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Verfahren nach Patent 595 007 zur Verfestigung von losen Massen
Gegenstand der Erfindung ist eine weitere Ausbildung des Verfahrens zum Einbringen
oder Einpressen von Flüssigkeiten in lose Massen, Bodenschüttungen u. ä. nach Patent
595 oo7, bei dem die losen Massen während des Einbringens oder Einpressens der Flüssigkeit
gerüttelt werden.
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Im Hauptpatent sind die physikalischen Gesetzmäßigkeiten dieses Rütteldrucl,:verfahrens
bereits erläutert. Hierbei ist insbesondere auf die entscheidende Bedeutung der
gegenseitigen Unterstützung des Rüttelns,einer losen Masse und eines eingeführten
Flüssigkeitsstromes hingewiesen und angegeben, daß man die günstigsten Wirkungen
erzielt, wenn die Flüssigkeit sich beim Einpressen von unten nach oben bewegt. Unter
Mitwirkung des Strömungsdruckes der durch die lose Masse aufsteigenden Flüssigkeit
vermindert sich die innere Reibung in der Masse und nähert sich der sehr viel kleineren
hydrodynamischen Reibung; die Körner der Masse haben alsdann die Neigung, aufzuschweben.
In ähnlicher Weise gehen die Körner der Masse unter der Wirkung des Rüttelns bei
fortdauerndem, gegenseitigem Sichstoßen und Voneinanderabprallen in eine Ar t Schwebezustand
über. Dieses Schweben erfährt eine besondere Steigerung, wenn man den Vorgang des
Aufsteigens eines Flüssigkeitsstromes und der Rütteleng der Masse vereinigt. Es
entsteht hierdurch ein vollständig labiler Aufbau der Masse; die Masse wird von
der Flüssigkeit vollkommen durchtränkt, bildet mit ihr zusammen ein breiflüssiges
Gemenge und sinkt in sich zusammen.
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Versuche und Beobachtungen bei Anwendung dieses Verfahrens haben gezeigt,
daß diese Wirkungen in für die Anwendung besonders geeigneter Form nur dann erreicht
werden, wenn die Bewegung der Flüssigkeit von unten nach oben bei gleichmäßiger
Verteilung der Flüssigkeit sichergestellt ist. Es hat sich daher als erforderlich
erwiesen, die Flüssigkeit mit mäßigem Überdruck unter der Masse eindringen zu lassen
und so unter ihr zu verteilen, daß ein möglichst gleichmäßiger Strom durch die Masse
aufsteigen kann. Es werden dann die Körner in allen Teilen der Masse durch das Zusammenwirken
des Strömungsdrucks der aufsteigenden Flüssigkeit mit dem Rütteln in einen Schwebezustand
versetzt, der zu einer vollkommenen Durchtränkung und Erzeugung eines breiflüssigen
Gemenges und zum Zusammensinken der festen Körner auf ein Hohlraumminimtim führt.
Der
bereits bekannte Vorschlag, feste Körper dadurch herzustellen, daß man eine Bindeflüssigkeit
in das Innere einer körnigen Masse einpreßt und diese Masse durch Rütteln verdichtet,
führt, etwa bei Herstellung von Ortbeton mittels Durchtränken, des Zuschlagstoffes
mit Zementleim, selbst dann nicht zu einem den praktischen Erfordernissen genügenden
Ergebnis, wenn das Einpressen der Bindeflüssigkeit mit dem Rüttieln der Mass° gleichzeitig
erfolgt. Die in das Innere der Masse eingepreßte Flüssigkeit kann günstigstenfalls
den über die Einpreßstelle liegenden Teil der Masse durchströmen und fließt dann
an deren Oberfläche aus, ohne daß jedoch unterhalb der Einpreßstelle eine brauchbare
Durchtränkung erreicht wird. Das Vordringen der eingepreßten Flüssigkeit nach unten
wird durch die an sich verdichtende Wirkung des Rüttelns in vielen Fällen eher erschwert
als erleichtert, die nach unten drückende Flüssigkeit erhöht die innere Reibung,
schleppt die feineren Bestandteile des Zuschlagstoffes mit und verstopft sich selbst
den Weg. Der Versuch, durch höheren Druck nachzuhelfen, kann diese Erscheinung nicht
beseitigen, vergrößert vielmehr die Schwierigkeiten und führt zu einseitigem und
gewaltsamem Ausbrechen der Flüssigkeit nach oben.
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Die Vorschrift, die Flüssigkeit unter der Masse einzuführen und Vorsorge
zu treffen, daß sie während des Rüttehls der Masse in gleichmäßigem Strom nach oben
steigt, hat besondere Bedeutung, wenn Flüssigkeiten verwendet werden, die eine verhältnismäßig
hohe Zähigkeit gegenüber "der Körnung bzw. Porenfeinheit der zu durchtränkenden
Masse aufweisen.
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Dieser Fall liegt regelmäßig vor allem vor bei der Herstellung von
Beton, also der Durchtränkung von Betonzuschlagstoffen mit Zementleim, ist aber
auch fast immer vorhanden bei Herstellung anderer fester Körper unter Verwendung
von Bindeflüssigkeiten, wie Bitumen- oder anderen Emulsionen, Suspensionen, konzentrierten
Lösungen u. dgl.
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Hierhergehöreninsbesondereauchdiejeni .en Fälle der Verdichtung geschütteter
Dämme, bei denen nicht nur die Verdichtung an sich unter der Wirkung dies Rüttelas
und eines gleichzeitig, aufsteigenden Wasserstroms erstrebt wird, sondern bei denen
Wasserundurchlässigkeit wenigstens eines Teiles des Dammquerschnittes (Kern oder
wasserseitiger Teil eines Staudammes, Bett eines Schiffahrtskanals im Auftrag) verlangt
wird, ohne daß durch die hierfür zu treffenden Maßnahmen die Einheitlichkeit im
Aufbau des Gesamtquerschnittes gestört wird. Man verwendet in diesen Fällen bei
Verdichtung der besonders zu behandelnden Teile des Dammes nicht reines Wasser,
sondern Wasser mit Zusätzen aus Lehm, Ton, Traß, Steinmehl u. dgl., also eine Flüssigkeit,
die im Verhältnis zur Porenfeinheit der zu durchtränkenden Masse, d. h. der Kies-
und Sandmasse der Dammschüttung, als verhältnismäßig zäh anzusprechen ist.
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Gemäß der Erfindung soll nun in rillen diesen Fällen ein gleichmäßiges
Aufströmen der Flüssigkeit dadurch erreicht werden, daß die Flüssigkeit unter der
Grundfläche des Zuschlagstoffes o. dgl. gleichmäßig verteilt wird, indem man die
unterste, die Flüssigkeitszuführungsrohre aufnehmende Schicht der Masse aus grobkörnigen
Mineralstoffen, z. B. grobem Kies oder Schotter, vorsieht.
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Hierbei hat sich ergeben, daß die Grob. schicht sich wie eine Fortsetzung
der Düse bzw. eine verbreiterte Ausströmungsöffnung des Flüssigkeitszuführungsrohres
verhält.
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Von besonderer Bedeutung ist die Maßnahme nach der Erfindung zur Sicherstellung
der Seitenausdehnung der einzuführenden Flüssigkeit bei Herstellung flacher Betonkörper,
wie Straßendecken, Platten u. dgl. Hier tritt ein ungleichmäßiges Aufsteigen des
Zementleimes oder der -sonstigen Bindeflüssigkeit mit der Gefahr einseitiger Durchbrüche
wegen des in der Vertikalen nur verhältnismäßig kurzen Weges besonders leicht auf
und ist der Güte des herzustellenden Produktes besonders abträglich. In diesem Fall
nimmt man gemäß der weiteren Erfindung zur Vermeidung derartiger Erscheinungen die
Rüttelung und die Zuführung der Flüssigkeit durch in die untere Grobschicht verlegte
Rohre streifenweise vor, indem zur gleichen Zeit jeweils nur im Bereich eines einzigen
Rohres Zementleim eingeführt und der Zuschlagstoff gerüttelt wird. Durch die verbindende
Unterlage aus grobkörnigem Stoff macht sich im Endergebnis das streifenweise Arbeiten
nicht bemerkbar, vielmehr wächst, dank der verbindenden Grobschicht, jeder einzelne
Streifen mit dem nebenliebenden, zuvor hergestellten Streifen nahtlos zu einem Ganzen
zusammen, sofern nur die Rüttelwirkung im Verhältnis zum Rohrabstand stark genug
ist, um jeweils auch noch ein Stück des benachbarten Streifens zu erfassen.
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Bei Herstellung von hohen Betonkörpern, wie Ortpfählen oder Pfeilern,
die in Schichten übereinander hergestellt werden, geht man zweckmäßig derart vor,
daß nur die unterste Schicht unter Verwendung einer grobkörnigen Unterlage hergestellt
und daß nach ordnungsmäßiger Durchtränkung dieser untersten Schicht der Zementleim
jeweils in den oberen Teil einer eben fertiggestellten Schicht eingeführt wird.
Der Strom des
Zementleimes steigt also jedesmal aus der zuletzt
durchtränkten, schon fertigen Schicht in die neue Schicht auf, so daß diese vollkommen
zu einem einheitlichen Körper werden.
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Sofern man neben feinem besonders groben Betonzuschlagstoff verwenden,
d. h. den Zuschlagstoff nach den Regeln der sog. Ausfallkörnung zusammensetzen will,
beispielsweise Grobschotter beim Herstellen einer Straßendecke verwendet, so erreicht
man, wie sich schließlich gezeigt hat, die erforderliche dichte Lagerung der einzelnen
Steine dadurch, daß man zunächst Lagen von i1/2 bis 21/2 Steinstärke leicht einstampft
oder einwalzt und über jede Schotterschicht den zugehörigen Sand als weitere Schicht
einfach auflegt. Es entsteht dadurch zwangsläufig die notwendige grobkörnige Unterlage,
und Versuche haben gezeigt, daß während des Arbeitsvorganges der Sand in die Fugen
des Schotters eindringt und diese zusammen mit dem aufsteigenden Zementleim satt
ausfüllt. Ganz ähnlich ist zu verfahren im Falle der Verwendung von sehr großen
Steinen (Blökken) im Beton einer Talsperre.
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In der beiliegenden Zeichnung ist das Verfahren gemäß der vorliegenden
Zusatzerfindung an Hand einiger Abbildungen veranschaulicht.
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Abb. 1 zeigt in schematischer Darstellung in einem Schnitt die Verlegung
einer groben Schicht unter dem Zuschlagstoff, und zwar ist hierbei durch
a der Zuschlagstoff, durch b
die grobe Unterlagsschicht und durch c
das Zementleimrohr dargestellt.
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Die Abb.2, 3 und q. veranschaulichen in einem Querschnitt, in einem
Grundriß und einem Längsschnitt die Herstellung einer Straßendecke. Dabei ist die
unterste Grobschicht durch d, die darüberliegende Zuschlagsmasse durch
e bezeichnet. f sind die Zuführungsrohre für den Zementleim, und g
stellt einen Rüttler dar. Die Linien lz und 1 schließen den Einführungsbereich für
das Zementleimrohr f' ein.
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In Abb.5 ist die Herstellung eines hohen Betonkörpers (Pfahl, Pfeiler)
im Schnitt dargestellt.
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k bedeutet hierbei die unterste Lage des Zuschlagstoffes aus ,groben
Mineralstoffen, L den bereits fertigen Teil eines Pfahles oder Pfeilers und in die
anschließend an die Herstellung dieses Teiles zu durchtränkendeneue Schicht. Der
Rüttler ist mit n bezeichnet, und o ist das Zementleimrohr, das in das obere Ende
des schon fertiggestellten Teiles des Pfahles oder Pfeilers einmündet, von wo alsdann
die Durchtränkung der neuen Schicht ausgeht.
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Abb.6 zeigt in einem Schnitt die Anordnung bei Verwendung eines nach
den Regeln der Ausfallkörnung zusammengesetzten Zuschlagstoffes. Die Schichtlagen
aus grobem Baustoff sind dabei mit p, die Düsenrohre mit g und die Schichten des
zugehörigen' Sandes mit r bezeichnet.