Concrete Plant + Precast Technology Betonwerk ... - BFT International

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Panel 2
Optimized mold fi lling to enhance the quality of concrete products
Technical concepts and their implementation in the plant
Autor
Dipl.-Ing. (FH) Rainer Altmeppen,
M.A.; Rekers Maschinenund
Anlagenbau Spelle
rainer.altmeppen@rekers.de
Geb. 1967; 1989–1993 Europäisches
Maschinenbau-Studium
(EMS) an der FH Osnabrück
und Coventry University (GB);
1994–2008 Projekt- und
Vertriebsleiterfunktionen
im Bereich Anlagenbau mit
Schwerpunkt Förder-, Mahlund
Mischtechnik;
1996–1999 Berufsbegleitendes,
betriebswirtschaftliches
Aufbaustudium European
Marketing Management am
Buckinghamshire College, London
(GB);
seit Mai 2008 Projektleiter im
Vertrieb/Marketing bei Rekers
Maschinen- und Anlagenbau
Spelle.
The manufacture of a large variety of concrete products of
diff erent geometries requires the operators of block machines
to systematically supervise numerous parameters
that indirectly or directly infl uence the product quality
and the productivity of the manufacturing process.
Because the density and the strength of concrete products
depend primarily on the mass, attaining the highest
possible uniformity of mold fi lling is of primary importance.
That is the basis of homogenous density, together
with very close vertical tolerances of the products. In respect
of the possible concessions that may have to be made
to locally obtained aggregates, grading curves with very
close tolerances must be obtained and the mix design optimized
in terms of good and homogeneous fl ow and
compaction properties, as this is fundamental to eff ective
mold fi lling and concrete compaction. Special attention
must be paid to the choice of adequate raw materials, the
production of a homogenous mix and the prevention of
segregation of the mix en route to the block machine.
The actually fi lling process is a matter of machine engineering.
Operators and manufacturers of molds and
block machines are supported in their systematic search
for optimization potential for “density-optimized” products
by such tools as, for example, numeric simulation.
Form fi lling
An adequate homogeneous distribution of the concrete
mix throughout the mold again and again is found to be
the key problem of process design (Fig. 1). When the feed
box begins to move, the fi lling process of the fi rst mold
compartments in the direction of travel is aided by the
pressure asserted by the fi lling level of the material. While
the fi rst mold chambers are traversed by the entire feed
box, this is not the case with the rear area of the mold. As
A
B
C
D
G
F
3100
3050
3000
| Proceedings 54 th BetonTage
Optimierte Formbefüllung zur Qualitätssteigerung von Betonprodukten
Technische Konzepte und Umsetzung im Werk
8
7
6
5
4
3
Befüllrichtung
2
1
Fig. 1 Typical mass distribution in a production cycle for a block
mold with 48 compartments. Filling proceeded from row 8 to
row 1.
Abb. 1 Typische Masseverteilung für einen Fertigungstakt bei
einer Steinform mit 48 Kammern. Die Befüllung erfolgt von Reihe
8 nach Reihe 1.
3500
3450
3400
3350
3300
3250
3200
3150
m [g]
Die Herstellung einer großen Bandbreite von Betonprodukten
unterschiedlicher Geometrien verlangt von Betreibern
effi zienter Steinfertigungsanlagen die systematische
Überwachung einer Vielzahl von Parametern, die
sich mittelbar oder unmittelbar auf die Produktqualität
und die Produktivität des Herstellungsprozesses auswirken.
Da die Rohdichte und die Festigkeit von Betonprodukten
primär masseabhängig sind, gilt das Hauptaugenmerk
dabei einer möglichst gleichmäßigen Formbefüllung.
Sie ist die Basis einer homogenen Rohdichte bei
gleichzeitiger Einhaltung enger Höhentoleranzen der
Produkte. Vor dem Hintergrund möglicher Konzessionen
an lokal zu beschaff ende Zuschläge gilt es, Sieblinien eng
zu tolerieren und die Rezeptur auf gute und homogene
Fließ- und Verdichtungseigenschaften hin zu optimieren,
da diese die Grundlage für eine eff ektive Formbefüllung
und Betonverdichtung bilden. Der Auswahl adäquater
Rohstoff e, der Erzeugung einer homogenen Mischung
und die Vermeidung einer Entmischung des Gemenges
auf dem Transport zur Steinformmaschine bedarf besonderer
Aufmerksamkeit.
Die eigentliche Befüllung der Form obliegt der
Maschinentechnik. Bei der systematischen Suche nach
Optimierungspotenzialen bei der ‚dichteoptimalen‘ Produktion
werden Betreiber, Formen- und Maschinenhersteller
u. a. durch numerische Simulation unterstützt.
Formbefüllung
Die ausreichend homogene Verteilung des Betongemenges
über die gesamte Form erweist sich immer wieder als
Schlüsselproblem bei der Prozessgestaltung (Abb. 1). Zu
Beginn der Füllwagenfahrt wird die Befüllung der ersten
in Fahrtrichtung liegenden Formkammern durch den
füllstandsbedingten Materialdruck unterstützt. Die ersten
Formenkammern werden vom gesamten Füllwagen
überfahren, was jedoch im hinteren Bereich der Form
nicht der Fall ist. Daraus ergibt sich, dass die Einwirkungszeit
für die vorn liegenden Formenkammern trotz
der hohen Dynamik des Gemenges länger ist. Je weiter
sich der Füllwagen über die Form bewegt, desto geringer
werden also Befüllmenge, Einwirkdruck und Einwirkungszeit.
In diesem Prozessschritt kommt es zu unterschiedlichen
Masseverteilungen über die Form sowie zu
Massediff erenzen von Takt zu Takt. Sie wirken sich deutlich
negativ auf Steindichte und -optik aus und stören die
Folgeprozesse [1].
Um bei vertretbarem Kostenaufwand die Wechselwirkung
der befüllrelevanten Parameter wie Geschwindigkeit,
Beschleunigung, Überfahrweg, Rüttlung sowie eventuell
notwendige Pendel- oder Zusatzbewegungen
ermitteln zu können, bietet sich die numerische Simulation
der Partikelmechanik an [2]. Dabei wird das Modell
zunächst auf den Ist-Zustand kalibriert und mit diesem
verglichen. Anschließende Parameterveränderungen wie
BFT 02/2010