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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Betonmischung, gebildet
von Zementzuschlagstoffen, Wasser und Zusatzmitteln Gegenstand der Erfindung ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Betonmischung, gebildet
von Zementzuschlagstoffen, Wasser und Zusatzmitteln.
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Bei der Herstellung derartiger Mischungen ist es erforderlich, für
eine bestimmte Betons orte ein ganz bestimmtes Verhältnis von Zement zu Wasser herzustellen,
Die Mindestwerte
dieser Verhältnisse werden für die verschiedenen
Betons orten von den Behörden aus Festigkeitsgründen vorgeschrieben.
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Bisher wurde bei der Herstellung einer Betonmischung wie folgt verfahren:
1. Das Verhältnis von Zement : Wasser wurde eingestellt.
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2. Die Zement- und Kieswagen wiegen sich entsprechend den vorgegebenen
Istwerten voll und entleeren sich in den mischer.
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3. Es erfolgt der Wasserzusatz.
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Bei diesen Verfahren muß in Kauf genommen werden, daß im Kies Feuchtigkeit
vorhanden ist, deren menge nicht genau bestimmbar ist. Es ist demnach zuviel Wasser
in der mischung vorhanden. Es mußte daher Zement im Überschuß zugegeben werden,
damit das Verhältnis Zement : Wasser mit Sicherheit eingehalten wurde, um die vorgeschriebene
Festigkeit des Betons zu gewährleisten.
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Diese überschüssige Zementzugabe zur Gewährleistung der Betonfestigkeit
verursacht erhebliche Kosten. Um diese Kosten zu senken, wird gemäß einem anderen
bekannten Verfahren die Feuchtigkeit des beizumischenden Sandes schon im Sandsilo
bestimmt. Entsprechend dem festgestellten Feuchtigkeitswert wird dann entsprechend
mehr Sand und später
weniger Wasser zugegeben. Bei diesem Verfahren
ist es jedoch nicht möglich, die Schwankungen des Feuchtigkeitsgehaltes des Sandes
in verschiedenen Regionen des Silos zu berücksichtigen, so daß davon auszugehen
ist, daß der gesamte Siloinhalt einen einheitlichen Feuchtigkeitsgehalt aufweist.
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Dies trifft jedoch nicht zu, weil aus physikalischen Gründen der Feuchtigkeitsgehalt
des Siloinhalts im unteren Bereich erheblich höher ist als im oberen Bereich. Es
muß also auch bei diesem Verfahren aus Sicherheitsgründen mit Zementüberschuß bei
entsprechend höheren Kosten gearbeitet werden.
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Bei einem anderen bekannten Verfahren entleeren zunächst die Wagen
für Kies bzw. Zuschlagstoffe und die Zementwaage in den mischer, in den dann Wasser
zugeführt wurde, wobei die Konsistenz der Mischung gemessen wurde. Der Wasserzugabe
lag dabei theoretisch der Ist-Feuchtigkeitswert der mischung zugrunde, da nur so
viel Wasser zugefügt wurde, wie die Konsistenz es entsprechend der gewünschten Betons
orte vorschrieb.
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Die Konsistenzmessung war jedoch nicht zuverlässig, weil man dabei
von der Leistungsaufnahme des rnischermotors ausging.
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Dabei konnten erhebliche Fehler z.B. durch Schwankungen in der Spannung
des Stromnetzes auftreten. Auch konnten Fehlmessungen bei Änderung der Reibungsverluste
in den Lagern bzw. in den mischerwerkzeugen vorkommen. Diese Art der
messung
war also nicht genau genug. Insbesondere wurde sie ungenau, wenn gleichzeitig Zusatzmittel
beigefügt wurden, um eine bessere Durchmischung zu erhalten. Solche Zusatzmittel
beeinflussen die Konsistenz ganz erheblich und täuschen somit falsche Werte vor,
Um die geforderten mindest-Festigkeitswerte der Betonmischung einzuhalten, ist es
daher auch bei diesem Verfahren erforderlich, mit Zementüberschuß zu arbeiten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung einer Betonmischung zu entwickeln, bei welchem die geforderte Festigkeit
sicher eingehalten wird, ohne daß Zement im Überschuß zugegeben werden muß, um meßfehler
oder Wiegefehler zu berücksichtigen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß folgende Verfahrensschritte
in zeitlicher Reihenfolge nacheinander ablaufen: a) Einstellung der Rezeptur der
Betonmischung.
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b) Ermittlung des Zement-Ist-Wertes.
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c) Speicherung des Zement-Ist-Wertes.
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d) Ermittlung des Sand-Ist-Wertes.
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e) Speicherung des Sand-Ist-WertesO f) Ermittlung des Ist-Wertes der
Feuchtigkeit im Sand.
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g) Speicherung des Ist-Wertes der Feuchtigkeit im Sand.
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h) Zugabe des Ist-Wertes von Wasser abzüglich des Ist-Wertes der Feuchtigkeit
im Sand0 Gegenüber dem Stand der Technik wird durch dieses Verfahren eine sprunghafte
Bereicherung erzielt, ohne daß ein wesentlicher mehraufwand entsteht. Es ist lediglich
das vorgeschriebene Verhältnis Zement : Wasser einzustellen, der Zement-Ist-Wert
zu speichern, der Sand-Ist-Wert zu speichern, die Feuchtigkeit der gesamten Zuschlagstoffe
im Mischer mit herkömmlichen methoden zu messen und deren Wert zu speichern und
dann der Soll-Wert des zuzufügenden Wassers zu bestimmen, welcher den Wert des vorgeschriebenen
Verhältnisses von Zement : Wasser abzüglich Feuchtigkeitsgehalt der Zuschlagstoffe
hat. Dieser Wasser-Soll-Wert kommt dann zusammen mit dem Zement und evtl. Zusatzmitteln
wie Frostschutzmittel, Verzögerer, Verflüssiger und ähnliches in den Mischer, Wesentlich
dabei ist, daß nur von den Ist-Werten, doh. den tatsächlich im Mischer vorhandenen
Dosierungen ausgegangen wird, die gespeichert werden, wodurch das vorgeschriebene
Verhältnis Zement : Wasser diesen vorhandenen Werten entsprechend genau hergestellt
wird. Die überschüssige Zugabe von Zement aus Sicherheitsgründen ist daher nicht
mehr erforderlich. Auch können keine Fehldosierungen mehr vorkommen, z0B. durch
mehr oder weniger schnelles Öffnen und Schließen
der Verschlußteile
am Zementsilo. Neben der genauen Herstellbarkeit der vorgeschriebenen Betonmischung
bietet das Verfahren also auch eine erhebliche Senkung der ZementkostenO Ebenso
wird durch das neue Verfahren eine erhebliche Besserung bei den Zuschlagstoffen
erreicht, bei denen nun ebenfalls von den Ist-Werten, d.h. von der im mischer vorhandenen
Dosierung und nicht mehr von den Soll-Werten ausgegangen wird. Dies resultiert daraus,
daß die Feuchtigkeit der Zuschlagstoffe im mischer selbst ermittelt wird, ebenso
wie deren menge, wobei sich zunächst der zuzuschlagende Sand mit dem zuzuschlagenden
Kies mischt, bevor die Feuchtigkeitsmessung durchgeführt wird, so daß sehr genaue
Werte erhalten werden, da ein homogenes Gemisch gemessen wird. Gleichzeitig wird
dabei der Feuchtigkeitsgehalt des Grobkieses berücksichtigt, was bei den bisher
bekannten Verfahren meßtechnisch nicht möglich war, so daß man auf Schätzungen angewiesen
war.
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Nach dem neuen Verfahren gibt der Grobes seine Feuchtigkeit an den
ihn umhüllenden Sand ab, so daß diese bei der Feuchtigkeitsmessung voll mit eingeht.
Diese Feuchtigkeitsmessung erfolgt nach herkömmlichen methoden, z.B. durch die messung
der elektrischen Leitfähigkeit auf kapazitivem Wege durch eingebrachte Sonden oder
durch Infrarotmessung oder Isotopenmessung oder andere dem Fachmann bekannte Verfahren.
Wenn die Ist-Werte von Zement, Sand und Feuchtigkeitsgehalt gespeichert sind, kann
daraus der Ist-Wert des zuzuführenden
Wassers bestimmt werden, der
sich aus dem Soll-Wert ergibt, welcher aus dem Ist-Wert des Zements resultiert abzüglich
der gemessenen Feuchtigkeit. Durch die Speicherung des Zement-Ist-Wertes, des Sand-Ist-Wertes
und des Feuchtigkeitsgehaltes des Sandes unter Verwendung einer bekannten Feuchtigkeits-eßvorrichtung
wird somit eine Betonmischung nach einer beliebig vorgegebenen Rezeptur erhalten,
deren Feuchtigkeit nur vom Ist-Wert des Zements abhängt und daher keine Sicherheitszugaben
mehr erfordert. Die Speicherung verzögert das Verfahren als solches nicht, da sie
ja in den Mischvorgang selbst nicht eingreift. Der Aufwand an Speichern ist auch
apparatemäßig nicht sehr groß, da hier übliche elektronische bzw. elektromechanische
Speicher verwendet werden können.
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Sollen der Betonmischung noch Zusatzmittel beigegeben werden, so wird
der Ist-Wert dieser Zusatzmittel in einem weiteren Speicher gespeichert. Dieser
vierte Speicher zur Speicherung der Ist-Werte der Zusatzmittel kann mit dem ersten
Speicher zur Speicherung des Ist-Wertes des Zements zu einem Doppelspeicher, d.ho
zu einer Einheit zusammengefaßt sein. Bei der Beimischung von Zusatzmitteln ist
keinerlei Feuchtigkeitsgehalt mehr zu berücksichtigen, jedoch ist die Dosierung
der Zusatzmittel abhängig vom Ist-Wert des Zements. Da dieser Wert jedoch gespeichert
ist, entstehen durch die Zugabe von Zusatzmitteln keinerlei Ungenauigkeiten bei
der Herstellung
der mischung.
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Anhand eines Blockschaltbilds werden das Verfahren und die zu seiner
Durchführung erforderlichen Vorrichtungen im einzelnen erläutert.
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Im Verfahrensschritt 1 wird nach der vorgegebenen Rezeptur der Soll-Wert
des Verhältnisses von Zement : Wassergehalt eingestellt0 Im zweiten Verfahrensschritt
wird der Ist-Wert des Zements gespeichert. Im dritten Verfahrensschritt wird der
Ist-Wert des Sandes gespeichert. Danach wird nach einer gewissen Vormischzeit der
Feuchtigkeitsgehalt der Zuschlagstoffe im mischer bestimmt und gespeichert. Aus
dem Soll-Wert des Verhältnisses Zement : Wassergehalt, dem Ist-Wert des Zements,
dem Ist-Wert des Sandes und dem Feuchtigkeitsanteil in den Zuschlagstoffen wird
der Ist-Wert des zuzufügenden Wassers ermittelt, welcher aus dem Soll-Wert abzüglich
dem in den Zuschlagstoffen enthaltenen Feuchtigkeitsgehalt besteht, Die entsprechende
Wasserzugabe wird dann angesteuert.
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Sollen der Betonmischung Zusatzmittel beigefügt werden, so ist ein
mit 6 bezeichneter weiterer Verfahrensechritt erforderlich, der in der Einstellung
des Soll-Wertes von Zement s Zusatzmittelmenge besteht. Der Ist-Wert der Zu.atzmittelmenge
ergibt sich dann aus dem Ist-Wert des Zements durch einen Soll-Ist-Wert-Uergleich,
wonach der Ist-Wert der
Zusatzmittelzugabe angesteuert wird. Wenn
keine Zusatzmittel beigemischt werden sollen, entfällt der zuletzt geschilderte
Verfahrensschritt.
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Patentansprüche