EP0124724A1 - Verfahren zur Kühlung von Frischbeton - Google Patents
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- EP0124724A1 EP0124724A1 EP19840102729 EP84102729A EP0124724A1 EP 0124724 A1 EP0124724 A1 EP 0124724A1 EP 19840102729 EP19840102729 EP 19840102729 EP 84102729 A EP84102729 A EP 84102729A EP 0124724 A1 EP0124724 A1 EP 0124724A1
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- cooling
- flake ice
- concrete
- liquid nitrogen
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
- B28C5/46—Arrangements for applying super- or sub-atmospheric pressure during mixing; Arrangements for cooling or heating during mixing, e.g. by introducing vapour
- B28C5/468—Cooling, e.g. using ice
Definitions
- the invention relates to a method for cooling fresh concrete.
- the temperature of the fresh concrete must be limited in order to avoid tension and cracks in the structure. In many cases, this cannot be achieved without additional cooling, since not only the supply of heat from the environment has to be taken into account, but also the heat setting process itself, which leads to an increase in temperature in the fresh concrete.
- cooling the fresh concrete such as. B. cooling with fresh water, which is led through pipes in the building through the fresh concrete becomes.
- Other methods include cooling the mixing water using chillers, adding flake ice during the mixing process and adding liquid nitrogen during the mixing process.
- DE-OS 2 438 969 also mentions the possibility of cooling the aggregates or the cement before mixing with liquid nitrogen.
- the known methods have various disadvantages.
- the cooling effect of flake ice even if it comes from the cooling machine undercooled, is limited because the water content in the fresh concrete is predetermined. Any desired cooling effect can be achieved by using liquid nitrogen, but large quantities of gaseous nitrogen escape when the liquid nitrogen is sprayed into the mixing plant. Since only the heat of vaporization and not the sensitive heat of liquid nitrogen can be used due to the short batch times, the escaping gaseous nitrogen can lead to icing and malfunctions of the mixing plant.
- the invention has for its object to provide a method for cooling fresh concrete, which on the one hand allows any cooling effect, on the other hand avoids the risk of icing and malfunctions of the mixing plant.
- a method for cooling fresh concrete in which part of the water required for the concrete mixture is added to the mixture in the form of disc ice, in which, according to the invention, the flake ice is previously subcooled to low temperatures using a cryogenic refrigerant.
- the preferred cryogenic refrigerant for the process according to the invention is liquid nitrogen, but in principle other low-boiling liquefied gases or their mixtures, for example liquid argon or liquid air, can also be used.
- carbon dioxide can serve as a cryogenic refrigerant in liquid form or as dry ice. It is important to ensure that no carbon dioxide can get into the concrete.
- the subcooling of the flake ice can be accomplished with known devices, for example rotary tube coolers, continuous freezers, cold chambers or continuous freezers.
- the flake ice is expediently cooled in such a way that the flake ice passes through a bath of liquid nitrogen.
- a particular advantage of the method according to the invention is that any desired temperature reduction can be achieved by setting the supercooling temperature of the flake ice. Additional cooling measures, such as there is no need to spray the additives with cold water or to cool down the mixing water.
- the flake ice is additionally supercooled by 100 ° C., for example using liquid nitrogen, an additional 200 kJ / kg of cold are available. If the flake ice temperature is reduced to the temperature of the liquid nitrogen, almost 400 kJ / kg of cold are additionally available. As a result, the temperature reduction of the fresh concrete can be approximately doubled.
Landscapes
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
Abstract
Zur Kühlung von Frischbeton wird ein Teil des Anmachwassers in Form von Scherbeneis eingemischt. Zwecks Erhöhung der Kühlwirkung wird das Scherbeneis auf tiefe Temperaturen unterkühlt, vorzugsweise mit Hilfe von flüssigem Stickstoff.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung von Frischbeton.
- Bei der Betonierung großvolumiger Bauwerke, beispielsweise von Staumauern, muß die Temperatur des Frischbetons begrenzt werden, um Spannungen und Risse im Bauwerk zu vermeiden. Ohne eine zusätzliche Kühlung läßt sich dies vielfach nicht erreichen, da nicht nur die Wärmezufuhr aus der Umgebung berücksichtigt werden muß, sondern auch durch den Abbindeprozess selbst Wärme entsteht, die zu einem Temperaturanstieg im Frischbeton führt.
- Zur Kühlung des Frischbetons gibt es verschiedene Methoden, wie z. B. das Kühlen mit Frischwasser, welches durch im Bauwerk eingelassene Rohre durch den Frischbeton geführt wird. Weitere Methoden sind die Kühlung des Anmachwassers mittels Kältemaschinen, die Zugabe von Scherbeneis während des Mischprozesses und die Zugabe von flüssigem Stickstoff während des Mischprozesses.
- Solche Methoden sind beschrieben worden in der US-PS 3,583,172 und der DE-OS 2 438 969. In der DE-OS 2 438 969 wird auch die Möglichkeit erwähnt, die Zuschlagstoffe oder den Zement vor dem Mischen mit flüssigem Stickstoff zu kühlen.
- Den bekannten Methoden haften verschiedene Nachteile an. Die Kühlwirkung von Scherbeneis, selbst wenn dieses unterkühlt aus der Kühlmaschine kommt, ist begrenzt, weil der Wasseranteil im Frischbeton vorbestimmt ist. Durch Verwendung von flüssigem Stickstoff läßt sich zwar eine beliebige Kühlwirkung erzielen, beim Einsprühen des flüssigen Stickstoffs in die Mischanlage entweichen jedoch große Mengen gasförmigen Stickstoffs. Da wegen der kurzen Chargenzeiten nur die Verdampfungswärme und nicht die sensitive Wärme des flüssigen Stickstoffs ausgenutzt werden kann, kann der entweichende gasförmige Stickstoff zu Vereisungen und Funktionsstörungen der Mischanlage führen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kühlung von Frischbeton zu schaffen, welches einerseits eine beliebige Kühlwirkung gestattet, andererseits die Gefahr von Vereisungen und Funktionsstörungen der Mischanlage vermeidet.
- Es wurde nun ein Verfahren zur Kühlung von Frischbeton, bei dem ein Teil des für die Betonmischung nötigen Wassers in Form von Scheibeneis in die Mischung gegeben wird gefunden, bei dem gemäß der Erfindung das Scherbeneis zuvor mittels eines cryogenen Kältemittels auf tiefe Temperaturen unterkühlt wird.
- Bevorzugtes cryogenes Kältemittel für das erfindungsgemäße Verfahren ist flüssiger Stickstoff, jedoch lassen sich im Prinzip auch andere tiefsiedende verflüssigte Gase oder deren Mischungen, beispielsweise flüssiges Argon oder flüssige Luft, verwenden. Desgleichen kann Kohlendioxid in flüssiger Form oder als Trockeneis als cryogenes Kältemittel dienen. Hierbei ist aber darauf zu achten, daß kein Kohlendioxid in den Beton gelangen kann. Die Unterkühlung des Scherbeneises kann mit bekannten Einrichtungen, beispielsweise Drehrohrkühlern, Durchlaufgefriergeräten, Kältekammern oder Durchlaufgefrierkammern bewerkstelligt werden.
- Bei Verwendung von flüssigem Stickstoff als Kältemittel erfolgt die Unterkühlung des Scherbeneises zweckmäßigerweise derart, daß das Scherbeneis ein Bad aus flüssigem Stickstoff durchläuft.
- Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß durch die Einstellung der Unterkühlungstemperatur des Scherbeneises jede gewünschte Temperaturabsenkung erreicht werden kann. Zusätzliche Kühlmaßnahmen, wie z.-B. das Besprühen der Zuschlagstoffe mit kaltem Wasser oder das Herabkühlen des Anmachwassers erübrigen sich.
- Die Verbesserung der Kühlwirkung durch das erfindungsgemäße Verfahren wird aus folgendem Beispiel ersichtlich:
- Ein typischer Beton, wie er beispielsweise für den Bau von Talsperren verwendet wird, besteht aus 2 100 kg Zuschlagstoffen/m3 110 kg Wasser/m3 und 170 kg Zement/m3. Da durch die Zuschlagstoffe Wasser in Form von Eigenfeuchte in den Beton eingebracht wird, können nur maximal 30 - 40 kg Scherbeneis/m' zur Absenkung der Frischbetontemperatur zugesetzt werden. Dies bedeutet, daß nur etwa 350 kJ/kg Scherbeneis dem Beton entzogen werden können. Es ist damit höchstens eine Temperaturabsenkung von etwa 3 - 4 °C erreichbar.
- Wird dagegen gemäß der Erfindung das Scherbeneis beispielsweise durch flüssigen Stickstoff um 100 °C zusätzlich unterkühlt, so stehen zusätzlich 200 kJ/kg Kälte zur Verfügung. Erfolgt die Temperaturabsenkung des Scherbeneises auf die Temperatur des flüssigen Stickstoffes, so stehen nahezu 400 kJ/kg Kälte zusätzlich zur Verfügung. Dadurch kann die Temperaturabsenkung des Frischbetons in etwa verdoppelt werden.
Claims (2)
1. Verfahren zur Kühlung von Frischbeton, bei dem ein Teil des für die Betonmischung nötigen Wassers in Form von Scherbeneis in die Mischung gegeben wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Scherbeneis zuvor mittels eines cryogenen Kältemittels auf tiefe Temperaturen unterkühlt wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Scherbeneis zuvor mittels eines cryogenen Kältemittels auf tiefe Temperaturen unterkühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterkühlung des Scherbeneises mit flüssigem Stickstoff erfolgt.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterkühlung des Scherbeneises mit flüssigem Stickstoff erfolgt.
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