CN110944961B - 制造混凝土制品与结构的方法 - Google Patents

Abstract

公开了制造混凝土制品的方法。该方法包括用脱模剂涂覆模具或模板；将砂浆喷涂到该模具或模板上，由此形成砂浆层；将混凝土浇注到该模具或模板中和浇注到该砂浆层上；并使该混凝土在该模具或模板中水化和硬化，由此提供具有砂浆表皮层的混凝土制品。本发明还提供了通过所述方法制得的混凝土制品，以及包含该混凝土制品的混凝土结构。可以制造具有砂浆表皮的混凝土制品以具有相对均匀的向外外观，即使在砂浆表皮后浇注的混凝土在组成和外观方面可能不同。在该砂浆表皮组合物中可以使用颜料或着色剂和其它昂贵的外加剂以放大视觉效果，因为相对于混凝土制品整体，使用砂浆表皮的总体积更小。

Description

制造混凝土制品与结构的方法

技术领域

本发明涉及制造具有砂浆表皮的混凝土制品或结构的方法、由此制成的混凝土制品与结构、以及用于制造具有受控的外表面外观的混凝土制品或结构的砂浆表皮涂料组合物。

背景技术

通过将混凝土浇注到模具中或模板中制造混凝土制品如板材、块体、铺路材料单元（paver units）、混凝土砌块（CMU）和混凝土结构如地基、墙壁与隧道。合意的是混凝土制品的表面光洁度是均匀的，以便在将该混凝土制品并入建筑或其它结构时提供令人愉悦的外观。在实践中，通常难以在制备大量混凝土制品时或在制备单个大型制品时实现均匀的表面光洁度，因为跨越单个制品的表面光洁度可能发生变化，并且制品之间的变化甚至更大。混凝土制品的外观通常在整个生产过程中改变，例如生产运行开始时板材或块体的颜色或纹理明显不同于生产运行结束时制得的板材或块体的颜色或纹理。

小心控制生产过程可有助于改善混凝土制品的外观的均匀性。在许多预制混凝土工艺中，采用分层法，由此将称为饰面混合材料的高品质混凝土浇注到模具或模板底部，并将较低品质混凝土的第二层浇注到该饰面混合材料上。该饰面混合材料层通常为至少5厘米厚，因为第二层浇注到湿的饰面混合材料层上，并且较薄的饰面混合材料层可能被施加第二混凝土层破坏。浇注到湿的层上是必须的，因为使饰面混合材料层固化将显著增加生产时间。该饰面混合材料中的高品质混凝土提供了更好的外观，但大大提高了混凝土制品的成本。

用于改善混凝土制品外观的另一种方法是在制得混凝土制品后对其施加涂层。例如，Pieri ® Prelor ® HDL表面涂料产品可用于在混凝土表面上施加薄的矿物层，以便提供光滑均匀的表面。此类产品提供了均匀的外观；但是本发明人认为合意的是提供均匀的外观而不需要附加的涂覆步骤。

本发明人试图提供一种制造混凝土制品的有效方法，其中该混凝土制品的外观是规则且均匀的，使得不需要改善制品外观所需的后续涂覆步骤。合意的是，与已知方法相比，该方法不会花费更多，也不需要更长的施加时间。

发明内容

因此，本发明提供了制造混凝土制品或结构的方法，包括：

（a）用脱模剂涂覆模具或模板；

（b）将砂浆干喷涂到该模具或模板上，由此形成砂浆层（其将充当所得混凝土制品或结构的外“表皮层”）；

（c）将混凝土浇注到模具或模板中并浇注到该砂浆层上；和

（d）使该混凝土在该模具或模板中水化和硬化（并由此粘结到干喷涂的砂浆表皮层）。

本发明进一步提供了用于实施本发明的方法的砂浆表皮涂料组合物。

本发明进一步提供了通过本发明的方法制备的混凝土制品或结构。例如，通过首先将砂浆表皮层组合物施加到模具中制得的混凝土块或混凝土板可以组装成更大的结构如墙壁。作为另一实例，混凝土结构（如地基或整个墙壁）可以通过以下方法制得：首先将砂浆表皮层组合物施加到模板（预先将其相对于墙壁、基坑或其它基底表皮向外安装，或随后表皮向内安装以形成紧邻墙壁、基坑或其它基底的空腔）上，将混凝土浇注到模板与基底之间限定的空腔中，随后移除模板以暴露该砂浆表皮。

本发明人已经设法通过将砂浆层干喷涂到模具或模板上，随后将混凝土浇注到模具或模板中（或其上）来制备具有令人愉悦的均匀外观的混凝土制品。干喷涂的层有效地在混凝土制品表面上形成表皮，并且该表皮具有均匀的外观。该方法可以快速进行，因为干喷涂技术可以提供薄且快干型层；并且该方法无需高昂成本，因为该混凝土制品中的大部分混凝土是标准混凝土；因为本发明人相信仅需要少量砂浆来形成表皮或外涂层。干喷涂是特别适合快干型砂浆的技术，因为降低了砂浆堵塞管道的风险。

附图说明

图1显示了根据现有技术制造混凝土制品的方法。

图2显示了根据本发明制造混凝土制品的方法。

图3显示了根据现有技术制造混凝土板的方法。

图4显示了根据本发明制造混凝土板的方法。

图5显示了适用于根据本发明的方法的干喷涂设备。

发明详述

术语“模具”是指用于将混凝土成型为板材、块体、厚板（flags）、铺路材料单元或其它建筑单元的成形（forms）或成型装置；而“模板”实质上是一种大型模具，使用例如木板和板材组装，设计用于形成更大的建筑结构，如地基、墙壁、隧道等等。术语“制品”和“结构”可互换使用，以指代使用本文中公开的砂浆表皮层技术制得的任何东西，无论尺寸如何。

本文中所用的术语“水泥”意味着且是指浆体、砂浆和混凝土组合物，其基于作为可水合粘合剂的普通波特兰水泥（“OPC”）。水泥被认为是可水合的，因为这些与水混合以引发材料凝固成硬化制品或结构，如墙壁、板材或块体。本发明中使用的基于OPC的水泥或胶结材料可以包含补充胶结材料，如石灰石、熟石灰、飞灰、粒状高炉矿渣、火山灰、硅灰或通常包含以替代一部分OPC的其它材料。术语“浆体”、“砂浆”和“混凝土”是本领域的术语：“浆体”是由基于OPC的粘合剂与水组成的混合物；“砂浆”是附加地包含细集料（例如砂子）的浆体；且“混凝土”是附加地包含粗集料（例如碎砾石、石块）的砂浆。细集料通常定义为其中该集料将通过10毫米筛并几乎完全保留在5毫米筛上的集料。

对本发明而言，细集料应当通过（100%）10毫米筛但保留在5毫米筛上。

术语“干喷涂”用于描述其中将粉末供应至喷嘴并与水在喷嘴中混合的方法。在典型的干喷涂方法中，将砂浆的粉末组分（即水泥与细集料的混合物）——其可以含有干速凝剂——引入高速气流中并经由管道输送至喷嘴。在喷嘴处，将细雾化的水喷雾（其可以含有速凝剂，如硫酸铝或铝水合物）添加到粉末物流中以便水化该水泥并对砂浆提供适当的稠度。砂浆物流可以以高速从喷嘴中喷出。干喷涂可以与湿喷涂方法形成对比，在湿喷涂方法中水泥和集料在经由管道泵送至排出喷嘴之前与水混合。

术语“表皮”或“面”在本文中可交替用于指砂浆涂层组合物，将其施加到模具或模板上以便为混凝土制品与结构提供外表面。

通过本发明形成的混凝土制品可以是预制混凝土制品如板材、块体、铺路材料单元、楼梯、瓷砖、厚板，以及混凝土砌块（CMU）。通过本发明形成的混凝土结构可以包括地基、墙壁和隧道。优选地，该混凝土制品是预制混凝土制品如板材、块体、铺路材料单元或混凝土砌块（CMU）。最优选的是预制混凝土板。本文中公开的砂浆表皮涂覆技术通常可用于其中将混凝土倾倒、浇注或喷涂到模具中或模板上的任何方法，无论该方法是内部还是外部施加。

由此，本发明的示例性方法包括将砂浆表皮组合物施加到模具中，并将混凝土浇注在砂浆表皮上，随后将混凝土制品脱模；或者作为另一实例，将砂浆表皮组合物浇注或喷涂到模板上，该模板与墙壁、地基、基坑或其它基底相邻安装（或甚至在其之前安装模板），将混凝土浇注或喷涂到模板与墙壁或其它基底限定的空腔中，随后在混凝土硬化后移除该模板以暴露该砂浆表皮层。

在本发明的步骤（a）中，首先用脱模剂涂覆该模具或模板。合适的脱模剂对本领域技术人员是已知的。

据信适于本发明的脱模剂可以选自常规的以下类别：基于矿物油、基于植物油、或其混合物，含有或不含有溶剂作为稀释剂。同样合适的是油的乳液（即水包油），所述油包括植物油、矿物油或其混合物，以及基于水的脱模剂。特定脱模剂如基于植物油的乳液或蜡可用于提供特定优点。

尽管基于水的脱模剂目前在制造高品质饰面方面口碑不佳，但它们也可用于本发明。

在步骤（b）中，将砂浆干喷涂到模具或模板上，由此形成砂浆层。本文中所用的术语“干喷涂”是指其中通过软管将干粉末胶结粘合剂输送至喷嘴的方法，其中在将干粉末从喷嘴喷出之前将水引入该干粉末中，由此引发硬化。

本发明人认识到，虽然砂浆可以湿喷涂（由此将砂浆与一些水混合，随后通过软管输送至喷嘴，在喷嘴处添加速凝剂，随后将砂浆喷涂到模具或模板上），本发明人优选干喷涂方法，因为其避免了在停机过程中清洗混合器、软管和喷涂设备的需要。这包括在长时间停机期间、在组装模具和模板期间、为整夜推迟操作做准备和其它间隔期过程中避免进行清洗。

喷涂的砂浆包含水、水泥和细集料。砂浆中水的量合适地为5至50重量%（基于砂浆的重量）、优选8至40重量%、更优选10至30重量%且最优选12至25重量%，以确保正确的凝固时间、良好的机械和耐久性性能以及对该表面提供美观的外观。在干喷涂过程中，水与砂浆的干组分在干喷涂设备的喷嘴中混合。

砂浆中水泥的量合适地为基于该砂浆重量的5至75重量%、优选15至40重量%和更优选25至35重量%，以确保在耐久性与耐机械性方面的良好性能。

该水泥粘合剂包含普通波特兰水泥（OPC），但是可以包含通常见于商业水泥的其它组分，例如石灰石、熟石灰、飞灰、粒状高炉矿渣、火山灰、硅灰或通常包含以替代一部分OPC或在水泥之外添加的其它材料。

由于快速凝固砂浆是优选的，OPC与氧化铝水泥的共混物、或OPC与硫铝酸钙水泥（“CSA”）的共混物是优选的。

OPC与氧化铝水泥或硫铝酸盐水泥（CSA）之间的重量比可以分别以95/5至5/95、更优选80/20至70/30的比较量变化，以获得非常快速凝固的砂浆。

取决于混凝土表皮的所需外观，OPC和氧化铝水泥或CSA可以是白色或灰色的。

该砂浆（表皮组合物）中细集料的量合适地为基于砂浆重量的40至95重量%、优选50至85重量%、更优选60至75重量%。该细集料优选是砂子，但是非砂细集料也是合适的，取决于最终应用。可以使用填料如石灰石粉末、高岭土、碳酸钙、滑石和其它常规填料材料，因为它们的小粒度可以有助于在砂浆表皮中实现颜色均匀性以及最小化或避免收缩，以及实现砂浆表皮表面硬度。

该砂浆（表皮）组合物可以附加地包含一种或多种颜料以改变混凝土制品的向外表面外观的颜色，或使其向外的外观更均匀。合适的颜料包括铁氧化物、二氧化钛和氧化铬以及通常用于混凝土行业的其它颜料。该颜料量通常是基于混合物设计中水泥量的比率，并可以为基于水泥重量的0.1%至10%和优选大约0.1%至6%不等。

该砂浆可以附加地包含干燥聚合物乳液。合适的材料包括可获自Wacker Chemie的Vinnapas®干燥聚合物乳液。

所有干燥乳液可以选自以下化学品，如丙烯酸系、甲基丙烯酸系、羧酸、乙酸、胶乳（橡胶）和其它聚合物，包括支链烷烃羧酸（versatic acid）的乙烯基酯和苯乙烯丙烯酸系，以及其混合物。

干燥乳液的量与所需性能相关。这些材料可以改善混凝土制品的耐候性能和/或耐久性。砂浆中干燥聚合物乳液的量合适地为基于砂浆（即水泥、细集料与水）重量的0.1至10重量%、优选0.5至5重量%和更优选0.8至3重量%。

该干燥乳液也被称为可再分散粉末或可再分散乳液。在本文中可再分散是指该乳液可以通过混合该粉末与水来重建。

在该砂浆中可以包含其它添加剂，如表皮反射剂、磷光剂、发光剂、拒水剂、拒油剂（减少污染粉尘）、耐污改进剂、防涂鸦剂、抗风化剂、着色塑料珠粒、电导体、NOx还原剂、光致变色颜料、热致变色颜料、UV吸收剂、荧光增白剂。

由于该砂浆组合物用于制备薄的表皮或面层，可以在砂浆中并入相对高含量的昂贵添加剂，因为与该制品或结构中的混凝土量相比，仅使用少量的砂浆。例如，该砂浆表皮组合物可以包含非常昂贵的颜料，如荧光增白剂。此类昂贵颜料因成本极高而通常不用在5厘米厚的表皮或饰面混合材料中，但是本发明甚至可以使用最昂贵的颜料，因为仅将饰面混合材料的非常薄的层施加到该模具上，因此需要少得多的颜料量即可实现所需美学效果。

在传统混凝土中，通常昂贵的添加剂不以非常有效的水平使用，因为它们价格昂贵，此外如果无法制造饰面混合材料和简单混合物（plain mix）的话，必须将它们并入全部暴露面中或并入全部混凝土中。由于本发明中涂层的低厚度，可以以非常低的成本投入大量活性成分，由此确保仅作为暴露于风化和其它暴露条件的部分的混凝土表皮的充分性能。

优选地，该砂浆表皮组合物不应包含玻璃纤维。玻璃纤维用于玻璃纤维增强混凝土（GFRC）以改善该混凝土的强度。在如本发明中设想的用于干喷涂的砂浆中不需要此类纤维，因为混凝土制品的强度主要由浇注步骤中使用的混凝土来决定，而不是由干喷涂步骤的砂浆表皮组合物来决定。但是，非常微细的聚烯烃、尼龙、PVA、丙烯酰胺、聚丙烯腈（PAN）或基于纤维素的纤维可用于增强该砂浆，例如在板材角处。

适于干喷涂步骤的设备通常包括料斗，可以将该砂浆组合物的干组分进料到该料斗中。该干组分合适地通过重力下落到旋转的筒上并随后通过压缩空气沿着管道吹入喷嘴。将含有或不含有速凝剂的水合适地注入喷嘴。优选地，该干喷涂步骤可用于制备薄的砂浆（表皮或面）层，例如小于10毫米。用于在标准设备中供应干组分的管道的直径通常为40至60毫米。此类设备可用于本发明的方法，但是为了制备薄的（表皮）层，可能必须使用其中管道直径与标准设备相比降低的干喷涂设备。优选地，干组分供应管道的直径小于40毫米，更优选小于30毫米，最优选小于25毫米。更细的管道允许更慢和更受控地施加砂浆组合物，由此能够喷涂薄的砂浆（表皮）层。优选地，干组分供应管道的直径小于40毫米，更优选小于32毫米。需要具有此类直径的供应管道来制造0.1-10毫米、优选0.5至6毫米和更优选0.75至4毫米的薄涂层。

将砂浆干喷涂到模具或模板上。可以仅将该砂浆喷涂到该模具或模板的一部分上，例如仅在模具或模板的基部上提供层。但是，在一个优选实施方案中，将该砂浆喷涂到该模具或模板的基本整个内表面上，例如该砂浆层覆盖该模具或模板的内部面积的至少80%、更优选至少90%和最优选至少95%。优选该砂浆层提供覆盖使用时可见的该混凝土制品的所有表面的表皮。

该（表皮或面）砂浆层的中值平均厚度合适地为1至10毫米、优选1至5毫米、最优选1至3毫米。通过平衡砂浆组分成本、集料直径、所需生产速度的各种因素和其它因素如该外表面的所得均匀性和/或均质性以及因此砂浆表皮外观来确定优选厚度。

在进一步的示例性实施方案中，该砂浆层的密度应当具有尽可能小的空气空隙百分比。空气空隙含量可以通过施加电流穿过该砂浆层并测量砂浆电阻来测得。表面电阻率可以采用AASHTO T 358-17标准（Standard Method of Test for Surface ResistivityIndication of Concrete's Ability to Resist Chloride Ion Penetration）来测量。该标准由American Association of State and Highway Transportation Officials开发。该测试方法使得使用者可以测量混凝土的表面电阻率，该表面电阻率与混凝土的渗透率直接相关：混凝土的表面电阻率越高，渗透率越低。在100×200毫米圆柱体上测量，本发明的砂浆表皮层的表面电阻率优选应超过20 kOhm-cm；更优选地，砂浆表皮表面电阻率应超过40 kOhm-cm且最优选应超过200 kOhm-cm。

合适地，在施加或硬化过程中不对该砂浆表皮层施加振动。当浇注混凝土时常常采用振动以便将其压实并实现最大可能密度，但是采用振动操作可导致表面光洁度不规则。不对砂浆表皮组合物施以振动应当有助于确保均匀的外部光洁度和外观。

适当地使该砂浆表皮层固化和硬化，随后在步骤（c）中在其上浇注混凝土。该砂浆层优选具有快速固化性质，使得固化可以在少于30分钟内、更优选在少于10分钟内和最优选在少于5分钟内进行。在砂浆表皮组合物凝固并能够抵抗混凝土流动后，立即开始浇注普通混凝土。通常，通过测试对拇指压入表面的抵抗力来现场确定该时间点。

在步骤（c）中，将混凝土浇注到模具或模板中并浇注到砂浆的（表皮）层上。

该混凝土包含水、水泥、细集料（例如砂子）和粗集料（例如碎砾石、石块）。该混凝土混合料优选是用于制备混凝土制品的常规混合料。

普通混凝土混合料设计可以是满足设计抗压强度要求的传统混凝土混合料、自密实混凝土、轻质混凝土、具有较低热导率或电导率的混凝土、或遵循本领域规则的纤维增强混凝土、钢或GFRP（玻璃纤维增强塑料）增强混凝土。

一旦表皮砂浆凝固，可以正常进行浇注混凝土板材或在模板中浇注混凝土的传统方法，如使用增强材料或保温材料，如同没有使用本发明的砂浆表皮技术那样。

该混凝土优选不需要包含颜料、着色剂或与获得表面光洁度相关的其它添加剂，因为砂浆的外观而不是混凝土的外观将决定混凝土制品的外部外观。在混凝土中并入颜料和其它装饰性添加剂是昂贵和没有必要的。

该浇注步骤优选使用常规设备和技术来进行。例如，一旦砂浆表皮硬化，随后可以将混凝土泵送或抹涂或倾倒至模板中。

作为浇注步骤的一部分，优选对该混凝土施以振动。振动压实该混凝土，并有助于实现最大可能密度。在浇注混凝土之前固化该砂浆表皮层确保振动不会影响该混凝土制品的表面的外观。

在步骤（d）中，使混凝土在该模具或模板中水化和硬化。适当地，该步骤可以根据最终制造商的需要来进行调节，在正常浇注条件下为10分钟至5小时，更优选30分钟至5小时。

优选地，该方法进一步包括从混凝土制品移除模具或模板的步骤。这可以以与传统混凝土脱模相同的方式来进行。

本发明进一步提供了用于本发明的方法的组合物。

下面描述适于并入用于干喷涂步骤的砂浆表皮组合物的示例性外加剂。

示例性拒水外加剂包括脂肪酸衍生物、硅酮衍生物、有机氟化物衍生物、硅烷、硅氧烷、颗粒状聚合物和颗粒状共聚物；并且此类拒水外加剂可以以常规量在用于干喷涂步骤的组合物中使用，如基于该组合物中水泥的0.1至10重量%。

示例性风化控制外加剂（ECA）包括脂肪酸衍生物、含硬脂酸盐的材料（例如硬脂酸钙）、矿物油、植物油、石蜡、长链脂肪酸、烃树脂和沥青、皂化妥尔油脂肪酸、苯乙烯丁二烯、丙烯酸系胶乳和聚环氧化合物；并且此类ECA可以以常规量在用于干喷涂步骤的组合物中使用，如基于该组合物中水泥的0.1至10重量%。

示例性减水外加剂，例如高效减水外加剂或超塑化剂如聚羧酸梳状聚合物、木质素磺酸盐、萘磺酸盐、膦酸盐、三聚氰胺磺酸盐以及任何前述物质的混合物；并且此类减水外加剂可以以常规量在用于干喷涂步骤的组合物中使用，如基于该组合物中水泥的0.1至10重量%。

示例性速凝外加剂，例如亚硝酸钙、硝酸钙、氟铝酸盐和硫酸铝、煅烧硫酸铝、水合硅酸钙或其混合物，以及锂盐；并且此类速凝外加剂可以以常规量在用于干喷涂步骤的组合物中使用，如基于该组合物中水泥的0.1至5重量%。

示例性强度增强外加剂包括干燥聚合物乳液，如丙烯酸系、支链烷烃羧酸乙烯酯、pvOH、聚(羟烷基化)聚乙烯胺或聚(羟烷基化)聚乙烯亚胺或其混合物、聚(羟烷基化)聚胺、烷氧基化聚(羟烷基化)聚胺、化合物肼、1,2,-二氨基丙烷和聚二醇二胺的羟烷基化衍生物及其混合物；并且此类强度增强外加剂可以以常规量在用于干喷涂步骤的组合物中使用，如基于该组合物中水泥的0.1至20重量%。

示例性的开裂控制外加剂包括聚二醇、聚丙烯和聚乙二醇、二醇醚衍生物、烷基胺化合物（其中烷基基团是丁基甲基或二乙基甲基）、氧烷基胺或链烷醇胺化合物（其中该化合物是2-丁基氨基乙醇、3-乙氧基丙胺或3-丙氧基丙胺）；并且此类开裂控制外加剂可以以常规量在用于干喷涂步骤的组合物中使用，如基于该组合物中水泥的0.1至5重量%。

示例性的减缩外加剂包括聚二醇、聚丙烯和聚乙二醇、二醇醚衍生物、烷基胺化合物（其中烷基基团是丁基甲基或二乙基甲基）、氧烷基胺或链烷醇胺化合物（其中该化合物是2-丁基氨基乙醇、3-乙氧基丙胺或3-丙氧基丙胺）；并且此类减缩外加剂可以以常规量在用于干喷涂步骤的组合物中使用，如基于该组合物中水泥的0.1至10重量%。

示例性膨胀剂例如碱土金属氧化物，如氧化钙、氧化镁及其衍生物，包括K型水泥、部分水化的高氧化铝水泥粉末；并且此类膨胀剂可以以常规量在用于干喷涂步骤的组合物中使用，如基于该组合物中水泥的0.01至10重量%。

示例性颜料包括天然和人造颜料、铁氧化物、二氧化钛、二氧化铬、尖晶石颜料、赭石、黄土（sienna）、棕土；并且此类颜料可以以常规量在用于干喷涂步骤的组合物中使用，如基于该组合物中水泥的0.1至10重量%。

图1显示了根据现有技术制造混凝土制品的方法。在步骤（a）中，用脱模剂涂覆模具（1）。在步骤（b）中，将饰面混合材料（2）浇注到模具中。该饰面混合材料（2）为大约5-10厘米厚。在该饰面混合材料干燥之前，在步骤（c）中，将常规混凝土（3）浇注到该饰面混合材料（2）上。

图2显示了根据本发明的一个实施方案制造混凝土制品的方法。在步骤（a）中，用脱模剂涂覆模具（1）。在步骤（b）中，将砂浆层（4）干喷涂到模具（1）的基部和壁上。该砂浆层（4）通常为0.2至0.7厘米厚。在砂浆层（4）固化后，在步骤（c）中，将常规混凝土混合料（3）浇注到砂浆层（4）上。

图3显示了根据现有技术制造混凝土板材的方法。在步骤（a）中，用脱模剂涂覆模具（1）。在步骤（b）中，将饰面混合材料（2）浇注到该模具中。该饰面混合材料（2）为大约5-10厘米厚。在饰面混合材料干燥之前，在步骤（c）中，将含有保温材料的混凝土混合料（4）浇注到饰面混合材料（2）上。在步骤（d）中，将常规混凝土（3）的层浇注到该保温层（4）上。该保温层为大约10厘米厚，并且常规混凝土通常为15-70厘米。

图4显示了根据本发明的一个实施方案制造混凝土板材的方法。在步骤（a）中，用脱模剂涂覆模具（1）。在步骤（b）中，将砂浆层（4）干喷涂到模具（1）的基部和壁上。该砂浆层（4）通常为0.2至0.7厘米厚。在砂浆层（4）固化后，在步骤（c）中，将常规混凝土混合料（3）浇注到砂浆层（4）上。该混凝土层通常为5-10厘米厚。在步骤（d）中，将含有保温材料的混凝土混合料（5）浇注到常规混凝土（3）上。该保温层为大约10厘米厚。在步骤（e）中，将另一层常规混凝土（3）浇注到保温层（5）上。该混凝土层通常为10-70厘米厚。

图5显示了适用于根据本发明的方法的干喷涂设备。空气压缩机（20）产生高速气流，该高速气流被供应至喷射机（10）。将干混合物组合物添加到喷射机（10）中，并随后经由管道输送至喷嘴（40）。由储水器（30）经管道将水提供至喷嘴（40）。在喷嘴（40）中，水与干混合物组合物物流混合。砂浆物流可以从喷嘴（40）中高速喷出。

在第一示例性方面，本发明提供了制造混凝土制品的方法，包括：（a）用脱模剂涂覆模具或模板；（b）将砂浆干喷涂到该模具或模板上，由此形成砂浆层；（c）将混凝土浇注到该模具或模板中和浇注到该砂浆层上；和（d）使该混凝土在该模具或模板中水化和硬化。

在第二示例性方面，该砂浆层的中值平均厚度为1至10毫米。

在第三示例性方面，根据上述第一至第二方面的任一项，通过将干混合物组合物与水组合来制备该砂浆，其中干混合物组合物包含：基于该砂浆重量的5至50重量%的水泥；和基于该砂浆重量的40至95重量%的细集料。

在第四示例性方面，根据上述第一至第三方面的任一项，该干砂浆混合物组合物包含选自以下的至少一种外加剂：减水外加剂、速凝外加剂、缓凝外加剂、拒水外加剂、排气外加剂、减缩外加剂、减裂外加剂、风化控制外加剂、着色剂、颜料、干燥聚合物乳液、拒油剂、耐污改进剂、防涂鸦剂、电导体、NOX还原剂、光致变色颜料、热致变色颜料、UV吸收剂、荧光增白剂、和任何前述物质的混合物。

在第五示例性方面，根据上述第一至第四方面的任一项，该砂浆混合物组合物包含水泥、细集料和水；以及包含至少一种减水外加剂、至少一种排气外加剂、至少一种速凝外加剂、至少一种拒水外加剂的外加剂。在再进一步的示例性实施方案中，该砂浆（表皮）组合物将包含化学外加剂，其不存在于施加到砂浆表皮组合物上的混凝土组合物中。

在第六示例性方面，根据上述第一至第五方面的任一项，本发明的方法包括将由上述第一至第五方面中所述方法的任一项制得的多个混凝土制品组装成结构，其中该制品是墙壁、地基、隧道内衬、甲板表面、地基、桥面板或其组合。

在第七示例性方面，根据上述第一至第六方面的任一项，该砂浆表皮可以具有图案或装饰。例如，该图案或装饰可以使用阻挡技术来施加。例如，该方法可以包括（i）向模具或模板施加具有图案的脱模纸；（ii）将第一砂浆表皮涂料组合物施加到具有图案脱模纸的模具或模板上；（iii）从该模具或模板移除该图案脱模纸；和（iv）向从其移除图案脱模纸的模具或模板表面施加第二砂浆表皮涂料组合物（具有例如与第一砂浆表皮涂料组合物相比不同的、更深或更浅的着色剂或颜料）；和（v）将混凝土施加到第一和第二砂浆涂料组合物上。该方法的变型可以包括使用其它图案脱模纸和其它砂浆表皮涂料组合物以产生越来越复杂的设计。

在第八示例性方面，本发明提供了通过根据上述第一至第七方面任一项的方法制备的混凝土制品。

在第九示例性方面，本发明提供了根据上述第一至第八方面任一项制得的混凝土结构。该结构可以通过以下方法制得：将砂浆表皮组合物施加到模板上，随后将混凝土浇注、喷涂或施加到砂浆表皮组合物上（在将该模板连接到墙壁、基坑或其它基底以限定向其中倾倒或喷涂混凝土的空腔之前或之后），随后移除该模板以暴露该砂浆表皮层。或者，可以将通过上述砂浆表皮涂覆技术制得的混凝土制品（例如板材、瓷砖、铺路砖、厚板等等）组装在一起来制造该结构（例如墙壁、地板）。

在第十示例性方面，本发明提供了砂浆表皮涂料组合物，其适于与水组合以在模具或模板上形成砂浆表皮，在该砂浆表皮上浇注、喷涂或施加混凝土制品或结构，该砂浆表皮组合物包含：基于该砂浆重量的5至50重量%的水泥；基于该砂浆重量的40至95重量%的细集料；颜料；以及干燥聚合物乳液。在进一步的示例性实施方案中，该砂浆表皮涂料组合物可以包含任何如前所述的化学外加剂或化学外加剂的任意组合。

下列非限制性实施例进一步举例说明本发明。

实施例1

该示例性配方可用于提供用于砂浆（表皮）层的干组分：波特兰水泥CEM I（30重量%）；氧化铝水泥（2重量%）；干燥聚合物乳液（2重量%）；砂子，0-0.5毫米（56重量%）；石灰石填料，平均直径15微米（10重量%）。在干喷涂设备的喷嘴中将水（20重量%，基于干组分重量）添加到该干组分中。

实施例2

该示例性配方可用于提供用于砂浆层（可用作混凝土制品或结构的表皮）的干组分：波特兰水泥CEM I（25重量%）；二氧化钛，锐钛矿（1重量%）；白色氧化铝水泥（3重量%）；干燥聚合物乳液（3重量%）；砂子，0-0.5毫米（68重量%）。在干喷涂设备的喷嘴中将水（20重量%，基于干组分重量）添加到该干组分中。

实施例3

作为示例性方法，可以使用干喷涂设备喷嘴将实施例2中描述的前述组分施加到模具或模板上，以便在模具和模板中生成砂浆表皮，厚度为1-3毫米。用于生成该砂浆的组合物可以任选包含选自以下的外加剂：减水外加剂、速凝外加剂、缓凝外加剂、拒水外加剂、排气外加剂、减缩外加剂、减裂外加剂、风化控制外加剂、着色剂、颜料、干燥聚合物乳液、拒油剂、耐污改进剂、防涂鸦剂、电导体、NOx还原剂、光致变色颜料、热致变色颜料、UV吸收剂、荧光增白剂、和任何前述物质的混合物。相对量可以基于常规添加率或根据手头项目的规定和/或建筑师或施涂者的审美期望。例如，减水外加剂可以与一种或多种速凝外加剂和排气外加剂组合使用以强化该砂浆，拒水外加剂可用于不透水性。一旦已经将砂浆表皮施加到模具或模板中，随后可以将混凝土浇注或喷涂到该模具或模板中，以制造该结构单元的剩余部分。

该砂浆表皮可以例如包含着色剂或颜料，并可以制造多种混凝土制品，由此即使在砂浆表皮上浇注的混凝土含有不同颜色或外观（如由于不存在着色剂或颜料），基于着色剂或颜料的使用，该砂浆表皮具有均匀的视觉外观。

可以使用具有上述砂浆表皮组合物的多个混凝土制品来组装墙壁、地基、桥面板或其它混凝土结构。

Claims (14)

1.制造混凝土制品的方法，包括：

（a）用脱模剂涂覆模具或模板；

（b）将砂浆干喷涂到所述模具或模板上，由此形成砂浆层；

（c）将混凝土浇注到所述模具或模板中和浇注到所述砂浆层上；和

（d）使所述混凝土在所述模具或模板中水化和硬化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述砂浆层的中值平均厚度为1至10毫米。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中通过将干混合物组合物与水组合来制备所述砂浆，其中所述干混合物组合物包含：

基于所述砂浆重量的5至50重量%的水泥；和

基于所述砂浆重量的40至95重量%的细集料。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述干混合物组合物还包含选自以下的外加剂：减水外加剂、速凝外加剂、缓凝外加剂、拒水外加剂、排气外加剂、减缩外加剂、减裂外加剂、风化控制外加剂、着色剂、颜料、干燥聚合物乳液、拒油剂、耐污改进剂、防涂鸦剂、电导体、NOx还原剂、光致变色颜料、热致变色颜料、UV吸收剂、荧光增白剂、和任何前述组分的混合物。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述砂浆组合物包含水泥、细集料和水；以及包含至少一种减水外加剂、至少一种排气外加剂、至少一种速凝外加剂、和至少一种拒水外加剂的外加剂。

6.制造混凝土结构的方法，包括通过根据权利要求1至5任一项所述的方法制造多个混凝土制品，并且将所述多个混凝土制品组装成结构，其中所述结构是墙壁、地基、隧道内衬、甲板表面、或桥面板。

7.根据权利要求1或权利要求6所述的方法，包括：向模具或模板施加具有图案的脱模纸；将第一砂浆表皮涂料组合物施加到具有图案脱模纸的所述模具或模板上；移除所述图案脱模纸；向从其移除图案脱模纸的模具或模板表面上的第一砂浆表皮涂料组合物施加第二砂浆表皮涂料组合物；和将混凝土施加到所述第一和第二砂浆表皮涂料组合物上。

8.根据权利要求1或权利要求6所述的方法，其中所述脱模剂是基于植物油的乳液或蜡。

9.根据权利要求1或权利要求6所述的方法，其中所述砂浆干喷涂包括通过软管将干粉末胶结粘合剂输送至喷嘴，并且在将干粉末从所述喷嘴喷出之前将水引入所述干粉末中，由此引发硬化。

10.根据权利要求1或权利要求6所述的方法，其中所述砂浆以95:5至5:95的重量比包含普通波特兰水泥和氧化铝水泥或硫铝酸盐水泥。

11.根据权利要求1或权利要求6所述的方法，其中所述砂浆还包含选自以下的干燥聚合物乳液：丙烯酸系、甲基丙烯酸系、羧酸、乙酸、胶乳、支链烷烃羧酸的乙烯基酯、苯乙烯丙烯酸系、或其混合物，其量为基于砂浆重量的0.1至10重量%。

12.根据权利要求1或权利要求6所述的方法，其中所述砂浆还包含选自以下的填料：石灰石粉末、高岭土、碳酸钙和滑石。

13.根据权利要求1或权利要求6所述的方法，其中所述砂浆以基于砂浆重量的40至95重量%的量包含细集料。

14.根据权利要求1或权利要求6所述的方法，其中所述砂浆包含选自以下的添加剂：表皮反射剂、磷光剂、发光剂、拒水剂、拒油剂、耐污改进剂、防涂鸦剂、抗风化剂、着色塑料珠粒、电导体、NOx还原剂、光致变色颜料、热致变色颜料、UV吸收剂和荧光增白剂。

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