Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Sichere Betonförderung - Pumpbarkeit und Pumpstabilität

Die enorme Vielfalt und Komplexität der Betoneigenschaften und die zunehmende Anwendungsbreite der Pumptechnik stellt sowohl Betontechnologen als auch Maschinenbetreiber vor neue Herausforderungen. Trotz langjähriger Erfahrungen, treten bereits bei alltäglichen Pumpaufgaben nach wie vor Störungen auf, die zu erheblichen Schadensummen führen. Die gründliche Aufklärung der Pumpbarkeit und Pumpstabilität von Beton und die Beleuchtung der kritischen betontechnologischen Aspekte, die zur Entstehung eines Stopfers bzw. zu einem problematischen Pumpprozess führen können, sind für die Sicherstellung ungestörter Bauabläufe von entscheidender Bedeutung. Der vorgeschlagene wissenschaftlich-basierte Lösungsweg bietet eine notwendige Voraussetzung zur Erhaltung bzw. Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit von KMU im nationalen Raum. Er stellt damit einen wirksamen Beitrag zur Sicherung und Ausweitung von Arbeitsplätzen, für die Standortsicherung und für den Ausbau der eigenen Kompetenzen im Bereich der Betontechnologie und ihrer nachhaltigen Nutzung dar.

Mit dem Forschungsvorhaben wird der Ansatz verfolgt, dass die Pumpbarkeit und die Pumpstabilität nicht ausschließlich über die Betonzusammensetzung gesteuert werden können. Vielmehr stellen sich die Pumpbarkeit und die Pumpstabilität als komplexes Zusammenspiel aus den Beton- und Vorlaufmischungseigenschaften, der maschinentechnischen Randbedingungen, der Pumpleitungskonstellation und der Pumpregie dar. Sämtliche Einzelfaktoren wirken sich auf die Interaktion zwischen Beton und Förderleitung aus und müssen daher berücksichtigt werden. Ziel des angestrebten Forschungsvorhabens ist es, wissenschaftliche Grundlagen für einen sicher beherrschbaren und damit störungsfreien Pumpprozess zu schaffen und diese Grundlagen in Form von Anwendungsempfehlungen und -hinweisen den interessierten Akteuren der Baubranche - Transportbetonunternehmen, Pumpendienstleistern, Baufirmen, Bauherren, Pumpenherstellern, Maschinisten - bereitzustellen.

Ergebniszusammenfassung:

- Optimierung des Gleitrohr-Rheometers zur verbesserten Vorhersage des Förderdrucks in der Praxis. Erweiterung der Anwendbarkeit auf Förderschläuche, Bögen, Reduktionsrohre und entmischungsintensive Betone.

- Herleitung eines semi-empirischen, quantitativen Modells zum Einfluss der Betonzusammensetzung auf den Pumpwiderstand und auf die Blockierungsneigung zur technischen Konzipierung pumpwiderstandsarmer und blockierungsresistenter Betone.

- Quantifizierung praxisrelevanter Einflüsse (Vorlaufmischung, Anordnung von Schwammkugeln, Förderleitungsgeometrie und zeitlicher Einfluss auf die Hydratationskinetik) auf den Pumpwiderstand und auf die Blockierungsneigung zur Reduzierung des Blockierungsrisikos in der Praxis.

- Entwicklung eines digitalen Verfahrens zur frühzeitigen Erkennung von Blockierungen während des Pumpbetriebs mittels Hydrauliköldrucksensor und Erprobung entsprechender Gegenmaßnahmen zur Entfernung von Blockierungen (zum Patent angemeldet).

- Wissenschaftliche Ergründung zur Interaktion zwischen Gleitschicht und Betonpfropfen insbesondere unter der Verwendung einer Vorlaufmischung.

- Experimenteller Nachweis einer Gleitschicht-Neuausbildung nach veränderten Strömungsverhältnissen zur Optimierung der Förderleitungsgeometrie in der Praxis.

- Wissenschaftliche Ergründung der Blockierungsbildung in Förderleitungen unter der Berücksichtigung physikalischer Zusammenhänge ausgehend von Entwässerungsvorgängen des Betonsystems unter Druck.