[发明专利]制造混凝土、尤其具有高早期强度的混凝土的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于制造混凝土的装置(1)，所述装置包括用于混合水泥悬浮液的水泥预混机(3)，其中水泥预混机(3)为制备水泥悬浮液具有至少一个超声波发生器，尤其是超声波探头(6)；至少一个第一结晶罐(4或5)，尤其是具有第一结晶罐(4或5)的结晶罐装置，用于增加混凝土的早期强度，以及混凝土搅拌机(201)，用于由预混的水泥悬浮液制造混凝土混合物，尤其在添加骨料(206‑208)的情况下，并且还涉及一种用于制造混凝土的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于制造混凝土、尤其是具有高早期强度的混凝土的装置，以及一种生产相应的混凝土的方法。

背景技术

混凝土成分的一个重要特性参量是其早期强度。用于提高混凝土早期强度的可行方案是既定的工艺，如热处理、使用加速的混凝土外加剂，或者混凝土技术措施，如将水泥含量增加到超过设计所需的水平或降低w/c值(水与水泥的比例)。然而，这些变型方案通常是一种妥协，其中以显著增加的制造成本为代价来换取时间因素。此外，由于改变了成分，尽管提高了早期强度，然而整体上也导致了材料特性的不期望的变化(例如收缩裂纹)。

由DE 37 16 438 A1已知了一种装置，具有水泥预混机、混凝土搅拌机和布置在它们之间的罐。在此，水泥和水混合形成水泥浆。该水泥浆被暂时储存，并且随后像常见的那样与骨料混合以制造混凝土。

在混合水泥浆时出现的障碍在于，只有在(极)高的w/c值的情况下才有足够的游离水供使用，以便无误地地混合水泥和水。由于经常有一大部分的水随岩石湿气进入混凝土搅拌机，使预混料可用的水的份额降低。对于中低w/c值(0.50)来说，则只能在使用高性能增塑剂的条件下制造水泥浆。

此外，高混合速度对于水泥和水的完全溶解是必要的。在E01 DE 37 16 438 A1中通过从属权利要求3和4考虑到了这一点。由于水泥的高磨蚀作用，这些高速搅拌工具磨损很快，而且很容易堵塞(尤其是在含水量低的情况下)。

这种工艺中最大的挑战来自于在整个生产日上提供统一的悬浮液质量。上述文献在此并未提供任何答案。然而，在此必须假定，悬浮液储存在罐(“储存料斗”)中。该罐被排空以用于混凝土搅拌并再次重新填充，其中则必须再次等待预存储时间。因此，搅拌设备的经济运行是不可能的。如果此时填满一个大的罐并逐渐排空，则其中所含的悬浮液会随着时间的推移而老化，由此显著改变了产生的混凝土性能。最终，水泥悬浮液可能会在罐中凝固并且无法进行任何进一步加工。

此外，已知了两阶段混合法，借助于该两阶段混合法提高了早期强度。两阶段混合法的使用尤其还在DE 15 84 305 A或DE 10 2016 003 644 B4中有所描述。在此，混凝土的可加工性和早期强度应借助两阶段的混合过程来改善，即通过1.)在有砂和无砂的情况下对胶凝材料组分进行密集预混合，以及2.)在混凝土搅拌机中进行最终混合。

还已知了使用超声波进行预混合，如已经在DE102007027080A1和尤其是在DE102019120939A1中更详细地描述的那样。

在此所有两阶段的混凝土搅拌工艺都存在障碍，即悬浮液的制造需要提供一定量的(混合)水。混凝土的含水量取决于骨料(Gk)的需水量、w/c值和水泥含量。然而，由于添加的骨料，且尤其是砂永远不会完全干燥(例如，在地下储仓的填充过程中，骨料会被淋水以将灰尘形成保持在最低限度)，所以粘附在骨料上的湿气必须从混合水中去除。这通过或者在称重或运输过程中、或者在混凝土搅拌机中的湿度测量来完成。如果此时存在骨料的中等到高的湿度(3–8M.-％(质量百分比))，则必须相应地从混合水中去除这些湿气。下面以一个预制混凝土厂正在进行的生产中w/c值为0.46的预制混凝土为计算实例进行说明。

表1:混凝土配方w/c-值0.46