Einfluss der Dosiergenauigkeit bei der Zugabe von Zuschlägen auf die Qualität des Betons, insbesondere der von hochfestem Beton und Spritzbeton

Ermittlung der erforderlichen Zuschlag dosierleistung

Bei der Diskussion dieser Angelegenheit mit Menschen, die in diesem Bereich arbeiten, wird oft die Meinung geäußert, dass der Produktionsprozess desto schneller abläuft je schneller die Dosierung der Zuschläge stattfindet.

Wenn man jedoch den gesamten Produktionsprozess betrachtet, ist es nur wichtig, die Geschwindigkeit der Dosierung aller Mischungsbestandteile entsprechend der Geschwindigkeit des langsamsten Schrittes im diesem Prozess anzupassen. Bei der Herstellung von Beton ist der langsamste Schritt in der Regel die Gesamtmischzeit, d. h. die Zeit für den Mischprozess und die Entleerung des Mischers. Dieser Zyklus bestimmt daher die maximale Zeit für die Dosierung der Zuschläge und damit die erforderliche Dosiermenge in der zur Verfügung stehenden Zeit. Sobald diese Dosiermenge definiert ist, ist es einfacher, Maßnahmen zu ergreifen, die es ermöglichen, eine hohe Dosiergenauigkeit zu erreichen.

Wie beeinflusst die Gesamtpräzision die Kosten der Betonproduktion?

Die Abweichungen bei der Gesamtdosiergenauigkeit führen zu Abweichungen des Verhältnisses der einzelnen Mischungsbestandteile zueinander und damit zu einer Veränderung der Qualität des Betons. Um sicherzustellen, dass der Beton die Anforderungen der einschlägigen Normen erfüllt, werden die Abweichungen bei der Dosierung und dem Wiegen im Allgemeinen durch Zugabe von mehr Zement kompensiert.
Zement ist jedoch der teuerste Rohstoff bei der Betonproduktion, weshalb sich bei erhöhter Zugabe dieses Materials die Herstellungskosten nennenswert erhöhen. Kostenerhöhungen können verhindert oder zumindest deutlich reduziert werden, wenn man die Ursachen, die zu den Abweichungen führen ermittelt und nach deren Identifikation aktiv beeinflusst.

Besonders bei hochfesten Betonen oder Spezialbetonen wie z. B. Spritzbeton oder verschleißfesten Betonen kann die Zugabe zusätzlichen Zements zu einer Verschlechterung der Produkteigenschaften führen; ein weiterer Grund, die Dosierabweichungen so gering wie möglich zu halten.

Einfluss der Dosiereinrichtungen auf die Präzision

Die Gesamtdosierung erfolgt in der Regel mittels Dosierklappen oder mittels Dosierbändern, ggf. mit Unterstützung durch Rüttler.

Dosierklappen

Der Betrieb der Dosierklappen basiert auf der Schwerkraft. Die Klappe am Auslass an der Unterseite eines Zuschlagsilos wird geöffnet und die Zuschläge beginnen, mit zunehmender Geschwindigkeit, auf das Wiege- bzw. Förderband unterhalb des Auslasses zu fließen. Wenn die Dosierung mit einer Dosierklappe erfolgt, ist es leicht, schnell eine hohe Dosierleistung zu erreichen. Das Erreichen einer guten Dosiergenauigkeit ist jedoch sehr schwierig, da es viele Faktoren gibt, die die Präzision beeinflussen, wie zum Beispiel:

• Die Größe des Auslasses: Eine große Öffnung ermöglicht es den Zuschlägen, schnell aus dem Silo zu fließen. Eine zu hohe Durchflussrate macht es wiederum schwierig, die gewünschte Dosiergenauigkeit zu erreichen. Eine zu kleine Öffnung könnte im Gegensatz dazu führen, dass das Material im Silokonus bzw. vor der Auslauföffnung steckenbleibt, der Fluss der Zuschläge verlangsamt oder sogar unterbrochen wird.
• Die Konstruktion des Silos und des Silokonusses sowie Fließeigenschaften der in dem Silo enthaltenen Zuschläge beeinflussen ebenfalls wesentlich, wie reibungslos und gleichmäßig die Zuschäläge aus dem Silo fließen. Im schlimmsten Fall stauen sich die Zuschläge oder die Dosierung erfolgt schubweise, wodurch die Dosiergenauigkeit deutlich reduziert wird.
• Die Menge der zu dosierenden Aggregate beeinflusst auch die Dosiergenauigkeit. Die Menge des Nachlaufs, also das Material auf dem Weg zwischen dem Behälterauslauf und dem Wiegeband hängt von der Größe der Dosierklappe und dem jeweiligen Abstand zum Material ab, das sich bereits auf dem Wiegeband befindet. Der sich ständig verändernde Materialfluss und der nie gleiche Abstand erschweren es der Steuerung, die Nachlaufmenge zu bestimmen, was zu Dosierfehlern führt.
• Ein für die erforderliche Dosierleistung konstruierter Auslauf und eine optimal arbeitende Dosierklappe führen zu einer Dosiergenauigkeit, die den Anforderungen der einschlägigen Normen entspricht. Die Dosierleistung kann durch Veränderung der Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit sowie der Öffnungsweite der Klappe verändert werden. Eine gute, vorausschauend arbeitende Steuerung hilft, die Dosiergenauigkeit zu verbessern.

Dosierbänder

Wenn die Dosierung über Dosierbänder erfolgt, werden die Zuschläge durch horizontale Bewegung eines Förderbandes, das von einem Motor angetrieben wird, dosiert. In diesem Fall wird weder die Form des Siloauslaufs noch die Fließeigenschaften der jeweils im Silo befindlichen Zuschläge die Dosierleistung erheblich beeinträchtigen. Die Konstruktion ermöglicht es, dass die Zuschläge gleichmäßig fließen. Die Siloausläufe sind oft mit einer verschiebbaren Platte oder einer ähnlichen Lösung zur Einstellung der Höhe des Materialflusses ausgestattet. Der gleichmäßige, definierte Materialfluss führt zu einer hohen Dosiergenauigkeit. Bei der Dosierband-Lösung hängt die Dosiergenauigkeit im Gegensatz zur Klappendosierung nur von der Menge der jeweils aus einem Silo dosierten Zuschläge ab.

Ein Vergleich der Dosiervorrichtungen zeigt, dass die Dosierung mit Förderbändern eine höhere Dosiergenauigkeit als die Dosierung über Klappen ergibt. Bei Verwendung eines  Dosierbands ist der Materialfluss weitestgehend konstant und nicht so sehr abhängig von den Fließeigenschaften des Materials sowie der Konstruktion des Silokonusses und der Auslassöffnung.

Bedeutung von Waagen und Wägeelektronik für das Dosierergebnis

Waagen werden in vielen Ausführungen und Größen angeboten. Für die Präzision der Dosierung ist es wichtig, dass jede Waage ordnungsgemäß funktioniert. In der Praxis bedeutet dies, dass Waagen regelmäßig gewartet und gereinigt werden müssen um im jeweiligen Messbereich präzise arbeiten zu können. Betonhersteller sind sich bewusst, wie wichtig es ist, das korrekte Funktionieren der Waagen zu überwachen und die Kalibrierung regelmäßig zu kontrollieren, nicht nur, weil die einschlägigen Betonnormen diese Maßnahmen erfordern, sondern wegen des Einflusses, den die genaue Verwiegung auf das Ergebnis des Produktionsprozesses hat.

Auch die Eigenschaften der Wägeelektronik beeinflussen die Dosiergenauigkeit. Es gibt eine große Anzahl von Geräten auf dem Markt und die Features, die diese bieten, sind sehr unterschiedlich. Die Faktoren, die die Dosiergenauigkeit beeinflussen, sind:

• Die angegebene Messgenauigkeit sagt aus, wie genau die Waage arbeiten kann. Je genauer das Gerät, desto besser.
• Die angegebene Messgeschwindigkeit indiziert, wie schnell die Waage die Messdaten tatsächlich verarbeiten kann. Weil der Dosierprozess ein permanentes Gewichtserhöhungsereignis ist, hat die Messgeschwindigkeit einen erheblichen Einfluss auf die Dosiergenauigkeit. Eine höhere Messgeschwindigkeit ist von Vorteil.
• Es ist von Bedeutung ob die Verbindung zwischen den Waagenverstärker und der Anlagensteuerung der Betonmischanlage digital oder analog ist. Eine digitale Verbindung ist in der Regel schneller und genauer als eine analoge Verbindung.

Lösungen

In diesem Blog spreche ich über die Faktoren, die die Dosiergenauigkeit beeinflussen.

Vielleicht haben Sie ja selbst Ideen, wie man die Abweichungen bei der Dosierung reduzieren damit Kosteneinsparungen erzielen kann?

Wir jedenfalls haben Ideen! Tecwill entwickelt seit über zwanzig Jahren hochpräzise Dosier- und Wägelösungen. Beim "fliegenden" Zuschlagdosier- und -verwiegungssystem werden die Zuschläge über Dosierbänder auf das kontinuierlich laufende Wiegeband dosiert. Der Dosiervorgang wird durch die WillControl-Software gesteuert.

Dabei wird die Dosierleistung kontinuierlich mit Hilfe von Frequenzumrichtern stufenlos geregelt. Diese Lösung gewährleistet schnelles Wiegen aller Materialien und gleichzeitig eine hochpräzise Dosierung in jeder Situation!

Ihr Ansprechpartner:
Holger Reinecke
+49 172 2118990
holger.reinecke@tecwill.com