DE1286954B

DE1286954B - Process for the production of prefabricated units for hydraulic structures

Info

Publication number: DE1286954B
Application number: DE1963S0085562
Authority: DE
Inventors: Schaafsma Ijpe; Rudolf Eduard Kerkhoven
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1962-06-08
Filing date: 1963-06-06
Publication date: 1969-01-09
Also published as: GB970199A; NL279540A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fertigbauteilen für Wasserbauten, beispielsweise für den Bau von Deichen, Dämmen, Wellenbrechern oder Molen. The invention relates to a method for producing prefabricated components for hydraulic structures, for example for the construction of dykes, dams, breakwaters or moles.

Diese Art von Wasserbauten sind gewöhnlich einem schweren Wellenschlag ausgesetzt, so daß Maßnahmen getroffen werden müssen, um soweit wie möglich die Auswirkungen des Wellenaufschlags auf die Konstruktionen auszumerzen, beispielsweise durch das Aufbringen einer Verkleidung aus Basalt-oder Betonblöcken. In tiefem Wasser oder an Stellen, wo mit dem Auftreten von sehr schweren Wellen gerechnet werden muß, sind derartige Schutzmaßnahmen aber nicht immer ausreichend. In diesen Fällen werden die Bauten üblicherweise durch eine mehr oder weniger kompakte Anhäufung von großen Blöcken aus Naturstein oder Beton verstärkt. Der zuletzt genannte Typ von Baueinheiten findet insbesondere ziemlich weite Anwendung in Form der sogenannten Tetrapoden, d. h. beim Bau von Molen in verhältnismäßig tiefem Wasser. These types of hydraulic structures are usually subject to heavy waves suspended so that measures must be taken to as far as possible the Eliminate the effects of the wave impact on the structures, for example by applying a cladding made of basalt or concrete blocks. In deep water or in places where very heavy waves are expected to occur must, such protective measures are not always sufficient. In these cases the buildings are usually characterized by a more or less compact accumulation reinforced by large blocks of natural stone or concrete. The latter type of structural units is used in particular in the form of the so-called Tetrapods, d. H. when building moles in relatively deep water.

Da in zunehmendem Maße eine Nachfrage nach Wasserbauten dieser Art besteht, hat sich auch die Nachfrage nach schweren Baueinheiten gesteigert. Since there is an increasing demand for hydraulic structures of this type exists, the demand for heavy construction units has also increased.

Diese sollen sich aber ohne Schwierigkeiten an den betreffenden Standort bringen lassen, und man muß sie außerdem auf einfache Weise in situ oder doch in unmittelbarer Nachbarschaft der Baustelle aus reichlich vorhandenem Ausgangsmaterial herstellen können. Außerdem wird noch gefordert, daß derartige Baueinheiten nicht zu kostspielig sein sollen.These should, however, be transferred to the relevant location without difficulty can be brought, and one must also have them in a simple manner in situ or at least in in the immediate vicinity of the construction site from abundant raw material can produce. In addition, it is still required that such units not supposed to be too expensive.

Eine der wichtigsten Anforderungen, welche an derartige Baueinheiten gestellt wird und von diesen erfüllt werden muß, besteht in der Möglichkeit einer schnellen Herstellungsweise. Wenn es sich bei dem Fabrikationsverfahren um einen relativ langsamen Arbeitsprozeß handelt, verzögern sich die Bauarbeiten, und die Baukosten steigen. One of the most important requirements that such units is provided and must be fulfilled by these, there is the possibility of one fast manufacturing. If the manufacturing process is a Relatively slow work process, the construction work is delayed, and the Construction costs rise.

Es wurde nunmehr ein Verfahren zum Herstellen von Fertigbauteilen für Wasserbauten durch Vermischen von Bitumen, elementarem Schwefel und mineralischen Zuschlagstoffen, Erhitzen auf 120 bis 1600 C, Verformen und Abkühlenlassen unter 1200 C gefunden, welches sich dadurch kennzeichnet, daß man Mischungen verformt, die als Zuschlagstoffe 30 bis 70 Gewichtsprozent grobes Mineralgestein mit Abmessungen zwischen 50 bis 500 mm und gegebenenfalls feines Mineralgestein enthalten. There has now been a method of manufacturing prefabricated components for hydraulic structures by mixing bitumen, elemental sulfur and mineral Aggregates, heating to 120 to 1600 C, shaping and allowing to cool under 1200 C found, which is characterized by the fact that mixtures are deformed, those used as aggregates are 30 to 70 percent by weight of coarse mineral rock with dimensions contain between 50 to 500 mm and possibly fine mineral rock.

Die erfindungsgemäß herstellbaren Baueinheiten weisen die Eigenschaft auf, daß sie sich nach dem Aufstellen an der Baustelle unter ihrem eigenen Gewicht deformieren und dadurch zur Kohäsion der benachbarten oder darüber angeordneten Baueinheiten beitragen. The structural units that can be produced according to the invention have the property on that they are under their own weight after they have been set up at the construction site deform and thereby to the cohesion of the neighboring or above arranged Building units contribute.

Die Temperatur des bitumenhaltigen Gemisches soll 1600 C während des Vermischens nicht übersteigen, da sonst eine Reaktion zwischen dem Asphaltbitumen und dem Schwefel einsetzt. Die untere Temperaturgrenze von 1200 C ist durch den Schmelzpunkt des Schwefels vorgegeben. The temperature of the bituminous mixture should be 1600 C during of mixing, otherwise a reaction between the asphalt bitumen and the sulfur sets in. The lower temperature limit of 1200 C is due to the Melting point of sulfur specified.

Die Temperatur, bei welcher die Masse aus der Form genommen wird, wird innerhalb des bitumenhaltigen Gemisches selbst, zwischen den groben Steinen, etwa 20 cm von der Formwandlung entfernt, gemessen. The temperature at which the mass is removed from the mold, is within the bituminous mixture itself, between the coarse stones, measured about 20 cm from the deformation.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Mischung verwendet, die zusätzlich noch ein Mineralaggregat enthält. Ein solches Mineralaggregat besteht aus einer Mischung von Steinen mit Abmessungen unter 50mm, Sand und oder einem Füllstoff. According to a preferred embodiment of the invention, a mixture used, which also contains a mineral aggregate. One such Mineral aggregate consists of a mixture of stones with dimensions under 50mm, sand and or a filler.

Zusammensetzungen, welche ein asphaltisches Bitumen, Schwefel und ein Mineralaggregat enthalten und bei einer Temperatur zwischen 120 und 1600 C hergestellt werden, sind bereits aus der USA.-Patentschrift 2 182 837 bekannt. In dieser Literaturstelle wird jedoch nichts über eine Anwendung der bekannten Zusammensetzung auf dem Gebiete des Wasserbaues berichtet. Compositions containing an asphaltic bitumen, sulfur and contain a mineral aggregate and manufactured at a temperature between 120 and 1600 C. are already known from US Pat. No. 2,182,837. In this reference however, nothing is said about an application of the known composition in the field of hydraulic engineering reports.

Zwar lassen sich mittels solcher bekannter Mischungen auch Fertigbauteile herstellen, wie z. B. It is true that prefabricated components can also be produced by means of such known mixtures produce such. B.

Ziegelsteine für die Pflasterung von Bahnübergängen, doch werden für diesen Zweck keine groben Mineralgesteine mit Abmessungen bis zu 500mm verwendet. Ein so grobes Material, dessen Einzelgewicht bis zu 80 kg betragen kann, ist bisher nicht als einbaufähig in eine homogene Bitumenmasse bekannt gewesen. Es ist daher überaus überraschend, daß unter Verwendung eines Mineralgesteins mit Abmessungen zwischen 50 und 500 mm überhaupt Formkörper hergestellt werden können, die nicht sogleich auseinanderbrechen, sondern im Gegenteil sogar den starken Beanspruchungen durch Wellenschlag und Wasserströmungen standhalten, denen sie bei der Verwendung im Wasserbau ausgesetzt sind.Bricks for paving level crossings, but are used for no coarse mineral rocks with dimensions up to 500mm are used for this purpose. Such a coarse material, the individual weight of which can be up to 80 kg, is so far not known to be capable of being built into a homogeneous bitumen mass. It is therefore extremely surprising that using a mineral rock with dimensions between 50 and 500 mm moldings can be produced that are not instantly break apart, but on the contrary even the heavy use withstand the impact of waves and water currents that they face when in use exposed in hydraulic engineering.

Wenn man das erfindungsgemäße Verfahren ohne Verwendung von freiem Schwefel durchführt, so werden Baueinheiten erhalten, deren praktische Anwendung große Schwierigkeiten bietet. Eine Baueinheit dieser Art benötigt im allgemeinen eine sehr lange Zeit zum Abkühlen bis auf eine Temperatur, bei der sie ohne Verformung aus der Gießform entnommen werden kann. Wenn man das Verfahren mit freiem Schwefel durchführt, so scheidet sich dieser beim Abkühlen in fester Form aus der Bitumenmasse aus, wodurch sich die Viskosität derselben wesentlich erhöht und die erforderliche mechanische Stabilität schon bei Temperaturen von etwa 1000 C erreicht. If the inventive method without using free Carries out sulfur, so building units are obtained, their practical application presents great difficulties. An assembly of this type generally requires a very long time to cool down to a temperature at which it is without deformation can be removed from the mold. If you can use the free sulfur method carries out, it separates out of the bitumen mass in solid form as it cools down from, whereby the viscosity of the same increases significantly and the required mechanical stability already achieved at temperatures of around 1000 C.

Es ist daher nicht erforderlich abzuwarten, bis sich die Masse beispielsweise auf 400 C abgekühlt hat, sondern die Baueinheit kann schon viel früher aus der Form entnommen werden, beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 80 und 1000 C.It is therefore not necessary to wait until the mass, for example has cooled down to 400 C, but the assembly can be out of shape much earlier can be removed, for example at a temperature between 80 and 1000 C.

Die Menge der einzelnen Bestandteile, welche in der bitumenhaltigen Zusammensetzung vorliegen, kann innerhalb weiter Grenzen variieren. The amount of each component which is contained in the bituminous Composition present can vary within wide limits.

Üblicherweise werden 1 bis 10 Gewichtsteile, vorzugsweise 3 bis 7 Gewichtsteile, Bitumen angewendet. Wenn zusätzlich mineralische Füllstoffe, beispielsweise gemahlener Kalkstein oder Schiefermehl, eingesetzt werden, so verwendet man diese Füllstoffe im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 20, vorzugsweise 3 bis 10 Gewichtsteilen. Falls man außerdem noch Sand mitverwendet, beispielsweise Dünensand, Flußsand, Quetschsand oder Mischungen dieser Sandarten, so kommen 1 bis 25 Gewichtsteile, vorzugsweise 5 bis 20 Gewichtsteile, zur Anwendung. Usually 1 to 10 parts by weight, preferably 3 to 7 Parts by weight, bitumen applied. If, in addition, mineral fillers, for example ground limestone or slate flour are used, they are used Fillers generally in an amount of 1 to 20, preferably 3 to 10 parts by weight. If you also use sand, for example dune sand, river sand, crushed sand or mixtures of these types of sand, 1 to 25 parts by weight, preferably 5 to 20 parts by weight, for use.

Wenn auch noch Steine zu dem Gemisch zugesetzt werden, verwendet man vorteilhaft zwei verschiedene Typen, nämlich einmal Steine mit Abmessungen zwischen 2 und 20 mm und zum anderen Steine mit Abmessungen zwischen 20 und 50mm. Von der ersten Steinart werden im allgemeinen 1 bis 35, vorzugsweise 5 bis 25 Gewichtsteile zugesetzt und von der zweiten Steinart kommen 1 bis 25, vorzugsweise 10 bis 20 Gewichtsteile zur Anwendung.If stones are also added to the mixture, one uses advantageously two different types, namely once stones with dimensions between 2 and 20 mm and on the other hand stones with dimensions between 20 and 50 mm. Of the first type of stone are generally 1 to 35, preferably 5 to 25 parts by weight added and the second type of stone comes from 1 to 25, preferably 10 to 20 parts by weight to use.

Die groben Steine, deren Abmessungen 50 mm übersteigen, insbesondere solche mit Abmessungen zwischen 50 und 500mm, werden vorzugsweise in Mengen zwischen 40 und 60 Gewichtsteilen verwendet. Der freie Schwefel wird im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 10 Gewichtsteilen, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 7 Gewichtsteilen, mitverwendet. The rough stones, the dimensions of which exceed 50 mm, in particular those with dimensions between 50 and 500mm, are preferably in quantities between 40 and 60 parts by weight are used. The free sulfur is generally in a Amount of 1 to 10 parts by weight, preferably in an amount of 1 to 7 parts by weight, used.

Der Zusatz von Schwefel ermöglicht die Anwendung eines asphaltischen Bitumens mit einem höheren Erweichungspunkt, als es ohne Mitverwendung von Schwefel möglich ist, was insofern einen Vorteil bietet, als ein asphaltisches Bitumen mit einem höheren Erweichungspunkt (Ring und Kugel) in dem Block beim Abkühlen auf diejenige Temperatur, bei welcher die Masse aus der Form entnommen wird, eine größere Festigkeit erzeugt, als sie bei einem asphaltischen Bitumen mit einem niedrigeren Erweichungspunkt auftritt. The addition of sulfur allows the application of an asphaltic Bitumen with a higher softening point than without the use of sulfur is possible, which offers an advantage as an asphaltic bitumen with a higher softening point (ring and ball) in the block on cooling to that Temperature at which the mass is removed from the mold, a greater strength than it is produced by an asphaltic bitumen with a lower softening point occurs.

Ein entsprechender Effekt kann jedoch nicht erzielt werden, indem man zu dem Gemisch eine größere Menge eines üblichen mineralischen Füllstoffes zusetzt, da sich dann die bitumenhaltige Zusammensetzung nur noch schwierig bearbeiten läßt, kein ausreichender Zusammenhalt in der Masse mehr vorhanden ist und somit die hergestellte Baueinheit in der Praxis nicht verwendbar ist. However, a similar effect cannot be achieved by a larger amount of a conventional mineral filler is added to the mixture, since then the bituminous composition can only be processed with difficulty, there is no longer sufficient cohesion in the mass and thus the produced one Unit is not usable in practice.

Als Bitumenkomponente kann jedes beliebige Asphaltbitumen verwendet werden, wie es üblicherweise auch für den Straßenbau eingesetzt wird. Any asphalt bitumen can be used as the bitumen component as it is usually used for road construction.

Außerdem können auch Teer und Peche und Mischungen aus Teer und Asphaltbitumina angewendet werden. Gemische aus Asphaltbitumina und schweren Kohlenwasserstoffölen sind gleichfalls für die Zwecke der Erfindung geeignet. Außerdem können im Rahmen der Erfindung sowohl Asphaltbitumina vom geblasenen Typ als auch natürliche Bitumina, z. B. Trinidad-Asphalt, zur Anwendung kommen.In addition, tar and pitch and mixtures of tar and asphalt bitumina can also be used be applied. Mixtures of asphalt bitumina and heavy hydrocarbon oils are also suitable for the purposes of the invention. You can also use the framework according to the invention both asphalt bitumens of the blown type and natural bitumens, z. B. Trinidad asphalt, are used.

Gewünschtenfalls kann die bitumenhaltige Mischwung nach dem Einbringen in die Form auch noch durch mechanische Bearbeitung verdichtet werden. If desired, the bituminous mixture can be applied after it has been applied can also be compacted into the shape by mechanical processing.

Die Erfindung wird durch das nachstehende Beispiel näher erläutert. The invention is illustrated in more detail by the example below.

Ausführungsbeispiel 2 Gewichtsteile Schwefel, der gewünschtenfalls im flüssigen Zustand vorliegen kann, werden bei 1500 C zu 5 Gewichtsteilen eines Asphaltbitumens (Penetration: 80/100) hinzugesetzt. Dieses Gemisch wird dann mit einer Mischung vereinigt, welche aus 5 Ge- wichtsteilen eines Füllstoffes, 15 Gewichtsteilen Sand, 10 Gewichtsteilen Steinen mit Abmessungen zwischen 2 und 20 mm und 13 Gewichtsteilen Steinen mit Abmessungen zwischen 20 und 50 mm besteht. Man muß darauf achten, daß die Temperatur des so erhaltenen Asphaltbetons nicht niedriger als 120 oder höher als 160O C ist. Ein Strom dieses bitumenhaltigen Gemisches wird dann gleichzeitig mit einem Strom grober Steine, deren Abmessungen zwischen 50 und 500 mm liegen, in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 einer Form aus Stahlplatten zugeführt, welche Abmessungen von 2 X 2 X 2 m aufweist. Die gefüllte Form wird anschließend zu der Baustelle transportiert. Nach einer kurzen Zeitspanne, die etwa 15 bis 30 Minuten, gerechnet vom Zeitpunkt des Füllens der Form, beträgt, hat die Baueinheit eine ausreichende mechanische Stabilität erlangt, so daß man sie aus der Form herausnehmen kann. Embodiment 2 parts by weight of sulfur, if desired may be in the liquid state, at 1500 C to 5 parts by weight of one Asphalt bitumen (penetration: 80/100) added. This mixture is then with a mixture, which consists of 5 parts by weight of a filler, 15 parts by weight Sand, 10 parts by weight stones with dimensions between 2 and 20 mm and 13 parts by weight Stones with dimensions between 20 and 50 mm. One must take care that the temperature of the asphalt concrete thus obtained is not lower than 120 or higher than 160O C. A stream of this bituminous mixture is then simultaneously with a stream of coarse stones, the dimensions of which are between 50 and 500 mm, fed in a weight ratio of 1: 1 to a mold made of steel plates, which Has dimensions of 2 X 2 X 2 m. The filled form then becomes the Construction site transported. After a short period of time, around 15 to 30 minutes, counted from the time the mold is filled, the structural unit has sufficient mechanical stability is obtained so that it can be removed from the mold.

Die vorstehend beschriebene Arbeitsweise kann nach den verschiedensten Richtungen hin variiert werden. Beispielsweise kann man den Schwefel auch in feinverteilter Form mit dem mineralischen Füllstoff und/oder einem Füllstoff-Sand-Gemisch vermischen. Andererseits kann ein Schwefelstrom dem Gemisch auch gesondert in feinverteilter oder flüssiger Form einverleibt werden. Weiterhin ist es möglich, die Form mit einer vorher hergestellten bitumenhaltigen Zusammensetzung zu füllen, welche aus den groben Steinen, Bitumen und Schwefel besteht und eine Temperatur zwischen 120 und 160° C aufweist, wobei diese Zusammensetzung beispielsweise durch Vermischen der genannten Komponenten in einer Mischvorrichtung unter Erwärmen hergestellt worden ist. The procedure described above can be according to the most varied Directions can be varied. For example, the sulfur can also be finely divided Mix the mold with the mineral filler and / or a filler-sand mixture. On the other hand, a sulfur stream can also be finely divided into the mixture separately or in liquid form. It is also possible to shape the shape with a previously prepared bituminous composition to fill which from the coarse Stones, bitumen and sulfur and a temperature between 120 and 160 ° C, this composition, for example, by mixing said Components has been prepared in a mixing device with heating.

Die erfindungsgemäßen Baueinheiten eignen sich auch für den Bau von Brücken, Schleusen, Staudämmen und Eisenbahndämmen. The structural units according to the invention are also suitable for the construction of Bridges, locks, dams and railway embankments.

Claims

Claim: Method for producing prefabricated components for Hydraulic structures by mixing bitumen, elemental sulfur and mineral Aggregates, heating to 120 to 160'C, shaping and letting cool down 1200 C, characterized in that mixtures are formed as additives 30 to 70 percent by weight of coarse mineral rock with dimensions between 50 and 500 mm and possibly fine mineral rock.