DE4240340A1 - Vorrichtung zur Formgebung gießförmiger Massen, insbesondere von Bauelementen des Hochbaus - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entspre­ chend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zahlreiche, im Hochbau eingesetzte Bauelemente werden aus gießfähigen, im Ausgangszustand oder unter Wärmeein­ wirkung plastisch verformbaren Massen hergestellt. Es kann sich bei diesen um anorganische Massen auf Zement­ basis oder eines sonstigen hydraulischen Bindemittels oder auch keramische Massen usw. handeln. Ein besonders vorteilhafter, im Bauwesen einsetzbarer Werkstoff wird in der Gruppe der Geopolymerwerkstoffe gesehen, welche in zahlreichen Modifikationen, z. B. geschäumt und unge­ schäumt einsetzbar sind und insbesondere im ungeschäum­ ten Zustand im wesentlichen die Eigenschaften keramischer Werkstoffe aufweisen, wobei jedoch der für letztgenannte Werkstoffgruppe anlagen- und energieintensive Brennprozeß entfällt, da diese Geopolymerwerkstoffe in einer Form bei Temperaturen unter 100°C aushärten.

Diese Geopolymerwerkstoffe sind beispielsweise aus der DE 32 29 339 C2, der DE 33 03 409 C2 oder aus "Ceramic Matrix for Composites" (Ceram. Eng. Sci. Proc., Seiten 835 bis 841) grundsätzlich bekannt. Diese bestehen in der Ausgangsmischung aus einem Feststoffgemisch aus Oxyden mit Gehalten von amorphem SiO₂ und Aluminiumoxyd in Verbindung mit einer wasserhaltigen amorphen, dispers­ pulverförmigen Kieselsäure sowie Füllstoffen, wie z. B. Schwerspat, Zirkonsand, Glimmer, Abfällen aus Bauxit­ schmelze, Basaltmehl, Quarz, Feldspat, Granitbruch usw. sowie einer wäßrigen kalialkalischen Kaliumsilikatlösung. Die aus diesen Komponenten bestehende Masse kann in eine Form eingebracht werden und in dieser aushärten. Unter Einsatz eines Schäumungsmittels kann das auf diese Weise hergestellte Teil auch als Schaumstoffteil ausgebildet werden.

In allen Fällen besteht insbesondere im Hochbau ein Bedürfnis nach vorgefertigten Bauteilen mit jeweils dem Einzelfall angepaßten, zum Teil gekrümmten Seitenflächen, beispielsweise im Rahmen von Gewölbe- oder Bogenkonstruk­ tionen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art zu entwerfen, die in flexibler Weise die Formgestaltung von Bauelementen des Hochbaus ermöglicht, und zwar insbesondere mit Hinblick auf individuell angepaßte Bauformen. Gelöst ist diese Aufga­ be bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach, daß eine Form zur Verfügung gestellt wird, deren wenigstens eine Seitenwan­ dung nach Maßgabe vorgebbarer Krümmungsradien gekrümmt werden kann, so daß die Form in einfacher Weise zwecks Anpassung an individuelle Gestaltungen des Bauelements variierbar ist. Es kann im einfachsten Fall lediglich eine Seitenwandung in diesem Sinne krümmungsfähig sein. Grundsätzlich können jedoch auch sämtliche Seitenwandun­ gen krümmbar ausgebildet sein, womit sich ein hohes Maß an Variabilität der erfindungsgemäßen Form ergibt. Die Seitenwandungen stehen lösbar mit einer Bodenplatte in Verbindung, wobei diese Verbindung und damit die Boden­ platte jedoch dahingehend ausgestaltet sind, daß die wenigstens eine krümmungsfähige Seitenwandung mit einem definierten Krümmungsradius oder in einer sonstigen definierten gekrümmten Konfiguration festlegbar ist. Die Seitenwandung ist zu diesen Zweck beispielsweise ela­ stisch ausgebildet. Unter Krümmungen in diesem Sinne sollen solche Krümmungen verstanden werden, die sich als Krümmungen in der Ebene der Bodenplatte darstellen. Die Bodenplatte wird im Regelfall eine ebene Platte sein - sie kann jedoch in besonderen Fällen auch zylindrisch, sphärisch oder in allgemeiner Weise gekrümmt ausgebildet sein.

Die Merkmale des Anspruchs 2 bringen den Vorteil einer besonders gleichförmigen Ausfüllung der Form sowie deren Eignung zur Verarbeitung schäumfähiger Massen mit sich. Es kann die Vorrichtung in Verbindung mit einer Abdeckung derart benutzt werden, daß die genannte Bodenplatte während des Gießvorgangs auf einer horizontalen Unterla­ ge aufsteht. Es kann die Vorrichtung jedoch auch derart benutzt werden, daß eine der Seitenwandungen als Aufstand­ fläche benutzt wird.

Eine Ausgestaltung der Vorrichtung entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 3 und 4 wird der Regelfall sein, wonach sich die Bodenplatte und die Abdeckung parallel zueinander erstrecken und die Seitenwandungen senkrecht hierzu.

Die Merkmale der Ansprüche 5 bis 8 sind auf zwei alter­ native Ausbiidungsformen der Seitenwandungen gerichtet. Diese können hiernach grundsätzlich aus einem elastisch biegbaren Formband hergestellt sein, welches aus Kunst­ stoff oder Metall besteht und - im Rahmen der Elastizi­ tätsgrenzen - beliebig und insbesondere stufenlos ge­ krümmt werden kann. Es kann die Seitenwand jedoch auch aus einem Gliederband bestehen, welches aus einzelnen, gelenkig miteinander in Verbindung stehenden, starren Gliedern zusammengesetzt ist. In Abhängigkeit von der Größe des herzustellenden Bauteils sowie der Art der hierbei eingesetzten Massen wird im allgemeinen einer metallischen Ausführung des Formbandes der Vorzug gege­ ben.

Die Ausbildung des Formbandes als Winkelprofil entspre­ chend den Merkmalen der Ansprüche 9 und 10 ist insoweit besonders vorteilhaft, als dieses Element zum unmittel­ baren Aufstehen auf einer Grundplatte geeignet ist. Der sich tangential zu der Bodenplatte erstreckende Steg des Formbandes ist durch eine besondere Gestaltung elastisch ausgebildet und ermöglicht eine Krümmung des vertikalen Steges - in der Ebene der Bodenplatte gesehen -. Die Gestalt der Ausnehmungen des tangentialen Steges ist grundsätzlich beliebig, soweit diese geeignet sind, diesem Steg die erforderliche Biegeelastizität zu verlei­ hen.

Wesensmerkmal der Bodenplatte entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 11 bis 13 ist, daß diese mit einer Vielzahl von Verriegelungselementen bestückt ist, die zum Eingriff mit der Form bzw. den sonstigen Seitenwandungen bestimmt und ausgestaltet sind. Wesentlich ist in diesem Zusammen­ hang ferner, daß die Verriegelungselemente zumindest eindimensional relativ zu der Bodenplatte verschiebbar sind und in beliebigen Positionen entlang ihrer Verschie­ bewege fixierbar sind. Es sind auf diese Weise entspre­ chend der Position der Verriegelungselemente unterschied­ liche Krümmungen der Seitenwandungen vorgebbar. Besonders vorteilhaft können die genannten Verriegelungselemente auch in zwei zueinander senkrecht verlaufenden Richtun­ gen relativ zu der Bodenplatte verschiebbar angeordnet sein. Dies eröffnet weitere Freiheitsgrade bei der Krümmung der Seitenwandungen bzw. der Formbänder. Auf­ grund dieser beweglich angeordneten Verriegelungselemen­ te kann die Bodenplatte somit als ein Koordinatensystem angesehen werden, innerhalb welchem nahezu beliebige Positionen der Verriegelungselemente und damit Konfi­ gurationen der Seitenwandungen der Form möglich sind.

Die Merkmale des Anspruchs 14 dienen der Vereinfachung der Verstellung der Position der einzelnen Verbindungs­ elemente und es können zu diesem Zweck besondere Betäti­ gungsorgane im Randbereich der Bodenplatte vorgesehen sein.

Die antiadhäsiv wirkende Beschichtung im Sinne der Merkmale des Anspruchs 15 ist naturgemäß werkstoffspezi­ fisch gewählt und dient dazu, Anbackungserscheinungen zwischen der zu gießenden und in der Form aushärtenden Masse einerseits und den Wandungen der Form andererseits auszuschließen.

Es kann diese Vorrichtung besonders vorteilhaft zur gießtechnischen Verarbeitung von Geopolymer-Werkstoffen benutzt werden, und zwar sowohl in ungeschäumtem als auch in geschäumtem Zustand.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung in der Draufsicht;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Vorrichtung entspre­ chend einer Schnittebene II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung in der Draufsicht;

Fig. 4 eine isolierte Darstellung eines im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzten Formbandes in der Draufsicht;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzten Bodenplat­ te.

Mit 1 ist in Fig. 1 ein sich entlang einer Halbkreislinie erstreckendes, aus Stahl bestehendes Formband bezeichnet, welches auf einer im folgenden noch zu beschreibenden Bodenplatte in geeigneter Weise fixiert ist. Dem Form­ band 1 steht radial innenseitig mit Abstand ein zu diesem koaxial angeordnetes weiteres Formband 2 gegenüber, welches in vergleichbarer Weise auf einer Bodenplatte befestigt ist.

Jedes der Formbänder 1, 2 besteht aus einem, sich gegen­ über der Bodenplatte vertikal erstreckenden Steg 3 und einem, sich parallel zur Ebene der Bodenplatte erstrecken­ den, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Folge von unmittelbar aneinander anschließenden Dreieck­ profilen gekennzeichneten Steg 4. Aufgrund dieser beson­ deren Ausbildung weisen die global als Winkelprofile ausgebildeten Formbänder - in der Zeichenebene der Fig. 1 gesehen - eine gewisse Elastizität hinsichtlich einer Biegung um den, beiden Formbändern gemeinsamen Krümmungs­ mittelpunkt 5 auf. Die Stege 4 erstrecken sich jeweils auf der radialen Innenseite des Formbandes 2 und auf der radialen Außenseite des Formbandes 1.

Die sich vertikal zu der Bodenplatte erstreckenden Stege 3 weisen eine gleiche Höhe auf und bilden bestimmungsge­ mäß die radial inneren und äußeren Wandungen einer zur gießtechnischen Gestaltung bestimmten Form, wobei das zu gießende Formteil die Gestalt eines Halbkreisbogens aufweist.

Fig. 3 zeigt eine weitere Anordnung von Formbändern, die zur Herstellung eines anders gestalteten Bauteils be­ stimmt sind. Diese Vorrichtung besteht aus rechtwinklig zueinander verlaufenden, ein Rechteck definierenden Stegen 6, 7, die in geeigneter Weise auf einer Bodenplat­ te befestigt sind sowie einem Formband 8, welches die Gestalt eines Halbkreises aufweist und dessen Krümmungs­ mittelpunkt 9 mit dem Linienmittelpunkt der einen der beiden Längsseiten des genannten Rechtecks zusammenfällt. Das Formband 8 entspricht weder den Formbändern 1, 2 der Fig. 1 und besteht aus einem vertikalen Steg 3 sowie einem, durch eine Folge von Dreieckprofilen gekennzeich­ neten, sich parallel zur Ebene einer Bodenplatte er­ streckenden Steg 4. Die Höhen der Stege 3, 6, 7 sind wiederum identisch.

Fig. 4 zeigt lediglich beispielhaft in isolierter Dar­ stellung ein einzelnes Formband, welches aufgrund seiner elastischen Eigenschaften bei Loslösung von der Boden­ platte eine gerade Gestalt annimmt. Eine unmittelbare Aneinanderreihung der Dreieckprofile im Rahmen des Steges 4 ist nicht zwingend erforderlich, da diese Profile lediglich dazu dienen, ein Aufstehen des Steges 3 auf einer horizontalen Unterlage zu ermöglichen. Auch ist die dreieckförmige Gestaltung nicht zwingend notwen­ dig und es kann grundsätzlich jede Gestaltungsform des Steges 4 benutzt werden, der dem Formband - in der Zeichenebene der Fig. 1, 3, 4 gesehen - biegeelastische Eigenschaften hinsichtlich einer Biegung um die dortigen Krümmungsmittelpunkte 5, 9 verleiht.

Fig. 5 zeigt in stark schematisierter Darstellung den grundsätzlichen Aufbau einer im Rahmen der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung nutzbaren Bodenplatte 10. Diese bildet einerseits den unteren Abschluß der durch die Vorrichtung gebildeten Gießform, jedoch gleichzeitig ein Mittel zur Befestigung der Formbänder, und zwar nach Maßgabe vorgeb­ barer Krümmungen derselben.

Die Bodenplatte 10 ist zu diesem Zweck mit einer Reihe von sich parallel zu einer Seitenkante 11 derselben erstreckenden, mit Abstand zueinander angeordneten schlitzartigen Ausnehmungen 12 versehen, die sich über den wesentlichen Teil der Längenerstreckung der Boden­ platte in Richtung der Seitenkante 11 erstrecken. Diese Ausnehmungen 12 dienen als Führung für Verriegelungsele­ mente 13, die zum Zusammenwirken mit den Formbändern 1, 2, 8 sowie den Stegen 6, 7 bestimmt und ausgestaltet sind. Die Verriegelungselemente sind in geeigneter Weise entlang der Ausnehmungen 12 in Richtung der Pfeile 14 verschiebbar angeordnet. Dies kann konstruktiv beispiels­ weise derart realisiert sein, daß die Verriegelungselemen­ te 13 unterhalb der Bodenplatte 10 mit Gewindespindeln im Eingriff stehen, durch deren Drehung jede beliebige Position des einzelnen Verriegelungselements 13 entlang der Ausnehmung 12 einstellbar ist. Es kann der Antrieb der Verriegelungselemente 13 in Richtung der Pfeile 14 auch über unterhalb der Bodenplatte 10 angeordnete, mit Endlosschrauben zusammenwirkende Zugstangen erfolgen. Wesentlich ist insoweit, daß durch Positionierung der einzelnen Verriegelungselemente 13 entsprechend der Dichte der Ausnehmungen 12 - in Richtung senkrecht zu den Pfeilen 14 gesehen - nahezu beliebige Krümmungsradien der einzelnen Formbänder 1, 2, 8 einstellbar sind, und zwar lediglich durch dementsprechende Betätigung der Antriebe der einzelnen Verriegelungselemente 13.

Das Zusammenwirken der Verriegelungselemente 13 mit den Formbändern 1, 2, 8 sowie den Stegen 6, 7 kann ebenfalls grundsätzlich beliebig ausgebildet sein. Beispielsweise kommt ein formschlüssiger Eingriff mit den sich in der Ebene der Bodenplatte 10 erstreckenden Stegen 4 der Formbänder in Betracht. Dieser Eingriff kann jedoch auch reibschlüssig oder in sonstiger, eine eindeutige Fixie­ rung der Formbänder ermöglichenden Weise vorgenommen sein.

Die erfindungsgemäße, aus der Bodenplatte 10 sowie beispielsweise den Formbändern 1, 2 oder den Stegen 6, 7 in Verbindung mit dem Formband 8 gebildete Formvorrich­ tung wird an deren Stirnseiten 14, 15 durch geeignete, zeichnerisch nicht dargestellte, in gleicher Weise wie die Formbänder auf der Bodenplatte 10 fixierbare Abschluß­ wandungen verschlossen, deren Höhe derjenigen der verti­ kalen Stege 3 entspricht. Schließlich wird die Formvor­ richtung komplettiert durch eine oberseitige Abdeckung, die in geeigneter Weise an den sonstigen Wandungen der Formvorrichtung befestigbar ist, auf deren zeichnerische Darstellung jedoch ebenfalls verzichtet worden ist.

Diese Formvorrichtung wird zur gießtechnischen Herstel­ lung von Schaumstoffbauteilen, beispielsweise auf der Basis von Geopolymeren benutzt, kann jedoch gleicherma­ ßen auch zur gießtechnischen Gestaltung von nicht zu schäumenden Werkstoffen, wiederum auf Geopolymerbasis benutzt werden. Sie kann jedoch grundsätzlich auch zur Formgebung anderer, vorzugsweise anorganischer Massen benutzt werden. Sie dient in diesem Zusammenhang der Herstellung gekrümmter Bauteile des Hochbaus, z. B. von Balken, Gewölben usw., deren wenigstens eine Seite eine definierte Krümmung aufweisen soll.

Nachdem die genannten Geopolymere im Ausgangszustand gewisse Klebeeigenschaften haben, sind die Oberflächen der Formvorrichtung, die mit diesem Werkstoff während des Gießens in Berührung gelangen, mit einer, ein An­ backen verhindernden, antiadhäsiv wirkenden Beschichtung versehen. So können die aus Stahlblech, Edelstahlblech usw. bestehende Bodenplatte 10 sowie Stege 6, 7 und Formbänder 1, 2, 8 mit einer Wirbelsinterbeschichtung auf der Basis von Polyethylen überzogen sein.

Der Grundwerkstoff der Bodenplatte 10 sowie der Formbän­ der 1, 2, 8 sowie der Stege 6, 7 kann grundsätzlich auch ein geeigneter Kunststoff sein, soweit dieser zur Aufnah­ me der insbesondere bei großen Bauteilen erheblichen Druckkräfte geeignet ist, die bei der Reaktion des Geopolymerwerkstoffs, insbesondere beim Schäumen, auftre­ ten.

Die Formvorrichtung wurde oben dahingehend beschrieben, daß die Bodenplatte 10 horizontal angeordnet ist, so daß die genannten Formbänder 1, 2, 8, Stege 6, 7 und die an den Stirnseiten 14, 15 angeordneten Abschlußwandungen horizon­ tale Begrenzungsflächen der Form bilden. Es ist naturge­ mäß auch denkbar, die Bodenplatte 10 vertikal anzuordnen, so daß - in Verbindung mit einer dementsprechend ausge­ bildeten Abdeckung der Formbänder der Gießvorgang auch in vertikaler Anordnung der Formvorrichtung erfolgen kann.

Wie sich aus obigen Ausführungen ergibt, steht in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine sehr einfach handhab­ bare, zur Gestaltung beliebiger Bauteilformen bzw. Bauelementen von Gewölben oder Bodenkonstruktionen zur Verfügung, deren Verwendung insbesondere bei der gieß­ technischen Verarbeitung von Geopolymerwerkstoffen von Vorteil ist.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Formgebung gießfähiger, in der Form aushärtender, gegebenenfalls schäumfähiger Massen, insbesondere zur Herstellung von Bauelementen des Hochbaus, gekennzeichnet durch

• - eine, zumindest aus einer Bodenplatte (10) und Seitenwandungen bestehenden Form,
• - wobei die Seitenwandungen auf der Bodenplatte lösbar befestigt sind und
• - wobei wenigstens eine Seitenwand - in der Ebene der Bodenplatte (10) gesehen - krümmungsfähig ausgebil­ det ist und nach Maßgabe vorgebbarer Krümmungsradien auf der Bodenplatte (10) festlegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form zusätzlich zu den Seitenwandungen und der Bodenplatte (10) eine Abdeckung aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Seitenwandungen senkrecht zu der Bodenplatte (10) erstrecken.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (10) und die Abdeckung parallel zueinander verlaufen.

5. Vorrichturig nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine krümmungsfähige Seitenwand aus einem elastisch stufenlos biegbaren Formband (1, 2, 8) besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Formband (1, 2, 8) aus Metall besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Formband aus Kunststoff besteht.

8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine krümmungsfähige Seitenwand aus einem, aus Kunst­ stoff oder Metall bestehenden, aus plattenartigen, untereinander gelenkig verbundenen Gliedern zusammen­ gesetzten Gliederband besteht.

9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Formband (1, 2, 8) aus einem Winkelprofil besteht, dessen einer Steg (3) sich senkrecht zu der Bodenplatte (10) und dessen anderer Steg (4) sich tangential zu der Bodenplatte (10) erstreckt und
• - daß der tangentiale, in der Ebene der Bodenplatte (10) krümmungsfähige Steg (4) zur lösbaren Befesti­ gung des Formbandes auf der Bodenplatte (10) be­ stimmt und ausgestaltet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der tangentiale Steg (4) zur Erhöhung seiner Biegeelastizität - in der Ebene der Bodenplatte (10) gesehen - mit Ausnehmungen versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Bodenplatte (10) mit Verriegelungselementen (13) versehen ist, die mit dem Formband und/oder sonstigen Seitenwandungen der Form in Eingriff bringbar sind und
• - daß die Verriegelungselemente (13) relativ zu der Bodenplatte (10) verschiebbar angeordnet und an beliebigen Stellen entlang ihres Verschiebeweges fixierbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Verriegelungselemente (13) zumindest entlang zueinander parallel verlaufender Bahnen rela­ tiv zu der Bodenplatte (10) verschiebbar angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Verriegelungselemente (13) relativ zu der Bodenplatte (10) in zwei, zuein­ ander senkrecht verlaufenden Richtungen verschiebbar und an beliebiger Stelle des Verschiebungsweges fixierbar angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschie­ bung der Verriegelungselemente (13) Antriebe mit Gewindespindeln, Zugstangen oder dergleichen vorgese­ hen sind, die unterhalb der Bodenplatte (10) ange­ bracht sind.

15. Vorrichtung- nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche, mit den zu formenden gießfähigen Massen in Berührung gelangende Teile der Form mit einer antiadhäsiv wirkenden Beschichtung überzogen sind.

16. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorange­ gangenen Ansprüche 1 bis 15 zur Herstellung von Bauteilen aus geschäumten oder ungeschäumten Geo­ polymer-Werkstoffen.