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Herstellung von Beton Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung eines miteinander verbundene Poren enthaltenden Betons, bei welchem
eine beschränkte, lediglich für die Verkittung der Körner des Mineralgerüstes ausreichende
Menge eines Bindemittelzusatzes zugegeben, miteinander verbundene Poren gebildet
und durch eine zähplastische, klebende Masse mit Fließeigenschaften ausgefüllt werden.
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Es ist bereits bekannt, Formlinge aus Beton mit geringer Porosität
anzufertigen und diese Formlinge anschließend zu durchtränken, um nach der Durchtränkung
ein sehr hartes, sprödes Material zu erhalten. Des weiteren ist es bekannt, einen
porösen Beton durch beschränkten Wasserzusatz zu erzeugen, bei dem die Füllmasse
in den Poren gleichmäßig verteilt werden kann, wobei zur Erhöhung der Porosität
Schaummittel Verwendung finden. Man hat auch schon bei einem Verbundkörper aus porösem
Leichtbeton und Aluminium den Leichtbeton mit Bitumen imprägniert, um hierdurch
den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Verbundkörpers zu ändern und dem des Aluminiums
anzupassen. Derartige Imprägnierungen von Beton und die Verwendung einer Schutzschicht
gegen Wasser- und Wettereinflüsse sind bekannt, ebenso wie man schon versucht hat,
die Materialeigenschaften des Betons und seine Wasserundurchlässigkeit durch Imprägnierungsmittel
mit bestimmten chemischen Eigenschaften zu beeinflussen.
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Durch die Erfindung soll ein Beton geschaffen werden, der bei mechanisch
wechselnden Beanspruchungen nicht zerfällt und seine mechanischen Eigenschaften
bewahrt. Dieses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einem miteinander
verbundene und durch eine zähplastische, klebende Masse mit Fließeigenschaften ausgefüllte
Poren aufweisenden Beton ein Mineralgerüst aus Körnern etwa gleicher Größe verwendet
wird. Mineralkörner gleicher Größe bilden zwischen sich einen ziemlich großen Hohlraum,
der beispielsweise theoretisch für kugelförmige Körner 260/c des Volumens beträgt.
Für den Fall, daß die Größe der Körner innerhalb enger Grenzen etwas unterschiedlich
gewählt ist, wird auch das Volumen des Zwischenraumes größer werden, und zwar so
lange, bis daß die kleinen Körner zwischen den großen Körnern Platz finden, d. h.
also in den zwischen den großen Körnern befindlichen Zwischenraum passen. Von diesem
Punkt an nimmt das Porenvolumen sehr schnell ab. Dieses geschieht bei kugelförmigen
Körnern bei einem Verhältnis zwischen den größten und den kleinsten Körnern von
etwa 1 : 0,4. Weil aber die im Beton benutzten Körner nicht die ideale Gestalt einer
Kugel besitzen, liegt das Maximum des Porenvolumens bei einer Streckengröße der
Körnergröße von ungefähr 1 : 0,4 bis 1 : 0,3.
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Sehr gute Ergebnisse werden mithin bei einer Durchmesserabweichung
bzw. -schwankung von 50% erzielt, was einer Verhältnisspanne von etwa 1 -. 1 bis
1 : 0,3 entsprechen würde.
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Wenn in der Erfindung von Beton geredet wird, wird damit ein Mineralgerüst
gemeint, welches durch ein Bindemittel verbunden ist. In der Praxis ist als Bindemittel
Zement am wichtigsten; es ist jedoch zur Erreichung der gewollten Wirkung ebensogut
die Verwendung eines anderen Bindemittels möglich. Als zähplastische Masse mit den
gewollten Eigenschaften hat sich Asphalt oder Bitumen in der Praxis sehr bewährt.
Die günstigen mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Betons sind dadurch
zu erklären, daß Beton, der Mineralkörner etwa gleicher Größe aufweist, eine relativ
geringe Elastizitätszahl besitzt und daß örtliche Spannungskonzentrationen darum
nicht leicht eintreten und keinen außerordentlich hohen Wert erreichen können.
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Weiter hat der Beton eine sehr regelmäßige Struktur im Unterschied
zu Betonarten mit weit auseinander liegenden Korngrößen, weil hierbei der Raum zwischen
den größeren Körnern gefüllt ist, während anderenfalls ein solcher Raum nicht ausgefüllt
ist.
Weiter wird durch die regelmäßige Struktur des Mineralgerüstes
der Vorteil erreicht, daß die nähplastische Masse sehr gleichmäßig verteilt ist.
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Wird ein Beton belastet, dann werden örtlich immer eine Anzahl sehr
kleiner Risse entstehen. Die nähplastische Masse mit Fließeigenschaften füllt aber
diese Risse durch die Kapillarwirkung aus, und wenn die Belastung beendet ist, wird
die nähplastische Masse diese Risse verkleben. Bei der nächsten Belastung müssen
also erst die schon vorhandenen Risse entgegen der Wirkung der Klebkraft der nähplastischen
Masse wieder gebildet werden, so daß auch bei weiterer Ausdehnung der Risse die
Haftfläche der nähplastischen Masse in entsprechendem Maße größer wird. Auf diese
Weise wird also ein Gleichgewicht erreicht, welches bei den vorbekannten Betonarten
nicht zu erreichen ist, und dieses ist gerade darum von höchster Bedeutung, weil
bekanntlich an den Enden derartiger Risse äußerst starke Konzentrationen der Spannung
eintreten. Zudem bewirkt die nähplastische Masse eine Verstärkung bei Druckbeanspruchung,
und in der Praxis hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Betonart für Straßendecken,
die von Kettenfahrzeugen benutzt werden, den härteren Betonarten weitaus überlegen
ist.
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Es wird erforderlich sein, das Mineralgut in feineren Fraktionen oder
Stufen zu sieben, als es bisher üblich war. Da nicht die absolute Größe der Körner,
sondern das Verhältnis ihrer Durchmesser in erster Linie den prozentualen Anteil
des Zwischenraumes bestimmt, so können beide Fraktionen, nämlich sowohl diejenige,
die durch das Sieb hindurchgeht, als auch die, die auf dem Sieb verbleibt, gebraucht
werden, wenn sie nur je für sich eine ziemlich gleichmäßige Korngröße aufweisen.
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Es hat sich erwiesen, daß sehr gute Ergebnisse, die über denjenigen
von normalem, nicht getränktem Beton liegen, dadurch erreicht werden können, daß
der Zementanteil kleiner als 250 kg auf 1 cbm gewählt wird.
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Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei Anwendung
des Baustoffes nach der Erfindung die Möglichkeit besteht, die Elastizitätszahl
verhältnismäßig willkürlich zu wählen, ohne Gefahr zu laufen, daß eine beträchtliche
Schwächung des Baustoffes eintritt. Das macht die Anpassung an andere Werkstoffe
sehr viel leichter als es bisher der Fall war. So wird gemäß der Erfindung, ein
zäher Beton bereitet, der eine Elastizitätszahl aufweist, die derjenigen von gewissen
Holzsorten entspricht.
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Die Tränkung des Betons kann auf verschiedenen, an sich bekannten
Wegen erreicht werden. Eine Emulsion von Asphalt in Wasser hat den großen Vorteil,
daß Wasser durch das Mineral und den Zement hindurchgehen kann und daß es deshalb
verhältnismäßig leicht ist, den Stoff vollständig zu trocknen. Tränkung bei erhöhter
Temperatur ist ebenfalls möglich. Zur Beschleunigung der Tränkung kann man, bevor
der Tränkstoff aufgebracht wird, den zu tränkenden Gegenstand in eine Vakuumkammer
bringen. Danach wird der Tränkungsstoff über den Gegenstand gegossen und, falls
notwendig, Druck angewendet. Dieses Verfahren ist sehr schnell und wirksam und in
den meisten Fällen wirtschaftlich das Vorteilhafteste.
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Die Vorteile des neuen Baustoffes sind nicht nur seine größere mechanische
Festigkeit, sein Widerstand gegen wechselnde Beanspruchungen und Stoßbeanspruchungen
und die Anpassungsfähigkeit der Elastizitätszahl, sondern es bestehen noch weitere
Vorteile. Eine Besonderheit ist auch, daß bei wechselnden Beanspruchungen der Asphalt
etwas an die Oberfläche gedrückt wird, wodurch die Wasserdichtigkeit gewährleistet
ist.
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Ferner hat der Baustoff eine weit größere Fähigkeit, Schwingungen
zu dämpfen als normaler oder gar poröser Beton. Das beruht auf der sehr bedeutsamen
inneren Dämpfung des Asphalts.
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Eine wichtige Anwendung der Erfindung sind der Bau und die Ausführung
von Straßen und Straßenpflaster sowie die Platten für Straßen.
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Ein mit Beton oder Belagplatten gemäß der Erfindung gefertigtes Straßenpflaster
hat einen weit größeren Widerstand gegen Verschleiß als andere bis heute angewendete
Straßendecken. Als Straßenbelag hat das mit dem Verfahren der Erfindung angefertigte
Material den Vorteil, nicht nur selbst einem geringen Verschleiß ausgesetzt zu sein,
sondern daß auch Reifen und Panzerketten u. dgl. weniger dem Verschleiß ausgesetzt
sind. Außerdem hat dieser Straßenbelag auch dann, wenn er feucht ist, sehr gute
Bremseigenschaften, die auf die geringe Elastizitätszahl zurückzuführen sind. Weiter
ist das Geräusch oder der Lärm von auf dem Belag fahrenden Fahrzeugen sehr gering.
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Die Wasserdichtigkeit des erfindungsgemäßen Baustoffes ist von sehr
großer Bedeutung für eine Straße, weil Frostschäden nicht auftreten können, da kein
Wasser in die Straßendecke eindringt. In dieser Hinsicht kann bemerkt werden, daß
der Baustoff gemäß der vorliegenden Erfindung eine bessere Wasserdichtigkeit besitzt
als eine Asphalt- oder Makadamstraße, weil eine Asphaltstraße im allgemeinen sehr
viele Risse aufweist, in welche Wasser eindringen kann, wohingegen der Baustoff
gemäß der Erfindung wegen seines mineralischen Skelettes geschlossen bleibt.
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Als Bauelemente für Straßenpflaster zu gebrauchende Belagplatten gemäß
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt Abb. 1 einen senkrechten
Schnitt eines Belagsteines nach der Erfindung auf einer beliebigen Unterlage, Abb.2
eine etwas abgeänderte Belagplatte nach der Erfindung auf einer anderen Unterlage,
Abb. 3 endlich ein weiteres Beispiel einer Belagplatte nach der Erfindung mit einer
alten Straße als Unterlage.
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In Abb. 1 und 2 besteht die erfindungsgemäße Belagplatte aus zwei
Schichten 1 und 2, von denen die obere aus porösem Beton besteht, der mit Asphalt
oder einem anderen plastischen Stoff durchtränkt worden ist, während die untere
Schicht aus einem porösen Beton besteht, in den fast kein Asphalt oder plastischer
Stoff eingedrungen ist. Diese Belagplatte wird bereitet, indem man Asphalt unter
für die Tränkung günstigen Umständen (erhöhte Temperatur, falls notwendig, Vakuum)
an der oberen Seite in die Belagplatte eindringen läßt. Die Grenze zwischen getränktem
Beton und nicht getränktem Beton ist nicht sehr scharf, aber ein sehr deutlicher
Unterschied ist an der Oberseite und der Unterseite der Belagplatte vorhanden. Belagplatten
dieser Art können auf eine beliebige, geeignete Straßenunterlage gelegt werden.
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Abb. 2 zeigt ein Beispiel für eine Straßenunterlage mit Betonplatten
3 und 4, die nicht getränkt zu werden brauchen. Auf diese Unterlage werden
Belagplatten 1, 2 gelegt, die, ähnlich, wie mit Bezug auf Abb. 1 beschrieben, auf
einem oberen Teil l ihrer
Höhe mit Asphalt od. dgl. getränkt sind.
Eine Aussparung 5 und ihre Füllung verhindern ein Verschieben der Belagplatte in
horizontalen Richtungen.
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In Abb. 3 endlich ist eine Belagplatte gemäß der Erfindung gezeigt,
die vollständig mit Asphalt oder einem anderen plastischen Stoff getränkt worden
ist. Die Belagplatte ist jedoch als ein neues Pflaster auf einer vorhandenen Straße
6 gebraucht. Eine Zwischenschicht 7 aus Asphalt dient als Befestigungsmittel.
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Andere Anwendungen der Erfindung sind Eisenbahnschwellen, Trockendocks,
Deichplatten, Bauelemente z. B. für Gebäude und Schleusentore. Die Erfindung ist
jedoch nicht auf die genannten Anwendungen beschränkt, sondern sie kann überall
angewendet werden, wo eine oder mehrere der erwähnten Eigenschaften einen Vorteil
bieten.
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Es ist auch möglich, daß nur gewisse Teile eines Gegenstandes gemäß
der Erfindung getränkt werden, während andere Teile nicht getränkt sind und gegebenenfalls
aus porösem Stoff bestehen. Ein Beispiel hierfür ist die Belagplatte nach Abb. 1.
Andere Anwendungen von Teiltränkung liegen im Bereiche des Fachmannes, wenn er weiß,
daß gewisse, durch die Erfindung erzielte günstige Eigenschaften nur in gewissen
Teilen eines gemäß der Erfindung hergestellten Gegenstandes notwendig sind.