形成混凝土的方法与流程

已知使用混凝土来建造路面、道路和房屋的部分，以及其他结构。

根据本发明的一方面，提供一种形成混凝土的方法，其包括以下步骤：

i)提供水泥；

ii)提供水；

iii)将所述水泥与所述水混合从而形成基于水泥的混合物；

iv)在形成所述基于水泥的混合物之后，将所述基于水泥的混合物施加到置于表面上的集料从而形成所述混凝土。

将理解，集料是由松散地压制在一起的大量碎片或粒子形成的材料或结构。更确切地说，用于形成水泥的集料可为精细集料，其包含例如砂石等粒子；或可为粗糙集料，其包含例如挤压石材等较大粒子。

还将理解，可通过使用精细与粗糙集料两者的组合形成混凝土以便控制所得混凝土的特定特性，例如孔隙度。

在基于水泥的混合物施加到置于表面上的集料从而形成混凝土之后，混凝土开始在表面上固化和硬化。因为使用根据本发明的方法形成混凝土意味着在基于水泥的混合物施加到置于表面上的集料之前所述基于水泥的混合物并不接触任何集料(即，此阶段中基于水泥的混合物不含任何集料)，所以根据本发明的方法提供对于混凝土的形成的较大控制以使其在特定时间和/或特定表面上发生，因此提供关于何时形成混凝土的灵活性。

相比而言，如果在混凝土施加到表面之前水泥、水和集料混合从而形成混凝土，那么将存在短时间限制：将需要在混凝土固化和硬化而变得不可加工使得不再可能将其施加到表面之前将混凝土施加到所述表面。由此，在将混凝土施加到表面之前混合水泥、水和集料从而形成混凝土在需要控制混凝土的形成使其在特定时间和/或特定表面上发生时可具有局限性。

根据本发明的方法还准许基于水泥的混合物到置于表面上的集料的施加受到中断，这可归因于例如不利天气条件或劳动力可用性而发生，同时产生最少浪费。这是因为，由于置于表面上的集料保持与基于水泥的混合物分离直至基于水泥的混合物被施加到集料从而形成混凝土，所以集料在对基于水泥的混合物到置于表面上的集料的施加的长时间中断的事件中保持可重复使用。

此外，尽管基于水泥的混合物随时间硬化从而形成薄浆，但基于水泥的混合物在其已形成之后的特定时间周期内仍可使用，(例如)长达20分钟。因此，对基于水泥的混合物到置于表面上的集料的施加的短暂中断产生基于水泥的混合物和集料的零或最少浪费。

相比而言，在将混凝土施加到表面之前将水泥、水和集料混合从而形成混凝土导致在稍后阶段中很难重复使用任何未使用的混凝土，因为混凝土在其形成后立即开始固化和硬化且快速变得不可加工。因此，对混凝土到表面的施加的任何中断将导致未使用的混凝土的浪费(即，水泥、水和集料的浪费)，借此增加在表面上形成混凝土的成本。

因此，根据本发明的方法有利地减少了原本在将混凝土施加到表面之前通过混合水泥、水和集料从而形成混凝土而产生的浪费量和增加的成本。

除上文之外，根据本发明的方法还准许按需要以任何方式将集料定位在表面上以便控制所得混凝土的大小和/或形状。集料还可经选择以提供所得混凝土的不同特性。

根据本发明的方法还不仅避免与将混凝土从混凝土工厂运输到给定位置相关联的高成本，而且使与处置混凝土并将其放置到表面上相关联的高劳动力成本最小化。

混凝土可为多孔的。多孔混凝土允许例如水等液体直接穿过其中。由此，多孔混凝土减少表面径流且准许地下水再装填。以此方式，多孔混凝土可用于缓解溢流。

任选地，基于水泥的混合物具有准许基于水泥的混合物悬浮在集料上、周围、穿过集料和/或在集料上方的表面张力系数。

提供具有此表面张力系数的基于水泥的混合物允许基于水泥的混合物均匀散布在集料上、周围、穿过集料和/或在集料上方，因此产生均匀形成的混凝土。基于水泥的混合物的表面张力系数取决于彼此混合从而形成基于水泥的混合物的水和水泥的量和比率。

优选地，所述方法包含在将基于水泥的混合物施加到置于表面上的集料从而形成混凝土的步骤之前将集料放置到表面上。这意味着集料可在基于水泥的混合物施加到置于表面上的集料之前任何时间由任何人置于表面上。这是因为置于表面上的集料的特性将不会随时间改变，即使在变化的天气条件中也如此。此外，此方法准许由不一定必需用来运输较轻水泥的专门车辆单独运输通常较重的集料。

任选地，集料为精细或粗糙集料。粗糙集料的使用准许在基于水泥的混合物施加到置于表面上的集料后形成多孔混凝土，因为粗糙集料粒子之间容易形成液体可穿过的间隙。

集料可包含集料粒子，借此每一集料粒子可具有2mm与6mm的范围内的最大尺寸。此集料粒度对于形成具有高强度的多孔混凝土是最佳的。

优选地，集料是花岗石或包含花岗石，任选经清洗的花岗石。

花岗石具有对于形成混凝土有利的许多材料特性。举例来说，花岗石为坚固的(等级800-1200)或极坚固的(等级1、400-1、600)，抗冻(等级300-400)且具有低扁平指数(5-23％)。另外，放射性核素含量、有害组分和添加剂指标在花岗石中不存在或存在，但不超出非安全水平。由此，使用花岗石作为集料或在集料中使用花岗石准许与例如由砾石集料形成的混凝土相比形成高等级混凝土。

所述方法可包含将水泥与水混合从而在表面的地点处形成基于水泥的混合物的步骤。

此方法意味着所得基于水泥的混合物地理上接近其待施加到的集料，且因此基于水泥的混合物可在其形成之后尽可能快地施加到置于表面上的集料。这尤其重要，因为基于水泥的混合物将随时间硬化，因此使得将正在硬化的基于水泥的混合物施加到置于表面上的集料更加困难。此外，基于水泥的混合物将最终硬化从而形成薄浆，薄浆无法施加到置于表面上的集料来形成混凝土。

地理上接近其待施加到的集料而形成基于水泥的混合物意味着，关于何时形成基于水泥的混合物的决策可考虑表面的地点处存在的因素，例如天气条件和劳动力可用性。以此方式，可作出关于基于水泥的混合物的形成的定时的更有见地的决策，因此减小水泥和水被浪费的风险。

相比而言，如果水泥和水混合从而在地理上远离置于表面上的集料的位置处形成基于水泥的混合物，那么存在于表面的地点处的前述因素可使得不可能在基于水泥的混合物已运输到表面的地点之后将基于水泥的混合物施加到置于表面上的集料。这是因为，由于基于水泥的混合物原本已经开始硬化而形成薄浆，所以归因于存在于表面的地点处的因素不可能将基于水泥的混合物施加到置于表面上的集料可导致彼此混合从而形成基于水泥的混合物的水泥和水的浪费。

此外，如果水泥、水和集料混合从而在地理上远离表面的位置处形成混凝土，且前述因素防止后续将所得混凝土施加到置于表面上的集料，那么混凝土将被浪费，因为其一旦固化和硬化就无法使用。

此外，需要大量水来形成混凝土，通常每立方米的混凝土需要1吨水，并且因此与水的运输相关联的成本可显著较高。另一方面，将水泥和水混合从而在表面的地点处形成基于水泥的混合物可节省此类运输成本，因为水在表面的位置处将通常可容易获得。由此，将水泥和水混合从而在表面的地点处形成基于水泥的混合物，与将水泥和水混合从而在地理上远离所述表面的位置处形成基于水泥的混合物相比，减少了形成混凝土的成本。

优选地，将基于水泥的混合物施加到置于表面上的集料的步骤包含将基于水泥的混合物喷射到置于表面上的集料上。

将基于水泥的混合物喷射到置于表面上的集料上意味着，基于水泥的混合物可快速且均匀地施加到置于表面上的集料上。相比而言，如果在将混凝土喷射到表面之前水泥、水和集料混合从而形成混凝土，那么混凝土紧接在其形成之后硬化和固化的倾向意味着需要在难以喷射硬化的混凝土之前的短时间限制内喷射混凝土。此外，因为混凝土紧接在其形成之后开始硬化和固化，所以混凝土将快速变得越来越难以均匀喷射到表面上。

所述方法可包含以下步骤：

提供至少一种添加剂；以及

将水泥、水和添加剂或每种添加剂混合从而形成基于水泥的混合物。

在基于水泥的混合物中包含水对于提供所得基于水泥的混合物的合乎需要的粘性很重要，使得其可施加到置于表面上的集料，并且还使得其可与集料相互作用从而形成混凝土。基于水泥的混合物的粘性对于在其喷射到置于表面上的集料上时实现均匀施加也很重要。添加剂或每种添加剂可经选择以按需要控制基于水泥的混合物的粘性。以此方式，基于水泥的混合物的粘性可适于满足基于水泥的混合物到置于表面上的集料的施加方式的要求。

添加剂或每种添加剂可经选择以控制混凝土的特性，例如所得混凝土固化和硬化所花费的时间、所得混凝土的硬度和/或所得混凝土的可加工性。

所述方法可包含将水泥、水和添加剂或每种添加剂同时混合从而形成基于水泥的混合物的步骤。此同时混合简化了形成基于水泥的混合物的步骤。

任选地，将水泥、水和添加剂或每种添加剂混合从而形成基于水泥的混合物的步骤包含：

将水泥和水彼此混合接着将添加剂或每种添加剂与混合的水泥和水混合；或

将水泥和添加剂或每种添加剂彼此混合接着将水与混合的水泥和添加剂或每种添加剂混合；或

将水和添加剂或每种添加剂彼此混合接着将水泥与混合的水和添加剂或每种添加剂混合。

前述材料(即，水泥、水和添加剂或每种添加剂)混合的次序可对于提供具有所得混凝土所必需的特定特性的基于水泥的混合物很重要。由此，以任何特定次序混合所述材料的自由在需要形成具有特定特性的混凝土时提供较大灵活性。

所述方法可包含将水泥、水和添加剂或每种添加剂混合从而在表面的地点处形成基于水泥的混合物的步骤。

此外，通过初始地保持前述材料中的每一者彼此分离，其可随后以可定制方式彼此混合。

提供至少一种添加剂的步骤可包含提供至少一种有色颜料。

以有色颜料的形式提供至少一种添加剂准许形成基于有色水泥的混合物以供施加到置于表面上的集料从而形成有色混凝土。

另外，根据本发明的方法准许形成多个批次的基于水泥的混合物，其中的每一者具有不同颜色且可施加到置于表面上的集料从而形成具有多个颜色的混凝土。此外，根据本发明的方法有利地准许按需要以任何方式将基于不同颜色的水泥的混合物施加到置于表面上的集料从而形成具有多种有色图案的混凝土，因此增强所得混凝土的装饰性。

下文是借助于非限制性实例参看以下图式对本发明的优选实施例的简要说明，图式中：

图1a示意性地展示根据本发明的实施例的形成混凝土的方法；

图1b示意性地展示图1a的方法的步骤；

图2a示意性地展示将基于水泥的混合物施加到置于表面上的集料的步骤；

图2b示意性地展示将基于水泥的混合物施加到置于表面上的集料的另一步骤；以及

图3示意性地展示在将基于水泥的混合物施加到置于表面上的集料的步骤之后形成的混凝土的横截面图。

根据本发明的实施例的形成混凝土的方法在图1a和1b中展示，且通常由参考数字10标示。

图1a示意性地展示形成混凝土36的方法10。在方法10的步骤102处，提供水泥12。在方法10的步骤104处，提供水16。在方法10的步骤106处，将水泥12与水16混合从而形成基于水泥的混合物20。在方法10的步骤108处，在形成基于水泥的混合物20之后，将基于水泥的混合物20施加到置于表面34上的集料32从而形成混凝土36。

返回到图1a，所提供的水泥12容纳在第一腔室14(例如贮斗)内。同时，所提供的水16容纳在第二腔室18(例如槽)内。

水泥12通过驱动件24(在此情况下，螺旋体25)馈送到混合腔室22中，而水16通过泵(未图示)抽吸到混合腔室22中。螺旋体25由马达26控制，马达26旋转螺旋体25以朝向第一腔室14的一个端部驱动水泥12且进入混合腔室22中。水泥12和水16通过混合设备28在混合腔室22中混合。混合设备28包含混合叶片30和控制混合叶片30的马达(未图示)。马达可控制混合设备28的转速和/或混合叶片30的定向。混合设备28可实际上由例如手柄手动地控制。

混合设备28可包含一个以上混合叶片30。每一混合叶片30可位于混合腔室22的底部或混合腔室22的顶部。在其他实施例中，至少一个混合叶片30可位于混合腔室22的顶部，且至少一个其他混合叶片30可位于混合腔室22的底部。

第一和第二腔室14、18、混合腔室22、螺旋体25、马达26和混合设备28可全部形成经专门调适车辆(未图示)的一部分。因此，单一车辆可用于运输水泥和水16，以及将水泥和水16混合从而形成基于水泥的混合物20。在本发明的其他实施例中，第一和第二腔室14、18、混合腔室22、螺旋体25、马达26和混合设备28中的一或多者可不形成经专门调适车辆的一部分。举例来说，可不需要第二腔室18来形成经专门调适的车辆的一部分，因为水16可改为由表面34的位置处的水源提供。

在形成基于水泥的混合物20之后，基于水泥的混合物20施加到置于表面34上的集料32从而形成混凝土36。

如图3中所展示，基于水泥的混合物20一旦施加到集料32就形成混凝土36。混凝土随后紧接在其形成之后开始在表面34上固化和硬化。

在此方面，基于水泥的混合物20具有准许基于水泥的混合物20悬浮在集料32上、周围、穿过集料32和/或在集料32上方的表面张力系数以便实现混凝土36的均匀形成。

在基于水泥的混合物20施加到置于表面34上的集料32从而形成混凝土36的步骤之前，将集料32置于表面34上。可在基于水泥的混合物20施加到置于表面34上的集料32之前的任何时间(例如小时、天或周)将集料32置于表面34上。

集料32还可在将水泥12和水16混合从而形成基于水泥的混合物20之前的任何时间放置。以此方式，集料32可与水泥12和水16分开运输且由不同于运输水泥12和水16的经专门调适的车辆的车辆运输。举例来说，集料32可由能够载运重型负载的卡车运输，而载运和混合水泥12和水16的经专门调适的车辆并不需要能够载运此类重型负载。

在图3中展示的实施例中，混凝土36为多孔的38。多孔混凝土38允许例如水等液体直接穿过其中。多孔混凝土38通常用于轻量交通区域、温室、车道、道路或人行道、运动场、路面和房屋中，用于排水和风暴管理。

图3中展示的多孔混凝土38包含形成于集料粒子42之间的间隙40。间隙40准许基于水泥的混合物20穿过其中。基于水泥的混合物20形成：无孔的混凝土部分44，其中其与集料粒子42相互作用从而形成混凝土；以及多孔部分46，其中其穿过集料粒子42之间的间隙40。以此方式，基于水泥的混合物20将集料粒子42黏结在一起，同时允许液体通过集料粒子42之间形成的多孔部分46。

此外，通过提供粗糙集料48形成多孔混凝土38。确切地说，粗糙集料48的粗糙集料粒子50各自具有2mm与6mm之间的最大尺寸。集料粒子50的此类尺寸能够形成具有高强度的多孔混凝土38。

在本发明的其他实施例中，多孔混凝土38可由含有粗糙集料粒子和精细集料粒子(未图示)两者的组合的集料形成。粗糙和精细集料粒子的组合意味着，与仅由粗糙集料粒子形成的多孔混凝土相比，基于水泥的混合物形成：较多无孔混凝土部分，即其中基于水泥的混合物与粗糙和精细集料粒子相互作用从而形成混凝土；以及较少多孔部分，即其中基于水泥的混合物穿过集料粒子之间形成的间隙。以此方式，混凝土的孔隙度可由粗糙集料粒子与精细集料粒子的比率控制。

除上文之外，集料32包含花岗石集料粒子52。在此实施例中，花岗石集料粒子52为经清洗的花岗石集料粒子52。

在本发明的其他实施例(未图示)中，花岗石集料粒子可为未经清洗的花岗石集料粒子。此外，集料可包含不同等级的花岗石集料粒子的混合物，例如等级800-1、200或等级1、400-1、600，或等级300-400，这取决于集料的要求。

集料粒子42可改为由例如砾石或挤压石材等另一材料制成。

在本发明的其他实施例(未图示)中，混凝土可改为无孔的，即不准许液体穿过其中的混凝土。更确切地说，可通过仅使用精细集料(例如砂石)制造无孔的混凝土。精细集料的使用意味着集料之间几乎不形成间隙，使得基于水泥的混合物20形成其中其与集料相互作用从而形成混凝土的无孔混凝土部分，和极少多孔部分或无多孔部分。

将水泥12和水16混合从而形成基于水泥的混合物20的步骤在表面34的地点处实行。因此，可在表面34的地点处实行前述混合步骤之前首先探究当地天气条件、劳动力可用性和/或置于表面34上的集料32的条件。此外，基于水泥的混合物20可在水泥12和水16已混合从而形成基于水泥的混合物20之后不久施加到置于表面34上的集料32，因为地理上接近置于表面34上的集料32而实行将水泥12和水16混合从而形成基于水泥的混合物20。

如图1a和2a中所展示，通过将基于水泥的混合物20喷射54到置于表面34上的集料32上而将基于水泥的混合物20施加到置于表面34上的集料32。

基于水泥的混合物20从混合腔室22抽吸到退出通道56且通过软管(未图示)。软管包含枪58，其在其一个端部处具有喷嘴60以朝向置于表面34上的集料32上的所要位置引导基于水泥的混合物20。操作者可控制喷嘴60的方向，而第二操作者可监视基于水泥的混合物20的抽吸。

或者，如图2b中所展示，可通过简单地将基于水泥的混合物20倾倒62到置于表面34上的集料32上而将基于水泥的混合物20施加到置于表面34上的集料32。可通过将基于水泥的混合物20倒入便携式腔室64(例如贮体)中，随后将基于水泥的混合物20从便携式腔室64倾倒到置于表面34上的集料32上而手动地实行此倾倒62。可通过控制混合腔室22以在置于表面34上的集料32上方枢转和/或平移以便将基于水泥的混合物20从混合腔室22倾倒到置于表面34上的集料32上，来自动实行所述倾倒62。

返回到图1a，形成混凝土的方法10还包含提供至少一种添加剂66和将水泥12、水16和添加剂或每种添加剂66混合从而形成基于水泥的混合物20的步骤。

添加剂66可为其是在不影响混凝土的初始可加工性的情况下增加混凝土的早期强度的硬化加速器。可使用的添加剂66的另一实例为其是液体设定加速器。可使用的添加剂66的又一实例为其控制基于水泥的混合物20中水泥12的水合作用，且使所得混凝土10稳定以便控制混凝土10的固化。

在此实施例中，添加剂66储存在第三腔室68(例如塑料容器)中。添加剂66通过泵(未图示)抽吸到混合腔室22中。添加剂66到混合腔室22中的此抽吸与水泥12到混合腔室22中的驱动以及水16到混合腔室22中的抽吸同时实行。或者，水泥12、水16和添加剂66可按任何次序抽吸/驱动到混合腔室22中。

在本发明的其他实施例中，可首先使水泥12和水16彼此混合，接着可将添加剂66与混合的水泥12和水16混合。或者，可首先使水泥12和添加剂66彼此混合，接着可将水16与混合的水泥12和添加剂66混合。在本发明的其他实施例中，可首先使水16和添加剂66彼此混合，接着可将水泥12与混合的水16和添加剂或每种添加剂66混合。

在任何情况下，在表面34的地点处实行将水泥12、水16和添加剂66混合从而形成基于水泥的混合物20。

图1a和1b的方法10的示范性实施方案描述如下。

能够载运重型负载的卡车将集料32递送到特定位置，且将集料32置于特定位置处的所要表面34上。相同或另一卡车或车辆也将可储存在袋子中的水泥12递送到相同位置。在集料32置于表面34上且水泥12递送到所述位置之后的任何时间(举例来说，一周后)，将经专门调适的车辆驾驶到相同位置。

经专门调适的车辆包含第一、第二和第三腔室14、18、68。第二腔室18含有水16，且第三腔室68含有添加剂66。一旦经专门调适的车辆到达所述位置，操作者就实行位置的检查以便帮助他作出关于是否继续形成混凝土36的方法的决策。此检查可包含检查置于表面34上的集料32的条件和/或位置以及当前天气条件。

如果操作者决定存在于所述位置处的因素(例如较差天气条件)使得有必要在表面34上形成混凝土36的过程中延迟，那么方法10可暂时停止，而无水泥、水、添加剂或混凝土的任何浪费。

如果操作者对于所述位置处的条件适于在表面34上形成混凝土36满意，那么实行方法10的接下来的步骤。

操作者将水泥12馈送到第一腔室14中。或者，第一腔室12可在经专门调适的车辆驾驶到所述位置之前已经含有水泥12。水泥12可改为由附接到经专门调适的车辆的拖车运输。操作者随后接通马达26，马达26旋转位于第一腔室14的底部的螺旋体25。螺旋体25将第一腔室14中的水泥12驱动到其一个端部且进入混合腔室22。同时，操作者接通第一和第二泵(未图示)。第一泵从第二腔室18将水16抽吸到混合腔室22中，且第二泵将添加剂66从第三腔室68抽吸到混合腔室22中。

在本发明的其他实施例(未图示)中，经专门调适的车辆可省略第二腔室18，且改为可从表面34的位置处的水源(举例来说，水龙头或泵)提供水16。

接下来，操作者接通第三马达(未图示)，其旋转混合叶片30以便混合进入混合腔室22的材料12、16、66从而形成基于水泥的混合物20。

如果此时所述位置处的天气条件变得不合适混凝土36的形成，那么操作者可停止每一马达和泵的操作以便阻止材料12、16、66进入混合腔室22。第一、第二和第三腔室14、18、68中剩余的材料12、16、66未混合，且因此可在稍后日期使用。

此阶段已经形成的任何基于水泥的混合物20将立即开始硬化从而形成薄浆。然而，如果天气条件相对快速改变(例如，在20分钟内)而变得适于混凝土36的形成，那么仍可使用已经形成的基于水泥的混合物20。在任何情况下，置于表面34上的集料32都不会受到影响，因为其尚未与基于水泥的混合物20混合从而形成混凝土36，并且因此集料23不会被浪费且借此保持可重复使用。

当天气条件适于混凝土36的形成时，操作者固持枪58且朝向置于表面34上的集料32引导其喷嘴60。操作者随后接通泵(未图示)，其穿过枪58的喷嘴60经由软管抽吸基于水泥的混合物20以便将基于水泥的混合物20喷射54到置于表面34上的集料32上。

开关(未图示)可位于枪58自身上以按需要起始和停止经由软管对基于水泥的混合物20的抽吸，使得单一操作者可将基于水泥的混合物20喷射54到置于表面34上的集料32上。然而，优选的是，两个操作者实行形成混凝土36的方法10从而使得一个操作者可看管材料12、16、66混合从而形成基于水泥的混合物20，且另一操作者可关注于将基于水泥的混合物20喷射54到置于表面34上的集料32上。

一旦所要量的基于水泥的混合物20已施加到置于表面34上的集料32，就形成混凝土36。新形成的混凝土36随后留下而固化和硬化。如果使用粗糙集料48(举例来说，是或包含花岗石集料粒子52的集料)，那么如图3中所展示形成多孔混凝土38。通常，混凝土36在24小时内充分硬化以适应行人在上面步行。

形成混凝土36之后，操作者可使用表面34的位置处的水源(例如水龙头或泵)用水16再充填第二腔室18。因此，经专门调适的车辆可随后将水16和水泥12运输到新位置以便在所述新位置处形成混凝土36。以此方式，经专门调适的车辆不必经设计以能够载运足够的水16来实行若干任务，因此进一步减少运输成本。

应了解，添加剂66可呈有色颜料的形式，或在多种添加剂的情况下呈不同的有色颜料的形式。

提供呈有色颜料的形式的至少一种添加剂准许形成基于有色水泥的混合物20以供施加到置于表面34上的集料32从而形成有色混凝土36。

另外，图1a和1b的方法准许形成多个批次的基于水泥的混合物20，其中的每一者具有不同颜色且可施加到置于表面34上的集料32从而形成具有多个颜色的混凝土36。此外，图1a和1b的方法有利地准许按需要以任何方式将基于不同颜色的水泥的混合物20施加到置于表面34上的集料32从而形成具有多种有色图案的混凝土36，因此增强所得混凝土36的装饰性。