-
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Elementen aus armiertem,
vorverdichtetem Zement Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Elementen aus armiertem, vorverdichtetem Zement mit einer Armierung, die im voraus
durch die Wirkung eines unter Druck stehenden Strömungsmittels unter Spannung gesetzt
ist, das auf die Zementmasse einwirkt; sie betrifft gleichfalls eine Vorrichtung
zur Ausführung dieses Verfahrens.
-
Der Zweck der Erfindung besteht darin, Elemente aus vorverdichtetem
Zement zu schaffen, die in zahlreichen Anwendungen, wie Pfählen, Rohren usw., Verwendung
finden oder die Elemente für andere Konstruktionen, z. B. in einem Gebäude usw.,
entweder für sich allein oder in Verbindung mit Elementen andersartiger Herstellung
bilden können.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch .die folgenden Verfahrensschritte
gekennzeichnet: einen Zementmörtel in eine zweckentsprechende Form gießen, wenigstens
einen Teil der Armierung in der Umhüllung oder der Form befestigen, diese letztere
auf dichte Weise abschließen, das Ganze in eine im wesentlichen senkrechte Stellung
bringen und ein unter Druck stehendes Strömungsmittel in eine Kammer, die durch
ein oberes Ende der Umhüllung oder der Form und die Oberfläche des Zementmörtels
begrenzt ist, derart einführen, daß diese Flüssigkeit, indem sie auf den Mörtel
und auf die Umhüllung einwirkt, den Mörtel verdichtet und die Umhüllung einer Spannung
unterwirft, was in gleicher Weise die Armierung unter Spannung setzt, damit zur
Zeit des Abbindens oder Härtens des Zementmörtels die elastische, durch das Strömun&smittel
auf den Mörtel und die Armierung übertragene Energie sich vollständig in dem so
geformten Element anhäuft, wobei zu beachten ist,
daß die elastischen
Verformungen des Zementmörtels und der Armierung untereinander im Gleichgewicht
stehen.
-
Es ist vorteilhaft, den. Zementmörtelguß Vibrationen oder Erschütterungen
während des Füllens und der Anwendung des Druckes zu unterwerfen, um das Füllen,
das Absetzen und das Sacken des Mörtels zu erleichtern.
-
Die Vorrichtung, die zum Verwirklichen des soeben beschriebenen Verfahrens
vorgesehen ist, ist gekennzeichnet durch die Kombination einer Umhüllung, die dazu
bestimmt ist, die Form für das endgültige Erzeugnis zu bilden, mit dichten Abschließungsmitteln
für die erwähnte Umhüllung, wobei ein Teil dieser Mittel vorgesehen ist, um eine
Kammer für ein unter Druck stehendes Strömungsmittel zu begrenzen, das auf den Zementmörtel
einwirkt, mit Vorrichtungen zum Einführen des unter Druck stehenden . Strömungsmittels
in diese Kammer, mit anderen Mitteln, um in der Umhüllung einen Teil der Armierung
befestigen zu können, mit Mitteln, die vorgesehen sind, um den restlichen Teil der
Armierung zu halten, und die Vorrichtungen zum Abschließen der Umhüllung derart
umfassen, daß, indem zuerst die Armierung, dann der Zementmörtel und schließlich
ein unter Druck stehendes Strömungsmittel eingeführt wird, sein Druck derart wirkt,
daß der Zementmörtel verdichtet und die metallische Armierung unter Spannung gesetzt
wird, wobei das Ganze derart eingerichtet ist, daß diese Armierung in dem Zementmörtel
eingebettet oder gehalten wird, wenn er hart wird.
-
Gemäß einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bildet die Umhüllung, die die Form für das endgültige Erzeugnis darstellt, an ihrem
einen Ende einen rohrförmigen Zylinder, in dem auf dichte Weise ein Kolben hin und
her verschiebbar ist, der in zweckentsprechender Weise derart gebaut ist, daß er
ein Ende der Armierung hält, wenn das andere Ende dieser Armierung am Grunde der
Umhüllung befestigt ist, und zwar so, daß das unter Druck stehende Strömungsmittel,
das in die Kammer eingeführt wird, die von dem Zylinder und seinem Kolben bestimmt
ist, außer dem Sacken und dem Zusammendrücken des Zementmörtels das vorherige Unterspannungsetzen
der Armierung bestimmt.
-
Das benutzte Strömungsmittel kann entweder von Wasser oder von der
in den Mörtel eingeführten Flüssigkeit gebildet werden, und in dem einen Fall sowohl
wie in dem anderen besteht die Vorrichtung, die für das Verwirklichen des Verfahrens
zur Herstellung von Elementen aus vorverdichtetem armiertem Zement mit im voraus
unter Spannung gesetzter Armierung aus einer Umhüllung, in die man das unter Druck
stehende Strömungsmittel einführt und die von zwei teleskopartig gegeneinander verschiebbaren
Rohren gebildet ist, deren äußere Enden mittels Deckfln abgeschlossen werden können,
die man mit Hilfe eines Schraubgewindes befestigt.
-
In die so festgelegte Umhüllung führt man dann eine Form oder mehrere
Formen ein, die dazu bestimmt sind, den Zementguß und seine Armierung aufzunehmen.
Diese wird von Elementen gebildet, die drahtförmig sind oder runden Querschnitt
haben, und die man mit Hilfe von zweckentsprechenden Haltegliedern an den Grundplatten
befestigt, wobei diese metallischen Drähte einer leichten vorherigen Spannung unterworfen
und fest an den Grundkörpern der Rohre befestigt werden, damit, wenn sich diese
voneinander infolge der von dem inneren Druck erzeugten Wirkung entfernen, das Zusammendrücken
sowohl wie die Spannung der metallischen Drähte zunehmen. Diese metallischen Armierungen
werden also stark im gleichen Zeitpunkt gespannt, wo man den Zement- oder Betonmörtel
einer Vorverdichtung unterwirft.
-
Um das Herausnehmen des Erzeugnisses aus der Form zu erleichtern,
weist sie an einem Ende eine Hilfskammer auf, in die man ein unter Druck stehendes
Strömungsmittel einführt, um das Austreiben des hergestellten Elementes zu erleichtern.
-
Diese Merkmale und mehrere andere ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die nur als Bei spiel und in
keiner Weise zu dem Zweck gegeben sind, den Schutzumfang und die möglichen Ausführungsformen
der Erfindung zu beschränken.
-
Die Fig. i, a und 3 zeigen schematische Schnitte durch verschiedene
Ausführungsformen für die Vorrichtung zum Verwirklichen der Erfindung.
-
Die Fig. 4 stellt einen anderen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäß
ausgebildete Vorrichtung dar.
-
Die Fig. 5, 6 und 7 sind Querschnitte durch Abwandlungen der Erfindung.
-
In der Fig. r bezeichnet Bezugszeichen A das erzeugte Element, welches
in dem betrachteten Fall eine zylindrische Form bildet und eine metallische Armierung
B enthält. Das erzeugte Element hat die Gestalt der Form C angenommen, die in dem
dargestellten Fall eine Grundfläche D aufweist, die an einer Umhüllung befestigt
ist, die die Form bildet. Die Umhüllung C wird nach oben hin durch einen Flansch
F abgeschlossen, mit dem ein ringförmiger Kranz G zusammenarbeitet. Eine Kappe H,
die mit einem Flansch K versehen ist, gestattet es, auf dichte Weise die Umhüllung
A abzuschließen, indem zu diesem Zweck Schraubbolzen I_ benutzt werden, die das
Zusammenhalten des Flansches K, des ringförmigen Kranzes G und des Flansches F sicherstellen.
Auf dem Grunde der Kappe H ist ein Hahn M vorgesehen, den man mit einer Leitung
verbinden kann, die an eine Quelle für ein unter Druck stehendes Strömungsmittel
angeschlossen ist, vorzugsweise an Luft, wobei übliche Steuer- und Sicherheitsorgane,
wie Manometer, Ventile usw., vorgesehen sind. Die Armierung B des Elements aus Zement
ist auf der einen Seite mit dem Boden D des Behälters C und auf der anderen Seite
mit dem Boden der Kappe H verbunden. In der Nähe seines nach der Kappe liegenden
Endes weist das Element A eine Hilfsarmierung N auf, die einen wesentlichen
Teil der Umhüllung C bildet und die
aus wenigstens einem kegelstumpfförmigen
Korb gebildet ist, von dem eine der großen Grundflächen derart nach oben gerichtet
ist, daß ein Glied gebildet ist, das zur Verstärkung und zur Verteilung des Drucks
in dem endgültigen Element dient.
-
Die Herstellung des Elementes aus armiertem Zement oder Beton wird
auf folgende Weise oder auf eine ähnliche Art durchgeführt: Man ordnet die Armierung
Bim Innern der Umhüllung C an, und man füllt diese mit halbflüssigem Zement- oder
Betonmörtel, man setzt dann den Kranz G und die Kappe H auf, befestigt das obere
Ende der Armierung B an Kappe q., worauf die einzelnen Teile mittels der Schraubbolzen
L miteinander fest verbunden werden. Durch den Hahn M führt man das unter Druck
stehende Strömungsmittel ein, z. B. stark verdichtete Luft, wonach dieses unter
Druck stehende Strömungsmittel auf die Masse aus Zementmörtel derart einwirkt, daß
diese Masse im Innern der Umhüllung C kräftig verdichtet wird, und zwar ebenso auf
dem Grunde wie nach den Wänden dieser Umhüllung hin, indem so die Umhüllung gezwungen
wird, sich zu erweitern und sich zu verlängern, wobei ständig mehr und mehr die
Verdichtung des Zementmörtels wächst. Wenn der gewollte Druck erreicht worden ist,
unterbricht man die Zufuhr an komprimierter Luft und man läßt den Mörtel, immer
unter Druck, bis zur vollständigen Durchhärtung abbinden.
-
Die Gegenwart der Hilfsarmierung N verhindert jede übermäßige Ausdehnung
des verdichteten Mörtels, wenn der Druck aufhört.
-
Um das Sacken des Elementes zu erleichtern und um es dichter zu machen,
unterwirft man die Umhüllung C Erschütterungen oder Vibrationen während des Einführens
des Zementes oder des Betons, um im Zusammenwirken mit dem Einfluß, der von dem
unter Druck stehenden Strömungsmittel ausgeübt wird, ein Absetzen und ein Verdichten
der Masse des Zementmörtels zu bewirken. Unter Umständen kann man die Umhüllung
C um den Betonguß bestehen lassen, damit diese Umhüllung eine äußere Armierung bildet.
Es ist vorteilhaft, diese Umhüllung mit einer sehr schwachen Wandstärke auszuführen,
und man kann sie gegen jede Verformung in der Umfangs- oder axialen Richtung durch
Reifen oder Zwingen, drahtförmige Armierungen oder noch dadurch verstärken, daß
man die Umhüllung in einen Hilfsbehälter einführt, der, indem er sich den unter
Umständen eintretenden Umfangsverformungen der äußeren Armierung widersetzt, die
axiale Verformung dieser Armierung gestattet.
-
Wenn das Abbinden der Betonmasse vollständig erfolgt ist, läßt man
den Druck aufhören, und die äußeren und inneren Armierungen behalten so ihren vorherigen
Spannungszustand, ohne daß die Verdichtung des Betons wieder aufgehoben wird, und
zwar dank des Vorsehens von Unterstützungsmitteln oder anderen Haltevorrichtungen,
die in der Betonmasse eingebettet sind und dank der Hilfsarmierung N derart, daß
die metallische äußere Armierung mit der Zement- oder Betonmasse, die vorverdichtet
und erhärtet ist, aus einem Stück besteht, wobei diese Masse und diese Armierung
eine aus einem Stein bestehende Struktur bilden, die in sich selbst die Energie
bewahrt, die ihr durch die Wirkung des unter Druck stehenden Strömungsmittels verliehen
worden ist. Man schafft so ein Element, das von einer äußeren rohrförmigen Armierung
gebildet ist, die in der Längsrichtung stark unter Spannung steht und fähig ist,
einen festen, stark komprimierten Körper aus Zement oder Beton aufzunehmen. Mit
Rücksicht auf die elastischen Rückwirkungen, die die beiden Körper aufeinander ausüben,
sind sie eine vollkommene Einheit und reagieren in vollkommenem Zusammenwirken mit
einem Widerstand, der um die Wirkung der auf das 'Element ausgeübten Belastungen
angewachsen ist.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Umhüllung C an den beiden
Enden offen und am Grunde durch einen Deckel P abgeschlossen, wobei eine Gegenplatte
Q zwischen dem Deckel und dem unteren Ende des Rohres angeordnet ist. Im Innern
ist das rohrförmige Element R vorgesehen, das obere Ende der Umhüllung C wird durch
einen Zylinder S abgeschlossen, auf dessen äußerem Ende axial eine Kappe H verschiebbar
ist, die als Kolben dient und deren Inneres mit einem ringförmigen Anschlag T versehen
ist, der dazu dient, eine Scheibe h zu halten.
-
Die Armierung B, die von metallischen drahtförmigen oder anderen Gliedern
gebildet ist, ist einerseits an der Gegenplatte des Bodens Q und andererseits an
der Scheibe V befestigt, wobei diese letztere durchbohrt ist, um den Durchtritt
des unter Druck stehenden Strömungsmittels in das Innere des Zylinders S zu ermöglichen,
der an der Umhüllung C mittels Schrauben L befestigt ist. Man befestigt die Drähte,
die die Armierung B bilden, und man führt das rohrförmige Glied R ein, dessen Boden
durch einen Deckel W abgeschlossen ist. In den so gebildeten rohrförmigen Raum gießt
man Zement oder Beton, dann setzt man die Zylinderkolbengruppe S, T auf, indem sie
an der Umhüllung C durch Schraubbolzen L befestigt wird. Danach führt man das unter
Druck stehende Strömungsmittel durch den Hahn M ein, um die äußere Armierung C und
die innere Armierung B unter eine starke Spannung zu setzen, wobei die Betonmasse
verdichtet wird, indem diese Verdichtung außerdem durch Vibrationen erleichtert
wird, denen man die Umhüllung C aussetzt. Sobald sich die Betonmasse verfestigt
hat, wird der Raumdruck entlastet, und man erhält so ein rohrförmiges Element aus
armiertem Beton. Wenn man das innere rohrförmige Glied oder den Kern R entfernen
will, schneidet man die Verankerungen der Armierungen B an der Platte
Q ab und, da diese durchbohrt ist, führt man durch den an dem Deckel P des
Bodens befestigten Hahn Z ein unter Druck stehendes Gas ein, das das Entfernen des
Rohres R aus dem Element gestattet, das aus armiertem, vorverdichtetem Zement oder
Beton besteht.
-
Die Ausführungsform nach der Fig. 3 ist ähnlich
derjenigen
der Fig. 2 und gestattet die Herstellung von rohrförmigen Elementen, die voll oder
massiv sind und eine kegelstumpfförmige Gestalt besitzen.
-
Die in Fig.4 gezeigte Vorrichtung weist eine Form C auf, -deren
Inneres die Gestalt des herzustellenden Elementes A besitzt, und deren unteres Ende
durch eine Platte Q abgeschlossen ist, die map .mit Hilfe von Schrauben zwischen
die Flansche P bzw. P' einer äußeren Umhüllung C und einer unteren Abschlußkappe
H' preßt. An seinem oberen Ende wird der Behälter C durch eine-Abdichtungseinrichtung
E abgeschlossen,. die mit der äußeren Fläche einer Hülse S zusammenarbeitet, die
den Kolben bildet, dessen Zylinder durch den Behälter S dargestellt ist-.
Das obere Ende des .Zylinders S wird durch einen ringförmigen Flansch F abgeschlossen,
der, indem er mit. einem ähnlichen Flansch K einer Abschltißkappe H zusammenarbeitet;
eine Scheibe G ähnlich -der oben erwähnten Scheibe Q festhält.
-
Die Scheiben G und Q sind auf ihrer äußeren Fläche mit einem Kranz
T bzw. T' versehen, dessen innere Bohrung einen ringförmigen kegeligen
Sitz bildet, wobei die kleineren Durchmesser der beiden Sitze derart ausgebildet
sind, daß sie aufeinander zu weisen. Ein Verblockungsring, der mit V bzw. V' bezeichnet
ist, bietet eine äußere kegelige Fläche entsprechend den erwähnten Sitzen, um mit
diesen zusammenzuarbeiten.
-
Zu diesem Zwecke ordnet man zwischen den Kränzen T und
T' und den entsprechenden Verblockungsringen V und V' die metallischen drahtförmigen
Enden der. Armierungen B des Elementes aus Beton derart an, daß sie automatisch
in der Vorrichtung verankert werden, wenn die Armierungen unter Spannung gesetzt
werden.
-
Die Kappe Ü ist mit :Hähnen M, zwei an der Zahl. in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel, versehen, durch die man das unter Druck stehende Strömungsmittel
in den Behälter C einführt.
-
Die .Figuren 5, 6 und 7 zeigen Querschnitte durch abgewandelte Ausführungsformen
der Vorrichtung. In der Fig. 5 sind die Formen C, die im Innern des Behälters
C vorgesehen sind, derart angeordnet; daß ihre Achsen in den Ecken eines gleichseitigen
Dreiecks liegen.
-
Bei der analogen in Fig.6 dargestellten Ausführungsformweist die Vorrichtung
vier Formen C' -auf, die in den Ecken eines,Quadrates liegen.
-
Die Fig. .7 zeigt eine Anordnung der Formen C', bei der die Achsen
der Formen C mit den Ecken eines Polygons zusammenfallen, während eine zusätzliche
Form C, im Innern dieses Polygons angeordnet ist.
-
Diese Anordnung hat den Zweck,. die Spannungen 'gleichmäßig längs
einer Achse . zu verteilen, die durch den Schwerpunkt der Vorrichtung hindurchgeht.
-
Es ist offenbar, daß"andere Einrichtungen erdacht ,werden können,
uni ,ähnliche Ergebnisse zu erreichen.
-
Es sei ausdrücklich darauf aufmerksam gemacht, daß man auch bei diesen
Ausführungsformen in die Formen C die metallischen Drähte oder Stangen von
rundem Querschnitt einführt, die die Armierung B bilden, und diese Armierung wird
zwischen den Kränzen T und T' bzw. den Ringen V, V' verankert.
-
Das untere Ende der Umhüllung C wird mittels der Haube H' abgeschlossen,
und man führt, nachdem die Einrichtung mehr oder weniger gerichtet worden ist, in
die Form oder die Formen C den Zement- oder Betonguß ein; danach schließt
man das obere Ende des Behälters mit denn Deckel H und füllt den Behälter C mit
Wasser bis auf einen Spiegel, den man für zweckmäßig hält. Schließlich unterwirft
man den Behälter der Wirkung des Druckes, indem man entweder das Wasser selbst dazu
benutzt oder indem man ein unter Druck stehendes Gas einführt.
-
Wenn das Unterdrucksetzen durch Wasser bewirkt wird, wird es vorgezogen,
ein Luftpolster am oberen Ende des Behälters C zu bewahren, damit es einen elastischen
Pfropfen bildet, der, indem die potentielle Energie der Verdichtung angesammelt
wird, sich eventuellen Druckverlusten widersetzt, die sich durch Undichtigkeiten
ergeben könnten.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren schließt indessen nicht den Fall aus,
in dem der in dem Behälter aufgebaute Druck mittels eines verdichteten Gases erhalten
wird.
-
Durch den vorgesehenen Druck und durch die Verlängerung der rohrförmigen
Elemente C wird die Armierung B unter Spannung gesetzt, und man läßt das
Ganze unter der Wirkung des inneren Druckes bis zur vollständigen Härtung der Zement-oder
Betonmasse stehen.
-
Alsdann kann man den Druck unterbrechen und schließlich das so geformte
Konstruktionselement aus der Form herausnehmen.
-
Die so hergestellten Elemente werden durch eine metallische Armierung
gebildet, die im voraus unter Spannung gesetzt ist, und durch eine Masse von vorverdichtetem
Zement oder Beton, der innig mit der Armierung verbunden ist, wobei diese Elemente
besondere mechanische Eigenschaften bieten, die beträchtlich ihren Widerstand gegenüber
den äußeren Beanspruchungen erhöhen.