專利名稱：確定攪拌容器中混凝土體積的熱分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從外部測量混凝土攪拌鼓中混凝土液面的方法。具體說，本發(fā)明涉及確定攪拌容器中混凝土體積的熱分析方法。
近年來，過多的外來混凝土添加劑已在混凝土工業(yè)中泛爛開來。這些添加劑包括混凝土加氣劑、脫氣劑、促凝劑、堿性反應(yīng)性減弱劑、超塑性增塑劑、泵送助劑、減水摻和劑、腐蝕抑制劑、減滲劑以及纖維，還可以舉出一些。當(dāng)使用這些添加劑時，了解該添加劑所要加入的混凝土的體積是重要的，并且常常是關(guān)鍵性的。這在加入凝結(jié)緩凝劑或延遲凝固摻和劑時尤其是關(guān)鍵性的。
在典型的混凝土使用中，混凝土攪拌卡車返回混凝土攪拌場時，在鼓中還帶有一些濕的混凝土。過去，這些混凝土是直接沖洗到填筑地并扔掉。遺憾的是，這不是一種有利于環(huán)境的好作法。這類廢物對地下水有有害影響。因此，混凝土賣主喜歡回收他們的尚未被使用的水泥，在第二天再用。遺憾的是，開始時機(jī)械回收系統(tǒng)需要大量的基本投資，且需要大量的養(yǎng)護(hù)工作，以保持它們運轉(zhuǎn)。結(jié)果，市場上出現(xiàn)了許多用作凝結(jié)緩凝劑的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品包括一些木素磺化鹽、羥基化羧酸、木質(zhì)素、四硼酸鈉、葡糖酸、酒石酸以及其它有機(jī)酸及它們的相應(yīng)的鹽，還有某些碳水化合物。遺憾的是，這些材料要求使用者要相當(dāng)準(zhǔn)確地知道在上述卡車?yán)镞€剩有多少混凝土。如果向混凝土中加的凝結(jié)緩凝劑太少，混凝土在一夜間就將凝固，并且將被鑿下來。如果加的凝結(jié)緩凝劑太多，最后所得到的混凝土就不可能正常地凝固。不幸的是，提供一種確定一混凝土卡車中混凝土體積的簡單的方法已被證明是越來越困難。
目前，確定上述卡車中混凝土的體積的唯一精確的方法是稱量上述空卡車重量，并且稱量一從工地返回時該卡車的重量。然后，將重量分析測定值，利用一種簡單的密度轉(zhuǎn)換因子轉(zhuǎn)化為化為體積。遺憾的是許多小混凝土出售者不具備這種能力，加之其它的因素，例如汽油用量以及沖洗容器中的水含量，都能無意中影響上述重量的變化。
一些人曾建議對不同的混凝土體積時的液面，拍攝上述攪拌長車內(nèi)部的照片，并利用這些照片來確定所述體積。已證明這種方法是不可靠的。
因此，本發(fā)明的一個目的就是提供一種簡單的、精確的、確定混凝土攪拌器中的混凝土的體積的方法。
本發(fā)明涉及一種確定混凝土攪拌器中混凝土的液面的方法，該方法包括這樣一些步驟，即使混凝土攪拌鼓的外壁同一條彩色熱敏材料接觸，并觀察由于混凝土與其上方的空氣之間的溫差所產(chǎn)生的在該彩色熱敏材料上的分界面。然后可以將這一液面與一體積刻度指示器水平對齊，以得出上述卡車中混凝土的體積。


圖1是一個水泥攪拌卡車的側(cè)視圖，該卡車帶有一條彩色熱敏材料，該條利用磁性粘附在攪拌鼓的側(cè)面。
申請人業(yè)已發(fā)現(xiàn)，通過測量金屬攪拌鼓外側(cè)接觸混凝土的金屬部分與接觸空氣的金屬部分之間的溫度差，來確定混凝土攪拌器的攪拌鼓中的混凝土的體積是可能的。該體積是通過將一熱分析條，最好是背面帶磁性的，放在該攪拌鼓外側(cè)的辦法來確定的。該熱分析條檢測出在該鋼鼓中混凝土液面出現(xiàn)、并使顏色發(fā)生變化的溫度差。然后，將顏色變化部位與上述鼓附近的校正標(biāo)記相比較以確定體積。應(yīng)該指出，在確定過程中，所述鼓一定不能攪拌，即不能旋轉(zhuǎn)。
如這里所使用的那樣，名詞“彩色熱敏材料”指的是液晶成分。在英國專利1，138，590、美國專利3，440，882、3，617，374和3，533，399中說明了將這些材料用于熱分析目的，所有以上這些專利，在這里都被引用作為參考。對于本發(fā)明的目的來說，重要的是彩色熱敏材料提供了復(fù)蓋本領(lǐng)域所使用的空氣和混凝土的整個溫度范圍的、不同彩色分界面。這一范圍被認(rèn)為是從約30°F至120°F。比較可取的一些條是由Hallcrest Mfg.，Glenview，IL.制造的熱分析膜。當(dāng)空氣溫度與混凝土溫度之間的差大于10°F時，上述條在30秒內(nèi)，在所述混凝土液面上產(chǎn)生不同的顏色變化。在變色區(qū)(通常在混凝土液面之上)產(chǎn)生深蘭色，而在較熱區(qū)(通常是在混凝土液面之下)產(chǎn)生淺灰色。對于本發(fā)明來說，彩色熱敏材料的特定類型并不是關(guān)鍵性的，條假若它可以產(chǎn)生一種可觀察的、與混凝土和空氣之間的溫差伴隨在一起的分界面的話，所述溫差約小于10°F，較好為小于5°F，最好是小于1°F。
彩色熱敏材料條可以永久性粘在攪拌鼓的外側(cè)。然而，目前這些材料有些是外來的，因而比較貴。因此，在申請人的最佳實施例中，上述條應(yīng)比較短并可重復(fù)使用。本發(fā)明的可重復(fù)使用特色，如美國專利4，358，955中所述的那樣(該專利內(nèi)容作為參考在這里被引用)，可以利用所述條上的磁性背襯來實現(xiàn)，或者是利用非永久性粘合劑，例如利用壓敏粘合劑來實現(xiàn)，這種粘合劑使得該條可以從上述混凝土攪拌容器上取下來，并且可以重新粘貼在該混凝土攪拌容器上。磁性方法為最好，因為申請人認(rèn)為非永久性粘合劑會迅速地被灰塵和污垢異臟，這通常出現(xiàn)在施工現(xiàn)場。上述條合適的尺寸是，寬大約為1至3英寸，長大約為12至36英寸。
申請人還發(fā)現(xiàn)，特別有用的是帶有定位在攪拌鼓旁邊的被刻度的流體液面指示器，這里所述刻度對應(yīng)于攪拌鼓內(nèi)的流體液面。這指示器可以永久性地安裝在混凝土攪拌卡車的外面，或者是象一根測試棒那樣簡單，這測試棒在上述鼓附近，連同上述卡車上的基準(zhǔn)點一起使用。
如前所述，本發(fā)明特別適合于與混凝土凝結(jié)緩凝劑一起使用。兩種流行的商業(yè)化產(chǎn)品是商標(biāo)為RECOVER 的凝結(jié)緩凝劑(由W.R.Grace & Co.-Conn.，Cambridge，MA，提供)和商標(biāo)為DELVO 的凝結(jié)緩凝劑(由Master Builders Division of Sandoz Ltd.，Basel，Switzerland.出售)。DELVO 是一種膦酸型凝結(jié)緩凝劑，有關(guān)說明見美國專利4，964，917，這專利1990年10月23日頒布授與Bobrowski等人，有關(guān)內(nèi)容在這里加以引用作為參考。
較為可取的緩凝劑是膦酸衍生物，更可取的是那些含有羥基和氨基的膦酸衍生物，這些物質(zhì)能起鈣螯合劑作用。
其它一些適合的緩凝劑包括一些羥基羧酸及它們的鹽，這其中包括檸檬酸、葡糖酸、酒石酸、富馬酸、衣康酸、丙二酸、葡庚糖酸;所述緩凝劑還包括一些聚羧酸及它們的鹽，例如聚馬來酸、聚富馬酸、聚丙烯酸和聚異丁酸，最好是低分子量的;所述緩凝劑還包括抗氧化劑，例如抗壞血酸、異抗壞血酸(isoascorbic acid);所述緩凝劑還包括聚合物，例如磺酸-丙烯酸的共聚物，聚羥基硅烷(polyhydroxysilanes)和聚丙烯酰胺，最好是低分子量的;所述緩凝劑還包括一些碳水化合物，例如蔗糖和玉米糖漿;而且，所述緩和劑還包括一些木素磺酸物(lignosulphones)，例如木質(zhì)磺酸鈣。當(dāng)然，在這些物質(zhì)中，比較可取的是那些羥基羧酸、那些聚羧酸、抗壞血酸、異抗壞血酸、那些碳水化合物和那些聚羥基硅烷。
更可取的緩凝劑是至少一種膦酸型的緩凝劑與至少一種不同類型的緩凝劑組成的混合物。因為一些非膦酸緩凝劑當(dāng)中的許多種，例如檸檬酸，也具有減少水的性能，所以這些還可能具有增加最終凝固的混凝土的抗壓強(qiáng)度的效果。
緩凝劑的有效量隨溫度、水含量、所要求的緩凝時間，所涉及的具體材料(摻和劑、水泥類型和牌號)以及緩凝劑的類型而變化。由于材料和操作條件因場地不同而變，所以需要進(jìn)行預(yù)先試驗，以選擇實際的配料比例。這種確定是屬于本領(lǐng)域人員的普通技術(shù)。這種配料的分布圖一旦制成，它就可以進(jìn)行復(fù)制而無需進(jìn)行預(yù)先試驗，假若知道添加劑的體積的話。
在使用緩凝劑后，使用一種促凝劑，或水合加速劑。一般要使該混凝土恢復(fù)成為可凝固的混合物。對于緩凝時間很短的情況，通常不需要促凝劑。
可用于本發(fā)明以使被緩凝的混凝土復(fù)原的、較為可取的促凝劑是被列入ASTMC494 Type C型摻和劑的那些物質(zhì)。較為可取的促凝劑成分是不含氯化物的，并可能含有例如鈣鹽，例如硝酸鈣和甲酸鈣;一些硫氰酸鹽，例如硫氰酸鈉;三乙醇胺和一些甘脲，例如三甲基甘脲(trimethyloglycoluril)。一種較為可取的這種類型的促凝劑是由Master Builders Inc.，Cleveland，Ohio以POZZOLITH 555A商標(biāo)出售的促凝劑。最為可取的促凝劑是由W.R.Grace&Co.-Conn.，Cambridge，MA以DARACCEL和DARASET商標(biāo)出售的促凝劑。
從理論上講，攪拌鼓中的混凝土與其上的空氣可能處于幾乎相同的溫度下。在這樣一些情況下，仍然可以通過用一種揮發(fā)性液體，例如水、異丙酸或它們的混合物，噴涂攪拌鼓的外殼來利用本發(fā)明。當(dāng)這揮發(fā)性液體蒸發(fā)時，蒸發(fā)速率受到與上述攪拌鼓一起的混凝土的熱量的影響。這對應(yīng)于液面線上下蒸發(fā)冷卻的差別，因此增大了熱分析的效果。
參看圖1，這里示出了一個水泥攪拌器1，其上帶有粘貼在攪拌鼓3外側(cè)的彩色熱分析條2?；炷梁推渖戏降目諝獾臒嵝阅?，使得在條4、5上產(chǎn)生了不同的色彩效果。在卡車中混凝土液面，是兩種顏色之間的分界面6。
如這里所使用的那樣，“混凝土攪拌器”這個詞指的是任意一種常規(guī)批料的、半批料的或連續(xù)的混凝土攪拌器，這種攪拌器充分地攪拌水泥和填料，以便得到均勻的質(zhì)量并用水泥漿涂敷所有顆料。比較可取的混凝土攪拌器是那些旋轉(zhuǎn)攪拌器，這些旋轉(zhuǎn)攪拌器由一旋轉(zhuǎn)鼓或繞其對角線軸旋轉(zhuǎn)的方形箱子組成，通常裝有一些偏轉(zhuǎn)板和漿葉，以改進(jìn)攪拌效果。最為可取的是不透明的攪拌器，即金屬攪拌鼓。
盡管已說明并顯示了，對在一個特定類型的容器內(nèi)，使用本發(fā)明的某些具體的實施例，顯然，按本發(fā)明的更廣的范圍，可以做出各種改進(jìn)并提出其它一些實施例。例如，可以使用不同尺寸的條，以及可以使用不同的熱分析材料。因此，人們要明白的是本發(fā)明不限于所給出的這些具體的方案，而對于本發(fā)明的最廣的范圍，它包括出自本發(fā)明范圍內(nèi)的全部等效實施例和改進(jìn)。
例1確定一個攪拌容器中的混凝土的體積的方法一個工業(yè)用的混凝土攪拌卡車，由施工現(xiàn)場返回混凝土場時，在攪拌鼓內(nèi)還帶有剩余的混凝土。將該卡車停下來，并使攪拌鼓停止旋轉(zhuǎn)。該卡車司機(jī)得到彩色熱敏材料條。這種材料2英寸寬，18英寸長，具有10密耳厚的磁性條狀背襯，一密耳厚的熱分析膜，并且是由the Hallcrest Mfg.Co.，Glenview，IL制造的。使該條與金屬攪拌鼓的外表面接觸(彩色熱敏材料一側(cè)朝外)。使這條平衡大約30秒鐘，若混凝土與其上方空氣之間的溫度差是大于10°F的話，該條在混凝土液面以上將變?yōu)闇\灰色，而在混凝土液面以下將變?yōu)樯钐m色。所述淺灰區(qū)和深蘭區(qū)接觸處的分界面就是上述卡車中混凝土的液面。
當(dāng)混凝土溫度與其上方的空氣溫度之間的溫差小于10°F時，將霧狀冷水加到上述條及攪拌鼓周圍區(qū)域上。大約30秒鐘后，以上所述的顏色變化將演變，并形成混凝土液面線。
例2回收未被使用的混凝土的方法例1的混凝土液面線可以用來計算上述卡車中混凝土的體積。首先，將一個已定標(biāo)為攪拌鼓體積的垂直流體液面指示器設(shè)置在靠攪拌鼓上加有彩色熱敏材料的區(qū)域附近。其次，操作者沿水平方向使混凝土液面線與刻度對齊，并直接從所述垂直流體液面指示器上讀出混凝土的體積。接下去，該操作者對于一選定的緩凝劑，利用配料計算圖或配料比例分布圖。當(dāng)所述緩凝劑是由W.R.Grace&Co.-Conn.，Cambridge，MA.制造的RECOVER
牌凝結(jié)緩凝劑時，上述配料比例的分布將是從3到150流體盎司/英坦，這取決于所涉及的具體材料、操作條件和所要求的穩(wěn)定作用。一旦計算出凝結(jié)緩凝劑的量，就把它配料進(jìn)上述混凝土中，充分加以攪拌，于是，就使該混凝土能在不使用時的情況下，保存所要求的緩解期。
在所要求的緩解期結(jié)束時，將一有效量的水合加速劑，加入到上述攪拌鼓中被緩凝的混凝土里，以使它恢復(fù)為可凝固態(tài)。當(dāng)加入的是由W.R.Grace&Co.-Conn.，Cambridge，MA.制造的DARACCEL或DARASET牌的促凝劑時，所需要的配料比的分布范圍將是從0到100流體盎司/英坦，這取決于穩(wěn)定期以及攪拌鼓中新鮮混凝土與被穩(wěn)定的混凝土之比。一般來說，未使用過的混凝土可以被緩凝保持新鮮狀態(tài)達(dá)72小時。
權(quán)利要求
1.一種用于確定混凝土攪拌器中的混凝土液面的方法，包括以下步驟(1)使所述混凝土攪拌器的攪拌鼓外側(cè)同一彩色熱敏材料條相接觸，(2)觀察由所述混凝土和其上方的空氣之間的溫度差所產(chǎn)生的所述彩色敏感材料上的分界面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述彩色熱敏材料在每次使用后還原為它原來的顏色。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述攪拌容器是不透明的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的攪拌容器是金屬的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述彩色熱敏材料由于混凝土與其上方的空氣之間的小于10°F的溫度差，產(chǎn)生了一種可觀察的分界面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述彩色熱敏材料由于混凝土與其上方的空氣之間的小于5°F的溫度差，產(chǎn)生了一種可觀察的分界面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述彩色熱敏材料條進(jìn)一步包括-磁性背襯，該磁性背襯使得所述條可以反復(fù)地固定在金屬混凝土攪拌容器上、從該金屬混凝土攪拌容器上取下來、并再次固定到這金屬混凝土攪拌容器上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述彩色熱敏材料條包括一粘合劑背襯，該粘合劑背襯使得所述條可以固定到任意的混凝土攪拌容器上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述粘合劑是一種非永久性粘合劑，該粘合劑使得上述條可以從上述混凝土攪拌容器上取下來、并再固定到該混凝土攪拌容器上。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述混凝土攪拌器包括一個攪拌鼓和一個垂直流體液面指示器，在這里，這垂直指示器上刻有刻度，用以表示對給定的水平液面、攪拌鼓中材料的體積，并且將所述液面指示器定位在上述彩色熱敏材料條的旁邊。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于該方法還進(jìn)一步包括確定所述卡車中混凝土體積的步驟，這是通過沿水平方向?qū)⒉襟E(b)的分界面與上述垂直流體液面指示器上的體積刻度對齊進(jìn)行的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述攪拌鼓在步驟(a)之前用一種揮發(fā)性液體噴涂，在這里，混凝土液面上下的液體蒸發(fā)速率將所述溫差增大。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述揮發(fā)性液體選自以下這組物質(zhì)，這組物質(zhì)包括水、異丙醇或者它們的混合物。
14.一種重新利用混凝土的方法，該方法包括以下步驟(1)通過測量攪拌鼓外側(cè)混凝土液面上下的溫差，以及利用所述混凝土液面計算所述鼓內(nèi)的混凝土體積，來確定一個混凝土攪拌器中混凝土液面;(2)通過加入有效量的緩凝劑，使所述混凝土的水合延緩。
15.根據(jù)專利要求14所述的方法，其特征在于該方法還進(jìn)一步包括以下附加步驟(3)在所要求的緩凝期結(jié)束時，將有效量的水合加速劑加入到上述混凝土攪拌鼓中被緩凝的混凝土里，以便使該混凝土復(fù)原為可凝固狀態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于步驟(1)中的混凝土液面是通過以下步驟來確定，這些步驟包括(a)使所述混凝土攪拌器的鼓的外部與一條彩色熱敏材料相接觸;(b)觀察由所述混凝土及其上方空氣之間的溫度差在上述彩色熱敏材料條上產(chǎn)生的分界面。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于所述彩色熱敏材料在每次使用后都恢復(fù)它原來的顏色。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述攪拌容器是不透明的。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所述攪拌容器是金屬的。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述彩色熱敏材料由于上述混凝土和其上方的空氣之間小于10°F的溫差，而產(chǎn)生一種可觀察的分界面。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述彩色熱敏材料由于上述混凝土和其上方的空氣之間小于5°F的溫度差而產(chǎn)生一種可觀察的分界面。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于所述彩色熱敏材料條進(jìn)一步包括一磁性背襯，該磁性背襯可以使得所述條能反復(fù)地固定在金屬混凝土攪拌器容器上，從該金屬混凝土攪拌器上取下來、并能重新固定在這金屬混凝土攪拌器容器上。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于所述熱敏材料條具有可使該條被固定在任意的混凝土攪拌器容器上的粘合劑背襯。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于所述粘合劑是非永久性粘合劑，該粘合劑使得上述條可以從上述混凝土攪拌器容器上取下來并能重新固定在該混凝土攪拌器容器上。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于所述混凝土攪拌器包括一攪拌鼓和一垂直流體液面指示器，在這里，這垂直指示器刻有刻度，以便反映對給定的水平液面、在攪拌鼓中材料的體積，并且在這里該液面指示器被固定在所述彩色熱敏材料條的旁邊。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于該方法還進(jìn)一步包括確定上述卡車中混凝土體積的步驟，這是通過沿水平方向?qū)⒉襟E(b)中的分界面與該垂直流體液面指示器對齊來進(jìn)行的。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于所述攪拌鼓在步驟(a)之前用揮發(fā)性液體噴涂，在這里，所述混凝土液面上下的液體揮發(fā)速率將所述溫差增大。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于所述揮發(fā)性液體是造自以下這組物質(zhì)，這組物質(zhì)包括水、異丙醇和它們的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定混凝土攪拌器中混凝土液面的方法，方法包括以下步驟使混凝土攪拌鼓的外部與一彩色熱敏材料條相接觸，并觀察由混凝土和它上方的空氣之間的溫差在該彩色熱敏材料上所產(chǎn)生的分界面。然后，將這一液面沿水平方向與一被刻了度的體積指示器對齊，以便得出卡車中混凝土的體積。
文檔編號G01F23/00GK1066327SQ9210294
公開日1992年11月18日 申請日期1992年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月24日
發(fā)明者J·O·迪馬斯 申請人:格雷斯公司