FI82963C

FI82963C - Concrete path and process for its preparation

Info

Publication number: FI82963C
Application number: FI864682A
Authority: FI
Inventors: Heikki Peltoniemi
Original assignee: Heikki Peltoniemi
Priority date: 1986-11-18
Filing date: 1986-11-18
Publication date: 1991-05-10
Also published as: FI864682A0; FI864682A; FI82963B

Description

1 829631 82963

Betonitie ja menetelmä sen valmistamiseksi. - Betongväg och förfarande för dess framställning.Concrete road and method of its preparation. - Betongväg ochörfarande för dess framställning.

Keksinnön kohteena on betonitie, jonka päällyste on valmistettu ns. kuivabetonimassasta, joka levityshetkellä on notkeudeltaan noin 36 Vb° tai sitä jäykempää eli sisältää vettä enintään 90 l/m^. Keksinnön kohteena on myös menetelmä tällaisen betonitien valmistamiseksi.The invention relates to a concrete road, the pavement of which is made of so-called dry concrete mass having a flexibility of about 36 Vb ° or more at the time of application, i.e. containing not more than 90 l / m 2 of water. The invention also relates to a method for producing such a concrete road.

Tietöissä käytetty maabetoni on perinteisesti valmistettu kiviainesvarastojen yhteyteen rakennetuissa tilapäisissä betoniasemissa. Tämä on aiheuttanut hankaluutta joustavaan ja nopeaan stabilointityön aloitukseen pääsemisessä. Myös vesi-sementtisuhde näin valmistetussa betonissa on ollut epäedullinen, mikä on toisaalta aiheuttanut sen, että sementin määrän on täytynyt olla suhteettoman suuri, jotta päästäisiin tavoiteltuun betonin lujuuteen.The ground concrete used in the works has traditionally been produced in temporary concrete stations built in connection with aggregate depots. This has caused difficulty in getting a flexible and quick start to stabilization work. The water-cement ratio in the concrete thus produced has also been unfavorable, which, on the other hand, has meant that the amount of cement must have been disproportionately high in order to achieve the desired strength of the concrete.

Maabetonin käyttöön verrattuna kuivabetonimenetelmä, jossa siis vettä ei varsinaisesti lainkaan erikseen lisätä betonin joukkoon, on tutkimuksessa todettu noin 22 - 25 % edullisemmaksi nimenomaan juuri vesi-sementtisuhteen ansiosta. Levitettävä massa on tällöin notkeudeltaan 36 Vb° tai sitä jäykempää eli sisältää vettä enintään 90 l/m^.Compared to the use of ground concrete, the dry concrete method, in which water is not actually added to the concrete at all, has been found in the study to be about 22-25% cheaper precisely due to the water-cement ratio. The mass to be applied is then 36 Vb ° or more rigid, i.e. it contains a maximum of 90 l / m 2 of water.

Tietöissä betonia on valmistettava yleensä useissa tuhansissa kuutiometreissä liikkuvia määriä, jolloin kuivabetoni-menetelmässä tarvittava vähäisempi sementin määrä maabeto-niin verrattuna muodostaa kustannustekijänä hyvin suuren osan koko valutapahtumasta.In road works, concrete usually has to be produced in moving quantities in several thousand cubic meters, so that the smaller amount of cement required in the dry concrete method compared to ground concrete is a very large part of the entire casting operation as a cost factor.

Kuivabetonimenetelmää on aikaisemmin käytetty lähinnä pelkästään putkien, kaivonrenkaiden ja käytävälaattojen valmistukseen. Kuivabetonimenetelmän käyttöä tienrakennukseen on hakija ehdottanut patenttihakemuksissaan FI-844463 ja FI-863650, joissa on esitetty myös kuivabetonin levitykseen sopiva kone.In the past, the dry concrete method has been used mainly for the manufacture of pipes, manhole rings and aisle slabs. The use of the dry concrete method for road construction has been proposed by the applicant in his patent applications FI-844463 and FI-863650, which also show a machine suitable for the application of dry concrete.

2 82963 Tällä hakijan aiemmin ehdottamalla menetelmällä ja koneella kuivabetonitie voidaan valmistaa siten, että kiviaines ja sementti syötetään erikseen ja toisiinsa suhteutettuna pohjasta avoimeen laskusiiloon, jossa kiviaines ja sementti sekotetaan kuivabetonimassaksi, jota jatkuvasti lasketaan laskusi ilon avoimen pohjan kautta kuivabetonilaataksi.2 82963 With this method and machine previously proposed by the applicant, a dry concrete road can be made by feeding aggregate and cement separately and in relation to each other from the bottom to an open landing silo, where the aggregate and cement are mixed into dry concrete mass continuously counted through the open bottom of your landing.

Ruotsalaisessa patenttijulkaisussa no: 24005 on esitetty tien pinnoitemassan valmistusmenetelmä, jossa kiviainetta, sementtiä ja vettä sekoitetaan vaiheittain käyttämällä ensimäisessä vaiheessa kiviainesta, jolla on pienempi raekoko, ja seuraa-vassa vaiheessa kiviainesta, jolla on suurempi raekoko. Siten jatketaan aina raekokoa suurentaen. Julkaisun mukaan voidaan haluttaessa, käyttämällä lisäannos vettä, mennä raekokoon aina 30 mm tai enemmän. Karkeamman kiviaineksen käytön yheydes-sä viitataan siis myös veden lisäykseen. Esillä olevassa keksinnössä sen sijaan on kysymys kuivabetonipäällysteestä, joka on jo levityshetkellä niin jäykkää, että laskettu massa kannattaa valukonetta.Swedish Patent Publication No. 24005 discloses a method for producing a road surfacing compound in which aggregate, cement and water are mixed in stages using in a first step a aggregate having a smaller grain size and in a subsequent step a aggregate having a larger grain size. Thus, the grain size is always increased. According to the publication, if desired, using an additional dose of water, the grain size can always be 30 mm or more. Thus, in connection with the use of coarser aggregate, reference is also made to the addition of water. The present invention, on the other hand, is a dry concrete coating which is already so rigid at the time of application that the calculated mass supports the casting machine.

Vaikka ruotsalaisessa patenttijulkaisussa no: 24005 on viitattu mahdollisuuteen käyttää yli 30 mm raekokoa betonipäällysteen kiviaineksessa, on tähän viitattu vain äärimmäisenä mahdollisuutena, joka seuraa siitä, että massan täyttöasteen parantamiseksi eri sekoitusvaiheissa käytetään portaittain kasvavaa kiviaineskarkeutta.Although Swedish Patent Publication No. 24005 refers to the possibility of using a grain size of more than 30 mm in concrete paving aggregate, this is referred to only as an extreme possibility resulting from the use of stepwise increasing aggregate roughness to improve the mass filling in different mixing steps.

Keksinnön tarkoituksena on edelleenkehittää tien päällysteen muodostavaa kuivabetonimassaa siten, että massan kantavuuso-minaisuudet päällystettä levitettäessä paranevat samalla kun vesi/sementtisuhdetta voidaan muuttaa entistä edullisempaan suuntaan siten, että sama lujuus saavutetaan pienemmillä sementtimäärillä.The object of the invention is to further develop the dry concrete mass forming the road pavement so that the load-bearing properties of the mass when applying the pavement are improved, while the water / cement ratio can be changed in a more advantageous direction so that the same strength is achieved with smaller amounts of cement.

Tämän tarkoituksen saavuttamiseksi on keksinnön mukainen be-tonitie tunnettu siitä, että päällysteen muodostavassa betonimassassa on niin karkeaa kiviainesta, että sen sisältämä 3 82963 maksimiraekoko on 32 mm tai sitä suurempi.To achieve this purpose, a concrete road according to the invention is characterized in that the concrete mass forming the pavement contains such a coarse aggregate that the maximum grain size of 3,8963 contained therein is 32 mm or more.

Vastaavasti betonitien valmistusmenetelmä on tunnettu siitä, että tien päällysteeksi levitetään kuivabetonimassaa, jossa käytetään niin karkeaa kiviainesta, että sen sisältämä maksimi raekoko on 32 mm tai sitä suurempi, ja että levitys suoritetaan koneesta, joka liikkuu valetun massakerroksen päällä ja samalla tiivistää valettua massaa.Correspondingly, the method of manufacturing a concrete road is characterized in that a dry concrete mass using such a coarse aggregate is used as the road surface, with a maximum grain size of 32 mm or more, and that the application is carried out on a machine moving on the cast mass layer.

Toisin sanoen kiviaines valitaan siten, että se sisältää ainakin mainitun maksimiraekoon mukaisen fraktion, muiden fraktioiden ollessa mukana sillä keskinäisellä määrällisellä suhteella, joka on kulloinkin ominainen käytettävälle kiviaines-massalle. Fraktioiden määrälliset suhteet vaihtelevat jonkin verran sekä luonnonkiviaineksissa että murskaamalla tehdyissä kiviainesmassoissa.In other words, the aggregate is selected such that it contains at least a fraction corresponding to said maximum grain size, the other fractions being present in the relative quantitative ratio which is in each case characteristic of the aggregate mass used. The quantitative ratios of the fractions vary somewhat both in natural aggregates and in aggregate masses made by crushing.

Kun käytetään keksinnön mukaisesti erittäin karkeaa kiviai-nesmassaa, saavutetaan seuraavat olennaiset edut: 1) Kuivabetonimassaa laskettaessa pinnoitteen kantavuus on riittävä, jotta massan laskukone voi kulkea suoraan lasketun massan päällä. Vähemmän karkeilla massoilla laskukoneen eteneminen lasketun massan päällä on epätasaista; kone saattaa välillä jopa pysähtyä ja kaivautua paikoilleen.When a very coarse aggregate mass is used according to the invention, the following essential advantages are achieved: 1) When calculating the dry concrete mass, the load-bearing capacity of the coating is sufficient so that the mass calculator can run directly on top of the calculated mass. For less coarse masses, the progression of the calculator over the calculated mass is uneven; the machine may sometimes even stop and dig into place.

2) Kiviaineen suhteellinen osuus kasvaa, jolloin sama lujuus saavutetaan pienemmillä sementtimäärillä, ja 3) betonitien kulutuskestävyys lisääntyy.2) The relative proportion of aggregate increases, whereby the same strength is achieved with smaller amounts of cement, and 3) the wear resistance of the concrete road increases.

Keksinnön mukaisen kuivabetonitien valmistukseen käytettävän koneen rakennetta selostetaan yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossaThe structure of the machine used for the production of dry concrete roads according to the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which

Kuvio 1 esittää konetta sivulta nähtynä ja osittain auki-leikattuna.Figure 1 shows the machine seen from the side and partly open-sectioned.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen kuivabetonitien pinnan lopullisen viimeistelyn suorittavan laahinlaitteen 4 82963 erästä suoritusmuotoa.Figure 2 shows an embodiment of a dredging device 4 82963 for finishing the surface of a dry concrete road according to the invention.

Kuviossa 1 esitettyyn esim. kuivabetonin valmistukseen, levitykseen ja tiivistykseen tarkoitettuun koneeseen kuuluu viitenumerolla 1 merkitty runko, jonka etupäätä kannattavat telaketjuilla varustetut telapyörät 2 ja takaosaa telarumpu 3 ja täryjyrä 16. Telapyörät 2, telarumpu 3 ja täryjyrä 16 on tuettu runkoon 1 hydraulisten sylinterilaitteiden 4, 5, 23 välityksellä.The machine for the production, spreading and compaction of, for example, dry concrete shown in Fig. 1 comprises a frame marked with reference number 1, the front end of which is supported by track wheels 2 and the rear part by a roller drum 3 and a vibratory roller 16. The roller wheels 2, roller drum 5, 23.

Mainittujen mäntäsylinterilaitteiden 4, 5, 23 avulla voidaan rungon 1 korkeutta ja asentoa maahan nähden säätää ja/tai pitää runko halutussa tasossa ohjaamalla mäntäsylinterilaitteiden 4, 5, 23 toimintaa vesivaakalaitteella 24 ja korkeus-asteikolla 25.By means of said piston-cylinder devices 4, 5, 23 the height and position of the body 1 relative to the ground can be adjusted and / or the body kept in the desired level by controlling the operation of the piston-cylinder devices 4, 5, 23 with a spirit level device 24 and a height scale 25.

Koneen etupäässä on siilo 6 edellä ajavasta kuorma-autosta purettavaa kiviainesta varten. Siilon 6 takaosassa on lasku-siilo 8, jonka alapäässä on koneen poikittaissuuntainen las-kuaukko 9. Kiviainessiilon 6 pohjan muodostaa hihnakuljetin : 10, joka syöttää kiviaineksen 7 laskusiiloon 8.At the front end of the machine there is a silo 6 for rock to be unloaded from the truck driving ahead. At the rear of the silo 6 there is a landing silo 8, the lower end of which has a transverse landing opening 9. The bottom of the aggregate silo 6 is formed by a belt conveyor: 10, which feeds the aggregate 7 into the landing silo 8.

Koneen yläosassa, laskusiilon 8 yläpuolella on sementtisäi-liö 11, jota täydennetään koneen sivulla kulkevasta säiliö-autosta putken 26 kautta syötettävällä sementillä. Sementti-säiliön 11 alaosassa on annosteluruuvi 27 ja sulkuläppä 28, jotka säätävät laskusiiloon 8 syötettävän sideaineen 12 määrää .At the top of the machine, above the landing silo 8, there is a cement tank 11, which is filled with cement fed from a tank car running on the side of the machine through a pipe 26. The lower part of the cement tank 11 has a dosing screw 27 and a closing flap 28, which adjust the amount of binder 12 to be fed to the downcomer 8.

Valun suorittamiseksi jatkuvatoimisesti niinsanottuna nauha-valuna liikkuvasta ajoneuvosta, on laskusiiloon 8 syötettävän kiviaineksen massavirran säätämiseksi järjestetty ylös-alas-säädettävä patoluukku 19, jolloin massavirta voidaan ohjata sekä patoluukun 19 avulla että hihnakuljettimen 10 nopeutta muuttamalla. Laskusiiloon 8 joutuvan kiviaineksen 7 määrää tarkkaillaan hihnakuljettimella 10 olevan kiviaines-kerroksen paksuutta mittaavan mekaanisen laitteen 29 avulla, 5 82963 joka laite on yhdistetty elektronisen mittalaitteen 30 kanssa. Kiviainesmäärän mittaamista varten on lisäksi järjestetty hihnakuljettimen 10 päähän punnitusanturit 32.In order to carry out the casting continuously in a so-called strip casting from a moving vehicle, an up-down-adjustable dam hatch 19 is provided for adjusting the mass flow of aggregate fed to the downcomer 8, whereby the mass flow can be controlled both by the damper 19 and by changing the speed of the belt conveyor 10. The amount of aggregate 7 entering the landing silo 8 is monitored by means of a mechanical device 29 measuring the thickness of the aggregate layer on the belt conveyor 10, which device is connected to an electronic measuring device 30. In addition, weighing sensors 32 are provided at the end of the belt conveyor 10 for measuring the amount of aggregate.

Valmistettaessa erittäin suuret lujuusvaatimukset täyttävää betonia käytetään mekaanisen mittalaitteen 29 asemesta laserini ttalaitetta 31.In the production of concrete meeting very high strength requirements, a laser measuring device 31 is used instead of a mechanical measuring device 29.

Kiviaineksen 7 massavirtaa mittaavat elimet 29, 31, 32 ohjaavat sementin 12 annosteluruuvin 27 ja sulkuläpän 28 toimintaa siten, että laskusiiloon 8 syötettävä sideaine 12 on halutussa suhteessa syötettävään kiviainekseen 7.The mass flow measuring means 29, 31, 32 of the aggregate 7 control the operation of the dosing screw 27 and the shut-off flap 28 of the cement 12 so that the binder 12 fed to the downcomer 8 is in the desired ratio to the aggregate 7 to be fed.

Tässä keksinnössä käytetään niin karkeaa kiviainesta, että sen sisältämä maksimi raekoko on 32 mm tai sitä suurempi. Kiviaines sisältää vettä enintään 90 l/m^, joka muodostaa sementin sitoutumiseen tarvittavan vesimäärän.The present invention uses such a coarse aggregate that the maximum grain size it contains is 32 mm or more. The aggregate contains a maximum of 90 l / m 2 of water, which is the amount of water required for cement setting.

Jatkuvasti syötettävä kostea kiviaines 7 ja sementti 12 joutuvat laskusiilossa 8 olevaan sekoittimeen 18, jolloin kiviaines 7 ja sementti 12 sekottuvat laskusiilossa 8 samalla kun sekotetun kuivabetonimassan 14 levitys tapahtuu siilon 8 avoimen pohjan 9 kautta. Laskuaukon 9 ja sekoittimen 18 välissä on koneen poikittaissuuntainen, vaaka-akselin ympäri pyöritettävä jälkisekoituselin 13.The continuously fed moist aggregate 7 and cement 12 enter the mixer 18 in the settling silo 8, whereby the aggregate 7 and the cement 12 are mixed in the settling silo 8 while the mixed dry concrete mass 14 is applied through the open bottom 9 of the silo 8. Between the discharge opening 9 and the mixer 18 there is a post-mixing member 13 which is rotatable about the horizontal axis of the machine.

Laskusiilon 8 laskuaukosta 9 tulevan valumassan 14 kerrospaksuuden määrää rungon 1 mukana liikkuva säädettävä levi-tysterä 15. Levitysterän 15 takana on valumassan tiivistävä täryjyrä 16 ja sen jälkeen lopputiivistyksen aikaansaava staattinen jyrä, telarumpu 3. Pinnan lopullista viimeistelyä varten on lisäksi järjestetty laahinlaite 17.The layer thickness of the casting mass 14 coming from the downcomer 9 of the downcomer 8 is determined by the adjustable spreading blade 15 moving with the body 1. Behind the spreading blade 15 there is a compacting roller 16 compacting the casting mass and then a static roller

Koneessa on kaksi toisistaan riippumattomasti toimivaa käyt-tömoottoria (ei esitetty), joista toinen on järjestetty käyttämään koneen liikenopeuden kanssa synkronisesti toimivia laitteita ja toinen liikenopeudesta oleellisesti riippumatto- 6 82963 mia laitteita. Ensin mainittu moottori antaa voiman esim. koneen liikkeitä varten, luukun 19 liikutteluun ja kuljetin-hihnan 10 ja annosteluruuvin 27 liikkeitä varten, viimeksimainittu moottori puolestaan hoitaa rungon 1 korkeudensäädön, tiivistämisen täryjyrän 16 avulla, laahimen 17 käytön sekä sekoittimen 18 käytön.The machine has two drive motors operating independently of each other (not shown), one of which is arranged to drive devices operating synchronously with the speed of movement of the machine and the other of devices substantially independent of the speed of movement. The former motor provides power for e.g. machine movements, movement of the door 19 and movements of the conveyor belt 10 and the dosing screw 27, the latter motor in turn adjusts the height of the body 1, compaction by means of a vibratory roller 16, operation of the drawbar 17 and operation of the mixer 18.

Telarummun 3 ja laahinlaitteen 17 väliin on kuvion 2 suoritusmuodossa järjestetty karkaisunestesäiliön 19 kanssa yhteydessä oleva telarumpu 20. Kumipäällysteinen telarumpu 20 kostutetaan karkaisunesteellä 21 suodattimen 33 avulla, jolloin telarummun 20 liiallinen kostutus estetään suodattimen 10 ympärillä olevien tiivistävien, telarumpuun 20 nojaavien kumihelmojen 34 avulla.In the embodiment of Fig. 2, a roller drum 20 is arranged between the roller drum 3 and the towing device 17 in communication with the tempering liquid tank 19. The rubber-coated roller drum 20 is moistened with the tempering fluid 21 by means of a filter 33, whereby excessive wetting of

Karkaisunestesäiliö 19, telarumpu 20 karkaisunesteen levittämiseksi ja laahinlaite 17 on muodostettu yhdeksi, koneen rungon 1 suhteen nostettavaksi ja laskettavaksi yksiköksi.The tempering fluid reservoir 19, the roller drum 20 for dispensing the tempering fluid, and the drag device 17 are formed as a single unit to be raised and lowered relative to the machine body 1.

Laahinlaitteessa 17 on kaksi tai useampia keskenään synkronoidusta hiertoliikettä suorittavaa laahinlankkua 22, jolloin laahinlankkujen 22 puristuspaine valupintaa vasten on säädettävissä hydraulisten mäntäsylinterilaitteiden 36 avulla .The traction device 17 has two or more traction planks 22 performing a synchronous frictional movement with each other, whereby the compression pressure of the traction planks 22 against the casting surface can be adjusted by means of hydraulic piston-cylinder devices 36.

Keksintöä on edellä selitetty vain yhteen sen edulliseen to-teuttamisesimerkkiin viitaten. Tällä ei kuitenkaan millään tavoin haluta rajoittaa keksintöä vain tätä esimerkkiä koskevaksi vaan monet muunnokset ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Niinpä pinnoitekerros voi olla valettu yhtenä massiivisena laattana tai kahtena laattana, joista alemman sementtipitoisuus voi olla pienempi kuin ylemmän kulutus-pinnan .The invention has been described above with reference to only one preferred embodiment thereof. However, this is in no way intended to limit the invention to this example only, but many modifications are possible within the scope of the inventive idea defined by the following claims. Thus, the coating layer may be cast as one solid slab or two slabs, the lower cement content of which may be lower than that of the upper tread.

Claims

1. Concrete road, the coating of which is made of so-called dry concrete pulp, sooty at the moment of propagation has a flexibility of about 36 Vn or stiffer than this, i.e. does not contain more than 3 90 l / m water, characterized in that the concrete forming mass of the coating has such a coarse stone material that its maximum grain size is 32 mm or greater.

A method for preparing a concrete road according to claim 1, wherein a dry concrete pulping method is applied which, at the moment of propagation, has a flexibility of about 36 Vb ° or stiffer than this, i.e. contains not more than 90 l / m 2 of water, characterized in that as a paving a dry concrete mass is propagated, a coarse stone material is used in the villi, that its maximum grain size is 32 mm or greater, and that the propagation takes place from a machine, which moves on top of the cast pulp layer and at the same time seals the cast pulp.