Kunststoffplatte zum Auskleiden von Betonbauteilen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kunststoffplatte zum Auskleiden von Betonbauteilen, insbesondere Betonrohren, die von einem fließfähigen Medium durchströmt werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Anordnung aus Kunststoffplatten zum Auskleiden von Betonbauteilen.

Zur Auskleidung von Betonbehältern, die flüssige oder gasförmige Chemikalien enthalten, sind Kunststoffplatten bekannt, die den Beton vor den Chemikalien schützen. Derartige Kunststoffplatten werden vielfach mit dem Betonbauteil verklebt. Da die glatte Oberfläche der Kunststoffplatten aber keine feste mechanische Verbindung mit dem Beton eingeht, besteht die Gefahr, dass sich die Kunststoffplatten im Laufe der Zeit lösen.

Aus der WO 01/57340 Al sind Kunststoffplatten bekannt, die auf der dem Betonbauteil zugewandten Seite eine Vielzahl von Verankerungselementen aufweisen, die beim Betonieren eine formschlüssige Verbindung mit dem Beton eingehen. Die Verankerungselemente sind als sich verspreizende Flügelelemente ausgebildet, die in ihrem Fußbereich Stützstege aufweisen.

Die aus der WO 01/57340 Al bekannten Kunststoffplatten mit Verankerungselementen haben sich in der Praxis zur Auskleidung von Betonbehältern bewährt, die vor Chemikalien zu schützen sind. Mit den bekannten Kunststoffplatten könnten grundsätzlich auch Rohrleitungen ausgekleidet werden, die ein fließfähiges Medium, d.h. ein flüssiges oder gasförmiges Medium fuhren.

Um dem Medium einen möglichst geringen Widerstand-entgegenzusetzen-wird grundsätzlich angestrebt, die Oberfläche der Auskleidung möglichst glatt auszubilden. Nachteilig ist jedoch, dass sich insbesondere im Bereich von

Rohrkrümmungen oder -abzweigungen sowie Reduzierungen oder Erweiterungen des Rohrquerschnitts an der Rohrinnenwand im Laufe der Zeit Festkörper ablagern können, die in dem Medium enthalten sind. Insbesondere bei Mischkanalisationen, die extremen Schwankungen des Abflussvolumens ausgesetzt sind, zählen die Ablagerungen zu den typischen Schadensbildern.

Aus der EP 1 194 712 Bl ist eine Rohrleitung bekannt, deren Wandung eine strukturierte Oberfläche aufweist, die aus einer Vielzahl von quaderförmigen oder pyramidenförmigen Erhebungen besteht. Es hat sich gezeigt, dass sich bei der strukturierten Oberfläche eine Grenzschicht an der Rohrwandung ausbildet, die bewirkt, dass die Fähigkeit, in dem Medium mitgeführte Partikel mitzureißen, erhöht wird. Entsprechend wird die Neigung, dass Partikel an der Wandung haften, stark reduziert. Dieser Effekt wird allgemein als Erhöhung der Schleppwirkung der im Medium mitgeführten Partikel bezeichnet.

Die EP 1 194 712 Bl schlägt vor, entweder die Wandung des Rohrs mit der strukturierten Oberfläche zu versehen oder in das Rohr einen rohrförmigen strukturierten Folien- oder Platteneinsatz einzuziehen, der mit dem Rohr verklebt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, von einem fließfähigen Medium durchströmte Betonbauteile unterschiedlicher Ausbildung auf einfache Weise derart auszukleiden, dass die Betonbauteile vor aggressiven Medien geschützt sind, ohne dass die Gefahr der Ablagerung von in den Medien enthaltenen Partikeln an der Wandung der Betonbauteile besteht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 22.

Zur Auskleidung der. -Betonbauteile findet erfindungsgemäß nicht ein rohrförmiger Folien- oder Platteneinsatz Verwendung, sondern Kunststoffplatten, die zu einem das Bauteil auskleidenden Körper miteinander verbunden werden. Da die

Kunststoffplatten eine ausreichende Flexibilität haben, besteht die Möglichkeit, nicht nur rechteckförmige, sondern auch rohrförmige Betonbauteile auszukleiden, Nach dem Einlegen der Kunststoffplatten in das Betonbauteil werden die Platten vorzugsweise miteinander verschweißt.

Die erfindungsgemäße Kunststoffplatte weist an der dem Medium zugewandten Seite eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Strömungselementen auf, die als erhabene Strukturen mit einer in Flussrichtung weisenden stromaufwärtigen Flanke und einer entgegen der Flussrichtung weisenden stromabwärtigen Flanke ausgebildet sind, wobei die zwischen den Strömungselementen liegenden Oberflächenbereiche glatt sind. Dadurch wird die Schleppwirkung der im Medium mitgeführten Partikel selbst bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten und diskontinuierlichem Betrieb erhöht. An der dem Medium abgewandten Seite weist die Kunststoffplatte eine Vielzahl von Verankerungselementen auf, so dass die Kunststoffplatte mit dem Betonbauteil formschlüssig verbindbar ist.

In zahlreichen Versuchen hat sich gezeigt, dass die Schleppwirkung der im Medium mitgefühlten Partikel erhöht werden kann, wenn die erhabenen Strukturen dem fließfähigen Medium einen gewissen Widerstand entgegensetzen. Dies wird dadurch erreicht, dass die erhabenen Strukturen mit einer in Flussrichtung weisenden stromaufwärtigen Flanke und der entgegen der Flussrichtung weisenden stromabwärtigen Flanke ausgebildet sind. Dieser Effekt tritt insbesondere dann auf, wenn die in Flussrichtung weisenden Flanken der Strömungselemente steiler als die entgegen der Strömungsrichtung weisenden Flanken sind. Damit weisen die Strömungslemente einen keilförmigen Querschnitt auf. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die in Flussrichtung weisenden stromaufwärtigen Flanken der Strömungselemente mit den glatten Oberflächenbereichen der Kunststoffplatte einen Winkel von 70 bis 90°, vorzugsweise 80 bis 90°, insbesondere ca. 90° einschließen. Die entgegen der Flussrichtung weisenderLstromabwärtigen Elanken der Strömungselemente schließen mit den glatten Oberflächenbereichen der Kunststoffplatte vorzugsweise

einen Winkel von 30 bis 60°, weiterhin vorzugsweise 40 bis 50°, insbesondere ca. 45° ein.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist die Kunststoffplatte in zwei Hälften aufgeteilt, wobei die Strömungselemente auf den beiden Hälften spiegelbildlich angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Strömungselemente in einzelnen Reihen jeweils auf einer gemeinsamen Achse nebeneinanderliegend angeordnet. Dabei hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Abstand zwischen den Strömungselementen auf einer Reihe kleiner als die Länge der Strömungselemente ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Strömungselemente als langgestreckte Erhebungen ausgebildet. Unter langgestreckten Erhebungen sind alle Erhebungen zu verstehen, die in Längsrichtung eine Ausdehnung haben, die ein Vielfaches der Ausdehnung in Querrichtung ist. Vorzugsweise laufen die als langgestreckte Erhebungen ausgebildeten Strömungselemente zu den Enden spitz aus. Es ist aber auch möglich, dass die Strömungselemente an den Enden abgerundet sind.

In den Versuchen hat sich gezeigt, dass sich eine besonders hohe Schleppwirkung erzielen lässt, wenn die Längsachsen der als langgestreckte Erhebungen ausgebildeten Strömungselemente mit der Längsrichtung der Kunststoffplatten, die in Flussrichtung des fließfähigen Medium verläuft, einen Winkel von 30 bis 60°, weiterhin vorzugsweise 40 bis 50°, insbesondere ca. 45° einschließen. Vorzugsweise sind die langgestreckten Erhebungen in einzelnen Reihen jeweils auf einer gemeinsamen Achse angeordnet, wobei die Kunststoffplatte vorzugsweise in zwei Hälften aufgeteilt ist, auf denen die Strömungselemente spiegelbildlich angeordnet sind. Damit wird eine rippenartige Oberflächenstruktur mit schmalen Stegen geschaffen, wobei die Achsen, auf denen die langgestreckten Erhebungen liegen, schräg zur Flussrichtung verlaufen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Strömungselemente und der Verankerungselemente sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kunststoffplatte in der Draufsicht,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Kunststoffplatte von Fig. 1 entlang der Linie A-A in vergrößerter Darsstellung,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Kunststoffplatte von Fig. 1 entlang der Linie B-B in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Kunststoffplatte von Fig. 1 in der Draufsicht,

Fig. 5 eine Seitenansicht von nebeneinanderliegenden Verankerungselementen der Kunststoffplatte von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung und

Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt der Kunststoffplatte von Fig. 1 in der Unteransicht.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kunststoffplatte in der Draufsicht. Die Kunststoffplatte besteht aus einem thermoplastischen Werkstoff, insbesondere PVC, PE, PP, PVDF und ECTFE. Die Stärke der Kunststoffplatte beträgt_l bis -5 mm, vorzugsweise 2 bis 4 mm, so dass sie einerseits eine ausreichende Festigkeit, andererseits aber auch eine ausreichende Flexibilität zum

Biegen aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Platte 2 mm stark. Sie kann als Bahnenware in unterschiedlichen Längen bereitgestellt werden.

Die Kunststoffplatte weist an der dem Medium zugewandten Seite IA einen Bereich 1 mit einer strukturierten Oberfläche auf, an den sich zu beiden Seiten nicht strukturierte glatte Bereiche 2 anschließen, die in an Ober- und Unterseite glatte Schweißränder 3 übergehen. Die Ränder 3 der Die Oberflächenstruktur, die den wesentlichen Teil der Gesamtoberfläche der Kunststoffplatte einnimmt, wird aus einer Vielzahl von Strömungselementen 4 gebildet, die in einzelnen Reihen IV jeweils nebeneinander angeordnet sind.

Die Strömungselemente 4 sind als langgestreckte Erhebungen ausgebildet, die zu den Enden spitz auslaufen. Sie bilden schmale Stege, die mit der Kunststoffplatte einstückig sind. Die schmalen Stege haben eine Höhe von 2 bis 8 mm, vorzugsweise 3 bis 7 mm, weiterhin vorzugsweise 4 bis 6 mm. Bei dem Ausführungsbeispiel haben die schmalen Stege eine Höhe a von 5 ca. mm. Die Stege haben eine Länge b von 20 bis 140 mm, weiterhin vorzugsweise 40 bis 120 mm, weiterhin vorzugsweise 60 bis 100. Bei dem Ausführungsbeispiel haben die schmale Stege eine Länge von 85 mm. Sie haben vorzugsweise eine Breite c von 1 bis 40 mm. Bei dem Ausfuhrungsbeispiel ist die Breite der Stege ca. 5 mm.

Der Bereich 1 mit der strukturierten Oberfläche unterteilt sich in eine linke Hälfte 1' und eine rechte Hälfte 1 ". Die schmalen Stege 4 sind in der linken und rechten Hälfte bezüglich der Längsachse 5 der Kunststoffplatte spiegelbildlich ausgerichtet. Die Längsachsen 6 aller Stege schließen mit der Längsachse 5 der Kunststoffplatte, die der Flussrichtung des Medium entspricht, einen Winkel α von 30 bis 60°, vorzugsweise 50 bis 45 ° ein. Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Winkel ca. 45°.

Die Längsachsen der jeweils in einer Reihe IV angeordneten Stege 4 liegen auf einer gemeinsamen Achse. Dabei ist der Abstand d der auf der gemeinsamen Achse 6 liegenden Stege 4 kleiner als die Länge b der Stege. Auch ist der Abstand

e zwischen den einzelnen Reihen IV der Stege kleiner als die Länge b der Stege, aber größer als der Abstand d zwischen den Stegen.

Die in der linken und rechten Hälfte 1', 1 " der Kunststoffplatte angeordneten Stege 4 sind derart ausgerichtet, dass sie in Flussrichtung 9 zeigen. Die Stege haben jeweils eine in Flussrichtung 9 weisende stromaufwärtige Flanke 4A und eine entgegen der Flussrichtung weisende stromababwärtige Flanke 4B. Entscheidend ist, dass die in Flussrichtung weisende Flanke 4A steiler als die entgegen der Flussrichtung weisende Flanke ist. Insofern haben die Stege einen keilförmigen Querschnitt. Bei dem Ausführungsbeispiel schließen die in Flussrichtung weisenden Flanken 4A der Stege mit der Oberfläche der Kunststoffplatte einen Winkel von ca. 90° ein. Die entgegen der Flussrichtung weisenden Flanken 4B der Stege 4 schließen mit der Oberfläche der Kunststoffplatte 1 bei dem Ausführungsbeispiel einen Winkel von ca. 45°ein. Die in Strömungsrichtung weisenden Flanken 4A laufen am Fußpunkt in einem kleinen Radius aus, während die entgegen der Strömungsrichtung weisenden Flanken 4B in einer scharfen Kante enden (Fig. 3).

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 die dem Betonbauteil zugewandte Rückseite 1 B der Kunststoffplatte beschrieben. An der Rückseite weist die Kunststoffplatte 1 mit Ausnahme im Bereich der Schweißränder 3 vorspringende Verankerungselemente 10 auf, die mit der Kunststoffplatte einstückig sind. Die nur an der Rückseite der Platte befindlichen Verankerungselemente sind in Fig. 1 andeutungsweise dargestellt. Die Verankerungselemente 10 sind jeweils als zwei sich verspreizende Flügelelemente 1 1, 12 ausgebildet, die über einen Stützsteg 13 miteinander verbunden sind. Die Flügelelemente 1 1, 12 gehen am Fußpunkt in einem Bogen 14 in die Kunststoffplatte stetig über. Hierdurch ergibt sich ein vergleichsweise breite Verbindungsfläche der Flügelelemente mit der Kunststoffplatte. Die Höhe der Stützstege 13 beträgt mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80% der Höhe der Flügelelemente. Die jeweils ein Verankerungselement 10 bildenden Flügelelemente sind versetzt zueinander angeordnet.

Die Ausbildung der Verankerungselemente 10 an der Rückseite der Kunststoffplatte 1 ist im einzelnen in der WO 01/57340 Al beschrieben, auf die zum Zwecke der Offenbarung ausdrücklich Bezug genommen wird.

Die Kunststoffplatte ist eine koextrudierte Platte, die eine Sandwichstruktur mit einer die Strömungselemente (4) umfassenden ersten Schicht und einer die Verankerungselemente (9) umfassenden zweiten Schicht aufweist. Die erste und zweite Schicht bestehen aus Materialien und mit unteshiedlichen mechanischen und/oder chemischen und/oder optischen Eigenschaften. Die erste Schicht mit den Strömungselementen 9 besteht aus einem eingefärbten Kunststoffmaterial, während die zweite Schicht mit den Verankerungselementen aus einem nicht eingefärbten Kunststoffmaterial besteht. Daher ist es möglich, die Abnutzung der mit dem Medium in Kontakt tretenden ersten Schicht auf einfache Weise optisch zu überwachen. So kann anhand der Farbe erkannt werden, ob die erste Schicht abgetragen ist. Diese überwachung kann mit einer Kamera erfolgen. Weiterhin ist das Kunststoffmaterial der ersten Schicht abrasionsfester als das Material der zweiten Schicht.

Zum Auskleiden von Betonbauteilen, insbesondere Betonrohren, werden die einzelnen Kunststoffplatten in die Schalung des Betonrohrs eingelegt und an ihren Schweißrändern 3 zu einer rohrförmigen Auskleidung miteinander verschweißt. Beim Betonieren werden die Kunststoffplatten mittels der Verankerungselemente 10 formschlüssig mit dem Betonbauteil verbunden. Durch diese Verankerung wird eine erhöhte Langzeitfestigkeit erreicht. Die Strömungselemente 4 an der Innenseite der rohrförmigen Auskleidung erhöhen die Schleppwirkung der in dem Medium mitgeführten Partikel und verhindern somit die Bildung von Ablagerungen an der Rohrinnenseite.

Der entscheidende-Vorteil der erfindungsgemäßen Kunststoffplatte liegt darin, dass auf einfache Weise Betonbauteile kostengünstig ausgekleidet werden können, wobei eine hohe Langzeitfestigkeit und Schleppwirkung erzielt wird. Es

sei bemerkt, dass die Erhöhung der Schleppwirkung mit der bevorzugten Ausbildung der Strömungselemente von eigener erfinderischer Bedeutung ist. Denn es wäre grundsätzlich auch möglich, die Kunststoffplatte auf eine andere Weise als mit den Verankerungselementen an dem Betonbauteil zu befestigen. Dann wäre zwar die erhöhte Langzeitfestigkeit nicht gegeben, aber die Vorteile der erhöhten Schleppwirkung kämen zum Tragen.