Die
Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung
bereitzustellen.
Die
Lösung
dieser Aufgabe wird in unabhängiger
Form beansprucht. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in
den Unteransprüchen.
Die
vorliegende Erfindung schlägt
somit in einem ersten Grundgedanken ein Verfahren zur Herstellung
von Gebäuden
vor, bei dem eine Vielzahl von untereinander zumindest im wesentlichen
identischen Betonbauteilen bei oder nahe dem zu erstellenden Bauwerk
geschalt werden und bei dem zumindest eine Sohlschalung mit einer
der Serienfertigung wiederholt dienenden Beheizung sowie gegebenenfalls
einer zusätzlichen
Wärmedämmung als Abdeckung
verwendet wird.
Wesentlich
ist somit die Erkenntnis, dass die bisher beeinträchtigte
Fertigung von flächigen
Betonfertigteilen auf Baustellen einfach umgangen werden kann, indem
Sohlschalungen bzw. Sohlschalformen verwendet werden, in welchen
der flüssig
eingegossene Beton ungeachtet der niedrigen Außentemperaturen durch einfache
konstruktive Maßnahmen schnell
genug aushärten
kann. Dies wird erreicht durch heizbare Schalformen bzw. einen heizbaren Sohlschalungsuntergrund.
Es sei hierbei darauf hingewiesen, dass die Anordnung von Heizungseinrichtungen
an bzw. in einer Schalform bzw. einem Schalungsuntergrund deren
störungsfreien
Betrieb während
wärmerer
Phasen auch ohne Beheizung ermöglicht.
In
einer möglichen
Variante des Verfahrens wird die Schalform nicht kontinuierlich
erwärmt,
sondern lediglich während
bestimmter Phasen eines Betoniertaktes. Dies kann insbesondere automatisiert erreicht
werden, wenn eine Heizungssteuerung vorgesehen wird, welche nur
eine bestimmte Zeit lang Wärme
zuführt.
Es
hat sich herausgestellt, dass besonders die Phase kurz nach Einfüllen des
Betons für
die Dauer der Taktfolgen zeitkritisch ist, da der Beton zu Beginn
der Erhärtung
kaum Eigenwärme
entwickelt. Sobald eine anfängliche
Aushärtung
begonnen hat, entwickelt der Beton Eigenwärme. Daher ist eine Erwärmung zumindest
während
der Anfangsphase der Aushärtung
erfindungsgemäß besonders
vorteilhaft, genauso wie eine Form gegebenenfalls vor Betoneinfüllung vorerwärmt werden
kann, um Kälteecken im
Randbereich und nachteilige Reaktionen im Randbereich des erhärtenden
Betons zu vermeiden und eine möglichst
homogene Betontemperatur und damit Festigkeit im Fertigteil zu erreichen.
Die
Erwärmung
kann durch unterschiedliche Methoden erfolgen. Besonders bevorzugt
ist es, den zur Schalung verwendeten Boden und/oder die Schalungsformen
mit Flüssigkeit
zu erwärmen.
Dies ist nicht nur dann möglich,
wenn Schalformen verwendet werden, sondern insbesondere dann, wenn ein
Teil der späteren
Sohle oder ein zu Schalungszwecken separat vorbereiteter Bereich
für Sohlschalungszwecke
verwendet wird, indem dort, nach Art einer Fußbodenheizung, Rohrleitungen
unter der zu verwendenden Fläche
angeordnet werden. So kann z. B. für Sohlschalungszwecke ein Teil
einer Sohle vorgezogen werden und dabei in den Beton oberflächennah
ein Rohrleitungssystem verlegt werden. Eine nach unten erfolgender
Wärmeabfluss
in einem solchen Fall wird durch dickere Betonschichten, eine unter
der vorgezogenen Sohle anzubringende Isolierung oder andere geeignete
Maßnahmen
reduziert. Es sei darauf hingewiesen, dass für erfindungsgemäße Zwecke
gegebenenfalls Rohrleitungen aller Art verwendbar sind.
Die
Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn auf Halde produziert wird,
da die Haldenfertigung von seriengefertigten Betonfertigteilen vor
Ort die Gewerke zeitlich entkoppelt und die hier vorgeschlagene
Erfindung es ermöglicht,
auch dann Betonfertigteile zu produzieren, wenn andere Gewerke aus
Temperaturgründen
nicht mehr arbeiten. Sofern an entsprechenden Baustellen Baukräne aufgestellt
sind, stehen diese auch für
den Quertransport der Teile uneingeschränkt unter solchen Bedingungen
zur Verfügung. Auf
die technischen Möglichkeiten
des Quertransportes, die in anderen Anmeldungen des Erfinders beschrieben
sind, wird durch Bezugnahme verwiesen.
Schutz
wird auch beansprucht für
eine Sohlschalungsform an sich, die eine zusätzliche Wärmedämmung auf der Seite und/oder
dem Boden aufweist und mit einer Heizeinrichtung, insbesondere einer
Heizfluidbeheizung mit insbesondere gasbrenner-, öl- oder
elektroerwärmtem
Heizfluid versehen und/oder gekoppelt ist. Dass eine Gesamtvorrichtung eine
Zeitsteuerung und/oder Temperatursteuerung und/oder -regelung der
Temperatur von Vor- und/oder Rücklauf
und/oder im Beton für
den Wärmequellenbetrieb
aufweisen kann, sei erwähnt.
Es
sei darauf hingewiesen, dass es bevorzugt ist, wenn die Betonschalungsformen
direkt auf einer Betonsohle bzw. einem vorgezogenen Sohlenbereich
angeordnet werden bzw. maximal durch eine Trennschicht von dieser
getrennt sind, die den Untergrund vom Beton trennt und möglichst
wenig thermisch abdämmt.
Es
wird darauf hingewiesen, dass es auch möglich ist, dass eine Schalform,
die beheizt wird, selbst aus Beton hergestellt ist.
Dies
kann geschehen, indem zunächst
eine Stahlschalung in Form der späteren Fertigteile bereitgestellt
wird. Diese Positiv-Form wird abgegossen, wobei in der Abgußmasse Fluidrohre
verlegt werden. Man erhält
so eine Betonform, welche als Negativ das später zu fertigenden Betonfertigteil
zeigt und welche Betonschalungsform überdies mit einem Heizfluidrohrsystem
durchzogen ist.
Betonschalformen
bieten eine Vielzahl von inhärenten
Vorteilen. So haben Betonschalformen eine hohe Wärmekapazität und hohe thermische Leitfähigkeit.
Dies führt
zu einer nur allmählichen Temperaturveränderung
bei Beginn des Heizens und/oder bei Beendigung desselben, was für die Stabilität der herzustellenden
Betonfertigteile von Vorteil ist. Dies ist vorteilhaft, wenn bei
sehr niedrigen Außentemperaturen
eine hinreichend hohe Erwärmung der
eingefüllten
Betonmasse erreicht wird; je nach Außentemperatur und gewünschten
Aushärtbedingungen
sind Temperaturunterschiede um 40°C
zwischen Außenluft
und temperierter Schalung keine Seltenheit.
Die
somit an allen Stellen praktisch gleichen Aushärtbedingungen sind vorteilhaft,
weil sich so eine konstante Betonfestigkeit für das gesamte Betonfertigteil
ergibt. Ungeachtet sehr niedriger Außentemperaturen wird also gerade
durch die Verwendung von Betonschalungsformen eine besonders hohe
Qualität
der Fertigteile sichergestellt. Dies gilt insbesondere dann, wenn
die Nachverfestigung auf Halde windgeschützt, etwa durch Abdeckung mit
Folien, geschieht, was mit nur sehr geringem Aufwand realisiert
werden kann, aber zu noch weiter verbesserten Ergebnissen führt.
Betonschalungsformen
und/oder Sohlschalungsbereiche sind zudem ohne weiteres mit ausschalunterstützenden
Aktoren wie Hydraulikstempeln zu versehen, die in der Form, insbesondere
geschützt,
vorgesehen werden können.
Derartige wiederverwendbare Ausschalhilfen wie Hydraulikausschalhilfen
verringern beim Ausschalen die Drehkräfte so weit, dass typische
Betonfertigteile mit einem Turmdrehkran trotz in der Regel begrenzender
Hebekraft ausgeschalt werden können.
Es
sei darauf hingewiesen, dass oben bevorzugt Abdeckungen aufgelegt
werden können und/oder
sollen, die den Wärmeverlust
nach oben weg signifikant verringern, indem sie die Dämmwirkung
hinreichend ruhender Luftschichten ausnutzen.
Es
sei erwähnt,
dass eine Stahl-Positivform zur Herstellung von Betonschalungen
verwendbar ist, die insbesondere auf unterschiedlichen Baustellen
einsetzbar ist.
Es
ist möglich,
und bevorzugt, die in den Betonschalungsformen hergestellten Betonfertigteile
direkt von einem Hebezeug auszuheben und zu montieren, besonders
bevorzugt ohne Übergabe
an ein anderes Hebezeug und weiterhin bevorzugt an einen typisch
auf Baustellen vorhandenen Turmdrehkran. Besonders auf Baustellen
des allgemeinen Hochbaus sind diese Turmdrehkrane in der Lage, 30–55 m Radius
zu überstreichen
und gleichzeitig, besonders in der Nähe ihres Turmes (i. d. R. 10
bis 20 m), noch Hebekräfte
zu entwickeln, die nicht nur das FT-Gewicht, sondern auch noch die
Klebekräfte
aus Schalungshaftung überwinden.
Die
Teilegeometrie wird hierzu bevorzugt mit einem Stich (üblicherweise
1 : 10 bis 1 : 30, möglicherweise
bis 1 40) ausgeführt,
um ungewolltes Verklemmen zu verhindern. Das Verfahren ist überdies im
Hinblick auf Arbeitssicherheit und Baustellentermine sicher und
robust, da bei Überlast
(aus unkontrollierter Schalungshaftung, z. B. nach Beschädigungen,
etc.) der Kranfahrer gewarnt wird und ein stärkeres Hebegerät die Störung beheben
kann.
Während wie
erwähnt
eine Möglichkeit
des Winterbaus die Herstellung von Betonfertigteilen in beheizten
Schalungsformen insbesondere aus Beton ist, ist es hier besonders
relevant für
die vorliegende Anmeldung, serienartig sohlengeschalte Teile auf
einem Sohluntergrund bzw. einem speziell in der Fertigung vorgezogenen
Sohl- oder Bodenbereich anzuwenden, der beheizt wird. Hier ergeben
sich durch Beheizung des Untergrundes mit Warmwasser oder anderen
Heizfluiden, das/die durch geeignete Rohrleitungen strömt/strömen, noch
signifikante Vorteile gegenüber
beheizten Schalungsformen. Der Grund hierfür liegt einfach darin, dass
bei einer Beheizung von Schalungsformen, auch den aufgrund ihrer
Wärmekapazität, der homogenen
Temperaturverteilung und geringen Wärmeausdehnung besonders bevorzugten
Betonschalungsformen, die Möglichkeit
besteht, eine Erwärmung
bei sehr niedrigen Außentemperaturen
auch durch Warmluft vorzunehmen. Gerade bei Betonschalungsformen
können
die für
eine ökonomische
Warmluftbeheizung erforderlichen Umhausungen preiswert und ohne
größeren Aufwand vorgesehen
werden. Bei flächigen
Betonfertigteilen, die insbesondere sohlengeschalt werden und typisch sehr
dünn sind,
also etwa unter 25 cm Dicke aufweisen, bevorzugt noch darunter,
also etwa unter 20, in besonders bevorzugten Fällen unter 15 cm, ist eine solche
Umhausung zwar gleichfalls möglich,
aber signifikant aufwendiger pro verbauter Masse. Bei dünnen Platten wirkt
sich daher die Bodenheizung wesentlich stärker positiv aus. Hier sind
im typischen Beispiel etwa sechs Takte pro Woche anstelle von ein bis
zwei Takten pro Woche ermöglicht.
Die Unterschiede der Vorteile zwischen den unterschiedlich dicken
dünnen
Platten ergeben sich. hier u. a. auch dadurch, dass bei dünneren Platten
ein prozentual größerer Dickenanteil
der besseren und direkten Erwärmung
unterliegt. Daher ist hier die beschriebene Qualitätssteigerung
bei zugleich sinkenden Fertigungszeiten und ohnehin geringen Kosten
noch ausgeprägter.
Bevorzugt
ist weiterhin, zur Entlastung der Krane das vom Erfinder entwickelte
Multifunktionsgerät
einzusetzen, zumindest jedoch eine portalartige, verfahrbare Anlage
mit Hebemöglichkeit.
Das Einheben von Bewehrung, bevorzugt Bewehrungskörben, belastet
sonst die teuren und knapp verfügbaren Baustellenkrane
ebenso wie das Betonieren. Je nach Erfordernis der speziellen Baustelle
ist auch ein Ausheben und Querverfahren, z. B. in einen Schwenkbereich
des endmontierenden Hebezeuges bzw. zur Andienung eines Zwischenlagers
mit einer solchen Anlage besonders bevorzugt.
Die
bevorzugte Betoniermethode ist wiederum die direkte Entladung durch
einen Fahrmischer.
Man
erkennt hier besonders die Flexibilität dieses Verfahrens im rauen
Betrieb einer Baustelle, die dadurch entsteht, dass die Schalungen
durch eine Vielzahl von Verfahren und Gerätschaften angedient werden
können,
wenn auch gewisse bevorzugt sind. Bevorzugt finden die Arbeiten
ebenerdig statt, mit geringerer Unfallgefahr und geringeren Wegezeiten
des Personals.
Auf
die besonders guten Winterbaumöglichkeiten
sei noch einmal hingewiesen. Feldfabriken im Winter scheitern sehr
oft an der niedrigen Temperatur von Lieferbeton und Umgebungsluft
bzw. am damit für
die Gesamtbaustelle vorhandenen Terminrisiko. Beides lässt sich
sonst nur mit sehr hohem Aufwand (Warmbeton, Zementfestigkeit, Einhausen
und Heizen etc.) verbessern. Bei allen gängigen Verfahren entweicht
zudem der größte Teil
der Primärenergie ungenutzt
in die Umwelt. Bis zum Ende des Betongangs ist der Beton wieder
recht kühl,
ganz besonders bei filigranen Bauteilen. Eine gleichmäßige Betonerwärmung ist
kaum realisierbar.
Insbesondere
die massige Betonschalung bietet jedoch in besonderem Masse die
Möglichkeit, Wärme besser
zu speichern bzw. auch mit besserem Wirkungsgrad zugeführt zu bekommen.
Eine Abdeckung nach oben speichert die Wärme, stellt den Kontakt mit
der Erdwärme
her und verhindert den Frost von oben. Nur durch die kurze Zeit
des Einhebens des Bewehrungskorbes bzw. des Betongangs wird dies
im Regelfall unterbrochen werden müssen. Die massigen Betonwände der
Schalung verhindern jedoch ein Auskühlen des im flüssigen Zustand
am meisten empfindlichen Betons. Dieser muss besonders in den ersten
Stunden die Chance erhalten, Eigenwärme zu entwickeln und dadurch
zu erhärten. Für den Terminablauf
zum Ausschalen bzw. für
dessen Gefrierbeständigkeit
ist dies entscheidend.
Weiter
bevorzugt kann nun auch allgemein in einfacher Form mindestens eine
Leitung mit zirkulierendem Warmwasser eingelegt werden. Der Wirkungsgrad
ist hier besonders hoch, da direkt die Schalungswände erwärmt werden.
Aufgrund
der Wärmezufuhr
von unten genügt
es, auf der Oberseite sehr einfach je Takt die Masse mit Folien
abzudecken.
Die
aufwendige „Fußbodenheizung" ist jedoch nur einmal
zu installieren und kann zur Herstellung von zehn, zwanzig oder
hundert Serienteilen ohne Zusatzaufwand dienen.
Zweckmäßigerweise
werden bevorzugt Temperaturmesseinrichtungen installiert, um auch
unter strengem Frost sicher die Festigkeit des auszuschalenden Betons
vorhersagen zu können.
Es
sei noch einmal erwähnt,
dass eine bevorzugte Kombination auch hier die Verwendung einer
Hydraulik zum Hochdrücken
des Fertigteils ist. Dies gilt besonders dann, wenn die Tragkraft
des Kranes für
den Transport des Fertigteils zwar ausreicht, nicht jedoch für das Fertigteilgewicht
plus die Haftkräfte
zwischen Fertigteil und Schalung. Diese können, wie geschildert, typisch
durchaus Größenordnungen
des Eigengewichts bzw. des halben Eigengewichts erreichen und so
für die
Anwendbarkeit dieses Verfahrens entscheidend sein.
Dieser
Fall ist besonders dann relevant, wenn eine Anordnung der Schalung
nur in den Außenradien
eines Hebezeuges (in der Regel Turmdrehkran) möglich ist. Besonders bei Hochbauten bzw.
bei im Gebäude
stehenden Kranen wird dies bevorzugt der Fall sein.
Technisch
sei angemerkt, dass die Hydraulik bevorzugt ganz, ansonsten jedoch
zumindest in ihren wesentlichen Teilen wieder gewinnbar sein sollte. Das
heißt,
die Hub-Zylinder werden bevorzugt in einem Bodengefäß gefasst
und vor unmit telbarer Betonberührung
geschützt.
Analog können
die Hydraulikleitungen durch den Beton der Betonschalungsform in
billigen Leerrohren geführt
werden.
Bevorzugte
Details dieser Anwendung, wie höhenverstellbare
Lastverteilungsplatten etc. sind in den vorhergehenden Anmeldungen
des Erfinders, besonders per Januar 2003 (Batteriedrehschalung), April
2003 und 11. September 2003 erwähnt.
Die
Erfindung sei im Folgenden beispielhaft anhand eines typischen Arbeitsablaufes
beschrieben:
Zunächst
wird eine Feldfabrik eingerichtet. Dazu wird im Zuge der Herstellung
einer Bauwerkssohle ein rechteckiges Feld von 21 × 4 m ausgespart
in einer Tiefe von 65 cm. In diesem Feld können eine Vielzahl von Betonschalungen
angeordnet werden, und zwar jeweils zwei Betonfertigteilschalungen
in Längsrichtung
hintereinander, wenn diese 10 m Länge aufweisen und z. B. fünf solcher
Schalungen nebeneinander, wenn die Wandungen der Betonschalung 15
cm Dicke aufweisen und 40 cm breite Balken zu fertigen sind.
Die
benötigten
zwanzig Schalungen werden unter Verwendung von zwei Stahlschalungen
in Form der späteren
Fertigteile in zehn Wiederholungstakten gefertigt. Die Stahlschalungen
werden dabei gegen Auftrieb verankert und können z. B. für 60 cm
hohe Balken bestimmt sein.
Bei
der Herstellung der Betonschalungen wird jeweils als Heißfluidrohrleitung
ein Schlauch zum Anschluss an eine mit Gas betriebene Heißwassererzeugung
zusätzlich
zu einer kon struktiven Bewehrung, insbesondere Sohlbewehrung, eingelegt. Dieser
Schlauch liegt, somit in der fertigen Betonschalungsform satt innerhalb
der Wände
und nur die Anschlußenden
ragen heraus.
Die
Schalungsformen aus Beton werden ausgehärtet und dann von den Negativschalungen abgezogen.
Nach Anordnung der Betonschalungsformen in dem Feld werden sie mit
einer Trennschicht in Form eines sogenannten „bond breakers" überstrichen. Damit ist eine
Produktion von zwanzig Fertigteilen je Arbeitstakt nunmehr möglich. (Dass
gegebenenfalls schon vor Fertigstellung aller zwanzig Betonschalungsformen
mit der Serienfertigung begonnen werden könnte, sei erwähnt.)
Ein
Betoniertakt läuft
dabei ab wie folgt:
Vom vorhergehenden Betongang werden durch
Ausblasen noch einige Schnipsel aus der Schalung entfernt. Es wird
anschließend
zusätzlich
ein handelsübliches
Trennmittel aufgebracht, um je Betongang neu zusätzlichen Schutz gegen zu starkes
Anhaften des Fertigteilbetons an seine Schalung zu unterbinden.
Vorgeflochtene
Bewehrungskörbe
wurden dann unmittelbar neben den Schalungsbatterien hergestellt
und in die Schalung eingeführt.
Dies kann mittels eines vorbeschriebenen Multifunktionsgerätes durch
Querverfahren und Absenken in die Form geschehen.
Nun
kann ein seitlich an dem Feld vorbeifahrender Betonmischer den Beton über seine
Rutschen in die Schalung abgeben. Im Endabruf können durch eine Drehtrommel
des Multi funktionsgerätes
fehlende Kleinmengen von Beton zudosiert werden.
Danach
erfolgt eine Verdichtung des eingefüllten Betons z. B. mittels
hydraulisch von Kranarmen des Multifunktionsgerätes abgesenkte Flaschenrüttler, das
die Schalungsbatterie Schritt für Schritt
abfährt,
bis der gesamte Beton entlüftet
ist. Dies ist vorteilhaft gegenüber
einer muskelkraftbasierten Arbeit, die hoch ermüdend und überdies unter extremen Witterungsbedingungen
wesentlich unangenehmer ist. Die Betonmasse kann geglättet und mit
Richtscheit und Kelle abgerieben werden. Dann werden Drahtanker
in den frischen Beton eingedrückt,
an denen später
ein Kranseil anschlagen kann. Typisch sind zwei Drahtanker ausreichend.
Unterstellt,
dass eine Außentemperatur
von 5°C
herrscht und der Beton mit lediglich 10°C auf der Baustelle angeliefert
wird, werden die Leitungen in den ersten sechs Stunden mit Wasser
einer Temperatur von 40°C
beschickt, das in einem Gasbrenner neben der Schalungsbatterie erzeugt
wird, um so die Schalungsseiten zu beheizen. Überdies wird durch Ausrollen
einer Isomatte der Beton oben gegen Abkühlung geschützt. Unter diesen Bedingungen
kann der Beton nach zehn Stunden 20°C Eigenwärme aufbauen, trotz sehr kalter
Umgebungstemperatur, ausreichend für einen B20 nach 1,5 Tagen
bei einem PZ45 F Zement und ausreichend, um die zum Ausschalen für die Drahtanker
erforderliche Mindestfestigkeit von B15 zu erreichen.
Nach
dem Aushärten
des 5 t schweren Fertigteils schwenkt der 10 m entfernte 180 HC
Turmdrehkran mit 10 t Tragkraft zum Ausheben heran. Es hat nunmehr
zu den 5 t Eigengewicht ca. 3 bis 5 weitere t Haftkraft zu überwinden.
Bis
zum Einbauort des Halbfertigteils z. B. 40 m vom Turm des Kranes
entfernt sind nur noch wenig mehr als 5 t Tragkraft vorhanden, was
jedoch ausreicht. Im Gegensatz zu dem mehrfachen Anfassen, Zwischenlagern
und Transportieren im Fertigteilwerk und bis zur Baustelle genügt somit
ein einziger direkter Hub, um ein Betonfertigteil auf Halde zu lagern. Überdies
kann der Zwischentransport zu einem Zeitpunkt erfolgen, an dem der
Kran frei ist, so dass, anders als bei einem wartenden Transport-LKW,
keine sofortige Entladung eingeplant werden muss.
Falls
einige Fertigteile weiter entfernt in den Schwenkbereich eines anderen
Kranes gebracht werden müssen,
kann dies gegebenenfalls mit dem an anderer Stelle beschriebenen
Multifunktionsgerät erfolgen,
das das Teil über
eine Baustrasse in ein Nachbargebäude oder dergleichen fährt. Der
Takt ist damit abgeschlossen und es kann ein neuer Takt begonnen
werden, wobei gegebenenfalls nach einer Vielzahl von Takten wie
erforderlich der „bond
breaker" erneuert
wird.