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Verfahren zur Beeinflussung der Abbindezeit von hydraulische Bindemittel
enthaltende Forinkörper Es ist bekannt, die Abbindezeit von hydraulischen Bindemitteln
durch chemische Zusätze oder durch Zufuhr von Wärme oder Kälte zu beeinflussen,
wobei für die Zufuhr von Wärme alle bekannten Wärinequellen, wie z. B. elektrische
Energie, Strahlungsenergie, Dampf, warmes Wasser usw., verwendet wird.
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Gemessen an den Festigkeiten, die nach 28 Tagen bei normalen
Erhärtungsbedingungen erzielt werden, ist der Erfolg der durch chemische Mittel
oder durch Wärmezufuhr erzielten Beschleunigung der Erhärtung verhältnismäßig bescheiden.
Der Grund liegt darin, daß eine Erwärmung nicht bis an die Verdampfungstemperatur
des Wassers getrieben werden darf, da sonst infolge Wasserentzug und Expansion des
Dampfes'der Abbindeprozeß beeinträchtigt wird.
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Um bei Dampferhärtung mögliche Schäden möglichst klein zu halten,
ist es notwendig, den Beton einige Stunden vorzualtern und Aufheizung und
Ab-
kühlung sehr vorsichtig durchzuführen. Im allgemeinen dauert die Voralterung
2 bis 6 Stunden, die Aufheizung ungefähr 3 Stunden, die eigentliche
Dampfbehandlung 4 bis 6 Stunden und mehr, die Abkühlung wiederum
3 Stunden, so daß der gesamte Erhärtungszyklus 12 bis 24 Stunden dauert.
Bei diesen Behand# lungen werden erfahrungsgemäß nur die Hälfte bis höchstens zwei
Drittel der Festigkeiten erreicht, wie sie bei normaler Lufttemperatur (etwa'20"
C) naäll 28 Tagen erzielt werden.
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Es ist daher auch ein Verfahren beschrieben wor' den, bei dem die
zu behandelnden Betonkörper in einen druckfesten Behälter eingeführt werden, dessen
verbleibender Hohlraum alsdann mit Was . ser angefüllt wird, welches unter
überatmosphärischen Druck gesetzt und einer Erwärmung über die Raumtemperatur unterworfen
wird. Hierbei ist man von der An-# nahme ausgegangen, daß der Formkörper unbedingt
mit Wasser zu umgeben sei und eine Temperatur-#' erhöhung über Raumtemperatur sowie
eine Druckerhöhung über 1 at für das ordnungsgemäße schnelle Abbinden ausreichen.
Abgesehen davon, daß das Festlegen auf Wasser eine in vielen Fällen hindernde Einschränkung
für die Anwendung des Verfahrens darstellt, führen aber auch die Druck- und Temperatursteigerungen
an sich nicht zum Erfolg, weil dies bei den bekannten Verfahren zum Austreiben bzw.
Verdampfen von Anmachwasser führt. Das ergibt aber eine Störung des Abbindeprozesses
und führt in der Regel auch zu örtlichen Blähungen und Blasen, durch die die Qualität
des Betons herabgesetzt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Beeinflussen der Abbindezeit
von hydraulischen Bindemittel enthaltenden Forinkörper zu schaffen, bei dem die
vorstehend erörterten Mängel vermieden werden.
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Auch bei dem Verfahren nach der Erfindung wird zur Beeinflussung der
Abbindezeit der hydraulische Bindemittel enthaltende Forinkörper an wenigstens einem
Teil seiner freien Oberfläche mit einem eine Druckerzeugung gestattenden Medium
beaufschlagt und dabei unterDruck gesetzt und außerdem erwärmt. Gemäß der Erfindung
wird jedoch der von außen einwirkende Druck während der ganzen Behandlungszeit größer
gehalten als der der jeweiligen Temperatur des Formkörpers zugeordnete Dampfdruck
des Wassers nach der Dampfdruckkurve, so daß ein Verdampfen des Anmachwassers nicht
möglich ist. Dabei muß der Verlauf von Druck und Temperatur den je-
weiligen
Eigenschaften des verwendeten Bindemittels angepaßt werden. Mit dem Verfahren nach
der Erfindung wird es möglich, die normalerweise nach 28 Tagen erzielten
Festigkeiten bereits nach einer Behandlungszeit von 3 bis 4 Stunden zu bekommen.
Dies bedeutet nicht nur eine Beschleunigung um das mehr als 3- bis 4fache
gegenüber den bis heute bekannten Verfahren, sondern auch noch eine Festigkeitssteigerung
um 30 bis 50 1/o.' Jeder dieser beiden Faktoren stellt einen entscheidenden
technischen Fortschritt dar.
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Bei allen bekannten Verfahren durch trwärinung werden Wärme und Dampf
mit oder ohne Druck erst dann beigebracht, wenn der Beton durch Vorlagerung die
Eigenschaften eines festen oder pseudofesten Körpers angenommen hat. Beim erfindungsgemäßen
Verfahren dagegen können Wärme und Druck auf den
frisch angemachten
Betonkörper, der sich noch im flüssigen oder pseudoflüssigen Zustand befindet, ausgeübt
werden. Dadurch wird die sofortige Ausübung hoher Drucke und Temperaturen möglich,
ohne daß der Körper in irgendeiner Weise beschädigt wird, da er ja in diesem Moment
noch keinerlei Eigenfestigkeit besitzt.
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An Hand der Zeichnung ist im folgenden das erfindungsgemäße Verfahren
beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen F i g. 1 und 3 schematisch
und im Querschnitt je
eine Einrichtung durch Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und F i g. 4 ein Zeitdiagramm, den Druck und Temperaturverlauf
bei einem praktisch-en Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigend.
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Beim Beispiel nach F i g. 1 wird ein zu behandelnder, hydraulisches
Bindemittel, z. B. Zement enthaltender Formkörper 3 a in einen Druckbehälter
1 eingesetzt, und zwar in noch frisch gegossenem, also noch nicht abgebundenem
Zustand. Der Druckbehälter 1 wird anschließend durch den Deckel la hermetisch
verschlossen. Der nur an seiner Standfläche mit dem Boden des Druckbehälters
1 in Berührung stehende Fremdkörper 3 a ist an seinen Seitenflächen
von der Schalung 4 gehalten, während seine Oberseite freiliegt. BeibereitsetwasvorgehärtetenFormträgern
könnte die Schalung 4 auch weggelassen sein. Der den Formkörper umgebende Innenraum
des Druckbehälters 1 wird nun über eine Leitung 2 mit einer Flüssigkeit,
z. B. Wasser, gefüllt. Das weitere Vorgehen ist beispielsweise aus F i
g. 4 ersichtlich. Vorerst wird der Druck der Flüssigkeit z. B. auf
3 atü erhöht, was etwa einem Drittel des maximalen Behandlungsdrukkes entspricht,
worauf eine relativ rasche Erwärmung der Flüssigkeit auf etwa 1001 C erfolgt.
Nach der genannten raschen Drucksteigerung wird der Druck etwas langsamer, aber
stetig bis auf etwa 9 atü erhöht, während etwas langsamer die Temperatur
auf etwa 175c> C erhöht wird. Beim Beispiel nach F i g. 4 erreicht
der Druck nach etwa 1V2 Stunden seinen Maximalwert, während der Temperaturendwert
nach etwa 2 Stunden erreicht wird. Dann werden Druck und Temperatur bis zum Ende
der Behandlungszeit konstant gehalten. Diese totale Behandlungszeit hängt von der
Art des verwendeten Bindemittels ab, sie beträgt, wie die Praxis zeigt, mindestens
2V2 Stunden und höchstens 4 Stunden, also bedeutend weniger als bei allen bisher
bekanntgewordenen Verfahren.
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Es versteht sich, daß die Druck- und Temperatursteigerung auch etwas
anders als in F i g. 4 dargestellt vorgenommen werden können. Insbesondere
kann die vor der Erwärmung vorzunehmende Drucksteigerung auf wenigstens annähernd
80 "/o des maximalen Behandlungsdruckes, d. h. beim genannten Beispiel
wesentlich über 3 atü, z. B. auf 7 bis 8 atü, erfolgen, so
daß während des Erwärmungsprozesses nur noch eine geringe Drucksteigerung bis auf
den Maximalwert nötig ist. Auch die Temperatursteigerung kann in gewissen Grenzen
variieren, z. B. so, daß die Maximaltemperatur schon nach etwa 1V2 Stunden oder
erst nach 2V2 Stunden erreicht wird. Voraussetzung ist nur, daß der Druck in jedem
Zeitpunkt größer ist als der bei der jeweiligen Temperatur der Dampfdruckkurve entsprechende
Druck, so daß in jedem Moment ein Verdampfen des Anmachwassers mit Sicherheit ausgeschlossen
ist. Optimale Verhältnisse werden in der Regel erzielt, wenn die Maximalwerte von
Temperatur und Druck spätestens bei etwa -ha . 1-ber Behandlungszeit erreicht
werden, wobei jeweils das Temperaturmaximum später erreicht wird als das Druckmaxiinum.
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Beim vorliegenden erwähnten Beispiel wurdeeine relativ große freie
Oberfläche des Formkörpers mit der Flüssigkeit im Druckbehälter in Berührung gebracht.
Wie die Praxis zeigt, kann es aber auch genügen, wenn nur relativ kleine Oberflächenteile
benetzt und damit direkt unter Druck gesetzt werden, wie dies z. B. F i
g. 2 zeigt. In diesem Fall bleibt nur ein kleiner Teil der Oberfläche des
den Druckbrhälter 1 füllenden Formkörpers 3 b der durch die
Leitung 2 dem im Deckel 1 a gebildeten Dom 1 b des Behälters zugeführten
Flüssigkeit ausgesetzt. Dieses Verfahren eignet sich besonders zur Behandlung von
relativ kleinen, einfach geformten und in großen Mengen herzustellenden Formkörpern,
bei welchen sich die Verwendung eines dem Fornikörper angepaßten Druckbehälters
lohnt.
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Bei diesem Verfahren wird nicht nur weniger Flüssigkeit benötigt,
sondern auch die zur Erwärmung dieser Flüssigkeit erforderliche Energie ist geringer.
Will man dagegen einen größeren Teil der Oberfläche des Formkörpers der Flüssigkeit
aussetzen, so kann man analog dem Verfahren nach F i g. 1 den Formkörper
frei in den Behälter stellen, unter Einhaltung eines sehr kleinen Abstandes der
Behälterwände vom Formkörper, so daß nur noch ein relativ enger, mit Flüssigkeit
zu füllender Spalt übrigbleibt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in F i g. 3 dargestellt.
Hier bildet der Formkörper 3 c ein Rohr, dessen Innen- und Außenform beliebig
wählbar sind. Dabei wird nur die den Hohlraum des Formkörpers begrenzende Oberfläche,
das ist hier die Innenfläche des Rohres 3 c, mit der unter Druck zu setzenden
Flüssigkeit in Berührung gebracht.
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Im vorangehenden wurde angenommen, daß die Druckausübung auf den Forinkörper
stets direkt über die mit ihm in Berührung stehende Flüssigkeit erfolge. Es ist
aber auch möglich, diesen Druck mittels einer flüssigkeitsdichten Membran auszuüben.
So kann z. B. bei der Ausführung nach F i g. 3 ein Schlauch aus gummielastischem
Material in die Formkörperausnehmung eingesetzt werden, der dann seinerseits den
Druck gleichmäßig auf die von ihm berührte Körperfläche überträgt. Damit kann verhindert
werden, daß das Druckmedium direkt mit dem Formkörper in Berührung kommt.
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Die Verwendung einer Flüssigkeit als Druckerzeugungsmedium hat den
Vorteil der raschen Erwärmung des Formkörpers, und es wird ihr deshalb in normalen
Fällen der Vorzug gegeben. Es können aber auch Gase oder Dämpfe (z.B. Fluor) als
Druckerzeugungsmedium verwendet werden.
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Wo größere Anlagen zur Verfügung stehen, können natürlich auch mehrere
Forinkörper gleichzeitig in einem gemeinsamen Druckbehälter der beschriebenen Behandlung
ausgesetzt werden. Ferner ist es möglich, nicht nur einzelne homogene Formkörper
mit hydraulischen Bindemitteln, z. B. aus Beton, in der beschriebenenWeise zu behandeln,
sondern auch armierte oder durch feste Einlagen unter sich verbundene Formkörper
der fraglichen Art. Handelt es sich um relativ kleine Formkörper, so kann die Behandlung
im Durchlaufverfahren erfolgen, indem das Einsetzen der Formkörper, das Einfüllen
und Unter-Druck-Setzen des Mediums an einer ersten Arbeitestation
erfolgen,
worauf die geschlossenen Behälter während der Behandlungszeit durch eine Heizvorrichtung
geschickt werden, an deren Ende das Ab-
kühlen, das Ablassen von Druck und
Medium und das öffnen des Behälters vorgenommen werden kann.
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Ebenso ist es möglich, nach beendetem Verfahren das Ablassen des heißenMediums
unter seinemEigendruck vorzunehmen, und zwar unter Füllung des freien Raumes eines
zweiten, einen Formkörper enthaltenen Druckbehälters unter gleichzeitiger
Abküh-
lung und Entspannung auf die entsprechenden Anfangswerte der Behandlung.