DEP0023173DA - Verfahren zum Herstellen von Betonkörpern - Google Patents

Description

Bei der Herstellung von Betonkörpern, wie Steinen, Ziegeln, Balken, Trägern u.dgl. aus Betongemischen, werden zur Beeinflussung des schnellen Austreibens des Anmachwassers und damit einhergehend zur Verdichtung des Gemisches die verschiedensten Mittel angewandt. Bei dem normalen Verfahren des Betonstampfens wird dieses Ziel nur in geringem Masse erreicht, so dass, da das Gemisch nahezu flüssig bleibt, das Ausschalen aaus der Form erst nach Tagen erfolgen kann und das nachträgliche Abbinden der Betonteile einen erheblichen Zeitaufwand erfordert. Ein weiterer Nachteil dieser Arbeitsweise besteht darin, dass nach dem Austrocknen der in den Fertigteilen enthalten gewesenen Wasserrückstände Lufträume in der Grösse von Poren bis zu grösseren Blasen zurückbleiben. Durch die so erzielte geringe Materialdichte entspricht in vielen Fällen die Festigkeit nicht den an das Fertigstück gestellten Anforderungen, abgesehen davon, dass durch die mangelhafte Herstellung nur selten Fertigteile gleichmässiger Güte erzielt werden.

Um eine stärkere Verdichtung des Materials zu erreichen, ist es erforderlich, den beim Handstampfen erzielbaren Druck wesentlich zu steigern. Verschiedene Verfahren kamen so zur Anwendung, bei denen durch maschinelles Zusammenrütteln des Betongemisches unter Ausnutzung der Erdbeschleunigung ein schnelleres Absetzen und gegenseitiges Verdichten der Einzelteilchen angestrebt wurde. Zu diesem Zwecke wurden Rüttelmaschinen benutzt, die vorwiegend mit 50 Schwingungen je Sekunde und konstanter Frequenz arbeiteten. Obgleich auf diese Weise die Verdichtung des Betongemisches beschleunigt und erhöht und somit auch die Festigkeit der Fertigerzeugnisse verbessert wurde, so bleib die Steigerung der Fertigkeit doch noch immer gering, und es wurde lediglich die Handarbeit durch maschinelle Hilfsmittel teilweise ersetzt. Durch diese Arbeitsweise wurde zwar eine Steigerung der anfallenden Produktion erreicht, es war jedoch nicht möglich, Konstruktionsteile aus Beton von solcher Dichte und Festigkeit herzustellen, dass wie z.B. als Träger einer besonders starken Belastung ausgesetzt werden können.

Wie durch zahlreiche Versuche festgestellt, lässt sich jedoch eine einwandfreie Betonverdichtung, die auch gleichzeitig eine entsprechend gesteigerte Festigkeit zur Folge hat, erzielen, wenn das Betongemisch bestimmten Wassergehaltes Schwingungen höherer Frequenzen ausgesetzt wird, und vor allem dann, wenn man die Erschütterungen und Schwingungen in horizontaler Richtung auf das Betongemisch einwirken lässt und hierbei ein Schwingtisch benutzt wird, der durch federnde Lagerung gleichzeitig in geringem Ausmasse auch vertikale Schwingungen zu vollführen ermöglicht. Bei den zur Anwendung gekommenen Schwingungen handelt es sich durchweg um Mittelfrequenzen in der Grössenordnung von 150 Per aufwärts. Dabei werden unter gleichzeitigem Einfluss der in vertikaler Richtung liegenden Erdbeschleunigung horizontal wirkende Beschleunigungskräfte ausgeübt, und zwar mit einer Stärke, wie sich unter Ausnützung von Be- schleunigungsdrücken bei höheren Frequenzen ergeben.

Besondere Vorteile werden hierbei erzielt, wenn Schwingungen angewendet werden, die ihre Grösse, Beschleunigung, Amplitude, Frequenz, Winkelgeschwindigkeit, Bahnkurve, Impulsgrösse und Richtung oder einzelne dieser Grössen ständig wechseln, da durch diese Variationsschwingungen nicht nur die Verdichtung des Betongemisches noch weiter verbessert, sondern auch der Reaktionsverlauf der Wasserbindung durch den Zement beschleunigt wird.

Eine wesentliche Eigenschaft dieser Variationsschwingungen liegt darin, dass sie ständig in schnellster Folge ein Maximum und Minimum durchlaufen und damit maximale und minimale Bewegungen auf die Stoffteilchen des Betongemisches übertragen, wodurch das Ineinanderdringen der Teilchen gegenüber Schwingungen konstanter Grösse wesentlich erhöht wird.

Bei der bisher bekannten Verwendung von Schwingungen mit konstanter Frequenz des Erregersektors macht sich oft auch nachteilig bemerkbar, dass zwischen der Erregerfrequenz und den Eigenschwingungszahlen der Schwingvorrichtung oder deren Einzelbauteilen Resonanzwirkungen auftreten, die zu grossen Materialbeanspruchungen dieser Teile und zu ihrem Bruch Veranlassung geben. Zur Ausbildung von Resonanzwirkungen ist Übereinstimmung der Frequenzen notwendig. Ein ständiger Frequenzwechsel verhindert jedoch Frequenzübereinstimmung und damit Resonanzwirkung.

Für die Herstellung von Balken, Eisenbahnschwellen etc. ist ferner von besonderer Bedeutung, dass durch den Wechsel der Schwingungsgrössen die Bildung von Schwingungsknoten vermieden wird, da Schwingungsknoten regelmässig Stellen verminderter Festigkeit und damit Brüche im geschwungenen Material, insbesondere bei Balken und Eisenbahnschwellen, ergeben.

Auch bei der Herstellung von Stahlbetonteilen ergaben die bisher vorliegenden Versuche in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht bei Anwendung einer Mittelfrequenz von 200 Per überraschend gute Ergebnisse hinsichtlich Materialverdichtung und Festigkeit. Während beim normalen Handstampfen das Betongemisch unter Zusatz von reichlichen Mengen Anmachwassers flüssig gehalten werden muss, damit beim Eingiessen in die Form sämtliche Drahteinlagen umhüllt werden, ist nach dem neuen Verfahren (ausser dem Hydratwasser von 11% zur Erzielung des rein chemischen Vorganges) nur ein geringer Wasserzusatz erforderlich, um beim Schwingen ein plastisches Betongemisch zu erhalten. Trotz geringen Wasserzusatzes wird das Gemisch nach dem Einfüllen in die Form durch das Schwingen so plastisch, dass sämtliche Eisenteile vollkommen umhüllt werden, so dass ein inniges Gefüge zwischen Eisen und Beton hergestellt wird. Beim Handstampfen ist dies aber nur möglich bei Verwendung flüssigen Giessbetons, also reichlichem Wasserzusatz. Dabei lassen sich dann trotz Stampfens starke Wasserrückstände, teilweise Wassernester, nicht vermeiden, die nach dem Trocknen einen grossen Porenraum und ein ungleichmässiges Gefüge zurücklassen.

Die Verdichtung bei Anwendung des neuen Verfahrens ergab z.B. bei Betonziegeln einen Porenraum von nur 3 % gegenüber Tonziegeln mit 16 % bzw. Betonziegeln, hergestellt im Stampfverfahren mit 20 %. Betonziegel nach dem neuen Herstellungsverfahren sind danach sofort praktisch als dicht anzusehen, während Tonziegel zur natürlichen Abdichtung eine Zeit von 2 Jahren benötigen.

Ein weiterer wesentlicher Fortschritt bei Anwendung der neuen Arbeitsweise wird durch die erhebliche Abkürzung des gesamten Arbeitsvorganges erzielt. Der nur geringe Wasserzusatz führt zu einer schnellen und innigen Verbindung des Betongemisches, so dass die Ver- festigung des Formstückes nach kürzester Schwingzeit, d.h. fast unmittelbar nach dem Einfüllen des Gemisches in die Form so weit fortgeschritten ist, dass ein sofortiges Ausschalen möglich ist, und zwar nicht nur bei normalen Füllkonstruktionen (Steine), sondern auch vor allem bei tragenden Konstruktionsteilen (Träger). Ausser der hiermit erzielten Abkürzung der Materialverfestigung wirkt sich der in der Fabrikation durch das schnellere Ausschalen der Fertigstücke erzielte Zeitgewinn in wirtschaftlicher Hinsicht aus, da hierdurch erhebliche Einsparungen an Schablonen und Absatzbrettern möglich sind.

Ein für die Durchführung des neuen Verfahrens geeignetes Verhältnis von Zement zu den Zuschlagstoffen beträgt beispielsweise bei

Träger, Balken 1 : 5 nach Raumteilen

Deckensteinen 1 : 10 " "

Zementwasserfaktor 0,38-0,5 je nach der Beschaffenheit der Zuschlagstoffe

über Herstellungsaufwand an Zeit und Wasserzusatz, sowie Materialprüfung durch ein staatliches Prüfamt hinsichtlich Festigkeit sind folgende Versuchs- und Prüfungsergebnisse erzielt worden:

Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens wird die Form des anzufertigenden Betonstückes auf einer freischwingenden, zweckmässig auf Schraubenfedern gelagerten Unterlage befestigt und das Betongemisch unter dem Einfluss der von der Tischplatte auf die Form übertragenen Schwingungserregungen in die Form eingefüllt. Die Schwingungserregung der Tischplatte kann hier- bei z.B. durch eine oder mehrere auf der Unterseite der Tischplatte exzentrisch angeordnete Scheiben erfolgen, die durch einen Elektromotor in Umlauf versetzt werden.

Bei Fertigstücken grösserer Länge, wie beispielsweise Trägern für Decken, wird die Form auf mehreren freischwingenden Unterlagen befestigt, die vollkommen unabhängig voneinander arbeiten und beim Einfüllen des Betongemisches die Schwingungserregung auf die gesamte Form und deren Inhalt übertragen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen von Betonkörpern, wie Steinen, Ziegeln, Balken, Trägern u.dgl., dadurch gekennzeichnet, dass man das Betongemisch zwecks schnellerer und vollständigerer Ausscheidung des Anmachwassers und hierdurch bedingter schnellerer und stärkerer Verdichtung seiner Bestandteile horizontal wirkenden Schwingungen höherer Frequenzen (Mittelfrequenzen) und insbesondere Variationsschwingungen mit ständig wechselnden Beschleunigungskräften unterwirft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form für die Herstellung des Betonkörpers abnehmbar auf einer freischwingenden Unterlage angeordnet, diese durch den Schwingungserreger in horizontale Schwingungen höherer Frequenz versetzt und die Schwingungen durch die Unterlage auf die Form und das eingefüllte Betongemisch übertragen werden.

3. Verfahren wie Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere bei der Herstellung von Betonkörpern grösserer Länge, wie Balken, Trägern u.dgl., die das Betongemisch aufnehmende Form auf mehrere hintereinander angeordnete und unabhängig voneinander arbeitende freischwingende Unterlagen aufgestellt wird und deren Schwingungen auf die Form und das Betongemisch übertragen werden.