Betonmischer
Beton wird aus Zement als Bindemittel, verschiedenen Gesteinskörnungen (Sand, Kies, Splitt) und Wasser hergestellt. Er kann außerdem Betonzusatzmittel und Betonzusatzstoffe (z.B. Fasern, Farben) in geringen Mengen enthalten. Der teuerste Rezepturbestandteil ist der Zement. Aufgrund seiner Eigenschaft als Bindemittel ist sein Anteil und seine gleichmäßige Verteilung in der Masse für die Betonqualität von entscheidender Bedeutung. Bei der Vermischung der Rezepturbestandteile enthält man als Suspension den Frischbeton, der eine mehr oder weniger flüssige Konsistenz aufweist. Der Frischbeton wird danach in die gewünschte Schalungsform eingebracht und bindet über die Zeit zum Beton als Baustoff ab.
Beton-Produktionsprozess
Um den Prozess der Betonherstellung qualitätssicher und wirtschaftlich zu gestalten, hat sich ab ca. 1960 die Transportbetonherstellung in den westlichen Industrieländern entwickelt und inzwischen weltweit duchgesetzt. Im Transportbetonwerk werden für jede Charge die verschiedenen Betonbestandteile rezepturgenau verwogen und danach in einem Betonmischer maschinell zum Frischbeton vermischt. Dieser Prozess wird dokumentiert und auf dem Lieferschein protokolliert. Der Frischbeton wird dann in LKW-Fahrmischer gefüllt, die den Beton zur Baustelle transportieren. Die Rotation der Fahrmischertrommel dient dazu, eine Entmischung oder gar ein zu frühes Abbinden des Betons zu verhindern. Im allgemeinen Sprachgebrauch werden LKW-Fahrmischer resp. Betonmischfahrzeug auch als "Betonmischer" bezeichnet, was jedoch nicht korrekt ist.
Eine zweite Form ist die Herstellung von Beton-Fertigteilen. Verkaufsprodukt ist in diesem Fall nicht der Frischbeton sondern ein nach Markterfordernissen hergestelltes Endprodukt aus Beton (z.B. Träger, Pfeiler, Platten, Dachpfannen, Betonsteine, Garagen etc.). In Beton-Fertigteilwerken findet die Verarbeitung des Frischbetons im Werk selbst statt.
Anforderungen an einen Betonmischer
Es ist die Aufgabe eines Betonmischers, die Rezepturbestandteile des Betons zuverlässig, schnell und mit möglichst hoher Homogenität zum Frischbeton zu vermischen. Dies geschieht ganz überwiegend im Chargenverfahren. Folgende Anforderungen muss ein Chargen-Mischer erfüllen:
- in sehr kurzer Zeit - Charge für Charge - zuverlässig einen gewünschten Homogenitätsgrad erreichen
- universelle Einsetzbarkeit für alle möglichen Betonrezepturen
- geringer Verschleiß
- geringer Energieverbrauch
- hohe Zuverläßigkeit im Betrieb und Wartungsfreundlichkeit
Gängige Bauformen eines Betonmischers
Trockendosierung und Fahrmischer-Mischung
Hauptartikel: Betonmischfahrzeug
Im Transportbetonwerk werden die Beton-Rezepturbestandteile lediglich verwogen und dann zusammen mit dem Anmachwasser in den LKW-Fahrmischer gefüllt. Die Fahrmischertrommel wird anschließend für einige Minuten mit einer erhöhten Geschindigkeit gedreht. Die Nachteile dieses Prozesses sind eine herstellerseits nicht ausreichend überprüfbare Homogenität und Qualität des Betons, Staubentwicklung beim Befüllen mit Zement und hoher Verschleiß der Fahrmischertrommel. Diese unzureichende Herstellweise ist heute noch in den USA sehr weit verbreitet. Die Verfahrensmängel werden häufig durch eine erhöhte Zementzugabe kompensiert.
Trommelmischer oder Freifallmischer
Dieser Mischertyp wird in kleinen Baugrößen häufig im Heimwerkerbereich angewendet. In einer drehbaren Trommel, deren Auslassöffnung zudem verschwenkt werden kann, findet der Mischprozess statt. Innerhalb der Trommel sind seitlich feststehende Schaufeln angebracht, die in Mischpositionierung das Material anheben, das dann durch die Schwerkraft wieder nach unten fällt. Der Nachteil dieser Bauform sind vor allem einen unzureichende Homogenität des Mischguts selbst bei längerer Mischzeit. Trommelmischer bzw. Freifallmischer in industrieller Größenordnung waren früher überall weit verbreitet. Heute werden sie noch in Nord-, Mittel- und Süd-Amerika als Standardtechnologie angesehen.
Tellermischer, Ringtrogmischer, Planetenmischer
Diesen drei Mischertypen ist gemeinsam, dass sie aus einen kreisrunden, topfähnlichen Gefäß bestehen, dass mit dem herzustellenden Beton befüllt wird. Die Mischwerkzeuge drehen sich nach unterschiedlichen Mustern kreisförmig in dem Gefäß. Teilweise befinden sich an den Mischarmen noch hochdrehende Wirbler um den Mischeffekt zu verbessern. Die Entleerung erfolgt über einen oder zwei in den Boden eingelassenen Schieber. Die Nachteile dieser Bauform sind ein geringer Füllgrad und demzufolge eine relativ ausladende Maschinenabmessung. Vor allem jedoch eine überwiegend zweidimensionale und deswegen häufig unzureichend turbulente Bewegung des Mischguts. Beim Einsatz von Wirblern wird dieses Problem allerdings reduziert. Ein weiterer Nachteil ist ein relativ hoher Verschleiß sowohl bei den Mischwerkzeugen als auch bei der Trogauskleidung. Dies ist eine Folge der hohen Umfangsgeschindigkeit der Mischwerkzeuge und weiterhin des geringen Füllgrad, der eine große Trog-Innenfläche zur Folge hat. Diese Mischerbauform ist deshalb vor allem bei kleineren Chargengrößen verbreitet (bis ca. 1,5 Festbeton), wie sie z.B. bei kleineren Fertigteilwerken anzutreffen sind.
Doppelwellen-Chargenmischer
Dieser Mischertyp zeichnet sich durch zwei horizontale Wellen aus, die jeweils mit Mischwerkzeugen bestückt sind und gegeneinander rotieren. Der Boden des Gefässes ist entsprechend der beiden Mischkreise als Doppelrundung ausgebildet. In der Längsmitte des Bodens befindet sich ein Drehschieber zur Entleerung. Die Mischwerkzeuge sind idealerweise so ausgebildet, dass sich im Trog eine kreisförmige und zugleich entlang jeder Mischwelle schraubenförmige Bewegung des Mischguts ergibt. Zugleich findet in der Mitte eine Überlappung der beiden Mischkreise statt, um die Turbulenz der Mischgutbewegung zusätzlich zu verstärken. Homogenitätsgrade von 95% bei nur 30 sec Mischzeit werden von Doppelwellen-Chargenmischern führender Hersteller zuverläßig erreicht, auch bei hohen Chargengrößen. Doppelwellen-Chargenmischer haben sich deshalb als heute vorherrschender Maschinentyp in leistungsfähigen Betonwerken in Europa sowie in Asien allgemein durchgesetzt.