DE2432609C3

DE2432609C3 - Verfahren und Einrichtung zum Zuführen der erforderlichen Zusatzwassermenge bei der Herstellung von Beton

Info

Publication number: DE2432609C3
Application number: DE19742432609
Authority: DE
Inventors: Johann Bleienbach Gilgen
Original assignee: U AMMANN MASCHINENFABRIK AG LANGENTHAL CH
Current assignee: U AMMANN MASCHINENFABRIK AG LANGENTHAL CH
Priority date: 1973-08-30
Filing date: 1974-07-06
Publication date: 1981-05-07
Also published as: DE2432609A1; DE2432609B2; AT333638B; FR2242209B1; BE819281A; CH568139A5; FR2242209A1; ATA561674A; NL7409561A

Description

Die Erfindung bef.-rifft ein Verfahren zum Zuführen der erforderlichen Zusatzwassermenge bei der Herstellung von Beton, bei dem zur Bemessung der effektiven Zusatzwassermenge die Wasserzufuhr zum Mischer beendet wird, wenn die Leistungsaufnahme des Mischermoiors auf einen für die gewünschte Plastizität des Betons vorbestimmten Wert abgenommen hat.

Verfahren dieser Art sind aus den DD-PS 42 848 und 48 528 bekannt, ihnen liegt die Erfahrung zugrunde, daß die Strom- bzw. Leistungsaufnahme des Mischermotors umso kleiner ist, je mehr Wasser die Mischung enthält. Die Strom- bzw. Leistungsaufnahme des Mischermotors ist aber unter sonst gleichen Verhältnissen nur dann ein zuverlässiges Maß des Wassergehaltes der Mischung, wenn diese hinreichend homogen ist. Dies kann bei fortlaufender Wasserzufuhr (und gegebener Mischwirkung) nur dadurch erreicht werden, daß die pro Zeiteinheit zugeführte Wassermenge so klein bemessen wird, daß sie in kürzester Zeit gleichmäßig in der Mischung verteilt ist. Eine so klein bemessene Wasserzufuhr führt aber zu einer entsprechend langen Mischzeit. Deshalb war das bekannte Verfahren zeitraubend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erforderliche Zusatzwassermenge rasch zuzuführen und trotzdem genau zu bemessen.

Dies wird bei einem Verfahren der genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Hauptteil der Zusatzwassermenge, der mindestens um den größten Meßfehler einer zur näherungsweisen Ermittlung der Zusatzwassermenge verwendeten Vorrichtung kleiner ist als die damit ermittelte Zusatzwassermenge, dem Mischer unter Einschaltung eines Rechenwerkes und eines Mengenmessers in großer Menge pro Zeiteinheit zugeführt wird und daß danach dem Mischer restliches Zusatzwasser in geringer Menge pro Zeiteinheit zugeführt wird, bis die Leistungsaufnahme des Mischermotors auf den vorbestimmten Wert abgenommen hat.

Es ist zwar bekannt, die gesamte erforderliche Zusatzwassermenge als Differenz zwischen der Gesamtwassermenge, die sich aus der Zementmenge und dem Wasserzementfaktor ergibt, und dem Wassergehalt der Zuschlagstoffcharge, der durch eine elektrische Feuchtigkeitsmessung ermittelt wird, zu bestimmen. Dabei kann die erforderliche Zusatzwassermenge dem Mischer rasch zugeführt werden. Jedoch kann der gewünschte Wasserzementfaktor des Betons nicht mit genügender Genauigkeit eingehalten werden, weil der Wassergehalt der Zuschlagstoffcharge nicht genügend genau ermittelt werden kann. Die elektrische Feuchtigkeitsmessung (CH-PS 4 39 054, US-PS 31 17 640) ist

ungenau, weil die elektrische Leitfähigkeit des Wassers auf deh darin gelösten Stoffen beruht, deren Art und Konzentration von Fall zu Fall verschieden sind. Die Feuchtigkeitsmessung im Auslauf des Zuschlagstoffsilos mit Hilfe einer Neutronenquelle und eines Zählrohres (DD-PS 33 479 und 51 229) ist ungenau, weil die Strömungsgeschwindigkeit von der rüllhöhe des Siios abhängt und die Feuchigkeit nicht immer gleichmäßig über den Strömungsquerschnitt verteilt ist, zumal dieser zwecks rascher Füllung des Mischers nicht zu klein sein darf.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist die ermittelte Zusatzwassermenge zwar, wenn sie auf einem dieser Wege erhalten wurde, auch ungenau, hat aber keinerlei Einfluß auf den Wasserzementfaktor des hergestellten Betons, denn dessen effektiver Wassergehalt hängt nicht von der gemessenen Feuchtigkeit der Zuschlagstoffcharge ab, sondern er wird nach der Leistungsaufnahme des Mischermotors und damit nach der Plastizität bemessen, die der Beton bei dem gewünschten Wasserzementfaktor hat.

Die Ungenauigkeit bei der Ermittlung der Zusatzwassermenge spielt beim erfindungsgemäßen Verfahren nur insofern eine Rolle, als sie den Höchstwert des zuzuführenden Hauptteiles der Zusatzwassermenge 2-3 begrenzt, denn dieser muß kleiner als die endgültig durch die Leistungsaufnahme des Mischermotors begrenzte insgesamt zugeführte Zusatzwassermenge sein, was dadurch erreicht wird, daß der Hauptteil der Zusatzwassermenge mindestens um den größten Meß- jo fehler bei der Ermittlung der Zusatzwassermvnge kleiner als diese gewählt wird.

Die Leistungsaufnahme des Mischermotors ist ein zuverlässiges Maß des Wassergehaltes der Mischung, wenn diese homogen ist. Das ist dann der Fall, wenn die J5 Leistungsaufnahme des Mischermotors einen etwa konstanten Wert erreicht hat. Deshalb wird das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise so ausgeführt, daß die Zufuhr der restlichen Zusatzwassermenge erst dann beginnt, wenn nach Zuführen des Hauptteils der Zusatzwassermenge die Leistungsaufnahme des Mischermotors einen etwa konstanten Wert erreicht hat.

Das restliche Zusatzwasser wird vorzugsweise in einer solchen Menge pro Zeiteinheit zugeführt, daß die Leistungsaufnahme des Mischermotors in Beziehung zur Zeit annähernd linear abnimmt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 4 bis 6.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 das Schema einer Einrichtung zur Herstellung von Beton und

F i g. 2 die vom Mischerantrieb der Einrichtung nach F i g. 1 aufgenommene Leistung in Abhängigkeit von der Zeit.

Die in F i g. 1 dargestellte Einrichtung hat Silos, z. B. la, Ib, für die Komponenten der Zuschlfgstoffcharge. Die Auslässe der Silos sind mit Klappen, z. B. 2a, 2b, versehen und, wie bei Turmanlagen üblich, direkt über einem Wiegegefäß 3 eine; Waage 4 angeordnet, dessen Auslaß mit einer Klappe 5 versehen und über einem Mischer 6 angeordnet ist. Die Klappen der Silos, z. B. 2a, 2b, sind von der Waage 4, wie weiter unten erläutert, gesteuert. Der Mischer 6 ist von einem Mischermotor 7 angetrieben, der als Drehstrom-Asynchronmotor ausgebildet ist. Der Antrieb hat die Eigenschaft, daß die von ihm aufgenommene elektrische Leistung «ine Funktion der Zähigkeit des Mischgutes ist, die von dessen Wassergehalt abhängt Diese Leistung wird mit einem Leistungsmesser 8 gemessen, der eine der Leistung proportionale Spannung liefert

Ir den Mischer 6 führt eine Wasserzuleitung 9 mit zwei parallel zueinander geschalteten Ventilen 10 und

11. Das Ventil 10 hat einen wesentlich (z.B. fünfmal) größeren Durchflußquerschnitt als das Ventil 11. In der Wasserzuleitung 9 liegt außerdem ein Mengenmesser

12, der zusammen mit dem Ventil 10 eine Dosiervorrichtung bildet

Das Wiegegefäß 3 enthält eine Elektrode 13 einer elektrischen Leitfähigkeitsmeßvorrichtung 14 für die Bestimmung der in der Zuschlagstoffcharge enthaltenen Wassermenge. Das metallische Wiegegefäß 3 bildet die Gegenelektrode, es kann aber auch eine zweite Elektrode im Wiegegefäß 3 angeordnet sein.

Zur Steuerung der Dosiervorrichtung 10, 12 und des Ventils 11 dient ein Analogrechner mit zwei Rechenwerken 15 und 16. Das Rechenwerk 15 erhält von der Leitfähigkeitsmeßvorrichtung 14 eine Eingangsgröße, die der Feuchtigkeit der Zuschlagstoffcharge im Wiegegefäß 3 analog ist, und eine Eingangsgröße, die einen einstellbaren Reduktionsfaktor (z. 3.0,90 bis 0,97), die Chargengröße, das Verhältnis Zement : Fertigbeton und den Wasserzementfaktor enthält. Der Reduktionsfaktor muß so groß gewählt werden, daß die von der Dosiervorrichtung 10, 12 dosierte Wassermenge auch bei der größten auftretenden Ungenauigkeit der elektrischen Feuchtigkeitsmessung der Zuschlagstoffcharge den Sollbetrag der gesamten Zusatzwassermenge nicht überschreitet. Andererseits soll die von der Dosiervorrichtung 10,12 verhältnismäßig rasch dosierte Wassermenge im Interesse einer kurzen, totalen Mischzeit ein möglichst großer Teil des Sollbetrages der gesamten Zusatzwassermenge sein. Die Chargengröße ist an einer Steuervorrichtung 17, das Verhältnis Zement : Fertigbeton an einer Steuervorrichtung 18. der Reduktionsfaktor an einer Steuervorrichtung 19 und der Wasserzementfaktor an einer Steuervorrichtung 20 einstellbar. Das Rechenwerk 15 ermittelt daraus eine Wassermenge, die entsprechend dem Korrekturfaktor kleiner ist als die Differenz zwischen der für den herzustellenden Beton erforderlichen Gesamtwassermenge und dem durch die elektrische Feuchtigkeitsmessung ermittelten Wassergehalt der Zuschlagstoffcharge. Die dieser Wassermenge analoge Größe wird gespeichert, um die Dosiervorrichtung 10, 12 zu steuern, nachdem die Zuschlagstoffcharge und die Zementcharge in den Mischer 6 gegeben wurden.

Das Rechenwerk 16 erhält vom Leistungsmesser 8 die der vom Mischermotor 7 aufgenommenen Leistung analoge Größe und den Einstellungen an den Steuervorrichtungen 17, 18 und 20 analoge Größen, es ermittelt aus diesen letzteren drei Größen aufgrund empirisch festgestellter Zusammenhänge den Betrag der Leistung, die der Mischermotor 7 aufnimmt, wenn der Motor Mischer 6 Beton mit der eingestellten Chargengröße, dem eingestellten Verhältnis Zement: Beton und der dem eingestellten Wasserzementfaktor entsprechenden gesamten Wassermenge enthält. Das Rechenwerk 16 vergleicht diese Leistung mit der am Leistungsmesser 8 gemessenen Leistung und schließt das vorher geöffnete Ventil 11, wenn die vom Leistungsmesser 8 gemessene Leistung auf diesen Betrag gefallen ist.

Die Einrichtung hat außerdem eine nicht dargestellte Programmsteuervorrichtung, welche die von der Waa-

ge 4 und von den Rechenwerken 15, 16 gesteuerten Vorgänge in einer bestimmten zeitlichen Folge auslöst.

Mit der beschriebenen Einrichtung können größere Mengen Beton in kürzerer Zeit mit höherer, von der elektrischen Leitfähigkeit des Wassers unabhängiger ί Genauigkeit des Wasserzementfaktors automatisch wie folgt hergestellt werden:

Nachdem die Klappe 2a des ersten Silos la geöffnet wurde, veranlaßt die Waage 4 ein Schließen dieser Klappe 2a, sobald das Gewicht der betreffenden Zuschlagstoffkomponente erreicht ist. Dann öffnet die Waage 4 die Klappe 2b des zweiten Silos 1 b und schließt diese nach Erreichung des Summengewichtes dieser beiden Zuschlagstoffkomponente. Entsprechend werden die weiteren Zuschlagstoffkomponenten additiv hirtzugewügen. Nachdem die Zusehiagstoffcharge vollständig im Wiegegefäß 3 ist, wird deren Wassergehalt mittels der elektrischen Leitfähigkeitsmeßvorrichtung 13,14 gemessen. Danach wird die Klappe 5 geöffnet, um die Zuschlagstoffcharge in den Mischer 6 zu geben. Die Zementcharge wird ebenfalls abgewogen und in den Mischer 6 gegeben. Das Rechenwerk 15 steuert dann die Dosiervorrichtung 10, 12, um eine Wassermenge in den Mischer 6 zu geben, welche entsprechend dem Reduktionsfaktor etwas kleiner, beispielsweise 3 bis 10% kleiner als die um den elektrisch ermittelten Wassergehalt der Zuschlagstoffcharge verminderte, für den Beton insgesamt nötige Wassermenge ist. Dabei ist die Strömung dem größeren Durchflußquerschnitt des Ventils 10 entsprechend stark, so daß der weitaus größte Jo Teil der gesamten Zusatzwassermenge in verhältnismäßig kurzer Zeit in den Mischer 6 gelangt. Die Zuschlagstoff- und Zementcharge werden mit dieser Wassermenge vermischt. Dabei steigt und fällt die vom Mischer 6 aufgenommene Leistung N und erreicht schließlich einen konstanten Wert Ni im Zeitpunkt ii, wie Fi g. 2 zeigt. Nach Ablauf dieser vorher empirisch bestimmten und durch einen Toleranzbetrag wenig verlängerten Zeit, wird im Zeitpunkt ö das Ventil 11 geöffnet. Wegen des entsprechend klein bemessenen Durchflußquerschnitts dieses Ventils 11 fließt das Wasser in einer so schwachen Strömung in den Mischer 6, daß dessen Antriebsleistung bei stetiger Homogenisierung langsam abnimmt. Sobald die Antriebsleistung des Mischermotors 7 auf den Wert Λ/2 gefallen ist, der dem herzustellenden Beton mit dem gewünschten Wasserzementfaktor entspricht (Zeitpunkt J₃), schließt das Rechenwerk 16 das Ventil 11. Danach wird die hergestellte Betoncharge dem Mischer 6 entnommen.

Nachdem das Wiegegefäß 3 in den Mischer 6 entleert worden war, konnte die nächste Zuschlagstoffcharge bereits abgewogen und deren Feuchtigkeit elektrisch gemessen werden, so daß nach Herstellung einer Betoncharge sofort mit dem Mischen der nächsten Betoncharge begonnen werden kann.

Der Mischermotor 7 als Drehstrom-Asynchronmotor hat die Eigenschaft, bei einer Abnahme der Netzspannung mehr Strom aufzunehmen, so daß die aufgenommene Leistung praktisch unabhängig von Netzspannungsschwankungen ist. Bei Motoren, welche diese Eigenschaft nicht haben, muß die Betriebsspannung entweder hinreichend konstant sein, oder es muß im Rechenwerk 16 der Einfluß von Betriebsspannungsschwankungen auf die Leistung berücksichtigt werden, um die restliche Wasserzufuhr nach der auf die Nennspannung bezogenen Leistung zu dosieren.

Nach dem beschriebenen Verfahren wird der Beton schnell hergestellt, weil der weitaus größte Teil der Zusatzwassermenge mit intensiver Strömung und nur der restliche, viel kleinere Teil (z. B. 3 bis 10%) langsam zugeführt wird. Um den größeren Teil möglichst groß, jedoch notwendigerweise zuverlässig kleiner als die gesamte Zusatzwassermenge zu bemessen, empfiehlt es sich, die Elektrode 13 so anzuordnen, daß sie sich normalerweise in der Sandkomponente der Zuschlagstoffcharge befindet, da diese Komponente erfahrungsgemäß den größten Wassergehalt hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Zuführen der erforderlichen Zusatzwassermenge bei der Herstellung von Beton, bei dem zur Bemessung der effektiven Zusatzwassermenge die Wasserzufuhr zum Mischer beendet wird, wenn die Leistungsaufnahme des Mischermotors auf einen für die gewünschte Plastizität des Betons vorbestimmten Wert abgenommen hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil der Zusatzwassermenge, der mindestens um den größten Meßfehler einer zur näherungsweisen Ermittlung der Zusatzwassermenge verwendeten Vorrichtung kleiner ist als die damit ermittelte Zusatzwassermenge unter Einschaltung eines Rechenwerkes und eines Mengenmessers in großer Menge pro Zeiteinheit zugeführt wird und daß danach dem Mischer untur Einschaltung eines zweiten Rechenwerkes restliches Zusatzwasser in geringer Menge pro Zeiteinheit zugeführt wird, bis die Leistungsaufnahme des Mischermotors auf den vorbestimmten Wert abgenommen hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der restlichen Zusatzwassermenge erst dann beginnt, wenn nach Zuführen ri des Hauptteils der Zusatzwassermenge die Leistungsaufnahme des Mischermotors einen etwa konstanten Wert erreicht hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das restliche Zusatzwasser derart zugeführt wird, daß die Leistungsaufnahme des Mischermotors in Beziehung zur Zeit annähernd linear abnimmt.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3, mit einem mit einer J5 gewogenen Zuschlagstoffcharge und Zementcharge beschickbaren Mischer mit Mischermotor und einer in den Mischer führenden Leitung für Zusatzwasser mit einem Ventil, das von einem Leistungsmesser beim Unterschreiten einer bestimmten Leistungsaufnahme des Mischermotors selbsttätig geschlossen wird, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (13, 14) zur näherungsweisen Messung der Eigenfeuchte der Zuschlagstoffcharge vor deren Eintritt in den Mischer (6), eine Dosiervorrichtung (10, 12), für den Hauptteil der Zusatzwassermenge mit einem Mengenmesser (12), der beim Erreichen einer an ihm einstellbaren Menge ein zu dem Ventil (11) parallel geschaltetes, zweites Ventil (10) schließt, das einen größeren Durchflußquerschnitt hat als das erste Ventil (11), ein Rechenwerk (15), das aus der erforderlichen Gesamtwassermenge, der gemessenen Eigenfeuchte der Zuschlagstoffcharge und dem größten Meßfehler der diese Eigenfeuchte messenden Vorrichtung (13,14) mit Hilfe der Steuervorrichtungen (17—20) den Hauptteil der Zusatzwassermenge berechnet und die Dosiervorrichtung (10,12) auf die berechnete Menge einstellt, und einem weiteren Rechenwprk (16), das das erste Ventil (11) öffnet, wenn das zweite Ventil (10) geschlossen ist und der Mischermotor (7) eine annähernd konstante Leistungsaufnahme erreicht hat.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Rechenwerk (15) mittels Steuervorrichtungen (17—20) die gewünschte Zusammen-Setzung des Betons und der größte Meßfehler der die Eigenfeuchte der Zuschlagstoffcharge messenden Vorrichtung (13,14) einstellbar sind und daß das Rechenwerk (15) daraus den Hauptteil der Zusatzwassermenge berechnet

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Rechenwerk (15) über die Steuervorrichtungen (17—20) die gewünschte Zusammensetzung des Betons einstellbar ist und daß das Rechenwerk (16) daraus die der gewünschten Plastizität des Betons entsprechende Leistungsaufnahme des Mischermotors (7) ermittelt und speichert, um das erste Ventil (11) zu schließen, wenn der Leistungsmesser (8) die gespeicherte Größe der Leistung feststellt