FORSCH U NGSB E RICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN

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1 DK : FORSCH U NGSB E RICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN Herausgegeben durch dos Kultusministerium Nr.771 Dr.-Ing. Bruno Hille Institut fur Baumaschinen und Baubetrieb der Technischen Hochschule Aachen Leiter: Prof. Or. Georg Garbotz Die Veranderungen des Kornaufbaues wahrend des Betriebsablaufes beim Aufbereiten von bituminosem Mischgut unter besonderer Berucksichtigung des Durchganges der Kornungen durch die Trockentrommel Ais Manuskript gedruckt SPRINGER FACHMEDIEN WIESBADEN GMBH 1959

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3 Vorwort Die Fortschritte, die beim Bau der Aufbereitungsanlagen und bei der Sorg~ falt der Aufgabe der Zuschlagstoffe im bituminösen Straßenbau in den letzten Jahrzehnten gemacht worden sind, warfen in der Praxis die Frage auf, ob es bei einer sorgfältigen Zuteilung notwendig ist, das getrocknete Gestein nach dem Durchgang durch die Trockentrommel noch einmal durch eine Siebeinrichtung in mehrere Xorngruppen zu trennen, bevor es in den Mischer gegeben wird. Auf einen Antrag von Herrn Professor Dr. GARBOTZ stellte der Minister für Wirtschaft und Verkehr des Landes Nordrhein-Westfalen einen Betrag für eine Forschungsarbeit zur Verfügung, die die Größenordnung der auftretenden Veränderungen in der Kornverteilung erfassen sollte, um Klarheit über die Notwendigkeit der Zwischensiebung zu erhalten. Eine weitere Summe steuerte die Gesellschaft von Freunden der Aachener Hochschule bei, um auch die Genauigkeit des Zuteilens mit Stoßaufgebern auf der Baustelle klären zu können. Forschungsarbeiten über den Lauf des Trockengutes durch DrehtrommeIn liegen aus der chemischen Industrie und dem Nahrungsmittelgewerbe vor, sie befassen sich mit staubförmigem oder grobkörnigem Gut; im Vordergrund aller Arbeiten stehen die Fragen des Füllungsgrades und des Wärmeaustausches. Es lag bei den Überlegungen für die vorliegende Arbeit nahe, den Durchgang durch eine Drehtrommel auch theoretisch an einem Trockengut zu verfolgen, das sowohl staubförmige als auch grobe Körnungen umfaßt. Alle einschlägigen Hersteller von Aufbereitungsanlagen für den bituminösen Straßenbau unterstützten die Arbeit durch den Nachweis geeigneter Baustellen und durch die Übergabe von Unterlagen, die beim Rechnungsgang und bei den Versuchen benötigt wurden. Geeignete Anlagen konnten auf Baustellen folgender Unternehmungen untersucht werden: Wilhelm Friess, Straßenbauunternehmung, Waldkirch Horst und Jüssen OHG., Straßenbau, Mechernich F. Kirchhoff, Asphalt- und Teer-Straßenbau, Stuttgart Georg Kratz, Tiefbau-Unternehmung, Ludwigshafen Leonhard Moll, Bauunternehmung GmbH., München Dr. Oemler, Straßenbaugesellschaft, Stuttgart W. und J. Scheid, Straßenbauunternehmung, Limburg/Lahn Strabag Bau-AG., Köln-Deutz Straßen- und Teerbaugesellschaft mbh., Regensburg Gebr. von der Wettern GmbH., Köln-Deutz Sei te 3

4 Diesen Firmen, ihren Herren Bauleitern und auch dem Bedienungspersonal der Anlagen, darf ich hier meinen Dank für die Unterstützung bei der Entnahme der insgesamt nahezu tausend Proben und für das Interesse aussprechen, das sie dem Fortschritt der Untersuchungen auf den Baustellen entgegenbrachten. Mein besonderer Dank aber gilt meinem akademischen Lehrer, Herrn Professor Dr. GARBOTZ, für das Vertrauen, das er mir durch das tlbertragen dieser Forschungsaufgabe geschenkt hat und für die tatkräftige Hilfe, die mir durch seine Ratschläge und Hinweise laufend zuteil wurde. Es ist mir weiter eine angenehme Pflicht, Herrn Professor Dr.-Ing. REN FERT und seinem Lehrstuhl für die Anregungen zu danken, die ich beim Beschaffen der einschlägigen Literatur und in fachlicher Hinsicht bei den Versuchen und bei der Darstellung der Ergebnisse gefunden habe. Bruno HILLE Seite 4

5 G 1 i e der u n g Vorwort S Die Aufgaben der Aufbereitungsanlagen und die Arbeitsgänge bei der Au~bereitung s Das Zuteilen von Sand, Kies und Splitt S Das Trocknen des Gesteins S Das Abmessen der Zuschlags toffe und des Bindemittels vor dem Mischer S Das Mischen.. S 8 2. Der allgemeine Aufbau der Anlagen s Die Dosierungsgeräte S Aufbau und Betriebsweise S Der Einfluß der Korngröße und des Wassergehaltes. S Der Lauf des Gesteins durch die Trockentrommel S Aufbau und Betriebsweise S Stand der Forschung s Gleichungen für die Bewegung des Gesteins S Die Anfangsgeschwindigkeit des Einzelkornes beim Einschuß in den Gasstrom S Der Einfluß der Trommelneigung auf die Einschußrichtung der Körner 4.33 Die Schwebegeschwindigkeiten im Gasstrom und die Bewegung der Gesteinskörner Ableitung der Bewegungsgleichung für die vertikale Richtung Ableitung der Bewegungsgleichung für die Richtung der Trommelachse Die Ermittlung der Durchlaufzeiten 5. Die Einrichtungen zum Nachsieben 5.1 Aufbau und Betriebsweise 5.2 Stand der Forschung S. 21 s. 23 S. 26 s. 29 S. 31 s. 34 s. 34 s Die Mischer..... s Aufbau und Betriebsweise S Stand der Forschung s. 37 Sei te 5

6 Das Programm für die Baustellenuntersuchungen 1.1 Die Aufgabenstellung 1.2 Die Auswahl der Baustellen und der Anlagen 1.3 Die Entnahmestellen der Proben 1.4 Die Größe der Proben Die Genauigkeit beim Zuteilen 8.1 Das angelieferte Gestein 8.2 Das Zuteilen der Körnungen auf den Baustellen 8.3 Das Zuteilen der Körnungen auf dem Versuchs stand 8.31 Grobkörnungen Natur- und Brechsande Das Gegenüberstellen der Sieblinien 9.1 Die Darstellung der Versuchsergebnisse 9.2 De.r Vergleich der Ergebnisse 9.21 Der Durchgang durch die Trommel 9.22 Der Einfluß des Siebes 9.23 Das Mischgut Die Mittelwerte der Veränderungen 9.3 Einzelauswertung 9.31 Dauerbetrieb S Anlauf- und Umstellzeit S Kurzzeitige Folge der Probenahme s Der Staubentzug in der Trommel 10. Leistungsmessungen an den Antriebsmotoren 11. Die Bindemittelverteilung 11.1 Der Bindemittelanteil 11.2 Der Umhüllungsgrad 12.Zusammenfassung (Ergebnisse und Folgerungen) Literaturverzeichnis s. s. S. S. s. s. s. S. s. s. S. s. S. S. S. s. s. S s s. 61 S. 68 s. 13 s. 73 s. 15 S. 78 S. 82 Anhang: Tabellen 1 bis 20 s. 81 Sei te 6