DE2230238A1

DE2230238A1 - Verfahren zur herstellung eines koerpers aus beton oder dergleichem werkstoff im erdboden

Info

Publication number: DE2230238A1
Application number: DE2230238A
Authority: DE
Inventors: Abraham Francois Van Weele
Original assignee: FOUNDATIONS PATENT INVESTMENT
Current assignee: FOUNDATIONS PATENT INVESTMENT
Priority date: 1971-06-25
Filing date: 1972-06-21
Publication date: 1973-01-11
Also published as: GB1368895A; FR2143476A1; BE785361A; NL7108860A; IT972155B; AU4378672A; US3805535A; JPS531570B1; CA944967A; FR2143476B1; NL140592B

Description

Dipt ing. Ham W. Schwung Hamburg, den 20· Juni 1972

Pat.ntaiiwoli Anwaltsakte: 3019 Hainburg 1, Mtfmfc«lMI«*li H *> O O Π O O

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Foundations Patent & Investment Company Ltd. Willemstad, Curasao

Verfahren zur Herstellung eines Korpers aus Beton oder dergleichen! Werkstoff im Erdboden

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Korpers aus Beton oder dergleichen! Werkstoff im Erdboden, wobei ein hauptsachlich der Form des Korpers angepasster Schüttaersk aus biegsamem, das Wasser gut, die festen Teilchen des (Beton)mortels jedoch nicht oder kaum durchlassendem Werkstoff, in ein im Erdboden hergestellten Loch gesenkt wird und mit dem (Beton)mortel gefüllt wird.

Die Anwendung von Schüttsäcken bei der Herstellung von gewohnlich pfahlformigen Körpern aus Beton oder dergleichem Werkstoff im Erdboden ist bekannt. Hauptzweck der Benutzung eines derartigen Sackes ist dabei die Beschaffung einer Schalung und/oder den (Beton)mortel ausser unmittelbarem Kontakt mit den umgebenden Erdbodenteilen bzw. mit dem Grundwasser zu halten und damit schädliche Einflüsse jener Erdbodenteile bzw. des Grundwassers auf die Qualität des endgültigen Korpers zu vermeiden.

Der amerikanischen Patentschrift 3.396.545 ist ferner die Erkenntnis zu entnehmen, dass bei geeigneter Wahl des Werkstoffes des Schüttsackes und zwar bei geeigneter Wahl der Maschenweite z.B. Polyamidgewebes, der Schüttsack als Filter arbeiten kann, welches die festen Teilchen des noch flüssigen (Beton)mortels zurückhält, sondern das Wasser durchlässt. Der Vorteil einer derartigen Filterwirkung ist

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darin zu ersehen, dass der Wasser-Zementfaktor vor dem Beginn des Erhärtungsprozesses wesentlich herabgesetzt wird, was bekanntlich zu einer besseren Qualität des Endproduktes führt. Wo andererseits ein relativ hoher Wasser-Zementfaktor den Transport und die Schüttung des (BetonJmortels erleichtert, ist hiermit die Möglichkeit gegeben, den Mörtel mit einem hohen Wasser-Zementfaktor zu verarbeiten und zu schütten und den Erhärtungsprozes trotzdem bei einem niedrigen Wasser-Zementfaktor stattfinden zu lassen.

Ein komplizierender Faktor ist dabei, dass der Mörtel unter einem relativ hohen Druck einzubringen ist und nach der Einbringung wenigstens während einiger Zeit unter diesem Druck zu halten ist, damit die bezweckte Filterwirkung mit Sicherheit vor dem Beginn des Erhärtungsprozesses stattfinde. Bei länglichen Korpern, welche über eine ziemlich grosse Tiefe im Erdboden hineinreichen, ist die Filterwirkung in grösseren Tiefen ausserdem sehr mangelhaft, da der Effekt des oben angewandten erhöhten Fülldruckes in grossen Tiefen infolge der brückenbildenden Eigenschaften des Mörtels stark abnimmt.

Erfindungsgemäss kann nun die oben beschriebene Filterwirkung gefordert werden bzw. vom auf den Mörtel ausgeübten Druckes weniger abhängig gemacht werden, indem der Schüttsack während und/oder unmittelbar nach dem Füllen an Vibrationen ausgesetzt wird. Durch die Vibrationen gelangt die Sackfüllung in einem mehr fluidisierten Zustand und gerät das Wasser im Mörtel infolgedessen weniger stark an den festen Teilchen gebunden und erhält deshalb die Gelegenheit zur Umgebung wegzufliessen. Das Filterbett der festen Teilchen aus dem Mörtel, welches sich gemäss der Lehre der genannten Patentschrift an der Innenseite der Sackwand bildet, wird dabei wegen der Vibration in einen weniger statischen und deshalb das Wasser leichter frei- und durchlassenden Zustand gebracht werden, ohne dass die

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Filterbetteilchen selbe infolge dieses Bewegungszustands durch die Sackwand hindurch nach aussen treten. Diese Wirkung trifft dabei über die ganze Tiefe des Schüttsackes gleichmassig auf, so dass die vertikalen Abmessungen des zu bildenden Korpers nicht mehr, wie beim bis jetzt angewandten Verfahren, einen beschränkenden Faktor bilden. Dies alles wird durch Versuche bestätigt, bei welchen über die ganze Länge eines pfahlförmigen Korpers eine nahezu gleichbleibende mechanische Qualitätsverbesserung des gebildeten Körpers, .konstatiert wurde, welche nicht ausschliesslich durch die infolge des Vibrierens verbesserten "Packung" des Werkstoffes erklärt werden konnte und deshalb deutlich auf eine gleichmassige Filterwirkung über die ganze Länge des Schüttsackes deutete.

Zum Erzielen der Vibrationen konnte man dicht an der Aussenseite des gefüllten Sackes entlang und/oder in den Sack eine Anzahl nadelformiger Vibrationsorgane treiben.

Ein sehr praktisches und wirtschaftliches und deshalb bevorzugtes Verfahren, welches insbesondere zur Herstellung pfahlförmiger Korper in Anbetracht kommt, wird dadurch gekennzeichnet dass ein den Schüttsack umgebendes rohrförmiges Vibrationsorgan angewand wird, mit Hilfe dessen zunächst das Loch im Erdboden hergestellt wird und das nach dem Füllen des Sackes in Titrierendem Zustand aus dem Erdboden herausgezogen wird. Bei dieser Durchführungsweise des Erfindungsgedankens erfolgt ausserdem die Abführung des beim vibrierenden gefüllten Sackes freikommenden Wassers in möglichst günstiger Weise. Die Abführung des Wassers beginnt hierbei ja am unteren Ende des Sackes und wird allmählich nach oben fortgesetzt und zwar je nachdem das Wasser über den nach oben bewegenden Unterrand des rohrförmigen Vibrationsorgans in den von diesem Vibrationsorgan freigegeben-en Raum bzw. in den umgebenden Boden zu entweichen vermag.

-H-

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Der noch nicht entwässerte obenliegende (Beton)mörtel kann deshalb gut nachsinken bleiben um den durch die Setzung der untenliegenden Mörtelmasse freigekommenen Raum auszufüllen.

Es wird bemerkt, dass bereits ein Verfahren zur Herstellung eines Betonpfahls im Erdboden bekannt geworden ist, wobei der Betonmörtel in ein von einem Rohr im Erdboden hergestelltes Loch geschüttet wird und das Rohr sodann in vibrierendem Zustand aus dem Erdboden herausgezogen wird. Es wird dabei jedoch kein den Mörtel umgebender Sack angewandt so dass keine den Wasser-Zementfaktor herabsetzende Filterwirkung auftritt. Dabei wird weiter angegeben, dass ein verbreiteter Fuss am Pfahl dadurch gebildet werden kann, dass das Rohr im ersten Teil seiner Aufzugsbewegung mit einer ziemlich geringen Geschwindigkeit aufgezogen wird.

Auch beim erfindungsgemassen Verfahren ist ein

solcher, die Tragfähigkeit des Pfahles günstig beeinflussender verbreiteter Fuss realisierbar und zwar durch Anwendung eines an seinem unteren Ende offenen Sackes ^ welchen man mit seinem unteren Rand bis auf einem Abstand des unteren Randes des Rohres einbringt. Kleinere Unterschiede in den Querschnittsabmessungen sind jedoch auch durch Unterschiede in Aufzugsgeschwindigkeit in den wohl vom nachgebenden Sack umgebenen Pfahlteile erreichbar.

Die Erfindung bezieht sich gleichfalls auf einen im Erdboden gebildeten, unter Anwendung des erfindungsgemassen Verfahrens, hergestellten (Beton)körper.

Die Erfindung wird unten an Hand der Zeichnung mit einem AusfUhrungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen vertikalen Schnitt durch ein Rohr mit "verlorenem" Schuh, welches Rohr

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gerade, zusammen mit dem Schüttsack unter Anwendung eines speziellen Vibrationsaggregates in den Erdboden getrieben wurde, zur Bildung eines pfahlformigen Betonkörpers;

Fig. 2 eine Phase des erfindungsgemassen Verfahrens, wobei der Schüttsack mit Mörtel gefüllt ist und das vibrierende Rohr, unter Zurücklassung des Schuhs, bereits über einen gewissen Abstand aus dem Erdboden herausgezogen worden ist und

Fig. 3 den Zustand nach dem vollständig Ausziehen des Rohres.

Das hauptsächlich zylindrische Rohr 1 eines an sich bekannten Typs ist am unteren Ende mit einem sogenannten verlorenen Schuh 1a versehen und' ist in den Erdboden getrieben worden mittels eines speziellen Vibrationsaggregates 2. Dieses Vibrationsaggregat weist einen zentralen Teil 3 auf, welcher bei Zuführung eines Druckmittels an jeder gewünschten Stelle um das Rohr 1 herum festklemmbar ist. Das Aggregat 2 wird dabei von einem nicht näher dargestellten Kran oder einer derartigen Vorrichtung abgefiert. Von der Eintragung des Rohres 1 in den Erdboden wurde zunächst der aus einem Polyamid oder Polyestergewebe bestehende, an seinem unteren Ende offenen Schüttsack 4 in das Rohr 1 hineingeführt. Der Sack H ist an seinem unteren Ende mit einem Versteifungsring 5 versehen und ist über diesen Ring mittels Bindfaden 6 am Schuh 1a befestigt. An seinem oberen Ende ist der Sack an einem Rohrstück 7 befestigt, welches in das obere Ende des Rohres 1 eingeschoben wurde und weiter mit Mitteln zum Aufhängen einer Bewehrungskonstruktion für den zu bildenden Pfahlkorper versehen sein kann. Der Sack wird vor und während des Füllens gespannt gehalten mittels der mit 8 angedeuteten Spannseilen, welche am Rohrstuck 7 angreifen. Der Sack 4 befindet sich vor dem Füllen mit seinem unteren Rand auf einem gewissen Abstand, z.B. 1 Meter, oberhalb des Schuhs 1a·

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Im Zustand nach Fig. 1 ist der Sack 4- im Begriff über das Rohrstück 7 und das schematisch dargestellte Füllrohr 9 mit (Beton)mörtel gefüllt zu werden.

Fig. 2 zeigt den Zustand bei gefülltem Schüttsack 4, während das Rohr 1 bereits über einem gewissen Abstand χ (z.B. 1 Meter) in vibrierendem Zustand (mit einer Vibrationsfrequenz in der Grossenordnung von 500 bis 1000 longitudinaler Vibrationen pro Minute) aufgezogen wurde. Die Geschwindigkeit mit welcher dieser Beginn der gesamten Auszugsbewegung zurückgelegt wurde, ist relativ niedrig gehalten, z.B. in der Grossenordnung von 1 Mieter pro Minute. Bei dieser niedrigen Aufzugsgeschwindigkeit hat der beim nach oben Bewegen des Rohrs freikommende Teil der Füllung bei seiner Neigung zum seitlichen Austreiben einen niedrigen Widerstand in der umgebenden Erdbodenzone empfunden, indem diese umgebende Erdbodenaone bei dieser niedrigen Aufzugsgeschwindigkeit stark unter dem Einfluss der Vibrationen des aufziehenden Rohres bleibt und deshalb in einem relativ stark fluidisierten und deshalb weniger Widerstand bietenden Zustand verbleibt. Aus der Zeichnung geht hervor, dass der untere Teil der Mortelfüllung sich in dieser Weise zu einem relativ breiten Pfahlfuss ausgebreitet hat. In Zusammenhang damit wird bemerkt, dass, wie sich aus Versuchen herausgestellt hat, der Schüttsack beim Füllen in der Tiefenrichtung "mitgedehnt" ist, so dass der untere Rand des Sackes nach dem Füllen in einem kürzeren Abstand oberhalb des Schuhs 1a gekommen ist.

Fig. 3 zeigt das Endergebnis des erfindungsgemässen Verfahrends, welches entsteht wenn, ausgehend vom Zustand nach Fig. 2, das Rohr über die restierende Aufzugshohe y mit grösserer Geschwindigkeit, z.B. in der Grossenordnung von 5 bis 10 Meter pro Minute, aufgezogen wird. Bei dieser höheren Aufzugsgeschwindigkeit hat die Sackfüllung in wesentlich geringerem Masse ausdehnen können, so dass

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schliesslich ein Pfahlkorper mit einem stark verbreiteten, die Tragfähigkeit des Pfahles beträchtlich erhöhenden Fuss erhalten wurde.

Dabei ist zu bemerken, dass ab dem Beginn des Aufziehens des vibrierenden Rohres 1 über die ganze Länge des gefüllten Sackes das im Zusammenhang mit dem bezweckten niedrigen Wasser-Zementfaktor unerwünschte Wasser aus ihrer Zusammenhang mit den festen Mortelteilchen gelöst wird. Die Abführung dieses Wassers findet jedoch allmählich statt, und xwar über den unteren Rand .des allmählich nach oben bewegenden Rohres 1. In jeder Phase der Auszugsbewegung des Rohres hält das im noch vom Rohr umgebenden Teil der Sackfüllung zwar bereits für die Abführung freigemachte jedoch noch nicht tatsächlich daraus abgeführte Wasser diesen Säckfüllungsteil in einem Zustand, in welchem es leicht nachsinken kann und dadurch den wegen der Ausdehnung der untenliegenden Sackfüllung freigekommenen Raum nachfüllen kann. Die Abführung des durch die Vibration freigemachten Wassers wird also aufgeschoben bis zum Augenblick, in dem der Mörtel nicht mehr nachzuf Hessen braucht.

Schliesslich wird noch darauf hingewiesen, dass mit der Vibration bereits während des Füllens und unter Umständen bereits während des Hersteilens des Loches und des gleichzeitig Füllens desselben angefangen werden kann.

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Claims

ANSPRÜCHE

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'Verfahren zur Herstellung eines Korpers aus Beton oder dergleichem Werkstoff im Erdboden, wobei ein hauptsächlich der Form des Korpers angepasster Schüttsack aus biegsamem, das Wasser gut, die festen Teilchen des (Beton)mörtels jedoch nicht oder kaum durchlassendem Werkstoff, in ein im Erdboden hergestellten ,Loch gesenkt wird und mit dem (Beton)mörtel gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man den Schüttsack während und/oder unmittelbar nach dem Füllen an Vibrationen aussetzt;
2. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere zur Herstellung pfahlförmiger Körper, dadurch gekennzeichnet, dass man ein den Schuttsack umgebendes rohrförmiges Vibrationsorgan anwendet, mit Hilfe dessen man zunächst das Loch im Erdboden herstellt und welches man nach dem Füllen des Schüttsackes in vibrierendem Zustand wieder aus dem Erdboden herauszieht.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man den Sack vor und während des Füllens gespannt hält, dadurch, dass man den Sack an seinem unteren Ende festsetzt und an seinem oberen Ende an ein in das obere Ende des Rohres eingeschobenes Spannstück befestigt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2, 3, wobei man zur Bildung eines verbreiterten Pfahlfusses das Rohr im ersten Teil seiner Aufzugsbewegung mit einer niedrigeren Geschwindigkeit aufzieht als im restierenden Teil der Aufzugsbewegung, dadurch gekennzeichnet, dass man den Sack so weit in das Rohr einbringt, dass dieser Sack mit seinem unteren Rand auf einem hauptsächlich der Höhe der verbreiterten Pfahlfusses entsprechenden Abstand oberhalb des unteren Endes des noch ganz im Erdboden befindlichen Rohres hineinreicht.

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5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1-4, bestehend aus einem, an ihrem unteren Ende einen verlorenen Schuh aufweisenden Rohr und einem damit zusammenarbeitenden Vibrationsaggregat, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr mit Mitteln zum Festsetzen des unteren Endes eines in dieses Rohr hineingelassenen strumpfformigen Sackes und mit einem in das obere Ende des Rohres einzuschiebenden Spannstück zur Befestigung des oberen Endes dieses "Sackes versehen ist.

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