WO2007025555A1 - Verfahren zum vertikalen extrudieren eines betonelements, vorrichtung zum herstellen eines betonelements und mit diesem verfahren hergestellte vorrichtungen - Google Patents

Verfahren zum vertikalen extrudieren eines betonelements, vorrichtung zum herstellen eines betonelements und mit diesem verfahren hergestellte vorrichtungen Download PDF

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WO2007025555A1
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concrete
concrete element
intermediate space
outer casing
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Gustav R. Grob
Martin Keller
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Icec Holding Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for vertical extrusion of a concrete element according to the preamble of claim 1 or 14, and a correspondingly produced device according to the preamble of claim 21.
  • Creating elongated, vertically extending concrete elements is a challenge in various areas of building construction.
  • construction techniques known so far one always proceeds in a similar way.
  • a foundation is embedded in the ground.
  • a first building phase is created by a shuttering with concrete is felt, which is cured after a certain time.
  • the casing is removed and attached to the upper end of the cured concrete element and filled again with concrete. This process is repeated until the required height is reached.
  • Another well-known construction method is that the concrete elements are not cast on site with the help of formwork, but are delivered already prefabricated. A first element is placed on the previously created foundation. The other prefabricated elements are successively stacked until the required height of the structure is reached. Depending on the size of the elements, complex logistics are required for the transport of prefabricated concrete elements. In addition, on site, the elements with expensive special cranes must be brought to their appropriate place in some extreme height and connected to each other.
  • the present invention achieves the object by providing an inner and outer casing for the vertical extrusion of an elongate, vertically extending concrete element, wherein a gap is formed between the inner casing and the outer casing, which has a height smaller than the height of the concrete element to be manufactured.
  • a gap is formed between the inner casing and the outer casing, which has a height smaller than the height of the concrete element to be manufactured.
  • concrete is introduced with high pressure so that the space is filled with the concrete and that during curing of the concrete, the concrete element is pressed vertically upwards out of the gap.
  • the concrete is introduced at more than one point in the lower region of the intermediate space.
  • fast-curing concrete or concrete with accelerator is used. It is also possible a combination of fast-hardening concrete and accelerator.
  • the concrete is added during insertion or prior to introduction with reinforcing elements, wherein preferably plastic, glass, steel or carbon fiber are used as reinforcing elements or Moniereisen or reinforcing steel.
  • the tensile load sensitive concrete is reinforced. Both plastic, glass, steel or carbon fiber reinforcing elements can absorb tensile forces in the structure and thus provide the required strength.
  • the concrete element is seamlessly made of concrete, since its height increases continuously as long as concrete is introduced into the lower region of the intermediate space.
  • an attachment is placed in an upper region on the concrete element, which is conveyed on pressing out of the intermediate space of the concrete element in the vertical direction upwards.
  • Clamping means may be attached to the attachment.
  • Hl final height
  • the introduction of the concrete is controlled so that the concrete element grows vertically, even if, for example, wind load loads the concrete element.
  • the inner and / or outer casing can be adjusted so as to be able to change the cross section of the growing concrete element.
  • FIG. 1A shows a first device according to the invention in a schematic, lateral sectional illustration
  • FIG. 1B shows the first device according to the invention in a schematic sectional view from above
  • FIG. 1A shows a first device according to the invention in a schematic, lateral sectional illustration
  • FIG. 1B shows the first device according to the invention in a schematic sectional view from above
  • FIG. 1A shows a first device according to the invention in a schematic, lateral sectional illustration
  • FIG. 1B shows the first device according to the invention in a schematic sectional view from above
  • FIG. 2A shows a first step of the method according to the invention in a schematic, lateral sectional illustration
  • FIG. 2B shows a second step of the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a first device according to the invention for introducing the concrete at several points with a plurality of pumps in a schematic plan view
  • 4 shows a second device according to the invention for introducing the concrete at several points with a pump in a schematic plan view
  • FIG. 5 shows an anchoring of the concrete element to the foundation with the aid of an anchor in a schematic sectional view.
  • Fig. 6 shows the insertion of a strengthening element in a cavity in a wall of the concrete element in a schematic sectional view
  • Fig. 7 is an anchorage of an essay on a concrete element, according to
  • FIG. 8 is a schematic sectional view of a growing concrete element with clamping means and with control and monitoring means to control the vertical orientation of the concrete element according to the invention
  • Fig. 9 is a side view of an inventive extruded tower with work platform with their help, for example.
  • the generator housing can be mounted on the concrete element;
  • Fig. 11 shows an embodiment in which a cuff or belt-shaped ring is placed around the extruded concrete element according to the invention
  • Fig. 12 shows an embodiment of the invention in a plan view in which the outer casing has a different cross-section than the inner casing.
  • extrusion is used, although it is uncommon in the field of concrete construction. Usually, during extrusion
  • Plastics or other viscous curable materials pressed through a nozzle in a continuous process.
  • this material - the Extrudate - melted by heating and homogenized.
  • the necessary pressure is built up.
  • the material solidifies.
  • the cross section of the resulting geometric body corresponds to the nozzle used or a calibration arranged behind it.
  • the invention is suitable for the manufacture of towers (for example for wind power plants), posts, masts and pillars (for example for bridges or drilling platforms). Such a concrete element is created on site, that is directly at the destination (location).
  • the device 10 comprises an inner shuttering 12 and an outer shuttering 11, wherein the inner shuttering 12 and the outer shuttering 11 are designed such that a gap 16 exists between the inner shuttering 12 and the outer shuttering 12. This gap 16 is closed at the bottom. At the upper end of the shuttering 11, 12 results in an outlet opening.
  • the casings 11, 12 are on a foundation 13 or base. There is provided an annular step 14 on the foundation 13 or base to assemble the inner and outer shells 11, 12 can.
  • the casings 11, 12 have a height H which is smaller than the height Hl of the concrete element to be manufactured. This level 14 is optional.
  • At least one pump 17 is provided in order to be able to introduce concrete 21 under pressure into a lower region of the intermediate space 16. It is important that the pump 17 is designed so that the concrete 21 can be introduced at high pressure so that the gap 16 is filled from below with the concrete 21 and that during the curing of the concrete 21st the Betoneleme ⁇ t 20 is pressed vertically outwards from the gap 16 out (extruded) is.
  • a lead-through element 15 can be seen through which the concrete 21 is conveyed into the intermediate space 16.
  • the direction of conveyance is indicated by an arrow.
  • concrete 21 is pumped into a lower region of the intermediate space 16, the concrete 21 being introduced at high pressure.
  • the intermediate space 16 is filled from below with the concrete 21.
  • the upper edge 22 of the concrete 21 travels upwards as more concrete 21 is pumped down into the space 16.
  • the upper edge is indicated by an auxiliary line 22.
  • FIG. 2B shows a snapshot in which already a part of the hardened concrete 21 projects beyond the casing 11, 12 (ie HI> H).
  • the upward displacement of the upper edge 22 and the hardening of the concrete 21 can be matched to one another.
  • the concrete element 20 is seamlessly made of the concrete 21 and its height Hl increases as long as concrete 21 is introduced with sufficient pressure in the lower region of the intermediate space 16.
  • shuttering preferably flat, curved or curved curved formwork panels (such as boards, steel plates, steel sheets, plastic fabric elements) are used for shaping and support.
  • the casing 11, 12 may comprise supports or support elements.
  • the inner and / or outer casing is adjustable.
  • Concrete is an artificial solid made of cement, concrete aggregate (aggregate) (sand and gravel or grit) and water. It may also contain concrete admixtures and concrete admixtures (for example accelerators).
  • the cement serves as a binder to hold the other ingredients together.
  • the strength of the concrete is due to crystallization of the clinker components of the cement, which form the smallest crystal needles that interlock firmly. The crystal growth lasts for a long time, so that the final strength is achieved only long after the extrusion.
  • a self-contained (one-piece) concrete element 20 of very high quality and stability is produced.
  • the device 10 which comprises at least one heating element, which is arranged so that the concrete 21 cures faster.
  • this heating element is annularly located at the upper end of the casing 11, 12th
  • concrete can withstand very high pressure, it fails even at low tensile loads.
  • Concrete is therefore preferably provided according to the invention with Moniereisen (reinforcing steel) and / or added with reinforcing elements (preferably plastic, glass, steel or carbon fibers).
  • Moniereisen reinforcing steel
  • reinforcing elements preferably plastic, glass, steel or carbon fibers.
  • Reinforcing bars are particularly suitable as a hot-formed and ribbed bar steel or wire 32 with suitable diameters and suitable length. This wire 32 can be inserted into the wall of the concrete element 20 from above or below during extrusion (see also FIG. 10).
  • Construction site concrete can be used, which is produced directly at the construction site in its own factory, or ready-mix concrete can be used, which is delivered by mixing vehicles from a stationary plant.
  • Particularly suitable for extrusion is concrete, which has been added with reinforcing elements.
  • This type of concrete is also referred to as fiber concrete for the sake of simplicity.
  • the use of reinforcing elements leads to an improvement in the tensile strength, and thus the fracture and cracking behavior,
  • the fibers are preferably embedded in the concrete matrix (cement stone). They act as a kind of reinforcement.
  • Fiber mats can also be used.
  • Particularly suitable as reinforcing elements are alkali-resistant glass fibers, steel fibers, plastic fibers (such as Kevlar fibers, or carbon fibers).
  • Fig. 3 the top view of a device 10 is shown, which allows to introduce concrete 21 at more than one point in the lower region of the intermediate space 16.
  • three pumps 17 are provided, each of which conveys concrete 21 into the intermediate space 16 through a corresponding lead-through element 15.
  • the pumps 17 are controlled so that the vertical growth of the concrete element 20 is controllable.
  • FIG. 4 shows a top view of a device 10 which allows concrete 21 to be introduced into the lower region of the intermediate space 16 at more than one point.
  • a pump 17 is provided which pumps concrete into a distributor ring 18.
  • the distribution ring 18 is connected to the lead-through elements 15 with radially extending web leads in order to convey respectively concrete 21 into the interspace 16.
  • controllable valves are used in the region of the web conduits, which can be controlled in such a way that the vertical growth of the concrete element 20 is controlled. is lable. It should be noted that the distribution ring 18 and the other elements of the drawing are shown in a highly schematic manner.
  • a foundation 13 or a base is preferably provided at the destination. This can be done in the usual way. Preference is given to a foundation 13 or a base with means (for example an annular step 14) for fastening the casings 11, 12.
  • FIG. 5 shows a section of a concrete element 20 which rests on a foundation 13.
  • Anchors 19 are cast in the foundation 13 and comprise an armature extending vertically upwards. When introducing the concrete 21 in the gap 16 between the formwork 11, 12 of this anchor 19 is surrounded by concrete. After curing of the concrete, an intimate connection between the concrete element 20 and the foundation 13 results.
  • armature 19 is provided with an opening or eye at the upper anchor end.
  • a vertically upwardly extending channel 23 is provided in the wall of the concrete element 20, a vertically upwardly extending channel 23 is provided. Through this channel 23 passes through a steel element (for example, a steel cable 30), which is under tension.
  • the concrete element 20 comprises an attachment 24.
  • This attachment 24 is preferably mounted on the growing concrete element 20 from the beginning and thus becomes vertical step by step moved upward while the concrete element 20 grows. This eliminates the need for cranes or other funding.
  • the attachment 24 can assume one or more of the following functions: it can serve for fastening tensioning means 31,
  • Fig. 7 the upper end of a concrete element 20 is shown.
  • An attachment 24 sits on the upper edge 22 of the concrete wall 21.
  • the attachment 24 shown comprises an outer and an inner annular collar in order to ensure a secure hold on the concrete wall 21.
  • armature 19 can also be used at the upper end of the concrete element 20.
  • a tower 20 is shown during extrusion.
  • the tower 20 includes an attachment 24.
  • Attached to the attachment 24 are preferably three steel cables 25 for stabilizing the tower 20 in a triangular manner with respect to the vertical. This is important because the tower 20 grows vertically by pumping concrete in and may be unstable or slightly unstable.
  • a light or laser beam 27 is used, which is emitted by a transmitter / receiver unit 26 parallel to the longitudinal axis of the tower and reflected on the attachment 24.
  • Such a transmitter / receiver unit 26 is very sensitive to minute deviations from the vertical direction. It can be constructed a control loop, which makes it possible by means of electrically driven winches 28 to adjust the tension of the ropes 25 individually.
  • the control loop should preferably be designed so that when extruding the concrete element 20, slowly but permanently the steel cables 25 are unwound.
  • Particularly preferred are clamping means, which make it possible to ensure during the growth of the concrete element 20 always an approximately constant pressure load in the wall 21 of the tower. With increasing height Hl of the upper edge 22 of the tower 20, the cable tension can be reduced because the weight of the wall 21 increasingly exerts pressure on the concrete in the gap 16.
  • a control and monitoring means 40 is shown in a highly simplified form, which receives signals from the transmitter / receiver unit 26 via a connection 41 and controls the winches 28 accordingly, as indicated by the connections 42.
  • the attachment 24 can serve as a lifting tool.
  • the lifting means are a (steel) scaffold 36, a winch 33 (it may also be a pulley if a winch is provided on the ground) and a load hoist 31. So you can without crane or conveyor move all components of a wind turbine tower upwards and assemble.
  • the lifting means may remain on the tower for use at a later time during maintenance.
  • a basic condition that has to be fulfilled for the method according to the invention to work is that the pressure of the pump (s) 17 is sufficient to fill the intermediate space 16 of the casing 11, 12 on the one hand and on the one hand, the resulting concrete element 20, including any attachments or structures to push up.
  • vertically extending channels e.g., channel 23
  • other specially shaped portions may be provided internally or externally to the concrete portion 20.
  • the channels can accommodate, for example, cables, steel cables, ladders or the like.
  • a longitudinal reinforcement from below or above are introduced into the wall of the concrete element.
  • Fig. 10 the penetration from below is shown schematically.
  • a roller 34 with coiled monier steel 32 eg wire
  • This wire 32 is preferably guided through a passage in the outer casing 11 into the intermediate space 16.
  • sealing lips 35 or the like To prevent the concrete from leaking, one can provide sealing lips 35 or the like.
  • the wire 32 is firmly anchored in the concrete element 20 and by the upward movement of the concrete element 20, monolayer steel 32 is unwound from the roll 34 step by step.
  • Fig. 11 is schematically indicated that outside cuff or belt-like elements 29 can be placed around the growing concrete element 20.
  • Such elements 29 are particularly preferred when the concrete element 20 is subjected to strong compressive loads. For example, the seismic safety of bridge piers can be improved.
  • concrete element 20 may also have other cross-sectional shapes and especially also with the height-changing cross-sectional shapes.
  • a concrete element 20 is shown with a different cross-section.
  • inner casing 12 is an annular shuttering element.
  • the outer casing 11 has the shape of a polygon (an octagon in the example shown). By a radial displacement of the individual shuttering walls of the outer casing 11, the wall thickness of the concrete element can be changed during the extrusion.
  • the diameter of the casing can be increased by using additional strips. A reduction is possible by removing strips.

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Abstract

Vorrichtung zum Herstellen eines länglichen, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Betonelements (20), zum Beispiel einem Turm einer Windkraftanlage, mit einer inneren Verschalung (12) und einer äusseren Verschalung (11), wobei die innere Verschalung (12) und die äussere Verschalung (12) so ausgeführt sind, dass zwischen der inneren Verschalung (12) und der äusseren Verschalung (11) ein Zwischenraum (16) besteht, der eine Höhe aufweist, die kleiner ist als die Höhe des zu fertigenden Betonelements (20). Es kommt mindestens eine Pumpe zum Einsatz, um Beton (21) in den Zwischenraum (16) zu pumpen. Die Pumpe ist so ausgelegt, dass der Beton (21) mit hohem Druck so eingebracht werden kann, dass der Zwischenraum (16) mit dem Beton (21) gefüllt wird und dass während dem Aushärten des Betons (21) das Betonelement (20) vertikal nach oben hin aus dem Zwischenraum (16) heraus gedrückt wird.

Description

ICEC Holding AG, CH-Morgarten
116-000 IP-WO PCT
Verfahren zum vertikalen Extrudieren eines Betonelements,
Vorrichtung zum Herstellen eines Betonelements und mit diesem Verfahren hergestellte Vorrichtungen
Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum vertikalen Extrudieren eines Betonelementes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 14, und eine entsprechend hergestellt Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 21.
Das Erstellen von länglichen, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Betonelementen ist in verschiedenen Bereichen des Hochbaus eine Herausforderung. Bei den bisher bekannten Bautechniken ist man dabei immer in ähnlicher Weise vorgegangen. Zu Beginn der Bauarbeiten wird ein Fundament in den Boden eingelassen. Auf dem Fundament entsteht eine erste Bauetappe, indem eine Verschalung mit Beton gefühlt wird, welcher nach einer gewissen Zeit ausgehärtet ist. Nach dem Aushärten der ersten Bauetappe wird die Verschalung entfernt und am oberen Ende des ausgehärteten Betonelementes angebracht und erneut mit Beton gefüllt. Dieser Vorgang wird solange wiederholt bis die geforderte Bauhöhe erreicht ist.
Um diese Vorgehensweise zu vereinfachen werden teilweise sogenannte Kletter- oder Gleitschalungen eingesetzt. Üblicherweise braucht man mindestens einen Hilfskran, um Elemente anzuheben und neu zu platzieren.
Die genannten Verfahren sind vor allem bei konischen Türmen deren Durchmesser sich nach oben verjüngt entsprechend kompliziert. Ausserdem muss der Beton mit speziellen Geräten in entsprechend grosse Höhen gehoben oder gepumpt werden.
Bei jeder Bauetappe muss nach dem Befüllen der Verschalung die Arbeit solange unterbrochen werde, bis der Beton ausgehärtet ist und die Verschalung erneut angehoben werden kann.
Eine weitere bekannte Hochbaumethode besteht darin, dass die Betonelemente nicht vor Ort mit Hilfe von Verschalungen gegossen, sondern bereits vorgefertigt angeliefert werden. Dabei wird auf dem zuvor erstellten Fundament ein erstes Element platziert. Die weiteren vorgefertigten Elemente werden nacheinander aufeinander gestapelt bis die erforderliche Höhe des Bauwerks erreicht ist. Dabei ist je nach Grosse der Elemente eine aufwendige Logistik für den Trans- port der vorgefertigten Betonelemente erforderlich. Ausserdem müssen vor Ort die Elemente mit teuren Spezialkränen an ihren entsprechenden Platz in teils extremer Höhe gebracht und miteinander verbunden werden.
Diese Verfahren haben den Nachteil, dass sie relativ kompliziert und teuer sind. Besonders bei Windkraftanlagen ergibt sich dadurch ein sehr teueres Gesamtsystem, und damit ist auch der Preis des mit dieser Anlage später produzierten Stroms relativ hoch.
Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass in manchen Gegenden der Transport von vorgefertigten Betonelementen nicht oder kaum möglich ist. In solchen Gegenden müssen Windkraftanlagen und andere vertikal stehende Betonelemente konventionell mittels Verschalungen Schritt für Schritt erstellt werden. Die vorliegende Erfindung verfolgt nun das Ziel die bekannten Hochbautechniken für sich in vertikale Richtung erstreckende Betonelemente weiter zu verbessern und die Kosten für das Erstellen dieser Bauwerke deutlich zu redu- zieren.
Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung besonders kostengünstige Windkraftanlagen herstellen zu können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt
- für das Verfahren durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1; für die Vorrichtung zum Herstellen eines länglichen, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Betonelements durch die Merkmale des kennzeichnen- den Teils des Anspruchs 14; und für die Vorrichtung an sich durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 22.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass sie für das vertikale Extrudieren eines länglichen, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Betonelements eine innere und äussere Verschalung bereitstellt, wobei zwischen der inneren Verschalung und der äusseren Verschalung ein Zwischenraum gebildet wird, der eine Höhe aufweist, die kleiner ist als die Höhe des zu fertigenden Betonelements. In diesen Zwischenraum wird im unteren Bereich Beton mit ho- hem Druck so eingebracht, dass der Zwischenraum mit dem Beton gefüllt wird und dass während dem Aushärten des Betons das Betonelement vertikal nach oben hin aus dem Zwischenraum heraus gedrückt wird.
Dies hat den Vorteil, dass nicht nach einer Bauetappe das Aushärten des Be- tons abgewartet werden muss, bevor die Verschalung entfernt und auf dem ausgehärteten Beton neu aufgesetzt und angepasst werden kann. Dadurch kann in einem Arbeitsschritt das gesamte sich in vertikaler Richtung erstreckende Betonelement angefertigt werden.
Gemäss Erfindung reduzieren sich die ansonsten üblichen Verfahrensschritte deutlich.
Ausserdem sind weniger Hilfs- und Verbrauchsmaterialien an der Baustelle notwendig.
Vorteilhafterweise wird der Beton an mehr als einer Stelle in den unteren Bereich des Zwischenraumes eingebracht.
Dies hat den Vorteil, dass in einer gewissen Zeit mehr Beton eingebracht werden kann. Zusätzlich kann durch das gezielte Beeinflussen des Betondurchflus- ses das exakte vertikale Anwachsen des Betonelements beeinflusst werden.
Vorteilhafterweise wird schnellhärtender Beton oder Beton mit Beschleuniger eingesetzt. Es ist auch eine Kombination von schnellhärtendem Beton und Beschleuniger möglich.
Vorteilhafterweise wird der Beton beim Einbringen oder vor dem Einbringen mit Verstärkungselementen versetzt, wobei vorzugsweise Kunststoff-, Glas-, Stahloder Kohlefaser als Verstärkungselemente oder Moniereisen bzw. Bewehrungsstahl eingesetzt werden.
Dies hat den Vorteil, dass der auf Zugbelastung empfindliche Beton verstärkt wird. Sowohl Kunststoff-, Glas-, Stahl- oder Kohlefaser Verstärkungselemente können Zugkräfte im Bauwerk aufnehmen und so für die geforderte Festigkeit sorgen. Vorteilhafterweise wird das Betonelement nahtlos aus Beton hergestellt, da seine Höhe solange kontinuierlich zunimmt wie Beton in den unteren Bereich des Zwischenraumes eingebracht wird.
Dies hat den Vorteil, dass der Arbeitsfortschritt nicht mehrmalig unterbrochen werden muss. Durch das Erstellen des Betonelementes „aus einem Guss" kann die Festigkeit des Bauwerks zusätzlich erhöht werden.
Vorteilhafterweise wird in einem oberen Bereich an dem Betonelement ein Auf- satz aufgesetzt, der beim Herausdrücken aus dem Zwischenraum von dem Betonelement in vertikale Richtung nach oben gefördert wird. An dem Aufsatz können Spannmittel angebracht sein. Vor oder nach dem Erreichen der Endhöhe (Hl) können Bauteile des Betonelements (zum Beispiel Teile einer Windkraftanlage) nach oben gezogen werden.
Dies hat den Vorteil, dass bei nachfolgenden Arbeitsschritten eine Arbeitsplattform zur Verfügung steht, mit deren Hilfe bspw. das Generatorgehäuse einer Windkraftanlage auf dem Betonelement montiert werden kann. Ausserdem können an dem Aufsatz Spannmittel befestigt werden, um die Vertikalausrich- tung des Betonelementes zu kontrollieren.
Vorteilhafterweise wird das Einbringen des Beton so gesteuert, dass das Betonelement vertikal wächst, auch wenn zum Beispiel Windlast das Betonelement belastet.
Dies hat den Vorteil, dass Bewegungen, welche das Betonelement während der Bauphase aufgrund bspw. des Windes macht, durch gezieltes Steuern des Einbringens des Betons kompensiert werden kann.
Vorteilhafterweise werden beim Herausdrücken aus dem Zwischenraum man- schettenförmige oder gürtelförmige Elemente um das Betonelement herum gelegt oder angebracht. Dies hat den Vorteil, dass die Druckstabilität des Betonelements (Erdbebensicherheit) erhöht wird.
Vorteilhafterweise können die innere und/oder äussere Verschalung verstellt werden, um so den Querschnitt des wachsenden Betonelements verändern zu können.
Dies hat den Vorteil, dass bspw. im oberen Bereich des Betonelementes aufgrund der kleineren Eigenlast des Bauwerkes eine geringere Wandstärke ausge- fertigt werden kann. Dadurch reduziert sich zum Beispiel der Verbrauch an Rohstoffen.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass durch die Extrusion nahtlose Türme, Säulen, Pfosten oder dergleichen mit über der Länge konstantem Querschnitt, oder mit sich änderndem Querschnitt, hergestellt werden können.
Weitere Vorteile ergeben sich unmittelbar aus der Beschreibung und den dazu gehörenden Zeichnungen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es zeigen:
Fig. IA eine erste erfindungsgemässe Vorrichtung in einer schematischen, seitlichen Schnittdarstellung; Fig. IB die erste erfindungsgemässe Vorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung von oben;
Fig. 2A einen ersten Schritt des erfindungsgemässen Verfahrens in einer schematischen, seitlichen Schnittdarstellung;
Fig. 2B einen zweiten Schritt des erfindungsgemässen Verfahrens; Fig. 3 eine erste erfindungsgemässe Vorrichtung zum Einbringen des Betons an mehreren Stellen mit mehreren Pumpen in einer schematischen Draufsicht; Fig. 4 eine zweite erfindungsgemässe Vorrichtung zum Einbringen des Betons an mehreren Stellen mit einer Pumpe in einer schematischen Draufsicht;
Fig. 5 eine Verankerung des Betonelementes am Fundament mit Hilfe eines Ankers in einer schematischen Schnittansicht;
Fig. 6 das Einlassen eines Festigungselementes in einem Hohlraum in einer Wand des Betonelementes in einer schematischen Schnittansicht;
Fig. 7 eine Verankerung eines Aufsatzes auf einem Betonelement, gemäss
Erfindung, in einer schematischen Schnittansicht; Fig. 8 eine schematische Schnittansicht eines anwachsenden Betonelements mit Spannmitteln und mit Steuer- und Kontroll mittel, um die vertikale Ausrichtung des Betonelementes gemäss Erfindung zu kontrollieren;
Fig. 9 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäss extrudierten Turms mit Arbeitsplattform mit deren Hilfe bspw. das Generatorgehäuse auf dem Betonelement montiert werden kann;
Fig. 10 ein Verstärkungselement welches im unteren Teil des Zwischenraums der Verschalung eingebracht wird, in einer schematischen Schnittansicht;
Fig. 11 eine Ausführungsform bei der ein manschetten- oder gürtelförmiger Ring um das extrudierte Betonelement gelegt wird, gemäss Erfindung;
Fig. 12 eine Ausführungsform der Erfindung in einer Draufsicht bei der die äussere Verschalung einen anderen Querschnitt hat als die innere Verschalung.
Konstruktive Elemente mit gleicher Funktion sind in allen Figuren mit gleichen
Bezugszeichen versehen.
Im Folgenden wird die Bezeichnung Extrusion verwendet, obwohl sie im Bereich des Betonbaus ungebräuchlich ist. Üblicherweise werden bei der Extrusion
Kunststoffe oder andere zähflüssige härtbare Materialien in einem kontinuierlichen Verfahren durch eine Düse gepresst. Dazu wird dieses Material - das Extrudat - mittels Heizung aufgeschmolzen und homogenisiert. Beim Durchfließen der Düse wird der notwendige Druck aufgebaut. Nach dem Austreten aus der Düse erstarrt das Material. Der Querschnitt des so entstehenden geometrischen Körpers entspricht der verwendeten Düse oder einer dahinter angeordne- ten Kalibrierung.
Es geht gemäss Erfindung um das Herstellen eines länglichen, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Betonelements 20 vor Ort. Besonders eignet sich die Erfindung zum Herstellen von Türmen (zum Beispiel für Windkraftanlagen), Pfosten, Masten und Pfeilern (zum Beispiel für Brücken oder Bohrplattformen). Ein solches Betonelement wird vor Ort, dass heisst direkt am Bestimmungsort (Standort), erstellt. Dazu bedarf es einer speziellen erfindungsgemässen Vorrichtung 10, deren Details in Fig. IA und Fig. IB schematisch gezeigt sind, und entsprechenden Gerätschaften. Die Vorrichtung 10 umfasst eine innere Ver- schalung 12 und eine äusseren Verschalung 11, wobei die innere Verschalung 12 und die äussere Verschalung 11 so ausgeführt sind, dass zwischen der inneren Verschalung 12 und der äusseren Verschalung 12 ein Zwischenraum 16 besteht. Dieser Zwischenraum 16 ist nach unten hin geschlossen. Am oberen Ende der Verschalungen 11, 12 ergibt sich eine Austrittsöffnung.
In der gezeigten Ausführungsform stehen die Verschalungen 11, 12 auf einem Fundament 13 oder Sockel. Es ist eine ringförmige Stufe 14 am Fundament 13 oder Sockel vorgesehen, um die innere und äussere Verschalungen 11, 12 montieren zu können. Die Verschalungen 11, 12 weisen ein Höhe H auf, die kleiner ist als die Höhe Hl des zu fertigenden Betonelements. Diese Stufe 14 ist optional.
Gemäss Erfindung ist mindestens eine Pumpe 17 vorgesehen, um Beton 21 mit Druck in einen unteren Bereich des Zwischenraumes 16 einbringen zu können. Wichtig ist, dass die Pumpe 17 so ausgelegt ist, dass der Beton 21 mit hohem Druck so eingebracht werden kann, dass der Zwischenraum 16 von unten her mit dem Beton 21 gefüllt wird und dass während dem Aushärten des Betons 21 das Betonelemeπt 20 vertikal nach oben hin aus dem Zwischenraum 16 heraus gedrückt (extrudiert) wird.
Besonders bevorzugt werden langsam fördernde Pumpen 17, die einen ausrei- chend hohen Druck erzeugen. Besonders bewährt hat sich eine Schneckenpumpe.
In Fig. IA und in Fig. IB ist ein Durchführungselement 15 zu erkennen, durch das hindurch der Beton 21 in den Zwischenraum 16 gefördert wird. Die Förder- richtung ist durch einen Pfeil angedeutet.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum vertikalen Extrudieren eines länglichen, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Betonelements 20 wird nun anhand der Figuren 2A und 2B näher erläutert. Es werden vor Ort, dass heisst am Be- stimmungsort, eine innere Verschalung 12 und eine äussere Verschalung 11 bereitgestellt, wie bereits im Zusammenhang mit den vorhergehenden Figuren beschrieben. Zwischen diesen Verschalungen 11, 12 besteht ein Zwischenraum 16. Die Höhe H der Verschalung 11, 12 ist sehr viel kleiner ist als die Höhe Hl des zu fertigenden Betonelements 20. Typischerweise ist H ein Zehntel von Hl, oder kleiner. In gewissen Situationen kann H aber auch grösser als ein Zehntel von Hl sein.
Gemäss Erfindung wird nun, nachdem die Baustelle vor Ort entsprechend vorbereitet wurde, Beton 21 in einen unteren Bereich des Zwischenraumes 16 ge- pumpt, wobei der Beton 21 mit hohem Druck eingebracht wird. Dabei wird der Zwischenraum 16 von unten her mit dem Beton 21 gefüllt. Die Oberkante 22 des Betons 21 wandert nach oben um so mehr Beton 21 unten in den Zwischenraum 16 gepumpt wird. In den Figuren ist die Oberkante durch eine Hilfslinie 22 angedeutet.
Während unten weiter Beton 21 in den Zwischenraum 16 gepumpt wird, fängt der Beton 21 im Bereich der Oberkante 22 an auszuhärten. Durch den Druck des in den Zwischenraum 16 gepumpten Betons 21 wird während dem Aushärten des Betons 21 das Betonelement 20 vertikal nach oben hin aus dem Zwischenraum 16 heraus gedrückt. In Fig. 2B ist eine Momentaufnahme gezeigt, bei der bereits ein Teil des ausgehärteten Betons 21 die Verschalung 11, 12 überragt (d.h. Hl > H).
Bei geeigneter Regelung der Pumpleistung (oder bei geeigneter Einstellung eines zum Einsatz kommenden Ventils), kann das nach oben Verlagern der Oberkante 22 und das Aushärten des Betons 21 aufeinander abgestimmt werden.
Durch dieses vertikale Extrusionsverfahren wird das Betonelement 20 nahtlos aus dem Beton 21 hergestellt und seine Höhe Hl nimmt zu solange Beton 21 mit ausreichendem Druck in den unteren Bereich des Zwischenraumes 16 eingebracht wird.
In den folgenden Abschnitten werden weitere Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei sich die verschiedensten Varianten beliebig miteinander kombinieren lassen. Vorab werden Begriffe erklärt, soweit sie einer Erklärung bedürfen.
Die erfindungsgemässe Kombination einer inneren Verschalung 12 und einer äusseren Verschalung 11 wird im vorliegenden Zusammenhang als Verschalung bezeichnet. Als Verschalung kommen vorzugsweise flächige, räumliche gebogene oder gekrümmte Schaltafeln (wie Bretter, Stahlplatten, Stahlbleche, Kunst- Stoffelemente) zur Formgebung und Abstützung zum Einsatz. Die Verschalung 11, 12 kann Stützen oder Stützelemente umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die innere und/oder äussere Verschalung verstellbar.
Beton ist ein künstlicher Festkörper aus Zement, Betonzuschlag (Gesteinskör- nung) (Sand und Kies oder Splitt) und Wasser. Er kann außerdem Betonzusatzstoffe und Betonzusatzmittel enthalten (zum Beispiel Beschleuniger). Der Zement dient als Bindemittel, um die anderen Bestandteile zusammenzuhalten. Die Festigkeit des Betons entsteht durch Auskristallisierung der Klinkerbestandteile des Zements, wodurch sich kleinste Kristalinadeln bilden, die sich fest ineinander verzahnen. Das Kristallwachstum hält über einen langen Zeitraum an, sodass die endgültige Festigkeit erst lange nach der Extrusion erreicht wird. Durch das erfindungsgemässe Extrusionsverfahren wird ein in sich durchgängiges (einstückiges) Betonelement 20 von sehr hoher Qualität und Stabilität hergestellt.
Besonders geeignet ist schnell härtender Beton oder Beton mit Beschleuniger.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Vorrichtung 10, die mindestens ein Heizelement umfasst, das so angeordnet ist, dass der Beton 21 schneller aushärtet. Vorzugsweise sitzt dieses Heizelement ringförmig am oberen Ende der Verschalung 11, 12.
Beton kann zwar sehr hohen Druck aushalten, versagt aber schon bei niedrigen Zugbeanspruchungen. Beton wird daher gemäss Erfindung vorzugsweise mit Moniereisen (Bewehrungsstahl) versehen und/oder mit Verstärkungselementen versetzt (vorzugsweise Kunststoff-, Glas-, Stahl- oder Kohlefasern). Dadurch entsteht ein Betonelement 20 aus einem Verbundbaustoff, wobei der Beton entsprechend seinem Materialverhalten die Druckkräfte und der vom Beton umhüllte Stahl und/oder Verstärkungselemente die Zugkräfte übernimmt.
Besonders geeignet ist Betonstabstahl als warmverformter und gerippter Stab- stahl oder Draht 32 mit geeignetem Durchmessern und geeigneter Länge. Dieser Draht 32 kann von oben oder unten während der Extrusion in die Wand des Betonelements 20 eingebracht werden (siehe auch Fig. 10).
Es kann Baustellenbeton zum Einsatz kommen, der in einem eigenen Werk di- rekt auf der Baustelle hergestellt wird, oder es kann Transportbeton eingesetzt werden, der mit Mischfahrzeugen von einer stationären Anlage angeliefert wird. Besonders geeignet für die Extrusion ist Beton, der mit Verstärkungselementen versetzt wurde. Diese Art von Beton wird der Einfachheit halber auch als Faserbeton bezeichnet. Das Verwenden von Verstärkungselementen führt zu einer Verbesserung der Zugfestigkeit, und damit des Bruch- und Rissverhaltens, Die Fasern werden vorzugsweise in der Betonmatrix (Zementstein) eingebettet. Sie wirken als eine Art Bewehrung.
Es können lange oder kurze in Zugbeanspruchungsrichtung eingelegte Fasern verwendet werden. Es können auch Fasermatten eingesetzt werden.
Besonders als Verstärkungselemente geeignet sind alkalibeständige Glasfasern, Stahlfasern, Kunststofffasern (wie zum Beispiel Kevlarfasem, oder Kohlenstofffasern).
Ideal ist Beton mit einer Kombination aus Moniereisen und Faserzusätzen.
In Fig. 3 ist die Draufsicht einer Vorrichtung 10 gezeigt, die es erlaubt Beton 21 an mehr als einer Stelle in den unteren Bereich des Zwischenraumes 16 einzubringen. Bei der gezeigten Ausführungsform 10 sind drei Pumpen 17 vorgese- hen, die jeweils Beton 21 durch ein entsprechendes Durchführungselement 15 in den Zwischenraum 16 fördern. Vorzugsweise werden die Pumpen 17 so angesteuert, dass das vertikale Wachstum des Betonelements 20 kontrollierbar ist.
In Fig. 4 ist die Draufsicht einer Vorrichtung 10 gezeigt, die es erlaubt Beton 21 an mehr als einer Stelle in den unteren Bereich des Zwischenraumes 16 einzubringen. Bei der gezeigten Ausführungsform 10 ist eine Pumpe 17 vorgesehen, die Beton in einen Verteilerring 18 pumpt. Der Verteilerring 18 ist mit radial verlaufenden Stegleitungen mit den Durchführungselementen 15 verbunden, um jeweils Beton 21 in den Zwischenraum 16 zu fördern. Vorzugsweise werden regelbare Ventile im Bereich der Stegleitungen eingesetzt, die so angesteuert werden können, dass das vertikale Wachstum des Betonelements 20 kontrol- lierbar ist. Es ist zu beachten, dass der Verteilerring 18 und die anderen Elemente der Zeichnung sind stark schematisiert dargestellt sind.
Es sind auch andere Anordnungen denkbar, um eine gleichmässiges Einbringen des Betons zu gewährleisten. Bevorzugt sind Anordnungen, die regelbar sind.
Wie im Zusammenhang mit vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben, wird am Bestimmungsort vorzugsweise ein Fundament 13 oder ein Sockel vorgesehen. Dies kann in der üblichen Art und Weise geschehen. Bevorzugt ist ein Fundament 13 oder ein Sockel mit Mitteln (zum Beispiel einer ringförmigen Stufe 14) zum Befestigen der Verschalungen 11, 12.
Um eine statisch stabile Verbindung zwischen dem Fundament 13 und dem extrudierten Betonelement 20 zu gewährleisten, werden vorzugsweise Monier- eisen eingesetzt. In Fig. 5 ist ein Ausschnitt eines Betonelements 20 gezeigt, das auf einem Fundament 13 ruht. Im Fundament 13 sind Ankereisen 19 eingegossen, die einen Anker umfassen, der sich in vertikaler Richtung nach oben erstreckt. Beim Einbringen des Betons 21 in den Zwischenraum 16 zwischen den Schalungen 11, 12 wird dieser Anker 19 vom Beton umgeben. Nach dem Aushärten des Betons ergibt sich eine innige Verbindung zwischen dem Betonelement 20 und dem Fundament 13.
Es gibt auch andere Möglichkeiten, um das Betonelement 20 mit dem Fundament 13 zu verbinden. In Fig. 6 zum Beispiel ist eine Ausführungsform gezeigt bei der ein Anker 19 mit Öffnung oder Öse am oberen Ankerende versehen ist. In der Wand des Betonelements 20 ist ein sich vertikal nach oben erstreckender Kanal 23 vorgesehen. Durch diesen Kanal 23 hindurch verläuft ein Stahlelement (zum Beispiel ein Stahlseil 30), das unter Zugspannung steht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Betonelement 20 einen Aufsatz 24. Dieser Aufsatz 24 wird vorzugsweise von Beginn an auf dem wachsenden Betonelement 20 montiert und wird so Schritt für Schritt vertikal nach oben bewegt während das Betonelement 20 wächst. Dadurch werden Kräne oder andere Fördermittel überflüssig.
Der Aufsatz 24 kann eine oder mehrere der folgenden Funktionen übernehmen: - er kann zur Befestigung von Spannmitteln 31 dienen,
- er kann ein Hebewerkzeug 31, 32, 33 umfassen, um während oder nach dem Fertigen des Betonelements 20 Bauteile nach oben befördern zu können,
- er kann als Montageplattform für Bauteile dienen.
In Fig. 7 ist das obere Ende eines Betonelements 20 gezeigt. Auf der Oberkante 22 der Betonwand 21 sitzt ein Aufsatz 24. Der gezeigte Aufsatz 24 umfasst einen äusseren und einen inneren ringförmigen Kragen, um einen sicheren Halt auf der Betonwand 21 zu gewährleisten. Es können, wie in Fig. 7 schematisch angedeutet, auch am oberen Ende des Betonelements 20 Anker 19 zu Einsatz kommen.
Das Funktionsprinzip der Spannmittel 31 wird nun im Zusammenhang mit Fig. 8 erläutert. In Fig. 8 ist ein Turm 20 während der Extrusion gezeigt. Der Turm 20 umfasst einen Aufsatz 24. An dem Aufsatz 24 sind vorzugsweise drei Stahlseile 25 befestigt, um den Turm 20 nach dem Triangulationsprinzip in Bezug auf die Vertikale zu stabilisieren. Dies ist wichtig, da der Turm 20 durch das Hineinpumpen von Beton in vertikaler Richtung wächst und eventuell labil oder leicht instabil ist. Vorzugsweise wird während dem Extrudieren ermittelt, ob der Turm vertikal steht. Das kann zum Beispiel mit einem Lot oder einer ähnlichen Mess- einrichtung bewerkstelligt werden. In Fig. 8 kommt eine Licht- oder Laserstrahl 27 zum Einsatz, der von einer Sender/Empfängereinheit 26 parallel zur Längsachse des Turms ausgesendet und am Aufsatz 24 reflektiert wird. Eine solche Sender/Empfängereinheit 26 reagiert sehr empfindlich auf kleinste Abweichungen von der vertikalen Richtung. Es kann ein Regelkreis aufgebaut werden, der es ermöglicht mittels elektrisch angetriebener Seilwinden 28 die Spannung der Seile 25 individuell anzupassen. Der Regelkreis sollte vorzugsweise so ausgelegt sein, dass beim Extrudieren des Betonelements 20, langsam aber permanent die Stahlseile 25 abgewickelt werden. Besonders bevorzugt sind Spannmittel, die es ermöglichen während dem Anwachsen des Betonelements 20 stets eine ungefähr gleichbleibende Druckbelastung in der Wand 21 des Turms zu gewährleisten. Mit zunehmender Höhe Hl der Oberkante 22 des Turms 20 kann die Seilspannung reduziert werden, da das Eigengewicht der Wand 21 zunehmend Druck auf den Beton im Zwischenraum 16 ausübt.
Im unteren Teil von Fig. 8 ist in stark vereinfachter Form ein Steuer- und Kontrollmittel 40 gezeigt, das über eine Verbindung 41 Signale von der Sen- der/Empfängereinheit 26 empfängt und die Seilwinden 28 entsprechend steuert, wie durch die Verbindungen 42 angedeutet.
Wie der Aufsatz 24 als Hebewerkzeug dienen kann wird nun im Zusammenhang mit Fig. 9 erläutert. In Fig. 9 ist der Turm 20 einer Windkraftanlage nach der Extrusion gezeigt. Auf dem Aufsatz 24 sind Hebemittel vorgesehen. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei den Hebemitteln um ein (Stahl-)Gerüst 36, einer Seilwinde 33 (es kann sich auch um eine Umlenkrolle handeln falls eine Seilwinde am Boden vorgesehen ist) und ein Lasthebeseil 31. Damit kann man ohne Kran oder Förderanlage alle Bauteile eines Windkraftturms nach oben befördern und montieren.
Die Hebemittel können an dem Turm verbleiben, um zu einem späteren Zeitpunkt bei der Wartung eingesetzt zu werden.
Es ist auch denkbar, dass eine Seilwinde am Boden steht und Bauteile nach oben befördert indem das Lasthebeseil 31 um eine oder mehrere Rollen eines Flaschenzugs umläuft. Diese Rollen befinden sich in diesem Fall an dem Aufsatz 24.
Eine grundlegende Bedingung, die erfüllt sein muss, damit das erfindungsge- mässe Verfahren funktioniert ist das der Druck der Pumpe(n) 17 ausreicht, um einerseits den Zwischenraum 16 der Verschalung 11, 12 zu füllen und anderer- seits das entstehende Betonelement 20, samt etwaiger An- oder Aufbauten, nach oben zu drücken.
Die Ausführbarkeit der Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels erläutert. Es ist ein Turm 20 zu erstellen, der einen Innendurchmesser Di von 2,5 m, einen Aussendurchmesser von 2,8 m und einen Höhe Hl von 45 m aufweist. Es kommt Beton mit einem spezifischen Gewicht von 2,5 t/m3 zum Einsatz. Daraus ergibt sich ein Gewicht des Turms (ohne An- oder Aufbauten) von ca. 150 t. Das Gewicht der An- oder Aufbauten (zum Beispiel Generator, Generatorgehäu- se, Windrad, etc.) beträgt 40 t. Daraus ergibt sich ein Gesamtgewicht von ca. 190 t. Das entspricht einem Druck von ca. 16 bar im unteren Bereich der Verschalung 11, 12. Berücksichtigt man Reibungsverluste und andere Faktoren, so muss beim Einpumpen des Betons ein Druck von ca. 18,5 bar bereitgestellt werden. Wenn die Pumpe(n) eine Gesamtförderleistung von 1 m3/h haben, dann dauert es zwischen 50 und 60 h bis der Turm 20 fertig extrudiert ist.
Dieses Beispiel zeigt, dass der erforderliche Druck und die Förderleistung mit geeigneten Pumpen 17 erreicht werden können.
Während dem Extrudieren können innen oder aussen an dem Betonteil 20 vertikal verlaufende Kanäle (z.B. Kanal 23), oder andere speziell ausgeformte Bereiche vorgesehen werden. Die Kanäle können zum Beispiel Kabel, Stahlseile, Steigleitern oder dergleichen aufnehmen.
Es kann auch, wie angedeutet, eine Längsarmierung von unten oder oben in die Wand des Betonelements eingebracht werden. In Fig. 10 ist das Einringen von unten schematisch dargestellt. Neben dem zu erstellenden Betonelement 20 wird eine Rolle 34 mit aufgewickeltem Monierstahl 32 (z.B. Draht) bereit gestellt. Dieser Draht 32 wird vorzugsweise durch eine Durchführung in der äus- seren Verschalung 11 in den Zwischenraum 16 geführt. Um zu verhindern, das Beton austritt, kann man Dichtlippen 35 oder dergleichen vorsehen. Durch das Aushärten des Betons 21 wird der Draht 32 im Betonelement 20 fest verankert und durch die nach oben gerichtete Bewegung des Betonelements 20 wird Schritt für Schritt Monierstahl 32 von der Rolle 34 abgewickelt.
In Fig. 11 ist schematisch angedeutet, dass aussen herum manschetten- oder gürtelartige Elemente 29 um das anwachsenden Betonelement 20 gelegt werden können. Solche Elemente 29 sind besonders bevorzugt wenn das Betonelement 20 starken Druckbelastungen ausgesetzt ist. So kann zum Beispiel die Erdbebensicherheit von Brückenpfeilern verbessert werden.
Es liegt auf der Hand, dass das Betonelement 20 auch andere Querschnittsformen und vor allem auch sich mit der Höhe ändernde Querschnittsformen aufweisen kann.
In Fig. 12 ist ein Betonelement 20 mit anderem Querschnitt gezeigt. Als innere Verschalung 12 dient ein ringförmiges Verschalungselement. Die äussere Verschalung 11 hat die Form eines Polygons (im gezeigten Beispiel ein Achteck). Durch ein radiales Verschieben der einzelnen Verschalungswände der äusseren Verschalung 11 kann die Wanddicke des Betonelements während dem Extrudieren verändert werden.
Besonders bevorzugt ist eine äussere und/oder innere Verschalung aus einer grossen Anzahl einzelner, länglicher Streifen, die in der Form eines Polygons nebeneinander angeordnet sind. Der Durchmesser der Verschalung kann ver- grössert werden indem man weitere Streifen einsetzt. Eine Verkleinerung ist möglich indem man Streifen entfernt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum vertikalen Extrudieren eines länglichen, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Betonelements (20), dadurch gekennzeich- net, dass folgende Schritte ausgeführt werden :
- Bereitstellen einer inneren Verschalung (12),
- Bereitstellen einer äusseren Verschalung (11), wobei zwischen der inneren Verschalung (12) und der äusseren Verschalung (11) ein Zwischenraum (16) gebildet wird, der eine Höhe (H) aufweist, die kleiner ist als die Höhe (Hl) des zu fertigenden Betonelements (20),
- Einbringen von Beton (21) in einen unteren Bereich des Zwischenraumes (16), wobei der Beton (21) mit hohem Druck so eingebracht wird, dass der Zwischenraum (16) mit dem Beton (21) gefüllt wird und dass während dem Aushärten des Betons (21) das Betonelement (20) verti- kal nach oben hin aus dem Zwischenraum (16) heraus gedrückt wird.
2. Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Beton (21) an mehr als einer Stelle in den unteren Bereich des Zwischenraumes (16) eingebracht wird.
3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton (21) beim Einbringen oder vor dem Einbringen mit Verstärkungselementen versetzt wird, wobei vorzugsweise Kunststoff-, Glas- Stahl-, oder Kohlefasern als Verstärkungselemente eingesetzt werden.
4. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton (21) mit Moniereisen oder Bewehrungsstahl (19) ausgerüstet wird.
5. Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonelement (20) nahtlos aus dem Beton (21) hergestellt wird und seine Höhe (Hl) zunimmt solange Beton (21) in den unteren Bereich des Zwischenraumes (16) eingebracht wird.
6. Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Betonelement (20) in einem oberen Bereich ein Aufsatz (24) aufgesetzt wird, der beim Herausdrücken aus dem Zwischenraum (16) von dem Betonelement (20) in vertikale Richtung nach oben gefördert wird.
7. Das Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Aufsatz (24) Spannmittel (25, 28) angebracht sind, wobei vorzugsweise eine trianguläre Anordnung von Spannseilen (25) als Spannmittel dient.
8. Das Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch kontrolliertes Spannen der Spannmittel (25, 28) während dem Herausdrücken aus dem Zwischenraum (16) die vertikale Ausrichtung des Betonelements (20) kontrolliert wird.
9. Das Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Aufsatz (24) Mittel (28, 31) angebracht sind, um Bauteile (50) nach dem Erreichen der Höhe (Hl) des zu fertigenden Betonelements (20) nach oben ziehen zu können.
10. Das Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Aufsatz (24) Mittel angebracht sind, um Bauteile befestigen zu können.
11. Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Beton (21) so gesteuert wird, dass das Betonelement (20) vertikal wächst.
12. Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herausdrücken aus dem Zwischenraum (16) manschettenförmige oder gürtelförmige Elemente (29) um das Betonelement (20) herum gelegt oder an dem Betonelement (20) ange- bracht werden.
13. Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere und/oder äussere Verschalung (11, 12) versteilt werden, um so den Querschnitt des wachsenden Betonele- ments (20) verändern zu können.
14.Vorrichtung zum Herstellen eines länglichen, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Betonelements (20) vor Ort, mit - einer inneren Verschalung (12), - einer äusseren Verschalung (11), wobei die innere Verschalung (12) und die äussere Verschalung (12) so ausgeführt sind, dass zwischen der inneren Verschalung (12) und der äusseren Verschalung (11) ein Zwischenraum (16) besteht, der eine Höhe (H) aufweist, die kleiner ist als die Höhe (Hl) des zu fertigenden Betonelements (20), - mindestens einer Pumpe (17), vorzugsweise einer Schneckenpumpe, zum Einbringen von Beton (21) in einen unteren Bereich des Zwischenraumes (16), wobei die Pumpe (17) so ausgelegt ist, dass der Beton (21) mit hohem Druck so eingebracht werden kann, dass der Zwischenraum (16) mit dem Beton (21) gefüllt wird und dass während dem Aushärten des Betons (21) das Betonelement (20) vertikal nach oben hin aus dem Zwischenraum (16) heraus gedrückt wird.
15. Die Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
Mittel (15, 17, 18) vorgesehen sind, um den Beton (21) an mehr als ei- ner Stelle in den unteren Bereich des Zwischenraumes (16) einbringen zu können, wobei vorzugsweise ein Zentriermittel zum Einsatz kommt, um den Druck in dem unteren Bereich des Zwischenraumes (16) so kontrollieren zu können, dass das Betonelement (20) vertikal wächst.
16. Die Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um den Beton (21) beim Einbringen oder vor dem Einbringen mit Verstärkungselementen zu versetzen, wobei vorzugsweise Kunststoff-, Glas-, Stahl- oder Kohlefasern als Verstärkungselemente eingesetzt werden.
17. Die Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
Mittel (34, 35) vorgesehen sind, um den Beton (21) mit Moniereisen, Bewehrungsstahl, oder Draht (32) auszurüsten.
18. Die Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel so ausgelegt sind, dass Stabstahl oder Draht als Moniereisen von oben her in dem Zwischenraum (16) positioniert wird, wobei das Betonelement (20) entlang des Stabstahls nach oben wächst.
19. Die Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (34, 35) so ausgelegt sind, dass Stabstahl oder Draht (32) als Moniereisen von unten her in dem Zwischenraum (16) eingeführt wird und mit Betonelement (20) nach oben verlagert wird.
20. Die Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Verschalung (12) und die äussere Verschalung (11) so ausgeführt sind, dass sie mit einem Fundament (13, 14) verbunden werden können auf dem das Betonelement (20) gefertigt werden soll, wobei die innere Verschalung (12) und die äussere Verschalung (12) dicht mit dem Fundament (13, 14) verbunden sind.
21. Die Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufsatz (24) mit Spannmitteln (25, 28) vorgesehen ist, wobei durch kontrolliertes Spannen der Spannmittel (25, 28) während dem Herausdrücken aus dem Zwischenraum (16) die vertikale Ausrichtung des Betonelements (20) mittels einer Steuerung (40) kontrollierbar ist.
22. Längliches, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Betonelement (20), dadurch gekennzeichnet, dass es in einem kontinuierlichen Extrusi- onsverfahren vertikal zwischen einer inneren und einer äusserem Verschalung (11, 12) heraus extrudiert ist und einen Aufsatz (24) umfasst, der während des Extrusionsverfahrens zum Abspannen des Betonelements (20) dienen kann und der nach dem Aushärten des Betonelements (20) als Hebeanlage (31, 33, 36) für Bauelemente (50) geeignet ist, die auf oder an dem Betonelement (20) zu befestigen sind.
23. Das Betonelement (20) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass es durch Auskristallisierung von Klinkerbestandteilen des als Bestandteil des Betons (21) verwendeten Zements einen durchgehend homogenen Aufbau hat.
24. Das Betonelement (20) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einem Turm einer Windkraftanlage handelt.
25. Das Betonelement (20) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Hebeanlage (31, 33, 36) Bauteile (50) der Windkraftanlage, wie zum Beispiel eine Gondel, ein Generator oder die Windflügel, an das obere Ende des Betonelements (20) gefördert werden können.
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