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Verfahren und Einrichtung zur Überwachung und Regelung der korngrößenmäßigen
Zusammensetzung -der Zuschlagstoffe für Betongemische Die Festigkeit des Betons
hängt in erster Linie von der richtigen Zusammensetzung der Zuschlagstoffe (Sand,
Kies und Splitt) bzw. von der Art und Menge seines Mörtels ab. Die Träger der Festigkeit
sind im allgemeinen die im Beton vorhandenen Zuschlagstoffe der Körnungen 7 bis
15 mm und 15 bis 30 mm (evtl. auch größer). Je höher der Anteil dieser Körnungen
ist, desto günstiger wird die Festigkeit, insbesondere dann, wenn der zur Verkittung
benötigte Mörtelanteil, d. h. die Mischung aus Bindemittel und Sand, vom feinsten
Korn angefangen bis 7 mm, dadurch ein Geringstwert wird und der Mörtelaufbau durch
geeignete Kornzusammensetzung und richtige Zementzugabe einen Höchstwert erreicht.
Er bestimmt also die Festigkeit des Betons. Hochwertiger Beton wird daher sorgfältig
aus Zuschlägen verschiedener Korngrößen nach bestimmten Verhältniswerten zusammengesetzt.
Die Einhaltung bestimmter Verhältniswerte wird jedoch in der Praxis dadurch erschwert,
daß die verschiedenen Korngrößensorten der Zuschläge in der Regel korngrößenmäßig
in sich nicht ganz einheitlich sind. So befinden sich z. B. in den gröberen Zuschlagstoffen
feine und feinste Körnungen, die zur Folge haben, daß ein nach theoretischen Gewichtsverhältnissen
der verschiedenen Korngrößensorten aufgebautes Betongemisch und insbesondere
sein
Mörtelaufbau in der Zusammensetzung von den gewünschten Werten mehr oder weniger
abweicht. Der Mörtelaufbau im Beton ist dadurch ständigen Schwankungen bezüglich
seiner Festigkeit und Dichte und auch seiner Menge ausgesetzt. Durch regelmäßige
Siebanalysen, Eignungsprüfungen und Mischkontrollen soll deswegen der Bauleitende
Ingenieur die Zusammensetzung des Betons überwachen und je nach Änderung der Kornzusammensetzung
der Zuschlagstoffe Korrekturen an der Mischung vornehmen. Da die Prüfungen jedoch
umständlich und zeitraubend sind, werden sie erfahrungsgemäß auf der Baustelle meist
unterlassen, so daß auch eine Korrektur der theoretisch festgelegten Mischungsverhältnisse
unterbleibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den zugehörigen
Einrichtungen zu schaffen, das die Überwachung und Regelung der korngrößenmäßigen
Zusammensetzung der Zuschlagstoffe auf der Baustelle, insbesondere bei Groß= betonierungsanlagen,
erheblich erleichtert und beschleunigt. Das Verfahren der Erfindung, das diese Aufgabe
löst, besteht in seinem Grundgedanken darin, daß bestimmte Probemengen der verschiedenen
Korngrößensorten nach gemeinsamen Korngrößenstufen ausgesiebt und unter gleichzeitiger
Feststellung der Summen der in gleichen.. Korngrößenstufen ausgesiebten Mengen mehr
oder weniger ergänzt werden, bis diese Summen die vorgeschriebenen Verhältniswerte
erreichen.
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Zweckmäßig wird dieses Verfahren in der Weise durchgeführt, daß die
ausgesiebten Mengen der verschiedenen Korngrößenstufen durch Waagen mit elektrischen
Meßgebern festgestellt werden und die Summenbildung auf elektrischem Wege erfolgt,
indem die gleichen Korngrößenstufeji zugeordneten Waagen der verschiedenen Korngrößensorten
auf ein gemeinsames Anzeigegerät einwirken. Dabei wird man vorteilhafterweise dafür
sorgen, daß auch die Summen der ausgesiebten Mengenteile ein- und derselben Korngrößensorte
gebildet werden, indem die verschiedenen Korngrößenstufen, jedoch gleicher Korngrößensorte
zugeordneten Waagen durch ihre Meßgeber ebenfalls auf gemeinsame Anzeige- oder Regelgeräte
einwirken. Entsprechend den durch die letzteren Anzeige- oder Regelgeräte festgestellten
Mengenverhältnis.Sen wird dann schließlich selbsttätig oder halbselbsttätig die
Zufuhr der einzelnen Korngrößensorten zu der -Mischmaschine mengenmäßig geregelt.
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Diese Verfahren und die zugehörigen Einrichtungen gemäß der Erfindung
werden im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben und erläutert.
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Fig. i zeigt schematisch im Schnitt eine Sieb- und Wiegeeinrichtung
zur Feststellung der korngrößenmäßigen Zusammensetzung der verwendeten Korngrößensorten
von Zuschlagstoffen. Der Schnitt ist in Längsrichtung durch das der ersten Korngrößensorte
A zugeordnete Siebfeld gelegt; Fig. 2 zeigt im Grundriß das zu der Einrichtung der
Fig. i gehörige Sieb, dessen Siebfelder A1-A5, Bi B5, C,-C., Dl D5 den verschiedenen
Korngrößensorten zugeordnet sind; Fig..3 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Wiegevorrichtung
mit zwei elektrischen Meßgebern; Fig. 4 zeigt die Schaltungsanordnung für die Meßgeber
der Waagen zur Summenbildung der verschiedenen Korngrößenstufen; Fig. 5 zeigt die
Schaltungsanordnung für die Meßgeber zur Summenbildung der verschiedenen Korngrößensorten;
Fig.6 bis m zeigen verschiedene Siebformen in mehreren Ansichten; Fig. 12 und 13
zeigen in zwei verschiedenen Ansichten eine andere Ausführung einer Sieb- und Wiegeeinrichtung,
wobei ebenfalls nur das Feld der. ersten Korngrößensorte A dargestellt ist; Fig.
14 ist die schematische D?Lrstellung des zur Einrichtung der Fig. i2 und 13 gehörenden
Meßgebers. In Fig. i ist a ein auf einem beweglichen Rahmen befestigtes Sieb, das
in geneigter Lage von dem Motor b mittels der exzentrischen Schwinge c in eine leichte
Schüttelbewegung versetzt wird. Der Rahmen des Siebes ist durch Blattfedern e, d,
die der Bewegung der Schwinge c folgen, an dem Gestell f befestigt. Das Sieb a besteht,'
wie aus Fig. 2 hervorgeht, aus mehreren Feldern- A-D, deren Anzahl der Zahl der
verwendeten Korngrößensorten entspricht. Bei dem dargestellten Beispiel sind vier
Felder für vier Korngrößensorten angenommen worden. Jedes Feld besteht aus einer
Reihe von Sieben i bis 5, die von der feinen zur groben Körnung fortschreitend,
verschiedene Maschenweiten besitzen. Das Sieb 5 ist in dem Beispiel durch eine einfache
Durchfallöffnung ersetzt. Selbstverständlich könnten die einzelnen Siebe auch entsprechend
ihrer Maschenweite übereinander angeordnet sein, wobei das Siebgut den Waagen durch
Rinnen od. dgl. zugeleitet werden kann.
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Auf dem obersten Sieb i jeden Feldes ist ein Schüttrichter L angeordnet,
dessen Auslauföffnung mit von außen bedienbaren Verschlußklappen versehen sein kann.
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Unterhalb jedes Siebes ist eine Waage 0170, aufgestellt, so
daß insgesamt zwanzig Waagen vorhanden sind. Jede Waage trägt eine Wiegeschale n,
-n" die das durch das darüberliegende Sieb anfallende Mischgut aufnimmt" wobei Führungstrichter
Ml -M4 vorgesehen sein können. Diese Trichter können zweckmäßig noch mit (nicht
gezeichneten) Ablenkplatten ausgerüstet sein, die ein allzu kräftiges Aufschlagen
des Siebgutes, auf die Wiegeschalen verhindern. Demselben Zweck dient die treppenförmige
Anbringung der Waagen, die aus Fig. i hervorgeht. Die zwanzig Waagen sind hier auf
einem treppenartigen Gesell q mit Wangen angebracht, die auch den Motor b tragen.
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Die Wiegeschalen n der Waagen sind kippbar ausgebildet. Sie sind zu
diesem Zweck schaufelförmig ausgebildet und mittels eines Anschlagscharnieres x,
das weit außerhalb ihres Schwerpunktes liegt, mit dem Stengel der Waage verbunden.
Die Waagen können, , wie in Fig. 3 dargestellt, Neigungsgewichtswaagen und mit einem
Staubschutz p versehen sein. Selbstverständlich können jedoch auch Federwaagen Verwendung
linden. Um die Wiegeschalen gleichzeitig auszukippen, sind zwei seitliche Holme
r vorgesehen
und durch Sprossen s so verbunden, daß jeweils eine
Sprosse. so unter der Vorderseite einer Reihe von Wiegeschalen liegt, daß bei einer
durch Lenker t geführten Bewegung der Holme nach oben alle Wiegeschalen gleichzeitig
durch einen einzigen Handgriff ausgekippt werden.
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Es sei beispielsweise angenommen, daß das Feld A für die Körnung o
bis 3 mm, das Feld B für die Körnung 3 bis 7 mm, das Feld C für die Körnung 7 bis
15 mm und das Feld d für die Körnung 15 bis 30 mm eingerichtet ist. Wird
nun in den Trichter i jedes Feldes eine vorher im Röstapparat vorbehandelte Probemenge
der betreffenden Korngrößensorte eingeschüttet wobei die Mengen der einzelnen Sorten
annähernd den gewünschten Verhältniswerten der einzelnen Körnungen entsprechen,
so entstehen in jeder Reihe fünf, also insgesamt zwanzig Kornhaufen. Hierbei entstammen
innerhalb jedes Feldes die Kornhaufen einer Zuschlagsorte, während in den Querreihen
A,- Dl, A2 D2 usw. die Haufen gleiche Körnung haben und in der Reihe 5 eine bestimmte
Korngröße überschreiten.
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Addiert man nun die Haufen der Querreihen A,-D1 bzw. A2 D2
USW- so erhält man die Teilmengen gleicher Korngröße aller Zuschlagsorten.
Addiert man jedoch die Haufen innerhalb der Felder, also die Haufen der Siebe A1
A5, Bi B5 usw., so erhält man die verschiedene Korngrößen umfassenden Teilmengen
der einzelnen Zuschlagsorten. Da nun die Summen der bei einer Untersuchung anfallenden
Teilmengen gleicher Korngröße in der Regel nicht den gewünschten Verhältniswerten
entsprechen werden, müssen von den zu wenig vertretenen Korngrößensorten in den
betreffenden Feldern zusätzliche Probemengen unter ständigem Wiegen und Addieren
nachgeschüttet werden, bis die vorgeschriebenen Verhältniswerte der einzelnen Korngrößensorten
erreicht sind. Werden dann durch Addieren innerhalb der Felder die aufgewendeten
Mengen der einzelnen Zuschlagsorten ermittelt, so ist damit festgestellt, in welchen
anteiligen Gewichtsverhältnissen die verschiedenen Zuschlagsorten der Mischmaschine
zugeführt werden müssen, um die vorgeschriebenen Verhältniswerte der einzelnen Korngrößen
zu erzielen.
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Um die Summenbildung zu erleichtern, sind gemäß der Erfindung die
Waagen mit elektrischen Meß-.. gebern ausgerüstet, die so zusammengeschaltet werden,
daß sie auf gemeinsame Anzeige- oder Regelgeräte einwirken. Bei der in Fig.3 schematisch
gezeigten Waage bestehen die Meßgeber beispielsweise aus zwei Schleiffedern oder
Schleifbürsten, die über eng gewickelten Widerständen g, -g, gleiten und
je nach der Lage der Wiegeschalen einen größeren oder kleineren Teil des Geberwiderstandes
einschalten. Die Widerstände g1 aller Waagen sind nach der Anordnung der Fig. 4,
die Widerstände g2 aller Waagen entsprechend der Anordnung der Fig. 5, zu je einem
Meß- bzw. Regelkreis verbunden.
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In dem Meßkreis i (Fig. 4) sind die Widerstände g1 der Meßgeber aller
Waagen in den Querreihen A1 Dl, A2 D2 usw. hintereinanderliegend mit je einem Strommesser
verbunden, so daß der Ausschlag jedes dieser Strommesser der Summe der in der betreffenden
Querreihe gewogenen Zuschlagstoffe gleicher Körnung entspricht. Die Stromzweige
i bis 5 werden parallel über einen Spannungsteiler i oder über einen Regelwiderstand
von einer Batterie gespeist, so daß durch dessen Verstellung die Ausschläge aller
Strommesser i bis 5 gemeinsam geregelt werden können.
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Eine Untersuchung mit der beschriebenen Einrichtung geht beispielsweise
in der folgenden Weise vor sich: Es sei angenommen, daß für die Betonmischung folgende
Anteilmengen der vier Körnungen i bis 4 vorgeschrieben wurden.
| Körnung I r I z I 3 . I 4 |
| Korngröße ... o bis 3 bis 7 bis 15 bis |
| 3 mm 7 mm 15 mm 30 mm |
| Anteilmenge. . 30% 2-5% 25010 20 0/0 |
An jedem der Strommesser Wird die betreffende Anteilmenge durch eine Einstellmarke
kenntlich gemacht. Der Bedienungsmann der Anlage schüttet nun diesen Anteilmengen
ungefähr entsprechend die gerösteten Zuschlagstoffe in die Trichter über den Siebfeldern
A-D ein. Nach Inbewegungsetzen der Siebe wird er beispielsweise feststellen, daß
der Zeiger der Körnung i die Einstellmarke erreicht hat, während sich die anderen
Zeiger noch unterhalb ihrer Einstellmarke befinden. Der tiefste Zeiger sei z. B.
der der Körnung 4. Der Bedienungsmann regelt darauf den Spannungsteiler i so weit
zurück, daß der Zeiger für die Körnung i nunmehr unter der Einstellmarke, d. h.
unter 30 % steht, z. B. auf 24 0/0. Hierauf schüttet er von der Zuschlagsorte D,
die voraussichtlich das Korn der Reihe i am wenigsten beeinflussen wird, zu und
wird danach bemerken, daß der Zeiger für das Korn 4 lebhaft steigt. Er beobachtet
weiterhin auch die anderen Zeiger, die entsprechend den Verunreinigungen der Sorte
D ebenfalls steigen werden, aber nicht in dem Maße, wie der Zeiger für das Korn
4. Kurz bevor der Zeiger 4 seinen Sollwert erreicht, beobachtet er nochmals alle
Zeiger, wobei er bemerken wird, daß vielleicht die Zeiger 2 und 3 am weitesten bzw.
mehr oder weniger weit von ihren Sollwerten entfernt sind. Er Wiederholt dann dasselbe
Spiel mit dem am tiefsten stehenden Zeiger, beispielsweise für Korn 2.
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Liegen die Zeiger aller Körnungen noch unter ihren Einstellmarken,
so können sie durch Regelung des Spannungsteilers i gleichzeitig ihren Marken genähert
und gegebenenfalls durch geringe Kornzugaben auf ihre Sollwerte gebracht werden.
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Da jede Einzelregelung in einer halben bis einer Minute durchführbar
ist, kann die Gesamtregelung mit hoher Genauigkeit in 5 bis io Minuten durchgeführt
werden, so daß praktisch ohne weiteres jede dritte bis vierte Charge der Mischmaschine
korngrößenmäßig untersucht bzw. geregelt werden kann.
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In ähnlicher Weise sind die Widerstände g2 aller Waagen nach der Anordnung
der Fig. 5 innerhalb der Felder A-D hintereinanderliegend mit einem Anzeigegerät
verbunden, wobei alle Stromzweige parallel über
einen Spannungsteiler
k von einer Batterie gespeist werden. In der gemeinsamen Speiseleitung liegt ein
weiteres Anzeigegerät S. Sind nun die Skalen aller Anzeigegeräte z. B. in Prozente
geteilt, so braucht nur durch Verstellung des Spannungsteilers k der Ausschlag des
Summenanzeigers S auf xoo °/o geregelt zu werden, wobei an den einzelnen Anzeigegeräten
die anteiligen Mengen der verschiedenen Zuschlagsorten für eine Charge der Mischmaschine
abgelesen werden können. Der Regler k kann auch mit dem Regler i der Fig. q. derart
mechanisch gekuppelt werden, daß k mit i zwangsläufig geregelt wird, aber auch für
sich geändert werden kann, damit sich die Gesamtmenge bei einer Verstellung von
.i nicht zu ändern braucht. Selbstverständlich können an Stelle der Anzeigegeräte
auch Regelgeräte treten, die mit Hilfe an sich bekannter Mittel, wie Relais usw.,
selbsttätig die Zufuhr der Zuschlagsorten zu der Mischmaschine entsprechend den
gemessenen Verhältniswerten regeln.
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Das in Fig. 2 dargestellte Sieb kann natürlich auch beispielsweise
in drei Gruppen so aufgeteilt werden, daß die Felder Al A5 und Dl D5 sich zu den
Feldern B1 B5 und Cl C; gegenläufig bewegen. Es sind dann statt des Exzenters am
Motor b und der einen Schwinge c im Beispielsfalle eine Kurbelwelle mit drei Kurbeln
und drei Schwingen erforderlich, wobei die Kurbeln um z8o° versetzt sind.
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In Fig. 6 bis 8 ist in mehreren Ansichten eine rostartige Siebform
veranschaulicht, die gegenüber gewöhnlichen Sieben den Vorteil hat, daß sie sich
nicht zusetzen kann bzw. daß, wenn doch gelegentlich einzelne Steine hängenbleiben
und dadurch der Wägung entzogen werden, sie leicht mit der Schaufel in die nächstgrößere
Teilung geschoben werden können. Die Anordnung ist beispielsweise als dreiteiliges
Siebfeld gezeigt.
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Fig. g bis xz zeigen eine andere rostartige Siebform, bei der der
Rost durch spitz zulaufende T- und Winkeleisen mit sich stetig erweiternder
Durchlaßbreite gebildet wird. Um zu verhindern, daß trotz des Schüttelns einzelne
Körner auf den Flächen liegenbleiben, können diese auch dachförmig ausgebildet werden,
wie dies in Fig. gb angedeutet ist. Diese Siebform kann auch mit gewöhnlichen Maschensieben
oder Rostsieben kombiniert werden.
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In Fig. 12 und 13 ist eine andere Ausführung einer Sieb- und Wiegevorrichtung
dargestellt, bei der, abweichend von der Einrichtung der Fig. z, nicht die durch
das Sieb fallenden Teile, sondern die im Sieb verbleibenden Teile der Zuschlagstoffe
gewogen und in der oben beschriebenen Weise addiert werden. Die Fig. 12 und 13 zeigen
auch wieder nur das für eine bestimmte Kornsorte vorgesehene Siebfeld, während beispielsweise
für vier Zuschlagsorten vier solcher Felder vorgesehen werden müßten.
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In Fig. z2 und 13 sind u, -u, Siebe verschiedener Maschenweite, welche
so aufgehängt sind, daß.jeweils die größere Teilung über der kleineren liegt. Das
Sieb u1 hat die Teilung Null, ist also eine geschlossene Wanne. Die Siebe werden
mittels des Motors v und der Kurbelwelle w, deren Exzentrizität in der Darstellung
übertrieben ist, in Schüttelbewegung gebracht, so daß das in acs eingebrachte Gut
durch alle Siebe fallen kann und, der Teilung entsprechend, in jedem Sieb eine Teilmenge
zurückgehalten wird.
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Die Kurbeln der Kurbelwelle sind so zueinander versetzt, daß die Siebe
stets paarweise eine gegenläufige Bewegung ausführen, so daß die Unruhe der ganzen
Maschine auf das Maß vermindert wird, das zur Verringerung der Reibung in den Lagern
und an den Schleifkontakten günstig ist. Die Schale u1 erfordert keine Schüttelbewegung,
da sie nur das feinste Restgut aufzunehmen hat. Die Kurbel w kann auch waagerecht
angeordnet werden. Auch kann jeweils eine Kurbel über Schwingen eine waagerechte
Reihe Siebe in Schüttelbewegung bringen.
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Die Siebe selbst sind an den Waagebalken x1, x2 usw. von Neigungs-
oder Federwaagen aufgehängt, deren Neigungen, wie oben beschrieben, durch je zwei
veränderliche Widerstände abgegriffen und ausgewertet werden. Die Widerstandsabg-iffe
sind in Fig. 13 nicht eingezeichnet. In Fig. z¢ ist ein Widerstandsabgriff angedeutet,
der im Gegensatz zu Fig. 3 keine leichtflexiblen Leitungen erfordert, da jeweils
zwei Federn y und zwei Federn x leitend verbunden sind, die je zwei Widerstände
abgreifen. Diese Art des Abgriffes ist auch bei der Vorrichtung der Fig. 3 anwendbar.
_ Das Auskippen des Siebgutes erfolgt durch Aufklappen einer Wand der Siebschale
oder durch entsprechende Kippvorrichtungen an den Sieben, die aber in der Fig. 12
und 13 nicht näher dargestellt sind.
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Es sei noch erwähnt, daß eine Reihe des Gerätes, z. B. A2 bis D2,
ein vollkommenes Analysiergerät darstellt, durch das man die Anteile der verschiedenen
Körnungen evtl. auch einschließlich der Bindemittel in Prozenten messen kann. In
diesem Falle würde nur der Stromkreis I benötigt. Ein solcher Fall der Ausnutzung
des Gerätes zum Analysieren der Mischung ist deshalb wichtig, weil auch fertige
Mischungen zwecks Stichproben häufig auf ihre Kornzusammensetzung von Zeit zu Zeit
untersucht . werden müssen. Das fertige Material muß selbstverständlich dann vorher
geröstet werden.