NL9200360A - Inrichting en werkwijze voor het vervaardigen van betonnen constructie-organen. - Google Patents

Description

Titel: Inrichting en werkwijze voor het vervaardigen van betonnen constructie-organen

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het vervaardigen van betonnen constructie-organen met in de lengterichting van die betonnen constructie-organen verlopende holle kanalen.

Inrichtingen om dergelijke betonnen constructie-organen te vervaardigen, zijn in de praktijk bekend. De bekende inrichtingen zijn bestemd om de betonnen constructie-organen in grote lengtes te vervaardigen, waarbij de betonnen constructie-organen stil liggen op een werkvloer, en waarbij de inrichting over de werkvloer beweegt om het betonnen constructie-orgaan in twee arbeidsgangen te vervaardigen. De inrichting heeft daartoe een eerste betonstortorgaan vóór het aanbrengen van een bodemlaag van het betonnen constructie-orgaan, middelen om het beton van de bodemlaag te verdichten, een tweede betonstortorgaan om op de bodemlaag een tweede betonlaag te storten, middelen om ook de tweede laag te verdichten, en middelen om te verzekeren dat in het betonnen constructie-orgaan de holle kanalen worden uitgespaard.

Het eerste verdichtingsorgaan is een trilorgaan met trilschoenen die aan de onderzijde een contour hebben die overeenkomt met de contour van de onderzijde van de te vormen kanalen. Door het trillen wordt de thixotrope betonmassa vloeibaar waardoor deze zich verdicht en waardoor de onderzijde van de te vormen kanalen worden gevormd. De organen die dienen om de kanalen hun definitieve vorm te geven, bestaan uit staven of pijpen met een contour die overeenkomt met de contour van de te vormen kanalen, welke pijpen zich uitstrekken vanaf de eerste trilorganen tot voorbij het tweede betonstortorgaan en het tweede trilorgaan. Bij het storten van de tweede laag beton op de eerste laag zorgen de pijpen ervoor, dat het beton alleen de kanaalwanden tussen de kanalen kan bereiken, daarbij geholpen door het tweede trilorgaan dat het beton vloeibaar maakt waardoor tevens een verdichting optreedt. Het tweede trilorgaan heeft daarbij een vlakke onderzijde, althans een onderzijde waarvan de vorm overeenkomt met de vorm van de bovenkant van het te vormen betonnen contstructie-orgaan.

Genoemde pijpen of staven bewegen met de inrichting mee, en kunnen in principe worden stil gehouden ten opzichte van de inrichting waardoor zij dus een eenparige snelheid ten opzichte van de gevormde betonmassa hebben, maar om wrijving van de pijpen ten opzichte van de betonmassa te verminderen, wordt aan deze pijpen een trillingsbeweging in hun lengterichting gegeven. Deze trillingsbeweging vindt plaats met een frequentie van bijvoorbeeld ongeveer 5 Hz en een uitslag van bijvoorbeeld ongeveer 6 mm, terwijl de trilschoenen van de eerste trilinrichting trillen met een frequentie van typisch circa 3000 a 9000 Hz en een amplitude die typisch minder is dan ongeveer 1 mm.

Tot nog toe zijn de trilschoenen van het eerste trilorgaan en de pijpen uitgevoerd als afzonderlijke onderdelen, waarbij de afstand van de pijpen tot de . trilschoenen gekozen moet worden in afhankelijkheid van de amplitude van de pijpen en de grootste dwarsafmeting van de in de te storten betonmassa aanwezige grindkorrels. Wanneer die grootste afmeting ongeveer 22 mm bedraagt, moet de genoemde afstand ten minste ongeveer 30 mm bedragen.

Een gevolg hiervan is, dat tussen de eerste trilschoenen en de pijpen de reeds gevormde wandgedeelten tussen de genoemde kanalen geen steun hebben, waardoor de hoogte van die wandgedeelten die tijdens de eerste arbeidsgang bereikt kan worden, beperkt is. Een gevolg hiervan is., dat in de tweede arbeidsgang het beton over een betrekkelijk grote diepte tussen de pijpen moet vloeien om de wanden van de kanalen te vormen, hetgeen betekent dat het te vormen beton relatief vloeibaar moet zijn. Dit wordt bereikt door relatief vochtig beton te gebruiken, hetgeen nadelige gevolgen heeft voor de uiteindelijk bereikbare sterkte, welke gevolgen gecompenseerd kunnen worden door het toepassen van meer cement in het beton, hetgeen echter relatief duur is. Een verdere consequentie van genoemde afstand tussen de eerste trilschoenen en de pijpen is het feit, dat de dwarsafmeting van de pijpen minder moet zijn dan de dwarsafmeting van de onderzijde van het kanaal zoals dit gevormd wordt door de eerste trilschoenen, omdat anders de voorzijde van de pijpen bij een naar voren gaande beweging langs het gevormde beton schrapen, hetgeen leidt tot ongecontroleerde diktevariaties van de zijwanden, scheuren in de zijwanden, of zelfs het compleet vernielen van de zijwanden. De ruimte tussen de reeds gevormde kanaalwanden en de pijpen moet echter worden opgevuld om de kanalen hun gewenste vorm te geven, omdat vormvariaties van de kanalen aanleiding kan zijn tot scheuren. Genoemd opvullen wordt bereikt doordat bij de tweede trilinrichting het beton weer vloeibaar wordt gemaakt en tot onder de pijpen vloeit. Dit vereist echter, dat het tweede trilorgaan een relatief grote inwerkdiepte heeft. Voorts zijn de betonnen constructie-organen doorgaans voorzien van metalen voorspanstaven tussen de kanalen, waarbij althans sommige van die staven zijn omgeven door het beton dat in de eerste arbeidsgang is gestort. Doordat het reeds gestorte beton in de tweede arbeidsgang opnieuw vloeibaar wordt gemaakt om onder de pijpen te vloeien, stroomt dat beton als het ware langs genoemde voorspanstaven, hetgeen in de praktijk blijkt te leiden tot onvolkomenheden in de aanhechting tussen het beton en genoemde staven.

Genoemde problemen hebben tot gevolg, dat het vervaardigen van de betonnen constructie-organen een complex proces is, waarbij een aantal variabelen gecontroleerd moet worden om een product te verkrijgen dat aan de gestelde criteria voldoet. Daarbij is het belangrijk dat het proces over de gehele lengte van de te vormen constructie-organen, welke worden vervaardigd in lengtes van circa 120 m en daarna volgens specificaties van de afnemers op lengte worden gezaagd, gelijk blijven. Ontoelaatbare afwijkingen leiden tot uitval.

Tot nog toe zijn de bovenbeschreven problemen aanvaard. Het feitr dat in de praktijk een onvoldoende hechting van het beton aan de voorspandraden werd verkregen, werd gezien als een consequentie van het niet goed instellen van de bedrijfs-parameters, hetgeen, zoals vermeld, binnen nauwe grenzen dient te gebeuren.

De uitvinding beoogt echter een oplossing te bieden voor de genoemde problemen, en een inrichting te verschaffen waarbij het aantal te controleren parameters is verminderd en/of beter te controleren is, en waardoor het uitvalpercentage van de gevormde betonnen constructie-organen minder kan zijn.

Daartoe is de uitvinding gebaseerd op het inzicht, dat een onvoldoende hechting van het beton aan de voorspandraden optreedt ten gevolge van een navloeien van het bij de eerste arbeidsslag gestorte beton, welk navloeien een consequentie is van het feit dat de pijpen een kleinere afmeting hebben dan de reeds gevormde kanaalgedeelten, welke kleinere afmeting verplicht gekozen moet worden vanwege het feit dat de genoemde eerste trilschoenen en de genoemde pijpen zich op een zekere afstand bevinden, welke tussenruimte tot nog toe vrij werd. gelaten. Voorts is de uitvinding gebaseerd op het inzicht, dat het mogelijk is die ruimte op te vullen met een flexibel materiaal zonder dat de eerste trilschoenen en de pijpen elkaar op nadelige wijze beïnvloeden, maar waarbij daarentegen zelfs een verbetering wordt bereikt.

Derhalve heeft de inrichting van het bovengenoemde type volgens de uitvinding het kenmerk, dat tussen de respectieve trilschoenen en de respectieve pijpen respectieve flexibele opvulorganen zijn aangebracht waarvan de contour, althans aan de onderzijde en althans ten dele aan de zijkant, een geleidelijke overgang vormt van de contour van de trilschoenen naar de contour van de pijpen. Bij voorkeur hebben de trilschoenen, het opvulorgaan en de pijpen op genoemde plaatsen een gelijke contour en gelijke afmetingen.

De uitvinding betreft voorts een werkwijze voor het vervaardigen van betonnen constructie-organen. De werkwijze volgens de uitvinding onderscheidt zicht, doordat gebruik gemaakt wordt van een bovengenoemde inrichting, waardoor de gevormde betonnen constructie-organen betere eigenschappen hebben.

In het hiernavolgende zal de uitvinding nader worden verduidelijkt door beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding, onder verwijzing naar de tekening, waarin: figuur IA en 1B een langs- respectievelijk een dwarsdoorsnede tonen van een betonnen constructie-orgaan; figuur 2A een schematisch zijaanzicht toont van een inrichting voor het vervaardigen van de betonnen constructie-organen; figuur 2B een schematisch vooraanzicht toont van de inrichting van figuur 2A; figuur 3A-B dwarsdoorsneden tonen van een betonnen constructie-orgaan in opeenvolgende stadia van het vervaardigingsproces; de figuren 4A-B behulpzaam zijn bij het illustreren van de nadelen van de stand van de techniek; figuur 5A een zijaanzicht toont van een tussen een trilschoen en een uitspaarpijp aangebracht flexibel opvulstuk volgens de uitvinding; en figuur 5B een doorsnede toont volgens de lijn B-B in figuur 5A.

Figuur IA en 1B tonen respectievelijk een langsdoorsnede en een dwarsdoorsnede van een voorbeeld van een betonnen constructie-orgaan 100, dat bijvoorbeeld geschikt is om te fungeren als element in een systeemvloer. Het constructie-orgaan 100 heeft een onderzijde 101, een bovenzijde 102, en zijwanden 103, welke een geschikte profilering kunnen hebben. De onderzijde 101 en de bovenzijde 102 zijn bij voorkeur vlak, zoals weergegeven. Het constructie-orgaan 100 heeft voorts een aantal in de lengterichting van het constructie-orgaan 100 verlopende holle kanalen 104 met daartussen kanaalwanden 106, en, nabij de onderzijde 101 van het constructie-orgaan 100, steeds naast een hol kanaal 104, een aantal metalen voorspanstaven 105 voor het opvangen van trekkrachten in het beton ten gevolge van een op de bovenzijde 102 uitgeoefende belasting. Dergelijke betonnen constructie-organen 100 zijn op zich bekend.

Figuur 2A toont een schematisch zijaanzicht van een inrichting 1 voor het vervaardigen van de betonnen constructie-organen 100. De inrichting 1 omvat een machineframe 10 dat door middel van wielen 11 kan rijden over een werkvloer 12, bijvoorbeeld over op de werkvloer 12 aangebrachte rails, in een richting die in figuur 1 is . aangeduid met de pijl Fl. Zoals blijkt uit het vooraanzicht van figuur 2B, zijn de wielen 11 aangebracht aan de zijkant van het machineframe 10, en bevinden zich daartussen op de werkvloer 12 twee mallen 13 met een de contour van de zijwanden 103 van het te vervaardigen constructie-orgaan 100 definiërende contour.

Nabij de voorzijde van het machineframe 10 is daaraan een eerste betonstortorgaan 20 voor het op de werkvloer 12 aanbrengen van een bodemlaag 110 voor het te vervaardigen constructie-orgaan 100 (zie figuur 3A). Het betonstortorgaan 20 omvat een voorraadvat 21 voor het te storten beton 22, en een uitloopmondstuk 23 voor het afgeven van het beton 22. Het uitloopmondstuk 23 kan een breedte hebben die overeenkomt met die van het te vervaardigen constructie-orgaan 100, maar er kunnen ook meerdere smallere uitloopmondstukken naast elkaar zijn aangebracht.

Nabij het uitloopmondstuk 23 zijn aan het machineframe 10 eerste verdichtingsmiddelen 30 bevestigd om het beton van de bodemlaag 110 te verdichten. De verdichtingsmiddelen 30 omvatten in de getoonde uitvoeringsvorm voor elk uit te sparen hol kanaal 104 een trilschoen 31 en een met de trilschoen.31 gekoppelde motor 32 om de trilschoen 31 een trilbeweging te geven. Er kan voor elke trilschoen 31 een aparte motor zijn verschaft, maar bij voorkeur is de motor 32 met meerdere trilschoenen 31 gekoppeld. Door het trillen van de trilschoen 31, met een trilfrequentie van typisch ongeveer 3000 a 9000 Hz en een amplitude van typisch minder dan ongeveer 1 mm, wordt de thixotrope betonmassa vloeibaar waardoor deze zich verdicht en zich vormt naar de contour van de trilschoenen 31.

De inrichting 1 beweegt zich tijdens het vervaardigen van het constructie-orgaan 100 continu naar voren (in de richting Fl), zodat op een gegeven moment de trilschoenen 31 de bodemlaag 110 verlaten hebben, hetgeen beschouwd kan worden als het beëindigen van een eerste arbeidsgang, waarbij van het te vervaardigen constructie-orgaan 100 de onderzijde 101 en het onderste gedeelte 111 van de kanaalwanden 104 is vervaardigd.

Nabij de achterzijde van het machineframe 10 is daaraan voorts een tweede betonstortorgaan 40 bevestigd om op de bodemlaag 110 een tweede betonlaag 120 te storten. Het betonstortorgaan 40 omvat een voorraadvat 41 voor het te storten beton 42, en een uitloopmondstuk 43 voor het afgeven van het beton 42, dat bij voorkeur een identieke samenstelling heeft als het beton 22 van de bodemlaag 110. Desgewenst zijn de voorraadvaten 21 en 41 gekoppeld met een gemeenschappelijk voorraadvat of een gemeenschappelijke toevoerleiding, of is er in plaats van twee afzonderlijke voorraadvaten 21 en 41 een gemeenschappelijk voorraadvat aanwezig. Het uitloopmondstuk 43 kan een breedte hebben die overeenkomt met die van het te vervaardigen constructie-orgaan 100, maar er kunnen ook meerdere smallere uitloopmondstukken naast elkaar zijn aangebracht.

Nabij het uitloopmondstuk 43 zijn aan het machineframe 10 tweede verdichtingsmiddelen 50 bevestigd om het beton van de tweede laag 120 te verdichten. De verdichtingsmiddelen 50 omvatten in de getoonde uitvoeringsvorm een trilplaat 51 met een onderzijde waarvan de contour overeenkomt met de gewenste contour van de bovenzijde 102 van het te vervaardigen constructie-orgaan 100, en kunnen bijvoorbeeld, zoals weergegeven, een enkele vlakke trilplaat 51 omvatten met een breedte die overeenkomt met die van het te vervaardigen constructie-orgaan 100. Voorts omvatten de verdichtingsmiddelen 50 een met de trilplaat 51 gekoppelde motor 52 om de trilplaat 51 een trilbeweging te geven. De motor 52 kan de trilplaat 51 bijvoorbeeld laten trillen met dezelfde trilfrequentie en amplitude als de trilschoenen 31.

Voorts zijn aan het machineframe 10 uitspaarorganen 60 bevestigd die zich uitstrekken vanaf de nabijheid van de trilschoenen 31 tot voorbij de trilplaat 51, om te verzekeren dat in het te vervaardigen constructie-orgaan 100 de holle kanalen 104 worden uitgespaard, welke uitspaarorganen 60 per kanaal een staaf of, bij voorkeur, holle pijp 61 omvatten met een contour die correspondeert met de voor de kanalen 104 gewenste definitieve contour. In de praktijk, en zoals weergegeven in figuur 3B, hebben de pijpen 61 veelal een ovale vorm.

Door het trillen van de trilplaat 51 wordt de thixotrope betonmassa 42 vloeibaar waardoor deze zich verdicht en tussen de pijpen 61 vloeit, en zich aan de bovenzijde vormt naar de contour van de trilplaat 51 (zie figuur 3B).

Wanneer het tweede betonstortorgaan 40, de verdicht.ings-middelen 50 en de pijpen 61 gepasseerd zijn, blijft het beton 22, 42 achter in de uiteindelijke vorm van het te vervaardigen constructie-orgaan 100 (zie figuur 1B). Het beton 22, 42 is, hoewel uiteraard nog niet uitgehard, stevig genoeg om deze vorm tijdens het uitharden te handhaven.

Met de pijpen 61 is een motor 62 gekoppeld om de pijpen 61 in hun lengterichting een trillingsbeweging uit te laten voeren, zoals aangeduid door de pijl F2 in figuur 2A, teneinde de wrijving tussen de pijpen 61 en het beton 22, 42 te verminderen. Deze trillingsbeweging heeft bijvoorbeeld een frequentie van ongeveer 5 Hz en een amplitude van ongeveer 6 mm.

Bij de in de praktijk bekende inrichting is er een ruimte 70 tussen de trilschoenen 31 en de pijpen 61, om te voorkomen dat de respectieve trillingsbewegingen van de trilschoenen 31 en de pijpen 61 elkaar beïnvloeden. De lengte van die ruimte, gemeten in de lengterichting van de pijpen 61, moet ten minste gelijk zijn aan de amplitude van de trillingsbeweging F2 van de pijpen 61 vermeerderd met de grootste dwarsafmeting van de in het beton 22, 42 aanwezige grindkorrels, en kan in de praktijk ongeveer 30 mm bedragen. Over'die lengte hebben de in de eerste arbeidsgang gevormde kanaalwandgedeelten 111 geen steun. Daarbij moet bedacht worden, dat de in de ruimte 70 vrijstaande kanaalwandgedeelten 111 nabij de trilschoenen 31 nog invloed van de trillingsbeweging van de trilschoenen 31 ondervinden, dat wil zeggen dat deze kanaalwandgedeelten 111 zonder steun staan te schudden en dat het materiaal 22 ter plaatse nog relatief vloeibaar is. Om te voorkomen dat deze kanaalwandgedeelten 111 "instorten", moet de hoogte daarvan betrekkelijk klein blijven. Voorts zijn de afmetingen van de pijpen 61 kleiner dan de overeenkomstige afmetingen van de trilschoenen 31, zoals meer gedetailleerd getoond in figuur 4A, om te voorkomen dat de pijpen 61 bij een naar voren gaande beweging langs het gestorte beton 22 van de bodemlaag 110 schrapen (figuur 4B). Dit leidt tot de in het voorgaande genoemde complicaties. Figuur 4C illustreert, dat bij het aanbrengen van de tweede betonlaag 120 het beton 42 diep tussen de pijpen 61 moet vloeien, en dat de spleet 121 tussen de pijpen 61 en de bodemlaag 110 moet worden opgevuld, waartoe het beton 22, 42 relatief vloeibaar moet zijn.

De inrichting volgens de uitvinding heeft die nadelen niet omdat, zoals geïllustreerd in figuur 5A, de ruimte 70 tussen de trilschoenen 31 en de pijpen 61 is opgevuld met een flexibel opvulstuk 200. Duidelijk blijkt uit figuur 5Af dat het flexibel opvulstuk 200 niet evenhoog hoeft te zijn als de trilschoenen 31 en de pijpen 61. Tenminste over de hoogte waarmee de trilschoenen 31, het flexibel opvulstuk 200 en de pijpen 61 in aanraking zijn met het gestorte beton 22, heeft het flexibel opvulstuk 200 een contour die een geleidelijke overgang vormt van de contour van de trilschoenen 31 naar de contour van de pijpen 61. Bij voorkeur, en zoals weergegeven in figuur 5A-B, hebben de trilschoenen 31, het flexibele opvulstuk 200 en de pijpen 61 op genoemde plaatsen een gelijke contour en gelijke afmetingen.

Wanneer bij het vervaardigen van een betonnen contructie-orgaan 100 de verbeterde inrichting volgens de uitvinding wordt toegepast, kan in de eerste arbeidsgang de wandgedeelten tot een grotere hoogte worden gevormd, kan gebruik worden gemaakt van minder vloeibaar beton, en wordt een betere aanhechting van het beton aan voorspanstaven bereikt, terwijl het aantal te controleren parameters minder is, de in te stellen waarden van die parameters minder kritisch is, en het percentage uitval is verminderd.

De figuren 5A-B illustreren een voorkeursuitvoeringsvorm van het flexibel opvulstuk 200 die eenvoudig te bevestigen is tussen een trilschoen 31 en een pijp 61. Dit kan in de praktijk nuttig zijn, aangezien het flexibel opvulstuk 200, dat bijvoorbeeld vervaardigd kan zijn van een flexibel materiaal zoals rubber, onderhevig kan zijn aan slijtage ten gevolge van de slijpende werking van het daarlangs strijkende beton en dan snel vervangen moet kunnen worden.

Aan de uiteinden van het flexibel opvulstuk 200, dat een geschikt gebleken lengte kan hebben van ongeveer 12 cm, zijn flenzen 201 en 202 bevestigd, bijvoorbeeld door lijmen, die corresponderen met aan de trilschoen 31 en de pijp 61 bevestigde flenzen 35 en 65. Het flexibel opvulstuk 200 met de flenzen 201 en 202 kan eenvoudig van onderaf over de flenzen 35 en 65 van de trilschoen 31 en de pijp 61 worden geschoven, tot de flenzen 201 en 202 respectievelijk aanliggen tegen aan de trilschoen 31 en de pijp 61 bevestigde bevestigingsstrips 36 en 66. De flenzen 201, 202 kunnen dan aan de respectieve bevestigingsstrips 36 en 66 worden bevestigd, bijvoorbeeld en zoals weergegeven door middel van bevestigingsschroeven 37 en 67.

Claims (4)

1. Inrichting voor het vervaardigen van betonnen constructie-organen met in de lengterichting van die betonnen constructie-organen verlopende holle kanalen, omvattende: een eerste betonstortorgaan voor het op een werkvloer aanbrengen van een bodemlaag voor het te vervaardigen constructie-orgaan; eerste verdichtingsmiddelen om het beton van de bodemlaag te verdichten; een tweede betonstortorgaan om op de bodemlaag een tweede betonlaag te storten; tweede verdichtingsmiddelen om het beton van de tweede laag te verdichten; en uitspaarorganen om te verzekeren dat in het te vervaardigen constructie-orgaan de holle kanalen worden uitgespaard; met het kenmerk: dat tussen de eerste verdichtingsmiddelen en de uitspaarorganen flexibele opvulorganen zijn aangebracht waarvan de contour, althans aan de onderzijde en althans ten dele aan de zijkant, een geleidelijke overgang vormt van de contour van de eerste verdichtingsmiddelen naar de contour van de uitspaarorganen .

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste verdichtingsmiddelen, de flexibele opvulorganen en de uitspaarorganen op genoemde plaatsen een gelijke contour en gelijke afmetingen hebben.

3. Werkwijze voor het vervaardigen van betonnen constructie-organen met in de lengterichting daarvan verlopende holle kanalen, met het kenmerk, dat gebruik gemaakt wordt van een inrichting volgens conclusie 1 of 2.

4. Betonnen constructie-orgaan met in de lengterichting daarvan verlopende holle kanalen, met het kenmerk, dat het is vervaardigd door middel van een inrichting volgens conclusie 1 of 2.