DE3618220A1 - Verfahren zur herstellung von baustellenbeton mit mobilem mischerteil und festabgestelltem siloanlagenteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Betonaufbereitung auf der Baustelle mit dem Ziel, die Vorteile der Betonherstellung an der Einbaustelle mit den Vorteilen des Transportbetons - der als fertig gemischter Beton auf die Baustelle geliefert wird - zu verbinden, ohne die Nachteile beider Verfahren in Kauf nehmen zu müssen.

Das Verfahren ist insbesondere für mittelgroße Baustellen gedacht und soll eine qualitative wie wirtschaftliche Lücke schließen, die hier zwischen üblichem Baustellenbeton einerseits und Transportbeton andererseits gesehen wird.

Der Massenbaustoff Beton wird aus Zuschlag, Zement und Wasser gemischt, dazu kommen gegebenenfalls Zusatzstoffe und/oder Zusatzmittel.

Bei hochwertigem Beton wird für stetige Kornzusammensetzung des üblichen Zuschlaggemisches bei einer Kornabstufung bis 32 mm Gröbstkorn eine Dosierung aus drei, bis 16 mm Gröbstkorn aus zwei und bei unstetiger Kornabstufung aus zwei Kornfraktionen als Mindestzahl vorgeschrieben.

Beim Frischbeton wird aus technologischen Überlegungen unterschieden zwischen:

Zementleim= Zement plus Wassergehalt Naßmörtel= Zementleim plus Sandfraktion Trockenmörtel= Zement plus Sand plus ev. Zusatzstoffe Frischbeton= Naßmörtel plus Zuschlaganteil Kies und/oder Splitt plus ev. Zusatzstoffe Mörtel= Trocken- oder Naßmörtel

Heute wird die Frischbetonherstellung so vorgenommen, daß alle Komponenten an einer Stelle bereitgestellt werden und in den Mischer gegeben werden. Das bedingt eine Mischanlage mit relativ großem Platzbedarf und einer großen Schwerfälligkeit für einen Ortswechsel.

Vorteile einer Frischbetonherstellung auf der Baustelle (Baustellenbeton) sind im wesentlichen:

• - Zwischen der Aufbereitung des Betons und seinem Einbau liegt nur eine kurze Zeitspanne. Die gewünschte Betonkonsistenz kann genau eingehalten werden.
• - Die Produktion wird genau dem Bedarf angepaßt. Selbst kurzfristige Dispositionen können problemlos aufeinander abgestimmt werden.
• - Es werden nur einige wenige baustellengerechte Betonrezepturen verwendet. Eine Verwechselungsgefahr ist gleich null, weil der Beton durch den Fachmann für das Mischen einer ständigen laufenden visuellen Kontrolle unterliegt.
• - Die ordnungsgemäße Zusammensetzung des Frischbetons kann ständig von den örtlichen Bauleitungen der bauausführenden Firma und des Auftraggebers kontrolliert werden.

Nachteile des Baustellenbetons sind im wesentlichen:

• - Die Förderung des Frischbetons von der ortsfesten Baustellenmischanlage zur Einbaustelle ist bei größerer räumlicher Ausdehnung der Baustelle umständlich und erfordert aufwendige Transporteinrichtungen. Die Gefahr von Entmischungen ist dabei ein Problem.
• - Bei Baustellen tritt der Betonbedarf intervallweise auf. Die Anlage wird nur zeitweise benutzt. Dadurch ist der maschinentechnische Investitionsbedarf relativ hoch. Während längerer Stillstandzeiten fallen Wartungskosten zur Aufrechterhaltung der Betriebsbereitschaft an.
• - Die Betonaufbereitungsanlage beansprucht viel Platz. Dadurch ist bei beengten Baustellenverhältnissen eine Behinderung des Baustellenbetriebes gegeben.
• - Da im Normalfall der billigste Anbieter den Bauauftrag erhält, neigt der Kalkulator dazu, eine möglichst kleine Aufbereitungsanlage in die Kostenrechnung einzusetzen. Dadurch wird die Problematik des Platzbedarfes und die Verzinsung des Kapitaleinsatzes minimiert. Bei den Betonarbeiten ist man dann beschränkt und besitzt keine Flexibilität mehr.

Auf dieser Grundlage ist es dem Transportbeton gelungen, den Baustellenbeton weitgehend zu substituieren. Die Regel ist, daß Transportbeton an einer zentralen Aufbereitungsanlage hergestellt und als fertige Mischung in Transportbetonmischerfahrzeuge eingeladen wird. Es finden sich nur noch bei wenigen Baustellen eigene Betonaufbereitungsanlagen. Nach statistischen Berechnungen werden etwa 85% des Ortbetons als Transportbeton geliefert und nur noch ca. 15% als Baustellenbeton aufbereitet, wobei die Hauptmenge auf Großbaustellen entfällt; daneben hat Baustellenbeton noch bei ganz kleinen Baumaßnahmen eine Bedeutung.

Ein Effekt dieser Entwicklung ist, daß dem Bauausführenden die Kenntnisse der Betonherstellung weitgehend verlorengehen, weil ihm der direkte Bezug zur Betontechnologie, insbesondere zu deren Weiterentwicklung abhanden kommt. Als Verantwortlicher für die ordnungsgemäße Ausführung des Bauwerkes muß er aber die Betontechnologie beherrschen.

Neben dem Vorteil der großen Mobilität besitzt der Transportbeton jedoch auch Nachteile. Dabei ist wesentlich:

• - Für die sachgerechte Verarbeitbarkeit des Frischbetons muß eine bestimmte Konsistenz eingehalten werden. Diese Konsistenz ändert sich in aller Regel in Abhängigkeit von der Zeit, es tritt ein Ansteifen auf. Einfluß darauf haben eine Vielzahl von Parametern, die sich nicht zuverlässig beherrschen lassen und nicht eindeutig vorausbestimmt werden können.
• - Durch die räumliche Trennung von Herstellung und Einbau des Betons ist die Abstimmung zwischen den beiden Stellen bei kurzfristigen Dispositionen erschwert. Ist zu wenig Beton bestellt, so können qualitative Nachteile beim Betonieren frisch in frisch den Abschluß von vorgesehenen Betonierabschnitten erschweren. Wird zuviel Beton bestellt, bleiben Restmengen übrig, die in vielen Fällen bei ihrer Beseitigung ein Problem für die Umwelt bedeuten. Die Wiederverwendung der Restbetonmengen über Recyclinganlagen verursacht zusätzliche Kosten und kann die Qualität des damit hergestellten Betons beeinträchtigen.
• - Infolge der erschwerten Disposition und des weiten Transportweges für den Beton ist der Zeitpunkt für die tatsächliche Verarbeitung des Transportbetons nicht exakt festlegbar. Die zeitliche Veränderung der Konsistenz, die ohnehin selbst nicht genau bestimmbar ist, führt dazu, daß diese wichtige Eigenschaft des Frischbetons mehr oder weniger großen Schwankungen unterworfen ist. Die sachgerechte Korrektur eines zu stark angesteiften Betons auf der Baustelle läßt sich nur von Fachpersonal mit Aufwand (Zugabe von Zementleim oder Zusatzmitteln) vornehmen.
• - Das im Normalfall für die Anfahrtszeit nach Erfahrungswerten vorzuveranschlagende Ansteifen des Frischbetons muß durch einen höheren Anteil an Zementleim in der Bodenrezeptur und/oder durch Zugabe eines Zusatzmittels ausgeglichen werden. Der Beton wird dadurch verteuert.
• - Die Betonaufbereitungsanlage ist räumlich aus dem Blickfeld der örtlichen Bauleitungen gerückt. Manipulierungen an der Rezeptur, insbesondere um die Kosten zu beeinflussen, sind schwer erkennbar.
• - Wegen des breiten Kundenkreises ist die Aufbereitungsanlage auf eine Vielzahl unterschiedlicher Mischungen programmiert. Aufgrund menschlicher Unachtsamkeit kommen immer wieder Verwechslungen bei der Belieferung der Vielzahl an Kunden bei einer Transportbetonanlage vor.
• - Bei großen Transportbetonanlagen ist der technische Teil so weitläufig und der Durchsatz so groß, daß der für die Mischung verantwortliche Fachmann eine visuelle Qualitätskontrolle praktisch nicht mehr zuverlässig ausüben kann. Störungen bei der Zusammensetzung der einzelnen Komponenten werden dadurch u. U. nicht rechtzeitig erkannt.
• - Die Transportbetonfahrzeuge sind aufwendige Arbeitsgeräte. Sie führen zumeist einen mitunter umstrittenen Zusatzwassertank mit. Umstritten wegen der Gefahr einer nachträglichen unerlaubten Wasserzugabe auf der Baustelle zum Ausgleich einer zu starken Ansteifung des Betons. Dazu bringt der Mischeraufbau sein Eigengewicht mit ein. Die Tragfähigkeit dieser Spezialfahrzeuge ist deshalb gegenüber herkömmlichen Lastwagen mit hydraulischer Entladung von Schüttgütern im Durchschnitt als etwas eingeschränkt zu veranschlagen.
• - Aus Gründen der Rangierbarkeit auf der Baustelle einerseits, aber auch dem Zwang, Frischbeton zügig verarbeiten zu müssen, andererseits, sind Lastzüge, die eine maximale Ausnutzung der zulässigen Fahrzeuggewichte gestatten, bei Transportbetonfahrzeugen nur im beschränkten Maße anzutreffen. Nach der Statistik des Bundesverbandes der Deutschen Transportbetonindustrie waren 1984 85% der 10 380 Fahrmischer mit einem Nutzraum bis 6,5 cbm ausgestattet und nur 15% wiesen einen Nutzraum von über 6,5 cbm auf, wobei hier wiederum nur ein Teil als 5-Achser mit einer 10-cbm-Mischertrommel die maximale zulässige Fahrzeugtragfähigkeit auszunützen in der Lage ist.
• - Weiter zu berücksichtigen ist, daß zu dem schon heute vielschichtigen Angebot an unterschiedlichen Zementen über die bevorstehende europäische Zementnorm eine weitere Erhöhung der Sortenvielfalt auf uns zukommt, deren mögliche Auswirkungen Unsicherheit unter den Fachleuten verbreitet. Der bei der Herstellung von Zement in jedem Fall zur Vermahlung kommende Klinker kann mit inerten, latent hydraulischen und/oder puzzolanischen Stoffen in unterschiedlicher Beimischung verschnitten werden. Beispiele für derartige Stoffe sind Quarzmehl, Kalksteinmehl, Elektrofilterasche aus Kohlekraftwerken und gemahlene Lavaschlacke. Damit lassen sich in vielen Fällen sogar betontechnologische Vorteile erreichen: aber nur bei verantwortungsvollem, streng sachbezogenem Verhalten.

Bezüglich des sachgerechten Verschniedens sprechen die Argumente eindeutig für den Betonaufbereitungsvorgang. Dann muß aber die Kontrolle absolut gesichert in den Händen der örtlichen Bauleitungen liegen. Aus Überlegungen der Qualitätssicherung heraus wird vielfach dahingehend argumentiert, das Verschneiden dem Zementwerk zu überlassen.

Der Verschnitt im Zementwerk wiederum bedingt eine Abstimmung auf den Zuschlag und hier in erster Linie auf den Sand. Damit die auf dem Markt befindlichen vielen unterschiedlichen Sande mit den in einigen wenigen Zementwerken produzierten Zementen korrespondieren, müssen die Anteile an Feinststoffen in den Sanden sehr exakt limitiert werden, damit der Beton selbst die gewünschte Qualität erreicht. Schwankungen bei den Feinststoffen im Sand von Werk zu Werk belasten eine Betonherstellung erheblich.

Die vorgesehene Erfindung zielt darauf ab, die Betonherstellung und -verteilung auf der Baustelle dadurch zu verändern, daß die heute an einer Stelle ortsfest arbeitende Anlage in einen mobilen Mischerteil und in einen versetzbaren, festabgestellten Siloanlagenteil geteilt wird, aus dem Zement und eventuell Zusatzstoffe oder Zement und Sand und eventuelle Zusatzstoffe dosiert abgezogen und als Gemisch dem Mischer zugeführt werden. Dabei können Entfernungen bis zu einigen hundert Metern überbrückt werden. Die Förderung kann naß oder trocken erfolgen. Je nach Betonrezeptur und nach vorgesehenem Fördergut macht die Fördermenge einen mehr oder weniger großen Teil des Frischbetongewichtes aus. Außerdem ist die Förderung dieser Betonkomponenten, verglichen mit der Förderung von Frischbeton, einfacher zu handhaben. Das Wasser wird wahlweise entweder am Mischer oder an der Siloanlage zugegeben; das gleiche gilt für die Zugabe von eventuellen Zusatzmitteln.

Soweit der Sand nicht an der Siloanlage zugegeben wird, erfolgt seine Zugabe mit dem übrigen Zuschlag am Mischer. Um eine reibungslose Versorgung des Mischers, vergleichbar mit der Anlieferung von Transportbeton, sicherzustellen, werden für die Anlieferung des Zuschlages drei Möglichkeiten vorgesehen:

• 1. Der Zuschlag wird chargenweise, entsprechend dem Mischerfassungsvermögen, an einer beliebigen Stelle in einen eigenen Behälter gewichtmäßig eingefüllt, der nach dem erforderlichen Transport direkt in den mobilen Mischerteil entleert wird. Es können mehrere Lieferkörnungen auf diese Weise der Betonrezeptur zugrunde gelegt werden.
• 2. Besteht die Mischung aus 2 Lieferkörnungen, wird der Sand zweckmäßigerweise über die Siloanlage mit dem Zement gemeinsam zum Mischer transportiert. Die zweite Körnung wird am mobilen Mischerteil als LKW-Ladung über einen Wiegebehälter zugeführt.
• 3. Wird die LKW-Ladefläche geteilt (Ausbildung als Container), können zwei verschiedene Lieferkörnungen getrennt zum mobilen Mischerteil transportiert werden. Am mobilen Mischerteil müssen zwei Wiegebehälter für den Zuschlag angeordert werden.

Gegenüber einer herkömmlichen Betonaufbereitungsanlage sind folgende Unterschiede als wesentlich herauszustellen:

• - Der Mischerteil ist ortsbeweglich, er kann leicht zur gewünschten Betonabnahmestelle umgesetzt werden.
• - Der Siloanlageteil ist gegenüber einer kompletten Anlage vergleichsweise handlicher. Er benötigt weniger Platz und kann bei weiträumigen Baustellen ohne allzu großen Aufwand abgebaut und an eine andere Stelle gebracht werden.
• - Die den meisten Platz bei einer Betonaufbereitungsanlage beanspruchende Zuschlagdeponie entfällt weitgehend. Während der grobe Zuschlag - er ist mengenmäßig der Hauptbestandteil des normalen Betons - laufend entsprechend dem Bedarf angeliefert werden muß, kann für Sand ein Silo mit beschränktem Fassungsvermögen vorgesehen werden. Um den der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken maximal realisieren zu können, ist aufgrund des geringen Platzbedarfes für eine beschränkte Speicherung des Sandes ein Hochsilo vorteilhaft. Damit der Sand hier zuverlässig ausfließen kann, muß feuchter Natursand in aller Regel vorher getrocknet werden. Als wirtschaftliche Methode wird das Mischen von Natursand mit Brechsand aus einer Trockenaufbereitungsanlage vorgesehen, weil auf diese Weise nicht nur die Kosten für das erforderliche Trocknen denkbar gering sind, sondern darüber hinaus auch noch ein besonders hochwertiger Sand (in betontechnologischer Sicht) hergestellt werden kann.

Das der Erfindung zugrundeliegende Betonherstellungsverfahren zeichnet sich durch folgende Vorteile im wesentlichen aus:

• - Das Problem "Ansteifen des Frischbetons" wird beseitigt.
• - Der Beton kann wie Transportbeton nahe an die Einbaustelle herangeführt werden.
• - Die örtlichen Bauleitungen haben ständig die Betonaufbereitung unter Kontrolle.
• - Die Betonrezepturen beschränken sich auf die speziellen Anforderungen der Baustelle.
• - Es werden keine Spezial-Mischerfahrzeuge benötigt.
• - Die Betonmenge kann genau auf die Bedürfnisse der Baustelle abgestimmt werden.
• - Die einzelnen Komponenten für die Betonmischung werden direkt vom Lieferwerk an die Verarbeitungsstelle transportiert. Sogenannte gebrochene Frachten entfallen.
• - Die Anlieferung von Kies, Splitt oder Sand kann optimal kostengünstig erfolgen, da Zuschlag bei Wahl von Lastzügen mit zulässigem Maximalgewicht auch bei längeren Standzeiten keine qualitative Beeinträchtigung erfährt.
• - Das Wasser für die Betonmischung braucht jetzt überhaupt nicht mehr mit LKW transportiert zu werden.
• - Der für die Betonmischung verantwortliche Fachmann steht der bauausführenden Firma bei der Bauausführung unmittelbar zur Verfügung und kann seine Kenntnisse und Erfahrungen an Ort und Stelle jederzeit einbringen.
• - Zement und Zusatzstoffe können auf den zur Lieferung vorgesehenen Sand optimal als gemeinsam wirkendes Bindemittel eingestellt werden.
• - Es kann in den mobilen Mischerteil ein beliebiger Mischer eingebaut werden. Von der Mischintensität her gesehen ist damit die Auswahl unbeschränkt. Beim Transportbeton-Mischerfahrzeug hat man dagegen nur eine beschränkte Auswahlmöglichkeit. Um eine hohe Durchmischungsleistung zu erreichen, ist deshalb bei Transportbeton das Durchmischen der einzelnen Betonkomponenten in der zentralen Aufbereitungsanlage mit einem stationär eingebauten hochleistungsfähigen Mischer vor der Übergabe in die Transportbeton-Mischerfahrzeuge das übliche Verfahren.
• - Die Gefahr der Entmischung von Frischbeton wird minimiert, weil ein weiter Transport oder die Förderung über größere Strecken entfällt.

Anlage A Ungefähre Verteilung der Kosten von Transportbeton (nach U. Kraft, Zeitschrift "Beton", Heft 10/1985)

3%Gewinn 28%Transport  1%Disposition 14%Verwaltung und fixe Kosten 20%Sand und Kies/Splitt (Zuschlag) 35%Zement

Bei Herstellung auf Baustelle entfallen kalkulatorisch in etwa:

28%Transport  3%Gewinn des Transportbetonherstellers  1%Disposition des Transportbetonherstellers  4%Verwaltung und fixe Kosten. (Es entfallen insbesondere die Kosten für den aufwendigen Transportbeton-Mischerfahrzeugpark und die aufwendige Platzanlage zur Herstellung des Transportbetons). Gesamteinsparung

Bei einem angenommenen Preis für Transportbeton frei Baustelle von DM 100.-/cbm beträgt die Einsparung damit DM 36.-/cbm.

Bei einem Bedarf von 5000 cbm für eine Baustelle beträgt die Einsparung damit DM 180 000.-.

Anlage B Beispielhafte Darstellung des Betonbedarfs einer mittelgroßen Baustelle

Gesamtbedarf an Beton5000 cbm Tageshöchstbedarf an Beton 320 cbm

Betonrezeptur: Ingenieurbeton Konsistenz K2

Bei Anlieferung mit Transportbeton-Mischfahrzeugen wären erforderlich:

ca. 71herkömmliche 3-Achs-Mischfahrzeuge mit je 10,9 t Beton oder ca. 404-Achs- bis 5-Achsfahrzeuge mit je 19,4 t Beton

Claims (10)

1. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß eine herkömmliche Betonaufbereitungsanlage zerlegt wird in einen mobilen Mischerteil und in einen festabgestellten Siloanlagenteil, der aus Montageteilen schnell zusammengesetzt und wieder abgebaut werden kann.

2. Mobiler Mischerteil dadurch gekennzeichnet, daß an ihm eine, höchstens zwei, Zuschlagfraktionen per LKW direkt aufgegeben werden. Zement oder Mörtel werden per Rohr- oder Schlauchleitung von dem räumlich getrennt aufgestellten Siloanlagenteil zugeführt.

3. Mobiler Mischerteil dadurch gekennzeichnet, daß eine weitgehend kontinuierliche Anlieferung des Zuschlages, entsprechend dem Bedarf, direkt an den mobilen Mischerteil mit vollen LKW-Ladungen erfolgt.

4. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlag in fest mit dem LKW verbundenen oder absetzbaren LKW-Containern angeliefert wird, die zur Aufnahme von zwei Lieferkörnungen geteilt sein können.

5. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die LKW-Container nach 4. auf der Baustelle abgesetzt und über ein geeignetes Transportgerät - z. B. Containerstapler - dem mobilen Mischerteil zugeführt werden.

6. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß Zuschläge chargenweise vordosiert aus einem LKW-Spezialaufbau oder transportablem LKW-Container für jede einzelne Mischung getrennt unmittelbar an den mobilen Mischerteil abgegeben werden.

7. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß in den Siloanlagenteil Sand per Silolastzug eingeblasen wird.

8. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß aus grubenfeuchtem Natursand ein blasbarer Betonsand durch Vermischung mit einem im Trockenaufbereitungsverfahren hergestellten Brechsand erreicht wird.

9. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß Portlandzement und/oder Hochofenzement verwendet werden, die durch Zugabe von Betonzusatzstoffen wie Steinmehl, Elektrofilterasche u. ä. genau in der Dosierung auf den jeweils baustellenseits verwendeten Zuschlag abgestimmt werden, so daß Portland- und/oder Hochofenzement plus Zusatzstoff gemeinsam ein optimiertes Bindemittel ergeben, vergleichbar z. B. einem optimal auf den Zuschlag eingestellten Flugaschezement.

10. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß Zement und eventuelle Zusatzstoffe oder Zement und Sand und eventuelle Zusatzstoffe als trockene oder nasse Mischung auf der Baustelle über unterschiedliche räumliche Entfernungen gefördert werden.