CN108349824A - 配料后向混凝土中投配cma - Google Patents

配料后向混凝土中投配cma Download PDF

Info

Publication number
CN108349824A
CN108349824A CN201680045529.2A CN201680045529A CN108349824A CN 108349824 A CN108349824 A CN 108349824A CN 201680045529 A CN201680045529 A CN 201680045529A CN 108349824 A CN108349824 A CN 108349824A
Authority
CN
China
Prior art keywords
concrete
cma
dosing
slump
clay
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680045529.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108349824B (zh
Inventor
N.A.特雷格尔
M.F.罗伯茨
K.哈兹拉蒂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Verifi LLC
Original Assignee
Verifi LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Verifi LLC filed Critical Verifi LLC
Publication of CN108349824A publication Critical patent/CN108349824A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108349824B publication Critical patent/CN108349824B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0032—Controlling the process of mixing, e.g. adding ingredients in a quantity depending on a measured or desired value
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C7/00—Controlling the operation of apparatus for producing mixtures of clay or cement with other substances; Supplying or proportioning the ingredients for mixing clay or cement with other substances; Discharging the mixture
    • B28C7/02—Controlling the operation of the mixing
    • B28C7/022—Controlling the operation of the mixing by measuring the consistency or composition of the mixture, e.g. with supply of a missing component
    • B28C7/024—Controlling the operation of the mixing by measuring the consistency or composition of the mixture, e.g. with supply of a missing component by measuring properties of the mixture, e.g. moisture, electrical resistivity, density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/10—Clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/12—Nitrogen containing compounds organic derivatives of hydrazine
    • C04B24/121—Amines, polyamines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/40—Surface-active agents, dispersants
    • C04B2103/408—Dispersants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/50—Defoamers, air detrainers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明涉及缓解粘土对添加到混凝土中的水泥分散剂或其它掺合料的配量效率的不利影响，所述粘土由砂骨料、碎石、砾石和用于制造混凝土的其它骨料携带或传送。不同于在采石场或在混凝土拌合厂中配料时以一次性的前期配量向骨料材料中引入全部水泥缓解剂（CMA），本发明包括在混凝土拌合厂处的初始配料与施工现场的倾倒事件之间的运送的运输部分过程中向给定的混凝土配料拌合物中并入CMA总配量的至少51%和至多100%，最优选至少75%和至多100%。

Description

配料后向混凝土中投配CMA
发明领域
本发明涉及混凝土中使用的含粘土骨料的处理，更特别涉及自动化的混凝土运送监测方法和系统，以便配料后受控添加用于缓解粘土对施加到混凝土装料（concreteload）中的化学掺合料和/或水的配量效率（dosage-efficiency）的不利影响的试剂。
发明背景
在美国专利号6,352,952和6,670,415（由W. R. Grace & Co.-Conn.所有）中，Jardine等人公开了粘土的存在可能降低混凝土中使用的分散剂的配量效率。公开了用于分散混凝土中的水泥颗粒的氧化烯聚合物倾向于被用于制造混凝土的砂和/或其它骨料所携带或传送的粘土颗粒吸收。
Jardine等人提出了通过配置某些化合物来缓解这种粘土问题，所述化合物以牺牲剂的方式被粘土颗粒吸收——否则这些粘土颗粒将会吸收氧化烯水泥分散剂分子并使它们无法用于在混凝土拌合物中充当水泥颗粒分散剂。
本发明人在本文中提及粘土活性改性剂，另外也称为粘土缓解剂（claymitigation agents），使用首字母缩略词“CMA”。
Jardine等人教导，添加CMA的次序取决于CMA的化学性质。因此，如果CMA含有阳离子或极性有机分子，则优选在向粘土中引入水之前将CMA添加到粘土中（参见US 6,670,415，摘要，第14-16行）。
对于对粘土具有极高亲和力的CMA如季胺（例如聚季胺）而言，Jardine等人描述了在引入水之前、期间或之后将此类CMA添加到含粘土的骨料中（参见US 6670415，摘要，第16-20行）和/或它们可以与水泥分散剂同时添加或在添加水泥分散剂之前添加（参见US6670415，第6栏，第48-58行）。
在美国专利8,257,490 B2（由Lafarge S.A.所有）中，Jacquet等人教导了使用惰化剂，优选在采石场或在预拌混凝土厂将其添加到含粘土的砂中，优选首先添加到砂中以防止过量使用超塑化剂。
在由W. R. Grace & Co.-Conn共同拥有的系列号14/395,603（美国公开号2015/0065614）和14/378,158（美国公开号2015/0065614）中进一步强调了在采石场使用CMA处理骨料的概念。
直到本发明为止，人们通常认为，添加CMA的最有效方式是在将骨料与水和/或水泥分散剂混合之前在采石场或在预拌混凝土厂直接添加到含粘土的骨料上。这种单独和预先的添加避免了一方面的CMA与另一方面的水和/或水泥分散剂之间的任何竞争。
即使水泥分散剂与CMA相比具有低得多的粘土亲和力，但CMA的这种单独和预先的添加是优选的，因为最重要的目标是使混凝土的流变性能和强度最大化。
传统思维的基础也是假定CMA被粘土吸附是不可逆的。因此，为了加快混凝土运送过程的目的，在向混凝土拌合物中引入水泥分散剂之前首先将CMA引入到含粘土的骨料或混凝土中。
但是，本发明以完全预料不到的方式改变了这种传统思维。
发明概述
在克服现有技术方法的缺点的过程中，本发明提供了一种自动化混凝土运送监测方法和系统，以便在从混凝土初始配料的混凝土拌合厂到建筑工地的运输过程中实现向具有由骨料所携带的粘土的混凝土拌合物中配料后投配至少一种粘土缓解剂（CMA），由此在运输过程中实现所需的施工性能和（一种或多种）化学掺合料（和/或水）的配量效率。
本发明人惊讶地发现，在运输过程中向混凝土拌合物中受控添加水、水泥分散剂、加气掺合料、脱气掺合料或其它化学品的配量效率可能由于混凝土拌合物中粘土的存在而降低或以其它方式不利地受其影响，即使在预拌混凝土运输车离开混凝土拌合厂开始运送至施工现场的运输阶段之前初始用CMA处理该粘土也是如此。
本发明人进一步惊讶地发现，配料后添加CMA（在运输过程中）与在运输阶段之前在混凝土配料拌合厂以一次性的前期配量施加CMA相比在总投配体积方面相对更有效率。在混凝土制造和运送操作过程中施加以保持某些混凝土性质或性能参数（例如坍落度或其它流变值、空气含量等）所需的CMA、水、分散剂、加气掺合料、脱气掺合料或其它化学掺合料的总配量方面测量效率。
本发明的用于投配混凝土的示例性方法包括：在使用处理器单元的自动化基础上监测在从混凝土拌合厂到交付混凝土浆的建筑工地的运输过程中在可旋转搅拌机滚筒中时混凝土浆的坍落度，该混凝土浆包含水泥粘结剂、水、骨料和粘土，所述粘土在不存在粘土缓解剂的情况下吸收化学掺合料，并以足以降低添加到混凝土浆中的水泥分散剂或其它化学掺合料的配量效率的量存在于混凝土浆中；其中自动化坍落度监测处理器单元（i）在运输过程中在一段时间（t）内测量可旋转搅拌机滚筒中的混凝土浆的坍落度损失（dS）以获得dS/dt实测值，（ii）将dS/dt实测值与储存在处理器单元访问的存储单元（memorylocation）中的dS/dt阈值进行比较，和（iii）检测dS/dt实测值何时达到或超过所储存的dS/dt阈值；并且一旦dS/dt实测值达到或超过所储存的dS/dt阈值，则处理器单元启动向在运输过程中在可旋转搅拌机滚筒内的混凝土中施加受控配量的粘土缓解剂（CMA），所施加的CMA有效地降低了由自动化坍落度处理器单元测得的dS/dt 值。
储存在存储器中并被处理器单元用于在运输过程中启动CMA添加的dS/dt阈值可以由使用者来选择，例如基于经验证据或个人经验以及处理用于给定混凝土配料的特定种类的含粘土骨料所需的CMA估计量。例如，CMA的配量可以基于工业上已知的亚甲蓝值（MBV）测量（参见例如ASTM C1777-14）来人工确定，或对通过传送带或其它连续方法传送至料箱或运输车（truck）中的骨料使用自动化MBV测量来确定（参见例如美国专利8,561,488）。粘土含量可以随时间的推移在给定骨料来源中急剧而随机地改变。此外，混凝土工厂常常使用数个骨料来源，这种做法往往会破坏在逐辆运输车（truck-by-truck）的基础上跟踪粘土含量的任何能力。因为粘土量通常是未知的，在配料过程中准确投配（一种或多种）CMA的能力受到严重阻碍。
或者，可以通过自动化坍落度监测系统处理器单元在运输过程中根据该系统监测的历史坍落度数据来计算和/或调节dS/dt值。例如，可以将自动化坍落度监测系统（如可获自VERIFI LLC）编程以考虑任何数量的变量，如骨料材料所含粘土的性质、水泥的性质和反应性、环境温度、混凝土温度以及其它因素。
混凝土浆的坍落度也可以通过考虑空气含量以及施加到混凝土拌合物中的分散剂和/或空气控制剂来监测和调节（参见例如Koehler和Roberts的美国专利8,491,717和8,764,273(由W. R. Grace & Co.-Conn.所有)）。
在本发明的进一步的示例性方法中，坍落度监测处理器单元重复步骤（i）、（ii）和（iii），由此在运输过程中在至少两个不同情况下向混凝土中施加粘土缓解剂。
在再进一步的示例性方法中，坍落度监测计算机处理器启动向混凝土中施加粘土缓解剂（CMA），由此将投配到混凝土浆中的CMA总体积的至少21%和至多100%、更优选至少51%和至多100%、最优选至少81%和至多100%在运输过程中而不是在将混凝土配料到可旋转搅拌滚筒中的混凝土拌合厂处投配。
在进一步的示例性实施方案中，在运输过程中向混凝土浆中配料后（一次或多次）添加CMA可以伴随着向混凝土浆中添加化学掺合料（例如水泥分散剂，特别是超塑化剂）。当CMA对粘土的亲和力（或吸附到粘土上的速率）与化学掺合料相比高得多时，可以实现这样的同时添加方式。在另一示例性实施方案中，配料后CMA添加可以与随后向混凝土中添加水和/或化学掺合料（例如水泥分散剂、空气控制掺合料或这些的混合物）分开并先于其进行。当CMA和化学掺合料或水的配料后单独添加（一次或多次）重复进行时，优选的是允许搅拌机转筒充分旋转以使CMA投配料（dose）（或预先投配的任何其它化学掺合料）完全混合到混凝土中并吸收到混凝土拌合物中的粘土颗粒上（在下文中称为“交错”添加）。
本发明还提供了用于实现上述配料后CMA添加方法的自动化混凝土监测系统。例如，可以将上述方法编程到坍落度控制系统中，所述系统可购自Verifi, LLC——W. R.Grace & Co.-Conn., Cambridge, Massachusetts, USA的一家子公司。
本发明人预期上述配料后（一次或多次）添加CMA（在这种情况下在配料后混凝土或砂浆混合过程中）可同样适用于固定式搅拌机，如用于预浇铸或预应力混凝土行业的盘式搅拌机，以延长坍落度或其它性能参数。因此，本发明的示例性方法和系统包括具有至少一个在搅拌机（如在预浇铸混凝土厂或预应力混凝土厂中的固定式搅拌机）中在配料后添加CMA的情况，由此在将水、水泥粘结剂和含粘土骨料初始配料以形成混凝土浆之后将投配到混凝土中的（一种或多种）CMA的总体积的至少21%和至多100%、更优选至少51%和至多100%、最优选至少81%和至多100%添加至混凝土。
本发明的其它优点和益处将在下文中更详细地描述。
附图概述
当结合附图阅读下列示例性实施方案的详述时，可以更容易地理解本发明的其它优点和特征，其中：
图1是三种混凝土拌合物的经时（分钟）坍落度（英寸）的图示，其中两者（用虚线表示）根据本发明的教导在混合（一种或多种）CMA与“PC”分散剂的过程中通过配料后添加来处理（混合期接近于运送运输时间），但是其中之一（用实线表示）根据现有技术方法来处理，其中在混合过程中添加单独的分散剂；
图2是前期投配CMA（在接近于运送运输时间的混合期之前）随后添加单独的分散剂的混凝土拌合物的经时坍落度（由两条向下倾斜的曲线表示）与根据本发明的教导投配的混凝土的坍落度/时间行为（由此CMA和分散剂在混合过程中在交错点投配以保持相对恒定的坍落度/时间行为）进行比较的图示；
图3是本发明的两种示例性方法（方案1和3）的图示，其中交错添加CMA导致与最上方的虚线曲线所表示的现有技术方法（其中仅前期施加相对大的CMA配量，在混合过程中投配单独的分散剂）相比相对较低的累计配量；和
图4是本发明的示例性方法的图示，其中显示了在混合含有分散剂的混凝土的过程中添加CMA可以抑制和逆转坍落度损失。
示例性实施方案详述
本发明提供了自动化混凝土监测方法和系统，以便缓解或以其它方式避免粘土对化学掺合料的配量效率的不利影响，所述化学掺合料例如为水泥分散剂（也称为减水剂或超塑化剂）、空气控制剂（包括加气掺合料、脱气掺合料）、水及其混合物，其被施加到从预拌混凝土厂（在那里将混凝土组分配料到运输车(delivery truck)的可旋转搅拌机滚筒中）运输到交付（倾倒）混凝土拌合物的建筑工地的混凝土拌合物中。用于制造混凝土的砂骨料或其它骨料（如碎石、岩石和/或砾石）携带或传送存在于混凝土中的粘土。
术语“运输”和“输送”用于指组分配料以便在预拌料运输车（其具有可旋转搅拌机滚筒）中形成混凝土浆之后并直到当混凝土配料拌合物（batch mix）在交付混凝土拌合物的建筑工地处从搅拌机滚筒中排出时的倾倒事件的运送操作的阶段。
虽然涉及配料后CMA投配的本发明的方法也可以使用在预浇铸和预应力混凝土行业中采用的固定式搅拌机来实施，但据信，在预拌混凝土行业中将感受到本发明的最显著的影响，因为在运输过程中施加到在搅拌滚筒中旋转的混凝土中所含的粘土颗粒上的累计剪切能量是对于实现被称为超塑化剂的昂贵的高效减水剂（HRWR）的配量效率而言的更重要的原因。
本发明涉及所有类型粘土的处理。粘土可以包括但不限于2:1类型（如蒙皂石型粘土）或1:1类型（如高岭石）或2:1:1类型（如绿泥石）的膨胀粘土。术语“粘土”是指硅酸铝和/或硅酸镁，包括具有层状结构的页硅酸盐；但是本文中所用的术语“粘土”还可以指不具有此类结构的粘土，如无定形粘土。
本发明也不限于吸收聚氧化烯超塑化剂（如含有环氧乙烷(“EO”)和/或环氧丙烷(“PO”)基团的聚氧化烯超塑化剂）的粘土，但是其还包括直接影响建筑材料性质（无论它们处于潮湿状态还是硬化状态）的粘土。通常存在于砂中的粘土包括例如蒙脱石、伊利石、高岭石、白云母和绿泥石。这些也包括在本发明的方法和组合物中。
通过本发明的方法处理的含粘土的砂和/或碎石或砾石可用于水泥质材料，无论是否是可水合的，此类水泥质材料包括砂浆、混凝土和沥青，其可用于结构建筑和施工应用、道路、地基、土木工程应用以及预浇铸和预制应用。
本文中所用的术语“砂”表示且指代通常用于建筑材料（如混凝土、砂浆和沥青）的骨料颗粒，并且其通常包括平均粒度为0至8毫米、优选2至6毫米的粒状颗粒。砂骨料可以包含钙质、硅质或硅质石灰岩矿物。此类砂可以是天然砂（例如源于冰川沉积物、冲积沉积物或海洋沉积物，其通常被风化使得颗粒具有光滑表面）或者可以具有“人造”类型，其使用机械破碎机或研磨装置制得。
本文中所用的术语“水泥”包括可水合水泥和波特兰水泥，所述波特兰水泥通过粉碎由水硬性硅酸钙和作为研磨添加剂（interground additive）的一种或多种形式的硫酸钙（例如石膏）组成的熟料制得。通常，波特兰水泥与一种或多种补充的水泥质材料，如波特兰水泥、粉煤灰、颗粒状高炉矿渣、石灰岩、天然火山灰或其混合物组合，并以共混物形式提供。术语“水泥质”是指包含波特兰水泥或以其它方式充当粘结剂以便将细骨料（例如砂）、粗骨料（例如碎石、岩石、砾石）或其混合物结合在一起的材料。
术语“可水合”意在指通过与水的化学相互作用硬化的水泥或水泥质材料。波特兰水泥熟料是主要由可水合的硅酸钙组成的部分熔融物质。所述硅酸钙基本上是硅酸三钙（3CaO•SiO2，在水泥化学符号(cement chemists notation)中为“C3S”）和硅酸二钙（2CaO•SiO2，“C2S”）的混合物，其中前者为主要形式，含有较少量的铝酸三钙（3CaO•Al2O3，“C3A”）和铁铝酸四钙（4CaO•Al2O3•Fe2O3，“C4AF”）。参见例如Dodson, Vance H., ConcreteAdmixtures (Van Nostrand Reinhold, New York NY 1990), 第1页。
术语“混凝土”在本文中通常用于指包含水、水泥、砂、通常地粗骨料（如碎石、岩石或砾石）和任选的（一种或多种）化学掺合料的可水合的水泥质混合物。
预期在本发明的方法和组合物中可以使用一种或多种常规化学掺合料。这些包括但不限于减水剂（如木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物(NSFC)、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物(MSFC)、聚羧酸系(polycarboxylate)梳型聚合物(含有氧化烯基团，如“EO”和/或“PO”基团)、葡糖酸盐等）；缓凝剂；促凝剂；加气剂；脱气剂（也称为消泡剂）；表面活性剂；及其混合物。
在掺合料中，具有环氧乙烷（“EO”）和/或环氧丙烷（“PO”）基团和聚羧酸系基团的EO-PO型聚合物是优选的。预期用于本发明的方法和组合物的水泥分散剂包括EO-PO聚合物和EO-PO梳型聚合物，描述在例如Jardine等人的美国专利6,352,952 B1和6,670,415 B2中，其提及了美国专利5,393,343（转让给W. R. Grace & Co.-Conn.）中教导的聚合物。这些聚合物可以以商品名ADVA®获自W. R. Grace & Co.-Conn., Massachusetts, USA。另一种也含有EO/PO基团的示例性水泥分散剂聚合物通过马来酸酐与烯属可聚合聚亚烷基类化合物（polyalkylene）的聚合获得，如美国专利4,471,100中所教导的那样。此外，在美国专利5,661,206和美国专利6,569,234中教导了含有EO/PO基团的水泥分散剂聚合物。这些通常被称为聚羧酸系（“PC”）类型水泥分散剂。在混凝土中使用的此类PC分散剂的量可以取决于常规用途（例如基于活性聚合物重量对水泥质材料重量为0.05%至0.25%）。
术语“粘土缓解剂”或CMA在本文中通常用于指这样的化学品：其（1）在水性环境中具有对粘土颗粒的亲和力（例如，CMA物理和/或化学粘附到粘土颗粒上）；（2）能够缓解（例如惰化、减轻、减弱、避免）粘土对可水合水泥质组合物的配量效率和/或性能的负面影响；和（3）在可水合水泥质浆料或糊料环境中本身（在不存在以其它方式吸收水或化学分散剂的粘土的情况下）具有最小减水能力或不具有减水能力。通过采用概念“具有最小减水能力或不具有减水能力”，本发明人定义了与常规减水剂，特别是中效减水剂（MRWR）和高效减水剂（HRWR）（包括所谓的超塑化剂）（其通常定义为在实现相同坍落度的同时有效地替代12%或更多的水）形成对比并与之区别的CMA。
量化而言，CMA可以出于本发明的目的定义为具有最小减水能力或不具有减水能力，并具有0-10%和更优选0-5%的减少可水合的水泥质组合物（如混凝土）的水需求的能力。换句话说，本发明中预期的CMA不符合ASTM C494-13中限定的HRWR的标准规范（并优选远低于混凝土行业中常规理解的最小12%的减水能力）。
虽然美国专利6,352,952和6,670,415大体上进行了描述，预期适用于本发明的CMA可以包括能够被粘土、粘土分散剂（如聚磷酸盐）或其混合物吸收的无机阳离子、有机阳离子、极性有机分子。作为另一实例，在美国专利8,257,490中，在美国专利申请系列号11/575,607（公开号2008/0060556 A1）中和在世界知识产权组织申请（公开号2010/112784A1）（由Lafarge S.A.所有）中，Jacquet等人公开了用于“惰化”骨料中的粘土的组合物，其包括季胺官能团，如二烯丙基二烷基铵、二烷基氨基烷基的季铵化(甲基)丙烯酸酯和被季铵化二烷基氨基烷基N-取代的(甲基)丙烯酰胺。还包括的是通过二甲基胺与表氯醇的缩聚反应获得的阳离子聚合物。另外其它实例包括官能化(多)胺，如世界知识产权组织申请（公开号2009/127893 A1）（由S.P.C.M. SA所有）中描述的那些，具有70-250,000的重均分子量和小于2的羧酸对聚氧化烯基团的摩尔比的羧酸接枝聚合物（carboxylate graftpolymers）（参见例如美国专利公开号2015/0133584，由W. R. Grace & Co.-Conn.和L'Beste GAT, Ltd.共同拥有），由两种或更多种单体制得的阳离子共聚物，如美国专利8,461,245（由W.R. Grace & Co.-Conn.所有）和美国专利申请系列号13,076,944（公开号2012/0252953 A1）中描述的那些，如世界知识产权组织申请（公开号2010/040796 A1）（由Construction Research & Technology GMBH所有）中描述的由具有至少一个与异氰酸酯呈反应性的基团的疏水性化合物、具有至少一个与异氰酸酯呈反应性的基团的亲水性化合物和具有至少两个反应性异氰酸酯基团的最后的化合物形成的化学化合物。
被认为适用于本发明的用于监测和调节混凝土坍落度的自动化坍落度监测系统可购自Verifi LLC——W. R. Grace & Co.-Conn., 62 Whittemore Avenue, Cambridge,Massachusetts USA的一家子公司。
在授予Verifi LLC的专利文献中多方面地公开了坍落度监测系统。这些专利文献包括Compton等人的美国专利8,118,473；Cooley等人的美国专利8,020,431；Koehler等人的美国专利8,491,717；Cooley等人的美国专利申请系列号10/599,130（公开号US 2007/70185636 A1）；Sostaric等人的美国专利申请系列号11/834,002（公开号US 2009/0037026A1）；和Koehler等人的美国专利申请系列号258,103（公开号2012/0016523 A1）。坍落度监测系统通过关联在滚筒中旋转混凝土拌合物所需的能量（使用在预拌混凝土运输车上的压力充放值的传感器以及转筒旋转传感器）并将监测值与存储器中储存的信息和/或数据进行比较来运行。该系统使得能够向在可旋转搅拌机滚筒中的混凝土中受控添加水和/或化学掺合料。
虽然本发明人预期可以采用其它坍落度监测装置，如在I.B.B. Rheologie Inc.所有的WO 2011/042,880和US 2012/0204625A1或Sensocrete的US 2011/0077778A1中所描述的应力/应变探头传感器，以便基于本文中公开的教导实现在运输（混合）过程中受控的配料后CMA添加，但发明人优选液压测量。
本发明的示例性系统可以通过对自动化坍落度监测系统（如可购自Verifi LLC）进行编程以实施本发明人在本文中教导的方法来获得。
本发明的用于投配混凝土的示例性方法包括：在使用处理器单元的自动化基础上，监测在由混凝土拌合厂到交付混凝土浆的建筑工地的运输过程中在可旋转搅拌机滚筒中时混凝土浆的坍落度，该混凝土浆包含水泥粘结剂、水、骨料和粘土，所述粘土在不存在粘土缓解剂的情况下吸收化学掺合料，并以足以降低添加到混凝土浆中的水泥分散剂或其它化学掺合料的配量效率的量存在于混凝土浆中；其中自动化坍落度监测处理器单元（i）在运输过程中在一段时间（t）内测量可旋转搅拌机滚筒中的混凝土浆的坍落度损失（dS）以获得dS/dt实测值，（ii）将dS/dt实测值与储存在处理器单元访问的存储单元中的dS/dt阈值进行比较，和（iii）检测dS/dt实测值何时达到或超过所储存的dS/dt阈值；并且一旦dS/dt实测值达到或超过所储存的dS/dt阈值，则处理器单元启动向在运输过程中在可旋转搅拌机滚筒内的混凝土中施加受控配量的粘土缓解剂（CMA），所施加的CMA有效地降低了由自动化坍落度处理器单元测得的dS/dt 值。
在从混凝土配料拌合厂到交付（倾倒）地点的更长距离过程中，对于坍落度监测处理器单元可能更优选的是重复步骤（i）、（ii）和（iii），由此在（将混凝土从混凝土拌合厂运输到施工/交付地点的）运输过程中在至少两个或更多个交错的不同情况下将粘土缓解剂（CMA）施加到混凝土中。
本文中所用的术语“交错”是指时间上分开的至少两次CMA添加。根据拌合物组分或化学品的性质，在可以有效地监测和随后投配混凝土之前，在实现CMA的完全混合之前，添加之间的时间可能要求一次或数次完整的滚筒旋转。
虽然预期可以在混凝土拌合厂处向混凝土运输车的可旋转搅拌机滚筒中引入的配料拌合物中施加一部分CMA（与任何其它化学掺合料和水一起），本发明人优选在运输过程中（在此期间运输车离开混凝土拌合厂并前往交付混凝土的建筑工地）向混凝土装料中添加至少过半数（如果不是大部分或全部）的CMA。
因此，在本发明的示例性实施方案中，坍落度监测计算机处理器启动向混凝土中施加粘土缓解剂（CMA），由此将投配到混凝土浆中的CMA总体积的至少21%和至多100%、更优选至少51%和至多100%、最优选至少81%和至多100%在运输过程中而不是在将混凝土配料到可旋转搅拌滚筒中的混凝土拌合厂处投配（例如，以一次或多次“配料后”添加的方式）。
在其它示例性实施方案中，添加到搅拌机滚筒中所含的给定混凝土装料中的CMA的累计总量的一部分在混凝土拌合厂处添加，在混凝土配料厂处添加的这部分优选包含施加到所交付的特定配料的混凝土拌合物中的CMA的累计总量的不大于79%，更优选不大于49%，最优选不大于19%（或甚至没有）。
如下面的实施例中所示，本发明人预料不到且令人惊讶地发现，可以通过在（运输）过程中在交错间隔下施加的配料后配量来减少施加到给定的配料混凝土拌合物中的CMA的累计总量。
在本发明的其它实施方案中，本发明人优选考虑混凝土的水合状态，以使得该系统可以更准确地监测粘土效应造成的经时（t）坍落度损失（dS）。跟踪混凝土水合状态的一种方式是测量可旋转搅拌机滚筒内混凝土拌合物的温度，因为混凝土的水合行为反映在其放热行为中，并调节储存在处理器可访问的存储单元中的dS/dt阈值。由此，在本发明的进一步的示例性方法和系统中，混凝土投配方法进一步包括在运输过程中测量混凝土浆的温度并获得温度数据，并且基于获得的温度数据调节所储存的dS/dt阈值。
本发明的其它示例性方法和系统进一步包括在运输过程中测量混凝土浆的空气含量并获得空气含量数据，并且基于获得的空气含量数据调节所储存的dS/dt阈值。例如，可使用可以以AIRtrac™产品名购自CiDRA, Wallingford, Connecticut的基于声纳的空气测量产品来测量混凝土浆的夹带空气含量。
术语“坍落度”在本文中用于指混凝土领域中已知的使用标准12-英寸坍落度试验锥测量以英寸为单位的混凝土垂直落差，但是对混凝土领域普通技术人员而言明显的是该术语可以指混凝土的其它流变学参数，由此该术语可以指“坍落扩展度（slump flow）”，其指的是由倒锥体释放时在钢材装置（steel plant）上释放的高流动性混凝土的水平铺展。参见例如由VERIFI LLC（W. R. Grace & Co.-Conn.的一家子公司）所有的Koehler等人的美国专利号8818561。
在本发明的自动化监测方法和系统中采用的可旋转混凝土搅拌机滚筒应优选具有内壁，在所述内壁上成螺旋形安装至少两个搅拌叶片，以便在搅拌机滚筒旋转过程中搅拌混凝土浆，并由此有效地将水和/或化学掺合料混合到混凝土装料中。本发明教导的配料后CMA添加可以与至少一种其它化学掺合料（例如水泥分散剂，优选与超塑化掺合料，如聚羧酸系类型）同时施加，并且化学品的此类同时施加应当隔开一段时间，所述时间对应于对搅拌机滚筒而言至少在整个混合的混凝土中均匀地完全混合化学品所花费的时间。
尽管通过配料后添加来同时施加CMA和另一化学掺合料（如水泥分散剂）可能是最方便的，但是在使用单独的罐和分配系统时可以将CMA与（一种或多种）其它化学掺合料分开注入。因此，在本发明的另一示例性实施方案中，在向混凝土浆中一次或多次配料后添加CMA之后，自动化坍落度监测处理器单元启动向混凝土浆中一次或多次受控添加水、至少一种化学掺合料、或其混合物。
在另一示例性实施方案中，混凝土投配方法和系统采用自动化坍落度监测处理器单元以启动向混凝土浆中单独添加受控量的至少一种其它化学掺合料（除CMA之外），所述至少一种化学掺合料选自水泥分散剂（最优选超塑化剂）、加气掺合料、脱气掺合料或其混合物。
在本发明的示例性方法和系统中，用于在混凝土浆的运输过程中的配料后投配的CMA优选选自季胺和聚季胺及其衍生物；二甲胺和表氯醇的缩聚物；羧酸接枝聚合物；官能化(多)胺或其混合物。合适的CMA化学品的实例包括美国专利6,352,952和6,670,415（由W.R. Grace & Co.-Conn.所有），以及美国专利8,257,490、系列号11/575,612（公开号2007/0287794 A1）、美国专利申请系列号11/575,607（公开号2008/0060556 A1）和世界知识产权组织申请（公开号WO2010/112784 A1）（由Lafarge S.A.所有）中描述的季胺化合物。基于二甲胺和表氯醇的缩聚物以及官能化(多)胺的合适的CMA描述在WO2009/127893 A1（由SNFSAS和SPCM SA所有）中。其它合适的CMA化学品包括美国专利8,461,245（由W.R. Grace &Co.-Conn.所有）和美国专利申请系列号13/076,944（公开号2012/0252953 A1）中描述的羧酸接枝聚合物。另一种合适的CMA是美国专利公开号US 2015/0133584（由W. R. Grace &Co.-Conn.和L' Beste GAT LTD.共同拥有）中描述的羧酸接枝聚合物。另一种CMA是如Kuo等人在US 2015/0065614（由W. R. Grace & Co.-Conn.共同拥有）中描述的通过使胺化合物与环氧化合物反应形成的官能化多胺。另一合适的CMA如WO 2010/040796 A1（由Construction Research & Technology GMBH所有）中所述那样由具有至少一个与异氰酸酯呈反应性的基团的疏水性化合物形成。
在本发明的进一步的混凝土投配方法和系统中，可以将（i）至少两次向混凝土浆中添加CMA之前和之后；（ii）至少两次向混凝土浆中添加至少一种化学掺合料之前和之后，以及（iii）（i）和（ii）二者的运输历史的混凝土浆的经时（例如运输历史）坍落度值储存到处理器单元可访问的存储单元中。（i）和（ii）二者的运输历史例如可以以图1-3中所示的方式图示在笔记本电脑或掌上设备（如智能手机）的屏幕或监视器上。可以如图4中所示观察添加CMA后的混凝土行为。
在本发明的进一步的示例性监测方法和系统中，监测混凝土的处理器单元可以编程以并入各种其它附加方法以便确保准确地读取经时坍落度，由此可以检测坍落度经时变化方面的细微渐变并据此采取行动。
例如，可以考虑检查影响混凝土坍落度的水合因素（如温度）的工艺步骤以提高检测混凝土坍落度的经时损失（dS/dt值）的精确度。
作为另一个实例，还可以考虑监测混凝土浆的空气含量的工艺步骤，因为坍落度的降低可能与混凝土中空气含量的降低相对应，尽管混凝土行业中的一般做法暗示并非总能在坍落度与空气含量之间发现可靠的相关性。但是，在美国专利8,491,717和8,764,273（由W. R. Grace & Co.-Conn.所有）中，Koehler和Roberts公开了一种同时跟踪流变改性掺合料（例如聚羧酸系聚合物水泥分散剂）和空气控制剂（例如加气剂）的投配的系统。因此，本发明的进一步的示例性方法和系统包括监测分散剂和空气控制剂二者的投配连同向混凝土装料中施加CMA。
当监测混凝土浆装料并向混凝土中施加CMA时，考虑温度和/或空气含量因素的一种示例性程序描述在以下步骤中。将该系统编程以测量混凝土装料的坍落度，将其与已经由使用者输入到自动化坍落度监测系统中的“目标”坍落度进行比较，并且比较实测坍落度与“目标”坍落度之间的差值，以使得该系统可以根据差值是否超出由使用者或系统编程者预定的“坍落度容限”值来自动启动一系列工艺步骤，当坍落度损失速率超出预定阈值时，触发后续的一系列步骤：
a．测量混凝土浆的坍落度。
b．如果目标坍落度 - 实测坍落度 > 坍落度容限（例如0.5''），则继续步骤（c），否则返回步骤（a）。
c．测量坍落度损失速率。
d．如果坍落度损失速率 - 目标坍落度损失速率 > 坍落度损失速率容限（例如1''/小时阈值），则继续步骤（e），否则跳至步骤（n）。
e．测量混凝土温度和温度变化速率。
f．如果温度和变化速率不指示水合造成的坍落度损失，则继续步骤（g）。
g．测量混凝土空气含量和空气含量变化速率。
h．如果空气含量和变化速率不指示空气造成的坍落度损失，则继续步骤（i）。
i．如果当前步骤中的CMA配量计数超出允许的最大值（例如3次），则跳至步骤（n），否则继续步骤（j）。
j．添加CMA配量（例如基于通过MBV测得的粘土含量或基于先前配量的调整）。增加一次CMA配量计数。
k．基于CMA完全混入混凝土中所需的时间，等待X个数的滚筒转数。
l．测量坍落度损失速率。
m．如果坍落度损失速率不降低，则增加待施加的CMA配量并返回步骤（j）。
n．添加高效减水剂以使坍落度在坍落度目标内，并继续步骤（o）。
o．基于分散剂混入混凝土的运输车装料中所需的时间，等待Y个数的转数并返回步骤（a）。
在本发明的又一实施方案中，将自动化坍落度系统编程以便在向搅拌机滚筒中所含的混凝土浆中施加聚羧酸系高效减水掺合料之后监测混凝土浆中的坍落度增益，使得当处理器单元检测到所监测的坍落度并未如对施加的HRWR的量所预期的那样提高时，处理器单元可以编程以调节阈值（dS/dt）和/或调节（例如提高）要施加到搅拌机滚筒中的CMA的量。因此，本发明的进一步的示例性方法还包括：在运输过程中向混凝土浆中添加聚羧酸系高效减水（HRWR）掺合料；在添加聚羧酸系高效减水掺合料后立即监测在一段时间内混凝土浆坍落度的增加（dS）以获得HRWR的所述添加之后那段时间的dS值；并将获得的dS值与处理器单元访问的存储单元中储存的第二dS阈值进行比较；检测何时所获得的dS值不能满足或超出存储单元中储存的第二dS阈值；并且在检测到不满足第二dS阈值时，调节权利要求1的（ii）中描述的所储存的dS/dt阈值和/或调节施加到混凝土浆中的粘土缓解剂（CMA）的受控配量。
自动化坍落度监测系统可以以上述方式编程以调节CMA检测阈值和/或待施加到搅拌机滚筒中的CMA配量的量，由此防止PC分散剂进一步吸附到粘土上。优选地，通过自动化坍落度监测处理器向操作员、中央控制室（对于混凝土搅拌运输车(mixer truck)或坍落度监测系统）启动指示或警报，以提醒人员给定混凝土配料装料（batch load）需要这种修正的事实。
虽然使用有限数量的实施方案在本文中对本发明进行了描述，但这些具体实施方案并非意在限制本文中另行描述并要求保护的本发明的范围。存在对所述实施方案的修改和变化。更具体而言，作为要求保护的本发明的实施方案的具体说明给出以下实施例。应理解的是，本发明不限于实施例中提出的具体细节。
除非另行规定，否则实施例中的所有份数和百分比如本文中和下文中可能提出的那样，均按干重量百分比计。
实施例1
在这一实施例中，使用高效减水混凝土拌合物设计，其含有371 kg/m3的水泥、860 kg/m3的砂、1009 kg/m3的石头、0.2%固体/砂的钠蒙脱石粘土、178 kg/m3的水、0.14%固体/水泥的高效减水剂（HRWR）和8%固体/粘土的粘土缓解剂（CMA）。HRWR可以以商标ADVACAST® 575购自Grace Construction Products, Cambridge Massachusetts, USA。
在实验室规模的盘式搅拌机中使用0.0396 m3的混凝土实施混合方案。首先，在高速下将石头、砂和水混合1分钟；随后加入水泥并在高速下混合1分钟；随后加入HRWR+CMA并在高速下混合2分钟。在初始混合周期后，测试混凝土的坍落度。在测试后，将混凝土在高速下再混合5分钟并添加化学品。将混凝土在高速下再混合2分钟并测试坍落度。该过程再重复两遍以便总计添加四次化学品和进行相应的四次坍落度测量。
在第一实施例中，对于第一种情况各次添加化学品的量为0.026%固体/水泥的HRWR，仅用50克冲洗水。在第二和第三种情况下，各次添加量是相同量的HRWR，但是含有另外的1.5%固体/粘土量的CMA。两种不同的CMA用于第二和第三种情况。第一CMA是重均分子量为70-250,000和羧酸对聚氧化烯基团的摩尔比小于2的羧酸接枝聚合物（参见例如美国专利公开号2015/0133584(由W. R. Grace & Co.-Conn.和L' Beste GAT, Ltd.共同拥有)；而第二CMA是官能化(多)胺，如世界知识产权组织申请（公开号WO 2009/127893 A1）（由S.P.C.M. SA所有）中描述的那些。
将结果绘制为坍落度（英寸）对时间（分钟）曲线并显示在图1中。
添加化学品的时间在14分钟、24分钟和34分钟。如图1中所示，在初始混合后用任一CMA补充各PC添加令人惊讶地改善了坍落度并由此改善了HRWR的效率。不受理论的束缚，本发明人认为这表明在混凝土混合过程中，由于在搅拌的混凝土浆中出现的高剪切力，形成了更多的粘土表面，尤其是由于据信CMA 1和CMA 2本身不具有水泥分散能力。此外，两种类型的CMA化学品均表现出类似的行为，进一步指向粘土现象；而不是化学品特有的现象。
实施例2
在这一实施例中，使用了相同的拌合物设计和混合方案。但是，所用的初始CMA根据情况而不同。情况1 – 前期0.13%固体/水泥的HRWR和8%固体/粘土的CMA 2，在随后的添加过程中0.026%固体/水泥的HRWR（在混合过程中没有CMA w/添加）。情况2 – 前期0.13%固体/水泥的HRWR和8%固体/粘土的CMA 2，在随后的添加过程中0.026%固体/水泥的HRWR和1.5%固体/粘土的CMA 2。情况3 – 前期0.13%固体/水泥的HRWR和12.5%固体/粘土的CMA 2，在随后的添加过程中0.026%固体/水泥的HRWR（在混合过程中没有CMA w/添加）。情况3代表了在情况2中添加的CMA 2的总量，但是前期添加，在混合过程中并不加入。
将结果绘制为坍落度（英寸）对时间（分钟）曲线并显示在图2中。
添加化学品的时间分别在14分钟、24分钟和34分钟。如前面看到的那样，在初始混合后添加CMA令人惊讶地改善了坍落度，并由此改善了HRWR的效率。此外，优选在初始配料后添加CMA（由此不以前期添加的方式）（比较情况2和3）。
实施例3
在这一实施例中，使用相同的拌合物设计，但使用不同的混合方案。替代每十分钟投配化学品，经时监测旋转实验室搅拌机所需的扭矩。当坍落度降低时，需要更大的扭矩。如果扭矩水平超过对应于所给坍落度的给定限值，则施加配量。因此，在一定时间后保持坍落度，所述配量对于不同的方法是可变的。
比较了三种不同的投配方案。对所有三种方案而言，前期使用0.12%固体/水泥的HRWR配量。第一种方案包括10%固体/粘土的CMA 1的前期配量。随后的配量保持恒定，但是根据扭矩水平何时超过53%（电机额定扭矩的%）在不同的时间递送。这些添加由0.01%固体/水泥的HRWR配量和0.8%固体/粘土的CMA 1配量组成。第二方案包括16%固体/粘土的CMA 1的前期配量。这对应于第一方案中使用的CMA 1的总量。后续配量仅包括0.01%固体/水泥的HRWR配量（在混合过程中没有CMA w/添加）。最后一种方案没有CMA 1的前期配量。在随后的添加中，类似于第一方案，使用0.01%固体/水泥的HRWR配量和0.8%固体/粘土的CMA 1配量。
将引入混凝土中的化学掺合料的累计配量（转换为固体/水泥）相对于时间绘制曲线并显示在图3中。
在54分钟结束时，测量坍落度。所有三种方案具有相同的坍落度。如可以看到的那样，虽然所有三种方案保持了相同的最终坍落度，但最后一种方案（其中仅在混合期过程中添加所有的CMA）能够最有效地使用所添加的化学品的总量。在这种情况下，与仅前期添加CMA（即在运输混凝土的过程中不添加CMA）的现有技术方法相比，使用本发明的交错添加方案在所添加的化学品总量方面减少了11%。
实施例4
作为最后一个实施例，使用装备有商购自Verifi LLC（Grace ConstructionProducts, 62 Whittemore Avenue, Cambridge, Massachusetts USA的一家分公司）的Verifi®坍落度监测系统的7.65立方米预拌混凝土运输车进行现场测试。
该试验的要点是证明在配料后添加CMA可以影响坍落度损失的速率。使用高效减水混凝土拌合物设计，其含有357 kg/m3的水泥、89 kg/m3的粉煤灰、1053 kg/m3的砂、696kg/m3的石头、153 kg/m3的水和0.15%固体/水泥的高效减水剂（HRWR）形式的水泥分散剂。根据ASTM C1777测试所述砂，其基于亚甲蓝吸收值来确定钠蒙脱石当量粘土含量。所述砂含有大约1.0%的钠蒙脱石当量粘土含量。在配料过程中不前期投配粘土缓解剂。
该运输车用大部分的水，随后是石头和砂，随后是水泥和粉煤灰，最后是HRWR以及剩余的水来配料。在配料后，滚筒速度设定至3 rpm。通过VERIFI®监测系统，监测标准化压力（其是液压充压压力和液压排压压力之间的差值）和滚筒速度。
如图4中所示，在将混凝土配料后大约25分钟之后（UTC时间 = 19:38），旋转混凝土拌合物所需的标准化液压压力开始上升，表明坍落度损失增加。在UTC时间= 19:41时，向滚筒中加入1.89升CMA 1。这会是大约1.3%固体/粘土（初始粘土含量）。结果是，压力增加的速率（即坍落度损失）降低，实际压力开始降低。CMA 1能够影响坍落度损失速率。根据本发明的方法，在UTC = 19:45时，加入水泥分散剂（例如HRWR）以使坍落度达到适当目标。将该系统编程以监测混凝土坍落度，并检测何时不满足所需坍落度目标。
从图4可以清楚地看出，在混合过程中添加CMA可以延缓和甚至逆转坍落度损失。
仅为说明性目的给出上述实施例和实施方案，且并非意在限制本发明的范围。

Claims (22)

1.投配混凝土的方法，其包括：
在使用处理器单元的自动化基础上监测在从混凝土拌合厂到交付混凝土浆的建筑工地的运输过程中在可旋转搅拌机滚筒中时混凝土浆的坍落度，所述混凝土浆包含水泥粘结剂、水、骨料和粘土，所述粘土在不存在粘土缓解剂的情况下吸收化学掺合料，并以足以降低添加到混凝土浆中的水泥分散剂或其它化学掺合料的配量效率的量存在于所述混凝土浆中；
其中所述自动化坍落度监测处理器单元
（i）在运输过程中在一段时间（t）内测量可旋转搅拌机滚筒中的混凝土浆的坍落度损失（dS）以获得dS/dt实测值，
（ii）将dS/dt实测值与储存在处理器单元访问的存储单元中的dS/dt阈值进行比较，和
（iii）检测所述dS/dt实测值何时达到或超过所储存的dS/dt阈值；并且
一旦所述dS/dt实测值达到或超过所储存的dS/dt阈值，则所述处理器单元启动向在运输过程中在可旋转搅拌机滚筒内的混凝土中施加受控配量的粘土缓解剂（CMA），所施加的CMA有效地降低了由所述自动化坍落度处理器单元测得的dS/dt 值。
2.权利要求1的混凝土投配方法，其中所述坍落度监测处理器单元重复步骤（i）、（ii）和（iii），由此在运输过程中在至少两个交错情况下向混凝土中施加粘土缓解剂。
3.权利要求2的混凝土投配方法，其中所述坍落度监测计算机处理器启动向混凝土中施加粘土缓解剂（CMA），由此投配到混凝土浆中的CMA总体积的至少21%和至多100%在运输过程中而不是在将混凝土配料到可旋转搅拌滚筒中的混凝土拌合厂处投配。
4.权利要求2的混凝土投配方法，其中所述坍落度监测计算机处理器启动向混凝土中施加粘土缓解剂（CMA），由此投配到混凝土浆中的CMA总体积的至少51%和至多100%在运输过程中而不是在将混凝土配料到可旋转搅拌滚筒中的混凝土拌合厂处投配。
5.权利要求2的混凝土投配方法，其中所述坍落度监测计算机处理器启动向混凝土中施加粘土缓解剂（CMA），由此投配到混凝土浆中的CMA总体积的至少81%和至多100%在运输过程中而不是在将混凝土配料到可旋转搅拌滚筒中的混凝土拌合厂处投配。
6.权利要求1的混凝土投配方法，其进一步包括在运输过程中在至少两个不同情况下向在运输过程中的混凝土中施加至少一种除CMA之外的其它化学掺合料。
7.权利要求6的混凝土投配方法，其中所述至少一种其它化学掺合料是选自中效减水剂或高效减水剂的水泥分散剂。
8.权利要求7的混凝土投配方法，其中在运输过程中在至少两个交错情况下将所述水泥分散剂与CMA同时投配。
9.权利要求7的混凝土投配方法，其中在运输过程中在至少两个交错情况下将水泥分散剂在CMA之后投配。
10.权利要求1的混凝土投配方法，其进一步包括在运输过程中测量所述混凝土浆的温度并获得温度数据，并且基于获得的温度数据调节所储存的dS/dt阈值。
11.权利要求1的混凝土投配方法，其中在运输过程中监测所述混凝土浆的空气含量并获得空气含量数据，并且基于获得的空气含量数据调节所储存的dS/dt阈值。
12.权利要求1的混凝土投配方法，其中所述可旋转搅拌机滚筒具有内壁，在所述内壁上成螺旋形安装至少两个搅拌叶片，以便在所述搅拌机滚筒的旋转过程中搅拌所述混凝土浆。
13.权利要求2的混凝土投配方法，其中，在向混凝土浆中至少两次配料后投配CMA的每一次之后，所述自动化坍落度监测处理器单元启动向混凝土浆中添加受控量的水或至少一种除CMA之外的化学掺合料。
14.权利要求13的混凝土投配方法，其中所述自动化坍落度监测处理器单元启动向混凝土浆中单独添加受控量的至少一种化学掺合料，所述至少一种化学掺合料选自水泥分散剂、加气掺合料、脱气掺合料及其混合物。
15.权利要求14的混凝土投配方法，其进一步包括将（i）至少两次向混凝土浆中添加CMA之前和之后的混凝土浆的运输历史；（ii）至少两次向混凝土浆中添加至少一种化学掺合料之前和之后的混凝土浆的运输历史，以及（iii）（i）和（ii）二者的运输历史储存到处理器可访问的存储器中。
16.权利要求15的混凝土投配方法，其进一步包括图示（i）和（ii）二者的运输历史。
17.权利要求1的混凝土投配方法，其中所述CMA选自季胺、聚季胺、二甲胺和表氯醇的缩聚物、官能化胺、羧酸接枝聚合物、阳离子型共聚物以及其混合物和衍生物。
18.权利要求1的混凝土投配方法，其中添加到搅拌机滚筒中所含的给定混凝土装料中的CMA的累计总量的一部分在混凝土拌合厂处添加，在混凝土配料厂处添加的所述部分包含CMA的累计总量的不大于49%。
19.权利要求1的混凝土投配方法，其中所述CMA在单独施加到新鲜混凝土中时在不存在粘土的情况下本身具有最小减水能力或不具有减水能力（根据ASTM C494-13中对于减水剂的标准规范）。
20.权利要求1的混凝土投配方法，其进一步包括：
在运输过程中向混凝土浆中添加聚羧酸酯高效减水（HRWR）掺合料；
在添加所述聚羧酸酯高效减水掺合料后立即监测在一段时间内所述混凝土浆坍落度的增加（dS）以获得HRWR的所述添加之后那段时间的dS值；和
将获得的dS值与处理器单元访问的存储单元中储存的第二dS阈值进行比较；
检测何时获得的dS值不能满足或超出存储单元中储存的第二dS阈值；并且在检测到不满足第二dS阈值时，
调节权利要求1的（ii）中描述的所储存的dS/dt阈值和/或调节施加到混凝土浆中的粘土缓解剂（CMA）的受控配量。
21.投配方法，其包括：在搅拌机中在至少两个情况下施加粘土缓解剂（CMA），其中添加到混凝土中的CMA总量的至少21%-100%在将水、水泥粘结剂和含粘土骨料初始配料以便在搅拌机中形成混凝土浆之后加入。
22.具有经编程以实现权利要求1的方法的处理器单元的自动化坍落度监测系统。
CN201680045529.2A 2015-06-04 2016-06-01 配料后向混凝土中投配cma Active CN108349824B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562170951P 2015-06-04 2015-06-04
US62/170951 2015-06-04
PCT/US2016/035221 WO2016196599A1 (en) 2015-06-04 2016-06-01 Post-batching cma dosing into concrete

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108349824A true CN108349824A (zh) 2018-07-31
CN108349824B CN108349824B (zh) 2021-04-20

Family

ID=57441689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680045529.2A Active CN108349824B (zh) 2015-06-04 2016-06-01 配料后向混凝土中投配cma

Country Status (13)

Country Link
US (2) US10329202B2 (zh)
EP (1) EP3303260B1 (zh)
JP (1) JP6768712B2 (zh)
KR (1) KR20180038418A (zh)
CN (1) CN108349824B (zh)
AU (1) AU2016270744B2 (zh)
CA (1) CA2987880C (zh)
CO (1) CO2018000049A2 (zh)
ES (1) ES2754610T3 (zh)
HK (1) HK1258990A1 (zh)
MX (1) MX2017015528A (zh)
MY (1) MY186502A (zh)
WO (1) WO2016196599A1 (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8845940B2 (en) 2012-10-25 2014-09-30 Carboncure Technologies Inc. Carbon dioxide treatment of concrete upstream from product mold
EP2951122B1 (en) 2013-02-04 2020-05-27 Carboncure Technologies Inc. System and method of applying carbon dioxide during the production of concrete
US20160107939A1 (en) 2014-04-09 2016-04-21 Carboncure Technologies Inc. Methods and compositions for concrete production
US9388072B2 (en) 2013-06-25 2016-07-12 Carboncure Technologies Inc. Methods and compositions for concrete production
US9376345B2 (en) * 2013-06-25 2016-06-28 Carboncure Technologies Inc. Methods for delivery of carbon dioxide to a flowable concrete mix
US10927042B2 (en) 2013-06-25 2021-02-23 Carboncure Technologies, Inc. Methods and compositions for concrete production
WO2015123769A1 (en) 2014-02-18 2015-08-27 Carboncure Technologies, Inc. Carbonation of cement mixes
WO2015154174A1 (en) 2014-04-07 2015-10-15 Carboncure Technologies, Inc. Integrated carbon dioxide capture
EP3303260B1 (en) * 2015-06-04 2019-09-18 Verifi LLC Method for dosing concrete
SG11201810010PA (en) 2016-04-11 2018-12-28 Carboncure Tech Inc Methods and compositions for treatment of concrete wash water
EP3515874B1 (en) * 2016-09-26 2022-08-17 Verifi LLC Pre-pour slump maximization of delivered concrete
CA3054076A1 (en) * 2017-02-21 2018-08-30 Verifi Llc Minimizing variation due to construction aggregate moisture probes
IT201700045104A1 (it) * 2017-04-26 2018-10-26 Simem S P A Apparato e metodo per la produzione di calcestruzzo fluido
SG11201912759RA (en) 2017-06-20 2020-01-30 Carboncure Tech Inc Methods and compositions for treatment of concrete wash water
SG11202005816TA (en) * 2017-12-22 2020-07-29 Verifi Llc Managing concrete mix design catalogs
US11402312B2 (en) 2018-02-08 2022-08-02 Command Alkon Incorporated Methods and systems for handling fresh concrete based on hydraulic pressure and on rheological probe pressure
WO2020231728A1 (en) * 2019-05-10 2020-11-19 Gcp Applied Technologies Inc. Instrument for direct measurement of air content in a liquid using a resonant electroacoustic transducer
US11331829B2 (en) * 2019-08-01 2022-05-17 Gcp Applied Technologies Inc. Rotated concrete volume determination
CN112560232B (zh) * 2020-12-01 2022-08-05 武汉中天科建信息科技有限公司 一种混凝土材质混合载荷和强度预测系统
EP4008697A1 (en) * 2020-12-02 2022-06-08 Sika Technology AG Method for testing effects of sand quality on plasticizing additives in mineral binder compositions
CN113651577A (zh) * 2021-08-30 2021-11-16 西京学院 一种具有良好抗冻性能的生物质灰混凝土及其制作方法
CN115194942A (zh) * 2022-07-29 2022-10-18 江苏成创工程机械有限公司 一种混凝土外加剂制备及试验设备

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5029630A (zh) * 1973-07-12 1975-03-25
US3998437A (en) * 1973-07-12 1976-12-21 Japanese National Railways Equipment for charging ready-mixed concrete additives batchwise
JPS5575955A (en) * 1978-11-28 1980-06-07 Nisso Master Builders Kk Fluidization of concrete
CN1088553A (zh) * 1993-12-14 1994-06-29 谢盈庭 高效水泥砂浆、混凝土稠度粉剂及其制备方法
CN1096774A (zh) * 1993-04-05 1994-12-28 格雷斯公司 用于水泥的极好的抑制坍落度损失特性的新分散剂组合物
EP0983976A1 (en) * 1998-09-01 2000-03-08 Kao Corporation Surfactant composition and its use as a dispersing agent in concrete
US20020015354A1 (en) * 2000-04-28 2002-02-07 Rmc Industries Corporation Methods and systems for remotely monitoring sensor data in delivery vehicles
CN1421413A (zh) * 1997-06-25 2003-06-04 格雷斯公司 掺加剂组合物
CN1938135A (zh) * 2004-02-13 2007-03-28 Rs解决方案有限责任公司 用于计算和报告输送车辆中坍落度的方法和系统
CN101186476A (zh) * 2007-12-21 2008-05-28 中铁二局股份有限公司 无砟轨道自流平混凝土
WO2009144523A3 (en) * 2008-05-28 2010-09-02 Katzeff-Berman, Dully Concrete slump measurement and control system
JP2011136844A (ja) * 2008-07-11 2011-07-14 Wr Grace & Co Connecticut コンクリートにおける粘土活性を改善するためのスランプ保持混和剤
US20120016523A1 (en) * 2009-03-27 2012-01-19 Verifi Llc Slump Flow Monitoring
US8257490B2 (en) * 2004-09-21 2012-09-04 Lafarge Method for inerting impurities
CN102886822A (zh) * 2011-07-19 2013-01-23 萱场工业株式会社 混凝土搅拌运输车
CN103042603A (zh) * 2012-12-22 2013-04-17 山东建泽混凝土有限公司 一种通过监测搅拌机电流强度控制混凝土出机坍落度的方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0056627B1 (en) 1981-01-16 1984-10-03 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd Copolymer and method for manufacture thereof
US4789244A (en) * 1987-01-12 1988-12-06 Standard Concrete Materials, Inc. Apparatus and method to produce foam, and foamed concrete
JPS63312106A (ja) * 1987-06-15 1988-12-20 Noriyoshi Uchida コンクリ−トの製造方法
JPH05318456A (ja) * 1992-05-20 1993-12-03 Kayaba Ind Co Ltd コンクリートミキサ車の混練状態表示装置
CH689118A5 (de) 1993-06-11 1998-10-15 Nippon Catalytic Chem Ind Zusatzmittel zur Kontrolle des Fliessverhaltens von zementartigen Zusammensetzungen.
AUPN296495A0 (en) * 1995-05-15 1995-06-08 Boral Resources (Vic) Pty Limited Concrete mixing
FR2751911B1 (fr) * 1996-07-31 2000-06-16 Mbt Holding Ag Systeme de controle et de distribution pour malaxeur a beton et procede d'utilisation
US6441054B1 (en) * 2000-03-02 2002-08-27 W.R. Grace & Co.-Conn Air management in cementitious mixtures having plasticizer and a clay-activity modifying agent
SG101990A1 (en) 2000-08-11 2004-02-27 Nippon Catalytic Chem Ind Cement dispersant and cement composition comprising this
ES2376579T3 (es) 2004-09-21 2012-03-15 Lafarge Composición de inertización de impurezas.
FR2906241B1 (fr) 2006-09-26 2008-12-05 Lafarge Sa Procede de ligne de production de sable presentant une valeur de bleu de methylene controlee
US8020431B2 (en) * 2007-06-19 2011-09-20 Verifi, LLC Method and system for calculating and reporting slump in delivery vehicles
US8989905B2 (en) * 2007-06-19 2015-03-24 Verifi Llc Method and system for calculating and reporting slump in delivery vehicles
WO2009126138A1 (en) * 2008-04-07 2009-10-15 W.R. Grace & Co.-Conn. Method for monitoring thixotropy in concrete mixing drum
AU2008354927B2 (en) 2008-04-18 2012-10-04 S.P.C.M. Sa Functionalized cationic polyamines and their use to reduce the NDMA formation during the treatment of aqueous systems, and applications in the water treatment industry, including wastewater and drinking water treatment processes
SA109300600B1 (ar) 2008-10-09 2013-01-02 كونستروكشن ريسيرتش آند تكنولوجي جي ام بي اتش مواد إعاقة امتزاز لركام في خلطات مادة بناء تحتوي على مادة تلدين
MY157427A (en) * 2009-03-27 2016-06-15 Verifi Llc Mixer waveform analysis for monitoring and controlling concrete
FR2944008B1 (fr) 2009-04-03 2011-06-24 Lafarge Sa Procede de fabrication d'une composition hydrocarbonee
US8557070B2 (en) * 2009-09-14 2013-10-15 Joel A. Stanley Method of mounting objects to polymeric membranes
EP3076155B1 (en) 2009-10-07 2017-12-06 Command Alkon Dutch Tech B.V. Probe for obtaining rheological property value
US8311678B2 (en) * 2010-06-23 2012-11-13 Verifi Llc Method for adjusting concrete rheology based upon nominal dose-response profile
US9789629B2 (en) * 2010-06-23 2017-10-17 Verifi Llc Method for adjusting concrete rheology based upon nominal dose-response profile
US8461245B2 (en) 2011-02-15 2013-06-11 W.R. Grace & Co.-Conn. Copolymers for treating construction aggregates
US9034968B2 (en) 2011-03-31 2015-05-19 W. R. Grace & Co.-Conn. Cationic polymers for treating construction aggregates
CA2858577C (en) 2011-12-12 2018-05-29 Verifi Llc Multivariate management of entrained air and rheology in cementitious mixes
WO2013124003A1 (en) 2012-02-22 2013-08-29 W R Grace & Co.-Conn Functionalized polyamines for clay mitigation
WO2013164471A1 (en) 2012-05-04 2013-11-07 W.R. Grace & Co.-Conn. Method for treating clay and clay-bearing aggregates and compositions therefor
WO2015057380A1 (en) * 2013-10-18 2015-04-23 W.R. Grace & Co. -Conn. Fast response time in slump monitoring systems
EP3131722B1 (en) * 2014-04-14 2021-07-21 Verifi LLC Dynamic segregation monitoring of concrete
EP3303260B1 (en) * 2015-06-04 2019-09-18 Verifi LLC Method for dosing concrete

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3998437A (en) * 1973-07-12 1976-12-21 Japanese National Railways Equipment for charging ready-mixed concrete additives batchwise
JPS5029630A (zh) * 1973-07-12 1975-03-25
JPS5575955A (en) * 1978-11-28 1980-06-07 Nisso Master Builders Kk Fluidization of concrete
CN1096774A (zh) * 1993-04-05 1994-12-28 格雷斯公司 用于水泥的极好的抑制坍落度损失特性的新分散剂组合物
CN1088553A (zh) * 1993-12-14 1994-06-29 谢盈庭 高效水泥砂浆、混凝土稠度粉剂及其制备方法
CN100400457C (zh) * 1997-06-25 2008-07-09 格雷斯公司 掺加剂组合物
CN1421413A (zh) * 1997-06-25 2003-06-04 格雷斯公司 掺加剂组合物
EP0983976A1 (en) * 1998-09-01 2000-03-08 Kao Corporation Surfactant composition and its use as a dispersing agent in concrete
US20020015354A1 (en) * 2000-04-28 2002-02-07 Rmc Industries Corporation Methods and systems for remotely monitoring sensor data in delivery vehicles
CN1938135A (zh) * 2004-02-13 2007-03-28 Rs解决方案有限责任公司 用于计算和报告输送车辆中坍落度的方法和系统
US8257490B2 (en) * 2004-09-21 2012-09-04 Lafarge Method for inerting impurities
CN101186476A (zh) * 2007-12-21 2008-05-28 中铁二局股份有限公司 无砟轨道自流平混凝土
WO2009144523A3 (en) * 2008-05-28 2010-09-02 Katzeff-Berman, Dully Concrete slump measurement and control system
JP2011136844A (ja) * 2008-07-11 2011-07-14 Wr Grace & Co Connecticut コンクリートにおける粘土活性を改善するためのスランプ保持混和剤
US20120016523A1 (en) * 2009-03-27 2012-01-19 Verifi Llc Slump Flow Monitoring
CN102886822A (zh) * 2011-07-19 2013-01-23 萱场工业株式会社 混凝土搅拌运输车
CN103042603A (zh) * 2012-12-22 2013-04-17 山东建泽混凝土有限公司 一种通过监测搅拌机电流强度控制混凝土出机坍落度的方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
THOMAS M. VICKERS JR.等: ""Influence of dispersant structure and mixing speed on concrete slump retention"", 《CEMENT AND CONCRETE RESEARCH》 *
刘军: ""浅析混凝土坍落度影响因素"", 《石油石化物资采购》 *
肖煜等: ""影响混凝土坍落度经时损失的主要因素分析"", 《工程施工技术》 *
黄煜镔等: ""论混凝土的坍落度损失"", 《四川建筑科学研究》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108349824B (zh) 2021-04-20
EP3303260A4 (en) 2018-12-26
KR20180038418A (ko) 2018-04-16
US11130714B2 (en) 2021-09-28
AU2016270744A1 (en) 2018-01-04
CA2987880A1 (en) 2016-12-08
WO2016196599A1 (en) 2016-12-08
JP2018516188A (ja) 2018-06-21
JP6768712B2 (ja) 2020-10-14
US20190256428A1 (en) 2019-08-22
MX2017015528A (es) 2018-02-21
AU2016270744B2 (en) 2020-03-05
US10329202B2 (en) 2019-06-25
HK1258990A1 (zh) 2019-11-22
EP3303260B1 (en) 2019-09-18
ES2754610T3 (es) 2020-04-20
MY186502A (en) 2021-07-22
CA2987880C (en) 2023-12-19
US20160355441A1 (en) 2016-12-08
EP3303260A1 (en) 2018-04-11
CO2018000049A2 (es) 2018-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108349824A (zh) 配料后向混凝土中投配cma
US11780784B2 (en) Concrete mixing and concrete products
CN104245619B (zh) 用于粘土减轻的官能化多胺
US9394201B2 (en) Calcium sulfo aluminate cement with polymer
AU2017237260B2 (en) Pervious concrete having a super-absorbent polymer
EP2790884A2 (en) Multivariate management of entrained air and rheology in cementitious mixes
CN102171158A (zh) 包含水硬和/或凝硬材料的组合物
WO2020249145A1 (en) Dry mixture for the preparation of concrete, fresh concrete and method for the preparation of fresh concrete
EP3768651A1 (en) Method for the preparation of fresh concrete and fresh concrete obtained by this method
CA2814361C (en) Clay-bearing manufactured sands for hydratable cementitious compositions
JP3549129B2 (ja) 残土改良剤および残土の改良方法
CN106007515B (zh) 一种烧结砖粉预拌干混砂浆
US11667568B1 (en) Drill cuttings with a drying agent
US10730794B1 (en) Method of delivery of dry polymeric microsphere powders for protecting concrete from freeze-thaw damage
JP2011025426A (ja) 生コンクリート組成物の配合補正装置
WO2021047696A1 (en) Dry mixture for the preparation of concrete, fresh concrete and method for the preparation of fresh concrete
CN106032314B (zh) 一种混凝土及其制备方法
RU2717147C1 (ru) Способ утилизации отходов бурения с получением экологически безопасного монолитно-окатного строительного материала
JP4791892B2 (ja) 吹付材料
JP2003267772A (ja) グラウト組成物
JP6266395B2 (ja) 特定セメント混練物製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1258990

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant