DE4328404C2 - Verfahren zur Herstellung von Körpern für den Erd-, Straßen- oder Tiefbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Körpern für den Erd-, Straßen- oder Tiefbau vor Ort als auch in der Vorfertigung, beispielsweise zur Herstellung von Fundamenten, Formsteinen und Stützen.

Es ist bekannt, derartige Körper aus Beton mit oder ohne Bewehrung herzustellen. Dabei werden Zement und Sand oder Kies unter Zugabe von Wasser vermischt, in Formen eingebracht und verdichtet. Die Betoneigenschaften können durch die Beigabe von Zusatzstoffen beeinflußt werden. Zur schnelleren Aushärtung werden Beschleuniger beigegeben und/oder die Aushärtezeit durch Wärmezufuhr verkürzt, was jedoch oftmals einen Endfestigkeitsverlust der hergestellten Körper zur Folge hat. Von Nachteil ist außerdem eine begrenzte Verarbeitungszeit der Betonmischung, insbesondere bei der Zugabe von Beschleunigern oder Verwendung von Schnellzementen. Wärmezufuhr verteuert die Herstellungskosten. Nachteilig ist auch, daß der Beton nachdem Aus schalen eine ausreichend lange Zeit vor schädlichen Einflüssen, wie z. B. Frost, Regen oder Erschütterungen geschützt werden muß. (Lit.: Reichel, Glatte "Beton", Band 2, 3. Auflage, Verlag für Bauwesen Berlin).

Im US-Patent 4,255,193 wird ein Herstellungsverfahren für gesinterte Stücke aus Eisen, verstärkt durch Eisenoxid, beschrieben.

Die Pulverteilchen haben einen Durchmesser von 0,01 bis 0,315 mm. Sie sind nicht spratzig. Die Masse wird verdichtet und anschließend einer Wärmebehandlung im Bereich von 900 und 1300°C unterzogen über einen Zeitraum von 0,5 bis 4 Stunden.

Das Verfahren ist für das oben genannte Anwendungsgebiet ungeeignet, weil insbesondere der Einsatz vor Ort infolge der notwendigen Wärmebehandlung wirtschaftlich nicht realisierbar ist. Die erforderlichen Verfahrensbedingungen (Temperatur, Druck, Zeitaufwand) schließen eine universelle Anwendbarkeit im Bereich des Erd-, Straßen- oder Tiefbaus aus.

Schließlich ist auch bekannt, für spezielle Anwendungen Körper aus einem Gemisch, bestehend aus metallischen und nichtmetallischen Stoffen, über eine Schmelze oder Sinterung herzustellen (z. B. DE-OS 22 57 535, 2928385, DD-PS 2 83 368). Auch hier findet sich kein Hinweis auf die Spratzigkeit der Partikel. Auch daraus ist kein Verfahren zur Herstellung von Körpern für den Erd-, Straßen oder Tiefbau ableitbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung an sich bekannter technologischer Maßnahmen ein Verfahren zur Herstellung von Körpern hoher Festigkeit mit sehr guter Verarbeitungs- und Produktionsfähigkeit für allgemeine Problemlösungen zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Gemisch aus spratzigem Eisenpulver, Erdstoff und Zuschlagstoffen hergestellt, in eine Form gefüllt,- verdichtet und mittels gleichstrombeaufschlagter Elektroden gesintert wird. Dabei be­ trägt die Temperatur bei der Sinterung vorzugsweise 500 bis 1200°C. Spratziges Eisenpulver ist ein Eisenpulver mit stark zerklüfteter Oberfläche.

Mit dem Verfahren sind aus den Einsatzstoffen sehr wirtschaft­ lich und umweltverträglich Körper herstellbar. Es wird eine gute Verankerung der Gemischbestandteile erreicht, die eine hohe Festigkeit der so hergestellten Körper ergeben. Die Körper sind bereits nach kurzer Zeit belastbar und standfest.

Das Verfahren sichert einen großen Anwendungsbereich. So ist neben der Herstellung von Preßlingen, Platten, Stützen, Säulen o. ä. in einer Fertigungsstätte, die Herstellung der Körper an Ort und Stelle gegeben, wobei vorteilhaft die Schachtung oder Bohrung als Form verwendet wird. Hierbei zeigt sich insbesondere eine gute Verankerung der Körper gegenüber dem umgebenden Erdreich.

Das Verfahren ist auch besonders geeignet für die Herstellung von Säulen und Stützen im Baugrund bis in große Teufen und vor­ teilhaft anwendbar bei der Stabilisierung verkippter Flächen, insbesondere setzungsfließgefährdeter Böschungen und für die Schaffung von Sperrschichten zur Blockierung von Grundwasser­ strömungen und bei der Bodenstabilisierung im Straßenbau.

Gute Festigkeitseigenschaften bei wirtschaftlichem Materialein­ satz lassen sich mit einem Gemisch erreichen, welches aus einem Teil spratzigem Eisenpulver, zwölf Teilen Erdstoff und fünf Teilen Zuschlagstoff, insbesondere Filterasche, Zement und/oder Gips besteht.

Für eine homogene Struktur der Körper und gute Sinterungsbe­ dingungen ist die Verwendung von spratzigem Eisenpulver mit einer Teilchengröße kleiner 40 µm, Erdstoff mit einer Teilchengröße kleiner 0,2 mm und Filterasche mit einer Teilchen­ größe von 20 bis 40 µm vorteilhaft.

Aus technologischen Gründen, zur Einsparung von Kosten und Transporten kann bei Anwendung an Ort und Stelle der aufgenommene Baugrund der Schachtung und/oder Bohrung als Erdstoff bei der Gemischherstellung verwendet werden.

Zur Durchführung des Verfahrens genügt das erdfeuchte Erd­ stoffgemisch, um die notwendige Leitfähigkeit für den Stromfluß und damit für die Sinterung zu erhalten. Eine Verbesserung der Leitfähigkeit und damit eine Beschleunigung des Sinterprozesses wird durch die Zugabe von Wasser vor oder nach dem Verdichten erreicht. Der Zusatz von Montanwachsemulsion dient der Ver­ besserung der Verarbeitungseigenschaften des Gemisches und einem besseren Transport der Komponenten in feinporige Bereiche.

Eine günstige Einbringung in den Boden durch Injektion, z. B. bei der Stabilisierung von Böschungen, sowie eine verbesserte Verankerung im Erdreich ist gegeben, wenn das Gemisch aus spratzigem Eisenpulver, Erdstoff und Zuschlagstoffen mit Wasser und/oder Montanwachsemulsion suspendiert wird, wobei außerdem die o. g. Wirkungen zum Tragen kommen.

Die Elektroden können innerhalb und/oder außerhalb des Ge­ misches oder der Suspension eingebracht werden. Beim Einbringen der Elektroden innerhalb der Form, können diese als Bewehrung des Körpers verwendet werden. Diese Bewehrung hat eine sehr innige Verbindung zum umgebenden Material.

Ebenso können zur Erzielung besonderer Festigkeitseigenschaften Bewehrungseisen in statisch notwendiger Weise eingebracht werden, die untereinander elektrisch leitend verbunden werden und als eine Elektrode dienen. Dabei kann die Gegenelektrode innerhalb als auch außerhalb einer Erdform angeordnet sein. Mehrere Elektrodenpaare gleichzeitig im Körper eingebracht führen ebenfalls zu einer verbesserten Armierung und damit zur Festigkeitserhöhung.

Bei der Herstellung von Körpern in speziellen Formen ist die Ausbildung der Form als Elektrode vorteilhaft, wenn die gefertigten Körper bewehrungsfrei hergestellt werden müssen, aber auch aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten. Dabei kann die Form geteilt ausgeführt sein und als Elektrodenpaar verwendet werden.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt schematisch die Herstellung einer Säule im Baugrund, z. B. zur Stabilisierung eines Fundamentes.

Mit einem Bohrgerät wird im Baugrund 1 eine Bohrung bis zur Teufe 3 niedergebracht. Die Bohrungswandung 9 und die Sohle 10 bilden die Form zum Einbringen des Gemisches 4. Das Gemisch 4 bestehend aus
12 Teilen Sand mit einer Teilchengröße von kleiner 0,2 mm, gewonnen aus dein gebohrten Erdstoff
5 Teilen Filterasche mit einer Teilchengröße von 20 bis 40 µm
1 Teil spratzigem Eisenpulver mit einer Teilchengröße kleiner 40 µm
wird mit bekannten Mischern hergestellt und, falls erforder­ lich, transportiert. Aufgrund des ausgebohrten Erdstoffes hat das Gemisch 4 die erforderliche Feuchtigkeit zum Erreichen einer bestimmten elektrischen Leitfähigkeit. Andernfalls ist das Ge­ misch 4 mit Wasser und/oder Montanwachsemulsion zu versetzen.

Die Elektroden 7 und 8 in Form von Eisenstäben werden in die Bohrung eingebracht. Dann wird das Gemisch 4 kontinuierlich in die Bohrung eingefüllt und gleichzeitig mittels Vibrator ver­ dichtet. Dieser Vorgang wird solange fortgesetzt bis die Arbeitsebene 6 erreicht ist. Aus einer Gleichspannungsquelle 2 werden die Elektroden 7 und 8 mit Strom beaufschlagt. Die Gleichstrombeaufschlagung kann dabei ohne nachteilige Folgen wesentlich zeitversetzt erfolgen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Objekt mehrere herzustellende Einzelkörper umfaßt und die Elektroden aller Einzelkörper zusammengeschaltet werden können.

Die Gleichstrombeaufschlagung erfolgt solange, bis die Sinterung des Gemisches 4 bei einer Temperatur bis 1100°C eingetreten und damit die Säule entstanden ist. Die eingebrachten Elektroden 7;8 dienen nach der Sinterung als Bewehrung der Säule. Das in die Bohrung eingebrachte Gemisch 4 verzahnt sich durch die Verdichtung und die Sinterung mit dem Baugrund 1 im Bereich der Bohrungswandung 9 und der Sohle 10, so daß eine hohe Trag­ fähigkeit der Säule erreicht wird.

Claims (19)

1. Verfahren zur Herstellung von Körpern für den Erd-, Straßen- oder Tiefbau, gekennzeichnet dadurch, daß ein Gemisch aus spratzigem Eisenpulver, Erdstoff und Zuschlagstoff herge­ stellt, in eine Form gefüllt, verdichtet und mittels gleich­ strombeaufschlagter Elektroden gesintert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Gemisch aus
1 Teil spratzigem Eisenpulver
12 Teilen Erdstoff
5 Teilen Zuschlagstoff
hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei einer Temperatur von 500 bis 1200°C gesintert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß Eisenpulver mit einer Teilchengröße kleiner 40 µm verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß Erdstoff mit einer Teilchengröße kleiner 0,2 mm verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Erdstoff der aufgenommene Baugrund einer Schachtung oder Bohrung verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Zuschlagstoff Filterasche, Zement und/oder Gips verwendet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß Filterasche mit einer Teilchengröße von 20 bis 40 µm verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß das Gemisch mit Wasser und/oder Montanwachsemulsion vor oder nach dem Verdichten versetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß aus dem Gemisch sowie Wasser und/oder Montanwachsemulsion eine Suspension hergestellt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Elektroden innerhalb und/oder außerhalb des Ge­ misches und/oder der Suspension eingebracht werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1 und 11, gekennzeichnet dadurch, daß gleichzeitig mehrere Elektrodenpaare angeordnet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1, 11 und 12, gekennzeichnet da­ durch, daß die Elektroden als Bewehrung des Körpers ver­ wendet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 1 und 13, gekennzeichnet dadurch, das eingebrachte Bewehrungseisen als Elektrode elektrisch leitend miteinander verbunden werden.

15. Verfahren nach Anspruch 1 und 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Elektroden gleichzeitig als Form verwendet werden.

16. Verfahren nach Anspruch 1, 11 und 15, gekennzeichnet da­ durch, daß die Form geteilt ist und gleichzeitig als Elektrodenpaar verwendet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Form die Wände und das Planum einer Schachtung ver­ wendet werden.

18. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Form die Wand und die Sohle einer niedergebrachten Bohrung verwendet werden.

19. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß aus dem Gemisch oder der Suspension über eine Ortsschüttung plattenähnliche Lagen hergestellt werden.