-
Verfahren bei der Herstellung von Gegen-. ständen mit kreisförmigem
Querschnitt aus Beton mit vorgespannter Stahlbewehrung aus schraubenlinienförmig
um den Gegenstand gewickeltem Draht und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens
Verfahren bei der Herstellung von Gegenständen mit kreisförmigem Querschnitt aus
Beton mit vorgespannter Stahlbewehrung aus schraubenlinienförmig um den Gegenstand
gewickeltem Draht und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.
-
Die Erfindung bezieht* sich auf ein Verfahren bei der Herstellung
von Gegenständen mit kreisförmigem Querschnitt aus Beton mit vorgespannter Stahlbewehrung
aus schraubenlinienförmig um den Gegenstand gewickelten Draht und auf eine Vorrichtung
zur Ausübung des Verfahrens.
-
Es ist bekannt, daß sich die Werkstoffeigenschaften, z. B. das Gefüge,
die mechanischen Eigenschaften und die Kaltverformungsfähigkeit des Spanndrahtes
durch eine Wärmebehandlung, insbesondere das »Patentieren«, verbessern lassen. Ebenso
ist es bekannt, als Betonspanndraht einen vergleichsweise hochkohlenstoffhaltigen
Stahl zu verwenden. Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, Walzdraht zunächst
durch eine Ziehdüse zu verformen und so zu glätten, dann zu »patentieren« und diesen
gezogenen und wärmebehandelten Draht dann in einer Ziehdüse auf Fertigmaß zu verformen,
wobei die durch das Kaltziehen entstehende Erwärmung zu berücksichtigen ist. Schließlich
ist beim Drahtziehen als solchem auch die Anwendung eines in seinem Ausmaß einstellbaren
Gegenzuges bekannt.
-
Es wurde nun gefunden, daß es zur Erzielung des besten Ergebnisses
nicht gleichgültig ist, ob die Behandlung und Verformung, denen der Bewehrungsdraht
zu unterwerfen ist, in beliebiger Reihenfolge vorgenommen werden, sondern daß dieselben
in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden müssen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem der Draht zuerst eine Kalibriervorrichtung
und dann ein seinen Querschnitt verringerndes und seine Temperatur erhöhendes Zieheisen
durchläuft, ist demnach durch die in nachstehender Reihenfolge vorzunehmenden Maßnahmen
gekennzeichnet: 1. Als Draht wird ein für Betonbewehrungen an sich bekannter hochkohlenstoffhaltiger
Stahldraht benutzt, der durch eine hierfür ebenfalls an sich bekannte Drahtpatentierung
oder -vergütung hinsichtlich Gefüge und Festigkeitseigenschaften sowie seiner Eignung
zu hoher Kaltverformung verbessert wurde; 2. dieser Stahldraht wird in an sich bekannter
Weise durch Drehung des zu bewehrenden Gegenstandes auf denselben aufgewickelt,
nachdem er beim Durchgang durch ein bei der Herstellung von mit vorgespanntem Draht
zu bewehrenden Betongegenständen bekanntes, seinen Querschnitt verringerndes und
seine Temperatur erhöhendes Zieheisen stark kaltverformt wurde, wobei vor diesem
Zieheisen ein im Verhältnis zur sonst üblichen Größe hohen Gegenzug auf den Draht
ausgeübt wird.
-
Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß die Kalibrierung des entweder unabhängig von dem auf denselben ausgeübten Gegenzug
und vor Ausübung desselben oder gleichzeitig mit dem ganzen Gegenzug oder einem
Teil desselben derart ausgeführt wird, daß die Ergänzung des Gegenzuges von einer
anderen Stelle bewirkt wird als die Kalibrierung.
-
Durch die Kombination dieser Maßnahmen kann der Bewehrungsdraht einer
größeren Spannung unterworfen werden, und man erhält daher bei gleicher Zusammenziehung
des Betons einen bewehrten Gegenstand, z. B. ein Rohr, bei dem das Gewicht der Bewehrungswicklung
wesentlich geringer ist und bei dem daher auch die Herstellungskosten viel niedriger
sind. Bei den Rohren für mittleren oder hohen Druck, bei welchen die Zusammenziehung
des Betons hauptsächlich angewendet wird, machen die Kosten der Metallbewehrung
50 bis 70% des Herstellungspreises aus.
-
Um eine Vorstellung von der Größe des durch die Kombination der angeführten
Verfahrensmaßnahmen erzielbaren Fortschrittes zu geben, sei nur beispielsweise ein
Betonrohr angenommen, das mit einem Draht aus besonders hartem Kohlenstoffstahl
zu bewehren ist, der einen Kohlenstoffgehalt von 0,75%
aufweist.
Dieser Draht wird im Walzwerk durch Warmwalzen hergestellt,-Seine.Zugfestigkeit
sei beispielsweise 100 kg/mm2 mit einer Streckgrenze von 70 kg/mm2.
-
Durch eine Wärmebehandlung wird seine Zugfestigkeit auf 125 bis 130
kg/inm2 und seine Streckgrenze auf 90 bis 100 kg/miri2 erhöht.' Wenn man mit diesem
Draht, so wie er ist, die Bewehrung mittels einer üblichen mechanischen Einrichtung
ausführt, kann man,, ihm keine über diese Streckgrenze hinausgehende gräßere Spannung
erteilen, z. B. bei einem Draht von 5 mm Durchmesser eine Zugbeanspruchung von mehr.
als 2 t. Außerdem riskiert man Brüche infolge von Unregelmäßigkeiten des Querschnitts,
nachdem die Toleranzen beim Walzen gewöhnlich 10% überschreiten. Schließlich lassen
die Spannungsverluste infolge Erschlaffung des Stahles und infolge der Deformation
des Betons nach dem Zusammenpressen nur etwa 80% des Wertes der erforderlichen Spannung
bestehen, ohne noch einen späteren Spannungsabfall zu berücksichtigen, der vom Schwinden
oder von der unterschiedlichen plastischen Deformation des Betons herrührt.
-
Wenn die Bewehrung statt mittels einer mechanischen Einrichtung (Bremse
oder Gewicht) mittels eines Zieheisens ausgeführt wird, wird eine wichtige Verbesserung
infolge einer Steigerung der Zugfestigkeit des Drahtes und seiner. Streckgrenze
erzielt. Diese Verbesserung ist abhängig vom Ziehvorgang, d. h. vom Verhältnis des
Querschnitts des rohen Drahtes und der Öffnung im Zieheisen. Hier kommt die Wichtigkeit
der vorhergehenden Kalibrierung des Drahtes zur Geltung, damit dieses Verhältnis
bekannt und konstant sei. Wenn der rohe Draht veränderliche Querschnitte aufweist;
rnuß in die Berechnung der Bewehrung als Sicherheitsmaßnahme der Querschnitt eingesetzt
werden, der die geringste Kaltverfestigung aufweist. Wenn beispielsweise durch ein
Zieheisen von 4,2 mm Durchmesser ein Draht von 5 mm Durchmesser gezogen wird, der
die obenerwähnten Eigenschaften aufweist, wird seine Zugfestigkeit auf 140 kg/mm2
heraufgesetzt. Wenn aber der Draht einen Durchmesser von 5,25 mm aufweist, wird
die Erhöhung seiner Zugfestigkeit viel größer sein, nämlich 160 kg/mm2.
-
Deshalb erfüllt bei der.-Ausführung der Bewehrung die Verwendung eines
Zieheisens nur dann vollkommen ihren Zweck, wenn ein vorher genau kalibrierter Draht
benutzt wird. Gleichzeitig wird eine konstante Beanspruchung beim Ziehvorgang erzielt,
der einen Teil der für die Ausführung der Bewehrung erforderlichen Spannung liefert.
-
Für die Fortsetzung des Zahlenbeispiels soll nun diese Beanspruchung
beim Ziehvorgang berücksichtigt werden. Sie beträgt für einen normalen Arbeitsgang
zwei Drittel der Zugfestigkeit des gezogenen Drahtes, d. h. ungefähr 95 kg/mm2.
Die einheitliche Spannung wäre also ungefähr dieselbe, wie bei der anfangs beschriebenen
mechanischen Ausführung der Bewehrung. Wenn daher nur diese Beanspruchung beim Ziehvorgang
als Spannung für die Ausführung der Bewehrung angewendet würde, wäre fast nichts
gewonnen, außer einer gewissen Vereinfachung der mechanischen Vorrichtung für die
Ausführung des Verfahrens.
-
Indem man aber vor dem Zieheisen einen »Gegenzug« erteilt, wird die
Spannung des Drahtes schon vorher gesteigert, wobei sich dieser Gegenzug, der meßbar
ist, nicht arithmetisch zur Beanspruchung beim Ziehvorgang addiert, weil diese Beanspruchung
dadurch etwas verringert wird. Wenn z. B. ein Draht von 5 mm auf 4,2 mm gezogen
wird, wäre die Beanspruchüng . beim Ziehvorgang ohne Gegenzug 14 mm2 - 95 kg = 1330
kg.
-
Mit einem Gegenzug von 300 kg erzielt man eine Gesamtbeanspruchung
von 1550 kg oder 110 kg/mm2, was schon einen Fortschritt in der Verwendung des Drahtes
darstellt, weil man auf diese Weise eine erforderliche Spannung erzielt, die drei
Viertel der Zugfestigkeit übersteigt, die nun schon fast 2000 kg erreicht hat.
-
Nun kommt als letztes Hilfsmittel noch die Wärmewirkung hinzu. Wenn
der aus dem Zieheisen austretende Draht mit der erhöhten Temperatur, die ihm beim
Durchgang durch das Zieheisen verliehen worden ist, auf den zu bewehrenden Gegenstand
aufgewickelt wird, verhält sich dieser so, als ob der Draht auf 1750 bis 1800 kg
gespannt worden wäre, und diese Zahl, die 125 kg/mm2 entspricht, muß für die .Berechnung
der Zusammenziehung festgehalten werden, was gegenüber den ursprünglichen 95 kg/mm2
eine Steigerung von 30% bedeutet.
-
Zusammenfassend zeigt dieses Beispiel, daß man durch die Kombination
der vorgeschlagenen Verfahrensschritte den Draht mit einer erforderlichen Spannung
verwenden kann, die nahezu der Zugfestigkeit des ursprünglichen Drahtes entspricht.
-
Wenn es sich um die Bewehrung eines zylindrischen Gegenstandes, insbesondere
eines Betonrohres handelt, wird die zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung
dienende Vorrichtung durch die Kombination von sehr einfachen Organen gebildet.
-
Diese Vorrichtung besteht aus einer Drehbank, aus drehbaren Stützorganen
für das Betonrohr, aus einem Schlitten, der sich auf der Drehbank parallel zur Drehachse
des Betonrohres verschiebt und ein Spannungszieheisen trägt, das gegen das Rohr
gerichtet und in der Nähe desselben angeordnet ist, sowie aus einer Kalibriervorrichtung
für den Draht, die gegen das Spannungszieheisen gerichtet ist. Das wesentliche Merkmal
dieser Vorrichtung wird darin gesehen, daß außer der regelbaren Kalibriervorrichtung
ein Halteorgan mit starker Gegenzugwirkung auf den einer Querschnittsverminderung
unterliegenden Draht vorgesehen ist.
-
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Vorrichtung
zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
-
Auf der Drehbank ist zwischen drehbaren Stützorganen ein Betonrohr
1 eingespannt, das durch den Motor 2 um die Achse X-X gedreht wird. Parallel zu
dieser Achse verschiebt sich auf der Drehbank ein Schlitten 3, der ein Spannungszieheisen
8 trägt, das gegen das Rohr gerichtet und in der Nähe desselben angeordnet ist.
-
Die relativen Geschwindigkeiten der Drehung des Rohres 1 und der Verschiebung
des Schlittens 3 sind derart geregelt, daß die gewünschte Steigung der schraubenlinienförmigen
Wicklung 5 erzielt wird, die der Draht auf dem Rohr bildet.
-
Der in einer Kalibriervorrichtung kalibrierte und behandelte Draht
4 kommt von einer Spule 6 und läuft über eine Ablenkrolle 7, die vom Schlitten 3
getragen wird.
-
Mit 9 ist ein Halteorgan bezeichnet, das dem Draht den Gegenzug erteilt.
Das Halteorgan wird durch Abziehrollen oder eine Reibungsbremse von bekannter Bauart
oder durch eine andere Vorrichtung gebildet, deren Haltewirkung (Gegenzug) nach
Belieben regelbar ist. Sie ist derart angeordnet, daß die auf den Draht ausgeübte
Haltekraft gemessen werden kann,
und ist beispielsweise auf einem
Wagen befestigt, der in der Bewegungsrichtung des Drahtes beweglich ist. Die Bahn
des Wagens wird durch ein Dynamometer 10 begrenzt, das ihn mit einem festen Punkt
11 verbindet.
-
Bei einer abgeänderten Ausführungsform braucht der Draht 4 zwischen
der Spule 6 und dem Zieheisen 8 nicht über eine Ablenkrolle geleitet zu werden,
indem beispielsweise die Spule und das Halteorgan 9 von dem Schlitten 3 getragen
werden. Das Halteorgan 9 kann auch durch eine Bremsvorrichtung gebildet werden,
die auf der Spule selbst angeordnet ist, obwohl in diesem Falle die Messung der
Kraft weniger leicht sein würde.
-
Ferner kann der Schlitten 3 feststehen, und das Rohr 1 kann gleichzeitig
mit einer Drehung um seine Achse eine Verschiebung längs der Achse X-X erfahren.