CN106573392A - 处理未硬化的混凝土的方法 - Google Patents

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Abstract

披露了用于处理未硬化的混凝土的方法和相关系统。在至少一个实施例中，该方法包括将大量的泡沫添加到该返回的未硬化的混凝土中并且然后将该泡沫与该返回的混凝土在预拌混凝土运输车或其他混凝土混合装置中混合。通过泡沫与该返回的混凝土的混合，水化水泥和骨料颗粒被大量的空气空隙分开，这显著降低了所得的高孔隙率混凝土的强度。将该经处理的混凝土排出并且允许在此减弱状态下凝固，之后其容易地破碎成可以出售或再使用的松散微粒材料。

Description

处理未硬化的混凝土的方法
相关申请的交叉引用
本非临时专利申请要求于2014年8月13日提交的标题为“再循环过度未硬化的混凝土的方法(METHOD OF RECYCLING EXCESS UNHARDENED CONCRETE)”的美国临时专利申请号62/036,812的优先权权益，并且将其以其全部内容通过引用结合在此。
技术领域
在此所述的技术总体上涉及用于处理残余的、未硬化的混凝土的系统和方法。更确切地，该技术涉及一种用于处理未硬化的混凝土的方法，包括：估计返回的混凝土(returned concrete)的量；将泡沫添加到该返回的混凝土中；将该泡沫和返回的混凝土混合在一起；排放该经处理的混凝土；允许该经处理的混凝土凝固；将该硬化的经处理的混凝土转化成微粒或聚集体(aggregate)形式；并且使用该微粒或聚集体形式的松散材料。
背景技术
当预拌混凝土运输车在运送大量混凝土之后返回工厂时，经常有未使用的未硬化的混凝土留在运输车转鼓中。这种剩余的混凝土被称为返回的混凝土。返回的混凝土是预拌混凝土工业的沉重负担。
由于许多环境问题和成本考虑，已经提出了许多处理返回的混凝土的方法。混凝土工业中可用于处理返回的混凝土的一些方法包括：(1)混凝土回收方法，(2)硬化的混凝土破碎方法，(3)各种混凝土元件的浇注，(4)冲洗坑，(5)再循环用加速剂和超吸收性聚合物处理的回收的混凝土，和(6)通过用缓凝剂处理未凝固/塑性混凝土并且然后稍后加入加速剂以使混凝土恢复到可使用状态来回收未凝固/塑性混凝土。然而，这些方法和系统存在许多缺陷和缺点。
解决这种返回的混凝土的问题的一种方法是回收水泥浆料和骨料。遗憾的是，混凝土回收方法具有导致低效且昂贵的再循环过程的各种限制和约束。低效率与高能量消耗、不可用的浆料或浆料水、高维护成本等有关。举例而言，1990年9月13日授予Sandau的德国专利号3,906,645披露了一种用于返回的未凝固/塑性混凝土的清洗装置。
解决这种返回的混凝土的问题的第二种方法是将其排放成堆，使其硬化，并且然后将混凝土粉碎成料堆。粉碎的混凝土然后可以再使用或出售。该方法要求大量的设备以及其维护投资以粉碎硬化的混凝土。
解决这种返回的混凝土的问题的第三种方法是浇注各种混凝土元件。这些元件可以包括系泊锚(mooring block)、锚块、装饰元件等。这种方法要求可重复使用形式的投资，用于存储浇注元件的空间以及制备和剥离模板的劳动。举例而言，由Curry等人提交的并于2004年9月16日公开的美国专利申请公开号2004/0179896A1披露了一种混凝土容器组件和从返回的混凝土制造合成抛石的方法。
解决这种返回的混凝土的问题的第四种方法是用大量的水将其稀释并且然后将混合物排放到冲洗坑中以防止固体结合。等待期之后，将多余的水从冲洗坑排出。将这些固体然后用重型机械从冲洗坑中移出并堆放用于干燥。然后将干燥的固体材料填埋以便处理。该方法是昂贵的、耗时的、并且在环境上不可持续的。处理残留在冲洗坑中的回收材料所需的重型机械由于在回收过程期间产生的细颗粒的积累而遭受机械故障。
解决这种返回的混凝土的问题的第五种方法是通过用加速剂和超吸收性聚合物将其再循环来再使用未凝固/塑性混凝土。举例而言，2012年6月27日授予Ferrari的欧洲专利号2,468,695披露了一种用于再循环回收的混凝土的方法，该方法包括将瞬时凝固加速剂和超吸收性聚合物添加到残余新拌混凝土中并共混该混合物直到形成粒状材料。在生产粒状材料之后，将其排出并使其硬化。该方法的目的是从残余混凝土生产粒状材料，其在固化之后可以用作混凝土的骨料。该方法的缺点是经处理的水泥材料在骨料颗粒周围形成厚的涂层，并且该涂层的硬化特性显著影响用该方法生产的粒状材料的质量。加速剂和超吸收性聚合物的量必须仔细控制以确保在粒状材料周围的涂层的质量是适当的。经处理的材料还要求早期破碎以确保在各个粒状颗粒周围的涂层不会聚结。经处理的混凝土的不足的破碎可能导致形成大块的团聚的糊状物和骨料颗粒。在再使用时，添加到新混凝土中的新形成的粒状材料的比例也必须非常小心地完成以在新的混凝土荷载中实现所希望的新鲜且硬化的混凝土特性。
解决这种返回的混凝土的问题的第六种方法是通过用缓凝剂处理未凝固/塑性混凝土并且然后稍后加入加速剂以使混凝土恢复到可使用状态来回收未凝固/塑性混凝土。举例而言，1995年6月27日授予Bobrowski等人的美国专利号5,427,617披露了用于回收混凝土的方法和组合物，它允许人们将返回的混凝土保持在卡车混合器中过夜并在第二天早上将其与新混凝土结合再使用，从而防止返回的混凝土的处理和废物的产生。在再使用时，与新混凝土混合的残余混凝土的比例必须小心地完成以在新的混凝土荷载中实现所希望的新鲜且硬化的混凝土特性。该方法没有为混凝土生产商提供一种处理返回的混凝土的方法，用于已经返回并且需要排出返回的混凝土的卡车来尽快接收另一载荷的混凝土，这在混凝土厂中是最常见的情况。
本领域中已知的其他相关实用专利包括以下：
1980年6月10日授予Hood的美国专利号4,207,176披露了未凝固的混凝土骨料的回收。
1992年7月16日授予Brenner的德国专利号4,143,029披露了一种废弃混凝土再循环槽。
1996年2月15日授予Sandau的德国专利号4,428,415披露了一种具有大型接收器和水供给的混凝土冲洗单元。
由Sandau提交的并于1997年5月7日公开的德国专利公开号19544208披露了一种用于残余材料诸如混凝土的冲洗装置。
由Sandau提交的并于1997年11月13日公开的德国专利公开号19750296披露了用于残余混凝土的清洗设备。
由Gleiss提交的并于1995年10月12日公开的WO专利公开号95/26825披露了一种具有进料螺杆的残余混凝土再处理装置。
由Ferrari等人提交的并于2012年6月12日公开的WO专利公开号2012/084716披露了一种用于由水泥组合物生产骨料的方法。
1993年4月20日授予Bobrowski的美国专利号5,203,919披露了一种用于稳定混凝土残余物的方法和组合物。
1988年3月3日授予Bobrowski等人的德国专利号3,727,907披露了混凝土混合物的再循环。
由Buss等人提交的并于2007年5月3日公开的德国专利公开号19518469披露了一种用于再处理残余混凝土的方法。
1995年3月14日授予Bozenhardt的美国专利号5,396,983披露了一种清洗装置，特别是用于残余混凝土再处理设备。
1996年10月1日授予Brenner的美国专利号5,560,495披露了一种用于在残余混凝土的再处理期间生产的骨料的输送器。
1998年7月14日授予Brenner的美国专利号5,778,910披露了一种用于残余混凝土的清洗槽。
2012年5月1日授予Gray的美国专利号8,167,997披露了具有稳定的泡沫外加剂的混凝土混合物。
2010年3月2日授予Gray的美国专利号7,670,426披露了具有水性泡沫外加剂的混凝土混合物。
2002年4月23日授予Young,III的美国专利号6,375,271披露了一种控制的泡沫注入方法和用于破碎硬质致密岩石和混凝土的装置。
1999年9月14日授予Williams等人的美国专利号5,951,751披露了一种可流动的填充组合物和生产和放置可流动的填充材料的方法。
2011年12月20日授予Krozel等人的美国专利号8,080,105披露了制造和使用可流动的水泥基材料的方法。
本领域中已知的相关非专利文献包括以下：
存在各种类型的以非常高的空气含量制成的低密度、高孔隙率的混凝土，例如蜂窝状的、多孔的、加气混凝土和受控的低强度材料。然而，这些混凝土类型目前不是为了再循环或处理返回的混凝土的特定目的而生产的。生产低密度、高孔隙率的混凝土的目的总体上是改善热效率(改善的隔热)、改善耐火性、改善隔音、以及降低用这些混凝土制成的结构的恒载。受控的低强度材料通常用于沟槽填充和回填应用中，在这些应用中其低强度和高可加工性是所希望的。ACI 523.1R-06描述了蜂窝混凝土的生产并且陈述了其主要成分是预成型泡沫，该预成型泡沫是通过用水以预定比例稀释液体泡沫浓缩物并使该混合物通过泡沫发生器产生的。ASTM C 869是覆盖特别配制用于制造用于生产蜂窝混凝土的预成型泡沫的发泡剂的标准规范。
前述专利和其他信息反映了本发明人知道的现有技术水平并且提供在披露可能与在此所述的技术的可专利性相关的信息中履行本发明人的公认的坦诚责任的目的。然而，应当尊重地规定，前述专利和其他信息单独地或者当组合考虑时没有传授本发明人所主张的发明或使其显而易见。
发明内容
在各种示例性实施例中，在此描述的技术提供了用于处理未硬化的混凝土的系统和相关方法，包括：估计返回的混凝土的量；将泡沫添加到该返回的混凝土中；将该泡沫和返回的混凝土混合在一起；排放该经处理的混凝土；允许该经处理的混凝土凝固；将该硬化的经处理的混凝土转化成微粒或聚集体形式；并且使用该微粒或聚集体形式的松散材料。
在一个示例性实施例中，在此描述的技术提供了一种用于处理未硬化的混凝土的方法。该方法包括：估计返回的混凝土的量；将泡沫添加到该量的返回的混凝土中以增加该混凝土的孔隙率；将该添加的泡沫和返回的混凝土混合在一起以产生经处理的混凝土；排放该经处理的混凝土；允许该经处理的混凝土凝固成硬化形式，从而相对于该初始返回的混凝土的强度显著降低抗压强度；将该硬化的经处理的混凝土转化成微粒或聚集体形式的松散材料；并且使用该微粒或聚集体形式的松散材料。
在至少一个实施例中，该方法还包括将膨胀剂添加到该返回的混凝土中以在该返回的混凝土中产生气泡以显著降低该返回的混凝土的强度。
在至少一个实施例中，该膨胀剂是铝粉。
在至少一个实施例中，该膨胀剂是过氧化氢。
在至少一个实施例中，该膨胀剂是可膨胀的微球。
在至少一个实施例中，该方法还包括将发泡剂与该返回的混凝土混合以产生气泡以显著降低该返回的混凝土的强度。
在至少一个实施例中，该发泡剂是与该返回的混凝土混合的泡沫液体浓缩物。
在至少一个实施例中，该发泡剂是与该返回的混凝土混合的合成泡沫液体浓缩物。
在至少一个实施例中，该发泡剂是与该返回的混凝土混合的开孔泡沫液体浓缩物。
在至少一个实施例中，该发泡剂是与该返回的混凝土混合的基于蛋白质的泡沫液体浓缩物。
在至少一个实施例中，该发泡剂是与该返回的混凝土混合的产生空气的外加剂。
在至少一个实施例中，该发泡剂是与该返回的混凝土混合的表面活性剂。
在至少一个实施例中，该方法进一步包括将消泡剂施加在该微粒或聚集体形式上以抵消该发泡剂残余物的作用并降低由该再循环的微粒或聚集体形式的松散材料制成的混凝土的空气含量。
在至少一个实施例中，该消泡剂是磷酸三丁酯。
在至少一个实施例中，该消泡剂是2-乙基己醇。
在至少一个实施例中，该方法还包括基于所选择的发泡剂、当与水混合时该发泡剂的浓度、以及所选择的用其添加泡沫的泡沫发生器，确定添加到该返回的混凝土中的泡沫的量。
在至少一个实施例中，该方法进一步包括再循环可以用作路堤填充物、沟槽回填物、空隙填充物和用于路面的底层或基层材料的以微粒或聚集体形式的松散材料的混凝土。
在至少一个实施例中，该方法进一步包括将以微粒或聚集体形式的松散材料的混凝土再循环到用于生产新混凝土的骨料中。
在至少一个实施例中，将泡沫添加到该量的返回的混凝土中以增加该混凝土的孔隙率的方法步骤进一步包括：利用具有压缩空气的发泡机；利用在该发泡机中的发泡剂；将该发泡剂添加到水中；并且利用适当的水与发泡剂的比例。
在至少一个实施例中，该方法还包括：再循环在转化之后的该微粒或聚集体形式的松散材料；并且利用在转化之后的该再循环的微粒或聚集体形式的松散材料作为粗骨料用于生产新的混凝土。在转化之后的该松散材料可以含有一些水泥质颗粒，这些水泥质颗粒将随时间继续水化并有助于强度增加。
在至少一个实施例中，该方法进一步包括：再循环在转化之后的该微粒或聚集体形式的松散材料；并且利用在转化之后的该再循环的微粒或聚集体形式的松散材料作为细骨料用于生产新的混凝土。在转化之后的该松散材料可以含有一些水泥质颗粒，这些水泥质颗粒将随时间继续水化并有助于强度增加。
在一个示例性实施例中，在此描述的技术提供了一种用于处理未硬化的混凝土的系统。该系统包括：用于估计返回的混凝土的量的装置；用于将泡沫添加到该量的返回的混凝土中的泡沫添加器；用于将该添加的泡沫和返回的混凝土混合在一起以产生经处理的混凝土的混合器；用于排放该经处理的混凝土的排放器；被配置为在其中允许该经处理的混凝土凝固成硬化形式的排放区域；用于将该硬化的经处理的混凝土转化成微粒或聚集体形式的松散材料的转化器；以及用于确定该微粒或聚集体形式的松散材料的具体利用的使用者。
在至少一个实施例中，该系统还包括用于将膨胀剂添加到该返回的混凝土中以在该返回的混凝土中产生气泡并显著降低该返回的混凝土的强度的装置。
在至少一个实施例中，该系统进一步包括用于将消泡剂施加在该微粒或聚集体形式上以抵消该发泡剂残余物并降低由该再循环的微粒或聚集体形式的松散材料制成的混凝土的空气含量的装置。
在至少一个实施例中，该系统还包括用于基于所选择的发泡剂、当与水混合时该发泡剂的浓度、以及所选择的用其添加泡沫的泡沫发生器，确定用于添加到该返回的混凝土中的泡沫的量的装置。
在至少一个实施例中，用于将泡沫添加到该系统的该量的返回的混凝土中的该泡沫添加器还包括：具有压缩空气的发泡机；设置在该发泡机中的发泡剂；以及以适当的水与发泡剂的比例将该发泡剂添加到水中的装置。
在至少一个实施例中，该系统还包括用于将该硬化的经处理的混凝土转化成微粒或聚集体形式的松散材料的破碎机装置。
在至少一个实施例中，该系统进一步包括用于收集和再循环在转化之后的该微粒或聚集体形式的松散材料用作粗或细骨料并用其生产新混凝土的收集器。
在一个示例性实施例中，在此所述的技术提供了通过所披露的方法生产的以微粒或聚集体形式的松散材料的混凝土，其由通过泡沫添加和混合过程以便以硬化的形式凝固转化的多个返回的混凝土碎片构成，从而降低该初始返回的混凝土的强度，并且一旦硬化，转化为组成中的微粒或聚集体形式的松散材料。
在此披露的技术不产生废物，大幅度减少了所使用的水的量，消除了重型机械的大量维护费用，并且允许减小混凝土厂址的尺寸，并且提供了与未硬化的混凝土的处理有关的实质性的环境改善。使用这种方法，不利用自然资源并且实现多方面的经济效益。该方法的容易性和无毒物质的使用使得该方法是在环境上可持续的。通过这种新的系统和方法可实现的环境、社会和经济效益为混凝土工业提供了重要的可持续性改进。
举例而言，在过去十年中，政府和环境团体已经增加了对预拌混凝土工业的压力以减少废物排放。这个问题是由水化的波特兰水泥浆引起的，该水泥浆含有称为氢氧化钙(Ca(OH)2)的高度碱性物质。当Ca(OH)2被释放到环境中时，它可能对水生生物和野生动物是有害的。
因此，已经相当广泛地概述了该技术的更重要的特征，以便可以更好地理解其随后的详细描述，并且以便可以更好地理解其对本领域的贡献。存在该技术的附加特征，在下文中将会描述这些附加特征并且这些附加特征将形成在此所附的权利要求的主题。在这方面，在详细地解释该技术的至少一个实施例之前，应当理解，本发明并不在其申请中限于以下描述中陈述的或附图中示出的结构细节以及部件的安排。在此所描述的技术能够有其他实施例并且能够以不同的方式实践或进行。同样，应理解的是在此所使用的措辞和术语是用于说明的目的而不应当被视为是限制性的。
这样，本领域的普通技术人员将理解，可以容易地将本披露内容所基于的概念用作设计实施本发明的几个目的的其他结构、方法和系统的基础。因此，重要的是权利要求书被视为包括此类等效构造，只要它们不偏离在此所描述的技术的精神和范围。
从在附图中示意性示出的当前优选实施例的以下详细描述中，在此所描述的技术的其他目的和优点将是明显的。
附图说明
参考各个附图说明在此描述的技术，其中相同的参考号分别表示相同的设备部件和/或方法步骤，并且其中：
图1是描绘根据在此描述的技术的实施例的用于处理未硬化的混凝土的方法的流程图；
图2是描绘根据在此描述的技术的实施例的用于处理未硬化的混凝土的系统的示意图；以及
图3是描绘根据在此描述的技术的各个实施例的用于处理未硬化的混凝土的附加的方法步骤的流程图。
具体实施方式
在详细描述这种技术的所披露的实施例之前，应当理解的是该技术不限于在其应用中这里所示的特定安排的细节，因为所描述的技术能够有其他实施例。此外，在此所使用的术语是为了描述的目的而不是限制。
在各种示例性实施例中，在此描述的技术提供了用于处理未硬化的混凝土的系统和相关方法，包括：估计返回的混凝土的量；将泡沫添加到该返回的混凝土中；将该泡沫和返回的混凝土混合在一起；排放该经处理的混凝土；允许该经处理的混凝土凝固；将该硬化的经处理的混凝土转化成微粒或聚集体形式；并且使用该微粒或聚集体形式的松散材料。
在此披露了一种处理返回的混凝土的新方法和系统。在至少一个实施例中，该方法包括将大体积的泡沫添加到预拌混凝土运输车转鼓、其他混凝土混合器、或其他混凝土回收装置中的该返回的未硬化的混凝土中。通过泡沫与该返回的混凝土的混合，水化水泥和骨料颗粒被大量的空气空隙分开，这显著降低了所得的高孔隙率混凝土的强度。将该经处理的混凝土排出并且允许在此减弱状态下凝固，之后其容易地破碎成可以出售或再使用的松散微粒材料。
在该技术的至少一个实施例中，还可以将泡沫添加到预拌混凝土运输车中，例如在现场时或当运输车行驶在其回到批料设备的途中时。用这种方法，当运输车在现场或返回到批料设备时，将泡沫混合到混凝土中。该经处理的混凝土然后可以在任何方便的位置排出，在该位置它可以被再循环。添加膨胀剂(例如铝粉、过氧化氢、或可膨胀的微球)或将发泡剂(例如泡沫液体浓缩物或产生空气的外加剂)与返回的混凝土混合以在该返回的混凝土中产生气泡也可用于显著降低该返回的混凝土的强度以允许其被再循环。在本领域中已知的是，通过化学反应可以产生气体其在混凝土内形成气泡结构。在本领域中还已知的是，空心微球可以用于增加混凝土的孔隙率。在本领域中还已知的是，通过混合泡沫液体浓缩物、产生空气的外加剂或表面活性剂可在混凝土中产生大量的空气空隙。
在至少一个实施例中，该方法包括：(1)估计返回的混凝土的量；(2)将泡沫添加到该返回的混凝土中；(3)将该泡沫和返回的混凝土混合在一起；(4)排放该经处理的混凝土；(5)允许该经处理的混凝土凝固；(6)将该硬化的经处理的混凝土转化成微粒或聚集体形式；以及(7)利用该微粒或聚集体形式的松散材料。
优选在预拌混凝土运输车或一些其他混合装置中将泡沫和未硬化的返回的混凝土混合在一起。然后将经处理的混凝土排放到地面上或储存箱中以允许其凝固并且开始硬化。用于在此披露的这种技术中的泡沫可以通过使用任何合适的发泡剂(气泡泡沫制造剂)制备，当与水混合时，该发泡剂产生足够稳定的泡沫以保持其泡孔结构，而没有当与混凝土混合时的明显塌陷。所需的泡沫的量将根据发泡剂的类型、当其与水混合时的浓度、以及泡沫发生器变化。当使用具有发泡剂在水中的溶液的泡沫发生器时，体积可以增加10至40倍。将这种大体积的泡沫添加到该返回的混凝土中显著增加了混凝土的孔隙率。
还可以加入加速剂以缩短凝固时间并加速经处理的混凝土的硬化过程。这些加速剂还可以用于缩短在寒冷天气条件下的加工时间。本领域技术人员能够使用加速外加剂以减少凝固时间和达到所希望的强度水平的时间。
在此披露的方法和系统利用最少的水。唯一使用的水冲洗掉留在空的预拌混凝土运输车混合器中的任何可能的泡沫残余物或糊状物。由于其非常低的强度，凝固的经处理的混凝土用本领域已知的方法在5至72小时或更久的老化下容易破碎。干燥的且凝固的经处理的混凝土在破碎过程期间当受压时塌陷成松散的微粒材料。该松散的微粒材料可以被储存用于销售或再使用。
来自该方法的再循环的松散微粒材料的典型用途包括用作路堤填充物、沟槽回填物、空隙填充物、用于路面的底层或基层材料、或用作新混凝土混合物中的骨料。在转化之后的该松散材料可以含有一些水泥质颗粒，这些水泥质颗粒在这些应用中将随时间继续水化并有助于强度增加。
如果该再循环的松散微粒材料在新混凝土中用作骨料，由于在该再循环的材料中存在发泡剂残余物可能需要使用消泡剂。这些试剂可用于降低用该再循环的松散微粒材料制成的混凝土的空气含量。存在将用于该目的的在本领域中已知的多种消泡剂。消泡剂的实例是磷酸三丁酯，从大多数化学品制造商可获得的无味化学品。另一种通常可获得的化学品，2-乙基己醇，将降低大多数混凝土混合物中的空气含量。
在此披露的技术不产生废物，大幅度降低了所使用的水的量，消除了重型机械的大量维护费用，允许减小混凝土厂址的尺寸，并且是环境友好的。使用这种方法，不利用自然资源并且实现多方面的经济效益。该方法的容易性和无毒物质的使用使得该方法是在环境上可持续的。通过这种新的方法可实现的环境、社会和经济效益为混凝土工业提供了重要的可持续性改进。
现在参考图1，示出了流程图100，描绘了用于处理未硬化的混凝土的方法。如对本领域普通技术人员将清楚的是，在阅读本披露后，取决于给定情况一些方法步骤可以以不同的顺序实施。另外，在适当的情况下可以省略一个或多个方法步骤。
在步骤102，估计了返回的混凝土的量。在至少一个实施例中，该估计步骤102可以由人来执行。举例而言，包含返回的混凝土的运输车的驾驶员/操作者估计包含在该运输车中的未硬化的返回的混凝土的体积。在至少一个实施例中，可以通过一个或多个用于此目的的整体上自动化的机器来执行此估计步骤102。举例而言，整体上自动化的机器可以基于一个或多个因素(例如，旋转该混合转鼓的液压驱动器上的重量或扭矩载荷)来估计返回的混凝土的体积。
在步骤104，将泡沫添加到该量的返回的混凝土中以增加该混凝土的孔隙率。在至少一个实施例中，这个添加泡沫的步骤104可以由人来执行。举例而言，包含返回的混凝土的运输车的驾驶员/操作者可以在混凝土厂、在现场或在运输中将泡沫添加到返回的混凝土中。在至少一个实施例中，可以通过一个或多个用于此目的的整体上自动化的机器来执行此添加泡沫的步骤104。举例而言，不仅在返回的混凝土运输车中，而且在另一位置处例如在用于此目的的处理设施处，可以将泡沫添加到返回的混凝土中。
在步骤106，将添加的泡沫和返回的混凝土混合在一起以产生经处理的混凝土。通过泡沫与该返回的混凝土的混合，水化水泥和骨料颗粒被大量的空气空隙分开，这显著降低了所得的高孔隙率混凝土的强度。在至少一个实施例中，该混合步骤106发生在包含返回的混凝土的返回运输车中。在至少一个实施例中，该混合步骤106发生在除了返回运输车之外的位置，例如在用于此目的的处理设施处。
在步骤108，排放经处理的混凝土。将该经处理的混凝土排出并且允许在此减弱状态下凝固，之后其容易地破碎成可以出售或再使用的松散微粒材料。该经处理的混凝土可以排放到地面上或用于此目的的排放区域中。该经处理的混凝土还可以排放到用于此目的的制造区域中。
在步骤110，允许该经处理的混凝土凝固成硬化形式，从而相对于该初始返回的混凝土的强度显著降低抗压强度。允许经处理的混凝土硬化的时间段可以变化，但如在此所披露的，已经发现在5与72小时之间的时间段提供足够的时间以硬化。
在步骤112，将该硬化的经处理的混凝土转化成微粒或聚集体形式的松散材料。转化过程可以包括使用前端装载机或类似装置来破碎混凝土并移动到另一位置。硬化的经处理的混凝土的弱化粘结容易通过用前端装载机推动和铲起来破碎。当通过用前端装载机推动材料在应力下放置时，干燥的且凝固的经处理的混凝土将塌陷成松散的微粒材料，该微粒材料可以被储存用于销售或再使用。在不同的实施例中，利用替代装置来破坏或粉碎混凝土。
在步骤114，利用微粒形式或聚集体形式的松散材料。举例而言，在不同的实施例中，该利用是用于路堤填充物、沟槽回填物、空隙填充物和用于路面的底层或基层材料。还举例而言，该利用是生产新混凝土。
现在参考图2，示出了通常通过路线216使用的示意图200，描绘了一种用于处理未硬化的混凝土的系统。如对本领域普通技术人员将清楚的是，在阅读本披露后，取决于给定情况一些系统组件可以以不同的顺序实施。另外，在适当的情况下可以省略或添加一个或多个系统部件。
利用估计器202估计返回的混凝土的量。在至少一个实施例中，该估计器202可以是人。举例而言，包含返回的混凝土的运输车的驾驶员/操作者估计留在转鼓中的未硬化的返回的混凝土的体积。在至少一个实施例中，该估计器202可以是一个或多个用于此目的的整体上自动化的机器。举例而言，整体上自动化的机器可以基于一个或多个因素(例如，旋转该混合转鼓的液压驱动器上的重量或扭矩载荷)来估计返回的混凝土的体积。
利用泡沫添加器204以将泡沫添加到该量的返回的混凝土中以增加该混凝土的孔隙率。在至少一个实施例中，该泡沫添加器是发泡机。该发泡机被配置为用于接收发泡剂。将发泡剂与水以预定的水比发泡剂比例混合，并且将压缩空气通过发泡机分散到该返回的混凝土中。
利用混合器206以将添加的泡沫和返回的混凝土混合在一起。通过泡沫与该返回的混凝土的混合，水化水泥和骨料颗粒被大量的空气空隙分开，这显著降低了所得的高孔隙率混凝土的强度。
利用排放器208以排放该经处理的混凝土。将该经处理的混凝土排出并且允许在此减弱状态下凝固，之后其容易地破碎成可以出售或再使用的松散微粒材料。该经处理的混凝土可以排放到地面上或用于此目的的排放区域中。该经处理的混凝土还可以排放到用于此目的的制造区域中。
提供排放区域210以允许排放的经处理的混凝土凝固成硬化形式。该过程用于允许该经处理的混凝土随时间继续水化和硬化。在硬化之后，该经处理的混凝土具有相对于初始返回的混凝土的强度显著更低的抗压强度。允许经处理的混凝土保留在此排放区域中的时间段可以变化，但如在此所披露的，已经发现在5与72小时之间的时间段提供足够的时间以硬化。
利用转化器212以将该硬化的经处理的混凝土转化成微粒或聚集体形式的松散材料。转化过程可以包括使用前端装载机或类似装置来破碎混凝土并移动到另一位置。硬化的经处理的混凝土的弱化粘结容易通过用前端装载机推动和铲起来破碎。当通过用前端装载机推动材料在应力下放置时，干燥的且凝固的经处理的混凝土塌陷成松散的微粒材料，该微粒材料被储存用于销售或再使用。在不同的实施例中，利用替代装置来破坏或粉碎混凝土。
可以引入使用者214以确定特定利用。举例而言，在不同的实施例中，该利用是用于路堤填充物、沟槽回填物、空隙填充物和用于路面的底层或基层材料。还举例而言，该利用是生产新混凝土。
现在参考图3，示出了流程图300，描绘了用于处理未硬化的混凝土的任选的、使用者可选择的方法步骤，其可以独立地或除了图1所描绘的步骤之外使用。如对本领域普通技术人员将清楚的是，在阅读本披露后，取决于给定情况一些方法步骤可以以不同的顺序实施。另外，在适当的情况下可以省略一个或多个方法步骤。
在步骤302，将膨胀剂添加到该返回的混凝土中以在该返回的混凝土中产生气泡并显著降低该返回的混凝土的强度。
在步骤304，将发泡剂与该返回的混凝土混合以在该返回的混凝土中产生气泡并显著降低该返回的混凝土的强度。
在步骤306，将消泡剂添加在该微粒或聚集体形式上以抵消该发泡剂残余物并降低由该再循环的微粒或聚集体形式的松散材料制成的混凝土的空气含量。
在步骤308，基于所选择的发泡剂、当与水混合时该发泡剂的浓度、以及所选择的用其添加泡沫的泡沫发生器，确定添加到该返回的混凝土中的泡沫的量。
在步骤310，将以微粒或聚集体形式的松散材料的该混凝土再循环到以新混凝土的新骨料中。
在步骤312，在这些应用中的一个或多个中再循环转化之后的该微粒或聚集体形式的松散材料：路堤填充物、沟槽回填物、空隙填充物、以及用于路面的底层或基层材料。
在步骤314，将在转化之后的该再循环的微粒或聚集体形式的松散材料作为粗和/或细骨料再循环以生产新的混凝土。
在此描述的技术已经被测试并且示出了在多种情况下有效地工作。
实例1
在这个实例中，通过使用由瑞威工业公司(Richway Industries Ltd.)(爱荷华州简斯维尔(Janesville，Iowa))供应的发泡机和发泡剂(CMX泡沫浓缩物或LD泡沫浓缩物)来生产泡沫。将泡沫加入到各种载荷的返回的预拌混凝土中以确定用来处理每码返回的混凝土的适当的水与发泡剂的比例。对从16至88的水与发泡剂的比例进行评价，发现最佳比例是约40至50。高的水与发泡剂的比例导致太牢固并且难以破碎的经处理的混凝土。低的水与发泡剂的比例产生更致密的泡沫，其充分弱化该经处理的混凝土以使其破碎；然而，该比例使用太多的发泡剂。
实例2
在这个实例中，通过使用由瑞威工业公司(Richway Industries Ltd.)(爱荷华州简斯维尔(Janesville，Iowa))供应的发泡机和发泡剂(CMX泡沫浓缩物或LD泡沫浓缩物)来生产泡沫。将泡沫加入到各种载荷的返回的预拌混凝土中以确定处理未硬化的混凝土所需的泡沫的量。使用40至50的水与发泡剂的比例。具有太少泡沫添加到返回的混凝土中的试验导致太牢固并且难以破碎的经处理的混凝土。在添加大量泡沫的情况下，该经处理的混凝土非常弱并且容易破碎，但是清楚地可见过多的泡沫。
在这个实例中，在运输车转鼓内添加并且混合15至48立方英尺的泡沫每立方码返回的混凝土进行试验。该体积的泡沫将混凝土单位重量从约145磅每立方英尺减小到约30至80磅每立方英尺。该混凝土的3天抗压强度从大于3,000psi下降到低于通过典型的压缩试验机可以测量的值。凝固后，在5至72小时的老化下用前端装载机铲起非常低强度、泡沫处理的混凝土。硬化的经处理的混凝土的弱化粘结非常容易通过用前端装载机推动和铲起来破碎。进行在7天和更久的混凝土老化的试验并且甚至在这种老化下，经处理的混凝土因为其非常低的强度非常容易用前端装载机破碎。当通过用前端装载机推动材料在应力下放置时，干燥的且凝固的经处理的混凝土塌陷成松散的微粒材料，该微粒材料被储存用于销售或再使用。
实例3
这是其中将退回的松散微粒材料收集并用作粗和细骨料以产生新混凝土的实例。返回的混凝土如实例2中所讨论的进行处理。在凝固后，用前端装载机铲起非常低强度、泡沫处理的混凝土并储存。收集四立方英尺的松散微粒材料用作所有骨料来产生新的混凝土混合物。加入由FritzPak供应的消泡剂(Air-Minus)以减少新混凝土中的总空气混凝土。在混合后，当根据ASTM C231测试时，获得2.0％的总空气含量。根据ASTM C39制造并测试圆柱体并且获得4,500psi的28天强度。这些结果指示，具有可接受特性的混凝土可以用从再循环经处理的返回的混凝土获得的再循环的松散微粒材料制成。
虽然这种技术在此已经参照优选实施例以及其具体实例示出和描述，但是对于本领域普通技术人员将容易清楚的是，其他实施例和实例可以执行类似的功能和/或实现类似的结果。所有此类等效实施例和实例是在此处披露的技术的精神和范围内并且旨在由以下权利要求书覆盖。

Claims (30)

1.一种用于处理未硬化的混凝土的方法，该方法包括：
估计返回的混凝土的量；
将泡沫添加到该量的返回的混凝土中以增加该混凝土的孔隙率；
将该添加的泡沫和返回的混凝土混合在一起以产生经处理的混凝土；
排放该经处理的混凝土；
允许该经处理的混凝土凝固成硬化形式，从而相对于该初始返回的混凝土的强度降低抗压强度；
将该硬化的经处理的混凝土转化成微粒或聚集体形式的松散材料；并且
利用该微粒或聚集体形式的松散材料。
2.如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：
将膨胀剂添加到该返回的混凝土中以在该返回的混凝土中产生气泡并显著降低该返回的混凝土的强度。
3.如权利要求2所述的方法，其中该膨胀剂是铝粉。
4.如权利要求2所述的方法，其中该膨胀剂是过氧化氢。
5.如权利要求2所述的方法，其中该膨胀剂是可膨胀的微球。
6.如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：
将发泡剂与该返回的混凝土混合以在该返回的混凝土中产生气泡并显著降低该返回的混凝土的强度。
7.如权利要求6所述的方法，其中该发泡剂是泡沫液体浓缩物。
8.如权利要求6所述的方法，其中该发泡剂是合成泡沫液体浓缩物。
9.如权利要求6所述的方法，其中该发泡剂是开孔泡沫液体浓缩物。
10.如权利要求6所述的方法，其中该发泡剂是基于蛋白质的泡沫液体浓缩物。
11.如权利要求6所述的方法，其中该发泡剂是产生空气的外加剂。
12.如权利要求6所述的方法，其中该发泡剂是表面活性剂。
13.如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：
将消泡剂施加在该微粒或聚集体形式上以抵消该发泡剂残余物并降低由该再循环的微粒或聚集体形式的松散材料制成的混凝土的空气含量。
14.如权利要求13所述的方法，其中该消泡剂是磷酸三丁酯。
15.如权利要求13所述的方法，其中该消泡剂是2-乙基己醇。
16.如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：
基于所选择的发泡剂、当与水混合时该发泡剂的浓度、以及所选择的用其添加该泡沫的泡沫发生器，确定用于添加到该返回的混凝土中的泡沫的量。
17.如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：
将以微粒或聚集体形式的松散材料的该混凝土再循环到以新混凝土的新骨料中。
18.如权利要求1所述的方法，其中将泡沫添加到该量的返回的混凝土中以增加该混凝土的孔隙率的方法步骤进一步包括：
利用具有压缩空气的发泡机；
利用在该发泡机中的发泡剂；
将该发泡剂添加到水中；并且
利用适当的水与发泡剂的比例。
19.如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：
在以下这些应用中的一个或多个中再循环转化之后的该微粒或聚集体形式的松散材料：路堤填充物、沟槽回填物、空隙填充物、以及用于路面的底层或基层材料。
20.如权利要求19所述的方法，其中在转化之后的该微粒或聚集体形式的松散材料进一步包括多个水泥质颗粒，这些水泥质颗粒随着时间继续水化并有助于该一个或多个应用中的强度增加。
21.如权利要求19所述的方法，该方法进一步包括：
利用在转化之后的该再循环的微粒或聚集体形式的松散材料作为粗骨料用于生产新的混凝土；并且
利用在转化之后的该再循环的微粒或聚集体形式的松散材料作为细骨料用于生产新的混凝土。
22.如权利要求21所述的方法，其中该再循环的微粒或聚集体形式的松散材料在转化之后进一步包括多个水泥质颗粒，这些水泥质颗粒继续水化并有助于该新的混凝土的强度增加。
23.一种用于处理未硬化的混凝土的系统，该系统包括：
用于估计返回的混凝土的量的装置；
用于将泡沫添加到该量的返回的混凝土中的泡沫添加器；
用于将该添加的泡沫和返回的混凝土混合在一起以产生经处理的混凝土的混合器；
用于排放该经处理的混凝土的排放器；
被配置为在其中允许该经处理的混凝土凝固和硬化的排放区域；
用于将该硬化的经处理的混凝土转化成微粒或聚集体形式的转化器；以及
用于确定该微粒或聚集体形式的松散材料的具体利用的使用者。
24.如权利要求23所述的系统，该系统进一步包括：
用于将膨胀剂添加到该返回的混凝土中以在该返回的混凝土中产生气泡并显著降低该返回的混凝土的强度的装置。
25.如权利要求23所述的系统，该系统进一步包括：
用于将消泡剂施加在该微粒或聚集体形式上以抵消该发泡剂残余物并降低由该再循环的微粒或聚集体形式的松散材料制成的该混凝土的空气含量的装置。
26.如权利要求23所述的系统，该系统进一步包括：
用于基于所选择的发泡剂、当与水混合时该发泡剂的浓度、以及所选择的用其添加泡沫的泡沫发生器，确定用于添加到该返回的混凝土中的泡沫的量的装置。
27.如权利要求23所述的系统，其中用于将泡沫添加到该量的返回的混凝土中的该泡沫添加器进一步包括：
具有压缩空气的发泡机；
设置在该发泡机中的发泡剂；以及
以适当的水与发泡剂的比例将该发泡剂添加到水中的装置。
28.如权利要求23所述的系统，该系统进一步包括：
用于将该硬化的经处理的混凝土转化成微粒或聚集体形式的松散材料的破碎机装置。
29.如权利要求23所述的系统，该系统进一步包括：
用于收集和再循环在转化之后的该微粒或聚集体形式的松散材料用作粗或细骨料并用其生产新混凝土的收集器。
30.通过如权利要求1所述的方法生产的以微粒或聚集体形式的松散材料的混凝土，其由通过泡沫添加和混合过程以便以硬化的形式凝固转化的多个返回的混凝土碎片构成，从而显著降低该初始返回的混凝土的强度，并且一旦硬化，转化为组成中的微粒或聚集体形式的松散材料。
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