CN102325736A - 土工聚合物组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及土工聚合物组合物、制备所述组合物的方法及其应用。所述土工聚合物组合物主要由土工聚合物粘结剂和骨料组成，一旦固化能表现出超过基于波特兰水泥混凝土配制物的抗压强度。本发明的土工聚合物组合物粘附于大部分表面，可以用于形成无灰浆的砌块、地台砂浆底层、台阶、砌块、砖块、支承柱或预制模柱、横梁、铺路石、瓦片、花园用石饰物、工作台面、浴缸、洗池、土工聚合物板、结构土工聚合物组合物、强化土工聚合物组合物、钢强化的土工聚合物组合物，或者用作建筑物、横梁、柱和板中按照需要加入钢强化材料的结构混凝土的替代物。

Description

土工聚合物组合物
本发明涉及适于大规模或工业规模生产并适合用作建筑材料的土工聚合物组合物。
发明背景
波特兰水泥长期以来都是一种标准建筑材料。这些年来，已开发多种基于波特兰水泥的混凝土配制物的改性剂，以提供特定的性质或优点，例如快速固化；对某些材料的相容性或耐抗性；以及可变强度。但是，改性的基于波特兰水泥的混凝土配制物通常得到具有不良性质的产品。例如，基于波特兰水泥的混凝土配制物最初快速固化，导致最终产品强度较低，而强度较高的基于波特兰水泥的混凝土配制物缺乏足够的早期强度，因此无法进行长时间脱模(将模具从水泥中移出而不坍落、下陷或变形)。
此外，基于波特兰水泥的混凝土配制物的一个严重的缺点是得到的混凝土会收缩。收缩是指混凝土体积与初始浇筑的混凝土体积相比随着时间减少。混凝土的水泥浆体部分中发生的物理和化学变化导致收缩。两种主要类型的收缩是塑性收缩和干缩。塑性收缩在混凝土处于塑性状态时发生。干缩在混凝土达到初凝之后发生。从技术上来说，干缩将持续混凝土的整个寿命，但大部分收缩发生在浇筑之后的最初90天内。
近来，已经开发了土工聚合物作为基于波特兰水泥的混凝土配制物的可能的替代物。术语“土工聚合物”最初由Josef Davidovits使用(Davidovits，J(1994)混凝土技术中21世纪混凝土的强碱性水泥的过去、现在和将来(High-AlkaliCements for 21st Century Concretes.in Concrete Technology，Past，Present andFuture)，Proceedings of V.Mohan Malhotra Symposium，编者：P.Kumar Metha，ACI SP-144，383-397)，他提出碱性液体可以与地质来源的源材料或副产品材料如飞尘和稻壳灰中的硅和铝反应，以得到粘结剂。由于发生的化学反应是聚合过程，他为这些粘结剂造字称为“土工聚合物”。
土工聚合物是无机聚合物的家族成员。土工聚合物材料的化学组成类似于天然沸石材料，但微观结构是无定形的。聚合过程涉及碱性条件下对Si-Al矿物足够快的化学反应，得到由Si-O-Al-O键组成的三维聚合链状和环状结构。
土工聚合物组合物已用来代替基于波特兰水泥的混凝土配制物。现已知的一些土工聚合物组合物，如Davidovits开发的那些，使用偏高岭土作为土工聚合物的二氧化硅和铝的来源。由于其成本高(～￡1400/吨)，在大规模的建筑中使用偏高岭土并不可行。因此现有技术的土工聚合物不适于扩大规模或工业范围制造。
例如，WO 2008/048617讨论了用于生产混凝土配混物的组合物和方法。其中公开的混凝土配混物使用无定形二氧化硅、偏高岭石和/或硅藻土(diamataceous earth)。这些组分都非常昂贵，因此WO 2008/048617的混凝土配混物不适于工业应用。类似地，CN 11172826的土工聚合胶凝材料使用了偏高岭土，也不适于工业应用。
土工聚合物聚合或“固化”时，会释放水。这种水在固化过程和进一步干燥期间从土工聚合物基质中排出，在基质中留下不连续的纳米孔。这为土工聚合物的性能提供了益处，例如与基于波特兰水泥的混凝土配制物相比，耐酸性增加。
因此，土工聚合物混合物中的水在发生的化学反应中不起作用；它仅在操作过程中为混合物提供可加工性。相反，在基于波特兰水泥的混凝土混合物中，水对于水合反应是必需的，大部分基于波特兰水泥的混凝土配制物必须保持用水覆盖，以使固化过程进行。
WO 2008/048617和WO 2008/012438都讨论了在其公开的混凝土组合物中使用相当大量的水。申请人发现较大量的水实际上减弱并且根本地改变了土工聚合物组合物的特性。
之前报道的一些土工聚合物组合物需要加热，以固化该组合物来提供高的抗压强度。例如，WO 2008/012438公开了土工聚合物组合物的机械性质取决于碱度和凝固温度。该说明书讨论了为了使抗压强度达到65Mpa至70Mpa，必须将土工聚合物组合物加热到至少90℃。据报道，US 2009/0229493的土工聚合物组合物也需要加热至50℃，以达到高抗压强度。WO 2009/0229493也公开了当温度增加时，抗压强度增大。
类似地，WO 2008/048617公开了碱活化材料(掺土混凝土)和基于矿渣的混凝土组合物。该说明书讨论了将40-95％骨料(石块)用于掺土混凝土，但仅提供了使用约50％骨料的实施例。该说明书还讨论了为了达到较高的骨料比，必须在约90℃加热和固化骨料或粘结剂。
WO 2008/048617还讨论了当掺土混凝土中存在20％的骨料时，达到10Mpa的抗压强度。当骨料增至40％时，报道的抗压强度为24Mpa。但当骨料增至60％时，抗压强度降至15Mpa，据报道，80％的骨料时，抗压强度为12Mpa。
据报道，WO 2008/048617中基于矿渣的混凝土也包括40-50％的骨料。为使用较高百分比的骨料，WO 2008/048617的基于矿渣的混凝土中的骨料要进行加热。
工业规模加热骨料是不可行的，并且会明显增加最终土工聚合物组合物的成本。因此需要一种土工聚合物组合物，它具有高抗压强度，也无需加热来达到该强度。
认为在不连续的纳米孔内部，聚合作用持续生成完全填充纳米孔的硅、铝和氧的聚合物链，随着聚合作用的发生，强度不断增加。一旦聚合作用发生，水无法再吸收到土工聚合物组合物中。
增加土工聚合物组合物中的水量使得最终土工聚合物组合物的收缩量增大。WO 2008/048617讨论了在90℃加热形成的混凝土混合物，以去除任何水并最大程度地减少收缩。同样，在固化过程中采用加热来最大程度地减少收缩难以工业规模使用并且昂贵。
虽然组合物中有矿物，但是土工聚合物具有模塑树脂如环氧化物和聚氨酯的多种性质。EP 1801804、CZ 0291443、WO 03/040054、US 4,349,386和US4,472,199描述了这种土工聚合物的例子。这些专利的说明书讨论了主要由二氧化硅和氧化铝组成的土工聚合物，还讨论了制备特定的土工聚合物结构的方法。但是，本领域已知的土工聚合物无法得到具有天然石材美观性的产品，或者无法得到适于工业应用的土工聚合物。
例如US 2008/0302276中已报道的土工聚合物组合物将基于波特兰水泥的混凝土配制物与土工聚合物组合物结合，以延长凝固时间并提高所得组合物的水硬性。
现有技术如CN1138859中公开的其它土工聚合物组合物据称看起来类似于石材，但所述土工聚合物组合物需要在真空下振动固化。因此需要提供一种土工聚合物组合物，它具有天然石材的美观性并且能在环境条件下固化。
WO 03/040054讨论了使用土工聚合物组合物作为混凝土砌块的表面，并使用残留石块或天然褪色的石块和/或侵蚀产生的碎屑石块作为骨料。FR2,666,253最先讨论了将骨料与土工聚合物粘结剂结合。再将这种组合物(也可以包含颜料)进行固化。在某些情况下需要加热来固化所述组合物。FR2,666,253的土工聚合物粘结剂的抗压强度为2-30Mpa，该抗压强度由极其昂贵的材料如二氧化硅粉末提供。此外，FR 2,666,253的土工聚合物粘结剂包含大量的碳，一旦凝固会弱化最终的土工聚合物组合物并且将其不利地着色。
例如，WO 2009/024829和WO 2008/012438的土工聚合物组合物主要使用粉煤灰作为土工聚合物组合物的主要成分(～50％)。WO 2009/024829和WO2008/012438未讨论使用的粉煤灰的灼烧损失(LOI)，但在任何情况下，这种高比例的粉煤灰将对得到的土工聚合物组合物不利地着色并使其变弱。
粘附于表面是建筑材料中非常重要的性质，例如基于波特兰水泥的混凝土粘附于钢，以提供强度增大的加固混凝土。据报道WO 2008/048617的土工聚合物组合物不能粘附于钢、硬纸板、木材和塑料等。
目前，土工聚合物主要在实验室环境下和在小规模工程上发展和使用，由于上述因素还未工业规模使用。因此，需要现有土工聚合物的替代物，特别是能大规模或工业规模使用的土工聚合物。
因此本发明的目的是提供一种已知的土工聚合物或水泥质组合物的有用的替代物。
发明内容
本发明已开发的土工聚合物组合物不仅仅是为了模拟有可变强度的天然石材，而且要生产一种能工业规模使用的基于波特兰水泥的混凝土配制物和其它已知土工聚合物组合物的更便宜的替代物。
在第一个方面，本发明提供一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约1-30重量份的高炉矿渣；
b)约1-60重量份的铝土矿(煅烧的或未煅烧的)、氧化铝矿渣或尾渣、或粉末状氧化铝(alumina oxide)；
c)约1-40重量份干的硅酸钠或与水预混的硅酸钠以制备约含25％-50％固体的悬浮物，或者约1-40重量份干的硅酸钾或与水预混的硅酸钾以制备约含25％-50％固体的悬浮物。
d)约1-40重量份干碱，或如果与水预混的话，作为约25重量％-50重量％的固体的碱溶液。
e)约0.01-5重量份的增塑剂；
f)约1-60重量份的水；
g)约0.05-30重量份的方解石；和
h)约40-90重量份的挖掘、压碎和/或磨碎的石料。
本发明的土工聚合物组合物可以任选地进一步包括以下的一种或多种：
i)约0-60重量份的灼烧损失(LOI)为0％的粉煤灰；
j)约0-40重量份的无定形二氧化硅；
k)约0-60重量份的石灰；
l)约0-60重量份的石膏硫酸盐；
m)约0-10重量份的着色剂；和/或
n)约0-25重量份的缓凝剂；
在另一个方面，本发明提供了一种用来制备上述土工聚合物组合物的方法，所述方法包括：
彻底混合组合a)至f)，以提供第一湿拌混合料；
任选地向所述第一湿拌混合料加入组分i)至n)并混合，直到组分彻底混合为止；
加入组分g)和h)并混合，直到组分g)和h)被所述第一湿拌混合料完全涂覆，以提供第二湿拌混合料；
将所述第二湿拌混合料倒入一空间或模具中；
使得土工聚合物组合物进行聚合；和任选地
脱模。
在另一方面，本发明提供上述方法，得到的土工聚合物组合物与标准的基于波特兰水泥的混凝土配制物相比具有较大的抗压强度。
在又一方面，本发明提供上述土工聚合物组合物作为无灰浆的砌块的应用。
在另一方面，本发明提供上述土工聚合物组合物作为地台砂浆底层的应用。
在另一方面，本发明提供上述土工聚合物组合物在倒入模具时的应用。所述模具可以是台阶、传统砌块、砖块、支承柱或预制模柱、横梁、铺路石、瓦片、花园用石饰物、工作台面、浴缸、洗池、雕刻、梁托、装饰直棂或过梁等。
在另一方面，本发明提供上述土工聚合物组合物作为板(如适用于建筑的平板)的应用。
在另一方面，本发明提供土工聚合物组合物作为建筑物、梁、柱和板中按照需要加入钢强化材料的结构混凝土的替代物的应用。
通过以下描述可以清楚地理解本发明可以认为其具有新颖性的所有其它方面。
发明详述
根据本发明，令人惊讶地发现可以由相对便宜的材料形成土工聚合物组合物，所述土工聚合物组合物适合大规模或工业规模使用。本发明的土工聚合物组合物具有高的抗压强度，不收缩，也不吸水。此外，本发明的土工聚合物组合物具有“天然石材的美观性”。
“天然石材的美观性”是指得到的土工聚合物组合物或产品可以制造并磨光成具有天然石材即砂石、石灰石和花岗岩等的外表、触感、质地和整体外观。本发明的土工聚合物组合物可以复制天然石材，可以复制自然界中存在颜色的全光谱，例如从白色的石灰石到黑色的花岗岩。本发明的土工聚合物组合物还设计为具有不同的从约20N/mm2至大于约96N/mm2的抗压强度，适合用于各种各样的建筑产品。
本发明的土工聚合物组合物包括：
a)约1-30重量份的高炉矿渣；
b)约1-60重量份的铝土矿(煅烧的或未煅烧的)、氧化铝矿渣或尾渣，或粉末状氧化铝；
c)约1-40重量份干的硅酸钠或与水预混的硅酸钠以制备约25％-50％固体的悬浮物，或者约1-40重量份干的硅酸钾或与水预混的硅酸钾以制备约25％-50％固体的悬浮物；
d)约1-40重量份干碱，或如果与水预混的话，作为约25重量％-50重量％的固体的碱溶液；
e)约0.01-5重量份的增塑剂；
f)约1-60重量份的水；
g)约0.05-30重量份的方解石；和
h)约40-90重量份的挖掘、压碎和/或磨碎的石料。
技术人员应理解，可以加入土工聚合物组合物的其它组分不脱离本发明的范围。具体地，所述土工聚合物组合物可以任选地进一步包括以下的一种或多种：
i)约0-60重量份的LOI为0％的粉煤灰；
j)约0-40重量份的无定形二氧化硅；
k)约0-60重量份的石灰；
l)约0-60重量份的石膏硫酸盐(gypsum sulfate)；
m)约0-10重量份的着色剂；和/或
n)约0-25重量份的缓凝剂。
任意合适的高pH碱可以用作组分d)。水泥质组合物或土工聚合物组合物领域的技术人员能根据本领域已知的方式确定并选择合适的碱。但是，在本发明一个优选的实施方式中，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、苏打灰或钾碱(potash)。
在生产基于波特兰水泥的混凝土配制物过程中使用增塑剂来增加配制物的塑性或流动性，使水含量减少(这通常会增加基于波特兰水泥的混凝土配制物的强度)，改进混合物中材料的分散，并增加配制物的稠度和可加工性能。能改善土工聚合物组合物稠度和可加工性能的任何添加剂将落入用于本发明目的的增塑剂范围，所述添加剂可以选自但不限于下组：基于木素硫酸盐(lignosulphate)的增塑剂(例如磺化萘缩聚物)、三聚氰胺-甲醛、聚羧酸酯醚、聚羧酸盐/酯，或其它市售增塑剂(例如Armcon AP300TM、Armplus Super XWRTM或Adva 500TM)等。
大部分工业生产的适用于土工聚合物组合物的硅酸钠或水玻璃以石英砂：苏打灰(或氢氧化钠)的比例为3∶1或2∶1制造。再将得到的硅酸钠过滤去除任意杂质，得到约含39-50％固体的硅酸钠。可以从这种工业方法中得到可在本发明中使用的硅酸钠。但是，优选使用硅酸钠和苏打灰(或氢氧化钠)比例为2∶1的未过滤的硅酸钠。优选含60％固体的未过滤的2∶1硅酸钠。含60％固体的2∶1硅酸钠在溶液中的pH约为11-14。
使用未过滤的硅酸钠还能降低土工聚合物组合物中干碱的量。
因此，在本发明一个优选的实施方式中，使用硅酸钠和苏打灰的比例为2∶1且固体至少为60％的硅酸钠作为组分c)。
由于铝土矿中不存在铁，优选白色铝土矿作为组分b)。因此在本发明一个优选的实施方式中，组分b)是白色铝土矿。
在水或蒸汽中使来自高炉的熔融铁溶渣(制造铁和钢的副产品)骤冷，以生产玻璃态粒状产品，再将所述玻璃态粒状产品进行干燥并研磨成细粉末，得到研磨粒状高炉矿渣。优选地，将所述高炉矿渣研磨至约小于100μm。更优选地，将所述高炉矿渣研磨至约小于75μm。具体地，将所述高炉矿渣研磨至约小于50μm。
在一个优选的实施方式中，所述土工聚合物组合物具有天然石材的美观性。
本发明土工聚合物组合物的抗压强度可以根据需要而不同。由于本发明可以用作基于波特兰水泥的混凝土配制物的替代物，通常优选本发明的土工聚合物组合物的抗压强度大于类似的基于波特兰水泥的混凝土配制物。标准的基于波特兰水泥的混凝土配制物的强度上限约为48N/mm2。在极端环境如防爆工事或核反应堆罩中使用的含多种添加剂的高强度的基于波特兰水泥的混凝土配制物的抗压强度可以高达约96N/mm2。但是，高强度的基于波特兰水泥的混凝土配制物的成本阻碍其在大部分常见应用中使用。
混合组分a)-h)以生产抗压强度较高的土工聚合物组合物。使用组分a)-f)来形成高抗压强度的土工聚合物组合物的粘结剂。粘结剂与组分g)和h)混合时聚合过程开始。具体地，加入组分g)方解石作为晶种时，聚合过程开始。认为方解石可以用作形成从粘结剂到方解石和填石(组分g))的枝状晶体的晶种。枝状晶体是由典型的树状多枝形式发展而来的晶体。枝状晶体的生长非常常见，例如雪花形成和窗上的霜花图案所示。这种过程是放热的。
在本发明一个优选的实施方式中，所述方解石是晶体。
在一个优选的实施方式中，所述土工聚合物组合物的抗压强度大于标准的基于波特兰水泥的混凝土配制物。另外，在本发明一个优选的实施方式中，28天之后，所述土工聚合物组合物的抗压强度大于约60N/mm2。更优选地，在28天之后可以得到大于约75N/mm2的抗压强度。更优选地，在28天之后可以得到大于约95N/mm2的抗压强度。
为了生产较低抗压强度的土工聚合物组合物，还可以向所述第一湿拌混合料中加入组分i)-n)。使用较大量的水、增塑剂以及较少的粘结剂都有助于降低得到的土工聚合物组合物的抗压强度。认为加入任选的组分i)-n)和进一步加入水会阻碍放热反应并阻止枝状晶体的最初生长。特别地发现，增加LOI大于0％的粉煤灰(组分i))的量会降低得到的土工聚合物组合物的抗压强度。
还希望得到可以用来生产基于波特兰水泥的混凝土配制物的替代物的低抗压强度的土工聚合物组合物。这是因为抗压强度较低的土工聚合物组合物不仅可以相对便宜地制得，而且不总是需要抗压强度高的土工聚合物组合物，例如用于生产在装饰花园墙中使用的合成石材的情况。
因此，在一个优选的实施方式中，在28天之后，土工聚合物组合物的抗压强度约为15-60N/mm2。
在一个优选的实施方式中，将组分b)研磨至约小于250μm，优选约小于200μm，更优选约小于100μm，最优选约小于50μm。
在一个优选的实施方式中，可以将组分g)研磨至约小于3mm，优选约小于2mm，更优选约小于1mm，在最优选的实施方式中约小于500μm。
与现有技术例如WO 2008/048617中的组合物相比，组分h)中可存在相对大量的石料。
本发明的土工聚合物组合物最低包括约70％-90％的骨料(石块)，并且在固化过程中不需要加热来获得高强度的土工聚合物组合物。
在一个优选的实施方式中，组分h)中的石料可以选自石灰石、花岗岩或砂石。
所述土工聚合物组合物一旦固化，随着时间流逝发生氧化，使其颜色和外观变得与组分h)中使用的石料相同。
下表详细示出粉煤灰中大体可能含有的成分。粉煤灰是煤炭燃烧中产生的残留物中的一种，通常从燃煤发电厂的烟囱中捕获。
从不同类型煤炭得到的粉煤灰的正常化学组成范围(以重量百分比表示)
Figure BPA00001422141800101
适合用于本发明的粉煤灰可以包含30-60％的SiO2，15-35Al2O3，灼烧损失(LOI)为0％。粉煤灰中点燃时消失的那些组分主要是碳和有机物。在最优选的实施方式中，所述土工聚合物组合物包括LOI为0％的粉煤灰。使用这种粉煤灰得到具有天然石材外观的土工聚合物组合物。
混凝土工业中使用的大部分粉煤灰的LOI为0.05-3％，需要通过去除碳和有机组分再加工以降低LOI，从而不对最终产品着色。
LOI的百分比越高，所述土工聚合物组合物的最终颜色越深，例如所述土工聚合物组合物的颜色可以从浅蓝/灰到深蓝/灰，甚至是黑色。如果需要颜色较深的土工聚合物组合物，那么组分i)中的粉煤灰可以包括不同量的碳，即，其LOI约大于0％-3％。
在某些情况下，可能需要能复制不同颜色石材的土工聚合物组合物。使用其它的着色剂为土工聚合物组合物提供不同的颜色。土工聚合物或水泥质组合物领域的技术人员已知或者容易确定在本发明的土工聚合物组合物中使用哪种着色剂。适合用于本发明的着色剂的例子包括基于金属氧化物的有色颜料。合适的金属氧化物包括红色的氧化铁、绿色的氧化铬、蓝色的群青(ultramarine)或钴、或黑色的氧化锰。所述金属氧化物和其它着色剂可以单独使用，或者一起使用以提供颜色光谱。
第二湿拌混合料的最初颜色是蓝/绿色，但这种颜色取决于土工聚合物组合物中使用的具体组分。最终的土工聚合物组合物一旦固化，具有天然石材的外观和美观性。可以将其像天然石材一样进行抛光或采用其它合适的方式进行修饰。
在一个优选的实施方式中，组分j)可以是来自谷壳的灰或微米级二氧化硅的形式。谷壳灰的平均可溶性二氧化硅含量约为47％-97％。若使用来自谷壳的灰作为组分i)的替代物时，那么优选LOI为0％的谷壳灰。
上述本发明制备土工聚合物组合物的方法包括：
完全混合组合a)至f)，以提供第一湿拌混合料；
任选地向所述第一湿拌混合料加入组分i)至n)并混合，直到组分彻底混合为止；
加入组分g)和h)并混合，直到组分g)和h)被所述第一湿拌混合料完全涂覆，以提供第二湿拌混合料；
将所述第二湿拌混合料倒入一空间或模具中；
使得土工聚合物组合物进行聚合；和任选地
脱模。
在本发明的方法中，组分a)-f)和任选的组分i)-n)必须完全预混，以形成第一湿拌混合料。再向第一湿拌混合料加入填石和方解石(分别为组分h)和g))，以得到第二湿拌混合料。将组分g)和h)挖掘、压碎和/或磨碎至所需的尺寸。组分g)和h)不进行煅烧。
组分a)-f)和任选的组分i)-n)的混合物形成第一湿拌混合料是强放热过程，必须充分搅拌，直至组分被完全涂覆。再向第一湿拌混合料加入填石和方解石(分别为组分h)和g))，将混合物彻底混合直至组分被完全涂覆为止，以得到可以直接用作模制材料或可以倒入合适区域的第二湿拌混合料。
在本发明方法优选的实施方式中，所述第一和第二湿拌混合料至少混合约4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、45、60、120、180或320分钟，或者直到组分被完全涂覆并混合为止。
在本发明方法优选的实施方式中，所述第一和第二湿拌混合料至少混合约4-5、4-6、4-7、4-8、4-9、4-10、4-15、4-20、4-30、4-45、60、4-120、4-180、4-320分钟，或者直到组分被完全涂覆并混合为止。
本发明的土工聚合物组合物也可以在倒入所述组合物之后较快地脱模。这对基于波特兰水泥的混凝土配制物来说是不可能的，基于波特兰水泥的混凝土配制物在能进行脱模之前需要明显的一段时间。认为粘结剂(组分a)-f))和方解石(组分g))之间的反应促成了较短的脱模时间。这是因为该过程的放热特性能消除在固化过程中加热土工聚合物来得到必须的抗压强度和减少脱模时间的需要。
本发明的土工聚合物组合物能在约15-25℃的环境温度下聚合。由于现有的土工聚合物组合物在这一温度范围内无法聚合，现有的土工聚合物组合物无法重复该特征。大部分土工聚合物组合物需要加热以加速聚合过程，从而能早脱模。此外，现有的土工聚合物组合物在约低于30℃时，通常要花费数天，以达到充分的硬度使得可以脱模。
因此，在本发明方法一个优选的实施方式中，在约15-25℃发生聚合。
在本发明方法一个优选的实施方式中，脱模可以在倒入之后约五个小时进行，更优选倒入之后约四个小时，更优选倒入之后约三个小时，最优选倒入之后约二个小时。
在一些情况下，优选本发明的土工聚合物组合物的固化时间长，即，脱模在长时间之后发生。为了延长可以进行脱模之前的时间，可以向土工聚合物组合物中加入不同量的组分k)至n)。也可以增加组合物中的水量，以延长凝固时间。
除了以上详述的所需材料，可以向土工聚合物组合物中加入其它材料，例如水泥配制物领域技术人员常规使用的缓凝剂，例如酸、石膏、硼或含硼化合物如硼砂矿石或其合适的替代物、或水。任意合适的酸如柠檬酸或硫酸可以用作本发明目的的缓凝剂。
本发明的土工聚合物组合物的应用包括形成无灰浆的砌块、地台砂浆底层、台阶、砌块、砖块、支承柱或预制模柱、横梁、铺路石、瓦片、花园用石饰物、工作台面、浴缸、洗池、土工聚合物板、结构土工聚合物组合物、强化土工聚合物组合物、钢强化的土工聚合物组合物、雕刻、梁托、装饰直棂或过梁等。
使用天然石材作为建筑材料是理想的，这是由于它能为建筑提供审美上令人喜爱的修饰并且非常坚固。但是，天然石材需要技术高度熟练的泥瓦工来选择、雕刻并层叠各个独立的石材。现有的水泥质组合物无法复制天然石材的外观。
因此，本发明提供了一种具有石材外观并像现有水泥质组合物一样能倾倒的土工聚合物组合物。这种组合物不需要熟练的泥瓦工来倾倒，并且正如天然石材那样可以进行抛光。
本发明的土工聚合物组合物可以用来形成无灰浆的砌块。无灰浆的砌块是不使用灰浆将砖块或块料粘合在一起的砌块。无灰浆的砌块(例如Haener砌块)能像Lego
Figure BPA00001422141800122
砌块一样配合在一起。将水泥和填料倒入中心空穴将砌块粘合在一起。这样得到的砌块强度更高。无灰浆的砌块的剪切强度比使用灰浆将砌块或砖块粘合在一起的传统砌块或砖块的剪切强度强大约10倍。从土工聚合物得到的无灰浆的砌块能得到具有石材所有美观性的产品，但不需要熟练的泥瓦工来安装或堆砌所述砌块。
使用无灰浆的砌块主要是有助于快速并便宜地筑起建筑物。此外，无灰浆的砌块提供适于在地震区或高风险区域中使用的抗压和抗张强度更高的建筑物。
本发明的土工聚合物组合物也可以倒入无灰浆的砌块的内部。由于本发明的土工聚合物组合物不收缩，在无灰浆的砌块的内部使用所述土工聚合物组合物比基于波特兰水泥的混凝土配制物更有利。如果砌块内部的填充材料收缩，会出现结构变弱以及裂缝和泄漏，这些都是不希望的。
由于其固有的美观性和强度，在住宅建筑中使用花岗岩、石灰石、砂石或任意的天然石材是合乎需要的。使用这种天然石材较昂贵，并且可能极其昂贵。本发明的土工聚合物组合物可以用来模仿天然石材的外观并且可以代替天然石材在住宅建筑中的使用。本发明的土工聚合物组合物可以用来形成台阶、砌块、砖块、支承柱或预制模柱、横梁、铺路石、瓦片、花园用石饰物、工作台面、浴缸、洗池、雕刻、梁托、装饰直棂或过梁等。
粘附于表面是建筑材料中非常重要的性质，例如基于波特兰水泥的混凝土粘附于钢，以提供强度增大的加固混凝土。除了防粘剂之外，本发明的土工聚合物组合物可以粘附于几乎任何表面，如钢、硬纸板、塑料和木头等。
基于波特兰水泥的混凝土配制物可以加入钢强化件(钢筋)来强化。这种强化的基于波特兰水泥的混凝土配制物的抗压强度较高，更重要的是，与非强化的基于波特兰水泥的混凝土配制物相比，前者能承受更高的剪切力。由于本发明的土工聚合物组合物能粘附于钢，它也可以用钢强化。因此，本发明的土工聚合物组合物也可以用来代替结构混凝土作为建筑材料。此外，强化的土工聚合物组合物可以用来代替高强度或极高强度的混凝土。
本发明的土工聚合物组合物还耐酸降解并且是疏水的。
本发明也可以广泛地包括本说明书所述的部件、元件和特征，可以是单独的或集合的形式，或者是任意两个或多个所述部件、元件或特征的任意或全部的组合。如果本文提及的内容在本发明涉及的领域中具有已知的等同形式，则这些已知的等同形式也纳入本文，就好像本文中单独列出的那样。
本发明配制物的例子包括：
一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约16-18份研磨至约15-25μm的高炉矿渣；
b)约0.99-18份研磨至约10-25μm的已煅烧的铝土矿；
c)约6-8份硅酸钠溶液(pH 13)，其约含固体39体积％-60体积％；
d)约1-5份氢氧化钠/水为50/50的溶液；
e)约0.99-1.01份商品级超级增塑剂；
f)约1-20份水；
g)约8-10份研磨至约小于500μm的方解石；
h)约25-40份研磨至约小于500μm的科茨沃尔德石(Cotswold stone)；
h)约21-36份研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石；和
n)约0.99-25份煅烧或未煅烧的硼砂或其合适的替代物(缓凝剂)。
一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约15-17份粉末化至约15-25μm的高炉矿渣；
b)约0.99-18份研磨至约10-25μm的已煅烧的铝土矿；
c)约7-9份硅酸钠溶液(pH 13)，其约含固体39体积％-60体积％；
d)约7-9份氢氧化钾/水为50/50的溶液；
e)约1.99-2.01份商品级超级增塑剂；
f)约0.99-29份水；
g)约7-9份研磨至约小于500μm的方解石；
h)约15-25份研磨至约小于500μm的科茨沃尔德石；
h)约32-42份研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石；和
n)约0.99-25份煅烧或未煅烧的硼砂或其合适的替代物(缓凝剂)。
一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约5-7份粉末化至约15-25μm的高炉矿渣；
b)约0.99-18份研磨至约10-25μm的已煅烧的铝土矿；
c)约7-9份硅酸钠溶液(pH 13)，其约含固体39体积％-60体积％；
f)约3-20份片状钾碱(flaked potash)；
e)约0.99-1.01份商品级超级增塑剂；
f)约2-20份水；
g)约7-9份研磨至小于500μm的方解石；
h)约15-25份研磨至约小于500μm的科茨沃尔德石；和
h)约39-46份研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石；和
n)约0.99-25份煅烧或未煅烧的硼砂或其合适的替代物(缓凝剂)。
一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约5-7份研磨至约10-25μm的高炉矿渣；
b)约0.99-20份研磨至约10-25μm的已煅烧的铝土矿；
c)约5-7份硅酸钠溶液(pH 13)，其约含固体39体积％-60体积％；
d)约3-5份约含60％固体的苏打灰的最高饱和量水溶液；
e)约0.99-1.01份商品级超级增塑剂；
f)约1-20份水；
g)约7-9份研磨至约小于500μm的方解石；
h)约5-15份研磨至约小于500μm的科茨沃尔德石；
h)约46-56份研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石；和
i)约0.99-14份研磨至约3-25μm的LOI为0％的粉末状粉煤灰；和
n)约0.99-25份煅烧或未煅烧的硼砂或其合适的替代物(缓凝剂)。
一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约5-7份研磨至约10-25μm的高炉矿渣；
b)约0.99-18份研磨至约10-25μm的已煅烧的铝土矿；
c)约7-9份硅酸钠溶液(pH 13)，其约含固体39体积％-60体积％；
d)约3-5份片状钾碱；
e)约0.99-1.01份商品级超级增塑剂；
f)约2-20份水；
g)约7-9份研磨至约小于500μm的方解石；
h)约5-15份研磨至约小于500μm的科茨沃尔德石；
h)约46-56份研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石；和
i)约10-30份研磨至约3-25μm的LOI为0％的粉末状粉煤灰；和
n)约0.99-25份煅烧或未煅烧的硼砂或其合适的替代物(缓凝剂)。
一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约5-7份研磨至约10-25μm的高炉矿渣；
b)约0.99-18份研磨至约10-25μm的已煅烧的铝土矿；
c)约7-9份硅酸钠溶液(pH 13)，其约含固体39体积％-60体积％；
d)约3-20份苏打灰；
e)约0.99-1.01份商品级超级增塑剂；
f)约2-20份水；
g)约7-9份研磨至约小于500μm的方解石；
h)约5-15份研磨至约小于500μm的科茨沃尔德石；
h)约46-56份研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石；和
i)约10-30份研磨至约3-25μm的LOI为0％的粉末状粉煤灰；和
n)约0.99-25份煅烧或未煅烧的硼砂或其合适的替代物(缓凝剂)。
一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约5-7份研磨至约10-25μm的高炉矿渣；
b)约0.99-18份研磨至约10-25μm的已煅烧的铝土矿；
c)约7-9份硅酸钠溶液(pH 13)，其约含固体39体积％-60体积％；
d)约3-20份苏打灰；
e)约0.99-1.01份商品级超级增塑剂；
f)约2-20份水；
g)约7-9份研磨至约小于500μm的方解石；
h)约5-15份研磨至约小于500μm的科茨沃尔德石；
h)约46-56份研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石；和
i)约10-30份研磨至约3-25μm的LOI为0％的粉末状粉煤灰；和
n)约0.99-15份硫酸(缓凝剂)。
一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约5-7份研磨至约10-25μm的高炉矿渣；
b)约0.99-18份研磨至约10-25μm的已煅烧的铝土矿；
c)约7-9份硅酸钠溶液(pH 13)，其约含固体39体积％-60体积％；
d)约3-20份苏打灰；
e)约0.99-1.01份商品级超级增塑剂；
f)约2-20份水；
g)约7-9份研磨至约小于500μm的方解石；
h)约5-15份研磨至约小于500μm的科茨沃尔德石；
h)约46-56份研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石；和
i)约10-40份研磨至约3-25μm的LOI为0％的粉末状粉煤灰；和
n)约0.99-25份煅烧或未煅烧的硼砂或其合适的替代物(缓凝剂)。
一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约5-7份研磨至约10-25μm的高炉矿渣；
b)约0.99-18份研磨至约10-25μm的已煅烧的铝土矿；
c)约7-9份硅酸钠溶液(pH 13)，其约含固体39体积％-60体积％；
f)约3-8份氢氧化钾；
e)约0.99-1.01份商品级超级增塑剂；
f)约2-20份水；
g)约7-9份研磨至约小于500μm的方解石；
h)约5-15份研磨至约小于500μm的科茨沃尔德石；
h)约46-56份研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石；和
i)约10-30份研磨至约3-25μm的LOI为0％的粉末状粉煤灰；和
n)约0.99-25份煅烧或未煅烧的硼砂或其合适的替代物(缓凝剂)。
一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约5-7份研磨至约10-25μm的高炉矿渣；
b)约0.99-18份研磨至约10-25μm的已煅烧的铝土矿；
c)约7-9份硅酸钠溶液(pH 13)，其约含固体39体积％-60体积％；
d)约3-20份苏打灰；
e)约0.99-1.01份商品级超级增塑剂；
f)约2-20份水；
g)约7-9份研磨至约小于500μm的方解石；
h)约5-15份研磨至约小于500μm的科茨沃尔德石；
h)约46-56份研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石；和
i)约10-30份研磨至约3-25μm的LOI为0％的粉末状粉煤灰；和
n)约0.99-25份煅烧或未煅烧的硼砂或其合适的替代物(缓凝剂)。
一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约5-7份研磨至约10-25μm的高炉矿渣；
b)约0.99-18份研磨至约10-25μm的已煅烧的铝土矿；
c)约7-9份硅酸钠溶液(pH 13)，其约含固体39体积％-60体积％；
d)约3-20份苏打灰；
e)约0.99-1.01份商品级超级增塑剂；
f)约2-20份水；
g)约7-9份研磨至约小于500μm的方解石；
h)约5-15份研磨至约小于500μm的科茨沃尔德石；
h)约46-56份研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石；和
i)约10-30份研磨至约3-25μm的LOI为0％的粉末状粉煤灰；和
n)约0.99-25份煅烧或未煅烧的硼砂或其合适的替代物(缓凝剂)。
一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约5-7份研磨至约10-25μm的高炉矿渣；
b)约0.99-18份研磨至约10-25μm的已煅烧的铝土矿；
c)约7-9份硅酸钠溶液(pH 13)，其约含固体39体积％-60体积％；
d)约3-8份氢氧化钠；
e)约0.99-1.01份商品级超级增塑剂；
f)约2-20份水；
g)约7-9份研磨至约小于500μm的方解石；
h)约5-15份研磨至约小于500μm的科茨沃尔德石；
h)约46-56份研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石；和
i)约10-30份研磨至约3-25μm的LOI为0％的粉末状粉煤灰；和
n)约0.99-25份煅烧或未煅烧的硼砂或其合适的替代物(缓凝剂)。
本发明包括上述组合物，还设想了以下仅作为示例的结构。
实施例
由独立实验室测试各实施例1-4。测试包括混合本发明的土工聚合物组合物并倒入长度/高度/深度为100mm的测试立方体。再将测试立方体在环境温度下固化约3、7、21和28天，再进行抗压测试。在整个固化持续过程中各立方体保持干燥。
各立方体在英格兰环境温度为15-25℃的夏季月份浇铸。
科茨沃尔德石是一种石灰石。
实施例1
将以下组分混合至少4分钟，以得到第一湿拌混合料。
a)16-18份(400g)粉末化至大约48μm的高炉矿渣；
b)0.99-1.01份(20g)碾磨至大约48μm的经煅烧的铝土矿；
c)6-8份(150g)硅酸钠溶液(pH 11)，含固体39体积％；
d)约3-5份(80g)氢氧化钠/水为50/50的溶液；
e)0.99-1.01份(20g)商品级超级增塑剂；和
f)1-3份(50g)水。
第一湿拌混合料混合之后，加入组分g)和h)并混合至少4分钟，以得到第二湿拌混合料。组分h)由挖掘并研磨的科茨沃尔德石组成。
g)8-10份(200g)研磨至约小于500μm的方解石；和
h)59-61份(1400g)研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石。
凝固时间大约30分钟。受测块料最初颜色为蓝/绿。
28-40天内，受测立方体氧化成科茨沃尔德天然石材的颜色。材料的强度不受氧化影响。28天之后立方体不再吸水。
实施例2
将以下组分混合至少4分钟，以得到第一湿拌混合料。
a)15-17份(400g)粉末化至大约48μm的高炉矿渣；
b)0.99-1.01份(20g)碾磨至大约48μm的经煅烧的铝土矿；
c)7-9份(200g)硅酸钠溶液(pH 11)，含固体39体积％；
d)7-9份(200g)氢氧化钾/水为50/50的溶液；
e)1.99-2.01份(40g)商品级超级增塑剂；和
f)0.99-1.01份(25g)水。
第一湿拌混合料混合之后，加入组分g)和h)并混合至少4分钟，以得到第二湿拌混合料。组分h)由挖掘并研磨的科茨沃尔德石组成。
g)7-9份(200g)研磨至约小于500μm的方解石；和
h)55-57份(1400g)研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石。
凝固时间大约30分钟。受测块料最初颜色为蓝/绿。
28-40天内，受测立方体氧化成科茨沃尔德天然石材的颜色。材料的强度不受氧化影响。28天之后立方体不再吸水。
实施例3
将以下组分混合至少4分钟，以得到第一湿拌混合料。
a)4-6份(100g)粉末化至大约48μm的高炉矿渣；
b)0.99-1.01份(20g)碾磨至大约48μm的经煅烧的铝土矿；
c)5-7份(150g)硅酸钠溶液(pH 11)，含固体39体积％；
d)约3-5份(80g)氢氧化钠/水为50/50的溶液；
e)0.99-1.01份(20g)商品级超级增塑剂；
f)2-4份(75g)水；和
i)11-13份(300g)LOI为0％的粉末化粉煤灰。
第一湿拌混合料混合之后，加入组分g)和h)并混合至少4分钟，以得到第二湿拌混合料。组分h)由挖掘并研磨的科茨沃尔德石组成。
g)7-9份(200g)研磨至约小于500μm的方解石；和
h)59-61份(1400g)研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石。
凝固时间大约30分钟。受测块料最初颜色为蓝/绿。
28-40天内，受测立方体氧化成科茨沃尔德天然石材的颜色。材料的强度不受氧化影响。28天之后立方体不再吸水。
实施例4
将以下组分混合至少4分钟，以得到第一湿拌混合料。
a)5-7份(150g)粉末化至大约48μm的高炉矿渣；
b)0.99-1.01份(20g)碾磨至大约48μm的经煅烧的铝土矿；
c)5-7份(150g)硅酸钠溶液(pH 11)，含固体39体积％；
d)约3-5份(80g)氢氧化钠/水为50/50的溶液；
e)0.99-1.01份(20g)商品级超级增塑剂；
f)1-3份(50g)水；和
i)12-14份(300g)LOI为0％的粉末化粉煤灰。
第一湿拌混合料混合之后，加入组分g)和h)并混合至少4分钟，以得到第二湿拌混合料。组分h)由挖掘并研磨的科茨沃尔德石组成。
g)7-9份(200g)研磨至约小于500μm的方解石；和
h)59-61份(1400g)研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石。
凝固时间大约30分钟。受测块料最初颜色为蓝/绿。
28-40天内，受测立方体氧化成科茨沃尔德天然石材的颜色。材料的强度不受氧化影响。28天之后立方体不再吸水。
实施例1-4的抗压测试如表1所示。
表1.实施例1-4的受测立方体的抗压强度
Figure BPA00001422141800211
从实施例1-4的抗压测试结果可以看出，抗压强度随时间增加。实施例2提供96N/mm2的最高抗压强度。
以上表中所示的抗压强度证明3天的强度范围是5.5N/mm2至52.5N/mm2。表中还示出28天的强度范围是20N/mm2至96N/mm2。从以上实施例1-4可以看出，成分和相对比例对于确定本发明土工聚合物组合物的最终抗压强度至关重要。该强度范围表示对本发明的土工聚合物组合物的结构性质可以进行控制。
虽然通过实施例描述了本发明，但应理解可以在不脱离本发明范围的情况下进行变化和改进。此外，如果具体特征存在已知的等同形式，这种等同形式也纳入本文，就好像在本说明书中特别引用那样。

Claims (36)

1.一种土工聚合物组合物，其包含：
a)约1-30重量份的高炉矿渣；
b)约1-60重量份的铝土矿(煅烧的或未煅烧的)、氧化铝矿渣或尾渣、或粉末状氧化铝；
c)约1-40重量份干的硅酸钠或与水预混的硅酸钠以制备约25％-50％固体的悬浮物，或者约1-40份干的硅酸钾或与水预混的硅酸钾以制备约25％-50％固体的悬浮物；
d)约1-40重量份干碱，或如果与水预混的话，作为约25重量％-50重量％固体的碱溶液；
e)约0.01-5重量份的增塑剂；
f)约1-60重量份的水；
g)约0.05-30重量份的方解石；和
h)约40-90重量份的挖掘、压碎和/或磨碎的石料。
2.如权利要求1所述的土工聚合物组合物，所述土工聚合物组合物任选地还包含以下的一种或多种：
i)约0-60重量份的灼烧损失(LOI)为0％的粉煤灰；
j)约0-40重量份的无定形二氧化硅；
k)约0-60重量份的石灰；
l)约0-60重量份的石膏硫酸盐；
m)约0-10重量份的着色剂；和/或
n)约0-25重量份的缓凝剂。
3.如权利要求1或2所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述干碱是氢氧化钠、氢氧化钾、苏打灰或钾碱。
4.如权利要求1-3中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述组分c)硅酸钠中硅酸钠和苏打灰的比例为2∶1，并至少含有60％固体。
5.如权利要求1-4中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述经研磨的粒状高炉矿渣通过用水或蒸汽骤冷来自高炉的熔融铁溶渣以生产玻璃态粒状产品，再将所述玻璃态粒状产品进行干燥并研磨成颗粒直径约小于100μm、75μm或50μm的细粉末得到。
6.如权利要求1-5中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，将所述组分b)研磨至颗粒直径约小于250μm、200μm、100μm或50μm。
7.如权利要求6所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述组分b)是白色铝土矿。
8.如权利要求1-7中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，将所述组分g)研磨至颗粒直径约小于3cm、2cm、1cm或500μm。
9.如权利要求1-8中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述组分h)选自：石灰石、花岗岩或砂石。
10.如权利要求1-9中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述土工聚合物组合物一旦凝固具有天然石材的美观性。
11.如权利要求2-10中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，如果存在所述组分j)的话，所述组分j)是来自谷壳的灰或微米级二氧化硅的形式。
12.如权利要求11所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述来自谷壳的灰的LOI为0％。
13.如权利要求1-12中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述方解石是晶体。
14.如权利要求1-13中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述增塑剂选自：基于木素硫酸盐的增塑剂、磺化萘缩聚物、三聚氰胺-甲醛、聚羧酸酯醚或聚羧酸盐/酯。
15.如权利要求2-14中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，如果存在着色剂的话，所述着色剂选自基于金属氧化物的有色颜料。
16.如权利要求2-15中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，如果存在组分n)的话，所述组分n)选自：酸、硫酸、柠檬酸、石膏、硼或含硼化合物、硼砂或其合适的替代物、或水。
17.如权利要求1-16中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述土工聚合物组合物的抗压强度大于基于波特兰水泥的标准混凝土。
18.如权利要求17所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述土工聚合物组合物在28天后的抗压强度约大于60N/mm2。
19.如权利要求18所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述土工聚合物组合物在28天后的抗压强度约大于75N/mm2。
20.如权利要求19所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述土工聚合物组合物在28天后的抗压强度约大于95N/mm2。
21.如权利要求1-16中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述土工聚合物组合物的抗压强度小于基于波特兰水泥的混凝土。
22.如权利要求21所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述土工聚合物组合物在28天后的抗压强度约为15-60N/mm2。
23.如权利要求1-22中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，土工聚合物组合物粘附于钢、硬纸板、塑料或木材，但不粘附于防粘剂。
24.如权利要求1-23中任一项所述的土工聚合物组合物，其特征在于，所述土工聚合物组合物一旦凝固就耐酸降解并且是疏水的。
25.一种土工聚合物组合物，其包含：
a)16-18份粉末化至大约48μm的高炉矿渣；
b)0.99-1.01份碾磨至大约48μm的经煅烧的铝土矿；
c)6-8份硅酸钠溶液(pH 11)，含固体39体积％；
d)约3-5份氢氧化钠/水为50/50的溶液；
e)0.99-1.01份商品级超级增塑剂；和
f)1-3份水；
g)8-10份研磨至小于500μm的方解石；和
h)59-61份研磨至小于6mm的科茨沃尔德石。
26.一种土工聚合物组合物，其包含：
a)15-17份粉末化至大约48μm的高炉矿渣；
b)0.99-1.01份碾磨至大约48μm的经煅烧的铝土矿；
c)7-9份硅酸钠溶液(pH 11)，含固体39体积％；
d)7-9份氢氧化钾/水为50/50的溶液；
e)1.99-2.01份商品级超级增塑剂；
f)0.99-1.01份水；
g)7-9份研磨至约小于500μm的方解石；和
h)55-57份研磨至约小于6mm的科茨沃尔德石。
27.一种土工聚合物组合物，其包含：
a)4-6份粉末化至大约48μm的高炉矿渣；
b)0.99-1.01份碾磨至大约48μm的经煅烧的铝土矿；
c)5-7份硅酸钠溶液(pH 11)，含固体39体积％；
d)约3-5份氢氧化钠/水为50/50的溶液；
e)0.99-1.01份商品级超级增塑剂；
f)2-4份水；
g)7-9份研磨至小于500μm的方解石；
h)59-61份研磨至小于6mm的科茨沃尔德石；和
i)11-13份LOI为0％的粉末化粉煤灰。
28.一种土工聚合物组合物，其包含：
a)5-7份粉末化至大约48μm的高炉矿渣；
b)0.99-1.01份碾磨至大约48μm的经煅烧的铝土矿；
c)5-7份硅酸钠溶液(pH 11)，含固体39体积％；
d)约3-5份氢氧化钠/水为50/50的溶液；
e)0.99-1.01份商品级超级增塑剂；
f)1-3份水；
g)7-9份研磨至小于500μm的方解石；
h)59-61份研磨至小于6mm的科茨沃尔德石；和
i)12-14份LOI为0％的粉末化粉煤灰。
29.用于制备如权利要求1-28中任一项所述的土工聚合物组合物的方法，其包括：
完全混合组合a)至f)，以提供第一湿拌混合料；
任选地向所述第一湿拌混合料加入组分i)至n)并混合，直到组分彻底混合为止；
加入组分g)和h)并混合，直到组分g)和h)被所述第一湿拌混合料完全涂覆，以提供第二湿拌混合料；
将所述第二湿拌混合料倒入一空间或模具中；
使得土工聚合物组合物进行聚合；和任选地
脱模。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述第一和第二湿拌混合料至少混合约4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、45、60、120、180或320分钟，或者直到组分被完全涂覆并混合为止。
31.如权利要求29或30所述的方法，其特征在于，所述第一和第二湿拌混合料至少混合约4-5、4-6、4-7、4-8、4-9、4-10、4-15、4-20、4-30、4-45、60、4-120、4-180或4-320分钟，或者直到组分被完全涂覆并混合为止。
32.如权利要求29-31中任一项所述的方法，其特征在于，所述聚合在大约15-25℃时发生。
33.如权利要求29-32中任一项所述的方法，其特征在于，脱模可以在所述第二湿拌混合料倒入一空间或模具中之后大约5、4、3或2小时进行。
34.如权利要求29-33中任一项所述的方法，其特征在于，所述模具可以是无灰浆的砌块、台阶、传统砌块、砖块、支承柱或预制模柱、横梁、铺路石、瓦片、花园用石饰物、工作台面、浴缸、洗池、雕刻、梁托、装饰直棂或过梁的形状。
35.如权利要求1-28中任一项所述的土工聚合物组合物的应用，所述应用包括用作无灰浆的砌块、地台砂浆底层、台阶、砌块、砖块、支承柱或预制模柱、横梁、铺路石、瓦片、花园用石饰物、工作台面、浴缸、洗池、土工聚合物板、结构土工聚合物组合物、强化土工聚合物组合物、钢强化的土工聚合物组合物，或者用作地基、横梁、柱和板中按照需要加入钢强化材料的结构混凝土的替代物。
36.如权利要求35所述的应用，其特征在于，所述钢强化的土工聚合物组合物代替高强度或极高强度的混凝土。
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