-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fertigbauteilen
für Wasserbauten, beispielsweise für den Bau von Deichen, Dämmen, Wellenbrechern
oder Molen.
-
Diese Art von Wasserbauten sind gewöhnlich einem schweren Wellenschlag
ausgesetzt, so daß Maßnahmen getroffen werden müssen, um soweit wie möglich die
Auswirkungen des Wellenaufschlags auf die Konstruktionen auszumerzen, beispielsweise
durch das Aufbringen einer Verkleidung aus Basalt-oder Betonblöcken. In tiefem Wasser
oder an Stellen, wo mit dem Auftreten von sehr schweren Wellen gerechnet werden
muß, sind derartige Schutzmaßnahmen aber nicht immer ausreichend. In diesen Fällen
werden die Bauten üblicherweise durch eine mehr oder weniger kompakte Anhäufung
von großen Blöcken aus Naturstein oder Beton verstärkt. Der zuletzt genannte Typ
von Baueinheiten findet insbesondere ziemlich weite Anwendung in Form der sogenannten
Tetrapoden, d. h. beim Bau von Molen in verhältnismäßig tiefem Wasser.
-
Da in zunehmendem Maße eine Nachfrage nach Wasserbauten dieser Art
besteht, hat sich auch die Nachfrage nach schweren Baueinheiten gesteigert.
-
Diese sollen sich aber ohne Schwierigkeiten an den betreffenden Standort
bringen lassen, und man muß sie außerdem auf einfache Weise in situ oder doch in
unmittelbarer Nachbarschaft der Baustelle aus reichlich vorhandenem Ausgangsmaterial
herstellen können. Außerdem wird noch gefordert, daß derartige Baueinheiten nicht
zu kostspielig sein sollen.
-
Eine der wichtigsten Anforderungen, welche an derartige Baueinheiten
gestellt wird und von diesen erfüllt werden muß, besteht in der Möglichkeit einer
schnellen Herstellungsweise. Wenn es sich bei dem Fabrikationsverfahren um einen
relativ langsamen Arbeitsprozeß handelt, verzögern sich die Bauarbeiten, und die
Baukosten steigen.
-
Es wurde nunmehr ein Verfahren zum Herstellen von Fertigbauteilen
für Wasserbauten durch Vermischen von Bitumen, elementarem Schwefel und mineralischen
Zuschlagstoffen, Erhitzen auf 120 bis 1600 C, Verformen und Abkühlenlassen unter
1200 C gefunden, welches sich dadurch kennzeichnet, daß man Mischungen verformt,
die als Zuschlagstoffe 30 bis 70 Gewichtsprozent grobes Mineralgestein mit Abmessungen
zwischen 50 bis 500 mm und gegebenenfalls feines Mineralgestein enthalten.
-
Die erfindungsgemäß herstellbaren Baueinheiten weisen die Eigenschaft
auf, daß sie sich nach dem Aufstellen an der Baustelle unter ihrem eigenen Gewicht
deformieren und dadurch zur Kohäsion der benachbarten oder darüber angeordneten
Baueinheiten beitragen.
-
Die Temperatur des bitumenhaltigen Gemisches soll 1600 C während
des Vermischens nicht übersteigen, da sonst eine Reaktion zwischen dem Asphaltbitumen
und dem Schwefel einsetzt. Die untere Temperaturgrenze von 1200 C ist durch den
Schmelzpunkt des Schwefels vorgegeben.
-
Die Temperatur, bei welcher die Masse aus der Form genommen wird,
wird innerhalb des bitumenhaltigen Gemisches selbst, zwischen den groben Steinen,
etwa 20 cm von der Formwandlung entfernt, gemessen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Mischung
verwendet, die zusätzlich noch ein Mineralaggregat enthält. Ein solches
Mineralaggregat
besteht aus einer Mischung von Steinen mit Abmessungen unter 50mm, Sand und oder
einem Füllstoff.
-
Zusammensetzungen, welche ein asphaltisches Bitumen, Schwefel und
ein Mineralaggregat enthalten und bei einer Temperatur zwischen 120 und 1600 C hergestellt
werden, sind bereits aus der USA.-Patentschrift 2 182 837 bekannt. In dieser Literaturstelle
wird jedoch nichts über eine Anwendung der bekannten Zusammensetzung auf dem Gebiete
des Wasserbaues berichtet.
-
Zwar lassen sich mittels solcher bekannter Mischungen auch Fertigbauteile
herstellen, wie z. B.
-
Ziegelsteine für die Pflasterung von Bahnübergängen, doch werden für
diesen Zweck keine groben Mineralgesteine mit Abmessungen bis zu 500mm verwendet.
Ein so grobes Material, dessen Einzelgewicht bis zu 80 kg betragen kann, ist bisher
nicht als einbaufähig in eine homogene Bitumenmasse bekannt gewesen. Es ist daher
überaus überraschend, daß unter Verwendung eines Mineralgesteins mit Abmessungen
zwischen 50 und 500 mm überhaupt Formkörper hergestellt werden können, die nicht
sogleich auseinanderbrechen, sondern im Gegenteil sogar den starken Beanspruchungen
durch Wellenschlag und Wasserströmungen standhalten, denen sie bei der Verwendung
im Wasserbau ausgesetzt sind.
-
Wenn man das erfindungsgemäße Verfahren ohne Verwendung von freiem
Schwefel durchführt, so werden Baueinheiten erhalten, deren praktische Anwendung
große Schwierigkeiten bietet. Eine Baueinheit dieser Art benötigt im allgemeinen
eine sehr lange Zeit zum Abkühlen bis auf eine Temperatur, bei der sie ohne Verformung
aus der Gießform entnommen werden kann. Wenn man das Verfahren mit freiem Schwefel
durchführt, so scheidet sich dieser beim Abkühlen in fester Form aus der Bitumenmasse
aus, wodurch sich die Viskosität derselben wesentlich erhöht und die erforderliche
mechanische Stabilität schon bei Temperaturen von etwa 1000 C erreicht.
-
Es ist daher nicht erforderlich abzuwarten, bis sich die Masse beispielsweise
auf 400 C abgekühlt hat, sondern die Baueinheit kann schon viel früher aus der Form
entnommen werden, beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 80 und 1000 C.
-
Die Menge der einzelnen Bestandteile, welche in der bitumenhaltigen
Zusammensetzung vorliegen, kann innerhalb weiter Grenzen variieren.
-
Üblicherweise werden 1 bis 10 Gewichtsteile, vorzugsweise 3 bis 7
Gewichtsteile, Bitumen angewendet. Wenn zusätzlich mineralische Füllstoffe, beispielsweise
gemahlener Kalkstein oder Schiefermehl, eingesetzt werden, so verwendet man diese
Füllstoffe im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 20, vorzugsweise 3 bis 10 Gewichtsteilen.
Falls man außerdem noch Sand mitverwendet, beispielsweise Dünensand, Flußsand, Quetschsand
oder Mischungen dieser Sandarten, so kommen 1 bis 25 Gewichtsteile, vorzugsweise
5 bis 20 Gewichtsteile, zur Anwendung.
-
Wenn auch noch Steine zu dem Gemisch zugesetzt werden, verwendet man
vorteilhaft zwei verschiedene Typen, nämlich einmal Steine mit Abmessungen zwischen
2 und 20 mm und zum anderen Steine mit Abmessungen zwischen 20 und 50mm. Von der
ersten Steinart werden im allgemeinen 1 bis 35, vorzugsweise 5 bis 25 Gewichtsteile
zugesetzt und von der zweiten Steinart kommen 1 bis 25, vorzugsweise 10 bis 20 Gewichtsteile
zur Anwendung.
-
Die groben Steine, deren Abmessungen 50 mm übersteigen, insbesondere
solche mit Abmessungen zwischen 50 und 500mm, werden vorzugsweise in Mengen zwischen
40 und 60 Gewichtsteilen verwendet. Der freie Schwefel wird im allgemeinen in einer
Menge von 1 bis 10 Gewichtsteilen, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 7 Gewichtsteilen,
mitverwendet.
-
Der Zusatz von Schwefel ermöglicht die Anwendung eines asphaltischen
Bitumens mit einem höheren Erweichungspunkt, als es ohne Mitverwendung von Schwefel
möglich ist, was insofern einen Vorteil bietet, als ein asphaltisches Bitumen mit
einem höheren Erweichungspunkt (Ring und Kugel) in dem Block beim Abkühlen auf diejenige
Temperatur, bei welcher die Masse aus der Form entnommen wird, eine größere Festigkeit
erzeugt, als sie bei einem asphaltischen Bitumen mit einem niedrigeren Erweichungspunkt
auftritt.
-
Ein entsprechender Effekt kann jedoch nicht erzielt werden, indem
man zu dem Gemisch eine größere Menge eines üblichen mineralischen Füllstoffes zusetzt,
da sich dann die bitumenhaltige Zusammensetzung nur noch schwierig bearbeiten läßt,
kein ausreichender Zusammenhalt in der Masse mehr vorhanden ist und somit die hergestellte
Baueinheit in der Praxis nicht verwendbar ist.
-
Als Bitumenkomponente kann jedes beliebige Asphaltbitumen verwendet
werden, wie es üblicherweise auch für den Straßenbau eingesetzt wird.
-
Außerdem können auch Teer und Peche und Mischungen aus Teer und Asphaltbitumina
angewendet werden. Gemische aus Asphaltbitumina und schweren Kohlenwasserstoffölen
sind gleichfalls für die Zwecke der Erfindung geeignet. Außerdem können im Rahmen
der Erfindung sowohl Asphaltbitumina vom geblasenen Typ als auch natürliche Bitumina,
z. B. Trinidad-Asphalt, zur Anwendung kommen.
-
Gewünschtenfalls kann die bitumenhaltige Mischwung nach dem Einbringen
in die Form auch noch durch mechanische Bearbeitung verdichtet werden.
-
Die Erfindung wird durch das nachstehende Beispiel näher erläutert.
-
Ausführungsbeispiel 2 Gewichtsteile Schwefel, der gewünschtenfalls
im flüssigen Zustand vorliegen kann, werden bei 1500 C zu 5 Gewichtsteilen eines
Asphaltbitumens (Penetration: 80/100) hinzugesetzt. Dieses Gemisch wird dann mit
einer Mischung vereinigt, welche aus 5 Ge-
wichtsteilen eines Füllstoffes, 15 Gewichtsteilen
Sand, 10 Gewichtsteilen Steinen mit Abmessungen zwischen 2 und 20 mm und 13 Gewichtsteilen
Steinen mit Abmessungen zwischen 20 und 50 mm besteht. Man muß darauf achten, daß
die Temperatur des so erhaltenen Asphaltbetons nicht niedriger als 120 oder höher
als 160O C ist. Ein Strom dieses bitumenhaltigen Gemisches wird dann gleichzeitig
mit einem Strom grober Steine, deren Abmessungen zwischen 50 und 500 mm liegen,
in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 einer Form aus Stahlplatten zugeführt, welche
Abmessungen von 2 X 2 X 2 m aufweist. Die gefüllte Form wird anschließend zu der
Baustelle transportiert. Nach einer kurzen Zeitspanne, die etwa 15 bis 30 Minuten,
gerechnet vom Zeitpunkt des Füllens der Form, beträgt, hat die Baueinheit eine ausreichende
mechanische Stabilität erlangt, so daß man sie aus der Form herausnehmen kann.
-
Die vorstehend beschriebene Arbeitsweise kann nach den verschiedensten
Richtungen hin variiert werden. Beispielsweise kann man den Schwefel auch in feinverteilter
Form mit dem mineralischen Füllstoff und/oder einem Füllstoff-Sand-Gemisch vermischen.
Andererseits kann ein Schwefelstrom dem Gemisch auch gesondert in feinverteilter
oder flüssiger Form einverleibt werden. Weiterhin ist es möglich, die Form mit einer
vorher hergestellten bitumenhaltigen Zusammensetzung zu füllen, welche aus den groben
Steinen, Bitumen und Schwefel besteht und eine Temperatur zwischen 120 und 160°
C aufweist, wobei diese Zusammensetzung beispielsweise durch Vermischen der genannten
Komponenten in einer Mischvorrichtung unter Erwärmen hergestellt worden ist.
-
Die erfindungsgemäßen Baueinheiten eignen sich auch für den Bau von
Brücken, Schleusen, Staudämmen und Eisenbahndämmen.