NO854779L

NO854779L - PROCEDURE FOR COMPACTING CONCRETE.

Info

Publication number: NO854779L
Application number: NO854779A
Authority: NO
Inventors: Heikki Ilmari Kankkunen
Original assignee: Rakennusvalmiste Oy
Priority date: 1984-11-29
Filing date: 1985-11-28
Publication date: 1986-05-30
Also published as: FI844686L; DK550085D0; EP0183682A2; EP0183682A3; FI844686A0; DK550085A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for kompaktering av en betongblanding i en støpeform. The present invention relates to a method for compacting a concrete mixture in a mould.

Fremgangsmåter for produksjon av betongelementer ved bruk av ulike typer former er kjent teknikk. Formene er vanligvis fremstilt av stål, tre, betong eller et annet stivt platemateriale. Formene er dimensjonert for å motstå støpetrykket når betongen fylles inn og kompakteres, uten nevneverdig deformasjon. I tillegg må formene være innret-tet for demontering etter at betongen har satt seg. Etter at formene er montert og stabilt avstøttet, kan støpingen startes. Støpingen gjennomføres vanligvis ved å tømme betong ned i formen i mindre mengder ved samtidig vibrering av formen eller ved å bruke separate vibratorer for kompaktering. Oppfyllingen av formen fortsettes ved å tilføre betong i mindre mengder inntil formen er fyllt opp til kanten og den øvre flate kan glattes ut. Ulike vibrerings-metoder benyttes innen kjent teknikk for støping, avhengig av formens størrelse og form og betongblandingens beskaf-fenhet . Procedures for the production of concrete elements using different types of molds are known techniques. The forms are usually made of steel, wood, concrete or another rigid plate material. The forms are dimensioned to withstand the casting pressure when the concrete is filled in and compacted, without significant deformation. In addition, the forms must be arranged for dismantling after the concrete has set. After the molds have been assembled and stably supported, casting can be started. Casting is usually carried out by emptying concrete into the mold in smaller quantities by simultaneously vibrating the mold or by using separate vibrators for compaction. The filling of the form is continued by adding concrete in smaller quantities until the form is filled to the edge and the upper surface can be smoothed. Different vibration methods are used within known techniques for casting, depending on the size and shape of the mold and the nature of the concrete mixture.

Vanlig brukte vibratorer er av den høyfrekvente vibrerings type som er stivt montert til formen og som i kontakt overfører vibreringsenergien til støpebetongen. Især ved lette formkonstruksjoner benyttes en annen konvensjonell metode, nemlig en- høyfrekvent vibratorstang som transporteres eller overføres i henhold til fremdriften av støpeprosessen til det ønskede sted for kompaktering. Commonly used vibrators are of the high-frequency vibrating type which are rigidly mounted to the mold and which, in contact, transfer the vibration energy to the cast concrete. Especially with light mold constructions, another conventional method is used, namely a high-frequency vibrator rod which is transported or transferred according to the progress of the casting process to the desired place for compaction.

Kombinasjoner av de foran nevnte metoder benyttes også innen kjent teknikk. Likeledes er bruk av en fremgangsmåte kjent hvor det benyttes sjokkompaktering i hori-sontalt anordnede elementer for å kompaktere betongen ved hjelp av skarpe støt med lav repetisjonsfrekvens. Combinations of the methods mentioned above are also used in the prior art. Likewise, the use of a method is known where shock compaction is used in horizontally arranged elements to compact the concrete by means of sharp impacts with a low repetition frequency.

Imidlertid lider alle foran nevnte fremgangsmåter og utstyr av de følgende ulemper. However, all of the aforementioned methods and equipment suffer from the following disadvantages.

Ved alle metoder for vibrering hvor det benyttes høyfrekvent vibrasjon utvikles høyfrekvent akustisk støy som er vanskelig å begrense eller eliminere. På grunn av den store slagenergi er støynivået også høyt ved sjokk-metoden. I tillegg krever overføringen av vibrasjonsenergi fra vibratorene til betongblandingen meget stive støpeform- konstruksjoner for å kunne tillate at vibrasjonsenergien i tilstrekkelig grad spres inn i blandingen, eller ved bruk av støpeformer i lette konstruksjoner, må det benyttes flere vibratorer. Alle disse arrangementer resulterer i store vibrasjonskrefter, tunge støpeformkonstruksjoner og samtidig en liten utnyttelse av energien. I tillegg overstiger det høye akustiske støynivå vanlig aksepterte grenseverdier dersom det ikke innsettes midler for akustisk demping, noe som medfører helserisiko. With all methods of vibration where high-frequency vibration is used, high-frequency acoustic noise develops which is difficult to limit or eliminate. Due to the large impact energy, the noise level is also high with the shock method. In addition, the transfer of vibration energy from the vibrators to the concrete mix requires very rigid mold constructions in order to allow the vibration energy to be sufficiently dispersed into the mixture, or when using molds in light constructions, several vibrators must be used. All these arrangements result in large vibration forces, heavy mold constructions and at the same time a small utilization of the energy. In addition, the high acoustic noise level exceeds commonly accepted limit values if means for acoustic damping are not used, which entails a health risk.

Formålet med oppfinnelsen er å overvinne ulempene med kjente fremgangsmåter og å frembringe en helt ny fremgangsmåte for kompaktering av betong. The purpose of the invention is to overcome the disadvantages of known methods and to produce a completely new method for compacting concrete.

Fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen er basert på å gjennomføre kompaktering av betong ved hjelp av indre skjaerkref ter i betongen, frembrakt ved aksellerende eller retarderende krefter som frembringes av støpeformveggenes bevegelser. The method according to the invention is based on compacting concrete by means of internal shear forces in the concrete, produced by accelerating or decelerating forces produced by the movements of the mold walls.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er især kjenne-tegnet ved de i kravenes karakteriserende deler anførte trekk. The method according to the invention is particularly characterized by the features listed in the characterizing parts of the claims.

Fremgangsmåten gir vesentlige fordeler. Fremgangsmåten kan videre benyttes både for støping av fluidisert og stiv betong. Videre forenkler oppfinnelsen fremstillingen av tynnere konstruksjoner enn det hittil er tilfelle. Betongflåtenes kompakthet forbedres også. The procedure offers significant advantages. The method can also be used for casting fluidized and rigid concrete. Furthermore, the invention simplifies the manufacture of thinner constructions than has been the case so far. The compactness of the concrete rafts is also improved.

I det følgende beskrives oppfinnelsen mer detaljert på grunnlag av eksempler vist på tegningen hvor fig. 1 viser en utførelse av den prinsippielle kompakteringsmetode i henhold til oppfinnelsen, fig. 2 viser en annen utførelse av prinsippet for kompakteringsmetoden ifølge oppfinnelsen, fig. 3 viser en utnyttelse av fremgangsmåten i en støpeform for dragere, fig. 4 viser en bruk av fremgangsmåten for støping av et veggelement, fig. 5 viser en bruk av fremgangsmåten ved rekkestøpef ormer, fig. 6 viser en bruk av fremgangsmåten med en plan støpeform som er åpen fra toppen og fig. 7a-e viser støpeformens bevegelsesbaner. In the following, the invention is described in more detail on the basis of examples shown in the drawing where fig. 1 shows an embodiment of the principle compaction method according to the invention, fig. 2 shows another embodiment of the principle of the compacting method according to the invention, fig. 3 shows an utilization of the method in a mold for girders, fig. 4 shows a use of the method for casting a wall element, fig. 5 shows a use of the method for row casting moulds, fig. 6 shows a use of the method with a flat mold which is open from the top and fig. 7a-e show the movement paths of the mould.

I den vertikale støpeform på fig. 1 oppnås kompak-teringen av en betongblanding 1 ved simultan og synkronisert frem og tilbakegående bevegelse av de to støpeform-vegger 2 og 3 i vertikal retning. Dette arrangement gjør at betongblandingen 1 påføres en kinetisk energi som forår-saker at betongblandingen utsettes for indre skjærpåvirk-ninger og medfører kompaktering under indre trykk. Når betongblandingen helles ned i støpeformen oppstår en stat-isk friksjon mellom støpeformens flate og betongblandingen på grunn av flere fysiske faktorer (overflatespenning, bindekraft eller støpeformens overflateruhet), slik at glidning av betongblandingen langs støpeformens flater motvirkes. I denne situasjon hvor skjærpåvirkningen som forårsakes av støpeformens flater ved at disse beveges aksellerende eller retarderende, vil betongblandingen avskjæres (med indre forskyvninger) istedenfor å gli i forhold til flaten. In the vertical mold of fig. 1, the compaction of a concrete mixture 1 is achieved by simultaneous and synchronized forward and backward movement of the two mold walls 2 and 3 in the vertical direction. This arrangement means that a kinetic energy is applied to the concrete mixture 1 which causes the concrete mixture to be exposed to internal shearing effects and causes compaction under internal pressure. When the concrete mixture is poured into the mold, a static friction occurs between the surface of the mold and the concrete mixture due to several physical factors (surface tension, binding force or the surface roughness of the mold), so that sliding of the concrete mixture along the surfaces of the mold is counteracted. In this situation, where the shearing effect caused by the surfaces of the mold by these moving accelerating or decelerating, the concrete mixture will shear (with internal displacements) instead of sliding in relation to the surface.

Under påvirkning av de indre skjærkrefter starter betongblandingens effektive kompaktering under trykket av sin egenvekt. Dersom det kreves kan trykket forhøyes ved hjelp av ulike mateanordninger. Foretrukket amplitude for støpeformveggens skjærbevegelse avhenger i stor ut-strekning av den støpte betongs stivhet og tykkelsen av den støpte konstruksjon. Foretrukket amplitude for bruk 1 forbindelse med konvensjonelle støpeformer ligger i størrelsesordenen 0,5 til 30 mm. Den foretrukne frekvens for skjærbevegelsen avhenger også av betongblandingens stivhet og følgelig av dens indre friksjon fordi at aksellerasjonen eller retardasjonen av støpeformveggenes 2,3 bevegelse må være tilstrekkelig til å overvinne den indre friksjon i betongblandingen for således å frembringe indre skjærpåvirkning og forskyvning av betongblandingen. Det hensiktsmessige frekvensområde for støping av betongelementer av konvensjonell konstruksjon ligger i området 2 til 2000 slag pr. sekund, fortrinnsvis 4 til 300 slag pr. sekund (2 til 150 Hz). Fig. 1 viser skjematisk bevegelsen i betongblandingen som forårsakes av aksellerasjonen eller retardasjonen av støpeformveggens plan. Fig. 2 viser den tilsvarende bevegelse når støpe-formen er en plan form som har en åpen topp og viss bunn 7 er konstruert for frem og tilbakegående bevegelse i horisontalplanet. Under the influence of the internal shear forces, the effective compaction of the concrete mixture starts under the pressure of its own weight. If required, the pressure can be increased using various feeding devices. The preferred amplitude for the shear movement of the mold wall depends to a large extent on the stiffness of the cast concrete and the thickness of the cast structure. Preferred amplitude for use 1 connection with conventional molds is in the order of 0.5 to 30 mm. The preferred frequency for the shear movement also depends on the stiffness of the concrete mixture and consequently on its internal friction because the acceleration or deceleration of the mold walls 2,3 movement must be sufficient to overcome the internal friction in the concrete mixture to thus produce internal shearing and displacement of the concrete mixture. The appropriate frequency range for casting concrete elements of conventional construction is in the range of 2 to 2000 blows per second, preferably 4 to 300 strokes per second (2 to 150 Hz). Fig. 1 schematically shows the movement in the concrete mixture caused by the acceleration or deceleration of the plane of the mold wall. Fig. 2 shows the corresponding movement when the mold is a planar shape which has an open top and certain bottom 7 is designed for back and forth movement in the horizontal plane.

Ved utførelsen på fig. 3 påføres skjærpåvirkningen fra kompakteringsmetoden på en støpeform for en konvensjonell søyle eller drager. I lange støpeformer kan kompakter-ingen oppnås ved ganske enkelt å frembringe en simultan og synkronisert frem og tilbakegående bevegelse av støpe-formens vegger 2, 3 og 8. In the embodiment in fig. 3, the shear action from the compaction method is applied to a mold for a conventional column or girder. In long moulds, compaction can be achieved by simply producing a simultaneous and synchronized reciprocating movement of the mold walls 2, 3 and 8.

Tilsvarende viser fig. 4 en støpeform med vegger hvor en kombinert langsgående og tverrgående bevegelse påføres i støpeformens overflateplan. Correspondingly, fig. 4 a mold with walls where a combined longitudinal and transverse movement is applied in the surface plane of the mold.

Rekkestøpeformen av batteritypen på fig. 5 har støpeform vegger 2, 3 og 4 forbundet med hverandre i en ende, hhv. via forbindelsesstag og tilegnede lagre 11 for å frembringe en aktuator 9 av kamakseltypen som er permanent festet i lagre 10. Når aktuatoren 9 roteres vil alle nærliggende støpeform vegger 2, 3 og 4 foreta parallelle bevegelser i veggenes retning og forårsake den ønskede skjærpåvirkning i betongblandingen 1. The row casting mold of the battery type in fig. 5 has mold walls 2, 3 and 4 connected to each other at one end, respectively. via connecting rods and appropriate bearings 11 to produce a camshaft-type actuator 9 which is permanently fixed in bearings 10. When the actuator 9 is rotated, all nearby mold walls 2, 3 and 4 will make parallel movements in the direction of the walls and cause the desired shearing effect in the concrete mixture 1 .

Fig. 6 viser en plan ensidet støpeform hvor alle ovenfor beskrevne baner kan utføres i separat eller i kombinas j on. Fig. 6 shows a planar one-sided mold where all the above-described paths can be executed separately or in combination.

Den bane som er vist på 7a flukter slik at den ligger fullstendig i støpeflatens lengderetning. The path shown in 7a is aligned so that it lies completely in the longitudinal direction of the casting surface.

Fig. 7b viser en kombinert bevegelse i langsgående og tverrgående retning som vesentlig forbedrer skjærpåvirkningen . Fig. 7b shows a combined movement in longitudinal and transverse direction which significantly improves the shear effect.

På samme måte viser fig. 7c bevegelsesbanen bare i støpeformflatens tverrgående retning. In the same way, fig. 7c the movement path only in the transverse direction of the mold surface.

Fig. 7d viser en kombinert bane som danner en sirkelformet bevegelse i støpeformflatens plan. Den ring-formede bane kan også adskille seg fra en sirkel for å frembringe lokale maksima ved aksellerasjon eller retarda-sjon (fig. 7e). Fig. 7d shows a combined path which forms a circular movement in the plane of the mold surface. The ring-shaped path can also separate from a circle to produce local maxima during acceleration or deceleration (Fig. 7e).

Støpeformens bane kan også utformes slik at den omfatter kombinasjoner av de forannevnte baners på den måte at impuls lignende avbrudd med stor aksellerasjon tilføres banen for å øke betongblandingens indre friksjon ved disse avbrudd. The path of the mold can also be designed so that it includes combinations of the aforementioned paths in such a way that impulse-like interruptions with high acceleration are added to the path in order to increase the internal friction of the concrete mixture during these interruptions.

Støpeformens flate kan også rues opp for å eliminere glidning mellom flaten og betongblandingen. The surface of the mold can also be roughened to eliminate slippage between the surface and the concrete mix.

Claims

1. Method for compacting a concrete mixture (1) in a mold (2-8), CHARACTERIZED IN THAT at least part of the walls of the mold (2, 3, 7) which are in contact with the concrete mixture (1) are brought into a simultaneous, synchronized, forward and backward movement which, due to the acceleration and deceleration forces, causes internal displacement with a compacting shear effect in the concrete mixture (1).

2. Method according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the reciprocating movement takes place in the mold's longitudinal direction.

3. Method according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the reciprocating movement takes place in the mold's transverse direction.

4. Method according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the reciprocating movement takes place in directions which form a combination of the longitudinal and transverse axes of the mold.

5. Method according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the frequency of the reciprocating movement is 1-1000 Hz, preferably 2-150 Hz.

6. Method according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the inner surfaces of the mold parts (2, 3, 4, 7) are roughened to improve the friction effect.

7. Method according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the adjacent walls (2, 3, 4) of the mold are moved back and forth.

8. Method according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the bottom of the mold (7) is moved back and forth.