Betonmischer

Ein Betonmischer (auch Zementmischer genannt ) ist ein Gerät, das Zement , Zuschlagstoffe (z. B. Sand oder Kies) und Wasser homogen zu Beton vermischt . Ein typischer Betonmischer verwendet eine rotierende Trommel zum Mischen der Komponenten. Bei kleineren Bauvorhaben werden häufig mobile Betonmischer eingesetzt, damit der Beton direkt auf der Baustelle hergestellt werden kann und die Arbeiter ausreichend Zeit haben, ihn zu verarbeiten, bevor er aushärtet. Alternativ kann Beton auch von Hand gemischt werden. Dies geschieht üblicherweise mit einer Schubkarre; in letzter Zeit bieten jedoch einige Firmen speziell dafür modifizierte Planen an.

Der Betonmischer wurde von dem Industriellen Gebhardt Jaeger aus Columbus, Ohio , erfunden. ^{[ 1 ]} Im Preisbuch von Stothert & Pitt aus dem Jahr 1885 ist jedoch vermerkt, dass die Firma H. ​​Lee & Co. beim Bau des Admiralty Piers in Dover, Kent, einen Lee-Mischer einsetzte. Der US-amerikanische Vertriebspartner für das Preisbuch war E. & F. N. Spon, Buchhändler, Murray Street 35, New York. ^{[ 2 ]}

Einer der ersten Betonmischer überhaupt wurde 1900 von T.L. Smith in Milwaukee entwickelt . Der Mischer wies bereits die bis heute übliche Grundkonstruktion mit einer kippbaren, konischen Trommel (damals als Doppelkegel) mit Rührflügeln auf. Am 9. Februar 1904 meldete Richard Bodlaender, ein Erfinder aus Breslau, den ersten tragbaren Betonmischer zum Patent an. ^{[ 3 ]} Dieser Betonmischer wurde von Pferden gezogen und „Mörtelmischer“ genannt. Er funktionierte, indem die Vorderräder durch eine große Trommel ersetzt wurden, die große Rührflügel zum Mischen des Zements enthielt. ^{[ 4 ]} Im Jahr 1925 waren mindestens zwei Mischer, die 25 Jahre zuvor gebaut worden waren, noch im Einsatz (Seriennummern 37 und 82). Der Smith Mascot hat im Wesentlichen die gleiche Konstruktion wie die heute verwendeten kleinen Mischer. In den 1920er Jahren baute die T.L. Smith Company in Milwaukee die größten Betonmischer der Welt. Mischer dieses Unternehmens wurden beispielsweise eingesetzt. Für den Bau des Wilson-Staudamms (sechs 2-Yard- und zwei 4-Yard-Mischer, damals die größte Einzelanlage der größten Betonmischer weltweit), des ersten Stadions der Ohio State University und des Exchequer-Staudamms . ^{[ 5 ]} Roscoe Lee erhielt 1934 ein Patent für seinen Transportbetonmischer. Dieser ermöglichte es, neue Lkw durch Aufsetzen einer Trommel per Kran zu Betonmischern umzubauen. ^{[ 4 ]} Er war kostengünstiger als ein reiner Zementmischer und erlaubte die weitere Nutzung der Lkw für andere Zwecke. ^{[ 3 ]} Betonmischer wurden kontinuierlich weiterentwickelt. Kürzlich wurde eine Forschungsarbeit veröffentlicht, die ein Simulationsmodell eines energiesparenden Betonmischers mit Hydrauliktechnologie auf Basis von Matlab/Simulink beschreibt. ^{[ 6 ]}

Der heutige Markt verlangt zunehmend nach gleichbleibender Homogenität und kurzen Mischzeiten für die industrielle Herstellung von Transportbeton , insbesondere von Fertig- und Spannbeton. Dies hat zu einer Weiterentwicklung der Mischtechnologien für die Betonproduktion geführt. Es wurden verschiedene Arten von stationären Mischern entwickelt, die jeweils ihre spezifischen Stärken aufweisen und auf unterschiedliche Bereiche des Betonproduktionsmarktes abzielen. Die heute am häufigsten verwendeten Mischer lassen sich in drei Kategorien einteilen:

• Doppelwellenmischer sind bekannt für ihre hohe Mischintensität und kurze Mischzeiten. Diese Mischer werden typischerweise für hochfesten Beton, Stahlbeton und selbstverdichtenden Beton eingesetzt, üblicherweise in Chargen von 2–6 m³ ⁽ 2,6–7,8 Kubikyard).
• Vertikalachsenmischer werden am häufigsten für Fertig- und Spannbeton eingesetzt. Diese Mischerart reinigt sich gut zwischen den Chargen und eignet sich besonders für farbigen Beton, kleinere Chargen (typischerweise 0,75–3 m³ ^oder 0,98–3,92 cu yd) und mehrere Austragsstellen. Innerhalb dieser Kategorie verlieren Tellermischer zunehmend an Beliebtheit gegenüber den effizienteren Planetenmischern (oder Gegenstrommischern) ^{[ 7 ]} , da die zusätzliche Mischwirkung die Herstellung anspruchsvollerer Betonmischungen (Farbkonsistenz, selbstverdichtender Beton usw.) erleichtert.
• Trommelmischer ( Reversier- und Kipptrommelmischer) werden dort eingesetzt, wo große Mengen (Chargengrößen von 3–9 m³ ^bzw. 3,9–11,8 cu yd³) produziert werden. Dieser Mischertyp ermöglicht hohe Produktionsleistungen.

Alle Mixertypen haben ihre eigenen Stärken und Schwächen und werden weltweit mit unterschiedlicher Beliebtheit eingesetzt.

Spezielle Betonmischer ( Transportfahrzeuge ) mischen Beton und transportieren ihn zur Baustelle. Sie können mit Trockenmaterialien und Wasser befüllt werden, wobei die Mischung während des Transports erfolgt. Alternativ können sie auch in einem Betonwerk befüllt werden; in diesem Fall ist das Material bereits vor dem Beladen gemischt. Der Betonmischer hält den Beton durch Rühren, also Drehen der Trommel, bis zur Auslieferung flüssig. Diese Fahrzeuge verfügen über eine interne Turbine, die den gemischten Beton entgegen der Schwerkraft in der Trommel nach oben drückt. Die Trommel eines Betonmischers ist mit einem spiralförmigen Rührwerk ausgestattet . In einer Drehrichtung wird der Beton tiefer in die Trommel gedrückt. In dieser Richtung dreht sich die Trommel während des Transports zur Baustelle. Dieser Vorgang wird als „Befüllen“ des Mischers bezeichnet. Dreht sich die Trommel in die andere Richtung, drückt die archimedische Schraubenkonstruktion den Beton aus der Trommel. Von dort gelangt er gegebenenfalls über Rutschen direkt zur Baustelle. Kann der Lkw nicht nah genug an die Baustelle heranfahren, um die Rutschen zu nutzen, wird der Beton in eine Betonpumpe über einen flexiblen Schlauch oder auf ein Förderband entladen, das sich über eine gewisse Länge (typischerweise zehn oder mehr Meter) erstrecken kann. Eine Pumpe ermöglicht den Transport des Materials zu präzisen Positionen, in mehrstöckige Gebäude und an andere schwer zugängliche Orte. Zum Einbringen des Betons werden auch an Kränen hängende Kübel verwendet. Die Trommel besteht traditionell aus Stahl, bei einigen neueren Lkw wird jedoch zur Gewichtsreduzierung Fiberglas eingesetzt. Die meisten Betonmischer wiegen leer ein beträchtliches Gewicht, was zu einem sehr hohen Leergewicht führt. Die US-amerikanischen Gewichtsvorschriften gemäß der Federal Bridge Formula (FBF) schreiben für einen dreiachsigen Transportbetonmischer ein maximales Gewicht von 48.000 Pfund (22.000 kg) vor. Somit bleiben nur 18.000 Pfund (8.200 kg) für die zu transportierende Betonmenge übrig, da das Leergewicht des Lkw 30.000 Pfund (14.000 kg) beträgt. ^{[ 8 ]}

Bei Betonmischern mit Heckentladung werden sowohl ein Fahrer als auch ein Rutschenführer benötigt, der den Lkw und die Rutsche so bewegt, dass der Beton nach den Vorgaben des Bauunternehmers platziert werden kann. Neuere Betonmischer mit Frontentladung verfügen über einen Heckmotor und Bedienelemente in der Fahrerkabine, mit denen der Fahrer die Rutsche in alle Richtungen bewegen kann. Der erste Frontentladungsmischer, patentiert 1974, wurde von Royal W. Sims aus Holladay, Utah, USA, entwickelt und gebaut.

Betonmischer sind mit zwei oder mehr Achsen ausgestattet. Am häufigsten sind Lkw mit vier, fünf oder sechs Achsen, wobei die Achsenanzahl von der Ladung und den örtlichen Vorschriften für zulässige Nutzlasten abhängt.

Die Achsen sind notwendig, um die Last gleichmäßig zu verteilen, den Betrieb auf gewichtsbeschränkten Straßen zu ermöglichen und den Verschleiß auf normalen Straßen zu reduzieren. Ein zwei- oder dreiachsiger Lkw hat im Winter, wenn die Gewichtsbeschränkungen reduziert sind, in vielen Regionen keine nutzbare Nutzlast. In anderen Gebieten können teure Betriebsgenehmigungen erforderlich sein.

Zusätzliche Achsen, die nicht für die Lenkung („Lenkachsen“) oder den Antriebsstrang („Antriebsachsen“) verwendet werden, können zwischen den Lenk- und Antriebsachsen oder hinter den Antriebsachsen montiert sein. Betonmischer verfügen häufig über mehrere Lenkachsen, was in der Regel zu sehr großen Wendekreisen führt. Um das Manövrieren zu erleichtern, können die zusätzlichen Achsen als „ Liftachsen “ ausgeführt sein. Diese ermöglichen es, die Achsen vom Boden abzuheben, sodass sie bei engen Kurven nicht seitlich über den Boden schleifen oder den Wendekreis des Fahrzeugs vergrößern. Achsen, die hinter den Antriebsachsen montiert sind, werden als „ Nachlaufachsen “ oder „Verstärkungsachsen“ bezeichnet und sind oft so ausgestattet, dass sie sich entgegengesetzt zur Lenkachse drehen, um das Schleifen zu reduzieren, und sich beim Einlegen des Rückwärtsgangs automatisch anheben.

In einigen Rechtsordnungen, wie beispielsweise in der Provinz Quebec, wo selbst sechsachsige Lkw Schwierigkeiten hätten, eine brauchbare Ladung zu transportieren, werden Sattelzugmaschinen-Kombinationsmischer eingesetzt, bei denen der Mischer auf einem Anhänger anstatt auf einem LKW-Fahrgestell montiert ist.

Betonmischer fahren in der Regel nicht weit von ihrem Werk entfernt, da der Beton sofort nach dem Beladen des Lkw zu erhärten beginnt. Viele Bauunternehmen fordern, dass der Beton innerhalb von 90 Minuten nach dem Beladen an Ort und Stelle ist. Einige Lkw in trockenen Gebieten sind mit einer Sprühvorrichtung ausgestattet, die während der Fahrt, insbesondere auf längeren Strecken, Wasser hinzufügt. Sollte der Lkw ausfallen oder der Beton aus anderen Gründen im Lkw aushärten, müssen Arbeiter möglicherweise mit Presslufthämmern in die Trommel greifen ^{[ 9 ]} oder das Unternehmen muss die gesamte Trommel verschrotten. ^{[ 10 ]}

Stephen Stepanian reichte 1916 eine Patentanmeldung für den ersten Fahrmischer ein. ^{[ 11 ]}

Die Lkw wiegen zwischen 9.100 und 14.000 Kilogramm und können etwa 20.000 Kilogramm Beton transportieren, wobei derzeit viele verschiedene Größen von Fahrmischern im Einsatz sind. Das gängigste Ladevolumen beträgt 10 Kubikyard (7,6 m³ ⁾ .

Die meisten Betonmischer in Großbritannien sind auf eine Geschwindigkeit von 90 Kilometern pro Stunde (56 mph) begrenzt.

Eine Variante des Standard-Betontransports ist der Betonmischanhänger. Diese kleinen Versionen von Fahrmischern werden für die Lieferung kleinerer Betonmengen eingesetzt. Sie verfügen über eine Betonmischtrommel mit einem Fassungsvermögen von 0,76 bis 1,34 Kubikmetern (1 bis 1,75 Kubikyard). Die Anhänger werden üblicherweise von einem Pick-up gezogen und mit Beton aus kleineren Mischanlagen befüllt. Das System mit dem Betonmischanhänger ist bei Vermietungsbetrieben und Baustoffhändlern beliebt, die damit ihre Stammkunden mit Transportbeton beliefern.

Dosierbetonmischer oder volumetrische mobile Betonmischer enthalten Betonbestandteile und Wasser, die direkt auf dem LKW vor Ort gemischt werden, um Beton entsprechend der benötigten Menge herzustellen und zu liefern.

Für kleinere Projekte wie Reparaturen, Renovierungen oder Heimwerkerarbeiten werden in der Regel keine großen Mengen Beton benötigt. Zementsäcke sind in kleinen Mengen problemlos erhältlich, und auch Zuschlagstoffe und Wasser lassen sich für kleinere Baustellen leicht beschaffen. Für diesen Bedarf an Kleinmengenbeton stehen verschiedene Arten von kleinen, tragbaren Betonmischern zur Verfügung.

Ein typischer tragbarer Betonmischer verwendet eine kleine, rotierende Trommel zum Mischen der Komponenten. Bei kleineren Bauvorhaben geht der Beton direkt auf der Baustelle ohne Transportzeit verloren, sodass die Arbeiter ausreichend Zeit haben, ihn zu verarbeiten, bevor er aushärtet.

Tragbare Betonmischer können mit Benzinmotoren betrieben werden, üblicherweise werden sie jedoch mit Elektromotoren betrieben, die an das normale Stromnetz angeschlossen sind.

Diese Betonmischer werden anhand ihres Beschickungsmechanismus weiter unterteilt. Zement, Sand und andere Zuschlagstoffe werden in einen hydraulisch betätigten Trichter gefüllt und anschließend zur Endmischung in die Mischtrommel gegeben. Das Entladen erfolgt durch Kippen der Trommel. Bei Handbeschickungsmischern werden Zement, Sand und andere Zuschlagstoffe direkt von Hand in die Mischtrommel gegeben. Beide Mischertypen sind in Afrika, einigen Ländern des Nahen Ostens und auf dem indischen Subkontinent weit verbreitet.

Selbstladende Betonmischer sind einzigartige Maschinen zum Dosieren, Mischen und Transportieren von Beton. Sie bestehen aus einer rotierenden Trommel, die auf einem vom Fahrer gesteuerten, mit einer Kabine ausgestatteten Fahrgestellrahmen montiert ist und über eine Ladeschaufel verfügt.

Der Bediener des selbstladenden Betonmischers dosiert die benötigten Betonbestandteile (Zement, Gesteinskörnung etc.) und gibt sie mithilfe des Beschickungsbehälters in die Mischtrommel. Die Mischtrommel ist üblicherweise reversibel, kippbar oder eine Kombination aus beidem. Über eine Wasserdosiereinheit wird eine vordefinierte Wassermenge in die Trommel geleitet. Das Gemisch rotiert in der Trommel mit der erforderlichen Drehzahl, bis der Beton über eine Auslaufrinne austritt.

Selbstladende Betonmischer eignen sich für Baustellen, auf denen keine Betonmischanlagen vorhanden sind, der Untergrund für Fahrmischer ungeeignet ist oder Arbeitskräfte nur begrenzt verfügbar sind. Zu den Anwendungsbereichen zählen der Stadt- und Landbau, die Instandhaltung von Betonfahrbahnen, der Brücken- und Tunnelbau, der Bau von Gemeindestraßen, der Fundamentbau, Einrichtungen der Landesverteidigung, der Bau von Hochgeschwindigkeitsstrecken usw.

Der korrekte Betrieb von Betonmischern zählt zu den größten Sicherheitsrisiken auf Baustellen. Über 250.000 Arbeiter sind derzeit mit der Betonverarbeitung befasst. Mehr als 10 Prozent dieser Arbeiter (28.000) erlitten innerhalb eines Jahres eine arbeitsbedingte Verletzung oder Erkrankung, 42 starben. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

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