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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gussstücken, insbesondere Fertigteilen aus Beton
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Gussstücken, insbesondere Fertigteilen aus Beton, welche unmittelbar nach dem Entfernen der Gussform verwendbar sind, und keinerlei zusätzlichen Härtung bedürfen.
Zur Herstellung solcher Gegenstände ist es bereits bekannt, den Guss des Betons unter Ausübung eines mechanischen Druckes und unter Einwirkung eines heissen, quer durch den Beton strömenden Mediums, u. zw. Wasserdampf oder Luft oder beides, durchzuführen, wobei die Temperatur desselben 1000 C nicht überschreitet. Durch dieses Verfahren erhält man einen Gegenstand, bei dem der Beton noch nicht völlig abgebunden ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht einen Verzicht auf den nachfolgenden Härtungsprozess.
Es ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Behandlungsphase Druckluft bis zur Austreibungdes überschüssigen Wassers und in einer zweiten Behandlungsphase Wasserdampf bzw. Wasserdampf und Druckluft von 1200C - 1800C bis zur Erhärtung hindurchgeführt wird.
Wenn man nach diesem erfindungsgemässen Verfahren arbeitet, erhält man nach etwa 1 - 2 Stunden Dauer der zweiten Behandlungsphase einen völlig fertiggestellten Gegenstand, der nach dem Entfernen der Gussform seine endgültige Härte und Stabilität aufweist. Die Härte ist ausreichend, um einer Belastung von 200kg/cm2 und mehr standzuhalten. Der Gegenstand ist sowohl physikalisch als auch chemisch stabilisiert, d. h. seine Form und Zusammensetzung sind keinen zeitabhängigen Veränderungen unterworfen.
Während der ersten Phase des erfindungsgemässenverfahrens, verteilt sich die Druckluft in der zu formenden Masse und durchstreicht sie. Diese Luft zerstört die internen Kapillarspannungen und treibt das überschüssige Wasser aus dem Beton heraus, wobei der Dampf bei einem Druck zwischen 3 und 10 kg je cm entweder dauernd oder pulsierend mit einer Frequenz von3 bis 10 Hz zur Einwirkung gebracht werden kann.
Während dieser Phase wird je nach dem Grad der Austreibung des Wassers das Volumen der zu formenden Masse vermindert, weil sie durch die Wirkung des mechanischen Druckes stark zusammengedrückt wird.
In dieser Phase ist es auch möglich, das Verhältnis von Wasser und Zement in der Betonmasse nach Wunsch zu steuern. Diese Eigenschaften ermöglichen die Verwendung eines sehr flüssigen Betons, welcher einen anfänglichen Wasserzementfaktor von einer Grössenordnung hat, der das Giessen erleichtert und die Fabrikation von komplizierten oder auch sehr dünnen Werkstücken gewährleistet. Der Wasserzementfaktor wird dann durch die Dauer der Anwendung des Druckes gesteuert und kann auf jeden gewünschten Wert eingestellt und durch das Mass des ausgetriebene Wassers kontrolliert werden. Im allgemeinen sucht man einen endgültigen Wasserzementfaktor in der Grössenordnung von 0, 40 anzustreben, der mit Hilfe des oben angegebenen Verfahrens leicht erhalten werden kann.
In der zweiten Behandlungsphase wird der Dampf dauernd oder pulsierend mit einem Druck von 3-lOkg/cmund einer Temperatur von 120 - 1800C angewendet. Durch die Berührung mit dem zunächst noch kalten Beton tritt vorerst eine Kondensation des Dampfes auf, die jedoch alsbald wieder schwindet. Der Beton erwärmt sich sodann sehr schnell, und die vom Dampf durchquerte Betonmasse erfährt durch diesen eine Umwandlung. Diese Umwandlung dürfte eine Folge der Reaktion zwischen sehr feinen Sili-
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Gussstücken aus Beton durch die kombinierte Wirkung einer Erwärmung auf 120 und mehr OC und der Un- terdrucksetzung der Masse erzielt wird. Ein mit dem erfindungsgemässen Verfahren erzielter Vorteil ist auch die Steigerung der Haftfähigkeit des Betons an Eisen.
Während oder nach der zweiten Behandlungsphase kann man dem Beton andere mit ihm reagierende
Medien unter Druck zuführen, um ergänzende physikalische oder chemische Wirkungen hervorzurufen.
Solche Medien können z. B. Schwefeldämpfe, Silicium-Tetrafluorid oder Lösungen der elastomeren oder harzartigen Siliconate sein.
Bei Anwendung des Verfahrens benützt man eine Gussform. Das Verfahren kann so durchgeführt wer- den, dass man das Behandlungsmedium unter Druck auf eine ihrer Flächen einführt und durch eine andere entweichen lässt oder man führt das Behandlungsmedium durch einen Abschnitt einer Fläche ein und lässt es durch einen andern Abschnitt derselben Fläche entweichen.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung. Es sind in Fig. 1 ein Längsschnitt durch die Gussform. in Fig. 2 einTeilquerschnitt in vergrössertem Massstab gemäss Linie li-li von Fig. 1 dargestellt.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Gussform ist kreisförmig ausgebildet und gestattet die Herstellung von Rohren. Die Form wird durch eine zylindrische Schalung 10 aus einem oder mehreren Teilen und durch zwei Böden 11 undl2 gebildet. ImInnern der Schalung 10 ist ein Kern 13, welcher durch Träger 14 gehalten wird, vorgesehen.
Auf dem Kern 13 sind zweckmässigerweise im Abstand Ringe 16 vorgesehen. Diese Ringe sind mittels Schrauben 40 auswechsel-und verstellbar, wodurch es möglich wird, den Durchmesser der Innenschalung über einen Teil oder über die ganze Länge hin zu verändern. Auf diese Ringe stützen sich Balken 17 in Form eines Q. Zwei aneinander angrenzende Balken 17 sind durch dünnwandige Teile 18 aus Metall oder ändern Materialien miteinander verbunden. Diese Teile 18, vorzugsweise Bleche, liegen in der Ruhestellung dicht aneinander, u. zw. in der Mitte jedes Q-artigen Balkens 17. In der Wirkstellung, d. h. während sich die Arme des n-Profiles unter der Druckwirkung ausbreiten, klaffen die Stossfugen 19 auf, wodurch ein Spalt entsteht.
Der durch die Teile 17 und 18 gebildete Kern ist also an den Spalten durchlässig und ausserdem auch ausdehnbar. Zusätzlich kann man noch eine filtrierend oder verteilend wirkende Schicht 20 vorsehen. welche ausdehnbar ist und aus einem elastischen, gegebenenfalls auch porösen Material wie Leder, natürlicher oder synthetischer Kautschuk u. dgl. Material, aber auch aus einem Geflecht bestehen kann.
An der Innenseite der Aussenschalung 10 ist ein Gitterwerk 21 mit nach Bedarf verschieden grossen Maschen vorgesehen. Auf dasGitterwerk 21 stützen sich Abstandstücke 22, an denen wiederum Bänder 23, die bei 24 dicht aneinander liegen, angebracht sind. Diese Bänder 23 bilden ebenfalls ein System, das zufolge der Stossstellen aufweitbar und durchlässig ist. Hinter den Spalten 24 können noch Bänder 25 aus porösem und hitzebeständigem Material vorgesehen sein.
Eine derartige Anordnung bildet somit längs der Schalung 10 eine durchlässige Zone. Zwischen den durch die Bleche18 und 23 gebildeten Wänden wird der Beton durch eine Einfüllöffnung 26 eingefüllt. Vorher kann bei Bedarf eine Bewehrung B aus Stahl oder ändern Materialien, welche auch vorgespannt sein kann, im Raum A vorgesehen werden.
An der Schalung 10 sind Zufuhrleitungen 27 für flüssige oder gasförmige Zusätze unter Druck vorgesehen, die mit einer Leitung 28 in Verbindung stehen. Jeder der Böden 11 und 12 bildet je eine Kammer 29 bzw. 30. welche durch die Öffnungen 31, bzw. 32 mit dem Innern der Balken 17 in Verbindung stehen und welche durch die Öffnungen 33,34 bzw. 35 entlüftet werden. Eine Zuleitung für das flüssige oder gasförmige Medium ist im Boden 11 bei 36 vorgesehen und versorgt das Innere des Kernes 13 sowie den Zwischenraum zwischen diesem Kern und den Blechen 18. Die ganze Vorrichtung ist auf ein Gerüst montiert, welches eine Verschwenkung oder andere notwendige Bewegungen zulässt.
Beiderseits der Enden der Schalung 10 sind etwas zurückgesetzt Backen 37. 38 vorgesehen. die zur Halterung und nach Bedarf zum Spannen der Bewehrung B dienen. Öffnungen 39 dienen zur Entleerung des Wassers aus dem Beton.
Für die Fabrikationeines Betonfertigteiles mit dieser Form erfolgt die Füllung des Raumes A bei 26 entweder unter Druck oder durchEinspritzenvon flüssigemBeton. Vorher muss jedoch im Falle vonbewehrtem Beton die Eisenbewehrung an Ort und Stelle gebracht werden und, falls eine Vorspannung vorgesehen ist, dieselbe durch die Backen 27, 28 durchgeführt werden. Die durch die Öffnung 36 zugeführte komprimierte
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Luft unter einem Druck von 3 - 10 kgfje cmz wirkt auf die 0-artigen Balken 17, ruft einen mechanischen Druck auf die geformte Masse hervor und öffnet die Spalte 18.
Daraufhin wird komprimierte Luft unter einem geeigneten Druck durch die Öffnungen 34, 35 zugeführt, welche durch Kanäle 31, 32 in das innere der ss-artigen Balken gelangt. Diese Luft streicht durch die Spalten 19, durch die poröse Schicht 20 und gelangt zum Beton ; in diesem verteilt sie sich und treibt den Überschuss an Wasser in Richtung auf die durchlässige Zone hin, die an der Schalung 10 vorgesehen ist. Das hiebei ausgetriebene Wasser wird durch den Kanal 39 geleitet. Nach Bedarf kann man auch eine umgekehrte Luftzuführung bewirken, indem die Luft durch die Leitung 27 eingeführt wird, die Teile 21,22, 23 durchstreicht und auf den Beton durch die Spalte 24 auftrifft. Das übérschüssige Wasser wird schnell durch die Spalten 19 ausgetrieben und durch den Kanal 33 abgeleitet.
In gleicher Weise kann man sodann den Dampf oder andere Zusätze zuführen, und gegebenenfalls auch andere Behandlungen des Betons ausführen.
Der Ablauf der einzelnen Arbeitsgänge kann vollständig automatisch durch ein System von geeigneten Steuerungsvorrichtungen erfolgen.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel hat keineswegs beschränkte Bedeutung für den Gegenstand der Erfindung, Es kann statt der a-förmiges Balken zwischen dem Kern und dem Beton jede denselben Zweck erfüllende Vorrichtung vorgesehen werden, welche eine Ausdehnung der Innenwand der Form zulässt ; dabei können die lu-förmigen Balken durch elastische Teile in der Form eines Z-, sägezahn-, oder wellenförmigen usw. Profiles ersetzt werden.
PATENTANSRPÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Gussstücken, insbesondere Fertigteilen aus Beton, bei welchen der Beton einen mechanischen Druck und der Einwirkung eines heissen, quer durch die Betonmasse strömenden Mediums ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Behandlungsphase Druckluft bis zur Austreibung des überschüssigen Wassers und in einer zweitenBehandlungsphase Wasserdampf bzw. Wasserdampf und Druckluft von 1200 - 1800 bis zur Erhärtung hindurchgeführt wird.