Warum Zement fließt wie Wasser und eine Minute später steht wie Stein

Zement sperrt sich selbst ein, weil er Luft in sich trägt. Solange Luft zwischen den Partikeln sitzt, verhält sich das Pulver wie eine Flüssigkeit: Es schießt unkontrolliert aus der Klappe. Ist die Luft entwichen, verliert dieselbe Masse ihre Beweglichkeit und steht bombenfest — und das gewohnte Rütteln löst sie nicht, es verdichtet sie nur weiter. Es wirkt keine Dauervibration, sondern ein kurzer kräftiger Schlag von außen auf den Waggonkasten.

Zwei Zustände desselben Pulvers

Fachleute für Schüttgüter beschreiben das ohne Metaphern. Überschüssiges Gas zwischen den Partikeln trägt einen Teil der Verdichtungslast und lässt die Masse sich verhalten „ähnlich einer Flüssigkeit sehr niedriger Viskosität“. Und sofort die Kehrseite: „dasselbe Material im gesetzten Zustand zeigt extreme Fließschwierigkeiten aufgrund seiner schlechten Permeabilität“.

Ein Material, zwei gegensätzliche Störungen. Welche davon Sie bekommen, hängt vom Material und von den Entladebedingungen ab: Feuchte, Standzeit, Temperatur, Art der Beladung. Feine kohäsive Pulver wurden bereits 1973 in eine eigene Klasse gestellt — Gruppe C der Geldart-Klassifikation: Pulver, die sich wegen der Haftkräfte zwischen den Partikeln grundlegend anders verhalten als eine grobe Fraktion. Zement, Kreide, Kalk und Apatitkonzentrat gehören dorthin, und nach unserer Erfahrung sind sie die schwierigsten Güter beim Entladen. Unsere Datenbank umfasst 147 Schüttgutarten, und viele davon verhalten sich je nach Umständen gegensätzlich: mal rieseln sie ohne jedes Problem heraus, mal geht ohne Technik gar nichts.

Warum die Feinfraktion langsamer läuft, als die Klappe zulässt

Wenn Material austritt, wachsen die Hohlräume in der Masse, und Luft muss an die frei werdende Stelle nachströmen: „die Ausdehnung findet im Trichterteil des Silos statt und erfordert einen Zustrom von Gas (in der Regel Luft), um die sich vergrößernden Hohlräume zu füllen“. Bei einem feinen Pulver sind die Zwischenräume extrem klein, und das erzeugt einen Widerstand gegen den freien Luftdurchtritt durch das Material — das, was man Impermeabilität nennt. Die Ingenieure von Jenike & Johanson geben die Größenordnung im direkten Vergleich an: „ein grobes Material kann aus einem Silo im Massenfluss mit 100 Tonnen pro Stunde austreten, ein feines Pulver aus demselben Silo dagegen nur mit 5 Tonnen pro Stunde“.

Daraus folgt praktisch: Die langsame Zementabgabe ist eine Grenze des Materials selbst, nicht der Klappengröße. Die Öffnung zu vergrößern hilft nicht, und abzuwarten, „bis es läuft“, ebenso wenig.

Ein feucht gewordener Waggon ist eine eigene Aufgabe

Feuchtigkeit verändert die Aufgabe qualitativ. Portlandzement prähydratisiert bei Lagerung oder Umschlag in feuchter Umgebung und bildet Hydratationsprodukte auf der Partikeloberfläche — er beginnt also abzubinden, lange bevor er den Mischer erreicht. An Wänden und Innentrennwänden des Waggons wird daraus eine Kruste, die von selbst nicht mehr abfällt.

Nach Berichten von Terminalarbeitern wird ein feucht gewordener Zementwaggon stundenlang entladen, wenn Handarbeit und handgeführte Abbauhämmer zum Einsatz kommen. Der Preis ist nicht nur Zeit, wie der Abschnitt weiter unten zeigt.

Warum ein Anbauvibrator die Frage nicht schließt

Anbauvibratoren sind die gewohnte Wahl am Waggon, und bei vielen Gütern genügen sie. Bei Zement bewältigen sie längst nicht immer schon die Entladung selbst. Und die Nachreinigung des Waggons bewältigen sie sicher nicht: Die Reste halten sich an den Innentrennwänden, und eine schwache Maschine schüttelt sie nicht ab.

Zement fährt in gedeckten Silowaggons — und das schließt Bürsten aus

Ein Unterschied entscheidet darüber, welche Methode überhaupt zur Verfügung steht: die Waggonbauart. Eine Bürstenmaschine reinigt einen offenen Waggon — sie arbeitet von oben, in einem offenen Kasten. Zement, Kalk und Kreide kommen in gedeckten Silowaggons an, und dort hinein gelangt keine Bürste. Im gedeckten Silowaggon lässt sich der Rest an den Innentrennwänden nur durch einen kräftigen Schlag von außen auf den Kasten entfernen. Deshalb haben bei feinen Pulvern die Frage der Entladung und die Frage der Reinigung ein und dieselbe Antwort.

Was das Bild verändert

Es wirkt nicht „länger rütteln“, sondern ein kurzer starker Impuls von außen auf den Waggonkasten. Der Waggonvibrator VH-500 schlägt mit bis zu 550 Joule pro Schlag und wirkt direkt auf die Waggonwände.

Ein Detail wird meist andersherum erwartet: Für Zement wird die Maschine nicht umgestellt. Der Entlader arbeitet bei unterschiedlichen Materialien gleich kräftig auf den Waggonkasten — einen speziellen „Zementmodus“ gibt es nicht. Der einzige Unterschied: Die Nachreinigung von Zement kann etwas mehr Zeit brauchen als bei einem granulierten Gut.

Unser typisches Ergebnis am Zementwaggon: Aus drei Stunden Handarbeit wurden zwanzig Minuten mit Vibrationsentladern.

Ein Mensch im Waggon ist keine Arbeitsmethode

Ohne kräftigen Vibrator lassen sich die Reste nicht von den Innentrennwänden schütteln, also schickt man Menschen hinein. Nach dem amerikanischen Standard ist ein Trichterbehälter genau das Objekt, das man ohne Erlaubnisschein nicht betreten darf: Ein enger Raum ist definiert als ein Raum, der groß genug ist, dass ein Beschäftigter mit dem Körper hineingelangt, mit eingeschränkten Zu- und Ausgängen, und Trichter sind in den Beispielen ausdrücklich genannt. Erlaubnispflichtig wird er, wenn er ein Material mit Verschüttungspotenzial enthält oder eine „innere Konfiguration hat, bei der ein Einsteigender durch nach innen zusammenlaufende Wände oder durch einen Boden, der nach unten abfällt und sich zu einem kleineren Querschnitt verjüngt, eingeklemmt oder erstickt werden könnte“. Ein Silowaggon mit Zementrest erfüllt beides zugleich. Verschüttung definiert der Standard als „das Umschließen und wirksame Erfassen einer Person durch eine Flüssigkeit oder einen feinteiligen (fließfähigen) festen Stoff“.

Der zweite Preis der Handmethode ist die Gesundheit der Mannschaft. Die britische Aufsichtsbehörde sieht bereits regelmäßige Arbeit mit einem Schlagwerkzeug von „mehr als 15 Minuten pro Tag“ als Handlungsanlass; der Tagesexpositionsgrenzwert für Hand-Arm-Vibration liegt bei 5,0 m/s² A(8), der Auslösewert bei 2,5 m/s² A(8). Und sie warnt gesondert: „Eine Begrenzung der Exposition auf knapp unter den Expositionsgrenzwert wird dennoch dazu führen, dass viele Beschäftigte ein Hand-Arm-Vibrationssyndrom (HAVS) entwickeln.“ Stunden mit dem Abbauhammer im Waggon sind keine harte Schicht, sondern eine irreversible Schädigung von Nerven und Gefäßen der Hand.

Ein Schlag von außen auf den Kasten beseitigt sowohl den Rest als auch den Anlass, überhaupt jemanden hineinzuschicken.

Woran Sie erkennen, dass es Ihr Fall ist