Anlagentechnik
Schaumbetonanlagen gliedern sich in vier Kategorien, die sich weniger in der Technik als im Automatisierungsgrad unterscheiden. Gemeinsam sind ihnen ein Schaumgenerator und eine scherarme Mischeinrichtung; unterschiedlich sind Durchsatz, Investition und der Umfang der erforderlichen Überwachung.
Der Schaumgenerator
Jede Schaumbetoninstallation hat einen, und seine Ausbringungsqualität begrenzt alles Nachgelagerte. Ein Generator presst eine verdünnte Schaumbildnerlösung zusammen mit Druckluft durch eine Engstelle, die das Gemisch in feine, gleichmäßige Blasen zerteilt.
Bestandteile
- Lösungsbehälter und Dosierpumpe. Entweder vorverdünnte Lösung im Behälter oder eine Dosierpumpe, die Konzentrat in eine Wasserleitung einspeist. Die Inline-Dosierung beseitigt die häufigste Streuquelle — die nach Augenmaß angesetzte Verdünnung — und ist die Mehrkosten wert.
- Druckluftversorgung. Typisch 4 bis 8 bar. Die Luft muss sauber und trocken sein; in den Schaum eingetragenes Kompressoröl ist eine klassische Ursache unerklärlichen Schaumzusammenbruchs.
- Schaumlanze oder Patrone. Ein mit Gewebe, Kugeln oder Prallblechen gepacktes Rohr. Das Verschleißteil, das die Blasengröße bestimmt.
- Regelorgane und eine Kalibrierstelle. Ein Hahn, an dem Schaum zur Dichtemessung in ein Messgefäß abgegeben werden kann.
Auslegung
Die Nennleistung wird in Kubikmetern Schaum je Stunde angegeben, üblich sind 10 bis über 100 m3/h. Vor der Auswahl die Einbauleistung in Schaumbedarf umrechnen: Ein Kubikmeter Material mit 400 kg/m3 braucht rund 0,7 m3 Schaum, einer mit 1200 kg/m3 nur rund 0,35 m3. Ausgelegt wird also nach dem Geschäft mit niedriger Rohdichte. Die Rechnung steht unter Mischungsentwurf.
Wartung, die zählt
- Nach jedem Einsatz mit klarem Wasser spülen. Angetrockneter Schaumbildner in der Lanze verändert die Blasengröße, lange bevor er etwas verstopft.
- Schaumdichte zu Schichtbeginn messen und protokollieren. Ein wandernder Wert ist die früheste Warnung vor einer verschlissenen Lanze oder einer ausfallenden Dosierpumpe.
- Druckluftbehälter entwässern und den Lufttrockner nach Plan warten.
- Die Lanzenpackung zustandsabhängig tauschen, nicht nach festem Intervall; das Protokoll sagt, wann.
Mobile Kompaktanlagen
Rahmen, Anhänger oder Container mit Mischer, Schaumgenerator, Kompressor und Pumpe, ausgelegt für Baustellenarbeit: Grabenverfüllung, Hohlraumverfüllung, Estriche und kleine Fertigteilserien. Übliche Leistung 5 bis 30 m3 je Schicht.
Stärken. Geringe Investition, eine Maschine für den gesamten Prozess, und die Anlage fährt zum Material statt umgekehrt — was bei einem Produkt mit geringer Wertdichte zählt, dessen Ferntransport unwirtschaftlich ist.
Grenzen. Kleine Chargen, sodass eine große Schüttung zu einer langen Folge von Chargen mit Risiko von Arbeitsfugen wird. Die Chargierung ist oft überschlägig, teils volumetrisch, und die Gleichmäßigkeit hängt am Bediener. Rohdichten unter etwa 300 kg/m3 sind auf dieser Gerätekategorie schwer konstant zu halten.
Halbautomatische Werke
Eine stationäre Anlage für Stein- und Plattenfertigung, in Stationen gegliedert, mit manuellem Transport dazwischen.
- Lagerung. Zementsilo mit Schneckenförderer, Sandbunker, Wasserbehälter, Gebindelager für den Schaumbildner.
- Chargierung und Mischen. Wägezellen unter dem Wiegebehälter, ein scherarmer Paddel- oder Wendelmischer und eine Schaumleitung mit eigener Mengenmessung.
- Formgebung. Entweder Einzelformen oder, häufiger, große Blockformen, die in einem Zug gefüllt werden.
- Schneiden. Blöcke werden im grünen Zustand geschnitten — nach dem Erstarren, aber vor der vollen Erhärtung — mit einem Drahtschneidrahmen in beiden Richtungen. Das Timing ist die eigentliche Fertigkeit: zu früh sackt die Schnittfläche, zu spät reißt der Draht statt zu schneiden.
- Nachbehandlung. Abgedeckte Gestelle oder eine Dampfkammer bei Normaldruck, wo die Taktzeit zählt.
- Verpackung. Manuelles oder halbautomatisches Palettieren und Umwickeln.
Die Leistung liegt typisch bei 30 bis 150 m3 je Schicht. Diese Kategorie deckt den Großteil der weltweiten Schaumbeton-Steinfertigung ab, weil hier der Prozess kontrolliert genug ist, um ein Produkt zertifizieren zu lassen, ohne die Investition einer Vollautomatisierung.
Vollautomatische Werke
Dieselben Stationen, mit Materialfluss, Dosierung, Formgebung, Schnitt und Nachbehandlung unter einer Steuerung und ohne manuellen Transport. Zwei Bauformen sind gebräuchlich:
- Chargenanlagen, bei denen jede Mischung diskret gewogen und gemischt wird, mit automatischem Transport zwischen den Stationen. Vollständige Rückverfolgbarkeit je Charge.
- Kontinuierliche Inline-Anlagen, bei denen Grundmischung und Schaum kontinuierlich in einen statischen oder dynamischen Inline-Mischer dosiert und direkt in die Formen abgegeben werden. Höherer Durchsatz und weniger Technik, aber die Rohdichtekontrolle hängt vollständig an der Kalibrierung der beiden Mengenmesser — es gibt keine Charge zum Wiegen.
Die Leistung reicht von 150 bis weit über 1000 m3 je Schicht. Automatisierung kauft Gleichmäßigkeit, nicht andere Materialeigenschaften, und rechnet sich nur bei hohem und stabilem Volumen.
Transportbetonintegration
Der investitionsärmste Einstieg besteht nicht darin, ein Werk zu bauen, sondern Schaum in eine bestehende Transportbetonproduktion einzubringen. Zwei Anordnungen sind gebräuchlich:
- Schaumeintrag im Werk. Ein Generator dosiert Schaum in die Trommel, nachdem die Grundmischung geladen ist. Die Ladung fährt als Schaumbeton, und die Rohdichte ist das, was die Fahrt übersteht — bei langer Anfahrt mit drehender Trommel unter Umständen deutlich über dem Zielwert.
- Schaumerzeugung auf der Baustelle. Der Fahrmischer liefert eine nach Schaumbetonrezeptur chargierte Grundmischung, und ein Generator am Einbauort dosiert Schaum in den Auslauf. Mehr Technik auf der Baustelle, erheblich bessere Rohdichtekontrolle und die vorzuziehende Anordnung überall dort, wo die Ausschreibung eine reale Toleranz enthält.
In beiden Fällen muss die Grundmischung nach einer Schaumbetonrezeptur chargiert werden und nicht als Normalbeton mit nachträglicher Schaumzugabe — Wassergehalt, das Fehlen grober Gesteinskörnung und das Zusatzmittelregime sind jeweils anders, und ein Werksfließmittel entzieht den Schaum.
Pumpenwahl
| Bauart | Wirkung auf den Schaum | Bewertung |
|---|---|---|
| Exzenterschneckenpumpe | Gleichmäßige, pulsationsarme Förderung; minimale Rohdichteänderung | Standardwahl |
| Schraubenpumpe | Ähnlich; gut bei viskoseren Mischungen | Gut |
| Schlauchpumpe | Schonend, kein Kontakt mit Pumpeninnenteilen | Gut, durchsatzbegrenzt |
| Kolbenpumpe | Komprimiert und entspannt das Material bei jedem Hub | Vermeiden; sonst Rohdichteanstieg einkalkulieren |
Unabhängig von der Bauart die Rohdichte am Auslauf prüfen, nicht nur am Mischer. Maßgeblich ist der Wert am Einbauort, und die Differenz zwischen beiden sagt genau, was die Förderleitung kostet.
Auswahl der Kategorie
| Situation | Gerätekategorie |
|---|---|
| Gelegentliche Baustellenarbeit, Grabenverfüllung, Estriche | Mobile Kompaktanlage |
| Regelmäßige Baustellenarbeit in größerem Umfang, ohne Produktzertifizierung | Mobile Anlage mit separatem Hochleistungsgenerator und -pumpe |
| Steinfertigung für einen regionalen Markt | Halbautomatisches Werk |
| Zertifiziertes Produkt, mehrere Rohdichten, stetiges Volumen | Halbautomatisch mit Dampfnachbehandlung oder vollautomatische Chargenanlage |
| Hohes Volumen, ein Produkt, stabile Nachfrage | Vollautomatische kontinuierliche Anlage |
| Bestehendes Transportbetonwerk mit neuer Produktlinie | Schaumerzeugung am Einbauort |
Inbetriebnahmeprüfungen
Vor der Abnahme jeder Schaumbetonanlage durchzuführen und zu dokumentieren. Sie sind billig und liefern die Basislinie, gegen die spätere Abweichungen gemessen werden.
- Schaumdichte über den Arbeitsbereich. Bei minimaler, nominaler und maximaler Ausbringung messen. Sie sollte bei jeder Einstellung innerhalb weniger g/l bleiben.
- Schaumstabilität. Eine Probe ziehen, stehen lassen und die Entwässerung über der Zeit gegen die Herstellerangabe prüfen.
- Chargenwiederholbarkeit. Fünf aufeinanderfolgende identische Chargen; die Frischrohdichte muss ohne Nachstellen innerhalb von ±3 % liegen.
- Rohdichteverlust in der Förderleitung. Am Mischer und am Auslauf messen, bei voll ausgelegter Leitung in Arbeitslänge und -höhe.
- Rohdichtegradient in einer tiefen Schüttung. Einen Abschnitt in voller Höhe herstellen, nachbehandeln, dann bohren oder schneiden und die Rohdichte über die Höhe prüfen. Das ist die Prüfung, die Schauminstabilität findet — und die am häufigsten ausgelassen wird.
- 28-Tage-Festigkeit für jede Produktionsrohdichte, nach benanntem Verfahren und mit dokumentiertem Feuchtezustand.
Zuletzt geprüft: