Enige beschouwingen over deMENGWERKING VAN BETONMOLENSdoor lr. P. C. Kreijger1)INLEIDINGDe eigenschappen van beton hangen af vande mengverhouding lussen de samenstellendebestanddelen en van de mate waarin dezebestanddelen zijn dooreengemengd. Bij eengeringe gelijkmatigheid in samenstelling is,bv. van plaats tot plaats, de spreiding in desterkte groot, met als gevolg dat de gemid-delde sterkte lager is dan bij meer homogenesamenstelling het geval zou zijn geweest.Deze homogeniteit hangt af van de menging,eventl. het vervoer naar de stortplaats, hetstorten en de verdichting. Na een slechte men-ging kan geen homogeen beton meer wordenverkregen; na een goede menging behoefthet beton echter nog geen gelijkmatige samen-stelling te hebben. Om een homogeen betonte kunnen krijgen is de voorwaarde echter, dateen goede menging moet hebben plaats ge-had. Een goede homogene menging maakt hetmogelijk economischer te construeren, hetzijdoor gebruik van minder cement, hetzij doorde dan verantwoorde vermindering van demateriaaldoorsnede.Ook de aantasting van beton resp. wapeningwordt door de ongelijkmatigheid in de samen-stelling bevorderd, omdat de aantastbaarheidsterk van de dichtheid van het beton afhan-kelijk is.Om al deze redenen is het van het grootstebelang om de menging zo effectief mogelijk tedoen plaats vinden, hetgeen niet eenvoudigis, omdat het gaat om het gelijkmatig verdelenvan stoffen van zeer uiteenlopende aard enkorrelgrootte: grind, zand, cement en water.Tevens is het gewenst, deze homogene men-ging zo economisch mogelijk (d.w.z. snel enmet zo weinig mogelijk krachtsverbrulk) tebewerkstelligen.Men dient deihalve over betonmolens te be-schikken, die een zo gelijkmatig mogelijk pro-duct op economische wijze waarborgen, c.q.de molens op hun mengwerking te onderzoekenen deze zo nodig te verbeteren.In de litteratuur zijn enige publicaties overdeze materie verschenen, die echter beperktewaarde hebben. In de eerste plaats omdatmeestal de belrokken molens niet nauwkeurigzijn omschreven, doch veelal worden aange-duid als molens met vertikale, horizontale ofhellende as, terwijl details omtrent de vormvan de trommel en de vorm en het aantal vande schoepen ontbreken. Bij die publicaties,waar deze details wel worden aangegeven,zijn echter de criteria, die worden gesteldvoor de classificatie van de molens, verschil-lend. Hierdoor is het dan ook te verklaren,dat de resultaten van de verschillende onder-zoeken elkaar veelal tegenspreken en de con-clusie dat een bepaalde betonmolen het bestemengt, is zonder meer niet te geven.Intussen bevatten deze mededelingen tochveel dat van algemeen belang is, naast be-langrijke gegevens over de methoden die toe-gepast kunnen worden om een betonmolen opmeer of minder goede mengwerking te onder-zoeken, zodat aan de hand van de resultatenhiervan door aan te brengen veranderingende mengwerking eventueel verbeterd kanworden.In dit artikel zal geen aandacht worden be-steed aan de details van de diverse beton-molens, doch worden enkele algemene be-schouwingen gegeven, die nuttig kunnen zijnom het Inzicht in de mengwerking te verdie-pen. Allereerst zal daarom iets worden gezegdover de eisen, waaraan een betonmolen moetvoldoen, terwijl daarna kort de factoren be-handeld zullen worden, die de efficiency vande betonmolen be?nvloeden.I. EISEN WAARAAN EEN BETONMOLEN MOET VOLDOENDe eisen kunnen in twee groepen wordenverdeeld, de betontechnische en de eco-nomische.Betontechnisch wordt vereist, dat eenbetonmolen in staat moet zijn homo-gene mengsels te leveren. Deze ho-mogeniteit is vereist zowel voor de ver-schillende delen van ??n charge als voorde verschillende charges van dezelfdemengverhouding.Homogeniteit betekent hier:a. het cementgehalte van elk deel vaneen mengsel moet gelijk zijn, daar an-ders variaties in verwerkbaarheid,sterkte, krimp en porositeit optreden;b. de watercementfactor moet door hetgehele mengsel heen gelijk zijn. Va-riaties in de watercementfactor be?n-vloeden dezelfde factoren als ondergenoemd en kunnen tevens ontmen-ging in de hand werken;de hoeveelheid en de gradering vande toeslagstoffen moeten in het gehelemengsel gelijk zijn. Gedeelten van hetmengsel met teveel grove toeslag ver-oorzaken grindnesten; die met teveelfijne toeslag verminderen de verwerk-baarheid; een tekort aan fijne bestand-delen vermeerdert de kans op ont-menging tijdens het transport vanmolen naar stortplaats;d. de menging moet zo geschieden, datelke toeslagkorrel met een laagje ce-mentpasta is omhuld, terwijl elkecementkorrel zelf in gelijke mate be-vochtigd is, zonder dat vorming vankluitjes mag optreden.Uit economisch oogpunt bezien is dearbei ds prestatie van de molen even-zeer van belang. De arbeidsprestatie isafhankelijk van:a. de snelheid waarmede ??n chargevolledig verwerkt kan worden, dusachtereenvolgens:1. vullen van de laadbak,2. ophalen van de laadbak,3. vullen van de molen,4. mengen,5. ledigen van de molen.Na de eerste charge kan het vullenvan de laadbak gebeuren (1) tijdens demenging, zodat dan de tijd voor ??narbeidsgang bestaat uit de onder 2 t/m5 genoemde werkzaamheden.Op de bewerkingen, genoemd onder2, 3 en 5 kan voor een bepaaldemolen niet veel tijd worden bespaard,zodat een enigszins aanzienlijke bespa-ring aan tijd verkregen moet wordendoor de mengwerking op te voerenen daardoor de mengtijd te bekorten.b. het energieverbruikProefondervindelijk is gebleken, datbij verbetering van de mengwerkingvan een bepaalde molen het energie-verbruik, tot homogene menging be-reikt is, vermindert.Ook de trommelgrootte heeft invloedop het energieverbruik. Zo heeft bv.een molen met een capaciteit van 500 lper charge een energieverbruik, datca 33% lager is dan dat van een mo-len van hetzelfde type met 150 l ca-paciteit bij een gelijke betonvolume.c. slijtage en onderhoudTeneinde tijdverlies bij reparaties zoklein mogelijk te houden, verdient hetaanbeveling om die delen van eenmolen, die aan grote slijtage onder-hevig zijn, op zodanige manier te ont-werpen, dat ze in weinig tijd zijn tevervangen.Eveneens is het gewenst, dat de con-structie van molen en motor zo een-voudig mogelijk is, zodat de molenbaashet directe onderhoud en de kleinereparaties kan verzorgen.d. Spec i everli es bij ledigen van demolenDit specieverlies moet zo gering mo-gelijk zijn, teneinde de efficiency vande molen niet te verlagen.II. FACTOREN DIE DE ARBEIDSPRESTATIE VAN DE MOLEN EN DE HOMOGENITEIT VAN HET MENGSEL BE?NVLOEDENVele factoren be?nvloeden de arbeids-prestatie van de molen en de homogeni-teit van het mengsel:a. Constructie van de molenVanzelfsprekend heeft de constructie vande molen de grootste invloed op de ar-beidsprestatie en op de homogeniteit vanhet mengsel. Van invloed zijn hierbij devorm en grootte van de trommel, standvan de as, aantal, vorm en stand van deschoepen en de omwentelingssnelheid.1) Ingenieur bij het BouwmaterialeninstituutT.N.O.Al naar de variatie hiervan zijn deverschillende molentypen ontwikkeld, diekortheidshalve kunnen worden samenge-vat in de molens met vertikale as, die methorizontale as en die met hellende as.1. Trommel vormEr mogen geen dode hoeken aanwezigzijn, waar de specie niet wordt doorge-werkt tijdens de menging. Evenmin magde trommelwand oneffenheden vertonen.2. Stand van de asVrijwel alle onderzoekers zijn het er overeens, dat het molentype met hellendeas over het algemeen het minst efficientwerkt (gelet ?n op homogeniteit ?n oparbeidsprestatie). De andere twee typenvoldoen ongeveer gelijkelijk aan de eisen.Alleen voor drogere mengsels is het typemet vertikale as efficienter (echter ookduurder in aanschaffing).3. SchoepenDe vorm en stand van de schoepen han-gen ten nauwste samen met de trommel-vorm, de stand van de as en de omwen-telingssnelheid. Door bij een bepaaldeCement 4 (1952) Nr 17-18 309molen de vorm en/of de stand van deschoepen te veranderen, is het in velegevallen mogelijk de mengwerking nogte verbeteren.4. O m w e n t el i n g s s n el h e i dVolgens J o i s e l bedraagt het meest ge-schikte aantal omwentelingen per minuutvoor molens met vertikale as:waarin D de maximum diameter (in m)van de mengtrommel voorstelt.Ook door wijzigen van de omwentelings-snelheid is een betere mengwerkingmogelijk.b. Wijze van vullen van de molenBij de molens met vertikale as heelt dewijze van vullen weinig invloed. Bij voor-keur moet echter het grind het laatstworden toegevoegd in de molen (dus heteerst in de ophaalbak). Is de molen water-dicht, dan verdient het aanbeveling, eersthet water toe te voegen; in het anderegeval kan men het water gelijk met ofna de toeslag toevoegen.Bij de molens met horizontale en bij diemet hellende as is de beste volgorde vantoevoegen:a) een deel van het water (ca ?),b) cement en zand met het overigedeel van het water,c) grind.Mocht blijken dat nog fijne bestanddelenaan de molenwand of schoepen blijvenkleven, dan kan een deel van het waterals laatste bestanddeel worden toege-voegd (ca 10%, welke hoeveelheid danafgetrokken moet worden van het water,dat gelijk met het cement en het zandwordt toegevoegd).c. VulcapaciteitElke molen heeft een bepaalde capaciteit,waarbij hij het beste mengt. Bij over-schrijding of vermindering hiervan gaathet mengsel in kwaliteit achteruit. Daardeze optimale vulling sterk afhangt vande constructiedetails van de molen, dientdeze steeds experimenteel te worden be-paald.d. Soortelijk gewicht van de toeslagNormale toeslag (als grind en steenslag)heeft, vooral bij het type met hellende as,de neiging naar beneden te zakken inde mortel; bij lichte toeslagstoffen drijvendeze juist min of meer in de mortel.e. Samenstelling van hei mengselDaar de samenstelling van het mengsel(variaties in cement-, v/ater-, toeslagge-halien en korrelgradering) een grote in-vloed op de verwerkbaarheid heelt, zalhet resultaat van de msnging hierdoorworden be?nvloed. De Duitse normaal-voorschriften schrijven dan ook voor, datde mengwerking van een betonmolenmoet worden beoordeeld door de men-ging na te gaan van twee verschillendemengsels, nl.:1) ??n mengsel dat weinig cement, veelwater en een toeslag van gebrokenkorrels bevat;2) een ander mengsel beslaande uit veelcement, weinig water en een toeslagvan natuurlijke (dus min ol meer af-geronde) korrels.Er wordt hierbij aangenomen dat allepraktijkmengsels gelegen zijn tussen dezetwee uiterste grenzen.f. MengtijdVoor een normaal mengsel van hallpla-j-tisch beton kan men volgens J oi s el aan-nemen, dat een goede menging bereik;is voor:(D = max. diameter van de mengtrommelin m)Bij langer mengen zal de homogeniteitvan het beton voor molens met vertikaleen horizontale as niet veel meer toe-nemen;bij molens met hellende as zal de homo-geniteit afnemen. Te lang mengen ver-oorzaakt hier nl. segregatie, daar de grovetoeslag naar beneden zakt.Voor beton met lichte toeslag heeft hettype molen veel meer invloed, terwijlook de soort toeslag van belang is. Demengtijd zal van 3 tot 12 minuten vari-eren voor een optimale menging.Gebleken is dat het bekloppen van detrommelwand tijdens de menging voormolens met horizontale en die met hel-lende as is aan te bevelen, daar dit dehomogeniteit van het mengsel bevorderten tevens de verliezen (zie h) vermindert.g. Wijze van ledigenBij het ledigen van de mengtrommel kanontmenging ontstaan, vooral bij zeerdroge en zeer natte mengsels. Over hetalgemeen valt dit verschijnsel in de prak-tijk wel mee.h. VerliezenDe hoeveelheid materiaal, die in eenmolen bij het ledigen achterblijft, is vanbelang voor de efficiency. Bij een lagewatercementfactor zal, onder overigensgelijke omstandigheden, een groter res-tant achterblijven dan bij een hogerewatercementfactor. Hierdoor zal de over-eenstemming tussen verschillende chargesvan ??n samenstelling verminderen; opden duur vermindert ook de capaciteitvan de molen, daar het restant zich lang-zamerhand, door verharden op wand enschoepen, vastzet.CONCLUSIEHet blijkt, dat de eisen aan een betonmolengesteld van twee?rlei aard zijn, ni.: or moetdoor de menging een zo goed mogelijke homo-geniteit van de specie worden verkregen,teiwijl de arbeidsprestatie van de molen zogroot mogelijk dient te zijn.Van de factoren, die deze eisen belnvloedenis de constructie van de molen wel een vande belangrijkste. In hoofdzaak worden drietypen onderscheiden, nl.: molens mot oenvertikale as, die met een horizontale as endie met een hellende as. Over het algemeenis de laatste de minst effici ente, do andere(wee typen voldoen ongeveer gelijkelijk aande combinatie van eisen, hoewel voor drogerespecies het type met vertikale as iets betervoldoet.Verbetering van hel mengen kan bij de molenzelf worden gezocht in veranderingen vanvorm en stand der schoepen on wijziging vande omwenlelingssnelheid, waardoor hot moge-lijk kan zijn, in geringer tijd een betere men-ging te krijgen.Het is wenselijk dit te onderzoekon op eengoed geoutilleerd laboratorium. Meermalen isgebleken dat het op deze wijze mogelijk wasgrote verbetering in de efficiency van de molen?e bereiken.an de factoren, die betrekking hebben op dehomogeniteit van het beton, is de wijze vanvullen van de molen een der belangrijkste voorde molen met horizontale on voor die methollende as. Men dient eerst een dool vanhet merigwater in de molen to storten, daarnaIegelijk cement, zend en het overige deel vanhet mengwatcr toe te voegen en tenslotte helgrind in de molen te brengen.Voor elke molen bestaat een optimale vullingon eveneens een optimale mengtijd. Langermengen is niet economisch; voor het typemot hellende as is het zelfs schadelijk, daardoor het naar beneden zinken van de grovetoeslag segregatie ontstaat.Tenslotte dient de hoeveelheid materiaal,die bij het ledigen In de molen achterblijft,zo gering mogelijk te zijr, daar hierdoor zo-wel de arbeidsprestatie van do molen als deovereenstemming tussen verschillende chargesvan eenzelfde samenstelling op den duur on-gunstig worden be?nvloed.Door tijdens de menging de molenwand meteen hamer te bekloppen vermindert men ditverlies aan specie en verhoogt men zelfs dohomogeniteit van het mengsel.Bouwmaterraleninstituut TNO, Rijswijk-ZHLITTERATUUR:1. M. A. Joisel - l'Homog?n?it? du b?ton etles D?lonni?res = l'Annales de l'lnstituteTechn. du Bat. el des Travaux Publ., no. 69,Maart 1949.2. W. H. Glanvilla - Notes on the mixing ofconcrete - Road Research Laboratory, Sep-tember 1949.3 Testing of eleven Danish Concrete Mixers -Building Research Repon no. 4 - The DanishNational Institute of Building Research,Kopenhagen 1951.IS VOORGESPANNEN BETON VANBELANG ALS WEGCONSTRUCTIE?In ,,Engineering News-Record" van 12April 1951, nr 15, wordt de vraag gesteld,of voorgespannen beton van belang isvoor wegconstructies.Te Crawley New Town, Sussex, is doorA. J. W. Mc Intosh, hoofdingenieur vande Crawley Development Corporation, insamenwerking met het Road ResearchLaboratory, de Pre-Stressed Concrete Co.Ltd. en de County Surveyor van West-Sussex en de aannemers Willment Bro-thers Ltd., een proefvlak, lang 122 m(400 ft) van voorgespannen betonverhar-ding aangelegd.Verondersteld wordt, dat voorgespannenbeton voor wegen beter zal voldoen dangewapend beton, omdat het vormen vanscheuren zou worden voorkomen, hetaantal uitzetvoegen zou kunnen wordenbeperkt, de rijkwaliteit zou verbeterenen de onderhoudskosten lager zoudenworden.Een voorspanning van 14 kg/cm2(200 s i) werd nodig geacht, zodat ten min-ste 7 kg/cm2(100 s i) in de plaat zalblijven, na verlies tengevolge van wrijvingmet de ondergrond. Deze spanning is niethoog genoeg om scheuren tengevolgevan lasten en temperatuurveranderingente voorkomen, maar de scheuren zullenklein blijven en zich weer sluiten na hetverdwijnen van de lasten en de tempe-ratuurverandering.De voorspanning werd bereikt met stalenkabels, in diagonaalverband onder eenhoek van 18? ? met de as van de weg.De betonverharding werd 15? cm (6")dik gemaakt, hetgeen voldoende werdgeacht.De voorspanning werd verkregen doorvier dubbelwerkende vijzels ongeveer drieweken nadat de betonplaat was gestort.Voor verdere details en een afbeeldingvan de wijze van aanbrengen van dekabels moge naar genoemd blad wordenverwezen. Ir. F. K.310 Cement 4 (1952) Nr 17-18voor molens met hellende en die methorizontale as:
Reacties