DE2910090A1

DE2910090A1 - Dichtungsstreifen zum abdichten von stossfugen und kreuzungsstellen zwischen bauelementen

Info

Publication number: DE2910090A1
Application number: DE19792910090
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Berger; Norbert Herwegh
Original assignee: Daetwyler AG Schweizerische Kabel Gummi und Kunststoffwerke
Current assignee: Daetwyler AG Schweizerische Kabel Gummi und Kunststoffwerke
Priority date: 1978-03-23
Filing date: 1979-03-15
Publication date: 1979-09-27
Also published as: DE2910090C2; CH629869A5; NL7902287A; GB2017194A; AU4519479A; HK62783A; GB2017194B; US4195850A; FR2420615A1

Description

DIPL.-ING. PETER-C. SROKA

PATENTANWALT ~ 3'"

DOM1NIKANERSTR.37. POSTFACH 728 D-4OOO DÜSSELDORF 11 telex 858 4550
telefon [0211)5740Q2 telegr. patentbrydges düsseldorf Postscheck Köln 110052-508 dresdner bank (blz. 300 boo ooi 3 6q.8 comm e rz ban k iblz. 300 4 00 001 3609989 DEUTSCHE BANKlBLZ. 300 700 101 6 498

13° xviärz 1979

IHR ZEICHEN; MEIN ZEICHEN:

1-48.78 -9

Dätwyler AG- v

Scüweizerisone Kabel-,' Gfumiai- und Kunststoffwerke

Altdorf / Schweiz

"Dichtungsstreifen zum Abdichten von ytossfugen und Kreuzungsstellen zwischen Bauelementen"

909839/0843

910090

Dichtungsstreifen zum Abdichten von Stossfugen und Kreuzungsstellen zwischen Bauelementen

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsstreifen zum Abdichten von Stossfugen und Kreuzungsstellen zwischen einzelnen Bauelementen, wobei jedes Bauelement einen polygonalen Querschnitt und an jedem Ende eine ebene Stirnseite aufweist und wobei mindestens ein solcher Dichtungsstreifen nach Art eines Rahmens sich von einer Stirnseite zur andern entlang zweier gegenüberliegender Seiten des polygonalen Querschnitts sowie über die. Stirnseiten selber hinwegzieht.

Wenn mehrere vorfabrizierte Beton-, Stahl- oder andere Elemente zu einer Wand, einem Rohr oder einem Rechteckquerschnitt zusammengefügt werden, ist es nicht immer möglich, die Fugen nachträglich abzudichten.

Gründe dafür können sein: laufender grosser Wässerandrang, Witterungseinflüsse, Unzugänglichkeit der Fugen z.B. bei grosser Elementtiefe, Fertigstellungstermine usw.

In solchen Fällen ist es möglich, die Abdichtung bereits vor der Montage der Elemente an diese anzubringen und dann mit der Elementmontage die Dichtung so vorzuspannen (verpressen), dass sofort die notwendige Abdichtung in Funktion tritt, ohne dass die Dichtungseinheit einer zusätzlichen Nachbehandlung bedarf. .

Die in Frage kommenden Elemente haben meist einen rechteckigen Querschnitt, es können aber auch polygonale Formen wie Dreiecke, Sechsecke usw. zur Anwendung gelangen. Dabei ist es unwesentlich, ob die Elemente plan oder gebogen sind (z.B. bogenförmiger Querschnitt, wenn mehrere Elemente zu einem Rohr zusammengefügt werden). Es ist lediglich notwendig, dass die stirnseitigen Abschlussflachen der Elemente untereinander immer*in einer Ebene liegen.

009639/084-3 '

Die Abdichtung ist so ausgebildet, dass jeder Dichtungsstreifen entsprechend der geometrischen Form der Elemente einen Rahmen bildet, der auf die rings um jedes Element umlaufenden Schmalseiten aufgebracht wird. Vorzugsweise geschieht die Fixierung der Dichtungsrahmen dadurch, dass in den Stirnseiten der Elemente eine Nut vorhanden ist, in die ein Teil des Dichtungsquerschnittes versenkt werden kann, während der andere Teil vorsteht und später bei der Montage verpresst wird. Die Höhe des vorspringenden Teiles über die Stirnfläche hinaus richtet sich nach der Breite der gewünschten Fuge, nach der voraussichtlichen Fugentoleranz und der notwendigen minimalen Vorspannung, um eine sichere Abdichtung zu erreichen.

Solche Dichtungsstreifen sind in verschiedenen Formen bekannt und werden speziell bei der Abdichtung von Tunnels mit Tübingen aus Stahl oder Beton verwendet. (Tübinge sind weitgehend rechteckige Elemente, die in einer Richtung kreisförmig gebogen sind. Mehrere solche Tübinge zusammengefügt ergeben einen Kreisring. Werden eine Anzahl solcher Ringe hintereinander angeordnet, dann ergibt sich ein Rohr von beliebiger Länge.) ."""■-.."

Die Schwierigkeit der Abdichtung liegt vor allem in der Ausbildung der Ecken. Im Bereich der linienförmigen Dichtungsbereiche, seien es gebogene oder gerade, ist eine Abdichtung mit Dichtungsprofilen einfach zu berechnen und zu prüfen, weil, für jede vorkommende Fugenbreite mit Hilfe eines Druckwegdiagrammes der effektive Dichtdruck ermittelt werden kann.

Schwierig ist die Abdichtung im Bereich der Ecken. Je nach Montageart entsteht hier eine T-fÖrmige Fuge, bei der zwei Elementecken gemeinsam auf die Längsseite eines dritten Elementes stossen, oder eine kreuzförmige Fuge, wenn vier Elementecken gleichzeitig aufeinanderstossen. Theoretisch sind bei spitzwinkligen Elementen auch Knotenpunkte denkbar, an denen mehr als vier Ecken zusammenstossen.

909839/0843

Während sich im Bereich der linsenförmigen Fuge Toleranzen von - X ergeben, können sich im Eckbereich die Toleranzen auf verschiedene Arten summieren. Im ungünstigen Falle können alle vier Ecken so gegeneinander versetzt sein, dass sich ein quadratisches Loch zwischen den Elementen ergibt.'

Aber selbst bei der T-förmigen Fuge ohne Toleranzabweichung ergeben sich Schwierigkeiten bei der Abdichtung im unmittelbaren Berührungspunkt der Dichtungsecken. Während, wie bereits erwähnt, der Dichtdruck im Bereich der linienförmigen Abdichtung vorausbestimmbar ist, fällt er im Bereich der Ecken unkontrollierbar ab und kann je nachdem wie die Elemente bei der Montage gegeneinander verschoben werden, im äussersten Eckbereich praktisch 0 betragen. Es wird noch erheblich verschlechtert, wenn im Knotenpunkt Fugentoleranzen auftreten oder wenn mehr als zwei Ecken zusammentreffen. In solchen Fällen ist heute eine sichere Abdichtung nicht mehr möglich; und diese Bereiche müssen durch eine Nachbehandlung, z.B. durch Injizieren eines füllenden Kunststoffes, gedichtet werden.

Der Zweck der Erfindung besteht nun. darin, einen Dichtungsstreifen zu schaffen, bei welchem wenigstens ein Bereich so ausgebildet ist, dass durch den beim Vorspannen bzw. Verpressen entstehenden Druck eine einwandfreie Abdichtung auch an diesen kritischen Stellen stattfindet.

Ein solcher Dichtungsstreifen der eingangs erwähnten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsstreifen wenigstens einen Bereich aufweist, der aus einem Material besteht, das elastischer als das Material des übrigen Teils des Dichtungsstreifens ist, und dass in diesem Bereich eine Zone ausgespart ist, in der sich ein unter Druck plastisch verformbares Material befindet.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen bei-

809839/08 U

291009Q

spielsweise näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 einen aus ebenen Platten zusammengesetzten Boden bzw. eine Wand mit den erfindungsgemässen Dichtungsstreifen,

Fig. 2 ein aus Tübingen oder gebogenen Platten

zusammengesetztes Rohr mit den erfindungsgemässen Dichtungsstreifen,

Fig. 3 einen Bereich einer ersten Ausführungsform des Dichtungsstreifens in perspektivischer Darstellung,

Fig. 4 eine Aufsicht auf einen Eckbereich einer

leicht abgeänderten zweiten Ausführungsform,

Fig. 5a, 5b Querschnitte durch den Dichtungsstreifen ausserhalb seiner Eckbereiche,

Fig. 6 vier aufeinanderstossende, infolge Passungenauigkeiten gegeneinander versetzte Elemente samt Dichtungsstreifen,

Fig. 7a, 7b eine dritte Ausführungsform des Dichtungsstreifens , und

Fig. 8 eine vierte Ausführungsform, in der lediglich der Eckbereich anders als bei der ersten und zweiten Ausführungsform ausgebildet ist.

Die Fig. 1 zeigt einen aus Bauelementen 1 zusammengesetzten Boden; in gleicher Weise könnte auch eine Wand derart aufgebaut sein. Die Elemente 1 sind dabei so angeordnet, dass Längsfugen 2 und Querfugen 3 entstehen, die sich gegenseitig kreuzen.

90983970843

Jedes Bauelement 1 ist von einem Dichtungsstreifen 4 umgeben. Wie ersichtlich, läuft dieser um alle Schmalseiten des quaderförmigen Elementes 1 herum, d.h. über die beiden Stirnseiten 5 und.die dazwischenliegenden langen Schmalseiten 6. Er bildet also eine Art Rahmen um das Element 1. Weil das Element hier relativ dünn ist, trägt es nur einen Dichtungsstreifen; bei dickeren Elementen können aber ohne weiteres zwei oder noch mehr Dichtungsstreifen vorgesehen sein. Auf die Erfindung hat die Anzahl derselben keinen Einfluss.

Wie ersichtlich, stossen hier die Elemente 1 nur über ihre Dichtungsstreifen 4 aneinander. Beim Verspannen ergibt sich dadurch an den aneinanderstossenden Seiten eine gute Abdichtung. In den Ecken, also an den Kreuzungsstellen der Fugen 2 und 3, fällt jedoch der Druck ab, und zwar entweder infolge Toleranzen im Material oder infolge der Anordnung der Elemente oder auch wegen beidem zusammen. Hier könnte also eine Leckstelle entstehen, die selbst bei grösstem Druck nicht zuverlässig dichtet. Die Massnahmen zur Vermeidung solcher Leckstellen werden im folgenden erläutert.

Dass die Elemente 1 mit ihren Dichtungsstreifen 4 aufeinanderstossen, ist für die Erfindung nicht zwingend; so kann •beispielsweise auch ein Element mit einem Dichtungsstreifen auf eines ohne einen solchen stossen, oder die Dichtungsstreifen können bei den aneinanderstossenden Elementen versetzt angeordnet sein.

Fig. 2 zeigt eine andere Anwendung. Hier sind die Bauelemente 1 ebenfalls rechteckig, die aber aus ihrer Ebene herausgebogen sind. Solche Elemente, sogenannte Tübinge, werden namentlich beim Tunnel- oder Stollenbau eingesetzt. Es folgt schon aus dieser Anwendung, dass hier eine besonders einwandfreie Abdichtung vorhanden sein muss, wenn das Tunnel bzw. der Stollen nicht durch eindringendes Wasser überflutet werden soll.

909839/0843

9 . ■.;/. ■

Wie erwähnt, können in beiden Fällen die Dichtungsstreifen direkt auf der Oberfläche der Elemente 1, I¹ angeordnet oder aber auch teilweise in diese eingelassen sein, indem in den Schmalseiten 5, 6 eine hier nicht gezeigte Nut oder Aussparung vorgesehen wira.

Nicht dargestellt ist in diesen beiden Ausführungsbeispielen eine versetzte Anordnung von Elementen einer Reihe gegenüber der anderen Reihe. Zwar werden damit durchgehende Stossfugen 3 vermieden und dadurch die Dichtung verbessert (eine Massnahme, die auch auf ganz anderen Gebieten bekannt ist, z.B. bei Erstellung von Gebäuden aus Backsteinmauerwerk). Aber auch die solcherart entstehenden T-formigen Fugenanordnungen, bei denen also zwei aneinanderstossende Elemente auf ihren Schmalseiten 6 durch ein weiteres Element überlappt werden, sind nicht völlig frei von Dichtungsproblemen, so dass die nachstehenden Ausführungen auch hier Gültigkeit haben.

Eine erste Ausführungsform eines Dichtungsstreifens zeigt Fig. 3. Er besteht aus zwei Profilteilen 7,8 entlang einer Stirnseite 5 und entlang einer langen Schmalseite 6. eines Elementes 1, 1'. Diese Profilteile 7, 8 erhalten ihre federnde Nachgiebigkeit entweder durch Rippen (nicht dargestellt) oder durch parallel zueinanderverlaufende Hohlräume 9, die entweder in sich geschlossen sind (Fig. 5a) oder die zu einer brücken- oder portalartigen Ausbildung der Profilteile führen. Die Profile selber bestehen aus einem zwar elastischen, aber relativ harten Material.

Dort wo der Dichtungsstreifen von einer Stirnseite 5 auf eine Schmalseite 6 wechselt, also in einer der vier Ecken 10 des Elementes 1, I¹, wird nun bei dieser Ausführungsform ein Bereich, hier also ein Eckbereich 11, vorgesehen, für welchen ein Material verwendet wird, dessen elastische Eigenschaften von denjenigen des Materials für die Profilteile 7, 8 abweichen.

908 8 39/0843

Λ*

Diese Eckbereiche 11 werden so ausgebildet, dass die Profilteile 7, 8 von beiden Seiten her bis zu einem genau bestimmten Punkt im Abstand von der Innenecke in eine Vulkanisierform eingeschoben werden. Der freibleibende Eckbereich wird von einem plastischen Material ausgefüllt, da es sich bei der anschliessenden Vulkanisation unter Druck und Hitze mit den Profilteilen fest verbindet. Die Materialhärte im Eckbereich 11 wird wesentlich weicher gewählt als die der Profilteile. Während die Flexibilität der Profilteile wie erwähnt durch Materialdeformation unter Druck innerhalb des vorgesehenen Querschnittes erreicht wird, soll der volle Materialquerschnitt im Eckbereich, der in sich praktisch inkompressibel ist, durch Ausweichen in alle möglichen, infolge der Toleranzen oder üngenauigkeit sich bildenden Hohlräume deformiert werden. Hierfür muss dieses Material aber eine extrem hohe Dehnung aufweisen, was nur mit einer weichen Qualität zu erreichen ist. Durch diese Anordnung wird auch ' bei grossen Toleranzen im Eckbereich 11 eine gute Anpassungfähigkeit des Dichtungsstreifens in allen möglichen Richtungen erreicht. Bei der Kompression des Eckbereiches 11 entsteht innerhalb des Materialquerschnittes ein relativ grosser, nahezu gleichmässiger Druck, ähnlich wie bei einer Flüssigkeit, der jedoch zu den Rändern hin etwas abfällt.

Die beschriebene Massnahme ist aber immer noch nicht imstande, eine einwandfreie Dichtung in den Eckbereichen 11 herbeizuführen, namentlich wenn wie in den Figuren 1 und 2 vier solche Bereiche 11 aneinandergrenzen. Deshalb wird in jedem Eckbereich 11 eine Zone 12 ausgespart, in welche ein anderes plastisches Material eingebaut wird, das jedoch nicht vulkanisiert wird und deshalb dauernd plastisch bleibt. Dieses Material reicht auf einer genau bestimmten Höhe des Querschnittes bis in den unmittelbaren Eckbereich, wird aber oben und unten immer noch von dem ausvulkanisierten elastischen Material des Eckbereiches 11 umschlossen.

909939/0343

Wie diese Zone 12 aussehen kann, zeigen die Figuren 3, 4 und 8. Gemäss Fig. 3 ist die Zone ein hohler zylindrischer Raum, in welchen das plastische Material eingefüllt wird, und dieser Raum erstreckt sich im wesentlichen diagonal bis an die äussere Eckkante 13 des Eckbereiches, wo das Material an die Oberfläche des Dichtungsstreifens 4 bzw. seines Eckbereiches 11 tritt. Die Zone 12 kann, wie Fig. 4 zeigt, bis an die innere Eckkante 14 durchgeführt sein oder, wie aus Fig. 3 ersichtlich, vorher enden. Auch die Form des Hohlraumes spielt keine Rolle; diese kann ebenso gut prismatisch sein.

Bei der Kompression des Eckbereiches 11 überträgt sich der Innendruck des deformierten elastischen Materials des Eckbereiches 11 auf das plastische Material der Zone 12 und versucht dieses in Richtung auf die äussere Eckkante 13 aus der Zone 12 herauszupressen. Dort drückt dieses Material aber auf das plastische Material des Nachbareckbereiches oder der Nachbareckbereiche. Die Grosse der Austrittsfläche des plastischen Materials aus dem elastischen Eckbereich wird so gewählt, dass sie immer grosser ist als die maximale mögliche Fugenabweichung. Auf diese Art und Weise muss bei jeder Fugentoleranz der bzw. die kritischen Kontaktpunkte zwischen zwei oder mehreren Ecken automatisch in den Kontaktbereich des plastischen Materials fallen.

Weil das plastische Material der Zone 12 eine sehr hohe Viskosität aufweist, kann es nicht in allenfalls noch entstandene Hohlräume eindringen, welche sich zwischen aneinanderstossenden Eckbereichen 11 bilden, da diese Hohlräume oft nur noch die Grosse von Kapillaren haben. Das plastische Material ist jedoch vom elastischen Material vollständig umgeben und befindet eich somit wegen seiner Viskosität in einem vollständig umschlossenen Raum. Innerhalb dieses Raumes entsteht nun tiberfell derselbe Druck» gö dass das plastische Material alle noch Vörh&naenen Hohlräume oder Spalte

- ΐ

$81039/0843

schliesslich ganz ausfüllt. Gleichzeitig entsteht im Kontaktbereich der plastischen Materialien eines Eckbereiche.s mit dem der anderen Eckbereiche durch die spezielle Auswahl des Materials eine Klebeverbindung, die auch dann noch dichtet, wenn der eigentliche Dichtdruck einmal nachlassen sollte.

Diese Klebeverbindung ergibt sich selbst dann, wenn gemäss Fig. 6 die vier Eckbereiche 11 der vier Dichtungsstreifen 4 sich infolge Bauungenauigkeiten oder auch wegen nachträglicher Verschiebungen ziemlich stark deformieren. Das elastische Material jedes Bereiches 11 und das plastische Material der Zonen 12 bewirken auch dann noch eine einwandfreie Abdichtung. Das hier dargestellte Beispiel ist immer noch idealisiert, da sich die beiden Fugen 2, 3 in den wenigsten Fällen so kreuzen, wie dies hier dargestellt ist, sondern es entsteht ein Netzwerk von T-förmigen, gegeneinander versetzten Fugen.

Die Figuren 7a und 7b zeigen weitere Ausführungsformen des erfindungsgemässen Dichtungsstreifens. Hier zieht sich der Bereich, welcher mit dem weichelastischen Material angefüllt ist, als gürteiförmiger Bereich 11' dem ganzen Dichtungsstreifen 4 entlang und damit um das ganze Element 1 herum. Innerhalb dieses Bereiches 11' ist, ebenfalls in Form eines Gürtels 12', die Zone ausgespart, welche das plastische Material enthält. Auch hier wird dieses plastische Material unter Druck aus der Zone 12' herausgepresst und dichtet die letzten noch vorhandenen Hohlräume und Spalten ab. Wie die ■beiden Figuren zeigen, können der Bereich und die Zone auf der Aussenseite des Dichtungsstreifens (Bereich 11', Zone 12') oder auf der Innenseite desselben _t also auf der dem Element zugewendeten Seite angeordnet sein (Bereich 11", Zone 12*T« Auch die Kombination beider Ausführungsbeifpiele in eine» Dichtungsstreifen ist denkbar.

Eine weitere AuBführungsform nach ¥tq, i iet eine VitriitftfcB ■

zu derjenigen nach den Figuren 3 und 4, bei welcher ebenfalls ein Eckbereich 11 vorhanden ist. Die Zone 12"' hat jedoch hier die Form eines dreiseitigen Prismas, welches die äussere Eckkante 13 über die ganze Höhe des Dichtungsstreifens ausfüllt. Die Verklebung aneinanderstossender plastischer Zonen 12"' verschiedener Dichtungsstreifen erfolgt hierbei über eine grössere Kontaktfläche, womit die Dichtwirkung bei schwierigen Abdichtproblemen noch vergrössert wird.

609839/0^3

Claims

Patentansprüche

( 1.j Dichtungsstreifen zum Abdichten von Stossfugen und Kreuzungsstellen zwischen einzelnen Bauelementen, wobei jedes Bauelement einen polygonalen Querschnitt und an jedem Ende eine ebene Stirnseite aufweist und wobei mindestens ein solcher Dichtungsstreifen nach Art eines Rahmens sich von einer Stirnseite zur andern entlang zweier gegenüberliegender Seiten des polygonalen Querschnitts sowie über die Stirnseiten selber hinwegzieht, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsstreifen (4) wenigstens einen Bereich (11, 11V, 11") aufweist, der aus einem Material besteht, das elastischer als das Material des übrigen Teils des Dichtungsstreifens ist, und dass in diesem Bereich eine Zone (12, 12', 12") ausgespart ist, in der sich ein unter Druck plastisch verformbares Material befindet.
2. Dichtungsstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich die Eckbereiche, an welchen der Dichtungsstreifen von einer der Stirnseiten zu einer der Längsseiten des Bauelementes wechselt, aus dem elastischeren Material bestehen/ wobei jeder Eckbereich seine eigene Zone aufweist.
3. Dichtungsstreifen'nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zone (1.2) sich im wesentlichen diagonal zur äusseren Ecke (13) des Eckbereiches erstreckt, ringsherum vom elastischen Material desselben umgeben ist und nur an dieser äusseren Ecke des Eckbereiches an die Oberfläche des Dich-tungsstreifens tritt.
4. Dichtungsstreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zone sich an der äusseren Ecke des Eckbereiches befindet und sich über die ganze Höhe des Dichtungsstreifens erstreckt.

609839/0843
5. Dichtungsstreifen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zone sich diagonal durch den ganzen Eckbereich hindurch erstreckt und sowohl an der äusseren wie an der inneren Ecke des Eckbereiches an die Oberfläche des Dichtungsstreifens tritt.
6. Dichtungsstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, • dass der Bereich sich in Form einer Nut entlang des gesamten Dichtungsstreifens hinzieht.
7. Dichtungsstreifen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zone ihrerseits als Nut ausgebildet ist, die in dem den Bereich ausfüllenden Material in dessen freiliegender Oberfläche ausgespart ist und sich wie dieser Bereich entlang des gesamten Dichtungsstreifens hinzieht.
8. Dichtungsstreifen nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Bereiche mit je einer Zone aufweist, wobei sich der eine Bereich entlang der Innenseite, der andere entlang der Aussenseite des Dichtungsstreifens hinzieht, und die beiden Zonen sich jeweils an den Oberflächen der beiden Seiten befinden.

909839/08*3