CH637061A5

CH637061A5 - Process for producing fibre-reinforced, cement-bound pipes

Info

Publication number: CH637061A5
Application number: CH1220178A
Authority: CH
Inventors: Jochen Dipl Ing Ziegenfuss; Karl Hleftschar
Original assignee: Knoch Kern & Co
Priority date: 1977-12-19
Filing date: 1978-11-29
Publication date: 1983-07-15
Also published as: AT355480B; DE2852850A1; ATA909277A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung faserverstärkter, zementgebundener Rohre mit einem Verhältnis zwischen Durchmesser und Wandstärke von 10 : 1 bis 10 : 0,1, durch Schleudern, wobei man auf die Innenfläche der Schleuderform eine Schicht aus Paraffin aufträgt und in die so vorbehandelte Schleuderform eine Betonschicht mit 3-10 Gew.-% Fasereintrag einbringt. The invention relates to a method for producing fiber-reinforced, cement-bound pipes with a ratio between diameter and wall thickness of 10: 1 to 10: 0.1, by centrifuging, a layer of paraffin being applied to the inner surface of the centrifugal mold and into the centrifugally-shaped mold which has been pretreated in this way brings a concrete layer with 3-10 wt .-% fiber input.

Für das Herstellen von Hohlkörpern, insbesondere Rohren aus zementgebundenem Werkstoff sind verschiedene Verfahren bekannt. So können derartige Rohre durch Stampfen in Formen, durch das Pressrollverfahren in eine stehende Aussenform, das Kalandrieren über einen innen mit Vakuum beaufschlagten Innenkern, ein Wickelverfahren auf Asbestzementmaschinen und durch Schleuderverfahren, mit rotierenden Aussenformen hergestellt werden. Alle diese Verfahren mit Ausnahme des Schleuderverfahrens sind nicht besonders wirtschaftlich, wenn man die Herstellung qualitativ hochwertiger Rohre anstrebt. Various methods are known for producing hollow bodies, in particular pipes made of cement-bound material. Pipes of this type can be produced by stamping into molds, by the press-rolling process into a standing outer shape, by calendering via an inner core which is subjected to a vacuum inside, by a winding process on asbestos cement machines and by centrifuging, with rotating outer forms. All of these processes, with the exception of the centrifugal process, are not particularly economical if the aim is to produce high-quality pipes.

Die Materialkosten zementgebundener Rohre sind vergleichsweise günstig. Betrachtet man jedoch den Werkstoff von der Seite der chemischen Resistenz, die immer bedeutungsvoller wird— man denke an die Verwendung in Abwassersystemen —, so werden nicht nur teure, sondern auch mit grossem Arbeitsaufwand verbundene Anstriche für den Korrosionsschutz notwendig. The material costs of cement-bound pipes are comparatively cheap. However, if you look at the material from the side of chemical resistance, which is becoming more and more important - think of its use in wastewater systems - then not only expensive, but also labor-intensive paints are necessary for corrosion protection.

Aus der CH-PS 278 870 ist ein Verfahren zur Herstellung von Rohren aus zementgebundenem Werkstoff im Schleuderverfahren bekannt, bei dem das Rohr, noch bevor der Beton vollständig ausgehärtet ist, innen mit einer wässerigen Emulsion eines plastischen Werkstoffes zur Herstellung einer Korrosionsschutzschicht beschichtet wird. Dabei ist die Sicherheit der guten Haftung nicht nur von der vorsichtigen Materialauswahl, sondern auch insbesondere von der Sorgfalt und dem Zeitpunkt der Aufbringung abhängig. From CH-PS 278 870 a process for the production of pipes made of cement-bound material in a centrifugal process is known, in which the pipe is coated on the inside with an aqueous emulsion of a plastic material to produce a corrosion protection layer, even before the concrete has completely hardened. The security of good liability depends not only on the careful selection of materials, but also in particular on the care and timing of the application.

Weiters ist hiemit auch eine Begrenzung der möglichen Schichtdicken verbunden. Furthermore, there is also a limitation of the possible layer thicknesses.

Faserverstärkte, zementgebundene Rohre besitzen eine erhöhte Festigkeit, so dass geringere Wandstärken möglich sind. Diese geringeren Wandstärken erfordern aber eine volle Ausnützung der möglichen Zementfestigkeit. Diese wiederum wird entscheidend vom Wasserhaushalt während der Aushärtung beeinfiusst. Der Wasserhaushalt stellt sich bei grösseren Wandstärken ohne besondere Massnahmen so ein, dass günstige Festigkeitswerte erreicht werden. Es ist daher dem Wasserhaushalt beim Aushärten von Rohren mit grösseren Wandstärken kein besonderes Augenmerk zugewendet worden, wie dies auch bei der CH-PS 278 870 der Fall ist, da dieses Problem dort überhaupt nicht angesprochen ist und1 an der Aussenseite des dort beschriebenen zementgebundenen Rohres keine Wasserdampfsperre vorgesehen ist. Fiber-reinforced, cement-bound pipes have increased strength, so that smaller wall thicknesses are possible. However, these smaller wall thicknesses require full use of the possible cement strength. This in turn is decisively influenced by the water balance during curing. With larger wall thicknesses, the water balance is adjusted without special measures so that favorable strength values are achieved. No particular attention has therefore been paid to the water balance when hardening pipes with larger wall thicknesses, as is also the case with CH-PS 278 870, since this problem is not addressed there at all and 1 on the outside of the cement-bound pipe described there Water vapor barrier is provided.

Dies gilt auch für die DE-OS 2 611 293 in der ein Verfahren der eingangs genannten Gattung beschrieben ist. Dort wird nämlich auf die Innenfläche des in die Schleuderform eingebrachten Betons keine als Wasserdampfsperre wirkende Schicht aufgebracht. This also applies to DE-OS 2 611 293 in which a method of the type mentioned is described. There, namely, no layer acting as a water vapor barrier is applied to the inner surface of the concrete introduced into the centrifugal mold.

Aus der DD-PS 95 783 ist das Aufbringen einer inneren Wasserdampfsperre an sich bekannt. Das Einbringen der inneren Schicht soll bei der DD-PS 95 783 aber frühestens zu Beginn des Abbindens erfolgen. From DD-PS 95 783 the application of an inner water vapor barrier is known per se. In the DD-PS 95 783, the inner layer should be introduced at the earliest at the start of setting.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem optimale Festigkeitswerte erreicht und gleichzeitig korrosions- bzw. verschleissgeschützte Rohre erhalten werden. The present invention is based on the object of specifying a method of the type mentioned at the outset in which optimum strength values are achieved and at the same time corrosion-resistant or wear-protected pipes are obtained.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass man die Schicht aus Paraffin in einer Schichtdicke aufträgt, in der sie als Wasserdampfsperre wirkt, und dass man unmittelbar nach dem Einbringen der Betonschicht noch vor dem Beginn des Abbindeprozesses eine als Wasserdampfsperre wirkende Korrosionsschutz- und/oder Verschleissschutzschicht aufbringt. Dadurch, dass beim erfindungsge-mässen Verfahren innen und aussen eine Wasserdampfsperre vorgesehen ist, wird die bei der Herstellung von dünnwandigen Rohren unerlässliche Kontrolle des für die Aushärtung nötigen Wassers mit einfachsten Mitteln erreicht. Gleichzeitig wird die ebenfalls wichtige Korrosionsschutz- und Verschleissschicht im Inneren des Rohres erhalten, ohne dass hiezu zusätzlich Bearbeitungsvorgänge nach dem Aushärten des zementgebundenen Werkstoffes notwendig wären. Wesentlich beim erfindungsgemässen Verfahren ist auch der Umstand, dass die innere Schutzschicht unmittelbar nach dem Einbringen des Betons aufgebracht wird. Dadurch, dass die Aufbringung der einen Wasser Verluste verhindernden Schicht nicht wie bei dem vorbekannten Verfahren nach bzw. zu Beginn des Abbindeprozesses erfolgt, sondern unmittelbar nach dem Einbringen der Betonschicht zu einem Zeitpunkt, wo der Abbindeprozess noch nicht begonnen hat, ergeben sich erhebliche Vorteile. Erstens wird dadurch eine innigere Verbindung zwischen der Schutzschicht und der Betonschicht gewährleistet und zweitens wird dadurch, dass zusätzliche Arbeitsvorgänge vermieden werden, eine ökonomischere Lösung des Problems erreicht. Das Rohr braucht nicht noch einmal behandelt und schon gar nicht mehr mit einer zusätzlichen Wassermenge versehen werden, da von Haus aus das gesamte im Beton vorhandene Wasser für den Abbindeprozess zur Verfügung steht. According to the invention, this object is achieved in that the layer of paraffin is applied in a layer thickness in which it acts as a water vapor barrier, and in that, immediately after the concrete layer has been introduced, a corrosion protection and / or wear protection layer which acts as a water vapor barrier before the start of the setting process applies. Due to the fact that a water vapor barrier is provided inside and outside in the method according to the invention, the control of the water necessary for the hardening, which is essential in the manufacture of thin-walled tubes, is achieved with the simplest of means. At the same time, the equally important corrosion protection and wear layer is preserved inside the pipe without the need for additional processing operations after the cement-bound material has hardened. It is also essential in the method according to the invention that the inner protective layer is applied immediately after the concrete has been introduced. The fact that the application of the water loss-preventing layer does not take place after or at the beginning of the setting process, as in the previously known method, but immediately after the concrete layer has been introduced at a point in time when the setting process has not yet begun, has considerable advantages. Firstly, this ensures an intimate connection between the protective layer and the concrete layer, and secondly, by avoiding additional work processes, a more economical solution to the problem is achieved. The pipe does not need to be treated again and certainly not provided with an additional amount of water, since all the water in the concrete is available for the setting process.

Die erfindungsgemäss vorzusehende, als Wasserdampfsperre wirkende, äussere Beschichtung erleichtert auch das Entformen der fertigen Rohre, da die Paraffinschicht beim Entformen des zementgebundenen Rohres durch Erwärmen der Schleuderform zum Schmelzen gebracht werden kann. The outer coating to be provided according to the invention, which acts as a water vapor barrier, also facilitates the demolding of the finished pipes, since the paraffin layer can be melted when the cement-bound pipe is demolded by heating the centrifugal mold.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt es auch, die Schichtdicken der als Wasserdampfsperre wirkenden, ggf. korrosionsbeständigen Beschichtungen beliebig stark zu wählen, so dass diese Schichten eine Dicke erhalten können, die dem für die geplante Beanspruchung optimalen Abriebwert entspricht. Ausserdem ergibt sich die Möglichkeit, die Schichtdicke innen und aussen verschieden gross auszuwählen, wobei die aufgebrachten Schichten zusätzlich zur Verstärkung des Betongrundkörpers herangezogen werden können. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Druckrohren von besonderem Interesse. The method according to the invention also makes it possible to choose the layer thicknesses of the possibly corrosion-resistant coatings acting as a water vapor barrier, so that these layers can have a thickness which corresponds to the abrasion value which is optimal for the planned stress. In addition, there is the possibility of selecting the layer thickness on the inside and outside of different sizes, wherein the applied layers can also be used to reinforce the concrete base body. This is of particular interest in the manufacture of pressure pipes.

Es hat sich besonders bewährt, wenn die Paraffinschicht in einer Stärke zwischen 200 und 500 |xm aufgebracht wird. It has proven particularly useful if the paraffin layer is applied in a thickness between 200 and 500 μm.

Die Massnahme ergibt die folgenden Vorteile: eine Mindestschicht von 200 (im gewährleistet auch dann, wenn ein Teil des Paraffins in der Form zurückbleibt, die gewünschte Wirkung als Dampfsperre, anderseits hat sich die genannte Obergrenze als besonders günstig erwiesen, weil bei noch dickeren Paraffinschichten die Gefahr besteht, dass in der äussersten, von Paraffin durchtränkten Faserbetonschicht der Abbindeprozess nicht mehr ausreichend wäre, so dass es zu einem Abbröckeln kleiner Teile und nicht zur gewünschten glatten Oberfläche der Rohre kommen würde. The measure yields the following advantages: a minimum layer of 200 (even if part of the paraffin remains in the mold ensures the desired effect as a vapor barrier, on the other hand, the above-mentioned upper limit has proven to be particularly advantageous, because with even thicker paraffin layers, the There is a risk that the setting process would no longer be sufficient in the outermost layer of fiber concrete soaked in paraffin, so that small parts would crumble away and the desired smooth surface of the pipes would not occur.

Die oben erwähnte Festigkeitserhöhung der zementgebundenen Rohre kann dadurch erreicht werden, dass eine Armierung der Korrosions- und/oder Verschleissschutzschicht zumindest teilweise in die Betonschicht hineingeführt wird. Hiebei hat sich besonders ein fliessender Übergang der in der Verschleissschicht vorgesehenen, Armierung in den Zementgrundkörper als günstig erwiesen. The above-mentioned increase in strength of the cement-bound pipes can be achieved by reinforcing the corrosion and / or wear protection layer at least partially into the concrete layer. A smooth transition of the reinforcement provided in the wear layer into the basic cement body has proven to be particularly favorable.

Soll das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Rohr auch aussen besonders geschützt sein, so kann so vorgegangen werden, dass vor dem Einbringen der Betonschicht in die Schleuderform auf die Paraffinschicht als Kor-rosions- und/oder Verschleissschutzschicht eine Lage eines feuchtigkeitsverträglichen Kunstharzgemisches aufgebracht wird. If the pipe produced by the method according to the invention is also to be particularly protected on the outside, it can be done in such a way that a layer of a moisture-compatible synthetic resin mixture is applied to the paraffin layer as a corrosion and / or wear protection layer before the concrete layer is introduced into the centrifugal mold.

In bestimmten Anwendungsfällen kann als innere Kor-rosions- und/oder Verschleissschutzschicht ein feuchtigkeitsverträgliches Kunstharzgemisch aufgebracht werden. Ein derartiges Gemisch ist z.B. «Araldit», »bestehend aus Harz B 4158 (Epoxidharz) und Härter H 42992 (Amin-härter). In certain applications, a moisture-compatible synthetic resin mixture can be applied as the inner corrosion and / or wear protection layer. Such a mixture is e.g. "Araldite", consisting of resin B 4158 (epoxy resin) and hardener H 42992 (amine hardener).

Die Armierung der Rohre wird vorteilhafterweise mit Faserstoffen durchgeführt, die hohe Zugfestigkeiten besitzen und eine innige Bindung zum Bindemittelzement aufweisen. In erster Linie kommen geschnittene Glasfasern mit Haftvermittler, alkalibeständige Glasfasern, Kohlenstoffasern oder Stahlfasern in Frage. Es können auch Kunststoffasern verwendet werden, wobei es sich als günstig erweist, kalt vorgestreckte Fasern zu verwenden, die beim nachträglichen Erwärmen des fertiggestellten Rohres eine Vorspannung er637061 The reinforcement of the pipes is advantageously carried out with fibrous materials which have high tensile strengths and have an intimate bond to the binder cement. Cut glass fibers with an adhesion promoter, alkali-resistant glass fibers, carbon fibers or steel fibers are primarily suitable. Plastic fibers can also be used, although it has proven to be advantageous to use cold pre-stretched fibers which have a prestress when the finished pipe is subsequently heated

zeugen. Schliesslich können auch Mineralfasern, wie Asbestfasern oder Steinwolle verwendet werden. In bestimmten Anwendungsfällen ist auch die Verstärkung durch Holzfasern denkbar. testify. Finally, mineral fibers such as asbestos fibers or rock wool can also be used. In certain applications, reinforcement with wood fibers is also conceivable.

Wesentlich für das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Rohren mit relativ dünnen Wandstärken, die als Bindemittel einen. Zementbeton besitzen, ist also der Umstand, dass der Wasserhaushalt während des Aushärtens kontrolliert wird, so dass eine besonders grosse Festigkeit erreicht wird. Die hierfür vorgesehenen Dampfsperren bilden zugleich für das fertige Rohr Verschleiss- bzw. Korrosionsschutzschichten und die äussere Dampfsperre zusätzlich eine Entschalungshilfe. Essential for the method according to the invention for the production of pipes with relatively thin wall thicknesses, which act as binders. Having cement concrete is the fact that the water balance is checked during curing, so that a particularly high strength is achieved. The vapor barriers provided for this purpose also form wear or corrosion protection layers for the finished pipe and the outer vapor barrier also serves as a formwork removal aid.

Als innere Korrosions- und Verschleiss-Schutzschicht kann z.B. Latexbeton verwendet werden. As an inner corrosion and wear protection layer, e.g. Latex concrete can be used.

Ein Beispiel für Latexbeton ist: An example of latex concrete is:

— Sand 0-1 mm Korngrosse, 50 Gewichtsteile - Sand 0-1 mm grain size, 50 parts by weight

— Zement 35 Gewichtsteile - Cement 35 parts by weight

— Latex 15 Gewichtsteile - Latex 15 parts by weight

— Wasser nach Bedarf. - water as needed.

Als Latex kann z.B. ein Polychloroprenlatex (Elastifizie-rungsmittel E2 der Firma «Kolichem», Klosterneuburg) oder ein Latex aus Styrol-Butadien-Kautschuk verwendet werden. Beispiel für den vollständigen Herstellungsvorgang: As a latex e.g. a polychloroprene latex (elasticizing agent E2 from "Kolichem", Klosterneuburg) or a latex made of styrene-butadiene rubber can be used. Example of the complete manufacturing process:

— Die Schleuderform wird auf eine der Dimension des herzustellenden, faserverstärkten, zementgebundenen Rohres (Durchmesser 300 mm, Wandstärke 12 mm) entsprechende Drehzahl von 150 U/min gebracht. - The centrifuge mold is brought to a speed of 150 rpm corresponding to the dimension of the fiber-reinforced, cement-bound pipe to be produced (diameter 300 mm, wall thickness 12 mm).

— In die gereinigte Form wird eine Schicht Paraffin heiss eingespritzt, welche die Funktion der Dampfsperre hat. - A layer of hot paraffin, which acts as a vapor barrier, is injected into the cleaned mold.

— Auf diese Paraffinschicht wird eine Feinmörtelschicht (2 mm) aufgetragen, um eine glatte, homogene Aussen-oberfläche des Rohres (wichtig für die Verbindungsmuffe) zu schaffen. - A fine mortar layer (2 mm) is applied to this paraffin layer to create a smooth, homogeneous outer surface of the pipe (important for the connecting sleeve).

— Sobald diese Schichtdicke erreicht worden ist, wird dem Feinmörtel beim Eintragen in weiterer Folge die verstärkende Glasfaserarmierung eingehäckselt (geschnittene Glasfasern) und das Auftragen des Feinmörtels bis auf eine Wandstärke von 10 mm, welche den statischen Erfordernissen entspricht (tragende Wandstärke), fortgesetzt. - As soon as this layer thickness has been reached, the reinforcing glass fiber reinforcement is chopped into the fine mortar when it is applied (cut glass fibers) and the application of the fine mortar is continued up to a wall thickness of 10 mm, which corresponds to the structural requirements (load-bearing wall thickness).

— Unmittelbar danach wird eine, der chemischen oder mechanischen Beanspruchung entsprechende Schutz- und/ oder Verschleiss-Schicht (Stärke 2 mm) eingebracht. - Immediately afterwards, a protective and / or wear layer (thickness 2 mm) corresponding to the chemical or mechanical stress is applied.

— Diese kann entweder für mittlere chemische und mechanische Beanspruchung ein Latex-Sand-Zementgemisch sein. - This can be a latex-sand-cement mixture for medium chemical and mechanical loads.

— Bei stärkerer chemischer und/oder mechanischer Beanspruchung wird für diese Innenschicht, die auch die innere Dampfsperre darstellt, ein Epoxidharz verwendet. - In the event of greater chemical and / or mechanical stress, an epoxy resin is used for this inner layer, which also represents the internal vapor barrier.

— Nach dem Auftragen der Inneschicht wird zum Abbinden noch eine Stunde mit verminderter Drehzahl gedreht. - After the inner layer has been applied, it is rotated at reduced speed for another hour for setting.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

V V

Claims

637061

1. A process for the production of fiber-reinforced, cement-bound pipes with a ratio between diameter and wall thickness of 10: 1 to 10: 0.1 by centrifugation, a layer of paraffin being applied to the inner surface of the centrifugal mold and a concrete layer in the thus pretreated centrifugal mold 3-10 wt .-% fiber input, characterized in that the layer of paraffin is applied in a layer thickness in which it acts as a water vapor barrier, and that immediately after the concrete layer has been introduced, before the setting process begins, one as a water vapor barrier applied corrosion protection and / or wear protection layer.

2. The method according to claim 1, characterized in that the paraffin layer is applied in a thickness between 200 and 500 microns.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a reinforcement of the corrosion and / or wear protection layer is at least partially inserted into the concrete layer.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a layer of a moisture-compatible synthetic resin mixture is applied to the paraffin layer as a corrosion and / or wear protection layer before the concrete layer is introduced into the centrifugal mold.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a moisture-compatible synthetic resin mixture is applied as the inner corrosion and / or wear protection layer.