專利名稱：基于標(biāo)稱劑量-響應(yīng)分布圖調(diào)節(jié)混凝土流變學(xué)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造混凝土，更具體地，涉及通過(guò)參考標(biāo)稱劑量響應(yīng)分布圖計(jì)算的流變學(xué)改性劑的增量劑量，來(lái)調(diào)節(jié)預(yù)拌卡車或固定混合器中的混凝土的流變學(xué)性質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
已知通過(guò)使用傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)混合鼓所需的能量，例如通過(guò)測(cè)量液壓而監(jiān)測(cè)施用于鼓的扭矩，來(lái)控制在預(yù)拌遞送卡車中的混凝土的“坍塌度”或流動(dòng)性性質(zhì)(參見(jiàn)例如，美國(guó)專利 4，008，093,5, 713，663)。與液壓傳動(dòng)偶聯(lián)的液壓傳感器和/或轉(zhuǎn)速傳感器例如可用于監(jiān)測(cè)混合鼓旋轉(zhuǎn)。監(jiān)測(cè)混凝土坍塌度包括校準(zhǔn)在含有混凝土混合物的混合卡車上的液壓傳感器和/或電傳感器得到的輸出或值，和使這些值與使用標(biāo)準(zhǔn)坍落度筒試驗(yàn)得到的坍塌度值關(guān)聯(lián)。在標(biāo)準(zhǔn)坍落度筒試驗(yàn)中，將含有新的混凝土的12英寸截錐移除，以允許混凝土掉落，并且測(cè)量混凝土的垂直高度掉落(例如，ASTM C143-05)。將具有該已知坍塌度值的混凝土加入到鼓混合器中，使得作為來(lái)自傳感器的輸出得到的液壓或電值可儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器位置中并隨后通過(guò)計(jì)算機(jī)處理單元(CPU)關(guān)聯(lián)。在將混凝土遞送至消費(fèi)者期間，由于水合、蒸發(fā)和其它因素，混凝土隨著時(shí)間變硬，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)混合鼓所需的液壓或電能提高時(shí)，傳感器檢測(cè)到這一點(diǎn)。板載CPU比較由一個(gè)或多個(gè)傳感器得到的檢測(cè)到的能量值，并且將該值與在存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的值相比較。如果傳感器和CPU檢測(cè)到混凝土正開(kāi)始變硬，則該理論是可觸發(fā)CPU以激活計(jì)量或泵送裝置，以向混凝土中注射水或其它液體(例如，化學(xué)分散劑)，以恢復(fù)坍塌度至期望的值。長(zhǎng)期以來(lái)期望能以有效的方式向混凝土中加入水或化學(xué)混合物，或者，換言之，力口入實(shí)現(xiàn)目標(biāo)流變學(xué)值所需的精確量的混合物，同時(shí)避免投配誤差和冗長(zhǎng)的試錯(cuò)。假設(shè)由于可使用高度精密的傳感器和CPU，則必然得到精確的和有效的方法。然而，現(xiàn)有技術(shù)水泥混合系統(tǒng)，由于它們均涉及精密的硬件，仍然存在它們控制的混合物的變化。Zandberg等人的US 5，713，663聲明，通過(guò)向聯(lián)機(jī)CPU輸入信息,可在預(yù)拌卡車中監(jiān)測(cè)坍塌度讀數(shù)，并且所述信息可包括批料水量、顆粒狀材料成分的量、沙子水分含量、時(shí)間、“指定的”坍塌度和其它因素(參見(jiàn)第8欄，第3-14行)。然而，Zandberg等人未明確說(shuō)明包括這些因素中的哪一些以及如何加權(quán)。該專利闡明這樣的信息可在存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存，使得CPU可以從輸入的信息計(jì)算達(dá)到期望的坍塌度所需的液體組分。備選地，該專利闡明可“預(yù)先計(jì)算”所需的液體組分并隨其它信息加載到CPU中(第8欄，第15-22行)。該專利還提及存儲(chǔ)器可在與“一系列可能的混合物”相關(guān)的“查詢表”中儲(chǔ)存信息，因此“對(duì)于具體的混合類型和具體的坍塌度值和混合成分的具體的量，系統(tǒng)將能夠比較通過(guò)傳感器測(cè)量的值與混合物的已知值，以提供加入的液體組分的手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)”(第8欄，第29-36行)。盡管重申目的是能夠“使混合最大化而沒(méi)有過(guò)量供應(yīng)液體組分”，否則需要混凝土混合物返回而不是遞送，Zandberg等人未指定在“查詢”表中包括什么因素。他們也沒(méi)有描述計(jì)算待給予的液體組分的劑量的精確方法。類似地，Hines等人的美國(guó)專利 6，042，258 和 6，042，259 (MBT Holding/BASF)公開(kāi)了一種混合物分配系統(tǒng)，用于穩(wěn)定混凝土過(guò)夜、同一天(作為遞送)或持久操作。在這些模式的每一種中，基于位于計(jì)算機(jī)可存取存儲(chǔ)器內(nèi)的“內(nèi)部表”，計(jì)算混合物劑量(參見(jiàn)例如6，042，258，第9欄，第4-30行；第9欄，第42-52行；第10欄，第7-20行；和圖2A，128、138和148)。然而，這樣的內(nèi)部表或表格需要包含的“變量”或條件的數(shù)量看起來(lái)相當(dāng)廣泛。這些變量包括在混合器中混凝土的量、其溫度、在混凝土中水泥的類型、在遞送卡車中運(yùn)輸混凝土的時(shí)間量)、所需的水量和其它因素。建議取決于輸入計(jì)算機(jī)的所選數(shù)據(jù)，批料工人(batchman)或司機(jī)可產(chǎn)生他自己的特定的表或查詢表，并且軟件供應(yīng)者可進(jìn)行調(diào)節(jié)，以允許司機(jī)或批料工人“補(bǔ)償在數(shù)據(jù)表或查詢表中未考慮的因素的劑量值”(參見(jiàn)例如，US6，042，258的第9-10欄；還參見(jiàn)US 6，042, 259的第9_10欄)。此外，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)加入混合物的意圖是控制水泥水合，而不是坍塌度或其它流變學(xué)值。在美國(guó)專利公開(kāi)2009/0037026 中，Sostaric 等人(RS Solutions LLC)公開(kāi)了一種使用水或化學(xué)添加劑在預(yù)拌遞送交通工具中調(diào)節(jié)混凝土的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于檢測(cè)各種參數(shù)的傳感器:例如溫度、壓力、旋轉(zhuǎn)(速度、能量)和用于計(jì)算坍塌度的傾斜/加速(參見(jiàn)例如，圖4C ;第0071-0072段)。例如，該系統(tǒng)可包括用于測(cè)量載荷溫度以及混合鼓的外殼溫度的傳感器。該系統(tǒng)還可包括用于測(cè)量“加速/減速/傾斜”的傳感器。該系統(tǒng)甚至可包括用于測(cè)量振動(dòng)和環(huán)境參數(shù)(例如濕度和大氣壓)的傳感器。(參見(jiàn)第0132段)。此夕卜，基于系統(tǒng)使用的傳感器測(cè)得的輸出，系統(tǒng)將自動(dòng)加入水或其它混合物。盡管用于測(cè)量日益提高數(shù)量的參數(shù)的技術(shù)精密化提高，如部署增加的傳感器數(shù)量用于測(cè)量將其遞送至建設(shè)工地期間水泥的各方面所示，本發(fā)明人不認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀關(guān)于以下提供清楚的指引:哪些參數(shù)必須考慮并且包括在查詢表中或者哪些參數(shù)對(duì)于計(jì)算化學(xué)混合物投配量是最重要的。實(shí)現(xiàn)精確和有效投配化學(xué)混合物到混凝土中認(rèn)為是困難的，這主要是由于以下事實(shí):由于比例(例如，水/水泥比率)、特性(例如，水泥細(xì)度)和混凝土成分的狀況(例如，溫度)和載荷歷史(老化、溫度分布圖等)，比起水對(duì)流變學(xué)的影響，加入的化學(xué)混合物對(duì)流變學(xué)的影響改變至較大的程度。在一天、一周、一個(gè)月等過(guò)程期間，在混凝土批料的不同載荷過(guò)程期間，這些因素可能變化。例如，當(dāng)環(huán)境溫度提高時(shí)，在一天期間，混凝土溫度可隨著每個(gè)批料而提高。水泥的不同的遞送可在化學(xué)性和細(xì)度上改變。不只是僅僅調(diào)節(jié)坍塌度，期望調(diào)節(jié)混凝土的其它流變學(xué)性質(zhì)。流變學(xué)處理物質(zhì)的流動(dòng)和變形科學(xué)。混凝土的流變學(xué)可按坍塌度、塌落流動(dòng)度、屈服應(yīng)力、塑性粘度、表觀粘度、觸變性或流動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)以及其它因素而定義。因此，本發(fā)明的目的是選擇化學(xué)混合物的適當(dāng)劑量來(lái)調(diào)節(jié)這些混凝土流變學(xué)參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)。鑒于前述，本發(fā)明人認(rèn)為需要在混合鼓和其它混合裝置中調(diào)節(jié)混凝土流變學(xué)性質(zhì)的新的方法，比起在當(dāng)前的實(shí)踐中的方法在使用上更有效和實(shí)用的方法。發(fā)明概述
為了克服在混凝土混合物中實(shí)現(xiàn)投配精確性和避免投配過(guò)多問(wèn)題的現(xiàn)有技術(shù)方法的缺點(diǎn)和提高的技術(shù)復(fù)雜性，本發(fā)明提供了一種方法，其中使用標(biāo)稱劑量響應(yīng)(“NDR”)分布圖計(jì)算具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的投配，該方法意外地不需要耗時(shí)地編輯參數(shù)查詢表以及因此在每次批料制備或遞送的開(kāi)始時(shí)輸入眾多參數(shù)。劑量響應(yīng)曲線將流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合(例如水、化學(xué)混合物或它們的組合)的劑量與被流變學(xué)改性劑的作用改性的混凝土的流變學(xué)、強(qiáng)度或一些其它特性關(guān)聯(lián)。為了清楚和方便，以及為了容易CPU程序化，劑量響應(yīng)曲線可采用多種形式中的一種來(lái)表示。例如，修改坍塌度的化學(xué)混合物的劑量響應(yīng)曲線可表示為化學(xué)混合物的劑量作為對(duì)混凝土的坍塌度給予的劑量的函數(shù)。備選地，其可表示為坍塌度變化I個(gè)增量單位所需的化學(xué)混合物劑量的變化(例如，坍塌度變化I英寸所需的混合物劑量)。通常在某組條件下對(duì)于給定組的材料建立劑量響應(yīng)曲線，其可后來(lái)用于在混凝土生產(chǎn)期間選擇適當(dāng)?shù)膭┝俊Ｔ撉€在本文中稱為標(biāo)稱劑量響應(yīng)(“NDR”)曲線。由于劑量響應(yīng)曲線為大量變量(材料性質(zhì)、溫度等)的函數(shù)，以下將不切實(shí)際地復(fù)雜:考慮所有相關(guān)變量開(kāi)發(fā)劑量響應(yīng)曲線，使用查詢表等編程CPU，測(cè)量所有相關(guān)變量，和選擇流變學(xué)改性劑(例如，化學(xué)混合物)的正確劑量以實(shí)現(xiàn)期望的響應(yīng)。本發(fā)明的目的是提供一種手段來(lái)有效和精確地更新標(biāo)稱劑量響應(yīng)曲線來(lái)滿足不斷改變的外部變量，而無(wú)需明確考慮這些變量。因此，產(chǎn)生標(biāo)稱劑量響應(yīng)曲線并且隨后通過(guò)適應(yīng)性控制方法來(lái)調(diào)節(jié)。本發(fā)明源自以下意外的發(fā)現(xiàn):具有不同參數(shù)(例如，溫度、混合設(shè)計(jì)、水分水平、水合水平、濕度、不同的卡車)的混凝土混合物顯示廣泛變化的“劑量響應(yīng)”分布圖，否則具有類似的性能，原因在于它們的劑量響應(yīng)曲線不交叉。本文使用的“劑量響應(yīng)”的概念意思是并且是指具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合對(duì)流變學(xué)(例如坍塌度、塌落流動(dòng)度或屈服應(yīng)力)的影響作為給予的劑量的函數(shù)。該出乎意外的劑量響應(yīng)性能在

圖1中說(shuō)明，其中顯示向其中混合流變學(xué)改性劑(例如聚羧酸鹽水泥分散劑混合物)的不同的混凝土混合物顯示類似的劑量響應(yīng)曲線，其中坍塌度顯示作為坍塌度變化I個(gè)單位(例如從2英寸到3英寸坍塌度，和從3英寸到4英寸坍塌度等)所需的劑量(盎司混合物每立方碼混凝土)的函數(shù)。標(biāo)稱劑量響應(yīng)(“NDR”)分布圖的計(jì)算基本上在圖2中說(shuō)明，其中考慮至少兩個(gè)分布圖曲線(為了方便參考，標(biāo)記為“最大劑量”和“最小劑量”)來(lái)提供一個(gè)NDR分布圖。劑量響應(yīng)曲線的非交叉性能的顯著性(圖1)引導(dǎo)本發(fā)明人實(shí)際上實(shí)現(xiàn)通過(guò)使用NDR分布圖可調(diào)節(jié)混凝土流變學(xué)，該NDR分布圖基于甚至由僅一個(gè)數(shù)據(jù)集得到的一個(gè)曲線，但是優(yōu)選使用至少兩個(gè)曲線(例如，圖2)，且從精確性的角度更優(yōu)選使用多個(gè)曲線(例如，圖1)，通過(guò)換算僅一個(gè)參數(shù)(即，反映實(shí)際的混合物性能并通過(guò)標(biāo)稱劑量響應(yīng)曲線預(yù)測(cè)的比率)可調(diào)節(jié)NDR分布圖。因此，基于實(shí)際的混合物性能，實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性控制方法以更新標(biāo)稱劑量響應(yīng)曲線?；旌衔锏拿總€(gè)劑量通過(guò)使用由換算系數(shù)調(diào)節(jié)的標(biāo)稱劑量響應(yīng)曲線而選擇，換算系數(shù)來(lái)自先前將混合物加入相同載荷的混凝土中。因此，將所選的劑量調(diào)節(jié)至與混凝土載荷關(guān)聯(lián)的實(shí)際的條件，而無(wú)需明確測(cè)量和調(diào)節(jié)這些參數(shù)。在這種情況下，在載荷內(nèi)混合物的第二個(gè)和每個(gè)隨后的劑量有望比第一個(gè)劑量顯著更精確。這消除了冗長(zhǎng)的試錯(cuò)過(guò)程，其中不考慮在混凝土的載荷中先前的混合物性能。 基于來(lái)自先前載荷的混合物性能數(shù)據(jù)，還可調(diào)節(jié)標(biāo)稱劑量響應(yīng)曲線。雖然現(xiàn)有技術(shù)方法已提出通過(guò)使用水或化學(xué)混合物可補(bǔ)償混凝土混合物的經(jīng)驗(yàn)性能，但是迄今為止未教導(dǎo)或提出如何進(jìn)行該補(bǔ)償。本發(fā)明的意外的方面在于混凝土混合物的流變學(xué)可通過(guò)輸入計(jì)算機(jī)處理器單元(CPU)僅混凝土的量(載荷大小)和目標(biāo)流變學(xué)值(例如，坍塌度、塌落流動(dòng)度或屈服應(yīng)力)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且比較實(shí)際的流變學(xué)與NDR，加入將實(shí)際的流變學(xué)變?yōu)槟繕?biāo)流變學(xué)(理論上)所需的標(biāo)稱劑量化學(xué)混合物的一定百分比，測(cè)量得到的流變學(xué)值變化，并且將該值與使用該百分比的標(biāo)稱劑量理論上會(huì)得到的NDR值相比較，然后通過(guò)加入隨后的劑量來(lái)調(diào)節(jié)流變學(xué)，該隨后的劑量考慮由于第一次百分比加入測(cè)量的偏差。因此，本發(fā)明考慮在所述方法中結(jié)合的“學(xué)習(xí)”步驟，而不必考慮眾多參數(shù)，例如溫度、混合設(shè)計(jì)、濕度和其它因素。因此，用于在混合器中控制能水合的水泥質(zhì)組合物的流變學(xué)的本發(fā)明的一種示例性方法(其中測(cè)量操作含有水泥質(zhì)組合物的所述混合器所需的能量并且與標(biāo)稱流變學(xué)值關(guān)聯(lián)，其中將流變學(xué)改性劑加入到水泥質(zhì)組合物中，以修改其流變學(xué))包括:
(a)向計(jì)算機(jī)處理器單元(“CPU”)輸入目標(biāo)流變學(xué)值(“TRV”)和含有或預(yù)期含有具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的能水合的水泥質(zhì)組合物的載荷大??；和
(b)得到在混合器內(nèi)所含的能水合的水泥質(zhì)組合物的當(dāng)前的流變學(xué)值(“CRV”)；
(c)通過(guò)使用CPU，比較在步驟(b)中得到的當(dāng)前的流變學(xué)值與在CPU可存取存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的標(biāo)稱劑量響應(yīng)(“NDR”)分布圖，并且其中所述NDR基于至少一個(gè)數(shù)據(jù)集，其中具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的各種劑量和它們對(duì)流變學(xué)值(例如坍塌度、塌落流動(dòng)度或屈服應(yīng)力)的關(guān)聯(lián)效果可檢索地儲(chǔ)存，并且測(cè)定將所得到的CRV變?yōu)樵诓襟E“(a) ”中指定的TRV所需的所述具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的標(biāo)稱劑量；
(d)在混合器中投配能水合的水泥質(zhì)組合物，其中選擇或預(yù)先選擇所述具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的百分比為5%-99%，基于將所述得到的CRV變?yōu)樵诓襟E(a)中指定的所述TRV所需的在步驟(c)中測(cè)定的標(biāo)稱劑量；
(e)在加入在步驟(d)中選擇或預(yù)先選擇的具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的標(biāo)稱劑量的百分比并且與所述能水合的水泥質(zhì)組合物均勻混合之后，得到能水合的水泥質(zhì)組合物的隨后的CRV;比較在步驟(d)中選擇或預(yù)先選擇的劑量與根據(jù)NDR分布圖從步驟(b)到步驟(e)相同的流變學(xué)值變化所需的劑量，并且測(cè)定換算系數(shù)(“SF”)，通過(guò)該換算系數(shù)調(diào)節(jié)得自NDR分布圖的劑量，其中SF定義為得自步驟(d)的實(shí)際劑量除以實(shí)現(xiàn)NDR分布圖指示的相同流變學(xué)值變化的標(biāo)稱劑量；和
(f)在所述能水合的水泥質(zhì)組合物中混合具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合，其量按SF乘以得自NDR分布圖的劑量來(lái)計(jì)算，該劑量指示將在步驟(e)中測(cè)得的當(dāng)前的CRV轉(zhuǎn)化為在步驟(a)中指定的TRV。如果當(dāng)完成前述步驟后未達(dá)到目標(biāo)流變學(xué)值例如坍塌度時(shí)(其可由于任何數(shù)量的因素，例如溫度或濕度變化)，則按需可重復(fù)過(guò)程步驟(e)和(f)。此外，混凝土流變學(xué)隨時(shí)間變化。每一次流變學(xué)值降低某一量，必須加入流變學(xué)改性劑(例如，化學(xué)混合物)以恢復(fù)流變學(xué)值?？芍貜?fù)步驟(e)至(f)以調(diào)節(jié)流變學(xué)值。在本發(fā)明的優(yōu)選的方法中，基于至少兩個(gè)劑量響應(yīng)曲線的值(參見(jiàn)例如，圖2)的平均來(lái)計(jì)算NDR分布圖，更優(yōu)選地，由測(cè)試具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合得到的多個(gè)劑量響應(yīng)曲線的值的平均(參見(jiàn)例如，圖3)來(lái)計(jì)算。在其它示例性實(shí)施方案中，系統(tǒng)CPU可程序化以采取一種學(xué)習(xí)模式，由此批料歷史可結(jié)合到NDR分布圖中，該分布圖隨后儲(chǔ)存在CPU可存取存儲(chǔ)器中，和/或可重新定義換算系數(shù)，使得投配可更加精確。換言之，將在混凝土混合物遞送操作期間通過(guò)給予的流變學(xué)改性劑的劑量影響的流變學(xué)值變化結(jié)合到標(biāo)稱劑量響應(yīng)(NDR)曲線或換算系數(shù)中，由此修改NDR曲線或換算系數(shù)(SF);和基于修改的NDR曲線或修改的SF，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)隨后的混凝土混合物遞送操作中流變學(xué)值變化。示例性流變學(xué)改性劑包括水、化學(xué)混合物(例如，聚羧酸鹽減水劑(waterreducer)、萘磺酸鹽甲醛縮合物減水劑、三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物減水劑、木素磺酸鹽減水劑或水膠體粘度改性混合物例如韋蘭膠或纖維素衍生物)或它們的混合物。優(yōu)選化學(xué)混合物，例如聚羧酸鹽水泥分散劑，在混凝土領(lǐng)域它們通常用作超增塑劑(或所謂的高比例減水劑)。只要使用和先前測(cè)試用于產(chǎn)生標(biāo)稱劑量響應(yīng)(NDR)分布圖的相同的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合，則其它變量(例如混凝土混合設(shè)計(jì)、水或水泥的量或水/水泥比率、集料選擇或組成、水合程度)不必輸入到CPU中并且保持為任選的。粘度改性混合物主要影響混凝土的粘度，同時(shí)對(duì)其它性質(zhì)具有相對(duì)較小的影響。下文描述本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征。附圖概述
當(dāng)以下優(yōu)選實(shí)施方案的詳述結(jié)合附圖時(shí)，可以更容易地理解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征，其中
圖1圖示說(shuō)明多個(gè)混凝土混合物的多個(gè)劑量響應(yīng)曲線(分布圖)，由此測(cè)量具體的流變學(xué)改性劑(例如，化學(xué)混合物，例如聚羧酸鹽減水劑)對(duì)混凝土的坍塌度(沿著水平軸顯示)的影響，針對(duì)流變學(xué)改性劑的劑量(其量按照使混凝土的坍塌度降低I個(gè)單位所需的盎司/立方碼度量，沿著垂直軸顯示)測(cè)量；
圖2為另一個(gè)圖示說(shuō)明，其中具體的流變學(xué)改性劑的至少兩個(gè)劑量響應(yīng)曲線(為了說(shuō)明的目的，標(biāo)記為最小和最大)用于計(jì)算平均劑量響應(yīng)分布圖，其可用作用于本發(fā)明的示例性方法的標(biāo)稱劑量響應(yīng)分布圖，用于自動(dòng)化控制混凝土混合物流變學(xué)；和
圖3為圖示說(shuō)明，其中繪制當(dāng)使用本發(fā)明的示例性方法時(shí)，理論(或標(biāo)稱)坍塌度變化相對(duì)于實(shí)際的坍塌度變化。優(yōu)選實(shí)施方案詳述
本文使用的術(shù)語(yǔ)“水泥質(zhì)”是指包含普通水泥和/或普通水泥替代物的材料，當(dāng)與水混合時(shí)，用作粘合劑，以將細(xì)集料(例如，沙子)、粗集料(例如，碎石或沙礫)或它們的混合物結(jié)合在一起。認(rèn)為是“能水合的”或水硬的水泥質(zhì)材料為通過(guò)與水的化學(xué)相互作用而硬化的那些。這樣的水泥質(zhì)材料還可包括飛灰、顆粒狀高爐渣、石灰石或天然火山灰，其可與普通水泥組合或用于代替或替代一部分普通水泥而不會(huì)嚴(yán)重降低能水合的性質(zhì)?！盎覞{”是指具有細(xì)集料(例如沙子)的水泥或水泥質(zhì)混合物；而“混凝土”更精確地是指也含有粗集料(例如碎石或沙礫)的灰漿。術(shù)語(yǔ)“水泥質(zhì)材料”的用途可與術(shù)語(yǔ)“混凝土 ”互換使用，這是由于混凝土最通常由具有可旋轉(zhuǎn)的混合鼓的預(yù)拌卡車提供。本文使用的術(shù)語(yǔ)“混凝土”不必排除本發(fā)明可用于遞送僅含有水泥或水泥替代物(例如，火山灰)或灰漿的材料的事實(shí)。能水合的水泥質(zhì)材料，例如混凝土混合物，通常含有一種或多種流變學(xué)改性劑，其可包括單獨(dú)的水或化學(xué)混合物，例如減水劑或稱為“超增塑劑”的高比例減水劑、粘度改性劑、腐蝕抑制劑、收縮降低混合物、凝固加速劑、凝固延遲劑、空氣夾帶劑、空氣去夾帶劑、顏料、著色劑、用于塑性收縮控制或結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的纖維等。因此，短語(yǔ)“流變學(xué)改性劑”應(yīng)理解為是指并且包括水、化學(xué)混合物或它們的混合物。在許多情況下，化學(xué)混合物制劑包含例如分散劑和水。流變學(xué)改性劑可良好地包含一種或多種水泥分散劑(例如，聚羧酸鹽減水劑)、空氣去夾帶劑或去夾帶劑組合和其它混合物。如在背景部分中提及的，具有坍塌度控制監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備的混凝土遞送混合卡車如今為本行業(yè)相對(duì)眾所周知，所述設(shè)備例如用于測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)混合鼓的能量的液壓和/或電傳感器、用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)速度的速度傳感器、用于監(jiān)測(cè)大氣溫度以及混合物溫度的溫度傳感器、和分配設(shè)備、以及用于監(jiān)測(cè)來(lái)自傳感器的信號(hào)并且驅(qū)動(dòng)分配設(shè)備的計(jì)算機(jī)處理單元(CPU)。例如，可與無(wú)線通訊系統(tǒng)結(jié)合使用的這樣的坍塌度控制系統(tǒng)公開(kāi)于美國(guó)專利5，713，663;美國(guó)專利6, 484, 079 ;美國(guó)序列號(hào)09/845，660(公開(kāi)號(hào)2002/0015354A1);美國(guó)序列號(hào)10/599，130 (公開(kāi)號(hào) 2007/0185636A1);美國(guó)序列號(hào) 11/764，832 (公開(kāi)號(hào) 2008/0316856)；美國(guó)序列號(hào)11/834,002(公開(kāi)號(hào)2009/0037026)和WO 2009/126138。使用與用于監(jiān)測(cè)混凝土混合物的各種物理性質(zhì)的傳感器組合的無(wú)線通訊來(lái)監(jiān)測(cè)和控制的另一示例性系統(tǒng)在Coffee的美國(guó)專利6，611，755中教導(dǎo)。這些教導(dǎo)以及在以上背景部分中前面討論的專利參考文獻(xiàn)通過(guò)引用明確結(jié)合到本文中。預(yù)期用于本發(fā)明的示例性混合鼓可為常規(guī)安裝用于在如上提及的預(yù)拌遞送卡車上或者在可見(jiàn)于混合設(shè)備中的固定混合器上旋轉(zhuǎn)的那些。這樣的混合鼓可具有內(nèi)表面，在該內(nèi)表面上至少一個(gè)混合葉片與內(nèi)表面連接，使其與混合鼓一起旋轉(zhuǎn)并且用于混合混凝土混合物，包括包含在混合物中的集料。鑒于本文公開(kāi)的本發(fā)明，認(rèn)為使用市售可得的自動(dòng)化混凝土混合監(jiān)測(cè)設(shè)備可實(shí)踐本發(fā)明的多種示例性實(shí)施方案，其中微小的修改是顯而易見(jiàn)的。這樣的混合監(jiān)測(cè)設(shè)備以VERIFI 名稱得自 Grace Construction Products, Cambridge,Massachusetts,并且也得自RS Solutions LLC, West Chester，Ohio。如前面在以上概述中描述的，用于在混合器中控制能水合的水泥質(zhì)組合物的流變學(xué)的本發(fā)明的一種示例性方法(其中測(cè)量操作含有水泥質(zhì)組合物的所述混合器所需的能量并且與標(biāo)稱流變學(xué)值關(guān)聯(lián)，其中將具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合加入到水泥質(zhì)組合物中，以修改其流變學(xué))包括以下步驟:
(a)向計(jì)算機(jī)處理器單元(“CPU”)輸入目標(biāo)流變學(xué)值(“TRV”)和含有或預(yù)期含有具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的能水合的水泥質(zhì)組合物的載荷大??；和
(b)得到在混合器內(nèi)所含的能水合的水泥質(zhì)組合物的當(dāng)前的流變學(xué)值(“CRV”)；
(c)通過(guò)使用CPU，比較在步驟(b)中得到的當(dāng)前的流變學(xué)值與在CPU可存取存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的標(biāo)稱劑量響應(yīng)(“NDR”)分布圖，并且其中所述NDR基于至少一個(gè)數(shù)據(jù)集，其中具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的各種劑量和它們對(duì)流變學(xué)值(例如坍塌度、塌落流動(dòng)度或屈服應(yīng)力)的關(guān)聯(lián)效果可檢索地儲(chǔ)存，并且測(cè)定將所得到的CRV變?yōu)樵诓襟E“(a) ”中指定的TRV所需的所述具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的標(biāo)稱劑量；
(d)在混合器中投配能水合的水泥質(zhì)組合物，其中選擇或預(yù)先選擇所述具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的百分比為5%-99%，基于將所述得到的CRV變?yōu)樵诓襟E(a)中指定的所述TRV所需的在步驟(c)中測(cè)定的標(biāo)稱劑量；
(e)在加入在步驟(d)中選擇或預(yù)先選擇的具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的標(biāo)稱劑量的百分比并且與所述能水合的水泥質(zhì)組合物均勻混合之后，得到能水合的水泥質(zhì)組合物的隨后的CRV;比較在步驟(d)中選擇或預(yù)先選擇的劑量與根據(jù)NDR分布圖從步驟(b)到步驟(e)相同的流變學(xué)值變化所需的劑量，并且測(cè)定換算系數(shù)(“SF”)，通過(guò)該換算系數(shù)調(diào)節(jié)得自NDR分布圖的劑量，其中SF定義為得自步驟(d)的實(shí)際劑量除以實(shí)現(xiàn)NDR分布圖指示的相同流變學(xué)值變化的標(biāo)稱劑量；和
(f)在所述能水合的水泥質(zhì)組合物中混合具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合，其量按SF乘以得自NDR分布圖的劑量來(lái)計(jì)算，該劑量指示將在步驟(e)中測(cè)得的當(dāng)前的CRV轉(zhuǎn)化為在步驟(a)中指定的TRV。如在步驟(a)中描述的，該示例性方法的第一步需要輸入計(jì)算機(jī)處理器單元(“CPU”)僅兩條信息:目標(biāo)流變學(xué)值(“TRV”)和放置在混合器中的給定的能水合的水泥質(zhì)組合物的載荷大小。這兩種數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸入可由在預(yù)拌設(shè)備處的批料技工、卡車司機(jī)或在建設(shè)工地的工頭進(jìn)行。實(shí)際上，該輸入可由負(fù)責(zé)混凝土遞送的任何人進(jìn)行，并且不需要輸入其它參數(shù)，例如溫度、濕度和任選的其它因素。目標(biāo)流變學(xué)值(TRV)可為任何流變學(xué)因素，其單位值的測(cè)量為常規(guī)采用，例如:坍塌度(按長(zhǎng)度單位常規(guī)測(cè)量，例如，英寸)；塌落流動(dòng)度(長(zhǎng)度，例如，英寸)；屈服應(yīng)力(按應(yīng)力常規(guī)測(cè)量，例如，磅/平方英寸或帕斯卡)；粘度(帕斯卡.秒)；流動(dòng)(長(zhǎng)度)；和觸變性(帕斯卡/秒)。載荷大小可按包括所有組分的批料混凝土的總重量或體積(例如，立方碼)輸入CPU中。如果TRV按坍塌度定義，則坍塌度的測(cè)量可根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行:ASTM C143-05,AASHTO T 119或EN 12350-2。如果TRV按塌落流動(dòng)度定義，則該測(cè)量可根據(jù)ASTMC1611-05進(jìn)行。如果TRV按流動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)定義，則該測(cè)量可根據(jù)DIN EN 12350-5進(jìn)行。在步驟(a)中提及的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合意思是并且是指水、化學(xué)混合物或它們的混合物，它們存在于用于產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)集的混凝土中，所述數(shù)據(jù)集提供在步驟(c)中提及的標(biāo)稱劑量響應(yīng)(“NDR”)分布圖，以及存在于被調(diào)節(jié)的混凝土中，即在步驟(a)中將其載荷大小輸入到CPU中，并且在步驟(b)中得到其當(dāng)前的流變學(xué)值(CRV) 0為了校準(zhǔn)(即，產(chǎn)生NDR分布圖)的目的，使用和在混凝土中投配的相同或類似的流變學(xué)改性劑用于NDR分布圖是重要的。適用于本發(fā)明方法的優(yōu)選的“化學(xué)混合物”包括通常用于混凝土行業(yè)的減水劑和超增塑劑。這些中優(yōu)選水泥分配聚合物，其含有(聚)羧酸和/或鹽基團(tuán)和(聚)氧化烯基團(tuán)(本文中稱為“聚羧酸鹽聚合物”)。因此，例如，當(dāng)“流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合”用于步驟(a)時(shí)，這個(gè)短語(yǔ)可指一種或多種活性成分，例如一種或多種聚羧酸鹽聚合物，它們進(jìn)而可與空氣夾帶劑或可對(duì)混凝土的流變學(xué)具有影響的其它混合物一起使用。所述一種或多種活性成分的濃度是非常重要的。如果在化學(xué)混合物制劑中加入或從化學(xué)混合物制劑中省略具體的活性成分，則人們可需要建立和使用另一個(gè)標(biāo)稱劑量響應(yīng)(NDR)分布圖。分配聚合物看起來(lái)影響流變學(xué)并且認(rèn)為是“活性成分”，使得優(yōu)選在NDR分布圖中使用相同的聚合物；該同樣的推理適用于其它組分，例如空氣夾帶和/或去夾帶組分，如果通過(guò)它們的量和/或性質(zhì)，它們對(duì)流變學(xué)具有深入影響。由于本發(fā)明的益處之一是其自身校正，可實(shí)現(xiàn)高精確性，即使其中水泥分配聚合物不同以及其中其它活性成分的性質(zhì)和量可能不同。然而，當(dāng)使用本發(fā)明的方法時(shí)，優(yōu)選由相同的流變學(xué)改性劑或相同的流變學(xué)改性劑組合開(kāi)始，并且補(bǔ)償它們的濃度的任何差異。在該示例性方法的步驟(b)中，該第二步需要系統(tǒng)測(cè)定在混合器中所含的能水合的水泥質(zhì)組合物的當(dāng)前的流變學(xué)值(“CRV”)。這儲(chǔ)存在CPU可存取存儲(chǔ)器中，因?yàn)樗鼮楹竺娴牟襟E提供參考點(diǎn)。在該示例性方法的步驟(C)中，CPU比較在步驟(b)中得到的當(dāng)前的流變學(xué)值(CRV)與在CPU可存取存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的標(biāo)稱劑量響應(yīng)(“NDR”)分布圖。如前面提及的，該NDR分布圖基于至少一個(gè)數(shù)據(jù)集，其中測(cè)量具體的一種或多種流變學(xué)改性劑的各種劑量對(duì)流變學(xué)(例如，坍塌度、塌落流動(dòng)度、屈服應(yīng)力等)的影響。雖然本發(fā)明的方法可使用一個(gè)數(shù)據(jù)集工作，其中關(guān)聯(lián)了流變學(xué)改性劑對(duì)流變學(xué)的影響，但優(yōu)選使用用至少兩個(gè)數(shù)據(jù)集產(chǎn)生的NDR分布圖，最優(yōu)選使用用多個(gè)數(shù)據(jù)集產(chǎn)生的NDR分布圖。例如，圖2說(shuō)明兩個(gè)劑量響應(yīng)曲線(標(biāo)記為最小和最大)，由此將混凝土組合物的坍塌度(英寸)相對(duì)于改變坍塌度I個(gè)單位(例如，坍塌度改變I英寸，例如從2英寸到3英寸)所需的具體的流變學(xué)改性劑(坍塌度改性混凝土混合物)的量繪制。標(biāo)稱劑量響應(yīng)分布圖(或曲線)則取兩個(gè)劑量響應(yīng)曲線(最小和最大)的平均值。作為一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)例，圖1說(shuō)明多個(gè)劑量響應(yīng)曲線，其平均值提供在遞送操作期間可用作參考的標(biāo)稱劑量響應(yīng)(“NDR”)分布圖。在步驟(d)中，將CPU程序化，以使用選擇或預(yù)先選擇的百分比的流變學(xué)改性劑的理想量，在混合器中投配能水合的水泥質(zhì)組合物，該理想量通過(guò)NDR分布圖確定，以將在步驟(b)中測(cè)定的當(dāng)前的流變學(xué)值(CRV)變?yōu)樵诓襟E(a)輸入的目標(biāo)流變學(xué)值(TRV)。百分比可為理想(或標(biāo)稱)量的50%-95%，更優(yōu)選為約50%-90% ;最優(yōu)選為50%-80%。通常，對(duì)于該第一劑量，優(yōu)選為這些范圍中較低的百分比，直到獲得置信度。在步驟(e)中，將CPU程序化，以在加入在步驟(d)中給予的一定百分比的具體的流變學(xué)改性劑(例如，化學(xué)混合物)的標(biāo)稱劑量并且與能水合的水泥質(zhì)組合物均勻混合之后，得到能水合的水泥質(zhì)組合物的隨后的當(dāng)前流變學(xué)值(CRV)。CPU將比較在步驟(d)中選擇或預(yù)先選擇的百分比劑量對(duì)流變學(xué)值的標(biāo)稱(或理論)影響與隨后的當(dāng)前流變學(xué)值(隨后的CRV)，然后確定換算系數(shù)(“SF”)，通過(guò)該換算系數(shù)調(diào)節(jié)得自NDR分布圖的劑量，其中SF定義為得自步驟(d)的實(shí)際劑量除以實(shí)現(xiàn)NDR分布圖指示的相同流變學(xué)變化的標(biāo)稱劑量。在步驟(f)中，將CPU程序化，以在能水合的水泥質(zhì)組合物中混合隨后劑量的流變學(xué)改性劑。通過(guò)將在步驟(e)中計(jì)算的換算系數(shù)(SF)乘以根據(jù)標(biāo)稱劑量響應(yīng)(NDR)分布圖的理論所需量，計(jì)算該隨后的劑量的量，以將在步驟(e)中測(cè)得的隨后的當(dāng)前流變學(xué)值(CRV)變?yōu)樵诓襟E(a)中指定的目標(biāo)流變學(xué)值(TRV)。每當(dāng)當(dāng)前的流變學(xué)值(CRV)小于或大于目標(biāo)流變學(xué)值(TRV)預(yù)定的量時(shí)，可重復(fù)步驟(e)和(f)。這可自動(dòng)進(jìn)行，例如，通過(guò)使CPU程序化，以在CRV與TRV之間的差異超過(guò)預(yù)定的量時(shí)重復(fù)該步驟。如果CRV與TRV之間的差異小于預(yù)定的量，則可將CPU程序化，以觸發(fā)報(bào)警來(lái)指示操作者混凝土混合物可以卸載和傾倒。
如以上提及的，本發(fā)明的優(yōu)選的方法涉及使用衍生自具體的流變學(xué)改性劑的至少兩組劑量響應(yīng)曲線的平均的標(biāo)稱劑量響應(yīng)(NDR)分布圖，如圖2中說(shuō)明的；更優(yōu)選地，衍生自具體的化學(xué)混合物的多個(gè)劑量響應(yīng)曲線的平均，如圖1中說(shuō)明的。圖1的劑量響應(yīng)曲線特別提出，通過(guò)改變曲線幅度，批料與批料之間的各種參數(shù)例如混凝土混合設(shè)計(jì)、溫度、水合程度、水/水泥比率和集料量可稍微變化(或甚至顯著變化)。另外，各種劑量響應(yīng)曲線不交叉的事實(shí)引導(dǎo)本發(fā)明人實(shí)現(xiàn)這些其它各種參數(shù)不必需要保持恒定以建立標(biāo)稱劑量響應(yīng)(NDR)分布圖，因?yàn)殛P(guān)于使流變學(xué)值(例如，坍塌度)從一個(gè)值變?yōu)橄乱粋€(gè)(例如，坍塌度從2英寸變?yōu)楸热缯f(shuō)5英寸)所需的流變學(xué)改性劑的計(jì)算量而言，這些劑量響應(yīng)曲線的平均值具有類似的性能。因此,本發(fā)明的示例性方法涉及標(biāo)稱劑量響應(yīng)(NDR)分布圖，該分布圖涉及使用具有至少一個(gè)非均質(zhì)參數(shù)的多個(gè)數(shù)據(jù)集。該參數(shù)可例如為混凝土混合設(shè)計(jì)、反應(yīng)溫度、水泥水合程度、水/水泥比率和集料量或水泥/集料比率。在批料與批料之間，這些可在組成NDR分布圖的數(shù)據(jù)集中變化(參見(jiàn)例如，圖1)。因此，本發(fā)明的其它示例性方法包括使用衍生自具有至少兩個(gè)非均質(zhì)參數(shù)以及甚至多于兩個(gè)非均質(zhì)參數(shù)的數(shù)據(jù)集的標(biāo)稱劑量響應(yīng)(NDR)分布圖，所述參數(shù)例如不同的混凝土混合設(shè)計(jì)、混凝土混合成分來(lái)源、溫度、水合、水/水泥比率、不同的集料量或比率以及混凝土混合設(shè)計(jì)。只要用于建立NDR分布圖和得到當(dāng)前的流變學(xué)值的具體的流變學(xué)改性劑(例如，水和/或混凝土混合物或化學(xué)混合物組合)相同或?qū)嵸|(zhì)上類似，則從一個(gè)流變學(xué)值單位到下一個(gè)，劑量響應(yīng)曲線的斜率性能類似。實(shí)際上，即使兩種流變學(xué)改性劑的組成變化但是性能類似，仍可對(duì)二者使用相同的NDR分布圖。在本發(fā)明的其它示例性實(shí)施方案中，監(jiān)測(cè)流變學(xué)變化的過(guò)程可涉及使用多于一種類型的流變學(xué)改性劑(或化學(xué)混合物)，其中每種類型的流變學(xué)改性劑具有其自己的換算系數(shù)(SF)、標(biāo)稱劑量響應(yīng)分布圖或二者。例如，人們可建立化學(xué)混合物的組合的NDR分布圖，例如:高比例減水劑與粘度改性混合物；正常范圍的減水劑與高比例減水劑；減水劑與凝固加速劑、凝固延遲劑或它們的組合；高比例減水劑與觸變性改性混合物等。在其它示例性實(shí)施方案中，可修改本發(fā)明的方法以便可在相同的混凝土混合物遞送操作中指定并滿足多于一個(gè)流變學(xué)目標(biāo)。例如，人們可使用多個(gè)流變學(xué)目標(biāo)，例如在運(yùn)輸期間(從配料或設(shè)備操作到工地)和在放置期間(在卡車到達(dá)傾倒混合物的工地之后)的坍塌度目標(biāo)。作為另一個(gè)實(shí)例，人們可定義在相同的遞送操作/過(guò)程內(nèi)并且在相同的時(shí)間混凝土混合物必須達(dá)到的兩個(gè)流變學(xué)目標(biāo)，例如塌落流動(dòng)度和塑性粘度。換言之，可具有一種流變學(xué)改性劑或改性劑組合(例如，混合物包裝)來(lái)修改塌落流動(dòng)度(其特征為混凝土從移除的坍落度筒的鋪展)和具有另一種流變學(xué)改性劑或改性劑組合來(lái)修改塑性粘度(其特征為剪切應(yīng)力除以剪切速率)。在另一示例性實(shí)施方案中，換算系數(shù)計(jì)算為在給定的載荷或混合設(shè)計(jì)中所有劑量響應(yīng)的加權(quán)平均。換言之，在其中衍生多個(gè)換算系數(shù)的一系列遞送操作中，在當(dāng)前的遞送操作中使用的換算系數(shù)可基于計(jì)算的所有換算系數(shù)的平均，但是主要基于由最近的遞送操作得到的數(shù)據(jù)。雖然本文使用有限數(shù)量的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，這些具體的實(shí)施方案不旨在限制本文另外描述和請(qǐng)求保護(hù)的本發(fā)明的范圍。存在由所述實(shí)施方案的修改和變化。更具體地，給出以下實(shí)施例作為請(qǐng)求保護(hù)的本發(fā)明的實(shí)施方案的具體說(shuō)明。應(yīng)理解的是，本發(fā)明不局限于在實(shí)施例中描述的具體細(xì)節(jié)。除非另外說(shuō)明，否則在實(shí)施例以及在說(shuō)明書的其他地方中的所有份數(shù)和百分比按重量計(jì)。另外，在說(shuō)明書或權(quán)利要求書中引用的任何數(shù)字范圍，例如表示具體的性質(zhì)組、度量單位、條件、物理狀態(tài)或百分比，旨在在字面上通過(guò)引用或以另外的方式在本文中明確結(jié)合落入這些范圍內(nèi)的任何數(shù)字，包括在所引用的任何范圍內(nèi)的任何數(shù)字子集。例如，當(dāng)公開(kāi)具有下限RL和上限RU的數(shù)值范圍時(shí)，具體公開(kāi)了落入該范圍內(nèi)的任何數(shù)值R。特別是，具體公開(kāi)了落入該范圍內(nèi)的以下數(shù)值R:R = RL + k*(RU-RL)，其中k為從1%到100%的變量，具有 1% 增量，例如，k 為 1%、2%、3%、4%、5%…50%、51%、52%、...95%、96%、97%、98%、99% 或100%。此外，還具體公開(kāi)了如上計(jì)算的任何兩個(gè)R值表示的任何數(shù)值范圍。實(shí)施例1
在實(shí)驗(yàn)室混合器中制備混凝土混合物，而不加入任何化學(xué)混合物。通過(guò)除去樣品和將它們放置在坍落度筒中，根據(jù)ASTM C143-05測(cè)量坍塌度。當(dāng)完成該試驗(yàn)時(shí)，將第一混合物丟棄。隨后立即，在相同的實(shí)驗(yàn)室混合器中制備具有相同的混凝土混合設(shè)計(jì)的另一個(gè)混凝土混合物，但是這次使用化學(xué)混合物(聚羧酸鹽減水劑)，并且使用相同的標(biāo)準(zhǔn)筒試驗(yàn)再次測(cè)量坍塌度。當(dāng)完成該試驗(yàn)時(shí)，將混合物丟棄。在實(shí)驗(yàn)室混合器中還制備相同的混凝土混合設(shè)計(jì)和等同的混合因素(例如，溫度、水泥的類型、空氣和水的量、水/水泥比率等)的多個(gè)其它連續(xù)的混凝土混合物，但是每一個(gè)僅聚羧酸鹽聚合物減水劑的劑量變化。除了減水劑的混合物劑量以外，所有其它變量保持恒定。在坍落度筒試驗(yàn)之后，將每個(gè)連續(xù)的混合物丟棄。以上混凝土混 合物的數(shù)據(jù)作為示于圖1的繪制線說(shuō)明。重復(fù)以上過(guò)程，但是對(duì)于每次重復(fù)，混合因素中的一個(gè)變化，而所有其它混合因素保持恒定。變化的混合因素包括:材料的溫度、水泥的量和類型、細(xì)集料的類型、粗集料的類型、混凝土中空氣的量、水的量和水與水泥比率。具有不同混合因素的這些混凝土混合物的數(shù)據(jù)也作為示于圖1的各種線繪制。意外地，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，示于圖1的劑量響應(yīng)曲線不交叉。因此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可通過(guò)參考任何曲線或所有這些劑量響應(yīng)曲線的平均的性能來(lái)調(diào)節(jié)混凝土混合物的坍塌度，并且該曲線或多個(gè)曲線的性能可用作實(shí)時(shí)生產(chǎn)操作期間的標(biāo)稱或參考劑量響應(yīng)曲線。圖2為圖1的簡(jiǎn)化版本，顯示“最小”、“最大”和平均劑量響應(yīng)曲線。示于圖2的平均劑量響應(yīng)曲線可用作實(shí)時(shí)生產(chǎn)操作期間的標(biāo)稱劑量響應(yīng)曲線。實(shí)施例2
使用以商品名VERIFI市售可得的由Ohio的RS Solutions LLC提供的具有自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和投配系統(tǒng)的混凝土混合卡車，在工地試驗(yàn)本發(fā)明的示例性方法?；谝簤汉突旌瞎乃俣龋摫O(jiān)測(cè)系統(tǒng)可測(cè)量坍塌度。該系統(tǒng)還可從安裝在擋泥板上的小化學(xué)儲(chǔ)槽將液體形式的化學(xué)混合物注入混合鼓。(也參考在背景部分中的描述的Sostaric等人的美國(guó)專利公開(kāi)2009/0037026)。在數(shù)月期間，在混凝土混合卡車中制備多種混凝土混合物。在該試驗(yàn)之前，得到標(biāo)稱劑量響應(yīng)分布圖，它與以上在實(shí)施例1中描述的過(guò)程類似，并且將它用作參考或“標(biāo)稱”參考劑量(“NDR”)分布圖。
對(duì)于不同的混凝土混合物遞送操作，使用本發(fā)明的示例性方法進(jìn)行多個(gè)試驗(yàn)，其中對(duì)于在混合鼓中制備的每個(gè)連續(xù)的混凝土混合樣品，通過(guò)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和投配系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)處理單元使用NDR。在接下來(lái)的幾周時(shí)間內(nèi)，在鼓中生產(chǎn)的混合物經(jīng)歷關(guān)于溫度、原料、混合物比例(例如，水/水泥比率、水/集料比率、細(xì)/粗集料比率等)而言的天然變化。根據(jù)前述概述部分中描述的本發(fā)明的方法投配減水混合物(基于聚羧酸)的量。如圖3所示，使用該方法導(dǎo)致在混凝土混合物中坍塌度變化非常接近于當(dāng)標(biāo)稱劑量響應(yīng)(NDR)曲線用作參考時(shí)的預(yù)期變化。參見(jiàn)在上述概述部分中的方法步驟(a)至(f)。當(dāng)首先施用NDR曲線時(shí)，坍塌度變化隨后用于產(chǎn)生換算系數(shù)(SF)，該換算系數(shù)隨后用在下一次混合物添加。圖3說(shuō)明實(shí)際測(cè)量的坍塌度變化值(用點(diǎn)顯示)緊密匹配理論坍塌度變化值。在前述說(shuō)明書中已描述了本發(fā)明的原理、優(yōu)選實(shí)施方案和操作模式。然而，本文旨在保護(hù)的本發(fā)明不應(yīng)看作是局限于所公開(kāi)的具體的形式，因?yàn)檫@些看作是說(shuō)明性的而不是限制性的。在不偏離本發(fā)明的精神的情況下，專業(yè)技術(shù)人員可進(jìn)行變化和改變。
權(quán)利要求
1.一種在混合器中控制能水合的水泥質(zhì)組合物的流變學(xué)的方法，其中測(cè)量操作含有所述水泥質(zhì)組合物的所述混合器所需的能量并且與標(biāo)稱流變學(xué)值關(guān)聯(lián)，其中將流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合加入到水泥質(zhì)組合物中，以修改其流變學(xué)，其中改進(jìn)包括: (a)向計(jì)算機(jī)處理器單元(“CPU”)輸入目標(biāo)流變學(xué)值(“TRV”)和含有或預(yù)期含有具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的能水合的水泥質(zhì)組合物的載荷大??；和 (b)得到在混合器內(nèi)所含的能水合的水泥質(zhì)組合物的當(dāng)前的流變學(xué)值(“CRV”)； (c)通過(guò)使用CPU，比較在步驟(b)中得到的當(dāng)前的流變學(xué)值與在CPU可存取存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的標(biāo)稱劑量響應(yīng)(“NDR”)分布圖，并且其中所述NDR基于至少一個(gè)數(shù)據(jù)集，其中具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的各種劑量和它們對(duì)流變學(xué)值(例如坍塌度、塌落流動(dòng)度或屈服應(yīng)力)的關(guān)聯(lián)效果可檢索地儲(chǔ)存，并且測(cè)定將所得到的CRV變?yōu)樵诓襟E“(a) ”中指定的TRV所需的所述具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的標(biāo)稱劑量； (d)在混合器中投配能水合的水泥質(zhì)組合物，其中選擇或預(yù)先選擇所述具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的百分比為5%-99%，基于將所述得到的CRV變?yōu)樵诓襟E(a)中指定的所述TRV所需的在步驟(c)中測(cè)定的標(biāo)稱劑量； (e)在加入在步驟(d)中選擇或預(yù)先選擇的具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的標(biāo)稱劑量的百分比并且與所述能水合的水泥質(zhì)組合物均勻混合之后，得到能水合的水泥質(zhì)組合物的隨后的CRV;比較在步驟(d)中選擇或預(yù)先選擇的劑量與根據(jù)NDR分布圖從步驟(b)到步驟( e)相同的流變學(xué)值變化所需的劑量，并且測(cè)定換算系數(shù)(“SF”)，通過(guò)該換算系數(shù)調(diào)節(jié)得自NDR分布圖的劑量，其中SF定義為得自步驟(d)的實(shí)際劑量除以實(shí)現(xiàn)NDR分布圖指示的相同流變學(xué)值變化的標(biāo)稱劑量；和 (f)在所述能水合的水泥質(zhì)組合物中混合具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合，其量按SF乘以得自NDR分布圖的劑量來(lái)計(jì)算，該劑量指示將在步驟(e)中測(cè)得的當(dāng)前的CRV轉(zhuǎn)化為在步驟(a)中指定的TRV。
2.權(quán)利要求1的方法，其中每當(dāng)CRV小于或大于TRV預(yù)定的量時(shí)，重復(fù)步驟(e)和(f)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(c)中描述的所述NDR分布圖源自具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的至少兩組劑量響應(yīng)曲線的平均。
4.權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(c)中描述的所述NDR分布圖源自具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的多個(gè)劑量響應(yīng)曲線的平均。
5.權(quán)利要求4的方法，其中，在所述NDR分布圖中，至少兩個(gè)劑量響應(yīng)曲線含有至少一個(gè)選自以下的非均質(zhì)參數(shù):混凝土混合設(shè)計(jì)、混凝土混合成分來(lái)源、溫度、水合程度、水/水泥比率和集料量。
6.權(quán)利要求5的方法，其中，在所述NDR分布圖中，至少兩個(gè)劑量響應(yīng)曲線含有至少兩個(gè)選自以下的非均質(zhì)參數(shù):混凝土混合設(shè)計(jì)、混凝土混合成分來(lái)源、溫度、水合程度、水/水泥比率和集料量。
7.權(quán)利要求4的方法，其中所述具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合包含水、至少一種水泥分散劑或它們的混合物。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述至少一種流變學(xué)改性劑為水泥分散劑。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述水泥分散劑為木素磺酸鹽、萘磺酸鹽、三聚氰胺磺酸鹽、聚羧酸鹽或它們的混合物。
10.權(quán)利要求8的方法，其中所述水泥分散劑為聚羧酸鹽聚合物。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述混合器為在預(yù)拌遞送交通工具上安裝的可旋轉(zhuǎn)的混合鼓。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述流變學(xué)值為與標(biāo)準(zhǔn)12英寸坍落度筒的坍塌度關(guān)聯(lián)的坍塌度。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所述流變學(xué)值為塌落流動(dòng)度。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述流變學(xué)值為屈服應(yīng)力。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述流變學(xué)值為觸變性。
16.權(quán)利要求1的方法，其中所述流變學(xué)值為塑性粘度。
17.權(quán)利要求1的方法，其中所述流變學(xué)值為流動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)鋪展。
18.權(quán)利要求1的方法，其中將由在混凝土混合物遞送操作期間給予的劑量實(shí)現(xiàn)的流變學(xué)值變化結(jié)合到所述標(biāo)稱劑量響應(yīng)(NDR)曲線或換算系數(shù)中，由此修改所述NDR曲線或換算系數(shù)(SF);和基于所述修改的NDR曲線或所述修改的SF實(shí)現(xiàn)在相同的或隨后的混凝土混合物遞送操作中隨后的流變學(xué)值變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)混凝土流變學(xué)的方法，所述方法僅需要開(kāi)始時(shí)選擇載荷大小和目標(biāo)流變學(xué)值，而不是需要輸入和查閱參數(shù)查詢表，例如水和水合水平、混合組分、溫度、濕度、集料組分等?；趨⒖紭?biāo)稱劑量響應(yīng)(“NDR”)曲線或分布圖計(jì)算的標(biāo)稱劑量的百分比，計(jì)算具體的流變學(xué)改性劑或流變學(xué)改性劑組合的劑量。NDR分布圖基于流變學(xué)值(例如，坍塌度、塌落流動(dòng)度、屈服應(yīng)力)和流變學(xué)值變化1個(gè)單位(例如，坍塌度從2英寸變?yōu)?英寸)所需的流變學(xué)改性劑劑量之間的相關(guān)性，使得基于NDR和系統(tǒng)測(cè)得的偏差，示例性方法可采用矯正的投配。
文檔編號(hào)G01N33/38GK103180710SQ201180040834
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者E.克勒, M.F.羅伯茨, R.J.庫(kù)利, S.費(fèi)爾迪諾 申請(qǐng)人:威瑞飛有限責(zé)任公司