Gesteinskörnungen sind ein wesentlicher Bestandteil von Beton. Sand, Kies, Schotter und andere körnige Materialien bilden die Struktur der Mischung und tragen dazu bei, ihre Festigkeit, Stabilität, Verarbeitbarkeit und Dauerhaftigkeit zu bestimmen.
Die Qualität des Betons hängt jedoch nicht nur von der verwendeten Zementart ab. Auch die Herkunft der Gesteinskörnungen, ihre Korngrößenverteilung, ihr Feuchtigkeitsgehalt, die Reinheit des Materials und die Genauigkeit der Dosierung beeinflussen das Endergebnis.
Aus diesem Grund müssen die Handhabung und Lagerung der Gesteinskörnungen in Betonmischanlagen so organisiert werden, dass die unterschiedlichen Korngrößen getrennt bleiben und die nachfolgenden Wiege- und Mischphasen kontinuierlich beschickt werden können.
Was sind Gesteinskörnungen?
Der Begriff Gesteinskörnungen bezeichnet körnige Materialien mineralischen Ursprungs, die im Bauwesen und bei der Herstellung von Beton verwendet werden. Häufig werden sie auch als Zuschlagstoffe oder Inertstoffe bezeichnet.
Wer nach der Bedeutung des Begriffs „Gesteinskörnung“ sucht, meint damit ein Material wie Sand, Kies oder Schotter, das nach der Zugabe zur Mischung durch die aus Zement und Wasser bestehende Zementpaste gebunden wird.
Zu den am häufigsten verwendeten Gesteinskörnungen gehören:
- Sand;
- Kies;
- Schotter;
- Splitt;
- gebrochene Gesteinskörnungen;
- recycelte Gesteinskörnungen;
- leichte Gesteinskörnungen.
Die mineralischen Materialien können direkt aus natürlichen Lagerstätten, aus einem Steinbruch oder aus der Zerkleinerung und Sortierung von Gestein stammen.
Sie können außerdem durch die Rückgewinnung und Aufbereitung von Materialien aus Bau- und Abbruchtätigkeiten gewonnen werden.
Der Ausdruck „inerte Stoffe“ wird teilweise allgemein verwendet. Bei der Betonherstellung ist es jedoch fachlich korrekter, von Gesteinskörnungen oder Zuschlagstoffen für Beton zu sprechen.
Welche Gesteinskörnungen werden für Beton verwendet?
Gesteinskörnungen für Beton werden hauptsächlich nach der Größe ihrer einzelnen Körner unterschieden.
Feine Gesteinskörnungen bestehen überwiegend aus Sand und anderen Materialien mit geringer Korngröße. Ihre Aufgabe besteht darin, einen Teil der Zwischenräume zwischen den größeren Körnern auszufüllen und zur Verarbeitbarkeit der Mischung beizutragen.
Grobe Gesteinskörnungen umfassen Kies, Schotter und gebrochene Materialien mit größeren Korngrößen. Diese Bestandteile bilden das tragende Korngerüst des Betons und tragen nach dem Erhärten zur Stabilität des Materials bei.
Je nach Herkunft können Gesteinskörnungen folgendermaßen unterschieden werden:
- natürliche Gesteinskörnungen, wenn sie aus Flussablagerungen, natürlichen Lagerstätten oder der Aufbereitung von Gestein stammen;
- gebrochene Gesteinskörnungen, wenn sie durch Brechanlagen hergestellt und anschließend klassiert werden;
- recycelte Gesteinskörnungen, wenn sie aus der kontrollierten Aufbereitung von Baustoffen gewonnen werden;
- leichte Gesteinskörnungen, wenn sie zur Herstellung von Beton mit geringerer Rohdichte verwendet werden.
Die Wahl des Materials hängt von der herzustellenden Betonart, den geforderten Eigenschaften und dem späteren Einsatzbereich des Bauwerks ab.
Wozu dienen Gesteinskörnungen im Beton?
Im Beton umschließt und verbindet die aus Zement und Wasser gebildete Paste die Gesteinskörnungen und verwandelt die einzelnen Bestandteile in eine kompakte Masse.
Gesteinskörnungen sind daher keine einfachen Füllstoffe, sondern erfüllen mehrere wesentliche Funktionen.
Sie bilden die Struktur der Mischung
Gesteinskörnungen machen den größten Teil des Betonvolumens aus. Die Kombination aus Sand, Kies und Schotter bildet ein körniges Gefüge, das durch die Zementpaste verfestigt wird.
Eine ausgewogene Verteilung der unterschiedlichen Korngrößen verringert die Hohlräume zwischen den einzelnen Körnern und ermöglicht eine kompaktere Mischung.
Sie tragen zur Festigkeit bei
Die Eigenschaften der Gesteinskörnungen beeinflussen die mechanische Leistungsfähigkeit des Betons.
Die Festigkeit des Gesteins, die Form der Körner, ihre Oberflächenbeschaffenheit und die Haftung an der Zementpaste können das Verhalten des Materials unter Belastung beeinflussen.
Für die Herstellung eines hochwertigen Betons reicht es daher nicht aus, lediglich den Zementanteil zu erhöhen. Auch die Qualität der Gesteinskörnungen muss den geforderten Eigenschaften entsprechen.
Sie begrenzen das Schwinden des Betons
Während des Abbindens, Erhärtens und Trocknens kann die Zementpaste Maßänderungen unterliegen.
Gesteinskörnungen tragen dazu bei, diese Verformungen zu begrenzen und das Gesamtvolumen des Betons stabiler zu halten.
Eine unausgewogene Zusammensetzung kann hingegen Schwinden, Rissbildung und ungleichmäßige Endeigenschaften begünstigen.
Sie beeinflussen die Verarbeitbarkeit
Die Form und Korngrößenverteilung der Gesteinskörnungen beeinflussen, wie einfach sich der Beton mischen, transportieren, pumpen und einbauen lässt.
Gerundete Körner verbessern in der Regel die Fließfähigkeit der Mischung. Schotter und gebrochene Gesteinskörnungen mit unregelmäßigeren Oberflächen können dagegen eine andere Abstimmung der Mengen von Wasser, Zement und Zusatzmitteln erfordern.
Sie reduzieren die erforderliche Menge an Zementpaste
Eine geeignete Kombination aus feinen und groben Gesteinskörnungen ermöglicht es, die Zwischenräume innerhalb der Mischung besser auszufüllen.
Dadurch kann die zum Binden der Bestandteile erforderliche Menge an Zementpaste begrenzt werden, ohne die in der Betonrezeptur vorgesehenen Eigenschaften zu beeinträchtigen.
Warum ist die Korngrößenverteilung der Gesteinskörnungen wichtig?
Die Korngrößenverteilung beschreibt, wie sich die unterschiedlichen Korngrößen innerhalb einer Gesteinskörnung verteilen.
In einer richtig zusammengesetzten Mischung füllen kleinere Körner einen Teil der Zwischenräume aus, die von größeren Körnern freigelassen werden. Dadurch entsteht ein kompakteres, gleichmäßigeres und stabileres Gefüge.
Eine ungeeignete Korngrößenverteilung kann folgende Probleme verursachen:
- einen übermäßigen Anteil an Hohlräumen;
- einen höheren Bedarf an Zementpaste;
- Schwierigkeiten während des Mischvorgangs;
- eine Entmischung der Bestandteile;
- Schwankungen der Verarbeitbarkeit;
- ungleichmäßige Eigenschaften des Betons.
Damit die vorgesehene Zusammensetzung erhalten bleibt, müssen die unterschiedlichen Korngrößen während der Anlieferung, Lagerung und Dosierung der Gesteinskörnungen getrennt gehalten werden.
Wie werden Gesteinskörnungen aufbereitet?
Die Aufbereitung von Gesteinskörnungen umfasst sämtliche Arbeitsschritte, durch die gewonnenes oder zurückgewonnenes Material in Zuschlagstoffe für das Bauwesen umgewandelt wird.
Der Prozess kann folgende Phasen umfassen:
- Gewinnung im Steinbruch;
- Annahme und Beschickung des Materials;
- Zerkleinerung;
- Siebung;
- Waschen;
- Entfernung von Verunreinigungen;
- Klassierung nach Korngröße;
- Lagerung der verschiedenen Korngrößen;
- Verladung und Verteilung.
In Aufbereitungsanlagen für Gesteinskörnungen zerkleinern und klassieren Brecher und Siebe das Material. Aufgabebunker ermöglichen es, Sand, Kies, Schotter und andere Zuschlagstoffe am Anfang der Produktionslinie aufzunehmen.
Anschließend wird das Material mithilfe von Förderbändern für Gesteinskörnungen zwischen den einzelnen Bearbeitungsphasen transportiert. Diese werden entsprechend der Korngröße, der erforderlichen Förderleistung und den Eigenschaften des Produkts dimensioniert.
Warum ist die Lagerung von Gesteinskörnungen wichtig?
Die Lagerung von Gesteinskörnungen erfüllt zwei wesentliche Aufgaben: Sie gewährleistet einen ausreichenden Materialvorrat für die Produktion und hält die unterschiedlichen Arten und Korngrößen getrennt.
Eine ungeeignete Lagerung kann Verunreinigungen, die Vermischung unterschiedlicher Korngrößen, Schwankungen des Feuchtigkeitsgehalts und Abweichungen bei der tatsächlich in die Mischung eingebrachten Materialmenge verursachen.
Ein richtig ausgelegtes Lagersystem ermöglicht es:
- Sand, Kies und Schotter getrennt zu halten;
- Verunreinigungen durch Erde oder andere Fremdstoffe zu reduzieren;
- den Feuchtigkeitsgehalt besser zu kontrollieren;
- die Entmischung der Körner zu begrenzen;
- einen an den Verbrauch angepassten Materialvorrat bereitzustellen;
- die Dosiersysteme gleichmäßig zu beschicken;
- unnötige Materialbewegungen zu reduzieren;
- die Kontinuität der Betonproduktion sicherzustellen.
Insbesondere bei Sand und feinen Gesteinskörnungen muss der Feuchtigkeitsgehalt sorgfältig überwacht werden.
Eine Veränderung der im Material enthaltenen Wassermenge kann die insgesamt in die Mischung eingebrachte Wassermenge verändern und eine Anpassung der Betonrezeptur erforderlich machen.
Reihensilos und Aufgabebunker für Gesteinskörnungen
Sand, Kies und Schotter werden in der Regel in getrennten Bunkern oder Kammern gelagert, damit die unterschiedlichen Korngrößen bis zur Dosierung voneinander getrennt bleiben.
Reihensilos und Aufgabebunker für Gesteinskörnungen können bei der Annahme, Zwischenlagerung, Verwiegung und Entnahme des Materials eingesetzt werden.
Reihensilos ermöglichen die Anordnung mehrerer nebeneinanderliegender Kammern und die kontrollierte Beschickung von Förderbändern, Wiegesystemen und Mischern.
Kapazität, Wandgeometrie, Bodenneigung und Größe der Austragsöffnungen müssen entsprechend der Korngröße, der Feuchtigkeit, der Schüttdichte und der Abrasivität des Materials festgelegt werden.
Welche Rolle spielen Silos?
In Anlagen zur Betonherstellung werden Silos hauptsächlich für die Lagerung von Zement, Kalk, Füllstoffen, Flugasche und anderen feinen oder pulverförmigen Materialien eingesetzt.
Diese Materialien müssen vor Feuchtigkeit geschützt und getrennt gelagert werden, um eine kontinuierliche und präzise Dosierung zu gewährleisten.
Abhängig von den Eigenschaften des Produkts und des Produktionsprozesses können Vertikalsilos auch für bestimmte körnige oder mineralische Materialien konfiguriert werden, die für diese Lagerungsart geeignet sind.
Wenn hohe Kapazitäten, eine modulare Konstruktion und eine optimierte Transportlogistik erforderlich sind, können vertikale Panelsilos eingesetzt werden. Sie werden entsprechend den Materialeigenschaften, der benötigten Kapazität und den Betriebsbedingungen ausgelegt.
Die Entscheidung zwischen Silo, Bunker oder Mehrkammersystem sollte daher nicht nur vom zu lagernden Volumen abhängen, sondern auch vom Verhalten des Materials während der Befüllung, Lagerung und Entleerung.
Handhabung der Gesteinskörnungen in Betonmischanlagen
In einer Betonmischanlage werden die Gesteinskörnungen üblicherweise in getrennten Bunkern gelagert, ausgetragen und mithilfe von Förderbändern zum Wiegesystem transportiert.
Zement und andere pulverförmige Materialien werden dagegen in dafür vorgesehenen Silos gelagert und über Austrags- und Fördersysteme zur Dosiereinrichtung transportiert.
Während des Produktionszyklus werden festgelegte Mengen der folgenden Komponenten dosiert:
- feine Gesteinskörnungen;
- grobe Gesteinskörnungen;
- Zement;
- Wasser;
- Zusatzmittel;
- eventuelle ergänzende Bestandteile.
Aufgabebunker, Reihensilos, Förderbänder und Silos müssen daher koordiniert zusammenarbeiten.
Ein gleichmäßiger Materialfluss und eine präzise Dosierung tragen dazu bei, die Zusammensetzung des Betons konstant zu halten und Materialverluste zu reduzieren.
Wie wählt man ein Lagersystem für Gesteinskörnungen aus?
Die Konfiguration einer Anlage für Gesteinskörnungen muss mit einer Analyse der Materialeigenschaften und der Betriebsbedingungen beginnen.
Zu den wichtigsten zu bewertenden Aspekten gehören:
- Art und Herkunft der Gesteinskörnung;
- minimale und maximale Korngröße;
- Schüttdichte;
- Feuchtigkeitsgehalt;
- Abrasivität;
- Neigung zur Entmischung;
- erforderliche Lagerkapazität;
- erforderliche Förderleistung;
- Art der Beschickung;
- Dosiergenauigkeit;
- Anzahl der getrennt zu lagernden Materialien;
- verfügbarer Platz.
Ein feines und feuchtes Material kann sich völlig anders verhalten als trockener, grobkörniger Schotter.
Die Lagerstruktur und das Austragssystem müssen daher entsprechend dem tatsächlichen Fließ- und Austragsverhalten des Produkts ausgelegt werden.
Poggi-Lösungen für die Lagerung und Förderung von Gesteinskörnungen
Poggi entwickelt und fertigt Produkte und Lösungen für die Lagerung und Förderung von Schüttgütern in den Bereichen Bauwesen, Bergbau und Betonherstellung.
Das Sortiment umfasst Aufgabebunker, Reihensilos, Förderbänder und Silos, die entsprechend den Eigenschaften der Gesteinskörnungen und den Anforderungen der Produktionslinie konfiguriert werden können.
Aufgabebunker und Reihensilos ermöglichen die Annahme, Trennung, Zwischenlagerung und Dosierung von Sand, Kies, Schotter und anderen mineralischen Materialien.
Förderbänder verbinden die Phasen der Beschickung, Aufbereitung, Lagerung und Mischung.
Silos ermöglichen die kontrollierte Lagerung von Zement, Pulvern, Mineralien und geeigneten körnigen Materialien.
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Fazit
Gesteinskörnungen sind für die Betonherstellung unverzichtbar, da sie das Korngerüst bilden und die Verarbeitbarkeit, Festigkeit, Stabilität und Dauerhaftigkeit des Betons mitbestimmen.
Für gleichbleibende Eigenschaften reicht es nicht aus, hochwertige Gesteinskörnungen auszuwählen. Sie müssen außerdem getrennt gehalten, hinsichtlich ihres Feuchtigkeitsgehalts kontrolliert, vor Verunreinigungen geschützt und präzise dosiert werden.
Aufgabebunker, Reihensilos, Förderbänder und Silos erfüllen unterschiedliche, aber sich ergänzende Funktionen.
Eine auf die tatsächlichen Eigenschaften der Materialien abgestimmte Lösung verbessert die Kontinuität der Produktion, reduziert Materialverluste und erhöht die Effizienz des gesamten Prozesses zur Handhabung von Gesteinskörnungen für Beton.
