CN111465736B - 胶凝复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

用于原位水化的胶凝复合材料，包括第一层、与所述第一层间隔的第二层；和布置于所述第一层和所述第二层之间的胶凝混合物，所述胶凝混合物包括胶凝材料；所述胶凝混合物配置用于固化时吸收能够提供胶凝复合材料最大28天压缩强度的大量水分；其表示为Mw＝x·Mc，Mw为每单位面积的胶凝复合材料的水量；Mc为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的量；x为相对于能够提供胶凝复合材料最大28天压缩强度的胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的重量的水量比率，x为0.25和0.55之间。

Description

胶凝复合材料及其制备方法
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2017年11月8日提交的美国专利申请15/806,980，2017 年11月8日提交的美国专利申请15/807,373的优先权，其整体内容通过引用并入此文本。
背景技术
本发明设计用于原位水化的胶凝复合材料(即原位、就位、在构建处水化)。当局部施加液体时发生原位水化，并且胶凝复合材料内与一定量的胶凝材料反应。此反应发生时，胶凝复合材料保持在位置并且不改变胶凝复合材料预制性质的方向。此种胶凝复合材料允许胶凝材料在胶凝复合材料内凝结和硬化而不要求传统的混合和倾倒程序。
纺织增强复合材料可包括至少一层二维或三维纺织物和一层胶凝材料以形成层叠复合材料，其中纺织物传统上以平面形式成层。这种层叠复合材料可以呈现优秀的面向特性但通常上缺少厚度方向的强化(即，复合材料表面垂直的方向)或具有减弱的层结合性。虽然传统水泥复合材料可以包括平面编织织物或多层织物以提高性能，但这些体系在负载的情况下可能会失败(例如，脱层等)。
其他胶凝复合材料包括具有单丝线或纱的“间隔织物”，其为理想地弹性体并且在两层之间编织以形成配置用于捕获两层之间的胶凝材料的空间分隔排列的织物。外层是多孔的以允许纱、线等穿过外层，其中纱、线等贯穿所述层的孔。另外，少孔织物或膜可以附接到所述间隔织物的外层以减少每层上的开孔大小并且防止胶凝材料从所述复合材料中逸出。可以通过粘合剂附接额外的少孔织物层。间隔织物的纱线不会提供其他层附接的结构。所述纱线必须在多孔外层之间编织，多孔外层具有以设计成用于纱线贯穿的结构来布置的孔。此间隔织物胶凝复合材料为劳动强度型制造。
发明内容
一个实施例涉及用于原位水化的胶凝复合材料。所述胶凝复合材料包括第一层、与第一层间隔的第二层和布置于第一层和第二层之间的胶凝混合物。所述胶凝混合物包括胶凝材料。所述胶凝混合物配置成吸收固化后能够提供胶凝复合材料最大28天压缩强度的大量水分，其表示为Mw＝x·Mc。Mw为胶凝复合材料的每单位面积的水量。Mc为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的重量。x为相对于胶凝复合材料每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的重量的水量的比率，其提供胶凝复合材料最大28天压缩强度。 x为0.25和0.55之间。
另外实施例涉及胶凝复合材料。所述胶凝复合材料包括第一层，与第一层间隔的第二层和布置于第一层和第二层之间的胶凝混合物。所述胶凝混合物至少一个(i)包括胶体水泥，(ii)以特殊结构压缩，和(iii)经过特殊处理步骤以提供特定形状和规格的粒子。所述胶凝混合物配置吸收固化后能够提供胶凝复合材料最大28天压缩强度的大量水分，其表示为Mw＝x·Mc。 Mw为胶凝复合材料每单位面积的水量。Mc为胶凝复合材料每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的重量。x为相对于胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的重量的水量的比率，其提供胶凝复合材料最大28天压缩强度。 x为0.15和3.5之间。
另外实施例涉及制备用于原位水化的胶凝复合材料的方法。所述方法包括提供第一层；提供第二层；和将胶凝混合物布置于第一层和第二层之间。所述胶凝混合物配置用于吸收能够固化后提供胶凝复合材料最大压缩强度的大量水分，其中相对于能够提供最大压缩强度的胶凝混合物的胶凝材料的重量的大量水分的比率为0.25和0.55之间。
另外实施例涉及用于原位水化的胶凝复合材料。所述胶凝复合材料包括第一层，与所述第一层间隔的第二层和布置于所述第一层和所述第二层之间的胶凝混合物。所述胶凝混合物包括胶凝材料和非胶凝材料。所述胶凝混合物的毛体积，包括(i)胶凝混合物的胶凝材料的体积，(ii)胶凝混合物的非胶凝材料的体积，和(iii)胶凝混合物内的空隙体积。先于原位水化，
Figure BDA0002534145780000031
其中Vb为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的毛体积，Mc为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的重量，ρc为胶凝混合物的胶凝材料的密度，
Figure BDA0002534145780000032
为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的非胶凝材料的每种成分类型的重量，
Figure BDA0002534145780000033
为胶凝混合物的非胶凝材料的每种成分类型的密度，Fv为相对于胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料体积的位于胶凝混合物内的空隙体积的比率。Fv为 0.64和1.35之间。
另外实施例涉及胶凝复合材料。所述胶凝复合材料包括第一层、与第一层间隔的第二层和布置于第一层和第二层之间的胶凝混合物。所述胶凝混合物包括胶凝材料和非胶凝材料。所述胶凝混合物至少一个(i)包括胶体水泥，(ii)以特殊结构压缩，和(iii)经过特殊处理步骤以提供特定形状和规格的粒子。所述胶凝混合物的毛体积，包括(i)胶凝混合物的胶凝材料的体积，(ii)胶凝混合物的非胶凝材料的体积，和(iii)胶凝混合物内的空隙体积。先于原位水化，
Figure BDA0002534145780000034
其中Vn为所述胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的毛体积，Mc为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的重量，ρc为胶凝混合物的胶凝材料的密度，
Figure BDA0002534145780000035
为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的非胶凝材料的每种成分类型的重量，
Figure BDA0002534145780000036
为胶凝混合物的非胶凝材料的每种成分类型的密度，Fv为相对于胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料体积的位于胶凝混合物内的空隙体积的比率。Fv为0.1和5.0之间。
另外实施例涉及胶凝复合材料。所述胶凝复合材料包括第一层、与第一层间隔的第二层和布置于第一层和第二层之间的胶凝混合物。所述胶凝混合物包含胶凝材料。所述胶凝混合物至少一个(i)包括胶体水泥，(ii)以特殊结构压缩，和(iii)经过特殊处理步骤以提供特定形状和规格的粒子。所述胶凝混合物的毛体积，包括(i)胶凝混合物的胶凝材料的体积，(ii)胶凝混合物内的空隙体积。先于原位水化，Vb＝Mc/ρc·(1+Fv)，其中Vb为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的毛体积，Mc为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的重量，ρc为胶凝混合物的胶凝材料的密度，Fv为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的体积的位于胶凝混合物内的空隙体积的比率。Fv为0.10和5.0之间。
仍在此实施例，其涉及制备用于原位水化的胶凝复合材料的方法。所述方法包括提供第一层，提供第二层和将胶凝混合物布置于第一层和第二层之间，所述胶凝混合物包括胶凝材料和非胶凝材料，其中胶凝混合物的毛体积，包括(i)胶凝混合物的胶凝材料的体积，(ii)胶凝混合物的非胶凝材料的体积，和(iii)胶凝混合物内的空隙体积；压缩第一层和第二层之间的胶凝混合物以使得位于胶凝混合物内的空隙体积相对于胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的体积的比率为0.64和1.35之间。
本发明能够具有其他实施例并且以其他方式实施。可替换示例性实施例涉及随文引用的其他技术特征和特征组合。
附图说明
通过如下结合附图的详细描述，能够更充分的理解本发明，其中，相同引用标记指代相同的构件，其中：
图1是根据一个示例性实施例在渠道堆砌应用中操作人员安装胶凝复合材料的示意图；
图2是根据一个示例性实施例的胶凝复合材料的爆炸示意图；
图3是根据一个示例性实施例的卷曲胶凝复合材料的示意图；
图4是根据一个示例性实施例，图2的胶凝复合材料的横截面示意图；
图5是根据一个示例性实施例，图4的胶凝复合材料内的胶凝混合物的详细示意图。
具体实施方式
在利用附图进一步详细描述示例性实施例之前，可以理解的是本申请不限于说明书描述的或附图所示的细节内容和方法。也可以理解的是，术语仅用于说明的目的，不能理解为限定作用。
复合材料层
相对于利用传统材料(如，纤维、钢筋等)强化的混凝土、传统单向织物强化的混凝土复合材料和编织或编结的三维织物混凝土复合材料，胶凝复合材料垫能够提供增强的结构性能。胶凝复合材料垫可以包括嵌入和/或包含在结构层的干性胶凝混合物。所述结构层可以放置在不可渗透层和渗透层之间。所述胶凝混合物能够在原位水化后经过其正常凝结和强度增益过程以产生刚性复合材料。渗透层能够保持水分(例如，一段可控时间)以改善胶凝复合材料垫的固化(例如，在一段时间内，促进水分释放到胶凝混合物中等)。不像传统混凝土，胶凝混合材料垫不要求胶凝部分的混合(例如，在独立搅拌机或混凝土搅拌车等)。本申请的胶凝混合物不会像传统的、非配置胶凝混合物那样容易(如，根部不)从胶凝复合材料垫中洗出并且保持固定在胶凝复合材料中以在此位置处硬化而不需要混合。胶凝混合物布置在渗透层和不可渗透层之间并且包括促进剂、缓凝剂、乳胶改性剂、固化调节剂、其他改性剂、纤维、玻璃添加剂、金属添加剂、石料添加剂、有机添加剂、减水外加剂、年度改性剂、吸水材料(例如，高吸水性材料、高吸水性聚合物、高吸水性黏土等)、相互连接粒子(例如，珠子、小球和绞线等；由树脂、聚合物、弹性聚合物、PVC、聚丙烯、聚乙烯、金属或具有低熔点的金属合金制成)、粘合剂和/或其他可形成粘合剂的凝胶，因此当水化时胶凝混合物保持固定。保持固定的胶凝复合材料促进使用基于水化溶解的和/或具有孔的顶层(例如，渗透层等)。
所述胶凝复合材料垫的结构层可以形成或包括独立的、无支撑材料 (例如，结构层等)。所述结构层能够通过分散贯穿结构层的负载能量来提高胶凝复合材料垫的负载承受能力。所述结构层以可以在胶凝阶段桥连缝隙面以提高缝隙抵抗力和/或将缝隙局部化以减少裂化扩增。所述结构层可以利用粘合剂、加热处理过程、和/或机械性地(如倒钩、纤维等)耦连于渗透层和不可渗透层的至少一个。在一些实施例中，所述结构层至少部分的由粘合材料制成。在一些实施例中，所述胶凝复合材料不包括结构层，但其粘合层作为结构层。具有结构层的胶凝复合材料垫能够改善每单位体积的结构性能，相对于其他混凝土或混凝土复合材料，成本更低并且更低人工，更少加工处理过程，相对于浇筑混凝土减少规格中变化的可能，和/或减少传统湿式混合的劣势(例如，混凝土混合车辆运输的限制范围等)，以及具有其他优点。除了将胶凝复合材料垫保持在一起和/或保留固定胶凝混合物(例如，预水化等)，结构层能够结构性增强水化后的胶凝层和/或胶凝复合材料垫。
胶凝复合材料垫的水化可以原位开始(例如，当场、工作场所等)。胶凝复合材料垫能够以柔性复合材料在预封装结构中(例如，片材、卷曲等) 运输到地点(例如，沟渠等)并且可以现场水化。此胶凝复合材料可以提供商业上的、节水和可操作性的优势。举例来说，胶凝复合材料可以应用到如图1所示的沟渠衬砌。胶凝复合材料垫的其他应用可以包括如下方面：由低到高的流道、开道输水渠道、灌溉排水沟、洼地、涵洞、防波堤、堤坝、堤防、防洪堤、蓄水池、淤地坝、截流沟、水平排水沟、河流恢复和暴雨水管理、海堤和舱壁冲刷防护、垃圾填埋分层和封盖、棕地分层和封盖、矿井加固、结构加固、机场或直升机场构建、船发射坡道、柱梁加固、管道修复、油田衬砌、蓄水池、池塘衬砌、煤矿衬砌、废水塘衬砌、斜坡设防、雪盆地设防、锚杆设防、桡道衬砌、海滩和海岸线修复、作为道路表面、车道、街道和人行道、组成工作衬砌、混凝土防水、用于家居或其他结构材料、景观、地基衬砌、铺地板、池塘建造、庭院建造、屋顶、绝缘和耐候性、作为灰泥的替代、用于噪声衰减以及用于墙壁保持和路堤建设以及其他应用。
根据图2所示的示例性实施例，复合材料垫，显示为胶凝复合材料 10，包括多个层。如图2所示，所述层包括牵制层，显示为渗透层20；胶凝层，显示为胶凝混合物30；三维体积层(例如，聚簇层、网格层、格栅层、非编结层、不编结层、非纤维层、无纤维层、销和/或连接器、相互连接粒子层、螺旋层、管层、3D编结和/或编织层、塑料层、金属层、配置用于与一个或多个卡扣连接整合的层等)，显示为结构层40；不可渗透层(例如，密封等)，显示为不可渗透层50；和一个或多个粘合层，显示为粘合层60。根据示例性实施例，渗透层20、胶凝混合物30、结构层40、不可渗透层50和/或粘合层 60布置成彼此相邻并且组装成片材以形成胶凝复合材料10。如图2所示，结构层40可以布置(例如，夹在等)于渗透层20、不可渗透层50和粘合层60 之间。在一些实施例中，胶凝复合材料10不包括结构层40。在此实施例中，粘合层60可以作为结构层。根据一个示例性实施例，水化之前，胶凝复合材料10具有介于5毫米和100毫米之间的厚度。举例来说，当添加剂包含在胶凝混合物30内(例如，膨胀水泥等)时，水化后的胶凝复合材料10会超过水化之前的厚度。可以理解为关于结构层、粘合层和/或胶凝混合物的引用可以包括任何随附公开的任何结构层、粘合层和/或胶凝混合物。
根据一个示例性实施例，胶凝复合材料10包括相互耦连的层。所述耦连可以降低水化前(例如，在制造过程中、运输中、安装中)层之间的相对移动。举例来说，不可渗透层50可以与结构层40和/或具有粘合层60的胶凝混合物30耦连(例如，选择性结合等)。举另外例来说，渗透层20可以与结构层40和/或具有粘合层60的胶凝混合物30耦连(例如，选择性结合等)。所述耦连可以通过促进渗透层20、结构层40、粘合层60和/或不可渗透层50 之间的负载传递来改善胶凝复合材料10的结构特性。粘合层60和/或结构层 40可以作为结合介质。多个结构层和/或粘合层可以减少分层的风险。
根据多个实施例，胶凝复合材料10包括层的不同组合。举例来说，胶凝复合材料10可以包括不可渗透层50、结构层40、粘合层60、胶凝混合物30和/或渗透层20。所述复合材料可以利用所述结构层40和/或粘合层60 以保持胶凝混合物30，可以包括可移除层以在运输中和胶凝复合材料10应用中保持胶凝混合物30，和/或具有设计用于保持胶凝混合物30的其他体系。根据多个可替换性实施例，胶凝复合材料10包括渗透层20和不可渗透层50，或仅包括不可渗透层50，或仅渗透层20，或不包括渗透层20或不可渗透层 50。举例来说，胶凝复合材料10可以包括不可渗透层50、结构层40、粘合层60、胶凝混合物30和渗透层20。举其他例来说，胶凝复合材料10可以包括不可渗透层50、结构层40、粘合层60和胶凝混合物30。举其他例来说，胶凝复合材料10可以包括不可渗透层50、粘合层60、胶凝混合物30和渗透层20。仍举其他例来说，胶凝复合材料10可以包括不可渗透层50、粘合层 60，胶凝混合物30可以在原位引入(例如，胶凝混合物30可以分散、铺设、嵌入等方式通过、进入和/或沿着不可渗透层50并且先于原位水化等)。进一步地，不可渗透层50可以具有一个或多个配置成先于水化和/或水化之后保持胶凝混合物30、并且附接于硬化混凝土和/或嵌入硬化混凝土内的表面瑕疵和 /或粗糙(如纤维、构件和刺等)。
参照图3所示的示例性实施例，胶凝复合材料10可以布置成柔性片材。如图3所示，渗透层20、结构层40和不可渗透层50各自为柔性并且布置为相邻的。根据一个示例性实施例，此柔性层的组合可以促进胶凝复合材料10的卷曲以方便运输并且减少迁移通过渗透层20的胶凝混合物30的量。根据可替换性实施例，胶凝复合材料10可以以其他结构布置(例如，可堆叠的多个片材、具有预形成形状的片材等)。
结构层
结构层40可以包括低密度、高空隙间隔和不连续性以及其他特性。在一个实施例中，结构层40为一个独立的、结构性材料，其配置用于支持胶凝混合物30的重量从而降低预水化分层的风险(例如，结构层40从不可渗透层50，渗透层20，粘合层60分离等)，同时提高水化后胶凝复合材料10 的强度。举例来说，结构层40可以配置成独立地支持具有每平方英尺1磅和 5磅之间重量的胶凝混合物。这些特性可以改善胶凝复合材料10的强度、可运输型以及其他特性。结构层40可以减少胶凝混合物30内的收缩诱导性裂缝的发生率和/或严重性。产生此减少的原因是结构层40在胶凝阶段通过桥连缝隙面来限制裂缝扩大。
根据示例性实施例，结构层40为柔性的。在另外实施例中，结构层40为半刚性的。举例来说，结构层40可以预定义的形状(例如，弯曲的等)，因此胶凝复合材料10呈现结构层40的形状。在某些实施例中，结构层 40为可变形的(例如，塑性变形的等)。根据示例性实施例，结构层40包括天然材料(例如，椰壳纤维、纤维素纤维或其他天然材料等)、合成材料(例如，芳纶玻璃等)、聚合物材料(例如，塑料、尼龙、聚丙烯等)、金属材料 (例如，金属、氧化铝等)和复合材料(例如，碳纤维、碳化硅等)中的至少一种。
根据示例性实施例，除了胶凝复合材料10的其他层的特性之外，结构层40可以具有独立的机械性能。举例来说，所述的机械性能可以包括抗拉强度、断裂伸长率和撕裂强度以及其他已知特性。结构层40可以具有设计成提供目标机械特性的目标厚度、长度和/或耦连的部分。结构层40可以具有提供目标机械特性的构造。结构层40的弹性系数和几何形状可以影响胶凝复合材料10的柔性。具有低弹性系数或更开放几何形状的其中之一的结构层40 可以增加胶凝复合材料10(例如，用于运输，牵制胶凝混合物30等)的柔韧性(例如，降低曲率半径等)。
根据替换性实施，结构层40包括空隙格局(例如，结构层40切出的形状、结构层40内形成的三维空隙等)。此空隙格局可通过切出、成型或其他过程在结构层40中形成。所述空隙格局可以在结构层40初级制备过程中形成或后续作为二级制备过程。根据示例性实施例，空隙格局随机分配或依序形成(例如，蜂窝状等)。空隙格局可以减少用于在结构层40内布置胶凝混合物30所需的时间，并且提高原位水化之后胶凝复合材料10的物理特性，和/或提供其他优点。
根据可替换性实施例，涂层可以围绕和/或沿着结构层40的至少一部分布置。举例来说，所述涂层可以配置成提高结构层40的多种特性(例如，强度、耐久性等)。作为又一示例，所述涂层可以提高结构层40内部分的结合强度、结构层40对渗透层20、不可渗透层50和/或粘合层60的结合强度，和原位水化之后结构层40对胶凝混合物30的结合强度。举例来说，所述涂层包括研磨涂层(例如，类似于
Figure BDA0002534145780000101
清洁垫等)、抵抗紫外线涂层、保护结构层40免于胶凝混合物30影响的涂层(例如，改善耐碱性、提高水化后胶凝混合物30的结合、减少从胶凝混合物30的脱层和/或分离)、和/或其他已知涂层。
在一些实施例中，胶凝复合材料10包括与结构层40耦连(例如，熔合、整体成形、结合等)的网格布衬砌(例如，网格加强材料、格栅加强材料、土木织物、土木格栅、非编织材料、织造材料等)。网格布衬砌耦连于结构层40的一个或多个面或布置于结构层40内。举例来说，网格布衬砌可以沿结构层40的顶层布置(例如，最顶层等)、沿结构层40的底面布置(例如，最底层等)、布置于结构层40的中间部分、沿结构层40边缘布置或在结构层40内对角线延伸等。所述网格布衬砌为作为如渗透层20的类似材料以提高渗透层20和结构层40之间的结合(例如，当衬砌沿结合表面布置等)。所述网格布衬砌可以提高原位水化之前和之后的结构层40和胶凝复合材料10 的抗拉强度。举例来说，松散组装的结构层40具有分离趋势，而网格布衬砌可以增强结构层40以防止此分离。所述网格布衬砌可以降低渗透层20和/或不可渗透层50的分层风险(例如，当所述网格布衬砌放置在结构层40的顶部和/或底部等)。
根据多个示例性实施，结构层40可以包括一个或多个：聚簇层、网格层、格栅层、非编织层、不编织层、非纤维层、无纤维层、销和/或连接器、相互连接粒子层、螺旋层、管层、3D编结/编织层、塑料层、金属层、和 /或配置与一个或多个卡扣连接相整合的层等。
胶凝混合物
根据图4和图5所示的示例性实施例，胶凝混合物30布置于结构层40的至少一部分和/或粘合层60之间。如图4和5所示，胶凝混合物30包括成分混合物(例如，材料等)，显示为胶凝材料32。胶凝材料32可以包括水泥(例如，波兰特水泥、高铝水泥、CSA水泥等)和/或辅助胶凝材料(例如，粉煤灰、硅粉、矿渣、偏高岭土、其他辅助材料等)。胶凝混合物30可以进一步包括凝结材料或其他填料颗粒(例如细集料、粗集料、砂、石灰石、非吸收材料等)，显示为集料34。在一个实施例中，集料34均匀地(例如，均一地)分散在整个胶凝混合物30。在其他实施例中，集料34非均匀地(例如，随机地、非均一地等)分散在整个胶凝混合物30。集料34可以具有大于 30目(即，595微米)至小于5目(即，4000微米)之间的范围大小。在一些实施例中，集料34可以具有300目(即，50微米)和30目之间。集料34 的大小选择用于在胶凝混合物30内产生空隙空间的预期大小和数量。胶凝混合物30内的空隙空间的大小和数量可以直接影响胶凝复合材料10的原位水化过程中的水流。
在一些实施例中，胶凝混合物30包括添加剂(例如纤维、增塑剂、促进剂、缓凝剂、粘度改性剂、吸收剂、减少剂等)。所述添加剂可以用于改善胶凝混合物30的机械特性(例如，强度、凝结时间、固化要求、热膨胀系数、渗透性、耐酸性等)或耐久性以及其他特性，和/或可以用作胶凝材料32 的一部分的替代物。根据一个示例性实施例，添加剂包括特定混合比例添加的火山灰材料(例如，粉煤灰、底灰、硅粉、矿渣、高岭土等)。
如图4和图5所示，胶凝混合物30包括吸水材料，显示为吸水材料36。根据示例性实施例，吸水材料36配置用于吸收水分并且能在原位水化中膨胀以将胶凝材料32和/或集料34锁定在位置上(例如，增加结构层40、粘合层60中的胶凝混合物30的稳定性和/或粘性等)，以防止水化中胶凝混合物30从胶凝复合材料10中洗出。因此吸水材料36可以促进胶凝复合材料10 在斜坡(例如，山坡、沟渠等)使用和局部水化并且不存在胶凝混合物30在水化中从结构层洗出的风险。吸水材料36可以附加地或替换性地在固化过程中从胶凝混合物30内提供或释放水分的方式改善胶凝复合材料10的固化。胶凝复合材料10的固化的改善可以提高(例如，增加、增大等)其强度(例如，增加至具有不包括吸水材料的混合物的胶凝复合材料的两倍等)。吸水材料36可以附加地或替换性地提高一个或多个水化后和固化后的胶凝复合材料的特性(例如，耐磨性、弯曲强度、穿刺强度、抗压强度等)。吸水材料36 可以附加地或替换性地保持水分以减少蒸发，在一段时间内释放水分，和/或控制水分至合适水泥掺入比。
根据示例性实施例，胶凝混合物30包括大约0.001-5％的吸水材料 36(例如，根据胶凝混合物30的重量或体积等)。吸水材料36包括粒子、颗粒、粉末、纤维、膜、微球等。在一些实施例中，吸水材料36包括配置成能够吸收其自身重量0.001倍和1倍之间水分的吸水材料。在一些实施例中，吸水材料36包括配置成吸收其自身重量1倍和1000倍之间水分的高吸水性材料。在一个实施例中，所述高吸水性材料配置成吸收其自身重量75和300倍之间水分，例如其自身重量200倍的水分。所述高吸水性材料包括高吸水树脂(SAP)。所述SAP可以包括聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酰胺共聚物、乙酸马来酸酐共聚物、交联羧甲基纤维素、聚乙烯醇共聚物、交联聚环氧乙烷、和/或淀粉接枝的聚丙烯腈共聚物以及其他可能SAP。所述高吸水性材料可以附加地或替换性地包括高吸水性黏土(例如，以形成SAP复合物(SAPC)等)。所述高吸水性黏土可以包括蒙脱石和/或其他用于产生SAPC 的物质。
根据示例性实施例，吸水材料36的粒径范围可以为1微米至5000 微米。在一个实施例中，大部分吸水材料36在特定混合比例下具有90微米和300微米之间的粒度。举例来说，吸水材料36的特定混合比例可以包括 0-30％的尺寸小于90微米的粒子(例如，大约7％等)，10-60％的尺寸为90-150 微米之间的粒子(例如，大约37％等)，25-80％的尺寸为150-300微米之间的粒子(例如，大约56％等)和0-30％的尺寸大于300微米的粒子(例如，大约0％等)。申请人发现，相对于吸水材料36的更小粒子(例如，尺寸小于150 微米等)，更大粒子的吸水材料36(例如，尺寸大约150微米的粒子等)可以用于改善洗出抗性。举例来说，更大粒子可以在水化过程中和/或水化之后更快吸收水分并且形成胶状物质，其能够将胶凝材料32和集料34锁定在胶凝复合材料10的结构层40和/或粘合层60内以防止洗出。更快的水分吸收是有利的，因为胶凝复合材料10可以在斜坡和/或相对高压下快速地局部水化。申请人也发现，吸水材料36的更小粒子可以改善胶凝复合材料10的固化过程 (例如，增加其强度等)。申请人也发现，更小粒子水化之后可以产生更细、更少的研磨材料并具有更低渗透性。
在一些实施例中，胶凝混合物30包括石灰(例如，水化石灰等)。举例来说，胶凝混合物30可以包含吸水材料36、石灰或同时包含吸水材料 36和石灰。申请人发现，相对于胶凝混合物30的其他成分的一个或多个，石灰会快速硬化和凝结(例如，几乎立即利用合适的石灰混合比率)。申请人进一步发现，快速凝结石灰可以在位置中锁定胶凝混合物30的一种或多种其他成分，因此减少水化中胶凝混合物30的洗出。根据一个示例性实施例，胶凝混合物30包括大约0.01至大于30％的石灰(例如，以胶凝混合物30的重量计等)。在一个实施例中，胶凝混合物30包括大约2-5％的石灰(例如，以胶凝混合物30的重量计等)。
在一些实施例中(例如，胶凝混合物包含石灰的实施例等)，胶凝混合物30包括纤维(例如，细纤维等)。在其他实施例中，纤维可以与吸水材料36在胶凝混合物30内组合使用并且无需添加石灰。所述纤维可以有利地减少胶凝复合材料10的开裂。根据示例性实施例，胶凝混合物30包括具有0.05毫米(mm)和20毫米之间大小的纤维。申请人发现，小于1mm的纤维对开裂预防具有最大影响。根据一个示例性实施例，胶凝混合物30包括大约0.05-2.5％的纤维(例如，以胶凝混合物30的重量计等)。在其他实施例中，胶凝混合物30具有更多或更少量的纤维。所述纤维可以由合成材料(例如，聚丙烯、聚乙烯、尼龙、玻璃、聚酯、丙烯酸、芳纶等)和/或天然材料(例如，纤维素纤维、椰壳纤维、草等)。所述纤维可以为单丝的、原纤化的和/ 或具有其他结构。根据示例性实施例，就提高洗出预防性、减少开裂、提高固化、增强强度(例如，极限强度、弯曲强度、穿刺强度、抗压强度等)而言，包含石灰、纤维和/或吸水材料36的胶凝混合物30可以改善胶凝复合材料10的性能。
在一些实施例中，粘合剂(例如，液体粘合剂、胶粘合剂)与胶凝混合物30的其他成分混合。举例来说，粘合剂可以促进粘层的形成(作为胶凝混合物30的部分)，不可渗透层50和/或渗透层20可以附接到粘层。所述粘层可以为十分之一和四英寸厚度。不可渗透层50和/或渗透层20可以利用粘合剂沿胶凝混合物30的顶侧和/或底侧耦连。在一个实施例中，粘合剂为水透性的。在其他实施例中，在不可渗透层50和/或渗透层20附接之前或之后，可以移除所述粘合剂(例如，加热去除等)和/或固化以促进胶凝混合物30的胶凝粒子的水化。举例来说，可以去除50％，80％或95％的粘合剂(例如，按照面积、体积、重量等)的粘合剂和/或使其固化以促进水化。
根据示例性实施例，选择集料34的大小，胶凝材料32的大小，吸水材料26的大小，其他添加剂的大小(例如，石灰、纤维、促进剂、缓凝剂、粘合剂等)，和/或胶凝混合物30的压缩力以产生空隙间隔预想的大小和/或数量，显示为位于胶凝混合物30内的空隙38。胶凝混合物30内的空隙38的大小和数量会直接影响胶凝复合材料10的原位水化过程中的水流。
根据示例性实施，胶凝混合物30的材料相互混合，并且之后沿不可渗透层50、粘合层60和/或渗透层20布置或布置于不可渗透层50、粘合层 60和/或渗透层20之间。在一个实施例中，利用重力、振动和/或压实将胶凝混合物30布置在结构层40和/或粘合层60内的空隙。胶凝混合物30可以布置在结构层40和/或粘合层60内，并且以均一厚度沿不可渗透层50布置(例如，0.25”，0.5”，0.75”等)。在一些实施例中，在压实之前，渗透层20沿胶凝混合物30布置，由此胶凝混合物30可以在渗透层20和不可渗透层50之间被压缩。所施加的压缩可以促进胶凝混合物30内的成分均匀分散(例如，吸水材料36，集料34，胶凝材料32，添加剂等)和/或影响胶凝混合物30内的空隙38的大小。压缩可以被振动取代。压缩也可以增加水化之后胶凝混合物30的结构性能。胶凝混合物30的压缩程度会影响胶凝混合物30从胶凝复合材料10中洗出的风险(例如，减少洗出风险等)，水流过胶凝混合物30的能力，胶凝混合物30的水化、固化和硬化所需时间，胶凝复合材料10的强度，和/或胶凝材料30、集料34和/或吸水材料36从胶凝复合材料10迁移出去的风险。在一些实施例中，吸水材料(例如，吸水材料36)可以额外地或可替换性地耦连到、喷涂到、结合到和/或附接到(例如，整体形成等)渗透层20、结构层40、粘合层60和/或不可渗透层50。所述吸水材料可以提高(例如，进一步提高)胶凝混合物30的固化。
根据示例性实施例，胶凝混合物30包括材料(例如，胶凝材料32 等)，其一旦暴露于液体(例如，水)后通过水化过程凝固和硬化。根据示例性实施，胶凝复合材料30布置于和/或压实至渗透层20和不可渗透层50之间，并且原位水化之后经过正常凝固和硬化过程。一旦胶凝混合物30与液体(例如，水分等)接触，凝固过程开始。此水化和凝固过程将胶凝混合物30从柔性材料变为刚性材料。当凝固产生刚性材料，固化会提高胶凝复合材料10的强度。根据示例性实施例，胶凝混合物30具有高达每平方英寸一万镑或更大的压缩强度。根据一个示例性实施例，胶凝混合物30利用高性能的胶凝成分和添加剂进行改性以获得每平方英寸超过一万镑的强度值。
根据示例性实施例，水分加入到胶凝混合物30中以开始水化过程。操作人员可以局部地将水原位施加到胶凝复合材料10的表面以水化胶凝混合物30。在一些实施例中，即使胶凝复合材料10是水平放置、以角度方式、或放置到弯曲面上，胶凝复合材料10可以进行水化并且不削弱胶凝复合材料10 的强度。根据示例性实施例，即使胶凝复合材料10相对于水平以高达90度角放置，胶凝复合材料10也可以水化。在这些或其他实施例中，胶凝混合物30可以凝结并且不会从胶凝复合材料10上分离。在渗透层20不会快速溶解的实施例中，胶凝复合材料10可以以倒立的位置水化。举例来说，胶凝复合材料10可以应用到隧道应用中，其中胶凝复合材料10用于形成隧道的壁和/ 或顶板。
水化胶凝复合材料10的特性可以被(i)吸水材料36、集料34和/ 或胶凝混合物30的胶凝材料32的粒子大小，(ii)粘合层60的特性(例如，结构层等)，和(iii)结构层40的大小、形状、直径、材料成分、格局和结构 (例如，聚簇、非编织、不编织、格栅、相互连接粒子、连接器等)的至少一个影响。举例来说，粒子大小和密度会影响胶凝混合物30的一致性，因此会影响胶凝复合材料10的多个特性(例如，强度、柔韧性等)。根据一个示例性实施例，胶凝混合物30的胶凝材料32具有大致相同的粒径(例如，150 微米)。根据可替换性实施例，胶凝混合物30的胶凝材料32具有0.5微米和 450微米之间变化的不同大小(例如，大约150微米的变型等)。具有不同粒径的胶凝混合物30可以改善压紧并且减少胶凝混合物30内的开放间隔(例如，空隙38)。
根据示例性实施例，胶凝混合物30利用外部固化过程进行固化。举例来说，此外部固化过程可以包括积水处理。根据多个替换性实施例，外部固化过程包括喷水、湿抹布、片材化、固化剂、吸水砂和加速固化以及其他已知方法。在一些实施例中，渗透层20由亲水材料构成(例如，纸张、纤维基材料等)，其可以通过保持水分以延长胶凝混合物30对液体的暴露。在一些实施例中，渗透层20包括能够保持水分并且仅能溶于温水或热水(例如，大约华氏度数70、80、90、100、110、120、130等)。在水化胶凝混合物30 时，渗透层20可以由此将水保持到预期时间，并且可以利用温水或热水去除 (例如，解体、分离等)。根据替换性实施例，渗透层20利用具有更少孔的涂层材料形成以通过减少水分从胶凝混合物30蒸发的方式改善固化。
根据另外替换性实施例，胶凝混合物30可以利用内部固化过程固化。根据示例性实施例，胶凝混合物30利用内部水分固化，其中胶凝混合物 30包括可以作为胶凝混合物固化剂的成分。所述成分可以包含吸水材料36、集料或在制造过程中引入到胶凝混合物30内的新成分(例如，添加剂、高吸水性聚合物、特殊集料等)。再者，亲水性添加剂(例如，吸水材料36、高吸水性聚合物等)，可以通过促进水分进入到胶凝混合物30内而提高固化。根据一个示例性实施例，结构层40和/或粘合层60为亲水性的(例如，吸水的) 并且促进水分吸收到胶凝复合材料30内。在一些实施例中，胶凝混合物30 包括相互连接粒子，其在激活后相互结合形成结构层40。
粘合层
根据一个示例性实施例，施加粘合层60以将渗透层20和不可渗透层50耦连(例如，连接等)到胶凝混合物30、结构层40和/或相互耦连。在一些实施例中，施加粘合层60相互耦连渗透层20和不可渗透层50，而不将渗透层20和/或不可渗透层50粘性耦连到胶凝混合物30和/或结构层40。在一些实施例中，粘合层60配置为完全行使结构层40的功能(例如，替换和提供结构层40的益处，由此胶凝复合材料10不需要结构层40来将渗透层20 和不可渗透层50连接到胶凝混合物30和/或相互连接，以在处理时将胶凝复合材料10固定在一起等)。粘合层60可以包括多种材料，其包括一个或多个热熔胶，APO/APAO，PUR，聚氨酯，其他热熔胶，动物胶，单组分粘合剂，多组分粘合剂，环氧树脂，其他粘合剂，橡胶，硅组分粘合剂，氰基丙烯酸酯黏合剂，溶剂水泥，3M 94ca，DHM粘合剂4291等。根据一个示例性实施例，粘合层60的粘合剂为非水基粘合剂，以至于当粘合层60与其接触时，胶凝混合物30的胶凝材料32不被活化，或最少量或部分活化。胶凝混合物 30内的集料34和其他较大粒子(例如，除胶凝材料32之外的粒子、砂、其他颗粒等)配置用于促进粘合结合。
粘合层60可以具有永久结合强度和具有短的开放时间(例如，暴露空气的一段预定时间内发粘；一分钟、二分钟、五分钟、十分钟等)，由此材料在放置(例如，渗透层20上，不可渗透层50上，胶凝混合物30上，胶凝混合物30内等)后能够快速干燥以将胶凝复合材料10的多层固定和能够快速卷曲。施加加热到胶凝复合材料10加速固化和/或硬化之后，施加加热到粘合层60、粘合层60之上和/或沿粘合层60。粘合层60可以干燥以形成半柔性行驶并且由此配置为促进胶凝复合材料10的卷曲。
在一些实施例中，粘合层60以特殊形式施加(例如，片层、网格层、钉层等)。根据这些形式，粘合层60可以改善胶凝复合材料10的结构特性，包括，仅举例来说，改善后水泥硬化(例如，水化后结构特性等)、改善可塑性、改善应力硬化、减少裂缝、改善压缩强度，和/或改善弯曲强度或其他改善等。在一个实施例中，第一粘合层60布置在不可渗透层50上，随后胶凝混合物30布置在第一粘合层60上，然后第二粘合层60布置在胶凝混合物30的顶面上，最终渗透层20沿所述第二粘合层布置。在一些实施例中，结构层40在胶凝混合物30布置之前，沿第一粘合层60布置。在另外实施例中，在渗透层20施加之前或之后，粘合层60贯穿胶凝混合物30施加(例如，胶凝混合物30布置于不可渗透层50上之后，利用注射器装置等)。
如图4所示，粘合层60包括第一粘合层，显示为下粘合层62，放置于不可渗透层50内侧52和结构层40和/或胶凝混合物30的底侧之间以将结构层40和/或胶凝混合物30的底层耦连到不可渗透层50。如图4所示，粘合层60包括第二粘合层，显示为上粘合层64，其放置在渗透层20和内侧22 和结构层40和胶凝混合物30的顶侧以将结构层40和/或胶凝混合物30的顶侧耦连都渗透层20。举例来说，制备如图4所示的胶凝复合材料包括，(i) 提供不可渗透层50，(ii)沿不可渗透层50施加下粘合层62，(iii)沿下粘合层62布置结构层40的底侧，(iv)将胶凝混合物30布置到结构层40内和沿下粘合层62布置，(v)将第二粘合层64施加到结构层40和胶凝混合物30 的顶侧，和(vi)沿上粘合层64布置渗透层20。在一些实施例中，图4的胶凝复合材料10不包括结构层40。
渗透层
根据图2-4所示的示例性实施例，渗透层20促进液体(例如，水分等)分散至胶凝复合材料10中，同时保持胶凝混合物30。渗透层20可以包含能够管理贯穿渗透层20的液体流动的特定特征。根据示例性实施例，所述特定特征可以允许胶凝混合物30的水化，而不允许胶凝材料32、集料34、吸水材料36和/或添加剂从胶凝复合材料10迁移出去(例如，在原位水化之前的处理过程、原位水化中等)。在其他实施例中，此特定特征可以维持水化和硬化过程中胶凝混合物30的混合比例。进一步地，渗透层20可以通过分别施加恒定压力到胶凝混合物30来维持胶凝混合物30的压实程度。根据示例性实施，原位水化之前，小于10％重量的胶凝混合物30迁移通过渗透层20。在一些实施例中，高达10％重量的胶凝混合物30可以迁移通过渗透层20同时在原位水化之后维持胶凝复合材料10足够性能。
根据示例性实施例，渗透层20包括具有特定形状、面积、频率和/ 或间隔的多个孔以及其他特征。举例来说，孔可以具有特定形状(例如，圆形、卵形、矩形等)，这取决于胶凝复合材料10的特定应用。根据一个示例性实施例，孔的大小可以为特定的。举例来说，过大的孔可以允许原位水化之前筛分胶凝混合物30。相反地，较小的孔可以导致胶凝混合物30太慢或不完全水化。根据一个示例性实施例，将孔设计为防止小于15微米的粒子从胶凝复合材料10迁移并且具有0.001和3平方毫米之间的面积。根据一个示例性实施例，孔的频率特定化以促进水分转移到胶凝混合物30内。根据一个示例性实施例，渗透层20包括每平方英寸1000和2000之间的孔。根据一个替换性实施例，渗透层20是不包含孔的渗透材料(例如，纤维材料、纸张等)。
根据示例性实施例，在制造过程中，渗透层20可以耦连于结构层 40和/或粘合层60。所述渗透层20可以设计为在胶凝复合材料10的使用寿命周期中，不与结构层40/或粘合层60耦连的可移除产品。根据示例性实施例，渗透层20包括在胶凝复合材料10运输过程中固定胶凝混合物30的牵制片材 (例如，生物降解纸、水溶性材料等)。在一些实施例中，牵制片材可以在胶凝复合材料10在工作区域就位之前或之后移除。在一些实施例中，牵制片材的移除会在原位水化或之后发生。在另外实施例中，渗透层20可以包括用于促进水流入胶凝混合物30内的流动通道(例如，穿孔等)。在一些实施例中，渗透层20的外侧具有有利于水输送的纹理和/或通道(例如，从外侧排除水分，或从外侧引导水分等)。根据一个替换性实施例，渗透层20为不可移除的并且在工作区域受到风化侵蚀而不损害胶凝复合材料10的结构性能。根据一个示例性实施例，渗透层20可以经涂层处理(例如，紫外线抵抗等)以延长工作区域内的使用寿命。
根据示例性实施例，渗透层20的内侧22可以在加热处理过程之后，结合到结构层40和/或粘合层60。在一个实施例，渗透层20的熔点大于结构层40和/或粘合层60的熔点。举例来说，PVA织物的熔点在356和374华氏温度之间。渗透层20(例如，PVA织物)的放置可以接触结构层40和/或粘合层60的部分。随后施加加热到(例如，局部地等)渗透层20(例如，利用加热辊、加热空气流、热板和熔炉等)以熔化结构层40和/或粘合层60的部分的端部而不会熔化渗透层20，因此将渗透层20与结构层40和/或粘合层60 结合。
举例来说，施加的加热导致沿渗透层20的内侧22布置的结构层 40和/或粘合层60的部分变形(例如，PVA织物等)。即使施加加热之后，位于胶凝混合物30内的结构层40和/或粘合层60的部分可以保持完整(例如，可以不熔化)。加热之后，渗透层20可以与胶凝混合物30接触(例如，与胶凝混合物30熔合等)，因此保持胶凝混合物30，并且限制胶凝复合材料10内的胶凝材料32、集料34、吸水材料36和/或添加剂的移动。举例来说，加热辊或板可以用于同时加热渗透层20和压缩胶凝复合材料10。举另外例来说，温度中等的辊或冷却辊可以用于在施加加热之后将压缩施加到渗透层20上。此附加的辊也可以冷却渗透层20。根据一个替换性实施例，渗透层20的熔点小于或等于结构层40和/或粘合层60的熔点。
根据示例性实施例，渗透层20包括水溶性材料(例如，冷水可溶性材料等)。在一些实施例中，水溶性材料可以为织物材料或薄膜材料，并且此织物材料可以为编织或非编织的。在一个实施例中，织物材料是由部分水解的聚乙烯醇纤维制成的冷水可溶性非编织材料(PVA织物)。所述PVA织物可以相对于胶凝材料为不渗透的，因此减少胶凝混合物30从胶凝复合材料 10的迁移。在一些实施例中，PVA织物是水渗透的。在其他实施例中，PVA 织物基本上可以保持水分直到水溶性材料分解。仍在其他实施例中，PVA织物基本上为水不可渗透的直到水溶性材料分解。根据示例性实施例，渗透层 20具有面(例如，非编织面等)，其粗糙度用于促进结合结合(例如，大的表面粗糙度以至于粘合层60和/或结构层40更好地结合渗透层20的内侧22等)。根据另外示例性实施例，渗透层20经涂层处理以促进结合(例如，易熔水溶性刺绣稳定剂、Wet N Gone
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等)。
胶凝复合材料10可以原位放置和水化。根据一个示例性实施例，渗透层20为水溶性材料(例如，PVA织物等)。胶凝复合材料10安装之后，操作人员可以局部施加水分以水化胶凝复合材料30。在一个实施例中，水溶性材料可以防止胶凝混合物30移位(例如，防止胶凝材料冲离)直到水溶性材料分离。所述保护作用可以促进水化过程中更高压水源的使用。选择水溶性材料的水解时间可以促进水化过程。举例来说，分解时间可以少于1分钟。根据一个示例性实施例，水溶性材料沿结构层40、粘合层60和/或胶凝混合物30的侧面放置以至于在施加水时，水溶性织物分解。施加水时，胶凝混合物30开始其初始凝固阶段。
在一个实施例中，沿着水溶性材料放置的胶凝材料32、吸水材料 36和/或添加剂在结构层40和/或粘合层60内开始锁定、凝结或“胶化”以防止混合物(例如，沿胶凝混合物30的中间部分放置的胶凝材料32、集料34 等)洗出。在其他实施例中，胶凝材料32的混合物和/或胶凝混合物30内的吸水材料可以部分分散，以至于混合物的小部分在初始凝结之前或之中横向向外流动。此横向流动可以促进相邻板的耦连或胶凝复合材料10的卷曲(例如，沿另外一个放置的板或卷曲、与另外一个接触的板或卷曲、与另一个间隔2毫米或其他距离的板或卷曲等)。举例来说，沿两个相邻板的渗透层的胶凝材料32、吸水材料36和/或添加剂可以在初始凝结时期开始胶化，相互结合，由此熔合相邻板或卷曲。举其他例来说，来自相邻板或卷曲的胶凝材料 32、吸水材料36和/或添加剂可以相互混合物和硬化以形成刚性节点。在一些实施例中，胶凝混合物30的组合物可以设计成促进此横向耦连。在一个实施例中，水溶性材料促进水输送到胶凝复合材料10内。举例来说，水溶性材料包括促进水流的孔、输送水到胶凝混合物30的编织结构或其他结构。举其他例来说，沿水溶性材料布置的胶凝混合物30的表面可以开始胶化和(i)保持 (例如，减少迁移、牵制、限制移动等)放置于胶凝混合物30中间部分内的胶凝材料32、集料34和/或添加剂，和/或(ii)促进水流进胶凝混合物30内。胶凝混合物30内的胶凝材料32、吸水材料36和/或添加剂可以在水溶性材料分解过程之中和之后被活化。分解时间之后，胶凝复合材料10具有裸露的表面(例如，胶凝混合物30在硬化之后暴露等)。
不可渗透层
参照图2-4所示的示例性实施例，不可渗透层50包括在与胶凝混合物30(例如，胶凝材料32等)相互反应之后能够保持胶凝混合物30和水化水而不降解的材料。不可渗透层50可以作为放置胶凝混合物30的基底。在一个实施例中，不可渗透层50包括塑料基材料(例如，聚丙烯、PVC、聚烯烃、聚乙烯等)。在一些实施例中，不可渗透层50包括与结构层40相同的材料。采用类似材料制造不可渗透层50和结构层40可以促进提高不可渗透层50和结构层40之间的结合强度。
如图4所示，不可渗透层50的内侧52可以沿结构层40、粘合层 60和/或胶凝混合物30的底面耦连。在不可渗透层50沿结构层40、粘合层 60和/或胶凝混合物30的底面放置时，不可渗透层50可以表现出一部分的弯曲和拉伸应力。此位置可以提高胶凝复合材料10的强度和延展性。在一些实施例中，不可渗透层50为包含能够与结构层40、粘合层60和/或胶凝混合物 30耦连并且无需液体渗透的柔性材料(例如，促进胶凝复合材料10的卷曲等)。根据替换性实施例，不可渗透层50可以与结构层40和/或粘合层60整体成形或以其他方式耦连。根据替换性实施例，不可渗透层50可以包括胶凝混合物 30免于暴露于某些化学物质(例如，来自工作区域土壤渗透的硫酸盐等)。在一些实施例中，不可渗透层50的外侧包括突出(例如，延伸、倒钩等)。所述突出可以促进胶凝复合材料10固定于多种基层(例如，泥土、草、砾石等)。在一些实施例中，不可渗透层50的外侧涂覆有粘合剂并且由可移除衬砌覆盖。所述可移除衬砌在安装过程中移除，以使得不可渗透层50的外侧上的粘合剂将胶凝复合材料10附接到各基层。
成分关系
根据示例性实施例，选择胶凝复合材料10内的多种成分的关系(例如，胶凝混合物30的成分等)，以使得胶凝复合材料10促进水吸收以凝结和固化胶凝混合物30，并且提供预期的特征或特性(例如，28天压缩强度等)。申请人发现，如果胶凝混合物30内的空隙38的体积太大，原位水化过程中进入胶凝复合材料10的水量会过大，因此胶凝混合物30会过度水化，由此胶凝混合物30伴随减弱强度地凝结并且固化。申请人进一步发现，如果胶凝复合材料30内的空隙38的体积太小，原位水化过程中没有足够的水进入胶凝混合物30内，导致胶凝混合物30的部分不会与水反应并且导致凝结和固化失败，再次降低强度。申请人发现，相对于胶凝复合材料10内的胶凝混合物30的空隙38的促进胶凝混合物30适当水化的分数的优选范围。适当水化胶凝复合材料10促进形成具有改进(例如，优选地等)特征(例如，28天压缩强度等)的胶凝复合材料10。
胶凝复合材料10的每单位面积的总体积可以用如下表达式来表示：
Vt＝Vp+Vs+Vi+Va+Vb   (1)
其中，Vt为胶凝复合材料10的每单位面积的总体积，Vp为胶凝复合材料 10的每单位面积的渗透层20的体积，Vs为胶凝复合材料10的每单位面积的结构层40的体积，Vi为胶凝复合材料10的每单位面积的不可渗透层50的体积，Va为胶凝复合材料10的每单位面积的粘合层60的体积，和Vb为胶凝复合材料10内的胶凝混合物30的毛体积，所述胶凝复合材料10包括胶凝材料32、集料34、吸水材料36、空隙38和/或其他可以作为每单位面积的胶凝复合材料10的胶凝混合物30部分的成分(例如，添加剂、石灰、纤维、缓凝剂、促进剂等)。
胶凝复合材料10的每单位面积的总重量可以用如下表达式表示：
Figure BDA0002534145780000251
其中，Mt为胶凝复合材料的10每单位面积的总重量，Mp为胶凝复合材料10的每单位面积的渗透层20的重量，Ms为胶凝复合材料10的每单位面积的结构层40的重量，Mi为胶凝复合材料10的每单位面积的不可渗透层50的重量，Ma为胶凝复合材料10的每单位面积的粘合层60的重量，Mc为胶凝复合材料10每单位面积的作为胶凝混合物30部分的胶凝材料32的重量，
Figure BDA0002534145780000261
为胶凝复合材料10每单位面积的作为胶凝混合物30部分的非胶凝材料成分的每个单独类型的重量(例如，集料34、吸水材料36、粘合剂、石灰、纤维、缓凝剂、促进剂等)，其可以合计得到非胶凝材料的总重量。每单位面积的胶凝复合材料10的最大总重量，可以根据运输和处理要求进行预设。在一个实施例中，选择每单位面积的胶凝复合材料10的最大总重量，以使得胶凝复合材料10的最大总重量为每平方英尺约2磅。在另外实施例中，每单位面积的胶凝复合材料10的最大总重量大于或小于每平方英尺2磅(例如，每平方英尺1，1.25，1.5，1.75，2.25，2.5，2.75，3，4，5磅等)。
每单位面积的胶凝混合物30的毛体积由如下表达式表示：
Vb＝Vc+Vnc+Vv   (3)
其中，Vc为胶凝复合材料10的每单位面积的胶凝混合物30内的胶凝材料 32的体积，Vnc为胶凝复合材料10每单位面积的胶凝混合物30内的非胶凝材料的体积，Vv为胶凝复合材料10的每单位面积的胶凝混合物30的所有组成材料(例如，胶凝材料32和包括集料34、吸水材料、添加剂等的非胶凝材料等) 之间的位于胶凝复合材料10内的空隙38的体积。在一些实施例中，胶凝混合物30内的非胶凝材料的体积和/或非胶凝材料的重量是可以忽略不计的。
每单位面积的胶凝混合物30的胶凝材料32的体积可以用如下表达式表示：
Figure BDA0002534145780000262
其中，ρc为胶凝混合物30的胶凝材料32的密度。每单位面积的非胶凝材料的体积类似地可以通过如下表达式表示：
Figure BDA0002534145780000271
其中，
Figure BDA0002534145780000272
为胶凝混合物30的非胶凝材料的每个单独类型的成分的密度。胶凝材料32的密度和/或胶凝混合物30的非胶凝材料的密度可以根据各自成分的结合特定重量来决定。所述结合特定重量可以根据(i)胶凝材料32和/ 或非胶凝材料内的每个单独类型的成分的特定重量，和(ii)胶凝复合材料10 的每单位面积的各自的胶凝材料32和/或非胶凝材料(例如，集料34、吸水材料等)内的每个单独类型的成分相对于胶凝材料和/或非胶凝材料的成分的总体积的体积分数而决定。
胶凝混合物30内的空隙38的体积相对于作为胶凝混合物30部分的胶凝材料32的体积的比率，可以为如下表达式表示的空隙率：
Figure BDA0002534145780000273
其中，Fv为胶凝复合材料10的每单位面积的胶凝混合物30的空隙率(即，胶凝混合物30内的空隙38的体积相对于胶凝混合物30的胶凝材料32的体积的比率)。
在方程式(6)中求解空隙38的体积，然后将方程式(6)中的空隙38的体积，方程式(5)中的非胶凝性材料的体积，方程式(4)的胶凝材料32的体积代入方程式(3)，得到以下表达式：
Figure BDA0002534145780000274
申请人通过实验确认并确定，当每单位面积的胶凝复合材料10，用于胶凝混合物30的空隙率，位于如下范围内时：
0.64≤Fv≤1.35   (8)
胶凝复合材料10具有预想不到的加强性能(例如，最大28天压缩强度等)。申请人已经确定，具有小于0.64空隙率的胶凝混合物30会导致胶凝混合物30过于密集，由此水不会足够的渗过胶凝复合材料10并且适当地活化胶凝材料32和胶凝混合物30的其他成分。申请人也已经确定，具有大于1.35 空隙率的胶凝混合物30会导致胶凝混合物30过于松散，由此所形成的胶凝复合材料10具有非预想的低强度。再者，如果空隙率超过1.35，水化时，胶凝复合材料10不会相互结合在一起。通过向胶凝复合材料10提供具有0.64 和1.35之间的空隙率的胶凝混合物30，胶凝复合材料10能够足够地并且合适地水化，由此胶凝复合材料10表现出增强水化后和固化后的特性(例如，最大28天压缩强度等)。在一些实施例中，提供增强的水化后和固化后的特性的空隙率大于0.80(例如，0.80和1.35之间)。在一些实施例中，提供增强的水化后和固化后特性的空隙率小于1(例如，0.64和1之间)。在一些实施例中，提供增强的水化后和固化后特性的空隙率为0.90和1.25之间。在一些实施例中，提供增强的水化后和固化后特性的空隙率为0.95和1.2之间。在一些实施例中，提供增强的水化后和固化后特性的空隙率为1和1.15之间。
根据另外实施例，胶凝复合材料10具有0.30和大约0.64之间的空隙率。所述胶凝复合材料10可以用于高压水化的应用(例如，利用喷射水流水化、动力洗涤剂水化、利用高压水化源水化等)。空隙间隔的低数量(例如，高压缩)会促进更薄端部产生以促进高效率包装和运输。所述高压水化可以效率地破碎具有如此高压缩量(例如，低空隙率)的胶凝混合物30以促进足够水化(例如，高动力水化破坏压缩，效率地产生更多空隙间隔等)。具有0.64至1.35空隙率的胶凝复合材料10可以利用低压水化进行足够水化(例如，利用标准软管、低压水化源等)。
根据另外实施例，胶凝复合材料10具有1.0和5.0之间的空隙率。此胶凝复合材料10可以具有胶凝混合物30，其至少一个(i)包括胶体水泥， (ii)以特殊结构压缩，和(iii)经过特殊处理步骤以提供特定形状和/或规格的粒子。举例来说，胶凝混合物30可以在胶体和/或高剪切搅拌机中搅拌，其可以促进使用更少量的水分以足够水化胶凝混合物30。举另外实施例，胶凝混合物30可以经过特殊成分处理步骤。例如，胶凝混合物30的成分可以在混合在一起之前，将其研磨或分级成具有不同大小和/或形状的颗粒。
申请人也已经经过实验确认和确定，相对于胶凝材料32的每单位面积的重量的每单位面积的水量，在原位水化过程中胶凝混合物30吸收水量以提供增强的胶凝复合材料10的水化后和固化后的特性(例如，最大28天压缩强度等)。每单位面积的水量可以用如下表达式表示：
Mw＝x·Mc   (9)
其中，Mw为每单位面积的水量，x为相对于每单位面积的胶凝混合物30 的胶凝材料32的重量的加入到胶凝混合物30内的水量的水化比率(即，水- 水泥比率)。根据示例性实施例，x为0.25更低水化比率阈值和0.55更高水化比率阈值之间。更低水化比率阈值0.25可以对应更低空隙率值(例如，0.64 等)，中等水化率0.30可以对应中等空隙率值(例如，0.80等)，和更高水化比率阈值0.55可以对应更高空隙率值(例如，1.35等)。水化比率阈值可以随每单位面积的胶凝材料32的重量和/或每单位面积的空隙38的体积或其他特性而变化。申请人发现，如果每单位面积的胶凝材料32的重量相对较低时，需要更小水量施加到胶凝复合材料10，如果每单位面积的胶凝材料32的重量相对较大时，需要更大水量施加到胶凝复合材料10。在一些实施例中，更低水化比率阈值大于0.25(例如，0.28，0.30，0.31，0.32，0.34，0.35，0.36， 0.37，0.38，0.39，0.40，0.41，0.42，0.43，0.44，0.45等)或少于0.25(例如，0.10，0.12，0.15，0.18，0.20，0.22等)。在一些实施例中，更高水化比率阈值大于0.55(例如，0.56，0.57，0.58，0.59，0.60，0.61，0.62，0.63， 0.64，0.65等)或少于0.55(例如，0.54，0.53，0.52，0.51，0.50，0.49，0.48， 0.47，0.46等)。
根据另外实施例，胶凝复合材料10具有的胶凝混合物30，至少一个(i)包括胶体水泥，(ii)以特殊结构压缩，和(iii)经过特殊处理步骤以提供不同大小和/或形状的粒子，要求0.15和0.35之间的水化比率以提供胶凝复合材料10的增强的水化后和固化后的特性(例如，最大28天的压缩强度等)。在一些实施例中，胶凝混合物30包括增粘剂或以较高水化比率(例如，高于0.55等)的相对较高剂量的粘度改性剂。
如此处使用的，术语“接近”、“大约”、“基本上”和类似术语旨在具有与公众的并且被本领域技术人员接受的用法相一致的广义。阅读本申请的本领域技术人员可以理解这些术语旨在允许所描述和要求的特定技术特征的描述而无需限定这些特征至所提供的详细的数值范围。由此，这些术语应该被解释为表明，所述描述和要求的主题的非实质的或不重要的修改或变形被认为处于所附权利要求所述的本发明的范围内。
应该注意的是，此处使用来描述各种实施例的术语“示例性”旨在表明此实施例为可行示例、表达和/或解释(而且该术语不意味着该实施例为必须独特的或最佳示例)。
此处使用的术语“耦连”、“连接”和类似指的是两个部件直接或间接地相互连接。此连接可以为固定的(如永久性的)或可移动的(如，可移除的或可释放的等)。此连接可以通过两个部件或两个部件和任何附加中间部件与另外一个或两个部件整体地形成单个单体或两个部件和附加中间部件相互附接来实现。
同时，术语“或”用在其包括含义中(和不在其包括含义中)，以此例如，当使用于连接一系列元件时，术语“或”是指所列元件的一个、多个或所有。例如语句“X、Y和Z的至少一个”的连接语言，除特别说明外，通常用于传达文本来理解为条目、术语等可以为X，Y，Z，X和Y，X和Z， Y和Z，或X、Y和Z(即，X、Y和Z的任何组合)。因此，此连接语言通常不旨在暗示特定实施方式要求至少X、至少Y、至少Z的一个存在，除另外说明。
应该注意的是，各个元件的方向根据其他示例性实施例变化并且此变形也被本申请包含。
应该重点注意的是，示例性实施例所示的系统和方法的要素的结构和布置仅作为示意性。虽然仅仅详细地描述了本申请的若干实施例，但是阅读本申请的本领域技术人员容易理解的是，许多修改是可行的(如各元件的尺寸、大小、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等的变化)而不实质脱离本申请主题的新颖教导和优点。例如，示为整体成形元件可由多个部分或元件组成。应该注意的是，本公开的元件和/或组件可以由可提供足够强度或耐久性并以多种颜色、纹理和组合的多种材料构成。另外，在本申请说明书中，词语“示例性”可被用于表示作为示例、实例或说明。此处描述为“示例性”的任何实施例或设计可以无需解释为相对于其他实施例或设计成优选的或有利的。相反，词语示例性的适用旨在以具体的方式提供概念。相应地，所有这种修改包含在本发明的范围内。任何过程或方法步骤的顺序或次序可以根据替换性实施例而变化或重新排序。任何装置加功能的句式旨在包含此处描述为执行所述功能的结构而且不仅是结构性等同也可为等同结构。任何其他替换、修改、变化和省略可以在本设计、操作条件、优选的布置和其他示例性实施例中完成，并且不脱离本发明的范围或不脱离所附权利要求的精神。

Claims (36)

1.用于原位水化的胶凝复合材料，所述胶凝复合材料包括：
第一层；
与所述第一层间隔的第二层；和
布置于所述第一层和所述第二层之间的胶凝混合物，所述胶凝混合物包括胶凝材料，所述胶凝材料形状和结构用于提供0.64和1.35之间的空隙率，其中空隙率定义为胶凝复合材料的每单位面积胶凝混合物内的空隙体积相对于胶凝复合材料的每单位面积的胶凝材料的体积的比率；
其中，胶凝混合物配置用于吸收能够提供胶凝复合材料最大28天压缩强度的大量水分；并且，
其中：
Mw＝x·Mc
Mw为胶凝复合材料的每单位面积的水量；
Mc为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的量；
x为每单位面积凝胶质复合材料中水的质量与凝胶质混合物的凝胶质材料质量的比值；以及
当x为0.25和0.55之间时，凝胶复合材料具有最大的28天抗压强度。
2.根据权利要求1所述的胶凝复合材料，其中，当x为0.30和0.55之间时，凝胶复合材料具有最大28天抗压强度。
3.根据权利要求1所述的胶凝复合材料，其中所述第一层为密封层，其放置以密封所述胶凝复合材料的第一侧，以至于所述胶凝混合物和水不会迁移贯穿第一侧。
4.根据权利要求1所述的胶凝复合材料，其中所述第二层为牵制层，其放置于所述胶凝复合材料的相对第二侧，以至少部分地牵制所述胶凝复合材料内的所述胶凝混合物。
5.根据权利要求4所述的胶凝复合材料，其中，所述牵制层为水渗透的，因此配置成促进胶凝混合物的原位水化。
6.根据权利要求1所述的胶凝复合材料，包括结构层，其包括非编织材料，并且放置于所述第一层和所述第二层之间，其中所述胶凝混合物放置于所述结构层内。
7.根据权利要求6所述的胶凝复合材料，其中所述第一层、所述第二层和所述结构层配置成促进能够提供胶凝复合材料最大28天压缩强度的胶凝混合物吸收大量水分。
8.根据权利要求6所述的胶凝复合材料，其中所述第一层、所述第二层和所述结构层配置成允许胶凝混合物的非抑制性膨胀。
9.根据权利要求6所述的胶凝复合材料，其中胶凝混合物为非膨胀类型。
10.制备用于原位水化的胶凝复合材料的方法，所述方法包括：
提供第一层；
提供第二层；和，
将胶凝混合物布置于所述第一层和所述第二层之间，所述胶凝混合物包括胶凝材料，胶凝材料形状和结构用于提供0.64和1.35之间的空隙率，其中空隙率定义为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物内的空隙体积相对于胶凝复合材料的每单位面积的胶凝材料的空隙体积的比率；
其中，所述胶凝混合物配置用于吸收大量水分：
所述第一层和所述第二层配置成促进所述胶凝混合物吸收大量水分，以及
当水的质量相对于胶凝混合物的胶凝材料的质量的水灰比在0.25和0.55之间时，胶凝复合材料具有最大28天抗压强度。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，当水灰比在0.30和0.55之间时，凝胶复合材料具有最大的28天抗压强度。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一层为密封层，其放置以密封胶凝复合材料的第一侧，以至于所述胶凝混合物和水不会迁移贯穿所述第一侧。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二层为牵制层，放置于所述胶凝复合材料的相对第二侧，以至少部分牵制胶凝复合材料内的胶凝混合物。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述牵制层为水渗透的，因此配置成促进所述胶凝混合物的原位水化。
15.根据权利要求10所述的方法，包括将结构层放置于所述第一层和所述第二层之间，其中所述胶凝混合物放置于结构层内，其中所述结构层配置成促进固化后提供胶凝复合材料最大28天压缩强度的胶凝混合物吸收大量水分。
16.根据权利要求10所述的方法，包括将所述胶凝混合物压缩至所述第一层和所述第二层之间。
17.用于原位水化的胶凝复合材料，所述胶凝复合材料包括：
第一层；
与所述第一层间隔的第二层；和
放置于所述第一层和所述第二层之间的胶凝混合物，所述胶凝混合物包括胶凝材料和高吸水性聚合物，所述胶凝材料的形状和结构用于提供0.30和1.35之间的空隙率，其中空隙率定义为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物内的体积相对于胶凝复合材料的每单位面积的胶凝材料的体积的比率；
其中，所述胶凝混合物配置成吸收提供所述胶凝复合材料的最大28天压缩强度的大量水分；并且，
其中，
Mw＝x·Mc
Mw为胶凝复合材料的每单位面积的水量；
Mc为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的量；
x为每单位面积凝胶质复合材料中水的质量与凝胶质混合物的凝胶质材料质量的比值；以及
当x为0.25和0.55之间时，凝胶复合材料具有最大的28天抗压强度。
18.根据权利要求17所述的胶凝复合材料，其中所述第一层为密封层，其放置以密封胶凝复合材料的第一侧，以至于所述胶凝混合物和水不会迁移贯穿所述第一侧。
19.根据权利要求17所述的胶凝复合材料，其中所述第二层为牵制层，放置于所述胶凝复合材料的相对第二侧，以至少部分地牵制胶凝复合材料内的胶凝混合物。
20.根据权利要求19所述的胶凝复合材料，其中所述牵制层为水渗透层，因此配置成促进胶凝混合物的原位水化。
21.用于原位水化的胶凝复合材料，所述胶凝复合材料包括：
第一层；
与所述第一层间隔的第二层；和，
放置于所述第一层和所述第二层之间的胶凝混合物，所述胶凝混合物包括胶凝材料和非胶凝材料，其中胶凝混合物的毛体积包括(i)胶凝混合物的胶凝材料的体积，(ii)胶凝混合物的非胶凝材料的体积，和(iii)胶凝混合物内的空隙体积；
其中，胶凝复合材料被配置为先于原位水化：
Figure FDA0003874037690000051
其中，
Vb为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的毛体积；
Mc为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的重量；
ρc为胶凝混合物的胶凝材料的密度；
Figure FDA0003874037690000052
为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的非胶凝材料的每种成分类型的重量；
Figure FDA0003874037690000053
为胶凝混合物的非胶凝材料的每种成分类型的密度；
Fv为位于胶凝混合物内的空隙体积相对于胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料体积的比率，其中Fv为0.64和1.35之间。
22.根据权利要求21所述的胶凝复合材料，其中所述第一层为密封层，其放置以密封胶凝复合材料的第一侧，以至于所述胶凝混合物和水不会迁移贯穿所述第一侧。
23.根据权利要求22所述的胶凝复合材料，其中所述第二层为牵制层，放置于所述胶凝复合材料的相对第二侧，以至少部分牵制胶凝复合材料内的胶凝混合物。
24.根据权利要求23所述的胶凝复合材料，其中所述牵制层为水渗透的，因此配置成促进胶凝混合物的原位水化。
25.根据权利要求21所述的胶凝复合材料，包括结构层，其放置于所述第一层和所述第二层之间，其中所述胶凝混合物放置于所述结构层内。
26.根据权利要求25所述的胶凝复合材料，其中，至少一个(i)所述第一层、所述第二层和所述结构层配置成允许胶凝混合物的非抑制性膨胀。
27.根据权利要求21所述的胶凝复合材料，其中Fv大于1。
28.根据权利要求21所述的胶凝复合材料，其中Fv小于1。
29.根据权利要求21所述的胶凝复合材料，其中Fv为0.80和1.35之间。
30.根据权利要求21所述的胶凝复合材料，其中所述胶凝复合材料具有选择的胶凝复合材料的每单位面积的总重量，以至于所述胶凝复合材料的总重量为每平方英尺至少两磅。
31.根据权利要求21所述的胶凝复合材料，其中所述胶凝复合材料具有选择胶凝复合材料的每单位面积的总重量，以至于所述胶凝复合材料的总重量小于或等于每平方英尺两磅。
32.根据权利要求21所述的胶凝复合材料，其中所述胶凝混合物为非膨胀类型。
33.胶凝复合材料，包括：
第一层；
与所述第一层间隔的第二层；和
包括胶凝材料的胶凝混合物，其放置于所述第一层和所述第二层之间，其中，所述胶凝混合物包括胶体凝胶，其中所述胶凝混合物的毛体积，包括(i)胶凝混合物的胶凝材料的体积，和(ii)胶凝混合物内的空隙体积；
其中，所述胶凝复合材料被配置为先于原位水化：
Figure FDA0003874037690000061
其中，
Vb为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的毛体积；
Mc为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的重量；
ρc为胶凝混合物的胶凝材料的密度；
Fv为位于胶凝混合物内的空隙体积相对于胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料体积的比率，其中Fv为0.10和5之间。
34.用于原位水化的胶凝复合材料，所述胶凝复合材料包括：
第一层；
与所述第一层间隔的第二层；和
放置于所述第一层和所述第二层之间的胶凝混合物，所述胶凝混合物包括胶凝材料和粘度改性剂，所述胶凝材料的形状和结构用于提供0.64和1.35之间的空隙率，其中空隙率定义为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物内的空隙体积相对于胶凝复合材料的每单位面积的胶凝材料的体积的比率；
其中，所述胶凝混合物配置成能够吸收提供所述胶凝复合材料最大28天压缩强度的大量水分；和，
其中，
Mw＝x·Mc
Mw为胶凝复合材料的每单位面积的水量；
Mc为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的量；
x为每单位面积凝胶质复合材料中水的质量与凝胶质混合物的凝胶质材料质量的比值；以及
当x为0.25和0.55之间时，凝胶复合材料具有最大的28天抗压强度。
35.用于原位水化的胶凝复合材料，所述胶凝复合材料包括：
第一层；
与所述第一层间隔的第二层；和
放置于所述第一层和所述第二层之间的胶凝混合物，所述胶凝混合物包括胶凝材料和促进剂，所述胶凝材料的形状和结构用于提供0.64和1.35之间的空隙率，其中空隙率定义为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物内的空隙体积相对于胶凝复合材料的每单位面积的胶凝材料的体积的比率；
其中，所述胶凝混合物配置成能够吸收提供所述胶凝复合材料最大28天压缩强度的大量水分；和，
其中，
Mw＝x·Mc
Mw为胶凝复合材料的每单位面积的水量；
Mc为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的量；
x为每单位面积凝胶质复合材料中水的质量与凝胶质混合物的凝胶质材料质量的比值；以及
当x为0.25和0.55之间时，凝胶复合材料具有最大的28天抗压强度。
36.用于原位水化的胶凝复合材料，所述胶凝复合材料包括：
第一层，其为水溶性的、生物降解的、或可移除的；
与所述第一层间隔的第二层；和
放置于所述第一层和所述第二层之间的胶凝混合物，所述胶凝混合物包括胶凝材料，所述胶凝材料的形状和结构用于提供0.64和1.35之间的空隙率，其中空隙率定义为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物内的空隙体积相对于胶凝复合材料的每单位面积的胶凝材料的体积的比率；
其中，所述胶凝混合物配置成能够吸收提供所述胶凝复合材料最大28天压缩强度的大量水分；和，
其中，
Mw＝x·Mc
Mw为胶凝复合材料的每单位面积的水量；
Mc为胶凝复合材料的每单位面积的胶凝混合物的胶凝材料的量；
x为每单位面积凝胶质复合材料中水的质量与凝胶质混合物的凝胶质材料质量的比值；以及
当x为0.25和0.55之间时，凝胶复合材料具有最大的28天抗压强度。
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