Dosiergenauigkeit und ihr Einfluss auf auf die Betonqualität

Ermittlung der erforderlichen Zuschlagdosierleistung

Bei der Herstellung von Beton sind Zuschläge, Zement und Wasser die benötigten Grundzutaten. Diese müssen präzise dosiert und möglichst homogen gemischt werden. Nur so kann die Herstellung von qualitativ hochwertigem Beton garantiert werden. 

Für Betonwerke ist jedoch auch die Geschwindigkeit in der Beton-Herstellung relevant. Oft wird die Meinung geäußert, dass die Geschwindigkeit des Produktionsprozesses von der Dosiergeschwindigkeit der Zuschläge abhängt.
Es muss jedoch der gesamten Produktionsprozess betrachtet werden. Um den Prozess so effizient wie möglich zu gestalten muss die Geschwindigkeit der Dosierung aller Rohstoffe an den langsamsten Schritt im Herstellungsprozess angepasst werden.

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.

Gleichzeitig ist damit auch die erforderliche Dosiermenge in der zur Verfügung stehenden Zeit festgelegt. Sobald diese Dosiermenge definiert ist, können Maßnahmen ergriffen werden, um die Dosiergenauigkeit zu erhöhen.

Wie beeinflusst die Gesamtpräzision die Kosten der Betonproduktion?

Abweichungen bei der Gesamtdosiergenauigkeit führen zu Abweichungen des Verhältnisses der einzelnen Mischungsbestandteile zueinander. So kann es zu einer Veränderung der Qualität des Betons kommen. Um einschlägige Normen einzuhalten, wird deshalb häufig mehr Zement zugegeben.

Zement ist jedoch der teuerste Rohstoff bei der Betonproduktion. Durch die erhöhte Zugabe dieses Materials erhöhen sich die Herstellungskosten erheblich. Die zusätzlichen Kosten können verhindert oder zumindest deutlich reduziert werden, wenn man die Ursachen ermittelt, die zu den Abweichungen führen.
Bei einigen Betonarten kann zusätzlicher Zement zu einer Verschlechterung der Produkteigenschaften führen.

• hochfesten Beton
• ultrahochfesten Beton
• verschleißfesten Beton
• Spritzbeton
• Faserbeton
  
  

Einfluss der Dosiereinrichtungen auf die Präzision der Betonmischanlage

Die Zuschlagdosierung 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 an der Unterseite eines Zuschlagsilos wird geöffnet. 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. 

Es gibt viele Faktoren, die die Präzision beeinflussen, wie zum Beispiel:

• Größe des Auslasses
• Konstruktion des Silos
• Fließeigenschaften der Zuschläge
• Menge der zu dosierenden Zuschläge

Eine große Auslass-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 sowie die Fließeigenschaften der in dem Silo enthaltenen Zuschläge beeinflussen ebenfalls, 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.

Ein weiteres Problem ist die Menge des Nachlaufs, also das Material auf dem Weg zwischen dem Behälterauslauf und dem Wiegeband. Diese 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. Das kann zu Dosierfehlern führt.

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

Bei der Dosierung über Dosierbänder werden die Zuschläge durch horizontale Bewegung eines Förderbandes dosiert. In diesem Fall beeinträchtigt weder die Form des Siloauslaufs noch die Fließeigenschaften der Zuschläge die Dosierleistung erheblich. Die Konstruktion ermöglicht es, dass die Zuschläge gleichmäßig fließen.

Die Siloausläufe sind oft mit einer verschiebbaren Platte ausgestattet. Mit dieser oder einer ähnlichen Lösung kann die Höhe des Materialflusses eingestellt werden. Der gleichmäßige, definierte Materialfluss führt zu einer hohen Dosiergenauigkeit. Bei der Dosierband-Lösung hängt die Dosiergenauigkeit nur von der Menge der jeweils aus einem Silo dosierten Zuschläge ab.

Ein Vergleich der Dosiervorrichtungen zeigt: Die Dosierung mit Förderbändern erzielt eine höhere Dosiergenauigkeit als die Dosierung über Klappen. Bei Verwendung eines  Dosierbands ist der Materialfluss weitestgehend konstant. Er ist weniger 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. Nur so können sie im jeweiligen Messbereich präzise arbeiten.

Betonhersteller sind sich bewusst, wie wichtig das regelmäßige Prüfen und Kalibrieren der Waagen ist. Nicht nur, weil die einschlägigen Betonnormen diese Maßnahmen erfordern, sondern wegen des Einflusses, den die genaue Verwiegung auf die Betonqualität hat.

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

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 sich das Gewicht im Dosierprozess permanent erhöht, 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 digital oder analog ist. Eine digitale Verbindung ist in der Regel schneller und genauer als eine analoge Verbindung.

Die Lösung - Betonmischanlagen von Tecwill

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

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