WO2012159141A1 - VERFAHREN ZUM GIEßEN EINES FERTIGTEIL-BETONBAUELEMENTS, FLÄCHENSCHALUNGSELEMENT UND SCHALUNG - Google Patents

VERFAHREN ZUM GIEßEN EINES FERTIGTEIL-BETONBAUELEMENTS, FLÄCHENSCHALUNGSELEMENT UND SCHALUNG Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for casting a precast concrete component, wherein between the first and a second formwork part a concrete component corresponding mold is formed, which is filled with fresh concrete, especially fiber concrete, preferably ultra-high-performance fiber concrete.
  • the invention further relates to a surface formwork element for arrangement in a casting mold between a first and a second formwork part for casting a precast concrete element.
  • the invention relates to a formwork for casting a precast concrete component, in particular fiber-reinforced concrete, preferably ultra-high-performance fiber concrete, with a first and a second formwork part forming a mold corresponding to the concrete component to be produced.
  • CH 542 033 discloses a technique for producing different types of fiber cement tubes by means of a mold into which mortar is introduced through supply lines.
  • a rotatable core which has longitudinal elevations and longitudinally arranged openings.
  • a sheath of an elastomeric material is arranged, with which the fiber cement can be pressurized.
  • the core is connected to an air line, with which first a vacuum is produced inside the core to apply the sheath to the core.
  • the core together with the jacket is set in rotary motion. This rotation is continued until the cavity formed between the mold and the core is completely filled with mortar.
  • Hose in cross section almost a circular shape.
  • the tube touches the core tube only at the longitudinal ribs and must be held there in such a way that it forcibly participates in the rotational movement of the core tube.
  • a vacuum is applied by the suction of the air, the hose is applied to the inner perforated tube and to the longitudinal ribs from the outside.
  • the tube in the area of the ribs remains in contact with the inner surface of the tube.
  • the roadway is composed of interconnected longitudinal members.
  • the longitudinal members are formed by concrete moldings, which have a triangular shape or trapezoidal shape in cross section.
  • the concrete moldings are traversed by a symmetrically arranged tube. Every concrete molding forms support surfaces for a naturally or artificially constructed subsoil.
  • the concrete moldings can be made of fiber concrete in the concrete spin process.
  • the object of the present invention is to provide a method or a surface formwork element of the type mentioned, which allows cost-effective and efficient mass production of precast concrete components of high quality.
  • the material characteristics of fiber concrete, especially high performance fiber concrete are particularly important.
  • a deformable surface formwork element is used according to the invention between substantially rigid (in each case one-piece or multi-part) formwork parts which is compressible or expandable depending on the filling pressure of a pressure medium contained therein.
  • the surface formwork element has a contact surface which is in contact with the fresh concrete during casting of the concrete component, via which contact pressure is exerted on the fresh concrete.
  • the contact surface between the surface formwork element and the concrete component is preferably formed as a formwork side of the mold, which defines a corresponding surface of the finished concrete component.
  • the contact pressure on the concrete component to be produced can be changed during the manufacturing process via the filling pressure of the surface formwork element. To increase the contact pressure on the concrete component to be produced, the filling pressure of the surface formwork element is increased.
  • the surface formwork element is expandable bar ⁇ bar or compressible transversely to its longitudinal plane.
  • the surface formwork element is preferably connected to a supply device with which at least one hollow chamber of the surface formwork element is supplied with the pressure medium.
  • the supply device is preferably connected to a control or regulating device for controlling or regulating the filling pressure of the surface formwork element.
  • the control device may have a pressure sensor for measuring the instantaneous filling pressure, which is regulated by means of a regulator to a predetermined, depending on the phase of the casting process variable setpoint filling pressure.
  • a membrane cover which can be filled with a gas medium, in particular a gaseous pressure medium, is used as the expandable or compressible surface formwork element.
  • the flexible or deformable membrane casing which may be made in particular of a plastic material, includes at least one hollow chamber filled with the pressure medium.
  • the pressure medium air is preferably provided; However, it would also be an embodiment with a liquid pressure medium, such as water, conceivable.
  • the at least one hollow chamber of the planar formwork element is connected to a pressure medium supply device which supplies during operation the pressure medium to the hollow chamber and derives the pressure medium from the Hohlkam ⁇ mer.
  • the filling pressure of the surface formwork element is changed periodically when pouring Frischbe ⁇ ton in the mold.
  • the periodic variation of the filling pressure causes a pulsating change in volume of the surface formwork element, which is transferred to the fresh concrete in contact therewith.
  • the shaking process can be adapted to the respective application via the frequency and amplitude of the periodic pressure or volume changes.
  • the filling pressure in the surface formwork element preferably corresponds at least to the hydrostatic pressure of the fresh concrete in order to minimize the deformation of the surface formwork element.
  • the shuttering pressure in a concreted in a horizontal position bridge girders with a maximum height of two meters in the order of 0.5 bar.
  • the (pulsating) ⁇ nde ⁇ tion of the filling pressure is preferably be- in this case see 0.2 and 0.7 bar, in particular about 0.5 bar.
  • the frequency of the filling pressure change can be between 1 and 3 hearts.
  • the filling pressure can fluctuate between 0.5 bar and 1.0 bar with a frequency of 2 hearts.
  • the pulsating pressure change ensures advantageous venting and compression of the fresh concrete during the pouring process, wherein the periodic pressure change is preferably maintained even a short time after pouring the mold.
  • the concrete quality of the finished concrete component can be improved if the filling pressure of the surface formwork element is increased after pouring and closing the mold. As a result, an increase in the transferred to the fresh concrete contact pressure is achieved.
  • the filling pressure of the surface formwork element after pouring and closing the mold is increased such that the contact pressure on the fresh concrete by a multiple, in particular by a factor between five and ten, higher than the pressure acting on the fresh concrete during the concrete application contact pressure ,
  • the filling pressure of the areal formwork element can be increased, for example, to 4 to 6 bar, in particular approximately 5 bar.
  • the sheet formwork element when setting the fresh concrete is compressible or is compressed and / or the filling pressure of the surface formwork element is reduced.
  • the fiber concrete hardens during the chemical bonding process, whereby at the same time an autogenous, chemical shrinkage occurs, which is particularly pronounced with high-performance fiber concrete.
  • the compulsive forces arising during shrinkage, which would inevitably occur in a rigid formwork, can be considerably reduced via the compressible surface formwork element; if necessary, the filling pressure of the surface formwork element can be lowered in a supportive manner.
  • the filling pressure of the surface formwork element for removing a formwork part is reduced such that between the concrete element and a formwork part a free space is formed.
  • the volume of the surface formwork element is reduced by reducing the filling pressure to create between the finished concrete element and the adjoining formwork part a free space, which allows the uncomplicated removal of the relevant formwork part, without the inner formwork must be made separable.
  • the first formwork part is designed as an inner formwork and the second form part is formed as an outer formwork, wherein the inner formwork is arranged within the outer form to form the casting mold. Accordingly, a gap is formed between the inner formwork and the outer formwork, which defines the mold for the production of the concrete component.
  • the inner formwork can be removed, whereby a hollow concrete component is obtained, which is characterized by a low weight compared to a solid component.
  • the carrying capacity of the concrete component is preferably increased by the use of fiber concrete, especially ultra high performance fiber concrete.
  • This version tion is particularly suitable for the construction of a supported by columns high-way from individual infrastructure segments, each formed by such a precast concrete element.
  • the surface formwork element is arranged on an outer surface of the inner formwork, a concrete component is obtained, which has on its outer side a high surface quality, which is determined by the substantially rigid formwork skin of the outer formwork.
  • the quality of the cavity of the concrete component limiting surface of the concrete component of minor importance, so that here the flexible sheet formwork element is arranged.
  • the object underlying the invention is further achieved by a surface formwork element of the type mentioned, in which at least one can be filled with a pressure medium, depending on the filling pressure expandable or compressible hollow chamber is provided.
  • a membrane envelope which encloses at least one hollow chamber and which is preferably made of a plastic material is provided for forming the planar form element.
  • the sheet form member has a plurality of compressed air hoses embedded in a flexible plastic material.
  • the surface formwork element has a self-contained, in particular substantially annular, cross-sectional profile, the surface formwork element can be applied during operation to a correspondingly shaped formwork part (in particular an inner formwork).
  • the object of the invention is achieved with a formwork of the type mentioned, which between the first and the second formwork part a formwork formwork element, such as described above.
  • first formwork part forming an inner formwork is arranged essentially completely within the second formwork part forming an outer formwork.
  • the formwork parts are formed by essentially rigid cast parts, in particular concrete.
  • the castings are poured into molds, which can each be milled from a plastic block by means of an industrial robot. Depending on the shape of the casting to be produced, one or more molds are used.
  • first and / or the second formwork part have or have several longitudinally adjoining shuttering segments.
  • FIG. 1 shows a cross section through a formwork according to the invention for casting a prefabricated concrete component, in which between an outer and an inner formwork mold part, an expandable or compressibleêtnschalungselement is arranged.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the formwork shown in FIG. 1;
  • 3a to 3d each show a cross section through the formwork according to FIG. 1 and FIG. 2 in different phases during the production of the concrete component; 4 shows a section through a preferred embodiment of the surface formwork element according to the invention, which is designed as a membrane sleeve to be filled with compressed air;
  • 5a to 5e each show a section through an alternative embodiment of the surface formwork element according to the invention, in which a plurality of compressed air hoses are embedded in a plastic material, wherein the surface formwork element is shown in each case in a different degree of deformation;
  • FIGS. 6a and 6b each show a longitudinal section through the formwork according to FIGS. 1 to 3, the inner formwork being shown in an operating position (FIG. 6a) and in a position partly pulled out of the outer formwork (FIG. 6b);
  • FIG. 7a and 7b each show a plastic casting mold for casting a half-shell of the second, outer formwork part (FIG. 7a) or of the first, inner formwork part (FIG. 7b);
  • FIG. 8 is an elevational view of a start-up path having the precast concrete components produced in the method of the invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the high travel path shown in FIG. 8 in the region of a support;
  • 10a is a schematic plan view of the start-up path according to FIG. 8 and FIG. 9;
  • Fig. 10b is an elevational view of the overhead travel shown in Fig. 10a;
  • Fig. IIa is a longitudinal section through a track segment of the start-up of Fig. 7 to 9;
  • Fig. IIb shows a cross section through the infrastructure segment according to Fig. IIa.
  • Fig. 1 shows a formwork 1 for casting a precast concrete element 2, which is illustrated in Fig. 1 with dashed lines.
  • the formwork 1 has a first formwork part 3 and a second formwork part 4, which form a casting mold 5 in a gap, which represents a negative of the concrete component 2 to be produced.
  • the first formwork part 3 is formed as an inner formwork, which is completely disposed within the second, forming an outer formwork formwork part 4.
  • the first formwork part 3 is integrally formed in the embodiment shown.
  • the second, forming the outer formwork formwork part 4 is formed by two half-shells 4 ', 4'', which form a relation to the operating position top-side filler opening 6.
  • the concrete component 2 that can be produced here has a central hollow space 7, which corresponds to the shape of the first molded part 3.
  • the fresh concrete 2 ' is preferably a fiber concrete, especially an ultra-high performance fiber concrete, which combines particularly advantageous material properties (durability, high pressure resistance, etc.) in itself.
  • the ultra-high-performance fiber concrete has high-quality additives, such as quartz, basalt or the like. ; In addition, a comparatively high proportion of fine and finest aggregates is included. These fines are tuned in their grain size to fill the spaces between the larger grains, creating a particularly compact grain structure.
  • the term "reactive powder” is used in the literature as a binder, resulting in a comparatively intensive chemical setting process, which results in a particularly dense material structure, and in order to be able to process the fresh concrete, high-performance plasticizer is added
  • the ultra-high performance concrete also contains fibers, in particular steel fibers, which give the material a corresponding ductility, ie ductility or toughness. The fibers can sewn occurring cracks and keep the crack distances and the crack widths small.
  • the first formwork part 3 and the second formwork part 4 are each formed from individual formwork segments 9 and 10, which adjoin one another in the longitudinal direction of the concrete building element 2 to be produced.
  • the formwork elements 9 of the first formwork part 3 (as well as the formwork elements 10 of the second formwork part 4) are clamped together by schematically illustrated strands 11.
  • Fig. 2 are further frontal shutters 12 can be seen, which complete the formwork 1 at their end faces.
  • the formwork parts 3, 4 each have five formwork segments 9 and 10; Of course, each formwork part 3, 4 may also be formed by a different number of formwork segments 9 and 10 respectively.
  • the total length L of the formwork parts 3, 4 is about 12 m, so that the hereby poured concrete component 2 finds place in a standard container.
  • the formwork elements 10 of the formwork parts 4 each have a length of about 2.4 m.
  • FIGS. 3 a to 3d each show a phase in the production of the concrete component 2.
  • a funnel-shaped storage 13 is arranged, which extends over the entire length of the formwork 1.
  • the storage 13 contains the fresh concrete 2 'for the production of the concrete component 2.
  • the storage 13 is provided with a closing mechanism
  • the pivotable flap 15 closes the top-side filling opening 6 of the formwork 1.
  • the filling opening 6 is here separated by means of a dividing wall 6 'from an adjacent outlet opening.
  • the locking mechanism 14 further comprises a cooperating with the flap 15 actuator 16 to transfer the flap 15 from the storage position to a release position shown in Fig. 3b, in which fresh concrete 2 'in the direction of arrow 17 from the reservoir 13 can flow through the filling opening 6 in the mold 5.
  • the closing mechanism 14 ensures that the fresh concrete 2 'reaches the casting mold 5 simultaneously over the entire length of the formwork 1 in order to ensure a uniform pouring of the casting mold 5.
  • a pulsating filling pressure is applied to the surface formwork element 8, as illustrated in FIG. 3b with double arrows 17'.
  • the filling pressure of the surface formwork element 8 is changed at a frequency of about 2 Hz; As a result, a shaking is effected, with a fiber separation in the fresh concrete 2 'is prevented.
  • Fig. 3c the formwork 1 is shown after complete filling of the - mold 5 with fresh concrete 2 '.
  • the volume stored in the storage 13 corresponds to that Fresh concrete 2 'just the volume of the mold 5, so that the reservoir 13 is completely emptied when pouring the concrete element 2.
  • the funnel-shaped storage 13 and the partition wall 6 'between Ein Schollöff 6 and 6''outlet opening is removed.
  • the emerging fresh concrete 2 ' is mixed or sewn with the inflowing fresh concrete 2'.
  • the implementation of the concreting method described above makes it possible to significantly improve the quality of the series produced concrete components 2.
  • the filling opening 6 is closed by a closure element 21.
  • the filling pressure in the surface formwork element 8 is substantially increased (for example by a multiple), as illustrated in FIG. 3d by arrows 19.
  • the surface formwork element 8 experiences an increase in volume, so that an increased pressure is exerted on the fresh concrete 2 'to support the setting process.
  • the excess water or air contained in the fresh concrete 2 ' is peripherally, here on the inside of the second formwork part 4, i. the outer formwork, via a (schematically shown) drainage system 20 derived.
  • the expandable or compressible surface formwork element 8 has a membrane casing 22 which has at least one hollow chamber 23 which can be filled with a particularly gaseous pressure medium (preferably air) which has an adjustable filling pressure.
  • a particularly gaseous pressure medium preferably air
  • a supply device 24 (in particular a compressed air source) for introducing the pressure medium into the hollow chamber 23 of the surface formwork element 8 can be seen.
  • the supply device 24 is coupled to a control or regulating device 25, which is set up to fill the filling pressure in the hollow chamber 23 to control or regulate.
  • the control device 25 may be connected to a known in the art pressure sensor 25 'for detecting a current filling pressure in the hollow chamber 23, which is supplied to the control device 25, which determines a target filling pressure, which with a Regulator 25 '' is set to control or regulate the filling pressure.
  • clamping elements 26 are provided in the hollow chamber 23 of the membrane ⁇ shell, which is like a truss can be tense.
  • the membrane sheath 22 preferably includes a continuous hollow chamber 23.
  • the surface formwork element 8 has a thickness d or extension to the longitudinal plane, which can be changed via the filling pressure in the hollow chamber 23.
  • the membrane sleeve 22 on a sufficient flexibility, which is preferably achieved for example with a membrane sleeve 22 made of a suitable KunststoffStoffmaterial.
  • At least two side-by-side arranged membrane sheaths 22 are provided for forming the surface formwork element 8, which can be connected to each other via a joint 27 by means of adhesive strips 28 arranged on both sides.
  • the at least two membrane sheaths 22 have interconnected cavities 23.
  • membrane sheaths 22 with separate cavities 23 could also be provided, which are each connected independently of one another with their own supply device 24 or their own control device 25 for regulating the filling pressure in the respective membrane casing 22, as described above.
  • only a single, in the circumferential direction on the first formwork part 3 can be arranged membrane membrane 22 may be provided.
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of the compressible or expandable vial formwork element 8, which has a plurality of preferably parallel compressed air hoses 8a, which are connected to the supply device 24. they are.
  • the compressed air hoses 8a are embedded in the embodiment shown in a flexible plastic material 8b, which preferably has a higher elasticity than the compressed air hoses 8a.
  • the surface formwork element 8 can be compressed or expanded to a different extent transversely to the longitudinal plane; 5a shows the surface formwork element 8 with maximum thickness d at which the compressed air hoses 8a have a substantially circular cross section.
  • the bottle mold element 8 is filled with a high filling pressure of the pressure medium.
  • the compressed air hoses 8a are pressurized with a lower filling pressure (see FIGS. 5b to 5e)
  • the hydrostatic pressure of the fresh concrete 2 ' causes a corresponding compression of the surface formwork element 8.
  • FIG. 5a the contact pressure exerted on the fresh concrete 2' is indicated by an arrow illustrated;
  • Fig. 5a the implementation of a shaking by a pulsating filling pressure is illustrated with a double arrow.
  • the first formwork part 3 forming the inner formwork can be removed quickly and easily after the concrete component 2 has been cast, by sufficiently reducing the filling pressure of the areal formwork element 9. As a result, a free space is formed between the first formwork part 3 and the concrete component 2, which facilitates the removal of the first formwork part 3.
  • Fig. 5a and 5b are further schematically shown wheels 29 to roll the first formwork part 3, for example by means of a winch from the formwork 1 in the direction of arrow 30 out.
  • FIGS. 7a and 7b each show a casting mold 31 for casting cast parts 32, preferably of normal concrete.
  • the castings 32 each form a half-shell of the second saddle ⁇ lung molding member 4 (Fig. 7a) and the one-piece first formwork form part 3 (Fig. 7b).
  • Each mold 31 consists of two (Fig. 7a) and four (Fig. 7b) mold parts 31 ', which are each milled in particular by means of an industrial robot from a plastic block.
  • Fig. 8 shows a Hochfahrweg 33, in which the use of previously described concrete components 2 (preferably made of high-performance fiber concrete) has special advantages.
  • the Hochfahrweg 33 has a bridge structure 34 in the form of a single-carrier chain, which by means of supports 35 at a predetermined height above a substrate 35 '. is arranged.
  • the supports 35 are preferably arranged at regular intervals over the length of the Hochfahrweges 33.
  • the support 35 which is made in particular from high-performance fiber-reinforced concrete, has a fork-shaped support head 36 for receiving the corresponding bridge support structure 33.
  • the support 35 is anchored in the ground 35 '.
  • the end portion of the support 35 anchored in the ground is connected to a cross-shaped column foot 37 (preferably of high-performance fiber concrete), which is placed on a pile head plate 38 preferably made of normal concrete.
  • a pile head plate 38 preferably made of normal concrete.
  • projecting into the ground Ramm-bored piles 39 are visible, which are attached to the pile head plate 38.
  • the pile head plate 38 can compensate for those geometric inaccuracies that are unavoidable in foundation work.
  • the Hochfahrweg 33 is composed of individual guideway segments 40, which are formed by concrete components 2, as described with reference to FIGS. 1-6.
  • Each track segment 40 has both a plan view (FIG. 10a) and an elevation (FIG. 10b) a circularly curved course, as in FIG. 9a with a radius R : or in FIG. 9b with a radius R 2 is illustrated.
  • the track segments 40 are connected via dry joints 41 by a longitudinal bias.
  • end segments 42 are provided in the area of the supports 35 (shown only schematically in FIG. 9.
  • the track segments 40 are dimensioned such that each track segment 40 can fit into a standard container with a length of about 12 m and a width of 2.4 m. As a result, the transport of individual infrastructure segments 40 can be considerably facilitated even over long distances.
  • each track segment 40 indicates an end portion of a rib-shaped or rib-shaped reinforcement 43, which stiffened the thin-walled cross-section of the track segment 40 in the dry joint 41.
  • the reinforcement 43 is used for attachment, especially anchoring or deflection, of tendons 45, with which adjacent track segments 40 are braced together.
  • the concrete element 2 which forms a track segment 40 in the embodiment shown, an approximately trapezoidal cross-section.
  • the cross-sectional profile of the concrete component 2 can be modified in many ways depending on the application; For example, a substantially circular, rectangular or square cross section may be provided.
  • a thin-walled concrete component 2 with wall thicknesses preferably between 50 mm and 200 mm can be produced;
  • the thin-walled profile encloses a cavity 7 with a cross-sectional area between 2 and 4 m 2 . In this cavity 7 can be exchangeable external longitudinal tension members.

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Abstract

Verfahren zum Gießen eines Fertigteil-Betonbauelements (2), Flächenschalungselement (8) und Schalung (1), wobei zwischen einem ersten (3) und einem zweiten Schalungsformteil (4) eine dem Betonbauelement (2) entsprechende Gießform (5) ausgebildet wird, die mit Frischbeton (2'), insbesondere Faserbeton, vorzugsweise Hochleistungs- Faserbeton, ausgegossen wird, wobei zwischen den Schalungsformteilen (3, 4) ein Flächenschalungselement (8) mit einer mit einem Druckmedium befüllbaren, in Abhängigkeit vom Fülldruck expandierbaren bzw. komprimierbaren Hohlkammer (23) angeordnet wird, Flächenschalungselement (8) und Schalung.

Description

Verfahren zum Gießen eines Fert iqteil-Betonbauelements , Flächen- schalunqselement und Schalung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen eines Fertigteil-Betonbauelements, wobei zwischen einem ersten und einem zweiten Schalungsformteil eine dem Betonbauelement entsprechende Gießform ausgebildet wird, die mit Frischbeton, insbesondere Faserbeton, vorzugsweise Ultra-Hochleistungs-Faserbeton, ausgegossen wird.
Die Erfindung betrifft weiters ein Flächenschalungselement zur Anordnung in einer Gießform zwischen einem ersten und einem zweiten Schalungsformteil zum Gießen eines Fertigteil-Betonbauelements .
Ferner betrifft die Erfindung eine Schalung zum Gießen eines Fertigteil-Betonbauelements insbesondere aus Faserbeton, vorzugsweise Ultra-Hochleistungs-Faserbeton, mit einem ersten und einem zweiten Schalungsformteil, die eine dem herzustellenden Betonbauelement entsprechende Gießform ausbilden.
Die CH 542 033 offenbart eine Technik zur Herstellung andersartiger Faserzementröhren mittels einer Form, in welche durch Zufuhrleitungen Mörtel eingeleitet wird. In der Form befindet sich ein drehbarer Kern, welcher Längserhebungen und längsseitig angeordnete Durchbrüche aufweist. Am Umfang des Kerns ist ein Mantel aus einem elastomeren Material angeordnet ist, mit welchem der Faserzement unter Druck gesetzt werden kann. Hierfür ist der Kern mit einer Luftleitung verbunden, mit welcher zunächst ein Vakuum im Inneren des Kerns hergestellt wird, um den Mantel am Kern anzulegen. Zur Herstellung der Faserzementröhren wird der Kern samt dem Mantel in Drehbewegung versetzt. Diese Drehbewegung wird so lange fortgesetzt, bis der zwischen der Form und dem Kern gebildete Hohlraum mit Mörtel vollständig ausgefüllt ist. Sobald dieser Zustand erreicht wurde, wird Luft in den Kern eingeleitet, wodurch der Mantel aufgebläht wird, so dass der Mörtel zusammengedrückt und entwässert wird. Überschüssiges Wasser wird hierbei durch die Durchbrüche der Form nach außen abgeleitet . Dieser Stand der Technik betrifft daher nicht die Fertigung von Faserbetonteilen, sondern die Herstellung von Faserzementbauteilen. Zwischen Faserzement und Faserbeton, speziell UHPFRC (Ultra High Performance Fibre Reinforced Concrete = faserbewehrter Ultrahochleistungsbeton) bestehen jedoch sowohl in technologischer Hinsicht als auch hinsichtlich der Faserart beträchtliche Unterschiede. Im Falle des Standes der Technik dient der Mantel in erster Linie dazu, aus dem Faserzement das übermäßige Wasser auszupressen, um einen relativ kompakten, trockenen Zementkörper zu hinterlassen, der kurzfristig genügend erhärtet, um ihn bald aus der Schalung nehmen zu können. Das Anpressen des Faserbetons an die Filterschicht wird noch verstärkt durch die Rotationsbewegung des mit Längsrippen versehenen Kernes. Demnach wird bei diesem Stand der Technik nur ein Verdichtungsvorgang für andersartige Feserzementröhren durchgeführt.
Darüberhinaus wird beim Stand der Technik ein einwandiger
Schlauch verwendet, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Faserzementrohres entspricht. In Verwendung nimmt der
Schlauch im Querschnitt nahezu eine Kreisform an. Der Schlauch berührt das Kernrohr lediglich an den Längsrippen und muss dort derart gehalten werden, dass er die Drehbewegung des Kernrohres zwangsweise mitmacht. Bei Aufbringung eines Unterdruckes durch das Absaugen der Luft wird der Schlauch an das innere perforierte Rohr und an die Längsrippen von außen angelegt. Dabei bleibt der Schlauch im Bereich der Rippen in Kontakt zur inneren Oberfläche, des Rohres. Bei diesem Stand der Technik kann der
Schlauch im aufgeblasenen Zustand nur eine kreisförmige Querschnittsform einnehmen. Demnach weist dieser Stand der Technik ein sehr eingeschränktes Anwendungsgebiet auf, welches auf die Fertigung von röhrenförmigen Faserzementbauteilen beschränkt ist .
Aus der DE 20 2005 018 922 Ul ist eine röhrenartige, hohle Fahrbahn für den Straßenbau bzw. als Bahngleisunterbau bekannt. Die Fahrbahn ist aus miteinander verbundenen Längsträgern zusammengesetzt. Die Längsträger sind durch Betonformteile gebildet, welche im Querschnitt eine auf der Spitze stehende Dreiecksform oder Trapezform aufweisen. Die Betonformteile sind mit einer symmetrisch angeordneten Röhre durchzogen. Jedes Betonformteil bildet Auflageflächen für einen natürlich oder künstlich errichteten Baugrund aus. Die Betonformteile können aus Faserbeton im Beton-Schleuderverfahren hergestellt sein.
In der Herstellung von Betonfertigteilen wurden in jüngster Vergangenheit große Fortschritte erzielt, welche durch neuartige Betonmischungen ermöglicht wurden. Das Augenmerk wird zunehmend auf faserbewährten Beton bzw. Faserbeton gelegt, welcher besonders vorteilhafte Materialeigenschaften aufweist. Die Zugabe spezieller Fasern (bspw. Stahlfasern) in den Beton führt u.a. zu einer Verbesserung der Zugfestigkeit sowie des Bruch- und Rissverhaltens. Hierfür wurde insbesondere sogenannter Ultra-Hoch- leistungs-Faserbeton (UHPFRC, Ultra High Performance Fiber Rein- forced Concrete) entwickelt, welcher gegenüber herkömmlichen Betonmischungen eine verbesserte Dauerhaftigkeit und wesentlich höhere Druckfestigkeit aufweist. Die Verwendung von Hochleis- tungs-Faserbeton kann die Lebenszykluskosten eines damit hergestellten Betonbauelements wesentlich reduzieren, da die Nutzungsdauer von UHPFRC-Bauteilen im Vergleich zu entsprechenden Normalbeton-Bauteilen entsprechend verlängert werden kann und zudem wesentlich geringere Erhaltungskosten anfallen. Die hohe Druckfestigkeit von Hochleistungs-Faserbeton ermöglicht zudem die Fertigung von dünnwandigen Hohlbauteilen, mit welchen erhebliche Gewichtseinsparungen erzielt werden können. Solche Bauteile eignen sich insbesondere für die Errichtung von leichten und gleichzeitig höchst stabilen Tragwerken.
Die Herstellung von Fertigteil-Betonbauelementen aus Hochleistungs-Faserbeton gestaltet sich jedoch aufgrund der speziellen Eigenschaften dieses Werkstoffs, u.a. eine ausgeprägte Schwindneigung, schwierig. Die bekannten Herstellungsverfahren sind zudem für eine wirtschaftliche Serienproduktion kaum geeignet, so dass eine größere Verbreitung dieser Technologie bislang verhindert wurde.
Demzufolge besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren bzw. ein Flächenschalungselement der eingangs angeführten Art zu schaffen, welches eine kostengünstige und effiziente Serienproduktion von Fertigteil-Betonbauelementen hoher Qualität ermöglicht. Hierbei sollen insbesondere die Materialei- genschaften von Faserbeton, speziell Hochleistungs-Faserbeton, berücksichtigt werden.
Diese Aufgabe wird beim Verfahren der eingangs angeführten Art dadurch gelöst, dass zwischen den Schalungsformteilen ein Flächenschalungselement mit einer mit einem Druckmedium befüllba- ren, in Abhängigkeit vom Fülldruck expandierbaren bzw. komprimierbaren Hohlkammer angeordnet wird.
Demnach wird erfindungsgemäß zwischen im Wesentlichen starren (jeweils einteiligen oder mehrteiligen) Schalungsformteilen ein verformbares Flächenschalungselement eingesetzt, welches je nach Fülldruck eines darin enthaltenen Druckmediums komprimierbar bzw. expandierbar ist. Das Flächenschalungselement weist eine beim Gießen des Betonbauelements mit dem Frischbeton in Kontakt stehende Kontaktfläche auf, über welche ein Anpressdruck auf den Frischbeton ausgeübt wird. Die Kontaktfläche zwischen dem Flächenschalungselement und dem Betonbauelement ist vorzugsweise als Schalseite der Gießform ausgebildet, welche eine entsprechende Oberfläche des fertigen Betonbauelements definiert. Der Anpressdruck auf das herzustellende Betonbauelement kann während des Herstellungsprozesses über den Fülldruck des Flächenschalungselements verändert werden. Zur Erhöhung des Anpressdrucks auf das herzustellende Betonbauelement wird der Fülldruck des Flächenschalungselements erhöht. Hierdurch wird eine Volumsvergrößerung des Flächenschalungselements hervorgerufen, welche den Anpressdruck auf das herzustellende Betonbauelement steigert . Umgekehrt kann der an der Kontakt fläche auf das herzustellende Betonbauelement ausgeübte Anpressdruck dadurch verringert wer¬ den, dass der Fülldruck im Flächenschalungselement gesenkt und folglich das Volumen des Flächenschalungselement verkleinert wird. Zur Erzielung eines variablen Anpressdruckes auf das herzustellende Betonbauelement ist es insbesondere günstig, wenn das Flächenschalungselement quer zu seiner Längsebene expandier¬ bar bzw. komprimierbar ist. Das Flächenschalungselement ist vorzugsweise mit einer Versorgungseinrichtung verbunden, mit welchem zumindest eine Hohlkammer des Flächenschalungselements mit dem Druckmedium versorgt wird. Die Versorgungseinrichtung ist bevorzugt mit einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung zum Steuern bzw. Regeln des Fülldrucks des Flächenschalungselements verbun- den. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung kann einen Drucksensor zum Messen des momentanen Fülldrucks aufweisen, welcher mittels eines Reglers auf einen vorgegebenen, je nach Phase des Gießvorgangs bedarfsweise veränderbaren Soll-Fülldruck geregelt wird. Somit kann das herzustellende Betonbauelement in den einzelnen Phasen des Herstellungsprozesses unterschiedlichen Drücken ausgesetzt werden, wodurch die Materialeigenschaften des gegossenen Betonbauelements wesentlich verbessert werden.
Zur Erzielung eines expandierbaren bzw. komprimierbaren Flächenschalungselements ist es günstig, wenn als expandierbares bzw. komprimierbares Flächenschalungselement eine mit einem insbesondere gasförmigen Druckmedium befüllbare Membranhülle verwendet wird. Die flexible bzw. verformbare Membranhülle, welche insbesondere aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein kann, schließt zumindest eine mit dem Druckmedium befüllte Hohlkammer ein. Als Druckmedium ist vorzugsweise Luft vorgesehen; es wäre jedoch auch eine Ausführung mit einem flüssigen Druckmedium, beispielsweise Wasser, vorstellbar. Die zumindest eine Hohlkammer des Flächenschalungselements wird mit einer Druckmedium-Versorgungseinrichtung verbunden, welche im Betrieb das Druckmedium an die Hohlkammer liefert bzw. das Druckmedium aus der Hohlkam¬ mer ableitet.
Um die Entlüftung und Verdichtung des in die Gießform eingeleiteten Frischbetons zu verbessern, ist es günstig, wenn der Fülldruck des Flächenschalungselements beim Eingießen von Frischbe¬ ton in die Gießform periodisch verändert wird. Die periodische Variation des Fülldrucks bewirkt eine pulsierende Volumensveränderung des Flächenschalungselements, welche auf den damit in Kontakt stehenden Frischbeton übertragen wird. Der RüttelVorgang kann über Frequenz und Amplitude der periodischen Druck- bzw. Volumsänderungen gezielt an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Der Fülldruck im Flächenschalungselement entspricht vorzugsweise zumindest dem hydrostatischen Druck des Frischbetons, um die Deformation des Flächenschalungselementes zu minimieren. Beispielsweise kann der Schalungsdruck bei einem in horizontaler Lage betonierten Brückenträger mit maximal zwei Metern Höhe in einer Größenordnung von 0.5 bar liegen. Die (pulsierende) Ände¬ rung des Fülldruckes beträgt in diesem Fall vorzugsweise zwi- sehen 0.2 und 0.7 bar, insbesondere ca. 0.5 bar. Die Frequenz der Fülldruckänderung kann zwischen 1 und 3 Herz betragen. Somit kann der Fülldruck im Fall des erwähnten Brückenträgers mit einer Frequenz von 2 Herz zwischen 0.5 bar und 1.0 bar pendeln. Die pulsierende Druckänderung gewährleistet eine vorteilhafte Entlüftung und Verdichtung des Frischbetons während dem Eingießvorgang, wobei die periodische Druckänderung vorzugsweise auch noch eine kurze Zeitspanne nach dem Ausgießen der Gießform beibehalten wird. Beim Gießen von dünnwandigen Faserbeton-Bauteilen neigen die Fasern dazu, sich in Strömungsrichtung zu orientieren; durch Übertragung eines pulsierenden Anpressdrucks über das Flächenschalungselement kann eine Entmischung der im Faserbeton enthaltenen Fasern verhindert werden.
Die Betongüte des fertigen Betonbauelements kann verbessert werden, wenn der Fülldruck des Flächenschalungselements nach dem Ausgießen und Verschließen der Gießform erhöht wird. Hierdurch wird eine Erhöhung des auf den Frischbeton übertragenen Anpressdrucks erzielt. In einer bevorzugten Ausführung wird der Fülldruck des Flächenschalungselements nach dem Ausgießen und Verschließen der Gießform derart erhöht, dass der Anpressdruck auf den Frischbeton um ein Mehrfaches, insbesondere um einen Faktor zwischen fünf und zehn, höher als der während der Betoneinbringung auf den Frischbeton wirkende Anpressdruck ist. Beim oben erwähnten Brückenträger kann der Fülldruck des Flächenschalungselements beispielsweise auf 4 bis 6 bar, insbesondere ca. 5 bar, erhöht werden.
Zur Unterstützung des Abbindevorgangs ist es von Vorteil, wenn im Beton enthaltene Luftporen bzw. Überschusswasser über ein Drainagesystem abgeleitet werden bzw. wird, wobei das Drainage- system vorzugsweise an der Innenseite eines Schalungsformteils angeordnet ist. Derartige Drainagesysteme sind im Stand der Technik an sich bekannt, so dass sich nähere Ausführungen hierzu erübrigen. Der vom Flächenschalungselement auf den Frischbeton übertragbare Anpressdruck unterstützt diese vorteilhafte Entwässerung des Frischbetons.
Um Zwangsbeanspruchungen während des Abbindeprozesses zu minimieren, ist es von Vorteil, wenn das Flächenschalungselement beim Abbinden des Frischbetons komprimierbar ist bzw. komprimiert wird und/oder der Fülldruck des Flächenschalungselements verringert wird. Der Faserbeton erhärtet beim chemischen Abbin- deprozess, wobei gleichzeitig ein autogenes, chemisches Schwinden eintritt, welches bei Hochleistungs-Faserbeton besonders stark ausgeprägt ist. Die beim Schwinden entstehenden Zwangsbeanspruchungen, welche bei einer starren Schalung zwangsläufig auftreten würden, können über das komprimierbare Flächenschalungselement beträchtlich reduziert werden; falls erforderlich kann unterstützend der Fülldruck des Flächenschalungselements gesenkt werden.
Um eines der Schalungsformteile nach der Fertigstellung des Betonbauelements auf zeitsparende und unkomplizierte Weise entfernen zu können, ist es günstig, wenn der Fülldruck des Flächenschalungselements zum Entfernen eines Schalungsformteils derart verringert wird, dass zwischen dem Betonbauelement und einem Schalungsformteil ein Freiraum gebildet wird. Somit wird das Volumen des Flächenschalungselements durch Verringerung des Fülldrucks verkleinert, um zwischen dem fertigen Betonbauelement und dem daran angrenzenden Schalungsformteil einen Freiraum zu schaffen, welcher das unkomplizierte Entfernen des betreffenden Schalungsformteils ermöglicht, ohne dass die Innenschalung zerlegbar ausgebildet werden muß.
Zur Herstellung eines einen Hohlraum aufweisenden Betonbauelements ist es günstig, wenn das erste Schalungsformteil als Innenschalung und das zweite Schalungsformteil als Außenschalung ausgebildet ist, wobei die Innenschalung unter Ausbildung der Gießform innerhalb der Außenschalung angeordnet ist. Demnach ist zwischen der Innenschalung und der Außenschalung ein Zwischenraum gebildet, welcher die Gießform zur Herstellung des Betonbauelements definiert. Nach Fertigstellung des Betonbauelements kann die Innenschalung entfernt werden, wobei ein hohles Betonbauelement erhalten wird, welches sich durch ein im Vergleich zu einem Massivbauteil geringes Gewicht auszeichnet. Die Tragfähigkeit des Betonbauelements wird vorzugsweise durch die Verwendung von Faserbeton, speziell Ultra-Hochleistungs-Faserbeton, gesteigert. Hierdurch können vorteilhafterweise besonders leichte und gleichzeitig stabile Tragwerke hergestellt werden. Diese Ausfüh- rung eignet sich insbesondere für die Errichtung eines von Stützen getragenen Hochfahrweges aus einzelnen Fahrweg-Segmenten, die jeweils durch ein solches Fertigteil-Betonbauelement gebildet sind.
Wenn das Flächenschalungselement an einer Außenfläche der Innenschalung angeordnet wird, wird ein Betonbauelement erhalten, welches an seiner Außenseite eine hohe Oberflächengüte aufweist, die von der im Wesentlichen starren Schalhaut der Außenschalung bestimmt wird. Demgegenüber ist die Güte der den Hohlraum des Betonbauteils begrenzenden Oberfläche des Betonbauteils von untergeordneter Bedeutung, so dass hier das flexible Flächenschalungselement angeordnet wird.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird weiters durch ein Flächenschalungselement der eingangs angeführten Art gelöst, bei welchem zumindest eine mit einem Druckmedium befüllbare, in Abhängigkeit vom Fülldruck expandierbare bzw. komprimierbare Hohlkammer vorgesehen ist. Die hiermit erzielbaren technischen Effekte bzw. Vorteile entsprechen jenen des erfindungsgemäßen Verfahrens, so dass zwecks Vermeidung von Wiederholungen auf vorstehende Äußerungen verwiesen werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zur Ausbildung des Flächenschalungselements eine die zumindest eine Hohlkammer einschließende Membranhülle vorgesehen, die vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist. Bei einer alternativen Ausführung weist das Flächenschalungselement eine Mehrzahl von Druck- luftschläuchen auf, die in ein flexibles KunstStoffmaterial eingebettet sind.
Wenn das Flächenschalungselement ein in sich geschlossenes, insbesondere im Wesentlichen ringförmiges, Querschnittsprofil aufweist, kann das Flächenschalungselement im Betrieb an einem entsprechend geformten Schalungsformteil (insbesondere einer Innenschalung) angelegt werden.
Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe mit einer Schalung der eingangs angeführten Art gelöst, welche zwischen dem ersten und dem zweitem Schalungsformteil ein Flächenschalungselement, wie vorstehend beschrieben, aufweist.
Zum Gießen eines einen zentralen Hohlraum aufweisenden Betonbauelements ist es von Vorteil, wenn das erste, eine Innenschalung bildende Schalungsformteil im Wesentlichen vollständig innerhalb des zweiten, eine Außenschalung bildenden Schalungsformteils angeordnet ist. Hierdurch können, wie bereits erwähnt, besonders leichte Fertigteil-Betonbauelemente hergestellt werden.
Äus fertigungstechnischen Gründen ist bevorzugt, wenn die Schalungsformteile durch im Wesentlichen starre Gussteile, insbesondere aus Beton, gebildet sind. Die Gussteile werden in Gussformen gegossen, die jeweils mittels eines Industrieroboters aus einem Kunststoffblock gefräst werden können. Je nach Form des herzustellenden Gussteils wird bzw. werden eine einzige Gussform oder mehrere Gussformen verwendet.
Zur effizienten Serienproduktion langgestreckter Betonbauelemente, welche insbesondere für die Konstruktion von Fahrwegen geeignet sind, ist es günstig, wenn das erste und/oder das zweite Schalungsformteil mehrere in Längsrichtung aneinander anschließende Schalungssegmente aufweisen bzw. aufweist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter' erläutert.
Im Einzelnen zeigen in der Zeichnung:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Schalung zum Gießen eines Fertigteil-Betonbauelements, bei welcher zwischen einem äußeren und einem inneren Schalungsformteil ein expandierbares bzw. komprimierbares Flächenschalungselement angeordnet ist;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Schalung;
Fig. 3a bis Fig. 3d jeweils einen Querschnitt durch die Schalung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 in unterschiedlichen Phasen bei der Herstellung des Betonbauelements; Fig. 4 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Flächenschalungselements, welches als mit Druckluft befüllbare Membranhülle ausgebildet ist;
Fig. 5a bis 5e jeweils einen Schnitt durch eine alternative Ausführung des erfindungsgemäßen Flächenschalungselements, bei welcher eine Mehrzahl von Druckluftschläuchen in einem Kunststoffmaterial eingebettet sind, wobei das Flächenschalungselement jeweils in einem unterschiedlichen Verformungsgrad dargestellt ist ;
Fig. 6a und Fig. 6b jeweils einen Längsschnitt durch die Schalung gemäß Fig. 1 bis Fig. 3, wobei die Innenschalung in einer Betriebsposition (Fig. 6a) und in einer teilweise aus der Außenschalung herausgezogenen Stellung (Fig. 6b) gezeigt ist;
Fig. 7a und Fig. 7b jeweils eine Kunststoff-Gussform zum Gießen einer Halbschale des zweiten, äußeren Schalungsformteils (Fig. 7a) bzw. des ersten, inneren Schalungsformteils (Fig. 7b);
Fig. 8 eine Aufrissansicht eines Hochfahrwegs, welcher die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fertigteil-Betonbauelemente aufweist;
Fig. 9 eine Querschnittansicht des in Fig. 8 dargestellten Hochfahrwegs im Bereich einer Stütze;
Fig. 10a eine schematische Grundrissansicht des Hochfahrwegs gemäß Fig. 8 und Fig. 9;
Fig. 10b eine Aufrissansicht des in Fig. 10a gezeigten Hochfahrwegs ;
Fig. IIa einen Längsschnitt durch ein Fahrweg-Segment des Hochfahrwegs gemäß Fig. 7 bis 9; und
Fig. IIb einen Querschnitt durch das Fahrweg-Segment gemäß Fig. IIa. Fig. 1 zeigt eine Schalung 1 zum Gießen eines Fertigteil-Betonbauelements 2, das in Fig. 1 mit strichlierten Linien veranschaulicht ist. Die Schalung 1 weist ein erstes Schalungsformteil 3 und ein zweites Schalungsformteil 4 auf, die in einem Zwischenraum eine Gießform 5 ausbilden, welche ein Negativ des herzustellenden Betonbauelements 2 darstellt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Schalungsformteil 3 als Innenschalung ausgebildet, welche vollständig innerhalb des zweiten, eine Außenschalung bildenden Schalungsformteils 4 angeordnet ist. Das erste Schalungsformteil 3 ist in der gezeigten Ausführung einstückig gebildet. Das zweite, die Außenschalung bildende Schalungsformteil 4 ist durch zwei Halbschalen 4', 4'' gebildet, welche eine bezogen auf die Betriebsposition oberseitige Einfüllöffnung 6 ausbilden. Das hiermit herstellbare Betonbauelement 2 weist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, einen zentralen Hohlraum 7 auf, welcher der Form des ersten Schalungsformteils 3 entspricht .
Um den in die Gießform 5 eingefüllten Frischbeton 2' (vgl. Fig. 3b und 3c) mit einem vom Fortschritt des Gießvorgangs abhängigen Druck zu beaufschlagen, ist in der gezeigten Ausführung zwischen den Schalungsformteilen 3, 4 ein mit einem Druckmedium befüllba- res, in Abhängigkeit vom Fülldruck expandierbares bzw. komprimierbares Flächenschalungselement 8 angeordnet. Das Flächenschalungselement 8 weist eine an der Außenseite des ersten Schalungsformteils 3 anliegende Kontaktfläche 8' und eine mit dem Frischbeton 2' in Kontakt stehende Kontaktfläche 8'1 auf. Die Höhe d des Flächenschalungselements 8 (vgl. Fig. 4), d.h. die Erstreckung quer zu seiner Längsebene, kann über den Fülldruck variiert werden, um an der Kontakt fläche 81' einen entsprechend erhöhten bzw. gesenkten Anpressdruck auf den Frischbeton 2' auszuüben .
Der Frischbeton 2' ist vorzugsweise ein Faserbeton, speziell ein Ultra-Hochleistungs-Faserbeton, welcher besonders vorteilhafte Materialeigenschaften (Dauerhaftigkeit, hohe Druckfestigkeit, etc.) in sich vereint.
Ein Beispiel für einen im Stand der Technik bekannten Ultra-Hochleistungsfaserbeton kann Torsten Leutbecher, "Rissbildung und Zugtragverhalten von mit Stahlstab und Fasern bewehrtem Ultrahochfesten Beton (UHPC)", Schriftenreihe Baustoffe und Massivbau, Heft 9 (2008) entnommen werden, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Der Ultra-Hochleistungsfaserbeton weist hochwertige Zuschlagstoffe auf, wie Quarz, Basalt oder dergl . ; zudem ist ein vergleichsweise hoher Anteil an feinen und feinsten Zuschlagstoffen enthalten. Diese Feinstoffe sind in ihrer Korngröße darauf abgestimmt, die Zwischenräume zwischen den größeren Körnern auszufüllen, wodurch ein besonders kompaktes Korngefüge entsteht. Als Bindemittel werden in der Literatur mit dem Überbegriff „reacti- ve powder" bezeichnete Stoffe verwendet. Hierdurch wird ein vergleichsweise intensiver chemischer Abbindeprozeß hervorgerufen, wodurch ein besonders dichtes Materialgefüge erzielt wird. Um den Frischbeton trotzdem verarbeiten zu können, werden diesem Hochleistungs-Fließmittel beigegeben. Der Ultra-Hochleistungsbeton enthält weiters Fasern, insbesondere Stahlfasern. Die Fasern verleihen dem Material eine entsprechende Duktilität, d.h. Verformbarkeit bzw. Zähigkeit. Die Fasern können auftretende Risse vernähen und halten die Rissabstände und die Rissbreiten klein.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind das erste Schalungsformteil 3 bzw. das zweite Schalungsformteil 4 jeweils aus einzelnen Schalungssegmenten 9 bzw. 10 gebildet, welche in Längsrichtung des herzustellenden Betonbauelements 2 aneinander anschließen. Die Schalungselemente 9 des ersten Schalungsformteils 3 (ebenso wie die Schalungselemente 10 des zweiten Schalungsformteils 4) sind durch schematisch dargestellte Litzen 11 zusammengespannt. In Fig. 2 sind weiters Stirnschalungen 12 ersichtlich, welche die Schalung 1 an ihren Stirnseiten abschließen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Schalungsformteile 3, 4 jeweils fünf Schalungssegmente 9 bzw. 10 auf; selbstverständlich kann jedes Schalungsformteil 3, 4 auch durch eine davon abweichende Anzahl von Schalungssegmenten 9 bzw. 10 gebildet sein. Zweckmäßigerweise beträgt die Gesamtlänge L der Schalungsformteile 3, 4 ca. 12 m, so dass das hiermit gegossene Betonbauelement 2 in einem Normcontainer Platz findet. In der gezeigten Ausführung weisen die Schalungselemente 10 der Schalungsformteile 4 jeweils eine Länge von ca. 2,4 m auf. Fig. 3a bis 3d zeigt jeweils eine Phase in der Herstellung des Betonbauelements 2.
Wie aus Fig. 3a ersichtlich, ist oberhalb der Schalung 1 ein trichterförmiger Vorratsspeicher 13 angeordnet, der sich über die gesamte Länge der Schalung 1 erstreckt. Der Vorratsspeicher
13 enthält den Frischbeton 2' zur Herstellung des Betonbauelements 2. Der Vorratsspeicher 13 ist mit einem Schließmechanismus
14 verbunden, welcher eine verschwenkbare Klappe 15 aufweist, die sich über die gesamte Länge des Vorratsbehälters 13 erstreckt. In der in Fig. 3a gezeigten Speicherstellung des Vorratsbehälters 13 verschließt die verschwenkbare Klappe 15 die oberseitige Einfüllöffnung 6 der Schalung 1. Die Einfüllöffnung 6 ist hier mittels einer Trennwand 6' von einer benachbarten Austrittsöffnung getrennt.
Wie aus Fig. 3b ersichtlich, weist der Schließmechanismus 14 weiters ein mit der Klappe 15 zusammenwirkendes Betätigungselement 16 auf, um die Klappe 15 aus der Speicherstellung in eine in Fig. 3b gezeigten Freigabestellung zu überführen, in welcher Frischbeton 2' in Pfeilrichtung 17 vom Vorratsbehälter 13 durch die Einfüllöffnung 6 in die Gießform 5 einströmen kann. Durch den Schließmechanismus 14 wird sichergestellt, dass der Frischbeton 2 ' über die gesamte Länge der Schalung 1 gleichzeitig in die Gießform 5 gelangt, um ein gleichmäßiges Ausgießen der Gießform 5 zu gewährleisten. Um die Entlüftung des Frischbetons 2' beim Durchströmen der Gießform 5 in Umfangsrichtung der Schalung 1 zu verbessern, wird an das Flächenschalungselement 8 ein pulsierender Fülldruck angelegt, wie in Fig. 3b mit Doppelpfeilen 17' veranschaulicht ist. Hierfür hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Fülldruck des Flächenschalungselements 8 mit einer Frequenz von ca. 2 Hz verändert wird; hierdurch wird ein Rüttelvorgang bewirkt, wobei eine Faserentmischung im Frischbeton 2' verhindert wird. Der Frischbeton 2' strömt in Pfeilrichtung 17 im Uhrzeigersinn durch die Gießform 5 und erreicht schließlich die Einfüllöffnung 6.
In Fig. 3c ist die Schalung 1 nach vollständigem Auffüllen der - Gießform 5 mit Frischbeton 2' gezeigt. Wie aus Fig. 3c ersichtlich, entspricht das im Vorratsspeicher 13 gespeicherte Volumen Frischbeton 2' gerade dem Volumen der Gießform 5, so dass der Vorratsbehälter 13 beim Gießen des Betonbauelements 2 vollständig entleert wird. Anschließend wird der trichterförmige Vorratsspeicher 13 und die Trennwand 6' zwischen Einfüllöff ung 6 und Austrittsöffnung 6'' entfernt. Der austretende Frischbeton 2' wird mit dem einfließenden Frischbeton 2' vermischt bzw. vernäht. Die Umsetzung der zuvor beschriebenen Betoniermethode ermöglicht es, die Qualität der in Serie produzierten Betonbauelemente 2 signifikant zu verbessern.
Wie aus Fig. 3d ersichtlich, wird nach dem Ausgießen der Gießform 5 die Einfüllöff ung 6 mit einem Verschlusselement 21 verschlossen. Anschließend wird der Fülldruck im Flächenschalungselement 8 wesentlich (beispielsweise um ein Mehrfaches) erhöht, wie in Fig. 3d mit Pfeilen 19 veranschaulicht ist. Hierdurch erfährt das Flächenschalungselement 8 eine Volumsvergrößerung, so dass zur Unterstützung des Abbindevorgangs ein erhöhter Druck auf den Frischbeton 2' ausgeübt wird. Das im Frischbeton 2' enthaltene Überschusswasser bzw. Luft wird peripher, hier an der Innenseite des zweiten Schalungsformteils 4, d.h. der Außenschalung, über ein (schematisch gezeigtes) Drainagesystem 20 abgeleitet .
Demnach können die unterschiedlichen Phasen beim Gießen des Betonbauelements 2 durch entsprechende Druckänderungen mittels des Flächenschalungselements 8 berücksichtigt werden. Hierdurch kann die Qualität des hergestellten Betonbauelements 2 beträchtlich verbessert werden.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist das expandierbare bzw. komprimierbare Flächenschalungselement 8 eine Membranhülle 22 auf, die zumindest eine Hohlkammer 23 aufweist, welche mit einem insbesondere gasförmigen Druckmedium (vorzugsweise Luft) befüllbar ist, das einen einstellbaren Fülldruck aufweist. In Fig. 4
(rechte Seite) ist schematisch eine Versorgungseinrichtung 24 (insbesondere eine Druckluftquelle) zur Einleitung des Druckmediums in die Hohlkammer 23 des Flächenschalungselements 8 ersichtlich. Zur Erzielung eines festgelegten Fülldrucks ist die Versorgungseinrichtung 24 mit einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung 25 gekoppelt, welche dazu eingerichtet ist, den Fülldruck in der Hohlkammer 23 zu steuern bzw. zu regeln. Die Steuereinrichtung 25 kann mit einem im Stand der Technik an sich bekannten Drucksensor 25' zur Erfassung eines momentanen Fülldrucks in der Hohlkammer 23 verbunden sein, welcher an die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 25 geliefert wird, die einen Soll-Fülldruck bestimmt, welcher mit einem Regler 25'' zum Steuern bzw. Regeln des Fülldrucks eingestellt wird. Zur Erzielung von näherungsweise ebenen Kontaktflächen 8' (mit der Innenschalung) bzw. 8' ' (mit dem Frischbeton 2') sind in der Hohlkammer 23 der Membran¬ hülle 22 Spannelemente 26 (Seile, wandförmige Verbindungen, etc.) vorgesehen, die fachwerkartig verspannt sein können. Die Membranhülle 22 schließt vorzugsweise eine zusammenhängende Hohlkammer 23 ein. Das Flächenschalungselement 8 weist eine Dicke d bzw. Erstreckung guer zur Längsebene auf, welche über den Fülldruck in der Hohlkammer 23 verändert werden kann. Hierfür weist die Membranhülle 22 eine ausreichende Flexibilität auf, welche beispielsweise mit einer Membranhülle 22 vorzugsweise aus einem geeigneten KunstStoffmaterial erzielt wird.
In der gezeigten Ausführung sind zur Ausbildung des Flächenschalungselements 8 zumindest zwei nebeneinander angeordnete Membranhüllen 22 vorgesehen, welche über eine Stoßstelle 27 mittels beidseitig angeordneter Klebestreifen 28 miteinander verbunden sein können. Die zumindest zwei Membranhüllen 22 weisen miteinander in Verbindung stehende Hohlräume 23 auf. Alternativ könnten auch Membranhüllen 22 mit getrennten Hohlräumen 23 vorgesehen sein, die unabhängig voneinander jeweils mit einer eigenen Versorgungseinrichtung 24 bzw. einer eigenen Steuer- bzw. Regeleinrichtung 25 zum Regeln des Fülldrucks in der jeweiligen Membranhülle 22, wie zuvor beschrieben, verbunden sind. Hierdurch kann über die einzelnen Membranhüllen 22 jeweils ein unterschiedlicher Anpressdruck auf den Frischbeton 2' ausgeübt werden. Selbstverständlich kann jedoch auch lediglich eine einzige, in Umfangsrichtung am ersten Schalungsformteil 3 anordenbare Membranhülle 22 vorgesehen sein.
Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführung des komprimierbaren bzw. expandierbaren Fläschenschalungselements 8, welches eine Mehrzahl von vorzugsweise parallel verlaufenden Druckluftschläuchen 8a aufweist, die mit der Versorgungseinrichtung 24 verbun- den sind. Die Druckluftschläuche 8a sind in der gezeigten Ausführung in ein flexibles Kunststoffmaterial 8b eingebettet, welches vorzugsweise eine höhere Elastizität als die Druckluftschläuche 8a aufweist. Wie aus einem Vergleich der Fig. 5a bis 5d ersichtlich, ist das Flächenschalungselement 8 je nach Fülldruck in unterschiedlichem Ausmaß quer zur Längsebene komprimierbar bzw. expandierbar; Fig. 5a zeigt das Flächenschalungselement 8 mit maximaler Dicke d, bei welcher die Druckluftschläuche 8a im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Hierfür ist das Fläschenschalungselement 8 mit einem hohen Fülldruck des Druckmediums befüllt. Bei einer Beaufschlagung der Druckluftschläuche 8a mit einem geringeren Fülldruck (vgl. Fig. 5b bis 5e) bewirkt der hydrostatische Druck des Frischbetons 2' eine entsprechende Komprimierung des Flächenschalungselements 8. In Fig. 5a ist der auf den Frischbeton 2' ausgeübte Anpressdruck mit einem Pfeil veranschaulicht; in Fig. 5a ist mit einem Doppelpfeil die Durchführung eines Rüttelvorgangs durch einen pulsierenden Fülldruck veranschaulicht.
Wie aus Fig. 6a und Fig. 6b ersichtlich, kann das die Innenschalung bildende erste Schalungsformteil 3 nach dem Gießen des Betonbauelements 2 rasch und unkompliziert entfernt werden, indem der Fülldruck des Flächenschalungselement 9 ausreichend gesenkt wird. Hierdurch wird zwischen dem ersten Schalungsformteil 3 und dem Betonbauelement 2 ein Freiraum gebildet, welcher das Entfernen des ersten Schalungsformteils 3 erleichtert. Aus Fig. 5a bzw. 5b sind weiters schematisch Räder 29 ersichtlich, um das erste Schalungsformteil 3 beispielsweise mittels einer Seilwinde aus der Schalung 1 in Pfeilrichtung 30 heraus zu rollen.
In Fig. 7a und Fig. 7b ist jeweils eine Gussform 31 zum Gießen von Gussteilen 32, vorzugsweise aus Normalbeton, gezeigt. Die Gussteile 32 bilden jeweils eine Halbschale des zweiten Scha¬ lungsformteils 4 (Fig. 7a) bzw. das einstückige erste Schalungsformteil 3 (Fig. 7b) . Jede Gussform 31 besteht aus zwei (Fig. 7a) bzw. vier (Fig. 7b) Gussform-Teilen 31', welche jeweils insbesondere mittels eines Industrieroboters aus einem Kunststoffblock gefräst sind.
Fig. 8 zeigt einen Hochfahrweg 33, bei welchem der Einsatz der zuvor beschriebenen Betonbauelemente 2 (vorzugsweise aus Hoch- leistungs-Faserbeton) besondere Vorteile birgt. Der Hochfahrweg 33 weist ein Brückentragwerk 34 in Form einer Einfeldträgerkette auf, welches mittels Stützen 35 in einer vorgegebenen Höhe über einem Untergrund 35'. angeordnet wird. Die Stützen 35 sind vorzugsweise in regelmäßigen Abständen über die Länge des Hochfahrweges 33 angeordnet.
Wie aus Fig. 9 ersichtlich, weist die insbesondere aus Hochleis- tungs-Faserbeton hergestellte Stütze 35 einen gabelförmigen Stützenkopf 36 zur Aufnahme des entsprechenden Brückentragwerks 33 auf. Die Stütze 35 ist im Untergrund 35' verankert. Hierfür ist der im Boden verankerte Endabschnitt der Stütze 35 mit einem kreuzförmigen Stützenfuß 37 (vorzugsweise aus Hochleistungs-Fa- serbeton) verbunden, welcher auf eine vorzugsweise aus Normalbeton gefertigte Pfahlkopfplatte 38 aufgesetzt ist. Zudem sind schematisch in den Untergrund ragende Ramm-Bohrpfähle 39 ersichtlich, welche an der Pfahlkopfplatte 38 angebracht sind. Mit der Pfahlkopfplatte 38 können jene geometrische Ungenauigkeiten ausgeglichen werden, die bei Gründungsarbeiten unvermeidbar sind .
Wie aus Fig. 10 ersichtlich, ist der Hochfahrweg 33 aus einzelnen Fahrweg-Segmenten 40 zusammengesetzt, welche durch Betonbauelemente 2, wie anhand der Fig. 1-6 beschrieben, gebildet sind. Jedes Fahrweg-Segment 40 weist sowohl im Grundriss (Fig. 10a) als auch im Aufriss (Fig. 10b) einen kreisförmig gekrümmten Verlauf auf, wie in Fig. 9a mit einem Radius R: bzw. in Fig. 9b mit einem Radius R2 veranschaulicht ist. Die Fahrwegsegmente 40 sind über Trockenfugen 41 durch eine Längsvorspannung miteinander verbunden. Im Bereich der (in Fig. 9 lediglich schematisch dargestellten) Stützen 35 sind Endsegmente 42 vorgesehen. Wie in Fig. 9a mit einem strichlierten Rechteck 44 angedeutet, sind die Fahrwegsegmente 40 derart bemessen, dass jedes Fahrweg-Segment 40 in einen Normcontainer mit ca. 12 m Länge und 2,4 m Breite Platz findet. Hierdurch kann der Transport einzelner Fahrweg- Segmente 40 auch über große Distanzen erheblich erleichtert werden .
Wie aus Fig. IIa ersichtlich, weist jedes Fahrweg-Segment 40 an einem Endabschnitt eine spant- bzw. rippenförmige Verstärkung 43 auf, welche den dünnwandigen Querschnitt des Fahrweg-Segments 40 im Bereich der Trockenfuge 41 versteift. Zudem dient die Verstärkung 43 zur Anbringung, speziell Verankerung oder Umlenkung, von Spanngliedern 45, mit welchen benachbarte Fahrwegsegmente 40 miteinander verspannt werden.
Wie aus Fig. IIb ersichtlich, weist das Betonbauelement 2, welches in der gezeigten Ausführung ein Fahrweg-Segment 40 bildet, einen annähernd trapezförmigen Querschnitt auf. Das Querschnittsprofil des Betonbauelements 2 kann jedoch je nach ANwen- dung auf vielfältige Weise abgeändert werden; beispielsweise kann ein im Wesentlichen kreisförmiger, rechteckiger oder quadratischer Querschnitt vorgesehen sein. Bei Verwendung von Ul- tra-Hochleistungs-Faserbeton kann ein dünnwandiges Betonbauelement 2 mit Wandstärken vorzugsweise zwischen 50 mm und 200 mm hergestellt werden; im gezeigten Beispiel des Fahrweg-Segmentes 40 umschließt das dünnwandige Profil einen Hohlraum 7 mit einer Querschnittsfläche zwischen 2 und 4 m2. In diesem Hohlraum 7 können sich austauschbare externe Längsspannglieder befinden.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Gießen eines Fertigteil-Betonbauelements (2) , wobei zwischen einem ersten (3) und einem zweiten Schalungsformteil (4) eine dem Betonbauelement (2) entsprechende Gießform (5) ausgebildet wird, die mit Frischbeton { 2 ' ) , insbesondere Faserbeton, vorzugsweise Ultra-Hochleistungs-Faserbeton, ausgegossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schalungsformteilen (3, 4) ein Flächenschalungselement (8) mit einer mit einem Druckmedium befüllbaren, in Abhängigkeit vom Fülldruck expandierbaren bzw. komprimierbaren Hohlkammer (23) angeordnet wird .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als expandierbares bzw. komprimierbares Flächenschalungselement (8) ein mit einem insbesondere gasförmigen Druckmedium befüllbares Membranhülle (22) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fülldruck des Flächenschalungselements (8) beim Eingießen von Frischbeton (2') in die Gießform (5) periodisch verändert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fülldruck des Flächenschalungselements (8) nach dem Ausgießen und Verschließen der Gießform (5) erhöht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Beton enthaltene Luftporen bzw. Überschusswasser über ein Drainagesystem (20) abgeleitet werden bzw. wird, wobei das Drainagesystem (20) vorzugsweise an der Innenseite eines Schalungsformteils (4) angeordnet ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenschalungselement (8) beim Abbinden des Frischbetons (2') komprimiert wird und/oder der Fülldruck des Flächenschalungselements (8) verringert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Fülldruck des Flächenschalungselements (8) zum Entfernen eines Schalungsformteils (3, 4) derart verringert wird, dass zwischen dem Betonbauelement (2) und einem Schalungsformteil (3, 4) ein Freiraum gebildet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schalungsformteil (3) als Innenschalung und das zweite Schalungsformteil (4) als Außenschalung ausgebildet ist, wobei die Innenschalung unter Ausbildung der Gießform (5) innerhalb der Außenschalung angeordnet ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenschalungselement (8) an einer Außenfläche der Innenschalung angeordnet wird.
10. Flächenschalungselement (8) zur Anordnung in einer Gießform (5) zwischen einem ersten (3) und einem zweiten Schalungsformteil (4) zum Gießen eines Fertigteil-Betonbauelements (2), gekennzeichnet durch zumindest eine mit einem Druckmedium befüll- bare, in Abhängigkeit vom Fülldruck expandierbare bzw. komprimierbare Hohlkammer (23) .
11. Flächenschalungselement (8) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine die zumindest eine Hohlkammer (23) einschließende Membranhülle (22), die vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist.
12. Flächenschalungselement (8) nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch ein in sich geschlossenes, insbesondere im Wesentlichen ringförmiges, Querschnittsprofil.
13. Schalung (1) zum Gießen eines Fertigteil-Betonbauelements insbesondere aus Faserbeton, vorzugsweise Ultra-Hochleistungs- -Faserbeton, mit einem ersten und einem zweiten Schalungsformteil, die eine dem herzustellenden Betonbauelement (2) entsprechende Gießform (5) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten (3) und dem zweiten Schalungsformteil (4) ein Flächenschalungselement (8) nach einem der Ansprüche 10 bis 12 angeordnet ist.
14. Schalung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste, eine Innenschalung bildende Schalungsformteil (3) im Wesentlichen vollständig innerhalb des zweiten, eine Außenschalung bildenden Schalungsformteils (4) angeordnet ist.
15. Schalung (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalungsformteile (3, 4) durch im Wesentlichen starre Gussteile, insbesondere aus Beton, gebildet sind.
16. Schalung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (3) und/oder das zweite Schalungsformteil (4) mehrere in Längsrichtung aneinander anschließende Schalungssegmente (9, 10) aufweisen bzw. aufweist.
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