DE2453634A1 - Verfahren und vorrichtung zum verdichten von formkoerpern aus beton o.dgl. plastischen massen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von Formkörpern aus Beton odfdgl. plastischen Massen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen und Verdichten von Formkörpern aus Beton od. dgi. plastischen Massen in einem zum Entformen der Formkörper anhebbaren und an seiner Bodenfläche abschließbaren Formrahmen unter Anwendung von auf die Formkörper durch die Bodenfläche einwirkende gerichtete Vibrationsschwingungen sowie durch von oben aufgesetzte Auflastdriicke.
• Betonsteine od.dgl. Formkörper, insbesondere aus Schwerbeton, werden in Formmaschinen geformt und verdichtet, wobei der Formrahmen zur gleichzeitigen Herstellung einer Anzahl von Formkörpern in entsprechend viele Formräume unterteilt ist, Zum Verdichten des in diese Formräume eingefüllten Betons werden Vibrationen eingesetzt. Dies kann durch auf den Formrahmen einwirkende Vibratoren, durch Rüttel- oder Schwingtische, auf denen die Formrahmen direkt oder unter Zwischenschaltung einer Form- oder Transportunterlage aufliegen, oder auch durch von oben in die Formräume einfahrbare Auflaststempel geschehen. Bei diesen bekannten Maschinen werden die Bodenvibrationen zumindest teilweise nur indirekt, d.h. über den Formrahmen oder eine Formunterlage auf den Beton übertragen. Dadurch geht Vibrationsenergie nutzlos verloren. Außerdem entsteht hierbei ein sehr starker Lärm, der in der Größenordnung von 110 bis ii5 db liegt. Schließlich müssen beachtliche Verschleißerscheinungen an der Formunterlage, am Formrahmen und weiteren beeinflußten Maschinenteilen hingenommen werden. Bei einer Presse zur Herstellung großformatiger Kalksandsteine ist es ferner bekannt, den fest auf einem Maschinenbett ruhenden Formrahmen durch einen relativ zum Formrahmen bewegbaren mit Rüttlern verbundenen Formboden zu rütteln. Gleichzeitig kann von oben die Auflastplatte auf das Preßgut aufgesetzt und/oder in Schwingung versetzt sein, Infolge der gerichteten vertikalen Bodenvibrationen einerseits und des Auflastdruckes andererseits wird das Preßgut verdichtet0 Diese bekannte Vorrichtung ist jedoch nur für großflächige Steinblöcke, die den gesamten Formrahmen ausfüllen, geeignet. Bei einer anderen Presse für Salkseinmassen wird die Verdichtung durch in die Formräume eines Formrallmens einfahrende Bodenstempel bewirkt, wobei auch von oben ein Gegendruckkörper zur Einwirkung gelangt. Die'Bodenstempel dienen zugleich zum Ausstoßen der Formkörper, die oberhalb der feststehenden Form abzutransportieren sind. Es wurde bei dieser Formmaschine schon versucht, die Verdichtung durch Vibrieren der Bodenstempel und der Gegendruckkörper zur Verbesserung des Füllgrades während einer Vorverdichtung zu beschleunigen. Abgesehen davon, daß diese Maschine nicht mit einem zum Entformen anhebbaren Formrahmen brauchbar ist, überlagern sich die auf die Formkörper wirkenden Schwingungen in unregelmäßiger und nicht kontrollierbarer Weise, so daß die Verdichtung häufig sogar ungünstig beeinflußt wird.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von Formkörpern in einem Formrahmen vorzuschiagen, wobei auf die Formkörper von unten und oben nur kontrollierbare und zur Erzielung gleicher optimaler Ergebnisse reproduzierbare Schwingungen abgegeben werden.
• Zur Lösung dieser Aufgabe sieht das Verfahren zum Verdichten von Formkörpern der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vor, daß die Formkörper durch in bekannter Weise direkt in die Formräume des Formrahmens eingeleitete Bodenvibrationen und durch an der Auflast ausgelöste Resonanzvibrationen verdichtet werden, wozu die Auflast mit einem vorbestimmten Auflastdruck auf die Formkörper aufgesett wird und ein veriainderter darauf abgestimmter Speicherdruck den Schwingungsbereich der Auflast ;beeinflußt.
• Durch diese Maßnahme lassen sich die Rcs6nanzschwingungen der Auflast mit den eingeleiteten Bodensdhwingungell nach einem bestimmten System überlagern, -d.h. die Auflastvibrationen sind ebenso wie die Bodenvibrationen gesteuert; damit kontrollierbar und wiederholbar.
• Ein optimales Zusammenwirken der unteren 1und oberen Vibrationen wird erreicht, wenn die Schwingungsfrequenzen übereinstimmen und die Amplituden um 180° verschoben sind, so daß gleichzeitig mit einem Stoß von unten auch ein Stoß von oben auf die Formkörper wirkt und dadurch eine Steigerung der Verdichtungswirkung erzielt wird, was wiederum eine Verkürzung des Verdichtungsvorganges zur Folge hat.
• Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zum Bodenabschluß des Formrahmens in den bzw. die Formräume hineinbewegbare und den Umrißformen der Formräume angepaßte Bodenplatten vorgesehen sind, die in fester Verbindung mit einem Vibrator stehen und zur Belastung der Auflast eine Einrichtung zur Beaufschlagmng mit vorbestimmtem Auflastdruck,' der durch ein Absperrorgan erhaltbar ist, sowie ein auf verminderten Speicher druck eingestelltes Speicherorgan in die Beaufschlagungeinrichtung druckseitig des Absperrorganes eingeschaltet ist.
• Als Speicherorgan hat sich ein hydraulischer Blasenspeicher besonders bewährt. Aber auch andere Vorriahtungen, wie Schwingmetalle, Federelemente oder ein pneumatischer Druckzylinder mit vorbestimmtem Druckw,ert sind brauchbar.
• Die in die Formräume hineinbewegbaren Bodenplatten werden zweckmäßig mittels Ständer auf einer gemeinsamen Vibrationspiatte gelagert, so daß sämtliche Bodenplat:ten den gleichen Vibrationsverhältnissen unterliegen.
• Weitere Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles einer Formmaschine, die in der Zeichnung im Schnitt dargestellt ist, zu entnehmen.
• Die dargestellte Mehrzweckformmaschine für insbesondere Schwerbeton-Formkörper besteht im wesentlichen aus einem Maschinenrahmen 1 und einem auf- und abbeweglichen Formrahmen 2, Dieser Formrahmen ist durch Zwischenwände 3 in mehrere Formräume 4 für die zu bildenden Formkörper unterteilt. Die Formrahmen-Führung und -Lagerung sind in der Zeichnung ebenso weggelassen wie ein üblicher Füllwagen zum Füllen der Formräume 4. Der Formrahmen weist seitliche Stützen 5 auf, die auf Auflager 6 zur Fixierung der Höhenstellung des Formrahmens zum Anschlag kommen.
• Über dem Formrahmen befindet sich eine Auflast 8. Diese besteht aus einer mit der Formraum-Anzahl übereinstimmenden Zahl von Druckstempeln 9, die durch Druckstangen 10 mit einer Auflasttraverse 11 in Verbindung stehen, auf der wiederum ein Auflastrüttler 12 sitzt. Die Auflast ist wie üblich höhenverschiebbar. Der hierzu erforderliche Mechanismus ist nicht dargestellt. Die Auflast wird in bekannter Weise zum Verdichten des in die Formräume 4 eingefüllten Betons abgesenkt und mit den Druckstempeln 9 unter einem bestimmten Auflastdruck in die Formräume eingefahren, welcher während der Verdichtung des Betons aufreohterhalten wird. Es ist mit der Auflast in der Regel auch möglich, eine stampfende Stoßwirkung auf den Beton auszuüben. Wie üblich, dienen diese Druckstempel 9 auch zum Ausstoßen der verdichteten Formkörper aus dem zu diesem Zweck anhebbaren Formrahmen. Der Rüttler 12 erleichtert und beschleunigt das Ausschieben der Formkörper aus dem Formrahmen. Die Auflast 8 ist mittels einer Eolbenstange 13 eines in einem Druckzylinder 14 verschiebbaren Kolbens 15 auf und ab bewegbar. Der doppeltwirkende Kolben 15 ist durch die beiden Druckmittelleitungen 16, 17 beaufschlagbar. In die Druckmittelleitung 16 zur Beaufschlagung mit dem Auflastdruck ist ein Absperrventil 19 eingeschaltet. Zwischen dem Druckzylinder 14 und diesem Absperrventil 19 steht noch ein hydraulischer Blasenspeicher 20 mit dieser Druckmittelleitung 16 in Verbindung.
• Während bei den herkömmlichen Formmaschinen dieser Art der Formrahmen auf einer Formunterlage, die sämtliche Formräume unten abschließt, aufliegt, weist die dargestellte Formmaschine keinen Schwingtiscll und auch keine Formunterlage mehr auf. Dafür sind auf einer Vibrationsplatte 25, die mittels Sohwingmetallpolster 26 auf dem Maschinenlager i gelagert ist, Bodenplatten 28 vorgesehen. Diese Bodenplatten 28 stehen durch die Ständer 27 mit der Vibrationsplatte 25 in Verbindung und sind somit ein Teil des Vibrationssystems. Die Anzahl der Bodenplatten stimmt mit der der Formräume 4 überein. Auch ihre Umrißform ist genau dem Querschnitt dieser Formräume soweit angepaßt, daß sie in die Formräume 4 gut einfahren können und dennoch einen weitgehend dichten Bodenabschluß bilden. Sämtliche Bodenplatten liegen auf dem gleichen Niveau. Unter der Vibrationsplatte 25 ist ein Vibrator 30, beispielsweise ein GegenlauSerreger, vorgesehen, der die Vibrationen erzeugt und über die Vibrationsplatte 25 und die Bodenplatten 28 unmittelbar und damit weitgehend verlustfrei auf den in den Formräumen vorhandenen Beton überträgt.
• Die Formmaschine arbeitet wie folgt: Bei angehobener Auflast 8 werden zunächst in üblicher Weise die Formräume 4 des Formrahmens 2, der zu diesem Zweck auf den Auflagern 6 aufliegt, gefüllt. Die Bodenplatten 28 ragen in dieser Stellung geringfügig in die Formräume 4 hinein und bilden den Bodenabschluß. Während des Füllvorganges und auch in der Fortsetzung können die Bodenplatten 28 Vibrationen auf den Beton übertragen. Die Vorverdichtung kann also wie üblich durchgeführt werden. Nach dem Füllvorgang wird die Auflast abgesenkt und mittels der Auflaststempel 9 auf den Beton ein vorbestimmter Auflastdruck übertragen. Gleichzeitig beginnt der Nauptverdichtungsvorgang, wozu von unten die Vibrationen direkt, d.h. ohne jegliche Zwischenlage auf den Beton übertragen werden. Ist die Verdichtung weitgehend fortgeschritten, dann werden Auflast und der Formrahmen 2 soweit angehoben, daß der Formrahmen aus den Bodenplatten 28 heraustritt und ihm eine Transportunterlage untergeschoben werden kann. Zum Entsorgen der Formkörper wird der Formrahmen daher noch weiter angehoben, um die von der Auflast auf der Transportunterlage gehaltenen Formkörper freizumachen. Hierauf kann der Abtransport der Formkörper erfolgen und der Formrahmen wird wieder auf die Bodenplatten 28 bis zum Auflager ab-gesenkt. Duroh die Gegenlauferreger:30 werden gerichtete Schwingungen, die durch eine entsprechend ausgebildete Lagerung;zur Führung der Vibrationsplatte auch zwangsgerichtet werden, abgegeben.
• Diese gerichteten Schwingungen versetzen die mit einem bestimmten Auflastdruck auf der Betonmasse aufsitzende Auflast 8 in Resonanzschwingungen. Damit keine wilden unkontrollierten Resonanzschwingungen, die einer hohen Verdichtung sowie einem guten Aussehen der Formkörper abträglich sind, entstehen, sind Maßnahmen ergriffen, die eine Steuerung und damit eine I(ontrolle der Resonanzschwingungen der Auflast ermöglichen. So wird unmittelbar nach Erreichung des vorbestimmten Auflastdruckes das Absperrventil 19 geschlossen und damit das eigentliche Beaufschlagungssystem vom Hauptdrucksystem abgetrennt, so daß nunmehr ein konstanter Auflastdruck auf den Beton wirkt. Damit kommt auch der Blasenspeicher 20 zur Geltung. Dieser Blasenspeicher ist ebenfalls auf einen vorbestimmten Vorspanungsdruck, der jedoch etwas niedriger als der Auflastdruck ist, eingestellt0 Dieses Druckverhältnis wird nach Erfahrungswerten bzw. Versuchsergebnissen ermittelt. Beispielsweise bei einem Auflastdruck von 43 kpjcm2 und einem Blasenspeicherdruck von 37 kp/cm2 ergibt sich ein ausgezeichneter Arbeitsbereich. Bereits nach etwa o,6 bis 1 Sekunde nach Beginn der Hauptvibration, beginnt die aufgesetzte Auflast mitzuschwingen.
• Beim Hochschwingen der Auflast wird dann aus dem Druckzylinder das Druckmittel in den Blasenspeicher abgedrängt, wobei das Medium, mit dem der Blasenspeicher vorgespannt ist, komprimiert wird. Ist diese Hubbewegungsenergie der Auflast verbraucht, dann bewirken die Schwerkraft der Auflast und der Entspannungsvorgang im Blasenspeicher die Abwärtsbewegung der Auflast. Diese Schwingungsvorgänge wiederholen ich bis zum Ende der Hauptvibration.
• Durch die Bestimmung des Druckverhältnisses, Auflastdruck Speicherdruck, das im vorerwähnten Falle 0,86 beträgt, werden die Resonanzschwingungen entsprechend beeinflußt, d.h. gesteuert. Optimale Verhältnisse werden erreicht, wenn das Druckverhältnis zu Schwingungen führt, die gemäß Fig. 2 gleichen Verlauf zeigen. Die Frequenzen der Schwingungslinien 40 und 41 der Bodenplatten 28 und der Auflast 8 sind hierbei gleich, die Amplituden sind jedoch um 1800 verschoben. Eine Schwingungsspitze der Bodenplatten trifft somit mit einem Schwingungstal der Auflast zusammen. Die gerichteten und kontrollierten überlagerten Schwingungen üben also eine verstärkte Verdichtungswirkung auf die Formkörper aus. Zum anderen bringt auch das wiederholte HochschÇngen der Auflast und das damit einhergehende Entlasten des Betons die Möglichkeit einer Verlagerung und Umschichtung der Körner zu einem dichteren und homogeneren Gefüge, wodurch sich höhere Festigkeitswerte bei weniger aufgewendeter Vibrationsenergie ergeben.
• Die beim Füllen und Verdichten des Betons eventuell nach unten laufende Betonschlempe wird vorteilhaft von einer entsprechend ausgebildeten Schubeinrichtung für die Transportunterlage aufgefangen und gleichfalls ausgetragen.
• Es hat sich ferner als günstig erwiesen, die Auflast-Druckstempel 9 und auch die Bodenplatten 28 aus einem Werkstoff zu formen, dessen Härte unter der des Formrahmens liegt.
• Dadurch wird eine Gratbildung an den Formkirpern vermieden.
• Die in den Formrahmen eindringenden Organe1 sindzweckmäßig ausweohselbar.
• Sind schließlich die Auflager 6 und/oder auch die Vibrationsplatte 25 in ihrer Höheneinstellung noch verstellbar, dann läßt sich dadurch die Eindringtiefe der Bodenplatten in die Formräume verändern und auf diese Weise ein Formrahmen auch für verschiedene Höhen, z.B. 6 8, 10 cm, von Formkörpern verwenden.
• Die Vibrationsplatte 25 bes-teht weckmäig, aus zwei mit Abstand übereinander angeordneten Platten, die durch Führungshülsen 31 miteinander verbunden sind, die auf Standsäulen 32 gelagert sind.
• Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, wenn der Formrahmen in Vertikalrichtung eine begrenzte BewegungsSreiheit aufweist, wodurch sich während der Vibration stets eine gute Seitenglåttung der Produkte ergibt.
• Anstelle eines hydraulischen Blasenspeichers können auch pneumatische oder mechanische Speicherorgane zum Einsatz kommen, wie beispielsweise ein Zylinder mit einer Luftsäule mit veränderbarem Druckwert oder Federn, Schwingmetalle od.dgl. Die pneumatischen" und hydraulischen Speicherorgane sind wegen ihres veränderbaren Druckwertes besonders geeignet.

Claims (11)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen und Verdichten von Formörpern aus Beton od.dgl. plastischen Massen in einem zum Entformen der Formkörper anhebbaren und an seiner Bodenfläche abschließbaren Formrahmen unter Anwendung von auf die Formkörper durch die Bodenfläche einwirkende gerichtete Vibrationsschwingungen sowie durch von oben aufgesetzte Auflastdrücke, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper durch in bekannter Weise direkt in die Formräume des Formrahmens eingeleitete Bodenvibrationen und durch an der Auflast ausgelöste Resonanzvibratnen verdichtet werden, wozu die Auflastm-it einem vorbestimmten Auflastdruck auf die Formkörper aufgesetzt wird und ein verminderter darauf abgestimmter Speicherdruck den Schwingungsbereich der Auflast beeinflußt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Formkörper die Boden- und Auflastvibrationen mit gleicher Schwingungsfrequenz jedoch mit einer um 180° verschobenen Amplitude einwirken.

3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflast- bzw. Resonanzschwingungen unter einem Druckverhältnis, von Auflastdruck zu Speicherdruck von etwa 0,86, ausgeführt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bodenabschluß des Formrahmens (2) in den bzw. die Formräume (4) hineinbewegbare und den Umrißformen der Formräume angepaßte Bodenplatten (28) vorgesehen sind, die in fester Verbindung mit einem Vibrator (30) stehen und zur Belastung der Auflast eine Einrichtung zur Beaufschlagung mit vorbestimmtem Auflastdruok, der durch ein Absperrorgan (19) erhaltbar ist, sowie ein auf verminderten Speicherdruck eingestelltes Speicherorgan in die Beaufschlagungsein richtung druckseitig des Absperrorganes eingeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Speicherorgan ein Blasenspeicher vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Speicherorgan Federelemente, Schwingmetalle od.dgl.

vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Bodenplatten (28) mittels Ständer (27) auf einer gemeinsamen Vibrationsplatte (25) gelagert sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Formrahmen (2) zu seiner Höhenfixierung in der Formstellung seitliche Stützen (5) aufweist, die mit Auflagern (6) des Maschinenrahmens (1) zum Anschlag kommen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflager (6) höhenverstellbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffhärte der Auflast-Druckstempel (9) und/oder die der Bodenplatten (28) geringer als die des Formrahmens (2) ist.

11. Vorrichtung nach einem der Anspfliche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ein- und Ausschub von Transportbrettern vorgesehene Einrichtung zur Aufnahme der aus den Formräumen (4) auslaufenden Betonschlempe ausgebildet ist.

L e e r s e i t e