Verfahren zur Herstellung von fließ- und/oder pumpfähigen

Baustoffen, insbesondere Fließestrichen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von fließ- und/oder pumpfähigen Baustoffen, insbesondere Fließestrichen, vorwiegend bestehend aus den Hauptkomponenten Wasser, Bindemittel und Zuschlagstoffen, insbesondere Sand und ggfs. weiteren Zusätzen.

Bei der Herstellung von Fließestrichen und artverwandten Baustoffen, wie Putze oder Mörtel, wird im allgemeinen eine pulverförmige Fertigmischung aus Bindemittel und Zuschlagstoffen in Transportbehältern (Silo) an die Baustelle gebracht und dort mit Wasser zu Baustoff aufbereitet. Diese Verfahrensweise ist beispielsweise in der DE-OS 38 06 854 beschrieben. In diesem Verfahren zur Herstellung eines belegereifen Estrichs, in dem eine Fließestrichmasse aus Calciumsulfathalbhydrat als einzigem Bindemittel, inertem Zuschlagstoff, Wasser sowie ggfs. als Zusatz noch Verflüssiger/Verzögerer angemacht, vergossen und nach dem Abbinden bis zur Belegereife trocknen gelassen wird, wird vor dem Anmachen mit Wasser aus dem dort verwendeten Zuschlagstoff, insbesondere Kalksteinsand und dem Anhydrid- Bindemittel ein Trockenmörtel gemischt. Die Vermengung dieser beiden pulverförmigen Komponenten ist jedoch sehr aufwendig und verschleißbehaftet. Zudem erfordert die angestrebte innige Mischung dieses Trockenmörtels mit Wasser einen beträchtlichen Aufwand, wobei eine intensive Durchmischung aufgrund der Gefahr von Klumpenbildung nicht vollständig möglich ist. Zudem tritt bei den dafür häufig verwendeten Rohrmischern durch die Zentrifugalkraft sogar ein Entmischungseffekt auf, sowie aufgrund mangelnder Scherkräfte eine zu geringe Aufbereitung. Hierdurch ergibt sich eine Verringerung der erreichbaren Festigkeit der Fließestrichmasse, insbesondere deren Druckfestigkeit.

BESTATIGUNGSKOPIE

Weiterhin ist bei diesem Verfahren mit vorgemischtem Trockenmörtel aus Zuschlagstoff und Bindemittel nachteilig, daß die Rezeptur kaum verändert werden kann, insbesondere nicht mehr auf der Baustelle, da die übliche Zusammensetzung aus ca. 30 % Anhydrid und 60 % Estrichsand mit entsprechenden Zusatzstoffen eine genau bestimmte Wasserzugabe erfordert. Im Baustellenbereich, sogar innerhalb einer einzigen Wohnung, kann es jedoch erforderlich sein, daß für bestimmte hochbeanspruchte Räume eine höhere Druckfestigkeit des Fließestriches verlangt wird. Auch kann eine Veränderung des Fließ- und/oder Pumpverhaltens der Fließestrichmischung in Anpassung an die jeweiligen Pumphöhen, Außenluft-Temperaturen und dergleichen erforderlich sein. Derartige Anpassungen sind jedoch aufgrund des vorgeschriebenen Wasser/Feststoff-Verhältnisses von ca. 1:4 (Anmachwasser : Trockenmörtelmischung) kaum möglich, außer daß andere Eigenschaften, wie Abtrocknung, negativ beeinflußt würden.

Darüberhinaus kann die Verwendung einer derartigen Trockenmörtelmischung bei der Entnahme aus den transportablen Vorratsbehältern aufgrund der Teilentmischung beim Transport und unterschiedlichem Ablaufverhalten bei der Entnahme einzelner Komponenten und Korngrößen zu wechselnden Qualitäten des Baustoffes führen. Die somit kaum auszuschließenden Qualitätsschwankungen stellen insbesondere unter den verschärften Produkthaftungsanforderungen ein erhebliches Unternehmensrisiko dar. Zusätzlich kann kurzfristigen QualitätsVeränderungswünschen auf der Baustelle nur durch Austauschen des Transportbehälters gegen einen anderen mit entsprechend geänderter Trockenmörtelmischung Rechnung getragen werden. Hiermit sind jedoch ein erheblicher Logistikaufwand, wie Lagerhaltung, Siloaustausch mit häufigen An- bzw. Abfahrten und somit wiederum erhöhte Kosten verbunden.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von fließ- und/oder pumpfähigen Baustoffen, insbesondere Fließestrichen, anzugeben, bei dem die

Baustoffqualität allgemein verbessert und zudem in einem weiten Bereich variabel ist, wobei die Herstellungskosten insgesamt verringert werden sollen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Durch die Dosierung, Zusammenführung und Vermengung aller drei oder mehr Komponenten des fließ- und/oder pumpfähigen Baustoffes unmittelbar vor Ausbringung auf der Baustelle wird der letzte Teilschritt der Baustoffproduktion aus mehreren Komponenten im Zusammenhang mit transportablen Mischeinrichtungen exakt nachvollziehbar gesteuert. Damit sind entsprechend den Produkthaftungsanforderungen die Herstellschritte bis zur Verlegung des Baustoffes ausreichend genau dokumentierbar. Zudem wird der Logistikaufwand bei der Einbringung unterschiedlicher Estrichqualitäten, z. B. in Bad, Wohnräumen oder Garagen, minimiert, da mit den gleichen Vorratsbehältern und ohne wesentlichen Umbau der Mischanlage, sondern auf Tastendruck, schnell und unkompliziert unterschiedliche Baustoffqualitäten, insbesondere unterschiedliche Festigkeitsqualitäten, durch Variierung einer oder mehr Komponenten einfach produziert werden können. In einfacher Weise können dabei in der elektronischen Steuerung bereits einige Standard-Baustoffqualitäten einprogrammiert sein, die der Anlagenbetreiber auswählen kann, wobei das jeweils passende Mischungsverhältnis genau gesteuert und kontrolliert wird.

Zudem werden hierdurch die Nebenzeiten, die ansonsten durch Montage, Abbau und die jeweils erforderliche Reinigung der Misch- und Förderanlage verursacht würden, erheblich reduziert. Durch die vorwiegend kontinuierliche Arbeitsweise der Förder¬ und/oder Dosiergeräte kann zudem die vorgehaltene Menge fertig angemachten Baustoffes minimiert werden, so daß bei längerer Verweildauer und/oder erforderlichen Arbeitspausen die Gefahr der BaustoffVerfestigung in den Fördereinrichtungen gering ist, so daß nur geringe StoffVerluste entstehen. Dies ist auch im

Sinne einer ReststoffVermeidung auf der Baustelle von besonderem Vorteil.

Von wesentlicher Bedeutung ist weiterhin, daß die Vermengung der Komponenten zweistufig durchgeführt wird, nämlich zunächst in einem ersten Schritt rechnergesteuert die gewünschten Mengen an Wasser und Bindemittel gemischt werden. Durch diese Zusammenführung von Wasser und Bindemittel, insbesondere als Suspension, ergibt sich eine besonders intensive Durchmischung und Homogenität des Wasser-Bindemittel-Gemisches, dem dann in einem zweiten Schritt der Zuschlagstoff zugegeben wird. Durch die Zugabe als Suspension ergibt sich eine optimale Benetzung des Zuschlagstoffes, so daß davon ausgegangen werden kann, daß der Sand bzw. der Zuschlagstoff von dem Wasser-Bindemittel- Gemisch vollständig benetzt wird. Hierdurch ergibt sich eine besonders hohe Festigkeit des ausgehärteten Baustoffes bzw. bei gleicher Festigkeit ein verringerter Bindemittelverbrauch. Im Unterschied zu den Verfahren des Standes der Technik mit einer Trockenmörtelmischung ergibt sich somit bei hoher Festigkeit ein besonders geringer Bindemittelbedarf bei verringerter Mischenergie. Insbesondere wird hierdurch auch das Problem der Klumpenbildung ausgeschlossen.

Die elektronische Steuerung und/oder Regelung der gewünschten Baustoffqualität erfolgt durch entsprechende steuerungs-/ regelungstechnische Eingriffe in kontinuierliche bzw. diskontinuierliche Transport- und/oder Fördereinrichtungen, wie Zellenradschleuse, Förderband, Dosierbandwaage, Schwingförderer, Proportional- oder Drosselventil oder Förderschnecke. Die Regelung vergleicht dabei die gemessenen Istwerte der materialspezifischen Größen und errechnet entsprechend der jeweiligen Programmierung der elektronischen Steuerung, insbesondere einer speicherprogramraierbaren Steuerung, die entsprechenden Sollwerte, wie Drehzahl, Durchflußquerschnitt, Förderfrequenz und sonstige Stellgrößen der vorstehend genannten Förder- und Dosiergeräte zur Dosierung der einzelnen Baustoffkomponenten.

Derartig gezielte Qualitätsvorgaben können somit durch einfache Eingabe einer entsprechenden, vom Baustofflieferanten z. B. im Labor erprobten Mischung am Bedienpult der Steuerung auf der Baustelle automatisch eingestellt werden. Äußere Einflüsse, wie Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und dergleichen, können durch Messung und Veränderung der zudosierten einzelnen Komponenten mit berücksichtigt werden. Somit wird die Konstanz, Verarbeitbarkeit und Qualität des Baustoffes durch den Abgleich der einzelnen Komponenten gesteuert und/oder geregelt, wobei die den einzelnen Fertigungsschritten, wie Dosierung, Zusammenführung und Vermengung, zugeordneten Meßwertaufnehmer für gleichbleibende, den Qualitätsvorgaben entsprechende Baustoffaustragung sorgen.

Zur kontinuierlichen Überwachung der Gleichmäßigkeit des Baustoffaustrages oder der Vermischung der einzelnen Komponenten kann insbesondere der Vergleich von Leitwertunterschieden des Baustoffes durch Messung an voneinander beabstandeten Elektroden erfolgen. Diese materialspezifischen Meßgrößen können somit in die Errechnung neuer Stellgrößen in der elektronischen Steuerung einfließen oder auch zur Überwachung der Gesamtanlage oder ihrer einzelnen Aggregate dienen.

Zweckmäßige Weiterbildungen des beanspruchten Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche. Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele des Verfahrens zur Herstellung von fließ- und/oder pumpfähigen Baustoffen am Beispiel von Fließestrichen näher beschrieben und erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gesamtsystems; Fig. 2 eine in einem Mehrkammersilo zusammengefaßte

Ausführungsform; und Fig. 3 eine erweiterte Ausführungsform gemäß Fig. 1, mit dem grundsätz1ichen Steuerungsschema.

In Fig. 1 ist das zur Durchführung des Verfahrens verwendete Gesamtsystem im Grundaufbau schematisch dargestellt. Im

wesentliehen besteht dieses aus drei (oder mehr) Vorratsbehältern 1, 2 und 3 für die jeweilige Komponente A, B und C, nämlich hier Wasser, Bindemittel und Zuschlagstoffe. Es sei darauf hingewiesen, daß anstatt des Wasserbehälters 1 diese Baustoffkomponente auch aus Versorgungsleitungen entnommen werden kann. Der Vorteil eines Vorratsbehälters l auch für das Anmachwasser des Fließestriches besteht jedoch darin, daß hierbei verschiedene Additive oder Zusätze zugemischt werden können, die für die Qualität des erzeugten Baustoffes ausschlaggebend sein können. Zudem dient der Behälter 1 als Pufferspeicher für Spitzenwertbelastungen bei der Wasserentnahme, insbesondere bei durchflußschwachen Wassernetzen. Weitere Additive können jedoch auch dem Bindemittel B in dem Vorratsbehalter 2 zugemischt sein, wobei hier unter dem Begriff Bindemittel B allgemein Bindemittel zur Festigkeitsschaffung und ggfs. Festigkeitserhöhung des fertigen Baustoffes verstanden werden sollen.

An die Vorratsbehalter 1, 2 und 3 ist bevorzugt unmittelbar darunter zur Förderung im freien Fall bzw. nach dem Schwerkraftprinzip ein Dosiergerät 4, 7 und 8 zugeordnet, wobei den Dosiergeräten 7 und 8 jeweils ein Absperrschieber oder Absperrklappe 5 und 6 vorgeschaltet ist. Diese Funktion kann durch entsprechende Auslegung des Dosiergerätes 7 bzw. 8 auch integriert sein, wie dies für das Dosiergerät 4 in Form eines geregelten Drosselventils angedeutet ist. Zudem kann dieses geregelte Drosselventil 4 nicht nur die Ab- und Zuschaltung dieser Komponenten, hier Wasser, übernehmen, sondern auch eine Dosierung. Des weiteren sind die Dosiergeräte 4, 7 und 8 mit einem Durchflußmesser versehen, der hier nicht gesondert dargestellt ist, jedoch für die jeweilige Komponente ausgelegt ist und mit der in Fig. 3 dargestellten elektronischen Steuerung 20 über Datenleitungen verbunden ist. Hierdurch wird der jeweilige Ist-Durchflußwert der Komponenten A, B und C erfaßt.

Das Dosiergerät 7 ist hier beispielhaft als Zellenradschleuse dargestellt, mit der die Dosiermenge oder Förderstärke des Bindemittels B eingestellt werden kann. Die Steuerung dieses Dosiergerätes 7 kann hierbei auf volumetrischer oder gravimetrischer Basis erfolgen, wie dies auf dem Gebiet der Fördertechnik oder Wägetechnik bekannt ist. Die Förderstärke des Dosiergerätes 7 kann durch Drehzahlveränderung über einen hier nur schematisch dargestellten Versteilmotor, z. B. einen frequenzgesteuerten Elektromotor, erfolgen. Entsprechendes gilt für das Dosiergerät 8 für den Zuschlagstoff C. Aufgrund des abrasiven Verhaltens des Zuschlagstoffes C wird jedoch als Dosiergerät 8 anstatt einer Zellenradschleuse eine gekapselte Dosierbandwaage bevorzugt. Deren Förderstärke wird ebenfalls über einen nur schematisch dargestellten Versteilmotor geregelt, der mit einem Drehzahlimpulsgeber oder einem Tachogenerator mit der elektronischen Steuerung 20 zur Eingabe der Istwerte für Regelungszwecke verbunden ist.

Der Ausgang der Dosiergeräte 4, 7 und 8 ist über Zuleitungen 13 mit zwei Mischeinrichtungen 9 und 10 verbunden. Wesentlich ist hierbei, daß die Mischeinrichtung 9 mit der Komponente A und B, nämlich Wasser (ggfs. mit Additiven) und Bindemittel verbunden ist. In diesem Vormischer wird somit noch vor Zumischung des Zuschlagstoffes C eine Suspension A + B hergestellt. Falls das Bindemittel B vorwiegend teils flüssig ist, entsteht im wesentlichen eine Dispersion. Wichtig ist hierbei, daß durch die Zumischung von Bindemittel B zu Wasser A zunächst eine homogene, kolloidal aufgeschlossene Suspension (bzw. Dispersion) hergestellt wird, die dann zusammen mit dem Zuschlagstoff C in der Mischeinrichtung 10 eine hervorragende Benetzung des Zuschlagstoffes C und damit eine intensive Vermischung des Baustoffes ergibt.

Nach Verlassen der Mischeinrichtung 10, die bevorzugt als Rührförderschnecke mit Förderwirkung ausgebildet ist, gelangt der fertig gemischte Baustoff aus den Komponenten A + B + C in eine Förderpumpe 11, bevorzugt eine Schlauchpumpe. Die

Förderpumpe 11 fördert den fertig gemischten Baustoff über eine Schlauch-Förderleitung 14 zu einer Austragdüse 12, mit der der Baustoff vor Ort ausgebracht wird. Die Förderleitung 14 ist hierbei als flexible Schlauchleitung ausgebildet, während die Zuleitungen 13 bevorzugt Rohrleitungen sind. Die Förderpumpe 11 weist weiterhin eine Ablaßöffnung 15 auf, an der bei längerem Stillstand der Anlage der Baustoff entnommen werden kann. Bevorzugt wird hierbei die Stillstandszeit ebenfalls über die elektronische Steuerung 20 erfaßt und ggfs. Steuerbefehle abgegeben, so daß die Entnahme des Baustoffes programmgesteuert erfolgt und daraufhin wenigstens ein Benetzungs- oder Spülvorgang zur Verhinderung von Baustoffrestanlagerungen erfolgt. Eine ähnliche Ablaßöffnung 15 kann auch an den Mischern 9 und 10 vorgesehen sein, so daß auch dort die Anlagerung von Koraponentenmischungen verhindert wird.

An der Austragdüse 12, also direkt am Verlegeort des Estriches oder dergleichen und im Griffbereich der Bedienperson kann zudem eine Fernbedienung 16 vorgesehen sein, mit der Steuerbefehle an die elektronische Steuerung 20 (vgl. Fig. 3) per Kabel oder drahtlos gesendet werden können, wie z. B. "Durchsatz erhöhen" oder "Ablaßöffnung 15 öffnen".

In Fig. 2 ist eine zusammengefaßte Vorrichtung in Form eines Mehrkammersystems 30 dargestellt. Hierbei ist wiederum wesentlich, daß zunächst die Komponenten A und B, also in der Reihenfolge Wasser und Bindemittel, gemischt werden und dann in diese vorgemischte Suspension der Zuschlagstoff C zugegeben wird und in dem Mischer 10 vermengt wird. Wie dargestellt, ist hierbei ein Auslaß 31 des Mehrkammer-Silosystems 30 in Form einer Rutsche ausgebildet, so daß im wesentlichen auf zwischengeschaltete Förderorgane verzichtet werden kann.

Wie aus der Aufteilung des Mehrkammer-Silosystems 30 ersichtlich ist, ist das Verhältnis der Komponenten unterschiedlich. Beispielsweise werden für 1000 1 Fließestrich ca. jeweils 200 1 Wasser und Bindemittel und ca. 600 1 Zuschlagstoffe benötigt

(Gewichtsverhältnisse A:B:C = ca. 200:500:1600 kg). Die Durchsatzleistungen der Mischer 9 und 10 sind selbstverständlich an diese beispielhaft angenommene Rezeptur angepaßt, also der Mischer an die aus den Komponenten A und B hergestellte Suspension (Aufschlämmung aus Wasser und Bindemittel) , wobei im allgemeinen Fördermengen der Gesamtanlage von mehreren tausend Litern pro Stunde für eine hohe Estrich- oder Mörtelaustragsleistung möglich sind.

In Fig. 3 ist eine erweiterte Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit dem grundsätzlichen Steuerungsschema dargestellt. Hierbei werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Bauteile wie in Fig. 1 verwendet. Dabei ist die steuerungstechnische Verknüpfung der einzelnen Förder- und/oder Dosiergeräte 4 bis 12 mit der elektronischen Steuerung 20 dargestellt, die über Steuerleitungen 21 mit den jeweiligen Geräten verbunden ist. Diese Steuerleitungen 21 können auch Meßdaten zur Istwerterfassung übertragen, beispielsweise bei dem geregelten Drosselventil 4 für das Wasser zugleich den Wasserdurchfluß erfassen und nach Auswertung, bevorzugt in einem PID-Regler in der elektronischen Steuerung 20, dann den entsprechenden Stellbefehl an das Drosselventil übertragen. Diese bidirektionalen Steuerleitungen 21 sind hierzu mehradrig ausgeführt. Jedoch kann auch ein Multiplex-Betrieb vorgesehen sein oder die Datenübertragung drahtlos erfolgen. Zwischen den beiden Mischeinrichtungen 9 bzw. 10 ist weiterhin ein zweites Drosselventil 4' vorgesehen, mit dem eine konstante Förderstärke der aus den Komponenten A und B hergestellten Aufschlämmung bzw. Suspension erfaßt und eingestellt wird. Hierdurch wird die Regelung der Mischeinrichtung 10 wesentlich vereinfacht, da ein konstanter Durchsatz an Aufschlämmung A + B erzielbar ist. Wie mit den Steuerleitungen 21 angedeutet, kann an den beiden Mischeinrichtungen 9 und 10 auch der jeweilige Füllstand erfaßt werden. Ebenso können materialspezifische Größen, wie Viskositäten, Mischtemperaturen und dergleichen, erfaßt werden. So kann beispielsweise durch Meßstellen an der Förderpumpe 11, z. B. durch Drehraomenterfassung, das Viskositätsverhalten des

Baustoffes beurteilt werden. Durch entsprechende Meßstellen an der Förderleitung 14 und der am Leitungsende angeordneten Austragdüse 12 kann auch ein Leitwertunterschied und damit die Qualität des erzeugten Baustoffes erfaßt werden. All diese Meß-, Steuer- bzw. Regeldaten werden in der elektronischen Steuerung 20 erfaßt, verarbeitet und ausgewertet. Die Steuerdaten für Standard-Baustoffqualitäten sind hierbei bevorzugt in Form eines EPROM-Speichers abgespeichert, so daß mehrere Baustoffqualitäten und Zusammensetzungen abrufbar sind. Diese einprogrammierten BaustoffZusammensetzungen sind vom Baustoff- bzw. Komponentenlieferanten im Labor überprüft worden, so daß eine zusätzliche Sicherheit hinsichtlich der Baustoffqualität gewährleistet ist. Jedoch können die Anwender in Anpassung an die jeweils herrschende Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und dergleichen diese BaustoffZusammensetzungen in einem bestimmten Maße variieren, jedoch nur innerhalb der Grenzen, wie diese in dem Programm in der elektronischen Steuerung 20 abgelegt sind. Hierdurch werden unzulässige Qualitätsveränderungen ausgeschlossen. Die Erfassung der Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und dergleichen kann dabei auch durch Sensoren automatisch erfolgen.

Durch die Anbringung der elektronischen Steuerung 20 an dem Mehrkammer-Silosystem 30 in Form einer Transporteinheit wird die Steuerung und damit die erfaßten Daten in das Herstellerwerk zurückgebracht. Dabei können die Daten übernommen werden und somit eine zusätzliche Qualitätsüberwachung durchgeführt werden. Ein solcher Datenaustausch kann jedoch auch durch befugtes Personal beim Auffüllen (Einblasen) der Vorratsbehalter 2 bzw. 3 erfolgen, ebenso über Datenfernübertragung mit entsprechender, in der elektronischen Steuerung 20 hinterlegter Zugangsberechtigung. Bei der Rückholung des Mehrkammer- Silosystems 30 oder einzelner Vorratsbehalter 1, 2 und 3 mit daran angeschlossenen Förder- und/oder Dosiergeräten kann auch eine Überprüfung, Wartung sowie Kalibrierung erfolgen. Hierdurch wird insgesamt eine besonders hohe Qualitätssicherung erreicht.