DE1143141B

DE1143141B - Process for the production of concrete pipes with prestressed longitudinal and ring reinforcement

Info

Publication number: DE1143141B
Application number: DES72597A
Authority: DE
Inventors: Anders Emrik August Ahlberg
Original assignee: Hojgaard & Schultz As; Skanska Cementgjuteriet AB; SVENSKA ENTREPRENAD SENTAB AB
Current assignee: Hojgaard & Schultz As; Skanska AB; SVENSKA ENTREPRENAD SENTAB AB
Priority date: 1960-02-24
Filing date: 1961-02-17
Publication date: 1963-01-31

Description

Verfahren zur Herstellung von Betonrohren mit vorgespannter Längs-und Ringbewehrung Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Betonrohren mit vorgespannter Längs- und Ringbewehrung mittels einer Formvorrichtung, die aus einer ausweitbaren Außenform und einer Innenforin besteht, die mit einer ausweitbaren Ummantelung versehen ist oder aus einer solchen besteht, wobei die Betonmasse nach ihrem Einbringen in die Formvorrichtung durch Ausweiten der Ummantelung der Innenform durch Flüssigkeitsdruck radial gegen die Außenform gepreßt wird und auf diese Weise der vorher eingebrachten Ringbewehrung eine Vorspannung erteilt.Process for the manufacture of concrete pipes with prestressed longitudinal and Ring reinforcement The invention relates to an improved method of manufacture of concrete pipes with prestressed longitudinal and ring reinforcement by means of a forming device, which consists of an expandable outer shape and an inner shape, which is connected to a expandable sheath is provided or consists of such, wherein the Concrete mass after its introduction into the molding device by expanding the casing the inner mold is pressed radially against the outer mold by fluid pressure and In this way, the previously introduced ring reinforcement is given a prestress.

Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein verbessertes Verfahren der genannten Art, das es gestattet, Rohre besserer und höherer Güte, unter gleichzeitiger Senkung der Herstellungskosten, zu fertigen.In particular, the invention relates to an improved method of the type mentioned, which allows pipes of better and higher quality, with simultaneous Reduce manufacturing costs to manufacture.

Das bisher angewandte Verfahren zur Herstellung von Betonrohren mit vorgespannter Bewehrung, von dem dieErfindung ausgeht, wurde mittels einerFormvorrichtung gemäß der deutschen Patentschrift 1012 555 wie folgt ausgeführt: In einer aus zwei oder vier Teilen bestehenden Außenform aus Stahlblech, deren Teile durch federnde Bolzenverbände zusammengehalten werden, ist ein Käfig aus ringförrnigen Bewehrungsstäben und Längsbewehrungsstäben, die in der Außenforrn in gewünschtem Maße vorgespannt werden, vorgesehen. Die Außenfonn und der Käfig aus Bewehrungsstäben werden auf eine lotrechte, 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 Innenforin 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 Forinvorrichtung mittels geeigneter Vibrationsvorrichtungen, z. B. an der Außenseite der Außenfonn 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 Außenforin hin zusammengepreßt wird, wobei jedoch die Außenform einen Teil des Gesamtdruckes korrespondierend mit dem Gegendruck der federnden Bolzenverbände aufnimmt. Beim Zusammenpressen der Betonmasse wird überschüssiges Wasser und Luft durch zahlreiche Löcher, die in der Umwandung der äußeren Form vorgesehen sein müssen, und - in unbedeutender Menge - auch durch die Längsverbindungsstellen der Einzelteile der Außenform ausgetrieben.The previously used method for the production of concrete pipes with prestressed reinforcement, from which the invention is based, was carried out by means of a molding device according to German patent specification 1 012 555 as follows: In an outer mold made of sheet steel consisting of two or four parts, the parts of which are held together by resilient bolt assemblies , a cage made of ring-shaped reinforcing bars and longitudinal reinforcing bars, which are prestressed in the outer shape to the desired extent, is provided. The outer form and the cage made of reinforcing bars are turned up on a vertical, essentially rigid inner shape, which preferably has a double-walled casing and is surrounded by a rubber jacket that closes very tightly around the ends of the inner forin and by liquid pressure - z. B. water - which is introduced between the outer wall of the inner mold and rubber jacket through holes in the outer wall, can be expanded. The pouring of the pipe then goes on in such a way that the concrete mass is introduced between the outer and inner mold, while at the same time the Forinvorrichtung by means of suitable vibration devices, for. B. on the outside of the Außenfonn attached vibrators is shaken. The shaking causes the concrete to flow between the ring reinforcing bars, thereby forming a tight and stable concrete wall. After the concrete has been poured, a locking ring is placed on the upper end of the molding device. Water is then introduced into the double wall of the inner mold with gradual and slowly increasing pressure, with the result that the rubber jacket expands and the concrete mass is compressed from the inside towards the outer forin, although the outer shape corresponds to a part of the total pressure Absorbs counter pressure of the resilient bolt associations. When the concrete mass is pressed together, excess water and air is expelled through numerous holes that must be provided in the wall of the outer form, and - in insignificant quantities - also through the longitudinal joints of the individual parts of the outer form.

Der Druck überträgt sich aber auch von der Betonmasse auf die in ihn eingebettete Ringbewehrung, wodurch diese eine Vorspannung erhält. Die Höhe der Vorspannung kann nach Wunsch durch den jeweiligen Wasserdruck reguliert werden.The pressure is also transferred from the concrete mass to the inside of it embedded ring reinforcement, which gives it a prestress. The high of The preload can be regulated as required by the respective water pressure.

Es ist leicht zu verstehen, daß die Betonschicht innerhalb der Ringbewehrung dem ganzen Druck des Wassers, die Schicht außerhalb der Ringbewehrung aber nur einem bedeutend kleineren Teildruck ausgesetzt ist, der dem Gegendruck der Außenform gleichkommt. Dies kann dazu führen, daß beim Zusammenpressen der Betonmasse der überschuß an Wasser und Luft aus der erstgenannten Schicht der Betonmasse durch die Schicht außerhalb der Ringbewehrung hindurch und durch Löcher in der Außenform ausgetrieben wird. Bei Vorliegen besonders ungünstiger Bedingungen kann sogar in der Außenschicht außerhalb der Ringbewehrung infolge des dort herrschenden geringen Druckes überschüssiges Wasser und Luft zurückgehalten werden, was beim Abbinden des Betons zur Bildung von Poren und Kanälen in dieser Schicht und insbesondere in unmittelbarer Nähe der Ringbewehrung führen kann. Solche Poren und Kanäle vermindern aber die Festigkeit der Betonrehre, und ihre Dichte gegen hohen Innendruck wird erheblich herabgesetzt.It is easy to understand that the concrete layer is inside the ring reinforcement the entire pressure of the water, the layer outside the ring reinforcement but only one significantly smaller partial pressure is exposed, which equals the counter pressure of the outer mold. This can lead to the fact that when the concrete mass is pressed together, the excess Water and air from the first-mentioned layer of the Concrete mass through the layer outside the ring reinforcement and through holes in the outer shape is expelled. If the conditions are particularly unfavorable, even in the outer layer outside the ring reinforcement as a result of the low prevailing there Pressurized excess water and air are retained, resulting in setting of the concrete to form pores and channels in this layer and in particular can lead in the immediate vicinity of the ring reinforcement. Such pores and channels decrease but the strength of the concrete tube, and its density against high internal pressure will considerably reduced.

Der Umstand, daß die Außenform der Forinvorrichtung gemäß der genannten deutschen Patentschrift, obwohl nicht darin genannt, mit Löchern versehen sein muß - und bei der Herstellung von Rohren mit 900mm innerer Lichtweite und einer Länge von 5 m sind z. B. rund zweitausendfünfhundert solcher Löcher zur Abführung des Wasserüberschusses notwendig -, hat hohe Herstellungskosten für die Außenforrn zur Folge und bedeutet aber auch eine Erhöhung der Kosten für die Herstellung der Betonrohre, da ja die Löcher gesäubert und vor jedem neuen Guß mit wasserdurchlässigen Spezialstreifen abgedichtet werden müssen.The fact that the outer shape of Forinvorrichtung, although not referred to therein, must be provided with holes according to the German patent specification mentioned - and in the production of pipes with internal light 900mm width and a length of 5 m z. B. around two thousand five hundred such holes are necessary to discharge the excess water - results in high production costs for the outer shape and also means an increase in the costs for the production of the concrete pipes, since the holes are cleaned and sealed with water-permeable special strips before each new casting have to.

Das erfindungsgemäße Verfahren schaltet diese bei Anwendung der im schon genannten Patent beschriebenen und aufgezeigten Formvorrichtung auftretenden Nachteile aus. Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß, nachdem durch den Flüssigkeitsdruck die Betonmasse bis zu einem vorausbestimmten Höchstwert zusammengepreßt und der Ringbewehrung eine festgelegte Vorspannung erteilt worden ist, die Betonmasse unter Aufrechterhaltung des Höchstwertes Vibrationen ausgesetzt wird nur bis zum Verschwinden von Poren, Kanälen und Rissen, die in der Betonmasse durch die Wasserentweichlang während des Zusammenpressens entstanden sind.The method according to the invention switches this on when using the im already mentioned patent described and shown molding device occurring Disadvantages. The new method is characterized in that after through the liquid pressure compresses the concrete mass up to a predetermined maximum value and the ring reinforcement has been given a specified prestress, the concrete mass while maintaining the maximum value, exposure to vibrations is only up to Disappearance of pores, channels and cracks in the concrete mass through the water created during compression.

Der Erfolg dieses Verfahrens geht auf die im folgenden beschriebenen Untersuchungen zurück. Während des Zusammenpressens der Betonmasse durch den in der Innenform erzeugten Flüssigkeitsdruck wird die Betonmasse radial nach außen be- wegt, wobei auch die größeren und kleineren Steine, die einen Bestandteil der Betonmasse bilden, diese Bewegung mitmachen. Ein Teil der Steine dringt durch die Zwischenräume zwischen den Ringbewehrungswicklungen hindurch, andere Steine aber drängen sich in diesen Zwischenräumen zusammen und bilden Brücken, d. h., sie übe-rbrücken die nebeneinanderliegenden Ringbewehrungswicklungen. Die Bildung solcher Brücken beginnt, wenn ein Druck von 5 bis 10 kp/CM2 erreicht wird. Dieser Druck variiert etwas, was von den verwendeten Rohstoffen, der Starrheit der Betonmasse usw. abhängig ist. Falls man nun die Betonmasse gleichzeitig mit dem Aufbau des Flüssigkeitsdruckes bis zu diesem Druck, also bevor irgendwelche Brücken entstanden sind, vibriert, so fließt die Betonmasse und dabei auch die darin enthaltenen Steine, aus denen die Brücken gebildet werden sollten, gerade durch die Ringbewehrung hindurch, ohne daß sie in dieser durch Brückenbildung eine Vorspannung hervorrufen können. Beginnt man aber das Vibrieren erst, nachdem der Druck den genannten Mindestwert überschritten hat, so widerstehen die entstandenen Brücken einer mäßigen und kurz andauernden Vibration, ehe sie abbrechen. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß schon eine solche gelinde wirkende Vibration ausreicht, um solche Poren, Kanäle und Risse verschwinden zu lassen, die beim Zusammenpressen der Betonmasse in dieser längs derjenigen Wege entstanden sind, denen das Wasser bei seinem Ablauf gefolgt ist. Es ist jedoch wichtig, daß die Nachvibration der unter Zusammenpressungsdruck stehenden Betonmasse sofort unterbrochen wird, nachdem die Poren, Kanäle und Risse verschwunden sind, um einen Abbau der Steinbrückeii zu vermeiden.The success of this process can be traced back to the investigations described below. During compression of the concrete mass by the pressure generated in the inner mold pressure liquid concrete mass is moved radially outward loading, whereby the larger and smaller stones, which form a part of the concrete mass, join this movement. Some of the stones penetrate through the gaps between the hoop reinforcement windings, but other stones crowd in these gaps and form bridges, i.e. That is, they bridge the adjacent ring reinforcement windings. The formation of such bridges begins when a pressure of 5 to 10 kp / CM2 is reached. This pressure varies somewhat, depending on the raw materials used, the rigidity of the concrete mass, etc. If you vibrate the concrete mass at the same time as the liquid pressure builds up to this pressure, i.e. before any bridges are formed, the concrete mass and the stones it contains, from which the bridges were to be formed, flows straight through the ring reinforcement without being able to cause a bias in this by bridging. If, however, the vibration is only started after the pressure has exceeded the specified minimum value, the bridges that have formed will withstand a moderate and brief vibration before they break off. It has now been found, surprisingly, that even such a gentle vibration is sufficient to make the pores, channels and cracks disappear that arose when the concrete mass was pressed together along the paths that the water followed during its drainage. However, it is important that the post-vibration of the concrete mass under compression is stopped immediately after the pores, channels and cracks have disappeared, in order to avoid degradation of the stone bridge.

Das Vibrieren der gesamten Formvorrichtung wird, genau wie beim Gußvorgang gemäß der deutschen Patentschrift 1012 555, durch z. B. an der Außenwand der Außenform angebrachte Vibriervorrichtungen bewerkstelligt.The vibration of the entire molding device is, just as in the casting process according to the German patent 1 012 555, by z. B. accomplished on the outer wall of the outer mold attached vibrating devices.

Durch Vibrieren der Betonmasse nach ihrem Zusammenpressen erreicht man nicht nur, daß die bei Verwendung einer perforierten Außenform sich bildenden kleinen Poren und Kanäle vermieden werden, sondem es gelingt auch, die weit stärkere Poren-und Kanalbildung in der Betonmasse und vor allem in deren Außenschicht zu eliminieren, die dann auftritt, wenn die Betonmasse gegen eine nichtperforierte Außenfonn gepreßt wird, in welchem Falle ja das überschüssige Wasser nur an den Längsverbindungsstellen austreten kann. Das Nachvibrieren 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 in der Betonmasse schließen sich beimNachvibrieren völlig. Als Folge der Erfindung wird also nicht nur ein besserer und widerstandsfähigerer Beton erzielt, sondern auch durch die Verwendung einer nichtperforierten Außenforin die Möglichkeit großer Kostenersparnis gegeben.Achieved by vibrating the concrete mass after it has been compressed one not only that the forming when using a perforated outer mold small pores and channels are avoided, but also the much stronger ones succeed Pore and channel formation in the concrete mass and especially in its outer layer eliminate that occurs when the concrete mass against a non-perforated Outer shape is pressed, in which case the excess water is only applied to the Straight joints can emerge. So the post-vibration is practically that Requirement for the use of a non-perforated outer shape. The during the compression when expelling the air and excess water pores and channels formed in the concrete mass close completely during post-vibration. The result of the invention is not only a better and more robust one Concrete achieved, but also through the use of a non-perforated outer shape given the possibility of great cost savings.

Außer dem oben beschriebenen Hauptergebnis bietet das Nachvibrieren gemäß der Erfindung auch andere Vorteile, die zum guten Erfolg beitragen. Unter anderem werden dadurch Reibungskräfte, die in den federnden Bolzenverbänden der Außenform entstehen und von verschiedener Stärke in diesen Bolzenverbänden untereinander sein können, vermindert und ausgeglichen, wodurch eine sonst auftretende Ungleichmäßigkeit der Preßdruckverteilung in der Betonmasse und damit auch eine Ungleichmäßigkeit in der Vorspannung der Ringbewehrung vermieden wird. Auch werden Reibungskräfte zwischen den Außenforinenden und gegen diese unter Druck anliegenden Einspanuringen -für die vorgespannten Längsbewehrungsstäbe durch das Nachvibrieren vermindert und eine durch diese Kräfte bedingte Beeinträchtigung der Ausweitung der Außenform an ihren Enden und somit auch ein Abnehmen der Vorspannung in der Ringbewehrung in Richtung zu den Enden derselben vermieden. Schließlich bietet das Nachvibrieren 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 Betomnasse am stärksten auftritt.In addition to the main result described above, post-vibration offers according to the invention also other advantages which contribute to good success. Under other things are frictional forces in the resilient bolt associations of the External shape arise and of different strengths in these bolt associations with each other can be reduced and balanced, creating an otherwise unevenness the distribution of pressure in the concrete mass and thus also an unevenness in the prestressing of the ring reinforcement is avoided. There will also be frictional forces between the outer forin ends and clamping rings resting against them under pressure -for the prestressed longitudinal reinforcement bars reduced by the post-vibration and an impairment of the expansion of the outer shape caused by these forces their ends and thus also a decrease in the prestress in the ring reinforcement in Direction to the ends of the same avoided. Finally, the post-vibration offers the advantage that any friction cracks in the concrete outer layer close. Such cracks tend to be formed in the vicinity of the longitudinal connection points the outer shape, where the movement between the outer shape and the concrete mass occurs most strongly.

Die jeweilige Dauer des Nachvibrierens richtet sich hauptsächlich nach der Stärke der angewandten Vibrierung (Zahl und Größe der Vibratoren) und ihrer Schwingungsfrequenz, dann aber auch nach der Güte der Betonmasse und der Güte der zu fertigenden Rohre. Die Dauer des Vibrierens 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, wie schon oben dargelegt wurde, ihre zeitliche Begrenzung in dem Umstand, daß die Steine in der Betonmasse nicht durch die Zwischenräume der Ringbewehrungseisen nach außen fließen dürfen. Als Folge der teilweisen Ausschaltung der bereits erwähnten Reibungskräfte tritt während des Nachvibrierens ein gewisser Abfall des Druckes in der Betonmasse ein. Dieser Druckabfall muß nachträglich durch Regulieren des Flüssigkeitsdruckes kompensiert und wieder auf die notwendige Höhe gebracht werden.The respective duration of the post-vibration depends mainly on the strength of the vibration applied (number and size of the vibrators) and their vibration frequency, but then also on the quality of the concrete mass and the quality of the pipes to be manufactured. The duration of the vibration is practically determined by the requirement that a homogeneous concrete, i.e. H. a concrete that is free of pores and channels must be achieved and, as already explained above, its time limit is the fact that the stones in the concrete mass must not flow outwards through the gaps between the ring reinforcement bars. As a result of the partial elimination of the aforementioned frictional forces, there is a certain drop in pressure in the concrete mass during post-vibration. This pressure drop must be compensated for by regulating the pressure of the fluid and brought back to the required level.

Als Beispiel dafür, wie das Nachvibrieren durchzuführen ist, möge die Herstellung von Betonröhren dienen, die einen Innendurchmesser von 900 mm und eine konstruktive Länge (ganze Länge abzüglich der Länge der Muffe, bei Muffenrohren) von 5 m haben. Läßt man in der Innenform einen Preßdruck einwirken, der frühestens nach 5 Minuten einen gemessenen Wert von 30 Atmosphären erreicht, so kann man zwei Hochfrequenzvibratoren mit einer Zentrifugalkraft von je rund 1000 kp einsetzen und vibriert weiter für eine Zeitdauer, die 60 Sekunden nicht überschreiten darf, d. h., verglichen mit der Zeitdauer, die notwendig ist, den Preßdruck für die Betonmasse aufzubauen, eine kurze Zeit; der Druckabfall darf 1 kp je Quadratzentimeter nicht übersteigen, und es darf im Verhältnis zu der durch den Preßdruck auf die Betonmasse bedingten Ausweitung keine nennenswerte Ausweitung als Folge des Nachvibrierens stattfinden. Der Druckabfall muß durch Regulierung des Preßdruckes ausgeglichen werden, so daß wieder ein Druckverhältnis entsteht wie vor dem Nachvibrieren. 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.As an example of how post-vibration is to be carried out, the manufacture of concrete pipes with an inside diameter of 900 mm and a structural length (entire length minus the length of the socket, in the case of socket pipes) of 5 m. If you let a pressure act in the inner mold, which reaches a measured value of 30 atmospheres at the earliest after 5 minutes, you can use two high-frequency vibrators with a centrifugal force of around 1000 kp each and continue to vibrate for a period of time that must not exceed 60 seconds, d. that is, a short time compared to the time it takes to build up the compressive pressure for the concrete mass; the pressure drop must not exceed 1 kp per square centimeter, and in relation to the expansion caused by the pressure on the concrete mass, there must be no significant expansion as a result of the post-vibration. The pressure drop must be compensated for by regulating the pressing pressure, so that a pressure ratio is created again as before the post-vibration. This exemplary description of a particular embodiment of the invention is not intended to limit the invention. The invention includes all possible modifications within the scope of the invention.

Claims

PATENT CLAIM. Process for the production of concrete pipes with prestressed longitudinal and ring reinforcement by means of a molding device which consists of an expandable outer shape and an inner forin which is provided with or consists of an expandable casing, the concrete mass being introduced into the forin device by expanding the Sheathing of the inner form is pressed radially against the outer form by liquid pressure and in this way gives the previously introduced ring reinforcement a prestress, characterized in that after the concrete mass has been compressed to a predetermined maximum value by the liquid pressure and the ring reinforcement has been given a predetermined prestress is, the concrete mass is exposed to vibrations while maintaining the maximum value only until the disappearance of pores, channels and cracks that have arisen in the concrete mass due to the water escaping during compression. Considered publications: German patent application H 10931 IV c / 80 a (published on June 10, 1954); Walz, "Rüttelbeton", 1948, p. 1, para. 1.