生坯的多步固化制造技术

一种形成多个固化的混凝土坯体的方法，每个坯体具有固化压缩强度，所公开的方法包括：将所述混凝土的构成组分的可流动混合物引入多个模具中；借助于一个或多个支撑件在所述多个模具内模制所述可流动混合物，从而形成多个生坯；部分地固化所述生坯到足以提供低于所述固化压缩强度的压缩强度的程度，从而产生多个预固化的生坯；组装所述多个预固化的生坯的至少一部分，以形成具有预定几何构型的预固化的生坯的集合；以及将所述预固化的生坯的集合固化到足以实现所述固化压缩强度的程度，从而产生具有所述预定几何构型的固化的坯体的集合。生具有所述预定几何构型的固化的坯体的集合。生具有所述预定几何构型的固化的坯体的集合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生坯的多步固化
[0001]本申请要求2018年8月27日提交的美国临时专利申请号62/723,397的优先权和权益，所述申请的全部内容通过援引并入本文。


[0002]本申请涉及用于固化诸如生坯的物体的方法、相关联的装置和系统。

技术介绍

[0003]在本说明书中，当提及或讨论文件、行为或知识项目时，该提及或讨论并不承认所述文件、行为或知识项目或其任何组合是在优先权日期的、是可公开获得、为公众所知的、是公知常识的部分或者根据适用的法律规定以其他方式构成现有技术；或者已知与尝试解决本说明书关注的任何问题有关。
[0004]未固化或部分地固化的“生坯”的致密化可能呈现出许多不同的技术挑战，特别是当大规模进行这种过程时。可能出现诸如与效率、非静态处理条件、一致性和可重复性有关的问题。本专利技术试图解决这些以及其他挑战。
[0005]经受固化过程的未固化的或“生坯”的一个示例是混凝土或水泥。尤其是，混凝土是无所不在的。我们的房屋可能依靠它，我们的基础设施是由它建立的，就像我们大多数工作场所一样。常规混凝土是通过将水和骨料(诸如沙子和碎石)与波特兰水泥(通过将研磨石灰石和粘土的混合物或者相似组分的材料，在回转窑中以大约1,450℃的烧结温度燃烧而制成的合成材料)混合而制成。波特兰水泥制造不仅是能源密集型过程，而且是释放大量温室气体(CO2)的过程。水泥行业约占全球人为CO2排放量的5％。这种CO2的60％以上来自石灰石的化学分解或煅烧。就经济和环境影响两者而言，常规的混凝土生产和使用都不是最佳的。这种常规的混凝土生产技术涉及大量的能源消耗和二氧化碳排放，从而导致不利的碳足迹。
[0006]这已导致非水硬性水泥配方的开发。非水硬性水泥是指不通过化学反应中的水消耗而固化的水泥，而是主要通过与任何形式的CO2起反应而固化的水泥，所述形式诸如气态CO2、碳酸形式的CO2，H2CO3或者允许CO2与非水硬性水泥材料反应的其他形式。固化过程将二氧化碳气体以固体碳酸盐物质形式固定在固化的材料内，从而提供明显的环境效益。以举例的方式，非水硬性的Solidia Cement
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和Solidia Concrete
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配方已被誉为突破性技术，例如R&D 100奖认可它为新技术前100强之一。在与传统的水硬性混凝土和/或波特兰水泥的生产相比时，Solidia Cement
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和Solidia Concrete
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两者的生产都减少多达70％的碳排放量、减少30％的燃料消耗并且减少多达80％的用水量。
[0007]用于许多材料系统(包括常规混凝土以及非水硬性混凝土配方)的常规固化技术和设备被配置为处理经历特定化学反应的材料。然而，实践中，使用常规技术和设备来固化生坯呈现出某些技术挑战。与常规固化技术和设备相关联的问题包括它们的成本、关于操作条件和位置的限制、可以以一致和可重复的方式控制和监控固化过程的精度、以及具有足够性能的固化制品的生产。因此，存在提供改进的多功能性、精度、产率、一致性和降低的
成本的固化方法和设备的需要。
[0008]如图1至图2示意性地示出，作为形成/制造方法，可以通过使用压力机(20)来生产由水硬性水泥或混凝土组合物以及非水硬性水泥或混凝土组合物(例如含有硅酸钙、沙子和骨料的混凝土组合物)形成的制品(10)，诸如(任何尺寸的)摊铺材料或(同样任何尺寸的)砖/板坯。更具体地，中空模具(30)位于诸如钢(或塑料或具有足够强度的任何其他材料)板或平托盘的支撑件(40)上。然后将混凝土组合物引入到模具(30)中的开口(50)中。可选地，使模具(30)振动以促进用混凝土混合物最佳地填充模具(30)。一旦填充，压力机(20)压缩模具(30)内的混凝土材料。因此，在支撑件(40)上形成一个或多个生的压制坯体(10)。随后，将压制坯体(10)连同其支撑件(40)经受许多可能的处理步骤，诸如干燥、预固化并且最终在室(未示出)内固化以产生强度。在固化后，通过将坯体(例如摊铺材料)从其支撑件(40)去除并堆叠起来(通常使用机器)而将其“托盘化”，以形成搁置在用于运送的支撑件(诸如托盘)上的成品坯体或摊铺材料的立方体。每个立方体可以具有例如约540(或更多)个摊铺材料，这些摊铺材料以彼此堆叠的10个摊铺材料层的形式，而每个层包含54个摊铺材料。这称为“摊铺材料立方体”。然后可以将这种摊铺材料立方体交付给客户。在图3中示意性地示出了与上述过程相关联的关键步骤(60)。如其中所示，将组成水泥/混凝土配方的构成成分分批并混合、引入模具中、在模具中进行压制，从而形成一个或多个生坯。然后将生坯固化，并且随后将完全固化的坯体堆叠在托盘上，以运送给购买者。
[0009]根据当前的大规模操作，固化过程延长很长的时间段，诸如约50到80小时或者甚至更长。在如此长的固化时间内，摊铺材料保留在其支撑件或压板上。占用压板50至80小时不利于整个过程的成本和时间效率。在整个固化过程中占用压板对制造商的设施的压制操作造成不希望的压力，并且要求制造商购买比理想情况更多的压板。
[0010]此外，由诸如上述Solidia Cement
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和Solidia Concrete
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的非水硬性组合物形成的摊铺材料依赖于气态反应物，即二氧化碳(CO2)。二氧化碳仅在待碳酸化固化的材料在其中包含一定量(例如2至5重量％)的水时才起反应物的作用。首先将二氧化碳气体溶解在水中，然后将其自身转化成水性碳酸氢根或碳酸根离子，然后其与源自非水硬性组分的水性Ca
2+
离子反应以形成碳酸钙(CaCO3)的良好连接的晶体/颗粒。换句话说，如果摊铺材料完全干燥，则无法固化这种组合物。因此，由这种非水硬性组合物形成的摊铺材料的固化涉及水含量的控制。
[0011]在整个固化过程中将摊铺材料保持在压板上的另一个缺点在于，与板接触的摊铺材料的表面防止或阻碍水从生坯中释放，并且还防止或阻碍直接暴露于固化室内的反应物(例如，CO2气体)。
[0012]因此，需要改进的固化技术和设备，其允许压板被取回/回收并尽快返回压制机，以及提高压制坯体(例如摊铺材料/物体)的底表面暴露于反应物，并且促进水从其中释放。
[0013]虽然已经讨论了常规技术的某些方面以促进本专利技术的公开，但是申请人绝不否认这些技术方面，并且预期的是，所要求保护的本专利技术可以涵盖或包括本文所讨论的常规技术方面中的一个或多个。

技术实现思路

[0014]已经发现，本专利技术可以解决上述缺陷并获得某些优点。例如，本专利技术的方法、装置
和系统提供了生坯的固化，所述生坯表现出提高的多功能性、精度、产率、一致性和降低的成本。
[0015]为了便于描述本专利技术的概念，本文所包含的公开内容可以将生坯和/或固化的坯体称为“摊铺材料”。然而，应当理解，本专利技术的原理不限于此。尽管本文中特别提及“摊铺材料”，但本文所述的原理适用于任何数量的不同的坯体或物体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成多个固化的混凝土坯体的方法，每个坯体具有固化压缩强度，所述方法包括：将所述混凝土的构成组分的可流动混合物引入多个模具中；借助于一个或多个支撑件在所述多个模具内模制所述可流动混合物，从而形成多个生坯；部分地固化所述生坯到足以提供低于所述固化压缩强度的压缩强度的程度，从而产生多个预固化的生坯；组装所述多个预固化的生坯的至少一部分，以形成具有预定几何构型的预固化的生坯的集合；以及将所述预固化的生坯的集合固化到足以实现所述固化压缩强度的程度，从而产生具有所述预定几何构型的固化的坯体的集合。2.如权利要求1所述的方法，其还包括：使具有所述预定几何构型的所述固化的坯体的集合被运送到客户。3.如权利要求1所述的方法，其中所述构成组分包括一种或多种可碳酸化的水泥组分和一种或多种骨料。4.如权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种可碳酸化的水泥组分包括硅酸钙。5.如权利要求4所述的方法，其中所述可流动混合物包括水。6.如权利要求1所述的方法，其中所述引入和模制的步骤中的至少一个包括以下中的一个或多个：浇注、振动铸造、压制、挤出或发泡。7.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个支撑件是压板。8.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个支撑件是金属的。9.如权利要求1所述的方法，其中所述多个生坯包括摊铺材料、混凝土砖、屋顶瓦片、空心板、湿铸板、混凝土板、泡沫混凝土坯体、充气混凝土坯体、充气混凝土砌块或充气混凝土板。10.如权利要求1所述的方法，其中所述预固化的生坯的所述压缩强度足以允许将所述生坯从所述支撑件去除，同时所述生坯保持基本上完整。11.如权利要求1所述的方法，其中如根据ASTM C140测量，所述预固化的生坯的所述压缩强度为约2,000psi至约5,000psi。12.如权利要求1所述的方法，其中如根据ASTM C140测量，所述固化压缩强度为至少约8,000psi。13.如权利要求1所述的方法，其中所述部分地固化所述生坯的步骤包括将所述生坯和所述一个或多个支撑件引入预固化室中。14.如权利要求1所述的方法，其中所述部分地固化所述生坯的步骤包括将所述生坯和所述一个或多个支撑件暴露于二氧化碳、空气或其组合，持续预定时间段。15.如权利要求1所述的方法，其中所述部分地固化...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾哈迈德，
申请(专利权)人：索里迪亚科技公司，
类型：发明
国别省市：