Rüttler und Verfahren für die Vibrationsverdichtung
von Beton

Bei hohen Anforderungen an die Oberflächengüte ebener Betonflächen wird die frische Betonfläche anschließend an den Verdichtungsprozess mit Abziehbohlen und bei großen Flächen mit Betonglättmaschinen bearbeitet.

Zur Verdichtung unterschiedlichster Betonelemente - von kleinen filigranen Produkten bis zu voluminösen Mengen beim Massenbeton - sind unterschiedliche Arten von Vibratoren und angepasste Verdichtungsmethoden erforderlich. Innenvibratoren mit Flaschendurchmessern von 3 cm bis 8 cm und Vibrationsfrequenzen von 200 Hz werden zur Verdichtung weicher Konsistenzen verwendet. Sie werden in den Beton  getaucht und versetzen den Beton direkt in Schwingungen. Außenrüttler mit Frequenzen  von 50 Hz bis 200 Hz erregen den Beton über die Betonschalung und verdichten Stellen, die mit Innenrüttlern nicht zu erreichen sind. Mit Außenrüttlern lassen sich hohe Sichtbetonqualitäten herstellen. In Betonwarenwerken werden Betonformen und Schwingtische mit Außenrüttlern ausgestattet. Rüttelbohlen werden zu Herstellung  glatter ebener Betonflächen eingesetzt. Steife Betone, z. B. im Straßenbau, lassen sich mit Vibrationsstampfern oder Vibrationswalzen verdichten. Die Wirkung aller Vibrationsverdichter wird von ihren Schwingungserregergrößen Fliehkraft, Amplitude und Frequenz  bestimmt. Sämtliche Hersteller von Betonverdichtungsgeräten und auch die Schalungsfirmen beraten kompetent bei der Auswahl des jeweils einzusetzenden Vibrationssystems.    

Beton-Verdichtungsgeräte und Beton-Glättmaschinen von Dynapac – ein Unternehmen der Atlas Copco Gruppe – sind aktuell in den Bereich der Atlas Copco Bauwerkzeuge übernommen worden. Die Geräte werden somit jetzt auch unter der Marke von Atlas Copco geführt. Die großen Maschinen von Dynapac für den Straßenbau tragen weiterhin den Markennamen Dynapac.

Innenrüttler bietet Atlas Copco in einer breiten Palette für alle Anwendungsbereiche an. Die Rüttler mit flexibler Antriebswelle des Vibrators und Benzin- oder Dieselmotorantrieb der Bauart AA und AZ werden auf Baustellen eingesetzt, auf denen kein Stromanschluss vorhanden ist. Druckluft kann eine günstige Antriebsalternative darstellen, wenn diese bereits auf der Baustelle vorhanden ist. Die AY-Serie der pneumatischen Innenrüttler ist zur Vermeidung von Druckluftverlusten mit einem Kugel-Rückschlagventil ausgestattet und bietet Flaschendurchmesser von 26 mm bis 155 mm. Die AN und AX Innenrüttler mit in der Rüttelflasche eingebautem Elektromotor werden mit separaten Frequenzumformern verwendet. Überarbeitet wurden die Innenrüttler der Smart-Serie mit Rüttelflaschendruchmessern von 28 mm bis 65 mm und integriertem Frequenzumformer. Diese Rüttler können an jede herkömmliche 230 V/50 Hz Steckdose angeschlossen werden. Ein Langrohr-Innenrüttler mit 0,5 m oder 1,0 m langem Führungsrohr wird bei speziellen Anwendungen in tiefer Schalung eingesetzt. Er kann gezielt zu schwer erreichbaren Verdichtungsstellen geführt werden und reduziert Störungsmöglichkeiten, bei denen sich der Rüttler in der Stahlbewehrung verklemmt. Großvolumenrüttler für die Verdichtung von Massenbeton sind die Rüttler BH 160. Großprojekte wie Dämme, Trockendocks, schwere Fundamente und andere Bauwerke mit großen zu verdichtenden Betonmengen sind das Einsatzgebiet dieser schweren Innenrüttler. Der hydraulisch angetriebene BH 160 kann als Einzelgerät oder in einem Verbund von 3 bis 8 Innenrüttlern an einer Traverse geliefert werden. Als Trägerfahrzeug für die Rüttlereinheit dient in der Regel ein Bagger mit ausreichender Zusatzhydraulik für die erforderliche Ölmenge von 20 l/min pro Rüttelflasche und einem Hydraulikdruck von 160 bar. Der Flaschendurchmesser jedes Vibrators beträgt 155 mm, die Flaschenlänge 472 mm. Unter Last werden je Rüttelflasche 20,3 kN Fliehkraft, 125 Hz Schwingfrequenz und eine Amplitude von 4,3 mm erzeugt. Außenrüttler mit elektrischem oder pneumatischem Antrieb werden über Schnellspannklammern an der Betonschalung befestigt. Die Elektroaußenrüttler erzeugen in verschiedenen Ausführungen Frequenzen bis 100 Hz. Mit einem Frequenzbereich bis 150 Hz arbeiten die hochfrequenten Pneumatik-Außenrüttler. Verdichtungsbohlen, Doppelrüttelbohlen und Modulbohlen stellen zusammen mit den ein- oder zweigriffigen Rüttelpatschen ein breit gefächertes Angebot dar. Diese Geräte zur Erzeugung ebener Betonflächen sind mit Benzinmotor oder Elektromotor ausgestattet. Die Modulbohlen BT 90 für große Fertigungsbreiten bis 25 m haben je nach Breite einen Elektro-, Benzin- oder Druckluftantrieb. Die BT 90 hat mit ihrem dreieckigen Bohlenprofil eine hohe Biegesteifigkeit. Die abgezogenen Betonflächen können flach, parabolisch und mit positivem oder negativem Dachprofil hergestellt werden. Rüttelpatschen sind mit Arbeitsbreiten von 1,8 m bis 3,6 m, einstellbarer Rüttelkraft für unterschiedliche Betonkonsistenzen, variabler Arbeitsgeschwindigkeit und höhenverstellbarer Führungsdeichsel vielseitig einsetzbare Verdichtungsgeräte für glatte und ebene Betonflächen.

Die Brecon - Vibrationstechnik hat sich auf die Verdichtung von Beton spezialisiert. Zum Lieferprogramm gehören Innen- und Außenrüttler sowie die Steuerungstechnik für den Verdichtungsablauf. Mit mobilen Steuerungen reagiert Brecon auf die Tendenz in Betonfertigteilwerken, bei denen zunehmend Sonderelemente mit kleinen Losgrößen produziert werden. Die Steuerung von Frequenz, Fliehkraft, Amplitude und Rütteldauer der an Schwingtischen und Formen eingesetzten Außenrüttler bietet die Möglichkeit, die Verdichtung unterschiedlicher Betonrezepturen zu optimieren ohne die mechanischen Einstellungen der Rüttler verändern zu müssen. Auch vorhandene ältere Vibrationssysteme lassen sich mit den modernen Steuerungen nachrüsten.

Der Brecon Schnellspann - Rüttler Slim2 wiegt nur 18,9 kg. Er lässt sich sehr leicht handhaben und schnell von einer Betonform zur nächsten umsetzen. Schnellspann - Rüttler werden überall dort eingesetzt, wo mehrere Formen vorhanden sind, die aber nicht ständig im Produktionseinsatz sind und nur zeitweise benutzt werden. Das geringe Gewicht und die optimierten Transportgriffe  ermöglichen es, dass eine Person gleichzeitig zwei Rüttler tragen kann. Der Wechsel von einer Form mit beispielsweise 12 Stück Slim2 - Rüttlern zur nächsten Form kann in 10 Minuten bis 15 Minuten erfolgen. Die elektrische Versorgung der Rüttler erfolgt üblicherweise über eine mobile Frequenzumrichtersteuerung, in die auch die Verteilung und  Absicherung der Rüttler integriert sind. Bei Bedarf können Halterungen für den Transport der Rüttler und der Verlängerungsleitungen an der mobilen Steuerungseinheit angebracht werden. So lässt sich in Betonfertigteilwerken die Vibrationsverdichtung vieler Betonformen mit nur einer kleinen Anzahl mobiler Schnellspann - Rüttler kostengünstig durchführen.

Für die Vibrationsverdichtung des Betons in Rahmenschalungen und Holzträgerschalungen einschließlich Schalwagen beim Tunnel- und Kanalbau hat sich Mooser auf die Betonverdichtung mit Druckluft - Schalungsrüttlern spezialisiert. So wurde beispielsweise beim Bau eines 2,6 km langen Autobahntunnels in Sotschi an der Schwarzmeerküste  - die Stadt bereitet die olympischen Winterspiele 2014 vor - entschieden , Mooser Druckluft - Außenrüttler einzusetzen. Die Baugröße der hier eingesetzten Rüttler ermöglicht überall eine problemlose Befestigung an der Schalung. Die Geräte erreichen bei Luftzufuhr sofort ihre Nenndrehzahl. Der Eigenfrequenzbereich der Schalung wird schlagartig durchfahren und die Verdichtungsenergie wird ohne größere Verluste durch die Schalung direkt auf den Beton übertragen. Die Außenrüttler waren in drei Reihen an einem Peri - Schalungssystem montiert und wurden beim Betoneinbau nacheinander paarweise in Betrieb genommen. Die Luftzufuhr lieferte ein Baustellenkompressor mit einem Luftmengenstrom von 6 m³/min. Die Luftzufuhr konnte manuell über Steuerhähne stufenlos eingestellt werden.

Für Holz- und Stahlrahmenschalungen wurde die ST-Halterung mit Spezialadaptern entwickelt, um die Holzträger zu schonen. Bei Stahlrahmenschalungen können die Spezialadapter an den Schalungsstößen montiert werden. Um eine ausreichende Verdichtung des Betons von Tunnel - Innenschalungen auf der Außenfläche des Fugenbands sicherzustellen, wird eine Fugenbandsonde eingesetzt, die dem Betonierverlauf folgend verzogen wird. Als Neuheit wird ein Betonvorverdichter erprobt. Mit ihm werden bessere Betonqualitäten erzielt, da der Beton bereits während des Einbringens in die Schalung entlüftet wird. Der Betonvorentlüfter ist  am Austrittsende des Betonierschlauchs vor der Betonabgabe in die Schalung angeordnet. Der Vorverdichter soll später über eine Funkfernsteuerung mit der Betonpumpensteuerung gekoppelt werden. Das Mooser-Lieferprogramm umfasst neben Druckluft – Außenrüttlern auch Außenrüttler mit Elektroantrieb, Druckluft – und Elektro – Innenrüttler und Verdichtungsbohlen mit bis zu 25 m Spannweite.

NetterVibration liefert elektrische, pneumatische und hydraulische Innen- und Außenvibratoren für die Betonverdichtung. Innenrüttler mit Druckluftantrieb der Serie NVL mit Rüttelflaschendurchmessern von 26 mm bis 140 mm bestehen aus Rotor und Lamellen, sie haben keine Lager und dadurch ist der Verschleiß des Druckluftantriebs minimal. Für Elektro - Innenrüttler mit 200 Hz Vibrationsfrequenz werden die passenden Frequenz- und Spannungsumformer geliefert. An 230 V/50 Hz Steckdosen angeschlossen werden die Innenrüttler der Serie NCE und NXE mit einem im Kabel integrierten elektronischen Micro - Umrichter. Für großvolumige zu verdichtende Mengen beim Einbau von Massenbeton werden mehrere an einer gemeinsamen Traverse montierte schwere Innenrüttler mit Hydraulikantrieb und 150 mm Flaschendurchmesser, 50 cm Rüttlerlänge und 100 Hz Vibrationsfrequenz angeboten. Als Trägermaschine für die Traverse wird häufig ein Hydraulikbagger verwendet, dessen Zusatzhydraulikanschluss den hydraulischen Antrieb der Vibratoren übernimmt. Die Verdichtungsleistung dieser schweren Rüttlereinheiten liegt nach Herstellerangabe je nach Betonkonsistenz bei 30 m³/h bis 60 m³/h Festbeton. In Betonfertigteilwerken setzt Netter unter anderem die Druckluft - Außenrüttler der Baureihe NVG mit Grundplatte und Tragegriff ein. Die Vibratoren dieser Serie arbeiten  mit Rüttelfrequenzen von 141 Hz bis 283 Hz. Die Motordrehzahl und damit die Frequenz des Rüttlers lässt sich durch Änderung des Druckluft - Betriebsdruck stufenlos variieren. Für einen lärmreduzierten Betrieb der Vibratoren werden Ausführungen mit Schalldämpfung angeboten.

Wacker Neuson concrete solutions ist in der weltweit operierenden Wacker Neuson Firmengruppe der Kompetenzpartner für den Bereich industrieller Betonverarbeitung. Zum Programm gehören Innen- und Außenvibratoren mit Elektro- und Druckluftantrieb, Vibrations- und Abziehbohlen, Frequenzumformer, Steuerungsgeräte, komplette Stromversorgungen sowie Schalt- und Automatisierungstechnik. Die Hochfrequenz- Innenvibratoren der Baureihen IREN, IRSEN,IRFU, mit 12000 Schwingungen pro Minute ( 200 Hz ) und Rüttelflaschendurchmessern von 30 mm bis 65 mm  bilden eine abgestimmte Produktlinie. Dank ihrer drehzahlstabilen und durchzugsstarken Drehstrommotoren erreichen die Geräte der IREN-Reihe eine hohe Verdichtungsleistung insbesondere bei sehr steifen Betonkonsistenzen. IRSEN-Vibratoren werden als Stockrüttler mit vibrationsgedämpftem Handgriff zur Verdichtung von niedrigen Betoneinbaulagen eingesetzt. Das herausragende Merkmal der IRFU-Geräte ist der im Anschlusskabel integrierte verschleißfreie Frequenzumformer. Die IRFU- Innenvibratoren verfügen mit dem Bodyguard-Schutzsystem über einen sehr hohen Sicherheitsstandard zum bestmöglichen Schutz für den Bediener wie auch für das Gerät. Erstmals erstreckt sich der Schutzbereich dabei über die gesamte Länge des Geräts einschließlich Flaschenkörper und Netzkabel. Das Schutzsystem schaltet den Innenrüttler bei Fehlerstrom sofort ab und schützt damit den Bediener vor Stromschlägen. Das IRFU - Modell ist laut Firmenangabe der einzige Innenvibrator mit eingebautem Umformer, der einen derartigen Schutz bietet. Die mit Druckluft angetriebenen Innen-Vibratoren der PIR-Baureihe mit Flaschendurchmessern von 35 mm bis 75 mm sindfür den Einsatz am Kompressor vorgesehen. Biegewellen-Innenvibratoren mit Flaschengrößen von 25 mm bis 65 mm werden bevorzugt bei schnellen Einsätzen und auf Baustellen ohne Stromversorgung verwendet. Auf die zunehmende Bedeutung von Sichtbetonflächen hat sich Wacker Neuson mit der AR 36-Außenvibrator-Serie eingestellt. Diese Vibratoren sind sehr leicht und lassen sich einfach handhaben. AR 36-Vibratoren sind die ideale Ergänzung zu Innenvibratoren, z.B. bei der Betonverdichtung mit hohem Bewehrungsgrad, engen Platzverhältnissen, schlechter Zugänglichkeit, Wandausschnitten sowie bei Fenster- und Türaussparungen. Die Schalung kann komplett mit Außenvibratoren bestückt werden. Alternativ können die Vibratoren auch mit dem Betonierfortschritt reihenweise nach oben umgesetzt werden. Das schnelle Umsetzen der Vibratoren ermöglichen an der Schalung angebrachte Klammersysteme mit Schnellwechselvorrichtung. AR-Außenvibratoren wurden auch bei einem der größten Brückenbauprojekte der USA, der im Jahr 2010 fertig gestellten neuen Colorado River Brücke vor dem Hoover Staudamm, eingesetzt. Die Rüttler erfüllten die hohen Anforderungen an die Betonqualität bei einer starken Neigung der Brückenbögen bis zu 48 Grad. Mit handgeführten und Aufsitz-Betonglättmaschinen vervollständigt Wacker Neuson das Angebot.  

Die Hochfrequenz-Innenvibratoren der IVUR-Baureihe wurden zur Erhöhung der Betriebssicherheit mit einer neuen Elektronik weiterentwickelt. Die neue Elektronik macht die Vibratoren unempfindlich gegenüber Spannungsschwankungen. Hinter der Typenbezeichnung IVUR verbirgt sich die Kombination aus Innenvibrator mit Schutzschlauch und Frequenzumformer mit Anschlusskabel in einem Gerät. Angeschlossen werden IVUR-Innenvibratoren direkt an das 230 V / 50 Hz Stromnetz. Oft dienen auch separate Stromerzeuger als Stromlieferant. Wenn diese Aggregate keine gleichmäßige Spannung abgeben, können Schäden an der Umformerelektronik die Folge sein. Die neue Elektronik bietet hier mehr Sicherheit. Selbst Spannungsspitzen von mehr als 400 Volt verkraftet sie schadlos. Außerdem wird der Bediener vor Kurz- und Erdschluss und Fehlerstrom geschützt. Alle Elektronikbauteile sind im Umformergehäuse zum Schutz gegen Beschädigungen  vergossen. Gehärtete und verschleißarme Vibratorflaschen mit Durchmessern von40/50/58 mm erhöhen die Lebensdauer der Geräte. Das UR-Umformerteil ist über eine Schraub-Steckverbindung mit dem Vibrator verbunden. Diese Verbindung ermöglicht es, den Vibrator vom Umformer schnell trennen und gegen ein Vibratorteil mit anderem Durchmesser austauschen zu können – ein Vorteil zum universellen Geräteeinsatz.

Auf Großbaustellen kommen Hochfrequenz- Innenvibratoren der IV - Weber - Baureihe  mit entsprechenden separaten Frequenzumformern zum Einsatz. Das umfangreiche Angebot dieser leistungsstarken Geräte reicht von Vibratoren mit Durchmessern von 31 mm bis 80 mm. Zum Verdichten niedriger Betonlagen sind die IV-Vibratoren mit Pistolenhandgriff ( Stockrüttler ) und kurzem 0,8 m Schutzschlauch ausgestattet. Die Frequenzumformer werden als rotierende oder elektronische Geräte in unterschiedlichen Leistungsgrößen geliefert. Handgeführte Betonglättmaschinen ergänzen das Lieferprogramm.n