DE1804310A1 - Process for breaking reinforced concrete, rock or the like. - Google Patents

Process for breaking reinforced concrete, rock or the like.

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DE1804310A1
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concrete
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Yoshishige Itoh
Yoshio Kasai
Nasatada Kawamura
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Fujimotors Inc
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Fujimotors Inc
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    • E21C37/00Other methods or devices for dislodging with or without loading
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Description

5918-6ö/Kö/hs5918-6ö / Kö / hs

Japan.Antn.Nr. 42-67505Japan answer no. 42-67505

Anmeldetag: 21.0kt.1967Registration date: October 21, 1967

1. Fuji Motors Corporation,1. Fuji Motors Corporation,

No.142-1, Imokubo, Yamato-maehi, Kitatama-gun, Tokyo (Japan)No.142-1, Imokubo, Yamato-maehi, Kitatama-gun, Tokyo (Japan)

2. Masatada Kawamura,2. Masatada Kawamura,

No. 8-3, 3-chome, Higash!-mach!, Hoya-City, Tokyo (Japan)No. 8-3, 3-chome, Higash! -Mach !, Hoya-City, Tokyo (Japan)

3. Yoshio Kasai,3. Yoshio Kasai,

No. 80-2, Takidai-ehoNo. 80-2, Takidai-eho

Funabashi-City, Chiba-Prefecture (Japan)Funabashi-City, Chiba-Prefecture (Japan)

Verfahren zum Aufbrechen von Eisenbeton, Gestein oder dgl. Method for breaking up reinforced concrete, rock or the like .

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbrechen von Eisenbeton, Gestein oder dgl. auf elektrischem Wege.The invention relates to a method for breaking up reinforced concrete, stone or the like by electrical means.

Um Eisenbetonkonstruktionen aufzubrechen und zu zerstören, bediente man sich bisher im allgemeinen der gängigen Methoden des Sprengens mit Sprengstoff und/oder mit Preßluft und/oder des Zerspaltens mit Eisenkeilen, des Zerschlagens mit Eisenhämmern und dgl. Bei unbewehrtem Beton, Steinkonstruktionen oder Naturgestein und dgl. wurden ähnliche Methoden angewendet. Außerdem ist es in diesem letzteren Zusammenhang bekannt, durch Hochfrequenz-Induktionsbeheizung oder dgl. in dem zu zersprengenden Körper örtlich eine starke Hitze zu erzeugen und dadurch den Körper aufzubrechen.In order to break open and destroy reinforced concrete structures, the usual methods of the Blasting with explosives and / or with compressed air and / or splitting with iron wedges, smashing with iron hammers and the like. With unreinforced concrete, stone structures or natural stone and the like. Similar methods were used. It is also known in this latter context, by high frequency induction heating or the like. To locally generate a strong heat in the body to be exploded and thereby the Breaking open body.

Es wurde auch oereits ein gegenüber den herkömmlichen Methoden wesentlich schneller wirkendes, sicheres und billigeres Aufbrechverfahren vorgeschlagen (japanische Patentanmeldung Nr. 13999/1965), bei dem ein von vornherein oder nachträglich in den aufzubrechenden Körper aus Eisenbeton, Gestein oder dgl. eingebauter elektrischer Leiter mit elektrischem Strom beschickt wird, derart, daß der Körper durch Wärmeauedehnung aufgrund der vom Strom erzeugten Hitze aufgebrochen wird.It has already been compared to the conventional Much faster, safer, and cheaper breaking methods have been proposed (Japanese Patent Application No. 13999/1965), in which a from the outset or retrospectively in the body to be broken up made of reinforced concrete, rock or the like. Built-in electrical conductor charged with electrical current is such that the body is ruptured by thermal expansion due to the heat generated by the current.

Wenn man gemäß diesem Verfahren beispielsweise einen Eisenstab von 9 mm Durchmesser, der in einen Eisenbetonkörper mit Rechteckprofil von 15 χ 20 cm Querschnittsfläche und 100 cm Länge in ungefähr 3 cm Entfernung von der Oberfläche eingebautIf, according to this method, for example, an iron rod with a diameter of 9 mm is inserted into a reinforced concrete body with a rectangular profile of 15 χ 20 cm cross-sectional area and 100 cm Built in length about 3 cm from the surface

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ist, über Leitungsdrähte an eine elektrische Stromquelle anschließt und mit einem Strom von 10 V Spannung speist, so wird der Eisenbetonkörper durch Aufspaltung zerbrochen.is connected to an electrical power source via lead wires and feeds it with a current of 10 V, the reinforced concrete body is broken by splitting.

Dabei steigt die Temperatur des eingebauten Eisenstabes aufgrund seines elektrischen Widerstands in wenigen Minuten auf 800 bis 10000C an, so daß der Stab eine Wärmeaußdehnung in Radial- und Längsrichtung erfährt. Da die Wärmeausdehnung von Eisen ungefähr 0,000013/10G beträgt, vergrößert sich in dem genannten Beispiel die Länge des Eisenstabes von 100 cm auf annähernd 101,3 cm und sein Durchmesser von 9 mm auf annähernd 9*12 mm. Da andererseits das Wärmeleitvermögen von Beton 1,2 - 1,3 kcal/ m.h.°C bei Lufttrocknung beträgt, was ungefähr 1/30 - 1/40 des Wärmeleitvermögens von Eisen entspricht, ist selbst bei sehr raschem Teperaturanstieg im Eisen der Temperaturanstieg im Beton auf den Bereich um den Eisenstab herum und in dessen unmittelbarer Nähe beschränkt, so daß er sich nur in diesem Bereich des Betons auswirkt und folglich im wesentlichen nur der eingebaute Eisenstab, nicht dagegen der Beton selbst eine Wärmeausdehnung erfährt. Da ferner im Berührungsberexch zwischen Beton und Eisen sich aufgrund der hohen Temperatur physikalische und chemische Veränderungen des Betonstoffes ergeben, wird das Haftvermögen des Betons merklich verringert oder ganz beseitigt. Sodann beträgt die Zugfestigkeit des Betons-ungefähr 1/10 - 1/20 seiner Druckfestigkeit.The temperature of the built-in iron rod increases due to its electrical resistance in a few minutes at 800 to 1000 0 C, so that the rod undergoes a Wärmeaußdehnung in radial and longitudinal direction. Since the thermal expansion of iron is about 0.000013 / 1 0 G, the length of the iron rod 100 increases in the example mentioned cm to approximately 101.3 cm and its diameter of 9 mm to approximately 9 * 12 mm. On the other hand, since the thermal conductivity of concrete is 1.2 - 1.3 kcal / mh ° C when air-dried, which corresponds to approximately 1/30 - 1/40 of the thermal conductivity of iron, the temperature rise in the concrete is on even with a very rapid rise in temperature in the iron the area around and in the immediate vicinity of the iron bar is limited, so that it only has an effect in this area of the concrete and consequently essentially only the built-in iron bar, but not the concrete itself, experiences thermal expansion. Furthermore, since physical and chemical changes in the concrete material occur in the contact area between concrete and iron due to the high temperature, the adhesiveness of the concrete is noticeably reduced or completely eliminated. Then the tensile strength of the concrete is approximately 1/10 - 1/20 of its compressive strength.

Aufgrund dieser Tatsachen und Vorgänge hat die Wärmeausdehnung des Eisenstabes zur Folge, daß der Beton zerspalten wird und seine Haftung am Eisenstab weitgehend oder ganz verliert.Because of these facts and processes, the thermal expansion The consequence of the iron rod is that the concrete is split and largely or completely loses its adhesion to the iron rod.

Da ein Eisenbetonkörper oder -bauteil durch die Haftung zwischen dem bewehrenden Eisenstab und der ihn umschließenden Betonmasse zusammengehalten wird, ist es sehr schwierig, den Körper oder das Bauteil durch Anwendung von mechanischer Energie wie Schlag oder dgl. zu zerbrechen, während andererseits,, wenn die Haftung zwischen der Bewehrung und dem Beton verringert oder beseitigt und in Teilen des Betons eine Spaltbildung herbeigeführt ist, ein Zerbrechen mit Hilfe von mechanischer Energie ohne weiteres möglich ist.Because a reinforced concrete body or component through the adhesion between the reinforcing iron rod and the one surrounding it Concrete mass is held together, it is very difficult to the body or the component through the application of mechanical energy such as blow or the like, while on the other hand, if the adhesion between the reinforcement and the concrete is reduced or eliminated and a gap is formed in parts of the concrete breakage is easily possible with the aid of mechanical energy.

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Die vorliegende Erfindung macht von diesem Prinzip Gebrauch. Da bei dem obenerwähnten vorgeschlagenen Verfahren mit Wechselströmen technischer Frequenz von 50 bis 60 Hz gearbeitet wird, werden für die Beheizung des Eisenstabes oder der Stahlbewehrung (im Folgenden bezeichnet als "Eisen- und Stahlleiter") mit zunehmender Querschnittsfläche des Elsenstabes bzw. der Bewehrung entsprechend stärkere Ströme, und zwar von beträchtlichen Absolutwerten benötigt. Daraus ergeben sich die folgenden Probleme:The present invention makes use of this principle. Since in the above-mentioned proposed method with Alternating currents with a technical frequency of 50 to 60 Hz will be used for heating the iron bar or steel reinforcement (hereinafter referred to as "iron and steel ladder") with increasing cross-sectional area of the Elsen rod or the Reinforcement requires correspondingly stronger currents, namely of considerable absolute values. The following result Problems:

1. Die Stromleitungsdrähte werden sehr dick und sind entsprechend schwierig zu handhaben.1. The power line wires become very thick and therefore difficult to handle.

2. Der Kontaktwiderstand zwischen dem Zuleitungsdraht und dem Eisen- und Stahlleiter muß verringert werden, was jedoch in der Praxis schwierig und vielfach unmöglich ist.2. The contact resistance between the lead wire and the iron and steel conductor must be reduced, but it does so difficult and often impossible in practice.

j5. Die elektromagnetische Kfcaft im ZuIeitungsdraht erhöht sich.j5. The electromagnetic force in the supply wire increases.

Als Resultat von Experimenten, die durchgeführt wurden, um diese Probleme zu lösen, wurde erfindungsgemäß gefunden, daß die mit einer gegebenen Stroramenge erzielbare Temperatur im Eisen- und Stahlleiter durch Erhöhen der Frequenz des Stromes sehr rasch bzw. stark erhöht werden kann. Und zwar fließt bei entsprechenden Frequenzen der elektrische Strom aufgrund des sogenannten Skineffektes (Hautwirkung) dicht an der Oberfläche des Eisen- und Stahlleiters, was eine entsprechende Erhöhung des elektrischen Verlustwiderstands des Leiters sowie eine Erhöhung des ohmsehen Verlustes (Jouleschen Verlustes) zur Folge hat, woraus sich ergibt, daß in diesem Fall ein gegebener Temperaturanstieg mit weit geringerem Stromaufwand als bei Anwendung eines Stromes mit technischer Frequenz erzielt werden kann. Die Erfindung beruht auf diesen Erkenntnissen und macht von ihnen entsprechend Gebrauch.As a result of experiments conducted to solve these problems, the present invention has found that the temperature in the iron and steel conductor that can be achieved with a given amount of current by increasing the frequency of the current can be increased very quickly or strongly. The electric current flows at the appropriate frequencies due to the so-called skin effect (skin effect) close to the surface of the iron and steel conductor, which is a corresponding increase the electrical loss resistance of the conductor and an increase in the ohmic loss (Joule loss) result has, from which it follows that in this case a given temperature rise can be achieved with far less electricity than when using a current with a technical frequency. the Invention is based on these findings and makes use of them accordingly.

Eines der Hauptmerkmale der Erfindung besteht darin, daß ein vorher oder nachträglich in einen Körper aus z.B Eisenbeton Gestein usw. eingebauter Leiter mit elektrischem Strom beschickt j wird, um den Körper durch Wärmeausdehnung und Verminderung oder Beseitigung der Haftung aufzubrechen oder in einen zerbrechbarenOne of the main features of the invention is that a before or after in a body made of e.g. reinforced concrete Rock etc. built-in conductor charged with electric current j is to the body by thermal expansion and reduction or Eliminate the adhesion or break it into a breakable one

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Zustand zu bringen. Dadurch wird erreicht, daß der Körper sehr leicht durch Anwendung von mechanischer Energie zerbrochen werden kann, was sogar auf natürliche Welse, d.h. ohne Anwendung mechanischer Energie geschehen kann.To bring state. Thereby it is achieved that the body is broken very easily by the application of mechanical energy which can even be done naturally, i.e. without the use of mechanical energy.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, daß mit einem Strom von höherer als der technischen Frequenz von 50 bis 6O Hz gearbeitet wird, so daß unter Ausnutzung des erwähnten Skineffektes des elektrischen Stromes eine größere Erhitzung mit geringerem Stromaufwand erzielt wird. Dadurch wird erreicht, daß die genannten Schwierigkeiten bezüglich der Ausgestaltung der elektrischen Anschlüsse entfallen und daß das Verfahren sich wirtschaftlicher gestaltet.Another feature of the invention is that with a current of higher than the technical frequency of 50 to 6O Hz is worked, so that taking advantage of the above Skin effect of the electric current, greater heating is achieved with less power consumption. This achieves that the difficulties mentioned with regard to the design of the electrical connections do not apply and that the method itself designed more economically.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen imThe invention is described below with reference to the drawings in

einzelnen erläutert. Es zeigen;individually explained. Show it;

Fig. 1 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Frequenz und der Stromeindringtiefe üfr einen Eisen- und Stahlleiter mit Rundprofil wiedergibt;Fig. 1 is a diagram showing the relationship between the frequency and represents the current penetration depth for an iron and steel conductor with a round profile;

Fig. 2 die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der für die experimentelle Erprobung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Anordnung;2 shows the schematic representation of an exemplary embodiment of the for the experimental testing of the invention Method used arrangement;

Fig. 3-5 Diagramme, welche die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Resultate gemäß einem Ausführungsbeispiel wiedergeben; 3-5 diagrams which show the process according to the invention reproduce achieved results according to an embodiment;

Pig. 6 und 7 Diagramme, welche die erzielten Resultate anderer Versuche im Zusammenhang mit dem Verfahren wiedergeben;Pig. 6 and 7 are diagrams showing the results obtained in other tests in connection with the method;

Fig. 8 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperaturänderung in bestimmten Bereichen des Betons und der beheizungsdauer bei Erhitzen eines in den Beton eingebauten Eisenstabes mit elektrischem Strom wiedergibt;Fig. 8 is a graph showing the relationship between temperature change in certain areas of the concrete and the duration of heating when heating a built-in concrete Iron rod with electric current;

Fig. 9 ein die Temperaturverteilung für den im Diagramm nach Fig. 8 vorausgesetzten Fall wiedergebendes Diagramm;9 shows the temperature distribution for the in the diagram according to FIG. Fig. 8 is a diagram showing the assumed case;

Flg. 10 ein Diagramm, das die Temperaturverteilung für den Fall wiedergibt, daß der Eisenstab schneller erhitzt wird als in dem in Fig. 9 vorausgesetzten Fall; undFlg. Fig. 10 is a graph showing the temperature distribution in the case where the iron rod is heated faster than in the case presupposed in FIG. 9; and

Fig. 11 ein Diagramm, das die mechanische Spannungsverteilung11 is a diagram showing the mechanical stress distribution

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für den in Fig. 9 und 10 vorausgesetzten Fall wiedergibt. for the case assumed in FIGS. 9 and 10.

Das Diagramm nach Fig. 1 gibt die Stromeindringtiefe cf in Abhängigkeit von der Frequenz f bei Stromfluß in einem Eisen und Stahlleiter mit Rundprofil für verschiedene Werte der Permeabilität ja wieder. Die funktioneile Beziehung entspricht dabei der folgenden Gleichung:The diagram according to FIG. 1 shows the current penetration depth cf as a function of the frequency f when current flows in an iron and steel conductor with a round profile for various values of the permeability yes . The functional relationship corresponds to the following equation:

κ = 5.92 χ 10κ = 5.92 χ 10

Daraus ergibt sich, daß mit ansteigender Frequenz der Stromquerschnitt sich verringert und folglich der effektive Widerstand sich erhöht. Es wird daher für einen gegebenen Temperaturanstieg ein umso kleinerer Strom benötigt, je höher die Frequenz ist, so daß zu erwarten ist, daß auf diesem Wege, d.h. durch Erhöhung der Frequenz, die im anderen Falle, d.h. bei Erhöhung des Stromes, auftretenden Schwierigkeiten und Mängel behoben werden können.From this it follows that with increasing frequency the current cross-section decreases and consequently the effective one Resistance increases. It will therefore rise for a given temperature the higher the frequency, the smaller the current required, so that it is to be expected that in this way, i. by increasing the frequency, the difficulties and deficiencies that occur in the other case, i.e. when the current is increased can be fixed.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung, die bei der experimentellen Erprobung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wurde. Die Einrichtung enthält eine Gleichstrommoto-r 1, einen Indukations-Frequenzumsetzer 2, einen Einkerntransforraator einen Heiztransformator 4 und einen Eisenstab 5 für das Beheizungsexperiment. Die Frequenz wird im Frequenzumsetzer 2 umgesetzt und zur Steuerung der Sekundärspannung des Heiztransformators 4 in den Transformator 3 eingespeist. Die Erhitzung des Eisen- und Stahlleiters 5 erfolgte in Luft in einer windfreien Kammer. Die Heiztemperatur wurde durch Kontaktieren von Kupfer mit Konstanten geraessen. Zur Ermittlung des Stromflusses im Leiter 5 wurde die Induktionsspannung einer Tastspule mit einem Röhrenvoltmeter gemessen. Um die sich bei hohen Temperaturen ergebende Änderung der Permeabilität auszuschließen, wurde bei der Durchführung des Experiments mit einem verhältnismäßig kleinen Strom festen Wertes von 120 A gearbeitet. Zur Ermittlung der Stromabhängigkeit des Temperaturanstiegs für Eisen- und Stahlleiter verschiedener Größen und Typen wurde die Frequenz als Fig. 2 shows an embodiment of a device which was used in the experimental testing of the method according to the invention. The device contains a direct current motor 1, an induction frequency converter 2, a single-core transformer 3, a heating transformer 4 and an iron rod 5 for the heating experiment. The frequency is converted in the frequency converter 2 and fed into the transformer 3 to control the secondary voltage of the heating transformer 4. The iron and steel conductor 5 was heated in air in a wind-free chamber. The heating temperature was measured by contacting copper with constants. To determine the current flow in the conductor 5, the induction voltage of a probe coil was measured with a tube voltmeter. In order to exclude the change in permeability that occurs at high temperatures, a relatively small current of a fixed value of 120 A was used when carrying out the experiment. To determine the current dependency of the temperature rise for iron and steel conductors of various sizes and types, the frequency was used as

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Parameter verwendet. Die Resultate sind in den Diagrammen nach Fig. 3 bis 5 wiedergegeben. Dabei sind jeweils auf der Ordinate die Temperatur des Eisen- und Stahlleiters (in C) und auf der Abszisse die Zeitdauer des Stromflusses (in Minuten) aufgetragen. Pig. 3 zeigt die gefundenen Beziehungen für einen Rundstahlstab mit einem Nenndurchmesser von 9 mm und Fig. 4 jene für einen Rundstahlstab mit einem Nenndurchmesser von 19 mm. Aus den Diagrammen ergibt sich, daß 2 Minuten nach Einsetzen des Stromflusses die Temperatur bei 200 Hz im Falle des 9 mm-Stabes ungefähr 3,3 mal und im Falle des 19 mm-Stabes 5 mal so hoch ist wie bei 60 Hz. Fig. 5 zeigt die Beziehungen für gleichseitiges Winkeleisen mit Nennabmessungen von 40 χ 40 χ 5· Hier ergeben sich nahezu die gleichen Verhältnisse wie bei den Rundprofilen.Parameters used. The results are in the graphs below Fig. 3 to 5 reproduced. Each are on the ordinate the temperature of the iron and steel conductor (in C) and the duration of the current flow (in minutes) on the abscissa. Pig. 3 shows the relationships found for a round steel bar with a nominal diameter of 9 mm and FIG. 4 those for one Round steel bar with a nominal diameter of 19 mm. From the diagrams it turns out that 2 minutes after the onset of the current flow the temperature at 200 Hz in the case of the 9 mm rod is approximately 3.3 times and in the case of the 19 mm rod 5 times as high as at 60 Hz. Fig. 5 shows the relationships for equilateral angle iron with nominal dimensions of 40 χ 40 χ 5 · This results in almost the same conditions as with the round profiles.

Fig. 6 gibt die Beziehung zwischen dem Strom und dem Wechselstromwiderstand (Impedanz) wieder, wobei die Resultate durch Messung bei einer Frequenz von 50 Hz durch Eintauchen verschiedener Eisenstäbe (mit den Durchmesser 9 ram, 1.5 mm und 16 mm) inWasser zur Kontrolle des Temperaturanstiegs erhalten wurden. Wie man sieht, steigt der.Widerstand mit dem Strom an. Es wird angenommen, daß dies darauf zurückzuführen ist, daß die Erhöhung des Magnetfeldes infolge des Stromanstiegs eine Erniedrigung der Permeabilität bewirkt und den Skineffekt beeinflußt. Die mit "16 Rdc" bezeichnete gestrichelte Gerade zeigt für Vergleichszwecke den Gleichstromwiderstand des Eisenstabes mit dem Durchmesser von 16 mm an. Damit verglichen ist selbst bei der Frequenz von 50 Hz der angegebene Wechselstromwiderstand bei 300 A ungefähr 4,2 mal und bei 700 A ungefähr 3,3 mal so groß. Ferner ergab sich in diesem Fall ein Leistungsfaktor von ungefähr 0,95.Fig. 6 shows the relationship between the current and the alternating current resistance (impedance), the results being obtained by measuring at a frequency of 50 Hz by immersing various iron rods (9 ram, 1.5 mm and 16 mm in diameter) in water to control the temperature rise were obtained. As you can see, the resistance increases with the current. It is believed that this is due to the fact that the increase in the magnetic field due to the increase in current causes a decrease in permeability and affects the skin effect. The dashed straight line labeled "16 Rdc" shows, for comparison purposes, the direct current resistance of the iron rod with a diameter of 16 mm. Compared to this, even at a frequency of 50 Hz, the stated alternating current resistance at 300 A is approximately 4.2 times and at 700 A approximately 3.3 times as great. In addition, the power factor in this case was approximately 0.95.

Fig. 7 zeigt die Resultate eines Experiments, das unter Verwendung eines relativ kleinen Stromes bei der Frequenz von 200 Hz durchgeführt wurde. Aus dem Diagramm läßt sich entnehmen, daß bei Erhöhung der Frequenz der Skineffekt noch stärker wird.Fig. 7 shows the results of an experiment under Using a relatively small current at the frequency of 200 Hz was carried out. From the diagram it can be seen that when the frequency is increased, the skin effect becomes even stronger.

Sodann ist der Eisenverlust als ein den effektiven Widerstand erhöhender Faktor zu berücksichtigen. Bei gegebener Frequenz steigen die Hysteresisverluste proportional zur magnetischen Flußdichte mit der l,6ten bis 2ten Potenz an, so daßThen the iron loss has to be considered as a factor increasing the effective resistance. Given Frequency, the hysteresis losses increase proportionally to the magnetic flux density with the 1. 6th to 2nd power, so that

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■■»'lisp ίί »τ'·■■ »'lisp ίί» τ' ·

dies für die Erklärung der Beziehlang zwischen Strom und Impedanz nach ELg. 6 nicht geeignet ist. Die Impedanzcharakteristik zeigt in diesem Fall an, daß die Verringerung der Permeabilität infolge des Stromanstiegs den Skineffekt beeinflußt.this for the explanation of the relationship between current and impedance according to ELg. 6 is not suitable. The impedance characteristic shows in this case suggests that the decrease in permeability due to the increase in current affects the skin effect.

Aus den Versuchsergebnissen folgt, daß im Falle einer direkten Strombeheizung eines Eisen- und Stahlleiters mit großer Querschnittsfläche ein kleiner Strom für die Erzielung des gewünschten Temperaturanstiegs ausreicht, wenn man unter Ausnutzung des Skineffektes die Frequenz erhöht, so daß damit die Eignung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Lösung der gestellten Aufgabe erwiesen ist.From the test results it follows that in the case of direct current heating of an iron and steel conductor with a large Cross-sectional area a small flow for achieving the desired temperature rise is sufficient if one is taking advantage of it of the skin effect increases the frequency, so that the suitability of the method according to the invention for the solution of the Task is proven.

Das Diagramm nach Fig. 8 zeigt die Abhängigkeit der Temperaturänderung in einem bestimmten Bereich des Betons von der Beheizungsdauer für den Fall der 5 Minuten langen Beheizung eines in den Beton eingebauten Elsenstabes mit 16 mm Durchmesser durch elektrischen Strom konstanter Leistung. Die Temperatur wurde mit dem zuvor in den Beton eingebauten Kupfer-Konstantaninstrument gemessen. Die Temperatur im Beton übersteigt in diesem Fall nicht den Wert von 10O0C. Dies erklärt sich dadurch, daß die in Beton jeglicher Güte stets enthaltene Feuchtigkeit Verdampfungswärme vom Beton aufnimmt.The diagram according to FIG. 8 shows the dependence of the temperature change in a certain area of the concrete on the heating time for the 5 minute long heating of an Elsen rod built into the concrete with a diameter of 16 mm by means of an electric current of constant power. The temperature was measured with the copper constantan instrument previously built into the concrete. The temperature in the concrete exceeds in this case, not the value of 10O 0 C. This can be explained by the fact that the always included in any concrete quality moisture evaporation absorbs heat from the concrete.

Das Diagramm nach Fig. 9 zeigt die Temperaturverteilung im Beton zu verschiedenen Zeiten, und zwar 1 Minute, 2 Minuten und 5 Minuten nach Einschalten des elektrischen Stromes. Der Hochtemperaturbereich (über 100°C) ist dabei durch eine Näherungs formel wiedergegeben.The diagram according to FIG. 9 shows the temperature distribution in the concrete at different times, namely 1 minute, 2 minutes and 5 minutes after switching on the electrical current. Of the The high temperature range (over 100 ° C) is represented by an approximation formula.

Fig. 10 zeigt die Temperaturverteilung für den Fall, daß der Eisenstab schneller erhitzt wird als im Falle der Fig. 9.FIG. 10 shows the temperature distribution in the case where the iron rod is heated faster than in the case of FIG. 9.

Das Diagramm nach Fig. 11 gibt die Verteilung der mechanischen Spannung in Umfangsrichtung eines Betonzylinders von 20 cm Durchmesser für den in Fig. 9 und 10 vorausgesetzten Fall wieder. Die mechanische Spannung wurde aus der durch die Wärmeausdehnung des Eisenstabes unter Berücksichtigung der Veränäar gung des Betons durch die Wärmeausdehnung verursachten Span und aus der Wärmeausdehnungsspannung des Betons selbst ermittelt. Die Kurve A gibt die Spannungsverteilung 2 Minuten nach Einschalten des elektrischen Stromes, die Kurve B die Spannungsverteilung The diagram according to FIG. 11 shows the distribution of the mechanical stress in the circumferential direction of a concrete cylinder with a diameter of 20 cm for the case assumed in FIGS. 9 and 10. The mechanical stress was determined from the chip caused by the thermal expansion of the iron bar, taking into account the change in the concrete caused by the thermal expansion, and from the thermal expansion stress of the concrete itself. Curve A gives the voltage distribution 2 minutes after switching on the electrical current, curve B the voltage distribution

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5 Minuten nach Einschalten des Stromes, beide für den Fall nach Fig· wieder, während die Kurve C die Spannungsverteilung 2 Minuten nach Einschalten des Stromes für den Fall nach Fig. 10 wiedergibt. Bei einer Zugfestigkeit des Betons von 50 kg/cm liegt die Zerreiß- oder Bruchspannung an einem. Punkt 4,7 mm von der Mitte der Kurve A, während die Bruchspannung die Zylinderoberfläche bei der Kurve C nach der gleichen Erhitzungsdauer wie bei der Kurve A erreicht.5 minutes after switching on the current, both again for the case according to FIG. 9 , while curve C shows the voltage distribution 2 minutes after switching on the current for the case according to FIG. With a tensile strength of the concrete of 50 kg / cm, the tensile strength or breaking stress is on one. Point 4.7 mm from the center of curve A, while the stress at break reaches the cylinder surface in curve C after the same heating time as in curve A.

Man sieht, daß im Falle der Kurve B über 5 Minuten benötigt werden, um die gleiche Wirkung zu erzielen wie im Falle der Kurve C, und man sieht ferner, daß der Fall nach Fig. 10 bezüglich der Bruchlänge, der Anzahl der Brüche und der für das Entstehen von Brüchen erforderliche Zeit günstiger ist als der Fall nach Fig. 9·It can be seen that in the case of curve B, it takes over 5 minutes to achieve the same effect as in the case of curve C, and it can also be seen that the case of FIG Occurrence of fractures required time is more favorable than the case according to Fig. 9 ·

Aus der vorstehenden Erläuterung ergibt sich, daß durch die erfindungsgemäß vorgesehene Anwendung einer erhöhten Frequenz des Beheizungsstromes unter Ausnutzung des Skineffektes sich der für die Erzielung eines gewünschten Stromanstieges erforderliche Strom verringert. Vorzugsweise arbeitet man mit Frequenzen zwischen 100 und 500 Hz. Steigert man, was mit den derzeit verfügbarem elektrischen Einrichtungen ohne weiteres möglich ist, die Frequenz des Beheizungsstromes auf ungefähr 10 000 Hz, so gestaltet sich das Verfahren noch wirksamer.From the above explanation it can be seen that through the use of an increased frequency of the heating current, as provided in accordance with the invention, utilizing the skin effect the current required to achieve a desired increase in current is reduced. Preferably you work with Frequencies between 100 and 500 Hz. If you increase what with the currently available electrical equipment without further ado is possible, the frequency of the heating current to about 10,000 Hz, the process is even more effective.

Da aufgrund des Skineffektes die Erhitzungswirkung auf den Bereich dicht an der Oberfläche beschränkt ist, kann man für den nachträglich zum Aufbrechen einzubauenden Eisen- und Stahlstab statt eines solchen mit Vollprofil auch einen Stab mit Hohlprofil bzw. eine Rohrkörper für das erfindungsgemäße Verfahren verwenden.Since the heating effect is limited to the area close to the surface due to the skin effect, one can use for the iron and steel rod to be subsequently installed for breaking open a rod with a rod instead of one with a full profile Use a hollow profile or a tubular body for the method according to the invention.

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Claims (4)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zum Aufbrechen von Eisenbeton, Gestein oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß einem in den aufzubrechenden Körper eingebauten Eisen- und Stahlleiter ein elektrischer Wechselstrom mit einer technischen Frequenz von 50 bis 60 Hz zugeführt wird, derart, daß der Leiter erhitzt und wärmegedehnt, die Haftung zwischen dem Leiter und dem Körper vermindert und der Körper aufgebrochen oder zerbrechbar gemacht wird.1. A method for breaking reinforced concrete, rock or the like., Characterized in that a An iron and steel conductor built into the body to be broken open an alternating electrical current with a technical frequency from 50 to 60 Hz is supplied so that the conductor is heated and thermally expanded, the adhesion between the conductor and the body is reduced, and the body is ruptured or made frangible will. 2. Verfahren zum Aufbrechen von Eisenbeton, Gestein oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß einem in den aufzubrechenden Körper eingebauten Eisen- und Stahlleiter ein elektrischer Wechselstrom mit einer Frequenz im Bereich zwischen einem die technische Frequenz übersteigenden Wert und 10 000 Hz, die einen elektrischen Skineffekt ergibt, zugeführt wird, derart, daß der Leiter erhitzt und wärmegedehnt, die Haftung zwischen dem Leiter und dem Körper vermindert und der Körper aufgebrochen oder zerbrechbar gemacht wird.2. A method for breaking up reinforced concrete, rock or the like., Characterized in that one in the body to be broken open iron and steel conductor an alternating electrical current with a frequency in the range between a value exceeding the technical frequency and 10,000 Hz, which results in an electrical skin effect is, such that the conductor is heated and thermally expanded, the adhesion between the conductor and the body is reduced and the Body is broken open or made breakable. j5 J5· Verfahren zum Aufbrechen von Beton, Gestein oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß in dem aufzubrechenden Körper eine Bohrung angebracht wird, daß in die Bohrung ein Eisen- und Stahlleiter mit Vollprofil oder Hohlprofil eingeführt wird, und daß dem eingeführten Leiter ein elektrischer Wechselstrom mit einer Frequenz im Bereich zwischen der technischen Frequenz und 10 000 Hz zugeführt wird, derart, daß der Leiter erhitzt und wärmegedehnt und der Körper aufgebrochen oder zerbrechbar gemacht wird.j5 J5 method for breaking up concrete, stone or the like, characterized in that a hole is made in the body to be broken open that into the hole an iron and steel conductor with a solid profile or hollow profile is inserted, and that the inserted conductor is an electrical one Alternating current is supplied with a frequency in the range between the technical frequency and 10,000 Hz, such that the Conductors are heated and thermally stretched and the body is broken open or made breakable. 4. Verfahren nach Anspruch ~$, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisen- und Stahlleiter in der Bohrung mit Beton oder dgl. befestigt wird.4. The method according to claim ~ $, characterized in that the iron and steel conductor in the hole with concrete or the like. Is fixed. 90983 2/084490983 2/0844
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