用于制造水泥砂浆主体的改进方法和执行所述方法的单元

摘要

本发明涉及一种通过水泥砂浆模制制造水泥砂浆主体(2)的方法和单元。根据本发明，下面的组成部分被引入在平底部内设置排放装置的立式揉制机器内：对应于包含在水泥团块重量的29％和32％之间的量的水量，随后是添加剂和着色剂；具有圆化表面的一定量的集料，其颗粒尺寸分布包含在0.1和1mm之间，并且硅石含量为99.5％；以及具有5微米等级的颗粒并包含在总体干燥集料和水泥团块重量的27％和37％之间的量的水泥。揉制操作持续直到获得完全均匀的团块，其中水泥完全水合，并且所述团块被注入模具。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造水泥砂浆主体的改进方法和用于执行所述方法的单元。具体地，本发明的目的在于获得通过水泥砂浆模制的主体，并特别用于形成具有或不具有金属加强件的主体，提供适用于特定使用的不渗透性、电绝缘性和硬度的性能。

背景技术

本申请人是公开号为WO2010116009A1的国际PCT申请的所有者，该申请的目的在于具有特定特征的水泥砂浆主体和用于水泥砂浆主体的制造方法，文献JP61227959A和WO8804285A1都在所述专利申请的审查的同时作为归类A提及。

所述国际PCT申请号WO2010116009A1的目的在于获得具有本申请所寻求的特征(下面限定)的水泥砂浆主体：

a.包括硅石含量在99.5％等级并通过具有圆化表面的颗粒形成并且颗粒尺寸分布包含在0.1和1mm之间的集料，颗粒本身的集聚中的间隙通过从具有大约5微米等级的颗粒尺寸分布的水泥颗粒的水合得到的钙矾石粘合剂以及通过完全水合的水泥颗粒本身占据。

b.具有以下数值的等级的压缩强度：在8小时，其具有350kg／cm²的等级，在24小时，其具有500kg／m²的等级，在48小时，其具有575kg／m²的等级，在7天，其具有750kg／m²的等级，并且在28天，其具有1000kg／m²的等级。

c.具有100％的不渗透性，使其不能渗透并具有高的电绝缘性。

许多专利申请寻求获得致密的砂浆，但是它们不具有所述的不渗透性和硬度特征。文献ES2257682T3和ES2299899T3的目的在于具有不同于本发明的砂浆目的的品质的砂浆。

本申请人除了自己的申请WO2010116009A1之外基本上不知晓包括以上改进的任何专利申请，其具有获得具有绝对不渗透性、电绝缘性和极大硬度的砂浆的目的。

发明内容

本发明的目的在于用于获得通过硅石和水泥砂浆根据致密和非多孔的质地模制的水泥砂浆主体的改进方法，特别是用于构造具有或不具有金属加强件的主体，其具有适用于特定使用的不渗透性、压缩强度和硬度的性能，继而导致其具有极大的电绝缘能力。

根据本发明，已经开发一种用于通过水泥砂浆模制制造水泥砂浆主体并特别用于形成具有或不具有金属加强件的主体的改进方法，其特征在于，在平底部内设置排放装置的立式揉制机器中，引入对应于包含在水泥团块重量的29％和32％之间的量的水量，并添加添加剂和着色剂；随后结合以下组成部分：具有圆化表面、颗粒尺寸分布包含在0.1和1mm之间，并且硅石含量为99.5％的一定量的集料；以及具有5微米等级的颗粒并包含在总体干燥集料和水泥团块重量的27％和37％之间的一定量的水泥，随后揉制操作持续直到获得完全均匀的团块，其中水泥完全水合，并且所述团块被注入模具，并保持在模具中以便固化，所述团块的表面与限定模具的封装部的盖接触。

在一些实施方式中，在非转动立式柱形主体内进行砂浆的组分的揉制，其方法是：在不中断搅拌过程的情况下，通过在其底部的空间内的固定点搅拌组分，使其到组分的循环非均匀混合物上，直到获得水泥颗粒的均匀混合物并完全水合。

在其他实施方式中，在转动立式柱形主体内进行砂浆组分的揉制，其方法是：通过在空间内的固定点搅拌组分，且随后在不中断搅拌过程的情况下，使其到组分的循环非均匀混合物上，此混合物根据不可避免地经过固定搅拌点的封闭路径运动，直到获得水泥颗粒的均匀混合物并完全水合。

水泥的完全水合优选地造成粘合到集料且已知为钙矾石的粘合剂的形成，其由分子式为Ca₄SO₄(AlO₃)₂·30-32H₂O的磷酸三钙硫铝酸盐化学地构成。

封装在成形模具内的砂浆的固化优选地通过热输入进行，所述热输入来自包括外源加热和高频内源加热的组，而不管它们单独地还是以其技术上可行的组合方式考虑，其中外源加热例如通过来自包括烤炉和通道的组的装置中的热空气提供。

材料固化优选地在包含在25和35℃之间的温度状况和94％等级的湿度下进行。

一微米等级的微颗粒和胶状材料优选地被结合在集料颗粒、钙矾石粘合剂和水泥颗粒之间形成的可能间隙内，并且纳米颗粒被结合在集料颗粒、具有钙矾石粘合剂的水泥颗粒和所述微颗粒和胶状材料之间形成的间隙内。

过程中使用的纳米颗粒的部分优选地通过具有摩擦性能的纳米颗粒形成，其定位在模具内和／或在封装和校准盖内，此纳米颗粒在物理模制和模具释放操作中施加其作用，而另一部分通过砂浆固化的物理化学发展中作用的纳米颗粒形成，提供具有由所使用的纳米颗粒的类型确定的许多性能的最终产品。

在一些实施方式中，着色剂和添加剂于第一阶段在水中的结合以及砂浆的固体组分于第一阶段之后紧接着的第二阶段与前者的结合在使用来自包括机械装置、电装置、电子装置、电磁装置和流体装置的组的装置执行的高频振动下进行，且不管上述装置单独地还是以其技术上可行的组合方式考虑。

在其他实施方式中，着色剂和添加剂于第一阶段在水中的结合以及砂浆的固体组分于第一阶段之后紧接着的第二阶段在前者中的结合在使用来自包括机械装置、电装置、电子装置、电磁装置和流体装置的组的装置形成的高真空下进行，且不管上述装置单独地还是以其技术上可行的组合方式考虑。

本发明还涉及一种执行制造水泥砂浆主体的改进方法的单元，用于揉制所述方法中使用的产品，以制造水泥砂浆主体并进行其模制操作，其特征在于，所述单元包括揉制机器，其具有立式柱形主体和水平的平底部，平底部可具有或不具有转动运动，并且设置与所述底部共面的出口端口，并具有可行的密封封装，所述立式柱形主体具有至少一个偏心搅拌轴和通过刮擦所述立式柱形主体的内壁朝着布置在所述立式柱形主体中央的所述出口端口引导团块的偏转器，出口端口定位在分配料斗上方的空间内，以便在接收所述团块的接收模具的表面上方分配团块，料斗和模具的组件设置成相对于所述出口端口相对平移运动，以允许团块根据均一厚度分配在所述模具上。

所述立式柱形主体优选地设置允许为所述立式柱形主体赋予来自包括围绕其转动轴线静止或转动的组的状态的装置。

优选地，所述立式柱形主体通过头部独立封盖，头部在其基部结合有来自相应计量装置的水和添加剂导管、水泥导管和集料导管的排放端口、颜料引入端口、照明装置和用于主搅拌轴和可能的辅搅拌轴的悬臂转动固定的基部及其之间的转动和传动装置和产生两个搅拌轴的转动的外部马达。

独立地重叠在揉制机器的所述立式柱形主体的顶部开放基部上的所述头部优选地具有顶部闭合盖，顶部闭合盖在其周边的一点处具有可通行部分，以便接近所述头部的内部。

所述立式柱形主体优选安装在升高支脚上，并定位在具有倾斜横截面的带凸肋料斗上方的短距离处，带凸肋料斗具有开放的两面角部分，以释放水泥砂浆团块。

所述带凸肋料斗的开口优选定位在平行于所述接收模具的接收表面的平面内，以便接收水泥砂浆团块。

用于接收水泥砂浆团块的所述接收模具优选地相对于所述带凸肋料斗的开口水平和平行地运动，使得后者不超过所述模具的轮廓的限制。

在一些实施方式中，立式柱形主体的所述升高支脚能够包括用于转动所述立式柱形主体的装置。

在所述立式柱形主体固定的其他实施方式中，重叠在其上的头部在所述立式柱形主体的开放基部的顶边缘处具有互补装置，以便建立防泄漏密封，允许在所述立式柱形主体内侧形成真空水平。

所述主搅拌轴和所述辅搅拌轴都优选安装有盘和／或搅拌叶片，所述盘在所述立式柱形主体的底部的水平处定位在底部位置，并且所述搅拌叶片定位在多个高度处。

产生搅拌轴的转动的所述外部马达优选地通过可变频率驱动器控制。

附图说明

为了帮助理解所提出的理念，并同时公开多种结构细节，下面参考此说明书所附的附图描述本发明的实施方式，说明书以其主要的示例性目的给出，并必须理解为相对于独立权利要求的广度不限制其范围。

图1示出了根据本发明制成的水泥砂浆面板的透视图部分。

图2示意描述来自例如前面视图所看到的面板的水泥砂浆主体的极小局部的显微图示。

图3示意描述了根据权利要求2的内容作用的揉制机器布置。

图4示意描述了图3的揉制机器中团块在搅拌和平移区域内的循环方向。

图5描述了用于制造适用于本发明的目的的水泥砂浆面板的单元的优选实施方式的局部剖视透视图。

具体实施方式

下面描述根据本发明的用于制造水泥砂浆主体的单元的优选实施方式及其获得的过程，该过程也是本发明的作为改进方法的部分。

图1描述了本发明的水泥砂浆主体目的的可能构造之一，其包括用于具有包括三厘米厚水泥砂浆主体2的特征的构造的预制面板1的一部分，水泥砂浆主体2通过预先张紧元件3在两个轴向上加强。

图2示出了预制面板1的水泥砂浆主体2的极小局部的显微图示。可以观察到其由已经在附图中示意描述的组分构成，包括硅石SiO₂含量为99.5％的集料4、水泥颗粒5、钙矾石晶体6、微颗粒7和纳米颗粒8，这些不同类别通过表示成没有附图标记的星形、圆形、椭圆形和三角形任意描述。

图3示意示出揉制机器的基础构造，允许获得用来制造本发明的主体2的水泥砂浆。图4示出混合物的封闭循环路径9，无论在固定搅拌点R处还是在根据混合物的所述封闭循环路径9进行每次搅拌之后的平移中。

图4示出在第一阶段使得水与结合其中的颜料和添加剂混合，这在图2的前面描述中提到，并且一旦它们被均匀化，在第一阶段之后紧接着的第二阶段中，通过竖直和偏心地引入具有倒置截锥构造的转动托盘11的搅拌器10，通过在空间内的固定搅拌点R搅拌组分来执行将集料和水泥添加其中。混合也可在根据不可避免地经过固定搅拌点的封闭路径运动的组分的循环非均匀混合物M上顺序进行，而不中断搅拌过程，直到获得水泥颗粒的均匀混合物以及完全水合。

通过前面的混合和混合系统，实现高的机械强度和不渗透性，这基本依赖于该配方(集料／水泥组合的颗粒尺寸分布、砂浆的低水／水泥比例(0.30)以及高减水添加剂和超级塑化剂的使用)。

在混合过程中，水泥和集料接触混合的水，并形成硅石中的富含凝胶，吸收大多数的可用水。凝胶接着在没有水合的水泥颗粒之间聚集，在过程中使所述颗粒涂覆。氢氧化钙与该凝胶的外表面反应以形成水合硅化钙。该凝胶形成在通过水合水泥颗粒产生的水合硅化钙的空腔内，形成非常致密的结构，因为它填充水泥颗粒之间保留的空隙空间(小于5微米的大约30％的颗粒尺寸分布)，并继而填充集料的空隙空间。这都为最终产品赋予强度、不渗透性和电绝缘性的物理性能。

这种水泥砂浆主体2基本上由硅石含量在99.5％等级、通过具有圆化表面且颗粒尺寸分布包含在0.1和1mm之间的颗粒形成的集料4制成，其中颗粒本身的集聚中的间隙通过由颗粒尺寸分布在大约5微米等级的水泥颗粒5的水合获得的钙矾石粘合剂6以及完全水合的水泥颗粒5本身占据。

不过，所述的水泥砂浆主体2可包括无限量的添加剂，用于根据其使用需要正确地调节前面段落中提到的主体2的特定特征。下面描述的过程根据此前提展开。如前面的情况，水泥砂浆由集料4构成，其硅石含量在99.5％等级，并通过具有圆化表面且颗粒尺寸分布包含在0.1和1mm之间的颗粒形成，而且其中颗粒本身的集聚中存在的间隙通过由颗粒尺寸分布在大约5微米等级的水泥颗粒5的水合获得的钙矾石粘合剂6以及水合的水泥颗粒5本身占据。水泥砂浆主体2可在集料颗粒4、钙矾石粘合剂6和水泥颗粒5之间形成的可能间隙内结合有一微米等级的微颗粒7以及附图未示出的胶状材料，并且可在集料颗粒4、具有钙矾石粘合剂6的水泥颗粒5和所述微颗粒7和胶状材料之间形成的间隙内结合有纳米颗粒8。

按照UAB Campus的LGAI Technological Center，S.A.的UNE EN1015-18和1170-6标准以及Universidad Polit é cnica deCatalunya的建议II4RILEM进行的测试，水泥砂浆主体2(特别是权利要求1所包括并根据权利要求5的过程获得的)具有100％不渗透性。因此，通过这种不渗透性结果，出色的电绝缘能力被赋予所述水泥砂浆主体2。

水泥颗粒5的完全水合造成粘合到集料且已知为钙矾石6的粘合剂的形成，其由分子式为Ca₄SO₄(AlO₃)₂·30-32H₂O的磷酸三钙硫铝酸盐化学地构成。

成形模具内的水泥砂浆的固化在封装状态下在包含在25和35℃之间的温度和94％等级的湿度下进行，并通过热输入进行，所述热输入来自包括外源加热和高频内源加热的组，而不管它们单独地还是以其技术上可行的组合方式考虑，其中外源加热例如通过来自包括烤炉和通道的组的装置中的热空气提供。

封装过程包括一旦注入砂浆并在其中分布就通过盖板封闭模具，使得两个动作在相同过程中进行。第一动作包括通过相应的锚固放置用来将水泥砂浆主体或面板操控和固定到应用结构(不管它是建筑物还是另一结构)上的插塞或套筒。第二动作包括通过所述盖板封闭或封装模具中沉积的砂浆团块，使得在固化过程中，该团块保持足够湿度以防止裂纹，并在取出水泥砂浆主体时获得最佳性能。

如图2所示和观察，一微米等级的微颗粒7和胶状材料可任选地结合在集料颗粒4、钙矾石粘合剂6和水泥颗粒5之间形成的可能间隙内，并且纳米颗粒8可任选地结合在集料颗粒4、具有钙矾石粘合剂6的水泥颗粒5和所述微颗粒7和胶状材料之间形成的间隙内。

过程中使用的纳米颗粒8的部分通过具有摩擦性能的纳米颗粒形成，其定位在模具内和／或在封装和校准盖内，此纳米颗粒在物理模制和模具释放操作上施加其作用，而另一部分通过砂浆固化的物理化学发展中作用的纳米颗粒形成，提供具有由所使用的纳米颗粒的类型确定的许多性能的最终产品。

着色剂和添加剂于第一阶段在水中的混合以及砂浆的固体组分于第一阶段之后紧接着的第二阶段与前者的混合在使用来自包括机械装置、电装置、电子装置、电磁装置和流体装置的组的装置执行的高频振动下进行，且不管上述装置单独地还是以其技术上可行的组合方式考虑。着色剂和添加剂于第一阶段在水中的混合以及砂浆的固体组分于第一阶段之后紧接着的第二阶段在前者中的混合在使用来自包括机械装置、电装置、电子装置、电磁装置和流体装置的组的装置形成的高真空下进行，且不管上述装置单独地还是以其技术上可行的组合方式考虑。

图5示出用于制造水泥砂浆主体的可能单元，其包括用于揉制根据本发明改进方法所使用的产品的揉制装置、用于将均匀的团块输送到模具的输送装置及其基础布置。

该揉制装置包括揉制机器，揉制机器被构造成具有水平的平底部21的不转动立式柱形主体20，水平的平底部21可具有或不具有围绕虚拟竖直轴线的转动运动，并且设置与所述平底部21共面的出口端口22，具有可行的密封封装。立式柱形主体20设置至少一个偏心搅拌轴23和通过刮擦柱形主体20的内壁20A朝着布置在其中央的出口端口22引导团块的偏转器24，出口端口22定位在用于接收团块的接收模具44的表面上方，接收模具设置成平移运动，以允许团块根据均一厚度分配在所述接收模具44的表面上。

砂浆组分在立式柱形主体20(如果所述主体设置成转动运动)内的揉制如上面相对于图3和4所述进行，即通过在空间内的固定点处搅拌组分，并且随后在不中断搅拌过程的情况下，使其到组分的循环非均匀混合物上，其根据不可避免地经过固定搅拌点的封闭路径运动，直到获得水泥颗粒的均匀混合物并完全水合。

立式柱形主体20设置有在水泥砂浆团块的可能制造的每种情况下允许为所述立式柱形主体20赋予来自包括围绕其转动轴线静止或转动的组的状态的装置。

立式柱形主体20通过头部25独立封盖，头部25在其基部25A结合有来自相应计量装置的水和添加剂导管26、水泥导管27和集料导管28的排放端口、辅助颜料引入端口29、照明装置和用于主搅拌轴23和可能的辅搅拌轴23A的悬臂转动固定的基部30以及包括滑轮31、32和33的转动装置、包括所述转动装置之间的带34的转动传动装置以及包括产生两个轴23、23A的转动的外部马达35的驱动装置。

独立地重叠在揉制机器的立式柱形主体20的顶部开放基部上的头部25具有顶部闭合盖36，顶部闭合盖在其周边的一点处具有可通行部分37，以便接近头部25的内侧。

立式柱形主体20安装在升高支脚38上，并定位在具有倾斜横截面的带凸肋料斗39上方的短距离处，带凸肋料斗具有在开口40处开放的两面角部分，以释放水泥砂浆团块，开口定位在平行于接收模具44的表面的平面内，以便接收水泥砂浆团块。

用于接收水泥砂浆团块的接收模具44相对于料斗的开口40水平和平行地运动，使得后者不超过模具的轮廓的限制。

立式柱形主体20的升高支脚38能够包括用于转动所述立式柱形主体的装置。

如果立式柱形主体20固定，重叠在其上的头部25具有在立式柱形主体20的开放基部的顶边缘处设置的互补装置，以便建立防泄漏密封，允许在所述立式柱形主体20内侧形成受控的大气或真空水平。

主搅拌轴23和辅搅拌轴23A都安装有盘41和／或搅拌叶片42，盘41在立式柱形主体的底部的水平处定位在底部位置，并且叶片42定位在多个高度处。

用于操作搅拌轴23和23A的马达35通过可变频率驱动器43控制。