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1. Betonfugenfertiger 2. Einleitung
Vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit einem Betonfugenfertiger zur Herstellung von längs- und querkraftübertragenden
längs- und Qt@erfiz-;:n (=@=@.iir@- u. Schein- bzw. Preßfugen), unter Verwendung
von Fertigteilfugen bezw. vorgeformten Fugenelementen. Damit die Betondecke die
durch die Einilüsse des Schwindens des Betons und der Tem-oera-turänderungen hervorgerufenen
Längenänderungen schadlos aufnehmen kann, werden in einem bestimmten Abstand fugen
angeorr'net. Die Betondecke wird somit in einzelne Platten aufgeteilt. Ohne besondere
Hilfsmittel findet praktisch keine Kraftübertragung von Platte zu Platte statt.
Um eine Kraftübertragung zu erreichen, werden verschiedene Methoden angewandt, die
alle technisch nicht befriedigen bezw. unwirtschaftlich sind. Da der Betonfugenfertiger
nur in Verbindung mit Fertigteilfugen funktionsfähig ist, wird die Herstellung,
die Formgebung, sowie der Einbau derselben ebenfalls behandelt. 3. Stand der Technik
und q., Derzeitige Ii.änt,@-l Um eine längs- und Querkraftübertragung an
den Plattenstößen zu erreichen, werden u.a. folgende Verfahren angewendet: a. Es
wird ein Fugenbrett auf das Planum gestellt und mit mehr oder weniger unzulänglichen
Hilfsmitteln berostigt. Die Höhe des Brettes ist einige Zentimeter geringer als
die Dicke der Betondecke. Dann wird der Beton mit Hilfe des Betonverteilers verteilt
und mit dem Betonfertiger die endgültige Decke hergestellt. fig. 1 . In den meisten
Fällen wird die Zage des Fugenbrettes verändert, so daß beim Einschneiden der Fuge
in den Beton nicht genau das Fugenbrett getroyfen wird. Der in den Beton ein eschnittene
Spalt wird mit Vergußmasse ausgefüllt. Diese fugensusbildung ist nicht in der Zage,
eine nennenswerte Querkraftüberthagung vorzunehmen. Die Plattenenden wirken wie
riragarme und. es kommt zum "Flattern" bzw. "Pumpen" der Plattenenden. Diese erhalten
Hisse und werden zerstört. Um dieses "Flattern" der Platten verhindern zu können,
werden Fugenschwellen unter die flattenstöbe gelegt.
1409805 Fig.
2. Diese Fugenschwellen sind technologisch unerwünscht und bringen keine Lösung
des Problems, denn auch hier können durch das "Flattern" Risse auftreten. Fig. 3.
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b. Eine Quer- und Längskraftübertragung wurde bisher nur durch eine
Verdübelung, wie sie Fig. 4 zeigt, erreicht. Diese Art der Fugenausbildung ist sehr
teuer und nicht immer befriedigend.
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Um die Dübel in der vorgeschriebenen Lage halten zu können, müssen
Stützkörbe aus Baustahl eingebracht werden.
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Die Erfahrungen haben gezeigt, daß die Dübel im Lauge der Zeit durchrosten.
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c. Neuerdings versucht man in einigen Ländern das .Fugenproblem dadurch
zu lösen, daß in den irischen Beton Filzstreifen eingerüttelt werden. Dieses Verfahren
eignet sich nur für die Herstellung von Scheinfugen. Die technischen und technologischen
Ergebnisse des Fugeneinrüttelns lassen noch keine Schlüsse auf dessen Brauchbarkeit
zu.
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5. Technische Aufgabe der Erfindung Die unter 4. aufgeführten
Mängel sollen durch vorliegende Erfindung beseitigt werden. Mit Hilfe des Betonfugenfertigers
wird eine Fertigteilfuge in eine einwandfreie Lage und unverschieblich angebracht.
Danach wird in üblicher Meise mit Betonverteiler, z.B. Kübelverteiler mit seitlicher
Zufuhr, und dem Betonfertiger die Decke vollendet. Die eingebaute Fertigteilfuge
ist so ausgebildet, daß die Platten von sich aus eine korrekte Längs- und QuerkraftübertrRgung
vornehmen können. iterden Dübel in der bisher üblichen Ausführung eingebaut, dann
kann das Fugenbrett mit den Dübeln mit Hilfe des Betonfugenfertigers eingebaut werden,
ohne daß Stützkörbe Verwendung finden. Dies bringt eine erhebliche Einsparung mit
sich. Statt der geraden Fugenbretter können beliebig geformte Fugenbretter bzw.
Fertigteilfugen mit Dübeln Verwendung finden. Im allgemeinen werden jedoch keine
Dübel erforderlich sein, wenn die Fuge durch ihre Formgebung von sich aus Querkräfte
übertragen kann.
6. Die Mittel zur Lösung der technischen
Aufgabe 6.1. Die Bedeutung, Herstellung, Formgebung und der Einbau der
Fertigteilf
3n Der Betonfugenfertiger ist nur im Zusarumenhang mit Fertigteilfugen voll funktionsfähig.
Deshalb soll die Erläuterung der Herstellung, der Formgebung und des Einbaus der
r@ertigteilfugen vorangestellt werden. Wie bereite unter 5. erwähnt, sollen die
Fertigteilfugen eine solche Formgebung erhalten, daß die Betonplatten von sich aus
in der Zage sind, eine hänge- und querkraftübertragung vorzunehmen. Fig. 5 zeigt,
wie eine von links kommende Fahrzeuglast durch eine sinnvolle und zweckentsprechende
Ausbildung.der Plattenenden, hervorgerufen durch den Einbau einer entsprechend gef
(r mten Fertigteilfuge, auf die andere Platte übertragen werden kann, ohne daß dabei
i.a. auf irgendwelche Hilfsmittel zurückgegriffen wird.
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Bei der Ausbildung der Querkraftübertragenden Fertigteilfugen ist
darauf zu achten, daß die auf Abscheren beanspruchten Flächen der Plattenenden ungefähr
gleich groß sind.
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Die lastübertragende Wirkung kann u.U. dadurch verstärkt werde, daB
die Fugen nicht rechtwinklig zur Fahrbahnachse sondern schräg dazu angeordnet werden.
Fig. 6.
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Eine zweckentsprechende Formgebung der :Fugen zeigen die Fig. 7-8-9-10-11-12-13-14-15-16-17-18.
Um den Einbau einer Fertigteilfuge, insbesondere mit einer geringen Steifigkeit,
zu erleichtern umd um das Hochsaugen von Feuchtigkeit in die Fuge zu verhindern,
können Fertigteiltugen, gleich welcher Formgebung, am Fuß mit einer waagerechten
Leiste versehen werden, ähnlich einem T-Profil. Fig. 15.
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Sind die Herstellung, der Transport und der Einbau einer Fertigteilfuge
auf volle Länge schwierig, so können mehrere Teile zu einer Fuge zusammengesetzt
lrerden. Um ein kontinuierliches Übergreifen an den Stößen zu erreichen, können
die Stöße ggf. mit einer der Formgebung der Fertigteilfu#;e entsprechenden Aussteifung
ausgebildet werden. Fig. 16-17-18. Diese Aussteizungen können auch allgemein zur
Ausbildung einer Fertigteilfuge verwendet werden, wenn ihre labile Beschaffenheit,
z.B. PVC-Folie, Dachpappe etc. den Einbau erschweren sollte. Ein Zerlegen,z.B. in
2 Teile, ist auch dann erforderlich, wenn die Betondecke eine Bewehrung z.B. aus
Baustahlgewebe erholten soll. Dann wird t'ulgendermatj;en vorge`angen:
Zum
näheren Verständnis für das Folgende bitte 6.
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Der untere Teil einer in zwei Teilen hergestellten oder
zerschnitte-
nen 1'ertigteilfuge wird mit Hilfe des Betonfugenfertigers eingebaut,
Fig: 19, sowie die untere Betonlage. Dann wird die Bewehrung, z.B. Baustahlgewebe
so verlegt, daß die Enden der Matten bis an die Yertigteilfugen heranreichen. Fig.
20. Darauf erfolgt der Einbau der oberen Fugenhälfte, Fig. 21, sowie die
Vollendung der Betondecke. Fig. 22. U-u. besteht die Möglichkeit die Bewehrung kontinuierlich
durchlaufen zu lassen. Die beiden gesetzten Fugenhälften stoßen dann nicht aneinander
und erfüllen die Funktion einer Scheinfuge.
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Als Material für die Fertigteilfuge kann Holz, Guirami, PVC
verschie-
dener Härtegrade, PVC-Hohlkörper, div. Kunststoffe, Faserplatten,
Dachpappe, Metallfolien, Glasvliespappe, mit Bitumen getränkter
Filz, etc.
Verwendung finden.
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Der Fugenkopf, insbesondere bei Fertigteilfugen, die als Preßfugen
dienen, kann verstärkt werden. Der Fugenkopf wird am zweckmäßigsten so ausgebildet,
daß die entsprechenden Betonkanten abgeschrägt wer-
den. Nach dem Betonieren
kann der Kopf mit Leichtigkeit herausgefräßt werden um danach mit Vergußmasse ausgefüllt
zu werden.
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Es ist auch eine andere Ausbildung des Fu:#,-enkopfes möglich:
Mit Hilfe eines Fugeneisens, Abb. 41, welches auf die Fertigteilfuge gesetzt wird
und zusammen mit der Fertigteilfuge von der Haltevorrichtung des Betonfugenfertigers
gehalten wird, kann über der Fertigteilfuge ein Raum ausgespart werden. Nach dem
Betonieren wird das Fugeneisen gezogen und der entstehende Raum mit Vergußmasse
ausge-
füllt. Das Fugeneisen ist so ausgebildet, daß die Betonkanten
abge-
schrägt werden. Die Enden des Fugenei)Isens können so ausgebildet
wer?
den, daß diese in entsprechende Aussparungen der Schalungeschienen hineinpassen.
Auch kann das Fugeneisen einer elektr. Heizleitung versehen werden um das Ziehen
des Eisens zu erleichtern, wenn diesen voxhez# m'.t Bitumen gestrichen wurde. Eine
weitere Möglichkeit!! In eine Form, Fig. 23, deren Formgebung der gewünschten Fertigteil-.
fuge entspricht, wird eire ebenfalls der gewünschten Form der Fertigteilfuge entsprechende,
oben geöffnete PVC-Umhüllung eingebracht. Damit die PVC-Umfüllung den geforderten
Querschnitt erreicht, kann die Form so ausgebildet sein, daß an den Wandungen Röhrenöffnungen
. anliegen, welche unter Unterdruck gesetzt werden können.(Vakuumschalung). Die
PVC-Umhüllung wird mit Fuj_:envergußmasse ausgefüllt und ver-
schlossen. Fig.
24. Nach dem erkalten wird die Fertigteilfuge der
Form entnommen, Fig. 25
und kann eingebaut werden. Um an teurer
Fugenvergußmasse zu sparen,
kann der Untere Teil der Fertig-ceilfuge mit einem anderen elastischen Stoff ausgefüllt
werden, z.ß. bituminiertem Sand, Fig. 26. Will man den verändernden Verhältnissen
- der Fahrbahnoberfläche, z.B. Abrieb gerecht werden, so wird die Fertigteilfuge
oben links und rechts perforiert. Fig. 27-28. Nach dem Einbau wird der "Fugenkopf"
erwärmt und abgezogen.
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Fig. 29-30. Die dabei entstehenden schmalen Spalten werden schnell
durch die Plastizität der Fugenvergußmasse ausgefüllt. Dieser Vorgang wird noch
durch den Verkehr unterstützt. Im weiteren Verlauf kann dann die Fuge wie üblich
behandelt werden. D.h., eine eventuell herausquellende Fugenvergußmasse kann erneuert
werden. Nach dem gleichen Prinzip kann eine mit einer elastischen Metallfolie umhüllte
Fertigteilfuge, die mit einem elastischen Stoff ausgefüllt ist, hergestellt werden.
Der Fur- nkopt und Fugenfuß ist gemäß Abb. 42 ausgebildet. Zur Abb. 42 ist
zu sagen, daß die Wandungen der Fugen nicht nur gerade, sondern jede beliebige
Form erhalten können, damit die Fugen von sich aus eine Querkraftübertragung vornehmen
können. An den Fugenwandungen befinden sich Verankerungen. Diese sollen verhindern,
daß zwischen der Fuge und dem Beton ein Raum entsteht. Durch die gewellte Form des
Fugenkopfes bzw. Fußes ist die Fuge in der Zage den Dehnungen des Betons zu folgen.
Um die Betonkanten abzuschrägen, werden am Fugenkopf zwei schräge Ansätze angebracht
Ab.. 42(a). Diese Ansätze können ggf. abgerissen werden, wenn das Metall vorher
perforiert worden ist.
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Eine
Fugenausbildung wäre folgende: .
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Wenige mm dicke Weichholzscheiben von der Höhe und Länge der gewünschten
Fertigteilfuge werden unter Dampf gemäß den Fig. 7-8-9-10-11-12-13-14 verformt.
Die einzelnen Scheiben werden mit Hilfe eines weichen, elastischen Klebers oder
mit einem bituminösen Stoff zu einer Fuge zusammengefügt. hierbei ist es zweckmäßig,
die l'ertigteilfugenhöhe einige Zentimeter niedriger zu halten als die Betondeckendicke.
Der über dieser Fuge hegende Beton wird in üblicher Weise entfernt und mit yergußmasse
ausgefüllt. Da ein Wässern dieser zusammengesetzten hölzernen Fertigteilfugen nicht
möglich ist, empfiehlt es sich, diese Fugen, wenn bei feuchter und kühler
Witterung gearbeitet wird, mit einem
mehrmaligen bituminösen Anstrich zu versehen.
Allgemein
kann gesagt werden, daß die Oberkante der Fertigteilfuge genau in Höhe der Straßenoberkante
liegen kann. Wird sie
aus technischen oder technologischen Gründen
tiefer gesetzt,
so muß der mit Beton überdeckte Raum entfernt und mit Fugenvergußmasse
ausgefüllt werden oder es wird wie bereits beschrieben das Fugeneisen verwendet.
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6. 2 Der Aufbau des Betonfugenfertigers Im folgenden wird der
Aufbau und die Arbeitsweise eines Betonfugenfertigers für die Herstellung von
Querfugen beschrieben. Das Gleiche gilt sinngemäß auch fpr die Herstellung
von Längsfugen. Der Längsfugenfertiger ist so konstruiert, daß er längs der Fahrbahnachse
arbeitet im Gegensatz zum Querfuge,ntertiger, der senkrecht oder in einem beliebigen
Winkel zur Fahrbahnachse arbeitet. Unter E.3 wird ein Universalbetonfugenfertiger
beschrieben. Querfugenfertiger Fig. 31 zeigt die Seitenansicht, Fig. 32 die
Vorderansicht des Betonfugenfertigers. Fig :4 zeigt den Betonverteiler und Fig.
32 die Fugenhältevorrichtung. Die nachstehend benutzte Bezifferung bezieht sich
auf die Fig. 3e-32-33-34.
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Auf dem Hauptfahrwerk 1 befindet sich eine bockförmige Rahmenkonz
struktion 2. An dieser Rahmenkonstruktion sind die hydraulisch absenkbaren Vibrationsbohlen
3 und die Fugenhaltevorrichtung 4 befestigt. Die Hydraulik wird vom Fahrmotor 5
des Hauptfahrwerkes 1 angetrieben. Das Hauptfahrwerk 1 kann senkrecht oder schiefwinklig
konstruiert werden, je nachdem, welche Zage die Fuge besitzen soll. Auf
dem Hauptfahrwerk 1 rollt das Nebenfahrwerk 6 mit dem Betonverteiler
7. Das Nebenfahrwerk 6 wird mit einem Motor 8 angetrieben. Die Motoren 5,8 des Hauptfahrwerkes
und des Nebenfahrwerkes besitzen Umschaltgetriebe, um ein Vor- und Rückwärtsfahren
zu ermöglichen. Die Vibratoren 9 der Vibrationsbohlen 3 werden durch dinen Motor
10 angetrieben. Der Motor 10 ist an einem Träger 11 befestigt, welcher mit einer
Hydraulik 12 abgesenkt wird. Die Kraftübertragung vom Motor. 10 zu
den Vibratoren 9 erfolgt über Keilriemen, welche
gekapselt sind.
Die Kapselmng ist so steif ausgebildet, daß an ihn die Vibrationsbohlen
3 mit den Vibratoren 9 hängen. Die
Vibratoren können auch vom Hauptfahrmotor
angetrieben werden. Die Fu:;enhaltev orrichtung 4 besteht aus der Hydraulisch
absankbaren Zangenachse 14, den Haltezangen 15, der Nockenachse 16 mit
den
Nocken 17, der Zugfeder 18 und den Stellrädern 19, welche mit der Nockenachse
16 verbunden sind. Die Hydraulik 20 der Fugenhaltevorrichtung 4 ist an der
Rahmenkonstruktion 2 befestigt.
Die Fugenhaltevorrichtung kann beliebig geformte
Fertigteilfugen aufnehmen, ggf. in Verbindung mit dem Fugeneisen.
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Auf dem Nebenfahrwerk 6 ist der Betonverteiler 7 befestigt.
Er ist in Längsrichtung so ausgespart, daß er ungehindert über
die
RAhmenkonstruktion 2 hinweggleiten kann. Durch diese Aussparung entestehem
entstehen zwei Räume, deren Wände senkrecht bzw.
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schräg ausgebildet sind, um das Abgleiten des Betons zu
erleichtern. An den Betonaustrittsöffnungen 21 befinden sich j
e zwei Gleitbleche 22. Um das gerichtete Ausstoßen des Betons zu
erleichtern
sind 2 Betonschaufler 23 angebracht. Sie laufen gegensinnig und
werden vom Motor 8 des Nebenfahrwerkes 6 angetrieben.
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Es ist auch möglich den Betonfugenfertiger so zu konstruieren, daß
der Betonverteiler mit dem Nebenfahrwerk mit Hilfe eines Nettentd.ebes vom Hauptfahrmotor
angetrieben wird.
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Die Betonschaufler werden dann mit dem Nebenfahrwerk gekoppelt.
Der Antieb der Betonschaufler kann so geregelt werden, daß jede beliebige
Menge Beton ausgestoßen wird, d.h., daß der Beton längs der Fertigteilfuge
in mehreren Zagen eingebaut werden kann. Das Hauptfahrwerk besitzt eine Bremsvorrichtung.
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6.3
Universal- betonfugenfertiger Mit
Hilfe des Universalbetonfugenfertigers
können beliebig gerich-
tete Fugen angeordnet werden. Auf einem fahrbaren
kreisförmigen
Untergestell 1 befindet sich, um die eigene Achse drehbar,
das Hauptfahrgestell 2. Darauf befindet sich das Nebenfahrwerk 3 mit dexr Betonverteiler.
Das Nebenfahrgestell ist im Prinzip genauso aufgebaut
wie beim Querfugenfertiger.
Beim Einbringen von Fertigteilfugen verschiedener Länge z.B. Quer- und Schrägfugen,
müssen die Vibrationsbohlen in der Länge veränderlich
sein. Bei der Fugenhaltevorrichtung
sind
die nicht benötigten
Haltezangen umklappbar, um den Absenkvorgang
nicht zu beein-
trächtigen. Um das einwandfreie Herstellen von Längsfugen
zu ermöglichen werden-.an den Vibrationsbohlenenden hydraulisch absenkbare Halteschilde
angebracht, die jedoch mit den Vibrationsbohlen nicht in einer festen Verbindung
stehen. Durch diese Halteschilde wird erreicht, daß der Beton nicht über die Länge
der Fertigteillängsfuge hinausfällt und damit das Ansetzen
der Querfu-;en behindert. Hierbei soll roch |
bei der Verwendung von Fertigteillängsfugen
die Fertigfeilfugän
(Querfugen) an den Enden
entsprechend der Formgebung der Längsfuge ausgebildet
sein müssen, um das Bilden von Betonbrücken zu verhindern.
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7. Ausführungsbeismele 7.1 Querfugenfertiger An der gewünschten Einbaustelle
wird der Betonfugenfertiger aufgestellt. Mit Hilfe der Stellräder 19 werden die
Haltezangen ge-
öffnet und mit einer Fertigteilfuge beschickt. Dies
geschieht
dadurch, daß die Nocken 17 durch Drehen der Nockenachse 16
die
Zange öffnen. Danach werden die Nocken 17 senkrecht gestellt und die Feder
18 zieht die Haltezangen 14 zusammen. Dann wird die
Fu:"enhaltevorrichtung
4 hydraulisch auf die geforderte Tiefe
abgesenkt, Fig. 35. Jetzt wird der
Betonverteiler 7 in Bewegung gesetzt. Während der Fahrt wird mit Hilfe
der Betonschafler 23 und der Gleitbleche 22 Beton gegen die fertigteilfuge
gedrückt, Fig. 3h. Da rechts und links gleich viel Beton unter gleichem
Druck
angedruckt wird, verharrt die Fertigteilfuge in ihrer vorgeschriebenen Zage. Ist
die gesamte Länge der Fuge mit Beton beschickt, werden die Vibrationsbohlen 3 mit
Hilfe der Hydraulik 12 abgesenkt und beginnen den längs der Fertigteilfuge
geschütteten
Beton zu verdichten. Fig. 37. Die Fertigteilfuge wird dadurch
in eine genaue und unverschiebliche Lage gebracht. Die Haltezangen 14 werden geöffnet,
die Vibration sbohlen 3 sowie die Fugenhaltevorrichtung 4 werden hydraulisch angehoben
und der Betonfertiger entfernt. Fig. 38. In einem bestimmten Abat,nd wird
dieser
Vorgang wiederholt. rig. 39. Zum Schluß wird in üblicher Weise mit
einem Betonverteiler und Betonfertiger das Werk vollendet. 7.2 Universalbetonfugenfertiger
1it dem Universalbetonfugenfertiger können, wie bereits erwähnt, schräge
Quer- und Lingsfugen hergestellt werdend gs können Quer-und Längsfugen in einem
Arbeitsgang hergestellt werden. In diesem
Falle ist es zweckm,:ißig, die Längsfug::n
in der hänge gleich den
Querfugen auszubilden. Entweder die L@ingafugen
laufen kontinuierlich
durch und die Querfugen stoßen, mit entsprechender Aussparung
vor-
sehen, an die Längsfugen oder Umgekehrt. Was zweckmäßiger ist, muß von
Fall zu Fall entschieden werden. Im 1. Falle !°eht man folgendermaßen vor. Es wird
mit Hilfe des Universal-Betonfugenfertigers die Liingsfuge gesetzt, danach die Querfugen.
Je nachdem
ob eine ZUngs- oder @uerfu=_:e gesetzt wird, wird das Hauptfahrwerk
mit
dem Nebenfahrwerk einschließlich des Betonverteilers ver-stellt.
Heim Setzen der Längsfuge steht das Hauptfahrwerk parallel zur Straßenachsen
beim Setzen der Querfuge steht das Hauptfahrwerk senkrecht zur Straßenachse. Um
beim Setzen der Längsfugen das Schütten des Betons über Fugenlänge hinaus zu
vermeiden, können an den Enden der Vibrationsplatten hydraulisch absenkbare
Halteschilde angebracht werden.
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Werden schräge Querfugen eingebaut, dann müssen. die Enden der Vibrationsplatten
verlängert werden können, da bei Schrägstellung des Hauptfahrwerkes eine größere
Querfugenlänge auftritt als bei senkrechter Stellung des Hauptfahrwerkes, zwecks
Einbau einer zur Fahrbahnachse rechtwinkligen Querfuge. Ergänzungen: Zu 6.2 soll
ergänzt werden, daß an den Stirnseiten des Betonverteilers je zwei in der
Höhe verstellbare Abstreifbleche angebracht werden können um den geschütteten Beton
auf genaue Höhe zu bringen.