DE1584682C3 - Verfahren zur Herstellung von Stahlbetonrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stahlbetonrohren durch Einbringen, beispielsweise Einspritzen von Beton in einen eine Bewehrung enthaltenden Zwischenraum zwischen einem dünnen Innenmantel aus Stahl und einem zylindrischen Außenmantel, wobei der Beton durch einen innerhalb des Innenmantels erzeugten hydraulischen Druck unter gleichzeitiger Vorspannung der Bewehrung verdichtet wird.

Bei einem aus der DT-PS 906 193 bekannten Verfahren dieser Art wird ein druckfestes Rohr aus Stahl od. dgl. von einem zickzackförmig oder wellenförmig gebogenen Blechmantel umschlossen, der die Innenwandung der Rohrform darstellt. Die Außenwandung der Rohrform wird von einer Schalung gebildet. Zwischen dem zickzackförmig gebogenen Blechmantel und der Schalung wird Zementmörtel eingefüllt, dessen Verdichtung dadurch bewirkt wird, daß man in den Ringraum zwischen dem druckfesten Rohr und dem Blechmantel ein Druckmittel einleitet, welches eine ziehharmonikaartige Ausdehnung des Blechmantels veranlaßt. Nach dem Erhärten des Betonrohres wird das Druckmittel abgelassen, wodurch sich der Blechmantel, d. h. also die Innenwandung der Form, wieder zusammenzieht, die dann zusammen mit dem druckfe-

. sten Stahlrohr aus dem fertiggestellten Betonrohr entfernt wird.

Die nach diesem Verfahren hergestellten Betonrohre

ίο haben den Mangel, daß sie sich beispielsweise nicht für den Transport von flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen eignen. Der Beton allein kann nämlich über längere Zeit hin ein Durchsickern solcher Stoffe nicht verhindern. Außerdem fehlt es den Rohren an

¹S einer glatten Oberfläche, was einen hohen Reibungskoeffizienten zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels dessen auf wirtschaftliche Weise Stahlbetonrohre hergestellt werden können, die auch für den Transport von flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen brauchbar sind Die Lösung nach der Erfindung besteht darin, daß als

Innenmantel ein aus weichem Stahl bestehendes Rohr verwendet wird, dessen Innenraum ganz mit .dem hydraulischen Druckmittel gefüllt wird, und daß der Innenmantel nach der Formung des Stahlbetonrohres als Innenwand desselben in diesem belassen wird.

Unter dem Einfluß des hydraulischen Druckmittels dehnt sich das den Innenmantel bildende, aus weichem Stahl bestehende Rohr aus, wodurch die Verdichtung des Betons und gleichzeitig auch die Vorspannung der Bewehrung eintritt. Das Verbleiben des den Innenmantel bildenden Stahlrohres als Innenwandung des fertigen Betonrohres sichert nicht nur eine ständige zuverlässige Dichtigkeit auch gegenüber flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen, sondern auch eine glatte innere Oberfläche des Betonrohres und damit einen niedrigen Reibungskoeffizienten. Gleichzeitig wird eine besondere Forminnenwand eingespart.

Es ist zwar schon an sich bekannt, Betonrohre auf einem den Formkern bildenden Rohr herzustellen, das in dem Betonrohr verbleibt und dessen Innenwandung bildet. Es handelt sich hierbei aber um einen rohrförmigen Kern aus Kunststoff, der im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung nicht unter hydraulischen Innendruck gesetzt wird und infolgedessen luch keine Verdichtung des Betons bzw. Vorspannung irgendwelcher Bewehrungen bewirken kann.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 enthalten.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung zeigt die Zeichnung, und zwar zeigt

F i g. 1 eine teilweise Stirnansicht bzw. einen Teilschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Stahlbetonrohres mit eingebetteter Bewehrung,

F i g. 2 einen Längshalbschnitt durch ein Stahlbetonrohr nach Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 eine schaubildliche Teilansicht der Rippenan-Ordnung auf dem Innenmantel,

F i g. 4 eine Seitenansicht einer Anlage zur Einspritzung des Betons und zur Entnahme des Stahlbetonrohres,

F i g. 5 eine Stirnansicht der Anlage nach Fig. 4 in größerem Maßstab,

F i g. 6 eine teilweise Stirnansicht bzw. einen Teilschnitt durch eine andere Ausführung eines erfindungsgemäß hergestellten Stahlbetonrohres und

F i g. 7 einen Längshalbschnitt durch das Rohr nach Linie 7-7 in F i g. 6.

Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäß hergestellten Stahlbetonrohres ist ein Innenmantel t vorhanden, der beispielsweise eine Stärke von 5 mm haben kann und aus besonders weichen Stahlblechen gebogen und verschweißt ist. Dieser Innenmantel 1 bildet später die Innenwand des Stahlbetonrohres.

Wie die F i g. 1 und 2 zeigen, sind auf diesem Innenmantel 1 durch Schweißung Längsrippen 2 befestigt, die beispielsweise aus zwei gewellten Eisen 2a, 2b bestehen, welche auf ein Längseisen 2c aufgeschweißt sind. Die Eisen 2a, 2b können beispielsweise einen Durchmesser von 5 mm haben, während der Durch- ·5 messer des Längseisens 2c z. B. 12 mm beträgt. Bei den Eisen handelt es sich vorteilhafterweise um Betoneisen, die durch Torsion gehärtet sind, wie dies bei den bekannten verdrillten Eisen der Fall ist. Es können aber auch andere Stangen mit entsprechenden Eigenschaften aus gehärtetem Stahl mit hoher Adhäsion Verwendung finden.

Es ist weiterhin möglich, die Längsrippen 2 aus dünnem gefaltetem Blech von z. B. 15/10 mm herzustellen. Die vorerwähnte Anordnung ist jedoch vorzuziehen, da sie eine bessere Verteilung des Betons 3 gestattet, der die Stangen umgibt, und weil diese Rippen, welche selbst leichter verformbar sind, den Weichstahl-Innenmantel i nicht verformen können.

Der Innenmantel 1 hat an jedem Ende zwei gelochte Stirnringe 3a, 3b (F i g. 2), zwischen denen Stangen 4 für die Längsvorspannung angeordnet sind. Diese Stangen sind an ihren Enden profiliert und werden auf den Stirnringen durch Gewindebuchsen 5 gehalten, mit deren Hilfe den Stangen 4 eine gewisse Spannung erteilt werden kann.

Eine äußere Bewehrung wird durch zwei Wickellagen 6 und 7 gebildet, die durch einen Stahldraht 8 voneinander getrennt sind. Dieser Stahldraht kann schraubenförmig angeordnet werden, so daß er die Wickellagen 6, 7 in einem bestimmten Abstand hält. Die Wikkellagen 6, 7 können einadrig oder, wie in den F i g. 1 und 2 dargestellt, zweiadrig oder auch mehradrig sein.

Diese äußere Bewehrung besteht aus hartem Stahldraht, wie er bei Bauwerken aus vorgespanntem Beton üblicherweise Verwendung findet.

Bei der Herstellung der beschriebenen Rohre wird zuerst der gesamte Innenmantel 1 mit seiner beschriebenen Ausrüstung hergestellt. Der Herstellungsgang umfaßt die folgenden Abschnitte:

1. Fertigung des vorgenannten Innenmantels 1 aus geschweißtem Blech nach den üblichen Verfahren, die deshalb nicht näher beschrieben zu werden brauchen,

2. Anbringung der Stirnringe 3a, 3b,

3. Anbringung der Rippen 2 und Verschweißung derselben auf dem Innenmantel 1, so daß man den aus F i g. 3 ersichtlichen gerippten Innenmantel erhält. Die Rippen 2 werden auf dem Innenmantel 1 durch einen Zuführer in Stellung gebracht und durch einen auf einem Wagen befindlichen Schweißkopf verschweißt,

4. Instellungbringen der Stangen 4'und der Gewindebuchsen 5 und Spannung der Stangen 4 und

5. Aufbringung der äußeren Wickelbewehrung 6, 7, 8 mittels einer besonderen Wickelmaschine, in der der mit den Rippen 2 versehene Innenmantel 1 mit Hilfe von hydraulischen Winden zwischen zwei Reitstöcken in Stellung gebracht wird. Ein angetriebener Reitstock setzt den mit Rippen versehenen Innenmantel 1 in Drehung, während sich eine einem Vorschubwagen entsprechende Vorrichtung in der Längsrichtung bewegt.

Eine Einspritz- und Entnahmeanlage 11 ist in F i g. 4 dargestellt, welche auch ein Ende einer der Anlage zugeordneten hydraulischen Presse 12 zeigt. Das Ganze bildet den wesentlichsten Teil einer Fabrikationsanlage für die Herstellung fertiger Rohre mit den in der oben beschriebenen Weise mit Rippen 2 versehenen Innenmänteln 1 (F i g. 5), die dort als Ganzes das Bezugszeichen 13 haben.

Die Einspritz- und Entnahmeanlage 11 nach Fig.4 hat zwei Portalgerüste 14a, 146, die mit Winden 15a, 156 versehen sind und auf Laufschienen 16 (F i g. 5) zwischen einem Betonbehälter 17 und der horizontalen hydraulischen Presse 12 bewegt werden können. Der gesamte Innenkörper 13 kann innerhalb der Portalgerüste 14a, 146 an zwei Stellen seiner Länge durch Hubvorrichtungen 18 unterstützt sein. An seinen Enden ist der Innenkörper 13 durch zwei Hubvorrichtungen 19 unterstützt, die mit Rollen versehen sind und der Zentrierung des Innenkörpers dienen.

Die beiden Rohrenden des Innenkörpers 13 sind mit Verschlüssen 20 versehen, die auf Schlitten 21 gelagert sind. Diese Schlitten bewegen sich auf Gleitschienen 22 und werden durch hydraulische Vorrichtungen 23 verschoben. Die Verschlüsse 20 sind durch biegsame Schläuche 24 mit dem Betonbehälter 17 verbunden und haben außerdem Wassereintrittsöffnungen. Ferner sind in die Verschlüsse 20 die Gewindebuchsen 5 der Spannstangen 4 eingeschraubt.

Oberhalb des Innenkörpers 13 befindet sich eine wasserdurchlässige Schale 25 (F i g. 4 und 5), die den Formaußenmantel bildet und auf einer waagerechten Stange 15c aufgehängt ist, welche von den Winden 15a, 156 der Portalgerüste 14a, 14i» getragen wird. Die Schale 25 besteht aus drei zylindrischen Segmenten, einem mittleren Segment 25a und zwei seitlichen Segmenten 25b, 25c.

An der Stange 15c ist die Schale 25 mit Hilfe von Zangen 26 aufgehängt, die aus aneinandergelenkten Armen bestehen und sich öffnen, wenn sie von ihrer Winde 15a bzw. 156 angehoben werden (Stellung I in F i g. 5), und sich schließen, wenn der mittlere Teil sich abwärts bewegt und zur Auflage kommt (Stellung II in F i g. 5). Wenn das Windenkabel lose kommt, so kann die Schließung der Schalenteile nahezu vollständig sein und durch zwei horizontale hydraulische Vorrichtungen 27 beendet werden. Die Schalenteile bilden dann den Außenmantel der Form.

Die drei Teile der Schale 25 bestehen aus Holzdauben.

Schließlich kann die den Formaußenmantel bildende Schale 25 noch mit Hilfe von Spannkabeln 28 bewehrt werden, die beispielsweise paarweise in Querschnittsebenen angeordnet sind. Diese Kabel sind an ihren Enden mit Spannorganen versehen.

Die Presse 12, welche einen Teil der Anlage bildet, besteht im wesentlichen aus einer festen Bank 29 und zwei horizontalen Spannvorrichtungen 30, die einander symmetrisch gegenüberliegen. Vervollständigt wird die Anlage durch Schutzvorrichtungen 31a, 316 und Bettungen, wie z. B. die Bettung 32.

Die Anlage arbeitet folgendermaßen: Ein vorhandener mit Rippen versehener Innenkörper 13a (F i g. 5) wird angehoben, in die Stellung 13 ge-

bracht und durch die hydraulischen Hubvorrichtungen 19 zentriert, so daß seine Achse mit derjenigen der Verschlüsse 20 zusammenfällt, damit die Gewindebuchsen 5 in die richtige Stellung gegenüber den für sie bestimmten Ausnehmungen gelangen. Durch Verschieben der Schlitten 21 werden die Verschlüsse 20 der Form alsdann auf den Innenkörper 13 aufgesetzt.

Die von den Portalgerüsten 14a, 14ύ herbeigeschaffte Schale 25 wird nun auf den Innenkörper 13 abgesenkt, und sie gelangt so aus der Stellung I in die Stellung II (F i g. 5). Alsdann wird die Schale von den hydraulischen Vorrichtungen 27 ergriffen, welche die Schale vollständig um den Innenmantel schließen.

Nun wird kolloidaler Beton mittels Druckluft durch die Schläuche 24 in die Form eingespritzt, ist die Form vollständig gefüllt, so ruft der einige Minuten aufrechterhaltene Luftdruck den Beginn der Trocknung des Betons hervor.

Nach der Abnahme der Schläuche 24 wird das aus der Schale 25, dem Innenkörper 13 und den Verschlüssen 20 bestehende Ganze durch die Portalgerüste 14a, 140 fortbewegt und in die horizontale Presse 12 zwischen die Spannvorrichtungen 30 eingesetzt. Nun werden die Wassereintrittsöffnungen mit einer Druckwasserquelle verbunden, so daß sich der Innenraum des aus weichem Stahl bestehenden Innenmantels mit Wasser füllt, dessen Druck schrittweise ansteigt.

Unter dem Einfluß des Innendruckes entwässert sich der Beton durch die Dauben der Schale 25 hindurch, wobei die aus den eingebetteten Wicklungen 6 und 7 und den Stangen 4 bestehende Außenbewehrung (F i g. 1 und 2) unter Spannung gesetzt wird.

Um die Aushärtung des Betons zu beschleunigen, wird während einiger Stunden eine Wasserdampftrocknung vorgenommen.

Die Schale 25 wird nun mit Hilfe der auf den Schienen 16 rollenden Portalgerüste 14a, 146 wieder der Einspritzanlage 11 zugeführt und durch die Winden 15a, 15i> abgesenkt, bis die Verschlüsse 20 auf ihren Gleitlagern oder Schlitten 21 ruhen.

Die hydraulischen Vorrichtungen 27 ermöglichen ein öffnen der Schale 25, die durch die Portalgerüste 14a, 146 wieder hochgehoben wird. Dabei wird das z. B. durch eine Ofenbehandlung getrocknete Rohr freigegeben, und unter das Rohr werden nun mittels der Hubvorrichtungen 18 zwei Plattformen 18a bewegt.

Darauf wird aus dem getrockneten Rohr das unter Druck stehende Wasser abgelassen. Das hat eine teilweise Entspannung der eine hohe Elastizitätsgrenze aufweisenden Stahldrähte und des Innenmantels zur Folge, dessen Elastizitätsgrenze unter der Wirkung des Druckes überschritten worden war. Man erhält so eine dreifache Verspannung des Betons.

Die Verschlüsse 20 werden aus dem Rohr durch die Schlitten 21 herausgezogen, welche durch die hydraulischen Vorrichtungen 23 auf den Gleitschienen 22 bewegtwerden.

Das fertige Stahlbetonrohr 33 mit der eingebetteten Bewehrung und dem Innenmantel 1 wird dann nach außen gerollt, während die Einspritzanlage 11 einen neuen Innenkörper 13 erhält, der durch die der Zentrierung dienenden hydraulischen Hubvorrichtungen 19 erfaßt wird, wogegen die Plattformen der Hubvorrichtungen 18 sich absenken.

Das Rohr gemäß der Erfindung kann auch in einem anderen, in den F i g. 6 und 7 dargestellten Aufbau hergestellt werden. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den ersten Ausführungsbeispielen insofern, als die Bewehrung an Stelle der Wicklungen 6 und 7, die nicht aneinanderliegend in den Beton eingebettet sind, aus dicht nebeneinanderliegenden Windungen 41 besteht, welche auf den Längsdrähten 2c liegen. Die Windüngen 41 bilden einen zylindrischen Formaußenmantel, der mit einer dem Schutz dienenden Bekleidung 42 versehen wird. Diese kann beispielsweise aus einem Epoxyharz oder einem Polyesterharz bestehen, welches durch kurze Glasfasern verstärkt ist.

Das Herstellungsverfahren und die der Herstellung dienende Anlage ändern sich bei dem zweiten Ausführungsbeispiel insofern, als die Verwendung einer Schale und einschnürender Bewehrungen nicht mehr erforderlich ist, da die dicht beieinanderliegenden Windungen 41, wie schon gesagt, den Außenmantel der Form darstellen.

Die Befestigung der Rippen 2 auf dem Innenmantel erfolgt in der gleichen Weise wie bei dem ersten Beispiel. Darauf folgt das Aufwickeln der nebeneinanderliegenden Windungen 41 unter leichter Spannung durch eine Wickelmaschine unter Verwendung eines . Stahldrahtes derjenigen Art, wie er in üblicher Weise bei Bauwerken aus vorgespanntem Beton benutzt wird.

Die der Längsvorverspannung dienenden Stangen 4 und die Gewindebuchsen 5 (F i g. 6 und 7) werden wie bei dem ersten Beispiel angebracht.

Die übrigen Arbeitsgänge zur Herstellung eines solchen Rohres mit dicht nebeneinanderliegenden Drahtwindungen entsprechen denjenigen, die in Verbindung mit dem ersten Beispiel beschrieben wurden. Da jedoch keine Schale von der Länge des Rohres verwendet wird, muß der Abstand der Portalgerüste 14a, i4b größer sein als bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Verschlüsse 20 der Einspritzform müssen hier nämlich an den Portalgerüsten befestigt werden. Nach der Einspritzung des Betons wird das Rohr wie in dem ersten Ausführungsbeispiel innen mittels Wasser unter Druck gesetzt. Unter der Wirkung dieses Druckes wird der Beton durch die nebeneinanderliegenden Drahtwindüngen 41 hindurch entwässert, wobei diese Bewicklung mit den Längsdrähten unter Spannung gesetzt wird. Wenn sich nach der Trocknung, die in einem Ofen stattfinden kann, beim Ablassen des Druckwassers die Stahldrähte teilweise entspannen, wird eine dreifache Verspannung erzielt, deren höchste, die Querverspannung, 600 kg/cm² erreichen kann.

Die aus dicht nebeneinanderliegenden Windungen 41 bestehende Bewicklung erhält alsdann die Schutzbekleidung 42. Diese wird aufgebracht, wenn das Rohr aus der Einspritzanlage 11 entfernt wird, wenn es also noch warm ist.

Zu diesem Zweck wird das Rohr mittels eines Zentrierungssystems, beispielsweise durch hydraulische Vorrichtungen, zwischen zwei Reitstöcken angeordnet, von denen der eine angetrieben ist und eine Drehung des Rohres bewirkt.

Man kann sich damit begnügen, gerade Stahlbetonrohre gemäß der Erfindung herzustellen, obwohl es durchaus möglich wäre, in der gleichen Weise gebogene Rohre zu erzeugen, die ebenfalls in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen.

Auch kann die Längsverspannung ohne die Stangen 4 durch das nachfolgende Verfahren erzeugt werden, das eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Gemäß dieser abgeänderten Ausführungsform werden die Verschlüsse 20 auf den Innenkörper 13 aufgesetzt und durch eine automatische Verspannung mittels

kreisförmig angeordneter Spannvorrichtungen festgehalten. Der innere hydraulische Druck erlaubt dann nicht nur ein radiales Aufweiten des Innenmantels, sondern auch seine Längsstreckung, die nach dem Aushärten des Betons und der Aufhebung des inneren hydraulischen Druckes eine Längskompression des Betons be-

wirkt. In diesem Fall müssen die auf die Verschlüsse 20 übertragenen Kräfte von der Presse 12 der F i g. 4 aufgenommen werden, während bei den vorher beschriebenen Herstellungsverfahren die Stangen 4 die auf die Verschlüsse 20 einwirkenden Kräfte ganz oder teilweise aufnehmen können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

409 549/20

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Stahlbetonrohren durch Einbringen, beispielsweise Einspritzen von Beton in einen eine Bewehrung enthaltenden Zwischenraum zwischen einem dünnen Innenmantel aus Stahl und einem zylindrischen Außenmantel, bei dem der Beton durch einen innerhalb des Innenmantels erzeugten hydraulischen Druck unter gleichzeitiger Vorspannung der Bewehrung verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Innenmantel (1) ein aus weichem Stahl bestehendes Rohr verwendet wird, dessen Innenraum ganz mit dem hydraulischen Druckmittel gefüllt wird, und daß der Innenmantel (1) nach der Formung des Stahlbetonrohres als Innenwand desselben in diesem belassen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Außenmantel eine entfernbare Schale (25) verwendet wird, die wasserdurchlässig ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Außenmantel eine Drahtwicklung mit nebeneinanderliegenden Windungen (41) verwendet wird, welche gleichzeitig die Bewehrung bildet und wasserdurchlässig ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel der Rohre eine Bekleidung (42) aus Epoxyharz erhält.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel der Rohre eine Bekleidung (42) aus glasfaserverstärktem Polyesterharz erhält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem aus weichem Stahl bestehenden Innenmantel in radialen Längsebenen Längsrippen (2) befestigt werden, um die Wicklungen (6,7,41) herumgelegt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Längsrippen (2) gewellte Eisen (2a, 2b) verwendet werden, die an ihren Kämmen an ein geradliniges Längseisen (2c) angeschweißt sind.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Längsrippen (2) aus dünnem gefaltetem Blech verwendet werden.