Dem Lärm auf der Spur – Lärmquellen und Möglichkeiten der Lärmminderung im Betonwerk

Teil 2: Die Herstellung von Betonsteinen

Das dominierende Verfahren bei der Betonsteinherstellung ist die Vibrationsverdichtung. Für die Herstellung von Pflaster-, Rand-, Block-, Bordsteinen und Palisaden kommt derzeit hauptsächlich die Schockvibration zum Einsatz.

Die erdfeuchten, nach der Verdichtung grünstandsfesten Betone benötigen eine hohe Verdichtungsenergie. Die notwendigen hohen Beschleunigsamplituden werden durch Stoßprozesse zwischen der Fertigungsunterlage und Maschinenbaugruppen erzeugt.

Diese Stöße regen ein breites Frequenzspektrum an und sind prinzipbedingt mit einer sehr hohen Lärmexposition verbunden. Werte über 110 dB(A) an der Quelle sind dabei die Regel. Aus diesem Grund werden stationäre Betonsteinfertiger im Allgemeinen von vornherein in Lärmschutzkammern aufgestellt. Als Lärmquelle wird meist nur der eigentliche Fertiger betrachtet. Die taktweise Fertigung von hohen Stückzahlen erfordert jedoch einen hohen Automatisierungsgrad mit einer Vielzahl hauptsächlich hydraulisch bewegter Komponenten.

Lärmquellen

Der übliche Aufbau einer solchen Fertigungsanlage ist in einer Werkhalle mit schallharten Wänden und Decken, in der die einzelnen Arbeitsstationen für einen Brettkreislauf angeordnet sind. Wegen der räumlichen Verteilung und weil nicht für alle Produkte jede Arbeitsstation benötigt wird, sind mehrere freistehende Pumpenaggregate (Bild 1) mit lüfterbetriebenen Ölkühlern im Einsatz, die oftmals aus Platzgründen höher angeordnet sind. Diese Positionierung ermöglicht die freie Lärmausbreitung in der ganzen Halle (Bild 2).

Fertigung, Ein- und Auslagerung, Verpackung sowie Brettreinigung und -transport erfolgen produktbezogen auf der Nass- und Trockenseite unabhängig voneinander meist in Takten zwischen 10 und 30 Sekunden. Die Folge ist, dass nahezu im gesamten Hallenbereich ein kontinuierlich hoher Dauerschallpegel zu erfassen ist. Nachfolgend wird Bezug genommen auf Messwerte, die im Rahmen der Untersuchungen in einer typischen Fertigungshalle mit einem Steinfertiger erfasst wurden.

Messungen zum Grundgeräusch konnten während eines kurzen Stillstandes des Steinfertigers durchgeführt werden. Die Verpackungsanlage und die Hydraulikaggregate liefen weiter. Zentral in der Fertigungshalle wurde vor der Schallschutzkammer ein äquivalenter Dauerschallpegel von 81,8 dB(A) erfasst. Im Bereich der Hubleiter wurden noch 76,4 dB(A), bei der Senkleiter 77,6 dB(A) aufgezeichnet. Das bedeutet, bereits ohne den betriebenen Fertiger werden sehr hohe Schallpegel erreicht.

Wird durch geeignete Maßnahmen die vom Steinfertiger ausgehende Emission stark reduziert, können immer noch die Zusatzausrüstungen zu einer Überschreitung der Auslösewerte an Arbeitsplätzen führen.

Für Formwechsel ist eine Befahrung der Schallschutzkammer mit dem Gabelstapler erforderlich. Nicht immer werden nach dem Formwechsel die Tore der Schallschutzkammer geschlossen, bevor die Produktion wieder aufgenommen wird. Deshalb wurden jeweils während der Hauptvibration Rastermessungen bei geöffnetem und bei geschlossenem Tor durchgeführt.

Das Schema in Bild 3 zeigt die Anlagenanordnung in der Werkhalle. Zum leichteren Erfassen der Verteilung wurden Zwischenwerte interpoliert und mit Falschfarben in Bild 4 visualisiert. Die Farbe grün steht dabei für niedrige und die Farbe rot für hohe Lärmpegel.

Weiterhin wurden einzelne Anlagen-elemente besonders betrachtet:

• Der Steinfertiger selbst erzeugt in der Schallschutzkabine während der Hauptvibration einen äquivalenten Dauerschallpegel von 115,3 dB(A) im Abstand von 1 m neben der Form. Der A-bewertete Spitzenpegel liegt bei 129,5 dB(A), linear bei 133,2 dB.
• Im Steuerstand wurden unter Produktionsbedingungen Werte zwischen 69,6 dB(A) am Sitzplatz und 72 dB(A) in Türnähe aufgenommen.
• Am Sicherheitszaun neben dem Brettwender wurden 90,5 dB(A) ermittelt.
• Beim Vorbeifahren des automatischen Bretttransporters für Hub- und Senkleiter sind 87,6 dB(A) gemessen worden.
• Das Anfahren und Abbremsen des Stapelautomaten erzeugte 90,4 dB(A) bzw. 91,0 dB(A).
• Beim Formwechsel lag der Grundgeräuschpegel in der Schallschutzkammer bei 72,8 dB(A).
• Direkt neben dem Gabelstapler wurden im Stand 77,4 dB(A) und beim Abfahren 78,7 dB(A) ermittelt.

Exemplarisch wird der Tageslärmexpositionspegel an einem Kontroll-Arbeitsplatz mit 81,2 dB(A) berechnet. Dieser Pegel liegt über dem unteren Auslösewert von 80 dB(A), der durch die Richtlinie 2003/10/EG [1] gesetzt ist.

Möglichkeiten der Lärmminderung

Möglichkeiten zur Lärmminderung sind zu unterscheiden in Ansätze für Neuanlagen und Ansätze für bestehende Anlagen. 

a) Neuanschaffungen

• Bei Neuanschaffungen sind alternative Verdichtungsmethoden auf Eignung zu prüfen, lärmärmere Fertigungsverfahren sind in Betracht zu ziehen (z.B. Harmonische Vibration).
• Eine Weiterleitung von Lärm durch Fundamente und Wände kann minimiert werden, wenn in der Planung die Trennung vom Hallenboden vorgesehen wird (Entkopplung des Körperschalls).
• Die Schallschutzkammer kann zur Erhöhung der Dämmwirkung mehrlagig ausgeführt werden.
• Auf eine sorgfältige Auführung der Übergabestellen (Ein- und Ausschleusung der Unterlagsbretter) zwischen Schallschutzkammer und Hallenbereich ist zu achten [2]
• Bei der Planung der Gesamtanlage sollten auch raumakustische Betrachtungen einbezogen werden, z.B. Trennwände oder Abschirmungen.
• Lärmintensive Zusatzaggregate sollten ausgelagert, gedämmt oder abgeschirmt werden sowie möglichst niedrig aufgestellt werden. 

b) bestehende Anlagen

• Lärmintensive Zusatzaggregate können nachträglich gekapselt oder abgeschirmt werden (z.B. Pumpen, Lüfter), Sicherheitszäune aus Maschendraht ohne Kontrollfunktion können mit Dämmverkleidungen zu Abschirmungen umgebaut werden.
• Einfülltrichter aus Stahlblech können mit dämmenden Kunststoffen ausgekleidet werden. Dies dient gleichzeitig dem Verschleißschutz.
• Die Maschineneinstellungen sollten zur Vermeidung von Resonanzen auf Übereinstimmungen mit Eigenfrequenzen von Bauteilen und dem Fundament untersucht werden.
• In der Fertigung sind Frequenz und Erregerkraft an Gemenge und Produkt anzupassen. Nicht so viel wie möglich, sondern so viel wie nötig ! Gemengeangepasste Vibration kann nicht nur den Lärm, sondern auch Energiebedarf, Wartungsintervalle und Maschinenverschleiß günstig beeinflussen.
• Wichtig ist, regelmäßig Klopfleistenabstand, Formverspannung und Auflastdruck zu kontrollieren (Auflast soll während der Vibration nicht abheben). Dies sichert nicht nur die Produktqualität, sondern reduziert auch mechanische und Lärmbelastungen
• Nützlich ist, die Maschine regelmäßig auf Justierungen, lose Teile und Baugruppen sowie Druckluftleckagen zu kontrollieren und auch den Maschinenrahmen auf Risse und Brüche zu prüfen
• Gleiches gilt auch für Zusatzbaugruppen (Palettierer, Brettwender, Brettstapler), denn sie tragen erheblich zur Lärmbelastung bei, daher ebenfalls regelmäßig kontrollieren
• Sehr bedeutsam ist auch, vorhandene Möglichkeiten zum Lärmschutz zu nutzen, beispielsweise Türen und Öffnungen zur Steinfertigerschallschutzkammer geschlossen zu halten.
• Lärmquellen, die zwischendurch nicht benötigt werden, sollten abgeschaltet werden (Pumpenaggregate, Gabelstapler)

Dipl.-Ing. Markus Walter, IFF Weimar

 

Literaturverweise

[1] Richtlinie 2003/10/EG des Europäischen Parlaments vom 6. Februar 2003 über Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen (Lärm)

[2] Lärmschutzarbeitsblatt LSA 01-243: Geräuschminderung durch Kapselung (BGI 789), Carl Heymanns Verlag, Köln 2002