DE3640681A1 - Einrichtung zum formen von teilen aus faserbeton - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Bauteilen und -konstruktionen und betrifft insbesondere eine Einrichtung zum Formen von Teilen aus Faserbeton.

Am effektivsten kann die vorliegende Erfindung auf ver­ schiedenen Gebieten des Industrie-, Wohn- und Gesellschafts­ baues zum Formen von (bis zu 10 mm starken) hochfesten dünnwandigen Faserbetonfertigteilen, nämlich Platten, sta­ tionären Schalungen, leisten-, stab- und stangenförmigen Erzeugnissen, Überzügen und Umfassungskonstruktionen, Schirmdächern, Trennwand- und Fußbodenplatten, Dekorations­ gliedern, Entlüftungsblöcken u. ä., angewendet werden.

Zur Zeit stellt die Fertigung von verschiedenen dünn­ wandigen Teilen aus Faserbeton (d. h. aus einem durch ver­ schiedene Fasern bzw. Fibern verteilt bewehrten Beton) ein aktuelles Problem wegen einer wesentlichen Erweiterung ihres Anwendungsgebiets dar. Während die Zusammensetzungen der Faserbetonmischungen ausreichend entwickelt und mannigfal­ tig sind, sind die Betoniertechnologie und als Folge des­ sen die Einrichtungen für deren Durchführung unzureichend entwickelt. Um dünnwandige Teile mit hohen physikalisch-me­ chanischen Eigenschaften zu erzeugen, ist eine gleichmäßige und umfassende verteilte Bewehrung durch Fasern über das ge­ samte Volumen des Teiles unter Benutzung steifer Mischungen, d. h. bei einem geringen Wasser-Zement-Verhältnis erforder­ lich, wobei die Fasern ebenso wie die Körner des Zuschlag­ stoffes, beispielsweise von Sand, von einer Zementmilch umhüllt werden sollen. Wegen des Klumpigwerdens der Mischung gelingt es nicht, die dünnwandigen Teile aus den steifen Mi­ schungen mit herkömmlichen Methoden zu formen, weshalb die Ganzheit (Gleichmäßigkeit) der Bewehrung gestört wird und die Festigkeit des Teiles abnimmt.

Gegenwärtig sind Einrichtungen zum Formen von Teilen aus Faserbeton bekannt, die sich aus einem Formboden und einem Arbeitswerk zusammensetzen, das Düsen darstellt, aus denen Bindemittel (Zement, Gips), Zuschlagstoff, Wasser und Fasern durch Luftdruck abgegeben (zerstäubt) werden. Sämtli­ che Komponenten werden auf den Formboden schichtweise auf­ gestäubt (aufgetragen), bis Teile erforderlicher Stärke gewonnen sind.

Nachteile dieser Einrichtungen sind deren Nicht­ fertigungsgerechtheit, kleine Leistungsfähigkeit und eine geringe Festigkeit der Formteile. Da bei der Aufstäubung eine größere Wassermenge gebraucht wird, wird nicht die erfor­ derliche Gleichmäßigkeit in der Verteilung der Fasern über das Teil erzielt sowie keine Homogenität des Teiles hin­ sichtlich der Dichte gewährleistet. Darüber hinaus kommen die Fasern nicht dazu, sich in ausreichendemMaße von der Zementmilch umhüllen zu lassen, weshalb es praktisch nicht möglich ist, Teile gleichmäßiger Dicke herzustellen.

Es ist auch eine Einrichtung zum Formen von Betonfertig­ teilen bekannt, die an einem Portal hintereinander montiert einen Bunker mit einem Beschicker, ein Arbeitsorgan eines Einbringers einer Mischung in Form eines Schneckentriebs und eine Verdichtungswalze enthält. Der Schneckentrieb ist zur Abgleichung der Mischung auf dem Formboden vorgesehen und in der Horizontalebene vor der Walze (US-PS 35 41 931) aufgestellt.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Einrichtung ist, daß der Schneckentrieb beim Formen von dünnwandigen Teilen aus Faserbeton nicht in der Lage ist, die Faserbetonmischung auf der gesamten Breite des Formbodens gleichmäßig aufzu­ bringen, es treten ein Klumpigwerden der Mischung und eine Störung der Ganzheit der Bewehrung durch die Fasern auf, was die Möglichkeit einer Herstellung von dünnwandigen Tei­ len aus Faserbeton praktisch ausschließt. Darüber hinaus erfordert das Formen der Teile einen erhöhten Verbrauch an Ausgangskomponenten der Mischung (Zement, Gips), was eine Steigerung der Selbstkosten der Teile herbeiführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Formen von Teilen aus Faserbeton zu schaf­ fen, die es gestat­ tet, eine gleichmäßige Einbringung einer steifen Mischung auf den Formboden durchzuführen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in ei­ ner Einrichtung zum Formen von Teilen aus Faserbeton, die gegeneinander verschiebbar angeordnet einen Formboden und ein Portal enthält, das über dem Formboden hintereinander angeordnet einen Einbringer einer Mischung mit einem ab­ gleichenden Arbeitsorgan und eine Verdichtungswalze trägt, gemäß der Erfindung das abgleichende Arbeitsorgan des Ein­ bringers einer Mischung in Form einer Reihe von drehbaren stangenförmigen Schraubenspiralen mit gleicher Ganghöhe und gleichem Durchmesser ausgeführt ist, die in der Vertikal­ ebene über die ganze Länge der Verdichtungswalze in einem gleichen unterhalb von deren Durchmesser liegenden Abstand zwischen ihren Vertikalachsen und mit einem Spalt relativ zum Formboden angeordnet sind.

Das Arbeitsorgan in der erfindungsgemäßen Konstruktion lockert und verteilt die Mischung gleichmäßig über die gesamte Breite des Formbodens und legt sie in vorgegebener Dicke ein bzw. auf. Die Konstruktion und die Anordnung der Schraubenspi­ ralen des Arbeitsorgans gestatten es, eine Aufwicklung der Fasern auf die Spiralen und eine Klumpenbildung in der Mi­ schung zu vermeiden. Dies sorgt seinerseits für die Homo­ genität der Mischung und steigert wesentlich die Festigkeit der hergestellten Formteile durch die Einheitlichkeit der verteilten Bewehrung.

Darüber hinaus sinken die Selbstkosten der durch die erfindungsgemäße Einrichtung geformten Teile beträchtlich durch Anwendung von steifen Mischungen unter minimalem Ver­ brauch an Zement und Fasern.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung be­ trägt die Ganghöhe einer Windung jeder Schraubenspirale 3 bis 10 Durchmesser ihrer Stange. Die Wahl der Ganghöhe der Spiralen in diesen Grenzen sichert die effektivsten Be­ triebsbedingungen für das Arbeitsorgan. Bei einer Verrin­ gerung der Ganghöhe der Spiralen ist deren Verklemmung mög­ lich, bei einer Vergrößerung der Ganghöhe der Spiralen gewährleistet das Arbeitsorgan keine effektive Einbringung der Mischung in bzw. auf den Formboden.

Es ist vorteilhaft, daß der Durchmesser jeder Schrauben­ spirale 1 bis 2 Faserlängen ausmacht. Bei einer Verringerung des Durchmessers der Schraubenspirale sind mechanische Be­ schädigungen der Fasern möglich, was die Güte der hergestellten Formteile verschlechtert, wobei auch die Fasern auf die Spiralen auf­ gewickelt werden, was es nicht gestattet, die Mischung über den Formboden gleichmäßig zu verteilen und als Folge davon eine homogene und einheitliche Bewehrung zu erzeugen. Eine Ver­ größerung des Durchmessers der Spiralen hat eine ungeord­ nete Verstreuung der Mischung auf dem Formboden oder außer­ halb seiner Grenzen zur Folge.

Gemäß einer der Ausführungsformen der Erfindung be­ trägt der Abstand zwischen den Längsachsen der anliegenden Schraubenspiralen 0,6 bis 0,8 ihres Durchmessers.

Bei einer Vergrößerung dieses Abstandes findet eine un­ gleichmäßige Verteilung der Mischung über den Formboden statt. Eine Verringerung des Abstandes zwischen den Achsen der Spiralen bewirkt eine Verklemmung der Schraubenspiralen und eine Beschädigung der Fasern.

In einer der Ausführungsformen ist die Einrichtung mit einer Zusatzwalze mit Kreismessern versehen, die an dem Portal hinter der Verdichtungswalze angeordnet sind, letztere ist mit senkrecht zu ihrer Längsachse verlaufenden Ringnuten aus­ geführt, wobei die Schraubenspiralen des Arbeitsorgans des Einbringers einer Mischung zum Teil eine kleinere Län­ ge gegenüber den übrigen aufweisen, während jeweils eine kürzere Schraubenspirale, eine Ringnut und ein Kreismesser hinterein­ ander angeordnet sind und in der gleichen Vertikalebene liegen.

Das Vorhandensein der Zusatzwalze und die Verwendung einer Verdichtungswalze mit Ringnuten gestatten es, dünn­ wandige Teile mit Rippen und Verankerungsvorsprüngen bei­ spielsweise in Form eines Schwalbenschwanzes zu formen, die für die Erhöhung der Sicherheit der Kupplung von dünn­ wandigen Teilen beispielsweise Platten sorgen, die für die Verkleidung von Gebäuden und Bauwerken eingesetzt werden. Außerdem erhöhen die vorhandenen Rippen und Verankerungsvor­ sprünge die Steifigkeit der Teile.

Nachstehend wird die Erfindung unter Angabe von Vorteilen anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Gesamtansicht einer Einrichtung (in Seiten­ ansicht);

Fig. 2 ein Paar von anliegenden Spiralen des Arbeits­ organs eines Einbringers einer Mischung;

Fig. 3 die Gesamtansicht einer Einrichtung zum Formen von Teilen mit Rippen (in Seitenansicht);

Fig. 4 das Arbeitsorgan des in Fig. 3 dargestellten Einbringers einer Mischung;

Fig. 5 eine Verdichtungswalze der in Fig. 3 darge­ stellten Einrichtung;

Fig. 6 eine Zusatzwalze der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung.

Als Beispiele sind Einrichtungen zum Formen eines Tei­ les, nämlich einer bis zu 10 mm starken Feintafel aus Faserbeton aufgeführt.

Beispiel 1

Die Einrichtung besteht aus einem Gestell 1 (Fig. 1), an dem ein Formboden 2 und ein Antrieb 3 eines Einbringers 4 einer Mischung montiert sind, der an einem Portal 5 ange­ ordnet ist und sich aus einem Bunker 6 mit einem Verschluß 7 und einem Beschicker 8, einem am Bunker 6 befestigten Rütt­ ler 9 und einem abgleichenden Arbeitsorgan 10 zusammensetzt, das in Form einer Reihe drehbarer Schraubenspiralen 11 aus­ geführt ist. Hinter dem Einbringer 4 ist am Portal 5 ein Verdichtungswerk 12 angebracht, das sich aus einer zylindri­ schen Verdichtungswalze 13 mit einem Antrieb 14 , einem Rütt­ ler 15 und einem Stellungsregler 16 der Walze 13 zusammen­ setzt.

Auf dem Formboden 2 ist eine Mischung 17 gezeigt, aus der ein Teil geformt wird. Das Arbeitsorgan 10 ist mit ei­ nem Antrieb 18 versehen und hinter dem Bunker 6 vor der Ver­ dichtungswalze 13 über die ganze Länge der letzteren ver­ tikal angeordnet.

Sämtliche Schraubenspiralen 11 (Fig. 2) weisen eine gleiche Ganghöhe H und einen gleichen Durchmesser D auf und sind mit einem gleichen Abstand l zwischen den Vertikalach­ sen der jeweiligen anliegenden Paare angeordnet, der klei­ ner als der Durchmesser D ist.

Die Schraubenspiralen 11 werden über dem Formboden 2 in einer Vertikalebene mit einem vorgegebenen Spalt angeordnet, dessen Weite von der erforderlichen Dicke des Formteiles abhängig ist.

Die Ganghöhe H der Windung jeder Spirale 11 beträgt 3 bis 10 Durchmesser d ihrer Stange, während der Durch­ messer D einem Bereich von 1 bis 2 Faserlängen gewählt wird. Der Abstand l wird zwischen 0,6 bis 0,8 Durchmessern D der Schraubenspiralen 11 gewählt.

Die vorliegende Einrichtung arbeitet wie folgt.

In Abhängigkeit von der Dicke des Formteiles werden über dem Formboden 2 (Fig. 1) die Schraubensprialen 11 und mit Hilfe des Reglers 16 in entsprechender Weise die Wal­ ze 13 angeordnet.

Die fertige Faserbetonmischung 1 mit minimalem Was­ sergehalt wird in den Bunker 6 des Einbringers 4 einer Mi­ schung aufgegeben.

Es wird der Antrieb 3 des Einbringers 4 einer Mischung eingeschaltet, der anfängt, sich in Richtung auf den Form­ boden 2 zu bewegen, und sobald er den Rand des Formbo­ dens 2 erreicht hat, öffnet sich der Verschluß 7 des Bun­ kers 6, schalten sich der Beschicker 8, der Rüttler 9 des Bunkers 6 und der Antrieb 18 des Arbeitsorgans 10 des Ein­ bringers 4 einer Mischung ein. Bei der weiteren Bewegung des Einbringers 4 einer Mischung wird die Mischung 17 auf den Formboden 2 geliefert. Das über der gesamten Breite des zu bildenden Formteiles vertikal angeordnete Arbeitsorgan 10 lockert, ver­ teilt und bringt die Mischung 17 gleichmäßig auf den Formboden 2 in vorgegebener Dicke auf.

Bei einer Kontaktierung der Walze 13 mit der Mischung 17 auf dem Formboden schalten sich der Antrieb 14 der Wal­ ze 13 und der Rüttler 15 ein. Indem sich die Walze 13 in einem zur relativen Bewegung des Formbodens 2 entgegengesetzten Dreh­ sinne dreht, verdichtet sie die Mischung und glättet die Oberfläche des Formteiles. Die Bewegung des Portals 5 dauert so lange, bis die Walze 13 die gesamte Oberfläche des Form­ teiles verdichtet hat, worauf sich sämtliche Mechanismen der Einrichtung in der gleichen Reihenfolge abschalten. Der Formboden 2 mit dem geformten Teil wird vom Gestell 1 ab­ genommen, das Portal 5 wird in die Ausgangsstellung gebracht, und der gesamte Vorgang beginnt von neuem.

Der Rüttler 9 dient dazu, bei der Ausgabe der Mischung 17 auf den beispielsweise einen Bandförderer darstellenden Beschicker 8 einer Stauung der Mischung im Bunker 6 entge­ genzuwirken.

Im vorliegenden Beispiel bewegt sich das Portal 5 samt dem Einbringer 4 einer Mischung und dem Verdichtungswerk 12 relativ zu dem unbeweglichen Formboden 2. In anderen Aus­ führungsformen der vorliegenden Erfindung kann sich der Formboden 2 verschieben, während der Einbringer 4 einer Mischung 4 und das Verdichtungswerk 12 unbeweglich bleiben können.

Um Teile mit einer dekorativen Oberfläche herzustellen, kann die Walze 13 eine geriffelte Oberfläche aufweisen, oder das Teil wird "mit dem Gesicht nach unten" geformt. In diesem Fall werden Matrizen ausgenutzt, die in Abhängigkeit vom archi­ tektonischen Gedanken den ganzen Formboden 2 oder nur einen Teil davon bedecken. Zur Erzeugung von Teilen mit einer krummlinigen Oberfläche wird ein krummliniger Formboden 2 benutzt.

Beispiel 2

Als Beispiel wird eine in Fig. 3 gezeigte Einrichtung zum Formen eines Teiles, nämlich einer Feintafel aus Faserbe­ ton mit Verankerungsrippen in Form eines Schwalbenschwanzes beschrieben, die beispielsweise als stationäre Schalung bei der Errichtung von Gebäuden aus monolithischem Beton ver­ wendet wird.

Diese Einrichtung enthält im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung eine Zusatzwalze 19 mit einem Rüttler 20 und einem Stellungsregler 21 der Walze 19, die hinter dem Verdichtungswerk 12 angeordnet ist.

Im Arbeitsorgan 10 des Einbringers 4 einer Mischung ist ein Teil der Schraubenspiralen 11 (in Fig. 4 jede dritte) zum Formen von Rippen 22 aus der Mischung 17 gekürzt aus­ geführt. Auf der Verdichtungswalze 13 (Fig. 5) sind Ring­ nuten 23 vorgesehen und an der Zusatzwalze 19 kreisförmige Formgeber - Kreismesser 24 - (Fig. 6) montiert, wobei jede gekürzte Spirale 11, die Ringnut 23 und das Kreismesser 24 in einer gleichen Verti­ kalebene hintereinander angeordnet sind.

Der Spalt zwischen den gekürzten Spiralen 11 und dem Formboden 2 entspricht der Höhe der zu formenden Rippen 22.

Die in Fig. 3 dargestellte Einrichtung arbeitet ähn­ lich wie die Einrichtung in Fig. 1.

Die fertige Betonmischung 17 mit minimalem Wasserge­ halt wird in den Bunker 6 des Einbringers 4 einer Mischung aufgegeben. Auf dem Gestell 1 wird der Formboden 2 angeord­ net. Es wird der Antrieb 3 des Einbringers 4 einer Mischung eingeschaltet, der anfängt, sich in Richtung des Formbodens 2 zu bewegen, und sobald er den Rand des Formbodens 2 er­ reicht hat, öffnet sich der Verschluß 7 des Bunkers 6, schaltet sich der Beschicker 8, der Rüttler 9 und das Ar­ beitsorgan 10 des Einbringers 4 einer Mischung ein. Die Misch­ ung 17 wird auf den Formboden 2 gegeben. Das über der ge­ samten Breite des zu bildenden Formteiles vertikal angeordnete Arbeits­ organ 10 lockert, verteilt und legt die Mischung gleich­ mäßig auf den Formboden 2 in vorgegebener Dicke auf. An den Stellen, wo die Spiralen 11 gekürzt sind, werden beim Durch­ gang der letzteren Hügelchen der Mischung zur Bildung der Rippen 22 hinterlassen.

Bei einer Kontaktierung der Walze 13 mit der Mischung 17 auf dem Formboden 2 werden der Antrieb 14 der Walze 13 sowie die Rüttler 15 und 20 betätigt. Die Verdichtungswal­ ze 13 verdichtet die Mischung und glättet die Oberfläche des Formteiles. Mit Hilfe der Ringnuten 23 werden die Rippen 22 auf der Oberfläche des Formteiles gebildet. Beim Durchgang der Zusatzwalze 19 mit den Kreismessern 24 wird das Teil mit den Rippen 22 in Form eines Schwalbenschwanzes endgül­ tig geformt.

Nach der Formung wird das Fertigteil samt dem Form­ boden 2 der Trocknung zugeführt, und es wird ein neuer Form­ boden 2 eingestellt.

Sämtliche Teile wurden aus folgender Zusammensetzung gefertigt:

Zement der Güteklasse 40 bis 50 MPa 41,7%
Zuschlagstoff - Quarzsand 41,7%
Faser - alkaliresistente Glasfaser 2%
der Länge 40 bis 50 mm
Wasser 14,6%.

Bei einem Biegeversuch von Platten der Länge 2000 mm, der Breite 2000 mm und der Dicke 10 mm auf zwei Stützen hält 1 m² der Platte bei einer gleichmäßigen Belastung ei­ ner Last von bis zu 800 kg stand.

Die Leistung der Einrichtung beträgt bei einer Dauerbe­ lastung und bei einer Breite der Formteile von 1500 mm, ei­ ner Dicke von 8 bis 40 mm, einer Länge von 6000 mm 100 m²/h.

Die Leistung der vorliegenden Einrichtung ist um das 5fache höher als der Einrichtung, die die Teile aus Faserbe­ ton durch "Aufstäuben" der Mischung auf den Formboden 2 formt, während die Nomenklatur der Teile viel breiter ist und es ist möglich, Teile und Konstruktionen zu fertigen, die durch "Aufstäuben" nicht erhalten werden können.

Der Zementverbrauch ist bei der Formung in der vor­ liegenden Einrichtung auf ein Mindestmaß gebracht, während in der die Teile durch die "Aufstäubung" der Mischung formen­ den Einrichtung der Zementverbrauch durch die Fertigungs­ verfahren bedingt ist und den minimalen Verbrauch, der für die Herstellung eines Teiles vorgege­ bener Festigkeit notwendig ist, um vieles übertrifft.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Formen von Teilen aus Faserbeton, die gegeneinander verschiebbar angeordnet einen Formboden (2) und ein Portal (5) enthält, das über dem Formboden (2) hintereinander angeordnet einen Einbringer (4) einer Mi­ schung mit einem abgleichenden Arbeitsorgan (10) und eine Verdichtungswalze (13) trägt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das abgleichende Arbeitsorgan (10) des Einbringers (4) einer Mischung in Form einer Reihe von dreh­ baren stangenförmigen Schraubenspiralen (11) mit gleicher Ganghöhe (H) und gleichem Durchmesser (D) ausgeführt ist, die in der Vertikalebene über die ganze Länge der Verdichtungs­ walze (13) in einem gleichen unterhalb von deren Durchmes­ ser (D) liegenden Abstand (l) zwischen ihren Vertikalach­ sen und mit einem Spalt zum Formboden (2) angeordnet sind.

2. Einrichtung zum Formen von Teilen aus Faserbeton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe (H) einer Windung jeder Schraubenspirale (11) 3 bis 10 Durchmesser (d) ihrer Stange beträgt.

3. Einrichtung zum Formen von Teilen aus Faserbeton nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D) jeder Schraubenspirale (11) 1 bis 2 Faserlängen ausmacht.

4. Einrichtung zum Formen von Teilen aus Faserbeton nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand (1) zwischen den Vertikalachsen der Schraubenspiralen (11) 0,6 bis 0,8 ihres Durchmessers (D) beträgt.

5. Einrichtung zum Formen von Teilen aus Faserbeton nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie mit einer Zusatzwalze (19) mit Kreismessern (24) versehen ist, die hinter der Verdich­ tungswalze (13) angeordnet sind, daß die Verdichtungs­ walze (13) mit senkrecht zu ihrer Längsachse verlaufenden Ringnuten (23) ausgeführt ist, daß einige Schraubenspiralen (11) eine geringere Länge gegenüber den übrigen aufweisen, und daß jeweils eine kürzere Schraubenspriale (11), eine Ringnut (23) und ein Kreismesser (24) hintereinander angeordnet sind und in einer gleichen Vertikalebene liegen.