DE8302772U1 - Maschinenfundament - Google Patents

Maschinenfundament

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DE8302772U1
DE8302772U1 DE19838302772 DE8302772U DE8302772U1 DE 8302772 U1 DE8302772 U1 DE 8302772U1 DE 19838302772 DE19838302772 DE 19838302772 DE 8302772 U DE8302772 U DE 8302772U DE 8302772 U1 DE8302772 U1 DE 8302772U1
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26Silicates of the alkali metals
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/32Foundations for special purposes
    • E02D27/44Foundations for machines, engines or ordnance

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Description

, , Troisdorf, den 13.07.1987
'j !.J. . : j .·" . '."'. ,·' &Ogr;&Zgr; 83005 Dr.La./Bs.
DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf
Maschinenfundament
Die Neuerung bezieht sich auf ein Fundament zur erschütterungsarmen Aufstellung von Maschinen o. dgl., hergestellt durch Aushärten einer Masse in einer Form und ein Verfahren zum Herstellen solcher Fundamente. Es besteht vielfach die Aufgabe, Maschinen, die mit hoher Präzision arbeiten müssen, wie Bohrmaschinen, Fräsmaschinen, Drehmaschinen, erschütterungsarm aufzup'eilen, so daß möglichst keine Resonanzschwingungen entstehen und übertragen werden. Bekannt sind Maschinenfundamente aus gegossenem Stahl, Granit, Polymerbeton. Während gegossene Stahlfundamente nicht in allen Fällen brauchbar sind, da sie Resonanzschwingungen erzeugen können, Polymerbeton nicht in allen Fällen ausreichend hitzebeständig ist, erfüllt Granit die gestellten Anforderungen besser, ist jedoch sehr teuer, da die Fundamente aus Naturfelsen gebrochen und verarbeitet werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maschinenfundamente herzustellen, die erschütterungsarmes Lagern, insbesondere von Präzisionsmaschinen, ermöglichen. Solche Präzisionsmaschinen sind beispielsweise Bohrmaschinen mit sehr höhen Geschwindigkeiten zum Herstellen von Präzisionslochungen.
Polymerbeton und seine Anwendungen sind beispielsweise in der Zeitschrift Bautechnik, 102. Jahrgang, Nr. 35 vom 02.05.1980, Seiten 21
>><.·. · a a a' * a &bull; · a · a a
bis 24 beschrieben. Polymerbeton enthält als Bindemittal Polyesterharz, Epoxidharz oder Polymethylmethacrylatharz und ala trockene Zuschlagstoffe Kiesel, Quarzsande u.a.
Aus der europäischen Patentanmeldung 0 026 687 sind bereits anorganische Formmassen bekannt, die zu Kunstgegenständen, Werkzeugen, Industrieformen, also sehr vielfältig eingesetzt werden sollen. Diese bekannten anorganischen Formmassen haben jedoch ein relativ geringes spezifisches Gewicht, das zwischen 1,5 bis 1,8 g/cm liegt.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein erschütterungsarmes Fundament auf Basis preiswerter Rohstoffe zu schaffen, das sowohl ein hohes spezifisches Gewicht als auch gute mechanische Eigenschaften aufweist und eine einfache Formgebung ermöglicht.
Gemäß DE-OS 32 29 339 ist ein Fundament bekannt, das eine ausgehärtete Masse mit einem spezifischen Gewicht von Z,2 bis 3,0, insbesondere 2,5 bis 2,7 g/cm , enthält, die hergestellt ist aus 20 bis 30 Gew.-Ä einer wäßrigen 30 bis 65 Äigen kalialkalischen Kaliumsilikatlösung, wobei das Molverhältnis von Si0&ldquor; zu K7O 1,3 bis 1,55 zu 1 beträgt, 15 bis 25 Gew.-Ä Metakaolin, 45 bis 65 Gew.-Sä Füllstoffe. Als Füllstoffe eignen sich bevorzugt schwere Füllstoffe wie Korund, Schwerspat, Zirkonsand, Glimmer, Abfall aus Bauxitschmelze, Basaltmehl, Quarz, Feldspat, Granitbruch, Bleiverbindungen o.a.
Gegenstand der Neuerung ist ein fundament zur erschütterungsarmen Aufstellung von Maschinen o. dgl,, hergestellt durch Aushärten
&iacgr;&ogr; einer Masse in einer Form, dadurch gekennzeichnet, daß es eine ausgehärtete anorganische Masse mit einem spezifischen Gewicht von 2,2 bis 3,0, insbesondere 2,5 bis 2,7 g/cm3, enthält, hergestellt aus 15 bis 3d Gew.-Ä einer wäßrigen 30 bis 65 Äigen kalialkalischen Kaliumsilikatlösung, in der das Molverhältnis von
SiO2 zu K2O 1,0 bis 2,0 zu 1 beträgt, 15 bis 35 Gew.-Ä eines
Oxid-Gemisches mit Gehalten von amorphem SiO&ldquor; und Aluminiumoxid und/oder aus wasserhaltiger amorpher dispers-pulverförmiger Kieselüäure von 45 bis 65 Gew.-Si Füllstoffen.
Fundamente mit einer anorganischen Masse gemäß der Erfindung können durch Formen in allen gewünschten Dimensionen hergestellt werden. Die Fundamente weisen durch ihi hohes spezifisches Gewicht und ihren Aufbau wenig Neigung zu Resonanzschwingungen auf und ermöglichen u.a. die erschütterungsarme Lagerung von schneilaufenden Präzisionsmaschinen. Die Oberflächen können für die Aufstellung der Maschinen nachbearbeitet werden. Die Fundamente weisen eine hohe Druckfestigkeit von mindestens 60 N/mm und ausreichende Härte nach Mohs-Scala von ca. 6 bis 7 auf. Die wässrige Kaliumhydroxid enthaltende Kaliumsilikatlösung bildet den Härter, der mit Bestandteilen des Oxidgeiischs bzw..der wasserhaltigen Kieselsäure bzw. mit Metae Kaliuffisilikatlösung kann eine käufliche Kaliumsilikatlösung sogenannte Wasserglaslösung sein oder erfindungsgemäß durch Auflösen von wasserhaltiger amorpher dispers-pulverförmiger Kieselsäure in einer Lösung von Kaiiumhydroxid oder durch Einrühren von festem Kaliumhydroxid in die sich verflüssigende wasserhaltige amorphe Kieselsäure hergestellt werden.
Das Oxidgemisch mit Gehalten von amorphem SiU2 und Aluminiumoxid hat stark wechselnde Gehalte beider Oxide, deren gemeinsamer Anteil häufig ?5 bis über 90 Gew.-% des Oxidgemischs beträgt, wobei aber auch geringere Gehalte als 75 Gew.-% und höhere Gehalte sonstige? Oxide möglich sind. Das Oxidgemisch ist wasserfrei. Es besteht aus-
- IX -
schließlich oder gans überwiegend aus Gemischen von DxLden. Solche Oxidgemischp entstehen typischerweise bei industriellen Hochtemperatur-Sch?T?lzprozessen als Stäubs und bilden zunächst ein« Dampf- oder Gasphase, aus der sie beim Abkühlen als feinverteilter Staub abgeschieden werden Häufig entsprechen die Oxid^emische nicht der Zusammensetzung des industriellen Schmelzprodukts. Tm Röntgenotrramm finden sich keine Hinweise atif kristallines SiO2, während Al2O, kristallin zumindest zum Teil als OL-A-I2O, (Korund) und in wechselnden Anteilen als alkalihaltiges A-Al2O, vorliegt. Eisenoxide können anwesend sein, z.B. als Fe2 0S* Erdalkalien» besonders CaO, sind gegebenenfalls in geringen Mengen anwesend. Geringe Anteile von Fluoriden, F?°5 oder ZrO2 können in Abhängigkeit vom jeweiligen Schmelzprodukt vorkommen.
Die Oxidgemische können 7 bis 75 Gew.-% SiO2 und 12 bis 87 Gew.-% Al2O, enthalten, wobei hohe SiO2-Gehalte oder hohe &Agr;&idiagr;&rgr;&Ogr;,-Gehalte je nach Art des Schmelzprozesses, jedoch auch bei demselben Schmelzprozeß am Beginn oder Ende einer "Ofenreise11 auftreten können. Geeignete Oxidgemische entstehen bei Schmelzprozessen der Herstellung verschiedener Korund-Typen, des Mullits gegebenenfalls auch bei der Herstellung von elementarem Silicium, Ferrosilicium oder bei der MetallVerhüttung.
Kennzeichnend für die Verwendbarkeit der Oxidgemische gemäß der Erfindung ist die Unlöslichkeit in Alkalisilikat-Lösungen bei Herstellung der Formmasse und die Reaktionsfähigkeit mit wässriger Alkalisilikatlösung bzw. mit wässriger Alkalihydroxidlösung in der wasserhaltigen Pormmasse zum steinbildenden Beständteil der Formkörper.» Die amorphe dispers^-pulverförmige wasserhaltige Kieselsäure liegt als lagerfähiges und rieselfähiges Pulver, filterfeucht oder als breiiges Gel vor. Der Wassergehalt kann 20 bis 60 Gew»-% oder gegebenenfalls mehr betragen, wobei die Trockensubstanz zu 85 bis 100
CT
CrBi-J.~% analytisch als SiOp bestimmt wird, neben kleineren Anteilen von u.a. Aluminiumoxid, Eisenoxid, Metallfluoriden, ggf. AmmoniuT.fluorid sowie Glühverlust. Solche amorphen dispers-pulverförmigen wasserhaltigen Kieselsäuren v/erden im allgemeinen dtirch Fällung aus wässrigen Lösungen erhalten, beispielsweise bei der Gewinnung und Reinigung mineralischer Ausgangsstoffe der Aluminiumiiidustrie "beispielsweise bei der Umsetzung von H^SiF,- zu Alkalifluoriden oder Kryolith oder auch aus anderweitig erhaltenen wässrigen Silikatlösungen. Bei diesen in zahlreichen industriellen Prozessen abzutrennenden amorphen wasserhaltigen Kieselsäuren kommt es nur darauf an, daß wasserhaltigen Kieselsäuren d.h. hydratisierte nichtoxidische Kieselsäuren in amorpher, feinverteilter und bei der Steinbildung reaktionsfähiger Form vorliegen.
Als besonders vorteilhaft hat sich der Zusatz von Bauxitabfall erwiesen, da er eine relativ hohe Festigkeit des Fundaments bewirkt.
Die für die Erfindung einsetzbaren Füllstoffe sind nicht auf die aufgezählten beschränkt, sondern es können auch andere geeignete Stoffe, insbesondere wenn sie das spezifische Gewicht in den gewünschten Bereich erhöhen bzw. die Festigkeiten erhöhen, eingesetzt werden.
Das Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Fundamentes arbeitet in der Weise, daß zuerst aus den Feststoffen eine Feststoffmischung hergestellt wird, dann unter Kühlen der Mischung auf eine Temperatur unter 30 0C vorzugsweise unter 25 C die Kaliumhydroxid enthaltende Kaiiumsilikatl*sung zugemircht wird, danach die Mischung entlüftet vrird und zv/ar entweder vor dem Einbringen in die Form oder in der Form, und dann bei einer Temperatur unter 100 *C, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 95 0C in der Form ausgehärtet wird. Die Aushärtungszeit richtet
-&Ogr;&Igr; sich hierbei nach den Dimensionen des Fundamentes und liegt bei sehr kleinen Dimensionen bei einer halben Stunde und kann bis zu mehreren Tagen andauern. Vorteilhaft kann gegebenenfalls noch eine Nachtrocknungszeit nach der Aushärtungszeit angeschlossen werden, wobei eine Festigkeitssteigerung durch Wachhärten erzielt werden kann. Diese Uachtrocknungszeit kann nach dem Entformen nochmals in einer Temperung "bei etwa 50 0C während 3 "bis 5 Tagen oder aber einfach durch längere Lagerzeiten an der Luft bewirkt werden.
Die bevorzugte Zusammensetzung der Nasse liegt bei a) 16 bis 25 Gew.-% einer wässrigen 30 bis 65 Gew.-%igen kalialkalischen Kaliumsilikatlösung,
b) 20 bis 33 Gew.-% Oxide-episch und/cxfer wasserhaltigeramor-
pherKieselsäure bzw. gar»z oder teilweise Metakaolin und c) 4-5 bis 65 Gew.-% Füllstoffen.
Als Füllstoffe wird ein Gemisch von verschiedenen der genannten Füllstoffe bevorzugt. Soweit die Kaliumsilikatlösung durch Auflösen aus wasserhaltiger amorpher Kieselsäure hergestellt wurde, kann die Komponente b) auch ganz oder teilweise aus Metakaolin bestehen.
Das Gewichtsverhältnis der kalialkalischen Kaliumsilikatlösung zu der Komponente b) soll vorzugsweise bei 0,5 1 bis 1,5 '■ 1 liegen.
Beispiel 1
20 kg eines Oxidgemisches, enthaltend 42 Gew.-% größten teils amorphes, reaktionsfähiges Siliciumdioxid, 50 Gew.-? Aluminiumoxid, 2 Gew.-% Eisenoxid sowie kleinere Anteile weiterer Oxide werden mit je 11 kg Korundpulver und Scherspatpulver, mit.je 13 kg Zirkonsand und Bauxitabfall, mit 6 kg Glimmer xind 1,5 kg Farbpigmenten und 24,5 kg einer kalialkalischen Kaliumsilikatlösung, die durch Auf-
Il 1 » % »
4 w &igr;
lösen von Kaliumhydroxid in Kaliumwasserglaslösung hergestellt wurde, wobei ein Molverhältnis SiO2:K20 von 1,5 : 1 und ein Wassergehalt von 50 Gew.-% eingestellt wurde, inten siv gemischt und die unter Kühlung erhaltene Gießmasse in
5eine Form gegossen, entlüftet und bei 90 0C gehärtet.
Beispiel 2
13,3 kg eines Oxidgemischs, enthaltend 36 Gew.-% größtenteils amorphes, reaktionsfähiges Siliciumdioxid, 56 Gew.-% Aluminiumoxid, 5 Gew.-% Eisenoxid sowie kleinere Mengen weiterer Oxide werden mit je 4,5 kg Korundpulver, Schwerspatpulver, Zirkonsand und Bauxitabfall und 8,5 kg einer kalialkalischen Kaiiumsilikatlösung mit einem Molverhältnis SiOp : K2O von 1,4, die durch Auflösen einer wasser-
haltigen amorphen Kieselsäure von 50 Gew.-% Feststoffgehalt in einer wässrigen Kaliumhydroxidlösung hergestellt worden war, intensiv zu einer homogenen Gießmasse unter Kühlen gemischt,, in eine Form gegossen, entlüftet und bei 85 0C gehärtet.
In der Zeichnung ist schematisch ein Fundamentblock zur Lagerung von Maschinen dargestellt, wobei 1 das Fundament und 2 die Maschine bezeichnet.
·· ItI I Il Il ItIIIII

Claims (4)

Troisdorf, den 13.07.19B7 &Iacgr; !.:..: : S . !··! i·'*12 83005 or-La./Bs. Schutzansprüche
1. Fundament zur erschütterungsarmen Aufstellung von Maschinen o. dgl., hergestellt durch Aushärten einer Masse in einer Form, dadurch gekennzeichnet, daß es eine ausgehärtete anorganische Masse r.ät einem spezifischen Gewicht von 2,2 bis 3,0, insbesondere 2,5 bis 2,7 g/cm , enthält, hergestellt aus 15 bis 30 Gew.-Ä einer wäßrigen 30 bis 65 %igen kalialkalischen Kaliumsilikatlösung, in der das Molverhältnis von SiO2 zu K2O 1,0 bis 2,0 zu 1 beträgt, 15 bis 35 Gew.-S eines Oxid-Gemisches mit Gehalten von amorphem SiO- und Aluminiumoxid und/oder aus wasserhaltiger amorpher dispers-pulverförmiger Kieselsäure und 45 bis 65 Gew.-Ä Füllstoffen.
2. Fundament nach Anspruch 1 zur erschütterungsarmen Aufstellung von Maschinen o. dgl., hergestellt durch Aushärten einer Masse in einer Forr, dadurch gekennzeichnet, daß es eine ausgehärtete anorganische tasse mit einem spezifischen Gewicht von 2,2 bis 3,0. insbesondere 2,5 bis 2,7 g/cm , enthält, hergestellt aus 15 bis 30 Gew.-" einer wäßrigen 30 bis 65 %igen kalialkalischen Kaliumsilikatlösung, in der das Molverhältnis von SiO7 2,j K7O 1,0 bis 2,0 zu 1 beträgt, wobei die Kaliumsilikatlösung durch Auflösen von wasserhaltiger amorpher dispers-pulverförmiger Kieselsäure in Kaliumhydroxid oder dessen wäßriger Lösung hergestellt wurde, 15 bis 35 Gew.-% Metakaolin und/oder eines Oxid-Gemisches mit Gehalten von amorphem SiO7 und Aluminiumoxid und/oder wasserhaltiger amorpher dispers-pulverförmin^r Kieselsäure und 45 bis 65 Gew.-SS Füllstoffen.
3. Fundament nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Aluminiumoxid, Schwerspat, Zirkonsand, Glimmer, Abfälle aus Bauxitschmelze, Basaltmehl, Quarz, Feldspat, Granitbruch, Bleiverbindungen oder Gemische
Stoffe verwendet sind.
4. Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Armierungen aus Metall, Drahteinlagen, Matten o. dgl. enthält.
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