PL188030B1 - Ruchome urządzenie i sposób do wytwarzania dodatków do cementu i domieszek do betonu - Google Patents

Abstract

1. Ruchome urzadzenie do wytwa- rzania dodatków do cementu i domieszek do betonu zawierajace: co najmniej dwa zbiorniki, z których kazdy zawiera surowiec do wytwarzania dodatków do cementu lub domieszek do betonu, rame do zamontowania i przenoszenia w postaci integralnego zespolu co najmniej dwóch pomp, z których kazda dziala dla przeniesienia surowca ze zbiorników do mieszarki, i mieszarke do odbioru surowców przenoszonych z wymienionych zbiorników i wspólnego mieszania surowców, aby uzy- skac produkt w postaci dodatku do cemen- tu lub domieszki do betonu. FIG. I PL PL

Description

Dziedzina wynalazku

Wynalazek dotyczy dziedziny dodatków i domieszek do cementu, betonu, cementu i zapraw murarskich, a bardziej szczegółowo ruchomego sposobu i układu do wytwarzania produktu w postaci dodatku i domieszki, który pozwala na wytwarzanie takich dodatków i domieszek na miejscu przeznaczenia, takim jak nowe lub oddalone miejsce pracy wytwórcy lub nawet miejsce lub urządzenie u odbiorcy.

Tło wynalazku

Pomocne może być określenie, co rozumie się przez terminy „cement” i „beton”, a w związku z tym, co rozumie się przez wyrażenia „dodatek do cementu” i „domieszka do betonu”. Termin „cement” używany jest ogólnie w odniesieniu do cementu portlandzkiego, który jest cementem hydraulicznym, wytwarzanym przez proszkowanie klinkieru składającego się głównie z hydraulicznych krzemianów, zazwyczaj zawierających jedną lub więcej postaci siarczanu wapniowego jako dodatek podkładowy.

Termin „cement hydrauliczny” dotyczy cementu, który utwardza się poprzez wzajemne oddziaływanie chemiczne z wodą.

„Zaprawa cementowa” jest mieszaniną cementu, drobnego kruszywa (np. piasku) i wody. Jednakże termin „beton” jest używany tu dla określenia mieszaniny przygotowanej z cementu (działającego jak spoiwo hydrauliczne), drobnego kruszywa ( np. piasku), grubego kruszywa (np. żwiru) i wody, którą dodaje się w celu zainicjowania twardnienia spoiwa cementu.

188 030 „Dodatek do cementu” stanowi materiał stosowany w celu ułatwienia wytwarzania cementu lub poprawienia jego jakości.

Dodatki do cementu mają kilka zastosowań, na przykład jako: (1) środki pomocnicze przy mieleniu dla zwiększenia wydajności procesu mielenia minerałów (włączając klinkier) i poprawienia płynności materiału mielonego lub zapobieżenia zjawiskom znanym jako „wiązanie w opakowaniu” lub „ wiązanie w zbiorniku”; (2) środki poprawiające jakość betonu w celu zmiany czasu wiązania cementu; (3) środki polepszające urabialność dla zmniejszenia zapotrzebowania na wodę cementu i/lub zwiększenia urabialności; (4) dodatki zaprawowe/murarskie dla polepszenia urabialności cementów przeznaczonych do zastosowań murarskich (jak również dla wychwycenia powietrza, zwiększenia zatrzymywania wody lub trwałości płyty, regulacji czasu wiązania, zapewnienia odporności na wodę lub zwiększenia wytrzymałości) i (5) środki rozcieńczające zaczyn dla zmniejszenia zawartości wody w zaczynach surowców wyjściowych.

„Domieszka do betonu” stanowi materiał odmienny od cementu hydraulicznego, wody i kruszyw używanych jako składniki betonu lub zaprawy i dodawany do zestawu składników cementu przed, podczas lub po zmieszaniu i przed twardnieniem. Domieszki stosowane są w celu modyfikacji jednej lub więcej niż jednej własności betonu w taki sposób, aby uczynić go bardziej przydatnym do określonego celu lub bardziej ekonomicznym.

Kilka głównych powodów dla których stosuje się domieszki to: (1) osiągnięcie pewnych ulepszeń struktury w uzyskanym betonie utwardzonym; (2) poprawa jakości betonu poprzez kolejne etapy mieszania, transportu, układania i twardnienia podczas niesprzyjającej pogody lub warunków drogowych; (3) przezwyciężenie pewnych sytuacji awaryjnych podczas operacji betonowania; (4) zmniejszenie kosztu konstrukcji betonowych. W pewnych okolicznościach pożądany rezultat można osiągnąć jedynie przez zastosowanie domieszki. Ponadto użycie domieszki pozwala na zastosowanie tańszych metod lub projektów budowlanych, co kompensuje koszty domieszki.

Termin „domieszka do betonu” w znaczeniu tu i poniżej stosowanym oznacza również i obejmuje domieszki do betonów murarskich. Mieszanka betonu murarskiego jest mieszanka o niskiej zawartości wilgoci. Niektóre powody stosowania domieszek murarskich to: (1) zmniejszenie przepływu wody przez gotowy zespół; (2) poprawa wyglądu produktu końcowego; (3) obniżenie kosztów wytwarzania; (4) zmniejszenie strat produkcyjnych spowodowanych pękaniem i (5) zmniejszenie zużycia urządzeń produkcyjnych. Zazwyczaj dodatki do cementu i domieszki do betonu są sprzedawane jako „ produkt gotowy” przewożony w samochodzie-cystemie mającym wiele komór zawierających inne gotowe produkty, lub są wysyłane w bębnach, skrzyniach (np. baryłkach z tworzywa sztucznego o pojemności 300 galonów) lub w innych formach hurtowych.

Termin „produkt gotowy” oznacza, że dodatek lub domieszka stanowią mieszankę składników-surowców. Surowcami dla domieszki mogą być np. lignosulfonian, syrop skrobiowy, amina etc., które miesza się z wodą i/lub z innym surowcem.

Niniejszy wynalazek zapewnia nowy sposób i układ do wytwarzania gotowych produktów w postaci dodatków do cementu i/lub domieszek do betonu na miejscu przeznaczenia, takim jak urządzenie do wytwarzania cementu u klienta lub urządzenie do prefabrykowania masy betonowej, lub nawet w nowym miejscu wytwarzania dodatku lub domieszki. Miejsce „przeznaczenia” może stanowić na przykład nowa lub odległa siedziba wytwórcy, taka jak inny kraj, gdzie operacje produkcyjne są podejmowane przez wytwórcę po raz pierwszy. Ruchomy układ i sposób według wynalazku obejmują zastosowanie ramy, korzystnie takiej jak „płoza” (np. płyta lub platforma), na której zamontowane są co najmniej dwie pompy i opcjonalnie, chociaż jest to korzystne, mieszarka, zawory, i przepływomierze, tak, że te elementy składowe mogą być dogodnie transportowane na miejsce przeznaczenia. Różne zbiorniki zawierające surowce do wytwarzania dodatków do cementu i/lub domieszek do betonu mogą być transportowane razem z elementami montowanymi na ramie lub osobno, a następnie łączone z pompami na miejscu przeznaczenia. Rama może być sama przymocowana, lub funkcjonować jako rama pojazdu; można to zrealizować po prostu przez umieszczenie ramy lub

188 030 płozy na kołach lub na ramie wózka albo przez zastosowanie ramy wózka na której zamontowane są zbiorniki, sprzęt pompujący i koła.

Wynalazek w przykładach wykonania, w których sprzęt pompujący jest umieszczony na kołach, pozwala wytwórcy na dostarczanie dodatków do cementu i/lub domieszek do betonu w postaci mieszanek na przykład do odległego miejsca przeznaczenia lub urządzenia klienta. Wytwórca może zbadać i dostosować na miejscu końcowy produkt w postaci dodatku do cementu i/lub domieszki do betonu w oparciu o potrzeby klienta, wyniki badań kontroli jakości i inne czynniki. Zastosowanie zespołów kontroli jakości pozwala na monitorowanie własności fizycznych produktu końcowego, takich jak całkowita ilość substancji stałych, lepkość, ciężar właściwy, pH, i innych oraz ułatwia dostosowanie produktu, jeśli zachodzi taka potrzeba, na miejscu przeznaczenia.

Znaczenie zdolności niniejszego wynalazku pozwala wytwórcy na dozowanie, mieszanie, kontrolowanie, ocenianie i dogodne dostosowywanie procesu wytwarzania wynika z łatwości, przy czym lokalne zmienne, takie jak jakość i rodzaj cementu hydraulicznego lub kamienia wapiennego, kruszyw, wody i inne czynniki mogą być uwzględnione na miejscu przeznaczenia.

Przykładowo, wytwórca może uniknąć straty czasu na zabieranie informacji lub próbek z powrotem do zwykłego urządzenia produkcyjnego a następnie powrót do miejsca odbioru. Wytwórca może wykonać na miejscu przeznaczenia szybkie i ważne regulacje w zależności od surowca, proporcji składników mieszanki, lub własności fizycznych produktu końcowego w celu oszczędzenia czasu, środków i energii.

Uważa się, że nowe możliwości wynikające z niniejszego wynalazku będą miały głęboki wpływ na przemysł cementu i betonu. Klienci docenią większą wartość produktów i usług dzięki zwiększonej zdolności wytwórcy do odpowiadania na różne wymagania klienta i zmiany regionalne (nawet urządzenie-do-urządzenia i miejsce-do-miejsca).

Przykładowy sposób wytwarzania dodatków do cementu lub domieszek do betonu według wynalazku obejmuje dostarczenie do miejsca przeznaczenia ramy mającej co najmniej dwie pompy do przenoszenia do mieszarki surowców do wytwarzania dodatków do cementu i/lub domieszek do betonu, oraz dostarczenie co najmniej dwóch zbiorników dla różniących się od siebie surowców, przy czym produkt końcowy może być dozowany na miejscu przeznaczenia. Kolejny przykładowy sposób obejmuje dostarczenie zaworów i mierników do regulacji i mierzenia ilości lub natężenia przepływu surowców pompowanych do mieszarki. W następnym przykładzie wykonania na ramie można zamontować jeden lub więcej zespołów kontroli jakości, takich jak urządzenia do pomiaru całkowitej ilości substancji stałych, lepkości, pH, ciężaru właściwego i innych własności fizycznych, tak, że można kontrolować lub regulować końcowy produkt w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu lub nawet wszelkie surowce.

Kolejne przykładowe układy i sposoby obejmują zastosowanie jednostki centralnej komputera (CPU), takiej jak laptop, jednostka trzymana w ręku, lub logiczny regulator procesu, który pozostaje w elektronicznym połączeniu z zaworami i pompą na ramie, oraz opcjonalnie jedną lub więcej jednostek kontroli jakości, dla zapewnienia kontroli i/lub regulacji własności fizycznych końcowych produktów w postaci dodatków do cementu, domieszek do betonu i jakiegokolwiek z surowców. Może to zachodzić na miejscu przeznaczenia w celu umożliwienia dostosowania lub modyfikacji produktu końcowego.

Szczególnie korzystne jest zastosowanie płozy (np. płyty lub platformy z drewna, metalu, tworzywa sztucznego albo włókna szklanego) do montażu lub zamocowania co najmniej dwóch pomp do przenoszenia surowców ze zbiorników do mieszarki, która jest korzystnie również zamontowana na płozie. Płoza może być skalibrowana dla ręcznego ładowania na wózek lub przyczepę, na furgon lub do pudła czy kartonu w zależności od rodzaju transportu, takiego jak łódź lub samolot. Zbiorniki zawierające różne surowce dla dodatków lub domieszek (lub substancje gotowe) mogą być transportowane osobno lub razem z płozą lub inaczej potraktowane oddzielnie.

W kolejnych przykładach wykonania płoza lub rama zawiera co najmniej trzy lub więcej zestawów pomp. zaworów i mierników do kontroli i regulowania ilości lub natężenia

188 030 przepływu surowców pompowanych do mieszarki. Jednostka centralna komputera (CPU) lub logiczny regulator procesu lub inne znane urządzenia regulacyjne mogą być stosowane do sterowania i/lub kontroli działania różnych elementów składowych. CPU może być zamontowana na ramie lub w inny sposób połączona z pompami, zaworami i/lub miernikami za pomocą skrzynki przyłączowej lub szeregowej szyny zbiorczej umieszczonej na ramie. CPU może być zaprogramowana do regulacji pomp i zaworów w odpowiedzi na sygnały wyjściowe z mierników (przepływu). CPU może być również zaprogramowana informacją o profilu wymagań klienta tak, że pompy mogą przenosić właściwe ilości surowców do mieszarki dla zapewnienia pożądanych produktów w postaci dodatku do cementu i domieszki do betonu.

Inne zalety i cechy sposobu i układu według wynalazku zostaną dalej opisane poniżej. Krótki opis rysunków

Zrozumienie następującego szczegółowego opisu przykładów wykonania niniejszego wynalazku może ułatwić odniesienie do załączonego rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny wykres przykładowego ruchomego układu do wytwarzania i sposobu według wynalazku fig. 2 przedstawia schematyczny wykres kolejnego przykładowego ruchomego układu do wytwarzania i sposobu według wynalazku.

Szczegółowy opis przykładów wykonania

Jak pokazano na fig.l przykładowy proces i układ 10 według wynalazku obejmuje umieszczenie na ramie 12 takiej jak rama wózka, rama przyczepy, płoza (np. płyta lub inna ruchoma platforma), lub inna ruchoma struktura, dwóch lub więcej oddzielnych zbiorników przewozowych (oznaczonych przykładowo jako 14, 16, 18, 20, i 22) zawierających co najmniej dwa surowce do wytwarzania dodatków do cementu i/lub domieszek do betonu, które korzystnie są dostarczane w ciekłej płynnej postaci (w odróżnieniu od postaci suchych stałych cząstek.

Zawartość co najmniej dwóch zbiorników jest w zamierzeniu różna w każdym z nich.

Dodatki do cementu i domieszki do betonu są zwykle wytwarzane przez połączenie „surowca” z wodą i/lub innym surowcem dla uzyskania „ gotowego” produktu. Surowce w przemyśle cementu i betonu są ogólnie znane. Dla celów niniejszego wynalazku przykładowe „surowce” obejmują, ale nie są do nich ograniczone, melasę, siarczany, (np. polimery melaminosiarczanowoaldehydowe, polimery naftalenosiarczanowoformaldehydowe), chlorek wapniowy, chlorek sodowy, aminy i alkanoloaminy, kwasy tłuszczowe oleju talowego, kwasy tłuszczowe i ich pochodne, estry tłuszczowe i ich pochodne, glukonian sodowy, barwniki, kwas mrówkowy, sacharozę, cukry, glukozę, azotyn sodowy, azotan sodowy, azotyn wapniowy, azotan wapniowy, (np. dla przeprowadzania do roztworów), bromek wapniowy, tiocyjanian sodowy, syrop skrobiowy, sarkozynian sodowy, lignosulfonian wapniowy lub sodowy, ligninę, alkohole, (np. glikole i gliceryny), fenole, alkanoloaminy i ich sole - octany i mrówczany, kwas mrówkowy, kwas octowy, bezwodną sodę kaustyczna, wodorotlenek sodowy, wodorotlenek potasowy, liniowy alkilosulfonian sodowy, formaldehyd, krzemionkę, dwuglicynian, polimery zawierające oksyalkileny, mrówczan wapniowy, kwas mrówkowy, siloksany, środki powierzchniowo czynne, żywice i kwasy żywiczne, kalafonie i kwasy kalafoniowe, polikwas akrylowy, polipirolidynę winylu, mieszaniny i pochodne wyżej wymienionych. Kolejne surowce mogą być opisane poniżej.

Przewiduje się, że zbiorniki przewozowe 14, 16, 18, 20 i 22 mogą być stosowane do przewozu i dostarczania co najmniej dwóch różnych surowców, a korzystnie dwóch do sześciu lub więcej różnych surowców, które mogą być mieszane z wodą i/lub ze sobą na miejscu przeznaczenia dla uzyskania gotowego dodatku do cementu lub domieszki do betonu. Zbiorniki przewozowe mogą być wytwarzane z metalu, tworzywa sztucznego, włókna szklanego lub innego materiału, który nie ulega degradacji określonym materiałem w nim zawartym. Termin „zbiornik” jest tu stosowany do oznaczenia pojemnika, którym może być beczka, skrzynia, torba lub nawet struktura składana (częściowo giętka). W przykładach wykonania wynalazku w których do montowania pomp, co najmniej jednej mieszarki i innego sprzętu stosuje się ramę typu płozy, zbiorniki mogą być przesyłane lub przewożone oddzielnie do miejsca przeznaczenia i łączone z pompami za pomocą węży lub rur.

188 030

Przykładowo, fig. 2 ilustruje zastosowanie rur do łączenia beczek lub zbiorników surowców z różnymi pompami (24/26/28) zamontowanymi na płozie 12.

Składnik w postaci surowca, takiego jak jeden z wyżej wymienionych materiałów, może być łączony z wodą i/lub innym składnikiem-surowcem dla uzyskania gotowego produktu w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu. A zatem, na przykład domieszka redukująca wodę w postaci gotowego produktu domieszkowego” może być wytwarzana przez połączenie lignosulfonianu, syropu skrobiowego, aminy, i wody (pochodzącej z miejsca przeznaczenia). Inny produkt gotowy może być związany z dostosowaniem stężeń różnych składników lub materiałów dodatkowych takich jak środek powierzchniowo czynny i/lub biocyd.

Mogą być przypadki, w których surowiec może być bezpośrednio dozowany do zbiornika składowania na miejscu u klienta bez potrzeby jego regulowania lub rozcieńczania dodatkiem wody czy łączenia z innym surowcem. (Jednak nie oznacza to, że bezpośrednio dodawany materiał nie jest „ surowcem” dla celów niniejszego wynalazku).

Jak pokazano na fig. 1, zawór i/lub urządzenia pompujące takie jak oznaczone przez 24, 26, 28, 30 i 32 są przewidziane do dostarczania surowców do m:i^^^^l^:i 510 gdzie są one dokładnie mieszane przed dozowaniem jako produkt końcowy do, przykładowo zbiornika dostawczego na miejscu przeznaczenia (np. nowe lub odległe miejsce wytwarzania) w celu dalszego przesłania do klienta lub bezpośrednio do zbiornika 60 klienta położonego w miejscu odbioru. Mieszarka 50 może być urządzeniem statycznym, takim jak wydłużona komora mająca wewnętrzne przegrody lub elementy ułatwiające wspólne mieszanie różnych surowców dostarczanych przez pompy (24, 26, etc.), lub może stanowić rodzaj zmotoryzowanego mieszadła ścinającego, które może być opcjonalnie regulowane komputerowo (50).

W kolejnych przykładach wykonania wynalazku stosuje się co najmniej jedną jednostkę kontroli jakości, taką jak urządzenie 52 do pomiaru całkowitej ilości substancji stałych, urządzenie 54 do pomiaru pH, urządzenie 56 do pomiaru lepkości, i/lub urządzenie 58 do pomiaru ciężaru właściwego, w celu sprawdzenia, określenia, zmierzenia i/lub potwierdzenia fizycznych własności końcowego produktu w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu albo jednego lub więcej z surowców stosowanych do wytwarzania produktu. Końcowy produkt w postaci dodatku lub domieszki może być w ten sposób sprawdzony przed lub po dozowaniu do zbiornika składowego 60 klienta, lub do kolejnego zbiornika w celu przesłania go odbiorcy. Rura lub wąż 59, który korzystnie ma łącznik zamykający połączony z mieszarką 50, lub zaworem albo pompą (nie pokazanymi) prowadzącymi z mieszarki 50, może być stosowany do dozowania surowców lub gotowych produktów na miejscu przeznaczenia.

Dodatki do cementu i domieszki do betonu są często klasyfikowane według funkcji, i może to być pomocne przy krótkim omówieniu kategorii dodatków i domieszek oraz rodzajów materiałów, które są często stosowane jako typowe składniki-surowce w tych kategoriach. (Przykłady domieszek do betonu są podane w znacznej części w opisie patentowym U S 5,203,629 Valle'a i inn., włączonym do niniejszego opisu jako odniesienie).

Środki pomocnicze przy mieleniu stanowią dodatki do cementu stosowane dla zwiększenia wydajności wszelkich procesów mielenia minerałów (włączając klinkier) w celu poprawienia płynności zmielonego materiału lub zapobieżenia wiązaniu w opakowaniu i wiązaniu w zbiorniku. Niektóre zwykle stosowane materiały stanowią aminy, alkanoloaminy i ich sole octanowe i fenolanowe, glikole i polikwas akrylowy.

Środkami poprawiającymi jakość są dodatki do cementu stosowane w celu zmiany czasu wiązania cementu lub innych minerałów dla zwiększenia ich początkowej lub końcowej wytrzymałości, dla umożliwienia substytucji klinkieru wypełniaczami lub dla obniżenia kosztów wytwarzania poprzez zmniejszenie szczególnego pola powierzchni (np. pola powierzchni Blaine'a).

Do typowych surowców należą różne alkanoloaminy i ich odpowiednie sole, chlorek sodowy lub potasowy i niektóre węglowodany.

Środki poprawiające obrabialność są dodatkami do cementu stosowanymi dla zmniejszenia zapotrzebowania na wodę cementu lub dla zwiększenia jego obrabialności. Do typowych surowców należą ligniny, glukoniany sodowe, lignosulfoniany, naftalenosulfoniany i polimery polikwasu akrylowego mające grupy oksyalkilenowe.

188 030

Dodatki do cementów i zapraw murarskich stanowią dodatki do cementu stosowane do polepszania obrabialności cementów, które mają być używane w murarstwie. Dodatki takie są również stosowane dla wychwytywania powietrza, zwiększenia zatrzymywania wody lub trwałości płyty, regulowania czasu wiązania, zapewnienia odporności na wodę lub zwiększenia początkowej i/lub końcowej wytrzymałości. Typowe surowce dla dodatków do cementów i zapraw murarskich obejmują sole żywic drzewnych, kwasy tłuszczowe, oleje talowe i polimery takie jak polioctan winylu, polialkohol winylowy, polisacharydy podstawione grupą, hydroksypropylową i ich mieszaniny.

Środki rozcieńczające zaczyn stanowią dodatki do cementu stosowane do zmniejszania ilości wody w zaczynach surowców używanych przy produkcji cementu. Do typowych surowców należą lignosulfoniany, lignina, i glukoniany sodu. Przyspieszacze są dodatkami do cementu lub domieszkami do betonu (w zależności od zastosowania) używanymi do przyspieszania wiązania i nadania początkowej wytrzymałości cementowi lub betonowi. Niektóre z typowych surowców, które mogą być stosowane dla uzyskania tego działania to chlorek wapniowy, alkanoloamina (np. trójetanoloamina), tiocyjanian sodowy, mrówczan wapniowy, azotan wapniowy, azotyn wapniowy, azotan potasowy, azotyn potasowy, azotan sodowy i azotyn sodowy.

Dodatki lub domieszki zwalniające lub opóźniające wiązanie stosowane są w celu spowolnienia, opóźnienia lub zmniejszenia tempa wiązania cementu lub betonu. Zwalniacze używane są do wyrównania przyspieszającego oddziaływania gorącej pogody na wiązanie zaprawy murarskiej lub betonu, do opóźniania początku wiązania zaprawy, betonu lub zaczynu cementowego w przypadkach, gdy występują trudne warunki układania, problemy z dostawą na miejsce budowy lub gdy potrzebny jest czas na szczególne procesy wykańczające. Większość zwalniaczy działa również jako środki zmniejszające ilość wody i może być też stosowana do wychwytywania pewnej ilości powietrza do zaprawy lub betonu. Typowe surowce obejmują lignosulfoniany, hydroksylowane kwasy karboksylowe, ligninę, boraks, kwas glukonowy, winowy, inne kwasy organiczne i ich odpowiednie sole oraz niektóre węglowodany. Opóźniacz wytwarzany pod nazwą handlową DARATARD® jest dostępny z firmy W.R. Grace & Co.-Conn.

Środki usuwające powietrze są dodatkami lub domieszkami stosowanymi w celu zmniejszenia zawartości powietrza w cemencie lub betonie. Fosforan trójbutylowy, ftalan dwubutylowy, oktyloalkohol, nierozpuszczalne w wodzie estry kwasu węglowego i borowego oraz silikony stanowią niektóre z typowych surowców, które można stosować dla uzyskania tego efektu.

Dodatki lub domieszki wychwytujące powietrze są używane dla zamierzonego zatrzymania mikroskopijnych pęcherzyków powietrza w zaprawie lub betonie. Zatrzymanie powietrza bardzo poprawia trwałość zaprawy lub betonu narażonych na wilgoć podczas cyklicznego mrożenia i odwilży. Ponadto wychwycone powietrze znacznie polepsza odporność zaprawy lub betonu na powierzchniowe łuszczenie się spowodowane przez substancje przeciwoblodzeniowe. Zatrzymane powietrze powiększa również obrabialność świeżej zaprawy lub betonu eliminując lub zmniejszając rozdzielanie składników lub odprowadzanie cieczy.

Surowce stosowane do osiągnięcia tych pożądanych efektów obejmują sole żywic drzewnych, (żywica Vinsol), niektóre detergenty syntetyczne, sole sulfonowanej ligniny, sole kwasów z ropy naftowej, substancje proteinowe, kwasy tłuszczowe i żywiczne oraz ich sole, sulfoniany alkilobenzenowe i sole sulfonowanych węglowodorów.

Środki zmniejszające reaktywność alkaliów mogą redukować ekspansję alkaliakruszywo tych substancji redukujących i do typowych surowców należą pucolany, (lotny popiół, pylista krzemionka), żużel wielkopiecowy, sole litu i baru oraz inne środki zatrzymujące powietrze są szczególnie efektywne.

Domieszki wiążące są zazwyczaj dodawane do cementu portlandzkiego dla zwiększenia wytrzymałości wiązania pomiędzy starą a nową zaprawą i betonem i obejmują substancje organiczne takie jak kauczuk, polichlorek winylu, polioctan winylu, związki akrylowe, kopolimery styrenowo-butadienowe i inne polimery.

188 030

Dodatki i domieszki zmniejszające ilość wody stosowane są w celu zredukowania ilości dodawanej wody wymaganej do wytworzenia zaprawy lub betonu o pewnym opadzie, zmniejszenia stosunku wody do cementu lub zwiększenia opadu. Zazwyczaj środki zmniejszające ilość wody zmniejszają zawartość wody w mieszance zaprawy lub betonu o około 5 do 15% (patrz domieszki zmniejszające ilość wody omówione powyżej).

Superplastyfikatory są środkami zmniejszającymi ilość wody w dużym zakresie lub dodatkami/domieszkami zmniejszającymi ilość wody. Dodaje się je do zaprawy i betonu w celu utworzenia płynnej mieszanki o wysokim opadzie, zmniejszając w ten sposób stosunek wody do cementu. Te dodatki/domieszki pozwalają uzyskać duże zmniejszenie ilości wody lub dużą płynność bez powodowania niepożądanego opóźnienia wiązania lub zatrzymywania powietrza w zaprawie lub betonie. Do typowych surowców, które mogą być stosowane jako superplastyfikatory należą sulfonowane kondensaty melaminowoformaldehydowe, sulfonowane kondensaty naftalenoformaldehydowe, niektóre kwasy organiczne, lignosulfoniany, i ich mieszaniny. Superplastyfikatory mogą również obejmować polimery polikwasu akrylowego, z których szczególnie korzystne są te, które mają grupy oksyalkilenowe i są dostępne z firmy W.R. Grace & Co.-Conn, pod nazwą handlową ADVA®.

Barwniki mogą być naturalne lub syntetyczne i mogą być stosowane do zabarwiania zaprawy lub betonu ze względów estetycznych lub bezpieczeństwa. Te domieszki koloryzujące są zwykle złożone z pigmentów, a typowe surowce stanowią sadza, czerń żelazowa, ftalocyjanian, umbra, zieleń tlenkowa chromowa, biel tytanowa i błękit kobaltowy. Inhibitory korozji w betonie służą do ochrony osadzonej stali zbrojeniowej przed korozją spowodowanej jego bardzo alkalicznym charakterem. Silnie alkaliczny charakter betonu powoduje tworzenie na stali, pasywnej i nie ulegającej korozji, ochronnej powłoki tlenkowej.

Jednak karbonizacja lub obecność jonów chlorkowych z substancji przeciwoblodzeniowych lub wody morskiej może zniszczyć lub spowodować penetrację błony i w rezultacie korozję. Domieszki hamujące korozję zatrzymują na drodze chemicznej tę reakcję korozji. Surowce najbardziej powszechnie używane w celu zahamowania korozji stanowią azotyn wapniowy, azotyn sodowy, benzoesan sodowy, niektóre fosforany lub fluorogliniany i fluorokrzemiany. Domieszki zabezpieczające przed wilgocią zmniejszają przepuszczalność betonów, które mają małą zawartość cementu, wysoki stosunek wody do cementu lub niedobór drobnych ziaren w kruszywie. Domieszki te opóźniają wnikanie wilgoci do suchego betonu, a surowce zwykle stosowane do wytwarzania tych domieszek stanowią niektóre mydła, stearyniany i produkty naftowe.

Środki wytwarzające gaz są czasem dodawane do betonu i zaczynu cementowego w bardzo małych ilościach w celu spowodowania niewielkiej ekspansji przed twardnieniem. Wielkość ekspansji jest zależna od ilości użytego materiału wytwarzającego gaz, temperatury świeżej mieszanki. Surowce stanowią proszek aluminiowy, mydło żywiczne, klej roślinny lub zwierzęcy, saponina i hydrolizowana proteina.

Środki zmniejszające przepuszczalność stosowane są w celu zmniejszenia szybkości z jaką woda pod ciśnieniem jest przepuszczana przez beton. Do surowców należą pylista krzemionka, popiół lotny, mielony żużel, naturalne pucolanowe środki redukcji wody i lateks. Pucolana stanowi materiał krzemionkowy lub krzemionkowy i glinowy, który sam w sobie ma mało lub nie ma wcale zdolności cementujących. Jednak w postaci drobno zmielonej i w obecności wody pucolana reaguje z wodorotlenkiem wapniowym w zwykłych temperaturach tworząc związki mające własności cementujące, a zatem stanowi typowy surowiec do wytwarzania substancji zmniejszających przepuszczalność.

Środki pomocnicze do pompowania dodaje się do zmieszanego betonu w celu poprawienia zdolności pompowania. Domieszki te zagęszczają płynny beton np. zwiększają jego lepkość dla zmniejszenia odwadniania pasty podczas gdy jest ona pod ciśnieniem pompy. Do typowych surowców stosowanych do wytwarzania środków pomocniczych do pompowania betonu należą polimery organiczne i syntetyczne, hydroksyetyloceluloza (HEC) lub HEC zmieszana ze środkami dyspergującymi, organiczne flokulanty, organiczne emulsje parafiny, smoła węglowa, asfalt, związki akrylowe, bentonit, krzemionki pyrogeniczne, naturalne pucolany, popiół lotny i hydratyzowane wapno.

188 030

Wzrost bakterii i grzybów na lub w utwardzonym betonie może być częściowo kontrolowany przez stosowanie domieszek grzybobójczych, bakteriobójczych i owadobójczych (które można inaczej razem nazwać domieszkami „biocydowymi”). Najbardziej efektywne surowce do produkcji tych domieszek stanowią chlorowcowane polifenole, emulsje dieldryny i związki miedzi.

Jak omówiono uprzednio, termin „domieszka do betonu” obejmuje również „domieszki murarskie”, dla których liczne surowce przedstawiono powyżej. Jednak pewne dodatkowe domieszki murarskie warte są odnotowania tutaj. Nierozdzielne repelenty wody stosowane są w murarstwie w celu zmniejszenia przepuszczania wody przez wytworzone zespoły (np. bloki, płyty chodnikowe i inne jednostki) wykonane z betonu o małej zawartości wilgoci. Bardziej szczegółowo, nierozdzielny repelent wody stosowany jest dla zminimalizowania przenoszenia wody działaniem efektu kapilarnego z zewnętrznej powierzchni wytworzonego elementu do jego wnętrza. Typowym zastosowaniem jest użycie nierozdzielnych repelentów wody w elementach z betonów murarskich stosowanych do budowy ścian zewnętrznych. Niektóre typowe surowce dla nierozdzielnych repelentów wody stanowią stearynian wapniowy, stearynian cynku i oleinian butylu.

Środek kontrolujący wykwity stanowi inna domieszkę murarską (beton o niewielkiej zawartości wilgoci) stosowaną dla zmniejszenia występowania wykwitów na powierzchni wytworzonych elementów (np. bloków). Wykwity stanowią białawy nalot lub inkrustację rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych soli, które tworzą się gdy wilgoć przemieszcza się przez elementy murarskie i odparowuje na ich powierzchni. Typowe surowce stanowią stearynian wapniowy, stearynian cynku, oleinian butylu i kwasy tłuszczowe oleju talowego.

Przewiduje się, że wszystkie znane surowce i gotowe produkty w postaci dodatków do cementu i domieszek do betonu mogą być stosowane w sposobie i układzie do wytwarzania według niniejszego wynalazku, korzystnie w postaci ciekłej. Zatem dalsze przykładowe układy i procesy zgodne z wynalazkiem obejmują użycie wody (reprezentowane przez kurek 88 na fig. 1) dostarczanej do miejsca przeznaczenia lub pochodzącej z miejsca przeznaczenia (którym może być odległe od użytkownika urządzenie do wytwarzania lub miejsce u odbiorcy takie jak urządzenie do mielenia cementu lub urządzenie do prefabrykacji masy betonowej w celu dostosowania surowców lub gotowego produktu. Odpowiednio, zespół 82 układu zaworów i pompy i/lub urządzenie dozujące 84 i opcjonalnie zbiornik składowy 86 na dostarczaną wodę są umieszczone na ramie dla umożliwienia dodawania wody 88 (korzystnie w regulowanym, kontrolowanym stosunku/ilości) do mieszarki 50 w celu połączenia z jednym lub więcej niż jednym surowcem i/lub umożliwienia dostosowania lub modyfikacji surowców w zbiornikach czy też mieszarce albo gotowego produktu, np. tak, że pożądana całkowita ilość substancji stałych, lepkość, pH, ciężar właściwy, objętość i inne własności fizyczne mogą być zapewnione zgodnie z podaną specyfikacją, taką jak nakreślona przez klienta (np. żądane wymagania).

Przykładowy sposób wytwarzania gotowego produktu w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu na miejscu przeznaczenia (jak zilustrowano na fig. 1) obejmuje dostarczenie oddzielnych zbiorników transportowych (np. 14, 16, 18), ewentualnie zamontowanych lub w inny sposób umieszczonych na ramie (12), zawierających co najmniej dwa surowce (a korzystniej co najmniej cztery surowce) do wytwarzania dodatku do cementu lub domieszki do betonu, przewiezienie co najmniej dwóch surowców na miejsce przeznaczenia (na przykład przytwierdzonych do ramy 12, jeśli są umieszczone lub zamocowane na samochodzie ciężarowym, statku, lub samolocie), wspólne wymieszanie surowców na miejscu przeznaczenia i dozowanie gotowego produktu w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu do zbiornika składowego 60 lub innego pojemnika odbiorczego położonego w miejscu przeznaczenia.

W innych przykładach procesu, jeden lub więcej surowców dozuje się do mieszarki (np. statycznego mieszalnika) 50, co pozwala mieszać razem surowce dla uzyskania gotowego produktu w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu zgodnego z zamówieniem klienta. Korzystnie, jednostka centralna komputera („CPU”) 70, która jest zamontowana na ramie (ciężarówce, płozie lub przyczepie), lub która ma postać komputera typu „laptop”,

188 030 komputera ręcznego (np. takiego jak dostępny pod nazwą handlową „NORAND”) lub logicznego regulatora procesu, jest połączona elektronicznie (np. za pomocą oprzewodowania, zdalnego sterowania lub innymi znanymi środkami) z zespołem zaworów i/lub pomp (np. 24, 26, 28 etc.) i urządzeniami (np. przepływomierzem) dozującymi (np. 34, 36, 38, etc.) tak, że można kontrolować lub śledzić oddzielnie ilości i/lub natężenia surowców dozowanych ze zbiorników przewozowych (14 - 22). Przykładowo, profil wymagań klienta lub informacje z zamówienia wstępnego mogą być magazynowane w pamięci komputera (np. położenie pamięci oznaczone jako 72) i dostępne dla CPU 70, która może przesłać odpowiednie sygnały do pomp (24 - 32) i urządzeń dozujących (34 -42), tak aby uzyskać odpowiednie ilości surowców wprowadzanych do mieszarki 50 i/lub bezpośrednio do zbiornika składowego 60 klienta lub innego pojemnika. CPU może również być połączona z urządzeniami pompującymi lub dozującymi w celu regulowania ilości wody, która może być dostarczana lub pochodzić z miejsca przeznaczenia 88, być wprowadzana do mieszarki 50, lub, jeśli jest taka potrzeba, do któregokolwiek z poszczególnych zbiorników przewozowych (14).

W korzystnych sposobach i układach według wynalazku, informacja o profilu wymagań klienta może być przenoszona jako kod słupkowy 62, który może być przymocowany do zbiornika składowego 60 klienta. Zatem operator pojazdu 12 może skanować kod słupkowy 62 do CPU 70, która wówczas ma dostęp do odpowiadającego mu profilu wymagań klienta i/lub raportów informacyjnych (przechowywanych w pamięci 72) i wysyła odpowiednie sygnały do właściwych zaworów/pomp 24 - 32 i urządzeń dozujących 32 - 42. Jeśli zbiorniki przewozowe nie zawierają właściwego surowca lub dostatecznych ilości żądanego surowca CPU 70 może uruchomić alarm dźwiękowy lub wizualny do operatora, który będzie musiał dokonać poprawek lub w inny sposób zatwierdzić sytuację przed dozowaniem końcowego produktu. CPU 70 jest korzystnie połączona z jednostkami kontroli jakości w celu uzyskania wskazań z urządzenia 52 do pomiaru całkowitej ilości substancji stałych, urządzenia 54 do pomiaru pH, urządzenia 56 do pomiaru lepkości i/lub urządzenia 58 do pomiaru ciężaru właściwego, oraz wizualizacji wskazań na monitorze. CPU 70 może być zaprogramowana do sygnalizacji alarmowej jeśli jednostki kontroli jakości dostarczą sygnał, wskazujący, że jedna lub więcej własności fizycznych według profilu 72 wymagań klienta lub specyfikacji nie jest spełnianych oraz CPU może być zaprogramowana na wysyłanie sygnałów do odpowiedniego zaworu/pompy (np. 24 - 32) lub urządzenia dozującego (34 - 42) w celu zamknięcia lub zwiększenia przepływu poszczególnych surowców 14 -22 i dokonania korekty sytuacji. Jednostki 52/54/55/58 kontroli jakości są korzystnie umieszczone na ramie 12 i mogą być stąd usunięte, jeśli jest to pożądane, a więc mogą one zostać również zastosowane do zbadania zawartości zbiornika składowego 60 u odbiorcy.

W kolejnych przykładowych układach i sposobach według wynalazku przewozowe zbiorniki składowe (np. 14, 16, etc.) mają elementy wyczuwania objętości zapewniające wskazanie objętości surowca w zbiorniku przewozowym lub mogące wysyłać sygnał do CPU 70 odpowiadający objętości w zbiorniku. Zatem CPU 70 może dostarczać operatorowi lub kierowcy wskazanie, takie jak wydruk lub wyświetlenie na monitorze (nie pokazane na schemacie), dotyczące poziomu surowców (ilości, które pozostały) w każdym ze zbiorników (np. 14, 16, etc.).

W kolejnych przykładowych układach i sposobach według wynalazku wytwórca lub operator może określić, przed lub po wytworzeniu serii produkcyjnej danego wyrobu lub przekazaniu dostawy, czy układ lub zbiorniki do przewozu zawierają szczególne surowce zadowalające z punktu widzenia następnej serii produkcyjnej czy profilu wymagań klienta.

Na przykład po pierwszej dostawie na miejsce u odbiorcy operator może upewnić się, czy bieżący zapas załadowanych materiałów jest wystarczający dla zaspokojenia potrzeb następnej dostawy w tym samym miejscu, lub innego profilu wymagań klienta w innym miejscu. Informacja taka może być przechowywana w pamięci 72 pojazdu 12 lub nawet uzyskiwana drogą przesyłania z centralnej dyspozytorni w inne miejsce. Alternatywnie CPU 70 może zapewnić odczyty bieżącego zapasu załadowanych na pojazd surowców i umożliwić operatorowi określenie, które z następnych zamówień klienta może być wykonane za pomocą bieżące14

188 030 go zapasu, ułatwiając operatorowi wybór, które z kolejnych miejsc u odbiorcy powinno stać się obiektem wykonania zamówienia.

Proces wykonania zamówienia może przebiegać na przykład przy zastosowaniu CPU (przykładowo laptopa) do wyliczenia wielkości wsadu i określenia ilości załadowanych surowców oraz dostarczenia wskazania ile potrzeba wody. Operator może wówczas napełnić załadunkowy zbiornik składowy 86 wody, lub w inny sposób stwierdzić za pomocą elementów odczytujących w zbiorniku 86, że do dyspozycji jest wystarczająca ilość wody.

Po odblokowaniu zaworów i połączeniu odpowiednich przewodów operator używa CPU dla zapoczątkowania procesu wytwarzania. Do CPU może zostać dostarczony zestaw instrukcji albo wprowadzanych bezpośrednio albo z pamięci 72 danych o profilu wymagań klienta (co może być zainicjowane przez skanowanie kodu słupkowego 62), przy czym rozpoczyna się i kontroluje wiele operacji takich jak otwieranie i zamykanie zaworów i/lub praca/szybkość pomp, natężenie przepływu wszystkich surowców, całkowity przepływ surowca lub produktu końcowego do zbiornika składowego 60, jak również rozpoczyna się i kontroluje niektóre lub wszystkie z działań kontrolujących jakość (np. 52, 54, 56, 58).

W jeszcze innych przykładowych układach i procesach według wynalazku CPU 70 jest programowana logicznie w celu umożliwienia skokowego dodawania (lub zmniejszania dodawanej ilości) surowców z któregokolwiek ze zbiorników przewozowych 14/16/18/20/22 w celu spełnienia warunków technicznych. CPU 70 może być również zaprogramowana na zamykanie zaworów, wyłączanie pomp, i/lub wszczynanie wizualnego i/lub dźwiękowego alarmu w przypadku gdy nie jest spełniany żądany warunek (np. charakterystyka kontroli jakości, taka jak całkowita ilość substancji stałych, pH, lepkość, ciężar właściwy etc.). Zamykające wyłączniki bezpieczeństwa mogą być zainstalowane w pobliżu laptopa lub ręcznej jednostki sterującej (np. 70) albo na końcu przewodu dozującego 59 w celu zamykania układu 10 podczas awarii lub alarmu. Po udanym zakończeniu dostawy operator może użyć układu 10 do potwierdzenia surowców pozostałych w zbiornikach przewozowych (np. 14, 16, etc.) . Może to zostać zobrazowane przy użyciu CPU 70 i konwencjonalnego monitora lub drukarki (nie pokazane). W korzystnych układach i sposobach może być stosowane oprogramowanie księgujące 74 w celu śledzenia tożsamości i ilości poszczególnych, wymaganych do wykonania zamówienia, surowców i mieszanek, które mogą być zawarte w zbiornikach przewozowych (np. 14, 16, etc.) i operator może dostarczyć w czasie dostawy fakturę lub kwit pomiarowy zawierający te informacje. Kwit pomiarowy może zostać podpisany przez odbiorcę jako rejestr dostawy. Jeszcze inne przykładowe układy 10 i sposoby według wynalazku obejmują zastosowanie łączności komórkowej aby umożliwić, na przykład dzielenie się danymi i informacjami dotyczącymi bieżących zapasów surowców, profilów wymagań klientów, tras dostaw, informacji z kwitów pomiarowych, potwierdzeń dostaw i innych informacji z innymi takimi układami 10 lub nawet z biurami sprzedaży, tak, że informacje krajowe lub regionalne (takie jak dotyczące zleceń klientów, profili wymagań, zastosowań, problemów, jeśli takie występują) mogą być przechowywane w pamięci, transmitowane, kontrolowane, zbierane i/lub analizowane. Układ pozwala operatorowi na określenie, o jakim składzie produkty mogą być wytworzone z zapasów pozostających do dyspozycji załadowanych surowców i potwierdzenie, czy możliwa jest kolejna dostawa. Operator może wówczas pojechać do kolejnego miejsca odbioru i powtórzyć proces. Jak przedstawiono na fig. 2, inny przykładowy układ 10 według wynalazku zapewnia dalsze możliwości i łatwość przystosowania się do wymagań przy wytwarzaniu produktów w postaci dodatku do cementu i domieszki do betonu na miejscu przeznaczenia. Przykładowy ruchomy aparat 10 lub układ do wytwarzania domieszki do betonu zawiera co najmniej dwa, a korzystnie trzy lub więcej, zbiorniki (14, 16, 18) z których każdy zawiera surowiec różny od surowca znajdującego się w innym zbiorniku lub zbiornikach, ramę taką jak płoza 12, (np. płytę, platformę lub inną ramę z drewna, metalu lub tworzywa sztucznego) do montowania i przewożenia w postaci integralnego zespołu co najmniej dwóch pomp (np. 24, 26), z których każda skutecznie przenosi surowiec ze zbiorników do mieszarki 50, która opcjonalnie może być również umieszczona na płozie 12.

Wiele zbiorników może być przewożonych lub przesyłanych oddzielnie do miejsca przeznaczenia. Do łączenia surowców (np. 14, 16, 18) i z pompami (24, 26, 28) zamocowa188 030 nymi na płozie, następnie z opcjonalnymi zaworami (34, 36, 38) i miernikami przepływu (104, 106, 108) i z mieszarką 50 (korzystnie umieszczoną na płozie), stosowane są przewody takie jak węże lub rury. Integralna jednostka zawierająca płozę 12 i różne pompy, mieszarkę i inne elementy wyposażenia (zawory, mierniki przepływu) może być dzięki temu zwarta i wygodna w stosowaniu pomimo łączących rur i przewodów elektrycznych (nie zilustrowanych na fig. 2). Płoza 10 może mieć również umieszczony na niej zasilacz energią lub konwertor, który jest korzystnie połączony z pompami (24, 26, 28) i innym sprzętem (zaworami, przepływomierzami, CPU, monitorami, etc.) tak, że układ 10 możne być stosowany w odległych miejscach gdzie występuje niedostatek lub brak elektryczności. W kolejnych przykładach wykonania zasilacz 110 może zawierać silnik napędzany gazem lub silnik Diesla do obracania źródła energii elektrycznej prądu zmiennego w celu dostarczenia elektryczności dla elektrycznych/elektronicznych elementów składowych. Silnik może być również doczepiony do hydraulicznego lub pneumatycznego układu do eksploatacji pomp lub zaworów. W układzie zamontowanym na wózku (fig. 1) wózek lub sam silnik pojazdu może być zastosowany do napędzania źródła energii elektrycznej albo hydraulicznego lub pneumatycznego układu do eksploatacji pomp lub zaworów. Wiele rozwiązań jest zatem przewidzianych do zasilania i sterowania różnymi elementami składowymi.

Płoza 12 (jak pokazano na fig. 2 ) może być stosowana do montowania co najmniej dwóch, a korzystnie wielu pomp (24, 26, 28), jednej lub więcej mieszarek (50) lub mieszalników i innego opcjonalnego wyposażenia takiego jak zawory (34, 36, 38) do regulacji ilości lub natężenia materiałów pompowanych do mieszarki 50, mierników (104, 106, 108) do pomiaru lub sterowania ilością lub natężeniem pompowanych materiałów i opcjonalnie skrzynki przyłączowej 100 do elektrycznego połączenia pomp, zaworów, i/lub przepływomierzy do jednostki centralnej komputera (CPU) 70, która korzystnie jest również zamontowana na lub przymocowana do płozy 12 lub w inny sposób elektrycznie lub elektronicznie połączona z resztą układu na miejscu przeznaczenia. (Określenia „elektrycznie,, i „elektronicznie” są używane tu jako synonimy, chociaż ten ostatni termin może sugerować stosowanie zdalnego sterowania). Uzyskany układ zmontowany na płozie może być dostatecznie mały, aby nadawał się do transportu razem ze zbiornikami w takiego samego rodzaju lub wielkości kartonach wysyłkowych lub beczkach jak używane do przesyłania surowców. W innym przypadku płoza 12 może umieszczona na ciężarówce, w przyczepie, na statku. w samolocie lub na płaskim wózku czy przyczepie lub innych środkach transportu w celu przesłania do miejsca przeznaczenia (np. odległa placówka wytwarzania). CPU 70 może być zamontowana na płozie 12 lub dogodnie dołączona na miejscu za pomocą skrzynki przyłączowej 100 łub szeregowego elektrycznego przyłącza (szyny zbiorczej) zamontowanego na płozie.

Płoza 12 korzystnie zawiera co najmniej jedną pompę do pompowania dostarczanej wody (pokazano na fig. 1, ale nie pokazano na fig. 2) do mieszarki 50 na miejscu przeznaczenia lub miejscu odbiorcy. Przykładowo jeśli zbiornik (18) nie jest podłączony, wówczas pompa 28 może być połączona za pomocą węża lub rury z kurkiem doprowadzającym wodę a opcjonalny zawór 38 i przepływomierz 108 są użyteczne do regulowania natężenia dopływu wody do mieszarki 50. Płoza 12 może również mieć jednostki filtracji wody i/lub jednostki do obróbki wody (np. dla modyfikacji twardości lub miękkości), jeśli jest to potrzebne.

Zastosowanie ramy lub płozy 12 do montowania pomp, zaworów, przepływomierzy i mieszarki zapewnia wygodę, ponieważ oddzielne elementy składowe nie wymagają zasadniczego montażu po przesłaniu lub dostarczeniu na miejsce przeznaczenia. Układ zapewnia większą kontrolę procesu wytwarzania i mieszania składników, jako że poszczególne elementy składowe mogą zostać wybrane, dostosowane i wzorcowane w celu wspólnego wydajnego działania jako układu przed ich przesłaniem na miejsce przeznaczenia. Elementy składowe zapewniają również standaryzację poprzez to, że mogą być łatwiej zastępowane lub w inny sposób naprawiane ponieważ cały element składowy lub jego części mogą być uzyskane od jednego sprzedawcy lub źródła. W innych przykładach wykonania pompy, mieszarka, opcjonalne zawór}' i przepływomierz oraz inne wyposażenie (np. jednostki badania jakości ogólnie oznaczone jako 53, zasilacz 110) mogą być elektrycznie połączone z CPU 70, która jest lub może być zaprogramowana do sterowania układem i/lub skrzynką przyłączową 100, z którymi

188 030

CPU jest lub może być elektrycznie połączona w celu sterowania i/lub kontroli poszczególnych elementów składowych układu.

Elementy składowe są korzystnie wybrane, zamontowane i ułożone dla zapewnienia maksymalnej dokładności i/lub wydajności układu. Jeśli pompa 24 jest pompą wyporową (np. typu tłokowego) wówczas zawór (34) i przepływomierz (104) nie są tak ważne, ponieważ pompy przepływowe są bardziej precyzyjne niż inne rodzaje pomp, chociaż może być zalecane zastosowanie przepływomierza jako środka potwierdzającego ilość pompowanego materiału i dostarczającego informacje do CPU w celu fakturowania dla klienta. Używając pomp tłokowych można uzyskać dokładność, ponieważ objętość pompowanego materiału jest obliczana precyzyjnie w oparciu o liczbę suwów i objętość przemieszczaną przy jednym suwie tłoka. Ponadto przepływ materiału ustaje, gdy pompa się zatrzymuje, tak, że zawory nie są potrzebne i pompy tłokowe nie mają zużywających się przekładni zębatych. Jeśli pompa 24 stanowi pompę typu pompy wyporowej (np. pompę zębatą) wówczas korzystne jest zastosowanie zaworu typu otwarty/zamknięty (34) dla zapewnienia zatrzymywania przepływu materiału wraz z zatrzymaniem pomp, i tutaj przepływomierz 104 jest niekonieczny ale zalecany jako, że zapewnia on sposób kontroli natężenia przepływu lub ilości materiału przenoszonej przez pompę 24 do mieszarki 50. Jeśli pompa 24 stanowi pompę typu pompy odśrodkowej (np. typu 0 stałej prędkości obrotowej) wówczas powinien być stosowany zawór 34 typu zaworu sterującego (np. nastawny) do regulacji ilości materiału przenoszonego przez pompę 24 do mieszarki 50 i, odpowiednio, bardzo zalecany jest przepływomierz 24 do kontroli ilości lub natężenia przepływu materiału przenoszonego za pomocą pompy do mieszarki 50.

W układzie sprzężenia zwrotnego przepływomierz (taki jak oznaczony 104) przesyła elektryczny sygnał wyjściowy do CPU 70 proporcjonalny do ilości pompowanego materiału 1 ten sygnał wyjściowy jest porównywany przez CPU 70 z przepływem wymaganym przez operatora (wprowadzonym do komórki pamięci komputera) a CPU 70 wysyła wówczas odpowiedni sygnał elektryczny do pompy 24 lub zaworu sterującego 34, zwiększając lub zmniejszając, a więc sterując ilością lub natężeniem przepływu materiału aktualnie pompowanego do mieszarki 50.

Twórcy niniejszego wynalazku uważają, że przykładowy ruchomy układ do wytwarzania dodatku i/lub domieszki, mający potencjał rozpowszechnienia ogólnoświatowego, przyniesie ogromne korzyści dla przemysłu betonów i budownictwa. Przykładowo zbiorniki różnych surowców i sprzęt zamontowany na płozie może być transportowany samochodem ciężarowym, wagonem, helikopterem, statkiem lub innymi środkami transportu do odległego, odludnego lub zacofanego regionu lub kraju. Zmiany wynikające z jakości wapienia mieszanego w urządzeniu lub cementu stosowanego na miejscu, jakości i charakteru drobnego kruszywa (piasku) i gruboziarnistego kruszywa (np. żwiru) na miejscu oraz własności wody (np. twardość lub miękkość) oznaczają mniej problemów, którymi musi martwić się wytwórca, ponieważ komputer może zostać zaprogramowany z uwzględnieniem tych czynników.

W korzystnym urządzeniu i sposobie wytwarzania domieszki według wynalazku, CPU 70 jest elektrycznie (lub elektronicznie) połączona z pierwszą komórką pamięci, w której przechowywane są parametry receptury, w celu umożliwienia CPU sterowania przepływem i iiością surowców przenoszonych przez pompy. CPU jest Ροι·ζν8ύήο elektronicxnie połączona z drugą komórką pamięci, w której przechowywane są parametry wymagań klienta (takie jak tożsamość poszczególnych żądanych surowców, względne ilości każdego składnika, który ma być zmieszany dla wytworzenia wymaganego gotowego produktu, etc.) dla umożliwienia sterowania przez CPU natężeniem przepływu i ilością surowców przenoszonych przez pompy odpowiednio do wymagań technicznych zadania lub zlecenia klienta.

Możliwe jest odłączenie zbiornika surowców od układu 10 i dołączenie innego zbiornika zawierającego inny surowiec w celu uzyskania innych produktów w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu z tego samego układu oraz, gdy to jest wykonane, zalecane jest oczyszczenie obwodu pompa/zawór/przepływomierz aby zapobiec wzajemnemu zanieczyszczeniu. Można tego dokonać na przykład przez oczyszczenie węża lub rury w specjalnej linii (lub całego układu, jeśli to wymagane), stosując sprężone powietrze i/lub wodę. Korzystnie można umieścić w tym celu jeden lub więcej zbiorników sprężonego powietrza na płozie

188 030 lub ciężarówce albo w jej pobliżu. Zastosowanie oddzielnego, przeznaczonego do tego celu dopływu powietrza umożliwia przeprowadzenie operacji oczyszczania bez zakłócania działań produkcyjnych zaworów, pomp, lub innych elementów składowych, które mogą być pneumatycznie uruchamiane przez sprężarkę lub sprężarki na ciężarówce lub płozie. Innymi słowy, korzystne jest odizolowanie źródeł powietrza stosowanych do operacji oczyszczania od źródeł stosowanych do operacji wytwarzania.

Pompa załadunkowa stosowana do dostarczania wody do mieszarki 50 może być również używana do zwiększania ciśnienia wody do celów mycia i oczyszczania. Jako, że modyfikacje wynalazku mogą być w świetle informacji tu ujawnionych oczywiste dla fachowca w tej dziedzinie, powyższe przykłady nie mają na ograniczenia zakresu wynalazku do nich.

e>

U188 030

- OJ

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 Cena 4.00 zł.

Claims (33)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Ruchome urządzenie do wytwarzania dodatków do cementu i domieszek do betonu zawierające:

   co najmniej dwa zbiorniki, z których każdy zawiera surowiec do wytwarzania dodatków do cementu lub domieszek do betonu, ramę do zamontowania i przenoszenia w postaci integralnego zespołu co najmniej dwóch pomp, z których każda działa dla przeniesienia surowca ze zbiorników do mieszarki, i mieszarkę do odbioru surowców przenoszonych z wymienionych zbiorników i wspólnego mieszania surowców, aby uzyskać produkt w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wspomniana rama stanowi płozę.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera ponadto przewody wybrane spośród rur lub węży, przy czym wspomniane co najmniej dwie pompy są połączone z wspomnianymi co najmniej dwoma zbiornikami zawierającymi wspomniane surowce.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wymienione dodatki do cementu są wybrane spośród środków pomocniczych do mielenia, środków poprawiających jakość, środków poprawiających obrabialność, dodatków murarskich i do zapraw, środków rozcieńczających zaczyn lub ich mieszanin, i wymienione domieszki do betonu są wybrane spośród przyspieszaczy, zwalniaczy, środków uwalniających powietrze, środków zatrzymujących powietrze, środków zmniejszających reaktywność substancji alkalicznych, domieszek wiążących, domieszek zmniejszających ilość wody, superplastyfikatorów, barwników, inhibitorów korozji, domieszek zabezpieczających przed wilgocią, środków wytwarzających gaz, środków zmniejszających przepuszczalność, środków pomocniczych przy pompowaniu, domieszek grzybobójczych, domieszek bakteriobójczych, domieszek owadobójczych i ich mieszanek.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że każdy z wspomnianych co najmniej dwóch zbiorników zawiera surowiec stanowiący melasę, sulfonian, polimer melaminosulfonianoformaldehydowy, polimer nafalenosulfonianoformałdehydowy, chlorek potasowy, chlorek sodowy, aminy, alkanoloaminy, i ich odpowiednie sole, olej talowy, kwas tłuszczowy oleju talowego, kwasy tłuszczowe i ich pochodne, stearynian wapniowy, stearynian cynku, oleinian butylu, estry tłuszczowe i ich pochodne, glukonian sodowy, barwniki, kwas mrówkowy, sacharozę, cukry, glukozę, azotyn sodowy, azotan sodowy, azotyn wapniowy, azotan wapniowy, bromek wapniowy, tiocyjanian sodowy, syrop skrobiowy, sarkozynian sodowy, lignosulfonian wapniowy lub sodowy, ligninę, alkohole, glikole, gliceryny, fenole, kwas octowy, bezwodną sodę kaustyczną, wodorotlenek sodowy, wodorotlenek potasowy, liniowy alkilosulfonian sodowy, formaldehyd, krzemionkę, dwuglicynian, polimery zawierające oksyalkileny, mrówczan wapniowy, kwas mrówkowy, siloksany, środki powierzchniowo czynne, żywice i kwasy żywiczne, kalafonie i kwasy kalafoniowe, polikwas akrylowy, polikwasy akrylowe mające grupy oksyalkilenowe, polipirolidynę winylu, polioctan winylu, polialkohol winylowy, polisacharydy, kwasy karboksylowe, boraks, kwasy organiczne i ich odpowiednie sole, węglowodany, fosforany, ftalany, nierozpuszczalne w wodzie estry kwasu węglowego i borowego, silikony, syntetyczne detergenty, sole sulfonowanej ligniny, sole kwasów naftowych, substancje proteinowe, kwasy tłuszczowe i żywiczne i ich sole, alkilobenzenosulfoniany, sole sulfonowanych węglowodorów, pucolany, popiół lotny, pylistą krzemionkę, żużel wielkopiecowy, sole litu i baru, kauczuk, polichlorek winylu, związki akrylowe, kopolimery styrenowo-butadienowe, sadzę, czerń żelazową, ftalocyjanian, umbrę, zieleń tlenkową chromową, bie! tytanową, błękit kobaltowy, benzoesan sodowy, fluorogliniany, fluorokrzemiany. kleje roślinne, kleje zwierzęce, saponinę, hydroksyetylocelulozę, organiczne

   188 030 flokulanty, emulsję parafinową, smołę węglową, bentonit, krzemionki, fungicydy, środki bakteriobójcze, insektycydy, oraz mieszaniny i pochodne jakichkolwiek z wymienionych substancji.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ponadto zawiera jednostkę centralną komputera, elektrycznie lub elektronicznie połączoną ze wspomnianymi co najmniej dwiema pompami.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zawiera skrzynkę przyłączową do połączenia wspomnianej jednostki centralnej komputera ze wspomnianymi pompami.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ponadto zawiera jednostkę centralną komputera (CPU), która jest elektrycznie lub elektronicznie połączona z pierwszą komórką pamięci, przechowującą parametry recepturowe dla umożliwienia wspomnianej CPU regulacji natężenia przepływu lub ilości surowców pompowanych przez wspomniane co najmniej dwie pompy.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że CPU jest elektrycznie lub elektronicznie połączona z drugą komórką pamięci, przechowującą parametry profilu wymagań odbiorcy dla umożliwienia wspomnianej CPU sterowania natężeniem przepływu lub ilością surowców pompowanych za pomocą wspomnianych co najmniej dwóch pomp zgodnie ze względnymi ilościami określonych surowców dla dodatku do cementu lub domieszki do betonu wymaganych dla odbiorcy.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ponadto zawiera co najmniej dwa zawory do sterowania przenoszenia surowca za pomocą wspomnianych co najmniej dwóch pomp ze wspomnianych co najmniej dwóch, zamontowanych na ramie, zbiorników do wspomnianej mieszarki.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera ponadto mierniki dla dozowania ilości lub szybkości surowca przenoszonego przez wspomniane pompy do wspomnianej mieszarki.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ponadto zawiera: co najmniej dwa zawory do regulacji przenoszenia surowca za pomocą wspomnianych dwóch pomp ze wspomnianych co najmniej dwóch, zamontowanych na ramie, zbiorników do wspomnianej mieszarki, przy czym mieszarka jest zamontowana na wspomnianej ramie i co najmniej dwa mierniki dla dozowania ilości lub szybkości surowca przenoszonego przez pompę do wspomnianej mieszarki.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że ponadto zawiera jednostkę centralną elektrycznie lub elektronicznie połączoną ze wspomnianymi co najmniej dwiema pompami, wspomnianymi co najmniej dwoma zaworami i wspomnianymi co najmniej dwoma miernikami, przy czym natężenie lub ilość surowca przenoszona przez wspomniane pompy do mieszarki jest kontrolowana i sterowana.
14. 14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rama jest wsparta lub zamontowana na kołach do przenoszenia wspomnianej ramy na miejsce przeznaczenia i zapewniania w ten sposób wody do wspomnianej mieszarki.
15. 15. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ponadto zawiera co najmniej dwa zawory do regulowania ilości lub szybkości surowców pompowanych przez wspomniane co najmniej dwie pompy, co najmniej dwa przepływomierze dla dozowania ilości lub natężenia przepływu pompowanych surowców, procesor komputera dla sterowania wspomnianych pomp i zaworów w odpowiedzi na określony sygnał wyjściowy ze wspomnianych przepływomierzy, i co najmniej jedną pompę do dostarczania wody na miejscu przeznaczenia.
16. 16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że ponadto zawiera co najmniej trzy pompy, co najmniej trzy zawory i co najmniej trzy mierniki dla dozowania ilości lub szybkości surowców pompowanych do wspomnianej mieszarki.
17. 17. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że ponadto zawiera co najmniej jedną jednostkę kontroli jakości działającą dla pomiaru co najmniej jednej własności fizycznej, przy czym wspomniana jednostka kontroli jakości działa w celu pomiaru całkowitej ilości substancji stałych, pH, lepkości lub ciężaru właściwego dodatku do cementu lub domieszki do betonu albo surowca.

    188 030
18. 18. Sposób wytwarzania dodatków do cementu lub domieszek do betonu obejmujący: dostarczenie co najmniej dwóch zbiorników, z których każdy zawiera surowiec do wytwarzania dodatku do cementu lub domieszki do betonu, dostarczenie ramy do zamontowania i przenoszenia w postaci integralnej jednostki co najmniej dwóch pomp, oraz dostarczenie mieszarki do odbioru wspomnianych co najmniej dwóch surowców pompowanych ze wspomnianych co najmniej dwóch zbiorników i mieszania wspomnianych surowców dla uzyskania dodatku do cementu lub domieszki do betonu.
19. 19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, ponadto obejmuje montowanie zbiorników na ramie stanowiącej płozę.
20. 20. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że ponadto obejmuje dostarczenie we wspomnianych zbiornikach co najmniej dwóch surowców do wytwarzania dodatku do cementu lub domieszki do betonu, przy czym wspomniane dodatki do cementu są wybrane spośród środków pomocniczych do mielenia, środków poprawiających jakość, środków poprawiających obrabialność, dodatków murarskich i do zapraw, środków rozcieńczających zaczyn a wymienione domieszki do betonu są wybrane spośród przyspieszaczy, zwalniaczy, środków uwalniających powietrze, środków zatrzymujących powietrze, środków zmniejszających reaktywność substancji alkalicznych, domieszek wiążących, domieszek zmniejszających ilość wody, superplastyfikatorów, barwników, inhibitorów korozji, domieszek zabezpieczających przed wilgocią, środków wytwarzających gaz, środków zmniejszających przepuszczalność, środków pomocniczych przy pompowaniu, domieszek grzybobójczych, domieszek bakteriobójczych, domieszek owadobójczych i ich mieszanek.
21. 21. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że ponadto obejmuje dostarczenie co najmniej dwóch zaworów do regulacji ilości lub natężenia przepływu surowców pompowanych do wspomnianej mieszarki, co najmniej dwóch mierników dla dozowania ilości lub natężenia przepływu surowców pompowanych do wspomnianej mieszarki oraz zapewnienie jednostki centralnej komputera dla sterowania wspomnianych pomp i zaworów w odpowiedzi na sygnały ze wspomnianych mierników.
22. 22. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że ponadto obejmuje dostarczenie pierwszej komórki pamięci przechowującej parametry recepturowe dla umożliwienia wspomnianej CPU sterowania natężeniem przepływu lub ilością surowców przenoszonych przez wspomniane co najmniej dwie pompy i dostarczenie drugiej komórki pamięci przechowującej parametry profilu wymagań odbiorcy dla umożliwienia wspomnianemu procesorowi komputera sterowania natężeniem przepływu lub ilością surowca pompowanego do wspomnianej mieszarki przez wspomniane pompy zgodnie z wymaganiami odbiorcy.
23. 23. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że ponadto obejmuje zamontowanie wspomnianych co najmniej dwóch zbiorników zawierających surowce na wspomnianej ramie oraz przewożenie wspomnianej ramy na kołach.
24. 24. Sposób wytwarzania gotowego produktu w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu obejmujący:

    dostarczenie w wielu oddzielnych zbiornikach zamontowanych na ramie pojazdu różnych surowców do wytwarzania dodatków do cementu lub domieszek do betonu, dostarczenie co najmniej jednej mieszarki zamontowanej na wspomnianej ramie pojazdu do mieszania ze sobą co najmniej dwóch ze wspomnianych różnych surowców, dostarczenie mierników dla dozowania ilości lub szybkości przepływu surowców dostarczanych z kilku ze wspomnianych oddzielnych zbiorników do wspomnianej co najmniej jednej mieszarki, mieszanie wspomnianych surowców dla uzyskania gotowego produktu w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu do dozowania na miejscu przeznaczenia, dostarczenie co najmniej jednej jednostki kontroli jakości do pomiaru co najmniej jednej własności fizycznej produktu w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu, oraz dozowanie wspomnianego produktu w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu na miejscu przeznaczenia.

    188 030
25. 25. Sposób według zastrz. 24, znamienny tym, że wspomniane miejsce przeznaczenia stanowi miejsce odbiorcy.
26. 26. Sposób według zastrz. 24, znamienny tym, że ponadto obejmuje zapewnienie jednostki kontroli jakości do pomiaru co najmniej jednej własności fizycznej produktu w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu.
27. 27. Ruchomy układ do wytwarzania dodatku do cementu lub domieszki do betonu zawierający wiele oddzielnych zbiorników przewozowych zamontowanych na ramie i zawierających co najmniej dwa różne surowce do wytwarzania dodatków do cementu lub domieszek do betonu, przy czym wspomniany układ ponadto zawiera mieszarkę do mieszania z sobą wspomnianych co najmniej dwóch surowców, pompy do zasilania surowcem mieszarki ze wspomnianych zbiorników przewozowych, mierniki do dozowania surowców dostarczanych do wspomnianej mieszarki, i co najmniej jedna jednostkę kontroli jakości do pomiaru własności fizycznych surowców lub gotowego produktu w postaci dodatku do cementu lub domieszki do betonu.
28. 28. Układ według zastrz. 27, znamienny tym, że ponadto zawiera jednostkę centralną komputera połączoną ze wspomnianymi pompami, miernikami i co najmniej jedną jednostkę kontroli jakości.
29. 29. Układ według zastrz. 27, znamienny tym, że ponadto zawiera miernik do dozowania ilości lub szybkości wprowadzania wody wymaganej do wprowadzenia do wspomnianej mieszarki.
30. 30. Układ według zastrz. 27, znamienny tym, że ponadto zawiera co najmniej jedną jednostkę kontroli jakości do pomiaru całkowitej ilości substancji stałych, lepkości, ciężaru właściwego, pH, lub ich kombinacji.
31. 31. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że ponadto zawiera źródło powietrza pod ciśnieniem do uruchamiania co najmniej jednego elementu składowego wybranego spośród zaworów i pomp.
32. 32. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że ponadto zawiera drugie źródło powietrza pod ciśnieniem do oczyszczania wspomnianego urządzenia.
33. 33. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że ponadto obejmuje oczyszczanie co najmniej jednego zaworu lub pompy zamontowanych na wspomnianej ramie.