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Verfahren zur Erhöhung der Güteeigenschaften des plastischen Betons
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werk herzustellenden Elementen mittels hydraulischen Pressen, Schlagpressen, Vibrationsgeräten sowie durch Vakuum-Behandlung.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, auf den in Formen eingebrachten plastischen Beton über eine oder mehrere Seitenwände derselben Pressluft mit einer Verdichtung in Abhängigkeit von der Masse und der Raumform des zu verdichtenden Betons so lange einwirken zu lassen, bis kein Wasser mehr aus den durchlöcherten, mit Filter versehenen Schalungswänden der Form austritt.
Erfindungsgemäss wird daher vorgeschlagen, zur Erhöhung der Güteeigenschaften des plastischen Be- tons den Beton über eine oder mehrere Druckkammern einer Pressluftbehandlung von mehr als 1 atü zu unterwerfen.
Das Einleiten der Pressluft kann in der Weise durch Steuerung geregelt werden, dass die Pressluft an- fangs langsam, später unter stärkerer Druckführung zufliesst, um nach der Verdichtung des Betons wieder allmählich auf Null abzuklingen.
Erfindungsgemäss wird die Pressluft nach der Verdichtung des Betons abgeschaltet und anschliessend kommt ein Vakuum zur Einwirkung, um den Beton nach oben am Deckel festzuhalten, während das Bo- denstück entfernt wird.
Nach der Ausschaltung des Vakuums und nach der Entfernung des Bodenstückes und der Absenkung der
Form soll zum besseren Entschalen des Formstückes Pressluft stossartig über den Deckel zugeführt werden.
Ein auf diese Weise verdichteter, plastischer Beton kann nach der Behandlung ausgeschalt werden ; er weist eine erhöhte Druck- und Biegezugspannung auf und hat eine geringere Schwindung als ein plastischer Be- ton, der in üblicher Weise hergestellt worden ist.
Unter Frischbeton ist bekanntlich ein Gemisch aus Zuschlagstoffen, wie Steinkörnung und Sand nach einem bestimmten Kornaufbau, innig vermischt mit Wasser und Zement, zu verstehen.
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zugesetzt werden muss, um den Frischbeton überhaupt verarbeiten zu können. Diese Wassermenge, die mehr dazugegeben werden muss, ergibt die plastische Konsistenz des Betons.
Es ist weiterhin bekannt, dass das Verhältnis von Wasser zu Zement bestimmend ist für die Endfestigkeit des Betons.
Die maximale Festigkeit wird erreicht durch ein Minimum an Wassergehalt. Die geringste Betonfestigkeit tritt bei Vorhandensein von zuviel Wasser auf.
Die Aufgabe, hochwertigen Beton zu erhalten, gilt dann als gelöst, wenn es gelingt, bei der Fertigung dem Beton ein Maximum an Wasser zu entziehen.
Bei der Vakuum-Behandlung des Betons werden Wasserteilchen infolge Unterdruck über Filter aus dem Beton herausgesaugt. Der Erfolg dieser Methode ist gut. Es steht ein Druckunterschied von 1,0 atü Aussen-
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luft und ein Unterdruck von 0,8 atü, d. h. zusammen 1, 8 atü (kg/cm2) auf die Betonteilchen zur Verfü- gung.
Bei Anwendung von Pressluft kann dieser Druckunterschied aber wesentlich vergrössert und die Ver- dichtung beschleunigt werden.
Der Verdichtungsdruck kann ausserdem veränderlich gehalten werden, in Abhängigkeit von Querschnitt und Raumform des zu verdichtenden Betonkörpers.
Versuche haben bestätigt, dass der Wasseraustritt mit Druckluftbehandlung grösser ist, als bei der Va- kuumbehandlung ; demzufolge ist also auch eine Festigkeitserhöhung durch eine Druckluftbehandlung ge- geben.
Bei Anwendung der Pressluft, die über eine Kammer auf den Frischbeton gleichmässig einwirkt, schiebt zunächst der Luftpolster der Pressluft die an der Berührungsstelle vorhandenen Betonteilchen vor sich her.
Die Gesteins-und Sandkörnungen, die in Bewegung geraten, können infolge ihrer Festigkeit und Dichte keine Formänderung erfahren, wohl aber die Teilchen aus Wasser und Zement-in der Betontechnologie mit "Zementleim". bezeichnet.
Bei weiterer Einwirkung der Pressluft wird das Gesteingerüstso weit zusammengeschoben, dass sich die Körner - idealer Kornaufbau nach den anerkannten Regeln der Baukunst wird vorausgesetzt-tangential berühren.
Der "Zementleim" wird in Richtung des geringsten Widerstandes weitergeschoben ; auf diese Weise füllt er sämtliche Hohlräume zwischen den Kornteilchen aus.
Bei weiterer Steigerung der Pressluft liegt der gesamte Frischbeton unter Spannung. Da nun die Filter der nicht unter Pressluft stehenden Schalungsfläche erfindungsgemäss eine Maschenweite besitzen, die kleiner ist, als die Grösse der Zementteilchen, kann nur das reine Wasser austreten.
Da die Pressluft beliebig gesteigert werden kann, ist es möglich, sämtliches überflüssiges Wasser, das mit den Zementteilchen keine kolloidale Bindung eingeht,-herauszupressen.
Durch diese Arbeitsweise kann also der Wasser-Zement-Faktor tatsächlich, wie bei keiner der bisher angewendeten Verdichtungsmethoden, auf ein Minimum herabgedrückt werden. Die Folge davon ist, dass erfindungsgemäss die Seitenflächen der Schalung sofort entfernt werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann z. B. mit einer Vorrichtung ausgeführt werden, die es ermög- licht, unter Anwendung des Prinzips der Druckluftverdichtung, z. B. in der Weise, dass der Beton über eine oder mehrere Druckkammern und/oder eine oder mehrere Wandungen mit Öffnungen und Filterelemente einer Pressluftbehandlung unterworfen wird, Betonfertigteile in Serien automatisch herzustellen.
Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zur Verdichtung von plastischem Beton vorgeschlagen, bei dem flächenhafte Werkstücke beliebiger Form und Grösse mittels einer Maschine in Rad-bzw. Karusselform mit horizontaler Achse durch Anwendung des Pressluftverfahrens verdichtet werden.
Ein senkrecht stehendes Rad ist jedoch platzsparender, als ein entsprechendes Karussel, da in einer
Fertigungshalle im allgemeinen die Höhe des Raumes weniger ausgenutzt wird als die Grundfläche.
Das erfindungsgemässe Verfahren weist die nachstehenden Merkmale auf : Das Abwiegen der Frisch - betonmenge, das porenfreie Einbringen des Frischbetons in die Form, das Verdichten, das Ausschalen, das
Absetzen auf Unterlagen, sowie der Abtransport erfolgt mittels grossem Rad, das sich um eine horizontale Achse dreht und die verdichteten Elemente werden von einer hydraulischen Bühnebzw. einer Bühnenach dem Scherenprinzip übernommen.
Erfindungsgemäss wird der Frischbeton mittels einer Füllvorrichtung mit Wiegeeinrichtung, linsenförmigen Lamellenrosten mit Vibrationssieb nahezu porenfrei in die Form eingeregnet. Um den Zementleim bei schwachplastischem Beton zum Fliessen anzuregen, wird Rüttelenergie mehrmals angesetzt. Auf den Frischbeton kommt über einen durchlöcherten, mit der Form fest verzurrten Deckel Pressluft mit beliebig hohem Druck automatisch gesteuert zur Einwirkung ; auf diese Weise wird eine maximale Wassermenge über eine Filterwand ausgepresst. Durch eine entsprechende Leitschiene führt die Betonform eine Drehbewegung von 1800 aus, der verdichtete Beton wird mittels Vakuum festgehalten und der Deckel der Form vollkommen geöffnet.
Erfindungsgemäss übernimmt ein Plattformwagen über eine Pressbühne oder einen Scherentisch unter Zuhilfenahme von Rüttelkraft und Pressluft beim Ausschalen den verdichteten Beton automatisch.
Das Filtergewebe wird nach Ausschalen des Beton selbständig gereinigt und die Form durch die Leitschiene einer weiteren Drehung um 180 unterworfen. Erfindungsgemäss sollen alle Arbeitstakte vollautomatisch steuerbar aufeinanderfolgen.
Der Vorzug des Verfahrens besteht in geringeren Lohnkosten in der Fertigung, grösseren Ausstoss und in einer wesentlichen Steigerung der Biege- und Druckfestigkeit. Es können vorzugsweise leicht Platten,
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Pflastersteine, Bordsteine, Stufen und ähnliche Flächenelemente mit relativ grosser Oberfläche verglichen zu ihrer 1'lasse, in veränderlichen Abmessungen hergestellt werden.
In der Zeichnung erläutern : Fig. 1-3 das Verfahren gemäss der Erfindung, Fig. 4-9 Ausführungsbeispiele
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Das erfindungsgemässe Verfahren kann zur Herstellung von Platten oder auch zur Herstellung von Säulen, Balken u. dgl. verwendet werden. a) Plattenherstellung.
Die Pressluft strömt vom Kompressor 1 durch Druckkessel S mit Manomter in den Deckel der Form 3 in eine Kammer 4 und verteilt sich dort gleichmässig.
Über die durchlöcherte Wandung 5 des Deckels trifft die Pressluft auf den plastischen Beton 6 mit den Kornteilchen 7 und dem "Zementleim" 8.
Die Kornteilchen rücken zusammen, der "Zementleim wird komprimiert und scheidet über ein Filter 9 und eine durchlöcherten Bodenwand 10 Wasser 11 aus.
Ein Rüttler 12 erleichtert sowohl das Verteilen des Betons in der Form 3, als auch das Einordnen der Gesteinskörner in eine unverschiebliche Endlage.
Gummidichtungen 13 unter dem Deckel 4 der Form 3 verhüten ein Entweichen der Pressluft. Gelenke
14 und Verriegelung 15 verbinden den Deckel mit der Form 3. b) Säulen-, Balken dgl.-Herstellung.
Die Pressluft wird wie bei Ziff. a) beschrieben, eingeleitet, jedoch strömt sie diesmal über die Kammern 16 und 17 der Seitenwände. Das Auspressen des Überschuss-Wassers erfolgt über Filter 18 und 19 des Bodenstückes 20 und des Kopfstückes 21 der Schalung.
Erfindungsgemäss wird eine Erhöhung der Druck- und Biegezugfestigkeit und eine Verminderung des Schwindens des"Zementleims"erzielt. Da diese Verminderung eine Funktion des Wassergehaltes ist, ergibt mehr Wasser mehr Schwindung, weniger Wasser weniger Schwindung.
Ferner ermöglicht die Erfindung eine Beschleunigung der Verdichtung und bringt somit einen Zeitgewinn bei der Fertigung, das sofortige Ausschalen der Elemente, einen geringeren Platzbedarf bei der Herstellung und die Möglichkeiten, grössere Elemente als bisher auf Maschinen gefertigt, im Fliessprozess herzustellen.
Die Fig. 4-9 der Zeichnung zeigen Vorrichtungen, bei denen das erfindungsgemässe Verfahren Anwendung findet.
Ein Erfindungsmerkmal des Verfahrens ist die Art und Weise, den Frischbeton nahezu porenfrei in die Form einzubringen.
Diese Aufgabe wird durch Verwendung eines Rüttelsiebes über der Form in Station I Fig. 9 gelöst.
Der Frischbeton 31 trifft über ein Förderband 32 oder ein Silo auf eine Form 33 auf, welche die gleiche Länge und Breite hat, als die darunterliegende, im Rad beweglich, aufgehängte Grundform 34. Über dem Rüttelsieb 35 sind Stäbe 36 mit linsenförmigem Querschnitt angeordnet, welche beim Einbringen des Betonsnahezu waagrecht liegen und sich gegenseitig dicht flächenhaft berühren.
Die Form selbst ist als Waage 37 ausgebildet, so dass immer ein gleiches Betongewicht eingefüllt wer- den kann.
Nach Einbringen des Betons wird ein Rüttler 38 betätigt, der zur Folge hat, dass sich der Betonspie-
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das Sieb freigeben.
Dort werden die einzelnen Betonteilchen durch die Maschen des Siebes nochmal unterteilt und der Beton tropft, d. h. er regnet gleichsam in die unterliegende Form 34 ein.
Die Maschenweite des Siebes ist etwas grösser gewählt, als der maximale Durchmesser des GrösstKorns der Betonmischung. Die vom Sieb herabfallenden Betonteilchen breiten sich am Boden der Form 34 dadurch aus, dass der Zementleim infolge der Vibration der Form zum Fliessen kommt und die Luft langsam vor sich herschiebt. Da die Betonteilchen auf der Siebfläche in ihrer Masse beim Vibrieren des Siebes nicht alle gleichzeitig heruntertropfen können und ein gewisser Abstand - bedingt durch die Drähte des Siebes vorhanden ist-hat die Luft immer die Möglichkeit, von der Boden form aus nach oben zu entweichen.
Auf diese Weise kann die eingerüttelte Betonmasse praktisch luftporenfrei eingebracht werden.
Bisher war es in der Praxis üblich, Beton mit Giesskübelii, Schaufeln, Kelle oder Schiebevorrichtung mit einem gewissen Volumeninhalt in die Form zu füllen. Ein grosser Teil der im Frischbeton eingelagerten Luftporen wird auch bei stärkster Vibration nicht nach oben hin entweichen können, weil das darüberlie- gende Betongewicht einen Luftaustritt verhindert. Es werden um so mehr Luftporen im Beton bleiben, je
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grösser die auf einmal eingebrachte Betonmasse ist.
Ein erfindungsgemäss verdichtender Betonmit einem Minimum an Luftporen ergibt zwangsläufig eine höhere Festigkeit, als ein Beton mit relativ viel Poren. Die Wasserdichtigkeit des Betons wird durch das erfindungsgemässe"Einregnen"ebenfalls erhöht.
Es ist bekannt, dass die Festigkeit des Betons abhängig ist vom Wasser-Zement-Faktor. Je geringer der Wasser-Zement-Faktor ist, desto höher ist die zu erwartende Betonfestigkeit ; mit steigendem WasserZement-Faktor verringert sich die Festigkeit des Betons. Die Betonmischung wird erfindungsgemäss mit einem denkbar geringen Wasser-Zement-Faktor hergestellt.
Durch Verwendung von Rüttelenergie beim Entleeren eines Vorsilos, beim Rüttelsieb (Einregnen) und bei der Form wird der Zementleim beispielsweise dreimal angeregt und verdichtungswilliger, d. h. die innere Reibung zwischen Zementleim und Betonteilchen wird herabgesetzt und der Zementleim kommt auch bei relativ geringem Wasser-Zement-Faktor noch zum Fliessen. Jede Verdichtung von Beton setzt ein Minimum an Verdichtungsarbeit voraus. Wird diese nicht voll geleistet, ist die Festigkeit dementsprechend geringer. Die Rüttelenergie wird also bei der vorliegenden Arbeitsweise als wesentliche Hilfe mit herangezogen.
Erfahrungsgemäss haben sich bessere Erfolge bei Schwingungen von 9000 Umdr/min oder mehr gezeigt. Es besteht die Möglichkeit, die Schwingung in der Form, mit Hilfe von 9000 Schwingungen pro Minute, mit Pressluftrüttlern oder Ultra-Schallwellen darzustellen 40. Die Schwingungsenergie muss so angesetzt werden, dass der Zementleim unbedingt zum Fliessen kommt und damit die Luftbeim tropfenweisen Einbringen des Betons entweichen kann.
Die auf diese Weise eingefüllte Form wird beim nächsten Arbeitstakt (Station II) durch einen Deckel 41, der durch kräftige Scharniere 42 mit der Form verbunden ist, geschlossen und mittels Gummidichtung 43 und Hebel 44 luftdicht verzurrt.
Nach der Dichtung wird Pressluft 45 zunächst langsam, später stärker über eine Kammer 46 mit durchlöchertem Boden 47 zugeführt, u. zw. in der Weise, dass der Pressdruck in Abhängigkeit von der Masse des zu verdichtenden Betons steht. An der Unterseite 48 der Form 34 tritt während des Pressvorgangs durch
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Der Zustand des Pressens erfolgt von Station II bis Station V. Während dieser Zeit wird der Beton so weit verdichtet, dass er bei Erreichung der Station V kein Wasser mehr abgibt.
Er weist eine Pseudo-Härte auf ; beim Begehen desselben entsteht keine Formänderung durch den Eindruck der Fusssohlen. In Station V wird die Pressluftbehandlung im Deckel beendet und die Verzurrung des Deckels gelöst. Zur gleichen Zeit wird die Kammer der Bodenform, die während des Pressvorgangs unter normalem Luftdruck stand, an eine Vakuumpumpe angeschlossen. Das Rad bewegt sich weiter. Die Kurvenform der Filhrungsschienen 50 bewirkt eine Drehung der gesamten Form zwischen Station V-VI um 1800.
Der Deckel öffnet sich vollkommen und hängt in Station VI senkrecht nach unten. Die Anwendung der Vakuumbehandlung über die Bodenform hat zur Folge, dass der verdichtete Beton in der Bodenform festgehalten wird und während der Drehbewegung nicht herausfallen kann. In Station VI ist also der Deckel geöffnet, die Form um 1800 gedreht, der Formenboden oben, die Betonfläche von unten sichtbar.
Eine ausfahrbare Plattform 51 auf eine Hebebühne 52 aufgebaut und im Arbeitstakt gesteuert, schiebt sich nun unter den verdichteten Beton. Sowie die Plattform 51 der Hebebühne 52 den Beton berührt, wird der Rüttler 40 der oben befindlichen Bodenform kurz erregt, der Vakuumunterdruck weggenommen und etwas Pressluft 45 der Kammer zugeführt. Gelinde Pressluft- und Rüttlungseinwirkung bedingen, dass der verdichtete Beton 53 sich von der Form löst, während das Rad sich langsam in Richtung Station I weiter be-
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Zwischen Station VI und I wird über die Kammer der Bodenform automatisch Wasser zugeführt, welches das Filter 49 von feinen Zementteilchen säubert. Ab Station I beginnt der Arbeitsgang von neuem, wie vorstehend beschrieben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erhöhung der Güteeigenschaften des plastischen Betons mittels Luftdruck in einer Form, deren Wandungen mit Öffnungen und Filterelementen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton über eine oder mehrere Druckkammern (4) einem Pressluftdruck von mehr als 1 atü unterworfen wird.