Tagungsband - BFT International

PANEL CAST STONE // PROCEEDINGS
MINIMUM STANDARDS FOR CONCRETE MIXERS TO PRODUCE HIGH-PERFOR-
MANCE CONCRETE FOR CAST-STONE APPLICATIONS EXACTLY
TO SPECIFICATION
MINDESTAUSSTATTUNG VON BETONMISCHANLAGEN ZUR ZIELSICHEREN
HERSTELLUNG VON HOCHLEISTUNGSBETON FÜR BETONWERKSTEIN
� INTRODUCTION AND BACKGROUND In the
recent past, high-performance concrete (HPC)
has increasingly been used for the manufacture
of cast-stone products [1] with small cross-
sections that were to resist high loads. Its high
strength and durability result from its increased
packing density achieved by an appropriate
selection of coarse and fine aggregates whilst
reducing the equivalent water/cement ratio
(w/ceq). As a key process step, the mixing pro-
cess provides potential for optimization in
order to use conventional concrete mixing sys-
tems for the production of HPC items exactly
to specification [2].
AUTHOR //
AUTOR
Leiter des Institut für
Bauverfahrens- und
Umwelttechnik (IBU) mit
integriertem Ingenieur-
und Gutachterbüro;
langjährige verant-
wortliche Tätigkeit in der
Bauindustrie; Leitung
von nationalen und
internationalen
Bauprojekten sowie von
Forschungs- und
Prof. Dr.-Ing. Harald Beitzel,
Institut für Bauverfahrens- und
Umwelttechnik (IBU), Trier
info@ibu-trier.de
Entwicklungsprojekten im maschinellen
Betonbau; ö. b. u. v. Sachverständiger der IHK Trier
für Baubetriebs- und Ausführungstechnik im
Hoch-, Tief- und Erdbau; verschiedene
Mitgliedschaften und Ämter – u. a. VDI und RILEM
154 BFT 02/2011 www.bft-online.info
� EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG In jüngster
Vergangenheit wurden Betonwerksteine [1] mit
geringen Querschnitten bei hohen Tragfähigkeits-
anforderungen vermehrt aus Hochleistungsbeton
(HLB) hergestellt. Seine hohe Festigkeit und Dau-
erhaftigkeit gründen auf einer erhöhten Packungs-
dichte infolge einer geeigneten Auswahl grober
und feiner Gesteinskörnungen bei gleichzeitiger
Reduktion des äquivalenten Wasserzementwertes
(w/zeq-Wert). Um mit herkömmlichen Betonmisch-
anlagen eine zielsichere Herstellung von HLB-Pro-
dukten zu ermöglichen, bietet der Mischvorgang
als zentraler Prozessschritt ein mögliches Optimie-
rungspotenzial [2].
MINDESTANFORDERUNGEN Die wesentlichen Ele-
mente einer Betonmischanlage sind die Lagerungs-,
Zuführungs- und Dosiereinrichtungen, das Feuch-
temesssystem sowie die Betonmischeinheit [3].
Die Lagerungs- und Zuführungseinrichtungen müs-
sen auf die unterschiedlichen Betonkomponenten
ausgerichtet und entsprechend dimensioniert wer-
den. Um die Konsistenzbeeinträchtigung durch
Eigenfeuchteschwankungen zu minimieren, bedarf
es einer weitestgehend trockenen Lagerung der
Mischgutbestandteile. Anhand der starken Wech-
selbeziehung der Mischgutbestandteile ist, unter
Berücksichtigung des geringen w/zeq-Wertes, eine
exakte Dosierung der Betonkomponenten, insbe-
sondere des Wassers und Fließmittels, unabding-
bar. Infolgedessen sollten die in [4] festgelegten
zulässigen Dosiertoleranzen, insbesondere bei
Wasser, Binde- und Fließmittel, für die Herstellung
von HLB deutlich unterschritten werden. Um eine
genaue Zugabewasserbestimmung und -dosierung
zu gewährleisten, bedarf es einer Ermittlung der
Grundfeuchten der Betonkomponenten. Die gän-
gigen Feuchtemesstechniken gewährleisten eine
ausreichend genaue Bestimmung der Gesteinskör-
nungseigenfeuchte und ermöglichen die erforder-
lichen geringen Dosiertoleranzen. Grundsätzlich
erfordert die Herstellung von HLB mit konventio-
nellen Mischern längere Mischzeiten als die von
Standardbeton. Anhand der Veränderung der Misch-
parameter können mit herkömmlichen Beton-
mischern in der Regel wirtschaftliche Mischzeiten
MINIMUM REQUIREMENTS The key components
of a mixing system are its storage, feed and
batching units, the moisture measurement
system and the actual concrete mixing unit [3].
Storage and feed systems must be adjusted to
the individual concrete components and de-
signed and dimensioned accordingly. As far as
reasonably possible, the mix constituents must
be stored in a dry place to minimize the ad-
verse effect on workability caused by natural
moisture fluctuations. Because of the strong
interactions of the mix constituents, the con-
crete components must always be accurately
batched whilst adhering to the low w/ceq value,
which applies particularly to the water and
plasticizer used. For this reason, actual bat-
ching tolerances should be kept significantly
below the permissible batching tolerances
specified in [4] when producing HPC, particu-
larly with respect to water, binder and plasti-
cizer. The inherent moisture of the concrete
components must be measured in order to
ensure the accurate measurement and bat-
ching of the water to be added. Commonly
used measuring methods ensure a sufficiently
accurate determination of the natural moisture
of aggregates and enable compliance with the
required low batching tolerances. In general,
the production of HPC on conventional mixers
requires longer mixing times than needed for
standard concrete. Conventional mixers can
usually achieve economical mixing times if the
mixing parameters are modified accordingly
[5]. This goal can be achieved, in particular, by
optimizing the mixing tool geometry and ar-
rangement and adjusting the mixing speed to
the intensity required in each mixing phase.
The minimum requirements that exist for the
concrete mixing system are subject to conti-
nuous change as a result of innovations and
future trends in concrete technology. The fol-
lowing trends are currently observed: new
development and continuous improvement
of concrete raw materials (binder com-
pounds), minimizing the amount of plasticizer
and optimizing the homogenization process