August 2007

 

Blockproduktion von Betonwerkstein

 

G. Popp GmbH errichtet neue Produktionsanlage in Valluhn

(Auszug aus einem Bericht des BFT International Magazins)

Um im Markt der preiswerten ausländischen Natursteine und Fliesen wettbewerbsfähig zu bleiben, entschied sich die Firma Popp, in ein kostenoptimiertes Verfahren zu investieren und eine Anlage für die Herstellung von Blockwaren zu errichten. Außerdem wollte man sich mit dem neuen Produktionsverfahren auch dem wachsenden Bedarf an dünneren Platten und Sonderformaten anpassen. All diese Vorgaben konnte man am neuen Standort Lüttow-Valluhn (Mecklenburg-Vorpommern) umsetzen.

Die Blockfertigung ist die preiswerte Arte der Herstellung von auf Maß geschnittenen Werkstücken wie Stufen, Fensterbänken, Fassaden usw. und ist - vor allem in Italien - die übliche Praxis der Betonwerksteinproduktion.

 

 

Blockfertigung

Geplant ist, zukünftig zehn Blockformen am Tag zu befüllen. Jede Stahlform hat die Abmaße von 2,43 x 1,42 x 1,00 m, die Füllhöhe wird allerdings nur etwa 90 cm betragen. Die Formwände bestehen aus zwei L-förmigen Stahlteilen, die gegeneinander gesetzt den zu befüllenden Kubus bilden.

                          Blockproduktion von Betonwerkstein

                                                   Abb. 1: Form

Diese beiden Formteile werden auf einer Grundplatte aufgesetzt und mit dieser über ein spezielles System verspannt. Dann wird die gesamte Form auf der Verdichtungsstation platziert.

                          Rüttelstation zur Blockproduktion von Betonwerkstein

                                           Abb. 2: Verdichtungsstation

Die Besonderheit an dieser Verdichtungstechnologie ist, dass die Formen nicht auf den Rüttlern verspannt werden.

Die befüllten Formen ("Blöcke") werden anschließend bis zum Gattern gelagert. Die Hallendimension in Lüttow ist derart groß, dass eine teilweise Lagerung der Blöcke in den Hallen möglich ist. Normalerweise werden auch in diesem Produktionsprozess 28 Tage als Nennlagerung vorgesehen. Mit Abstimmung der Betontechnologie und unter Berücksichtigung der Lagerungsbedingungen ist es jedoch möglich, die Blöcke nach ca. 8 Tagen zu schneiden. Der Transport der Riesenblöcke innerhalb des Werkes erfolgt mittels Hebe- und Flurfahrzeugen. Der Verdichtung schließt sich ein Kipptisch an, mit dem die produzierten Blöcke um 90° gedreht werden können, sofern die Produktions-Füllrichtung senkrecht zur späteren Schneiderichtung sein soll. Nach 1 Tag werden die Blöcke entschalt, verbleiben allerdings bis zum Einfahren in das Gatter auf der Stahlplattform. Insgesamt hat die Popp KG einen Vorrat von 20 Grundplatten und 12 Schalungen - also hinreichend Kapazität für eine durchgängige Produktion.

 

 

Ausblick

Mit dieser Investition am Standort Lüttow-Valluhn hat die G. Popp KG einen wegweisenden Schritt für die Betonwerksteinindustrie aufgezeigt. Betonartikel, die preislich und von der strukturellen Gestaltung her Naturstein oder keramischen Fliesen den Markt strittig machen werden, lassen zukünftige prestigehaltige Objekte des Unternehmens voraussagen. So wird es auch gelingen, Architekten und private Bauherrn vom Einsatz der Betonwerksteinplatten im Innenbereich zu überzeugen. Robustheit und Dauerhaftigkeit der Betonwerksteinplatten wurden bereits in der Vergangenheit in zahlreichen Super- und Baumärkten bewiesen.

 

 

Die Verdichtung der Betonwerksteinblöcke

Knauer Engineering aus Geretsried entwickelte, baute und lieferte die Anlage zum Ausformen und zur Verdichtung der Betonblöcke mit den Abmessungen 2.430 x 1.430 x 900 mm [l x b x h]. Die Blöcke müssen außerordentlich hoch verdichtet sein, denn nur praktisch porenfrei können sehr dekorative Wand- und Bodenbeläge erreicht werden.

Sehr hohe Beschleunigungsspitzen beim Verdichten ermöglichen es, den Zementleimanteil im Gemenge niedrig zu halten, denn nur die polierten Schnittflächen der sorgfältig ausgewählten Zuschläge -  nicht die des Zementsteines - liefern die geforderte Ästhetik.

Es führt nicht zum Erfolg, Beschleunigungsamplituden mit sinusförmigem Verlauf (Abb. 3/rechts) in das Gemenge einzutragen, wie sie sich bei fest aufgespannten Formen einstellen. Das Gemenge muss daher mit der Methode der Schockverdichtung sehr hohen Beschleunigungsspitzen ausgesetzt werden (Abb. 3/links).

                 

Abb. 3: Beschleunigungsamplituden, gemessen mit Knauer Hard- und Software "VibroSensor"

Die Formen liegen beim Verdichtungsprozess "frei reitend" auf Rüttelböcken auf; praktisch jede der von den synchron umlaufenden Rüttlerwellen generierten Wegamplituden provoziert einen Prellschlag gegen den 30 mm dicken Formboden. Alle Teile der Anlage erfahren also enorme Belastungen.

Die Einzelkomponenten der Anlage wurden aus einer Hand geliefert und perfekt aufeinander abgestimmt. Die Anlage umfasst vier Rüttelböcke mit selbstnivellierender, elastischer Lagerung (Abb. 4) und 70 kg schweren, schockresistenten Rüttlern. Knauer fertigte weiterhin die stabilen Formenseitenwände der zehn kompletten Formen mit fünf zusätzlichen massiven Böden. Diese Schalungen sind für extrem hohe Beanspruchung ausgelegt und damit maßgebend für den Fertigungserfolg.

                        Gummipuffer zur elastischen Lagerung

                                     Abb. 4: Lagerung der Rüttelböcke

 

 

Die Verdichtung erfolgt in zwei Phasen:

Phase 1: Verdichtungsmodus

Die Wellen der Rüttler an einem Bock laufen zueinander synchron, d.h. frequenzgleich, und bei Addition der Zentrifugalkräfte phasenstarr um. Die vier schwingfähig gelagerten Oberteile führen eine geradlinige, ausschließlich vertikal gerichtete Schwingbewegung aus und schlagen prellend gegen den Formboden (Schock).

Im Gemenge werden die Einzelprozesse der Verdichtung (d.h. Ordnungs-, Transport- und Ausscheidungsprozess, siehe auch "Betonverdichtung in Formen und Schalungen") gestartet. Der Verdichtungsgrad steigt schnell und die Eigenschaft des Gemenges, Schwingungen weiterzuleiten, nimmt rasch zu; immer größere Gemengeanteile koppeln sich an. Dies setz sich fort, bis an den Formwänden eine Drehbewegung beginnt, die immer wieder Luft in das Gemenge eingetragen würde. Die Verdichtung ist jetzt praktisch abgeschlossen, die eingebrachte Luft jedoch noch nicht vollständig ausgetragen.

Phase 2: Entlüftungsmodus

Die Selbstsynchronisation der Rüttler, vorher noch gewünscht und nützlich, wird als Ursache der Drehbewegung zum Verdichtungsproblem. Jetzt wäre es unmöglich, die Prellschläge unter die "frei reitend" aufliegende Form so zu dosieren, dass diese Drehbewegung vermieden und das Entlüften erfolgen würde.

Die Rüttler werden daher nun multifrequent gefahren. Der synchrone Umlauf ihrer Wellen wird somit verhindert, sie laufen mit unterschiedlicher Frequenz (multifrequent) und phasenwechselnd um. Die so provozierte Interferenz der mechanischen Schwingungen verhindert im Gemenge einen gleichsinnig drehenden Partikelstrom. Es werden Partikelströme generiert, die ihre Geschwindigkeit und Richtung ständig wechseln. Das Entmischen und der erneute Lufteintrag werden somit verhindert, es resultiert eine optimale Verdichtung der großformatigen Blöcke.