Polarmoist – Sensor für die Feuchtemessung von Gesteinskörnungen
Der Polarmoist ist ein neuartiger optischer Feuchtesensor zur Ermittlung des Feuchtegehalts von Gesteinskörnungen. Er ist mit einem integrierten Mikroprozessor und LEDs als Lichtquellen ausgestattet und dient zur Messung des Feuchtegehalts beweglicher Proben. Die berührungslose Messung gewährleistet eine konstante Leistungsfähigkeit und lange Lebensdauer des Sensors.
Nasse Gesteinskörnungen können mehr Feuchte enthalten als zur Erzielung des bemessenen Wasserzementwerts (w/z-Wert) ohne eine Überdosierung des Zements wünschenswert und erforderlich. In der Praxis muss der exakte prozentuale Feuchtegehalt der Gesteinskörnung bekannt sein, um Schwankungen der Betonqualität zu minimieren und die optimale Nutzung des Zements zu gewährleisten. Eine exakte Messung des Feuchtegehalts von Gesteinskörnungen ermöglicht die Optimierung der Festigkeit und Dauerhaftigkeit sowie des Schwindverhaltens von Betonerzeugnissen. Die Kenntnis des genauen Feuchtegehalts vor Beginn des Mischvorgangs führt zudem zu einer Verkürzung der Mischzeit, wenn eine Wasserzugabe während des Mischens nicht mehr erforderlich ist.
Hintergrund
Derzeit werden in der Betonindustrie am häufigsten Feuchtemessverfahren unter Einsatz von kapazitiven oder Mikrowellensensoren durchgeführt. Diese werden üblicherweise in direktem Kontakt mit der Gesteinskörnung installiert. Der direkte Kontakt mit der Probe führt zu einer mechanischen Abnutzung des Sensors, die gegebenenfalls eine Rekalibrierung und schließlich den Austausch erfordert. Die optische Detektion der Materialfeuchte ermöglicht eine berührungslose Erkennung – mit eindeutigen Vorteilen für die Betonindustrie.
Leistungsfähigkeit
Abbildung 1 (diese Seite, links) zeigt die Ergebnisse eines Langzeitversuchs in Werksumgebung. Die Daten wurden im Zeitraum von vier Monaten erhoben und der optische Sensor während des gesamten Versuchszeitraums nicht berührt. Zur Ermittlung der gewogenen Referenzwerte wurden in der Regel manuell drei Proben aus einer bestimmten Charge entnommen.
Die Versuchsergebnisse weisen im Vergleich zu den Kalibrierungsdaten eine eindeutig höhere Streuung auf. Die Standardabweichung in Bezug auf die Feuchte ist mit 0,25 % jedoch recht niedrig. Überraschenderweise ist die Streuung nicht primär auf die Leistungsfähigkeit des optischen Sensors zurückzuführen, sondern mit der Problematik der manuellen Probenentnahme für die gewogenen Referenzwerte verbunden.
In Abbildung 2 (S. 162, rechts) ist ein Beispiel einer plötzlichen Schwankung der Gesteinskörnungsfeuchte dargestellt. Die Referenz- und Sensormesswerte ergaben zunächst stabile Feuchtegehalte um etwa 3,2 %. Plötzlich erhöhten sich beide Werte auf 5 % und darüber. Dieses Beispiel zeigt, weshalb die Gesteinskörnungsfeuchte nicht lediglich durch tägliche Stichproben, sondern kontinuierlich überwacht werden muss.
Polarmoist wurde in Betonwerken an Gesteinsmaterial unterschiedlicher Korngröße umfassend geprüft. Bei einer begrenzten Anzahl von Proben und erheblichen Schwankungen des Feuchtegehalts innerhalb einer bestimmten Charge lieferte der korrekt kalibrierte Sensor genauere Messwerte des Wassergehalts als manuell durchgeführte Vergleichsmessungen.
Merkmale und Vorteile: berührungslose optische Messung des Feuchtegehalts, keine beweglichen oder Verschleißteile, hohe Präzision und Auflösung, kurze Ansprechzeit, robuste LED-Lichtquellen, einfache Installation und Kalibrierung.
