DE2305651A1 - Verstaerkungs- und stabilisierungsteile und deren herstellungsverfahren insbes. fuer giess-beton und dergl - Google Patents

Description

• Verstärkungs-und Stabilisierungsteile und deren Herstellungs verfahren inßbes. für Gieß-Beton und dergl.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit welchem es möglich ist, durch Einlagerung von Oberfläahen-terformten oder/und gebogenen Stahl elementen durch Beimengungen in Gießbeton einen gießfertigen Stahlbeton zu erzeugen, der die gleichen oder noch bessere Festigkeits- oder/und Elastizitätawerte erreicht wie der bisher übliche Stahlbeton, bei dem Moniereisen-Ei@lagerungen, Stahlgewebe und dergl. eingegossen werden.
• Stahlbeton, d.h, Beton mit eingelagerten Stahlteilen, ist für den normalen Bau wie auch für Betonfertigteile bekannt. Die bisher bekannte Verarbeitungsart und Anwendung ist insofern umständlich. titer und zeitraubend, als die Stahlmonierungen Kosten und Zeit in der Vorbereitung und Verlegung erfordern.
• Im übrigen treten bei diesem bekannten Verfahren nur partielle Verfestigungen ein.
• Um diesen Nachteil m beheben, sind auch Versuche und Anwendungen bekannt, bei denen kleine Stahlstifte in die Betongießmasse eingemischt werden, sodass eine große llomogenisierung des Stahlanteiles erreicht wird.
• Aber auch diese Versuche und Anwendungen haben nicht zu dem durchsohlagenden Erfolg geftihrt, da entscheidende Fehler vorhanden sind.
• 1. Die Stahlnadeln oder -stäbchen konzentrieren sich durch ihre Schwerkraft und ihren geringen Widerstand in vermehrtem Maße auf der Bodenschicht.
• 2. Die Verankerung der Betonmasse in achsialer wie auch in radialer Richtung zu den Stäbchen ist minimal.
• 3. Die Stäbchen haben während des Gießvorganges die unangenehme Eigenschaft, sich an den Verschalungswänden ganzseitig anzulegen, wodurch an den Betonoberflächen die Stäbchenoberflächen zum großen Tell ungeschützt heraustreten und so nach längeren Luft-und Witterungseinflüssen erhebliche Störungen sowie Unansehnlichkeiten durch Anrosten entstehen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obengenannten.
• wesentlichen Nachteile zu beseitigen und das Ganze zu vereinfachen und zu verbessern und einen gießfertigen Stahlbeton zu schaffen, der in seiner Festigkeit, Elastizität, Preisgünstigkeit und Zeiteinsparung für die rauhe Praxis wie auch für die einfache Handhabung gut geeignet ist.
• Dies wird erfahrungsgemäß wie folgt erreicht: Die Verfestigungs-Elemente, z.B. Stahlstäbchen. werden derart oberflächendeformiert, dass sie fortlaufend in achsialer Richtung ihren Querschnitt in sügigem Übergang fortlaufend von flach zu vierkant zu rund und wieder vierkant zu flach jeweils um die Achse verdreht - vorzugsweise um 1800 und so wiederholend verformt werden, wobei der Materialquerschnitt in etwa immer in gleicher Querschnittsgröße bleibt.
• Diese fortlaufend verformten Stäbchen werden in ihrer Längsachse so verbogen, dass das Stäbchen eine flache, spiralige Form einnimmt, wobei vorzugsweise diese Spirale ca 1 1/2 Umdrehung - ca 5400 - besitzt.
• Dieses Verstärkungs-Element - vorzugsweise aus rostgeschütztem Stahl - wird dem Gießbeton in kleinen oder/und größeren Ausführungen vorzugsweise vor dem Gießen beigemischt0 Durch die breitgedrückten, zueinander im Winkel verdrehten Flächen, wird eine äußerst geringe Sinkgeschwindigkeit in ungefähr wagerechter Form erreicht und desgleichen in ßenkreehter Form durch die laufenden Veränderungen des Querschnittes, d.h. durch die Stäbchen-Querschnittsverformung wird jede Eigenbewegung des Vers tärkungs-Elementes weitgehendst unterbunden0 Die Spiraltorm unterstützt im übrigen diese Eigenschaften und gewährleistet zudem, dass an der Außenfläche etwa anliegende Verstärkungs-Elemente grundsätzlich nur punktförmig anliegen, höchstens an zwei kleinen Punkten, meistens jedoch nur an einem kleinen Punkt.
• Die Stäbchen-Querschnittsverformung und deren 1 1/2 Spiralbiegung gewährleistet einen maximalen Verbund mit der Betonmasse durch die vergrößerte Oberfläche, Formgebung und lfd.
• Querschnittsänderung, wodurch bei geringstem einsatz von Stahl die höchstmögliche Zusatzfestigkeit und Elastizität erzielt wird.
• Zusätzlich wird durch die langgezogene Spiralbiegang erreicht, dass die Teile nicht zu nahe aneinanderliegen, aber auch andererseits eine gut homogene Vermischung noch möglich ist.
• Diese Verstärkungs-rlemente werden erfindungsgemäß durch ein kontinuierliches Verfahren äußerst rationell und preiswert hergestellt.
• Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass unmittelbar hinter der Stahlstab- oder Drahtproduktionsanlage anstelle der Aufwickelvorrichtung die kontinuierliche, querschnittsverformende, oszillierende Vorschubeinrichtung und kontinuierliche Ablengeinrichtung, sowie die nachfolgende Spiralverformung der Stäbchen durch eine gekoppelte Verformungseinrichtung und anschließende Oberflächenbehandlung angefügt werden.
• Der Vorteil dieser Erfindung liegt darin, dass die obengenannte Ausbildung der Verstärkungs-Elemente und deren Herstellungsverfahren eine äußerst preiswerte Stahlbetonmischung ergibt, wobei deren Anwendung stationär für die Fertigung von Bauelementen und dergl. Wie auch ortsveränderlich möglich ist.
• Die heute üblichen Misch-Transport- und Gießahlagen bedürfen für diese Anwendung keiner Veränderung. Die Einbringung von Moniereisen, deren Vorbereitung, Verlegung, Abbindung, Distanzabstützung usw. entfällt, wobei auch erhebliche Eisenmengen, die durch Verschnitt in den Biegerdien verloren gehen, eingespart werden. Ebenso bedarf es hier keiner zusätzlichen Lagerung, Transport, Vermessung, Zeichnungsanferitung, Berechnung usw. mehr, da bereits in der Statil die Mischungsverhältnisse für den fertigen Stahlgießbeton bestimmt werden können.
• Im übrigen ermöglicht dieses Verfahren durch verschiedene Mischanteile und Vergießen in verschiedenen Zonen eine Ausschöpfung der statischen Möglichkeiten in e i n e m Gießver fahren.
• Das bedeutet erhebliche# Zeit- und Kosteneinsparungen, sowie Vereinfachung in der Handhabung, wobei es bei richtiger Anwendung noch möglich sein dürfte, erhöhte Festigkeit und Flastizität bei geringerem Stahlanteil zu erreichen. Hinzu kommt, dass die kontinuierliche Direktherstellung ab Draht-oder Staberzeuger eine äußerst günstige, billige und rationelle Fertigung der Verstärkungs-Elemente gewährleistet.
• Die obengenannten, beispielhaften Möglichkeiten sind selbstverständlich nach den folgenden Ausführungen äußerst variabel und vielfältig.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen Fig.l Außenansicht eines glatten, gerade Verstärkungs-Elementes Fig.2 Querschnitt von Fig. 1 Fig.3 Verstärkungs-Element mit radialen oder spiralförmigen, halbrunden Vertiefungen, Fig.4 Querschnitt v.Fig.3, Fig.5 Anßenansicht e.Verstärkungs-Elementes in Vierkantstahl gedrillt, Fig.6 Querschnitt v.Fig.5, Fig.7 Au#ßenansicht e.Verstärkungs-Elementes in Flachmaterial gedrillt, Fig.8 Querschnitt v.Fig.7 Fig. 9 Außenansicht e.Verstärkungs-Elementes in einem fortlauiend verformten und zueinander verdrehten Querschnittee, Fig.10 verschiedene Querschnitte - A-B, C-D, E-F -von Fig.9, Fig.11 Außenans.e.gerade Verst.Elementes gem.Fig.1-10 , Fig.12 " " S-förmigen gebogenen Verst.E. gem.Fig.1-10, Fig. 13 n " langgestreckten, ovalen Verst.E. gem.Fig.l-lo, Fig.14 " " ringförmigen Verst.E. gem.Fig.1-10, Fig.15 " " dreieckigen Verst.E. gem.Fig.1-10, Fig. 16 " " dreieckigen, nach allen Richtungen hin gebogenes (3-dimensionales) Verst.Elementes, Fig.17 " " in 1 1/2 Umdrehung gebogenes, spiralförmiges Verst.Elementes auf einer Ebens gelegen gem. Fig.1-10, Fig. 18 gem.Fig.l7 von der Stirnseite aus gesehen, Fig.19 Teilquerschnitt eines gegossenen Stahlbetonblockes, in dem die Verstärkungs-Elemente gem.Fig.17 + 18 Anwendung fanden, Fig.20 Langsschnitt eines 8tahlbetonträgers, in dem im Mittelbereich entsprech@nd der statischen Bedürfnisse eine konzentriertere Beimischung von Verstärkungs-Elementen sichtbar ist, Fig.
• 20-a Längsschnitt einer Gießform des Stahlbetonträgers mit herausziehbaren Sohotten, Fig.21 chematische Darstellung einer kontinuierlichen Produktionsanlage zur Herstellung von Verstärkungs-Elementen, Fig.22 Querschnitt eines zylinderförmigen Stahlbeton-Gießkörpers unter Verwendung von Verstärkungs-El zementen mit verstärkter Anreicherung an der Aueßnwand durch Fliekraft während der Abbindezeit, Fig.23 desgleichen wie Fig. 22, jedoch in Winkelform Fig. 24 Längeschnitt einer Gießform für einen bereits eingegossenen Stahlbetonträger, die von einer Induktionsepule umgeben wird, Fig.25 Querschnitt einer Mauerverschalung mit bereits gegossener Wand aus Stahl-Gießbeton in verschiedenen Konznetrationszonen mit daneben9 schematisch dargestellten Variations-Gießeinrichtungen, Fig.26 Querschnitt eines Stahl-Gießbeton-Blockes, der unter Einwinrkung eines Induktionsfeldes abgebunden hat, Fig. 27 Querschnitt einer Gießform mit Stahl-Gießbeton geflillt unter Einwirkung von rundherum angeordneten Magneten, Fig.28 Längsschnitt einer Gießform mit Stahl-Gießbeton gefüllt mit verschieden konzentriert angeordneten Magneten/Magnetfeldern und mit verschieden konzentriert verteilten Verstärkungs-Elementen.
• Bei den in Fig.1 - 8 dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um übliche Oberflächenverformungen.
• Bei Fig.9 @andelt es sich um eine Idealverformung für Extremverankerung und Verfestigung innerhalb von Großmaterialien, insbes. Beton (Zementmischungen). Dieses Ausführungsbeispiel zeigt einen langgestreckten Stab, der sich gem.Schnitt A-B. C-D, E»F fortlaufend in seinem Querschnitt immer wiederholend verändert, wobei die Querschnittsgröße# in etwa gleich groß bleibt, s.Fig.lo A-B C-D E-F . Diese Elemente können selbstverständlich aus allen möglichen zugfesten Materialien bestehen. Pur Zementmischungen wird jedoch vorzugsweise Eieen- oder Stahlmaterial vorgeschlagen. Zur noch besseren Verankerung in der Gießmasse können diese querschnittsdeformierten Stäbchen (Verstärkungs-Elemente) in anderen Formgebungen Verwendung finden, z.B. gem.Fig.12 - 18.
• Fig. 16 zeigt ein gebogenes Verstärkungs-Element in 3-dimensionaler Biegeverformung.
• Fig. 17 zeigt ein Verstärkungs-Element, welches in einer langgezogenen Spiralform mit ungef. 1 1/2 Umdrehung in der Längsrichtung verformt ist.
• Fig. 18 zeigt dasgleiche in der Spiralrichtung der Spirallängsachse.
• Aus Fig.17 und 18 ist ersiditlich, dass inshes. diese Spiralfor, ideal als VerstärkunE1ement-Einlage in Giejßmasse geeignet ist, da diese- wie aui der Auflagefläche jeweils sichtbar- nur höchstens zwei Punktberührungen zu den Gießmodellen an der Außenfläche haben kann.
• F$g.19 zeigt dies auch in chamatischer Darstellung. Diee hat auch den Vorteil, dass dadurch eine äußerst geringe Materialfläche des Verstärkungs-Elementes an den Oberflächen z.B.
• der gegossenen Gießbetonteile sichtbar wird und somit bei Verwendung von Eisen die möglichen koststellen weitgehend vermieden werden.
• Gas.Fig.9 und in Verbindung mit der Spiralverbiegung gem.
• Fig. 17 und 18 ergibt sich bei Anwendung der Oberflächen- und Querschnittsverformung eine besonders günstige Kombination, da die jeweils versetzten Flächenausformungen eine gute Trageeigenschaft in der Gießmasse besitzen und gegen jede Verdrehung und Veränderung stabilisierend sich auswirken. Wenn noch die jeweils möglichen Auflagepunkte der Spirale so gelegt werden, dass nur noch jeweils die schmale Seite des Schnittes A-B gem.Fig.9 zur Auflage gelangt, sind extrem kleine durchscheinende Auflagepunkte gewährleistet.
• Ges.Fig.24, 26, 27 und 28 kann bei Verwendung von Stahl als Ausgangsmaterial durch magnetische und elektromagnetische Felder die Verteilungskonzentration und die Ausrichtung sowie Ordnung variabel in der Gießmasse gesteuert und die nachiolgende Abbindung manifestiert werden. Durch die Anwendung eines elektromagnetischen Feldes oder/und einer Induktionsspule kann bei Verwindung von Gleich- oder/und Wechselstrom durch Induätionserwärmung,die in den Verstärkungs-Elementen erzeugt wird, der Abbindeprozeß im ganzen oder partiell beschleunigt werden.
• Fig.22 zeigt einen Querschnitt einer runden. gegossenen Form (Säule), die sich während eder/und nach dem Gießen, eventuell bis zum Abbindeprozeß in Rotation befindet,sodass die schwereren Verstärkungs-Elemente durch Fliehkraft in den Außenbezirken eine größere Konzentration und Verfestigung aufweisen. Das gleiche trifft ###### auch auf eine andere Formgebung zu bei entsprechender Wahl des Schweremittelpunktes.
• Bei Fig. 23 ist der Querschnitt eines Winkelprofils dargestellt, in dem durch die Fliehkrafteinwirkung die Konzentrationsverteilung der Verstärkungs-Elemente sichtbar ist.
• Fi#g.25 zeigt ein weiteres partiell verstärktes Gießverfahren. In einer Wandverschalung 30) wird eine Wand gegossen mittels der Gießeinrichtung, die aus einem Vorratstank 31 und 32 besteht und deren Förderleitungen in dem zeitlichen Mengendruckfluß regelbar sind, s.33a und 33b.
• Diese Leitungen ndinden in einen Mischer 34). der die bei den Zuflußmengen miecht und unter Druck das Mischgut zwecks Ausgießen der Form 30) über die Zuleitung 3S) fördert. In dem Tank 32) befindet sich z.B. eine etwa 10%ig# angereicherte Verstärkungs-Betonmasse und im Tank 31) eine ungefähr 50%-ige. Während des lfd.Gießvorganges ############ werden über die Regler 33a) und 33b) die Konzentrationszonen la, lb usw. wahlweise geregelt.
• Fig. 21 zeigt als Beispiel das kontinuierliche Verfahren zur Herstellung von Verstärkungs-Elemente. Aus der Draht-oder Stangenproduktionseinheit 20) wird z.B. der ausgestoßene, noch glühende Draht 1) durch zwei wagerecht angeordnete Profilierungswalzen 21a) und 21b) in der Oberfläche und im Querschnitt lfd. deformiert entsprechend Fig.9.
• Das gleiche geschieht nachfolgend um 1800 versetzt durch die senkrecht untereinander angeordneten Profilierungswalzen 22a) und 22b). Durch diese Walzenpaare wird der Drahtl) gleichzeitig und gleichmäßig transportiert. Der Draht 1) erhält eine Durc hhängeschlaufe und wird von zwei selbstsperrenden, in Drahtlaufrichtung oszillierenden Mitnehmnrklauen 23a,b) und 24a,b) jeweils um eine gewünschte Stiftlänge durch einen Lochmesser 25) transportiert. Eine rotierende Schlagschere 27) schneidet den Draht 1) in die vorgewählte Stiftlänge. Die Stifte iallen auf den Schrägblock 26a) und werden durch die Verformungsstempel 26b) jeweils in die vorgesehene Formgebung gem.Fig.17 und 18 gebogen und gleichzeitig in die Sammelbehälter # 31) und 32) unw. befördert.
• In diesen Behältern eriahren nunmehr diese mechanisch iertigen Verstärkungs-Elemente eine Reinigung und eventuell eine gewünschte Nachbehandlung oder/und auch Oberflächenbehandlung.

Claims (1)

1. Ansprllche:

   Gießbarer Beton mit eingemischten Verstärkungs-Elementen aus Stahl und dergl.

   dadurchgekennzeichnet, dass in die jeweiligen Betonmischungen Je nach Bedarf mehr oder weniger gleiche oder/und verschieden lange oder/und oberflächen- oder/und querschnittaveränderte, deformierte Teile - vorzugsweise aus Stahl gem.Fig.1-18 - in gerader oder/und gebogener Ausführung vorzugsweise vor dem Gießen gut verteilt eingebracht werden.

   2. ....nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungs-Elemente vorzugsweise stabförmig sind und einen runden, mehreckigen, ilachen oder hohlen Querschnitt besitzen mit gleichen oder verschiedenen Oberflächen de formiorungen, regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet, vorzugsweise gem.Fig.l - 8 3. ....nach Anspruch 1 + 2 dadurch gekennzeichnet, dass in iehr oder weniger langes Drahtstück in seiner Längsachse laufend in abwechselnder Folge eine Querschnittsveränderung erfährt von flach in oval su vierkant und wieder zu oval in flach. vorzugsweise in 1800 versetzt und so sich im Ablauf wiederbolend in gleichmäßige@ oder/und ungleichmäßigen Abständen, s.Fig.9, 10 Schnitt A-B C-D E-F.

   @4. ....nach Anspruch 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Formgebungen in einer - Fig.11-15 - oder mehreren @benen (@-dimeneional) gebogen sind.

   5. ....nach Anspruch 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, dass das stabförmige, oberflächen- oder/und querschnittsdeformierto Verstärkungs-Element in Spiralform gebogen ist, s.Fig.17 und @@.

   6. ....nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die spiralgörmige Biegung verhältnismäßig lang ge@ogen ist und vor@@gswelse 1 1/2 Umdrehung - en 540° - aufweist.Fig.17+18.

   7. ....nach Anspruch 4 - 6 dadurch gekennzeichnet. dass die Auflagepunkte auf einer Ebene so ausgebildet sind. dass sie eine @ußerst kleine Fläche bilden, e.Fig.17 - 19.

   8. ....nach Anspruch 4 - 7 dadurch gekennzeiehnet, dass an den Auflagepunkten der Querschnitt sehr flach und breit amegebildet ist und in einem flachen Winkel von min.3° bis max.60° nach oben verläuft, s.Fig.10 Schnitt A-B C-D.

   9. ....nach Anspruch 1 - 8 dadurch gekennzeichnet. dass die Verstärkungs-Elemente durch Oberflächenbehandlung gegen Oxydation und Verwitterung (@ost) geschüt@t sind.

   10..... nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungs-Elemente aus Materialien mit hoher Zugfestigkeit - Alulegierungen/Messing/Titan/@lasfaser und dergl. - jedoch vorzugsweise aus zugfestem Stahl bestehen.

   11.....nach Anspruch 1 - 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungs-Elemente direkt oder indirekt in kontinuierlichem Verfahren von der Draht-oder Stab-Herstellungsanlage gefertigt werden und anstelle der Aufwickeleinrichtung nachfolgende Einrichtungen anschließen: Oberflächenverformung, lfd.veränderte Querschnittsdeformierung, oszillierende Zubringun, Ablengung, Formbiegung und Oberflächenbehandlung.

   12.....nach Anspruch 1 - 11 dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise vor dem Cisßen die Verstärkungs-Elemente in die Betonmischung gut verteilt gemischt werden.

   13....nach Anspruch 1 - 12 dadurch gekennzeichnet, dass bei verschiednen hohen, erforderlichen, statischen Belastungen die höher belasteten Stellen mit mehreren Verstärkungs-Elementen vor oder/und nach dem Cießen gemischt werden.

   14.....nach Anspruch 1 - 13 dadurch gekennzeichnet, dass bei V erwendung von magnetisch beeinflußbaren Verstärkungs-rlementen dies. während oder/und nah den Gießen oder/und der Abbindung durch Magnetfelder in der Schwebe ##-gehalten oder/und an verschiedenen Zonen mehr oder weniger konzentriert werden.

   15.....nach Anspruch 1 - 14 dadurch gekennzeichnet, dass durch die Beschleunigung oder Fliehkrafteinwirkung die schwereren Verstärker-Elemente speziell forsiert ausgerichtet oder/und zonenweise verdichtet werden. Fig.22+23.

   16. ....nach Anspruch 1 - 15 dadurch gekennzeichnet.

   dass an der Oberfläche der Stahlbeton-Fertiggußteile etwa hervorscheinende Verstärkungs-Elemente -Nr.18- durch Zement, Beton oder dergl. -Nr.17 - isoliert werden. Fig.19.

   17.,....naoh Anspruch 1 - 16 dadurch gekennzeichnet, dass die mit Verstärkungs-Elementen durchsetzten, gegossenen Teile während der Abbindezeit ein- oder mehrmals gewendet werden.

   18. ####nach Anspruch 1 - - ## dadurch gekennzeichnet, dass durch magnetische oder/und Induktionsfelder die magnetisch beeinflußbaren Verstärkungs-Elemente während des Gie-Bens oder/und Rüttelns bei genügender Anzahl so zusammenfinden, dass ein 3-dimensionales Verstärkungsnetzt im Beton entsteht und nach der Abbindezeit zanifestiert wird.

   19.#####ach Anspruch 1 - 18 dadurch gekennzeichnet, dass durch Induktionswechselfelder die in den gegossenen Beton eingebetteten Verstärkungs-Elemente in sich aufgeheizt oder/und magnetisch gehalten und formiert werden.

   20. ....nach Anspruch 1 - 19 dadurch gekennzeichnet, dass der Gießvorgang mittels verschieden konzentrierten Mischungen des Gießbetons mit Verstärkungs-Elementen in verschiedenen Zonen gegossen wird, wobei nährend des Gießens zwischen den Zonen Ziehschotten eingebracht sind, die eher oder später nach den Gießen zum Zusammenfluß der verschiedenen Gießzonen gezogen werden.

   21. ....nach Anspruch 1 - 20 dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenartig ausgeführten Verstärkungs-Elemente aus Hohlprofilrohr oder dergl. hergestellt werden, die einen abgeschlossenen Hoilranm bilden und durch Bemessung des Hohlraumes ungefähr die gleicher Richtung aufweisen sie das Gießgat, z.B. Beton und dergl.

   L e e r s e i t e