專利名稱：用于水泥產(chǎn)品的低密度水合硅酸鈣強度促進劑添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及水泥配制劑、產(chǎn)品及其制備方法，具體來說是加速固化的水泥配制劑。
背景技術(shù)：
盡管早凝固水泥、高強度水泥的生產(chǎn)有進步，但有著更高壓縮強度和更快強度發(fā)展速率的卜特蘭水泥的發(fā)展對水泥和建筑業(yè)界而言將是高度有利的。例如，生產(chǎn)壓縮強度等級在4000～5000psi的預(yù)制、預(yù)應(yīng)力混凝土產(chǎn)品通常需要至少三個小時或更多的時間。
此外，公路、橋梁和高速公路高架橋的興建和修復(fù)需要數(shù)天甚至數(shù)個星期的固化才能使這些結(jié)構(gòu)物達到足夠的壓縮強度來支撐其預(yù)期載重以便它們能夠如設(shè)計的那樣所使用。這樣的延誤是建筑成本的重要因素，而等待混凝土的硬化而關(guān)閉重要的運輸通道時，增加的運輸成本和運送的延誤將增加建筑成本。
再者，在混凝土建筑的建造過程中，其中將水泥基質(zhì)澆鑄到模板內(nèi)，需要數(shù)天的固化以使水泥在移除模板前達到足夠的強度。如此的延遲將造成財產(chǎn)所有者收入的損失，也對工業(yè)承租人造成不便和儲存成本的問題。再者，卜特蘭水泥的凝固速率會受溫度所影響。一種有著較低水合熱的早凝固、超高強度水泥將能夠在低環(huán)境溫度下用于建造大型、復(fù)雜的上層結(jié)構(gòu)且將對建筑工業(yè)有更多的貢獻。
許多以水泥為主的產(chǎn)品也在高生產(chǎn)量的工廠環(huán)境中大量生產(chǎn)。其中水泥固化或凝固所需時間完全增加了生產(chǎn)的成本與難度。具體來說，這樣通過例如海契克(Hatschek)方法、馬撒(Mazza)方法的方法或通過壓出生產(chǎn)纖維水泥產(chǎn)品。當(dāng)纖維水泥產(chǎn)品在其“未硬化”階段形成時，典型地在進行額外加工或處理之前必須凝固8到12小時(“預(yù)固化”)。由于未硬化產(chǎn)品凝固時聚集，預(yù)固化要求如同倉庫般的空間，這將造成生產(chǎn)過程成本的增加。因此，便有一種強烈的商業(yè)動機想要降低水泥，特別是纖維水泥材料的固化時間。再者，在實質(zhì)上比常規(guī)快速凝固水泥配制劑如高鋁水泥較低的成本下降低固化時間的方法是令人非常滿意的。
眾所周知且最常被使用的水泥凝固促進劑為氯化鈣。然而，在本領(lǐng)域中公知的是，氯化鈣與鋼筋水泥是不兼容的，因為其在水與氧氣的存在下易于隨時間過去腐蝕鋼筋。氯化鈣有時也在纖維水泥生產(chǎn)過程中用作促進劑以快速獲得未硬化強度；然而，氯離子的產(chǎn)生也會對下游的生產(chǎn)過程如熱壓處理產(chǎn)生腐蝕問題。因此，需要一種用于凝固混凝土和水泥復(fù)合物而不會產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象的促進劑。
除了氯化鈣之外，其它如堿基(氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、碳酸鈉或碳酸鉀和硅酸鈉或硅酸鉀)、堿或堿土金屬硝酸鹽類、亞硝酸鹽類或羧酸鹽類都是無氯成分，且與氯化鈣相比具有降低的腐蝕性。然而，這些材料必須分別加入混凝土或水泥復(fù)合物配制劑，因此需要有它們自己的儲存容器、計量器具和手工或自動的攪拌/混合方法，以將它們混入復(fù)合物中。另一方面，眾所周知用于混凝土的低密度改性劑如珍珠巖或陶質(zhì)微球體無法促進水泥的水合過程。一種在混凝土或水泥復(fù)合物中提供促進固化效果和某些其它所需功能如降低密度的單一材料，將節(jié)省大量時間和設(shè)備成本。
有數(shù)種眾所周知的有機材料用于水泥復(fù)合物和混凝土應(yīng)用中。這些所謂的混合物包括有用來改善流變性的纖維素醚、用作減水劑和超塑劑的木素磺化鹽或萘磺酸鹽，用于改善吸水性能或增進彈性的聚合膠乳或乳液，以及本領(lǐng)域中公知的其它有機混合物。這些混合物的一種典型影響就是延緩水泥的凝固時間。通常，使用促進劑來抵銷此種延緩效應(yīng)。本領(lǐng)域中已知的促進劑相對于普通卜特蘭水泥來說是有腐蝕性的和/或昂貴的，并能夠明顯增加混凝土或水泥復(fù)合物配制劑的成本。
LeTure等人在美國專利5,709,743中公開了基于水合硅酸鈣的促進劑，它不會造成腐蝕而且如同氯化鈣一樣有效。此種材料是由水合卜特蘭水泥形成水合硅酸鈣(CSH)材料而制備的。此水合硅酸鈣材料接著被研磨成極細(xì)的“結(jié)晶晶種”，當(dāng)將其水懸浮液加入水泥時，其能促進水泥顆粒的固化。磨碎或研磨硅酸鈣顆粒成為特定的顆粒大小(由沉淀體積來決定)是在5,709,743中描述的發(fā)明的重點。磨碎或研磨這樣的顆粒將固有地增加它們的包裝密度，因此根據(jù)LeTure等人的公開內(nèi)容制造的水合硅酸鈣顆粒不適于用作低密度添加物。
另一個使用LeTure等人的水合硅酸鈣促進劑的缺點是其必須以含水淤漿的形式加入。如此做對于水泥復(fù)合物混合物，例如其中水含量已經(jīng)仔細(xì)的控制以確保一致的產(chǎn)品質(zhì)量的可壓出水泥混合物來說是一個缺點。
一種可以使混凝土快速達到未硬化強度的方法是使用“高早強度”水泥，該種水泥被磨碎成精細(xì)的顆粒尺寸且其表面積(450到600m2/kg，Blaine法)比標(biāo)準(zhǔn)卜特蘭水泥(300到400m2/kg)要大。這些細(xì)顆粒水泥并不適用于典型地用于制造纖維水泥復(fù)合物的海契克方法，這是因為這種細(xì)顆粒水泥在淤漿去水的過程中無法停留于該復(fù)合物中。
在纖維水泥的制造過程中，低密度添加物常會降低纖維水泥的強度-重量比。由于建筑材料必須滿足具體的強度標(biāo)準(zhǔn)，這種效應(yīng)將限制低密度材料在纖維水泥復(fù)合物中的使用量。
當(dāng)將一未硬化纖維漿在壓力下穿過鑄模壓出時，此未硬化未固化的纖維水泥砂漿會在離開壓出鑄模后有“回彈”的趨勢。此回彈的程度是水泥砂漿流變性、加工過程、纖維含量和種類、空氣夾帶和其它本領(lǐng)域公知因素的函數(shù)。一種降低回彈的方法是增加鑄模的長度，以便于讓未硬化纖維水泥砂漿在其受壓狀態(tài)中有更多的時間“松弛”。然而，較長的鑄模相對于較短鑄模更貴，而且較長的鑄模趨向于增加壓出纖維水泥砂漿所需的壓力。高壓壓出可能會將使用于該砂漿中易碎的低密度聚集體給破壞，因此低成本的添加劑材料將是較佳的解決方案。
在水中施筑混凝土，不管是既有結(jié)構(gòu)的修復(fù)或是新結(jié)構(gòu)的建造，經(jīng)常會導(dǎo)致細(xì)粒子“沖蝕”新攪拌的混凝土和/或?qū)е禄炷粱旌衔锏姆蛛x。因此，大部分使用于水中澆置的混凝土混合物含有一種高粘度的纖維素醚材料來用作抗沖蝕混合物。然而，在大量混凝土需澆置于險惡的水流和/或水壓區(qū)域(如水壩的修復(fù)和隧道襯砌后環(huán)狀空穴的回填)的地方，基于纖維素的抗沖蝕混合物會在完全防止沖蝕和分離方面無效，這主要由于其在水泥水合方面的長期延緩。
發(fā)明概述本發(fā)明的第一個實施方案提供一種使用于混凝土和水泥復(fù)合物(包括纖維水泥)的低密度水合硅酸鈣促進劑和強度提升劑。第二個實施方案提供了將低密度水合硅酸鈣促進劑用于海契克(Hatschek)纖維水泥配制劑和產(chǎn)品的方法。第三個實施方案提供了將低密度水合硅酸鈣促進劑用于壓出纖維水泥的方法。第四個實施方案提供了一種含有低密度水合硅酸鈣促進劑的纖維水泥配制劑。第五個實施方案提供了一種含有低密度水合硅酸鈣促進劑的混凝土配制劑。第六個實施方案提供了一種使用低密度水合硅酸鈣制備混凝土混合物的方法。第七個實施方案提供一種使用低密度水合硅酸鈣來加速混凝土和水泥復(fù)合物(包含纖維水泥)的固化的方法。
如在此所使用的，“CSH”指的是“水合硅酸鈣”?！癓D-CSH”是指“低密度水合硅酸鈣”，也可指“低密度CSH”?！癘PC”指的是“普通卜特蘭水泥”。“FC”是指“纖維水泥”而“FRC”是指“纖維強化水泥”，且此二者可交換使用。術(shù)語“卜特蘭水泥”包含但不限于普通卜特蘭水泥、灰白卜特蘭水泥和混合水泥。纖維素纖維可以是硬木、軟木或非木材的纖維素纖維。除非有特別注明，所有百分比皆為重量百分比。
在此公開的優(yōu)選實施方案使用低密度水合硅酸鈣促進劑，用于同時降低密度和固化時間，而強化了混凝土和含水泥復(fù)合物，特別是纖維水泥的強度-重量比。
在此公開的低密度水合硅酸鈣材料可根據(jù)美國專利6,346,146給出的方法來制造。一般市面上可獲得的合成低密度水合硅酸鈣材料如Celite Micro-celA或E(World Minerals，Lompoc，CA；用作助濾劑、吸附劑和農(nóng)用化學(xué)品載體)也可用作如在此公開的混凝土和水泥復(fù)合物的低密度促進劑。
低密度CSH促進劑的堆積密度大約介于0.015g/cm3與1.5g/cm3(15kg/m3與1500kg/m3)之間。當(dāng)以干燥粉末或淤漿形式加入混凝土或水泥(包含纖維水泥)復(fù)合物中時同樣有效。當(dāng)以大約0.5重量％到50重量％，優(yōu)選為大約5重量％到15重量％將低密度CSH加入纖維水泥或混凝土中時，它會有促進效應(yīng)。優(yōu)選地，與未添加低密度水合硅酸鈣的相同產(chǎn)品或配制劑相比較，固化時間可加速約10％或更高。更優(yōu)選加速為20％或更高。事實上，30％，40％，50％，60％，70％甚至80％或更高的固化加速都可由添加適當(dāng)劑量的低密度CSH來實現(xiàn)。
當(dāng)?shù)兔芏菴SH使用于可壓出的纖維水泥砂漿時，通過加速纖維水泥砂漿的凝固時間來克服有機混合物的延遲影響。當(dāng)以介于2％與20％之間，更優(yōu)選介于5％與15％之間的水平添加于可壓出纖維水泥砂漿中時，低密度CSH克服了有機混合物的延遲影響。
當(dāng)?shù)兔芏菴SH使用于可壓出纖維水泥砂漿時，通過加速纖維水泥砂漿的凝固時間也可以抵銷壓出材料的脫模后膨脹(post-dieswelling)。當(dāng)以介于大約2％與20％之間，更優(yōu)選介于大約5％與15％之間的水平添加于可壓出纖維水泥砂漿中時，低密度CSH能有效降低脫模后膨脹所。
當(dāng)使用于調(diào)配纖維水泥復(fù)合物時，低密度CSH可生產(chǎn)比傳統(tǒng)纖維水泥產(chǎn)品具有更低密度(約0.6g/cm3到1.2g/cm3)的材料，并且比未使用低密度CSH的纖維水泥具有改善的強度-重量比。此影響在低密度CSH以大約3％到20％，優(yōu)選大約3％到15％之間的范圍添加至纖維水泥混合物中時可被觀察到。
這些優(yōu)選實施方案的低密度水合硅酸鈣未含有明顯的氯離子數(shù)量。因此，它將不會有氯化鈣的腐蝕性。這些優(yōu)選實施方案的低密度CSH在水中可形成粗糙附聚物而使得它易于保留在濕法纖維水泥操作如海契克過程中。
附圖簡單說明

圖1說明一種制造用于海契克方法含有LD-CSH的纖維水泥混合物的方法。
圖2說明一種制造用于建筑應(yīng)用含有LD-CSH的混凝土混合物的方法。
圖3說明一種制造用于壓出FRC應(yīng)用含有LD-CSH的水泥混合物的方法。
圖4說明含有低密度水合硅酸鈣(LD-CSH)的纖維水泥配制劑的固化行為。
優(yōu)選實施方案的詳細(xì)描述在此公開的是含有低密度水合硅酸鈣的水泥配制劑，由這些配制劑制造的產(chǎn)品以及制造這樣的配制劑和產(chǎn)品的方法。這些配制劑和方法可有利地用于如海契克生產(chǎn)方法并用于建筑應(yīng)用如建筑物、道路與橋梁的修繕與興建。這樣的配制劑也可用于水中應(yīng)用，這里它們也顯示出降低的沖蝕。因為此公開的配制劑顯示出降低的凝固時間和減少的干裂，這些配制劑的水泥產(chǎn)品通常有較低的成本和較短的上市時間。
含有介于大約0.5重量％與15重量％之間低密度水合硅酸鈣(LD-CSH)固化促進劑的纖維水泥混合物可有利地用于海契克生產(chǎn)方法。優(yōu)選地，此混合物含有大約25％至50％的水泥，大約25％到50％研磨至大約200目的硅石，大約0％至15％的聚集體，大約5％至15％的纖維素纖維，大約0％到5％的添加劑，大約0.5％至15％的低密度水合硅酸鈣和水。其中水的總含量要視海契克方法所需要的稠度而定。由此混合物所生產(chǎn)出來的纖維水泥產(chǎn)品具有較低的成本、較短的固化時間、固化時較少的裂縫和較快的上市時間。使用于海契克方法含有低密度水合硅酸鈣的優(yōu)選纖維水泥配制劑列于表1中。
表1原料a范圍 實施例水25-50％ 42％硅石 25-50％ 33％聚集體0-15％0％纖維素纖維5-15％11％添加劑0-5％ 3％低密度CSH 0.5-15％ 11％a為重量百分比以下的原料作為一個優(yōu)選實施方案。水泥是目前傳統(tǒng)海契克工廠所使用的普通卜特蘭水泥。硅石是200目的研磨硅石。優(yōu)選地，聚集體是硅質(zhì)聚集體，例如煤胞、珍珠巖、飛灰、爐底灰等，顆粒大小在大約50到250微米之間。纖維素纖維是例如以敲打加工的牛皮紙漿。在環(huán)境條件下的紙漿含水量(約9％)在定量水時應(yīng)加以考慮。添加劑包含任何能達到混合物所需性質(zhì)的化合物，例如鋁。低密度CSH為Micro-cel E(World Minerals，Lompoc，CA)或根據(jù)下述實施例1或2所制備的LD-CSH。所需的總水量將視配制劑所需的稠度而定。對于海契克方法來說，典型地大約5％到10％固體含量的淤漿能提供良好的加工能力。
我們將可了解到除了卜特蘭水泥外的水泥粘結(jié)劑，也可以是但不限于高鋁水泥、石灰、高磷酸鹽水泥和研磨過的細(xì)顆粒高爐石水泥或其混合物。而聚集體可以是但不限于研磨過的硅砂、無定型硅石、微球硅石、硅藻土、煤灰和爐底灰、稻殼灰、高爐石、細(xì)顆粒爐石、煉鐵爐渣、礦物的氧化物、礦物的氫氧化物、粘土、菱鎂礦或白灰?guī)r、金屬氧化物和氫氧化物和聚合顆粒、上述的混合物和其它在上下文所提到的聚集體。添加劑可包括但不限于稠度改良劑、阻燃劑、防水劑、硅石煙、地?zé)峁枋?、增稠劑、顏料、著色劑、增塑劑、分散劑、定型劑、絮凝劑、排水助劑、干濕強度助劑、硅氧烷材料、鋁粉、粘土、高嶺土、氫氧化鋁、云母、變高嶺土、碳酸鈣、硅灰石、聚合樹脂膠及其混合物或其它材料。
纖維素纖維是從各種不同來源得到的未精制/未形成纖維或已精制/已纖維化的纖維素紙漿，包括但不限于已漂白、未漂白、部分漂白的纖維素紙漿。此纖維素紙漿可以由軟木、硬木、農(nóng)業(yè)原料、回收紙或任何其它木質(zhì)纖維素材料制成。纖維素纖維可以各種制漿方法制成。在制漿過程中木頭或其它木質(zhì)纖維素原料如洋麻、稻草和竹子等，通過破壞木質(zhì)纖維素材料結(jié)構(gòu)中的結(jié)合力而降解成纖維狀物質(zhì)。這個工作可通過化學(xué)方式、機械方式、加熱方式、生物方式或以上方式的組合來完成。在一個實施方案中用來加強水泥復(fù)合材料的纖維素纖維是由纖維細(xì)胞壁局部或完全去除木質(zhì)素成分得到的大部分獨立的纖維。
含有約0.5重量％到15重量％低密度CSH的纖維水泥混合物是由包括以下的方法所制成的制備精制紙漿；濕法研磨硅石以形成硅石淤漿；制作低密度CSH淤漿；將上述淤漿混合形成淤漿混合物；加入其它干燥原料如水泥、聚集體和添加劑；通過加入所需的水量并攪拌以調(diào)整最終的稠度。
圖1說明制造用于海契克方法含有低密度水合硅酸鈣的纖維水泥混合物的優(yōu)選方法。在步驟100(“精制紙漿”)中，纖維素纖維紙漿的重疊型式已使用紙漿精制機水合并精制過，并形成稠度為大約5％至7％的精制紙漿的淤漿。此紙漿在步驟130被定量。在步驟110(“濕法研磨硅石”)中硅砂使用球磨機以濕法磨碎而產(chǎn)生接近50％稠度的精細(xì)硅石淤漿。此淤漿在步驟130被定量。步驟120(“制造LD-CSH淤漿”)提供了一低密度CSH淤漿。低密度CSH可在現(xiàn)場制備或從市場上購買到干燥粉末。當(dāng)?shù)兔芏菴SH在現(xiàn)場制造時，典型地由生產(chǎn)部分供應(yīng)淤漿，并在步驟130加以定量。當(dāng)?shù)兔芏菴SH是干燥的，例如市面上購得的CSH時，此干燥CSH典型地在步驟140加以定量并混合。在步驟130(“形成淤漿混合物”)中，來自步驟100的纖維淤漿、來自步驟110的硅石淤漿和來自步驟120的LD-CSH淤漿依據(jù)表1所列的數(shù)量加以定量并放入攪拌槽中。測量此混合物的含水量，而在步驟150中所添加的水量需加以調(diào)整并補償其不足。在步驟140(“將所剩余的干燥原料加入并加以攪拌”)中，所剩余的固體原料，如水泥、聚集體、添加劑、和低密度CSH(“若使用干燥CSH時”)依據(jù)表1的量秤重并加入攪拌槽內(nèi)。在步驟150(“調(diào)整最終稠度”)中，測量從步驟140而來的淤漿的固體含量。也許需加入額外的水來達到所需的稠度。接著將形成的淤漿充分?jǐn)嚢枰缘玫竭m合板材形成的淤漿。在步驟160(“傾泄混合物”)中，將淤漿混合物傾泄并泵入板材形成部分例如泵入槽中。
含有大約0.5重量％到20重量％低密度水合硅酸鈣的水泥混合物在建筑的應(yīng)用上十分有用，例如房屋建造、道路和橋梁修繕，以及用于水中應(yīng)用。優(yōu)選地，水泥混合物含有大約15％至50％的水泥；大約0％至70％的硅石，其中硅石為顆粒大小在大約100到400微米的石英砂；大約0％至40％的聚集體；大約0％至15％的纖維；大約0％至2％的添加劑；大約0％至0.2％的均化劑；大約0％至2％的減水劑；大約0％至1％的充氣劑；大約0.5％至20％的低密度水合硅酸鈣；和水。總水量通常是根據(jù)具體應(yīng)用的水灰比(W/C)來決定，優(yōu)選介于大約0.35到1的范圍。由此水泥混合物所制造的水泥產(chǎn)品具有較低成本、減少的固化時間、減少當(dāng)固化時由于過度的干縮及過高的水合熱所造成的裂縫、縮短上市時間、并減少在水中成型應(yīng)用時的沖蝕。針對建造應(yīng)用含有低密度CSH的水泥混合物的優(yōu)選配制劑提供于表2中。
表2原料a范圍 實施例水 15-50％ 37.66％硅石0-70％46.04％聚集體 0-40％10％纖維0-15％0％添加劑 0-2％ 1％均化劑 0-0.2％ 0％減水劑 0-2％ 0.3％充氣劑 0-1％ 0％低密度CSH 0.5-20％ 5％a為重量百分比以下的原料可作為一個優(yōu)選實施方案。水泥為目前使用于如道路鋪面和橋梁建造的傳統(tǒng)建筑應(yīng)用上的普通卜特蘭水泥。硅石是例如顆粒大小在大約100到400微米之間的石英砂。優(yōu)選地，聚集體是任何硅質(zhì)聚集體，如礫石、石灰石、爐底灰等，顆粒大小至多大約20mm。纖維補強材料視混凝土所需的性質(zhì)來使用于某些建造應(yīng)用上。例如，鋼絲或鋼棒、聚合纖維和碳纖維都經(jīng)常被使用來建造基礎(chǔ)、橋梁和水底結(jié)構(gòu)物。添加劑包括任何能達到混合物所需性質(zhì)的化合物，例如粘性加強劑(VEAs)可適度的產(chǎn)生保水能力和變形能力。VEAs的例子為甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥乙基甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素。均化劑用于自身平整的應(yīng)用，例如使用于樓板。實例為Clariant TYlose MH和H。減水劑是如磺化三聚氰胺甲醛(SMF)縮合物、磺化萘甲醛(SNF)縮合物或丙烯酸聚合物(AP)族的任何超塑劑。充氣劑也稱為空氣夾帶劑(AEAs)，如AE4。低密度CSH為Micro-cel E(World Minerals，Lompoc，CA)或根據(jù)下述實施例1或2所制備的LD-CSH。
調(diào)節(jié)總水量以提供具有所需性質(zhì)例如流變性或可加工性的混合物。對典型應(yīng)用而言，水灰比(W/C)優(yōu)選介于0.35與1之間，更優(yōu)選為0.45。
使用于建造應(yīng)用含有大約0.5重量％到20重量％低密度水合硅酸鈣的水泥混合物是由以下方法所制備而成混合水泥、硅石、聚集體、添加劑和減水劑；干法混合這些原料；加水；攪拌；接著加入低密度水合硅酸鈣。在一個優(yōu)選實施方案中，此方法進一步包括添加纖維、均化劑或充氣劑，可單加一樣或?qū)⑵浣M合加入。
圖2說明制造用于建造應(yīng)用含有低密度水合硅酸鈣的水泥混合物的示例方法。在步驟200(“加入固體原料，LD-CSH除外”)中，水泥、硅石、聚集體、纖維、添加劑、均化劑、減水劑和充氣劑均依據(jù)表2秤重并加入如Hobart攪拌器的攪拌機器中。在步驟210(“干法混合這些原料”)中，這些干燥原料在攪拌機中干法混合預(yù)定時間，優(yōu)選是大約1到5分鐘。在步驟220(“加水”)中，將水加入混合物中。水的添加量視具體應(yīng)用所需的稠度來決定。給予所需性質(zhì)如流變性和可加工性所需的總水量通常通過水灰比W/C來決定，優(yōu)選介于大約0.35與1之間，更優(yōu)選為0.45。當(dāng)定量的水計算出來后，必須確定在固體原料中已經(jīng)在的水量，如步驟200中，并將之扣除?；旌衔锏臏囟葍?yōu)選低于大約45℃，更優(yōu)選大約25℃。具體溫度取決于包括混合物中LD-CSH的量和其它添加劑如纖維素醚的類型與數(shù)量的因素。在步驟230(“攪拌”)中，在攪拌機中的配制劑攪拌一預(yù)定時間，優(yōu)選約1到5分鐘?；旌衔锏臏囟葍?yōu)選低于大約45℃，更優(yōu)選大約25℃。具體溫度取決于包括混合物中LD-CSH的量和其它添加劑如纖維素醚的類型與數(shù)量的因素。接近預(yù)期的使用時間時，在步驟240(“加入LD-CSH”)中，依據(jù)表2將低密度CSH稱重并將之加入攪拌機中。配制劑在攪拌機中攪拌一預(yù)定時間，優(yōu)選大約1到5分鐘。介于將低密度CSH加入混合物中(包括攪拌時間)與預(yù)期的使用時間之間的時間長度必須少于此混合物的凝固時間。因此，為了避免混合物在卡車中凝固，可以在工地現(xiàn)場將CSH加入并使用可攜式的攪拌機攪拌?；旌衔锏臏囟葍?yōu)選低于大約45℃，更優(yōu)選介于大約25℃到30℃之間。具體溫度取決于包括混合物中LD-CSH的量和其它添加劑如纖維素醚的類型與數(shù)量的因素。在高溫環(huán)境中，如酷熱氣候中，混合物的溫度可使用如冰塊來取代部分水量而加以控制。在步驟250(“傾泄混合物”)中，將混合物傾泄入如建筑模板中。
圖3說明制造用于FRC壓出應(yīng)用且含有低密度CSH的水泥混合物的實施例方法。在步驟300(“加入包括LD-CSH(若為干燥原料)的固體原料”)中，水泥、硅石、聚集體、纖維、添加劑、減水劑和其它添加物依據(jù)表3的數(shù)量分別秤重并加入如Eirich攪拌機的攪拌機器中。在步驟310(“干法混合這些原料”)中，這些干燥原料在攪拌機中干法混合預(yù)定時間，優(yōu)選是大約1到5分鐘。在步驟320(“加入包括硅石及LD-CSH(若為淤漿狀態(tài))的水”)中，將水加入混合物中。水的添加量取決于具體應(yīng)用所需的稠度。水量應(yīng)根據(jù)硅石和LD-CSH淤漿(若為淤漿狀態(tài))的水量來加以調(diào)整。給出所需特性如流變性和可加工性所需要的總水量通常由水-固體比(W/S)來決定，優(yōu)選介于大約0.4與1.2之間，更優(yōu)選介于大約0.48至0.8。當(dāng)定量的水計算出來后，必須確定在固體原料中如步驟300中已經(jīng)存在的含水量，并將之扣除?；旌衔锏臏囟葍?yōu)選低于大約45℃，更優(yōu)選大約25℃。具體溫度取決于包括混合物中LD-CSH的量和其它添加劑如纖維素醚的類型與數(shù)量的因素。在步驟330(“濕法混合這些原料”)中，將攪拌機中的配制劑攪拌一預(yù)定時間，優(yōu)選大約1至5分鐘。在步驟340(“將材料倒入揉捏機中揉捏成砂漿”)中，將混合物倒入揉捏機中并將之揉捏一段時間以形成類似面團的砂漿。在步驟350(“將砂漿倒出并轉(zhuǎn)移至除氣部分”)中，將砂漿倒出并送到壓出機的除氣部分以真空方式除氣。在步驟360(“將已除氣砂漿穿過鑄模壓出”)中，將砂漿填入壓出機并穿過鑄模壓出以形成未硬化的產(chǎn)品。在步驟370(“將此未硬化產(chǎn)品在受控環(huán)境中預(yù)固化”)中，將此未硬化產(chǎn)品在受控環(huán)境中預(yù)固化一段固定時間，優(yōu)選大約50℃且相對濕度約80％。在步驟380(“在飽和蒸氣環(huán)境中熱壓處理此未硬化產(chǎn)品”)中，將產(chǎn)品放入壓力鍋中并在大約180℃的溫度下蒸氣固化約8個小時。在步驟390(“整理壓出的FRC)中，此成品依據(jù)所需在表面進行磨光或上漆進行整理。
表3原料a范圍 實施例水15-60％44.5％硅石 0-60％ 29.7％聚集體0-40％ 10％纖維(包括人造纖維)0-15％ 9％添加劑0-2％ 0％粘性加強劑0.2-3％1.5％減水劑0-2％ 0.3％充氣劑0-1％ 0％低密度CSH 2-20％ 5％a為重量百分比以下的原料可作為一個優(yōu)選實施方案。水泥為目前使用于傳統(tǒng)壓出方法上的普通卜特蘭水泥。硅石是200目的研磨硅石。優(yōu)選地，聚集體是任何硅質(zhì)聚集體，如煤胞、珍珠石、飛灰和爐底灰等，其顆粒大小在大約50到250微米之間。纖維可以是纖維素纖維或人造聚合物纖維。纖維素纖維是例如以敲打加工的牛皮紙漿。當(dāng)定量水時環(huán)境條件下紙漿的含水量(約9％)應(yīng)加以考慮。添加劑包括任何能達到混合物所需特性的化合物，如氧化鋁。低密度CSH為Micro-cel E(WorldMinerals，Lompoc，CA)或根據(jù)下述實施例1或2所制備的LD-CSH。所需的用水量取決于配制劑需要的稠度。
實施例1.制備低密度CSH工藝石灰水在一批料中以每千克石灰(CaO)加6升水的比例加至間歇反應(yīng)槽中。須注意的是本實施例方法同時適用于都市用水或工業(yè)用水的使用。將水注入攪拌槽中并蒸氣加熱至約65℃。蒸氣將會增加額外的水量。1300千克批料的生料需要大約628千克的石灰(其在大約3767升石灰水中熟化)和在淤漿中固體含量為大約40％的大約672千克干重的研磨石英砂(其添加至攪拌槽的熟石灰中)。
研磨的石英砂以下述方法制備。石英砂在垂直攪拌球磨機中研磨成一定顆粒尺寸，使得90％體積的硅石的直徑小于大約11.6微米，用Malvern“Mastersizer”激光衍射粒子尺寸分析儀加以測量。
此淤漿攪拌約15分鐘后便將之泵入攪拌的壓力容器中。加入水以調(diào)整此淤漿的粘性。以蒸氣加熱此淤漿達到約700±50kPa的壓力。通過蒸氣導(dǎo)入容器中在此壓力下持續(xù)進行反應(yīng)。通過間歇性蒸氣的噴射將材料維持在此壓力下約3個小時。在飽和壓力下3個小時后，容器中的壓力在30分鐘內(nèi)放出至約270kPa。接著將材料通過漩流器倒入槽內(nèi)以使淤漿中的蒸氣釋放出來。接著以石灰水稀釋淤漿形成約10-12重量％的低密度CSH產(chǎn)品的干固體并將之泵入一個攪拌儲槽中。
實施例2.利用研磨硅石制備低密度CSH以下的實施例描述石灰與研磨石英砂轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕恃┕桠}石相態(tài)的低密度CSH，其反應(yīng)時間僅為約2小時且未反應(yīng)的硅石不超過大約10％。
平均顆粒大小在0.3到0.5mm的硅砂在垂直攪拌球磨機中研磨成顆粒大小為約D[90]＝8.84μm。D[90]表示有90重量％的硅石小于該值的顆粒直徑，用Malvern“Mastersizer”粒子尺寸分析儀加以測量。
接著將石灰與磨碎的硅石在攪拌的壓力容器中混合攪拌成含水淤漿。石灰與硅石的摩爾比為約1∶1。將水加入讓干固體濃度成為4％±1％。反應(yīng)在40分鐘內(nèi)從環(huán)境溫度加熱到170±5℃且蒸氣壓力為750±50kPa。此攪拌的壓力容器在這些條件下維持約2小時。
如同實施例1和實施例2中所合成的水合硅酸鈣以及市面上可獲得的CSH的性質(zhì)提供如下。表4提供各種低密度CSH材料的物理性質(zhì)。表5提供低密度CSH材料的典型化學(xué)分析。
表4性質(zhì) 實施例1的CSH 實施例2的CSHCelite Micro-cel E未反應(yīng)的硅石 7.5％ 4.1％ 0.1％搗實干燥堆積密度 217kg/m384kg/m318kg/m3
表5材料 SiO2CaOAl2O3Fe2O3MgO Na2O+K2O LOIa實施例1的CSH 49 29 3 0.7 0.7 2.2 15Micro-cel E 47 32 2.5 0.7 2.2 1.3 15重量百分比。a在燃燒中損失。
將低密度水合硅酸鈣作為促進劑的應(yīng)用在下面實施例中進行說明。
實施例3.未硬化纖維水泥砂漿的加速固化三種相同干燥密度(約0.85g/cm3)的纖維水泥砂漿由普通卜特蘭水泥(OPC I型，TXI)，200目的研磨硅石，精制的纖維素纖維(漂白過的牛皮紙漿，Weyerhaeuser)，水和低密度添加劑進行制備。此低密度添加劑—空心陶微球體和/或干燥的低密度CSH(Micro-cel E，WorldMinerals，Lompoc，CA)-被加入以達到目標(biāo)的密度值。為了制備此種砂漿，將300克依照表6配比的干燥成分在Eirich R-02高剪切攪拌機中一起攪拌約3分鐘。將水加入此混合物中以形成砂漿，并將此混合物繼續(xù)攪拌2分鐘。將此砂漿轉(zhuǎn)移至Hobart型攪拌機中并揉捏2到3分鐘以進一步使砂漿均勻。將每種砂漿取樣置入200ml的塑料瓶中并將一RTD熱電偶插入此混合物中。將此容器密封并放入位于22℃的培養(yǎng)室中的熱量計(Calorimetre de Langvant)內(nèi)。
表6卜特蘭 200目的研磨 纖維素空心陶低密度配制劑 水a(chǎn)水泥硅石纖維 微球體 CSHA39 39 110 11 71B39 39 116 5 64C39 39 11110 56干燥成分占總干重的重量百分比。a維持一致的砂漿可加工性所添加的基于干燥成分總重量的水的百分比。
當(dāng)固化每一個樣本時收集其溫度和時間數(shù)據(jù)并將其繪成圖4。對每一個樣本而言，最高溫度的時間(Tmax)和最大溫升率的時間(Tmaxrate)將被紀(jì)錄下來。如表7所示，CSH增加時Tmax便下降，顯示了低密度CSH在纖維水泥配制劑中的加速影響。配制劑A(11％的LD-CSH)到達Tmax比配制劑C(無LD-CSH)快了約70％。配制劑B(5％的LD-CSH+陶微球體)到達Tmax比配制劑A快了約60％。對于Tmaxrate而言，配制劑A快了約80％，而配制劑B快了約75％。
表7配制劑 Tmax(小時)aTmaxrate(小時)bA 9.5 3.6B 11.24.9C 30.119.9a最高溫度的時間。b最大溫升率的時間。
實施例4.使用低密度CSH混凝土配制劑的加速固化無添加纖維的混凝土砂漿是依據(jù)表8所制備的。卜特蘭水泥(BlueCircle Southem)、天然原石(0.24mm到4mm)和高范圍的減水劑(HRWR，MelmetF-15，SKW Chemical)與氯化鈣粉末(AR級，AldrichChemical)或干燥低密度CSH(Micro-cel E，World Minerals，Lompoc，CA)混合。將這些干燥成分在Eirich R-02攪拌機中混合約1分鐘，接著將其轉(zhuǎn)移到Hobart攪拌機中并與水混合以達到相似的砂漿可加工性。
表8配制劑 卜特蘭水泥 天然原石，0.24-4mm HRWRaCaCl2LD-CSH 水bD 200800 3 0 55 205E 200800 3 2 0 100F 200800 3 0 0 100單位為克。a高范圍減水劑。b調(diào)整以維持一致的砂漿可加工性的水。
一經(jīng)攪拌后，將每一混凝土砂漿取樣置入200ml的塑料瓶中并將一RTD熱電偶插入混合物中并將此瓶放入位于22℃的固化室中的熱量計(Calorimetre de Langvant)內(nèi)。將時間和溫度數(shù)據(jù)如實施例3所述加以收集。表9指出有關(guān)加速混凝土固化方面低密度CSH與CaCl2可相比。配制劑D(5.1％的LD-CSH)到達Tmax比配制劑F(無LD-CSH)快了約65％，而到達Tmaxrate快了約80％。
表9配制劑Tmax(小時)aTmaxrate(小時)bD 10.5 5E 19.5 15F 31.3 25.4a最高溫度的時間。b最大溫升率的時間。
實施例5.低密度CSH對含有機混合物的壓出纖維水泥的固化行為的影響可壓出纖維水泥砂漿是根據(jù)表10所制備。水泥、硅石、纖維和氯化鈣從前述的實施例所列的來源而得。在這些試驗中，將有機混合物VEA(一種甲基羥乙基纖維素的專用等級，Shin-Etsu Chemical)與DA(Melmet F-15，SKW Chemical)加入以改善砂漿的流變性和可加工性。將固體成分在高速Eirich R-02攪拌機中混合并接著在Hobart攪拌機中與水混合。所制造出來的砂漿接著被壓出成直角邊緣的板材，50mm寬10mm厚，使用帶有75-mm筒狀物的Handlё實驗室壓出機。
表10卜特蘭 200目的研 纖維素 空心陶 低密度配制劑VEA DA 水b水泥磨硅石 纖維 微球體 CSHaG 41.7 27.89 1.5 0 20 0 56H 41.5 27.79 1.5 0.3 20 0 56I 39.7 26.59 1.5 0.3 20 3 56J 39.9 26.69 1.5 0 20 3 56G+1wt％41.7 27.89 1.5 0 20 0 56CaCl2干燥成分占總干重的重量百分比。aMicro-celE。b維持一致的砂漿可加工性所添加的基于干燥成分總重量的水的百分比。
使用插入接近200毫升的壓出砂漿中的RTD熱電偶如實施例3和4記錄砂漿凝固時間和溫度。如表11所示，3％的低密度CSH與相當(dāng)高劑量的有機混合物可有效的加速可壓出纖維水泥砂漿的凝固時間。加速的大小可與氯化鈣的影響相比較。比較配制劑H(無LD-CSH)與I(3％的LD-CSH)，達到Tmax快了約65％而Tmaxrate快了約70％。對配制劑G(無LD-CSH)與J(3％的LD-CSH)而言，含LD-CSH的配制劑到達Tmax快了約55％而Tmaxrate快了約60％。
表11配制劑 Tmax(小時)aTmaxrate(小時)bG 60 46H 82 69.5I 28 19J 26 17G+1wt％26.622CaCl2a最高溫度的時間。b最大溫升率的時間。
實施例6.實施例1低密度CSH對Micro-cel E的加速影響的比較可壓出纖維水泥砂漿樣品是根據(jù)表12的比例使用實施例5所敘述的方法所制備的。含有相同用量在實施例1中制備的低密度CSH與Micro-cel E的配制劑與無添加低密度CSH的配制劑進行比較。每一個配制劑所壓出成形89mm寬25mm厚的板置入維持在50℃及80％相對濕度的固化室中。當(dāng)厚板可承受75kg的載重而不變形時便可視為“凝固”。如表13所示，兩種類型的低密度CSH加速凝固時間約80％。
表12卜特蘭 200目的研 纖維素空心陶 低密度配制劑VEA DA水a(chǎn)水泥 磨硅石 纖維 微球體 CSHK 38.5 25.7 9 1.50.3 25 0 54L 35.5 23.7 9 1.50.3 25 5b54M 35.5 23.7 9 1.50.3 25 5c54干燥成分占總干重的重量百分比。a維持一致的砂漿可加工性所添加的基于干燥成分總重量的水的百分比。b實施例1的低密度CSH。cMicro-celE低密度CSH。
表13配制劑凝固時間(小時)K 35L 6M 6實施例7.低密度纖維水泥對纖維水泥砂漿脫模后尺寸穩(wěn)定度的影響可壓出纖維水泥砂漿使用實施例5相同的成分和方法加以制備。低密度CSH是用來代替水泥和研磨的硅石，并將水泥和硅石維持在6∶4的比例。89mm寬25mm厚的板用帶有75-mm筒狀物的Handlё實驗室壓出機壓出并且在50℃及80％相對濕度的環(huán)境中凝固12小時。接著將厚板在180℃的飽和蒸氣中熱壓處理8小時。最后將厚板切成數(shù)塊并測量每一塊的斷面積。測量在熱壓處理后的每一個斷面積增加百分率。結(jié)果作為低密度CSH含量的函數(shù)列于表13中。
表14低密度CSH(wt％) 斷面積增加量(％)0 ～15-201 8.42 6.53 54 6.55 610 ～2這些結(jié)果顯示加速未硬化纖維水泥砂漿的凝固時間對于脫模后的膨脹有較佳的影響。
實施例8.低密度CSH對于可壓出纖維水泥的強度-重量比的影響纖維水泥砂漿使用依據(jù)表15，如實施例5的材料(LD-CSH除外)與方法進行制備。
表15卜特蘭200目的研 纖維素 低密度配制劑 VEADA水b水泥 磨硅石纖維 CSHaN 49.3 32.9 11 1.50.30 41.8O 45.6 30.4 11 1.67 0.311 62.6P 42.9 28.6 11 2.20.315 68.9Q 39.9 26.85 11 2.25 0.320 83.5R 33.1 22.1 11 3.50.330 116S 27.5 18.3 11 3.92 0.350 144干燥成分占總干重的重量百分比。a實施例1的低密度CSH。b制備相等稠度和可加工性的砂漿所添加的基于干燥成分總重量的水的百分比。
一旦混合且均勻后，將每一種配制劑使用帶有75-mm筒狀物的Handlё實驗室壓出機經(jīng)過方形鑄模壓出成10mm厚50mm寬的板。將每一種配制劑制成的厚板在其離開鑄模時與可壓出材料切開，凝固12小時，并在壓力鍋中以180℃的蒸氣固化12小時。固化過后將厚板切割成試驗樣本，測量并秤重來計算其干燥密度(D)并接著將其放入MTS機械試驗機中來測試其極限抗拉強度。通過將極限抗拉強度除以配制劑密度確定強度-重量比。如表15所示，使用低密度CSH的配制劑可獲得比未含低密度CSH的較致密材料更高的強度-重量比。低密度CSH的含量可加以調(diào)整以使特定纖維水泥配制劑達到最大的強度-重量比表15配制劑 密度(g/cm3) 極限應(yīng)力(MPa)/密度N 1.28 5.65O 1.08 7.32P 1.00 6.27Q 0.87 7.01R 0.66 5.28S 0.57 2.63提供上述所說明和描述的實施方案作為本發(fā)明某些優(yōu)選實施方案的實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可對在此提供的實施方案做各種變化和修改而不會背離本發(fā)明的精神和范圍，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求所限制。
權(quán)利要求
1.一種低密度水合硅酸鈣添加劑在水泥配制劑中的應(yīng)用，其目的是與不含低密度水合硅酸鈣制備而成的等效配制劑相比，加速所述配制劑的固化。
2.在一種壓出水泥制品的方法中，其改進包括向用于制造該制品的配制劑中添加一定量的低密度水合硅酸鈣，與不含低密度水合硅酸鈣制備而成的等效配制劑相比，其足以加速該水泥制品的固化。
3.在一種形成水泥制品的方法中，其改進包括向用于制造該制品的配制劑中添加一定量的低密度水合硅酸鈣，與不含低密度水合硅酸鈣制備而成的等效配制劑相比，其足以加速該水泥制品的固化。
4.一種形成水泥材料的方法，該方法包括制備一種包含水泥粘結(jié)劑和聚集體的配制劑；向該配制劑添加一定量的低密度水合硅酸鈣，與不含水合硅酸鈣的等效配制劑相比，其足以降低該配制劑的固化時間；和將該配制劑固化足以引起該材料凝固的時間；其中該配制劑在比不含水合硅酸鈣的等效配制劑凝固所需時間少至少10％的時間段里凝固。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中該配制劑在比不含水合硅酸鈣的等效配制劑凝固所需時間少至少20％的時間段里凝固。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中該低密度水合硅酸鈣的堆積密度在大約0.015g/cm3與1.5g/cm3之間。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中該水泥材料包含足夠的低密度水合硅酸鈣以制造出密度介于大約0.6g/cm3與1.2g/cm3之間的固化產(chǎn)品。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，包括使用海契克生產(chǎn)方法形成該材料。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中制備該配制劑包括將一種纖維素纖維紙漿淤漿與一種硅石淤漿混合以形成一種混合物，并將水泥添加至該混合物中。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該水合硅酸鈣以淤漿形式添加至該混合物中。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該水合硅酸鈣以干燥形式添加至該混合物中。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，進一步包括將額外的聚集體和添加劑添加至該混合物中。
13.如權(quán)利要求4所述的方法，包括將該材料形成制品用于建筑和建造應(yīng)用。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中將該材料形成一種混凝土制品。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中制備該配制劑包括通過向攪拌機器中添加水泥、硅石和聚集體并干法混合該混合物來制備一種混合物。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括將纖維補強劑添加至該混合物中。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該纖維補強劑選自鋼絲、鋼棒、聚合纖維和碳纖維。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該硅石是石英砂。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該聚集體選自天然巖石、砂石、礫石、石灰石和爐底灰。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括將說添加至該混合物中并攪拌該混合物。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中在將該混合物與水?dāng)嚢韬髮⑺瞎杷徕}促進劑添加至該配制劑中。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，進一步包括混合該含有水合硅酸鈣的混合物。
23.如權(quán)利要求14所述的方法，其中在該水泥混合物轉(zhuǎn)移至其預(yù)期應(yīng)用的地點后將該低密度水合硅酸鈣促進劑添加至該水泥混合物中。
24.如權(quán)利要求4所述的方法，其中通過壓出將該配制劑制成未硬化制品。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中制備該配制劑包括通過向攪拌機器中添加水泥、硅石和纖維并干法混合該混合物來制備一種混合物。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中該配制劑除了包含硅石外，進一步包含一種硅質(zhì)聚集體。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其中該纖維選自纖維素纖維、合成聚合纖維和兩者的組合。
28.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括將有機混合物添加至該混合物中。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，進一步包括將水添加至該混合物中并將該混合物與水進行攪拌。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中在添加水前將該水合硅酸鈣以干燥形式添加至該混合物中，且該水合硅酸鈣與該混合物進行干法混合。
31.如權(quán)利要求25所述的方法，其中在干法混合該混合物后將該水合硅酸鈣以淤漿形式添加至該混合物中。
32.如權(quán)利要求29所述的方法，進一步包括將該混合物倒入揉捏機中并將該混合物揉捏成砂漿。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中該砂漿在真空下除氣。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其中將該砂漿穿過鑄模壓出以形成未硬化制品。
35.如權(quán)利要求32所述的方法，其中該砂漿的水-固體比介于大約0.4與1.2之間。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，包括將該混合物預(yù)固化以預(yù)定的時間。
37.如權(quán)利要求34所述的方法，進一步包括熱壓處理該未硬化制品。
38.一種加速固化的水泥配制劑，該配制劑包含一種水泥粘結(jié)劑；一種聚集體；和一種選擇的低密度水合硅酸鈣促進劑，用來減少該配制劑的固化時間，其中該低密度水合硅酸鈣以與不含低密度水合硅酸鈣制備而成的等效配制劑相比足以降低該配制劑固化時間的量添加。
39.如權(quán)利要求38所述的配制劑，其中該低密度水合硅酸鈣促進劑的堆積密度介于大約0.015g/cm3與1.5g/cm3之間。
40.如權(quán)利要求38所述的配制劑，包含一定量的低密度水合硅酸鈣促進劑，與不含低密度水合硅酸鈣的等效配制劑相比，其足以將該配制劑的固化加速大約10％或更多。
41.如權(quán)利要求38所述的配制劑，包含一定量的低密度水合硅酸鈣促進劑，與不含低密度水合硅酸鈣的等效配制劑相比，其足以將該配制劑的固化加速大約50％或更多。
42.如權(quán)利要求38所述的配制劑，包含足夠的低密度水合硅酸鈣促進劑以制造出密度介于大約0.6g/cm3與1.2g/cm3之間的產(chǎn)品，其中該產(chǎn)品的強度-重量比高于不含低密度水合硅酸鈣的等效產(chǎn)品。
43.如權(quán)利要求42所述的配制劑，其中該配制劑用于制造用于建筑和建造應(yīng)用的制品。
44.如權(quán)利要求42所述的配制劑，其中該配制劑用于海契克方法中。
45.如權(quán)利要求44所述的配制劑，進一步包含介于大約5％至15％的纖維素纖維。
46.如權(quán)利要求44所述的配制劑，包含介于大約0.5％至15％的低密度水合硅酸鈣。
47.如權(quán)利要求44所述的配制劑，包含介于大約25％至50％的卜特蘭水泥。
48.如權(quán)利要求44所述的配制劑，包含介于大約25％至50％的硅石。
49.如權(quán)利要求44所述的配制劑，其中硅石研磨至大約200目。
50.如權(quán)利要求44所述的配制劑，其中該聚集體是硅石，且進一步包含介于大約0％至40％的額外聚集體。
51.如權(quán)利要求50所述的配制劑，其中該額外聚集體是一種硅質(zhì)聚集體。
52.如權(quán)利要求51所述的配制劑，其中該額外聚集體選自煤胞、珍珠巖、蛭石、火山灰、飛灰和爐底灰。
53.如權(quán)利要求44所述的配制劑，進一步包含介于大約0％至5％的添加劑。
54.如權(quán)利要求53所述的配制劑，其中該添加劑選自氧化鋁、顏料、著色劑、絮凝劑、排水助劑、硅氧烷材料、粘土、云母、硅灰石、碳酸鈣和阻燃劑。
55.如權(quán)利要求38所述的配制劑，其中將該配制劑制成可壓出砂漿。
56.如權(quán)利要求55所述的配制劑，包括介于大約2％至20％的低密度水合硅酸鈣。
57.如權(quán)利要求55所述的配制劑，包括介于大約5％至15％的低密度水合硅酸鈣。
58.如權(quán)利要求55所述的配制劑，包括足夠的低密度水合硅酸鈣促進劑以降低脫模后斷面積增加所造成的膨脹至小于大約6.5％。
59.如權(quán)利要求55所述的配制劑，包括介于大約15％至60％的卜特蘭水泥。
60.如權(quán)利要求55所述的配制劑，包括介于大約0％至60％的硅石。
61.如權(quán)利要求60所述的配制劑，其中該硅石是200目的研磨硅石。
62.如權(quán)利要求55所述的配制劑，其中該聚集體是硅石，且進一步包含介于大約0％至40％的額外聚集體。
63.如權(quán)利要求62所述的配制劑，其中該額外聚集體是一種硅質(zhì)聚集體。
64.如權(quán)利要求63所述的配制劑，其中該硅質(zhì)聚集體選自煤胞、珍珠巖、蛭石、火山灰、飛灰和爐底灰。
65.如權(quán)利要求63所述的配制劑，其中該硅質(zhì)聚集體的顆粒尺寸介于大約50至250微米。
66.如權(quán)利要求55所述的配制劑，進一步包含介于大約0％至15％的纖維。
67.如權(quán)利要求66所述的配制劑，其中該纖維是纖維素。
68.如權(quán)利要求66所述的配制劑，其中該纖維是合成的。
69.如權(quán)利要求55所述的配制劑，進一步包含介于大約0％至2％的添加劑。
70.如權(quán)利要求69所述的配制劑，其中該添加劑選自氧化鋁、顏料、著色劑、表面活性劑、硅氧烷材料、粘土、云母、硅灰石、碳酸鈣和阻燃劑。
71.如權(quán)利要求55所述的配制劑，進一步包含介于大約0.2％至3％的粘性加強劑。
72.如權(quán)利要求71所述的配制劑，其中該粘性加強劑選自甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥乙基甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素。
73.如權(quán)利要求55所述的配制劑，進一步包含介于大約0％至2％的減水劑。
74.如權(quán)利要求55所述的配制劑，進一步包含介于大約0％至1％的充氣劑。
75.如權(quán)利要求38所述的配制劑，其中該配制劑用于制造混凝土。
76.如權(quán)利要求75所述的配制劑，包含介于大約0.5％至20％的低密度水合硅酸鈣。
77.如權(quán)利要求75所述的配制劑，包含一定量的低密度水合硅酸鈣促進劑，與不含低密度水合硅酸鈣的等效配制劑相比，其足以加強該配制劑的固化至少大約65％。
78.如權(quán)利要求75所述的配制劑，包含介于大約15％至50％卜特蘭水泥。
79.如權(quán)利要求75所述的配制劑，包含介于大約0％至70％的硅石。
80.如權(quán)利要求79所述的配制劑，其中該硅石是石英砂。
81.如權(quán)利要求80所述的配制劑，其中該石英砂的顆粒尺寸是大約100到400微米。
82.如權(quán)利要求75所述的配制劑，其中該聚集體是硅石，且進一步包含介于大約0％至40％的額外聚集體。
83.如權(quán)利要求82所述的配制劑，其中該額外聚集體是一種硅質(zhì)聚集體。
84.如權(quán)利要求83所述的配制劑，其中該硅質(zhì)聚集體選自天然巖石、砂石、礫石和爐底灰。
85.如權(quán)利要求75所述的配制劑，進一步包含介于大約0％至15％的纖維補強劑。
86.如權(quán)利要求85所述的配制劑，其中該纖維補強劑選自鋼絲、鋼棒、合成聚合纖維和碳纖維。
87.如權(quán)利要求75所述的配制劑，進一步包含介于大約0％至2％的添加劑。
88.如權(quán)利要求87所述的配制劑，其中該添加劑包含粘性加強劑。
89.如權(quán)利要求88所述的配制劑，其中該粘性加強劑選自甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥乙基甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素。
90.如權(quán)利要求75所述的配制劑，進一步包含介于大約0％至0.2％的均化劑。
91.如權(quán)利要求75所述的配制劑，進一步包含介于大約0％至2％的減水劑。
92.如權(quán)利要求75所述的方法，進一步包含介于大約0％至1％的充氣劑。
93.如權(quán)利要求75所述的方法，進一步包含水，其中配制劑中的水灰比介于大約0.35到1之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含有低密度水合硅酸鈣的混凝土和纖維水泥配制劑以及制造這些配制劑和產(chǎn)品的方法。這些公開的配制劑顯示加速的固化時間。這些公開的配制劑的其它優(yōu)點包括壓出產(chǎn)品改進的尺寸穩(wěn)定度，減少的裂縫，和水中應(yīng)用時降低的沖蝕。這些公開的配制劑的產(chǎn)品具有較低的生產(chǎn)成本和更快的上市時間。
文檔編號C04B28/04GK1543444SQ02807960
公開日2004年11月3日 申請日期2002年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月5日
發(fā)明者江崇軍 申請人:詹姆斯·哈迪研究有限公司, 詹姆斯 哈迪研究有限公司