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Die Erfindung betrifft einen Beton-Baustein mit unregelmässig gebrochenen Kanten, gebildet aus Zuschlagsstoffen, die mit einem Bindemittel, insbesondere Zement, gebunden sind, wobei die Zuschlagsstoffe zumindest teilweise durch Sand gebildet sind.
Solche Beton-Bausteine erwecken durch ihre gebrochenen Kanten den Eindruck, als wären sie relativ alt, womit aus ihnen gefertigte Bauwerke, wie Bodenpflaster, Mauerwerke, Pfeiler, Beeteinfassungen, Stufenverkleidungen od. dgl. ebenfalls relativ alt und deshalb besonders stilvoll wirken.
Bei bisher bekannten Beton-Bausteinen dieses Typs ergibt sich das Problem, dass deren Kanten stark ungleichmässig gebrochen sind. Manche Kanten sind wenig stark gebrochen, sodass der zu erzielende antike Charakter des Bausteines durch sie noch nicht vermittelt wird, andere Kanten desselben Bausteines hingegen sind zu stark gebrochen, um auf einer Ansichtsseite eines aus diesen Bausteinen gebildeten Bauwerkes angeordnet werden zu können.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konsistenz eines BetonBausteines der eingangs angeführten Art anzugeben, aufgrund derer sich die Kanten dieses Beton-Bausteines relativ gleichmässig stark brechen lassen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Sand eine Korngrösse von bis zu 3 mm, vorzugsweise von bis zu 2mm, aufweist.
Beim bisher bekannten Stand der Technik, gemäss welchem der Sand Korngrössen von 0-8mm aufweist, werden aufgrund der relativ grossen Unterschiede in den Durchmessern der einzelnen Sandkörner beim Brechen auch stark unterschiedlich grosse Brocken aus dem Beton-Baustein herausgelöst, was zur erwähnten stark ungleichmässigen Kantenausbildung führt.
Die erfindungsgemässe Dimensionierung der Sand-Korngrösse führt zu einer sehr feinkörnigen Struktur des Beton-Bausteines, aus welcher beim Brechen der Kanten jeweils nur relativ kleine Brocken herausgelöst werden können. Das Problem stark unregelmässig gebrochener Kanten wird somit wirksam vermieden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsfonn der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Sand in zwei Fraktionen mit voneinander verschiedenen Korngrössen vorliegt.
Damit wird eine besonders hohe Festigkeit des Beton-Bausteines erreicht, womit die Wahrscheinlichkeit, dass stets nur kleine Brocken aus dem Stein herausgebrochen werden, weiter gesteigert wird.
In diesem Zusammenhang hat es sich als günstig erwiesen, dass die erste Fraktion eine Korngrösse von 0, 06-lmm und die zweite Fraktion eine Korngrösse von 0-2mm aufweist, weil hiermit die eben erörterte Wahrscheinlichkeit besonders stark gehoben wird.
Weiters kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass der Anteil der
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Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Beton-Bausteines mit gebrochenen Kanten der eben erläuterten Art anzugeben, bei welchem feuchte Betonmasse in eine Gussform gefüllt, verdichtet, entschalt und zur Erhärtung vorzugsweise auf Produktionsbretter gelagert wird und die Kanten des erhärteten Betonsteins in einer Rumpelanlage unregelmässig gebrochen werden.
Das anzugebende Verfahren soll zu Beton-Bausteinen führen, deren Kanten relativ gleichmässig stark gebrochen sind.
Ein erfindungsgemässes Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die feuchte Betonmasse in zwei, in ihrer mineralischen Zusammensetzung völlig identen Chargen in die Gussform eingebracht wird, wobei die Gussforrn während des Einbringens der ersten Charge in Ruhe gehalten, nach Einbringen der ersten Charge einer Vorvibration unterzogen wird, während des Einbringens der zweiten Charge einer Zwischenvibration und nach Einbringen der zweiten Charge einer Hauptvibration unterzogen wird und dass abschliessend ein über dem Atmosphärendruck liegender Auflastdruck auf die in der Gussform befindliche feuchte Betonmasse ausgeübt wird.
Durch diese Vorgangsweise wird eine relative starke Verdichtung der Zuschlagsstoffe in der feuchten Betonmasse erreicht, was zu einer sehr dichten und festen Konsistenz der entstehenden Beton-Bausteine führt. Aufgrund dieser hohen Festigkeit können beim Brechen der Kanten in der Rumpelanlage jeweils nur kleine Brocken aus dem Baustein herausgebrochen werden, was zu den geforderten gleichmässig stark gebrochenen Kanten führt.
Als günstig hat sich erwiesen, dass die Vorvibration für eine Zeitdauer von 1-2 Sekunden, die Zwischenvibration für eine Zeitdauer von 1-1, 5 Sekunden und die Hauptvibration für eine Zeitdauer von 3-4 Sekunden durchgeführt wird.
Diese Parameter bewirken insbesondere bei der oben bereits angeführten, bevorzugten Verwendung von Sand in zwei Fraktionen mit voneinander verschiedenen Korngrössen die hohe Festigkeit, welche zu gleichmässig stark gebrochenen Kanten führt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Auflastdruck 60-80 bar beträgt.
Die optimale Verdichtung der feuchten Betonmasse kann mit dem Auflastdruck von 60-80 bar erreicht werden. Die Aufbringung des Auflastdruckes trägt zur weiteren Verdichtung der Betonmasse innerhalb der Gussform bei, bis die gewünschte Steinhöhe erreicht ist.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass der Auflastdruck mittels eines Pressstempels ausgeübt wird.
Der Auflastdruck kann damit gleichmässig auf die gesamte Oberfläche der Betonmasse verteilt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Rumpelanlage eine rotierende Trommel verwendet wird, deren Innenmantelfläche mit einem Stahlgitter, vorzugsweise einem Manganstahlgitter, ausgekleidet ist.
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Das Stahlgitter, mittels welchem die Kanten der Beton-Bausteine gebrochen werden, weist eine hohe Festigkeit auf, womit der Verschleiss der Rumpelanlage relativ gering gehalten werden kann.
Gleichmässig stark gebrochene Kanten werden insbesondere dann erreicht, wenn die Trommel mit einer Drehgeschwindigkeit von 8-15 Sekunden pro Umdrehung rotieren gelassen wird.
Im Zusammenhang mit solchen Rotationsgeschwindigkeiten hat es sich als günstig erwiesen, dass die Beton-Bausteine für eine Zeitdauer von 25-35 Sekunden in der Trommel verbleiben.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher beschrieben.
Dabei zeigt :
Fig. l einen erfindungsgemässen Beton-Baustein mit unregelmässig gebrochenen Kanten im Schrägriss ; Fig. 2a, b eine Anlage zum Befüllen einer Beton-Baustein-Gussform mit feuchtem Beton im Auf- und Grundriss und
Fig. 3a, b eine Rumpelanlage zum Brechen der Kanten der Beton-Bausteine im Auf- und Grundriss.
In Fig. l ist ein erfindungsgemässer Beton-Baustein dargestellt, dessen Besonderheit in seinem antiken Aussehen liegt. Dieser Anti-Charakter wird dadurch erreicht, dass die Kanten dieses Beton-Bausteines unregelmässig gebrochen sind, so wie dies bei Bausteinen der Fall ist, die lange Zeit auf der Ansichtsfläche eines Bauwerkes angeordnet waren und dabei verwittert sind.
Beim erfindungsgemässen Beton-Baustein wird diese Verwitterung künstlich nachgebildet, indem die Bausteine nach Aushärten des Betons in einer Rumpelanlage nachbehandelt werden, wo ihre Kanten gebrochen werden.
Beton-Bausteine sind gebildet aus Zuschlagstoffen, die mit einem Bindemittel gebunden sind. Als Bindemittel wird in aller Regel Zement eingesetzt. Die Zuschlagstoffe sind zum Grossteil durch Sand und Kies gebildet, weitere Komponenten können Farbstoffe sein, die vorzugsweise aus pulverförmigem Eisenoxid bestehen.
Auch ein erfindungsgemässer Beton-Baustein weist diese Konsistenz, also Zement und Sand, gegebenenfalls Farbstoffe auf. Die erfindungsgemässe Besonderheit liegt in der Korngrösse des Sandes, welche lediglich bis zu 3 mm beträgt. Bevorzugt wird ein noch feinkörnigerer Sand, nämlich mit Korngrössen von nur bis zu 2mm verwendet.
Es kann dabei die gesamte Sandmenge ein und dieselbe Korngrösse haben oder es können mehrere Fraktionen mit voneinander verschiedenen Korngrössen vorgesehen sein.
Unter dem Gesichtspunkt, dass jede Sand-Fraktion gesondert gelagert werden muss und somit die Verwendung einer Vielzahl solcher Fraktionen einen hohen Lageraufwand mit sich bringt, hat sich die Verwendung von zwei Fraktionen als günstig erwiesen. Die Verwendung zweier Fraktionen führt zudem zu einer besonders hohen Festigkeit des BetonBausteins.
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Die Korngrössen dieser zwei Fraktionen können grundsätzlich beliebig gewählt werden, haben aber unter der erfindungsgemässen Grösse von 3mm bzw. vorzugsweise 2mm zu liegen. Besonders gute Erfahrungen konnten gemacht werden, als die erste Fraktion eine Korngrösse von 0, 06-1 mm und die zweite Fraktion eine Korngrösse von 0-2mm aufwies.
Das Mischungsverhältnis dieser beiden Fraktionen kann beliebig variiert werden. Bevorzugt liegt der Anteil der ersten Fraktion zwischen 10 und 30 Vol.-%, insbesondere zwischen 15 und 25 Vol-% und der Anteil der zweiten Fraktion zwischen 70 und 90 Vol.-%, insbesondere zwischen 75 und 85 Vol-% der gesamten Sand-Menge.
Das Grundprinzip der Vorgangsweise zur Herstellung von Beton-Bausteinen, welche aufgrund ihrer gebrochenen Kanten ein antikes Aussehen haben, ist bekannter Stand der Technik. Dieses Grundprinzip liegt darin, dass die Bausteine zunächst mit regelmässiger geometischer Gestalt, also mit durchgehenden, geraden Kanten, beispielsweise in Gestalt von Quadern, hergestellt werden. Dazu wird feuchte Betonmasse in den Abmessungen der Bausteine entsprechende Gussfonnen gefüllt, verdichtet, entschalt und zur Erhärtung vorzugsweise auf Produktionsbrettern gelagert.
Anschliessend werden die Bausteine einer Nachbearbeitung unterzogen, bei welcher durch Einwirkung von mechanischen Kräften auf die Bausteine deren Kanten abgearbeitet, d. h. unregelmässig gebrochen werden. Diese Nachbearbeitung erfolgt in einer sogenannten Rumpelanlage. Kernstück einer solchen Anlage ist eine um ihrer Längsachse rotierende Trommel 3, in deren Inneren sich die Bausteine befinden. Bei Drehung der Trommel 3 werden die auf ihrer Innenmantelfläche aufliegenden Bausteine mitgenommen und angehoben. Angetrieben durch die Schwerkraft fallen die Bausteine zurück in Richtung des am tiefsten liegenden Abschnittes der Trommel-Innenmantelfläche. Dabei treffen sie auf der Innenmantelfläche und/oder auf anderen Bausteinen auf, wobei jeweils Teile ihrer Kanten abgeschlagen werden.
Anlagen zur Durchführung dieses Verfahrens sind in den Fig. 2a, b und Fig. 3a, b schematisch dargestellt, wobei Fig. 2a, b eine Anlage zur Durchführung des ersten Produktionsabschnittes, also der Herstellung von gerade Kanten aufweisenden Betonsteinen und Fig. 3a, b eine Anlage zur Nachbearbeitung dieser Betonsteine zeigen.
Zum Füllen einer Gussform 6 mit feuchter Betonmasse ist ein Trichter 7 vorgesehen, welcher die feuchte Betonmasse aufnimmt. Unterhalb seiner Auslassöffnung ist ein Füllwagen 8 angeordnet, der mit einer Charge Betonmasse gefüllt wird. Anschliessend wird der Füllwagen 8 über die Gussform 6 verfahren und die in ihm enthaltene BetonmasseCharge in diese Gussfonn 6 gefüllt. Die Gussformen 6 sind vorzugsweise während des gesamten Herstellungsvorganges auf Produktionsbrettern 9 angeordnet.
Bei einem erfindungsgemässen Herstellungsverfahren wird die feuchte Betonmasse in zwei Chargen in die Gussform 6 eingebracht, welche beiden Chargen hinsichtlich ihrer mineralischen Zusammensetzung völlig ident sind.
Während des Einbringens der ersten Charge wird die Gussform 6 in Ruhe gehalten. Nach Abschluss dieses Verfahrensschrittes wird die Gussfonn 6 durch Inbetriebnahme der Rüttelvorrichtung 10, auf welche die gerade zu befüllende Gussform 6
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unter Zwischenordnung eines Produktionsbrettes 9 aufgestellt ist, einer Vorvibration unterzogen. Diese dient dazu, die erste Charge gleichmässig in der Gussform 6 zu verteilen und zu verdichten.
Die Dauer der Vorvibration ist abhängig von der Grösse der Gussform.
Beispielsweise kann eine Zeitdauer von 1-2 Sekunden angegeben werden, wenn die Gussform bzw. die mit ihr hergestellten Bauteile etwa die Grösse eines Normalformat-Ziegels aufweisen.
Während des nun-wieder mittels des Füllwagens 8- erfolgenden Einbringens der zweiten Betonmassen-Charge wird die Gussform 6 einer Zwischenvibration unterzogen, die vorzugsweise 1-1, 5 Sekunden lang dauert. Nach diesem Einbringen der zweiten Charge wird die Gussform 6 einer Hauptvibration unterzogen, bei welcher eine gleichmässige Füllung der Gussform 6 sichergestellt wird.
Als letzter Schritt wird ein über dem Atmosphärendruck liegender Auflastdruck auf die in der Gussform 6 befindliche feuchte Betonmasse ausgeübt, was mittels eines Pressstempels 11 erfolgt, der auf die obere, frei liegende Oberfläche der Betonmasse gedrückt wird. Der mit diesem Pressstempel 11 ausgeübte Auflastdruck liegt im Bereich zwischen 60 und 80 bar.
Dieser Auflastdruck wird für eine Zeitdauer von etwa 10 Sekunden aufrecht erhalten, danach wird der Pressstempel 11 wieder von der Betonmasse abgehoben. Die Betonmasse wird entschalt und zur Erhärtung vorzugsweise auf Produktionsbrettem 9 gelagert. Die Aufbringung des Auflastdruckes trägt zur weiteren Verdichtung der Betonmasse innerhalb der Gussform 6 bei, bis die gewünschte Steinhöhe erreicht ist.
Eine weitere Besonderheit des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens liegt darin, dass als Rumpelanlage eine rotierende Trommel 3 verwendet wird, deren Innenraum mit einem Stahlgitter, vorzugsweise einem Manganstahlgitter, ausgekleidet ist.
Die Beschickung dieser Trommel 3 mit Beton-Bausteinen erfolgt über ein erstes Förderband 2, das bei einer Öffnung der in Fig. 3a, b rechts liegenden Stirnseite 30 der Trommel 3 endet. Die Beton-Bausteine gelangen über eine Aufgabeeinheit 1 auf das erste, von der Trommel 3 abgewandte Ende des ersten Förderbandes 2. Die Aufgabeeinheit l ist niedriger als die Öffnung der Trommel 3, sodass das Förderband 2 in Richtung der Trommel 3 ansteigend gegenüber der Horizontalen geneigt ist.
Für jeden Nachbearbeitungs-Vorgang werden gleichzeitig 2 bis 10 Produktionslagen in die Trommel 3 eingebracht. Eine Produktionslage ist dabei jene Menge an Beton-Bausteinen, die in einer Gussform 6 mit einem Produktionsvorgang hergestellt werden kann. Die Trommel 3 wird mit einer Drehgeschwindigkeit von 8-15 Sekunden pro Umdrehung rotieren gelassen. Jeder Nachbearbeitungs-Vorgang dauert zwischen 25 und 35 Sekunden, d. h. die Beton-Bausteine verbleiben für diese Zeitdauer in der Trommel 3.
Nach Abschluss dieses Nachbearbeitungs-Vorganges werden die BetonBausteine über eine in der zweiten Stirnseite 31 der Trommel 3 befindliche Öffnung aus der Trommel 3 aus-und auf ein waagrecht verlaufendes zweites Förderband 4 verbracht. Dieses transportiert die Beton-Bausteine zu einer Verpackungs-Anlage 5, von welcher die BetonBausteine vorzugsweise in Big-Bags verfüllt werden.
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Das zweite Förderband 4 verläuft in einer geringeren Höhe als das bei der ersten Stirnseite 30 der Trommel 3 mündende Ende des ersten Förderbandes 2. Die Längsachse der Trommel 3, um welche die Trommel 3 rotiert, verläuft schräg gegenüber der Horizontalen und fällt in Richtung des zweiten Förderbandes 4.