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[Die Industrie der Steine + Erden]




Lärmarme Betonverdichtung

Dipl.-Ing. U. Kretschmer

1 Einleitung

Mit dem Erlaß der Unfallverhütungsvorschrift "Lärm" am 01.12.1974 wurden die Grundlagen zur Bekämpfung der Berufskrankheit "Lärmschwerhörigkeit" geschaffen. Heute, etwa 24 Jahre später ist "Lärm" für die Versicherten in der Steine und Erden-Industrie nach wie vor ein Thema. Nachdem die arbeitsbedingte Lärmschwerhörigkeit als Berufskrankheit anerkannt wurde, stellten die Berufsgenossenschaften zunächst einen rapiden Anstieg von Berufskrankheitsanzeigen in diesem Bereich fest. Die Zahlen der letzten Jahre zeigen aber jetzt einen Rückgang, wobei im Jahr 1996 307 Verdachtsmeldungen für die Berufskrankheit "Lärmschwerhörigkeit" bei der Steinbruchs-Berufsgenossenschaft eingingen.

Nicht nur das vermehrte Tragen von geeignetem Gehörschutz, auch die fortwährende Präventionsarbeit der Berufsgenossenschaft, der Sicherheitsfachkräfte, der interessierten und motivierten Unternehmer und last but not least viele Hersteller, die lärmarme Verfahrenstechniken zur Herstellung von Produkten für die Steine und Erden-Industrie entwickelt haben, tragen dazu bei, daß die gesundheitsgefährdenden Lärmeinwirkungen auf die Versicherten geringer wurden und somit die Anzahl der Berufskrankheitsanzeigen nach unten tendiert.


2 Forderungen aus gesetzlichen Bestimmungen

Mit Erlaß einer neuen Unfallverhütungsvorschrift "Lärm" am 01.10.1990 ist die alte Unfallverhütungsvorschrift VBG 121 neu gefaßt worden und beinhaltet im wesentlichen die Umsetzung der EG-Lärmschutzrichtlinie in nationales Recht. In dieser Neufassung der Unfallverhütungsvorschrift ist der Unternehmer verpflichtet, eine sachkundige Ermittlung, Festlegung und Kennzeichnung der Lärmbereiche durchzuführen, sowie deren Dokumentation über einen Zeitraum von mindestens 30 Jahren aufzubewahren.

Der Arbeitgeber hat die Pflicht zur Unterrichtung der Arbeitnehmer über gehörgefährdenden Lärm und muß geeigneten Gehörschutz zur Verfügung stellen. Versicherte sind verpflichtet, die bereitgestellten Gehörschutzmittel in Lärmbereichen, d. h. ab einem Beurteilungspegel von mehr als 90 dB(A), zu tragen. Viel entscheidender ist aber, daß in dieser, durch das europäische Recht entstandenen Unfallverhütungsvorschrift, die technische Lärmminderung vorgeschrieben ist. So besagt der 3 dieser Unfallverhütungsvorschrift, daß der Unternehmer nur Arbeitsmittel betreiben darf die den fortschrittlichen, in der Praxis bewährten Regeln der Lärmminderungstechnik entsprechen. Diese Forderung hat zur Folge, daß bei der Beschaffung eines neuen Gerätes oder einer Produktionsanlage hinsichtlich der Beurteilung der Lärmemissionen der Stand der Technik in der Praxis zu beachten ist.

Darüber hinaus sind bestehende Arbeitsverfahren ebenfalls nach dem Stand der Lärmminderungstechnik so zu gestalten oder auszuwählen und anzuwenden, daß eine Lärmgefährdung der Versicherten soweit wie möglich verringert wird (s. auch ZH 1/652 / Abb.).

Abb. 1: Die ZH 1/652 "Lärmminderungsprogramme" gibt dem Unternehmer Hinweise oder Möglichkeiten Lärmminderungsmaßnahmen durchzuführen.

Abb. 1: Die ZH 1/652 "Lärmminderungsprogramme"
gibt dem Unternehmer Hinweise oder Möglichkeiten
Lärmminderungsmaßnahmen durchzuführen.

Diese Forderung kann natürlich seitens des Unternehmens nur erfüllt werden, wenn entsprechende Produkte auf dem Markt angeboten werden. Daraus kann eindeutig eine Aufforderung an innovative Hersteller abgeleitet werden, seine Maschinen und Geräte lärmlos zu konstruieren.

Eine weitere Forderung die sich aus der Unfallverhütungsvorschrift "Lärm" ergibt, ist, daß bei Arbeitsverfahren, bei denen durchaus eine höhere Lärmemission zu erwarten ist, die Arbeitsräume so zu gestalten sind, daß die Schallausbreitung auch hier nach den bewährten Regeln der Lärmminderungstechnik vermindert wird.

Abgesehen von der Unfallverhütungsvorschrift "Lärm" schreibt auch die Arbeitsstättenverordnung in 15 "Schutz gegen Lärm" vor, daß der Schalldruckpegel in Arbeitsräumen so niedrig zu halten ist, wie es nach der Art des Betriebes möglich ist.


3 Stand der Technik lärmarmer Betonverdichtungseinrichtungen


3.1. Allgemeines:

In der Steine und Erden-Industrie, insbesondere bei der Herstellung von Betonfertigteilen aber auch anderen Betonprodukten, sind bei der Verdichtung des eingebrachten Frischbetons bei herkömmlichen Verdichtungseinrichtungen Schalldruckpegel festzustellen, die weit über den zulässigen Grenzwerten der Unfallverhütungsvorschrift "Lärm" und der "Arbeitsstättenverordnung" liegen.

Gehörschädigender Lärm beeinflußt nicht nur das Sinnesorgan Ohr, sondern mindert darüber hinaus die Leistungsbereitschaft und -fähigkeit der Mitarbeiter im Betrieb. Auch Erkrankungen der inneren Organe sind bei der Einwirkung von höheren Lärmexpositionen möglich. Arbeitsplätze im Lärmbereich sind wenig attraktiv und erschweren die Suche nach qualifiziertem Personal. Hinzu kommt, daß die unmittelbaren Nachbarn der Produktionsbetriebe den Lärm nicht mehr akzeptieren wollen und dadurch häufig genehmigungsrechtliche Probleme auftreten.

Zur Abwendung dieser negativen Auswirkungen des Lärms sind die Unternehmen bereit, Investitionen für Lärmminderungsmaßnahmen zu tätigen. Allerdings werden die Investitionen meistens beim Kauf neuer Anlagen eingebracht. Lärmminderungsmaßnahmen an Altanlagen sind eher die Ausnahme, weil Nachrüstungen aufwendiger und teuer sind, den Produktionsprozeß unterbrechen und die Nutzungsdauer abhängig von der Resteinsatzzeit der Altanlage ist.


3.2 Verfahren zur Betonverdichtung

Abhängig von den zu fertigenden Produkten kommen unterschiedliche Fertigungsverfahren zum Einsatz. Nicht immer sind lärmarme Verfahren verfügbar.


3.2.1 Betonsteinherstellung

Bei der Betonsteinherstellung sind zur Zeit sowohl Neuanlagen als auch Altanlagen im Einsatz, deren Schalldruckpegel bis zu 115 dB(A) betragen. Die Betreiber von Betonsteinfertigungsanlagen entscheiden sich eher für den Betrieb von stationären Anlagen als von Bodenfertigern.

Bei der Herstellung von Betonsteinen sind Lärmminderungsmaßnahmen an stationären Anlagen wesentlich einfacher und wirkungsvoller durchzuführen als an Bodenfertigern. In vielen Fällen wird eine Kapselung der stationären Anlagen vorgefunden. Die Steuereinrichtungen befinden sich außerhalb der Kapsel. Hierbei sind aber auch folgende Nachteile festzustellen:

Wichtig für die Übertragung des Schalls ist allerdings auch die richtige Ausführung der Fundamente stationärer Betonsteinfertiger. In vielen Fällen wurde festgestellt, daß elementare Fehler bei der Dimensionierung und der konstruktiven Gestaltung der Fundamente für diese Betonsteinfertigungsanlagen gemacht worden sind. Notwendig ist, daß bei der Erstellung der baulichen Anlagen die Maschinenfundamente von den restlichen Baukörpern getrennt werden. Hierbei kann der Körperschall wirkungsvoll verringert werden.

Aber auch an Bodenfertigern besteht die Möglichkeit Lärmminderungsmaßnahmen durchzuführen, welche die Schalldruckpegel um erhebliche Werte nach unten drücken.

Ein gutes Beispiel findet man in einem südbayerischen Betonwerk. Der Bodenfertiger ist mit einer Lärmschutzhaube versehen. Damit wird am Arbeitsplatz vor dem Fertiger eine Lärmminderung von 11 dB(A) erzielt. Niedrigere Werte, außerhalb der Fertigungshalle und an anderen Arbeitsplätzen, sind zusätzliche Vorteile. Die Kosten für diese Maßnahme hat der Betreiber mit ca. 80.000,-- DM angegeben (Abb. 2 + 3).


Abb.  2 + 3: Bodenfertiger mit Lärmschutzhaube. Es wird eine Lärmminderung von über 11 db(A) erreicht. Abb.  2 + 3: Bodenfertiger mit Lärmschutzhaube. Es wird eine Lärmminderung von über 11 db(A) erreicht.

Abb. 2 + 3: Bodenfertiger mit Lärmschutzhaube.
Es wird eine Lärmminderung von über 11 db(A) erreicht.


3.2.2 Herstellung von Betonfertigteilelementen

Bei der Herstellung von Betonfertigteilelementen kommen in der Regel Außenrüttler zum Einsatz. Während einer Rüttelzeit von 10 bis 20 Sekunden pro Fertigungstakt entstehen Pegelwerte von etwa 110 dB(A). Ca. zwei Minuten Rüttelzeit pro Arbeitsschicht reichen aus, um den Grenzwert des personenbezogenen Beurteilungspegels zu überschreiten und können somit auf längere Sicht zu Gehörschädigungen führen.

Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, Lärmminderungsmaßnahmen durchzuführen. Beispielsweise kann eine Verringerung der Lärmbelastung von 7 dB(A) bis 9 dB(A) durch das Anbringen einer flexiblen Dämmschürze an der Unterseite des Rütteltisches erreicht werden. Die Nachrüstung (vgl. auch ZH 1/564.10) ist einfach und bietet den zusätzlichen Vorteil, daß die Verschmutzung unterhalb des Tisches geringer ausfällt (Abb. 4).

Abb. 4: Dämmschürzen an einem Rütteltisch. Im vorliegenden Fall wurden Förderbandgurte verwendet. Mit speziellen lärmabsorbierenden Schürzen ist die Maßnahme noch wirkungsvoller.

Abb. 4: Dämmschürzen an einem Rütteltisch.
Im vorliegenden Fall wurden Förderbandgurte verwendet.
Mit speziellen lärmabsorbierenden Schürzen
ist die Maßnahme noch wirkungsvoller.

Weitere Maßnahmen sind der Einsatz von Frequenzumformern für Elektrovibratoren, die eine Veränderung der Rüttlerfrequenz erlauben. Auch die Belegung des Hallenbodens im Tischbereich mit schallabsorbierendem Material bedeutet eine geringere Lärmbelastung. Trotzdem erreicht die Lärmminderung nicht das Maß, daß auf den Gehörschutz bei den lärmintensiven Arbeiten verzichtet werden darf.

Mit der seit einigen Jahren angebotenen Schütteltechnik bietet sich nun die Möglichkeit eine Vielzahl von Betonfertigteildecken oder Siloplatten lärmarm herzustellen (Abb.).

Abb. 5  7: Drei verschiedene Schütteltische zur Filigrandeckenfertigung. Abb. 5  7: Drei verschiedene Schütteltische zur Filigrandeckenfertigung. Abb. 5  7: Drei verschiedene Schütteltische zur Filigrandeckenfertigung.

Abb. 5 7: Drei verschiedene Schütteltische zur Filigrandeckenfertigung.

Die Meßergebnisse für die Anlagen verschiedener Hersteller liegen bei ca. 70 dB(A). Selbst bei nur teilweiser Belegung des Tisches durch das zu produzierende Betonfertigteil tritt nur eine unwesentliche Lärmerhöhung auf, wobei Grenzwerte nicht überschritten werden. Somit liegt man ohne Lärmbelastung durch Rütteleinrichtungen im Bereich des üblichen Hallenlärms und Gehörschutz muß nicht benutzt werden.

Bei der herkömmlichen Rütteltechnik wird über hochfrequente Rüttler die Schalung in vertikaler Richtung zum Schwingen gebracht und dadurch die gewünschte Verdichtung erzielt. Dies erzeugt die hohen Lärmpegel. Im Falle der Schütteltechnik bewegt sich der gesamte Tisch horizontal mit niedrigen Frequenzen von etwa 15 - 20 Hz (Abb. 8 + 9) und die Geräuschentwicklung ist infolgedessen geringer.


Abb. 8 + 9: Die Bilder zeigen die Antriebselemente zweier Schütteltische und verdeutlichen die eingesetzten Verfahren zur Erzeugung der Bewegung. Abb. 8 + 9: Die Bilder zeigen die Antriebselemente zweier Schütteltische und verdeutlichen die eingesetzten Verfahren zur Erzeugung der Bewegung.

Abb. 8 + 9: Die Bilder zeigen die Antriebselemente zweier Schütteltische und verdeutlichen die eingesetzten Verfahren zur Erzeugung der Bewegung.

Durch die Bewegung der Schalung als Ganzes sind der Schütteltechnik allerdings Grenzen gesetzt. So wird das Verfahren fast ausschließlich zur Filigrandeckenfertigung im Palettenumlaufverfahren eingesetzt. Auch Kipptische sind mit Schütteltechnik lieferbar. Bei Palettenlängen um 10 m lassen sich für annähernd 10 cm dicke Betonteile gute Verdichtungsergebnisse erzielen. Für stärkere Teile ist die erreichbare Verdichtung nicht mehr ausreichend. Allerdings haben es verschiedene Betonwerke geschafft durch Aufbringen einer weiteren Betonlage in einem zweiten Arbeitsgang dickere Elemente und mehrschalige Fertigdecken herzustellen (Abb. 10).


Abb. 10: Mit der Schütteltechnik gefertigte Produkte. Links: Deckenelemente  Rechts: Filigrandecken

Abb. 10: Mit der Schütteltechnik gefertigte Produkte.
Links: Deckenelemente Rechts: Filigrandecken

Der Preis für einen Schütteltisch beträgt z. Zt. ca. 100.000,-- DM und ist damit um etwa 30% teurer als die Rütteltechnik. Da aber die notwendige Lärmminderung beim Neukauf eines Rütteltisches die Rütteltechnik verteuert, und die Vorteile der lärmarmen Betonverdichtung offensichtlich sind, sollten bei Neuinvestitionen Schütteltische bevorzugt werden.

Die Erfahrungen mit den Schütteltischen sind fast durchweg positiv. Es wird eine glatte, nahezu porenfreie Untersicht erreicht und in manchen Fällen ist nicht einmal mehr ein Aufrauhen der Obersicht notwendig. Die Schütteldauer unterscheidet sich unwesentlich von der Rütteldauer. Gelegentlich traten zu Produktionsbeginn bei verschiedenen Unternehmen Anbackungen von Beton an der Schalung auf. Die Probleme konnten durch entsprechende Betonrezepturen und geeignete Schalöle meist schnell beseitigt werden.

Diese Verdichtungstechnik verlangt, daß der Werkstoff Beton eine bestimmte Konsistenz besitzt. Die Bandbreite der möglichen Konsistenz ist bei dieser Technologie enger gefaßt. Um die gewünschte Konsistenz zu erreichen, werden dem Frischbeton Fließmittel zugegeben. Die Aussagen der Praxis deuten darauf hin, daß die Rezeptur beim Umsteigen auf die neue Verdichtungstechnik in der Regel nicht verändert werden mußte.

Fast alle Anlagen funktionieren nach mehreren Jahren noch immer problemlos. Bei einem Anlagenhersteller traten bei nicht genau abgestimmter Schüttelfrequenz Schäden an den Gummilagern auf. Eine Lösung seitens des Herstellers ist aber schon absehbar.

Insgesamt betrachtet ist die Schütteltechnik mittlerweile eine bewährte Technologie, die der Rütteltechnik in jedem Falle vorzuziehen ist. Die Ergebnisse für das Produkt und im Hinblick auf den Gesundheitsschutz sind durchweg positiv.


4 Die Entwicklungstrends

Die Hersteller versuchen die Schütteltechnik auch bei der Herstellung größerer und dickerer Bauteile anzuwenden. So werden bereits längere Stabteile und Stützen in Pilotanlagen mit der Schütteltechnik produziert. Man denkt für größere Teile auch an eine Kombination von Rüttel- und Schütteltechnik.

Eine interessante Neuentwicklung gibt es bei TT-Bahnen. Pendelrüttler erzeugen eine horizontale und geringere vertikale Bewegung der Schalung. Man erzielt hierbei Lärmemissionen von unter 85 dB(A). Eine 74 m lange Schalung ist bereits im Einsatz und die Serienreife wird demnächst erreicht sein.

Für die Steinfertigung sind leider keine lärmarmen Verfahren in Aussicht. Bei den Bodenfertigern wird versucht durch weitgehende Automatisierung und Fernbedienung den Anlagenführer vom Gerät fernzuhalten. Die Hersteller könnten daher in diesem Bereich durch weitere Innovationen dazu beitragen, den Gesundheitsschutz der Beschäftigten der Steine und Erden-Industrie zu verbessern.


5 Zusammenfassung

Bei der Betonverdichtung mit traditionellen Verfahren bestehen sehr hohe Lärmemmissionen, die durch Lärmminderungsmaßnahmen nur schwer zu beseitigen sind. Mit der Schütteltechnik liegt ein Verfahren vor, das für ein gewisses Produkspektrum lärmarm verdichtet. Die Schütteltechnik hat sich bewährt und ist Stand der Technik. Es wird mit Hochdruck daran gearbeitet, das Einsatzspektrum der Schütteltechnik zu erweitern.


Literaturverzeichnis:

H. Fellberg:

"Betonverdichtung ohne Lärm" -- Die Industrie der Steine + Erden, Mitteilungsblatt der Steinbruchs-Berufsgenossenschaft, 04/96, Seite 24 - 30, Schlütersche GmbH & Co. KG, Verlag und Druckerei, Hannover.

Johann Gillia/Erich W. Holthaus:

"Lärmarme patentierte TT-Schalung", Konzept, Umsetzung, Optimierung --Betonwerk + Fertigteil-Technik - BFT, Heft 06/97, Seite 92 - 95, Bauverlag GmbH, Wiesbaden.

Helmut Kuch/Jörg Henry Schwabe:

"Fundamente von Betonsteinfertigern, Geräusch- und Schwingungsuntersuchungen" -- Betonwerk + Fertigteil-Technik - BFT, Heft 05/97, Seite 105 - 111, Bauverlag GmbH, Wiesbaden.

Guntram Zanker:

"Moderne Rütteltechnik im Betonfertigteilwerk - dargestellt am Beispiel Werk Mayreder/Eister" -- Betonwerk + Fertigteil-Technik - BFT, Heft 12/93, Bauverlag GmbH, Wiesbaden.

ZH 1/564.2:

"Lärmschutz-Arbeitsblatt - LSA 09-602": -- Geräuschminderung im Bauwesen --Lärmgeminderte Kipptische, 3.1988.

ZH 11564,10:

"Lärmschutz-Arbeitsblatt LSA 02-602": -- Geräuschminderung im Bauwesen --Lärmminderung an Betonfertigteil-Rütteltischen, 10/1980.


Anschrift des Verfassers:

Steinbruchs-Berufsgenossenschaft, Theodor-Heuss-Str. 160, 30853 Langenhagen





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