Zerkleinerung von Beton im Prallbrecher: Fid-Bau Portal

Zerkleinerung von Beton im Prallbrecher

Jeschke, Hagen / Poppy, Wolfgang / Schubert, Wolfgang

Nach idealisierenden Betrachtungen zur Zerkleinerung geometrisch einheitlicher Aufgabestücke (Betonkugeln und -zylinder) wurden experimentelle Untersuchungen mit unregelmäßig geformten Probekörpern durchgeführt, um Aufschluss über die Zerkleinerungsbedingungen für Abbruchbeton im Prallbrecher zu erhalten. Mit Betonzylindern und unregelmäßig geformtem Betonbruch aus der Praxis konnten theoretische Hypothesen und Erkenntnisse aus vorangegangenen Einzelstückversuchen mit Betonkugeln überprüft werden. Mittels schonender Zerkleinerung sollte erreicht werden, dass sich die Primärkieskörner aus der Zementsteinmatrix lösen und dass gleichzeitig der Zementsteinverbund mit dem darin eingeschlossenen Sand (Zementmörtel) erhalten bleibt. So kann Betonbrechsand vermieden werden. Dazu wurde mit dem Füllen des Prallraums mit mehreren Aufgabestücken und geregeltem Nachfördern ein kontinuierlicher Massenstrom realisiert und somit dem zu zerkleinernden Beton nicht mehr Energie zugeführt als zum Rückgewinnen der eingeschlossenen Primärkörnungen notwendig ist. Die experimentell gewonnenen Zusammenhänge bilden eine gut geeignete Vergleichsgrundlage für die 3-dimensionale Computersimulation des Brechvorgangs mit der Diskrete Elemente Methode (DEM). Damit kann insbesondere das Bruchverhalten von Beton und anderen Partikelverbundwerkstoffe präzise simuliert werden. Basierend auf dem Particle-Flow-Code (PFC) hat die Firma Itasca eine Modellierungssoftware für DEM-Berechnungen entwickelt. Damit werden die Bestandteile des zusammengesetzten Materials als individuelle kleine Kugeln dargestellt, die sich als charakteristische Elemente nach den Newtonschen Bewegungsgleichungen verhalten. Das Anwenden von Kontaktgesetzen auf jedes dieser diskreten Elemente führt zur Darstellung von Bruchverläufen und Rissfortpflanzungen. Gegenüber der allgemeinen Diskrete Elemente Methode, bei der polygonal geformte Teilchen betrachtet werden, beschränkt sich dieses Modell auf Kugeln mit eigenen mechanischen Eigenschaften. Der Vergleich der simulierten Zerkleinerungsergebnisse mit den experimentellen Ergebnissen zeigt jedoch noch nicht die gewünschte Übereinstimmung bezüglich Aufschlussgrad und Korngrößenverteilung.