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Bauakademie der
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Deutschen Demokratischen Republik Verfahren und Einrichtung zur Steuerung
des Zumessens von Mischungsbestandteilen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und
eine 5inrichtung zur Steuerung des Zumessens von Mischungsbestandteilen, insbesondere
für die Herstellung von Beton.
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In der DE-OS 2432609 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem der größere
Teil des Anmachwassers, der über eine grobe Feuchtemessung der Zuschlagstoffe ermittelt
wurde, zuerst der Mischung zugemessen wird und dann das restliche Wasser in Abhängigkeit
von der Mischerantriebsleistung bis zu einem empirisch vorbestimmten und dem rezepturgemäßen
Wasser-Zement-Verhältnis entsprechenden vWert schwach zugemessen wird. Bei diesem
Verfahren erfolgt keine Korrektur der Zuschlagstoffmenge infolge der Eigenfeuchte.
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Außerdem sind durch die untersciiedliche Dosierung des Anmachwassers
zwei getrennte Anmachwasserzuführunen notwendig.
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Durch die Feindosierung des Anmachwassers in Abhängigkeit von der
Absolutgröße der Mischerleistung beeinflussen Störgrößen, wie z. B. Abnutzung der
Mischerschare und Znergieschwankungen die Mischung.
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Eine rezeptgemäße Verarbeitbarkeit des Betons wird bei diesem Verfahren
nicht angestrebt.
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Im DD-WP 48528 ist eine Einrichtung zur Anmachwasserzugabe beschrieben,
bei der der Wassergehalt des Friachbetons indirekt über die feuchtigkeitsabhängige
Verarbeitbarkeit des Betons gemessen und zur Wasserzugabe benutzt wird, wobei eine
Meßeinrichtung die Leistungsaufnahme des Mischerantliebs ermittelt und ein Vergleichsgerät
die Meßwertabweichung vom analog gespeicherten Maximalwert der Leistungsaufnahme
ausgewertet.
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Diese Einrichtung hat aber den Nachteil, daß bei bestimmten
Extremfällen
des Feuchtegehaltes der Zuschlagstoffe, d. h.
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wenn die Wassermenge größer als zur Erreichung des Maximalwertes der
Antriebsleistung notwendig ist, eine vorgeschriebene Betongüte nicht erreicht wird.
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Die Erfindung hat das Ziel, durch Berücksichtigung der verschiedenen
Eigenschaften der festen Mischungsbestandteile eine Optimierung der Be tonqualitätsparameter
Wasser-Zement-Verhältnis und Verarbeitbarkeit bei gleichzeitiger Senkung des Zementverbrauches
infolge Überdosierung zu erreichen.
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Die erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Steuerung des Zumessens von Mischungsbestandteilen bei der Herstellung von Beton
zu schaffen, bei dem die Anmachwassermenge abhängig von der Verarbeitbarkeit des
Betons, d. h.
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von der Korngeometrie und dem Wasseranspruch des Zementes und der
Zuschlagstoffe, und von dem Wasser-Zement-Verhältnis in Abhängigkeit von der Eigenfeuchte
der Zuschlagstoffe und die Zuschlagstoffmenge abhängig von der Eigenfeuchte der
Zuschlagstoffe zugemessen werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Korrekturwerte
für die rezepturgemäße Zuschlagstoff- und Anmachwassermenge aus der Feuchtemessung
ermittelt werden. Die korrigierte Zuschlagstoffmenge und die rezepturgemäße Zementmenge
werden im Mischer zuerst zugemessen. Danach wird die korrigierte Anmachwassermenge
gleichförmig der Mischung zugemessen und gleichzeitig der zeitliche Verlauf der
Mischerantriebsleistung ausgewertet. Diese Zumessung darf dabei die Wasseraufnahmegeschwindigkeit
des Mischgutes nicht überschreiten, d. h. bei beliebiger Beendigung des Anmachwasserzumessens
bleibt die aufzuwendende Mischerantriebsleistung annähernd konstant. Nach Erreichen
des rezepturgemäßen Wasser-Zement-Verhältnisses und/ oder der rezepturgemäßen Verarbeitbarkeit
des Betons wird das Zumessen des Anmachwassers beendet, wobei Informationen über
die Einhaltung oder Veränderung der rezepturgemäßen Verarbeitbarkeit des Betons
bzw. des rezepturgemäßen Wasser-Zement-Verhältnisses signalisiert werden. Daraus
können ggf. die Veränderungen
bei der Zumessung von Zement für
die nächste Mischung abgeleitet werden.
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Das Verfahren wird durch eine Einrichtung realisiert, bei der eine
Eingabe die Informationen über die rezepturgemäßen Mischungsbestandteile und die
Verarbeitbarkeit speichert, eine Anpassungsschaltung die Information aus der Feuchtebemessung
in eine verarbeitbare digitale Information umwandelt, eine erste Zählerkette die
Trockenmenge der Zuschlagstoffe ermittelt, eine Additionsschaltung die Werte der
Trockenmenge fortlaufend addiert und eine Koinzidenzschaltung das Erreichen der
rezepturgemäßen Zuschlagstoffmenge als Ergebnis der Addition signalisiert.
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Eine zweite Zählerkette registriert dabei die Anzahl der Additionsvorgänge
und ermittelt so die korrigierte Zuschlagstoffmenge. In einer dritten Zählerkette
wird die rezepturgemäße Anmachwassermenge um die Differenz zwischen der rezepturgemäßen
Zuschlagstoffmenge und der korrigierten Zuschlagstoffmenge verringert. Eine vierte
Zählerkette speichert die korrigierte Wassermenge, substrahiert die zugemessene
Anmachwassermenge und signalisiert das Erreichen der korrigierten Wassermenge.
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Eine Auswerteschaltung. die den zeitlichen Verlauf der Mischerantriebsleistung
auswertet, signalisiert das Erreichen des Leistungsmaximums, wonach die weitere
Anmachwasserzumessung ausgewertet und entsprechend der in einer fünften Zählerkette
gespeicherten rezepturgemäßen Verarbeitbarkeit ein signal ausgegeben wird, das das
Erreichen der rezepturgemäßen Verarbeitbarkeit angibt.
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Eine Logikschaltung verknüpft die Signale der vierten und fünften
Zählerkette zur Steuerung des Anmachwasserzuflusses.
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Ausführungsbeispiel Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels
näher beschrieben. In der zugehörigen Zeichnung zeigt Fig. 1: eine schematische
Darstellung der Betonherstellung mit einem Blockschaltbild der Einrichtung zum Zumessen
der Mischungsbestandteile
Das erfinderische Verfahren kann in jeder
herkömmlichen Betonaufbereitungsanlage, die gem. Fig. 1 aus dem Mischer 1, dem Zementsilo
2, dem Zuschlagstoffsilo 3, den Dosierwaagen 5, 6, dem Hochbehälter für das Anmachwasser
4, dem Magnetventil 8 und dem Durchflußmesser 7 besteht, angewendet werden.
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Entsprechend der erforderlichen Verarbeitbarkeit und des erforzeitlichen
Wasser-Zement-Verhältnisses wird jeweils eine Rezeptur festgelegt, die die Zuschlagstoffmenge,
die Zementmenge und die Anmachwassermenge bestimmt, Die Rezeptur kann aber nur die
Angaben zur Mischung machen, die theoretisch zu einem Beton mit den festgelegten
Qualitätsparametern führen. Die teilweise großen Schwankungen von Zuschlagstoffeigenschaften,
wie z. B. Eigenfeuchte, Korngeometrie, Wasseranspruch und vom Wasseranspruch des
Zements werden nicht berücksichtigt. Deshalb ist es notwendig, die Rezepturangaben
so zu korrigieren, daß jede Betonmischung die festgelegte Qualität optimal erreicht.
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Dazu werden die Informationen über die rezepturgemäße Zuschlagstoffmenge,
Anmachwassermenge und über den Wert für die rezepturgemäße Betonverarbeitbarkeit
aus einer Eingabe 10, die aus einem von Hand programmierbaren Speicher, wie z. B.
Vorwahldrehschalter oder einem automatisch abrufbaren speicher, wie z. B. PROMS,
besteht, digital für die nachfolgende, Verarbeitung zur Verfügung gestellt. Am Auslauf
des Zuschlagstoffsilos, das eine zu berücksichtigende Fraktion enthält, wird mit
Hilfe einer Neutronentauchsonde 9 die Eigenfeuchte der Zuschlagstoffe ermittelt.
Mit einer Anpassungsschaltung 11 wird die Information aus der Feuchtemessung in
eine verarbeitbare digitale Information umgewandelt. Das Komplement der normierten
Feuchte zu 1, d. h. die normierte Trockenzuschlagstoffmenge, wird aus der Feuchteinformation
in einer ersten Zählerkette 12 gewonnen und einer Additionsschaltung zugeführt.
Diese Zahl wird nun mit jedem Takt eines Taktgenerators 17 einmal in sich selbst
bzw. zum Ergebnis der vorhergehenden Addition in einer Additionsschaltung 13 addiert.
Hat das Ergebnis dieser fortlaufenden Operation den Wert der rezepturgemäßen Trockenzuschlagstoffmenge,
was durch Vergleich in einer Koinzidenzschaltung 14
erkannt wird,
so hat der Taktgenerator eine Anzahl Impulse abgegeben, die genau der korrigierten
Zuschlagstoffmenge entspricht. Diese Impulse werden in einer entsprechenden zweiten
Zählerkette 15 gezählt und ergeben so den Wert der korrigierten Zuschlagstoffmenge,
der dann zur Programmierung der Dosierwaage 5; 6 verwendet wird. Dabei kann die
in eine dritte Zählerkette 16 parallel eingegebene rezepturgemäße Anmachwassermenge
um die Anzahl der Impulse gemindert werden, die der Taktgenerator nach Überschreiten
der Impulszahl, die der rezepturgemäßen Zuschlagstoffmenge entspricht, abgibt.
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Die der Rezeptur entsprechend maximal zuzumessende Anmachwassermenge
ist so um den in der korrigierten Zuschlagstoffmenge enthaltenen Wasseranteil reduziert
worden. Die Zuschlagstoffmenge, die sämtlich oder teilweise korrigiert wurde, wird
nun ebenfalls in den Mischer 1 eingebracht und dort mit der Zementmenge homogenisiert.
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Dann beginnt das gleichförmige Zumessen des Anmachwassers aus dem
Hochbehälter 4. Die Zumessung des Wassers und die Zuflußgeschwindigkeit werden zweckmäßig
so gewählt, daß die Wasseraufnahmegeschwindigkeit des Mischgutes voll ausgenutzt
wird, da so die Mischzeit minimal bleibt. Ein Durchflußmesser 7, z. B.
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ein Wälzkolbenzähler, liefert dabei Signale, die einer durchgeflossenen
Anmachwassermenge entsprechen, z. B. 1 Impuls pro Liter, und digital verarbeitet
werden können. Ebensolche Signale muß eine entsprechende Meßeinrichtung für die
Zumessung des Anmachwassers in Form von Dampf liefern. Diese Impulse senken sukzessiv
den Stand einer vierten Zählerkette 18, in die die korrigierte Anmachwassermenge
zuerst eingegeben wurde. Wenn die korrigierte Anmachwassermenge zugemessen ist,
dann wird der Zufluß durch das Magnetventil 8 gesperrt.
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Während des Wassermessens wird der zeitliche Verlauf der Leistungsaufnahme
des den Mischer 1 antreibenden Elektromotors durch Auswertung seiner Stromaufnahme
mittels Stromwandler 22 in einer Auswerteschaltung 20 berücksichtigt. Das Überschreiten
des Maximums dieses Leistungsverlaufs wird von dieser bohaltung signalisiert. Eine
fünfte Zählerkette 19 registriert die Anmachwassermenge,
die einer
voreingestellten empirisch der rezepturgemäßen Verarbeitbarkeit zugeordneten Zahl
entspricht und signalisiert das Erreichen der rezepturgemäßen Verarbeitbarkeit.
Die möglichen Signale zum Beenden des Zumessens aus der fünften Zählerkette 19 und
der vierten Zählerkette 18 werden in einer Logikschaltung 21 miteinander verknüpft.
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Durch Anzeige der nach entsprechend Korrekturrechnung oder Leistungsverlauf
des Mischermotors zuzumessenden Anmachwassermenge zur Erreichung entweder des rezepturgemäßen
Wasser-Zement-Verhältnisses oder der rezepturgemäßen Verarbeitbarkeit oder einer
vernachlässigbaren Größe dieser beiden Daten nach Sper rung der Wasserzufuhr, kann
vom Bedienenden oder automatisch erkannt werden, ob die Eigenschaften der momentan
verwendeten Mischungsbestandteile eine Reduzierung des Zementeinsatzes zulassen
oder dessen Vergrößerung fordern oder ob diese Mischungsbestandteile mit der verwendeten
Rezeptur zu optimalen Ergebnissen hinsichtlich Verarbeitbarkeit und Wasser-Zement-Verhältnis
führen. Nachdem die Zuschlagstoffe zugemessen sind, wird sofort die Korrekturrechnung
für die folgende Mischung durchgeführt, so daß ohne Verzögerung gewogen werden kann,
während mit dem in der vierten Zählerkette 18 eingeschriebenen Wert der korrigierten
Anmachwassermenge diese zugemessen werden kann. So tritt keine Verzögerung zwischen
den Mischungen bei Anwendung des o. g. Verfahrens und der entsprechenden Einrichtung
auf.
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Zusammenstellung der Bezugszeichen 1 Mischer 2 Zementsilo 3 Zuschlagstoffsilo
4 Hochbehälter für Anmachwasser 5; 6 Dosierwaagen 7 Durchflußmesser 8 Magnetventil
9 Neutronentauchsonde 10 Eingabe 11 Anpassungsschaltung 12 erste Zählerkette 13
Additionsschaltung 14 Koinzidenzschaltung 15 zweite Zählerkette 16 dritte Zählerkette
17 Taktgenerator 18 vierte Zählerkette 19 fünfte Zählerkette 20 Auswerteschaltung
21 Logikschaltung 22 Stromwandler