WO2006056148A1

WO2006056148A1 - Verfahren und vorrichtung zur effizienten herstellung von betonformsteinen mit glatter oberfläche ohne mechanische verdichtung

Info

Publication number: WO2006056148A1
Application number: PCT/DE2005/000637
Authority: WO
Inventors: Andre Rode; Karl-Otto Gericke; Karl Heinz Wolfgang Graffius
Original assignee: Rode Betontechnologie
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2005-04-09
Publication date: 2006-06-01
Also published as: EP1937451A1

Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur effizienten Herstellung eines beliebig ausgeformten Betonformsteins (5) nach einer speziellen Methode vorgestellt. Die Vorrichtung (1) zeichnet sich insbesondere durch ihre Einfachnheit inder Ausführung und Effizienz der Verarbeitungsmethode aus. Die zu produzierenden Betonformsteine (5) werden bei Bedarf einer besonderen Trocknungsmethode und Oberflächenbehandlung nach Erreichen eines vorbestimmten wahren Betonalters t<SUB>w</SUB> mittels einer Oberflächen-Bürstenmechanik (7) unterzogen.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR EFFIZIENTEN HERSTELLUNG VON BETONFORMSTEINEN MIT GLATTER OBERFLÄCHE OHNE MECHANISCHE

VERDICHTUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur effizienten Herstellung von Betonformsteinen ohne mechanische Verdichtung, insbesondere Betonformsteine mit glatter Oberfläche und eine Vorrichtung mit effizienten Bearbeitungsstationen und automatischen Hilfsmitteln zum Befüllen und Entformen der Formen und zur mechanischen Nachbehandlung der Oberfläche des Betonformsteins.

Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind aus der DE 198 48 014 Al und der DE 103 00 754 Al im Stand der Technik bekannt. In der ersten Druckschrift wird ein Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche eines Gegenstands aus Beton, insbesondere eines Beton-Pflastersteins beschrieben, bei dem die Oberfläche von Pflastersteinen mit einem besonderen Beschichtungsverfahren bearbeitet wird. Hierbei wird zunächst die Oberfläche des Pflastersteins mit einem Vorsatzbeton beschichtet, wobei zur Aufbringung des Vorsatzbetons ein Abbindeverzögerungsmittel zwischen dem Formstein und die Vorsatzmittelschicht gebracht wird, um damit die Abbindezeit zwischen Formsteinbeton und Vorsatzbeton zu verzogern und kontrollieren zu können. Nach einer bestimmten Eindringtiefe der Abbinddung des Betons wird die Oberflache des so gebildeten Betonformsteins mit einer Burstvorrichtung bearbeitet, indem die oberste Schicht des Betonformsteins abgebürstet wird und der abgebürstete Anteil der obersten Schicht durch Absaugen ruckgewonnen wird und der Betonmischung wieder zugeführt wird.

Nachteilig an diesem Verfahren ist es, dass vor der mechanischen Oberflachenbehandlung des Betonformsteins verschiedene Verfahrensschritte notwendig sind, um zumindest einen Teil der Oberflache des Betonformsteins in einen bearbeitungsfahigen Zustand zu bringen, der eine mechanische Burstenbearbeitung zulasst. Darüber hinaus sind derartige Vorrichtungen zur Durchfuhrung der einzelnen

Verfahrensschritte verhältnismäßig wartungsintensiv und damit anfällig für mögliche Störungen, so dass die Standzeit der gesamten Anlage beeinträchtigt werden kann. Ferner kann es auf Grund des zugegebenen Zusatzmittels zur Verzögerung der Abbindzeit problematisch sein, die ruckgewonnenen abgebürsteten Bestandteile der Oberflache der neuen Mischung wieder zuzuführen, da die chemische Einwirkung der Ruckstande des Zusatzmittels nicht kontrolliert werden kann.

Weiterhin ist im Stand der Technik die DE 39 18 271 Al bekannt geworden, die ein Verfahren zum Herstellen und Behandeln von Betonsteinen offenbart. Dieser Druckschrift ist eine Matrix von Betonsteinen zu entnehmen, über deren Oberflache oszillierende Walzenbursten gesetzt werden, um die Oberflache bzw. die Kanten der Betonsteine mit Bürsten zu bearbeiten, wobei die Borsten der Bürste auf einem zylindrischen Träger angeordnet sind, der über die Oberfläche der Betonsteinmatrix rotierend gefahren wird.

Der DE 103 00 754 Al ist ein Verfahren zur Herstellung eines beliebigen Formsteins aus selbstverdichtenden Beton zu entnehmen, bei der zwar die Form in die der Beton eingefüllt wird wasserdicht und aus Kunststoff sein soll, die Oberfläche der Innenwände der Form und die Steifigkeit der Form jedoch nicht näher spezifiziert ist und somit ungeeignet für eine kontinuierliche Produktion von Formsteinen mit glatter Oberfläche ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur effizienten und kostengünstigen Herstellung von Betonformsteinen ohne mechanische Verdichtung mit einer glatten Oberfläche bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der Hauptansprüche gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Betonformsteinen, insbesondere Pflastersteinen und Gehwegplatten mit oder ohne strukturierter Oberfläche, zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus: Befüllen einer Form deren physikalische Eigenschaften, wie beispielsweise der Ausdehnungskoeffizient der Innenflächen unterschiedlich derer des zu formenden Beton ist, mittels einer Dosiervorrichtung, die oberhalb der mindestens einen lose oder fest auf einer ebenen Unterlage montierten Form angeordnet ist; und Aushärten des selbstverdichtenden Betons unter vorbestimmten Bedingungen; und Ausformen des Betonformsteins aus der mindestens einen Form, sowie Zuführen des mindestens einen Formsteins einer weiteren Bearbeitungs- oder Lagerstation.

Erfindungsgemäß ist ferner die Vorrichtung zur Herstellung von Betonformsteinen und deren Oberflächenveredelung mit einer vorbestimmten Zusammensetzung der Betonmischung mit mindestens einem Fließmittel sowie mindestens einem Förderband, gekennzeichnet durch eine Konstruktion aus einer Dosiervorrichtung, unter der mindestens eine Form, deren physikalische Eigenschaften, wie beispielsweise der Ausdehnungskoeffizient der Innenflächen der Form unterschiedlich vom Ausdehnungskoeffizienten des zu formenden Betons ist.

Dabei ist es vorteilhaft, dass die Formen mit glatten, betonabweisenden und nicht saugfähigen Innenfläche auf einer ebenen Unterlage angeordnet sind, und die Konstruktion eine Entformstation aufweist, in der der Betonformstein aus der Form entformt wird.

Vorteilhaft weisen zumindest die Innenflächen der Form physikalische Eigenschaften, wie Wärme-Ausdehnungskoeffizient typisch zwischen (50 - 170} x 10 ^"6 /K, Kugeldruckhärte typisch zwischen (55 - 100) N/mm² , Elastizitätsmodul typisch zwischen (410 - 2010) N/mm² , Zugfestigkeit typisch zwischen (35 - 80) N/mm² , auf, die abweichend von denen der Betonmischung bzw. des fertigenden Betons, wie Schwundmaß beim Aushärten typisch zwischen 0,1 - 0,5 mm/m sind oder der Wärme-Ausdehnungskoeffizient typisch zwischen (0,75 - 1,4) x 10 ^~5 /K liegt und ein vorbestimmtes Maß nicht unterschreiten. Ein typisches Beispiel eines verwendeten Kunststoffes, bei dem die Kunststofformen hervorragende Ergebnisse lieferten, ist Polypropylen mit einem Elastizitätsmodul zwischen (1100 - 1300) N/mm², einer Kugeldruckhärte zwischen 55 - 90 N/mm² und einem Wärme-Ausdehnungkoeffizienten zwischen (110 - 170) x 10^"δ /K . Die Wärmeformbeständigkeit liegt typisch bei etwa 80 - 90 ⁰C und der Ultraschall-Absorptionkoeffizient des verwendeten Kunststoffs ist im Vergleich zum verwendeten Beton stark unterschiedlich und relativ groß.

Vorteilhaft ist es auch, den Formstein mit Hilfe von Ultraschall zu entformen, wobei der Ultraschall sowohl auf die From als auch auf den Formstein einwirkt.

Vorteilhaft ist es dabei, dass mindestens eine Innenfläche der Form aus Kunststoff ist.

Von Vorteil ist es in bestimmten Fällen, um die Steifigkeit der Formen zu gewährleisten, die Grundform aus Stahl, Holz oder ähnlich steifen Material herzustellen und die Innenwände mit Kunststoff, z.B. Teflon, zu beschichten.

Vorteilhaft ist es auch, dass mindestens ein Materialsilo für die Mischanteile der Betonmischung oberhalb eines ersten zeitgesteuerten Förderbands angeordnet ist, das die Mischanteile einem Betonmischer zuführt.

Vorteilhaft ist es ferner, dass vom Betonmischer einer Dosiervorrichtung eine vorbestimmte Betonmischung zugeführt, die mengenbestimmt in mindestens eine Form abgegeben wird, wobei die Form vorteilhaft aus Kunststoff ist.

Vorteilhaft ist auch, dass mindestens ein zweites Förderband zur Ablage der mit Beton befüllten Formen, die der Mechanik zur Oberflächenbehandlung zugeführt werden, vorgesehen ist. Für die mechanische Nachbehandlung mindestens eines Teils der Oberflache des Betonformsteins ist es vorteilhaft, dass mindestens ein Motor mit mindestens einer Bürste m einer Pendelschwingmechanik vorgesehen ist, die durch einen zweiten Antrieb, wie beispielsweise einem zweiten Motor, angetrieben wird. Dabei ist es vorteilhaft, dass die mindestens eine Bürste zwei Drehrichtungen aufweist und eine Pendelschwingung durchfuhrt .

Zur Durchfuhrung der Pendelschwingung ist es vorteilhaft, wenn die Pendelschwingmechanik mindestens ein Langlocharm aufweist, der mit einer Grundplatte zur Befestigung des mindestens einen Burstenmotors verbunden ist.

Dabei ist es vorteilhaft, dass die Pendelfrequenz der Pendelmechanik zwischen etwa 1 und 5 Hz liegt.

Ferner ist es wichtig und vorteilhaft, dass unterhalb der Burstenmechanik ein Auffangbehaltis angeordnet ist, das die abgebürsteten Ruckstande von der Oberflache der Betonformsteine auffangt und einer neuen Mischung wieder zufuhrt.

Vorteilhaft ist die Dosiervorrichtung zur Befüllung der Kunststoff-Formen mit mindestens einem Dosierrohr ausgerüstet, das in einem bestimmten Winkel zur horizontalen Ebene an einer Fullplatte bundig angeordnet ist. Vorteilhaft für die vorliegende Erfindung ist es, dass der gut fließfahige Beton keiner mechanischen Verdichtung in den Formen unterzogen wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass der Betonmischung ein Fließmittel zur Selbstverdichtung zugegeben wird.

Von Vorteil ist es auch, dass der selbstverdichtenden Betonmischung über eine Dosiervorrichtung eine farbgebende Substanz zugegeben wird, um bestimmte Oberflacheneffekte, wie beispielsweise Marmorierung oder Wappenzeichen zu erhalten.

Ferner ist es vorteilhaft, die fertige Betonmischung über eine Dosiervorrichtung Kunststoff-Formen zuzuführen, die auf einer ebenen Unterlage fest oder lose angeordnet sind und somit muhelos mit einer Ruttelanlage entformt werden können.

Em weiterer Vorteil des erfmdungsgemaßen Verfahrens liegt darin, dass der Aushartungsprozess, in der der Beton das wirksame Betonalter (t„) zur weiteren mechanischen Bearbeitung erreicht, etwa zwischen 0,5 bis 1 Tag liegt, was einem relativ kurzen Zeitraum entspricht. Die Zeitdauer bis zum Erreichen des wirksamen Betonalters (t_w) ist unter anderem insbesondere von der Umgebungstemperatur sowie der Zusammensetzung der Betonmischung abhangig.

Nach Erreichen des wirksamen Betonalters (t_w) kann mit der mechanischen Bearbeitung, das heißt mit dem Burstprozess eines Teils der Oberflache des Betonformsteins begonnen werden. Die Bearbeitungszeit muss in einem Zeitintervall (Δt_w) vorgenommen werden, da nur in diesem Zeitintervall eine wirksame beabsichtigte und effektvolle Bearbeitung des Betonsteins vorgenommen werden kann.

Vorteilhaft ist es ferner, dass die abgebürsteten Betonteile in einem dafür vorgesehenen Behältnis unterhalb der Bürsten aufgefangen werden und der Mischung als Zusatzkomponente wieder zugeführt wird.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind den Unteranspruchen zu entnehmen.

Im nun Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen im Detail naher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: eine schematische Draufsicht auf einen Teil der erfindungsgemaßen Vorrichtung (1) ;

Fig. 2: eine schematische Darstellung der Dosiervorrichtung (6);

Fig. 3: eine schematische Seitensicht auf die Dosiervorrichtung (6);

Fig. 4: eine schematische Draufsicht auf die

Dosiervorrichtung (6) mit Fullplatte (23);

Fig. 5: eine schematische Draufsicht auf verschiedene Bearbeitungsstationen (7, 8, 8') ;

Fig. 6: eine schematische Seitenansicht der Oberflachen- Burstenmechanik (7) mit Forderband (2¹);

Fig. 7: eine schematische Draufsicht auf die Oberflachen- Burstenvorrichtung (7) ;

Fig. 8: eine perspektivische Darstellung einer Form (9) mit mindestens einer Kunststoffflache; Fig. 9: eine Schematische Schnittdarstellung der Form (9)mit mindestens einer Kunststoffflache;

Fig. 10: zwei Funktionen des relativen wahren Betonalters t_w in Abhängigkeit von der Temperatur T.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Teil der erflndungsgemaßen Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 weist eine Reihe von Silos 3 auf, in denen verschiedene Materialien aufbewahrt werden und entsprechend der zeitgesteuerten Geschwindigkeit des Forderbands 2 entladen werden. In jedem Materialsilo 3 befindet sich eine Komponente der Mischung des Betons, die je nach Art des Betons gesondert ausgewählt wird. Die einzelnen Mateπalkomponenten werden dem Mischer 4 zugeführt, m dem die einzelnen Komponenten gut durchmischt werden. Aus einem Materialsilo 3' wird nach Durchmischen der ersten Komponenten zusammen mit Wasser eine weitere wichtige Komponente, ein Fließmittel, der Betonmischung beigemischt und die gesamte Mischung zu einer fließfahigen, selbstverdichtenden Masse verarbeitet. Die viskose Betonmasse gelangt über eine Rutsche 22 aus dem Mischer 4 in die Dosiervorrichtung 6, die weiter unten naher beschrieben wird. Auf einem weiteren Forderband 2' werden die mit Betonmasse gefüllten Formen 9 weiter zur Auslagerung und Erhartungs- Station 8 transportiert. In der Erhartungs-Station 8 verweilen die gefüllten Kunststoff-Formen 9 so lange, bis sie einen vorbestimmten Reifegrad, das heißt ein bestimmtes wirksames Betonalter (t_w) erreicht haben. Wenn der Beton unter Normaltemperaturen (ca. 20 ⁰C) erhärtet, entspricht das wirksame Betonalter (t_w) dem wahren Betonalter (t) . Bei davon abweichenden, veränderlichen Temperaturen tritt anstelle des wahren Alters das wirksame Betonalter ein. Das wirksame Betonalter ist für die vorliegende Erfindung von Bedeutung, da der Beton für die mechanische Oberflachenbehandlung einen Zustand aufweisen muss, bei welchem er bereits fest genug ist, um bei innerbetrieblichem Transport nicht zerstört zu werden, jedoch noch weich genug ist, um mit wenig Verschleiß an den weiter unten zu beschreibenden Bürsten 12, 12' die Oberflachenbehandlung durchfuhren zu können. In einem beispielhaften Ausfuhrungsfall sollte der Beton für die Oberflachenbehandlung ein wirksames Betonalter von etwa 0,5 bis 1 Tag haben. Das wirksame Betonalter kann auf verschiedene Weise ermittelt werden und errechnet sich in erster Näherung nach folgender Funktion:

.-Σ VlO⁰C .

—-_^nO_p— At₁ (in Tagen)

wobei T₁ die mittlere Tagestemperatur des Betons in ⁰C ist, tj_. die Anzahl der Tage mit mittlerer Tagestemperatur T₁ des Betons in ⁰C und i eine Zahl von 1 bis unendlich ist.

Bezieht man das wirksame Betonalter nicht auf 30 ⁰C, erhalt man naherungsweise den Reifegrad R des Betons nach folgender Formel:

In dieser Reifeformel spielt der Einfluss der Zementart auf die Festigkeitsentwicklung keine Rolle, ist jedoch in verschiedenen Fallen von ausschlaggebender Bedeutung und wird nach folgender Formel bestimmt:

Hierbei wird die gewichtete Reife R_cai errechnet, wobei At₁ der Zeitabschnitt in Stunden und r_x die gewichtete Reife innerhalb eines Zeitabschnitts At₁ darstellt. Die Bestimmung des Wertes r_x erfolgt nach Tabellen in Abhängigkeit des Wichtungsfaktors C für die Zementart (C- Wert) , wobei der C-Wert von der Zementzusammensetzung abhängt, der über den vorhandenen und bekannten Klinkergehalt abgeschätzt werden kann.

Somit lässt sich das wirksame Betonalter wie folgt ermitteln:

cal R , • _m ^{tw =} 3O⁰C 24 h ^{(in Ta(}?^en)

Nach Erreichen des vorbestimmten wirksamen Betonalters t_w in der Erhärtungs-Station 8 kann der so gereifte Betonformstein 5 mit dem Förderband 2' ' zeitgesteuert unter die Oberflächen- Bürstenmechanik 7 geführt werden, wo mindestens ein Teil der Oberfläche des teilgehärteten Betonformsteins durch Abbürsten veredelt wird, um bestimmte Effekte zu erzielen. Anschließend wird der oberflächenveredelte Betonformstein zur abschließenden Versand-Station 25 über das weitere Förderband 2' ' transportiert.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Dosiervorrichtung 6 in ihren verschiedenen Arbeitsphasen. Der selbstverdichtende Beton gelangt über die Materialrutsche 22 in die Nähe der Füllrohre 18 der Dosiervorrichtung 6 und wird portioniert der Füllplatte 23 zugeführt. Mit dem Schieber 20 wird dann die portionierte Masse über die Füllrohre gestrichen und entsprechend ihrem Volumen befüllt. Der Rest der portionierten Masse wird dann in rückläufiger Richtung wieder über die Füllrohre 18 gestrichen und der Vorgang beginnt von neuem mit Phase 1. Nach Öffnung der Füllrohre 18 mittels eines zweiten Schiebers 40 werden die Formen 9 befüllt und der weiteren Bearbeitung zugeführt.

In Fig. 3 ist eine schematische Seitenansicht der Dosiervorrichtung 6 dargestellt. Die eigentliche Dosiervorrichtung 6 ist über den zu befüllenden Formen 9 angeordnet. Die verhältnismäßig gut fließende Betonmischung 16 gelangt über eine Rutsche 22 auf die Füllplatte 23, an deren Unterseite eine Mehrzahl von Dosierrohren 18 angeordnet sind, die in ihrem Volumen oder Fassungsvermögen variabel gestaltet sind. Das Volumen eines Dosierrohres 18 ist genau auf das Volumen der zu befüllenden Kunststoff-Form 9 abgestimmt, die weiter unten näher beschrieben wird. Die Betonmischung 16 strömt über die obere Öffnung der Dosierrohre 18 in die Dosierrohre hinein. Nach Abschluss der Befüllung der Dosierrohre 18 streicht ein Abstreifer 20 über die Füllplatte 23 hinweg, wodurch sichergestellt wird, dass nur das vorbestimmte Betonvolumen in den Dosierrohren 18 enthalten ist. Danach wird der Verschlussmechanismus 40 am unteren Ende des Dosierrohrs 18 geöffnet, so dass der Inhalt der Dosierrohre 18 in die Formen 9 herabfällt und diese mit dem gewünschten Betonvolumen befüllt. Der Schieber 40 ist mit einem Stellglied 41 gekoppelt. Der senkrechte Schieber 20 wird in vertikaler Richtung durch das Stellglied 41' bewegt und in horizontaler Richtung durch das Stellglied 41' ' . Die gesamte Mechanik des Schiebers 20 ist an einem Gestell 19 befestigt. Die befüllten Formen 9 auf der ebenen Unterlage 37 sind dann zu den weiteren Verfahrensschritten bereit. In Fig. 4 ist eine schematische Draufsicht der Dosiervorrichtung gezeigt. An der Fullplatte 23 ist die obere Öffnung des Dosierrohrs 18 bundig mit der Flache der Fullplatte verbunden, wodurch die genaue Bestimmung des Fullvolumens durch Überstreichen der Abstreifvorrichtung 20 über die Offnungen der Dosierrohre 18 gewährleistet ist. Nach Überstreichen der Offnungen der Dosierrohre 18 verbleibt die Abstreifvorrichtung 20 auf der rechten Seite m dieser Darstellung solange, bis der nächste Fullvorgang für die nächsten Formen 9 durch das Stellglied 41' ' gestartet wird.

Die Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung 1 mit verschiedenen Bearbeitungsstationen 7, 8, 8'. In der Bearbeitungsstation 8 werden die Formsteine 5 je nach Bedarf m ihren Formen 9 bis zu einem vorbestimmten Betonalter ausgehartet, um dann über das Forderband 2' ' der speziellen Burstenmechanik 7 zugeführt werden zu können. Nach der Burstenbearbeitung, zumindest eines Teils der Oberflache des Formsteins 5, werden die Formen 5 der Bearbeitungsstation 8' zugeführt, die u.a. eine Ruttelanlage 38 und/oder einen Ultraschallsender aufweist. Mittels eines Roboters (hier nicht gezeigt) werden die Formen 9 um 180° gedreht auf die Ruttelunterlage gelegt und ausgeformt. In bestimmten Anwendungsfallen wird das Ausformen auch mit Hilfe einer Ultraschallbestrahlung der Formen mit dem erhärteten Formstein 1 bewirkt.

Die Fig. 6 zeigt eine schematische Seitenansicht der Oberflachen-Burstenmechanik 7. Nachdem die Formen 9 die Erhartungs-Station 8 verlassen haben, werden sie durch das Forderband 2' ' unter die Bürsten 12, 12' transportiert und dort entsprechend eines vorbestimmten gewünschten Effekts mechanisch bearbeitet bzw. veredelt, indem die Zementschlamme an der Oberflache soweit abgebürstet wird, dass die Korner des Gesteinzuschlags sichtbar werden, um eine optisch ansprechende Oberflache zu erzielen. Diese Art der Oberflachenbehandlung bietet eine große Variationsbreite, da für verschiedene Gesteinsarten unterschiedliche Farben und optische Erscheinungen erzeugt werden. Der Zeitpunkt des Ausschalens und der Oberflachenbehandlung des Betonformsteins 5 muss so gewählt werden, dass mit möglichst geringem Verschleiß die Oberflache des Betonsteins 5 gebürstet werden kann. Der Beton muss jedoch bereits eine genugende Festigkeit aufweisen, um nicht beim Ausschalen zerstört zu werden. Wenn der Beton unter Normaltemperatur (ca. 20 ⁰C) erhärtet, entspricht das wirksame Betonalter t_w dem wahren Betonalter t. In diesem Falle kann beispielsweise die Betonoberflache nach ca. 10 bis 18 Stunden Hartzeit bearbeitet werden. Bei anderen Umgebungstemperaturen gelten gemäß oben gezeigter Formel andere Ausschalzelten, welche zu denen unter Normbedingungen in Relation gesetzt, den Zeitraum für die Weiterverarbeitung bestimmen. Um keine temperaturbedingt ungunstigen Zeiträume für die Weiterverarbeitung zu bekommen, kann der Mischung auch ein Verzogerer (bei extremer Warme) oder Beschleuniger (bei extremer Kalte) zugegeben werden. Auf diese Weise lasst sich der Aushartprozess steuern und man kann gleichmäßige Ausschalzelten erzielen. Die Burstenvorrichtung 7 weist zwei Motoren 11, 11' auf, die auf einer Grundplatte 31 montiert sind. Unterhalb der Grundplatte 31 sind auf den Wellen der Motoren 11, 11' 3e Welle eine Bürste 12, 12' angeordnet, deren Hohe zur Oberflache der zu bürstenden Betonformsteine 5 mit einem Stellmechanismus 32 je nach Bedarf und zu erzielendem Effekt auf der Oberflache der Betonformsteine eingestellt werden kann. Die Drehrichtung der Bürsten 12, 12' kann im Uhrzeigersinn oder entgegen des Uhrzeigersinns gewählt werden. An der Grundplatte 15 ist ein Langlocharm 14 mit einem Langloch 14' angeordnet, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel fest mit der Grundplatte 31 verschweißt ist. Der zweite Motor 13 dient bei Betätigung zur Erzeugung einer Pendelbewegung der Grundplatte 31 und damit der Bürsten 12, 12' . Die Wirkungsweise wird weiter unten näher erläutert.

In Fig. 7 ist die Draufsicht auf die Bürstenvorrichtung 7 gezeigt. Die gesamte Bürstenvorrichtung 7 ist in einem Gestell 32 angeordnet. Nachdem die Oberfläche des Betonformsteins 5 unterhalb der Bürsten 12, 12' bearbeitet wurde, bewegt sich das Förderband 2' ' weiter hin zur Versandstation 25. An der Grundplatte 15 ist ein Langlocharm 14 mit einem Langloch 14' fest verbunden. Durch das Langloch 14' ragt ein Rollenzapfen 34, der an einem Pendelschwingarm 35 rechtwinklig zu diesem angeordnet ist. Der Pendelschwingarm 35 ist mit der Welle des Motors 13 fest verbunden. Bei Drehung der Welle des Motors 13 beschreibt der Rollenzapfen 34 eine Kreisbewegung, die durch Pfeile angedeutet ist, wodurch der Langlocharm 14 in die Richtung der Kraftausübung des Rollenzapfens 34 bewegt wird. Nach Erreichen des höchsten Punktes des Kreises des Rollenzapfens 34 wird die Bewegungsrichtung des Langlocharms 14 umgekehrt, so dass letztlich die Bürsten 12, 12' auf der Grundplatte 15 bei fortlaufender Drehung der Welle des Motors 13 eine Pendelbewegung ausgeführen. Durch diese Pendelbewegung der Bürsten 12, 12' wird eine äußerst effektive Oberflächenbehandlung der Betonformsteine erzielt. Nach Beendigung des Bürstvorgangs wird der so behandelte Betonformstein einer Versand-Station 25 zugeführt, von wo aus er dem Endverbraucher zur Verfügung steht. Die Fig. 8 und 9 zeigt eine schematische Darstellung einer rechteckigen wasserdichten Form 9, deren Boden 26 eine beliebige Struktur annehmen kann, die sich danach richtet, was von dem Endabnehmer gewünscht wird. Die Form 9 weist mindestens eine verhältnismäßig harte (Kugeldruckhärte 52 - 90 N/mm²) Kunststofffläche auf, die betonabweisend und nicht saugfähig ist. Neben der Wasserdichtigkeit sollten die Innenwände der Form auch wasserabweisend sein und keine Poren aufweisen, in die der selbstverdichtende Beton (SCC) oder Teile davon eindringen kann und sich mit der Oberfläche der Innenseite der Form 9 verzahnt oder vernetzt. Ferner ist der Ausdehnungskoeffizient, zumindest der Innenflächen der Form 9, unterschiedlich vom Ausdehnungskoeffizienten des in der Form befindlichen auszuhärtenden selbstverdichtenden Betons. Die mindestens eine Kunststofffläche der Innenseite der Form 9 kann in einem Ausführungsbeispiel eine einfache ebene oder strukturierte Platte sein, die auf den Boden 26 der Form 9 aufgelegt wird. Die Herstellung der Form 9 aus Kunststoff geschieht im Kunststoff-Spritzverfahren mit einem Kunststoff, der keine statische elektrische Aufladung zumindest während des Verarbeitens von selbstverdichtenden Beton erfährt. Weitere wichtige physikalische Eigenschaften bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind: Dichte bei 23 ° C: 0,907 g/cm² (DIN 53 479) Streckspannung: 28 N/mm² (DIN 53 455) Zugfestigkeit: 32 N/mm² (DIN 53 455) Reißdehnung: 800 % (DIN 53 455) Biege-E-Modul: 1200 N/mm² (DIN 53 457) Kugeldruckhärte: 52 N/mm² (DIN 53 456) SchlagbiegeZähigkeit bei 23 ⁰C: (DIN 53 453)

Izod-Kerbschlagzähigkeit bei 23 ⁰C: >60 kJ/m² (ISO R 180)

Vicat-Erweichungstemperatur

VST/B: 68 ⁰C (DIN 53 460)

Formbeständigkeits-

Temperatur A: 147 ⁰C (DIN 53461) Diese Werte sind von Kunststoff zu Kunststoff verschieden und können +/- 20 % je nach dem verwendeten Kunststoff schwanken. Wichtig ist ferner die Formbeständigkeit der Form 9 beim Einfüllen und bei der anschließenden Erhärtung des Betons. Für das reibungslose Funktionieren der Herstellung des erfindungsgemäßen Formsteins 9 ist es ferner wichtig, dass die physikalischen Eigenschaften wie insbesondere die Steifigkeit und die damit zusammenhängende Elastizitätsmodule der Kunststofformen und/oder der Wärme-Ausdehnungskoeffizient und /oder Oberflächengestalt der Innenflächen wie z.B. die Rauhigkeit und/oder die Härte und/oder die Schrumpfung beim Erhärtungsprozess des Betons, sich von den physikalischen Eigenschaften des zu formenden Betons maßgeblich unterscheiden. Wie bereits weiter oben erwähnt, ist z.B. der Wärme-Ausdehnungskoeffizient von PTFE oder hartem PVC (α = 7, 5...14,0 X 10^"5K^"1) in festem Zustand im linearen Bereich rund eine Größenordnung größer als der von Beton (α = 0,75...1,4 X 10^'5K^"1) . Die Seitenwände 27 der Formen 9 weisen in der Regel eine leichte konische Neigung auf, um nach vollständiger Erhärtung der Betonmischung den Formstein leichter zu entformen. Die Ecken 28 der Form 9 sind im Allgemeinen durch eine Schräge oder eine Rundung gebrochen. Zur Versteifung der Form 9 ist am oberen Rand ein L-förmiger Ansatz 29 angeordnet. Von Bedeutung ist es, dass mit der vorliegenden Herstellungsmethode jede Art und Form eines Betonformsteins hergestellt werden kann und sich nicht auf rechtwinklige Formen beschränkt. Kunststoff-Formen sind im Allgemeinen kostengünstig und haben den entscheidenden Vorteil, nach Gebrauch nicht gereinigt und gewartet zu werden. Hierdurch tritt eine enorme Kostenersparnis ein.

Die Fig. 10 zeigt den temperaturabhängigen Verlauf des relativen wirksamen Betonalters t„. Die beiden Kurven wurden nach unterschiedlichen Berechnungsmethoden erstellt und stellen Näherungsfunktionen dar, die im Bereich zwischen 5 ⁰C < T < 25 ⁰C gut miteinander in erster Näherung übereinstimmen. Der Normal-Temperatur sind 20 ⁰C zu verstehen, bei der die geformten Betonsteine aushärten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.Verfahren zur Herstellung von Betonformsteinen (5) aus selbstverdichtenderα Beton mit mindestens einem

Fließmittel g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende

Verfahrensschritte:

Befüllen mittels einer Dosiervorrichtung (6) von mindestens einer fest oder lose auf einer ebenen

Unterlage montierten Form (9) aus einem Material, dessen physikalische Eigenschaften wie zum

Beispiel der Ausdehnungskoeffizient der

Innenflächen unterschiedlich derer des zu formenden Beton ist;

Aushärten des selbstverdichtenden Betons unter vorbestimmten Umgebungsbedingungen;

Ausformen des Formsteins (5) aus der mindestens einen Form (9) in einer Bearbeitungsstation (38) .

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Betonmischung einer Dosiervorrichtung (6) zugeführt und in Formen (9) mit mindestens einer Kunststofffläche gefüllt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Zuführen des mindestens einen Formsteins (5) einer weiteren Bearbeitungsstation (7) oder Lagerstation (25) .

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die befüllten Formen (9) eine vorbestimmte Zeit lang in einer Erhärtungsstation (8) zwischengelagert werden, wobei die Zeit der Zwischenlagerung von dem Mischverhältnis der einzelnen Mischkomponenten und der Temperatur (T) abhängig ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mit ausgehärtetem Beton gefüllte Form (9) einer Rüttelung (38) unterzogen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Rüttelung (38) der mindestens einen Form (9) bei nach unten oder nach oben weisender Öffnung der Form (9) durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die von der Form (9) getrennten Formsteine (5) aus der Form (9) genommen werden und einer weiteren Bearbeitungsstation zugeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der fließfähige Beton keiner mechanischen Verdichtung unterzogen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Betonmischung im Mischer (4) ein Fließmittel (24) zur Selbstverdichtung zugegeben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Betonmischung einer Dosiervorrichtung (6) zugeführt wird und in Formen (9) mit mindestens einer Kunststofflache gefüllt wird, deren physikalische Eigenschaften, wie Wärme- Ausdehnungskoeffizient typisch zwischen (30 - 170) x

10 ^"6 /K, Kugeldruckhärte typisch zwischen (55 - 180) x 10^"5 N/mm² , Elastizitätsmodul typisch zwischen (410 - 2010) N/mm² , Zugfestigkeit typisch zwischen (21 -80) N/mm² , abweichend von denen der Betonmischung bzw. des fertigen Betons, wie Schwundmaß beim Aushärten typisch zwischen 0,1 - 0,5 mm/m sind und/oder ein vorbestimmtes Maß nicht unterschreiten.

11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e^' k e n n z e i c h n e t, dass die befüllten Formen (9) eine vorbestimmte Zeit lang zwischengelagert werden, wobei- die Zeit der Zwischenlagerung von dem Mischverhältnis der einzelnen Mischkomponenten und der Temperatur (T) abhängig ist.

12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Betonformstein (5) bei Bedarf einer Bürstenmechanik (7) zugeführt wird, in der der Betonformstein (5) in einem vorbestimmten Zeitintervall ( Δ t„) mechanisch mit einem speziellen Bürstenverfahren bearbeitet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das wirksame Betonalter (t_w) bei dem der Betonformstein mechanisch bearbeitet werden kann, zwischen 0,5 und 1 Tag liegt.

14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die abgebürsteten Bestandteile der Betonformsteine (5) aufgefangen werden und der Betonmischung als Zusatzkomponente wieder zugeführt werden.

15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Zeitpunkt (t„) und das Zeitintervall ( Δ t_w) der mechanischen Behandlung vorbestimmt wird.

16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die verwendete Betonmischung eine höhere Fließfähigkeit aufweist als eine erdfeuchte Betonmischung.

17. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der selbstverdichtenden Betonmischung über eine Dosiervorrichtung eine farbgebende Substanz zugegeben wird.

18. Vorrichtung (1) zur Herstellung von Betonformsteinen (5) mit einer vorbestimmten Zusammensetzung der Betonmischung mit mindestens einem Fließmittel, g e k e n n z e i c h¬ n e t d u r c h eine Konstruktion aus einer Dosiervorrichtung (6) mit mindestens einem Dosierrohr (18), unter der mindestens eine wasserdichte Form (9) mit glatten Innenflächen auf einer flachen Unterlage (37) fest oder lose angeordnet ist, wobei die physikalischen Eigenschaften der Form (9), wie beispielsweise der Ausdehnungskoeffizient, unterschiedlich derer des zu formenden Betons ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Betonformstein (5) in einer Entformstation (38) aus der Form (9) herausgenommen wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Betonformstein (5) in einer Entformstation (38) mit Hilfe von Ultraschallbestrahlung aus der Form (9) herausgenommen wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindestens eine Form (9) wasserdicht ist und betonabweisende glatte Innenflächen aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Mischer (4), der einer Dosiervorrichtung (6) eine vorbestimmte Betonmischung zuführt, die mengenbestimmt in mindestens eine Form (9) abgegeben wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Form (9.) mindestens eine Kunststofffläche aufweist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens ein zweites Förderband (2' ') die mit Beton gefüllten Formen (9), der Mechanik (7) zur Oberflächenbehandlung zuführt.

25. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h mindestens einen Motor (11) mit mindestens einer Bürste (12) .

26. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h mindestens einen Motor (13), der eine Pendelschwingmechanik antreibt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindestens eine Bürste (12, 12') zwei Drehrichtungen aufweist und eine Pendelschwingung durchführt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die

PendelSchwingmechanik mindestens einen Langlocharm (14) aufweist.

29. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Langlocharm (14) mit der Grundplatte (15) der Pendelschwingmechanik verbunden ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Pendelfrequenz der Pendelmechanik zwischen 1 und 5 Hz liegt.

31. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass unterhalb der Bürsten (12, 12') ein Auffangbehältnis (17) angeordnet ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Dosiervorrichtung (6) mindestens ein Dosierrohr (18) aufweist.

33. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Dosierrohre (18) in Fließrichtung in einem vorbestimmten schrägen Winkel zur horizontalen Ebene angeordnet sind.

34. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass am unteren Ende jedes einzelnen Dosierrohres (18) ein Verschlussmechanismus (19) angeordnet ist.

35. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass oberhalb der Dosierrohre (18) eine Abstreifvorrichtung (20) angeordnet ist.

36. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das mindestens eine Dosierrohr (18) über ein Füllrohr (21) mit einer Materialrutsche (22) verbunden ist.

37. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Dosierrohre (18) mit ihren oberen Enden an einer Füllplatte (23) angeordnet sind.