[發(fā)明專(zhuān)利]含有納米尺寸的勃姆石微晶的水泥組合物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410051524.3
• 申請(qǐng)日: 2014-02-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103992063B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史蒂文·巴克斯特;杰夫·芬頓;賴(lài)納·格勒克勒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寶索北美公司
• 主分類(lèi)號(hào): C04B28/00
• 分類(lèi)號(hào): C04B28/00;C04B22/06
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 吳小明

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2013年2月14日提交的U.S.61/764,740的優(yōu)先權(quán)，該優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用用于全部目的結(jié)合在此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混凝土/水泥組合物并且，更具體地，涉及展現(xiàn)提高的壓縮強(qiáng)度和減少的化學(xué)收縮的這種組合物。

背景技術(shù)

混凝土是一種最廣泛地使用的建筑材料。它被使用在道路、建筑物和多種其他結(jié)構(gòu)體的建造中。

致力于制造更強(qiáng)的混凝土，正在進(jìn)行中的研究關(guān)注于增加混凝土/水泥的機(jī)械性質(zhì)。在這方面，已知的是納米二氧化硅粒子至水泥的加入增加密度、減少孔隙度、改善水泥基體與骨料(aggregate)之間的結(jié)合，這全部產(chǎn)生顯示更高的壓縮和撓曲強(qiáng)度的混凝土。

早期開(kāi)裂可以是混凝土中的重要問(wèn)題。混凝土中的體積改變當(dāng)它們受束時(shí)導(dǎo)致拉伸應(yīng)力出現(xiàn)。因此，當(dāng)拉伸應(yīng)力超過(guò)通常僅是壓縮強(qiáng)度的百分之十的抗拉強(qiáng)度時(shí)，可以發(fā)生開(kāi)裂。在早期階段，當(dāng)由體積改變產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，強(qiáng)度仍然在發(fā)展中。控制影響體積改變的變量可以最小化高應(yīng)力和開(kāi)裂。

混凝土的體積在剛好將其澆鑄后開(kāi)始改變。二十四小時(shí)內(nèi)的早期體積改變可以影響硬化的混凝土中的拉伸應(yīng)力和開(kāi)裂形成。化學(xué)收縮的出現(xiàn)歸因于水合漿料中固體和液體的絕對(duì)體積上減少。當(dāng)水泥水合時(shí)繼續(xù)出現(xiàn)化學(xué)收縮。在初凝之后，糊料抑制變形，導(dǎo)致微結(jié)構(gòu)中空隙的形成。

自發(fā)收縮是由化學(xué)收縮導(dǎo)致的水泥糊料、灰漿或混凝土的尺寸改變。當(dāng)內(nèi)部相對(duì)濕度降低至低于給定閾值時(shí)，糊料的自脫水發(fā)生，導(dǎo)致體積的均勻減少。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本發(fā)明提供一種組合物，所述組合物包含：水泥；和勃姆石(boehmite)氧化鋁的納米尺寸的晶體粒子或已經(jīng)通過(guò)氧化硅、氧化鈣或氧化鎂夾雜改性(modified by the inclusion)的勃姆石氧化鋁的納米尺寸的晶體粒子。

另一方面，本發(fā)明提供一種水泥和納米尺寸的晶體勃姆石粒子的組合物，所述組合物顯示提高的壓縮強(qiáng)度。

在其他的方面，本發(fā)明提供一種水泥和勃姆石的納米尺寸的晶體粒子的組合物，其展現(xiàn)減少的化學(xué)收縮。

本發(fā)明的這些和其他特征和益處將從以下詳述變得明顯，其中對(duì)附圖中的圖進(jìn)行參考。

附圖說(shuō)明

圖1是顯示含有不同量的納米尺寸的晶體勃姆石氧化鋁的水泥對(duì)壓縮強(qiáng)度的影響的圖。

圖2是與圖1類(lèi)似的圖，描繪了不同納米尺寸的氧化鋁的使用。

圖3是顯示對(duì)于兩種不同的氧化鋁在兩個(gè)不同的濃度下的化學(xué)收縮作為固化(curing)小時(shí)數(shù)的函數(shù)的圖。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的水泥組合物中使用的納米氧化鋁是勃姆石晶體形式并且通常將具有小于350nm，例如約20nm至約350nm的團(tuán)聚體粒徑(agglomerated particle size)，約2m²/g至約300m²/g，尤其是約35m²/g至約275m²/g的煅燒表面積，大于約99重量%的純度，約2nm至約80nm，優(yōu)選約3nm至約60nm的020面平均微晶尺寸。納米氧化鋁具有全部鋁的少于約25摩爾%的非晶體氧化鋁的含量。備選地，非晶體氧化鋁的含量可以是少于全部鋁的約10摩爾%，少于全部鋁的約5摩爾%，或少于全部鋁的約2摩爾%。應(yīng)當(dāng)明白的是，關(guān)于粒徑，這是如在水性分散液中測(cè)量的團(tuán)聚體粒徑。

具有上面描述的特定粒徑和表面積的高度晶體勃姆石的組合使得可以將更小量的納米尺寸的氧化鋁應(yīng)用至水泥組合物，產(chǎn)生比現(xiàn)有技術(shù)中通常已知的在壓縮強(qiáng)度上相似的/更大的改善和/或化學(xué)收縮速率的所需改變。實(shí)際上，現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有認(rèn)識(shí)到或教導(dǎo)如本文關(guān)于本發(fā)明描述的特定類(lèi)型的氧化鋁、表面積和結(jié)晶度的組合將提供在壓縮強(qiáng)度和/或收縮速率的控制上的任何改善。

上面提到的本發(fā)明的材料的團(tuán)聚體尺寸通過(guò)對(duì)準(zhǔn)酸性水中材料的稀釋分散液的光的散射測(cè)量(光散射法)。能夠在1-1000nm的范圍內(nèi)測(cè)量的動(dòng)態(tài)光散射法，有時(shí)稱(chēng)為光子關(guān)聯(lián)能譜法或準(zhǔn)彈性光散射，最適合于該測(cè)量。如公知的，這些動(dòng)態(tài)光散射法通常用于測(cè)定懸浮液中小粒子的尺寸分布曲線(xiàn)，溶液中的聚合物等。雖然可以使用通過(guò)其他方法的測(cè)量并導(dǎo)致以上范圍之外的團(tuán)聚體尺寸，但是應(yīng)當(dāng)明白的是只要當(dāng)通過(guò)光散射法測(cè)量時(shí)團(tuán)聚體尺寸落在以上范圍內(nèi)，材料就在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

表面積通過(guò)BET方法，使用氮解吸、根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法測(cè)定。