Fördern von Frischbeton, insbesondere von Leichtbeton, durch Rohrleitungen PDF
Preview Fördern von Frischbeton, insbesondere von Leichtbeton, durch Rohrleitungen
FORSCHUNGSBERICfiTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN Nr. 2456 Herausgegeben im Auftrage des Ministerprasidenten Heinz Kuhn vom Minister fur Wissenschaft und Forschung Johannes Rau Dipl. -lng. Manfred Rossig Institut fiir Baumaschinen und Ba.ubetrieb der Rhein. -Westf. Techn. Hochschule Aachen Fordern von Frischbeton, insbesondere von Leichtbeton, durch Rohrleitungen Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 1974 © 1974 by Springer Fachmedien Wiesbaden Ursprünglich erschienen bei Westdeutscher Verlag GmbH, Opladen ISBN 978-3-531-02456-1 ISBN 978-3-322-88261-5 DOI 10.1007/978-3-322-88261-5 Vorwort Die Förderung von Beton durch Rohrleitungen hat bereits seit Jahrzehnten Probleme aufgegeben. Daß diese Förderung seit einigen Jahren fester Be standteil der Praxis beim Bau ist, besagt nicht, diese Probleme seien in zwischen gelöst; dies zeigt sich an den allgemeinen Einschränkungen und an immer wieder auftretenden Schwierigkeiten bei der Förderung von Normal beton sowie an den noch nicht gelösten Problemen der Förderung von Leicht beton. Es hat deshalb auch nicht an Versuchen gefehlt, Zusammenhänge einzelner, für die Förderung bedeutsamer Komponenten zu erforschen und hieraus För derbedingungen zu entwickeln. Im Bereich des Normalbetons haben sich so eine Reihe von praxisgerechten Regeln ergeben, die verbunden mit der im Umgang mit Betonpumpen erworbenen Erfahrung eine entsprechend zufrieden stellende Förderung dieses Betons gestatten. Die vorliegende Arbeit hatte die Entwicklung einer umfassenden Beschrei bung des Fördermechanismus und der diesen Prozeß tragenden Größen zum Ziel; denn nur eine Lösung der Gesetzmäßigkeiten im allgemeinen kann er warten lassen, daß die speziellen Bedingungen, wie sie etwa von der Art des Betons oder von'den Anforderungen durch die Abmessungen der Rohrlei tungen gestellt werden, uneingeschränkt erkennbar sind. In dieser Weise bietet die Arbeit eine theoretische, im Versuch erprobte und bestätigte Beschreibung des Fördervorganges, so daß sich sowohl die Konstruktion, als auch die Anwendung von Betonpumpen systematisch ausrichten kann. Daß diese Arbeit am Institut für Baumaschinen und Baubetrieb der RWTH Aachen durchgeführt werden konnte, ist der finanziellen Förderung durch den Minister für Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-West falen und durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft zu danken, die trotz mancher gegenteiliger Meinung über den einzuschlagenden Weg, zur Zeit des Beginns der Arbeit, ihre Unterstützung nicht versagten. Sicher sind auch jetzt noch nicht alle Probleme der Betonförderung durch Rohrleitungen gelöst, ja der an weiterer Forschung Interessierte wird durch die Lektüre dieser Schrift Anregungen für ergänzende Untersuchungen finden. Aachen, im September 1974 H. Frenking - II - INHALTSVERZEICHNIS Vorwort Formelzeichen und Abkürzungen 1. Einleitung 1 1.1 Problemstellung, Literaturauswertung 1 Stand der Erkenntnisse 1.2 Ziel der Untersuchungen 10 2. Theoretische Betrachtungen über die Rohrförderung 12 2.1 Allgemeine Strömungslehre - Homogene und heterogene Feststoff-Flüssigkeits-Mischungen 12 2.11 Allgemeine Strömungslehre 12 2.12 Homogene und heterogene Feststoff-Flüssigkeits Mischungen 16 2.13 Wesentliche Gesetzmäßigkeiten feststoffbeladener Flüssigkeitsströmungen - heterogener Bereich 17 2.2 Newtonsche und Nicht-Newtonsche Substanzen, Bingham-Substanzen und Frischbeton 21 2.21 Newtonsche und Nicht-Newtonsche Substanzen 21 2.22 Bingham-Substanz und Frischbeton 24 2.23 Vergleich von Strömungsbildern unter Umrechnung früherer experimenteller Ergebnisse, Vorstellung der Stromfadentheorie beim Transport von Frischbeton 33 3. Versuchsplan 43 4. Versuche und Ergebnisse 47 4.1 Vergleichende Untersuchungen über Pumpen von Normal- und Leichtbeton 47 4.11 Versuchsmaschine und Versuchseinrichtung 47 4.12 Meßeinrichtung, gemessene Werte 48 4.13 Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung 50 4.14 Betontechnologische Daten 51 4.15 Versuchsergebnisse 53 4.151 Arbeitsabläufe, maximale und mittlere Betondrücke über dem Rohrleitungsverlauf 53 - 111 - 4.152 Fördervolumen, Füllfaktor, Wirkungsgrade und Jillderung der Frischbetonrohdichten 67 4.153 Stetige Förderung von Normal- und Leichtbeton 74 4.154 Besonderheiten beim Pumpen von Leichtbeton, Förderhilfen und l'umpen an der Verstopfergrenze 77 4.2 Einzeluntersuchungen an porösen Leichtzuschlägen 85 4.21 Wasseraufnahme und Wasserabgabe verschiedener Arten von porösen Leichtzuschlägen bei einfacher Beaufschlagung mit Druck 86 4.211 Meßanordnung zur labormäßigen Prüfung 86 4.212 Versuchsdurchführung und Meßgrößen 87 4.213 Ergebnisse - Wasseraufnahme 88 4.214 Ergebnisse - Wasserabgabe und Restwasser Thermodynamische Modelle und Speichervermögen 95 4.22 Ergebnisse - Mehrfache Druckbeaufschlagung und -entlastung wasserumgebener Zuschlagkörner (Laborversuchsanlage) 101 4.23 Intermittierende Stoßbelastung auf Gemische von porösen Leichtzuschlägen und Wasser sowie von Zuschlägen und Zementleim (Großversuchsanlage) 103 Strömungsverhalten von Beton in Rohrleitungen 106 Versuchsaufbau, Meßeinrichtung, Versuchs durchführung 106 Ergebnisse - Verhalten von Fließfronten 107 Ergebnisse - Druckverlust = f (Fördergeschwin digkeit) für gerade Rohrleitung und Rohrkrümmer; Sinkversuche 109 4.34 Ergebnisse - Umfassende, das Förderverhalten von Beton kennzeichnende Größen 112 5. Auswertungen und Folgerungen 114 5.1 Besonderheiten, leistungsfähige intermittierend mit Druckwasser arbeitende Sättigungsanlage für Leichtzuschläge 114 5.2 Aufbereitung der Leichtzuschläge zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit beim Pumpen 116 - IV - 5.3 Die Förderung von Normal- und Leichtbeton 118 5.31 Die Förderung von Normal- und Leichtbeton in herkömmlicher Art durch Rohre 118 5.32 Die Förderung von Normal- und Leichtbeton mit Hilfe eines neuartigen Verfahrens 123 6. Zusammenfassung und Ausblick 125 Literaturverzeichnis 130 Im Text besonders gekennzeichnete Literatur 130 Im Text nicht besonders gekennzeichnete Literatur 132 8. Abbildungen - V - FORMELZEICHEN UND AEKu~ZUNGEN a Koeffizient der Druckverlust gleichung a cm Ausbreitmaß nach DIN 1048 cm Ausbreitmaß nach dem Versuch cm Ausbreitmaß vor dem Versuch kp/m2 additOives Glied der Druckverlust gleichung b m/s2 allgemeine Beschleunigung c Kontrollfaktor Buckingham volumetrische Transportkonzentration m, mm allgemeiner Durchmesser eines Rohres M.-% Feuchte des Zuschlags bezogen auf das Trockenmasse f repräsentativer Rohrwiderstands beiwert Scheinrohrlängenverhältnis für 90o-Rohrkrümmer g Erdbeschleunigung i Übersetzungsverhältnis k Körnungsziffer, Summe der Sieb rückstände in M.-% dividiert durch 100, bei unterschiedlicher Korn rohdichte Rückstände in Stoffraum-% nach DIN 1045 m gerade Rohrleitungslänge m Scheinrohrlänge für 1 m Vertikal förderung m Scheinrohrlänge eines 90o-Rohr krümmers kg Masse g Gesamtmasse des Meßgefäßinhalts g Masse von trockenem Leichtzuschlag stoff g Masse des drucklos zugegebenen Wassers g Masse des nach dem Druckverlust im Korn verbliebenen Wassers n Polytropenexponent n Anzahl der Proben - VI - npH H/min Anzahl von Pumphüben nHyd U/min Drehzahl der Antriebswelle des Rotors (Abtrieb HYGraulikmotor) nro U/min Drehzahl der Gummirolle des Rotors nrt U/min Drehzahl des Rotors P kp/cm2,kp/m2 Druck P Vol.-56 Porigkeit p* kp/m2 Verformungsfähigkeitsgröße ,1Pspez oder spezifischer Druckverlust pro m kp/cm2m Rohrlänge Llp s etc. ata absolute Drücke Po' P1 ata absoluter Kornaußendruck Pa ata absoluter Korninnendruck Pi P1 ata Druck im Korn nach .isothermer Volumenverdichtung 2 kp/cm Gesamtdruck im Rohr an der Stelle 1 P1 kp/cm2 Gesamtdruck im Rohr an der Stelle 2 P2 ata Druck im Korn nach polytroper bzw. P2 adiabater Expansion von Luft im Korn kp/cm2 dynamischer Druck Pdyn 2 Pges kp/cm Gesamtdruck kp/cm2 Hydraulikdruck PHyd PK Vol.-% Kornporigkeit kp/cm2 statischer Druck Pstat 2 kp/cm potentieller Druck Ppot Ap kp/cm2,kp/m2 Druckunterschied, Druckabfall oder Druckverlust .1Pg kp/m2 Gesamtdruckverlust bei einer fest stoffbeladenen Flüssigkeit .1Pv kp/cm2 Druckverlust bei reibungsbehafteter Strömung .1Pvs kp/cm2 Druckverlust bei schleichender Be wegung einer zähen Flüssigkeit .1Pw kp/m2 Druckverlust einer reinen Träger flüssigkeit .1Pz kp/m2 zusätzlicher Druckverlust durch Feststoff in der Flüssigkeit dm3/H effektives spez. Betonförder qHeff volumen pro Hub dm3/U spez. hydraulisches Fördervolumen qHyd pro Umdrehung - VII - dm3/U eff. spez. Betonfördervolumen qu eff pro Umdrehung dm3;U theoretisches Betonfördervolumen qtheor. pro Umdrehung r m, mm variabler Rohrhalbmesser rp mm Außenhalbmesser des sog. festen Pfropfens s cm Weg Rotorschlauch s unterschiedl. Standardab"Teichung Vol.-9G Standardabweichung von je 8 Proben Sg8 s,mm-Schrieb- t Zeit länge t oe Temperatur über dem Eispunkt v -·oder % Variationskoeffizient v Verdichtungsmaß nach DIN 1048 v m/s, cm/s Strömungsgeschwindigkeit v m/s, cm/s mittlere Strömungsgeschwindigkeit Vo Vol.-j~ prozentuales Kornporenvolumen 100 % bei Po = 1 ata v1 Vol.-~~ prozentuales Luftvolumen im Korn bei P1 v2 Vol.-% proz. Luftvolumen im Korn bei P2 vp Vol.-% Kornporenvolumen des Leichtzu schlages bezogen auf das Korn rohvolumen vWD_KR Vol.-% gesamtes unter Druck und Zeit ins Korn eingedrungenes Wasser bezogen auf das Kornrohvolumen vmax m/s maximale Strömungsgeschwindigkeit vp % prozentuale Rotorgeschwindigkeit vp m/s Strömungsgeschwindigkeit des sog. festen Pfropfens vR m/s Strömungsgeschwindigkeit an der Rohrwand vrt mm-Schrieb- Rotorgeschwindigkeit höhe oder % v' m/s Sinkgeschwindigkeit eines s Einzelkorns LIVKorn w Vol.-% proz. im Korn verbliebenes Wasser nach polytroper Druckentlastung oder Restwasser i1vRohr Vol.-% proz. außerhalb des Korns wieder verfügbares i-lasservolumen
The list of books you might like
