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Verfahren zur Herstellung von Spannbeton-Fertigteilen
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und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Spannbeton-Fertigteilen, bei dem Armierungselemente
aus einer aus mehreren Teilen aufgebauten Form durch Aussparungen in den Stirnseiten
gefiihrt und außerhalb der Form gespannt werden, die Form mit einer eine Einfüllöffnung
aufweisenden Haube abgedeckt wird,. die Fugen zwischen den Teilen der Form sowie
zwischen den Armierungselementen und Aussparungen in den Stirnseiten der Form abgedichtet
werden, eine Frischbetonmischung in die Form gefüllt und die Mischung durch Rütteln
verdichtet wird, nach der Erhärtung des Betons die überragenden Enden der ArmierungsL
elemente abgelängt werden und das Bauteil entformt wird,sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens.
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Die heutige Bautechnik erfordert einen erheblichen Anteil
an
Beton-Fertigteilen. Die starke Nachfrage führte auch zu Anstrengungen, die Herstellungstechnologie
zu verbessern. Insbesondere im Bereich der Spannbeton-Fertigteile gibt es jedoch
auch heute noch einige nicht optimal gelöste Probleme.
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Bei der Durchfiihrung des eingangs beschriebenen Verfahrens zum Beispiel
tritt beim Verdichten der Prischbetonmischung durch Vibration häufig dünnflüssiger
Zementbrei in unterschiedlichen Mengen aus der Form aus. Ursache hierfür sind Fugen
unter anderem zwischen den Armierungselementen und den Aussparungen in den Stirnseiten
der Form, die bedingt durch Verschleiß mehr oder weniger groß sind. Weitere Austrittsstellen
sind die Fugen zwischen den einzelnen Teilen der zusammengesetzten Form sowie zwischen
Form und Abdeckhaube. Der Austritt des Zementbreis führt zu beachtlichen Mängeln
des Beton-Fertigteils. Im Bereich der Stirnseiten des Bauteils können z.B. Zonen
aus einem relativ mageren Betongemisch entstehen, die einen sehr viel geringeren
Zementanteil aufweisen. Derartige sogenannte Bunker können sich bis zu einer Tiefe
von 20 cm ausbilden und bedingen Zonen geringerer Festigkeit. Diese Zonen besitzen
auch eine höhere offene Porositat, so daß aggressive Stoffe, wie z.B. Laugen oder
Sauren, an die Armierungselemente gelangen können und der Korrosionsschutz der Armierung
nicht mehr gewährleistet ist. Darüber hinaus ergeben sich durch die Auslaugung des
Zementbreis Farbnuancen zwischen den Stirnseiten und dem Mittelteil des Seton-Fertigteils,
die insbesondere bei der Verwendung derartiger Bauelemente als Sichtbeton für Außenverkleidungen
an Gebäuden störend wirken.
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Wenn lunkerbereiche aufgetreten sind, versucht man, diese - soweit
das überhaupt möglich ist - nachzuarbeiten und mit einem Zement-Sandgemisch auszubessern.
Dieses Verfahren ist jedoch sehr lohnintensiv und kann auch nur die erkennbaren
Bunker erfassen. Kleinere, nicht erkennbare Löcher und Risse bleiben unverfüllt,
so daß diese Zonen verminderter Festigkeit und höherer Porositat bestehen bleiben.
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Hinzu kommt, daß vor jedem neuen Verfüllen der Form der im letzten
Zyklus ausgelaufene, inzwischen erhartete Zementbrei von den Formen abgeschlagen
und die Formen gründlich gereinigt werden müssen.
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Zur Vermeidung der beschriebenen Nachteile ist es bekannt, die Fugen
der Form mit Kunstharzen oder Schaumstoffen abzudichten. Die harten Kuntstoffe sind
jedoch so spröde, daß sie durch Schlagbeanspruchungen während des Rüttelvorgangs
zerstört werden. Elastische Kunststoffe ertragen zwar die Schlagbeanspruchungen,
besitzen jedoch wie die härteren Sorten relativ lange Gelier- und Aushärtzeiten,
so daß lange Stillstandszeiten die Produktion hemmen. Außerdem werden die Betonmischungen
nach dem ersten Abbinden des Zements mit Heißdampf behandelt, um die weitere Erhärtung
zu beschleunigen. Dabei werden die Kunststoffe zumindest teilweise zersetzt und
entwickeln Spaltgase, die das Personal beeintrachtigen. Darüber hinaus bewirkt der
Einfluß des Heißdampfes eine Verklebung des Kunststoffmaterials mit den Formteilen,
so daß eine aufwendige Reinigung erforderlich wird.
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Die Verwendung von Schablonen im Fugenbereich nach einem weiteren
bekannten Verfahren führt ebenfalls nicht zum
Erfolg, weil diese
die Rüttelbeanspruchungen nicht häufig genug aushalten und zerstört werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, mit
dem eine zuverlässige Abdichtung der Fugen möglich ist, das ohne großen technischen
Aufwand durchgeführt werden kann und das keine aufwendige Nachreinigung der Betonform
erfordert, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung
zu stellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs
beschriebenen Art dadurch gelöst, daß zum Abdichten der Fugen ein Wachs verwendet
wird. Zweckmaßigerweise wird das Wachs in dünnflüssiger Konsistenz bei Temperaturen
zwischen 40 Grad Celsius und 90 Grad Celsius in die Fugen gefüllt. Aufgrund der
gewählten oder vorhandenen Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Formenmaterials
bzw. der Außentemperatur erhärtet das Wachs unmittelbar wahrend und nach dem Auftrag
zu einer plastischen bis festen Masse, die am Formenmaterial haftet und die Fugen
ausfüllt. Vorzugsweise wird eine Temperaturdifferenz von mindestens 10 Grad Celsius,
eine Auftragsviskositat von 1000 bis 40000 Pa.s gewählt und eine Viskosität des
erhärteten Wachses von mehr als 50000 Pa.s angestrebt.
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Der Begriff Wachs ist eine technologische Sammelbezeichnung für eine
Reihe natürlicher oder künstlich gewonnener Stoffe, die in der Regel folgende Eigenschaften
haben: Bei 20 Grad Celsius knetbar fest bis brüchig hart, grobbis feinkristallin,
durchscheinend bis opak, jedoch nicht glasartig; iiber 40 Grad Celsius ohne Zersetzung
schmelzend, schon wenig oberhalb des Schmelzpunktes verhältnismäßig
niedrig
viskos und nicht fadenziehend, stark temperaturabhängige Konsistenz und löslichkeit,
unter leichtem Druck polierbar. Chemisch bestehen die Wachse aus langkettigen Paraffinen
und deren Abkömmlingen (Alkoholen, Ketonen, Sauren, ether, Ester mit hauptsächlich
aliphatischen, aber auch zyklischen Alkoholen), in wenigen Fallen treten auch aromatische
Kohlenwasserstoffe und deren Substitutionsprodukte als Hauptbestandteile von Wachsen
auf. Die meisten Wachse sind sehr kompliziert, nur in seltenen Fällen völlig durchanalysierte
Gemische vieler Verbindungen, die eher Gemengen als wohl definierten einheitlichen
Verbindungen ähneln. Eine Einteilung der Wachse unterscheidet zwischen folgenden
Arten: 1. Natürliches Wachs a) pflanzliches Wachs b) tierisches Wachs c) Mineralwachs
2. Chemisch verändertes Wachs 3. Synthetisches Wachs.
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Erfindungsgemäß wird ein Wachs verwendet, das im Zustand geringer
Viskosität in die Fugen verfüllt wird. Aufgrund der flüssigen Form des Wachses kann
es auch in kleinere Fugenbereiche zuverlässig eindringen, wo es dann nach Kontakt
mit der kalteren Form bzw. der Umgebungstemperatur sehr schnell ansteift und in
einen weichen, plastischen oder harten Aggregatzustand übergeht. Das Wachs bleibt
dabei offenbar so viskos, daß es die Stöße, die beim Rütteln der Form im Fugenbereich
z.B. durch die Armierungs-
elemente auf das Wachs übertragen werden,
aufnehmen kann, ohne brüchig zu werden. Das ist überraschend; denn der Pachmann
hatte ein Brechen und Abbröckeln des Wachses erwartet. Offenbar erzeugt die Rüttelbelastung
im Wachs Reibungswärme, die die Viskosität des Wachses derart erniedrigt, daß das
Wachs im plastischen Zutand die Schlagenergie aushält. Dabei wird das Wachs jedoch
nicht so weich, daß es aus den Fugen fließt.
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Das Wachs ändert in bestimmten engen Temperaturbereichen seinen Aggregatzustand
zwischen dünnflüssig und weich plastisch reversibel. Diese Pähigkeit wird erfindungsgemäß
genutzt, das Wachs bei hohen Temperaturen in dünnflüssigem Zustand in die Fugen
einzufüllen, wo es schnell ansteift. Sie wird ferner erfindungsgemäß genutzt, indem
durch erneute Temperaturerhöhung, vorzugsweise bei der Heißdampfbehandlung, das
Wachs wieder verflüssigt wird und von selbst aus den Fugen ausfließt. Eine aufwendige
Nachrenigung der Formen ist nicht erforderlich, weil das Wachs relativ rückstandsfrei
abfließt. Es kann sogar ggf.
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durch leichtes Abkratzen wiedergewonnen und wieder verwendet werden.
Die Verwendung von Wachs zum Absperren der Fugen ist wohl auch deshalb besonders
wirkungsvoll, weil Wachs hydrophob ist und auch insofern dem Ausfließen des wässrigen
Zementbreis entgegenwirkt.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteranspruche
3 bis 11.
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Anhand der anliegenden Zeichnung wird die Erfindung beispielhaft erläutert.
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Die Zeichnung zeigt eine quaderförmige Form 1, deren Stirnseiten 2,3
runde Aussparungen 6 aufweisen. Durch die Aussparungen 6 sind runde Armierungsstähle
7 geführt, die endseitig über die Stirnplatten 2 und 3 hinausragen. Zwischen den
Armierungsstahlen 7 und den Aussparungen 6 verbleiben Fugen 8. Die Armierungsstähle
sind mit ihren überragenden freien Enden in an sich bekannter Weise verspannt (nicht
dargestellt). Die Form 1 wird durch eine Haube 9 verschlossen, in der eine Öffnung
10 zum Einführen der Frischbetonmischung 11 angeordnet ist. Im Auflagebereich der
Haube 9 auf der Form 1 verbleiben ebenso wie zwischen den Einzelteilen der Form
1 schmale Fugen 12. Die gesamte Form 1 ist auf einem an sich bekannten Rüttler 13
(schematisch dargestellt) angeordnet. Es können aber auch Vibratoren bekannter Bauart
auf der Form 1 befestigt werden.
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Ein Spannbeton-Fertigteil wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
wie folgt hergestellt.
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Nach dem Einlegen und Verspannen der Armierungsstähle 7 und dem Abdecken
der Form 1 durch die Haube 9 werden die Fugen 8,12 zwischen den Armierungsstählen
7 und den Innenflachen der Aussparungen 6, zwischen der Haube 9 und der Form 1 sowie
zwischen den Stirnseiten 2,3,4,5 und dem Boden der Form 1 verfüllt. Dazu wird beispielsweise
mittels einer Spritzpistole bekannter Bauart das Wachs in die Fugen 8,12 eingespritzt.
Die Temperatur des Wachses beträgt dabei 40 bis 90 Grad Celsius, vorzugsweise 70
bis 80 Grad Celsius. Beim Einspritzen besitzt das Wachs eine geringe Viskositat
von etwa 10000 bis 40000 Pa.s, die es erlaubt, auch in kleinere und kleinste Spalten
und Ritzen einzudringen. Das Wachs ändert insbesondere durch den Kontakt
mit
dem kalten Formenmaterial und der damit verbundenen Abkühlung auf niedrigere Temperaturen
sehr schnell seine Konsistenz und steift an, so daß auch ein Ausfließen des Wachses
aus den Fugen verhindert wird. Das erhärtete Wachs weist eine relativ harte, jedoch
noch relativ plastische Konsistenz mit einer Viskosität über 50000 Pa.s auf. Danach
wird über geeignete Mittel die Frischbetonmischung 11 iiber die Öffnung 10 in der
Haube 9 in die Form I gefüllt. Gleichzeitig wird der Rüttler 13 angeschaltet und
die Frischbetonmischung verdichtet. Die Betonmischung 11 fließt in der Porm 1 aus,
und die Form 1 wird nach und nach aufgefüllt.
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Durch die dichte Verfüllung der Fugen 8,12 mit dem Wachs kann kein
Wasser oder Zementbrei austreten. Die Rüttel-bzw. Vibrationsbewegung bedingt eine
Stoßenergieübertragung auf das Wachs. Die Viskosität des Wachses ist jedoch so eingestellt,
daß das Wachs der mechanischen Beanspruchung widersteht und die Schläge aufnimmt,
wobei die Stoßenergie gegebenenfalls in Reibungswärme umgewandelt wird.
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Nach Beendigung des Rüttelns und nachdem der Zement durch Hydratation
dem Beton eine ausreichende Festigkeit verliehen hat, wird der Beton in der Form
mit Heißdampf von etwa 180 Grad Celsius behandelt, wodurch die Erhärtung des Betons
beschleunigt wird. Bei dieser Temperaturbehandlung wird das Wachs durch den Einfluß
des Heißdampfes wieder dunnflssig, so daß es aus den Fugen 8,12 ausfließt und letztere
wieder freigelegt werden. Da der Beton bzw.
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der Zement bereits abgebunden hat, ist kein Zementbrei mehr vorhanden,
der durch die nunmehr wieder offenen Fugen 8,12 austreten könnte. Nach Beendigung
der Heißdampfbehandlung werden die überragenden Enden der Armierungsstähle 7 abgelängt,
und das Spannbeton-Fertigteil kann nach Öffnung der Form 1 entnommen werden. Durch
das zuvor
erfolgte Ausfließen des Wachses aus den Fugen 8,12 sind
diese bereits frei. Die Form kann damit unmittelbar wieder für den nächsten Füllzyklus
verwendet werden. Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Spannbeton-Fertigteil
weist unter der Voraussetzung einer gleichmaßigen Zufuhr der Prischbetonmischung
und gleichmaßiger Hydratationsbedingungen für den Zement eine einheitliche Dichte
und homogene physikalische Eigenschaft über sein gesamtes Volumen auf. Eine Nachbehandlung
des erfidnngsgemäß hergestellten Spannbeton-Fertigteils ist nicht notwendig.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiter optimiert werden; indem,
insbesondere bei großen Auflagen gleicher Form teile, das Verfüllen der fugen 8,12
über entsprechende Vorrichtungen automatisch durchgeführt wird.
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Vorteilhaft ist, daß die Armierungselemente, soweit sie mit dem Wachs
in Kontakt kommen, gegen Korrosion geschützt sind.
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