コンクリートミキサー

コンクリートミキサー（セメントミキサーとも呼ばれる）は、セメント、骨材（砂や砂利など）、水を均一に混ぜてコンクリートを作る装置である。一般的なコンクリートミキサーは、回転ドラムを使用して成分を混ぜる。小規模な作業では、建設現場でコンクリートを製造できるようにポータブルコンクリートミキサーがよく使用され、作業員はコンクリートが固まる前に十分な時間を使ってコンクリートを使用できる。機械の代わりに手でコンクリートを混ぜる方法もある。これは通常、手押し車で行われるが、最近ではいくつかの企業がこの目的のために改良された防水シートを販売し始めている。^[要出典]

コンクリートミキサーはオハイオ州コロンバスの 実業家ゲブハルト・イェーガーによって発明されました。^[1]

史上初のコンクリートミキサーの一つは、1900年にミルウォーキーのTLスミス社によって開発された。このミキサーは、ブレードの付いた傾斜可能な円錐ドラム（当時はダブルコーン）という、現在でも一般的な基本構造を既に備えていた。1904年2月9日、ドイツのブレスラウ出身の発明家リチャード・ボドレンダーが、初のポータブルコンクリートミキサーの特許を取得した。^[2]このコンクリートミキサーは馬に引かれ、「モルタルミキサー」と呼ばれた。前輪を、セメントを混ぜるための大きなパドルが付いた大きなドラムに置き換えて作動した。^[3] 1925年には、25年前に製造されたミキサーが少なくとも2台（シリアル番号37と82）まだ使用されていた。スミスマスコットは、本質的には、今日使用されている小型ミキサーと同じ構造をしている。1920年代には、ミルウォーキーのTLスミス社が世界最大のコンクリートミキサーを製造した。ウィルソンダム（2ヤードミキサー6台と4ヤードミキサー2台、当時世界最大のコンクリートミキサーの単一設備）、オハイオ州立大学の最初のスタジアム、エクシェカーダムの建設に使用されました。^[4]ロスコー・リーは1934年にトランジットコンクリートミキサーの設計で特許を取得しました。この設計により、クレーンを使用してトラックの後ろにドラムを載せることで、新しいトラックをコンクリートミキサーに改造することが可能になりました。^[3]これはセメントを運ぶことだけを目的としたセメントトラックよりも安価であり、使用したトラックを他の用途に引き続き改造することができました。^[2]コンクリートミキサーは進化し続けています。最近、油圧技術を使用した省エネコンクリートミキサーのフォワードシミュレーションモデルを詳述した研究が、Matlab / Simulinkテクノロジーに基づいてリリースされました。^[5]

今日の市場では、レディーミックスコンクリートの工業生産、特にプレキャスト/プレストレストコンクリートの工業生産において、一貫した均質性と短い混合時間がますます求められています。その結果、コンクリート生産の混合技術が改良されました。コンクリート生産市場のさまざまな部分をターゲットに、それぞれ固有の強みを持つさまざまなスタイルの固定式ミキサーが開発されています。今日使用されている最も一般的なミキサーは、次の 3 つのカテゴリに分類されます。

• ツインシャフトミキサーは、高強度の混合と短い混合時間で知られています。これらのミキサーは、通常、高強度コンクリート、RCC、SCC に使用され、通常は 2～6 m ³ (2.6～7.8 立方ヤード) のバッチで使用されます。
• 垂直軸ミキサーは、プレキャストコンクリートやプレストレストコンクリートに最も一般的に使用されています。このタイプのミキサーはバッチ間の洗浄が良好で、着色コンクリート、小バッチ（通常0.75〜3 m ³または0.98〜3.92 cu yd）、および複数の排出ポイントに適しています。このカテゴリでは、パンミキサーは、より効率的なプラネタリー（または逆流）ミキサーに人気を失っています^[6] 。これは、追加の混合アクションがより重要なコンクリートミックス（色の一貫性、SCCなど）の製造に役立つためです。
• ドラムミキサー（リバースドラムミキサーとティルティングドラムミキサー）は、大量（バッチサイズ 3～9 m ³または 3.9～11.8 cu yd）を生産する場合に使用されます。このタイプのミキサーは、高い生産量が可能です。

すべてのミキサー スタイルには固有の長所と短所があり、いずれも世界中でさまざまな人気度で使用されています。

特殊なコンクリート輸送トラック(輸送中ミキサー) は、コンクリートを混合して建設現場に輸送するために作られています。これらのトラックには乾燥材料と水が充填され、輸送中に混合が行われます。また、「中央混合」プラントから積み込むこともできます。このプロセスでは、材料は積み込み前にすでに混合されています。コンクリート混合輸送トラックは、配達まで攪拌またはドラムの回転によって材料の液体状態を維持します。これらのトラックには、ドラム内の重力に逆らって混合コンクリートを押し上げる内部タービンがあります。コンクリート混合トラックのドラムの内部には、スパイラル ブレードが取り付けられています。1 つの回転方向では、コンクリートはドラムの奥深くまで押し込まれます。これは、コンクリートが建設現場に輸送されている間にドラムが回転する方向です。これは、ミキサーの「充填」として知られています。ドラムが反対方向に回転すると、アルキメデスのスクリュー型配置がコンクリートを「排出」またはドラムから押し出します。そこから、粘性のあるコンクリートを現場に直接導くシュートに送られる場合があります。トラックがシュートを使用するのに現場に十分近づけない場合は、コンクリートは、フレキシブルホースに接続されたコンクリートポンプ車、またはある程度の距離（通常10メートル以上）まで延長可能なコンベアベルトに排出される。ポンプは、材料を正確な場所、複数階建ての建物、および他の距離が制限される場所に移動する手段を提供する。クレーンから吊り下げられたバケットもコンクリートを配置するために使用される。ドラムは伝統的に鋼鉄で作られているが、一部の新しいトラックでは、軽量化対策としてグラスファイバーが使用されている。ほとんどのセメントトラックは空荷でもかなりの重量があり、つまり非常に重い自重を持っている。連邦橋梁方式（FBF）に基づく米国の重量法では、3軸レディーミクストコンクリートトラックの重量が48,000ポンド（22,000 kg）以下であることが求められている。トラックの自重が30,000ポンド（14,000kg）なので、コンクリートを運ぶのに残されるのは18,000ポンド（8,200kg）だけとなる。^[7]

「後方排出」トラックでは、運転手と「シュートマン」の両方がトラックとシュートを前後に動かし、請負業者に適した方法でコンクリートを配置する必要があります。新しい「前方排出」トラックには、運転手がシュートをあらゆる方向に動かすことができるように、トラックの運転席内にコントロールがあります。1974 年に特許を取得した最初の前方排出ミキサーは、米国ユタ州ホラディの Royal W. Sims によって設計および製造されました。

コンクリートミキサーには 2 つ以上の車軸が装備されています。4、5、6 軸のトラックが最も一般的で、車軸の数は積載量と道路上の許容積載量を規定する現地の法律によって決まります。

車軸は、荷重を均等に分散し、重量制限のある道路での運転を可能にし、通常の道路での摩耗を減らすために必要です。2 軸または 3 軸のトラックは、道路の重量制限が緩和される冬季には、多くの管轄区域で使用可能な積載量がありません。他の地域では、運行に高額な許可が必要になる場合があります。

ステアリング (「ステアリング」) またはドライブトレイン (「ドライブ」) に使用されるもの以外の追加の車軸が、ステアリングとドライブの間、またはドライブの後ろに設置されることがあります。ミキサーには複数のステアリング車軸も装備されていることが多く、その結果、旋回半径が非常に大きくなります。操縦を容易にするために、追加の車軸は「リフト車軸」になることがあります。これにより、車軸を地面から持ち上げて、急カーブでこすれないようにしたり (地面を横に引きずられないようにしたり)、車両の旋回半径を大きくしたりすることができます。ドライブの後ろに設置された車軸は「タグ車軸」または「ブースター車軸」と呼ばれ、こすれを減らすためにステアリング車軸と反対方向に回転し、トラックがリバースギアに入れられたときに自動的に持ち上がるように装備されていることがよくあります。

トラックのシャーシではなくトレーラーにミキサーが設置されているトラクタートレーラーコンビネーションミキサーは、6 軸トラックでも有効な荷重を運ぶのが難しいケベック州などの一部の管轄区域で使用されています。^{[説明が必要]}

コンクリートミキサーは、トラックに積載されるとすぐにコンクリートが固まり始めるため、工場から遠くまで移動することはあまりありません。多くの請負業者は、コンクリートを積載後 90 分以内に設置することを要求しています。乾燥した気候のトラックの中には、特に長距離走行時に、移動中に水を噴霧する機能を備えたものもあります。トラックが故障したり、その他の理由でトラック内のコンクリートが固まったりすると、作業員が削岩機でドラム缶に入る必要がある場合があります^[8]。または、会社がドラム缶全体を廃棄する必要があります。^{[要出典] [9]}

スティーブン・ステパニアンは1916年に最初のトラックミキサーの特許を申請した。^[10]

トラックの重量は 9,100 ～ 14,000 キログラム (20,000 ～ 30,000 ポンド) で、約 20,000 キログラム (40,000 ポンド) のコンクリートを運ぶことができますが、現在さまざまなサイズのミキサー トラックが使用されています。最も一般的なトラックの容量は 10 立方ヤード (7.6 m ³ ) です。

英国のほとんどのコンクリートミキサーの速度は時速 90 キロメートル (56 マイル) に制限されています。

標準的なコンクリート輸送のバリエーションとして、コンクリート (またはセメント) ミキシング トレーラーがあります。トランジット ミックス トラックの小型版であるこのトレーラーは、少量のコンクリートの供給に使用されます。このトレーラーには、0.76 ～ 1.34 立方メートル (1 ～ 1.75 立方ヤード) の容量を持つコンクリート ミキシング ドラムが搭載されています。カート アウェイは通常、ピックアップ トラックの後ろに牽引され、小型のバッチ システムからバッチ処理されます。ミキシング トレーラー システムは、レンタル ヤードや建築資材の場所で人気があり、これらの場所では、通常の顧客ベースにレディ ミックスを供給するために使用されています。

計量式コンクリート トラックまたは容積式移動式ミキサーには、現場でトラック上で混合するコンクリート原料と水が含まれており、必要な量に応じてコンクリートを製造して配送します。

住宅の修理、改築、趣味のプロジェクトなどの小規模な作業では、通常、何立方ヤードものコンクリートは必要ありません。袋入りセメントは小ロットで簡単に入手でき、骨材と水も小規模な作業現場向けに少量で簡単に入手できます。この小ロットのコンクリート市場に対応するために、さまざまな種類の小型ポータブルコンクリートミキサーが販売されています。

一般的なポータブル コンクリート ミキサーは、小さな回転ドラムを使用して成分を混ぜます。小規模な作業の場合、建設現場で作られたコンクリートは輸送に時間がかからないため、作業員はコンクリートが固まる前に十分な時間を使ってコンクリートを使用することができます。

ポータブルコンクリートミキサーはガソリンエンジンで駆動される場合もありますが、標準の主電源電流を使用する電気モーターで駆動されるのがより一般的です。

これらのコンクリートミキサーは、さらにその投入メカニズムに基づいて分類されます。セメント、砂、その他の骨材は油圧式ホッパーに投入され、その後、最終混合のためにミキシングドラムに注がれます。ドラムを傾けると、骨材を取り出すことができます。手動供給コンクリートミキサーでは、セメント、砂、その他の骨材は、手動でミキシングドラムに直接投入されます。これらの両方のタイプのコンクリートミキサーは、アフリカ、一部の中東諸国、およびインド亜大陸の建設活動で人気があります。

自動積載式コンクリートミキサーは、コンクリートのバッチ処理、混合、輸送用に設計されたユニークな機械です。回転ドラムと、積載バケットが取り付けられた、運転者が操作するキャブに取り付けられたシャーシフレームで構成されています。

自動充填式コンクリートミキサーのオペレーターは、充填バケットを使用して、コンクリートの混合に必要な材料 (セメント、石材など) をバッチ処理してドラムに投入します。ドラムは通常、リバーシブル タイプ、傾斜タイプ、またはその両方の組み合わせです。所定量の水が給水ユニットからドラムに排出されます。混合物は、コンクリートが取り付けられたシュートから排出されるまで、ドラム内で混合速度で回転します。

セルフローディングコンクリートミキサーは、コンクリートバッチプラントが利用できない、足元の状況がコンクリートトランジットミキサートラックに適していない、または労働力が不足または制限されている建設現場に適しています。用途には、都市および農村の建設、コンクリート舗装のメンテナンス、橋梁およびトンネルの建設、町レベルの高速道路の建設、基礎工事、国防施設、高速鉄道の建設などがあります。

コンクリートミキサーを正しく操作することは、建設現場における最大の安全問題の 1 つです。コンクリート処理に関連する作業に従事する労働者は現在^{[いつ? ]} 250,000 人以上に上ります。これらの労働者の 10% 以上、28,000 人が仕事に関連した怪我や病気を経験し、わずか 1 年で 42 人が亡くなりました。^{[いつ? ] [どこで? ] [11] [12] [13]}

• ミキシングパドル
• コンクリートの種類
• コンクリート工場

ウィキメディア・コモンズには、コンクリートミキサーに関連するメディアがあります。