DE2537173A1 - Verfahren und vorrichtung zum kuehlen von frischbeton - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kuehlen von frischbeton

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DE2537173A1
DE2537173A1 DE19752537173 DE2537173A DE2537173A1 DE 2537173 A1 DE2537173 A1 DE 2537173A1 DE 19752537173 DE19752537173 DE 19752537173 DE 2537173 A DE2537173 A DE 2537173A DE 2537173 A1 DE2537173 A1 DE 2537173A1
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cooling
concrete
fresh concrete
coolant
cement
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DE19752537173
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English (en)
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Jean Michel Bourgeois
Hans-Joerg Ing Grad Kuehl
Hermann Ing Grad Lehmann
Erhard Dipl Ing Reiche
Franz Dipl Ing Steinsdoerfer
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KUEHL HANS JOERG
STEINSDOERFER FRANZ
Original Assignee
KUEHL HANS JOERG
STEINSDOERFER FRANZ
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28CPREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C5/00Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/46Arrangements for applying super- or sub-atmospheric pressure during mixing; Arrangements for cooling or heating during mixing, e.g. by introducing vapour
    • B28C5/468Cooling, e.g. using ice
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28CPREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C7/00Controlling the operation of apparatus for producing mixtures of clay or cement with other substances; Supplying or proportioning the ingredients for mixing clay or cement with other substances; Discharging the mixture
    • B28C7/0007Pretreatment of the ingredients, e.g. by heating, sorting, grading, drying, disintegrating; Preventing generation of dust
    • B28C7/0023Pretreatment of the ingredients, e.g. by heating, sorting, grading, drying, disintegrating; Preventing generation of dust by heating or cooling
    • B28C7/0038Cooling, e.g. using ice

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Frischbeton Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Frischbeton, der insbesondere beim Bau von BetonstaumauernX Brückenwiderlagern, Schutzbunkern, Schleusen und Kernreaktoren verwendet wird und im Regelfall eine Temperatur zwischen 0 und 30 C besitzen muß, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Es ist bekannt, daß die bei der Hydratation des Zements freiwerdende Wärme aus großen Betonbauteilen nur langsam abfließt und daß daher in den Bauteilen und zwischen verschiedenen Bauteilen größere Temperaturdifferenzen auftreten, die Spannungen und Risse im Beton verursachen. Es werden zwei Arten von Rissen unterschieden, nämlich Schalenrisse und Spaltrisse. Durch Temperaturunterschiede innerhalb des Bauteils entstehen Schalenrisse, die von der Oberfläche nur wenige Zentimeter in das Bauteil hinein reichen. Temperaturunterschiede treten in Bauteil auf, wenn sich das in der Schalung stehende Bauteil in seinem Kern mehr erwärmt als in seiner Randzone oder wenn die Außenflächen des Bauteils durch die Außenluft abgekühlt werden. Je nach Größe des Bauteils führen Temperaturuntergchiede im Bauteil von 100C bereitJ zu Schalenrissen. Spaltrisse gehen durch das ganze Bauteil hindurch und werden von Temperaturunterschieden verursacht, die zwischen dem frisch betonierten Bauteil und dem Auflager bestehen, denn die mittlere Temperatur des frisch betonierten Bauteils ist höher, als die des Auflagers. Kühlt das fest mit dem Auflager verbundene Bauteil ab, so zieht es sich usammen und es entstehen Spaltrisse. Je nach Größe des Bauteils führen Temperatur~ differenzen von 10 0C zwischen Bauteil und Auflager bereits zu Spaltrissen.
  • Es sind mehrere Verfahren zur Vermeidung von Schalen- und Spaltrissen in Betonbauteilen bekannt, von denen auch mehrere bei der Erstellung eines Bauteils angewendet werden können: 1. Auswahl geeigneter Baustoffe und Betonzusaimnensetzungen.
  • 2. Aufgliederung des Bauteils in mehrere kleine Bauteile.
  • 3. Kühlung des frisch betonierten Bauteils durch Rohrinnen kühlung, bei der Kühlwasser durch in das Bauteil einbetonierte Rohre gepumpt wird.
  • 4. Kühlung des Frischbetons durch Berieselung des Zuschlags mit kaltem Grundwasser, durch Zugabe von Splittereis oder Eisschnee anstelle von Anmachwasser, durch Kühlung des Ansachwassers mit Kühlwasser und/oder durch Kühlung der Betonförderleitungen mit Kühlwasser.
  • Rißfreie, fugenlose, größere Bauteile können in der Regel nur mit gekühltem Frischbeton errichtet werden. Die Rohrinnenkühlung hat aber den Nachteil, daß sie die Hydratations wärme zu Beginn des Abbindens des Betons nur unzureichend abführt und sich lediglich zum Abbau von Temperaturspitzen eignet. Die Kühlung des Frischbetons durch Verwendung von Splittereis oder Eisschnee anstelle von Anmachwasser ist nur in bestirntiten Fällen sinnvoll, da der zu erreichende Eühleffekt vom unbedingt einzuhaltenden Wasser-Zement-Verhältnis bestimmt wird. Auch bei hohen Außentemperaturen kann also nur eine bestimmte Menge Eis zugesetzt werden, da anderenfalls der Frischbeton zuviel Wasser enthalten würde. Die Be rieselung des Zuschlags mit kaltem Wasser kann wegen des Abwasseranfalls,.des teilweise großen Wasserbedarfs und der oft zu hohen Wassertemperatur nicht auf allen Baustellen angewendet werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kühlen von Frischbeton zu schaffen, das bei hoher Kühlleistung, guter Regelbarkeit und wirtschaftlich vertretbaren Betriebskosten kontinuierlich durchgeführt sowie auf den verschiedensten Baustellen bei unterschiedlichen klimatischen Bedingungen angewendet werden kann0 Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Kühlmittel ein verflüssigtes Gas verwendet wird, welches mit den Bestandteilen des Frischbetons keine chemischen Reaktionen eingeht. Das erfindungsgemaße Verfahren kann mit besonders großem Erfolg durchgeführt werden, wenn als Kühlmittel flüssige Luft oder flüssiger Stickstoff verwendet werden. Insbesondere dann, wenn große Betonherstellungsanlagen neu zu errichten sind, hat es sich als zweckmäßig erwiesen daß wenigstens ein Bestandteil des Frischbetons vor dessen Herstellung in einer geeigneten Vorrichtung gekühlt wird. Dabei ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Zuschlag durch direkte und der Zement sowie das Anmachwasser durch indirekte Kühlung gekühlt werden. Bei Betonherstellungsanlagen, die eine kleinere Kapazität haben und/oder in denen nur zeitweise gekühlter Frischbeton hergestellt wird, ist dagegen entsprechend der Erfindung vorgesehen, daß der Frischbeton während seiner Herstellung im Betonmischer durch direkte Kühlung gekühlt wird. Werden die Bestandteile des Frischbetons vor ihrer Mischung gekühlt, so wird entsprechend der Erfindung eine Vorrichtung verwendet, bei der vor einem Betonmischer eine in der Drehzahl regelbare, neigt bare und mit Düsen zum Eintrag des verflüssigten Gases ausgerüstete Kuhltrommel zur direkten Kühlung des Zuschlags sowie zwei mit verflüssigtem Gas betriebene Kühler zur indirekten Kühlung des Anmachwassers und des Zements angeordnet sind, wobei die Steuerung der Vorrichtung durch einen Prozeßrechner erfolgen kann. Wird hingegen der Frishhbeton direkt bei seiner Herstellung gekühlt, so sind im Betonmischer Düsen zum Eintrag des Kühlmittels vorgesehen0 Gegenüber bekannten Kühlverfahren wird mit der Erfindung erreicht, daß die notwendige Temperatur des Frischbetonsin kurzer Zeit eingestellt werden kann, ohne daß sich die Betonzusammensetzung ändert. Die niedrigen Siedetemperaturen der verflüssigten Gase, insbesondere der flüssigen Luft und des flüssigen Stickstoffs, bewirken eine hohe Kühlleistung und eine schnelle Einstellung der Kühltemperatur. Dadurch, daß das Kühlmittel immer eine konstante Temperatur hat, kann das erfindungsgemäße Verfahren gut geregelt und kontinuierlich durchgeführt werden.
  • Die entsprechend der Erfindung ausgebildete Vorrichtung hat den Vorteil, daß durch die vorgesehene Änderung der Drehzahl und Neigung der Kühltrommel sowie durch die Variation der Kühlmittelzufuhr eine gute Einstellung und Regelung der Kühltemperatur des Frischbetons erfolgt. Bei großen Anlagen kann es zweckmäßig sein, wenn das Kühlmittel gegebenenfalls nach einer erneuten Verflüssigung, im Kreislauf geführt wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.
  • Der im Vorratsbehälter 1 befindliche Zuschlag gelangt nach der Temperaturmessung durch den Meßfühler 2a in den Waagebe hält er 3 und anschließend durch die Förderleitung 4 in die Kühltrommel 5 deren Drehzahl und Neigung regelbar sind und die mit mehreren Düsen 6 zum Eintrag des Kühlmittels ausgerüste ist. Flüssiger Stickstoff ist besonders gut zur direkten Kühlung des Zuschlags geeignet. Der gekühlte Zuschlag gelangt durch die Förderleitung 7, in der am Temperaturfühler 2b die Temperatur gemessen wird, in den Betonmischer 8.
  • In den Kühler 9 wird aus der Leitung 10 nach Temperatur~ messung am Temperaturfühler 2c das Anmachwasser eingegeben und dort gekühlt. Das gekühlte Anmachwasser gelangt über die Dosiervorrichtung li und nach einer Temperaturmessung am Meßfühler 2d in den Betonmischer 8. Aus dem Zemsntsilo 12 gelangt Zement in die Förderschnecke 13, die von einem Mantelkühler 14 umgeben ist, der mit dem Kühlmittel beaufschlagt wird. Vor dem Eintritt des Zements in die Förderschnecke 13 wird dessen Temperatur am Temperaturmeßfühler 2e gemessen. Der gekühlte Zement gelangt in den Betonmischer 8, wo der Frischbeton hergestellt und nach Temperaturmessung am Meßfühler 2f über die Betonförderleitung 15 zur Baustelle abgegeben wird.
  • Im Druckbehälter 16 befindet sich das als Kühlmittel verwendete, verflüssigte Gas vorzugsweise flüssiger Stickstoff.
  • Die Gesamtmenge des aus dem Druckbehälter 16 entnommenen Kühlmittels wird im Mengenmesser 17 ermittelt. Über die Regelventile 18a, 18b und 18c werden die erforderlichen Kühlmittelteilströme in die beiden Kühler 9 und 14 sowie in die Kühltrommel 5 geführt. Das verdampfte Kühlmittel kann in großen Anlagen nach einer erneuten Verflüssigung in der Anlage 19 im Kreislauf geführt werden.
  • Die von den Temperaturmeßfühlern 2a bis 2f ermittelten Werte werden über die Leitungen 20a bis 20f zum Prozeßrechner 21 übertragen, der über die Leitung 22 Drehzahl und Neigung der Kühltrommel 5 regelt und die Regelventile 18a bis 18cansteuertO Zur Abkühlung von lt der Bestandteile des Betons um iOC sind folgende Mengen flüssigen Stickstoffs erforderlich: Zuschlag 3 kg Anmachwasser 15 kg Zement 6 kg Zur Abkühlung von im³ Frischbetonun 1°C werden 8 bis 12 kg flüssiger Stickstoff benötigt. Bei einer Anlage mit einer Kapazität von 25 m3 Frischbeton/h wird eine Abkühlung des Frischbetons um 5°C in ca. 1 bis 2 Minuten erreicht.
  • Die Erfindung wurde mit gutem Erfolg bei der Erstellung von Spannbeton-Druckbehältern für Kernreaktoren eingesetzt. Die Bildung von Eiskristallen im Frischbeton tritt bei einer hohen Mischgeschwindigkeit nicht auf.

Claims (6)

  1. A n 5 p r ü c h e:
    { Verfahren zum Kühlen von Frischbeton, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel ein verflüssigtes Gas verwendet wird, welches mit den Bestandteilen des Friscnetons keine chemischen Reaktionen eingeht.
  2. 2.) Verfahren nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel flüssige Luft oder flüssiger Stickstoff verwendet werden.
  3. 3.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Bestandteil des Frischbetons vor dessen Herstellung in einer geeigneten Vorrichtung gekühlt wird.
  4. 4.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlag durch direkte und der Zement sowie das Anmachwasser durch indirekte Kühlung gekühlt werden.
  5. 5.) Verfahren nach den Ansprüchen i und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Frischbeton während seiner Herstellung im Betonmischer durch direkte Kühlung gekühlt wird.
  6. 6.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor einem Betonmischer (8) eine in der Drehzahl regelbare, neigbare und mit Düsen (6) zum Eintrag des verflüssigen Gases ausgerüstete kühltrommel (5) zur direkten Kühlung des Zuschlags sowie zwei mit verflüssigem Gas betriebene Kühler (9, 14) zur indirekten Kühlung des Anmachwassers und des Zements angeordnet sind, wobei die Steuerung der Vorrichtung durch einen Prozeßrechner (21) erfolgen kann.
    Leerseite
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3146472A1 (de) * 1981-11-24 1983-06-01 Friedrich Dr. 2261 Angern/March Howanietz Verfahren und vorrichtung zum herstellen von erstarrenden massen, insbesondere dampfbeton oder bituminoesem mischgut
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