C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ia l encement 2000 124De betoncentrale zal in de 21eeeuw een ware metamorfoseondergaan. Door een snelgroei-end grondstoffenpakket, groeien-de productdifferentiatie, scher-pere milieu-eisen en de noodzaakde eigenschappen van beton enbetonspecie steeds exacter te be-heersen, zal een compleet nieuwtype betoncentrale ontstaan. Ge-avanceerdere meetmethoden ennieuwe software openen tal vanmogelijkheden, bijvoorbeeld ophet gebied van het berekenenvan betonsamenstellingen en hetvoorspellen van de ontwikkelingvan de eigenschappen in hetwerk. Hierdoor kunnen beton-mortelproducenten maatwerkgaan leveren. Maar het afstem-men van de mogelijkheden vande betonmortelproducent op dewensen van opdrachtgever, ont-werper en aannemer vereist eenopen communicatie tussen dezepartijen.F l e x i b e l e r g e b r u i kWe zien een snelgroeiende di-versiteit aan grondstoffen voorbeton. Tegelijk groeit ook hetaantalbetonsoortensnel.Datsteltsteeds hogere eisen aan de beton-centrale. Zo vereisen nieuwe pro-ducten als hogesterktebeton enzelfverdichtend beton specifiekop deze producten afgestemdemengprocedures. Dit vraagt omeen totaal nieuwe benadering vanhet productieproces van beton-specie. Zoals bij de productie vanauto's, die evolueerde van de pro-ductievanT-Fordsin`allekleurenzwart' tot fabrieken waarin alleverschillendetypen,metalledenk-bare accessoires in alle kleuren enzelfs verschillende merken doorelkaar op ??n productielijn wor-den gemaakt.Om dit ook bij betoncentralesmogelijk te maken, moet de pro-ductielijn worden afgestemd opflexibeler gebruik. De hiervoorbenodigde veranderingen betref-fen zowel de opzet en inrichting(lay-out) van de fabrieken, als hetmeten en regelen van het produc-tieproces. De computer vervultdaarbij een steeds belangrijkerrol, niet alleen om gegevens teverzamelen en op te slaan en opbasis daarvan stuurcommando'ste geven, maar ook als supervisorvan productieproces en productie-middelen, die bijvoorbeeld lang-zame veranderingen als slijtagevandemengersignaleertencorri-geert.De betoncentrale van de 21e eeuwComputer maaktmaatwerk mogelijkH.H.M. Soen, Mebin, Afdeling Technologische Adviezen en dr.ir. M.G.M. de Kroon, TNO-TPDDe ontwikkelingen bij het bouwen in beton zijn in een stroomversnellinggekomen. Ontwerpers en aannemers kiezen steeds slimmere bouwmethodenom sneller en goedkoper te kunnen bouwen. Ook bij de betonmortel-producenten staat de tijd niet stil. En waar de betontechnologie zich in hoogtempo ontwikkelt, zal ook de wijze van produceren aangepast moetenworden. Daarom zijn TNO en Mebin al enige tijd bezig met een onderzoeks-project rond het thema: de betoncentrale van de 21e eeuw.De betoncentrale van de21e eeuw is compacter vanopzetC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ia l encement 2000 1 25Deprocesbeheersingbegintbijdecontrole van grondstofstromenen het meten van de eigenschap-pen van die grondstoffen en vande producten tijdens het meng-proces. Het eindigt pas bij deeindcontrole van de gemaaktebetonspecie. Alle meetresultatenworden direct teruggekoppeldomhetprocestecorrigeren.Meet-resultaten worden opgeslagen ineen database en vergeleken metderegulierelaboratoriumproeven,waarmee de langzame verande-ringen in het productieprocesgesignaleerd kunnen worden.S l i m m e s o f t w a r eDe bruikbaarheid van een metingwordt grotendeels bepaald doorons vermogen om meetwaardente bewerken en te interpreterenen vervolgens te vertalen naar eengrootheid die voor de productie ofhet eindproduct van belang is.Slimme software kan hierbij veelbetekenen. Zo kunnen langbe-staandemeetmethodenveelmeerinformatie opleveren dan we al-tijd dachten. Een voorbeeld daar-van is het gebruik van de amp?-remeter voor het inschatten vande verwerkbaarheid. Een hogeropgenomen vermogen aan heteind van het mengproces duidtop een stuggere betonspecie.Met speciale software is het numogelijkhetverloopvanhetopge-nomen vermogen vanaf het tijd-stip dat de grondstoffen in demenger worden gelost, heelnauwkeurig te volgen. Hiermeezal al op een eerder tijdstipkunnen worden voorspeld wat deconsistentie van het eindproductzal zijn. Daardoor kan zeer snelworden ingegrepen als de ver-werkbaarheid afwijkt van de be-oogde waarde.Nieuwe meettechnieken makenhet mogelijk om, behalve hetvochtgehalte, ook de korrelop-bouw van het toeslagmateriaaltijdens het productieproces te be-palen. Die korrelopbouw is mede-bepalend voor de waterbehoefte.Zo kan de betonsamenstellingcontinu worden aangepast, opdatde betonspecie de juiste verwerk-baarheid heeft.K i j k e n m e t d e c o m p u t e rEen van de meest in het oogspringende ontwikkelingen vancomputergebruik bij de productievanbetonspecieisdetechniekomrazendsnel videobeeldjes te ver-werken. Hiermee is het bijvoor-beeld mogelijk om in een vallen-de stroom toeslagmateriaal dekorrelopbouw te bepalen. Dit ge-beurt door enkele tientallen ma-len per seconde een beeldopnamete maken en via beeldanalyse dekorrelgrootte te meten. Op diemanier wordt bepaald wat dekorrelopbouw van het toeslag-materiaal is. Deze techniek is alenige jaren voor laboratorium-toepassingen in gebruik en zal inproductiebedrijven steeds meerworden ingezet voor `on-line'metingen.Wellicht nog spectaculairder zijnde beeldverwerkingstechniekendie gebruikt kunnen worden omvisuele waarnemingen te vervan-gen of te ondersteunen.Foto's van betonspecie met verschillende consistentie: de beeldkenmerken wordenvertaald in kengetallen voor de verwerkbaarheidMet een vochtsensor wordthet vochtgehalte van degrondstoffen continugemetenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ia l encement 2000 126Toekomstige centrales kunnencompacter worden door deelpro-cessen te integreren en te inten-siveren. Bijvoorbeeld intensieveren korter mengen, wegen entransport combineren en degrondstofvoorraad direct voorproductie beschikbaar houden.Dit levert ook kleinere massa-stromen op. Het resultaat is eencompactere centrale waarin dank-zij kortere grondstofstromen enafstanden sneller kan wordengeproduceerd.De betoncentrale van de 21eeeuwzal vooral ten aanzien van debeheersingvangrondstofstromenveel hogere eisen stellen. Dat kan,want de mogelijkheden voor on-line meten met allerhande sen-soren,actuatorenendekoppelingdaarvan aan besturingssystemengroeien snelHet toeslagmateriaal wordt van-uitzelflossendeschepenofvracht-wagens via transportbanden inLay-out van de betoncentrale van 21e eeuwDit soort beeldjes komt uit de apparatuur voor analyse van de korrelop-bouw (boven grind, onder zand). Het beeld komt tot stand door langs ??nlijn 10 ? 20 duizend beeldopnamen per seconde te maken. Hierdoor wordende korrelafmetingen zichtbaar en kan de computer ze interpreteren totgetallen over korrelopbouw en -vormWe weten dat een ervaren meng-meester bij het lossen van demenger de zetmaat van de beton-specie `op het oog' vrij nauwkeu-rig kan schatten. Ook ziet hijdirect eventueel andere afwijkin-gen als er in het productieprocesonverhoopt iets is misgegaan. Demengmeester interpreteert danonbewust de verschillen in het`aanzien' van de betonspecie-stroom. De computer kan dit ook.Door bepaalde beeldkenmerkente correleren met de bijbehorendeverwerkbaarheid van de specie,kan de computer daarna camera-beelden razendsnel vertalen inkengetallen voor de verwerkbaar-heid. De computer doet dan het-zelfde als de mengmeester! Hetresultaat van deze `visuele' con-trole kan direct weer wordengebruikt voor een automatischecorrectie van de waterdosering.L a y - o u tOm flexibiliteit in productie tekunnen combineren met hogeproductiecapaciteiten en eengegarandeerde productkwaliteit,heeft de betoncentrale van de 21eeeuw een heel andere opzetdan de traditionele betoncentrale.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ia l encement 2000 1 27overdekte opslagruimten gestort.Via onder deze opslagruimtenaangebrachte transportbandenwordendegrondstoffenindepro-ductie gebracht. Daar kunnen degrondstoffen stapsgewijs van fijnnaar grof worden gemengd. Hetzand met water, cement en hulp-stoffen moeten intensief wordengemengd. Dat gebeurt in een fijn-menger waarin de grondstoffenzo nodig in parallelle stromenworden ingevoerd. Vervolgenswordt de mortelspecie met hetgrove toeslagmateriaal gemengdineeneenvoudigestatischemenger.M a a t w e r kOok het vak betontechnologiewordtgecompliceerder.Erkomensteeds meer grondstoffen metheelverschillendeeigenschappenbeschikbaar en ook de mogelijk-heden op het gebied van de beton-eigenschappen worden ruimer.Het aanbod van verschillende be-tonsoorten blijft groeien: hogeresterkteklassen, hogere verwerk-baarheden (tot zelfverdichtendbeton), een brede range volu-mieke massa's, beton met staal-en kunststofvezels enzovoort.Deze snelgroeiende vari?teit aangrondstoffen, de groeiende di-versificatie van betonsoorten en-kwaliteiten en de voortdurendveranderende regelgeving stellenechter steeds hogere eisen aan deflexibiliteit en generieke inzet-baarheid van de programma'sdie voor de mengselberekeningworden gebruikt. De komendejaren zal hierin een geweldigeontwikkelingplaatshebben.Erzalimmers steeds slimmer gekozenmoeten worden uit de veelheidaan beschikbare grondstoffen enhet resultaat van de mengselbere-kening moet een afstemming opsteedsspecifiekereeisenopleveren.Bij het berekenen van betonsa-menstellingen dienen grondstof-eigenschappen maximaal benutte worden. Dit vraagt om veelkennis over die eigenschappen enoverdeinteractie,het`samenspel'tussen grondstoffen. Deze kennismoet in formules in intelligenteprogramma'swordeningebouwd.Daarbij moet niet alleen rekeningworden gehouden met de pri-maire eisen aan beton (sterkte enduurzaamheid)maarookmeteenhele reeks andere voorwaarden.Denk bijvoorbeeld aan eisen alssterkteopbouw, warmteontwikke-ling en verwerkingsgedrag. In demeeste gevallen blijken minstensenige tientallen samenstellingenaan de gestelde prestatie-eisen tevoldoen. Daarna moeten dezesamenstellingen nog wordengetoetst op bijvoorbeeld milieu-eisen en kostprijs. Dit betekentdat het programma automatischde meest optimale combinatievanprestaties,milieu-eisen,kostenenz. moet selecteren.Met behulp van die programma'skunnen we de eigenschappen vanbeton zo nauwkeurig mogelijk af-stemmen op de gewenste eigen-schappen voor een specifieke toe-passing. We kunnen dan sprekenvan`betonopmaat',ofwel:`definedperformanceconcrete'.Zowordende betontechnologische moge-lijkheden zo optimaal mogelijkingezet. Voorwaarde daarbij iseen goede communicatie met deafnemer. Immers de betonprodu-cent moet precies weten welkeeigenschappen voor de betref-fende toepassing van belang zijn!I n t e r n e tHet lijkt of alle puzzelstukjesprecies op tijd in elkaar vallen.`Beton op maat' betekent immersook dat de mogelijkheden van hetmateriaal zo goed mogelijk op despecifieke eisen vanuit de con-structie worden afgestemd. Datbetekent dat de constructeur albij het maken van het ontwerpbekend moet zijn met die moge-lijkheden. Vervolgens dient deafnemer bij de bestelling zijnwensen goed over te brengen.Dat is gemakkelijker gezegd dangedaan. Toch is de oplossing hier-voor beschikbaar en deze zal zijnweg naar de betonwereld in sneltempo vinden. De constructeurkan via internet inloggen in eenzoeksysteemdathemsnelnaardemeest optimale keuze voor zijnconstructie voert. Ook de aanne-mer kan via het internet zijnbestelling opgeven en daarbijdoor de betonproducent wordenge?nformeerd over de mogelijk-heden. Op die manier worden degewenste eigenschappen zo goedmogelijk aangereikt.De mogelijkheden van internetzijn hiermee nog lang niet volle-dig beschreven. Via helppagina'skunnen gerichte ondersteunendeadviezen worden gegeven. Zo kanworden ingespeeld op de actueleweersomstandighedenenkunnenook ten aanzien van transportnaar en op de bouwplaats tot enmet het leveren in de bekisting demogelijkheden worden aangege-ven.Natuurlijk zullen niet alle ge-noemde vernieuwingen in hetjaar 2000 worden gerealiseerd.Wel kunnen veel van de genoem-de technieken op onverwachtkorte termijn praktijk worden.De manier van produceren en deaard van de toepassingen vanbeton als bouwmateriaal zullenin de 21eeeuw een nu nog bijnaonvoorstelbare evolutie onder-gaan. s