[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Negativform
zur Herstellung von Betonelementen, ein Verfahren zur Herstellung solcher Betonelemente
sowie eine Negativform für die Herstellung von solchen Betonelementen.
[0002] Betonelemente finden vielfältige Verwendung im Hoch- und Tiefbau sowie im Industriebereich.
Als Beispiele seien Schachtelemente zur Herstellung eines Schachts, beispielsweise
eines Schachts zur Wartung und Inspektion eines Kanalisationsabschnitts, oder Platten
für Wand- und Deckenelemente von Gebäuden, einschließlich Treppen und Zierelementen,
erwähnt.
[0003] Betonelemente werden zumeist im Gießverfahren hergestellt, indem flüssiger Beton
in eine Negativform eingefüllt wird und anschließend ein aus dem gehärteten Beton
erhaltener Betonformkörper von der Form getrennt (entschalt) wird. Um das Trennen
zwischen dem Betonelement-Formkörper und der Form zu erleichtern, ist es bekannt,
mit dem Beton in Kontakt tretende Teile der Oberfläche der Negativform mit einem Trennmittel
aus Schalöl oder Schalwachs zu behandeln, welches eine Verbindung zwischen dem Material
der Negativform und dem eingefüllten Beton verhindert. Die dabei eingesetzten Wachse
erleichtern in der Praxis zwar das Entschalen der Formkörper, bei dem Bestreben, die
Zykluszeit für die Herstellung von Betonelementen zu verkürzen, kommt es jedoch auch
häufig zu Problemen des Anhaftens des noch nicht vollständig gehärteten Betons an
Abschnitten der Negativform, was zu einer Beschädigung des Formkörpers oder unerwünschtem
Zeitverlust beim Entschalen führen kann.
[0004] In jüngerer Zeit kommen Materialien wie etwa Styropor oder Holz verstärkt für die
Herstellung von Negativformen für Betonelemente zum Einsatz, da sich diese Materialien
besonders einfach spanabhebend bearbeiten lassen und somit leicht und insbesondere
auch in einem automatisierten Fertigungsprozess die gewünschten Konturen gefertigt
werden können. Beispielsweise können bei der Herstellung von Schachtbodenteilen schnell
und kostengünstig verschiedene Negativformen für die Ausbildung verschiedener Gerinnestrukturen
der Schachtbodenteile hergestellt werden. Styropor ist dabei als besonders kostengünstiges
Material vorteilhaft für die Herstellung von häufig zu verändernden Negativformen
bzw. für die Herstellung von Abschnitten von Negativformen, die nur für die Herstellung
weniger Betonelemente oder eines einzigen Betonelements genutzt werden.
[0005] Der Einsatz herkömmlicher Trennmittel in Verbindung mit diesen Materialien führt
zu dem zusätzlichen Problem, dass aufgrund der Oberflächeneigenschaften der Negativform
eine Beeinträchtigung der Oberflächenqualität der hergestellten Betonelemente in Kauf
genommen werden muss. Poröse bzw. saugfähige Oberflächen, beispielsweise bearbeitete
Styropor- oder Holzoberflächen, erschweren zudem die Aufbringung bekannter Trennmittel
und erfordern eine etwa gegenüber Metallformen relativ hohe Menge an Trennmittel.
[0006] Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung einer Negativform für die Herstellung von Betonelementen anzugeben, welches
das Entschalen eines Betonelement-Formkörpers aus der Negativform erleichtert, die
Herstellung von Betonelementen hoher Oberflächenqualität ermöglicht und kosteneffektiv
durchführbar ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
von Betonelementen anzugeben, welches mit geringer Zykluszeit und kosteneffizient
arbeitet und Betonelemente hoher Oberflächenqualität herstellen kann.
[0007] Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Erfindungsaufgabe gelöst
durch ein Verfahren zur Herstellung einer Negativform zur Herstellung von Betonelementen,
wobei das Verfahren einen Schritt der Behandlung der Oberfläche der Negativform mit
einem Behandlungsmedium umfasst und wobei in dem Schritt der Behandlung der Oberfläche
ein Behandlungsmedium auf Silikonbasis auf die Oberfläche aufgetragen wird.
[0008] Wichtiges Merkmal des ersten Aspekts der Erfindung ist somit die Behandlung einer
Oberfläche der Negativform mit einem Behandlungsmedium auf Silikonbasis, d.h. einem
Behandlungsmedium, welches Silikon als Bestandteil umfasst. In Versuchen der Erfinder
hat sich gezeigt, dass ein solches Behandlungsmedium auf Silikonbasis einerseits die
Funktion eines Trennmittels zur Verhinderung einer Verbindung zwischen Beton und der
Negativform übernehmen kann und somit das Entschalen des Formkörpers aus der Negativform
erleichtern kann und andererseits eine verbesserte Oberflächenqualität der mit der
Negativform hergestellten Betonelemente erreichen kann. Die besonders vorteilhafte
Doppelwirkung eines solches Behandlungsmediums wird darauf zurückgeführt, dass der
Silikonbestandteil des Behandlungsmediums als Füllmittel für Poren oder kleinere Unregelmäßigkeiten
der Oberfläche der Negativform wirkt und selbstnivellierend ist, so dass eine sehr
glatte Oberfläche der Negativform und damit auch des hergestellten Betonelements erreicht
werden kann. Gleichzeitig ist das silikonbasierte Behandlungsmedium selbsttrennend
und geht weder mit Beton noch mit den üblicherweise für Negativformen verwendeten
Materialien, insbesondere Styropor, eine zu feste Verbindung ein.
[0009] Besonders bevorzugt enthält das Behandlungsmedium der Erfindung Silikon als Hauptbestandteil.
In einer solchen Variante der Erfindung wird der zusätzliche Effekt erzielt, dass
das Behandlungsmedium auf der Oberfläche der Negativform ausreichend stabil ist oder
zumindest teilweise aushärten kann, so dass beim Füllen der Negativform der flüssige
Beton das Behandlungsmedium nicht wegspülen kann. Ist das Behandlungsmedium sogar
im Wesentlichen vollständig aus einem Sillkonwerkstoff gebildet, so wird aufgrund
des hohen Eigenzusammenhalts der Silikonschicht zusätzlich die Stabilität der Negativform
erhöht, so dass auch kleinere Strukturen, z.B. beim Einfüllen des Betons, nicht abknicken
oder zerdrückt werden. Eine aus Silikonwerkstoff gebildete Behandlungsmediumschicht
kann außerdem zur Vereinfachung des Recyclingprozesses später besonders leicht wieder
von der Negativform getrennt werden, beispielsweise als Haut von der Negativform abgezogen
werden.
[0010] Als besonders geeignet für ein Behandlungsmedium auf Silikonbasis gemäß der Erfindung
hat sich z.B. Silikonkautschuk, beispielsweise die unter der Bezeichnung "Eiastosil"
(eingetragene Marke) von der Wacker Chemie AG vertriebenen Silikonkautschuke, erwiesen,
da die mechanischen Eigenschaften, sowie die Temperaturbeständigkeit von Silikonkautschuken
gut an die beim Betongussprozess herrschenden mechanischen Beanspruchungen und Temperaturgegebenheiten
angepasst sind.
[0011] Um die Selbsttrennung des Behandlungsmediums auf Silikonbasis, d.h. die Eigenschaft
des Behandlungsmediums als Trennmittel, weiter zu verbessern, kann in einer Ausführungsform
der Erfindung dem Behandlungsmedium ein Öl, insbesondere ein Silikonöl oder/und ein
Paraffinöl, beigesetzt sein. Das Öl kann dann einen Gleitfilm zwischen dem Beton und
der Negativform bilden, der das Entschalen eines Formkörpers weiter erleichtert. Kommt
ein sich verfestigendes Behandlungsmedium zum Einsatz, so kann das dem Behandlungsmedium
beigesetzte Öl beim Verfestigen des Silikonbestandteils ausschwitzen, d.h. sich als
separater Film zwischen dem Beton und dem verfestigten Teil des Behandlungsmediums
ansammeln.
[0012] Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Erfindungsaufgabe gelöst
durch ein Verfahren zur Herstellung einer Negativform zur Herstellung von Betonelementen,
wobei das Verfahren einen Schritt der Behandlung der Oberfläche der Negativform mit
einem Behandlungsmedium umfasst, wobei in dem Schritt der Behandlung der Oberfläche
der Negativform ein Behandlungsmedium auf die Oberfläche aufgetragen wird, das ein
Mischung aus einem Wachs und einem Verdickungsmittel umfasst.
[0013] Nach dem zweiten Aspekt der Erfindung wird somit ein Behandlungsmedium auf Wachsbasis
eingesetzt, wobei die Viskosität des Behandlungsmediums aufgrund der Beimischung des
Verdickungsmittels deutlich größer ist als die Viskosität bekannter Trennmittel. Die
Konsistenz herkömmlicher Trennmittel ermöglichte den schnellen und gleichmäßigen Auftrag
der bekannten Trennmittel auf der Oberfläche der Negativform. In Versuchen der Erfinder
wurde jedoch überraschend herausgefunden, dass durch Zugabe des Verdickungsmittels
und damit Erhöhung der Viskosität des Behandlungsmediums Einfluss auf die Oberflächenqualität
des letztendlich hergestellten Betonelements genommen werden kann, wobei das zähere
Behandlungsmedium dennoch weiterhin relativ einfach aufgetragen werden kann, beispielsweise
durch Aufstreichen, Aufrollen oder Aufsprühen. Durch die Erhöhung der Viskosität des
Behandlungsmediums kann darüberhinaus auch ein Ausschwemmen oder eine Beschädigung
des Behandlungsmediums beim Einfüllen des Betons beim Befüllen der Negativform verhindert
werden.
[0014] Verdickte, wachsbasierte Behandlungsmedien nach dem zweiten Aspekt der Erfindung
können zusätzlich verfestigen gelassen werden oder verfestigt werden, um zu verhindern,
dass beim Befüllen der Negativform der eingefüllte Beton das Behandlungsmedien ausschwemmt.
Eine Verfestigung oder eine Beschleunigung des Verfestigens (Verkürzung der Verfestigungszeit)
kann durch Zusatz eines Härtungskatalysators oder durch eine später noch zu beschreibende
UV-Härtung erreicht werden.
[0015] Als besonders vorteilhafte Ausführungsvariante ist das Behandlungsmedium aus einer
Mischung aus einem Wachs und einem Verdickungsmittel gebildet, wobei das Verdickungsmittel
einen zerkleinerten oder pulverisierten Feststoff, insbesondere Gips oder/und Zement
oder/und Steinmehl, umfasst.
[0016] Durch die Steuerung des Mischungsverhältnisses zwischen Wachs und Feststoff kann
die Viskosität des Behandlungsmediums in einfacher Weise beeinflusst werden und auf
die Oberflächeneigenschaften der Negativform abgestimmt werden. Ferner kann durch
Anpassung der mittleren Teilchengröße des zerkleinerten oder pulverisierten Feststoffs
an die mittlere Größe von Poren oder Unebenheiten der Oberfläche der Negativform die
Fähigkeit des Behandlungsmediums zur Nivellierung der Oberfläche der Negativform weiter
optimiert werden.
[0017] Als Wachs kommen insbesondere synthetische, paraffinhaltige Wachse in Frage. Besonders
gute Ergebnisse können mit Vaseline oder vaselineartigen Behandlungsmedien, insbesondere
mit einer Mischung aus Vaseline und Steinmehl, erziehlt werden.
[0018] Die Verwendung eines zerkleinerten oder pulverisierten Feststoffs zur Behandlung
von Oberflächen von Negativformen ist aber auch unabhängig von einem Wachs, d.h. auch
in der Mischung mit anderen Trägermaterialien oder gänzlich ohne Trägermaterial, vorteilhaft,
so dass dafür nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung selbstständiger
Schutz beansprucht wird. Nach dem dritten Aspekt der Erfindung wird die Erfindungsaufgabe
gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Negativform zur Herstellung von Betonelementen,
wobei das Verfahren einen Schritt der Behandlung der Oberfläche der Negativform mit
einem Behandlungsmedium umfasst, wobei in dem Schritt der Behandlung der Oberfläche
der Negativform ein Behandlungsmedium auf die Oberfläche aufgetragen wird, welches
einen zerkleinerten oder pulverisierten Feststoff umfasst. Die Behandlung der Oberfläche
der Negativform mit einem zerkleinerten oder pulverisierten Feststoff erzielt ebenfalls
den Effekt einer signifikanten Verbesserung der Oberflächenglattheit und damit der
Qualität der Oberfläche des gefertigten Formkörpers. Dies wird darauf zurückgeführt,
dass der zerkleinerte oder pulverisierte Feststoff, ebenso wie das Behandlungsmedium
auf Silikon- oder auf Wachsbasis gemäß dem ersten bzw. zweiten Aspekt der Erfindung,
als Füllmittel wirken kann, um Poren oder Unebenheiten an der Oberfläche der Negativform
aufzufüllen und die Oberfläche somit zu nivellieren. Abhängig vom Material der Negativform
und damit von der mittleren Größe der Poren bzw. Unebenheiten kann eine mittlere Korngröße
des zerkleinerten oder pulverisierten Feststoffs, beispielsweise durch Einstellung
eines bestimmten Mahlgrads, passend gewählt werden, um die Fülleigenschaften zu optimieren.
[0019] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung des dritten Aspekts
wird als Feststoff Gips oder/und Zement verwendet. Diese Materialien haben zum einen
den Vorteil, dass sie als Standartbaustoffe leicht und kostengünstig beschaffbar sind,
und zwar bereits mit einer Korngröße, welche gut an Poren und Unregelmäßigkeiten angepasst
sind, die üblicherweise an den Oberflächen von für Negativformen verwendeten Materialien
auftretenden. Der zweite Vorteil dieser Materialien liegt darin, dass diese Baustoffe
bei der Herstellung von Betonteilen oder im Umfeld dieser Herstellung ohnehin angeschafft
und recycelt werden müssen, so dass sich Synergien im Hinblick auf Logistik und Entsorgung
ergeben.
[0020] Als weiteres vorteilhaftes Material für einen zerkleinerten oder pulverisierten Feststoff
wurde Steinmehl gefunden. Steinmehl kann ebenfalls kostengünstig mit angepasster Korngröße
hergestellt und wieder recycelt werden und kann mit einem wachsbasierten oder silikonbasierten
Behandlungsmedium gemischt auf die Negativform aufgetragen werden. Besonders hochwertige
Oberflächen und gute Entschalungsergebnisse haben die Erfinder in Testversuchen mit
Mischungen aus Steinmehl und Vasiline (wachsartige Substanz aus Rückständen bei der
Erdöldestilation, umfassend flüssigphasige und festphasige Paraffine) erzielt.
[0021] Die Erfindung nach dem dritten Aspekt ist vorteilhaft mit Merkmalen der Erfindung
gemäß dem ersten Aspekt oder/und dem zweiten Aspekt kombinierbar. So wird insbesondere
daran gedacht, einem Behandlungsmedium auf Wachsbasis oder einem Behandlungsmedium
auf Silikonbasis einen zerkleinerten oder pulverisierten Feststoff als Füllmittel
zuzusetzen, um die Eigenschaften des Behandlungsmediums zur Nivellierung oder Glättung
der Oberfläche der Negativform anzupassen bzw. zu verbessern.
[0022] Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Erfindungsaufgabe gelöst
durch ein Verfahren zur Herstellung einer Negativform zur Herstellung von Betonelementen,
wobei die Negativform zumindest teilweise aus einem porösen, insbesondere geschäumten,
Kunststoff (z.B. aus Styropor, EPS (Polystyrol), EPP (expandiertes Polypropylen) oder
dergleichen) gebildet ist und wobei das Verfahren einen Schritt einer Oberflächenerhitzung
eines aus dem Kunststoff gebildeten Oberflächenabschnitts der Negativform umfasst.
Nach einem wichtigen Merkmal der Erfindung des vierten Aspekts wird somit ein Oberflächenabschnitt
der Negativform erhitzt. Es wurde festgestellt, dass dabei eine lokale Verflüssigung
oder ein Anschmelzen des Kunststoffs an der Oberfläche erreicht werden kann und dass
nach dem Erkalten und Verfestigen der vorübergehend verflüssigten Oberfläche eine
im signifikanten Maße geglättete Oberfläche zurückbleibt, die eine dementsprechend
verbesserte Oberflächenqualität des Beton-Formkörpers ermöglicht. Die Erhitzung des
Oberflächenabschnitts, insbesondere auf eine Temperatur gleich oder größer als eine
Verflüssigungstemperatur des Kunststoffs, kann Poren an der Oberfläche der Negativform
verschließen und Unebenheiten nivilieren. Aber auch bei Temperaturen unterhalb einer
Verflüssigungstemperatur des Kunststoffs wird ein Glättungseffekt der Oberfläche erzielt.
[0023] Zum Erhitzen des Oberflächenabschnitts der Negativform kann ein erhitztes Werkzeug
verwendet werden, das in Kontakt mit dem Oberflächenabschnitt gebracht wird. In einer
einfachen Ausführungsvariante wird beispielsweise ein Bügeleisen oder ein ähnliches
Werkzeug mit einer erhitzten Platte oder Rolle verwendet, das sich insbesondere zur
Nivellierung der Oberfläche von Strypor-Negativformen als besonders geeignet herausgestellt
hat.
[0024] Die Merkmale des vierten Aspekts der Erfindung können vorteilhaft mit einem oder
mehreren Merkmalen der Aspekte eins bis drei kombiniert werden, indem auf die gemäß
dem vierten Aspekt geglättete Kunststoffoberfläche der Negativform ein erfindungsgemäßes
Behandlungsmedium auf Silikonbasis oder auf Wachsbasis oder/und ein Behandlungsmedium
umfassend einen zerkleinerten oder pulverisierten Feststoff aufgetragen wird. Auf
diese Weise kann die Oberflächenqualität noch weiter gesteigert werden.
[0025] Nach einem fünften Aspekt der Erfindung wird die Erfindungsaufgabe gelöst durch ein
Verfahren zur Herstellung einer Negativform zur Herstellung von Betonelementen, wobei
das Verfahren einen Schritt der Behandlung der Oberfläche der Negativform mit einem
Behandlungsmedium umfasst und wobei in dem Schritt der Behandlung der Oberfläche der
Negativform ein Behandlungsmedium auf Epoxidharzbasis auf die Oberfläche aufgetragen
wird. Das Epoxidharz, welches beispielsweise aufgesprüht, aufgestrichen oder aufgerollt
werden kann, um eine gleichmäßige Verteilung über die Oberfläche zu erzielen, bildet
nach dem Aushärten und Trocknen eine harte und abriebfeste Oberfläche. Damit kann
die Negativform so fixiert werden, dass sie ohne Beschädigung nach dem Entschalen
wiederverwendet werden kann. Dieser Vorteil kommt besonders dann zum Tragen, wenn
die Negativform bzw. ein Teil davon aus einem leicht bearbeitbaren, jedoch mechanisch
weniger stabilen Material (z.B. Styropor, EPS oder EPP) gebildet ist. Die Erfindung
nach dem fünften Aspekt ermöglicht dann einerseits die kostengünstige und einfache
Herstellung der Negativform und andererseits eine hohe mechanische Stabilität und
damit Wiederverwendbarkeit der Negativform.
[0026] In den Verfahren der Aspekte eins bis fünf, insbesondere bei der Verwendung eines
Epoxidharz-Behandlungsmediums gemäß dem fünften Aspekt, kann zusätzlich zu dem jeweiligen
Behandlungsmedium ein weiteres Behandlungsmedium auf die Oberfläche der Negativform
aufgetragen werden, wobei das weitere Behandlungsmedium ein betonabweisendes Trennmittel
umfasst. Durch das zusätzliche Trennmittel kann der Vorgang des Entschalens des Beton-Formkörpers
weiter erleichtert und beschleunigt werden.
[0027] Es wurde bereits angesprochen, dass die Vorteile der vorliegenden Erfindung gemäß
dem ersten bis fünften Aspekt besonders dann zum Tragen kommen, wenn die Negativform
zumindest teilweise aus einem porösen oder/und einem saugfähigen Material, insbesondere
aus einem geschäumten Kunststoff (z.B. Styropor, Polystyrol, Polypropylen), aus Holz
oder aus einem sandhaltigen Material, gebildet ist. Diese Materialien weisen den Vorteil
auf, dass sie sich mit spanabhebenden Bearbeitungsverfahren besonders einfach und
kostengünstig bearbeiten lassen und auf diese Weise auch kompliziertere Konturen,
beispielsweise für die Herstellung von Gerinnestrukturen in Schachtbodenteilen, problemlos
möglich sind. Im Stand der Technik war die Verwendung solcher Materialien jedoch mit
dem Nachteil einer reduzierten Oberflächenqualität insbesondere in den spanabhebend
bearbeiteten Oberflächenabschnitten der Negativform verbunden und führte außerdem
zu Stabilitätsproblemen (beispielsweise bei Styropor). Durch die Wirkung der erfindungsgemäßen
Behandlungsmedien als Füllstoff bzw. als Oberflächenstabilisator, oder durch die Glättung
der Oberfläche mittels lokaler Erwärmung kann nun auch bei Verwendung der besagten
Materialien eine zufriedenstellende Oberflächenqualität und Stabilität der Negativform
gewährleistet werden.
[0028] In den Verfahren des ersten bis fünften Aspekts der Erfindung ist das verwendete
Behandlungsmedium ferner vorzugsweise ein ausschwitzendes Medium. Ausschwitzende Medien
haben die Eigenschaft, dass sie eine Flüssigkeit austreten lassen, selbst wenn sich
ein anderer Teil des Behandlungsmediums in zähflüssiger oder fester Phase befindet.
Die austretende Flüssigkeit kann dann einen Flüssigkeitsfilm an einer Oberfläche des
Behandlungsmediums bilden, der ein Entschalen des Formkörpers erleichtert. Besonders
bevorzugt sondern auschwitzende Behandlungsmedien eine mit Beton keine Verbindung
eingehende Flüssigkeit ab, beispielsweise ein Öl.
[0029] Wie bereits erwähnt, können die erfindungsgemäßen Behandlungsmedien auf Silikonbasis
oder auf Wachsbasis in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zusätzlich nach
dem Auftragen auf die Oberfläche der Negativform verfestigt werden. Damit wird einerseits
verhindert, dass das Behandlungsmedium beim Einfüllen des Betons ausgeschwemmt wird,
und andererseits kann das verfestigte Behandlungsmedium eine Stabilisierung der Negativform
bewirken.
[0030] Nach dem sechsten Aspekt der Erfindung wird die Erfindungsaufgabe gelöst durch ein
Verfahren zur Herstellung einer Negativform zur Herstellung von Betonelementen, wobei
das Verfahren einen Schritt der Behandlung der Oberfläche der Negativform mit einem
Behandlungsmedium umfasst und wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Verfestigens
des Behandlungsmediums mittels Bestrahlung, insbesondere UV-Bestrahlung (Bestrahlung
mit Licht, welches Wellenlängen im ultravioletten Bereich aufweist) umfasst. Eine
solche Verfestigung des Behandlungsmediums durch Bestrahlung, insbesondere UV-Härtung,
ermöglicht eine Beschleunigung der Verfestigung und somit eine Verkürzung der Zykluszeit
bei der Herstellung der Negativformen, so dass das Verfahren effizienter ablaufen
kann. Zudem kann das Behandlungsmedium während des Auftragens noch eine relativ geringe
Viskosität aufweisen, um ein schnelles und einfaches Auftragen zu ermöglichen, wobei
dennoch anschließend eine zuverlässige Verfestigung des Behandlungsmediums erreicht
werden kann, sodass ein Ausschwemmen des Behandlungsmediums beim Einfüllen des Betons
verhindert und eine Stabilisierung der Negativform ermöglicht wird.
[0031] Wenn dem Behandlungsmedium ein UV-härtendes Mittel beigesetzt ist oder wird, kann
die Verfestigung sehr gezielt erfolgen, so dass sich durch die Bestrahlung mit UV-Licht
einer UV-Lichterzeugungseinrichtung in kurzer Zeit ein gut dosierbarer und definierbarer
Verfestigungsgrad des Behandlungsmediums erreichen lässt.
[0032] Die Bestrahlung, insbesondere die UV-Bestrahlung, erfolgt vorzugsweise durch eine
Vorrichtung zur künstlichen Erzeugung von Strahlung, insbesondere durch eine UV-Lichtvorrichtung.
Prinzipiell könnte jedoch, insbesondere bei Verwendung eines UV-härtenden Mittels
im Behandlungsmedium, auch eine natürlich Strahlungsquelle (z.B. Sonnenlicht) für
die Bestrahlung verwendet werden.
[0033] Alternativ oder zusätzlich kann dem Behandlungsmedium zur Beschleunigung der Verfestigung
ein Härtungskatalysator, z.B. ein Radikalinitiator, zugesetzt sein oder werden, welcher
die Verfestigung beschleunigt.
[0034] Die vorstehend im Zusammenhang mit den Aspekten 1 bis 6 der vorliegenden Erfindung
beschriebenen Behandlungsmedien werden an sich in ihrer Eignung und Verwendung zur
Behandlung von Negativformen für die Herstellung von Betonelementen als vorteilhaft
angesehen, so dass für die beschriebenen Behandlungsmedien jeweils unabhängiger Schutz
beansprucht wird. Die Erfindung betrifft somit auch ein Behandlungsmedium der genannten
Art, z.B. ein Behandlungsmedium für die Behandlung einer Oberfläche einer Negativform
für die Herstellung von Betonelementen, wobei das Behandlungsmedium ein durch Bestrahlung,
insbesondere UV-Bestrahlung, verfestigbares Medium ist. Vorzugsweise umfasst das Behandlungsmedium
der Erfindung ein UV-härtendes Mittel.
[0035] Nach einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Erfindungsaufgabe gelöst
durch ein Verfahren zur Herstellung von Betonelementen, wobei das Verfahren die Schritte
umfasst: Bereitstellen einer Negativform durch ein Verfahren nach einem der vorstehend
beschriebenen Aspekte eins bis sechs der vorliegenden Erfindung, Einfüllen von Beton
in die Neagtivform und Trennen eines aus dem Beton erhaltenen Betonelement-Formkörpers
von der Form. In einem solchen Verfahren können Betonelement-Formkörper mit hoher
Oberflächenqualität mit kosteneffizienten Verfahrensschritten hergestellt werden.
Im Übrigen ergeben sich für das Verfahren des siebten Aspekts die vorstehend im Zusammenhang
mit den Ausführungsformen der Aspekte eins bis sechs jeweils beschriebenen Effekte
und Vorteile, in Abhängigkeit von der Wahl des Verfahrens zur Herstellung der Negativform.
[0036] Nach einem achten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Negativform bereit,
welche gemäß einem Verfahren nach einem oder mehreren der Aspekte eins bis sechs hergestellt
wurde. Eine solche Negativform, für die selbstständiger Schutz beansprucht wird, ist
einfach und kostengünstig herstellbar, erzeugt Beton-Formkörper mit guter Oberflächenqualität
und ermöglicht ein leichtes Entschalen der Beton-Formkörper.
[0037] Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine Querschnittsansicht einer Formkonstruktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung,
- Figur 2
- eine perspektivische Ansicht einer Negativform für die in Figur 1 gezeigte Formkonstruktion
während eines ersten Schritts eines Verfahrens zur Herstellung der Negativform gemäß
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- Figur 3
- eine Ansicht gemäß Figur 2 jedoch für einen zweiten Schritt des Herstellungsverfahrens
des Ausführungsbeispiels und
- Figur 4
- eine Ansicht entsprechend Figur 2, jedoch für einen dritten Schritt des Herstellungsverfahrens
des Ausführungsbeispiels.
[0038] Unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 4 werden nachfolgend Ausführungsbeispiele für
ein Verfahren und eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erläutert, in welchen
Schachtbodeneile als Beispiel für ein Betonelement hergestellt werden. Eine in Figur
1 gezeigte Formkonstruktion 10 zur Herstellung von Schachtbodenteilen 12 aus Beton
im Gießverfahren umfasst einen Formmantel 14, eine innere Negativform 16 und Aussparkerne
18, welche zur Bildung der Ein- und Auslässe des Schachtbodenteils zwischen der inneren
Form 16 und dem Formmantel 14 anzuordnen sind. Ein Schachtbodenteil 12 wird in dem
Hohlraum geformt, der zwischen dem Formmantel 14 und der inneren Negativform 16 bzw.
den Aussparkernen 18 gebildet ist.
[0039] Der Formmantel 14 kann eine zylinderförmige Wandung 18 umfassten und auf einer Grundplatte
20 stehen, auf welcher auch die innere Negativform 16 steht. Die innere Negativform
16 kann aus einem auf der Grundplatte 20 stehenden Formkern 22 und einem auf dem Formkern
22 aufgesetzten Gerinneformabschnitt 24 zusammengesetzt sein, wobei der Formkern 22
eine Innenwandung, insbesondere zylindrische Innenwandung, des Schachtbodenteils 12
formen kann und der Gerinneformabschnitt 24 einen Bodenabschnitt einschließlich einer
Gerinnestruktur zur Verbindung der Ein-und Auslässe des Schachtbodenteils 12 formen
kann.
[0040] Bei der Herstellung von Schachtbodenteilen besteht oft der Bedarf, verschiedene Typen
von Schachtbodenteilen herzustellen, welche im Wesentlichen gleiche Außenabmessungen
und gleichen Schachtdurchmessern aufweisen, jedoch andere Gerinnestrukturen haben,
die sich in der Anzahl der Ein- bzw. Auslässe und in der Art der Verknüpfungen der
Ein-und Auslässe durch entsprechende Gerinnestrukturen voneinander unterscheiden.
Es wird daher bevorzugt das Konzept verfolgt, den Formmantel 14 und den Formkern 22
der inneren Negativform 16 als wiederverwendbare Bestandteile der Formkonstruktion
10 beispielsweise aus Stahl herzustellen und die Aussparkerne 18 sowie den Gerinneformabschnitt
24 aus leicht maschinell zu bearbeitenden und kostengünstigen Materialien zu fertigen,
da diese Teile individuell an die gewünschte Gerinnestruktur anzupassen sind und häufig
nur einmal verwendet werden. Als Materialien für den Gerinneformabschnitt 24 bzw.
die Aussparkerne 18 kommt z.B. Styropor in Frage.
[0041] Unter Bezugnahme auf Figuren 2 bis 4 wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel für
ein Verfahren zur Herstellung einer Negativform zur Herstellung von Schachtelementen
aus Beton erläutert, bei welchem der Gerinneformabschnitt 24 der in Figur 1 dargestellten
Formkonstruktion 10 als Beispiel für eine Negativform gefertigt wird.
[0042] Der Gerinneformabschnitt 24 des Ausführungsbeispiels ist aus einem in etwa zylinderblockförmigen
Styropor-Rohkörper (nicht dargestellt) durch eine formgebende Materialbearbeitung
hergestellt. Der Styropor-Rohkörper kann z.B. in einer entsprechenden Form gegossen
oder geschäumt werden. In dem in Figur 2 gezeigten Bearbeitungsschritt wird die Außenkontur
des Gerinneformabschnitts 24 entsprechend einer später zu gießenden Gerinnestruktur
hergestellt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird aus dem Rohkörper integral ein
Hauptgerinneabschnitt 28 des Gerinneformabschnitts 24 zur Bildung eines Hauptgerinneasts
des späteren Schachtbodenteils und ein Nebengerinneabschnitt 30 zur Formung eines
Nebengerinneasts des späteren Schachtbodenteils herausgearbeitet.
[0043] Die Bearbeitung des Gerinneformabschnitts 24 auf die gewünschte Sollgeometrie kann
mittels eines Fräswerkzeugs 26 erfolgen. Das Fräswerkzeug 26 kann von Hand geführt
werden oder Teil einer automatischen oder halbautomatischen Fräseinrichtung sein.
Besonders bevorzugt kommt eine vollständig computergestützte Fertigung der Außenkontur
des Gerinneformabschnitts 24 in Betracht, bei welcher die gewünschte Gerinnestruktur
in einem Produktkonfigurator als virtuelles Modell erstellt wird, beispielsweise mittels
eines CAD-CAM Systems, und die Daten des Modells anschließend an eine Steuereinrichtung
für das Fräswerkzeug 26 übergeben werden, welches das Fräswerkzeug 26 dann, beispielsweise
mittels eines Roboterarms, zur formgebenden Bearbeitung ansteuert und den Gerinneformabschnitt
24 entsprechend dem im Computer erstellten Modell fräst.
[0044] In einem weiteren Schritt des Verfahrens des Ausführungsbeispiels, welcher in Figur
3 illustriert ist, wird ein Behandlungsmedium 32 auf die Oberfläche des Gerinneformabschnitts
24 aufgetragen. Im Ausführungsbeispiel wird ein Behandlungsmedium auf Silikonbasis
aufgetragen, welchem ein Öl, insbesondere ein Silikonöl oder/und ein Paraffinöl, sowie
ein UV-härtendes Mittel beigesetzt sind. Das Auftragen des Behandlungsmediums sowie
das Verteilen des Behandlungsmediums über die Oberfläche des Gerinneformabschnitts
24 kann durch eine Rolle 34 erfolgen, welche sowohl für flüssige, als auch für pastöse
Behandlungsmedien geeignet ist. Alternativ kann ein Streichwerkzeug zum Auftragen
bzw. Verteilen des Behandlungsmediums verwendet werden. Als sehr schnelle und effiziente
Variante hat sich ferner das Aufsprühen des Behandlungsmediums erwiesen, wodurch zudem
eine gute Gleichverteilung des Behandlungsmediums über die Oberfläche des Gerinneformabschnitts
24 erreicht wird. Vorzugsweise wird im Wesentlichen die gesamte mit Beton in Kontakt
gelangende Oberfläche des Gerinneformabschnitts 24 mit dem Behandlungsmedium 32 benetzt,
besonders bevorzugt gleichmäßig benetzt.
[0045] In einem weiteren Schritt des Verfahrens, welcher unter Bezugnahme auf Figur 4 erläutert
wird, härtet oder verfestigt sich das Behandlungsmedium 32 auf der Oberfläche des
Gerinneformabschnitts 24. Im Ausführungsbeispiel wird die Härtung durch Einwirkung
von UV-Licht unterstützt bzw. beschleunigt. Dazu wird eine UV-Lichtanordnung 36 in
die Nähe des Gerinneformabschnitts 24 gebracht und auf die das Behandlungsmedium 32
tragende Oberfläche gerichtet. Die Abstrahlcharakteristik der UV-Lichtanordnung 36
kann zur Bestrahlung der im Wesentlichen gesamten Oberfläche des Gerinneformabschnitts
24 eingerichtet sein. Alternativ wird daran gedacht, die UV-Lichtanordnung 36 manuell
oder automatisiert um den Gerinneformabschnitt 24 herum zu bewegen, um das Behandlungsmedium
32 allseitig zu bestrahlen. Nach Erreichen der gewünschten Härtung des Behandlungsmediums
32 kann die UV-Lichtanordnung 36 abgeschaltet werden.
[0046] In einem weiteren Schritt des Verfahrens, welcher dem Schritt des Härtens (Figur
4) und dem Schritt des Auftragens von Behandlungsmedium (Figur 3) nachfolgt, jedoch
alternativ auch vor diesen beiden Schritten oder zwischen diesen beiden Schritten
stattfinden könnte, wird der Gerinneformabschnitt 24 auf dem Formkern 22 angeordnet.
Eine Arretierung zwischen Gerinneformabschnitt 24 und Formkern 22 (im Ausführungsbeispiel
mittels Schrauben und Schraubbuchsen 38) kann ein Verrutschen des Gerinneformabschnitts
24 beim Einfüllen des Betons verhindern. Weiterhin können ein oder mehrere Aussparkerne
18 an den Gerinneformabschnitt 24 angefügt und geeignet arretiert werden.
[0047] Ist die Formkonstruktion 10 fertig aufgebaut, so kann in einem weiteren Verfahrensschritt
flüssiger Beton in die offene Oberseite des Formmantels 14 eingefüllt werden, der
sich in dem Zwischenraum zwischen Formmantel 14, innerer Negativform 16 und den Aussparkernen
18 verteilt. Zusätzlich kann ein aus dem Behandlungsmedium ausschwitzendes Öl einen
Ölfilm zwischen dem Gerinneformabschnitt 24 und dem eingefüllten Beton bilden.
[0048] Der Beton verbleibt in der Formkonstruktion 10 bis zum Erreichen eines vorbestimmten
Härtegrads des Betons, der ein Entschalen des Schachtbodenteils 12 erlaubt, beispielsweise
bis zum Ablauf einer vorbestimmten Härtungszeit. Anschließend wird zum Entschalen
des Schachtbodenteils 12 zum Beispiel die Formkonstruktion 10 geöffnet.
[0049] Anschließend werden die Aussparkerne 18 sowie die innere Negativform 16, einschließlich
dem Gerinneformabschnitt 24, entnommen. Durch Beschichtung des Gerinneformabschnitts
24 mit dem erfindungsgemäßen Behandlungsmedium wird ein Entschalen des Gerinneformabschnitts
24 erleichtert. Bei Zugabe eines Öls zu dem Behandlungsmedium kann der entstehende
Ölfilm als Trennmittel wirksam werden und das Entschalen noch leichter machen. Ferner
können auch andere Teile der Formkonstruktion 10, insbesondere die Innenwandung des
Formmantels 14 sowie die Außenwandung des Formkerns 22, vor dem Einfüllen des Betons
mit einem Trennmittel oder auch mit einem erfindungsgemäßen Behandlungsmedium behandelt
werden, um das Entschalen zu vereinfachen. Anzumerken ist insbesondere, dass auch
die Aussparkerne 18, welche vorzugsweise ebenfalls aus Styropor gefertigt sind, ebenfalls
in der vorstehend erläuterten Weise mit einem erfindungsgemäßen Behandlungsmedium
beschichtet werden sollten, um die Vorteile einer verbesserten Oberfläche und eines
leichteren Entschalens auch für die Aussparkerne 18 zu nutzen.
[0050] Das nach dem Entschalen erhaltene Schachtbodenteil 12 gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist an den mit Behandlungsmedium 32 in Kontakt gelangten Flächenabschnitten
eine sehr gute Oberflächenqualität auf, da das Behandlungsmedium 32 etwaige Oberflächenunebenheiten
und Poren der Formkonstruktion 10 nivelliert hat. Wenn alle aus Styropor gebildeten
Flächenabschnitte der Formkonstruktion 10 mit dem Behandlungsmedium beschichtet werden
und andere Oberflächen der Formkonstruktion 10, beispielsweise die Innenwandung des
Formmantels 14, aus einem Material mit hoher Oberflächenqualität, beispielsweise aus
Metall, gefertigt sind, so sind alle Oberflächenabschnitte des Schachtbodenteils 12
von hoher Qualität und das Schachtbodenteil 12 kann insgesamt sehr leicht entschalt
werden, da es an keinem Element der Formkonstruktion 10 haften bleibt. Das Verfahren
des Ausführungsbeispiels erzielt somit eine Steigerung von Qualität und Effizienz.
[0051] Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt,
sondern kann im Rahmen der Ansprüche vielfältig ausgestaltet werden. Eine ebenfalls
besonders wirksame Variante des Ausführungsbeispiels verwendet ein wachsbasiertes
Behandlungsmedium 32, insbesondere eine Vasiline, welcher ein Steinmehl als Füllstoff
zugesetzt sein kann. Ein solches Behandlungsmedium 32 kann selbsthärtend sein, d.h.
ohne UV-Licht oder andere zusätzlichen technischen Mittel zumindest soweit härten,
dass es beim Einfüllen des Betons in die Formkonstruktion 10 nicht ausgeschwemmt wird.
[0052] In einem anderen Ausführungsbeispiel kann als Behandlungsmedium 32 ein Gemisch aus
einem Wachs und einem Verdickungsmittel, insbesondere auch ohne zusätzliche Härtung,
verwendet werden, wobei ein solches Behandlungsmedium mit erhöhter Viskosität einerseits
noch gut auf die Oberfläche aufgetragen und dort verteilt werden kann, und andererseits
ein Ausschwemmen beim Einfüllen des Betons verhindert werden kann.
[0053] Als Behandlungsmedium 32 kann ferner auch ein zerkleinerter oder pulverisierter Feststoff,
insbesondere Gips oder/und Zement oder/und Steinmehl zum Einsatz kommen. Verfahrenstechnisch
besonders vorteilhaft kann beispielsweise Zement von der Herstellung der Betonmischung
abgezweigt und zur Behandlung der Oberfläche des Gerinneformabschnitts 24 verwendet
werden, um die Oberflächenqualität des Gerinneformabschnitts 24 zu verbessern.
[0054] In dem unter Bezugnahme auf Figur 3 beschriebenen Verfahrensschritt könnte anstelle
des Auftragens von Behandlungsmedium 32 mittels der Rolle 34 oder vor dem Auftragen
von Behandlungsmedium 32 die Styroporoberfläche des Gerinneformabschnitts 24 mittels
eines erhitzten Werkzeugs, insbesondere einer Bügeleisen-artigen Wärmeplatte oder
Wärmerolle geglättet werden. Dabei schmilzt das Styropor im Oberflächenbereich leicht
an, so dass Unebenheiten nivelliert werden und Poren geschlossen werden.
[0055] In einer weiteren Variante könnte anstelle des Behandlungsmediums 32 oder unter dem
Behandlungsmedium 32 eine Schicht eines Behandlungsmediums auf Epoxidharzbasis auf
die Oberfläche des Gerinneformabschnitts 24 aufgetragen werden. Nach dem Härten der
Epoxidharzschicht entsteht nicht nur eine glatte Oberfläche sondern der Gerinneformabschnitt
24 wird zusätzlich fixiert und mechanisch stabilisiert, so dass er insbesondere für
die Wiederverwendung geeignet ist. Auf die Epoxidharzschicht kann zum Erleichtern
des Entschalens ein an sich gekanntes, Beton abweisendes Trennmittel oder ein Behandlungsmedium
der erfindungsgemäßen Art aufgetragen werden.
1. Verfahren zur Herstellung einer Negativform (24) zur Herstellung von Betonelementen
(12), wobei das Verfahren einen Schritt der Behandlung der Oberfläche der Negativform
(24) mit einem Behandlungsmedium (32) umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner einen Schritt des Verfestigens des Behandlungsmediums mittels
Bestrahlung, insbesondere UV-Bestrahlung, umfasst.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Behandlungsmedium (32) ein UV-härtendes Mittel beigesetzt ist.
3. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zur Herstellung einer
Negativform (24) zur Herstellung von Betonelementen (12), wobei das Verfahren einen
Schritt der Behandlung der Oberfläche der Negativform (24) mit einem Behandlungsmedium
(32) umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt der Behandlung der Oberfläche ein Behandlungsmedium (32) auf Silikonbasis
auf die Oberfläche aufgetragen wird, welchem vorzugsweise zusätzlich ein Öl, insbesondere
ein Silikonöl oder/und ein Paraffinöl, beigesetzt ist.
4. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
in dem Schritt der Behandlung der Oberfläche der Negativform (24) ein Behandlungsmedium
(32) auf die Oberfläche aufgetragen wird, das ein Mischung aus einem Wachs und einem
Verdickungsmittel umfasst.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel einen zerkleinerten oder pulverisierten Feststoff, insbesondere
Gips oder/und Zement oder/und Steinmehl, umfasst.
6. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Schritt der Behandlung der Oberfläche der Negativform (24) ein Behandlungsmedium
(32) auf die Oberfläche aufgetragen wird, welches einen zerkleinerten oder pulverisierten
Feststoff, insbesondere Gips oder/und Zement oder/und Steinmehl, umfasst.
7. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zur Herstellung einer
Negativform (24) zur Herstellung von Betonelementen (12), wobei die Negativform (24)
zumindest teilweise aus einem porösen, insbesondere geschäumten, Kunststoff gebildet
ist
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt einer Oberflächenerhitzung eines aus dem Kunststoff gebildeten
Oberflächenabschnitts der Negativform (24), vorzugsweise durch Kontaktieren des Oberflächenabschnitts
mit einem erhitzten Werkzeug, umfasst.
8. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Schritt der Behandlung der Oberfläche der Negativform (24) ein Behandlungsmedium
(32) auf Epoxidharzbasis auf die Oberfläche aufgetragen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativform (24) zumindest teilweise aus einem porösen oder/und einem saugfähigen
Material, insbesondere aus einem geschäumten Kunststoff, aus Holz oder aus einem sandhaltigen
Material gebildet ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmedium (32) ein ausschwitzendes Medium ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet, durch einen Schritt des Verfestigens des Behandlungsmediums (32) nach dem Auftragen auf
die Oberfläche der Negativform (24).
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Behandlungsmedium ein Härtungskatalysator beigesetzt ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativform (24) einen Gerinneformabschnitt entsprechend einer zu formenden Gerinnestruktur
eines Schachtbodenelements (12) aufweist.
14. Verfahren zur Herstellung von Betonelementen (12), wobei das Verfahren die Schritte
umfasst:
- Bereitstellen einer Negativform (24) durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
- Einfüllen von Beton in die Negativform (24),
- Trennen eines aus dem Beton erhaltenen Betonelement-Formkörpers von der Form.
15. Behandlungsmedium zur Behandlung einer Oberfläche einer Negativform zur Herstellung
von Betonelementen in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere
mittels Bestrahlung verfestigbares Behandlungsmedium.