DE3037897C2 - Verfahren zur Warmfeuchtbehandlung von Betonformkörpern sowie Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß man

in Stufe a) die Formkörper mit Luft einer Temperatur von 40 bis 100° C anbläst, in Stufe b) ein Dampf-Luft-Gemisch verwendet, dessen Relativfeuchtigkeit während der Behandlung von 1 bis 6 h langsam auf einen Maximalwert von annähernd 100% erhöht wird,

in Stufe c) diesen Wert für die Relativfeuchtigkeit beibehält und

in Stufe d) die Formkörper 03 bis 1,5 h mit einem Kühlmittel mit von 35% bis 90% Relativfeuchtigkeit anbläst. 2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Tunnelkanal, der eine Zone zur

Temperaturerhöhung, eine Zone zur isothermischen Lagerung der Formkörper und eine Zone zu ihrer Abkühlung umfaßt und an seinem Eingang einen Luftvorhangkollektor aufweist, gekennzeichnet durch eine Vortrocknungskammer (1) mit Luftleitungen (2), die mit dem Luftvorhangkollektor (3) verbunden sind.

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Baustoffen, insbesondere ein Verfahren und eine Anlage zur Warmfeuchtbehandlung von Betonformkörpern.

Die Erfindung kann in der Baustoffindustrie sowie im kommunalen, landwirtschaftlichen und industriellen Bauwesen bei der Herstellung von Formerzeugnissen aus Schwerbeton, Zellenbeton, Leichtbeton, Schaumbeton

sowie im weiteren Sinr^ auch "Jr Gassilikat und Gips und anderen ähnlichen Baustoffen angewandt werden, die nach ihrer Formung einer Wannfeuchtbehandlung bedürfen.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Warmfeuchtbehandlung von Beton-, Stahlbeton- und anderen Erzeugnissen bekannt, wozu Verfahren mit zonen- und sektionsweise erfolgender Temperaturregelung, z. B. in

einem Bedampfungs-Ringtunneikanal gehören, bei denen in jeder Sektion (Zone) besondere Wärmebedingun gen eingestellt werden und die Erzeugnisse von Heißdampf und Kohlendioxid unterzogen werden und in den nachfolgenden Stufen mit Dampf und anschließend mit Luft behandelt werden, wonach sie abgekühlt werden.

Bei diesen Verfahren und Anlagen erfolgt die Wärmebehandlung in allen ihren Stufen ohne Regelung der

Relativfeuchtigkeit. Bei der anfänglichen Behandlung mit Heißdampf und anschließend mit Dampf und Kohlendioxid wird dabei die Geschlossenheit der gebildeten Struktur wesentlich gestört, weshalb später die Festigkeit der Erzeugnisse absinkt. Außerdem erweist sich cäe Durchführung derartiger Verfahren als finanziell sehr aufwendig. Aus der DE-PS 22 15 126 ist auch ein Verfahren zur Aushärtung und Trocknung von Leichtbetonerzeugnissen bekannt, bei dem die Beschleunigung der Aushärtung von mit Dampf behandelten Erzeugnissen dadurch erreicht wird, daß man eine Dampfmenge benutzt, die aus den Erzeugnissen selbst bei ihrer Trocknung mit Heißluft herausgelöst wird.

Dieses Verfahren kann im wesentlichen nur beim Trocknen von Leichtbetenerzeugnissen angewandt werden und eignet sich für andere Betonarten, z. B. für Schwerbeton, überhaupt nicht, da ein solcher Beton entwässert würde und seine wichtigsten physikalischen und mechanischen Kennwerte verschlechtert würden.

Es sind ferner Verfahren bekannt, bei denen die Warmfeuchtbehandlung von Betonfertigteilen in einem Tunnelkanal mit Hilfe von an den Kanalinnenwänden befestigten elektrischen Heizvorrichtungen erfolgt, die durch Infrarotstrahlung den Wärmeübergang an den Beton beschleunigen, wobei die Erzeugnisse hauptsächlich getrocknet werden. Ein Mangel derartiger Verfahren besteht darin, daß die Bedingungen der Wärmebehandlung in den Kanalzonen und -Stockwerken starke Ungleichmäßigkeiten aufweisen, wobei die thermodynamischen Kennwerte des Behandlungsmediums (Temperatur, Feuchtigkeit, Geschwindigkeit) nicht immer den Stufen der Wärmebehandlung entsprechen. Das führt zu einer wesentlichen Verschlechterung der physikalischen und mechanischen Kennwerte der Erzeugnisse und dazu, daß das Verfahren hauptsächlich nur für die Herstellung von Leichtbetonerzeugnissen, also für ein eng begrenztes Anwendungsgebiet, geeignet ist

so Bei anderen bekannten Verfahren werden in den Kanateonen voneinander unabhängige Erwärmungs- und Rücklaufsysteme gebildet, in denen aerodynamisch wirkende Energieversorgungseinrichtungen mit zusätzlichen Heizvorrichtungen und der Möglichkeit einer Dampfzufuhr in den Behandlungsraum benutzt werden.

Ein Mangel derartiger Verfahren besteht darin, daß der Dampf- und Gasaustritt aus einem Beton sowie die Regelung der Relativfeuchtigkeit des Mediums und des Stoffaustausches behindert sind. Dadurch sinkt die Güte der Erzeugnisse, weil die Festigkeitszunahme des Betons behindert wird und dadurch die Frostbeständigkeit, Dauerhaltbarkeit und andere Gütekennwerte verschlechtert werden. Derartige Verfahren sind daher nur für Erzeugnisse mit einem niedrigen Modul der offenen Oberfläche geeignet.

Aus »Silikattechnik«. 1959, Seiten 566—576, ist ein Verfahren zur Dampfbehandlung von Beton beschrieben. In der Druckschrift wird klargestellt, daß unter einer Dampfbehandlung eine Behandlung mit niedergespanntem Naßdampf zu verstehen ist Bei dem beschriebenen Verfahren lassen sich vier Stufen unterscheiden:

a) eine Vorbehandlung der Formkörper bei Temperaturen u. a. von 40 bis 100° C,

b) eine Dampfbehandlung unter langsamer Temperaturerhöhung bis zur maximal zulässigen Temperatur, die der Art des herzustellenden Erzeugnisses entspricht,

c) eine isothermische Lagerung unter weiterer Einwirkung des Wärmeträgers, der eine Temperatur im Bereich von 60—95°C aufweisen kann, und dann

d) eine Abkühlung, wobei die Stufen b) bis d) im Raum eines Tunnelkanals durchgeführt werden.

Durch die Behandlung mit einem niedergespannten Naßdampf wird bei dem beschriebenen Verfahren stets dafür gesorgt, daß ein Dampfdruckgefälle von außen nach innen wirkt. Damit soll verhindert werden, daß eine Feuchtigkeitswanderung vom höheren Dampfdruck des Betons nach dem geringeren Dampfteildruck der Kammer eintritt, die als schädlich bezeichnet wird, da sie das Auftreten innerer Spannungen bewirken kann. Es ist dabei jedoch unvermeidlich, daß sich auf der Oberfläche des behandelten Erzeugnisses eine Schicht aus kondensiertem Wasser abscheidet, die dazu führt, daß die Proben des Erzeugnisses geschlossen werden, so daß der freie Gasaustritt aus den Poren behindert ist Bei dem beschriebenen Verfahren wird ferner während der isothermischen Lagerung eine dampfgesättigte Atmosphäre empfohlen, um Feuchtigkeitsverlus" - zu vermeiden. Es hat sich gezeigt, daß bei diesen Bedingungen der Massenaustausch behindert ist, da die Pore't weiterhin verstopft sind und der Austritt der sich wänrend der Erwärmung ausdehnenden Dampf-Gasphase aus dem Inneren des Erzeugnisses behindert ist, so daß es zu inneren Spannungen kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur Warmfeuchtbehandlung von Betonformkörpern anzugeben, bei dem die Prozeßparameter wä'>-end des gesamten Verfahrens so geregelt werden, daß bei einem unbehinderten Gasaustritt aus den behandelten Formkörpern gleichzeitig optimale Aushärtungsbedingungen gewährleistet sind.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben.

Diese Aufgaben werden bei einem Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im Kennzeichen wiedergegebenen Merkmale gelöst

Eine erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens unterscheidet sich von einer üblichen Tunnelkanal-Anlage dadurch, daß eine Vortrocknungskammer mit Luftleitungen vorgesehen ist, die mit einem Luftvorhangkollektor am Eingang des Tunnelkanals verbunden ist.

Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Warmfeuchtbehandlung von Betonformkörpern besteht darin, daß ein intensiver und kontinuierlicher Ablauf aller wichtigen Hydratationsreaktionen gewährleistet ist und eine nachteilige Beeinflussung dieser Hydratationsreaktionen durch Wärme- und Stoffaustauschvorgänge weitestgehend ausgeschlossen ist indem die thermodynamischen Parameter des Behandlungsmediums, nämi.ch seine Temperatur und seine Relativfeuchtigkeit zonenweise in den Zonen der Temperaturerhöhung, der isothermischen Lagerung und der Abkühlung der Formkörper geregelt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird so durchgeführt, d<xü ein Formkörper vor Beginn der eigentlichen Behandlung in einer Stufe a) mit Luft von 40 bis 100° C angeblasen wird. Dieses Anblasen mit einem erwärmten Luftstrom, der ein relativ trockenes Behandlungsmedium bildet, gewährleistet eine Entfernung überschüssigen Wassers aus dem Beton, insbesondere eine Entfernung überschüssigen Oberflächenwassers unter gleichzeitiger Vorerwärmung. Dadurch wird die Frhärtung unter Hydratation beschleunigt und die Periode der verzögerten Festigkeitszunahme verkürzt. Der Massenaustausch erfolgt dadurch überwiegend dann, wenn die Struktur thixotrop ist, was zerstörende Einflüsse eines Massenaustauschs beseitigt.

In der Zone der Temperaturerhöhung wird der Formkörper im Laufe von 1 bis 6 Stunden mit einem Dampf-Luft-Gemisch behandelt, dessen Temperatur auf 60°C bis 95°C erhöht wird und während der anschließenden isothermischen Lagerung auf diesem Niveau gehalten wird. Die Relativfeuchtigkeit wird während der Temperaturerhöhung ebenfalls langsam erhöht und wird während der isothermischen Lagerung von 2 bis 6 Stunden auf dem erreichten Maximalwert von fast 100% gehalten. Infolge der gleichzeitigen und gleichmäßigen Erhöhung der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit wl d verhindert, daß auf dem Formkörper Kondenswasser kondensiert und es zu einem Eindringen von Wasser in den Formkörper kommt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren bleiben die Poren frei und gestatten einen unbehinderter· Austritt der sich während der Erwärmung ausdehnenden Dampf-Gas-Phase aus dem Beton. Es hat sich gezeigt, daß dadurch die Qualität des fertigen Betonformkörpers erheblich verbessert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die isothermische Lagerung bei 60 bis 95⁰C innerhalb von 2 bis 6 Stunden bei einer Relativfeuchtigkeit von nicht ganz 100%. Dadurch wird gewährleistet, daß auch in dieser Phase der Austritt der im Formkörper vorhandenen Gase nicht behindert wird, was zu einer Vermeidung innerer Spannungen führt. Bei dem bekannten Verfahren, bei dem die isothermische Lagerung bei i00%iger Relativfeuchtigkeit durchgeführt wird, kommt es zu eii.em anhaltenden Eindringen von Feuchtigkeit in den Formkörper, und zwar zuerst unter dem Einfluß eines Temperaturgradienten und anschließend unter dem Einfluß eines Feuchtigkeitsgradienten. Dadurch kommt es zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des fertigen Erzeugnisses.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in Stufe d) die Erzeugnisse 0,3 Dis 1,5 h mit einem Kühlmittel von 25 bis 90% Relativfeuchtigkeit angeblasen. Das ermöglicht es, einen Teil der freien Flüssigkeit gleichmäßig zu entfernen, ohne daß ea zu einem zu heftigen Feuchtigkeitsaustritt kommt, der unvermeidlich die Geschlossenheit der Struktur stört Wenn vor der Kühlung eine Behandlung mit feuchtigkeitsgesättigtem Dampf erfolgte, enthält das Formerzeugnis zuviel freie Feuchtigkeit, deren Austritt zu einer Störung der geschlossenen Struktur

führt. Wenn man bei den bekannten Verfahren unter schonenden Bedingungen arbeitet, verlängert sich unvermeidlich die gesamte Dauer der Warmfeuchtbehandlung.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es somit, die Warmfeuchtbehandlung durch sorgfältige Kontrolle der Relativfeuchtigkeit in den einzelnen Behandlungsstufen in kürzest möglicher Zeit durchzuführen, ohne daß j es zu Qualitätseinbußen des fertigen Erzeugnisses kommt.

Nachfolgend wird die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer für dieses Verfahren ausgelegten Anlage unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert, die den Längsschnitt einer erfindungsgemäß ausgestalteten Anlage zeigt.

Die Anlage ist ein kontinuierlich arbeitendes Wärmeaggregat mit einer Vortrocknungskammer 1. Das Ende it/ dieser Vortrocknungskammer 1 ist mit Hilfe von Luftleitungen 2 mit einem Kollektor 3 zur Bildung eines Luftvorhangs am Eingang des Tunnelkanals 4 verbunden. Der Tunnelkanal 4 enthält eine Zone 5 zur Temperaturerhöhung, eine Zone 6 zur isothermischen Lagerung der Erzeugnisse und eine Zone 7 zur Abkühlung der geformten Erzeugnisse.

Jede dieser Zonen weist einen Erwärmungskreislauf und einen Rückführungskreislauf mit je einem Einlaßstutzen und einem Auslaßstutzen auf, und zwar Stutzen 8 und 9 in der Temperaturerhöhungszone 5, Stutzen 10 und 11 in der Zone 6 der isothermischen Lagerung und Stutzen 12 und 13 in der Abkühlungszone 7. Zur Befeuchtung des Mediums in der Temperaturerhöhungszone 5 und in der Zone 6 der isothermischen Lagerung ist eine Dampfzufuhr durch Register (Verteiler) 14 und 15 vorgesehen.

Ein zu behandelnder Formkörper wird zuerst in die Vortrocknungskammer 1 eingeführt, in die die Luft zur Behandlung der Oberfläche des Erzeugnisses eingeblasen wird. Die Abluft aus der Vortrocknungskammer 1 wird dann dem Kollektor 3 am Eingang des Tunnelkanals 4 zugeführt, in den die Erzeugnisse dann aus der Vortrocknungskammer 1 überführt werden.

Im Tunnelkanal durchlaufen die Erzeugnisse der Reihe nach die Zonen der Temperaturerhöhung, der isothermischen Lagerung und der Abkühlung, in denen sie mit einem Dampf-Luft-Gemisch und mit Dampf behandelt werden, deren thermodynamische Parameter den Bedingungen für die betreffenden Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen. Nach dieser Behandlung werden die Formkörper aus dem Tunnelkanal 4 herausgeführt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen für das Verfahren noch weiter erläutert.

B e i s ρ i e 1 1

Aus einem Betongemisch der Güteklasse 200 mit einem Wasser-Zement-Faktor von 0,35 und einer Konussetzung von 3 bis 5 cm wurde eine Platte mit Abmessungen von 1,5x6 m geformt. Gleichzeitig formte man Kontrollwürfel als Probekörper für das erfindungsgemäße Verfahren zur Warmfeuchtbehandlung, für ein entsprechendes Verfahren mit einer reinen Dampfbehandlung sowie für eine natürliche Aushärtung. Die Kontrollwürfel wurden zusammen mit den gebildeten Formkörpern der erfindungsgemäßen Warmfeuchtbehandlung unterzogen, indem sie aus der Vortrocknungskammer in die Zone der Temperaturerhöhung, in die Zone der isothermischen Lagerung und dann in die Abkühlungszone transportiert wurden und dabei der Einwirkung eines Dampf-Luft-Mediums ausgesetzt wurden, dessen Kennwerte in der obigen Beschreibungseinleitung angegeben sind. Die Ergebnisse dieser Prüfung sind in Tabelle 1 zusammengestellt und zeigen eine wesentliche Verbesserung mehrerer Erzeugniskenndaten bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu einem Verfahren mit einer reinen Dampfbehandlung des Betons, wobei insbesondere eine bessere Festigkeit und Frostbeständigkeit bei einer gleichzeitigen schnelleren Erhärtung bemerkenswert sind.

B e i s ρ i e I 2

Aus einem Betongemisch der Güteklasse 200 mit einer Konussetzung von 0 cm und einem Wasser-Zement-Faktor von 0,4 wurden eine Platte von 1,5 χ 6 m und Kontrollwürfel für das erfindungsgemäße Verfahren zur Warmfeuchtbehandlung, für ein Verfahren mit einer reinen Dampfbehandlung sowie für die natürliche Erhärtung geformt Tabelle 1 gibt die Ergenisse wieder, die wie in Beispiel 1 erhalten wurden.

Beispiel 3

Aus einem Betongemisch der Güteklasse 300 mit einer Steife von 30 s und einem Wasser-Zement-Faktor von 0,38 wurden eine Platte von 3 χ 6 m sowie Kontrollwürfel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Warmfeuchtbehandlung, für ein Verfahren mit einer reinen Erwärmung unter Dampfbehandlung sowie für die natürliche Aushärtung geformt Die in Tabelle 1 erhaltenen Ergebnisse zeigen, daß alle wichtigsten Gütemerkmale der Erzeugnisse, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurden, besser sind als die entsprechenden Daten einer reinen Dampfbehandlung des Betons und fast die Werte einer natürlichen Betonerhärtung erreichen.

Die Daten der Tabelle 1 zeigen somit daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Formkörper bessere Qualitätsmerkmale aufweisen als solche Formkörper, die einer reinen Dampfbehandlung unterzogen wurden, und zwar:

— ist die Festigkeit um 10 bis 20% höher und liegt nahe am Festigkeitswert von einem natürlich erhärteten Beton;

— sind die Frostbeständigkeit und Homogenität der Erzeugnisse im Hinblick auf ihre Festigkeit verbessert;

— ist die Dauer der Warmfeuchtbehandlung der Erzeugnisse um 30 bis 40% verkürzt

Infolge der kürzeren Dauer der Warmfeuchtbehandlung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der besseren Ausnutzung der den Erzeugnissen zugeführten Wärmeenergie kommt es zu einem beträchtlich herabgesetzten Datipfverbrauch und somit zu Einsparungen der insgesamt erforderlichen Energie. Die einfache Durchführbarkeit und Anwendung des Verfahrens und der Anlage ermöglichen eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowohl im stationären Betrieb als auch im ortsveränderlichen Betrieb ohne besondere Aufwendungen.

Die Erfindung kann zur Herstellung von verschiedenartigsten Formkörpern aus Beton von verschiedenen Gütsklassen und Arten angewandt werden.

Tabelle 1

1	2	Mittlere Festig keit MPa") 3	Erhärtungs- beschleuni- gungsziffer 4	Wasser adsorption, %*) 5	Frosl- beständig- keitsfaktor bei 50 Zyklen*) 6	Frost beständig keitsfaktor bei 100 Zyklen*) 7
Beispiel 1	Erfir.dungsgemäBes	14,2	1,0	3,87	0,95	0,82
	Verfahren Bekannte	23,0 11,2	0,67	4,17 5,29	0,97 0,86	0,90 0,72
Beispiel 2	Dampfbehandlung Erfindungsgemäßes	23,5 13,5	0,96	4,08 4,18	0,95 0,92	0,91 0,88
	Verfahren Bekannte	24,5 13,0	0,76	4,04 5,6	0,91 0,89	0,89 0,78
Beispiel 3	Dampfbehandlung Erfindungsgemäßes	24 23,2	0,98	4,35 3,92	0,94 0,94	0,91 0,89
	Verfahren Bekannte	31,3 21,5	0,78	3,85 4,52	0,96 0,85	0,91 0,80
	Dampfbehandlung	32,4		5,04	0,98	0,92

10

20 25 30 35

Anmerkung: *) In diesen Spalten stehen im Nenner jeweils die Ergebnisse der Prüfung von Kontrollwürfeln nach natürlicher Erhärtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

45 50 55 CO 65

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. .Verfahren zur Warmfeuchtbehandlung von Betonformkörpern, bei dem

   a) die Formkörper einer Vorbehandlung bei Temperaturen von 40 bis 100⁰C unterworfen werden und danach im Raum eines Tunnelkanals zonenweise

   b) einer Warmfeuchtbehandlung unter langsamer Temperaturerhöhung bis zur maximal zulässigen Temperatur, die der Art des herzustellenden Erzeugnisses entspricht, dann

   c) einer isothermischen Lagerung unter weiterer Einwirkung des Wänneträgers, der eine Temperatur im ι ο Bereich von 60 bis 95° C aufweist, und dann

   d) einer Abkühlung unterworfen werden,