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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PRODUCING A CONCRETE BUILDING MATERIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/149899
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a concrete building material, in particular a fiber concrete, particularly preferably an ultra-high performance fiber concrete, for a construction site, comprising the steps of: - filling a coarse grain bulk material mixture into a coarse grain bulk material container (6); - filling a fine grain bulk material mixture into a fine grain bulk material container (7), wherein the fine grain bulk material mixture comprises a binder; - processing the coarse grain bulk material mixture and the fine grain bulk material mixture by adding water to form the concrete building material.

Inventors:
GÖTSCHL FRANZ (AT)
SPAROWITZ LUTZ (AT)
Application Number:
PCT/EP2018/053731
Publication Date:
August 23, 2018
Filing Date:
February 15, 2018
Export Citation:
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Assignee:
GOETSCHL FRANZ (AT)
SPAROWITZ LUTZ (AT)
International Classes:
B28C9/04; B28C5/00; C04B28/02; C04B40/00; C04B40/06
Foreign References:
DE102013016425A12015-04-02
DE19826725A11999-12-23
DE4447872C22003-01-23
JP2006249855A2006-09-21
JP2008302958A2008-12-18
DE2729597A11978-01-12
DE102012210558A12013-12-24
DE202010003100U12010-05-12
Attorney, Agent or Firm:
SONN & PARTNER PATENTANWÄLTE (AT)
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Claims:
Patentansprüche :

1. Verfahren zur Herstellung eines Betonbaustoffes, insbesondere eines Faserbetons, besonders bevorzugt eines Ultra- Hochleistungs-Faserbetons , für eine Baustelle mit den Schritten:

- Abfüllen einer Grobkorn-Schüttgutmischung in einen Grobkorn- Schüttgutbehälter (6);

- Abfüllen einer Feinkorn-Schüttgutmischung in einen Feinkorn- Schüttgutbehälter (7), wobei die Feinkorn-Schüttgutmischung ein Bindemittel aufweist;

- Verarbeiten der Grobkorn-Schüttgutmischung und der Feinkorn- Schüttgutmischung unter Zugabe von Wasser zu dem Betonbaustoff, wobei die Grobkorn-Schüttgutmischung einen Anteil von mehr als 60 Massenprozent einer Gesteinskörnung mit Korngrößen von mehr als im Wesentlichen 0,04 mm aufweist, wobei die Feinkorn- Schüttgutmischung einen Anteil von mehr als 60 Massenprozent eines Feinkorngemischs mit Korngrößen von kleiner als im Wesentli¬ chen 0,2 mm aufweist, wobei das Feinkorngemisch ein Gesteinsmehl aufweist, wobei das Verarbeiten der Grobkorn-Schüttgutmischung und der Feinkorn-Schüttgutmischung unter Zugabe von Wasser zu dem Betonbaustoff in drei jeweils zeitlich aufeinanderfolgenden Phasen erfolgt:

- zunächst wird das Wasser mit zumindest einer weiteren flüs¬ sigen Beigabe, insbesondere mit einem flüssigen Fließmittel und/oder mit einem Nanosilica und/oder mit einem Abbindebe¬ schleuniger und/oder mit einem Abbindeverzögerer, miteinander zu einem flüssigen Gemisch verarbeitet;

- danach wird die Feinkorn-Schüttgutmischung von dem Feinkorn- Schüttgutbehälter in das flüssige Gemisch eingebracht und zu einer Suspension dispergiert;

- danach wird die Grobkorn-Schüttgutmischung aus dem Grobkorn- Schüttgutbehälter in die Suspension gegeben, wobei

- die Feinkorn-Schüttgutmischung von dem Feinkorn- Schüttgutbehälter auf die Oberfläche des Wassers, insbeson¬ dere des flüssigen Gemisches, abgegeben wird, wobei sich das Wasser währenddessen in Bewegung befindet und/oder dass die Grobkorn-Schüttgutmischung von dem Grobkorn- Schüttgutbehälter auf die Oberfläche der Suspension aus Wasser und Feinkorn-Schüttgutmischung abgegeben wird, wobei sich die Suspension währenddessen in Bewegung befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Wassers bei der Abgabe der Feinkorn-Schüttgut¬ mischung und/oder die Oberfläche der Suspension bei der Abgabe der Grobkorn-Schüttgutmischung mit einem Ultraschall bestrahlt und/oder mittels eines Rüttlers zum Vibrieren gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeiten der Grobkorn-Schüttgutmischung und der Feinkorn-Schüttgutmischung zu dem Betonbaustoff auf der Baustelle (32) erfolgt und/oder dass das Abfüllen der Grobkorn- Schüttgutmischung in den Grobkorn-Schüttgutbehälter (6) und/oder das Abfüllen der Feinkorn-Schüttgutmischung in den Feinkorn- Schüttgutbehälter (7) in einem Werk (7) vorgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobkorn-Schüttgutmischung einen Anteil von mehr als 60 Massenprozent, bevorzugt von mehr als 75 Massenpro¬ zent, besonders bevorzugt von mehr als 90 Massenprozent, insbe¬ sondere von mehr als 99 Massenprozent, einer Gesteinskörnung mit Korngrößen von mehr als im Wesentlichen 0,05 mm, besonders bevorzugt von mehr als im Wesentlichen 0,06 mm, insbesondere von mehr als im Wesentlichen 0,125 mm, aufweist, wobei die Korngrö¬ ßen der Gesteinskörnung der Grobkorn-Schüttgutmischung bevorzugt kleiner als im Wesentlichen 10 mm, besonders bevorzugt kleiner als 9 mm, insbesondere kleiner als im Wesentlichen 8 mm, sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobkorn-Schüttgutmischung einen Anteil von Fasern, insbesondere Stahlfasern, aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinkorn-Schüttgutmischung einen Anteil von mehr als 60 Massenprozent, bevorzugt von mehr als 75 Massenpro¬ zent, besonders bevorzugt von mehr als 90 Massenprozent, insbe¬ sondere von mehr als 99 Massenprozent, eines Feinkorngemischs mit Korngrößen von kleiner als im Wesentlichen 0,15 mm, insbesondere kleiner als im Wesentlichen 0,125 mm, aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Zement, insbesondere zudem Mikro- silika und/oder Nanosilika aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinkorngemisch ein Fließmittel im trockenen Zustand und/oder ein Verzögerungsmittel im trockenen Zustand und/oder einen Entschäumer im trockenen Zustand enthält.

Description:
Verfahren zur Herstellung eines Betonbaustoffes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Betonbaustoffes, insbesondere eines Faserbetons, besonders bevor ¬ zugt eines Ultra-Hochleistungs-Faserbetons , für eine Baustelle.

Im Bauwesen werden je nach Einsatzzweck unterschiedliche Betone verwendet .

Bei sogenanntem Liefer- oder Transportbeton läuft der gesamte Herstellungsprozess in einem Lieferbetonwerk ab. Der Frischbeton wird nach dem Mischvorgang in Fahrmischern oft über relativ weite Strecken zur Baustelle befördert. Weil der chemische Hydrata- tionsprozess schon mit dem Mischen einsetzt, steht für den

Transport und Einbau nur ein beschränktes Zeitfenster zur Verfü ¬ gung .

Andererseits wird auch Baustellenbeton verarbeitet, der direkt auf der Baustelle hergestellt wird. Der Baustellenbeton kann zum Einsatz kommen, wenn die Anfahrtswege von dem stationären Betonwerk zu lang wären. Auch bei Großbaustellen wird mitunter Baustellenbeton eingesetzt.

In der jüngsten Vergangenheit wurden neuartige Betontechnologien entwickelt, für welche sich die vorhandenen Herstellungsprozesse als wenig vorteilhaft herausgestellt haben. Davon betroffen ist insbesondere Faserbeton, welcher in Form des Ultra- Hochleistungs-Faserbetons (englisch „Ultra High Performance Fib- re Reinforced Concrete", kurz UHPC) ein High-End-Produkt der ak ¬ tuellen Betontechnologie darstellt. UHPC ist ein zukunftsweisen ¬ des Material, das sich insbesondere durch die folgenden Eigen ¬ schaften auszeichnet:

• UHPC kann selbstverdichtend und fließfähig hergestellt wer ¬ den. Dadurch kann UPHC in sehr enge Formen gegossen werden.

• UHPC ist im Wesentlichen dicht gegen eindringende Flüssig ¬ keiten und Gase.

• UHPC verfügt über eine sehr hohe mechanische Widerstandsfä- higkeit, insbesondere hinsichtlich Druckfestigkeit, Verbundfes ¬ tigkeit und Abriebfestigkeit.

• UHPC ist besonders widerstandsfähig gegen chemische Einwirkungen wie Chlorid (in Form von Streusalz, Meerwasser etc.) .

• Die Dauerhaftigkeit von UHPC ist sehr hoch, vergleichbar mit Granit .

• Die erzielbare Nutzungsdauer von UHPC-Tragwerken ist wesentlich länger als bei vergleichbaren Tragwerken aus Normalbeton oder Stahl.

• Wenn UHPC auf bestehende Betonkonstruktionen aufgebracht wird, kann eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Untergrund erzielt werden. Der resultierende Betonkörper ist ähnlich stabil wie bei einer Fertigung in einem Guss.

Den herausragenden mechanischen Eigenschaften von UPHC steht jedoch dessen vergleichsweise komplizierte Handhabung gegenüber, welche mit den vorhandenen Herstellungsprozessen nicht ausreichend berücksichtigt wird. Einerseits ist die Verwendung von UHPC als Liefer- bzw. Transportbeton nicht wünschenswert, da die gewünschten Eigenschaften des UHPC über die Lieferstrecke nicht in allen Fällen zuverlässig gewährleistet werden können.

Andererseits sind Trockenmischungen verfügbar, welche unter Zugabe von Wasser direkt auf der Baustelle zu Faserbeton verarbei ¬ tet werden können. Nachteilig sind jedoch die hohen Kosten dieser Fertigmischungen, welche dazu beigetragen haben, dass UHPC bisher nur in geringem Umfang eingesetzt wird.

Die JP 2006249855 A offenbart einen Containersack zur Aufbewahrung von Betonkomponenten. Im unteren Bereich des Containersackes wird eine Gesteinskörnung vorgesehen. Im oberen Bereich des Containersackes wird ein mit Zement befüllter Sack angeordnet. Mit einer Öffnungs- und Schließvorrichtung an der Unterseite des Behälters kann der Sack entleert werden. Demnach werden bei diesem Stand der Technik lediglich die Gesteinskörnung einerseits und der Zement andererseits getrennt voneinander, aber in dem ¬ selben Sack transportiert. Die JP 2008302958 A beschreibt einen Sack zur Aufbewahrung von Komponenten zur Herstellung von Beton. Der Sack ist in der Art eines Bigbags ausgebildet. An der Unterseite weist der Sack ei ¬ nen faltbaren Entleerungszylinder auf, durch welchen im geöffneten Zustand das Schüttgut aus dem Behälter auslaufen kann. Der Verschluss des Entleerungszylinders bzw. des Bigbags erfolgt über eine Abdeckung, die im Wesentlichen aus vier trapezförmigen Teilen besteht. Mit einem Seil kann der Entleerungszylinder geöffnet, mit einem weiteren Seil kann der Entleerungszylinder geschlossen werden.

Die DE 27 29 597 AI zeigt ein andersartiges Verfahren zum Be ¬ reitstellen von Beton. In einer Lieferstation wird Schüttgut in Behälter gefüllt, welche zwei Kammern aufweisen. Die Menge und Art des Schüttguts wird durch die benötige Betonzusammensetzung bzw. Qualität vorgegeben. Die befüllten Behälter werden zur Weiterverarbeitung mit einem Lastwagen zu einer Baustelle transportiert, wo sie mit Hilfe eines Krans über einem Betonmischer po ¬ sitioniert und anschließend entleert werden. Nach Zugabe von Wasser aus einem Wassertank kann der Beton hergestellt werden. Der Betonmischer und der Wassertank können sich auf einem weiteren Lastwagen befinden. Zusätzlich sind ein Generator zur Energieversorgung und ein Hydraulikkran am Lastwagen. Ferner kann eine Betonpumpe vorgesehen sein, mit welcher der Beton über entsprechende Leitungen an die gewünschte Position gepumpt werden kann .

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes der Technik zu lindern bzw. zu beheben. Die Erfindung setzt sich daher insbesondere zum Ziel, ein Verfahren anzugeben, mit welchem eine wirtschaftliche Herstellung von Betonbaustoffen unter kontrollierten Bedingungen ermöglicht wird.

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Betonbaustoffes, insbesondere eines Faserbe ¬ tons, besonders bevorzugt eines Ultra-Hochleistungs-Faserbetons , für eine Baustelle zumindest mit den Schritten:

- Abfüllen einer Grobkorn-Schüttgutmischung in einen Grobkorn- Schüttgutbehälter ; - Abfüllen einer Feinkorn-Schüttgutmischung in einen Feinkorn- Schüttgutbehälter, wobei die Feinkorn-Schüttgutmischung ein Bindemittel aufweist;

- Verarbeiten der Grobkorn-Schüttgutmischung und der Feinkorn- Schüttgutmischung unter Zugabe von Wasser zu dem Betonbaustoff, wobei die Grobkorn-Schüttgutmischung einen Anteil von mehr als 60 Massenprozent einer Gesteinskörnung mit Korngrößen von mehr als im Wesentlichen 0,04 mm aufweist, wobei die Feinkorn- Schüttgutmischung einen Anteil von mehr als 60 Massenprozent eines Feinkorngemischs mit Korngrößen von kleiner als im Wesentli ¬ chen 0,2 mm aufweist, wobei das Feinkorngemisch ein Gesteinsmehl aufweist .

Das erfindungsgemäße Verfahren weist demnach zumindest die fol ¬ genden Schritte auf:

- Abfüllen einer Grobkorn-Schüttgutmischung in einen Grobkorn- Schü11gutbehälter ;

- Abfüllen einer Feinkorn-Schüttgutmischung in einen Feinkorn- Schü11gutbehälter ;

- Verarbeiten der Grobkorn-Schüttgutmischung und der Feinkorn- Schüttgutmischung unter Zugabe von Wasser zu dem Betonbaustoff.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass die Aufteilung der trockenen Ausgangsstoffe für den Betonbaustoff in eine Grobkorn-Schüttgutmischung und eine Feinkorn- Schüttgutmischung insbesondere eine vorteilhafte Reduktion des Trocknungsaufwands bewirkt. Die Grobkorn-Schüttgutmischung wird in den Grobkorn-Schüttgutbehälter, die Feinkorn- Schüttgutmischung in den hiervon getrennten Feinkorn- Schüttgutbehälter abgefüllt. Somit können die Grobkorn- Schüttgutmischung und die Feinkorn-Schüttgutmischung im voneinander getrennten Zustand transportiert werden. Die Grobkorn- Schüttgutmischung weist eine größere durchschnittliche Korngröße als die Feinkorn-Schüttgutmischung auf. Der Vorteil dieser Ausführung liegt insbesondere darin, dass an die Feinkorn- Schüttgutmischung höhere Anforderungen an deren Trocknungsgrad gestellt werden. Dies gilt insbesondere deshalb, weil die Fein- korn-Schüttgutmischung das Bindemittel aufweist, welches bei der Verarbeitung der trockenen Bestandteile unter Zugabe der flüssigen Bestandteile, insbesondere Wasser, zu dem Betonbaustoff ab ¬ bindet und die erforderliche Festigkeit entwickelt. Um das teil ¬ weise Abbinden des Bindemittels während Lagerung und Transport zu verhindern, ist es wesentlich, die Feinkorn-Schüttgutmischung einschließlich des Bindemittels in einem hochgradig trockenen („staubtrockenen") Zustand in den Feinkorn-Schüttgutbehälter abzufüllen. Demgegenüber kann die Grobkorn-Schüttgutmischung einen geringeren Trocknungsgrad als die Feinkorn-Schüttgutmischung aufweisen. Insbesondere kann die Grobkorn-Schüttgutmischung frei von Bindemitteln, insbesondere frei von Zement, sein. Im Ergeb ¬ nis kann daher der Aufwand für die Trocknung der Ausgangsstoffe des Betonbaustoffes wesentlich reduziert werden. Die Grobkorn- Schüttgutmischung und die Feinkorn-Schüttgutmischung können kurz vor der geplanten Verwendung zu dem Betonbaustoff verarbeitet werden, indem die flüssigen Bestandteile, insbesondere Wasser, zugegeben werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Verarbeiten der Grobkorn-Schüttgutmischung und der Feinkorn- Schüttgutmischung unter Zugabe von Wasser zu dem Betonbaustoff in drei jeweils zeitlich aufeinanderfolgenden Phasen:

- zunächst wird das Wasser mit zumindest einer weiteren flüs ¬ sigen Beigabe, insbesondere mit einem flüssigen Fließmittel und/oder mit einem Nanosilica und/oder mit einem Abbindebe ¬ schleuniger und/oder mit einem Abbindeverzögerer, miteinander zu einem flüssigen Gemisch verarbeitet;

- danach wird die Feinkorn-Schüttgutmischung von dem Feinkorn- Schüttgutbehälter in das flüssige Gemisch eingebracht und zu einer Suspension dispergiert ;

- danach wird die Grobkorn-Schüttgutmischung aus dem Grobkorn- Schüttgutbehälter in die Suspension gegeben.

Bei dieser Vorgehensweise kann überraschenderweise eine beson ¬ ders gute Konsistenz, insbesondere bei einem UHPC, erreicht wer ¬ den .

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Feinkorn-Schüttgutmischung von dem Feinkorn-Schüttgutbehälter auf die Oberfläche des Wassers, welches insbesondere in Form des flüssigen Gemisches vorliegt, abgegeben, wobei sich das Wasser währenddessen in Bewegung befindet. Die Feinkorn- Schüttgutmischung wird bevorzugt in einen Mischer aufgegeben, welcher zuvor mit dem Wasser bzw. mit dem flüssigen Gemisch befüllt worden ist. Der Mischer weist zumindest ein Mischwerk auf, um das Wasser bzw. das flüssige Gemisch während der Aufnahme der Feinkorn-Schüttgutmischung in Bewegung zu halten. Vorzugsweise wird die Feinkorn-Schüttgutmischung (bezogen auf die Betriebsstellung des Mischers) von oben auf die Oberseite des Wassers bzw. des flüssigen Gemischs gestreut.

Besonders bevorzugt ist weiters, wenn die Grobkorn- Schüttgutmischung von dem Grobkorn-Schüttgutbehälter auf die Oberfläche der Suspension aus Wasser (gegebenenfalls mit den weiteren flüssigen Beigaben) und Feinkorn-Schüttgutmischung abgegeben wird, wobei sich die Suspension währenddessen in Bewegung befindet. Bevorzugt wird auch die Bewegung der Suspension über das Mischwerk des Mischers bewerkstelligt, während die Grobkorn-Schüttgutmischung (vorzugsweise von oben, bezogen auf die Betriebsstellung des Mischers) auf die Oberfläche der Sus ¬ pension abgegeben wird.

Dadurch wird beim Mischen vorteilhafterweise nur sehr wenig Luft in das Mischgut eingebracht. Weiters wird für eine homogene Durchmischung, insbesondere bei einem UHPC, gesorgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Mischwerk des Mischers ein Rührwerk mit einer rotierbaren Welle auf, an der Mischelemente („Paddel") angebracht sind. Vorzugsweise ist die rotierbare Welle des Rührwerks mit einer Exzentervorrichtung verbunden, so dass sich die Welle mit den Mischelementen einerseits um die eigene Achse drehen und andererseits eine kreisför ¬ mige Bewegung um eine stationäre Achse des Rührwerks, insbeson ¬ dere dessen Mittelachse, durchführen kann. Die Mischelemente des Rührwerks können derart schräggestellt sein, dass sich eine Vor ¬ wärtsbewegung des Mischgutes (d.h. eine horizontale Bewegung, bezogen auf den Betriebszustand des Mischers) in dem Rührwerk einstellen kann. Darüber hinaus weist das Mischwerk des Mischers bevorzugt ein Dispergierwerk auf, welches mit dem Rührwerk verbunden ist. Damit soll die Feinstoff-Schüttgutmischung kolloidal aufgeschlos ¬ sen werden, um eine Klumpenbildung im Gemisch zu verhindern.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Dispergierwerk weitere Mischelemente („Paddel") auf, welche an einem Wellenele ¬ ment drehbar gelagert sind. Bevorzugt sind die weiteren Mische ¬ lemente jeweils mit Durchtrittsöffnungen ausgebildet, wodurch in dem Dispergierwerk eine turbulente Strömung mit Kavitationserscheinungen erzeugt werden kann.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche des Wassers (bzw. des flüssigen Gemisches) bei der Abgabe der Feinkorn-Schüttgutmischung und/oder die Oberfläche der Suspension bei der Abgabe der Grobkorn-Schüttgutmischung mit einem Ultraschall bestrahlt und/oder mittels eines Rüttlers zum Vib ¬ rieren gebracht. Dadurch wird das Einsickern der Feinkorn- bzw. Grobkornpartikel in das Mischgut erleichtert, indem die Oberflä ¬ chenspannung der Flüssigkeit bzw. der Suspension überwunden wird .

Gemäß einer bevorzugten Ausführung erfolgt das Verarbeiten der Grobkorn-Schüttgutmischung und der Feinkorn-Schüttgutmischung zu dem Betonbaustoff auf der Baustelle. Bei dieser Ausführungsform wird ein Baustellenbeton bzw. Ortbeton zur Verfügung gestellt. Demnach werden die Grobkorn-Schüttgutmischung und die Feinkorn- Schüttgutmischung in unmittelbarer räumlicher Umgebung des Einsatzortes verarbeitet, an dem der Betonbaustoff zur Errichtung oder Sanierung eines Bauwerkes verwendet werden soll. Zu diesem Zweck werden die Grobkorn-Schüttgutmischung und die Feinkorn- Schüttgutmischung unter Zugabe flüssiger Bestandteile, vor allem Wasser, miteinander vermischt. Durch die Verarbeitung auf der Baustelle können die gewünschten Eigenschaften des Betonbaustoffs präzise eingehalten werden. Beeinträchtigungen der Betoneigenschaften (Stichwort: Elefantenhautbildung) durch chemische Prozesse während des Transports können zuverlässig vermieden werden .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung wird das Abfüllen der Grobkorn-Schüttgutmischung in den Grobkorn-Schüttgutbehälter und/oder das Abfüllen der Feinkorn-Schüttgutmischung in den Feinkorn-Schüttgutbehälter in einem Werk vorgenommen. Diese Ausführung bringt insbesondere den Vorteil mit sich, dass die Abmi- schung der trockenen Bestandteile des Betonbaustoffes unter prä ¬ zise kontrollierbaren Bedingungen in dem Werk erfolgt. Die Grobkorn-Schüttgutmischung und die Feinkorn-Schüttgutmischung werden voneinander getrennt zur Baustelle geliefert und dort zu dem Be ¬ tonbaustoff verarbeitet. Vor allem bei UHPC ist spezialisiertes Personal erforderlich, um die gewünschten Schüttgutmischungen zu erzeugen. Vorteilhafterweise ist bei dieser Ausführung speziali ¬ siertes Personal lediglich in dem Werk erforderlich, wohingegen die Verarbeitung der trockenen Schüttgutmischungen auf der Baustelle keine besonderen Kenntnisse verlangt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Grobkorn- Schüttgutmischung einen Anteil von mehr als 60 Massenprozent, bevorzugt von mehr als 75 Massenprozent, besonders bevorzugt von mehr als 90 Massenprozent, insbesondere von mehr als 99 Massen ¬ prozent, einer Gesteinskörnung mit Korngrößen von mehr als im Wesentlichen 0,05 mm, besonders bevorzugt von mehr als im We ¬ sentlichen 0,06 mm auf. Demnach besteht die Grobkorn- Schüttgutmischung zu mehr als 60 Massenprozent, bevorzugt jedoch zu einem wesentlich höheren Anteil, aus einer Gesteinskörnung, deren Korngrößen durchwegs größer als im Wesentlichen 0,06 mm, insbesondere größer als 0,125 mm, sind. Die Grobkorn- Schüttgutmischung kann jedoch vergleichsweise geringe Anteile von Bestandteilen haben, welche eine Korngröße unter den genannten Grenzwerten aufweisen.

Für die Zwecke dieser Offenbarung wird als Korngröße der Äquiva ¬ lentdurchmesser, d.h. der entsprechende Durchmesser einer perfekten Kugel, verstanden. Der Äquivalentdurchmesser wird insbesondere als Siebdurchmesser ermittelt.

Besonders bevorzugt sind die Korngrößen der Gesteinskörnung der Grobkorn-Schüttgutmischung kleiner als im Wesentlichen 10 mm, besonders bevorzugt kleiner als 9 mm, insbesondere kleiner als im Wesentlichen 8 mm. Weiters ist vorteilhaft, wenn die Ge ¬ steinskörnung eine Korngrößenverteilung aufweist, d.h. entlang einer Sieblinie abgemischt wird. Dadurch kann insbesondere eine optimale Verdichtung des Betonbaustoffes gewährleistet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit besonderen Vorteilen bei der Herstellung von Faserbeton, insbesondere UHPC, genutzt werden. Bei dieser Ausführungsvariante weist enthält die Grobkorn- Schüttgutmischung Fasern, insbesondere Stahlfasern. Beim Stand der Technik werden die Fasern erst gegen Ende des Mischprozesses dem Frischbeton in einem Mischer zugeführt. Danach muss noch so lange gemischt werden, bis die Fasern im Beton gleichmäßig ver ¬ teilt sind. Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsvariante kön ¬ nen die Fasern bereits während des Zusammenmischens der Grob ¬ korn-Schüttgutmischung, welche bevorzugt in dem zentralen Werk durchgeführt wird, mit den Gesteinskörnungen gut vermischt bzw. homogenisiert werden. Dadurch entfällt dieser heikle Mischvorgang auf der Baustelle.

Als Fasern sind bevorzugt Stahlfasern vorgesehen. Der Vorteil von Stahlfasern liegt insbesondere darin, dass Stahl vor dem Zugversagen ein ausgeprägtes Fließvermögen zeigt. Dadurch können die Stahlfasern schräg über Risse hinweg Zugkräfte übertragen, indem eine plastische Verformung stattfindet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Feinkorn- Schüttgutmischung einen Anteil von mehr als 60 Massenprozent, bevorzugt von mehr als 75 Massenprozent, besonders bevorzugt von mehr als 90 Massenprozent, insbesondere von mehr als 99 Massen ¬ prozent, eines Feinkorngemischs mit Korngrößen von kleiner als im Wesentlichen 0,15 mm, insbesondere kleiner als im Wesentli ¬ chen 0,125 mm, auf. Demnach besteht die Feinkorn- Schüttgutmischung zu mehr als 60 Massenprozent, bevorzugt jedoch zu einem wesentlich höheren Anteil, aus einem Feinkorngemisch, dessen Korngrößen durchwegs kleiner als im Wesentlichen 0,15 mm, bevorzugt jedoch kleiner als im Wesentlichen 0,125 mm, sind. Die Feinkorn-Schüttgutmischung kann jedoch vergleichsweise geringe Anteile von Bestandteilen haben, welche eine Korngröße oberhalb der genannten Grenzwerte aufweisen.

Das Feinkorngemisch weist bevorzugt ein Gesteinsmehl auf. Weiters ist vorteilhaft, wenn das Feinkorngemisch eine Korngrößen- Verteilung aufweist, d.h. entlang einer Sieblinie abgemischt wird, wodurch die vorteilhaften Eigenschaften insbesondere von UHPC optimal ausgenutzt werden können.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens können insbesonde ¬ re dadurch genutzt werden, dass das Bindemittel Zement, insbe ¬ sondere zudem Mikrosilika und/oder Nanosilika, aufweist. Demnach werden die Feinkorn-Bestandteile des Betonbaustoffes in der Feinkorn-Schüttgutmischung zusammengefasst , welche in den eigenen, d.h. vom Grobkorn-Schüttgutbehälter vollständig getrennten, Feinkorn-Schüttgutbehälter abgefüllt wird. Durch die Auftrennung der festen Inhaltsstoffe des Betonbaustoffes anhand deren Korn ¬ größe lässt sich der Energieaufwand bei der Herstellung des Be ¬ tonbaustoffes erheblich reduzieren, da nur die Bestandteile der Feinkorn-Schüttgutmischung einschließlich des Bindemittels einer Intensivtrocknung unterzogen werden, wohingegen die Grobkorn- Schüttgutmischung mit einer gewissen Restfeuchte in den Grobkorn-Schüttgutbehälter abgefüllt werden können. Diese Restfeuchte kann bereits im jeweiligen Vorratsbehälter gemessen und bei der Dosierung des Wassers auf der Baustelle berücksichtigt wer ¬ den .

Weiters ist es von Vorteil, wenn das Feinkorngemisch ein Fließ ¬ mittel im trockenen Zustand und/oder ein Verzögerungsmittel im trockenen Zustand und/oder einen Entschäumer im trockenen Zustand enthält. Im Fall eines UHPC soll der Wasseranteil mög ¬ lichst auf das chemisch erforderliche Mindestmaß beschränkt wer ¬ den. Deshalb ist ein im Stand der Technik bekanntes Hochleis ¬ tungsfließmittel (engl. Superplasticizer) erforderlich, um den Frischbeton verarbeitbar, d.h. ausreichend flüssig, zu machen. Durch ebenfalls an sich bekannte Abbinde-Verzögerungsmittel wird die Zeitspanne verlängert, innerhalb der der Beton eingebaut sein muss. Wenn der Beton nahe der Einbausteile fertiggestellt wird, ist in der Regel ein Verzögerungsmittel nicht erforder ¬ lich. In solchen Fällen kann es sogar sinnvoll sein, ein Abbin- de-Beschleunigungsmittel einzusetzen, beispielsweise, wenn der junge Beton schon frühzeitig belastet werden soll. Mit Hilfe be ¬ kannter Entschäumer kann die Schaumbildung an der Betonoberfläche reduziert werden. Bei dem oben beschriebenen Verfahren kann ein Grobkorn- Schüttgutbehälter, insbesondere Bigbag, verwendet werden, der mit einer Grobkorn-Schüttgutmischung befüllt ist, welche einen Anteil von mehr als 60 Massenprozent, bevorzugt von mehr als 75 Massenprozent, besonders bevorzugt von mehr als 90 Massenpro ¬ zent, insbesondere von mehr als 99 Massenprozent, einer Ge ¬ steinskörnung mit Korngrößen von mehr als im Wesentlichen 0,04 mm, bevorzugt von mehr als im Wesentlichen 0,05 mm, besonders bevorzugt von mehr als im Wesentlichen 0,06 mm, aufweist.

Weiters kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Feinkorn- Schüttgutbehälter, insbesondere Bigbag, verwendet werden, der mit einer Feinkorn-Schüttgutmischung befüllt ist, welche einen Anteil von mehr als 60 Massenprozent, bevorzugt von mehr als 75 Massenprozent, besonders bevorzugt von mehr als 90 Massenpro ¬ zent, insbesondere von mehr als 99 Massenprozent, eines Fein- korngemischs mit Korngrößen von kleiner im Wesentlichen 0,2 mm, bevorzugt kleiner im Wesentlichen 0,15 mm, insbesondere kleiner im Wesentlichen 0,125 mm, aufweist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung weist der gemäß vorstehendem Verfahren hergestellte Betonbaustoff als Frischbe ¬ ton, d.h. vor dem Erhärten, die folgenden Komponenten auf.

Grobkorn-Schüttgutmischung :

Feinkorn-Schüttgutmischung

Komponente Korngröße [Mikrometer] Massenanteil [Kilogramm /

Kubikmeter Frischbeton]

Quarzmehl 0.3 bis 100 120 bis 320

Mikrosilika 0.03 bis 2 60 bis 160 staubförmig

Zement 0.2 bis 125 600 bis 800

Flüssige Bestandte

Die Verarbeitung der Grobkorn-Schüttgutmischung und der Feinkorn-Schüttgutmischung zu dem Betonbaustoff kann bevorzugt in einem Transport- und Mischfahrzeug vorgenommen werden, mit einer Lagereinrichtung für Feinkorn-Schüttgutbehälter und für Grobkorn-Schüttgutbehälter, mit einer Mischeinrichtung zum Verarbeiten der Grobkorn-Schüttgutmischung und der Feinkorn- Schüttgutmischung zu dem Betonbaustoff.

Die Verarbeitung der Grobkorn-Schüttgutmischung und der Feinkorn-Schüttgutmischung in dem Transport- und Mischfahrzeug kann wesentlich vereinfacht werden, wenn eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Laufkatzeneinheit , zum Fördern des Grobkorn- Schüttgutbehälters und/oder des Feinkorn-Schüttgutbehälters von der Lagereinrichtung zu der Mischeinrichtung vorgesehen ist. Bevorzugt weist die Laufkatzeneinheit eine insbesondere im Wesent ¬ lichen in Längsrichtung des Transport- und Mischfahrzeugs er ¬ streckte Führungsschiene auf, entlang welcher eine Laufkatze samt Grobkorn-Schüttgutbehälter und/oder Feinkorn- Schüttgutbehälter beweglich ist. Bevorzugt sind zwei Laufkatzen- einheiten, je eine Laufkatzeneinheit für den Längstransport der Grobkorn-Schüttgutmischung und eine Laufkatzeneinheit für den Längstransport der Feinkorn-Schüttgutmischung, vorgesehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Mischeinrichtung einen Planetenmischer auf. Derartige Planetenmischer sind im Stand der Technik (vgl. z.B. DE 10 2012/210558 AI) für sich genommen hinlänglich bekannt, so dass sich nähere Ausführungen hierzu erübrigen können. Bei dem Planetenmischer laufen bevorzugt Mischelemente in Form einer Zentrumsdrehung um eine zentrale Rotationsache und einer Planetendrehung um eine Plane ¬ tenrotationsachse um. Die Winkelgeschwindigkeiten der beiden Teildrehungen, die die Zykloide, genauer die epizykloide Bahn der Mischelemente definieren, sind dabei konstant, so dass auch die Bahngeschwindigkeit der Mischelemente konstant ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Mischeinrichtung einen Kolloidalmischer auf. Ein solcher Kolloidalmischer wird beispielsweise in der DE 20 2010 003100 Ul beschrie ¬ ben. Der Kolloidalmischer weist bevorzugt einen Mischtrog auf, in dem eine Vormischzone und darunter eine Dispergierzone gebil ¬ det sind. In der Vormischzone ist bei dieser Ausführung eine Vormischeinrichtung zum Einmischen von Feststoff vorgesehen, und in der Dispergierzone eine Dispergiereinrichtung für einen kolloidalen Aufschluss.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung werden zunächst in den Kolloidalmischer die flüssigen Bestandteile, insbesondere Wasser, und danach die Feinkorn-Schüttgutmischung zugegeben und zu einer Suspension homogenisiert. Die Feinkorn-Schüttgut ¬ mischung kann bereits das Fließmittel im trockenen Zustand ent ¬ halten, wodurch die Verarbeitung am Einsatzort weiter vereinfacht wird. Das Fließmittel kann jedoch alternativ als flüssiger Bestandteil zugegeben werden, wofür vor Ort eine Dosiereinrichtung vorhanden sein muss, wodurch zwar die Verarbeitung kompliziert wird, jedoch eine höhere Flexibilität hinsichtlich der Re ¬ zepturen erzielt wird. Anschließend wird die Suspension in eine zweite Mischeinheit, insbesondere einen Planetenmischer, gelei ¬ tet und dort mit der Grobkorn-Schüttgutmischung vermischt. Vorteilhafterweise können der Kolloidalmischer und der Planetenmischer zeitparallel arbeiten.

In einer alternativen Ausführungsform wird der Kolloidalmischer weggelassen, wobei zuerst das Wasser mit der Feinkorn-Schütt ¬ gutmischung und anschließend die Grobkorn-Schüttgutmischung in den Planetenmischer eingebracht wird.

Zur autarken Verarbeitung der Ausgangsprodukte in den Betonbaustoff ist es günstig, wenn das Transport- und Mischfahrzeug ei- nen Wassertank und gegebenenfalls zumindest einen Behälter für zumindest eine flüssige Zugabe, insbesondere ein Fließmittel, aufweist .

Weiters ist bevorzugt zumindest eine Dosiereinheit zur Dosierung von Wasser aus dem Wassertank und gegebenenfalls von flüssiger Zugabe aus dem Behälter in die Mischeinrichtung vorgesehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Feinkorn-UHPC als Betonwerkstoff hergestellt. Die verschiedenen Komponenten, aus denen sich die Rezeptur des Feinkorn-UHPCs zusammensetzt, lassen sich in die folgenden drei Gruppen einteilen.

1. Flüssige Zugaben (Kurzbezeichnung: Flüssigstoffe)

Sie enthalten alle flüssigen Bestandteile, wie das Wasser, das (Hochleistungs- ) Fließmittel , sowie eventuell weitere Flüssigkei ¬ ten, mit Nanosilica, Abbindebeschleunigern, Abbindeverzögerern etc .

2. Feinkörnige Zugaben (Kurzbezeichnung: Feinstoffe)

Dazu gehören alle trockenen Mehlkornkomponenten, beispielsweise (feingemahlener) Zement, reaktive Zusatzstoffe (Mikrosilica, Me- tacaolin, Flugasche etc.) und inerte Zusatzstoffe (wie Quarzpul ¬ ver, Kalksteinpulver, etc.) mit einer Partikelgröße kleiner oder gleich 0.125 mm.

3. Grobkörnige Zugaben und Fasern (Kurzbezeichnung: Grobstoffe) Die Gesteinkörnungen zwischen 0.125 mm und 4 mm (oder 8 mm) werden als Grobstoffe bezeichnet. Es handelt sich dabei insbesonde ¬ re um Quarzsand und Basaltsplitt. Zu diesen Grobstoffen kommen noch die Fasern hinzu. Kunststofffasern verbessern den Brandwiderstand des UHPCs . Stahlfasern sind statisch wirksam. Sie sind in ihrer Tragwirkung mit einer konventionellen Mindestbewehrung vergleichbar. Innerhalb des UHPCs sind die Stahlfasern sicher und nachhaltig vor Korrosion geschützt und deshalb ist dieser Aspekt in Hinblick auf die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit un ¬ bedenklich. An der Betonoberfläche entstehen allerdings oft un ¬ schöne kleine Rostflecken. Der Vorteil von Stahlfasern liegt vor allem in ihrer ausgeprägten plastischen Verformbarkeit. Diese wird benötigt, weil die Fasern oft schräg zur Rissöffnung lie- gen. Alternative Fasern, wie Kohlefasern oder Gesteinsfasern, werden deshalb, aber auch aus Kostengründen, bislang noch wenig in der Praxis eingesetzt, können aber im Rahmen der Erfindung ebenfalls verwendet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Mischprozess bei der Herstellung eines UPHC-Betonbaustoffes in drei nachei ¬ nander ablaufenden Phasen.

Phase 1 (Flüssigphase)

Zuerst werden die Flüssigkeiten (Wasser, flüssige Beigaben) in einen leeren Mischer dosiert und dort miteinander vermischt.

Phase 2 (Feinstoffphase)

Danach werden die Feinstoffe aus dem Feinstoff-Big-Bag sukzessi ¬ ve in die Flüssigkeit eingestreut. Die Eingabegeschwindigkeit und -menge der Feststoffe wird mit der Fließgeschwindigkeit und Menge des Mischgutes so abgestimmt, dass keine nennenswerte Ag ¬ glomeration der Feinstoffe auftritt. Gleichzeitig wird mit Hilfe des Mischers ein kolloidaler Aufschluss des Bindemittels (Ze ¬ ment) und die agglomeratfreie Dispergierung aller flüssigen und pulverförmigen Bestandteile des Mischgutes erreicht. Am Ende der Phase 2 ist das Mischgut zu einer selbstfließenden und homogenen Suspension aufgeschlossen.

Phase 3 (Grobstoffphase)

Nun folgt die sukzessive Zugabe der Grobstoffe in die Suspensi ¬ on, wiederum mengenmäßig abgestimmt auf das fließende Mischgut im Mischer. Weil das Dispergieren bereits in der Phase 2 abgeschlossen wurde, geht es in der Phase 3 nur mehr darum, die Grobstoffe bestmöglich in die Suspension einzumischen. Hierfür weist der Mischer ein Rührwerk auf, welches möglichst wenig Luft in das Mischgut einbringt. Mit dem Abschluss der Phase 3 ist die aktuelle Misch-Charge fertig gestellt. Die Länge der Mischtrom ¬ mel wird bevorzugt auf die erforderliche Mischdauer für die Her ¬ stellung der Suspension abgestimmt. Der auf diese Weise herge ¬ stellte UHPC ist in hohem Ausmaß aufgeschlossen und homogen. Allfällige Fasern sind gleichmäßig im Mischgut verteilt und der Luftporengehalt ist minimiert. Die oben beschriebene Vorgehens- weise liefert nach relativ kurzer Mischzeit und mit vergleichs ¬ weise geringem Energieaufwand einen UHPC von gleichbleibend ho ¬ her Qualität.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie nicht beschränkt sein soll, weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Funktionsschema eines Werks zur Abfüllung einer Grob ¬ korn-Schüttgutmischung in Grobkorn-Schüttgutbehälter und einer Feinkorn-Schüttgutmischung in Feinkorn-Schüttgutbehälter;

Fig. 2 und Fig. 3 schematische Ansichten eines erfindungsgemäßen Transport- und Mischfahrzeugs, mit welchem die Grobkorn- bzw. Feinkorn-Schüttgutbehälter zu einer Baustelle transportiert und dort der Betonwerkstoff hergestellt wird;

Fig. 4, 5 schematische Ansichten eines Umladevorgangs von reinen Transportfahrzeugen in das erfindungsgemäße Transport- und

Mischfahrzeug gemäß Fig. 2, 3;

Fig. 6 schematisch eine Baustelle, auf welcher der Betonbaustoff zum Einsatz kommt;

Fig. 7a, 7b eine Ausführungsform einer mobilen Mischanlage für die Herstellung des Betonwerkstoffs;

Fig. 8a, 8b eine Ausführungsform eines im Stand der Technik bekannten Mischers für die Herstellung eines Betonwerkstoffs (Fig. 8a: Querschnitt; Fig. 8b: Längsschnitt);

Fig. 9a, 9b Funktionsskizzen des Mischers gemäß Fig. 8 (Fig. 9a: Querschnitt; Fig. 9b: Längsschnitt);

Fig. 10a, 10b einen erfindungsgemäßer Mischer für den Betonwerkstoff als Weiterentwicklung der bekannten Ausführung gemäß Fig. 8, 9 (Fig. 10a: Querschnitt; Fig. 10b: Längsschnitt);

Fig. IIa, Fig. IIb Detailansichten des Mischers; Fig. 12 eine Ansicht eines Rührwerks des Mischers;

Fig. 13 Ansichten des Mischers mit dem Rührwerk gemäß Fig. 12 in verschiedenen Phasen der Betonherstellung;

Fig. 14 eine Ansicht eines Dispergierwerks des erfindungsgemäßen Mischers ;

Fig. 15a eine schematische Ansicht eines 0,75 Kubikmeter- Mischers in den drei Phasen der Befüllung;

Fig. 15b eine schematische Ansicht eines 1,5 Kubikmeter-Mischers in den drei Phasen der Befüllung; und

Fig. 16 eine Ansicht einer Einrichtung zum Entleeren und Reinigen des erfindungsgemäßen Mischers.

In Fig. 1 ist schematisch eine stationäre Dosier- und Mischanla ¬ ge, nachfolgend kurz Premix-Anlage oder Werk 1, gezeigt, mit welcher zwei unterschiedliche Schüttgutmischungen für die Herstellung von Faserbeton in eigene Schüttgutbehälter abgefüllt werden .

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das Werk 1 (nur schematisch dargestellte) Vorratsbehälter 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h für die verschiedenen Anteile der Schüttgutmischungen auf. Die Vorratsbehälter 2a, 2b, 2c enthalten Gesteinskörnungen, wobei in dem Vorratsbehälter 2a Quarzsand mit Korngrößen von 60 bis 250 Mikrometer, in dem Vorratsbehälter 2b Quarzsand mit Korngrößen von 200 bis 1000 Mikrometer, in dem Vorratsbehälter 2c Ba- saltsplit/Diabas mit Korngrößen von 1500 bis 4500 Mikrometer vorgehalten ist. In dem Vorratsbehälter 2d ist Quarzmehl mit Korngrößen von 0,3 bis 100 Mikrometer enthalten. Der Vorratsbehälter 2e beinhaltet staubförmige Mikrosilika. In dem Vorratsbe ¬ hälter 2f ist ein pulverförmiges Bindemittel, insbesondere Ze ¬ ment, aufgenommen. Optional sind mehrere Vorratsbehälter 2g vorgesehen, welcher Trockenstoff-Chemikalien, wie Fließmittel, Verzögerer und Entschäumer, beinhalten. Weiters ist ein Vorratsbehälter 2h für Stahlfasern vorgesehen. Schließlich können ein Vorratsbehälter 2i für Wasser, ein Vorratsbehälter 2j für flüs- siges Fließmittel, ein Vorratsbehälter 2k für einen flüssigen Entschäumer, ein Vorratsbehälter 21 für einen flüssigen Abbindebeschleuniger vorgesehen sein.

In dem dargestellten Werk 1 werden zwei unterschiedliche Schüttgutmischungen hergestellt und in die Schüttgutbehälter 6, 7 abgefüllt. Die Schüttgutbehälter 6, 7 können nacheinander, bevorzugt aber zeitparallel mit unterschiedlichen Inhalten befüllt werden .

Einerseits wird eine Grobkorn-Schüttgutmischung erzeugt, welche die Gesteinskörnung mit Korngrößen insbesondere zwischen 0,06 mm und 4,5 mm und die Kurzfaserbewehrung, vorzugsweise Stahlfasern, enthält. Die verschiedenen Gesteinskörnungen werden nach einer Sieblinie dosiert und trocken mit den Stahlfasern vorgemischt.

Zu diesem Zweck weist das Werk 1 eine Dosiereinrichtung 3a mit einer Waage auf, mit welcher die Ausgangsstoffe aus den Vorrats ¬ behältern 2a, 2b, 2c in den gewünschten Mengen bereitgestellt werden. Die Dosiereinrichtung 3a ist dazu eingerichtet, die Aus ¬ gangsstoffe aus den Vorratsbehältern 2a, 2b, 2c entsprechend ei ¬ ner vorgegebenen Sieblinie zu dosieren, um die gewünschte Korngrößenverteilung in der Grobkorn-Schüttgutmischung zu erhalten. Weiters ist schematisch eine Mischvorrichtung 4a ersichtlich, mit welcher die Grobkorn-Schüttgutmischung vorgemischt wird. Der Mischvorrichtung 4a werden zudem, vorzugsweise über eine Faserdosier- und Rüttelmaschine 4b, Stahlfasern von dem Vorratsbehäl ¬ ter 2h zugeführt. Von der Mischvorrichtung 4a gelangt die

Schüttgutmischung in eine Abfüllvorrichtung 5a, mit welcher die Grobkorn-Schüttgutmischung in Grobkorn-Schüttgutbehälter 6 abgefüllt wird. Als Grobkorn-Schüttgutbehälter werden insbesondere sogenannte Bigbags (englisch „Flexible Intermediate Bulk Contai ¬ ner", kurz FIBC) verwendet.

Andererseits wird eine Feinkorn-Schüttgutmischung erzeugt, wel ¬ che ein Feinkorngemisch aus staubtrockenen feinen Körnungen mit Korngrößen insbesondere < 0.125 mm enthält. Das Feinkorngemisch beinhaltet Zement, Gesteinsmehle und weitere Zusatzstoffe wie staubförmiges Mikrosilika. Das Feinkorngemisch wird wie die Grobkorn-Schüttgutmischung nach einer Sieblinie dosiert und ho- mogenisiert .

Zu diesem Zweck weist das Werk 1 eine weitere Dosiereinrichtung 3b auf, mit welcher die Ausgangsstoffe in den gewünschten Mengen bereitgestellt werden. Das Quarzmehl aus dem Vorratsbehälter 2d wird, optional über eine Feuertrockenanlage 3c und einen Zwi ¬ schenspeicher 3d, der weiteren Dosiereinrichtung 3b zugeführt. Dementsprechend wird der Inhalt des Vorratsbehälters 2f, optio ¬ nal über eine Zementkühlanlage 3e und einen Zwischenspeicher 3f, der weiteren Dosiereinrichtung 3b zugeführt. Die weitere Dosiereinrichtung 3b ist zudem mit dem Vorratsbehälter 2e verbunden, welcher die Mikrosilika enthält. Die weitere Dosiereinrichtung 3b ist dazu eingerichtet, die Ausgangsstoffe aus den Vorratsbe ¬ hältern 2d, 2e, 2f entsprechend einer vorgegebenen Sieblinie zu dosieren, um die gewünschte Korngrößenverteilung in der Feinkorn-Schüttgutmischung zu erhalten. In Fig. 1 ist schematisch eine weitere Mischvorrichtung 4b ersichtlich, mit welcher die Feinkorn-Schüttgutmischung vorgemischt wird. Die weitere Mischvorrichtung 4b ist einerseits mit der weiteren Dosiereinrichtung 3b verbunden. Andererseits kann die weitere Mischvorrichtung 4b, insbesondere über eine Präzisionsdosiereinrichtung 4c für staubförmige chemische Zugaben, mit den Vorratsbehältern 2g verbunden sein. Von der Mischvorrichtung 4b gelangt die Feinkorn-Schütt ¬ gutmischung in eine weitere Abfüllvorrichtung 5b, mit welcher die Feinkorn-Schüttgutmischung in Feinkorn-Schüttgutbehälter 7 abgefüllt wird. Als Feinkorn-Schüttgutbehälter 7 werden insbesondere Bigbags verwendet.

In Fig. 1 sind die Anlagenkomponenten für die Herstellung der Grobkorn-Schüttgutmischung mit Pfeil la, die Anlagenkomponenten für die Herstellung der Feinkorn-Schüttgutmischung mit Pfeil lb, die Vorratsbehälter 2i, 2j, 2k, 21 für die flüssigen Betonzugaben mit Pfeil lc zusammengefasst . Die abgefüllten Grobkorn- Schüttgutbehälter 6 werden in einem ersten Lager 9, die abgefüllten Feinkorn-Schüttgutbehälter in einem zweiten Lager 10 gelagert .

Die befüllten Schüttgutbehälter 6, 7 werden in dem Werk 1 gelagert und mit einem speziellen Transport- und Mischfahrzeug 11 (siehe Fig. 2 bis 4) zu einer Baustelle transportiert. Die Ver- arbeitung zu dem Betonbaustoff, insbesondere UHPC, erfolgt eben ¬ falls in dem Transport- und Mischfahrzeug 11.

Das Volumen der Grobkorn-Schüttgutmischung im Grobkorn-Schüttgutbehälter 6 und das Volumen der Feinkorn-Schüttgutmischung im Feinkorn-Schüttgutbehälter 7 sind vorzugsweise so bemessen, dass die Grobkorn-Schüttgutmischung und die Feinkorn-Schüttgut ¬ mischung zusammen mit den flüssigen Zugaben den Inhalt eines herkömmlichen Mischers auf der Baustelle füllen. Bei jeder

Mischcharge wird der gesamte Inhalt aus zwei Bigbags und die entsprechenden flüssigen Zugaben, wie Wasser, allenfalls Fließmittel etc., miteinander vermischt.

Das Werk 1 kann erforderlichenfalls rund um die Uhr Bigbags pro ¬ duzieren und mehrere Transport- und Mischfahrzeuge 11 mit be ¬ füllten Schüttgutbehältern 6, 7 versorgen.

Wenn größere Frischbetonmengen herzustellen sind, können die befüllten Schüttgutbehälter 6, 7 mit Hilfe von klimatisierten Lastkraftwagen 30 zur Baustelle transportiert werden, wo sie un ¬ ter Verwendung eines Gabelstaplers 31 in das Transport- und Mischfahrzeug 11 umgeladen und darin zur Herstellung des UHPC herangezogen werden (vgl. Fig. 4, 5) . Kleinere Kubaturen von beispielsweise kleiner 10 Kubikmetern kann das Transport- und Mischfahrzeug 11 selbst mitführen.

Zur Herstellung eines Betonbaustoffes, insbesondere eines Faser ¬ betons, besonders bevorzugt eines Ultra-Hochleistungs- Faserbetons, für eine Baustelle kann daher ein Verfahren mit zu ¬ mindest den folgenden Schritten durchgeführt werden:

In einer Premix-Anlage 1

- Bereitstellen einer Grobkorn-Schüttgutmischung;

- Vermischen der Grobkorn-Schüttgutmischung;

- Abfüllen der Grobkorn-Schüttgutmischung in Grobkorn-Schüttgutbehälter 6; - Lagern der Grobkorn-Schüttgutbehälter 6;

- Bereitstellen einer Feinkorn-Schüttgutmischung;

- Vermischen der Feinkorn-Schüttgutmischung;

- Abfüllen der Feinkorn-Schüttgutmischung in Feinkorn-Schüttgutbehälter 7;

- Lagern der Feinkorn-Schüttgutbehälter 7;

- optional Lagern der flüssigen Betonzugaben (wie Wasser, Fließmittel etc.) in Behältern.

Entlang einer Transportstrecke zwischen der Premix-Anlage 1 und einer Baustelle

- Transportieren des Grobkorn-Schüttgutbehälters 6 und des Fein ¬ korn-Schüttgutbehälters 7 zu einer Baustelle;

Auf der Baustelle:

- Verarbeiten der Grobkorn-Schüttgutmischung und der Feinkorn- Schüttgutmischung unter Zugabe von Wasser, gegebenenfalls weiterer flüssiger Bestandteile, zu dem Betonbaustoff.

In Fig. 2 bis 4 ist das Transport- und Mischfahrzeug 11 schema ¬ tisch dargestellt, mit welchem die Grobkorn-Schüttgutmischung und die Feinkorn-Schüttgutmischung zu dem Betonbaustoff verarbeitet werden.

Wie aus Fig. 2, 3 ersichtlich, weist das Transport- und Misch ¬ fahrzeug 11 eine Lagereinrichtung 15 für Feinkorn-Schüttgut ¬ behälter 7 und Grobkorn-Schüttgutbehälter 6 auf. Weiters ist eine Mischeinrichtung 16 zum Verarbeiten der Grobkorn-Schüttgutmischung und der Feinkorn-Schüttgutmischung zu dem Betonbaustoff vorgesehen. In der gezeigten Ausführung weist die Mischeinrichtung 16 einen Planetenmischer 17 und einen Kolloidalmischer 18 auf. Zudem ist eine Fördereinrichtung 19 in Form von Laufkatzeneinheiten 19a, 19b zum Fördern von Grobkorn-Schüttgutbehältern 6 bzw. Feinkorn-Schüttgutbehältern 7 im vereinzelten Zustand von der Lagereinrichtung 15 zu der Mischeinrichtung 16 vorgesehen. Das Transport- und Mischfahrzeug 11 weist zudem Behälter 20 für flüssige Zugaben, wie ein Fließmittel, in die Mischeinrichtung 16 auf. Weiters ist eine Dosiereinheit 21 zur Dosierung von Was ¬ ser und/oder von flüssiger Zugabe aus dem Behälter 20 in die Mischeinrichtung 16 vorgesehen. Der Frischbeton wird an einer Ausgabevorrichtung 22 bereitgestellt. Das Transport- und Misch ¬ fahrzeug 11 weist ferner einen Wassertank 23 und einen Generator 24 auf, so dass erforderlichenfalls ein autarker Betrieb des Transport- und Mischfahrzeugs 11 ermöglicht wird.

Wie aus Fig. 2, 3 weiters ersichtlich, ist zudem ein Manövriertisch 26 mit einer Einhausung 27 vorgesehen, welcher das Ein- und Ausladen von Schüttgutbehältern 6, 7 erleichtert. Insbesondere kann ein Gabelstapler 31 von dem Transportfahrzeug 30 über den Manövriertisch 26 zu dem Transport- und Mischfahrzeug 11 ge ¬ langen, vgl. Fig. 4, 5. Weiters ist ein Steuerpult 28 ersicht ¬ lich, mit dem, insbesondere mittels Funkfernsteuerung, die

Mischanlage und die Fördereinrichtung 19 betätigt wird werden.

In Fig. 6 ist als Beispiel schematisch eine Baustelle 32 zur Aufbringung eines Fahrbahnbelages gezeigt, an welcher der UHPC zum Einsatz kommt. Der UHPC wird unmittelbar vor Ort an dem Transport- und Mischfahrzeug 11 zur Verfügung gestellt. Auf der Baustelle 32 erfolgt die Verarbeitung des UHPC in an sich her ¬ kömmlicher Weise. Dargestellt ist ein Verfestigungsbereich 33 eines bereits hergestellten Abschnittes des Fahrbahnbelages. Ei ¬ ne Bewehrungsmatte 34 ist in dem Bereich der Baustelle 32 vorge ¬ sehen, der als nächstes mit UHPC hergestellt wird. Bei der Ver ¬ arbeitung des UHPC werden ein Radbagger 35, eine Quervertei- lungsschnecke 36, eine Rechenwalze 37 und eine Abzieh- und Rüt ¬ telbohle 38 verwendet. Weiters ist schematisch eine mobile Über ¬ dachung 39 veranschaulicht.

Fig. 7a, 7b geben einen Überblick über die wesentlichen Komponenten einer mobilen UHPC-Mischanlage . Wie bereits erwähnt, wer ¬ den die Feststoffe trocken vorgemischt und in Feinstoff- bzw. Grobstoff-Big-Bags zur mobilen Mischanlage angeliefert. Dort stehen sowohl für die Feinstoff-Big-Bags , als auch für die Grob- Stoff-Big-Bags je zwei trichterförmige Entleerungsanlagen zur Verführung. Während aus dem einen der beiden Entleerungstrichter die Feststoffe in einen Mischer, hier ein GIM-Mischer („Gegenstrom-Intensiv Mischer") , dosiert werden, wird bereits der nächste Big-Bag in den zweiten Entleerungstrichter eingefüllt. Falls die Big-Bags exakt die für eine Mischcharge benötigte Feststoffmenge enthalten, vereinfacht sich die Dosierung ent ¬ sprechend. Der Transport der Big-Bags innerhalb der Mischanlage erfolgt mit einem vorzugsweise elektrisch betriebenen Portal ¬ kran, welcher schematisch in Fig. 7a, 7b dargestellt ist. Aus Platzgründen werden die Feststoffe mit Hilfe von Rohrkettenförderern von den Buffer-Behältern zum GIM-Mischer befördert. Hierfür werden vorzugsweise zwei getrennte Rohrketten-förderer eingesetzt. Der eine befördert die Feinstoffe und der andere die Grobstoffe .

Fig. 8a, 8b zeigen den prinzipiellen Aufbau des Gegenstrom- Intensiv-Mischers (GIM) . Er weist ein Mischwerk mit einem Dis- pergierwerk und einem Rührwerk auf. Nachfolgend wird die Funkti ¬ onalität und Konstruktion des GIM-Mischers genauer beschrieben.

Fig. 9a, 9b zeigen schematisch, wie sich das Mischgut durch den Mischer bewegt, Fig. 9b die Gegenstrombewegung (Pfeile 40) in Längsrichtung und Fig. 9a die kreisförmig rotierende Bewegung (Pfeile 41) in Querrichtung der beiden rohr- bzw. trogartigen Mischwerke .

Fig. 10a, 10b zeigen schematisch den Aufbau eines für die vorliegende Anwendung modifizierten GIM-Mischers. Damit wird er ¬ reicht, dass während des Mischens möglichst wenig Luft in das Mischgut eingebracht wird, wobei zudem der Mischvorgang und die Entleerung beschleunigt und die Reinigung des Mischers mittels Hochdruck-Wasserstrahlen weitgehend automatisiert werden kann.

Die Art, wie die Zuschlagstoffe in den Mischer eingebracht wer ¬ den, hat einen wesentlichen Einfluss auf das Mischergebnis. So ¬ wohl die Feinstoffe (Phase 2), die auch die Bindemittel umfas ¬ sen, als auch die Grobstoffe (Phase 3) mit den Fasern, werden möglichst gleichmäßig auf die Oberfläche des sich in Bewegung befindlichen Mischgutes gestreut. Die Feststoffe sollen in das Mischgut einsickern, ohne dabei Luft mitzunehmen.

Die Fig. IIa, IIb zeigen eine bevorzugte Ausführungsform des Mischers. Die Zugabe der Feststoffe erfolgt bevorzugt über Schne ¬ cken- oder Rohrkettenförderer. Es können für die Feinstoffe und Grobstoffe getrennte Förderer vorgesehen sein. Dadurch vereinfacht sich der Dosierungsprozess . Die vorgemischten Feststoffzu ¬ gaben fließen bevorzugt stufenförmig über vibrierende Bleche und werden dabei in ihre einzelnen Partikel aufgelöst, um schließ ¬ lich über die Oberfläche des Mischgutes gestreut zu werden. Be ¬ vorzugt sind Außenrüttler vorgesehen, deren Drehzahl sich für die Fein- und Grobstoffe unterschiedlich einstellen lässt.

Natürlich ist bei diesem Vorgang eine massive Staubbildung unvermeidbar. Deshalb sind bevorzugt die Dosiereinrichtung und der Mischer staubdicht verschlossen.

Damit die einzelnen Partikel in das Mischgut einsickern können, ist die Oberflächenspannung der Flüssigkeit bzw. der viskosen Suspension zu überwinden. Dies kann bevorzugt einerseits erreicht werden durch Bestrahlen der Oberfläche des Mischgutes mittels Ultraschall und anderseits durch Vibration der Eingabe ¬ zone mittels Schalungsrüttlern. Mit Ultraschall lassen sich Was ¬ sertropfen aufteilen. Dadurch kann dann ein Wassertropfen viele Mehlkörner in sich einschließen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, erfolgt die Zugabe der Fest ¬ stoffe bevorzugt am Eingang eines Rührwerkes. Im Rührwerk werden dann die Zugaben in einer dreidimensionalen Strömung mit dem Mischgut vermischt. Das Rührwerk (vgl. Fig. 12, 13) weist bevor ¬ zugt eine insbesondere langsam rotierende Welle y-y auf, die in einer bevorzugten Ausführungsform mit vorzugsweise vollflächigen (d.h. lochfreien) Paddeln bestückt ist. Die Welle y-y lässt sich bevorzugt zudem kreisförmig um eine zentrale Achse x-x des Rühr ¬ werkes bewegen. Der Kreisradius R (d.h. der Exzenter der Welle y-y) ist geometrisch derart ausgelegt, dass die rotierenden Pad ¬ del benachbart der Wandung des Rührwerkes vorbeistreichen, vorzugsweise jedoch ohne diese zu berühren.

Am Anfang der Phase 2, in welcher das Mischgut noch recht flüs ¬ sig und damit selbstentlüftend ist, durchstoßen die Paddel in der gezeigten Ausführungsform zwar noch die Mischgutoberfläche (Fig. 13) . Später in der Phase 2 und in der gesamten Phase 3, wo sich die Suspension zunehmend zum Frischbeton „eindickt", arbei ¬ tet das Rührwerk dann ausschließlich unterhalb der freien Oberfläche des Mischgutes. Um die Paddelwelle in diesem Sinne zu steuern, misst eine Sensorik in Realtime laufend den aktuellen Mischgutpegel. Auf diese Weise lässt sich vermeiden, dass das Mischwerkzeug Luft in das Mischgut einrührt.

Die Rührwerkspaddel sind bevorzugt derart schräggestellt, dass sich drehzahlabhängig eine entsprechende Vorwärtsbewegung des Mischgutes einstellt. Am Ende des Rührwerkes fließt das Mischgut bevorzugt in das darunter liegende Dispergierwerk .

Fig. 13 zeigt Querschnitte des Mischers bei unterschiedlichem Befüllungsgrad . Nachdem die Feinstoffe kontinuierlich (sukzessi ¬ ve) eingebracht worden sind, kann danach unverzüglich mit der sukzessiven Zugabe der Grobstoffe begonnen werden.

Das Dispergierwerk (vgl. Fig. 14) hat die Funktion, in der Phase 2 des Mischprozesses die Feinstoffe kolloidal aufzuschließen und verhindert dadurch jegliche Klumpenbildung im Gemisch. Der spätere chemische Abbindeprozess läuft dadurch intensiver und effi ¬ zienter ab. Infolge dessen verbessert sich entweder die Betongü ¬ te oder es lässt sich bei gleichbleibender Betongüte Zement einsparen. Das Dispergierwerk arbeitet mit Öffnungen aufweisenden Dispergierpaddeln, die vorzugsweise mit hoher Drehzahl um eine zentrale Achse rotieren. In der Dispergierzone wird bevorzugt eine turbulente Strömung mit Kaviationserscheinungen an den scharfen Kanten und Löchern der Paddel erzeugt.

Um diesen Prozess besonders intensiv zu gestalten, wird die Dis ¬ persionszone bevorzugt in vier Abschnitte unterteilt, in denen die Paddel jeweils in gegenläufiger Drehrichtung rotieren. In den Zonen zwischen gegenläufigen Flügeln kommt es zu besonders hohen Turbulenzen und infolge dessen sehr rasch zum angestrebten kolloidalen Aufschluss innerhalb der Suspension.

An beiden Enden oder nur am Anfang des Dispergierrohres sind bevorzugt Flügel angeordnet, die wie Pumpen wirken. Auch die Päd- del bewirken durch ihre geringe Schrägstellung eine entsprechende Vorwärtsbewegung des Mischgutes. Dadurch wird das Mischgut am Ende des Dipergierwerkes durch eine Öffnung in das darüberlie- gende Rührwerk hochgedrückt.

Die Phase 2 ist beendet, nachdem alle Feinstoffe den gesamten Mischprozess (Rühren und Dispergieren) einmal vollständig durch ¬ laufen haben und damit das Mischgut in eine homogene Suspension übergegangen ist.

Es folgt in der Phase 3 die Zugabe der Grobstoffe in derselben Weise, wie zuvor in der Phase 2 die Feinstoffe eingestreut wur ¬ den. Weil das Mischgut bereits in der Phase 2 kolloidal aufge ¬ schlossen wurde, übernimmt das Dispergierwerk in der Phase 3 die Funktion eines zusätzlichen Rührwerkes. Es läuft daher bevorzugt in der Phase 3 wie das Rührwerk mit einer entsprechend niedrige ¬ ren Drehzahl.

Nachdem die Zugabe der Grobstoffe beendet ist, kann mit der Ent ¬ leerung des Mischers begonnen werden. Während der Entleerung (Fig. 16) durch eine Öffnung unten am Ende des Dispergierrohres, kann das Rührwerk die zuletzt eingebrachten Feststoffe noch vollständig einmischen.

Beispiele

Der Mischvorgang wird nun nochmals zusammenfassend am Beispiel eines Mischers mit einer Mischleistung von 0.75 Kubikmeter (m 3 ) pro Charge (Fig. 15a) dargelegt. Fig. 15b zeigt dasselbe für ei ¬ nen größeren Mischer mit einer Mischleistung von 1.5 m 3 pro Charge .

Zuerst werden in der Füllphase 1 die flüssigen Zugaben in den Mischer eingebracht und mit einer relativ geringen Drehzahl im Dispergierwerk miteinander vermischt. Die Mischer sind derart konstruiert, dass das Volumen des Dispergierrohres kleiner ist, als das Gesamtvolumen aller flüssigen Zugaben. Am Ende der Füllphase 1 liegt deshalb der Flüssigkeitsspiegel im Bereich des Rührwerkes . In der Füllphase 2 füllt sich das Rührwerk durch die Zugabe der Feinstoffe sukzessive und das Rührwerkzeug taucht schließlich gänzlich in das Mischgut ein. Die dann knapp unter der Oberflä ¬ che des Mischgutes langsam rotierenden Flügel des Rührwerkes können in dieser Phase sogar für die Entlüftung der Suspension förderlich sein.

Mit der sukzessiven Zugabe der Grobstoffe in der Füllphase 3 steigt der Mischgutspiegel weiter an. Die Konsistenz wird zuneh ¬ mend steifer und damit sinkt die Fähigkeit des Mischgutes zur Selbstentlüftung. Weil aber in dieser Phase bereits das gesamte Mischwerkzeug unter der Mischgutoberfläche arbeitet, verursacht dieses keinen Lufteintrag mehr.

Um die Mischdauer klein zu halten, ist es günstig, wenn auch die Entleerung des Mischers möglichst rasch vor sich gehen kann. Hierfür ist bevorzugt eine Klappe an der Unterseite des Disper- gierwerkes vorgesehen, die beispielsweise hydraulisch geöffnet und geschlossen werden kann (vgl. Fig. 16)

Die Reinigung des Mischers erfolgt beispielsweise durch Hoch ¬ druckwasserstrahlen, während sich die Mischwerkzeuge langsam drehen. Zuerst wird das Rührwerk über fix montierte Düsen gerei ¬ nigt (Bild 16 oben links), die am oberen Rand des Troges ange ¬ ordnet sind. Am Dispergierwerk sind bei diesem Ausführungsbei ¬ spiel seitlich rechteckige Fensteröffnungen vorhanden, die im Mischbetrieb durch Klappen verschlossen sind. Diese Klappen lassen sich beispielsweise hydraulisch öffnen. Gleichzeitig wird ein mit Düsen bestücktes Wasserrohr nach oben vor diese Öffnungen geklappt. Nun wird der Innenraum des Dispergierwerkes mit ¬ tels Hochdruckwasserstrahlen gereinigt (Bild 16 links unten). Das Abwasser, das beim Reinigen des Mischers anfällt, fließt bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Entleerungsöffnung und wird dort in Behälter abgefüllt und entsorgt.