U bent hier: Home > Technologie > Verdichtingsproces

Informatie voor verdichten binnen de betonindustrie

Van : Schreuder & Co , E. Holthaus & Jan Hofwegen
Tel. : 078-6100111
E- Mail : jan.hofwegen@schreuderenco.nl

Betonverdichting algemeen:

1. Zie uitgebreide uitleg op: technologie_verdichten.html
2. Aanvullende interpretatie:
Voor de betonverdichting voeren we in het beton mechanische bewegingen in. Deze beweging
(trilling) heeft een groot aandel in onderstaand proces. Het proces van het ordenen.

1. Het ordenen / rangschikken proces:


Dit proces is bij de verwerking van beton (waarbij het uitharden in de vorm geschied) bijna altijd
zonder problemen.

2. Het transportproces:

Dit zorgt voor het opvullen van de holtes tussen de kleine en grote deeltjes in het beton.



Als verdichtingsproblemen optreden is dit proces bijna altijd de veroorzaker. Dit geld specifiek voor
verdichtingsprocessen waarbij het beton product direct uitgenomen moet worden. Directe ontschaling. Het kan echter ook bij uitharden in de vorm voorkomen.

3. Het afscheidings proces:

Dit proces transporteerd het overschot aan lucht en water uit het betonmengsel naar de oppervlakte van de producten/vormen. Dit proces veroorzaakt meestal de grootste problemen bij producten die in de vorm moeten uitharden. Zie de volgende bladzijde voor foto‘s van dit probleem.

Voorbeelden:





Voor het inbrengen van de mechanische benodigde trilling zijn 2 basisprincipes mogelijk:

Variant 1:

Direct in het beton met een trilmechanisme. Dit mechanisme kan meerdere vormen hebben.
Voorbeeld is natuurlijk de wel bekende trilnaald.

Technische beschrijving:
Verdichten door het direct doorgeven van een mechanische trilling in het betonmensgel. Dit kan bijvoorbeeld met een trilnaald. Een nieuwe ontwikkeling is de foto hieronder waar zwaarden worden gebruikt.


Afbeelding 1



Afbeelding 2



Afbeelding 3

Voorbeeld:

Verdichten van spoorbaanliggers of heipalen. Doel: sneller en beter. Constante kwaliteit.
Positieve test (afbeelding 2)
Compleet door ons ontwikkelde machine (afbeelding 3).

Variant 2

Indirect via de bodem en / of de wanden van een vorm.

3 methoden zijn productietechnisch mogelijk:

1. Door deformatie van de bodem en / of de wand van de vorm.
2. Door harmonische beweging van de vorm.
3. Door het schokken / aanstoten van de vorm.


Technische beschrijving methode 1

Door het afgeven van mechaniche bewegingen indirect, aan de te deformeren vormwand/bodem naar de betonmassa.

Hierbij deformeren een X aantal trilmotoren een bepaald bereik van de vormstructuur.
De grootte van de deformatie is hierbij de wegamplitude van de trilling.
Dit is in de planning / ontwikkelingsfase niet te berekenen.

Een meting op de vorm, moet uitwijzen , of de deformatie voor het geplande proces toereikend of mogelijk te groot is, waardoor de vormstructuur te hoog belast wordt.

Deze variant is een proces waarbij trial en error noodzakelijk is.

Het werkingsprincipe van deformatie:



Voorbeeld bij bovenstaande omschrijving:

a) Konusvorm voor het fabriceren van peilers van brugdelen



In bovenstaande afbeelding zichtbaar: onze meetapparatuur voor het meten van versnelling en frequentie. De amplitude wordt door onze software berekend.



Uitkomsten van de meting.

Afbeeldingen van de plaats van de trilmotoren en methode van aanbrengen.
Iets wat bij triltechniek vaak wordt onderschat of niet over wordt nagedacht. Het krachtenspel en slim gebruik maken van een stalen brug die de trilling groter/effectiever maakt door een moment te creeren.


afbeelding 1 afbeelding 2

De afstand tussen de trilmotoras en de vormbodem (geel gestippelte pijl) zorgt voor een moment waardoor de gegenereerde kracht / vervorming van de trilmotoren versterkt wordt.

De buigspanning is het grootste als de centrifugaalkracht van de trilmototor in de richting van de blauwe of rode pijlen werkt.


b) Tunnelvorm









Op bovenstaande afbeeldingen geld hetzelfde principe. Door de trilmotor op een bepaald afstand van de vormwand aan te brengen worden de gegenereerde centrifugaalkrachten van de motoren versterkt. Deformatie treed op in de vormstructuur.



Omdat bovenstaande vorm bewegingsvrij is opgesteld (door de rubbers) zal de vorm door de groene vectoren (krachten) vertikaal op- en neer gaan bewegen. Dit zal mee helpen het beton nog beter te verdichten.


Technische beschrijving methode 2 (harmonisch bewegen)

Door het indirect afgeven van harmonische mechanische trillingen via de de bodem van een vorm aan de betonmassa.

Hiervoor worden 2 (4,6,8,10..) trilmotoren asparallel onder een tafel gemonteerd.
De trilmotoren draaien in tegengestelde richting en synchroniseren (de onbalans synchroniseert).

Tafel (bovendeel) en vorm bewegen harmonisch op en neer in het verticale vlak.

De slag van de tafel is de wegamplitude (peak to peak) Deze kan al in de plannings / ontwikkelingsfase bepaald worden door berekening. Bij een goede constructie van tafel en onderframe zal de kracht en trilling gelijkmatig over het bovenblad verdeeld worden.

Werkingsprincipe harmonische beweging:



a) Voorbeeld van een toepassing,

trilbalk met aan elke zijde 5 trilmotoren die asparallel en star gekoppeld zijn met koppelingen om tot synchronisatie te komen.



De rode vorm in onderstaande afbeelding is met de triltafel verbonden door middel van klemmen. Het systeem beweegt harmonisch met sinusvormige mechanische trillingen.
Uit de frequentie en amplitude wordt de versnelling gegenereerd.
Deze wordt via de tafel en vorm in het beton ingebracht en zorgt voor de verdichting.



Belangrijk bij deze methode is dat de vorm een star / niet buigzaam lichaam is. Dit om de krachten gegenereerd door de tafel over te brengen in het beton.
Dit in tegenstelling tot methode 1 waarbij deformatie alleen kan optreden als de constructie dit toelaat. De constructie/vorm moet niet te star gemaakt worden.

b) Verdichten van schachtringen, schachtbodems schachtdeksels en buizen

De triltafel is het dominerend in deze productie machines.
Ze zijn als star lichaam gebouwd, de trilmotoren aan dit soort tafels worden altijd gekoppeld.





Vaak is de elastische lagering m.b.v.pneumatische balgcilinders uitgevoerd. (Afbeelding 1).

In verbinding met de automatische niveauregeling (afbeelding 2 met sensoren) kunnen de verschillende massas, veroorzaakt door de lege vorm aan het begin van het vulproces en de volle vorm aan het einde van het proces, goed beheerst worden. Dit is ook erg handig bij triltafels waarbij met veel verschillende vormen en dus verschillende massas wordt gewerkt.

Een vast rubber is altijd berekend op 1 maximale massa. Dit heeft altijd een ondergrens waar de tafel geen uitwerking heeft op de te verdichten massa.


afbeelding 1 Afbeelding 2

Voorbeeld: Hydraulische klemmen verbinden de vorm met de triltafel.



Door de mogelijkheid via de aansturing 2 onderscheidend grote wegamplituden in te stellen worden de grootte verschillen van belasting ook bewegingstechnisch beheerst.

Extra kan de intensiteit van de mechanische bewegingen tijdens het verdichtingsproces aangepast worden. Ook de trilfrequentie is tijdens het proces aan te passen.

Er zijn 2 typen trilmotoren te gebruiken voor deze methode:
Bij afbeelding 3, is de relatie tussen kleine en grote wegamplitude instelbaar.
Bij afbeelding 4, is de relatie tussen een kleine en grote wegamplitude een vaste verhouding


afbeelding 3 afbeelding 4

Tijdens een test met de triltafel met een lege vorm (afbeelding 5 en 6) worden de vibratie technische basisgegevens van de vorm bepaald, en zo ook de werking van de hydraulische klemmen.


Afbeelding 5 In beeld 6 de sensoren voor een meting



Voorwaarde meting: (benodigde versnelling 5g en kleine amplitude)

Uitkomst proef:
Bij afgave van 53,3 Hz van de frequentieomvormer wordt al een versnelling bereikt van 5g. (m/s2)

Technische omschrijving methode 3

Door indirect schokkend aanstoten tegen de bodemvorm naar de betonmassa.

De onbalans assen draaien synchroon, wat betekend frequentiegelijk en phasenstar omgekeerd.

De vrij opgehangen blauwe trilbokken zijn als star lichaam gebouwd, en bewegen uitsluitend in het vertikale vlak op en neer.

De vorm wordt los op de trilbokken gepositioneerd. Geen klemming. De trilbokken genereren hierdoor reperterend een schok die tegen de bodem van de vorm aanstoot.

Via de bodem van de vorm worden versnellins pieken in het materiaal ingebracht.



Voorbeeld: verdichten van spoorbaanliggers

Samenvatting:

Bij het proces van verdichten zijn er 3 processen gelijktijdig actief:

* Ordenen
* Transporteren
* Afscheiden

De in een (beton)massa ingedragen mechanische bewegingen / trillingen, activeren deze processen. Deze kunnen door 2 varianten geactiveerd worden:

* Direct via een werktuig in de massa.
* Indirect via de bodem of wand van een vorm.

Voor de indirecte variant zijn er 3 mogelijkheden:

- Door deformatie van de bodem en / of de wanden van een vorm
- Door harmoniche beweging van de vorm en dus de massa
(de gewenste wegamplitude kan bij de planning/ontwikkeling reed bepaald worden)
- Door het schokvormig aanstoten van de vorm

Conceptbepaling voor een verdichtings eenheid:

De keuze van de productie methode bepaald de verdichtingsvariant die procestechnisch bepalend is.

Belangrijke lering uit bovenstaand is dat triltechniek niet als een luidspreker werkt zoals door vele mensen in en rond de techniek wordt gedacht.

De trilling is een kracht die mechanisch wordt voortgebracht door de onbalans van de motor. Afhankelijk van hoe, hoeveel, & waar wordt grotendeels het succes of falen van een machine bepaald. Toepassing en materiaal buiten beschouwing gelaten. De weloverwogen combinatie hiertussen zorgt voor succes. Trial en error is vaak noodzakelijk aangezien niet alles rondom triltechniek te berekenen is.