DE3038134A1 - Verfarhen zur herstellung von spannbeton-fertigteilen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Spannbeton-Fertigteilen
• und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spannbeton-Fertigteilen, bei dem Armierungselemente aus einer aus mehreren Teilen aufgebauten Form durch Aussparungen in den Stirnseiten gefiihrt und außerhalb der Form gespannt werden, die Form mit einer eine Einfüllöffnung aufweisenden Haube abgedeckt wird,. die Fugen zwischen den Teilen der Form sowie zwischen den Armierungselementen und Aussparungen in den Stirnseiten der Form abgedichtet werden, eine Frischbetonmischung in die Form gefüllt und die Mischung durch Rütteln verdichtet wird, nach der Erhärtung des Betons die überragenden Enden der ArmierungsL elemente abgelängt werden und das Bauteil entformt wird,sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
• Die heutige Bautechnik erfordert einen erheblichen Anteil an Beton-Fertigteilen. Die starke Nachfrage führte auch zu Anstrengungen, die Herstellungstechnologie zu verbessern. Insbesondere im Bereich der Spannbeton-Fertigteile gibt es jedoch auch heute noch einige nicht optimal gelöste Probleme.
• Bei der Durchfiihrung des eingangs beschriebenen Verfahrens zum Beispiel tritt beim Verdichten der Prischbetonmischung durch Vibration häufig dünnflüssiger Zementbrei in unterschiedlichen Mengen aus der Form aus. Ursache hierfür sind Fugen unter anderem zwischen den Armierungselementen und den Aussparungen in den Stirnseiten der Form, die bedingt durch Verschleiß mehr oder weniger groß sind. Weitere Austrittsstellen sind die Fugen zwischen den einzelnen Teilen der zusammengesetzten Form sowie zwischen Form und Abdeckhaube. Der Austritt des Zementbreis führt zu beachtlichen Mängeln des Beton-Fertigteils. Im Bereich der Stirnseiten des Bauteils können z.B. Zonen aus einem relativ mageren Betongemisch entstehen, die einen sehr viel geringeren Zementanteil aufweisen. Derartige sogenannte Bunker können sich bis zu einer Tiefe von 20 cm ausbilden und bedingen Zonen geringerer Festigkeit. Diese Zonen besitzen auch eine höhere offene Porositat, so daß aggressive Stoffe, wie z.B. Laugen oder Sauren, an die Armierungselemente gelangen können und der Korrosionsschutz der Armierung nicht mehr gewährleistet ist. Darüber hinaus ergeben sich durch die Auslaugung des Zementbreis Farbnuancen zwischen den Stirnseiten und dem Mittelteil des Seton-Fertigteils, die insbesondere bei der Verwendung derartiger Bauelemente als Sichtbeton für Außenverkleidungen an Gebäuden störend wirken.
• Wenn lunkerbereiche aufgetreten sind, versucht man, diese - soweit das überhaupt möglich ist - nachzuarbeiten und mit einem Zement-Sandgemisch auszubessern. Dieses Verfahren ist jedoch sehr lohnintensiv und kann auch nur die erkennbaren Bunker erfassen. Kleinere, nicht erkennbare Löcher und Risse bleiben unverfüllt, so daß diese Zonen verminderter Festigkeit und höherer Porositat bestehen bleiben.
• Hinzu kommt, daß vor jedem neuen Verfüllen der Form der im letzten Zyklus ausgelaufene, inzwischen erhartete Zementbrei von den Formen abgeschlagen und die Formen gründlich gereinigt werden müssen.
• Zur Vermeidung der beschriebenen Nachteile ist es bekannt, die Fugen der Form mit Kunstharzen oder Schaumstoffen abzudichten. Die harten Kuntstoffe sind jedoch so spröde, daß sie durch Schlagbeanspruchungen während des Rüttelvorgangs zerstört werden. Elastische Kunststoffe ertragen zwar die Schlagbeanspruchungen, besitzen jedoch wie die härteren Sorten relativ lange Gelier- und Aushärtzeiten, so daß lange Stillstandszeiten die Produktion hemmen. Außerdem werden die Betonmischungen nach dem ersten Abbinden des Zements mit Heißdampf behandelt, um die weitere Erhärtung zu beschleunigen. Dabei werden die Kunststoffe zumindest teilweise zersetzt und entwickeln Spaltgase, die das Personal beeintrachtigen. Darüber hinaus bewirkt der Einfluß des Heißdampfes eine Verklebung des Kunststoffmaterials mit den Formteilen, so daß eine aufwendige Reinigung erforderlich wird.
• Die Verwendung von Schablonen im Fugenbereich nach einem weiteren bekannten Verfahren führt ebenfalls nicht zum Erfolg, weil diese die Rüttelbeanspruchungen nicht häufig genug aushalten und zerstört werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine zuverlässige Abdichtung der Fugen möglich ist, das ohne großen technischen Aufwand durchgeführt werden kann und das keine aufwendige Nachreinigung der Betonform erfordert, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß zum Abdichten der Fugen ein Wachs verwendet wird. Zweckmaßigerweise wird das Wachs in dünnflüssiger Konsistenz bei Temperaturen zwischen 40 Grad Celsius und 90 Grad Celsius in die Fugen gefüllt. Aufgrund der gewählten oder vorhandenen Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Formenmaterials bzw. der Außentemperatur erhärtet das Wachs unmittelbar wahrend und nach dem Auftrag zu einer plastischen bis festen Masse, die am Formenmaterial haftet und die Fugen ausfüllt. Vorzugsweise wird eine Temperaturdifferenz von mindestens 10 Grad Celsius, eine Auftragsviskositat von 1000 bis 40000 Pa.s gewählt und eine Viskosität des erhärteten Wachses von mehr als 50000 Pa.s angestrebt.
• Der Begriff Wachs ist eine technologische Sammelbezeichnung für eine Reihe natürlicher oder künstlich gewonnener Stoffe, die in der Regel folgende Eigenschaften haben: Bei 20 Grad Celsius knetbar fest bis brüchig hart, grobbis feinkristallin, durchscheinend bis opak, jedoch nicht glasartig; iiber 40 Grad Celsius ohne Zersetzung schmelzend, schon wenig oberhalb des Schmelzpunktes verhältnismäßig niedrig viskos und nicht fadenziehend, stark temperaturabhängige Konsistenz und löslichkeit, unter leichtem Druck polierbar. Chemisch bestehen die Wachse aus langkettigen Paraffinen und deren Abkömmlingen (Alkoholen, Ketonen, Sauren, ether, Ester mit hauptsächlich aliphatischen, aber auch zyklischen Alkoholen), in wenigen Fallen treten auch aromatische Kohlenwasserstoffe und deren Substitutionsprodukte als Hauptbestandteile von Wachsen auf. Die meisten Wachse sind sehr kompliziert, nur in seltenen Fällen völlig durchanalysierte Gemische vieler Verbindungen, die eher Gemengen als wohl definierten einheitlichen Verbindungen ähneln. Eine Einteilung der Wachse unterscheidet zwischen folgenden Arten: 1. Natürliches Wachs a) pflanzliches Wachs b) tierisches Wachs c) Mineralwachs 2. Chemisch verändertes Wachs 3. Synthetisches Wachs.
• Erfindungsgemäß wird ein Wachs verwendet, das im Zustand geringer Viskosität in die Fugen verfüllt wird. Aufgrund der flüssigen Form des Wachses kann es auch in kleinere Fugenbereiche zuverlässig eindringen, wo es dann nach Kontakt mit der kalteren Form bzw. der Umgebungstemperatur sehr schnell ansteift und in einen weichen, plastischen oder harten Aggregatzustand übergeht. Das Wachs bleibt dabei offenbar so viskos, daß es die Stöße, die beim Rütteln der Form im Fugenbereich z.B. durch die Armierungs- elemente auf das Wachs übertragen werden, aufnehmen kann, ohne brüchig zu werden. Das ist überraschend; denn der Pachmann hatte ein Brechen und Abbröckeln des Wachses erwartet. Offenbar erzeugt die Rüttelbelastung im Wachs Reibungswärme, die die Viskosität des Wachses derart erniedrigt, daß das Wachs im plastischen Zutand die Schlagenergie aushält. Dabei wird das Wachs jedoch nicht so weich, daß es aus den Fugen fließt.
• Das Wachs ändert in bestimmten engen Temperaturbereichen seinen Aggregatzustand zwischen dünnflüssig und weich plastisch reversibel. Diese Pähigkeit wird erfindungsgemäß genutzt, das Wachs bei hohen Temperaturen in dünnflüssigem Zustand in die Fugen einzufüllen, wo es schnell ansteift. Sie wird ferner erfindungsgemäß genutzt, indem durch erneute Temperaturerhöhung, vorzugsweise bei der Heißdampfbehandlung, das Wachs wieder verflüssigt wird und von selbst aus den Fugen ausfließt. Eine aufwendige Nachrenigung der Formen ist nicht erforderlich, weil das Wachs relativ rückstandsfrei abfließt. Es kann sogar ggf.
• durch leichtes Abkratzen wiedergewonnen und wieder verwendet werden. Die Verwendung von Wachs zum Absperren der Fugen ist wohl auch deshalb besonders wirkungsvoll, weil Wachs hydrophob ist und auch insofern dem Ausfließen des wässrigen Zementbreis entgegenwirkt.
• Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteranspruche 3 bis 11.
• Anhand der anliegenden Zeichnung wird die Erfindung beispielhaft erläutert.
• Die Zeichnung zeigt eine quaderförmige Form 1, deren Stirnseiten 2,3 runde Aussparungen 6 aufweisen. Durch die Aussparungen 6 sind runde Armierungsstähle 7 geführt, die endseitig über die Stirnplatten 2 und 3 hinausragen. Zwischen den Armierungsstahlen 7 und den Aussparungen 6 verbleiben Fugen 8. Die Armierungsstähle sind mit ihren überragenden freien Enden in an sich bekannter Weise verspannt (nicht dargestellt). Die Form 1 wird durch eine Haube 9 verschlossen, in der eine Öffnung 10 zum Einführen der Frischbetonmischung 11 angeordnet ist. Im Auflagebereich der Haube 9 auf der Form 1 verbleiben ebenso wie zwischen den Einzelteilen der Form 1 schmale Fugen 12. Die gesamte Form 1 ist auf einem an sich bekannten Rüttler 13 (schematisch dargestellt) angeordnet. Es können aber auch Vibratoren bekannter Bauart auf der Form 1 befestigt werden.
• Ein Spannbeton-Fertigteil wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wie folgt hergestellt.
• Nach dem Einlegen und Verspannen der Armierungsstähle 7 und dem Abdecken der Form 1 durch die Haube 9 werden die Fugen 8,12 zwischen den Armierungsstählen 7 und den Innenflachen der Aussparungen 6, zwischen der Haube 9 und der Form 1 sowie zwischen den Stirnseiten 2,3,4,5 und dem Boden der Form 1 verfüllt. Dazu wird beispielsweise mittels einer Spritzpistole bekannter Bauart das Wachs in die Fugen 8,12 eingespritzt. Die Temperatur des Wachses beträgt dabei 40 bis 90 Grad Celsius, vorzugsweise 70 bis 80 Grad Celsius. Beim Einspritzen besitzt das Wachs eine geringe Viskositat von etwa 10000 bis 40000 Pa.s, die es erlaubt, auch in kleinere und kleinste Spalten und Ritzen einzudringen. Das Wachs ändert insbesondere durch den Kontakt mit dem kalten Formenmaterial und der damit verbundenen Abkühlung auf niedrigere Temperaturen sehr schnell seine Konsistenz und steift an, so daß auch ein Ausfließen des Wachses aus den Fugen verhindert wird. Das erhärtete Wachs weist eine relativ harte, jedoch noch relativ plastische Konsistenz mit einer Viskosität über 50000 Pa.s auf. Danach wird über geeignete Mittel die Frischbetonmischung 11 iiber die Öffnung 10 in der Haube 9 in die Form I gefüllt. Gleichzeitig wird der Rüttler 13 angeschaltet und die Frischbetonmischung verdichtet. Die Betonmischung 11 fließt in der Porm 1 aus, und die Form 1 wird nach und nach aufgefüllt.
• Durch die dichte Verfüllung der Fugen 8,12 mit dem Wachs kann kein Wasser oder Zementbrei austreten. Die Rüttel-bzw. Vibrationsbewegung bedingt eine Stoßenergieübertragung auf das Wachs. Die Viskosität des Wachses ist jedoch so eingestellt, daß das Wachs der mechanischen Beanspruchung widersteht und die Schläge aufnimmt, wobei die Stoßenergie gegebenenfalls in Reibungswärme umgewandelt wird.
• Nach Beendigung des Rüttelns und nachdem der Zement durch Hydratation dem Beton eine ausreichende Festigkeit verliehen hat, wird der Beton in der Form mit Heißdampf von etwa 180 Grad Celsius behandelt, wodurch die Erhärtung des Betons beschleunigt wird. Bei dieser Temperaturbehandlung wird das Wachs durch den Einfluß des Heißdampfes wieder dunnflssig, so daß es aus den Fugen 8,12 ausfließt und letztere wieder freigelegt werden. Da der Beton bzw.
• der Zement bereits abgebunden hat, ist kein Zementbrei mehr vorhanden, der durch die nunmehr wieder offenen Fugen 8,12 austreten könnte. Nach Beendigung der Heißdampfbehandlung werden die überragenden Enden der Armierungsstähle 7 abgelängt, und das Spannbeton-Fertigteil kann nach Öffnung der Form 1 entnommen werden. Durch das zuvor erfolgte Ausfließen des Wachses aus den Fugen 8,12 sind diese bereits frei. Die Form kann damit unmittelbar wieder für den nächsten Füllzyklus verwendet werden. Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Spannbeton-Fertigteil weist unter der Voraussetzung einer gleichmaßigen Zufuhr der Prischbetonmischung und gleichmaßiger Hydratationsbedingungen für den Zement eine einheitliche Dichte und homogene physikalische Eigenschaft über sein gesamtes Volumen auf. Eine Nachbehandlung des erfidnngsgemäß hergestellten Spannbeton-Fertigteils ist nicht notwendig.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiter optimiert werden; indem, insbesondere bei großen Auflagen gleicher Form teile, das Verfüllen der fugen 8,12 über entsprechende Vorrichtungen automatisch durchgeführt wird.
• Vorteilhaft ist, daß die Armierungselemente, soweit sie mit dem Wachs in Kontakt kommen, gegen Korrosion geschützt sind.
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Claims (11)

1. Ansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Spannbeton-Fertigteilen, bei dem Armierungselemente aus einer aus mehreren Teilen aufgebauten Form durch Aussparungen in den Stirnseiten geführt und außerhalb der Form gespannt werden, die Form mit einer eine Einfüllöffnung aufweisenden Haube abgedeckt wird, die Fugen zwischen den Teilen der Form sowie zwischen den Armierungselementen und Aussparungen in den Stirnseiten der Form abgedichtet werden, die Prischbetonmischung in die Form gef-.illt und die Mischung durch Riitteln verdichtet wird, nach der Erhärtung des Betons die überragenden Enden der Armierungselemente abgelangt werden und das Bauteil entformt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß zum Abdichten der Fugen ein Wachs verwendet wird.
2. 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 das Wachs als dünnflüssige Schmelze in die Fugen gefällt, dort aufgrund einer gewnhlten oder der vorhandenen Temperaturdifferenz unmittelbar in einen angesteiften Zustand überführt und nach dem Rtitteln durch Temperatureinwirkung wieder derart verflüssigt wird, daß es selbstandig aus den Fugen fließt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i e h n e t, daß das Wachs bei Temperaturen von 40 bis 90 Grad Celsius eingefüllt wird und daß zum Versteifen Temperaturdifferenzen von mindestens 10 Grad Celsius gewählt werden.
4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Wachs im Viskositätsbereich von etwa 1000 bis etwa 40000 Pa.s eingefüllt wird und unmittelbar in einen Konsistenzzustand mit einer Viskosität von gröber als 50000 Pa.s überführt wird.
5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Anspruche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Wachs in den Fugen durch Temperatureinwirkung im Bereich von 40 bis 90 Grad Celsius wieder verflüssigt wird.
6. 6. Verfahren 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 Temperatur des zur Erhärtungsbeschleunigung verwendeten Heißdampfes zur Verflüssigung des Wachses in den Fugen benutzt und die Verflüssigung während der Heißdampfbehandlung durchgeführt wird.
7. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e daß ein Wachs aus gesättigten, geradkettigen und verzweigten Kohlenwasserstoffen mit einer hohen C-Zahl insbesondere zwischen 15 und 32 verwendet wird.
8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein synthetisches Wachs verwendet wird.
9. 9. Verfahren 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 ein Wachs verwendet wird, das nach dem yischer-Tropsch-Verfahren hergestellt worden ist.
10. 10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Wachs mit einer Spritzpistole in dünnflüssigem Zustand in die Fugen (8,12) eingespritzt wird.
11. 11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemaß den Ansprüchen 1 bis 10, aus einer aus mehreren Teilen bestehenden Form mit Aussparungen in den Stirnseiteny durch die Armierungselemente geführt und an ihren freien Enden außerhalb der Form gespannt sind, wobei die Fugen zwischen den Teilen der Form sowie zwischen den Armierungselementen und Aussparungen in den Stirnseiten der Form sowie gegebenenfalls zwischen Form und einer etwaigen Abdeckhaube verfüllt sind, d ad u r c h -g e k e n n z e i c h n e t, daß die Fugen (8,12) mit einem Wachs verfüllt sind.