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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf die Rerstellung von Baustoffen, insbesondere
auf ein Verfahren und eine Anlage zur Warmfeuchtbehandlung von Erzeugnissen2 beispielsweise
aus Beton.
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Die Erfindung kann für die Baustoffindustries das kommunale, landwirtschaftliche
und industrielle Bauwesen bei der Herstellung von Erzeugnissen aus Schwerbeton,
Zellenbeton, Leichtbeton, Gassilikat9 Schaum beton und Gips sowie aus anderen Baustoffen
anyewandt werden, die nach ihrem Formen einer Warmfeuchtbehandlung bedürfen.
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In der ausländischen Praxis sind sud Zeit verschiedene Verfahren
zur Warinfeuchtbehandlung von Beton-, Stahlbeton- und anderen Erzeugnissen bekannt
darunter auch Verfahren mit zonen- und sektionsweise erfolgender Temperaturregelung,
z.B. in einem Bedampfungs-Ringtunnelkanal, wobei in jeder Sektion (Zone) ein besonderer
Wärmezustand eingestellt wird, und die Erzeugnisse in einer Behandlungsstufe der
Einwirkung von Heißdampf und Kohlendioxid unterzogen werden und in der folgenden
Stufe mit Dampf und dann mit Luft behandelt werden, worauf ihre Abkühlung erfolgte
Bei diesen Verfahren und Anlagen wird aber die Wärmebehandlung in allen ihren Stufen
ohne Regelung der Relativfeuchtigkeit durchgeführt. Bei der anfang lichen Behandlung
mit Heißdampf und dann mit Dampf Geschlossenheit und Kohlendioxid wird dabei die
der Stoffstruktur wesentlich gestört, und deswegen sinkt später die Festigkeit der
Erzeugnisse. Außerdem ergeben sieb bei der Realisierung der erwähnten Verfahren
Schwierigkei.
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ten wegen großer finanzieller Aufwendungen.
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Es ist auch ein Verfahren zur Aushärtung und Trocknung von Leichtbetonerzeugnissen
bekannt, bei dem die Beschleunigung der härtung von mit Dampf behandelten Erzeugnissen
durch Benutzung einer Dampfmenge er-
reicht wird, die aus den Erzeugnissen
selbst bei ihrer Trocknung mit Heißluft herausgelöst wird (vgl. das n.E--;Patent
Nr. 2215126).
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Dieses Verfahren kann hauptsächlich nur beim Trocknen von Leichtbetonerzeugnissen
angewandt werden und eignet sich gar nicht für andere Betonarten, z.B. für Schwerbeton,
da dieser Beton entwässert wird und all seine wichtigsten physikalischen und mechanischen
Kennwerte schlechter werden.
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Bekannt sind auch Verfahren, bei denen die Warmfeuchtbehandlung von
Betonfertigteilen in einem Tunnelkanal mit Hilfe von an den Kanalinnenwänden befestigten
elektrischen Erwärmern erfolgt, die durch Infrarot strahlung den Wärmeübergang an
den Beton beschleunigen, wobei die Erzeugnisse hauptsächlich getrocknet werden.
Ein Mangel dieser Verfahren besteht in einer bedeutenden Ungleichmäßigkeit der Wärmebehandlungsverhältnisse
in den Kanalzonen und -stockwerken, wobei die thermodynamischen Kennwerte des Behandlungsmediums
(seine Temperatur, Feuchtigkeit, Geschwindigkeit) nicht immer den Stufen der Wärmebehandlung
entsprechen. Dies fuhrt zu einer wesentlichen Verschlechterung der physikalischen
und mechanischen Kennwerte der Erzeugnisse und zur Anwendung des Verfahrens hauptsächlich
für die Herstellung von Leichtbetonerzeugnissen, so daß sein Anwendungsgebiet also
eng begrenzt ist.
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Bei anderen bekannten Verfahren werden in den Kanalzonen voneinander
unabhängige Erwärmungs- und Rücklaufsysteme gebildet, in denen Energieversorgungseinrichtungen
von aerodynamischer Wirkung mit zusätzlichen Erwärmern und mit möglicher Dampfzufuhr
zum Behandlungsraum benutzt werden.
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Ein Mangel solcher Verfahren besteht darin, daß der Dampf- und Gasaustritt
aues11ton sowie die Regelung der Relativfeuchtigkeit des Mediums und des Stoffaustausches
erschwert sind. Hierbei sinkt die Güte dcr Erzeugnisse infolge der Unterbindung
der Festigkeitszunahme des Betons sowie wegen schlechterer Frostbestän-
digkeit,
Dauerhaltbarkeit und anderer Gütekennwerte.
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Solche Verfahren sind nur für Erzeugnisse mit niedrig gem Modul der
offenen Oberfläche geeignete Infolge der erwähnten Mängel der meisten be schriebenen
Verfahren ist eine weitere Intensivierung der Warmfeuchtbehandlung von Erzeugnissen
bei Be nutzung dieser Verfahren erschwert, für einige Erzeugnisarten auch unmöglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde9 ein eine Verfahren und Anlage
zur Warmfeuchtbehandlung von Beton-, Stahl-beton- und ähnlichen Erzeugnissen in
kontinuierlich betriebenen Kanälen (Kammern) durch zonenweise vorgenommene Regelung
der Temperatur und der Feuchtigkeit des Mediums, des Wärmeträgers und des Kühlmittels
im Raum des Tunnelkanals sowie durch Angabe des Bereich.optimaler Werte der thermodynamischen
Parameter für/Erzeugnisse in jeder Stufe der Warmfeuchtbehandlung unter Bericksichtigun
der im Beton erfolgenden physikalisch-chemischen Umwandlungsprozessen zu vervollkommnen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Warmfeuchtbehandlung von
Erzeugnissen z.B. aus Beton gelöst, bei dem die Temperatur und die Feuchtigkeit
im Raum eines Tunnelkanals durch Temperaturerhöhung, isothermische Lagerung der
Erzeugnisse und ihre Kühlung zonenweise geregelt werden und bei dem die Erzeugnisse
vor der Behandlungsstufe mit der Temperaturerhöhung erfindungsgemäß mit bis etwa
40° bis 100°C erwärmter Luft beblasen werden, und in der Z(ne der Temperature erhöhung
mit einem Dampf-Luft-Gemisch im Laufe von lbis6 Stunden behandelt werden, wobei
die Temperatur und die Feuchtigkeit des Dampf-Tuft-Gemisches langsam bis zu ihren
maximal zulässigen Werten erhöht werden die der betreffenden Art der herzustellenden
Erzeugnisse entsprechen, und in der Zone der isothermlschen Lagerung die Erzeugnisse
im Laufe von 2 bis 6 Stunden der Einwirkung des Wärmeträgers unterzogen werden,
dessen
Temperatur und Feuchtigkeit etwa 60 bis 95OC bzw. annähernd 100% betragen, während
in der Kühlzone die Erzeugnisse 0,3 bis 1,5 Stunden lang mit dem Kühlmittel von
etwa 35% bis ungefähr 90% Relativfeuchtigkeit angeblasen werden.
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Die erwähnte Aufgabe wird auch durch die für die Realisierung dieses
Verfahrens entwickelte Anlage mit einem Tunnelkanal gelöst, der eine Zone zur Temperaturerhöhung,
eine Zone zur isothermischen Lagerung von Erzeugnissen und eine Zone zu ihrer Abkühlung
umfaßt, wobei die Anlage erfindungsgemäß eine Vortrocknungskammer mit Luftleitungen
enthält, wobei die Vortrocknungskammer mittels einer Luftleitung mit einem Luftvorhangkollektor
verbunden ist.
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In dieser Anlage ist die Ausführung von Rücklaufkreisen in allen
Zonen des Tunnelkanals vorteilhaft wobei im letzten RUcklaufkreis die Möglichkeit
der Entfernung einer Menge des umlaufenden Mittels vorge sehen ist.
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Das Wesen des Verfahrens zur Warmfeuchtbehandlung von Erzeugnissen
besteht in der Gewährleistung eines intensiven und kontinuierlichen Ablaufs aller
wichtigsten flydrationareaktionen nebst Beseitigung der schädlichen Beeinflussung
durch Wärme- und Ptoffaustausch-Vorgänge, indem die thermodynamischen Parameter
des Mediums (seine Temperatur und Feuchtigkeit) zonenweise, darunter in den Zonen
der Temperaturerhöhung, der isothermischen Lagerung und der Abkühlung der geformten
Erzeugnisse geregelt werden.
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Hierbei wird das Verfahren so durchgeführt, das ein Erzeugnis vor
Beginn der Behand-lungsstufe mit/iemperaturerhöhung mit Luft von 40 bis 1000C angeblasen
wird. In der Zone der Temperaturerhöhung wird das Ereinem zeugnis eit/Dampf-luft-Gemisch
im Laufe von 1 bis 6 Stunden behandelt, wobei die Temperatur des Dampf--Tfuft-Gemisches
auf 600C bis 95 0C ansteigt und auf diesem Niveau bei der isothermischen lagerung
gehalten
wird. Die Relativfeuchtigkeit steigt langsam bei der Temperaturerhöhung
an und bleibt beim erreichten Werft von nahezu 100% während der isothermischen Lagerung
2 bis 6 Stunden lang.
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In der Kühlzone wird das Erzeugnis mit dem Kühl mittel von etwa 35
bis 90% Relativfeuchtigkeit während 0,3 bis 1,5 Stunden beblasen.
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Die Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens mit Hilfe der Anlage
wird nachstehend an einem Beispiel und anhand einer Zeichnung erläutert, die den
Längsschnitt / erfindungsgemäss ausgeführten Anlage zeigt.
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Die Anlage stellt ein kontinuierlich wirkendes Wärmeaggregat mit
einer Vortrocknungskammer 1. dar.
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Das Ende dieser Kammer 1 ist mit Hilfe von Luftleit ungen 2 mit einem
Kollektor 3 zur Bildung eines Luft;-vorhangs im Tunnelkanal 4 verbunden, der eine
Zone 5 zur Temperaturerhohung, eine Zone 6 zur isothermischen Lagerung der Erzeugnisse
und eine Zone 7 zur Abkühlung der geformten Erzeugnisse enthält Jede dieser Zonen
weist einen Erwärmungskreislauf und einen Rückführungskreislauf mit je einem Ein
lae,stutzen und einem Auslaßstutzen auf. Das sind für die Temperaturerhöhungszone
5 die Stutzen 8 bzw 9, für die Zone 6 der isothermischen Lagerung die Stutzen 10
bzw. 11 und fur die Abkuhlungszone 7 die Stutzen 12 bzw. 13. Zur Befeuchtung des
Mediums in der Temperaturerhöhungszone 5 und in der Zone 6 de isother-(Verteiler)
mischen Lagerung ist die Dampf zufuhr durch Register/14 und 15 vorgesehen.
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Ein Erzeugnis wird zuerst in die Vortrocknungskammer 1 befördert,
in welche die Luft zur Behandlung der Erzeugnisoberfläche eingeführt wird. Die Abluft
wird dann dem Luftvorhangkollektor 3 des Tunnelkanals 4 zugeführt, in den die Erzeugnisse
aus der Vortrocknungskammer 1 befördert werden.
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Hier durchlaufen die Erzeugnisse der Reihe nach die Zonen der Temperaturerhöhung,
der isothermischen Lagerung und der Abkuhlung, in denen sie mitlDampf--Luft-Gemisch
und Dampf behandelt werden, deren thermodynamische Parameter den betreffenden Stufen
der Wärmebehandlung entsprechen. Nach dieser Behandlung werden die Erzeugnisse aus
dem Tunnelkanal 4 herausgeführt zum besseren Verständnis des Erfindungswesens werden
nachstehend konkrete Beispiele der Durchführung des Verfahrens betrachtet.
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Beispiel 1 Aus einem Betongemisch der Güteklasse 200 mit einem Wasser-Zement-Faktor
von 0,35 und einer Konus setzung von 3 bis 5 cm wurde eine Platte mit den Abmessungen
von 1,5 x 6 m geformt. Gleichzeitig formte man Kontrolluurfel als Probekörper für
die Warmfeuchtbehandlung nach dem vorgeschlagenen Verfahren, nach dem Verfahren
mit reiner Dampfbehandlung sowie für die natürliche Erhärtung. Die Kontrollwürfel
wurden zusammen mit den Erzeugnissen der Warmfeuohtbehandlung unterzogen, indem
sie aus der Vortrocknungskammer in die Zone der Temperaturerhöhung, in die Zone
der isothermischen Lagerung und dann in die Abkuhlungszone transportiert wurden
und dabei der Einwirkung des Dampf--Luft-Mediums unterzogen wurden, dessen Kennwerte
in der obigen Beschreibung angegeben sind. Die Ergebnisse dieser Prüfung sind in
Tabelle 1 zusammengestellt und zeugen von einer wesentlichen Verbesserung mehrerer
Erzeugnisdaten bei der Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens im Vergleich zu
den Verfahren mit reiner Dampfbehandlung von Beton, und zwar von der besseren der
Festigkeit und Frostbeständigkeit sowie von/schnellerer Erhärtung.
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Beispiel 2 AuseinemBetongemisch der Gteklasse 200 mit einer Konussetzung
von 0 cm und einem Wasser-Zement-
-Faktor von 0,4 wurden eine Platte
von 1,5 x 6 m und Kontrollwürfel für die Warmfeuchtbehand.lung nach dem vorgeschlagenen
Verfahren, nach dem Verfahren mit Dampfbehandlung sowie für die natürliche Erhärtung
geformt.
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Die erhaltenen Daten sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
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Beispiel 3-Aus dem Betongemisch der Güteklasse 300 mit einer Steife
von 30 s und einem Wasser-Zement-Faktor von 0,38 wurden eine Platte von 3 x 6 m
und Kontrollwirfel iiir die Warmfeuchtbehandlung nach dem vorgeschlagenen Verfahren,
nach dem Verfahren mit reiner Dampferwärmung sowie für die natürliche Erhärtung
geformt. Die Zusammenstellung der Ergebnisse des Versuchs zeigte, daß alle wichtigsten
Gütemerkmale der Erzeugnisse, die bei der Behandlung nach dem vorgeschlagenen Verfahren
erreicht wurden, höher als die entsprechenden Daten bei reiner Dampfbehandlung des
Betons sind und nahe den Werten bei natürlicher Betonerhärtung liegen tabelle 1).
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Tabelle 1 \Sittle- Erhär- Wasser- Frostbe-Frostbere Fes- tungs- absorp-
ständ.ig-ständlgp tigkeit besch- tion, keits- keitsfak-MPa leuni- faktor tor bei
gungs- bei 50 100 Zykziffer Zyklen len 1 2 3 4 5 6 7
| Beim vorge- |
| schlagenen 14,2 1,0 3,87 9 0,95 0,82 |
| Verfahren 23,0 4,17 0,97 0,90 |
| H |
| r< Bei reiner |
| d |
| Ui Dampfbehand-9 0,67 5,29 0,86 0,72 |
| 0> |
| Q> lung 23,5 4,08 0,95 0,91 |
1 2 3 4 5 6 7
| Beim vorge- |
| schlagenen 13,5 0,96 4,18 8 0,92 0,88 |
| c'i |
| H Verfahren 24,5 4,04 0,91 0,89 |
| 0> |
| Bei reiner |
| Dampfbehand- 13,0 n176 iLi 0,89 0,78 |
| m lung 24,0 4,35 0,94 0,91 |
| Beim vorge- |
| schlagenen 23,2 0,98 3,92 9 0,94 o,8g |
| C Verfahren 31,3 3?85 0,96 0,91 |
| H |
| 0> |
| . Bei reiner |
| Dampfbehand- 2115 0,78 4,52 0,85 0,80 |
| m lung 32,4 5,04 0,98 0?92 |
Anmerkung: Im Nenner stehen die Ergebnisse der Prüfung von Kontroliwürfeln nach
natürlicher Erhärtung.
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Die aufgefbhrten Daten zeigen also, daß die Gbtemerkmale der nach
dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellten Erzeugnisse höhere Werte als die bei
reinen Dampfbehandlungsverfahren haben, und zwar: - ist die Festigkeit um 10 bis
20- höher und liegt nahe dem Festigkeitswert von Beton bei natürlicher Erhärtung;
- steigt die Frostbeständigkeit und die Homogenität der Erzeugnisse in Bezug auf
ihre Festigkeit ist besser; - wird die Dauer der Warmfeuchtbehandlung der Erzeugnisse
um 30 bis 40% verkurzt. der Infolge der kürzeren Wärmebehandlungsdauer und\ besseren
Effektivität der Ausnutzung der den Erzeugnissen zugeführten Wärmeenergie ergibt
sich eine bcdeutende Herabsetzung des Dampfverbrauchs und somit des Gesamtenergieaufwandes.
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Die einfache Realisierung und Anwendung des Verfahrens und der Anlage
ermöglichen ihre Benutzung
sowohl in stationären, als auch m ortsveränderlichen,
im Betrieb oder im Bau befindlichen Betonwerken ohne besondere Aufwendungen.
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Die Erfindung kann bei der ilerstellung verschiedener Erzeugnisse
aus Beton von verschiedenen Güteklassen und Arten angewandt werden.