DE2758475C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Betonrohrs aus einer Betonmischung mit einem niedrigen Absetzwert - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Betonrohrs, bei dem eine Hetonmischung mit niedrigem Absetzwert kontinu-

ierlich zunächst auf einen Kern und dann auf die bereits aufgebrachten Schichten aufgespritzt wird, wobei der Auftreffpunkt des Strahls in Längsrichtung des sich drehenden Rohrs bewegt und gleichzeitig mindestens ein Bewehrungsdraht in kontinuierlichen Windüngen aufgebracht wird.

Ein derartiges Verfahren ist bereits aus der GB-PS 837243 bekannt. Dabei weist dieses bekannte Verfahren jedoch folgende Nachteile auf:

1. Es ist nicht möglich, die aufzuspritzende Betonmenge zu kontrollieren, so daß die Zufuhr zur Spritzvorrichtung sehr unterschiedlich ist. Dieser Nachteil kann dadurch ausgeglichen werden, daß ein Beton mit einem hohen Wassei-Zement-Verhältnis verwendet wird, was jedoch wiederum deshalb nachteilig ist, weil ein derartiger Beton keine guten mechanischen Eigenschaften aufweist.

2. Bei der bei diesem bekannten Verfahren verwendeten Spritzvorrichtung handelt es sich um eine Schaufel-Spritzvorrichtung mit nicht kontinuierlicher Arbeitsweise, so daß kein Icontinuierlicher Strahl erzeugt werden kann, so daß es nicht möglich ist, dem aufzuspritzenden Material eine hohe kinetische Energie zu erteilen, weshalb bei dem bekannten Verfahren eine nur ungenügende Kompaktheit des Betons erreicht wird und weiterhin ein Abfallen des Betonmaterials vom Kern auftreten kann.

3. Weiterhin wurde eine Trennung des Mischgutes beobachtet, wobei Teile des dünneren Betongutes, das mit verringerter Energie aufgespritzt wird, nicht einmal den Kern erreichten und vor dem Erreichen der Oberfläche herunterfielen.

4. Bei der Verwendung sehr dünner Betonmischungen, die reich an Zement und Wasser sind, wird eine allmähliche Verstopfung der Oberflächen der Spritzvorrichtung in den Zwischenräumen zwischen den Schaufeln verursacht. Außerdem neigt der Betonstrahl nach sehr kurzer Benutzungszeit dazu, sich zu deformieren mit der Folge, daß eine insgesamt unregelmäßige Materialablagerung sich auf dem Kern ergab, und zwar anstelle eines kontinuierlichen spiralförmigen Bandes. Zudem verringerte sich bei längerer Verfahrensanwendung der Zementfluß schnell, und das Aufspritzen mußte zur Reinigung der gesamten Spritzvorrichtung unterbrochen werden.

5. Die vorstehend genannten Nachteile sind verantwortlich für die Bildung von wenig kompakten Betonschichten mit absolut unregelmäßiger Dicke. Deshalb ist die zusätzliche Verwendung einer Vorrichtung (etwa eines Schneckenfräsers) unerläßlich, um die aufgebrachte Mischung Lage um Lage vor der Aufbringung der Bewehrungsdrähte auf jede Lage zu vergleichmäßigen.

6. Die Verwendung der Vorrichtung zum Vc rgleichmäßigen der Schichten verhindert die Möglichkeit, den Beton mit einer Vor- und Zurückbewegung ununterbrochen aufzuspritzen. Die Spritzvorrichtung kann deshalb nur in einer Richtung arbeiten und nicht ebenfalls in der anderen.

7. Weiterhin ist ts als Ergebnis des Vorhandenseins der Vorrichtung zum Vergleichmäßigen der Schichten erfordeihch, die Windungen für die Bewehrungsdrähte jeweils in separaten Läufen

aufzubringen.

8. Nach jedem Lauf der Vorrichtung zum Aufbringen der Bewehrungsdrähte müssen die Drähte am Ende des Kerns verankert (und zwar mittels z. B. metallischer Halteplatten oder Schrauben u. dgl.) und dann abgeschnitten werden. Die Spritzvorrichtung muß jeweils zurück in ihre Ausgangsposition für den nächsten Arbeitsvorgang gebracht werden, und hier müssen die Enden der Drähte ebenfalls wieder befestigt werden, und zwar mit denselben Mitteln wie vorher, jedoch an dem anderen Ende des Kerns. Nur nach der Durchführung dieser Verfahrensschritte kann jeweils der folgende Arbeitsgang durchgeführt werden.

9. Darüber hinaus verursacht die Vergleichmäßigungsvorrichtung beim Vergleichmäßigen der Betonoberfläche eine ungewünschte Bewegung im Beton, wodurch dessen Kompaktheit verringert wurde und somit seine Fcingkeit und seine Undurchlässigkeit verschlechtert -verden kann.

10. Die verringerte Konsistenz der Originalmischung, die weiter durch die Benutzung der Vergleichmäßigungsvorrichtung verschlechtert wird, ve' anlaßte die Drähte in den Beton einzudringen, anstatt auf ihm zu liegen. Dadurch wird die gleichmäßige Verteilung der Bewehrungsdrähte nicht reparabel verändert, wodurch Drahtkonzentrationen an manchen Seiten entstehen und andere Seiten ohne Bewehrung blieben. Auf diese Weise wird aber die ohnehin schon relativ verschlechterte Festigkeit des Materials weiter verringert.

11. Die Verwendung der Vergleichmäßigungsvorrichtung bringt einen sehr hohen Materialverlust mit sich, denn das Material wird beim Ausgleich des Betons abgetragen. Je dünner die auszugleichende Betonlage ist oder je mehr die Drahtbewehrung verteilt ist, um so mehr Material wird verschwendet.

12. Schließlich konnte das Problem der Vermeidung einer Längsdrahtbewehrung von Rohren in keiner Weise gelöst werden, da eine Längsdrahtbewehrung zusätzlich vorgesehen ist, wodurch weitere Unterbrechungen des Herstellungsablaufes auftreten und sich die Notwendigkeit ergibt, manuell Drähte mit großem Durchmesser zu verlegen, die an den Enden des Kerns über dem bereits aufgespritzten Beton verankert werden, um sicherzustellen, daß sie hinreichend durch die folgenden Materialschichten bedeckt werden.

13. Zudem ist es mit dem bekannten Verfahren nicht möglich, die Enden der Rohre derart zu formen, daß das Anschließen derselben mit einem einfachen und preiswerten System erfolgen konnte. Denn dieses Verfahren ermöglicht nur, zylindrische Rohre mit glatten Enden herzustellen, so daß teure Kupplungsmuffen oder Verbinder erforderlich waren, die in getrennten Fertigungsstätten hergestellt werden müßten, und zwar mit beträchtlichen Kosten. Nicht weniger teuer und schwierig wäre das Auslegen und Verbinden dieser Rohre.

Damit liegen zusammenfassend die Nachteile dieses Verfahrens im wesentlichen in einer verringerten Betonfestigkeit, verbunden mit einer hohen Porosität und Durchlässigkeit, in einer unregelmäßigen Anordnung der Stahlbewehrung, in einem relativ hohen Ma-

terialverlust sowie in einer beträchtlichen Verfahrensdauer, so daß dieses vom Anmelder selbst entwickelte Verfahren nie praktische Anwendung gefunden hat.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß in praktisch durchführbarer und ökonomischer, das heißt insbesondere zeit- und materialsparender Weise Betonrohre ohne Längsbewegung und ohne Vorspannung hergestellt werden können, die sich durch eine hohe Festigkeit auszeichnen. Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die einen Absetzwert von etwa 0 aufweisende Betonmischung in einem gleichmäßigen Materialfluß in Form eines dünnen laminaren Strahls mit einer im wesentlichen konstanten Breite von einigen Zentimetern, einer Dicke von einigen Miüimetern und einer Aufprallgeschwindigkeit von mehr als 60 km/h aufgebracht wird und daß das Aufbringen der Betonmischung und des Bewehrungsdrahtes lagenweise ohne Unterbrechung in entgegengesetzten Richtungen so lange wiederholt wird, bis die Wandung des Betonrohres die gewünschte Dicke aufweist.

Erfindungsgemäß wird demnach ein außerordentlich trockener Beton verwendet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, daß der Beton eine sehr gleichmäßige Verteilung auf dem Kern erhält, so daß sehr dünne Schichten aufgetragen werden können, die sofort selbsttragend sind und eine derartige Konsistenz besitzen, daß sie die aufgebrachten Bewehrungsdrähte tragen können und eine hohe Festigkeit sowie eine hohe Undurchlässigkeit aufweisen. Dabei wird erfindungsgemäß das Aufbringen der Betonschichten und der spiralförmigen Bewehrung kontinuierlich durchgeführt, und zwar mit Hin- und Herbewegungen, die voll ausnützbar sind, so daß keine Unterbrechungen auftreten und insbesondere ein Abschneiden der Bewehrungsdrähte nach jedem Lauf entfallen kann. Das mit dem erfindungsgemäße Verfnhrpn hf»rof»ctf»lltp> Rptnnrnhr u/pict f»inp Unntinuiprli-

che, gleichmäßig verteilte Bewehrung auf, die in jeder gewünschten Dicke ausführbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 enthalten.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine Vorrichtung bestehend aus einer Station zum Mischen und Chargieren des Betons, Transportvorrichü:ngen für die Mischung, einer Spritzvorrichtung für den Beton, die hin- und herbewegbar ist, ferner aus einem um seine Längsachse rotierenden Kern, der achsparallel zur Richtung der Hin- und Herbewegung der Spritzvorrichtung im Abstand zu dieser angeordnet ist, und aus einer oder mehrerenSpulenfür die Bewehrungsdrähte, die quer zur Längsachse zugeführt und aufgrund der Drehung des Kerns in einem spiralförmigen Muster aufgewunden werden. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Spritzvorrichtung eine Kontrolleinrichtung zur gleichmäßigen Versorgung mit Beton aufweist und aus einem mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Rollenpaar mit parallel zur Achse des Kerns verlaufenden Achsen besteht, dessen Rollen sich unter gegenseitiger Berührung ihrer Umfangsflächen drehen und aus einem Elastomermaterial bestehen oder mit einem derartigen beschichtet sind.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen Kontrollvor-

richtungen für die Betonflußrate und die spezielle erfindungsgemäße Spritzvorrichtung gewährleisten einen kontinuierlichen Spritzfluß des Materials auf den Kern, und zwar absolut gleichmäßig, extrem dünn, nämlich in einer Dicke mit Bereich von einigen Millimetern, und bei einer konstanten Weite (von einigen Zentimetern). Dabei ist die Geschwindigkeit am Auftreffpunkt sehr hoch, und zwar mehr als 60 km/h, vorzugsweise 70 bis 80 km/h, so daß sichergestellt ist, daß auch unter Berücksichtigung von Materialschwankungen ein sofortiger Zusammenhalt desselben auf der Kernoberfläche eintritt.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 14 bis 17 enthalten.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Betonrohr geschaffen, das durch konzentrische, nur mehrere Fviiiiimeicr dicke Betonschichten inii jeweils zwischengelagerten Bewehrungswindungen aus mindestens einem über alle Windungen durchgehenden dünnen Bewehrungsdraht mit von Bewehrungslage zu Bewehrungslage sich umkehrender Windungssteigung /ur Längsachse gekennzeichnet ist.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun die Erfindung näher beschrieben.

Diese ufindungsgemäße Vorrichtung besteht

aus einer Station 1 zum Chargieren und Mischen der Betonkomponenten, wo die Mischung entsprechend den gewünschten Eigenschaften bereitet wird;

aus einer Transportvorrichtung 2, z. B. einem Förderband zum Fördern der bereiteten Mischung (welche im folgenden als »Beton« bezeichnet wird);

aus eine Einheit 3 zum Kontrollieren der Betonflußrate und zum Spritzen des Betons, die den Beton von der Transportvorrichtung 2 erhält und auf einem Schlitten 4 befestigt ist, dem eine Hin- und Herbewegung für einen Lauf entsprechend der Länge des Produktes oder des herzustellenden Rohres erteilt werden kann;

aas einem zylindrischen Kern 5 mit einem Durchmesser und einer Länge gleich oder zumindest gleich dem Durchmesser oder der Länge des herzustellenden Rohres, der um seine eigene Längsachse rotiert und dessen Längsachse parallel zur Bewehrungsrichlung des Schlittens 4 verläuft, und zwar in einer derartigen Entfernung, daß der mittels der Kontroll- und Spritzeinheit 3 gespritzte Beton auf die Kernoberfläche auftrifft;

aus einem zweiten Schlitten für Spulen 6, dei aus Vereinfachungsgründen nicht separat in der Zeichnung dargestellt ist, aber mit dem Schlitten 4 übereinstimmt, wobei konzeptionell der Schlitten 4 für die Kontroll- und Spritzeinheit und der Schlitten für die Spulen 6 als für die Längsbewegung in Hin- und Herrichtung getrennt angesehen werden können. Auf den Spulen 6 (die schematisch eingezeichnet sind), sind Stahldrähte aufgewickelt, die zur Bildung der Bewehrung des Rohres bestimmt sind; dieser zweite Schlitten kann eine Hin- und Herlängsbewegung, ähnlich wie die der Betonspritzeinrichtung (oder zusammenfallend mit dieser, wie in der Figur gezeigt), durchführen;

aus einer Vorrichtung zur Dampf- oder Hitzeerzeugung für die Schnelltrocknung (nicht eingezeichnet) und aus einer Hebe- und Transportvorrichtung (nicht eingezeichnet).

Im Betrieb wird der Beton, der in der Station 1 portioniert und gemischt wird, auf der Transportvorrich-

lung 2 gefördert und zu der Kontroll- und Spritzeinheit 3 geleitet, die einen dünnen laminaren Betonstrahl auf das rohrförmige Teil aufpritzt. welches allmählich um den rotierenden Kern 5 geformt wird, während der Schlitten 4 parallel zur Kernachse verschoben wird. Nach einer ersten Betonschicht auf dem Kern 5 werden die Enden der Bewehrungsdrähte an einem Ende des Kerns 5 befestigt. In dem folgenden Lauf des Schlittens 4 zieht der rotierende Kern 5 die Bewehrungsdrähte von den Spulen 6 und windet sie um sich herum. Die Querbewegung des Schlittens 4 in Verbindung mit der Rotation des Kerns 5 führt dazu, daß die Drähte auf der vorher aufgebrachten Schicht angeordnet werden, und zwar entsprechend einer Spirale, deren Steigung durch das Verhältnis der beiden Geschwindigkeiten bestimmt wird. Gleichzeitig mit dem Umwinden der Drähte bringt die Kontroll- und Spritzeinheit 3eine weitere Schicht über die autgebrachten Bewehrungsdrahte auf. In dieser Weise wird bei Beendigung des Schlittenlaufcs eine Erhöhung der Dicke des Rohres auf dem Kern erreicht, wobei in der Dicke der Wandung die Bewehrungsdrähte mit umfaßt sind. Beim Ende des Laufes des Schlittens (welcher bei 3' schematisch in gestrichelten Linien eingezeichnet ist), wird die Bewegung des Schlittens umgekehrt ohne Unterbrechung, und der Prozeß wird zurück und wieder hin kontinuierlich fortgeführt, bis die gewünschte Wandstärke für das herzustellende Rohr erreicht ist.

Im folgenden ist die Vorrichtung, die die oben beschritoenen Teile umfaßt, detaillierter beschrieben. Dabei umfaßt die Kontroll- und Spritzeinheit 3: Einen Einfülltrichter 7, der auf dem Schlitten 4 befestigt ist und den Beton aufnimmt. Sein Querschnitt entspricht dem eines Kegelstumpfs, wobei die kleinere Stumpfbasis nach unten zeigt, wo ein konischer Körper 8 angeordnet ist, dessen Konizität im Hinblick auf die des äußeren Einfülltrichters 7 entgegengesetzt verläuft, um dem Behälter einen ringförmigen Querschnitt zu geben, der sich nach unten hin verengt. Der konische Körper 8 dreht sich um seine eigene Achse

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renclen Kerns 5 (und zwar in einem passenden Abstand, um sicherzustellen, daß der Betonstrahl den Kern 5 mit hinreichender kinetischer Energie erreicht). Die Rollen 9 und 10 berühren sich umfangsmäßig und sind mit einer Schicht aus Elastomer-Material beschichtet (die glatt ist oder möglicherweise mit parallelen oder geneigten Rillen oder mit einer anderen Oberflächengestalt verschen ist). Die Rollen 9, 10 spritzen den Beton (der durch den Fördergurt in den Rollenspalt gefördert wird) auf die Oberfläche des rotierenden Kerns 5. Die gesamte Anlage, wie vorstehend beschrieben, ist auf dem Schlitten 4 befestigt, der - wie ebenfalls im vorhergehenden beschrieben - in Längsrichtung hin- und herbewegt wer den kann und parallel zur Achse des rotierenden Kerns 5 läuft.

Ein Spulenschlitten, dereine bestimmte Anzahl von Spulen 6 aufweist, die der Zahl von Stahldrähten entspricht, die verwendet wird (bis zu 2() Mahldrahten oder mehr) sowie einen oder mehrere Kämme, die den Abstand zwischen den Drähten fixieren, der entsprechend den Anforderungen variiert werden kann. Dieser Schlitten bewegt sich in Längsrichtung vor und zurück, parallel zur Kernachse. In der Zeichnung umfaßt der Schlitten 4 aus Gründen der Vereinfachung sowohl den Schlitten der Kontroll- und Spritzeinheit 3 als auch den Schlitten 6 für die Spulenhalterung, aber - wie bereits im vorhergehenden ausgeführt - sind diese Schlitten in der Praxis voneinander getrennt.

Ein Heizsystem für den Kern 5 (mittels Dampf oder mit heißem Wasser oder mittels elektrischer Widerstandsheizung) ist in der Stufe der Rohrherstellung vorgesehen, um die Entformung des Rohrs zu beschleunigen.

Der zylindrische Kern 5 kann gewöhnlich aus Metallblech bestehen, das passend gerippt und versteift ist.

Die Vorrichtung kann in verschiedenen Alternativen ausgeführt sein, von denen einige im folgenden beschrieben sind:

Wie im obigen gesagt, kann der Schlitten für die

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ehe angeordnet sind und in Kontakt mit dem Beton stehen. Diese Schaufeln sind derart angeordnet, daß sie den Beton in Richtung auf einen ringförmigen Schlitz fördern, der sich zwischen der Basis des Einfülltrichters 7 und der des Körpers 8 befindet. Durch Einregulierung der Drehgeschwindigkeit des Körpers 8, der Zahl und der Form und der Anordnung der Schaufeln wird ein stetiger Fluß des Betons durch die in der Basis befindlichen Schlitze erreicht. Auf diese Weise werden Vibratoren oder ähnliche Vorrichtungen vermieden, durch die eine Trennung des Materials hervorgerufen werden könnte.

Eine rotierende Platte, die in Übereinstimmung mit dem unteren Schlitz des Einfülltrichters 7 angeordnet ist und dazu dient, den Beton zu sammeln und ihn bei jeder Umdrehung durch einen speziellen Schlitz auf einen Fördergurt darunter in genau abgemessenen Beträgen fallen zu lassen.

Einen Fördergurt mit Einebnern zur weiteren Einstellung des Betonflusses, der das Material zur Spritzeinrichtung fördert.

Eine Spritzeinrichtung, die im wesentlichen aus einem Rollenpaar 9 und 10 besteht, die mit hoher Geschwindigkeit rotieren und jede mit einem eigenen Antrieb ausgestattet ist und mit ihren Achsen parallel zueinander verlaufen und parallel zur Achse des rotie-

sein. Es kann mehr als ein Schlitten für die Spulen 6 vorhanden sein, um mehr als einen Bewehrungsdraht gleichzeitig aufzuwickeln, die in verschiedener Weise auf der Oberfläche des herzustellenden Teils angeordnet werden. Die Rahmen für die Spulen können in ihrer Hin- und Herbewegung ersetzt werden durch Drahtführungsspulen. In diesem Falle ist die Spuleneinheit fest und befindet sich in einer Stellung, die für die Verteilung der Drähte zu den Spulen geeignet ist. Auch können mehr als ein Schlitten für das Betonspritzen vorgesehen sein, um den Herstellungsprozeß zu beschleunigen. Die Vorrichtung kann feste Schlitten aufweisen und bewegliche rotierende Kerne, die eine Hin- und Herbewegung ausführen. Die Achse des Kerns kann lotrecht anstatt waagerecht angeordnet sein. In diesem Falle führen die Rahmen eine Hin- und Herbewegung in bezug auf den Kern in lotrechter Richtung und nicht in horizontaler Richtung aus. Durch die Benutzung von einem oder mehreren Schlitten für die Spulenhalterung können die verschiedensten Arten der Bewehrung verwirklicht werden, von denen beispielsweise verschiedene Arten im folgenden beschrieben werden:
1. Eine einzige spiralförmige Bewehrung mit der gewünschten Steigung in bezug auf die Rohrachse, die sich mit der in Rückrichtung verlau-

fenden Spirale kreuzt, die vom selben Schlitten gebildet wird, um ein Bewehrungsdrahtgitter zu bilden. Die Windungssteigung der Drähte ist in derartiger Weise festgelegt, daß sich der erforderliche Stahlquerschnitt parallel oder im rechten Winkel zur Achse des Rohres ergibt.
2. Bine doppelte symmetrische, spiralförmige Bewehrung, wozu zwei Schlitten gleichzeitig sich bewegen, und zwar einer in eine Richtung (z. B. von links nach rechts) und der andere in die entgegengesetzte Richtung (z. B. von rechts nach links). Der Zweck dieses Verfahrens besteht darin, das Bewehrungsdrahtgitter, wie unter 1. beschrieben, herzustellen, jedoch in einer einzelnen Betonschicht.

.1. Eine doppelte asymmetrische, spiralförmige Bewehrung, um eine bessere Differenzierung der Stnhlqiierschnittsverteilnng «sowohl in trnnsvnrsalcr als in longitudinal Richtung zu erreichen. In diesem Fall stellt ein Schlitten mit einer langsamen Bewegung (gewöhnlich mit einer Bewegungsgcschwindigkeit gleich der des Schlittens für die Betonspritzeinrichtung) eine Spirale mit kurzer Steigung her. während eine zweiter Schlitten, dessen Zurück- und Vorbewegung wesentlich schneller ist, eine gestreckte Spirale bildet. Besonders in diesem Fall (aber offensichtlich auch in den vorhergehenden Fällen) kann der Durchmesser und die Anzahl der von jedem Schlitten verteilten Drähte untereinander unterschiedlich sein, wobei die jeweilige Drahtanzahl jeweils für die spezifische Rolle der Bewehrung bei dem hergestellten Rohr ausgewählt ist.
4. Eine Vielfach-Spiralbewehrung, die mit jeder beliebigen Anzahl von Schlitten hergestellt werden kann, die gleichzeitig arbeiten und voneinander unabhängige Bewegungen durchführen, die passend koordiniert sind. Hierbei können Drahtbewehrungen eines Spezialtyps oder aber einfach auch nur eine schnellere Herstellung der gewünschten Drahtbewehrungen angestrebt werden oder aoer auch eine hrhohung der Verteilungsdichte der Bewehrungsdrähte in dem Beton gewünscht werden.

Der Gebrauch der Schlitten zur Spulenaufnahme, wie oben beschrieben, ermöglicht es offensichtlich, indem die Geschwindigkeit jedes Schlittens in bezug auf die des die Spritzeinrichtung tragenden Schlittens verändert wird und durch Änderung der Anzahl der Spulen in jedem Rahmen sowie durch Änderung des Durchmessers des Drahtes auf jeder Spule und durch Änderung der Entfernung zwischen den Drähten mittels eines Abstandskammes, mit dem jeder Schlitten ausgerüstet ist, im Beton jeden gewünschten Anteil an Eisenmaterial einzubetten, jedoch entsprechend angeordnet und verteilt.

Der Stahldraht, der vorzugsweise als Bewehrung verwendet wird, ist ein blanker Stahldraht und sein Durchmesser ist nicht größer als 3 mm. Dies ist eine Drahtstärke, die ziemlich ungewöhnlich für die Herstellung bewehrter Betonkörper ist, und zwar im Vergleich mit dem untersten Limit von 5 mm, das normalerweise nur für spezielle Zwecke verwendet wird. Diese Tatsache allein macht die gemäß dem erfindungsgernäßen Verfahren hergestellten Strukturen zu vollständig neuen Bauelementen, die leicht von normalen oder vorgespannten bewehrten Betonstrukturen untei schieden werden können.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens besteht in der Verwendung von Spulen, die ein Bündel dünner Drähte tragen, anstelle von Spulen, die nur einen einzigen Draht aufweisen, oder in der Verwendung von Spulen, die ein Metallgeflechtband aus dünnen Drähten aufweisen.

Nachdem die Herstellung des Rohres beendet ist, wird es schnell unter Einfluß von Dampf getrocknet. Normalerweise wird das Rohr mit dem Kern 5 zu einer SpezialStation gefördert und in einer Spezialbox untergebracht (oder mit einer Teerleinwand bedeckt), worin Dampf unter kontrollierten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen eingeführt wird.

Nach ungefähr vier Stunden der Behandlung kann das Rohr von dem Kern 5 abgezogen werden, und der letztere ist sofort zur Herstellung eines neuen Rohres wieder verwendbar.

Der Herstell unpsnro7eß gemäß der vorliegenden Erfindung sieht ebenfalls die Einleitung von Dampf in den Kern S vor, und zwar vom Beginn der Herstellung des Rohres ab (dabei kann die Hitzeerzeugung durch Dampf ersetzt werden durch in speziellen Rohren innerhalb des Kerns 5 zirkulierendes heißes Wasser), um sicherzustellen, daß die schnelle Trocknung des Betons von den äußeren Schichten zu den inneren Schichten hin beginnen kann, und zwar schon während der gesamten Herstellungsdauer. Diese Methode ermöglicht es, die Zeitdauer, während der die Rohre in der Trocknungsbox gehalten werden, von ungefähr vier Stunden, wie im vorstehenden erwähnt, auf ein bis zwei Stunden (entsprechend der jeweiligen Wanddicke) zu verringern. Die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wiederverwendungen desselben Kerns 5 ist entsprechend auf ungefähr zwei Stunden reduziert. Aus diesem Grunde ist das Vorhandensein von drei Kernen 5 für jeden Rohrdurchmesser ausreichend, um die Kontinuität des Rohr-Herstellungszyklus zu sichern, und zwar für Rohre desselben Durchmessers.

In der vorhergehenden Beschreibung ist ein Verfahren für die Herstellung eines Rohres mit glatten Enden dargesteiii, und zwar aus Gründen der Vereinfachung. Andererseits kann das glatte Ende auch beispielsweise durch eine Muffe ersetzt werden, wobei auf den Kern in einer passenden Position ein Metallring (Gegenflansch) aufgesetzt wird, der die innere Gestalt der Muffe selbst, wiedergibt. Was die Herstellung des Rohres betrifft, so ist es ausreichend, wenn die Beton- und Stahlverteilung auf dem zylindrischen Körper des Rohres beendet ist, die Hin- und Herbewegung der Schlitten auf eine kurze Strecke, die der Muffe entspricht, zu begrenzen, um in diesem Bereich mit einer hinreichenden Zahl von Läufen eine Verdikkung des bewehrten Betons zu erreichen, die dann das flanschförmige Ende des Rohres bildet. Diese Modifikation erlaubt ohne jegliche Änderung des Verfahrens und der Vorrichtung, Rohre mit Doppelspitzenden oder mit Doppelmuffen oder Rohre mit Muffe und Spitzende u. dgl. herzustellen.

Die Rohre können eine beliebige Dicke haben, die lediglich durch die Dicke jeder Betonschicht und durch die Anzahl der einzelnen Schichten bestimmt wird (beide Faktoren sind von dem Hersteller wählbar) und die deshalb nur durch die praktischen Erfordernisse und durch die kommerziellen Gegebenheiten beschränkt ist. Andererseits muß die Dicke der Wand nicht über die gesamte Länge des Rohres gleichmäßig sein. Tatsächlich ist es möglich, unter Anwendung

desselben Verfahrens - wie bei der Herstellung einer Muffe - jeue Wandstärke an jeder Stelle der Rohrwandung zu realisieren und insbesondere Verstärkungsbänder (ähnlich zu den Winkeln in Mctdllrohren) für speziell vorgespannte Rohre oder Bänder mit einer größeren Dicke, wo ohne eine Beeinflussung der Festigkeit des Rohres Entlüftungsöffnungen und Auslässe od. dgl. gebohrt werden sollen.

Ein Rohr mit einer speziellen chemischen und mechanischen Widerstandsfähigkeit kann dadurch erhalten werden, daß das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung dazu verwendet wird, sogenannte »Sandwich«-Strukturen herzustellen, wobei Betonschichten zwischen mit Polymeren abgebundenen Mörtelschichten eingebracht werden. Dazu ist es ausreichend, eine Spritzeinheit verfügbar zu haben, die mit derartigen Mörteln gespeist wird, wobei keine weiteren Ändenineen in der Vorrichtung und keine Mnriifikationen des Verfahrens erforderlich sind. Die Spezialschicht oc :r die Spezialschichten könneir entweder an der inneren Oberfläche oder auf der äußeren Oberfläche oder innerhalb der Wandung, entsprechend ihrem jeweiligen Zweck, angeordnet werden. Wenn ein spezieller Schutz für die Bewehrungsdrähte vorgesehen werden soll, ist es ferner möglich, hinter jedem Kamm ein Bad anzuordnen, das Spezialmaterialien enthält, um sicherzustellen, daß die Drähte die Rohroberfläche mit einer Schutzsubstanz imprägniert erreichen. Mit demselben Verfahren können die Drähte auch mit den bekannten adhäsiven Produkten versehen werden, die sowohl die Adhäsion als auch die Bindung zwischen dem Beton und dem Bewehrungsstahl begünstigen.

Darüber hinaus können die Bewehrungsdrähte durch alkaliresistente Glasfasern ersetzt werden, wenn die herzustellenden Produkte für den Transport von Flüssigkeiten bestimmt sind, die Stahl angreifen oder aber in einer Umgebung installiert werden sollen, die ein aggressives Verhalten besitzt.

In Anbetracht der Tatsache, daß der Beton, der für die Herstellung des Rohres benutzt wird, keiner Behandlung unierzogen wird, die Äbsonderungseffekte verursachen könnte (wie z. B. durch Vibration, Zentrifugieren od. dgl.), erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren, leichte oder gemischte (d. h. leichte und schwere) Zuschlagstoffe zu verwenden, und zwar in solchen Fällen, bei denen das Gewicht des herzustellenden Produkts in vorgegebenen Grenzen gehalten werden muß.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergeben sich die folgenden Vorteile des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens:

Eine außerordentlich hohe Viskosität, was die Form, die Größe und die Festigkeit des hergestellten Produkts betrifft. Weiterhin die bemerkenswerte Einfachheit der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Insbesondere ist zu bemerken, daß das erfindungsgemäße Verfahren es ermöglicht, die einzelnen Verfahrensschritte für den Aufbau der Rohrwandung gleichzeitig durchzuführen.

Bemerkenswerte hydraulische Eigenschaften des hergestellten Produktes, denn die innere Oberfläche, die gegen den Metallkern aufgebaut wird, ist außerordentlich glatt und besitzt einen extrem niedrigen Rauheitskoeffizienten, der bei weitern niedriger ist als der von Rohren, die nach den bekannten Industrieverfahren (dem Zentrifugierverfahren, dem Rollverfahren und dergleichen) hergestellt sind und der nur vergleichbar mit demjenigen von Rohren ist, die ir
rechten Gußverfahren zwischen konzentrische

: im senk-

i konzentrischen Gußformen hergestellt werden (einer Methode, die aus ökonomischen Gründen zur Zeit nur zur Herstellung von Rohren mit großem Durchmesser verwendet wird).

Überraschende mechanische Eigenschaften des hergestellten Produktes.

Die Verwendung einer weit ausgedehnten und homogen verteilten Bewegung stellt deshalb ein ausgezeichnetes Ergebnis vom Standpunkt der Festigkeitstheorie dar und garantiert die Erlangung von extrem hohen mechanischen Festigkeitswerten des Ganzen. Insbesondere für Strukturen, die hohen Spannungen ausgesetzt sind, wie dies bei Rohren für Druckleitungen der Fall ist, gleicht die gleichmäßig verteilte Bewehrung die negativen Effekte der Schrumpfung aus, riies snoar hei hohem 7>-.mentoe.halt. und verhindert die Bildung von relevanten Rissen, die bei den augenblicklich hergestellten Rohreneinengefährlichen Ausgangspunkt für darauf folgende Brüche darstellen.

Aus diesem Grunde stellt das erfindungsgemäß hergestellte Produkt ein vollständig neues Industrieproduki dar, wenn es mit den zur Zeit existierenden Rohren verglichen wird, die entweder aus bewehrtem Beton oder bewehrtem Spannbeton bestehen.

Der neue erfindungsgemäße Rohrtyp ermöglicht die höchstmögliche Einsparung an Rohmaterialien; denn es ist möglich, die Dicke und die Bewehrungen genau im Hinblick auf die erforderlichen Drücke einzustellen.

Auch die Möglichkeit, die Menge der eingebetteten Bewehrung in großem Ausmaße zu variieren und ebenfalls ihre Verteilung sowie ihren Neigungswinkel in bezug auf die Längsachse u. dgl., erlaubt es, die hergestellten Produkte genau den geforderten Arbeitsbedingungen anzupassen.

Zusätzlich zu ihrer sehr hohen Vielseitigkeit hinsichtlich der Aufnahme von Spannungen weisen die erfindungsgemäßen Rohre aufgrund der gleichmäßig verteilten Bewehrung eine bemerkenswerte Festigkeit auf. Dabei ergibt sich bei einer Krutung ües Kohres. und zwar bei vergleichsweise gleicher Dicke uui. gleichem Stahlgewicht - wie bei den bekannten Rohren - eine weit größere Festigkeit (mindestens die zweifache Festigkeit) gegenüber konventionellen bewehiten Betonrohren.

Unter allen Bedingungen, sogar in extremen Ausnahmefällen, in denen sich ein Riß bildet, wird sich dieser Riß wieder schließen, sobald die ihn hervorrufende Ursache weggefallen ist. Dieses Phänomen, wonach alle zufällig auftretenden Risse im Beton mit einer gleichmäßig verteilten Bewehrung die Neigung besitzen, sich zu schließen, ist bekannt und wurde wiederholt bei allen Strukturen dieses Typs beobachtet. Jedoch kann dieses Verhalten nicht von bewehrten Betonrohren erwartet werden, wie sie zur Zeit gefertigt werden.

Obgleich die erfindungsgemäßen Rohre auch auf dem Gebiet eingesetzt werden können, das zur Zeit von den Spannbetonrohren beherrscht wird, benötigen sie nicht die Verwendung von hoch spannungsfestem Stahl, dessen hohe Korrosionsneigung bekannt ist. Demnach ist mit ihrem Einsatz kein Risiko hinsichtlich von Korrosion verbunden und keine der zur Zeit bei Spannbetonrohren vorgesehenen Maßnahmen (Beton und Bitumenschichten, kathodischer Schutz) sind erforderlich.

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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Herstel- hohlen Pfählen und ähnlichen Gegenständen mit zy-

lung von Rohren zur Weiterleitung vor. Flüssigkeiten lindrischem oder polygonalem oder polyzentrischem

beschränkt, sondern kann ebenfalls für die Herstel- Querschnitt verwendet werden, und zwar nur in Ab-

lung von Pfeilern, Masten für elektrische Leitungen hängigkeit von dem Querschnitt des verwendeten

oder Pfählen für Fundamente, Säulen, Trägern oder > Kerns.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (18)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Betonrohres, bei dem eine Betonmischung mit niedrigem Absetzwert kontinuierlich zunächst auf einen Kern und dann auf die bereits aufgebrachten Schichten aufgespritzt wird, wobei der Auftreffpunkt des Strahls in Längsrichtung des sich drehenden Rohres bewegt und gleichzeitig mindestens ein Bewehrungsdraht in kontinuierlichen Windungen aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Absetzwert von etwa 0 aufweisende Betonmischung in einem gleichmäßigen Materialfluß in Form eines dünnen laminaren Strahls mit einer im wesentlichen konstanten Breite von einigen Zentimetern, einer Dicke von einigen Millimetern und einer Aufprallgeschwindigkeit von mehr als 60 km/h aufgebracht wird und daß das Aufbringen der Betonmischung und des Bewehrungsdrahles iagenweise ohne Unterbrechung in entgegengesetzten Richtungen so lange wiederholt wird, bis die Wandung des Betonrohres die gewünschte Dicke aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Bewehrungsdrahtes 3 mm nicht übersteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mehrere Bewehrungsdrähte aufgebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Spulen (6> von denen die Bewehrungsdrähte abgezogen werden, mit unterschiedlichen Quergeschwindigkpiten entlang des Rohres bewegt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Bewehrungsdrähte aus einem Geflecht von sehr dünnen Drähten oder aus einem Band aus metallischem Geflecht bestehen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr während des Aufspritzen des Betons getrocknet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknen dadurch erfolgt, daß Dampf in das Rohr eingeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vorerhitzter Beton aufgespritzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Rohr verbleibender Kern (5) verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung der verschiedenen Lagen des Rohres Betonmischungen unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Harzen beschichteter Bewehrungsdraht verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Rohres an bestimmten Punkten erhöht wird, indem an diesen einige Extraschichten Beton und Bewehrungsdraht aufgebracht werden.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 12, bestehend aus einer Station zum Mischen und Chargieren des Betons, Transportvorrichtungen für die Mischung, einer Spritzvorrichtung für den Beton, die hin- und herbewegbar ist, ferner aus einem um seine Längsachse rotierenden Kern, der achsparallel zur Richtung der Hin- und Herbewegung der Spritzvorrichtung im Abstand zu dieser angeordnet ist. und aus einer oder mehreren Spulen für die Bewehrungsdrähte, die quer zur Längsachs⁰, zugeführt und aufgrund der Drehung des Kerns in ei-

11' nem spiralförmigen Muster aufgewunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzvorrichtung eine Kontrolleinrichtung zur gleichmäßigen Versorgung mit Beton aufweist und aus einem mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Rollenpaar

ι · mit parallel zur Achse des Kerns (5) verlaufenden Achse besteht, dessen Rollen (9, 10) sich unter gegenseitiger Berührung ihrer Umfangsflächen drehen und aus einem Elastomermaterial bestehen oder mit einem derartigen beschichtet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung für den Betonfluß einen Einfülltrichter (7) umfaßt, der kegelstumpfförmig ausgebildet und mit seiner kleineren Basis nach unten ausgerichtet ist, und

2ϊ in diesem ein konischer Körper (8) mit umgekehrten konischen Verlauf angeordnet ist, der um seine Achse drehbar gelagert ist und Leitschaufeln aufweist, die zur Förderung des Betons in Richtung auf den ringförmigen Spalt zwischen der inneren

ίο Wandung (7) des Einfülltrichters und der äußeren Wandung des konischen Körpers (8) ausgebildet sind, und daß eine rotierende Platte unterhalb des Spaltes angeordnet ist, die bei jeder Umdrehung eine genau abgemessene Betonmenge aufnimmt

r> und verteilt und auf einen Fördergurt abgibt, der sie zur Spritzvorrichtung fördert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzvorrichtung und die Kontrolleinrichtung au! einem auf Rollen

4i) beweglichen Schlitten (4) befestigt sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule oder die Spulen (6) für die Verteilung des Bewehrungsdrahtes auf einem oder mehreren unabhängig bewegbaren

4> Schlitten befestigt sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spulenschlitten eine Anzahl von Spulen (6) umfaßt, die gleich der Anzahl der verwendeten Drähte ist, und mehrere

κι Kämme vorhanden sind, mit denen der Abstand der Drähte festgelegt wird.

18. Betonrohr nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch konzentrische, nur mehrere Millimeter dicke Be-

-,-> tonschichten mit jeweils zwischengelagerten Bewehrungswindungen aus mindestens einem über alle Windungen durchgehenden dünnen Bewehrungsdraht mit von Bewehrungslage zu Bewehrungslage sich umkehrender Windungssteigung

bit zur Längsachse.