässen Tübbing. Beispiele
Im Folgenden wird die Erfindung auch noch anhand von Beispielen illustriert.
Es wurde eine Tunnelmembrane Sikaplan® WT2200 22HL2, erhältlich von Sika Sarnafil AG, Schweiz, mit einem nicht-reaktiven Heissschmelz- klebstoff SikaMelt®-9171 , erhältlich bei Sika Automotive GmbH, Deutschland, beschichtet. Als Auftragsgewichte von SikaMelt®-9 71 wurden Mengen von 200, 400 und 600 g/m2 gewählt. SikaMelt®-9171 weist einen Erweichungspunkt, gemessen nach der Ring & Kugel-Methode gemäss DIN EN 1238, von 160 °C auf und eine Crossover-Temperatur, bestimmt über DTMA, nach der Methode, wie sie vorgängig beschrieben wurde, von 109°C. Anschliessend wurden die beschichteten Membranen durch Hitzeaktivierung (Flamme) auf einen Tübbing aufgebracht. Nach Abkühlen von 1 -2 Minuten konnte von Hand eine sehr gute Festigkeit beobachtet werden. Die bestimmten Haftzugwerte für alle drei Auftragsgewichte lagen immer > 1 .5 N/mm2. Mit dieser Festigkeit wird der Einsatz eines Vakuumgreifers ermöglicht.
Die beschichtete Tunnelmembrane Sikaplan® WT2200 22HL2 mit 600 g/m2 Sikamelt®-9171 wurde auf einer Breite von 30 cm hergestellt. Diese wurde im Kantenbereich eines Tübbing mit Hitzeaktivierung aufgebracht, wobei 25 cm der Membran auf die konkave Aussenseite des Tübbing aufgebracht wurden. Dies geschah mit einer Aktivierung durch Hitze (Flamme), mit anschliessendem Andrücken mit einer Rolle. In einem zweiten Schritt wurde die überstehende Membran auf der unteren, beschichteten Seite erwärmt und von Hand tiefgezogen. Nach 30 Sekunden wurde die benötigte Endfestigkeit erreicht. Mit diesem Versuch wurde gezeigt, dass die Membran im Kantenbereich tiefgezogen und permanent fixiert werden kann.
Bezugszeichenliste
Tübbing
konvex-gewölbte Aussenfläche
konkav-gewölbte Innenfläche
Membran Heissschmelzklebstoffschicht
thermoplastische Schottschicht
Längsseitenfläche
Stirnseitenfläche
die Aussenseitenflächen rahmenformig umlaufende Dichtungsnut Dichtungskörper
abdichtende Beschichtung
Spalt
Wärmequelle

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung eines Tübbing aus Beton zur Verkleidung eines Tunnels, insbesondere eines Verkehrstunnels, wobei der Tübbing
(1 ) eine konvex-gewölbte Aussenfläche (2) und eine der Aussenfläche
(2) gegenüberliegende konkav-gewölbte Innenfläche (3) aufweist, umfassend die Schritte
a) Auflegen einer Membran (4) aufweisend eine
Heissschmelzklebstoffschicht (5) und eine thermoplastische
Schottschicht (6) auf die Aussenfläche (2) und weiter zumindest teilweise auf mindestens eine, insbesondere alle, der Aussenfläche (2) zugewandten Seiten der Aussenseitenflächen (7, 8) des
Tübbing, wobei die Heissschmelzklebstoffschicht (5) dem Tübbing (1 ) zugewandt ist;
b) Zuführen von Wärme unter Anschmelzen der
Heissschmelzklebstoffschicht (5);
c) Abkühlen der Heissschmelzklebstoffschicht (5) unter Bildung eines Klebverbundes zwischen Membran (4) und dem Tübbing (1 ).
Verfahren gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Tübbing eine die Aussenseitenflächen (7, 8) umlaufende Dichtungsnut (10) aufweist, in welcher ein Dichtungskörper (1 1 ) angeordnet ist.
Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottschicht (6) teilweise, insbesondere bis zur Dichtungsnut (10), auf alle der Aussenfläche (2) zugewandten Seiten der
Aussenseitenflächen (7, 8) des Tübbing aufgelegt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Schottschicht (6) thermoplastische Polyolefine und/oder Polyvinylchlorid (PVC) enthält. Verfahren gemäss einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Schottschicht (6) Material umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), Polyethylen mit mittlerer Dichte (MDPE), Polyethylen mit tiefer Dichte (LDPE), Polyethylen (PE),
Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Ethylen-Vinylacetat (EVA), chlorsulfoniertes Polyethylen und thermoplastische Polyolefine (TPO).
Verfahren gemäss einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tübbing zwischen der Aussenfläche (2) und der Heissschmelzklebstoffschicht (5) eine abdichtende Beschichtung (12) aufweist, wobei die abdichtende Beschichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methacrylatharz, Polyesterharz, Epoxydharz, Polyurethan und Polyharnstoff.
Verfahren gemäss einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abdichtende Beschichtung (12) weiter mindestens teilweise auf allen Aussenseitenflächen (7, 8) angeordnet ist.
Verfahren gemäss einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Heissschmelzklebstoffschicht (5) aus einer nicht-reaktiven Heissschmelzklebstoffzusammensetzung besteht.
Verfahren gemäss einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heissschmelzklebstoffschicht (5) aus einer Heissschmelzklebstoffzusammensetzung besteht, welche ein bei 25°C festes thermoplastisches Poly-a-olefin, bevorzugt ein ataktisches Poly- α-olefin (APAO), aufweist, insbesondere in einer Menge von mehr als 50 Gew.-%, bevorzugt von mehr als 60 Gew.-%, bezogen auf die Menge der Heissschmelzklebstoffzusammensetzung. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heissschmelzklebstoffschicht (5) aus einer Heissschmelzklebstoffzusammensetzung besteht, welche einen
Schmelzpunkt von 80 bis 200°C, insbesondere von 130 bis 180°C, aufweist.
Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heissschmelzklebstoffschicht (5) ein
Auftragsgewicht von 50 bis 1000 g/m2, insbesondere von 200 bis 800 g/m2, aufweist.
Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) das Zuführen von Wärme während des Auflegens der Membran (4) in Schritt a), insbesondere in den während des Auflegens zwischen Heissschmelzklebstoffschicht (5) und dem Tübbing (1 ) gebildeten Spalt (13), erfolgt.
Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 -1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) das Zuführen von Wärme auf der der
Heissschmelzklebstoffschicht (5) entgegen gesetzten Seite der
Membran (4) erfolgt und über die thermoplastische Schottschicht (6) auf die Heissschmelzklebstoffschicht (5) übertragen wird.
Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) das Zuführen von Wärme derart erfolgt, dass die Temperatur der Heissschmelzklebstoffschicht (5) eine
Temperatur nicht überschreitet, welche mindestens 30 °C, vorzugsweise mindestens 40°C, unter dem Schmelzpunkt der
Heissschmelzklebstoffschicht (5) liegt.
Bauwerk, insbesondere ein Tunnel, enthaltend einen Tübbing erhalten aus einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 - 14.
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