5 T C H T N G BETONPR 5 M AMengenLange tijd hadden betontechnologenvooral aandacht voor onderwerpen alsmengselontwerp, grondstofkeuze en deprestatie van verhard beton. De laatstejaren krijgen ze ook meer belangstellingvoor het productieproces.Dit proces wordt steeds complexer.Erworden niet alleen steeds hogereeisen gesteld aan het verwerkingsgedragde betonspecie en de eigenschappenvan het verharde beton. Ook het aantalgrondstoffen voor de samenstelling vanbetonspecie neemt snel toe. We kunnendaarmee steeds hoogwaardiger produc-ten maken, maar het productieproces,met name het mengen, wordt er nieteenvoudiger op. Indeze BE.TONIE.Kbesteden we daarom aandacht aan deverschillende mengprocessen enmengertypes en gaan we in op de invloedvan de wijze en het tijdstip van doserenvan grondstoffen in de menger.POSTBUS 35325203 DM 'S-HERTOGENBOSCHBetonspecie is een mengsel van een groot aantalgrondstoffen met zeer verschillende eigenschappen.De korrelafmeting kan verschillen: van fijnevulstof totgrof grind. De volumieke massa varieert per grondstofen de hoeveelheden van de verschillende grondstoffenlopen sterk uiteen. Zo bedraagt de dosering vansommige hulpstoffen slechts enkele tientallenmilliliters,terwijl van het grove toeslagmateriaaldoorgaans meer dan 1000kg per kubieke meter betonwordt gedoseerd. In het mengproces moeten al dezecomponenten zo efficiënt mogelijktot een homogenebetonspecie door elkaar worden gewerkt. Bovendienmoet de productiecapaciteit hoog zijn. Dit betekentgrote charges en relatief korte mengtijden, hetgeenalleen lukt bijeen juiste keuze van de mengel' en eenop de samenstelling afgestemde mengprocedure.Voor het mengen van beton- en mortelspecie wordenzeer verschillende mengprocessen en mengerstoegepast. Het mengen van een zeer vloeibareinjectiemortel, opgebouwd uit fijnkorrelige grondstof-fen, stelt totaal andere eisen aan het mengproces danhet mengen van bijvoorbeeld schuimbeton, eenmetselmortel of een 'normale' betonspecie met groftoeslagmateriaal. De variatie aan mengers enmengprocessen is dan ook te groot om in éénBETON/EK te behandelen. In deze aflevering zullen wevooral ingaanop mengprocessen voor betonspecie.juli 1996MENGENHet doel van mengen is de verschillende grondstoffengelijkmatigdooreen te werken, zodat een homogenespecie ontstaat. Het mengresultaat hangt niet alleen afvan het type menger. Ook de wijze en het tijdstip vandoseren van de grondstoffen zijn hierbij belangrijk.Wanneer we allegrondstoffen gelijktijdig of inwillekeurige volgorde achter elkaar in de mengerbrengen, komt het homogeniseren voor honderdprocent voor rekening van de menger. Wanneer wede grondstoffen door elkaar in één stroom ofgelijktijdig als parallelle stromen invoeren, komen ze almin of meer voorgemengd in de menger. Voor hetverder homogeniseren is dan minder energie nodig enook de mengtijd zal korter zijn. De mengtijd hangtnatuurlijk ook af van de verwerkbaarheid van hetmengsel en de conditie van de menger. Deze laatstewordt vooral bepaald door de slijtagevan de schoepenen de mate van vervuilingvan de menger.Maar de manier waarop de menger moet wordengevuld, hangt van meer factoren af. Zo zagen we inBETON/EK 10/13 dat hulpstoffen bijvoorkeur ná hetaanmaakwater in de menger moeten wordengebracht. Op deze manier voorkomen we dat dehulpstof wordt geabsorbeerd door het nog drogecement. Hierdoor verbetert het effect van de hulpstofen neemt met name bij(super)plastificeerders dewerkingsduur toe. Bovendien is het effect van dehulpstof per charge beter in de hand te houden als ergeen hulpstof wordt geabsorbeerd. Immers, als hetcement wel hulpstof absorbeert, kan de hoeveelheidgeabsorbeerde hulpstof per charge variëren.Er zijn meer grondstoffen die gevoelig zijnvoor hettijdstip waarop ze in de menger komen. Zo moetenwe bijhet verwerken van silica-fumein slurryvormvoorkomen dat de slurry in aanraking komt met hetnog droge cementpoeder. Het cement zal namelijkdirect water onttrekken aan de silica-slurry,waardoorde silica-fumesamenklontert. Met deze harde klontenkan deze extreem fijnevulstof onmogelijk de functievervullen waarvoor ze was bedoeld!MENGERSMengers worden in alle soorten en maten aangebo-den. Vrijwel elke fabrikant heeft zijneigen variant.Zonder iemand te kort te willen doen, durven we destellingaan dat geen enkele menger achter detekentafel is ontworpen. Ze zijn op basis vanpraktijkervaringen uitgegroeid tot de mengers die nuop de markt zijn.Veel mengers zijn inde loop van dejaren steeds beter afgestemd op een bepaaldmengseltype. Er zijnveel verschillende mengers. Weonderscheiden hier: vrije-valmengers, dwangmengersen speciale mengers.Eenvrije-valmenger kunnen we ons voorstellen alseen grote, liggendetrommel waarin tegen de wandschoepen zijnaangebracht (fig. I). Tijdens het draaienvoeren deze het materiaal mee omhoog tot het naarbeneden valt. Vandaar de naam vrije-valmenger.Hierdoor worden de grondstoffen als het warevoortdurend omgezet. Een overbekend voorbeeld isde kleine metselspeciemolen die we in de doe-het-zelfsfeer en op kleine bouwwerken regelmatig tegenko-men. Deze mengertjes hebben een mengcapaciteit vanca. 50 liter. Ze hebben een vaste draairichting enworden geleegd door de menger te kantelen. Ook detruckmixer is een voorbeeld van een vrije-valmenger(foto 2).Principe vande vrije-valmenger. Tijdens het draaien voeren deschoepen de grondstoffen mee omhoog. totdatze naarbeneden vallen. Zo worden de grondstoffen steeds omgezetBoven een grote stationaire vrije-valmenger, ondereentruckmixer.Principe vande dwangmenger, links de panmenger, rechts detegenstroommenger waarbij de mengkuip in tegengestelderichting draait.Een bijzondere variant op de trogmenger is decontinumenger. Ook deze heeft een horizontaalopgestelde, cilindervormige bak waarin eenmengschoep draait, maar de menging vindt nietchargegewijs maar continu plaats. Aan de ene kantwordt de mengercontinu gevuld met grondstoffen,aan de andere kant komt er een continu stroomspecie uit. De inhoud van de menger kan hierdoorbeperkt zijn. Continumengers zijn zeer gevoelig voorwisselingen in de grondstoffenstroom. In de praktijkworden continumengers vrijwel uitsluitend toegepastvoor het doormengen van water bijdroog voorge-mengde cementgebonden mortels. Een bekendPrincipe vande trogmenger, links enkel, rechts dubbel.Ook 'trogmengers' horen tot de groep van dwang-mengers. Bij deze mengers worden de grondstoffengemengd in een trogvormige bak. In deze bak ligt eenhorizontale as waaraan mengschoepen zijn bevestigd(fig. 4). Er zijn ook dubbele trogmengers. Hierindraaien twee horizontale assen met mengschoepen integengestelde richting (fig. 4).Ookeentruckmixer werktvolgens het principe vande vrije val.DwangmengersBij dwangmengers worden de grondstoffen gemengddoor schoepen, die in een kuipronddraaien (fig. 3).Deze mengers worden daarom ook wel 'panrnengers'genoemd. Een variant is de zogenoemde tegenstroom-menger waarbij de mengkuip tegen de draairichtingvan de mengschoepen in draait (fig. 3).De vrije-val menger wordt in de Nederlandsebetonmortelindustrie op grote schaal gebruikt. In hetbuitenland zien we dit type menger veel minder. Opbetonmortelbedrijven varieert de capaciteit van dezemengers van ca. 2 tot m3 · Deze grote mengerszijnmeestal niet kantelbaar. De schoepen zijn zodanig inde menger gebracht dat door het omkeren van dedraairichting de specie uit de menger wordt'geschroefd'. De vrije-valmenger is vooral geschiktvoor plastische betonspecies. Dat kunnen zeerhoogwaardige betonspecies zijn. Denk maar aan degerealiseerde toepassingen van in het werk gestortbeton in sterkteklassen tot B95.Een praktisch voordeel van vrije-valmengers is dat debetonspecie tijdens het lossen goed zichtbaar is. Demengmeester kan elke charge betonspecie visueelbeoordelen op homogeniteit en consistentie.Eventuele afwijkingen in de samenstelling zijn directzichtbaar en kunnen onmiddellijk worden gecorri-geerd.&&voorbeeld zijn de mengers onder de silosystemenvoor metselmortel. Meestal heeft de menger dan eenbulsvorrn, waarin in de lengterichting een as metmengschoepen draait.Vrijwel alle dwangmengers hebben een grotemengcapacltelt, Ook drogere en zelfs aardvochtigemengsels kunnen hierin goed worden gemengd. Hetlossen van dwangmengersgebeurt door het openenvan een klep aan de onderzijde. Bij vloeibare spedes ishet soms moeilijk om de mengerinhoud beheerst telossen. Een ander nadeel is dat visuele controle tijdenshet lossen vrijwel onmogelijk is. Dwangmengersworden geleverd in verschillende uitvoeringen, voorchargegroottes variërend van 50 liter tot 6Speciale mengersNaast de vrije-val- en de dwangmengers komen we inde praktijk een grote verscheidenheid mengersvoor beton- en mortelspecie tegen. Zo is dezogenoemde 'turbomenger' bedoeld voor een zeersnelle en intensieve (voor-)menging van de fijnegrondstoffen (fig. 5). Meestal bestaat deze menger uiteen staande bak, die soms ook dienst doet alsweegbak, waarin een mengpropellor zeer snelronddraait. Voor de vervaardiging van cementgebon-den mortels zijn er naast de continumenger, ook weldoorstroommenger genoemd, allerlei specialemengers. Een voorbeeld daarvan is de lintmenger, diebestaat uit een stilstaande trommel waarin ronddraai-ende lintvormige schoepen zijn aangebracht. Ook hierfungeert de trommel vaak tevens als weegbak.nPrincipe vande turbamenger.Bij de productie van schuimbeton zien we meestal eenmenging in twee fasen. Eerst wordt de basisspeciegemengd, chargegewijs of continu. Vervolgens wordtdeze specie gemengd met het schuim. Hiervoor wordtmeestal een doorstroommenger gebruikt. Weonderscheiden dynamische en statische doorstroom-mengers (fig. 6). De dynamische doorstroommenger iseen mengbuis met daarin een aangedreven meng-schoep. De statische doorstroommengeris een buiswaarin schotjes zijn aangebracht. De specie wordtdoor deze buis gepompt en door de schotjes in eenwervelende en mengende beweging gebracht.Principe vande doorstroommenger. Boven de dynamische,onderde statische.KEUZE VAN DE MENGERBij deze grote verscheidenheid aanbod is het kiezenvan de juiste menger niet eenvoudig. Elkmengertypeheeft zijn specifieke voor- en nadelen. De uiteindelijkekeuze hangt van een groot aantal factoren af. In deeerste plaats van de gewenste mengcapciteit in m3/uuren de maximale chargegrootte. Daarnaast is de aardvan de meest voorkomende mengselsamenstellingenvan belang. Wat is de meest gevraagde consistentie?Moeten we mortel- of betonspecie mengen? Wat is demaximale korrelgrootte? Verder moeten we onsafvragen waaruit het grondstoffenpakket bestaat enwat de aard van de verschillende componenten is.Denk hierbij aan hulpstoffen, vulstoffen, slllca-fume,kleurstoffen enz.Een andere belangrijke factor zijn de kosten vooraanschaf en onderhoud, inclusief de kosten dievoortkomen uit slijtage en het schoonhouden van de4menger. Deze kosten lopen per menger zeer sterkuiteen. Andere belangrijkefactoren zijn bijvoorbeeldhet energiegebruik en de mogelijkheden tot visuelecontrole tijdens het productieproces.Tot zover een vluchtige behandeling van deverschillende mengertypen en de overwegingen bij dekeuze van een menger. Het is duidelijkdat de mengereen belangrijke schakel is in het productieproces. Erzijn echter meer factoren die een rol spelen in hetmengproces: de dosering van grondstoffen (volgordeen snelheid van inbrengen) en de mogelijkheden tottussentijdse, bijvoorbeeld visuele, controle op hetproductieproces. Dit dwingt ons ook te kijken naar detotale productie-unit waarbinnen de menger zijnwerkmoet doen. Dat brengt ons bijde betoncentrale.BETONCENTRALESWanneer we kijken naar betoncentrales, zien we veelverschillen. Voor een deel hebben die te maken metde beschikbare ruimte (hoogte) voor de installatie. Ditkan er toe leiden dat bijvoorbeeld de wegingvantoeslagmaterialen 'buiten' de eigenlijke installatiegebeurt, waarna de grondstoffen met een lopendeband naar de menger worden gevoerd. Ook tenaanzien van de manier van wegen komen we allerleivarianten tegen; mechanisch dan wel via drukdozen.Hetzelfde geldt voor de besturing van het weeg- endoseerproces. Ditvarieert letterlijk van handbediendekleppen tot zeer geavanceerde computergestuurdeprocessen.ln het kader van deze BETON/EK voert hette ver al deze varianten te behandelen. Inde praktijkzijnwaarschijnlijkgeen twee centrales gelijk.Globaal kunnen we bij betoncentrales drie mengcon-cepten onderscheiden: het 'droge', het 'natte' en het'halfnatte' systeem. Bij het droge en halfnattemengsysteem vindt een deel van het mengprocesbuiten de installatie plaats. In de praktijk betekent ditdat de specie geheel of gedeeltelijk in een truckmixerwordt gemengd. Het droge en halfnatte systeemkomen we dan ook uitsluitend tegen bij betonmortel-bedrijven.Het droge mengprocesBij het droge mengproces worden alle grondstoffen inde centrale afgewogen en vervolgens gelost in eentruckmixer. Daar worden de grondstoffen gemengden daar wordt ook het water toegevoegd. Het totalemengproces speelt zich dus af in de truckmixer, diedienst doet als vrije·valmenger. Een nadeel is dat demengmeester geen visuele controle heeft op degemaakte betonspecie. Dit maakt correcties,bijvoorbeeld van de verwerkbaarheid, tussen deopeenvolgende charges onmogelijk. Eigenlijk is ditmengsysteem alleen verantwoord voor betonspeciemet een relatief eenvoudige samenstelling.Bijvoorbeeld voor betonspecie zonder hulpstoffen envoor de lageresterkteklassen. Betonspecie vanconstante kwaliteit leveren, vereist intensievecontrole van alle truckmixerladingen en eenwagenpark waarvan de truckmixers in perfecteconditie zijn. Dit concept komen we tegenwoordignog maar sporadisch tegen.Het natte mengprocesBij het natte mengproces worden alle grondstoffen ineen centrale menger gemengd en wordt de kant enklare (natte) betonspecie in de truckmixer gelost. Dedraaiende truckmixerketel heeft geen functie in hetmengproces. Hij moet alleen ontmengen van de specietijdens het transport tegengaan. Het natte mengprocesbiedt alle mogelijkheden om hoogwaardig beton temaken. Het hele proces van wegen, doseren enmengen vindt immers plaats binnen de beton mortel-centrale, zodat het bijvoorbeeld mogelijkis om tijdstipen wijze van doseren van de verschillende grondstof-fen te optimaliseren voor de verschillende betonsa-menstellingen.Het halfnatte mengprocesHet halfnatte mengproces wordt in het jargon ook welaangeduid met 'grind buitenom', hetgeen het verschilmet het natte mengproces goed karakteriseert. Allecomponenten, behalve het grove toeslagmateriaal,worden in de fabriek afgewogen en gemengd. Het gaatdaarbij om cement, zand, water en eventuele vul- enhulpstoffen. Tot zover zijn de mogelijkheden van hethalfnatte mengproces vergelijkbaar met die van hetnatte mengproces. Het grind wordt tijdens het lossenvan de specie in de truckmixer gedoseerd. Op dezemanier is het mogelijkmet een relatief eenvoudigeinstallatie een hoge productiecapaciteit te realiseren.Net als bij het droge proces is visuele controle van heteindproduct niet mogelijk.Wel kan de mengmeester,afhankelijkvan het aanwezige mengertype, de speciezonder grof toeslagmateriaal beoordelen. Bij hethalfnatte mengproces wordt meestal een dwangmen-ger gebruikt, maar vrije-valmengers kunnen in principeook worden toegepast.Aan de besturing van een halfnatte centrale wordenhoge eisen gesteld. Een paar voorbeelden. Het wegenvan de verschillende grondstoffen loopt niet parallelmet het vervaardigen van een charge betonspecie. Ophet moment dat van charge A het cement, zand enwater al in de menger is gelost en het cement, zand engrind van charge Bwordt afgewogen, zit het grind vancharge A nog in de weegschaal.Het lossen van een dun vloeibare basisspecie vanuiteen dwangmenger in een truckmixer vergt een zeergecontroleerd openen van de losklep. Om de mengingin de truckmixer niet onnodig te bemoeilijken, moetende basisspecie en het grove toeslagmateriaal hierbijgelijktijdigen gelijkmatigin de truckmixer lopen.In principe kan een halfnatte centrale natuurlijk ook'nat' mengen. Allegrondstoffen, inclusiefhet grovetoeslagmateriaal, worden dan in de menger tot eenhomogene specie gemengd. Dit maakt het mogelijkook speciale samenstellingen en hoogwaardig beton teproduceren, maar dat gaat dan wel ten koste van deproductiecapaciteit.Dit overzicht van 'droog' via 'nat' naar 'halfnat' is nogverre van compleet. In de praktijk vinden we allemogelijke combinaties. Zo zijn er centrales waar hetfijne materiaal wordt voorgemengd in een turbomen-ger of dwangmenger om daarna het mengproces ineen vrije-valmenger te voltooien.PROCESBESTURINGIn het proces van wegen en doseren, speelt deprocesbesturing een centrale rol.Binnen de grenzen van de 'mechanische' mogelijkhe-den van een centrale kan een goede procesbesturingde constantheid en snelheid van wegen en doserensterk verbeteren.De handbediende productie-unit wordt in snel tempovervangen door geavanceerde zelfcorrigerende enzelflerende besturingen. Dit heeft zonder meer geleidtot verbetering van de weegnauwkeurigheid enweegsnelheid.ln de toekomst zullen verbeterdemeettechnieken van bijvoorbeeld vochtgehalte,korrelopbouw, consistentie en homogeniteitwaarschijnlijk in de procesbesturing wordengeïntegreerd.Met de huidige computergestuurde procesbesturingenis in principe veel mogelijk. In de praktijk zien weechter dat de mogelijkheden voor vrije keus vantijdstip en volgorde van doseren van de verschillendegrondstoffen vaak beperkt zijn! Hopelijk behoren deprogrammeurs van deze systemen tot de lezers vanBETON/EK en nemen zij de opmerkingen op dit puntter harte.LITERATUURSouwerbren, ing.c.,Betontechnologie (Cement enBetonreeks nr. I), 9de druk, Stichting BetonPrisma, 's-Hertogenbosch 1995Betoniek 10/13 HulpstoffenSonnenberg, Richard, Stationaire Betonmischanlagen.Beton 10/95, blz. 732-738Mischtechnik. Syllabusvan Lehrgang nr. 10828/45.138Technische Akademie EsslingenDIN 459 Mischer für Beton und Mörtel.Teil I: Begriffe.Leistungsermittlung. Grössen.Teil 2: Verfahren zur Prüfung der MischwirkungvonBetonmischern.Rectificatie BETONlEK 10/16In het vorige nummer 'Examen betontechnoloog bv,1996' zijn in vraag 8 enkele gegevens weggevallen.De vraag moet luiden:'Een fabrikant van betonstraatstenen produceert zijnstenen met de volgende mengselsamenstelling:· 2020 kg (nat) zand, vochtpercentage3% t.O.V. droogmateriaal;· 1470 kg (nat) grind, vochtpercentage 2%t.O.V. droogmateriaal;·450 kg hoogovencement CEM11 B42,5 LHHS.'Daar maak je 't mee.ColofonBETONlEK is een praktijkgericht voorlichtingsbladop het gebied van de betontechnologie en verschijnt10 keer per jaar.In de redactie zijnvertegenwoordigd: de Nederlandsecementindustrie,MEBIN, CUR en de BouwdienstRijkswaterstaat.Uitgave:BetonPrismapostbus 3532, 5203 DM 's-HertogenboschRedactie: 073 - 6 40 12 22Abonnementen: 073 -6 40 12 31BetonPrisrna is een initiatief van de VerenigingNederlandse Cementindustrie (VNC).Overname van artikelen en illustraties is toegestaan,onder voorwaarde van bronvermelding.Abonnementsprijzen:Nederland f 27,50Belgiëf 28,50andere landen fAbonnementen lopen per kalenderjaar en wordenautomatisch verlengd, tenzij voor I decemberschriftelijk wordt opgezegd.ISSN 0166-137x