混凝土混合组合物、灰浆混合组合物以及制造和固化混凝土或灰浆以及混凝土或灰浆物体和结构的方法技术

本发明专利技术包括一种制造具有大于约1,000psi的抗压强度的基于水泥的物体或结构的方法。该方法包括将一种基于水泥的材料放置在一个绝热混凝土模板中，其中该绝热混凝土模板具有至少1.5的R值，其中该基于水泥的材料包含按重量计大约10％至大约80％波特兰水泥、以及按重量计大约10％至大约90％矿渣水泥和按重量计大约5％至大约80％飞灰中的至少一种。本发明专利技术还包括一种制造一种基于水泥的物体或结构的方法。本发明专利技术进一步包括由以上这些方法制造的物体或结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求在2011年11月11日提交的美国临时专利申请序列号61/558,467的申请日的权益。专利
本专利技术总体上涉及基于水泥的材料。本专利技术还涉及固化混凝土至加速的混凝土成熟度或混凝土的等效龄期以实现改善的物理特性。更具体地说，本专利技术涉及一种通过加速混凝土的成熟度或等效龄期来浇注和固化一种混凝土或灰浆组合物的方法，该混凝土或灰浆组合物包含以质量计相对较低百分比的波特兰水泥，该方法产生与常规混凝土相比具有类似或更大强度的一种混凝土。本专利技术还涉及一种通过加速混凝土的成熟度或等效龄期来浇注和固化一种混凝土或灰浆组合物的方法，该混凝土或灰浆组合物包含以质量计相对较高百分比的再循环材料，该方法产生与常规混凝土相比具有类似或更大强度的混凝土。本专利技术还涉及一种通过加速混凝土的成熟度或等效龄期来浇注和固化一种混凝土组合物的方法，该混凝土组合物包含相对较低百分比的波特兰水泥和相对较高百分比的再循环补充粘结材料，但是与常规混凝土相比具有类似或更大强度。本专利技术还涉及根据本发明的混凝土混合物以及通过本专利技术制造的混凝土物体或结构。专利技术背景混凝土是由一种基于矿物质的水凝粘合剂组成的一种复合材料，该水凝粘合剂起到将矿物质微粒粘附在一起成为一个固体块的作用；那些微粒可以由粗骨料(岩石或砂砾)、细骨料(天然砂粒或碎细粒)、和/或未水合或未反应的水泥组成。混凝土至少追溯至罗马时代。混凝土的专利技术允许罗马人修建如拱形、拱顶以及圆顶的建筑设计，在不使用混凝土的情况下，这些将不会成为可能。罗马混凝土(roman concrete)或罗马式混凝土(opus caementicium)由一种水凝灰浆和骨料或浮石制成。该水凝灰浆由生石灰、石膏或火山灰(pozzolana)以及其组合制成。生石灰，也称为煅石灰，是氧化钙；石膏是二水硫酸钙，而火山灰是一种细的、砂质火山灰(具有首先在意大利波佐利(Pozzuoli,Italy)发现的特性)。通过使用混凝土，罗马人能够建造以前不可能建造的拱形、拱顶以及其他结构。然而，用火山灰作为凝硬剂制成的混凝土的凝固和强度增长缓慢。最可能的是，将混凝土在模板(form)上累积成多层，这些模板必须停留在原位持续很长一段时间。虽然混凝土凝固和强度增长缓慢，但是在长时间段上，它实现极大强度并且十分持久。现在仍有罗马混凝土结构矗立着作为2000多年前生产的混凝土质量的证据。由于缓慢凝固并且早期混凝土强度增长以及去除模板耗费很长时间，所以它从未获得广泛接受。事实上，在罗马帝国衰落后它就似乎就不再被使用。对于大部分的人类历史，石头和粘土砖砌体变成优选施工方法。在18世纪后期，不同类型的罗马水泥获得专利，并且在1824年，约瑟夫·阿斯平(Joseph Aspin)提交了制造被称为波特兰水泥的方法的专利。新制造的水泥产生具有较高的抗压强度的更快变硬的水泥。在19世纪，存在对波特兰水泥的制造方法做出的许多改进。用波特兰水泥制成的混凝土允许混凝土快速凝固并且允许在短时间量内获得足以支撑其自身的强度。因此，可以很快地去除混凝土模板并且可以缩短施工进度。现代混凝土由以下中的一种或多种组成：水凝水泥、粗骨料、细骨料以及毫无疑问地水。任选地，现代混凝土可以包括其他补充粘结材料、惰性填料、改变特性的化学掺合料以及着色剂。水凝水泥典型地是波特兰水泥。其他粘结材料包含飞灰、矿渣水泥以及其他天然凝硬性材料。灰浆还由粘结材料、骨料、水以及任选地石灰制成。波特兰水泥是当今全世界使用的最常用的水凝水泥。除了其他原材料之外，波特兰水泥典型地由石灰石、以及粘土、砂粒或页岩制成。用于波特兰水泥生产的这些原材料被配比以获得含有氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化铁、以及氧化镁的所希望的矿物质混合物。这些原材料首先被压碎并且研磨以形成一种细粉末。然后在窑中将粉末加热至1,400℃-1,500℃的峰值温度，这导致烧结粉末，从而产生被称为熟料的结块或团块。除其他以外，加热过程放出相对大量的二氧化碳。生产一吨波特兰水泥将释放一吨二氧化碳(CO2)到大气中，占世界每年二氧化碳排放量的5％至7％或更多。然后在添加少量硫酸钙以及在一些情况下还有石灰石粉末的情况下，将波特兰水泥熟料研磨成细粉末，这些硫酸钙通常源自石膏或无水石膏。成品粉末被称为波特兰水泥。用波特兰水泥制成的混凝土或灰浆凝固相对较快并且在相对较短时间量内获得高抗压强度。虽然已经对波特兰水泥制造的工艺和效率做出很大改进，但是它仍然是一种很昂贵并且高度污染的工业方法。飞灰是发电厂中煤粉燃烧的副产物。当在燃烧室中点燃煤粉时，大部分碳和挥发性材料被燃烧掉。然而，粘土、页岩、长石、等等一些矿物质杂质悬浮熔融并且在废气中被带出燃烧室。当废气冷却时，熔融的材料固化成被称为飞灰的球形玻璃状颗粒。当与石灰和水混合时，飞灰可以形成混配物，这些混配物类似于由波特兰水泥的水合形成的那些。飞灰的基于组成的两种分类法在ASTM C618中描述，已知它们的组成与燃烧的煤的类型相关。F类飞灰通常由燃烧满足适用要求的无烟煤或烟煤而产生。这个种类的飞灰具有凝硬特性并且将具有70％的最小二氧化硅加氧化铝加氧化铁。C类飞灰通常由满足适用要求的亚烟煤产生。这个种类的飞灰除了具有凝硬特性之外，还具有一些粘结特性并且将具有50％的最小二氧化硅加氧化铝加氧化铁含量。以混凝土中粘结材料的质量计，C类飞灰以15％至40％的剂量使用，余量为波特兰水泥。F类飞灰一般以15％至40％的剂量使用，余量为波特兰水泥。在美国混凝土中飞灰的使用主要受ASTM标准C618控制。这个标准禁止使用具有过多残余碳(其指示煤未彻底地充分燃烧)的飞灰。残余碳阻碍气体夹带(air entrainment)并且降低混凝土的抗冻融性并且还可能影响其他特性。普遍接受的是，飞灰产生具有较高抗压强度的混凝土，但是与没有飞灰的混凝土相比，这在一个较长时间段上缓慢发生。含有飞灰的混凝土在它们固化时还必须区别管理，因为与具有更多或更大分率的波特兰水泥的混合物相比，它们倾向于固化和强度增长得更加缓慢。由于缓慢的抗压强度增长，与用波特兰水泥制成的混凝土相比，混凝土模板不得不停留在原位持续更多天并且或许更多周。取决于天气和环境温度，在寒冷气候或冬季，飞灰可能根本不会增长多少强度。过去，由煤燃烧产生的飞灰被简单地夹带在烟道气中并且分散到大气中。这产生环境和健康问题，这些问题推动了已经使飞灰排放降低至小于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造具有大于约1,000psi的抗压强度的、基于粘结材料的方法，该方法包括：将一种基于粘结材料的材料放置在一个绝热混凝土模板或模具中，其中该绝热混凝土模板或模具具有至少1.5的R值；其中该基于粘结材料的材料包含：骨料；粘结材料，其中该粘结材料包含按重量计大约10％至大约80％波特兰水泥、按重量计大约20％至大约90％矿渣水泥、以及按重量计0％至大约80％飞灰；以及足以使该基于粘结材料的材料水合的水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.11 US 61/558,4671.一种制造具有大于约1,000psi的抗压强度的、基于粘结材料的方
法，该方法包括：
将一种基于粘结材料的材料放置在一个绝热混凝土模板或模具中，其
中该绝热混凝土模板或模具具有至少1.5的R值；
其中该基于粘结材料的材料包含：
骨料；
粘结材料，其中该粘结材料包含按重量计大约10％至大约80％波
特兰水泥、按重量计大约20％至大约90％矿渣水泥、以及按重量计0％至
大约80％飞灰；以及
足以使该基于粘结材料的材料水合的水。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括允许该基于粘结材料的材
料在该绝热混凝土模板中至少部分地固化。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括允许该基于粘结材料的材
料在该绝热混凝土模板中固化。
4.如权利要求1所述的方法，其中该基于粘结材料的材料包含按重
量计大约三分之一的波特兰水泥、按重量计大约三分之一的矿渣水泥、以
及按重量计大约三分之一的飞灰。
5.如权利要求1所述的方法，其中该绝热混凝土模板具有至少4的
R值。
6.如权利要求1所述的方法，其中该绝热混凝土模板具有至少8的
R值。
7.如权利要求1所述的方法，其中波特兰水泥:矿渣水泥:飞灰的
重量比大约为1:1:1。
8.如权利要求1所述的方法，其中波特兰水泥:矿渣水泥:飞灰的
重量比大约为0.85-1.15:0.85-1.15:0.85-1.15。
9.如权利要求1所述的方法，其中波特兰水泥:矿渣水泥:飞灰的
重量比大约为0.9-1.1:0.9-1.1:0.9-1.1。
10.如权利要求1所述的方法，其中波特兰水泥:矿渣水泥:飞灰的
重量比大约为0.95-1.05:0.95-1.05:0.95-1.05。
11.如权利要求5所述的方法，其中波特兰水泥:矿渣水泥:飞灰的
重量比大约为1:1:1。
12.如权利要求5所述的方法，其中波特兰水泥:矿渣水泥:飞灰的
重量比大约为0.85-1.15:0.85-1.15:0.85-1.15。
13.如权利要求5所述的方法，其中波特兰水泥:矿渣水泥:飞灰的
重量比大约为0.9-1.1:0.9-1.1:0.9-1.1。
14.如权利要求5所述的方法，其中波特兰水泥:矿渣水泥:飞灰的
重量比大约为0.95-1.05:0.95-1.05:0.95-1.05。
15.如权利要求1所述的方法，其中该基于粘结材料的材料具有等于
其九十天抗压强度的至少65％的七天抗压强度。
16.如权利要求1所述的方法，其中基于水泥的物体或结构是一个竖
直混凝土墙、柱、架高的板、屋顶系统、水平混凝土面板、预制混凝土横
梁、预制混凝土面板、预制混凝土管、预制混凝土拱顶、预制混凝土屋顶
系统、预制混凝土铺路材料、预制混凝土砖、预制合成石、预制混凝土块、
混凝土斜坡板、或混凝土原地浇注跨设元件。
17.如权利要求1所述的方法，其中该绝热混凝土模板或模具包括一
对水平地互相间隔的矩形的竖直定向的绝热层。
18.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗密欧·艾拉瑞安·丘佩尔克，
申请(专利权)人：罗密欧·艾拉瑞安·丘佩尔克，
类型：发明
国别省市：美国;US