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Verfahren zur Herstellung von Betonrohren mit vorgespannter Längs- und Ringbewehrung
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Betonrohren mit vorgespannter Längs- und Ringbewehrung mittels einer Formvorrichtung, die aus einer ausweitbaren Aussenform und einer In- nenform besteht, die mit einer ausweitbaren Ummantelung versehen ist oder aus einer solchen besteht, wobei der Beton nach seinem Einbringen und Verdichten in der Formvorrichtung durch Ausweiten der Um- mantelung der Innenform durch einen auf die Innenseite der Ummantelung wirkenden Flüssigkeitsdruck radial gegen die Aussenform zusammengepresst wird, wobei der Beton der vorher in die Aussenform eingebrachten Ringbewehrung eine Vorspannung erteilt.
Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Betonrohren mit vorgespannter Bewehrung mittels einer Formvorrichtung, wie sie in der österr. Patentschrift Nr. 211719 beschrieben wurde, das es gestattet, Rohre besserer und höherer Güte unter gleichzeitiger Senkung der Herstellungskosten zu fertigen.
Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Beton, nachdem er genügend zusammengepresst wurde und die Ringbewehrung eine festgelegte Vorspannung erreicht hat, unter Aufrechterhaltung des zur Aufweitung des Kernes notwendigen Flüssigkeitsdruckes Vibrationen ausgesetzt wird, u. zw. von einer solchen Stärke und Dauer, dass Poren, Kanäle und Risse, die im Beton während des Zusammenpressens sich bilden können, ausgeschaltet werden und Reibungskräfte, die die Ausweitung der Aussenform behindern und/oder eine ungleichmässige Vorspannung der Ringbewehrung bewirken können, teilweise unschädlich gemacht werden.
Das bisher angewendete Verfahren zur Herstellung von Betonrohren mit vorgespannter Bewehrung mittels einer Formvorrichtung gemäss des eben genannten Patentes verlief, kurz beschrieben, wie folgt :
In einer aus zwei oder vier Teilen bestehenden Aussenform aus Stahlblech, deren Teile durch federnde Bolzenverbände zusammengehalten werden, ist ein Käfig aus ringförmigen Bewehrungsstäben und Längsbewehrungsstäben, die in der Aussenform in gewünschtem Masse vorgespannt werden, vorgesehen. Die Aussenform und der Käfig aus Bewehrungsstäben wird auf eine senkrechte, im wesentlichen starre Innenform aufgestülpt, die vorzugsweise eine doppelwandige Umkleidung besitzt und mit. einem Mantel aus Gummi umgeben ist, der sich ganz eng um die Enden der Innenform schliesst und durch Flüssigkeitsdruck, z. B.
Wasser, der zwischen Aussenwand der Innenform und Gummimantel durch Löcher in der Aussenwandung eingeleitet wird, ausgeweitet werden kann. Das Giessen des Rohres geht dann so vor sich, dass die Betonmasse zwischen Aussen- und Innenform eingebracht wird, während gleichzeitig die Formvorrichtung mittels geeigneter Vibrationsvorrichtungen, z. B. an der Aussenseite der Aussenform angebrachter Vibratoren, gerüttelt wird. Das Rütteln bewirkt, dass der Beton zwischen die Ringbewehrungsstäbe fliesst und dabei eine dichte und stabile Betonwandung bildet. Nach Beendigung des Betongusses wird auf das obere Ende der Formvorrichtung ein Verschlussring aufgesetzt.
Darauf wird Wasser mit stufenweise und langsam ansteigendem Druck in die Doppelwandung der Innenform eingeleitet, was zur Folge hat, dass sich der Gummimantel ausweitet und die Betonmasse von innen her nach der Aussenform hin zusam-
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mengepresst wird. Beim Zusammenpressen der Betonmasse wird überschüssiges Wasser und Luft durch die zahlreichen Löcher der Umwandung der äusseren Form und in unbedeutender Menge auch durch die Längsverbindungsstellen der Einzelteile der Aussenform ausgetrieben. Der Druck überträgt sich aber auch vom Beton auf die in ihm eingebettete Ringbewehrung, wodurch diese eine Vorspannung erhält. Die Höhe der Vorspannung kann nach Wunsch durch den jeweiligen Wasserdruck reguliert werden. Einen Teil des Gesamtdruckes nimmt die Aussenform korrespondierend mit dem Gegendruck der federnden Bolzenverbände auf.
Es ist leicht zu verstehen, dass die Betonschicht innerhalb der Ringbewehrung dem ganzen Druck des Wassers, die Schicht ausserhalb der Ringbewehrung aber nur dem erwähnten, bedeutend kleineren Teildruck ausgesetzt ist. Dies kann dazu führen, dass beim Zusammenpressen des Betons der Überschuss an Wasser und Luft aus der erstgenannten Schicht der Betonmasse durch die Schicht ausserhalb der Ringbewehrung hindurch und durch die Öffnungen in der Aussenform ausgetrieben wird. Bei Vorliegen besonders ungünstiger Bedingungen kann sogar in der Aussenschicht der Ringbewehrung infolge des dort herrschenden geringen Druckes überschüssiges Wasser und Luft zurückgehalten werden, was beim Abbinaen des Betons zur Bildung von Poren und Kanälen in dieser Schicht und insbesondere in unmittelbarer Nähe der Ringbe- wehrung führen kann.
Solche Poren und Kanäle vermindern aber die Festigkeit der Betonrohre und ihre Dichte gegen hohen Innendruck wird erheblich herabgesetzt.
Der Umstand, dass die Aussenform der Formvorrichtung gemäss dem genannten Patent mit Öffnungen versehen sein muss-bei der Herstellung von Rohren mit 900 mm innerer Lichtweite und einer Länge von 5 m sind z. B. rund 2500 solcher Öffnungen zur Abführung des Wasserüberschusses notwendig-hat hohe Herstellungskosten für die Aussenform zur Folge und bedeutet aber auch eine Erhöhung der Kosten für die Herstellung der Betonrohre, da ja die Öffnungen gesäubert und vor jedem neuen Guss mit ivasserdurchläs- sigen Spezialstreifen abgedichtet werden müssen.
Es musste ausserdem festgestellt werden, dass die durch den Ausweitungsdruck des Mantels der Innenform bedingte Ausweitung der Aussenform bis zu einem gewissen Grade behindert oder uneinheitlich werden kann, u. zw. durch das Auftreten von Reibungskräften, der die Aussenform ausgesetzt ist. Einmal kön- nensolche Reibungskräftein den federnden Bolzenverbänden entstehen, die die einzelnen Teile der Aussenform zusammenhalten, und da diese Kräfte von Bolzen zu Bolzen verschieden sein können, kann dies dazu führen, dass sich der Pressdruck der Betonmasse ungleichmässig verteilt, was zu Rohren mit ungleichmässig vorgespannter Ringbewehrung führt.
Zweitens können normalerweise Reibungskräfte auftreten zwischen den Enden der Aussenformteile und den angrenzenden Ringenden, in denen die Längsbewehmngsstäbe verankert sind und die durch Vorspannkräfte in den Bewehrungsstäben in Richtung zu den Enden der Aussenform gepresst werden. Diese Reibungskräfte neigen dazu. die Ausweitung der Aussenform an ihren Enden zu beeinträchtigen, was dazu führt, dass die Vorspannung in den benachbarten Ringbewehrungsstäben zu gering wird. Schliesslich treten noch Reibungskräfte zwischen der Betonmasse und der Ringbewehrung auf, die ungleichmässig zu einer uneinheitlichen Vorspannung der Ringbewehrungsstäbe führen.
Das erfindungsgemässe Verfahrenschaltet alle diesebei Anwendung der im schon genannten Patent beschriebenen und aufgezeigten Formvorrichtung auftretenden Nachteile aus. Das erfindungsgemässe Rütteln der'gesamten Formvorrichtung nach Beendigung des Guss- und Vorspannungsvorganges wird, genau wie beim Gussvorgang, gemäss der österr. Patentschrift Nr. 211719 durch z. B. an der Aussenwand der Aussen- form angebrachte Rüttelvarrichrungen bewerkstelligt.
Durch Rütteln des Betons, nach seinem Zusammenpressen, erreicht man nicht nur, dass die bei Verwendung einer perforierten Aussenform sich bildenden kleinen Poren und Kanäle vermieden werden, sondern es gelingt auch die weit stärkere Poren-und Kanalbildung im Beton und vor allem in dessen Aussenschicht zu eliminieren. die dann auftritt, wenn der Beton gegen eine nichtperforierte Aussenform gepresst wird, in welchem Falle ja das überschüssige Wasser nur an den Längsverbindungsstellen austretenkann. Das Nachrütteln ist also praktisch die Voraussetzung für die Verwendung einer nichtperforierten Aussenform.
Die während des Zusammenpressens bei der Austreibung der Luft und des überschüssigen Wassers gebildeten Poren und Kanäle im Beton schliessen sich
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Beton erzielt, sondern auch durch die Verwendung einer nichtperforierten Aussenform die Möglichkeit grosser Kostenersparnis gegeben. Es ist klar, dass durch das Nachrütteln ein wesentlicher Beitrag dazu geleistet wird, dass sich die bereits genannten Reibungskräfte verringern, was wiederum zur Folge hat, dass der Ringbewehrung eine gleichmässigere Vorspannung erteilt wird. Darüber hinaus bietet das Nachrütteln den Vorteil, dass sich etwaige Reibungsrisse in der Betonaussenschicht schliessen.
Solche Sprünge bilden sich hauptsächlich gerne in der Nähe der Längsverbindungsstellen der Aussenform. wo die Bewegung zwischen Aussenform und Beton am stärksten auftritt.
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Die jeweilige Dauer des Nachrüttelns richtet sich hauptsächlich nach der Stärke der angewendeten
Rüttelung (Zahl und Grösse der Rüttler) und ihrer Schwingungsfrequenz, dann aber auch nach der Güte des
Betons und der Güte der zu fertigenden Rohre. Die Dauer des Rütteln wird praktisch bestimmt durch die Forderung, dass ein homogener Beton, d. h. ein Beton, der frei von Poren und Kanälen ist, erzielt werden muss und findet ihre zeitliche Begrenzung in dem Umstand, dass der Beton nicht durch die Zwischenräume der Ringbewehrungseisen nach aussen fliessen darf. Als Folge der teilweisen Ausschaltung der bereits er- wähnten Reibungskräfte tritt während des Nachrüttelns ein gewisser Abfall des Druckes im Beton ein.
Die- ser Druckabfall muss nachträglich durch Regulieren desFlüssigkeitsdruckes kompensiert und wieder auf die notwendige Höhe gebracht werden.
Als Beispiel dafür, wie das Nachrüttelns durchzuführen ist, möge die Herstellung von Betonröhren dienen, die einen Innendurchmesser von 900 mm und eine konstruktive Länge (ganze Länge abzüglich Länge der Muffe bei Muffenrohren) von 5 m haben. Lässt man in der Innenform einen Pressdruck einwir- ken, der frühestens nach 5 Minuten einen gemessenen Wert von 30 Atmosphären erreicht, so kann man zwei Hochfrequenzrüttler mit einer Zentrifugalkraft von je rund 1 000 kp einsetzen und rüttelt weiter für eine Zeitdauer, die 60 Sekunden nicht überschreiten darf, das ist verglichen mit der Zeitdauer, die not- wendig ist, den Pressdruck für den Zement aufzubauen, eine kurze Zeit der Druckabfall darf 1 kp je cm nicht übersteigen und die Ausweitung als Folge des Nachrüttelns darf in keinem schätzbaren Verhältnis zur Ausweitung,
die durch den Pressdruck auf den Beton bedingt ist, stehen. Der Druckabfall muss durch Regulierung des Pressdruckes ausgeglichen werden, so dass wieder ein Druckverhältnis entsteht wie vor dem Nachrütteln.
Diese als Beispiel dienende Beschreibung einer besonderen Ausführungsform der Erfindung bedeutet keine Einschränkung der Erfindung. Die Erfindung schliesst alle im Rahmen der Erfindung liegenden möglichen Modifikationen mit ein.