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Title:
MIXING DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A FIBRE-REINFORCED CONCRETE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/071282
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a mixing device (1) and a method for producing a fibre-reinforced concrete, comprising: - a housing (2) having a mixing chamber (3), - a liquid supply (4) for supplying a liquid to the mixing chamber (3), - a supply and scattering device (5) for supplying a fine-grain mixture and scattering said fine-grain mixture onto the surface of the liquid, and for supplying a coarse-grain mixture and scattering said coarse-grain mixture into a suspension consisting of the fine-grain mixture and the liquid, - a mixing tool (6) for mixing the fine-grain mixture and the liquid and for mixing the coarse-grain mixture and the suspension, - a flow guide device (7) for forming at least one circulating flow (S1) of the liquid in the mixing chamber (3), wherein the flow guiding device (7) comprises a sideways-guiding element (8) for a sideways portion of the circulating flow (S1) for scattering in the fine-grain mixture and the coarse-grain mixture, and an upward-guiding element (9) for an upward portion of the circulating flow, for guiding the circulating flow (SI) in the direction of the sideways-guiding element (8), wherein the mixing tool (6) has at least one swirl element (10a, 10b) inside the upward-guiding element (9), the swirl element (10a, 10b) being rotatable about an axis of rotation (9a) which in the operating state is substantially vertical.

Inventors:
GÖTSCHL FRANZ (AT)
SPAROWITZ LUTZ (AT)
Application Number:
PCT/AT2018/060231
Publication Date:
April 18, 2019
Filing Date:
October 03, 2018
Export Citation:
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Assignee:
GOETSCHL FRANZ (AT)
SPAROWITZ LUTZ (AT)
International Classes:
B01F3/12; B01F5/10; B01F7/00; B01F7/16; B01F11/02; B01F15/00; B01F15/02; B28C5/16; B28C5/48; B28C7/06; B28C7/12; B28C7/16
Domestic Patent References:
WO2009092207A12009-07-30
Foreign References:
SU1756337A11992-08-23
JPS57127431A1982-08-07
GB2079615A1982-01-27
US1560826A1925-11-10
CH428536A1967-01-15
EP3208061A12017-08-23
Attorney, Agent or Firm:
SONN & PARTNER PATENTANWÄLTE (AT)
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Claims:
Patentansprüche :

1. Mischvorrichtung (1) zur Herstellung eines Faserbetons, aufweisend :

- ein Gehäuse (2) mit einer Mischkammer (3),

- eine Flüssigkeitszufuhr (4) zum Zuführen einer Flüssigkeit in die Mischkammer (3),

- eine Zufuhr- und Einstreueinrichtung (5) zum Zuführen einer Feinkornmischung und zum Einstreuen der Feinkornmischung auf die Oberfläche der Flüssigkeit sowie zum Zuführen einer Grobkornmischung und zum Einstreuen der Grobkornmischung in eine Suspension aus der Feinkornmischung und der Flüssigkeit,

- ein Mischwerkzeug (6) zum Vermischen der Feinkornkornmischung mit der Flüssigkeit und zum Vermischen der Grobkornmischung mit der Suspension,

gekennzeichnet durch

- eine Strömungsleiteinrichtung (7) zur Ausbildung zumindest einer Zirkulationsströmung (Sl) der Flüssigkeit in der Mischkammer (3), wobei die Strömungsleiteinrichtung (7) ein Seitwärtsleitelement (8) für einen Seitwärtsabschnitt der Zirkulationsströmung (Sl) zum Einstreuen der Feinkorn- bzw. Grobkornmischung und ein Aufwärtsleitelement (9) für einen Aufwärtsabschnitt der Zirkulationsströmung (Sl) zum Leiten der Zirkulationsströmung (Sl) in Richtung des Seitwärtslei- telements (8) aufweist, wobei

- das Mischwerkzeug (6) zumindest ein Verwirbelungselement (10a, 10b) innerhalb des Aufwärtsleitelements (9) aufweist, wobei das Verwirbelungselement (10a, 10b) um eine im Be¬ triebszustand im Wesentlichen vertikale Drehachse (9a) ro¬ tierbar ist.

2. Mischvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischwerkzeug (6) zumindest ein in die eine Drehrich¬ tung rotierbares Verwirbelungselement (10a) und zumindest ein in die andere Drehrichtung rotierbares Verwirbelungselement (10b) aufweist .

3. Mischvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verwirbelungselement (10a, 10b) zumindest ei- ne Durchtrittsöffnung (11) für die Flüssigkeit bzw. Suspension aufweist .

4. Mischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verwirbelungselement (10a, 10b) mit einer im Betriebszustand im Wesentlichen vertikalen Welle

(15a, 15b) verbunden ist, welche das Aufwärtsleitelement (9) durchsetzt .

5. Mischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Verwirbelungselement (10a, 20b) über im Wesentlichen den gesamten Innendurchmesser des Auf- wärtsleitelements (9) erstreckt.

6. Mischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufwärtsleitelement (9) als Rohr ausgebildet ist.

7. Mischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischwerkzeug (6) zumindest ein entlang der Oberfläche des Seitwärtsleitelements (8) rotierbares Rührelement (13) aufweist.

8. Mischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitwärtsleitelement (8) am oberen Ende des Aufwärtsleitelements (9) angeordnet ist, wobei das Seitwärtsleitelement (8) bevorzugt im Wesentlichen rotati¬ onssymmetrisch bezüglich einer zentralen Achse (9a) des Aufwärtsleitelements (9) ausgebildet ist.

9. Mischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Zirkulationsströmung (Sl) aufrechterhaltende Pumpe (14) vorgesehen ist, welche bevorzugt am unteren Ende des Aufwärtsleitelements (9) angeordnet ist.

10. Mischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Antrieb (16a, 16b, 16c, 16d) für das in die eine Richtung rotierbare Verwirbelungselement (10a) und/oder für das in die andere Richtung rotierbare Verwirbelungselement (10b) und/oder für das Rührelement (13) und/oder für die Pumpe (14) vorgesehen ist.

11. Mischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr- und Einstreueinrichtung (5) ein Wirbelschichtmodul (18) zur Fluidisierung der Feinkornmischung und/oder der Grobkornmischung vor dem Einstreuen in der Mischkammer (3) aufweist.

12. Mischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr- und Einstreueinrichtung (5) eine erste Zuführung (17a) für die Feinkornmischung, insbesondere einen ersten Schneckenförderer, und eine davon getrennte zweite Zuführung (17b) für die Grobkornmischung, insbesondere einen zweiten Schneckenförderer, aufweist.

13. Mischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ultraschallmodul (26) zur Be¬ strahlung der Oberfläche der Flüssigkeit beim Einstreuen der Feinkorn-Schüttgutmischung und/oder zur Bestrahlung der Oberfläche der Suspension beim Einstreuen der Grobkorn- Schüttgutmischung mit einem Ultraschall vorgesehen ist.

14. Verfahren zur Herstellung eines Faserbetons, mit den Schritten :

- Zuführen einer Flüssigkeit in eine Mischkammer (3),

- Zuführen einer Feinkornmischung und Einstreuen der Feinkornmischung auf die Oberfläche der Flüssigkeit,

- Vermischen der Feinkornkornmischung mit der Flüssigkeit,

- Zuführen einer Grobkornmischung und Einstreuen der Grobkornmischung in eine Suspension aus der Feinkornmischung und der Flüssigkeit,

- Vermischen der Grobkornmischung mit der Suspension, gekennzeichnet durch

- Ausbilden zumindest einer Zirkulationsströmung (Sl) jeweils der Flüssigkeit und der Suspension in der Mischkammer (3), wobei die Zirkulationsströmung (Sl) einen Seitwärtsabschnitt (8) und einen Aufwärtsabschnitt (9) aufweist,

- Einstreuen der Feinkorn- und der Grobkornmischung jeweils in den Seitwärtsabschnitt (8) der Zirkulationsströmung (Sl) , - Rotieren eines innerhalb des Aufwärtsabschnitts (9) der Zirkulationsströmung (Sl) angeordneten Verwirbelungsele- ments (10a, 10b) um eine im Betriebszustand im Wesentlichen vertikale Drehachse.

Description:
Mischvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Faserbetons

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zur Herstellung eines Faserbetons, aufweisend:

- ein Gehäuse mit einer Mischkammer,

- eine Flüssigkeitszufuhr zum Zuführen einer Flüssigkeit in die Mischkammer,

- eine Zufuhr- und Einstreueinrichtung zum Zuführen einer

Feinkornmischung und zum Einstreuen der Feinkornmischung auf die Oberfläche der Flüssigkeit sowie zum Zuführen einer Grobkornmischung und zum Einstreuen der Grobkornmischung in eine Suspension aus der Feinkornmischung und der Flüssigkeit,

- ein Mischwerkzeug zum Vermischen der Feinkornkornmischung mit der Flüssigkeit und zum Vermischen der Grobkornmischung mit der Suspension.

Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Faserbetons, mit den Schritten:

- Zuführen einer Flüssigkeit in eine Mischkammer,

- Zuführen einer Feinkornmischung und Einstreuen der Feinkornmischung auf die Oberfläche der Flüssigkeit,

- Vermischen der Feinkornkornmischung mit der Flüssigkeit,

- Zuführen einer Grobkornmischung und Einstreuen der Grobkornmischung in eine Suspension aus der Feinkornmischung und der Flüssigkeit,

- Vermischen der Grobkornmischung mit der Suspension.

CH 428536 A offenbart einen andersartigen Mischbehälter zum Herstellen von Bindemittelgemischen.

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.

In der EP 3 208 061 wird ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von Faserbeton vorgestellt, bei welchem eine Grobkorn- Schüttgutmischung in einen Grobkorn-Schüttgutbehälter und eine Feinkorn-Schüttgutmischung in einen Feinkorn-Schüttgutbehälter abgefüllt wird. Die Grobkorn-Schüttgutmischung und die Feinkorn- Schüttgutmischung werden unter Zugabe von Wasser zu dem Betonbaustoff verarbeitet. Dieser Stand der Technik 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 Feinkorn-Schüttgutmischung das Bindemittel aufweist, welches bei der Verarbeitung der trockenen Bestandtei- le unter Zugabe der flüssigen Bestandteile, insbesondere Wasser, zu dem Betonbaustoff abbindet und die erforderliche Festigkeit entwickelt. Um das teilweise 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 Ergebnis 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 Be ¬ standteile, insbesondere Wasser, zugegeben werden.

Zudem wurde in der EP 3 208 061 bereits vorgeschlagen, das Verarbeiten der Grobkorn-Schüttgutmischung und der Feinkorn- Schüttgutmischung unter Zugabe von Wasser zu dem Betonbaustoff in drei jeweils zeitlich aufeinanderfolgenden Phasen vorzunehmen. Zunächst wird das Wasser mit zumindest einer weiteren flüs ¬ sigen Beigabe, zB einem flüssigen Fließmittel, zu einem flüssi ¬ gen Gemisch verarbeitet. Danach wird die Feinkorn- Schüttgutmischung von dem Feinkorn-Schüttgutbehälter in das flüssige Gemisch eingebracht und zu einer Suspension disper- giert. Danach wird die Grobkorn-Schüttgutmischung aus dem Grobkorn-Schüttgutbehälter in die Suspension gegeben. Die Feinkorn- Schüttgutmischung wird hierbei von dem Feinkorn- Schüttgutbehälter auf die Oberfläche des Wassers abgegeben, wo ¬ bei sich das Wasser währenddessen in Bewegung befindet. Die Feinkorn-Schüttgutmischung wird dazu 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. Die Feinkorn-Schüttgutmischung wird im Mischer von oben auf die Oberseite des Wassers bzw. des flüssigen Gemischs gestreut. Ent ¬ sprechend erfolgt die Abgabe der Grobkorn-Schüttgutmischung auf die Oberfläche der Suspension. Es hat sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass der Fa ¬ serbeton bei Verwendung der bekannten Mischer einen relativen hohen Luftgehalt aufwies, was sich negativ auf die Qualität des Faserbetons ausgewirkt hat.

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, eine Mischvor ¬ richtung und ein Verfahren anzugeben, mit welchem das Entlüften des Faserbetons beim Mischvorgang verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .

Die erfindungsgemäße Faserbeton-Mischvorrichtung ist gekennzeichnet durch

- eine Leiteinrichtung zur Ausbildung zumindest einer Zirkulationsströmung der Flüssigkeit in der Mischkammer, wobei die Leiteinrichtung ein Seitwärtsleitelement für einen Seitwärtsabschnitt der Zirkulationsströmung zum Einstreuen der Feinkorn- bzw. Grobkornmischung und ein Aufwärtslei- telement für einen Aufwärtsabschnitt der Zirkulationsströ ¬ mung zum Leiten der Zirkulationsströmung in Richtung des Seitwärtsleitelements aufweist, wobei

- das Mischwerkzeug zumindest ein Verwirbelungselement inner ¬ halb des Aufwärtsleitelements aufweist, wobei das Verwirbe ¬ lungselement um eine im Betriebszustand im Wesentlichen vertikale Drehachse rotierbar ist.

Bei dem Verfahren der oben angeführten Art werden weiters zumindest die folgenden Schritte durchgeführt:

- Ausbilden zumindest einer Zirkulationsströmung jeweils der Flüssigkeit und der Suspension in der Mischkammer, wobei die Zirkulationsströmung einen Seitwärtsabschnitt und einen Aufwärtsabschnitt aufweist,

- Einstreuen der Feinkorn- und der Grobkornmischung jeweils in den Seitwärtsabschnitt der Zirkulationsströmung, - Rotieren eines innerhalb des Aufwärtsabschnitts der Zirku ¬ lationsströmung angeordneten Verwirbelungselements um eine im Betriebszustand im Wesentlichen vertikale Drehachse.

Erfindungsgemäß werden die Feststoffe (d.h. die Feinkorn- bzw. Grobkornpartikel) in der Zirkulationsströmung durch das in hori zontaler Ebene rotierende Verwirbelungselement einer Fliehkraft ausgesetzt, welche die Feststoffe nach außen zur Wandung des Aufwärtsleitelements hin befördert, wogegen die Luft in der Mit te konzentriert wird. Somit kann die Luft nach oben in den Be ¬ reich oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche entweichen. Damit wer den die Lufteinschlüsse wesentlich reduziert, wodurch die Quali tät des Faserbetons deutlich verbessert wird.

Die Herstellung des Faserbetons weist dabei bevorzugt zumindest die folgenden drei zeitlich aufeinanderfolgenden Phasen auf:

In einer ersten Phase wird die Flüssigkeit in die Mischkammer eingebracht. Bevorzugt wird hierbei Wasser mit zumindest einer weiteren flüssigen Beigabe, insbesondere mit einem flüssigen Fließmittel und/oder mit einem Nanosilica und/oder mit einem Ab bindebeschleuniger und/oder mit einem Abbindeverzögerer, miteinander zu einem flüssigen Gemisch verarbeitet.

In einer zweiten Phase wird die Feinkornmischung auf die Oberfläche der zirkulierenden Flüssigkeit abgegeben, wodurch die Feinkornmischung zu einer Suspension dispergiert wird.

In einer dritten Phase wird die Grobkornmischung auf die Oberfläche der zirkulierenden Suspension abgegeben.

Um für eine optimale Durchmischung der Ausgangsstoffe zu sorgen und zudem die Entlüftung zu fördern, ist es günstig, wenn das Mischwerkzeug zumindest ein in die eine Drehrichtung rotierbare Verwirbelungselement und zumindest ein in die andere Drehrich ¬ tung rotierbares Verwirbelungselement aufweist. Bevorzugt sind zwei drehfest miteinander verbundene, in die eine Drehrichtung rotierbare Verwirbelungselemente vorgesehen, deren Hauptebenen vorzugsweise um im Wesentlichen 90 Grad bezüglich der Drehachse zueinander versetzt sind. Dementsprechend sind bevorzugt zwei drehfest miteinander verbundene, in die andere Drehrichtung ro ¬ tierbare (d.h. gegensinnig drehende) Verwirbelungselemente vor ¬ gesehen, deren Hauptebenen ebenfalls vorzugsweise um im Wesent ¬ lichen 90 Grad bezüglich der Drehachse zueinander versetzt sind Vorzugsweise sind die Verwirbelungselemente in vertikaler Rich ¬ tung aufeinanderfolgend, d.h. übereinander, angeordnet.

Um eine ausreichende Verwirbelung der Zirkulationsströmung innerhalb des Aufwärtsabschnitts zu gewährleisten, weist das Ver ¬ wirbelungselement bevorzugt zumindest eine Durchtrittsöffnung für die Flüssigkeit bzw. Suspension auf. Vorzugsweise sind meh ¬ rere Durchtrittsöffnungen pro Verwirbelungselement vorgesehen.

Zum Drehen des Verwirbelungselements ist es günstig, wenn das Verwirbelungselement mit einer im Betriebszustand im Wesentli ¬ chen vertikalen Welle verbunden ist, welche das Aufwärtsleitele ¬ ment durchsetzt. Bevorzugt erstreckt sich die vertikale Welle über das obere Ende des Aufwärtsleitelements nach oben hinaus, wobei die vertikale Welle insbesondere oberhalb des Aufwärtslei ¬ telements mit einem Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor, verbunden ist.

Um eine umfassende Verwirbelung der Zirkulationsströmung zu erzielen, erstreckt sich das Verwirbelungselement bevorzugt über im Wesentlichen den gesamten Innendurchmesser des Aufwärtsleitelements. Demnach entspricht die Gesamtbreite, d.h. die Erstre- ckung in horizontaler Richtung, des Verwirbelungselements im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Aufwärtsleitelements.

Dadurch ragt das Verwirbelungselement bis zur Innenwandung des Aufwärtsleitelements .

Zur Aufnahme der Aufwärtsströmung weist das Aufwärtsleitelement bevorzugt einen vom unteren Ende zum oberen Ende durchgehenden Innenraum auf. Zu diesem Zweck ist es insbesondere von Vorteil, wenn das Aufwärtsleitelement als Rohr ausgebildet ist.

Zum Einrühren der Feinkornmischung in die Flüssigkeit bzw. um Einrühren der Grobkornmischung in die Suspension ist es günstig, wenn das Mischwerkzeug zumindest ein entlang der Oberfläche des Seitwärtsleitelements rotierbares Rührelement aufweist. Das Rührelement bewegt sich somit entlang der Oberfläche des Seit ¬ wärtselements, an welchem der Seitwärtsabschnitt der Zirkulati ¬ onsströmung mit der Feinkorn- bzw. Grobkornmischung beaufschlagt wird .

Bevorzugt ist zwischen dem freien Randbereich des Seitwärtslei- telements und der Wandung des Gehäuses eine Passage ausgebildet, durch welche die Flüssigkeit (bzw. in einer späteren Phase des Mischvorgangs die Suspension) von der Oberseite des Seitwärts- leitelements nach unten in Richtung des unteren Bereichs des Aufwärtsleitelements durchtreten kann, um die Zirkulationsströ ¬ mung innerhalb der Mischkammer auszubilden.

Hinsichtlich einer stabilen und konstruktiv einfachen Ausführung der Leiteinrichtung ist das Seitwärtsleitelement vorzugsweise am oberen Ende des Aufwärtsleitelements angeordnet, wobei das Seit ¬ wärtsleitelement bevorzugt im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich einer zentralen Achse des Aufwärtsleitelements ausge ¬ bildet ist.

Um die Flüssigkeit bzw. die Suspension beim Mischvorgang innerhalb der Mischkammer zu zirkulieren, ist vorzugsweise eine die Zirkulationsströmung aufrechterhaltende Pumpe vorgesehen, welche bevorzugt am unteren Ende des Aufwärtsleitelements angeordnet ist. Bevorzugt ist die Pumpe innerhalb des Aufwärtsleitelements aufgenommen .

Um die Komponenten in den einzelnen Stadien des Mischvorgangs unabhängig voneinander und mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren zu können, ist bei einer bevorzugten Aus führungs form je ein Antrieb für das in die eine Richtung rotierbare Verwirbe ¬ lungselement und/oder für das in die andere Richtung rotierbare Verwirbelungselement und/oder für das Rührelement und/oder für die Pumpe vorgesehen.

Um die Bestandteile der Feinkorn- und der Grobkornmischung in vereinzelter Form in die Zirkulationsströmung eintragen zu können, weist die Zufuhr- und Einstreueinrichtung bei einer besonders bevorzugten Aus führungs form ein Wirbelschichtmodul zur Flu- idisierung der Feinkornmischung und/oder der Grobkornmischung vor dem Einstreuen in der Mischkammer auf. Das Wirbelschichtmodul ist mit einer Zuführung für Unterluft, d.h. einen von unten in das Wirbelschichtmodul strömenden Luftstrom, verbunden. Durch die Unterluft werden die Partikel der Feinkorn- bzw. Grobkornmischung in einen fluidisierten (d.h. schwebenden) Zustand versetzt, bevor diese Partikel in die Mischkammer eingetragen werden. Bevorzugt ist das Wirbelschichtmodul mit einem Gebläse für einen (insbesondere im Wesentlichen horizontalen) Förderluftstrom verbunden, um die Feinkorn- bzw. Grobkornmischung aus dem Wirbelschichtmodul in Richtung der Mischkammer zu fördern.

Um die Feinkornmischung und die Grobkornmischung getrennt voneinander in zeitlich aufeinanderfolgenden Phasen des Mischvorgangs in die Mischkammer einzubringen, weist die Zufuhr- und Einstreueinrichtung bevorzugt eine erste Zuführung für die Feinkornmischung, insbesondere einen ersten Schneckenförderer, und eine davon getrennte zweite Zuführung für die Grobkornmischung, insbesondere einen zweiten Schneckenförderer auf.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung ist ein Ultraschallmodul zur Bestrahlung der Oberfläche der Flüssigkeit beim Einstreuen der Feinkorn-Schüttgutmischung und/oder zur Bestrahlung der Oberfläche der Suspension beim Einstreuen der Grobkorn- Schüttgutmischung mit einem Ultraschall vorgesehen. Dadurch wird das Einsickern der Feinkorn- bzw. Grobkornpartikel in das Mischgut erleichtert, indem die Oberflächenspannung der Flüssigkeit bzw. der Suspension überwunden wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist die Grobkornmischung einen Anteil von mehr als 60 Massenprozent, bevorzugt von mehr als 75 Massenprozent, besonders bevorzugt von mehr als 90 Mas ¬ senprozent, insbesondere von mehr als 99 Massenprozent, einer Gesteinskörnung mit Korngrößen von mehr als im Wesentlichen 0,04 mm, vorzugsweise von mehr als im Wesentlichen 0,05 mm, besonders bevorzugt von mehr als im Wesentlichen 0,06 mm, auf. Demnach besteht die Grobkornmischung 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 Grobkornmischung 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 Grobkornmischung kleiner als im Wesentlichen 10 mm, besonders bevorzugt kleiner als 9 mm, insbesondere kleiner als im Wesent ¬ lichen 8 mm.

Für die Herstellung von Faserbeton, insbesondere UHPC, enthält die Grobkornmischung (Grobkorn-Schüttgutmischung) bevorzugt Fasern, insbesondere Stahlfasern.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Feinkornmischung 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 Massenprozent, eines Feinkorngemischs mit Korngrößen von kleiner als im Wesent ¬ lichen 0,2 mm, vorzugsweise kleiner als im Wesentlichen 0,15 mm, insbesondere kleiner als im Wesentlichen 0,125 mm, auf. Demnach besteht die Feinkornmischung (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 Feinkornmischung kann jedoch vergleichsweise geringe Anteile von Bestandteilen haben, welche eine Korngröße oberhalb der genannten Grenzwerte aufweisen. Das Feinkorngemisch weist bevorzugt ein Gesteinsmehl auf .

Bevorzugt weist die Feinkornmischung ein Bindemittel auf. Vor ¬ teilhaft ist insbesondere, wenn das Bindemittel Zement, insbe ¬ sondere zudem Mikrosilika und/oder Nanosilika, aufweist. Demnach werden die Feinkorn-Bestandteile des Betonbaustoffes in der Feinkornmischung zusammengefasst . Durch die Auftrennung der festen Inhaltsstoffe des Betonbaustoffes anhand deren Korngröße lässt sich der Energieaufwand bei der Herstellung des Betonbau ¬ stoffes erheblich reduzieren, da nur die Bestandteile der Fein- kornmischung einschließlich des Bindemittels einer Intensivtrocknung unterzogen werden, wohingegen die Grobkorn- Schüttgutmischung mit einer gewissen Restfeuchte gesondert abgefüllt werden kann.

Weiters ist es von Vorteil, wenn das Feinkorngemisch ein Fließmittel im trockenen Zustand und/oder ein Verzögerungsmittel im trockenen Zustand und/oder einen Entschäumer im trockenen Zu- stand enthält.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie nicht beschränkt sein soll, weiter erläutert .

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung zur Herstel ¬ lung von Faserbeton.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Mischvorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Aufwärtsleitelement der Mischvorrichtung gemäß Fig. 1, 2.

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen jeweils die Mischvorrichtung beim Einstreuen der Feststoffbestandteile des Faserbetons auf die Ober ¬ fläche der Zirkulationsströmung.

Fig. 6 zeigt schematisch den Beginn einer ersten Phase des Mischprozesses, wobei die flüssigen Zugaben in die Mischkammer eingebracht werden.

Fig. 7 zeigt schematisch das Ende der ersten Phase des Mischpro ¬ zesses, wobei sich innerhalb der Mischkammer eine Zirkulations ¬ strömung eingestellt hat.

Fig. 8 zeigt schematisch ein Agglomerat aus den Feststoffzuga ¬ ben, welches im Betrieb der Mischvorrichtung aufgebrochen werden soll . Fig. 9 zeigt schematisch die Strömungsverhältnisse am Ende einer zweiten Phase des Mischprozesses, bei welcher die Feinkornparti ¬ kel auf die Oberfläche der Flüssigkeit gestreut werden, wodurch eine Suspension aus den Feinkornpartikeln und der Flüssigkeit gebildet wird.

Fig. 10 zeigt schematisch die Strömungsverhältnisse am Ende ei ¬ ner dritten Phase des Mischprozesses, wobei die Grobkornpartikel auf die Oberfläche der Suspension gestreut werden.

Fig. 11 zeigt schematisch das Entleeren der Mischvorrichtung als finalen Schritt des Mischvorgangs.

Fig. 12 zeigt exemplarisch die Kennwerte bei der Herstellung einer Mischcharge von einem Kubikmeter Frisch-UHPC.

In den Fig. 1 bis 5 sind schematisch die für die Erfindung wesentlichen Komponenten einer Mischvorrichtung zur Herstellung eines Faserbetons dargestellt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist die Mischvorrichtung 1 für die Herstellung von Faserbeton, insbesondere Ultra- Hochleistungs-Faserbetons (englisch „Ultra High Performance Fib- re Reinforced Concrete", kurz UHPC) , ein Gehäuse 2 auf, welches im oberen Bereich im Wesentlichen zylindrisch ist und im unteren Bereich nach unten hin trichterförmig, insbesondere im Wesentlichen konisch, zusammenläuft. Im Innenraum des Gehäuses 2 ist ei ¬ ne Mischkammer 3 für die Ausgangsstoffe des Faserbetons ausge ¬ bildet. Die Mischkammer 3 ist mit einer in Fig. 6 schematisch eingezeichneten Flüssigkeitszufuhr 4 verbunden, mit welcher die flüssigen Zugaben (nachstehend kurz „Flüssigkeit") für den Fa ¬ serbeton in die Mischkammer 3 geleitet werden können. Die Einleitung der flüssigen Zugaben, insbesondere Wasser und Fließmittel, in die Mischkammer 3 ist in Fig. 6 mit punktierten Linien 4a veranschaulicht. Weiters ist eine Zufuhr- und Einstreuein ¬ richtung 5 vorgesehen, mit welcher einerseits eine Feinkornmischung in die Mischkammer 3 zugeführt und auf die Oberfläche der Flüssigkeit abgegeben wird und andererseits eine Grobkornmi ¬ schung zugeführt und auf die Oberfläche einer zuvor aus der Feinkornmischung und der Flüssigkeit gebildeten Suspension abgegeben wird. Zudem ist in der Mischkammer 3 ein Mischwerkzeug 6 angeordnet, mit welchem zunächst die Feinkornkornmischung mit der Flüssigkeit und danach die Grobkornmischung mit der Suspension vermischt werden kann.

Innerhalb der Mischkammer 3 ist eine Strömungsleiteinrichtung 7 zur Ausbildung zumindest einer Zirkulationsströmung Sl der Flüssigkeit in der Mischkammer 3 angeordnet (siehe Fig. 7, Fig. 9) . Die Strömungsleiteinrichtung 7 weist ein Seitwärtsleitelement 8 für einen Seitwärtsabschnitt (d.h. einen stärker in horizontaler als in vertikaler Richtung verlaufenden Abschnitt) der Zirkulationsströmung Sl auf, in welchen je nach Phase des Mischvorgangs die Feinkorn- oder die Grobkornmischung eingestreut wird. Zudem weist die Strömungsleiteinrichtung 7 ein Aufwärtsleitelement 9 für einen Aufwärtsabschnitt (d.h. einen stärker in vertikaler als in horizontaler Richtung verlaufenden Abschnitt) der Zirkulationsströmung Sl auf. In der gezeigten Ausführung erstreckt sich das Aufwärtsleitelement 9 im Wesentlichen in vertikaler Richtung. Hierbei kann das Aufwärtsleitelement 9 als Rohr ausge ¬ bildet sein. Das Aufwärtsleitelement 9 führt - je nach Fort ¬ schritt des Mischvorgangs - die Flüssigkeit oder die Suspension von einem Bodenbereich 3a der Mischkammer 3 zu dem Seitwärtsleitelement 8, welches im oberen Bereich der Mischkammer 3 angeordnet ist. Zu diesem Zweck ist das Seitwärtsleitelement 8 am obe ¬ ren Ende des Aufwärtsleitelements 9 angeordnet. In der gezeigten Ausführung ist das Seitwärtsleitelement 8 als Schirm ausgebil ¬ det, welcher sich im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich der zentralen Vertikalachse 9a des rohrförmigen Aufwärtsleitele ¬ ments 9 erstreckt.

Für die Zwecke dieser Offenbarung beziehen sich sämtliche Orts- und Richtungsangaben, wie „oben", „unten", „nach oben", „nach unten", „horizontal", „vertikal" etc., auf den bestimmungsgemä- ßen Betriebszustand d r Mischvorrichtung 1 beim Zusammenmischen des Faserbetons.

Wie insbesondere aus Fig. 1 bis 3 ersichtlich, weist das Misch- Werkzeug 6 mehrere Verwirbelungselemente 10a, 10b innerhalb des Aufwärtsleitelements 9 auf. Die Verwirbelungselemente 10a, 10b sind jeweils um eine im Betriebszustand im Wesentlichen vertika ¬ le Drehachse rotierbar gelagert. In der gezeigten Ausführung weist das Mischwerkzeug 6 zwei in die eine Drehrichtung rotier ¬ bare Verwirbelungselemente 10a und zwei in die andere Drehrich ¬ tung rotierbare Verwirbelungselemente 10b auf. Jedes Verwirbe- lungselement 10a, 10b weist hierbei mehrere Durchtrittsöffnungen 11 für die Zirkulationsströmung Sl auf. Die Verwirbelungselemente 10a, 10b erstrecken sich im Wesentlichen über den gesamten Innendurchmesser des Aufwärtsleitelements 9. Aufgrund der Ver ¬ wirbelungselemente 10a, 10b wird eine im Wesentlichen horizonta ¬ le Kreisströmungskomponente entlang des Aufwärtsabschnitts der Zirkulationsströmung Sl ausgebildet.

Wie aus Fig. 1 weiters ersichtlich, weist das Mischwerkzeug 6 zudem ein entlang der Oberfläche des Seitwärtsleitelements 8 ro ¬ tierbares Rührelement 13 auf. Zur Aufrechterhaltung der Zirkula ¬ tionsströmung ist weiters eine Pumpe 14 vorgesehen, welche am unteren Ende des Aufwärtsleitelements 9 angeordnet ist.

Die in die eine Richtung drehenden Verwirbelungselemente 10a sind mit einer ersten Welle 15a drehfest verbunden, welche an einen ersten Antrieb 16a (vgl. Fig. 4; in Fig. 1 der besseren Übersicht halber nicht dargestellt) angeschlossen ist. Die in die andere Richtung drehenden Verwirbelungselemente 10b sind mit einer zweiten Welle 15b drehfest verbunden, welche an einen zweiten Antrieb 16b angeschlossen ist. Das Rührelement 13 ist mit einer dritten Welle 15c verbunden, welche an einen dritten Antrieb 16c angeschlossen ist. Entsprechend ist die Pumpe 14 mit einer vierten Welle 15d drehfest verbunden, welche an einen vierten Antrieb 16d angeschlossen ist. Der erste 16a, zweite 16b, dritte 16c und vierte Antrieb 16d sind unabhängig voneinan ¬ der, so dass die Drehzahlen an der ersten 15a, zweiten 15b, dritten 15c und vierten Welle 15d einzeln eingestellt werden können. In der gezeigten Ausführung sind die erste 15a, zweite 15b, dritte 15c und vierte Welle 15d ineinander angeordnet, wo ¬ bei die erste 15a, zweite 15b, dritte 15c und vierte Welle 15d jeweils das Aufwärtsleitelement 9 in Richtung dessen Längsachse 9a durchsetzen.

Wie aus Fig. 4, 5 ersichtlich, weist die (in Fig. 1 nur teilwei- se dargestellte) Zufuhr- und Einstreueinrichtung 5 in der gezeigten Ausführung eine erste Zuführung 17a für die Feinkornmi- schung im trockenen Zustand, hier in Form eines ersten Schneckenförderers, und eine davon getrennte zweite Zuführung 17b für die Grobkornmischung im trockenen Zustand, hier in Form eines zweiten Schneckenförderers, auf. Mit Hilfe der ersten 17a und zweiten Zuführung 17b werden die Feinkorn- und die Grobkornmischung in aufeinanderfolgenden Phasen des Mischvorgangs entlang der Strömungsrichtung S2 (vgl. Fig. 5) einem Wirbelschichtmodul 18 zugeführt, um die Feinkornmischung bzw. die Grobkornmischung vor dem Einstreuen zu fluidisieren . Das Wirbelschichtmodul 18 weist an der Unterseite eine Zufuhr 19 für eine Unterluftströ ¬ mung S3 auf. Durch die Unterluftströmung S3 werden die Bestandteile der Feinkorn- bzw. Grobkornmischung fluidisiert. Am Eingang des Wirbelschichtmoduls 18 ist ein Gebläse 20 für eine ho ¬ rizontale Förderluftströmung S4 angeschlossen, so dass die Feinkorn- bzw. Grobkornmischung im fluidisierten Zustand in eine Zufuhrleitung 21 transportiert wird. Die Zufuhrleitung 21 mündet in ein nach unten offenes, im Querschnitt beispielsweise kreis ¬ förmiges Einstreuelement 23 mit einer Einstreukammer 23a, über welche die Feinkorn- bzw. Grobkornmischung in Richtung des Seit- wärtsleitelements 8 der Strömungsleiteinrichtung 7 abgegeben wird (vgl. Pfeil S5 in Fig. 5) . In der Zufuhrleitung 21 ist ein Ventil 22 vorgesehen, welches zwischen einer Offenstellung zum Einbringen der Feinkorn- oder Grobkornmischung in die Einstreukammer 23a und einer Schließstellung zum Verschließen der Einstreukammer 23a überführbar ist. In radialer Richtung außerhalb des Einstreuelements 23 erstreckt sich zumindest ein Fil ¬ tergewebe 24. Der Bereich oberhalb des Filtergewebes 24 ist an einen Staubfilter 25 angeschlossen, welcher die von der Abluft- strömung S6 beförderte Abluft vor dem Austritt in die Umwelt reinigt. In Fig. 4 ist schematisch ein Filterreinigungsrüttler 24a eingezeichnet.

Aus Fig. 4 sind weiters schematisch mehrere Ultraschallmodule 26 ersichtlich, welche zur Abgabe von Ultraschall in Richtung des Seitwärtsleitelements 8 und des rotierbaren Rührelements 13 ein ¬ gerichtet sind. Dadurch kann die Oberfläche der Flüssigkeit beim Einstreuen der Feinkorn-Schüttgutmischung bzw. die Oberfläche der Suspension beim Einstreuen der Grobkorn-Schüttgutmischung mit Ultraschall beaufschlagt werden.

In den Fig. 6, 7, 9, 10, 11 sind die einzelnen Phasen des Mischprozesses schematisch dargestellt.

In Fig. 6 ist die Befüllung der Mischvorrichtung 1 durch Zugabe von flüssigen Bestandteilen des Faserbetons über mehrere Flüssigkeitsauslässe 27a, 27b, 27c der Flüssigkeitszufuhr 4 in die Mischkammer 3 ersichtlich (erste Phase) . Die Flüssigkeitsausläs ¬ se 27a, 27b, 27c sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch Einspritzdüsen 27a im oberen Bereich des Einstreuelements 23, Einspritzdüsen 27b entlang der gesamten Strömungsleiteinrichtung 7 sowie Einspritzdüsen 27c direkt unter dem Filtergewebe 24 ge ¬ bildet. Durch den von den Flüssigkeitseinlässen 27a, 27b, 27c erzeugten Druck wird nach jedem Mischvorgang der Innenraum der Mischvorrichtung 1 von Rückständen gesäubert und gleichzeitig die Mischkammer 3 befüllt.

Fig. 7 zeigt schematisch die in der Mischkammer 3 ausgebildete Zirkulationsströmung Sl der Flüssigkeit nach vollständiger Zugabe der flüssigen Bestandteile des Faserbetons über die Flüssig- keitseinlässe 27a, 27b, 27c der Flüssigkeitszufuhr 4. Die Flüs ¬ sigkeit wird mit der Pumpe 14 durch das Aufwärtsleitelements 9 nach oben gepumpt und danach über das Seitwärtsleitelement 8 zur Seite (d.h. radial nach außen) geführt. Zwischen dem Randbereich des Seitwärtsleitelements 8 und der Wandung des Gehäuses 2 ist eine Passage 8a gebildet, durch den die Flüssigkeit nach unten durchtreten kann. Nach dem Durchtritt durch die Passage 8a strömt die Flüssigkeit entlang der Innenwand des Gehäuses 2 zum Bodenbereich 3a der Mischkammer 3. Von dort gelangt die Flüssigkeit wiederum in das Aufwärtsleitelement 9, so dass die ge ¬ wünschte Zirkulationsströmung Sl in der Mischkammer 3 erhalten wird .

Fig. 9 zeigt die an die erste Phase zeitlich anschließende zwei ¬ te Phase des Mischvorgangs, in welcher die Feinkorn- Schüttgutmischung über die Einstreueinrichtung 5 sukzessive auf die zirkulierende Flüssigkeitsoberfläche aufgebracht wird. Hier ¬ für wird das Mehlkorn (Feinkorn-Schüttgutmischung) mittels der Unterluftströmung S3 fluidisiert, also in einen schwebenden Zu- stand versetzt, und durch die horizontale Luftströmung ins Inne ¬ re des Einstreuelements 23, in die Einstreukammer 23a geblasen. Dort reduziert sich die Strömungsgeschwindigkeit stark und die Feinkorn-Schüttgutmischung setzt sich gleichmäßig auf die Oberfläche der Flüssigkeit ab.

Bei der Zugabe von Feinstoffteilchen zu einer Flüssigkeit werden Agglomerate gebildet. Diese werden in Fig. 8 vereinfacht darge ¬ stellt. Gleichartige Feststoffteilchen 31 neigen durch ihre hohe Affinität zur Klumpenbildung und schließen in den dabei gebildeten Zwischenräumen 34 Gas, insbesondere Luft, ein. Zusätzlich wird der Zusammenhalt zwischen den Feststoffteilchen durch auftretende Adhäsionskräfte 32 verstärkt. Die Oberflächenspannung der Flüssigkeit bildet eine Hülle 33 um das Agglomerat, durch welche die Gaseinschlüsse in den Zwischenräumen 34 nicht mehr entweichen können. Diese Gaseinlagerungen verfälschen das Mischungsergebnis und können durch das in Fig. 8 dargestellte Ein ¬ streuen der Feinstoffteilchen wesentlich reduziert werden. Die Feinkörner können vorzugsweise im vereinzelten Zustand auf die Oberfläche der Flüssigkeit gestreut werden. Die Bestrahlung mit Ultraschall kann weiters dazu beitragen, die Oberflächenspannung um die Agglomerate und die Oberfläche der Suspension aufzubre ¬ chen, so dass die vereinzelten Feinkörner leichter in die entstehende Suspension eintauchen können.

Weiters werden die Agglomerate mit Hilfe der Mischwerkzeuge kol ¬ loidal aufschlössen.

Mit Hilfe der Pumpe 14 wird das Mischgut durch das vertikale Aufwärtsleitelement 9 („Wirblerrohr") nach oben gepumpt und kommt dabei nacheinander in den Wirkungsbereich der schnell rotierenden zweiten 10b und ersten Verwirbelungselemente 10a

(„Paddel") . Wenn sich die Pumpe 14 im Uhrzeigesinn dreht, drehen sich die Paddel 10b bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gegen den Uhrzeigersinn, die Paddel 10a wieder im Uhrzeigersinn und schließlich dreht sich das Rührelement (Rührwerk) 13 gegen den Uhrzeigersinn. In der ersten Mischphase (vgl. Fig. 6, 7) rotieren alle Mischwerkzeuge vergleichsweise schnell. In der zwei ¬ ten Mischphase (vgl. Fig. 9) dreht die Pumpe 14 langsamer. Die Paddel 10a, 10b rotieren weiterhin sehr schnell, wogegen sich das Rührelement nun vergleichsweise langsam dreht. Das Mischgut wird von den rotierenden, d.h. um die vertikale Achse 9a drehen den Mischwerkzeugen jeweils in ihrer Drehrichtung mitgenommen. Dabei verursachen die lochartigen Öffnungen 11 in den Paddeln 10a, 10b mit ihren scharfen Kanten turbulente Strömungen im Mischgut und örtlich auch Kavitationserscheinungen. Dort, wo di Mischwerkzeuge gegeneinander rotieren, entstehen außerdem hohe Scherkräfte und damit verbunden ebenfalls Turbulenzen im Misch ¬ gut. Diese Turbulenz- und Kavitationserscheinungen bewirken im Mischgut den kolloidalen Aufschluss von Agglomeraten.

Durch die Verwirbelungselemente 10a, 10b werden die Feststoffe in der Zirkulationsströmung Sl weiters einer Fliehkraft ausgesetzt. Dadurch werden die Feststoffe in radialer Richtung nach außen gegen die Wandung des Aufwärtsleitelements 9 geschleudert wogegen die Luft L zur Rohrmitte gedrückt wird (siehe Fig. 3) . Von dort kann die Luft L nach oben hin aus der Zirkulationsströ mung entweichen. Damit wird die Qualität des Faserbetons wesent lieh verbessert.

Die rotierenden Paddel 10a, 10b streifen das Mischgut von der inneren Wandung des Aufwärtsleitelements 9 ab und verhindern damit, dass das Mischgut an der Rohrwandung anklebt.

Fig. 10 zeigt schematisch die dritte Phase des Mischvorgangs, welche zeitlich an die zweite Phase, d.h. die Einbringung und Verteilung der Feinkornmischung (vgl. Fig. 9), anschließt. In der dritten Phase wird die Grobkornmischung über die Einstreueinrichtung 5 auf die Suspension aus der Feinkornmischung und der Flüssigkeit aufgebracht. Deshalb hat sich der Füllstand in dritten Phase gegenüber der zweiten Phase erhöht. Bevorzugt dre hen die Verwirbelungselemente 10a, 10b in der dritten Phase langsamer als in der zweiten Phase. Das Rührelement 13 dreht in der dritten Phase bevorzugt gleich schnell wie in der zweiten Phase. Die Pumpe 14 kann vergleichsweise schnell drehen.

Im Anschluss an die dritte Phase wird die vierte Phase des Mischvorgangs (Nachmischen) eingeleitet. Nachdem die Grobkorn- Schüttgutmischung eingestreut wurde, muss das zuletzt einge ¬ brachten Grobkorn noch durchmischt werden. Alle Mischwerkzeuge arbeiten dabei mit derselben Drehgeschwindigkeit wie in der dritten Phase.

Wie aus der Zeichnung von Fig. 11 weiters ersichtlich, weist die Mischvorrichtung 1 zudem ein Schließelement 28 auf, mit welcher nach Abschluss des Mischvorgangs gemäß der ersten bis vierten Phase eine Bodenöffnung 29 der Mischkammer 3 freigegeben werden kann. In der gezeigten Ausführung ist als Schließelement 28 eine Klappe vorgesehen, welche mit einer Antriebseinheit 30, hier ein Hydraulikzylinder, verbunden ist. Beim Entleeren des Mischgutes aus der Mischkammer 3 wird die Bodenöffnung 29 durch Freigeben des Schließelements 28 geöffnet, um ein Abfließen des Faserbe ¬ tons in einen Auffangbehälter, beispielsweise einen Krankübel, zu ermöglichen (vgl. Pfeil S7 in Fig. 11) . Bevorzugt drehen die Pumpe 14 und die Verwirbelungselemente 10a, 10b beim Entleeren in dieselbe Drehrichtung, beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn, wodurch das Entleeren der Mischkammer 3 unterstützt wird. Weiters können Rückstände auf dem Seitwärtsleitelements 8 durch das Rührelement 13 entfernt werden.

Fig. 12 veranschaulicht exemplarisch die Herstellung einer

Mischcharge von einem Kubikmeter Frisch-UHPC. Die gesamte Misch ¬ dauer beträgt 11 Minuten, die Mischleistung 5 Kubikmeter pro Stunde, die Pumpleistung 10 Kubikdezimeter pro Sekunde, die Geschwindigkeit 0,14 Meter pro Sekunde.