RU2599742C2 - Геополимерный композит для бетона ультравысокого качества - Google Patents
Геополимерный композит для бетона ультравысокого качества Download PDFInfo
- Publication number
- RU2599742C2 RU2599742C2 RU2013132983/03A RU2013132983A RU2599742C2 RU 2599742 C2 RU2599742 C2 RU 2599742C2 RU 2013132983/03 A RU2013132983/03 A RU 2013132983/03A RU 2013132983 A RU2013132983 A RU 2013132983A RU 2599742 C2 RU2599742 C2 RU 2599742C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite
- buvk
- geopolymer
- solution
- weight
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 title claims abstract description 80
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 60
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 338
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims abstract description 128
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 127
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 127
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 123
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 117
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 115
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 103
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 102
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims abstract description 94
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 57
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 54
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 16
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 15
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 94
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 74
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 64
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 claims description 62
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 55
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 239000010754 BS 2869 Class F Substances 0.000 claims description 48
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 48
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 45
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 41
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 claims description 39
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 claims description 38
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 32
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 31
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 26
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 14
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 12
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 9
- 239000000404 calcium aluminium silicate Substances 0.000 claims description 8
- 235000012215 calcium aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 8
- WNCYAPRTYDMSFP-UHFFFAOYSA-N calcium aluminosilicate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O WNCYAPRTYDMSFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229940078583 calcium aluminosilicate Drugs 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 6
- -1 alkali metal oxalate Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000005354 aluminosilicate glass Substances 0.000 claims description 6
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 6
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000005337 ground glass Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims description 3
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000010438 granite Substances 0.000 claims description 3
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 2
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910001515 alkali metal fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000318 alkali metal phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 188
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 17
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 3
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 61
- 239000000047 product Substances 0.000 description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 description 40
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 36
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 28
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 28
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 25
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 24
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 19
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 16
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 16
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 15
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 15
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 15
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 14
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 14
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 14
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 13
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 13
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 11
- 229940039790 sodium oxalate Drugs 0.000 description 11
- 108700009938 HBAC Proteins 0.000 description 10
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 10
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 10
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 10
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 10
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052914 metal silicate Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 9
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- ZNCPFRVNHGOPAG-UHFFFAOYSA-L sodium oxalate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)C([O-])=O ZNCPFRVNHGOPAG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 7
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- OORLZFUTLGXMEF-UHFFFAOYSA-N sulfentrazone Chemical compound O=C1N(C(F)F)C(C)=NN1C1=CC(NS(C)(=O)=O)=C(Cl)C=C1Cl OORLZFUTLGXMEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 6
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 5
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 5
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 4
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 3
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- 229910052915 alkaline earth metal silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 229910001653 ettringite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- OVSKIKFHRZPJSS-UHFFFAOYSA-N 2,4-D Chemical compound OC(=O)COC1=CC=C(Cl)C=C1Cl OVSKIKFHRZPJSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229920000914 Metallic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Inorganic materials [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UGGQKDBXXFIWJD-UHFFFAOYSA-N calcium;dihydroxy(oxo)silane;hydrate Chemical compound O.[Ca].O[Si](O)=O UGGQKDBXXFIWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVJRSSJSRXEOQL-UHFFFAOYSA-N calcium;potassium;sulfuric acid;hydrate Chemical compound O.[K].[K].[Ca].OS(O)(=O)=O.OS(O)(=O)=O VVJRSSJSRXEOQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 229940039748 oxalate Drugs 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- MKTRXTLKNXLULX-UHFFFAOYSA-P pentacalcium;dioxido(oxo)silane;hydron;tetrahydrate Chemical compound [H+].[H+].O.O.O.O.[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O MKTRXTLKNXLULX-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002986 polymer concrete Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 description 1
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 235000019351 sodium silicates Nutrition 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- RLQWHDODQVOVKU-UHFFFAOYSA-N tetrapotassium;silicate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] RLQWHDODQVOVKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001029 thermal curing Methods 0.000 description 1
- YUOWTJMRMWQJDA-UHFFFAOYSA-J tin(iv) fluoride Chemical compound [F-].[F-].[F-].[F-].[Sn+4] YUOWTJMRMWQJDA-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
- C04B12/04—Alkali metal or ammonium silicate cements ; Alkyl silicate cements; Silica sol cements; Soluble silicate cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
- C04B28/26—Silicates of the alkali metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
- C04B12/005—Geopolymer cements, e.g. reaction products of aluminosilicates with alkali metal hydroxides or silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/043—Alkaline-earth metal silicates, e.g. wollastonite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/045—Alkali-metal containing silicates, e.g. petalite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/10—Clay
- C04B14/106—Kaolin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/60—Agents for protection against chemical, physical or biological attack
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Abstract
Изобретение относится к геополимерным композитам. Геополимерный композит для бетона ультравысокого качества, содержащий связующее вещество, содержащее, по меньшей мере, один химически активный алюмосиликат и, по меньшей мере, один химически активный щелочноземельный алюмосиликат, щелочную активирующую присадку, содержащую водный раствор, по меньшей мере, одного вещества из гидроокиси натрия и гидроокиси калия и, по меньшей мере, одного вещества из кремнеземного дыма, стекла из силиката натрия, стекла из силиката калия, раствора силиката натрия и раствора силиката калия, и один или более заполнителей. Способ изготовления продукта геополимерного композита для БУВК, включающий смешивание сухого композита с раствором активирующей присадки для образования пасты ГБУВК и схватывание и отверждение пасты ГБУВК для образования продукта; при этом сухой композит содержит связующее вещество приблизительно от 10 до 50 вес.%, связующее вещество содержит, по меньшей мере, один химически активный алюмосиликат и, по меньшей мере, один химически активный щелочноземельный алюмосиликат, а раствор активирующей присадки имеет указанный выше состав; сухой композит также содержит одно или более веществ, выбранных из группы, которая состоит из заполнителя, наполнителя и волокна. Способ изготовления продукта геополимерного композита для БУВК из указанного выше геополимерного композита включает смешивание компонентов композита в интенсивном смесителе до тех пор, пока композит не пройдет через гранулоподобную консистенцию и перейдет при непрерывном перемешивании в однородную текучую пасту. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат - повышение качества бетона. 3 н. и 37 з.п. ф-лы, 15 пр., 18 табл., 1 ил.
Description
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ПАТЕНТНЫЕ ЗАЯВКИ
Эта заявка испрашивает приоритет Заявки на патент США №61/457.052, которая была зарегистрирована 17 декабря 2010 г. и содержание которой полностью введено здесь ссылкой.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к геополимерным композитным связующим веществам для бетона ультравысокого качества и способам их изготовления и использования.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следующее описание предпосылки к созданию изобретения предоставлено просто как помощь в понимании этого изобретения и не предназначено для описания или установления известного уровня техники для изобретения.
В течение последних десяти лет были достигнуты значительные успехи в разработке бетонов высокого качества, или совсем недавно - бетонов ультравысокого качества с портландцементом. Бетон ультравысокого качества (БУВК) представляет важный этап развития по сравнению с бетоном высокого качества (БВК), за счет достижения очень высокой прочности и очень низкой водопроницаемости. В типичном случае, прочность на сжатие БУВК изменяется от приблизительно 120 до 400 МПа, его прочность на растяжение изменяется от приблизительно 10 до 30 МПа, а его модуль упругости находится в диапазоне приблизительно от 60 до 100 ГПа.
Преимущества БУВК исходят из того, что он является материалом с "минимальными дефектами" - материалом с минимальным количеством дефектов, таких как микротрещины и связанные между собой поры, и с максимальной плотностью упаковки. Одним из подходов к минимизации дефектов является методика "Отсутствия макродефектов" (MDF), при котором используются полимеры для заполнения пор в бетонной матрице. Процесс, необходимый для изготовления бетонов MDF требует большого мастерства, и включает ламинирование и прессование. Бетоны MDF подвержены повреждению водой, имеют значительную ползучесть и являются очень хрупкими. Другим подходом к минимизации дефектов является методика "Уплотненный малыми частицами" (DSP), при которой в бетонной смеси используются в большом количестве суперпластификатор и кремнеземный дым. Бетоны DSP должны использовать или чрезвычайно твердые крупные заполнители или полностью исключать их, с тем чтобы предотвратить то, что заполнители будут самыми слабыми компонентами бетонной смеси. Бетоны DSP не требуют экстремальных условий производства, которые требуют MDF, но бетоны DSP имеют много более низкий предел прочности на разрыв. Для улучшения пластичности DSP предлагается использование добавки стальных волокон.
Принципы, используемые в традиционных БУВК, включают улучшенную однородность за счет исключения крупных заполнителей; повышенную плотность упаковки оптимизацией гранулярной смеси посредством широкого распределения классов размера частиц; улучшенные свойства матрицы за счет добавления пуццолановой присадки, такой как кремнеземный дым; улучшенные свойства матрицы за счет снижения отношения вода/связующее вещество; повышенная пластичность за счет включения небольших стальных волокон; и улучшенные механические характеристики за счет тепловой обработки (90-150°C) после схватывания для преобразования аморфных гидратов в кристаллические вещества, что делает возможным получение улучшенной микроструктуры (тоберморит, ксонотлит).
В различных странах и различными производителями было разработано несколько типов БУВК. Основным различием между различными типами БУВК является вид и количество используемых волокон. Четырьмя основными типами БУВК являются Ceracem/BSI, компактные армированные композиты (CRC), мультимасштабный цементный композит (MSCC) и бетон с химически активной крошкой (RPC). RPC является наиболее доступным БУВК и один такой продукт в настоящее время продается под торговой маркой Ductual® компанией Lafarge, Bouygues and Rhodia.
Бетонные смеси RPC обычно содержат мелкий песок (150-600 мкм), портландцемент (<100 мкм), кремнеземный дым (0.1-0.2 мкм), размельченный кварц (5-30 мкм), короткие волокна, суперпластификатор и воду. Типичная бетонная смесь RPC имеет приблизительно 38.8% песка, 22.7% портландцемента, 10.6% кремнеземного дыма, 8.1% размельченного кварца, 2.0% стального волокна или органического волокна, 1.4% суперпластификатора и 16.5% воды (все в процентах объема).
Портландцемент является основным связующим веществом, используемым в традиционном бетоне БУВК, но во много более высоких пропорциях по сравнению с традиционным бетоном или БВК. Для традиционного БУВК желательны цементы с высокими пропорциями среднего алюмината кальция (C3A) и среднего силиката кальция (C3S) и более низкая крупность по Блейну, поскольку C3A и C3S вносят свой вклад в сильное быстрое упрочнение, а более низкая крупность по Блейну снижает потребность в воде. Добавление кремнеземного дыма выполняет несколько ролей, включая упаковку частиц, повышение сыпучести за счет сферической природы, а пуццолановая химическая активность (реакция гидроокиси кальция с более слабыми продуктами гидратации) приводит к образованию дополнительных силикатов кальция. Самым крупным компонентом, помимо стальных волокон, является кварцевый песок с максимальным диаметром приблизительно 600 мкм. Как размолотый кварцевый песок (приблизительно 10 мкм), так и кварцевый песок вносят свой вклад в оптимизированное уплотнение. Поликарбоксилатовый суперпластификатор также вносит свой вклад в улучшение удобства укладки и износостойкость за счет снижения количества воды, необходимой для изготовления жидкой смеси, и поэтому водопроницаемости. Наконец, добавление стальных волокон способствует предотвращению распространения микротрещин и макротрещин и тем самым ограничивает ширину трещин и водопроницаемость.
Несмотря на преимущества характеристик, предоставляемые БУВК, его введение в практическое применение было медленным. Существует несколько возможных причин этого обстоятельства, включая недостаток явных финансовых преимуществ для производителей. Как следовало бы ожидать, затраты на производство компонентов БУВК являются существенно более высокими, чем затраты на производство компонентов традиционного бетона. Кроме того, более высокая стоимость сопутствующих материалов в БУВК неизбежно приводит к тому, что БУВК имеет более высокую стоимость на единицу объема, чем традиционные и высококачественные бетоны. Большой объем затрат на БУВК приходится на его стальное волокно, суперпластификатор и дымообразный кремнезем высокой чистоты. Бетон ультравысокого качества, армированный волокном, в общем случае отверждается нагреванием и/или давлением для улучшения его свойств и для ускорения реакции гидратации связующего вещества, что также повышает стоимость производства.
Настоящее изобретение относится к использованию связующих веществ на геополимерном композите (ГК), а не на портландцементе, для применений в бетоне ультравысокого качества (ГБУВК).
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одной особенностью настоящего изобретения является предоставление смеси бетона ультравысокого качества на геополимерном композите (ГБУВК), содержащей: (а) связующее вещество, содержащее один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из химически активного алюмосиликата и химически активного щелочноземельного алюмосиликата; и (б) щелочную активирующую присадку, содержащую водный раствор гидроокиси металлов и силиката металлов; и (в) один или более заполнителей.
В некоторых примерах осуществления, связующее вещество содержит приблизительно от 10 до 50 вес.% смеси ГБУВК. В некоторых примерах осуществления, связующее вещество содержит один или более химически активных алюмосиликатов, составляющих приблизительно от 0 до 30 вес.% смеси ГБУВК. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более химически активных алюмосиликатов выбирается из группы, которая состоит из метакаолина, химически активных алюмосиликатных стекол и ультрамелкой зольной пыли класса F. В некоторых примерах осуществления, один или более химически активных алюмосиликатов содержит метакаолин.
В некоторых примерах осуществления, связующее вещество содержит один или более химически активных щелочноземельных алюмосиликатов, составляющих приблизительно от 2 до 40 вес.% смеси ГБУВК. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более химически активных щелочноземельных алюмосиликатов выбирается из группы, которая состоит из гранулированного доменного шлака, стеклообразного алюмосиликата кальция (VCAS), зольной пыли класса С и бетонной обожженной пыли. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более химически активных щелочноземельных алюмосиликатов содержит размолотый гранулированный доменный шлак.
В некоторых примерах осуществления, связующее вещество содержит химически активный алюмосиликат и химически активный щелочноземельный алюмосиликат. В некоторых родственных примерах осуществления, масса химически активного алюмосиликата превышает приблизительно в 10 раз, предпочтительно превышает приблизительно в 1.5 раза, предпочтительно от приблизительно 0.2 до приблизительно 0.8 раз, массу химически активного щелочноземельного алюмосиликата. В некоторых родственных примерах осуществления, масса химически активного щелочноземельного алюмосиликата превышает приблизительно в 20 раз, предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно 5 раз, массу химически активного алюмосиликата. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более химически активный алюмосиликат составляет приблизительно от 2 до приблизительно 15 вес.% смеси ГБУВК. В некоторых родственных примерах осуществления, химически активный щелочноземельный алюмосиликат составляет приблизительно от 8 до приблизительно 25 вес.% смеси ГБУВК.
В некоторых примерах осуществления, смесь ГБУВК также содержит один или более наполнителей, составляющих до приблизительно 35 вес.%, предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно 25 вес.% смеси ГБУВК. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более наполнителей содержит один или более химически активных наполнителей. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более наполнителей выбирается из группы, которая состоит из размельченного кварцевого порошка, зольной пыли Класса F, зольной пыли Класса C, цеолита, размолотого стеклянного боя, кремнеземного дыма, ультрамелкой зольной пыли, осажденного кремнезема и микронного глинозема. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более наполнителей содержит кремнеземный дым. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более наполнителей содержит размельченный кварцевый порошок и кремнеземный дым. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более наполнителей содержит зольную пыль Класса C. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более наполнителей содержит зольную пыль Класса F. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более наполнителей содержит кремнеземный дым и зольную пыль Класса F. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более наполнителей содержит кремнеземный дым и зольную пыль Класса C. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более наполнителей имеют размер частиц между 1 и 75 мкм, и выбирается из группы, которая состоит из размельченного кварца, зольной пыли Класса F, зольной пыли Класса C, цеолита, размолотого стекла, метакаолина, размолотого гранулированного доменного шлака, ультрамелкого топочного шлака и ультрамелкой зольной пыли. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более наполнителей имеет частицы размером между приблизительно 0.05 и 1 мкм, и выбирается из группы, которая состоит из кремнеземного дыма, осажденного кремнезема, ультрамелкого карбоната кальция, микронного глинозема и субмикронных частиц оксидов металла.
В некоторых примерах осуществления, один или более заполнителей составляет приблизительно от 0 до 75 вес.%, предпочтительно приблизительно от 30 до 60 вес.% смеси ГБУВК. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более заполнителей содержит порошок с размерами частиц приблизительно от 0.075 до 10 мм. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более заполнителей содержит один или более крупных заполнителей, имеющих размер частиц между приблизительно 0.075 и приблизительно 10 мм, которые выбираются из группы, состоящей из кварцевого песка, базальта, гранита, гнейса, размельченного доменного шлака, известняка и кальцинированного бокситового песка. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более заполнителей содержат мелкий заполнитель с размером частиц между приблизительно 0.075 и 0.75 мм. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более заполнителей содержит каменный песок, мелкий речной песок или оба материала.
В некоторых примерах осуществления, раствор щелочной активирующей присадки составляет приблизительно от 10 до 40 вес.%, более предпочтительно приблизительно от 15 до приблизительно 25% по весу, смеси ГБУВК. В некоторых примерах осуществления, гидроокись металла в виде M2O составляет приблизительно от 2 до 15 вес.% смеси ГБУВК. В некоторых примерах осуществления, гидроокись металла содержит гидроокись натрия, гидроокись калия или оба вещества. В некоторых примерах осуществления, гидроокись металла в виде M2O составляет приблизительно от 2 до 10 вес.% смеси ГБУВК. В некоторых примерах осуществления, вода из раствора щелочной активирующей присадки составляет приблизительно от 4 до 25 вес.%, более предпочтительно приблизительно от 5 до 15 вес.%, смеси ГБУВК.
В некоторых примерах осуществления, силикат металла в виде SiO2 составляет приблизительно от 2 до 10 вес.% смеси ГБУВК. В некоторых примерах осуществления, силикат металла содержит силикат щелочного металла или силикат щелочноземельного металла. В некоторых примерах осуществления, силикат металла содержит силикат натрия, силикат калия или оба вещества.
В некоторых примерах осуществления, смесь ГБУВК также содержит одно или более волокон, составляющих приблизительно от 0 до 15 вес.% смеси ГБУВК. В некоторых родственных примерах осуществления, одно или более волокон содержат одно или более волокон, выбранных из группы, которая состоит из органического волокна, стеклянного волокна, углеродного волокна, нановолокна и металлического волокна. В некоторых родственных примерах осуществления, одно или более волокон представляет собой стальное волокно.
В некоторых примерах осуществления, смесь ГБУВК также содержит один или более усилителей прочности, составляющих до приблизительно 2 вес.% смеси ГБУВК. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более усилителей прочности выбирается из группы, которая состоит из гидроокиси алюминия, карбоната щелочного металла, фосфата щелочного металла, сульфата щелочного металла, оксалата щелочного металла и фторида щелочного металла. В некоторых родственных примерах осуществления, один или более усилителей прочности выбирается из группы, которая состоит из гидроокиси алюминия, карбоната натрия, фосфата натрия, сульфата натрия, оксалата натрия и фторида натрия.
В некоторых примерах осуществления, смесь ГБУВК также содержит сухое вещество суперпластификатора, составляющего до приблизительно 5 вес.% смеси ГБУВК.
В некоторых примерах осуществления, смесь ГБУВК также содержит замедлитель схватывания. В некоторых родственных примерах осуществления, замедлитель схватывания составляет до приблизительно 5 вес.% смеси ГБУВК. В некоторых примерах осуществления, плотность упаковки всех сухих компонентов в смеси ГБУВК составляет, по меньшей мере, 0.5 (объем/объем), как например, по меньшей мере, 0.6 (объем/объем); как например, по меньшей мере, 0.75 (объем/объем).
В некоторых примерах осуществления, смесь ГБУВК дает в результате продукт ГБУВК с прочностью на сжатие через 28 дней, по меньшей мере, приблизительно 10,000 фунт/дюйм2, как например, по меньшей мере, приблизительно 20,000 фунт/дюйм2, как например, по меньшей мере, 25,000 фунт/дюйм2.
В некоторых примерах осуществления, смесь ГБУВК дает в результате продукт ГБУВК с временем схватывания приблизительно от 30 минут до 3 часов.
В некоторых примерах осуществления, смесь ГБУВК дает в результате продукт ГБУВК с температурой схватывания между приблизительно 0 и 150°C, как например, между приблизительно 20 и 90°C.
Другой особенностью является предоставление описанных здесь способов изготовления из смесей ГБУВК продуктов бетона ультравысокого качества на геополимерном композите (ГБУВК). В некоторых способах, сухая смесь ГБУВК смешивается с раствором активирующей присадки для образования пасты ГБУВК, которая схватывает и отверждевает с образованием продукта ГБУВК. В этих способах, сухая смесь ГБУВК содержит связующее вещество в количестве приблизительно от 10 до 50 вес.%, при этом связующее вещество содержит одно или более веществ, выбранных из группы, которая состоит из химически активного алюмосиликата и химически активного щелочноземельного алюмосиликата, а раствор активирующей присадки содержит водный раствор гидроокиси металла и силиката металла. Сухая смесь ГБУВК также содержит один или более материалов, выбранных из группы, которая состоит из заполнителя, наполнителя и волокна.
В некоторых примерах осуществления, гидроокись щелочного металла содержит одну или более гидроокись натрия и гидроокись калия или оба вещества.
В некоторых примерах осуществления, смешивание проводится интенсивным смесителем.
В некоторых примерах осуществления, паста ГБУВК также содержит один или более материалов, выбранных из группы, которая состоит из усилителя прочности, сухого вещества суперпластификатора и замедлителя схватывания.
В некоторых примерах осуществления, продукт ГБУВК содержит одну или более волокон, которые добавляются в заливаемую насту ГБУВК до схватывания.
В некоторых примерах осуществления, продукт ГБУВК содержит один или более усилителей прочности, которые добавляются в водный раствор одной или более щелочных активирующих присадок перед смешиванием с сухой смесью ГБУВК.
В некоторых примерах осуществления, раствор активирующей присадки имеет молярную концентрацию гидроокиси щелочных металлов от приблизительно 5 до приблизительно 15, предпочтительно от приблизительно 7 до приблизительно 12.
Другой особенностью является предоставление способов получения из смеси ГБУВК продукции бетона ультравысокого качества на геополимерном композите (ГБУВК), где компоненты смеси ГБУВК смешиваются в интенсивном смесителе до тех пор, пока смесь не пройдет через гранулоподобную консистенцию и перейдет при непрерывном перемешивании в однородную текучую пасту. В этих примерах осуществления, смесь ГБУВК содержит раствор активирующей присадки и связующее вещество; раствор активирующей присадки содержит водный раствор гидроокиси металла и силиката металла, связующее вещество содержит одно или более вещество, выбранное из группы, которая состоит из химически активного алюмосиликата и химически активного щелочноземельного алюмосиликата. В некоторых примерах осуществления, смесь ГБУВК имеет отношение массы воды к массе сухого вещества геополимера (W/C) приблизительно между 0.12 и 0.65; как например, приблизительно между 0.2 и 0.5; как например, приблизительно между 0.3 и 0.45.
Термин "приблизительно" как используемый здесь применительно к количественным измерениям, не включающим измерение массы иона, относится к указанной величине, плюс или минус 10%. Если только не определено обратное, "один" или "одно" означает "один или более".
Изложение изобретения, описанное выше, не является ограничивающим, и из последующего детального описания изобретения и из пунктов патентной формулы будут очевидны другие особенности и преимущества изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг.1 представлена прочность на сжатие различных образцов ГБУВК в функции времени отверждения. Подробности обсуждаются в Примере 14.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одной описанной здесь особенности предоставляется композиция смеси бетона ультравысокого качества на геополимерном композите (ГБУВК). Как минимум, смесь ГБУВК содержит: 1) связующее вещество, содержащее, по меньшей мере, один материал химически активного аморфного алюмосиликата, такого как метакаолин, и/или, по меньшей мере, один химически активный аморфный щелочноземельный алюмосиликат, какой как размолотый гранулированный доменный шлак; и 2) водный раствор, содержащий, по меньшей мере, щелочную активирующую присадку.
В некоторых примерах осуществления, в смесь ГБУВК могут быть включены дополнительные компоненты. Например, (химически активный и/или химически неактивный) наполнитель с размером частиц до приблизительно 75 мкм, и/или заполнитель, такой как мелкий каменный песок с размерами частиц между приблизительно 75 и 750 мкм, как например, частицы приблизительно в 250 мкм также могут быть включены в смесь. Кроме того, для изменения качества ГБУВК могут также быть включены такие компоненты, как волокна, усилители прочности, суперпластификатор и замедлители схватывания.
Для образования ГБУВК сухие компоненты смешанной композиции ГБУВК (связующее вещество, и наполнитель и заполнитель, если они присутствуют) объединяются с раствором щелочной активирующей присадки. Компоненты перемешиваются для образования текучей пасты, которая закладывается в продукт ГБУВК в качестве компонентов, образующих геополимеры. Геополимеры состоят из атомов кремния и алюминия, связанных через атомы кислорода в полимерную сетку. Процесс формирования геополимеров включает реакции растворения/конденсации/поликонденсации/полимеризации, которые начинаются, так только материалы определенных химически активных алюмосиликатов подвергнутся воздействию щелочного раствора. Используя материалы определенных алюмосиликатов, которые имеют высокую химическую активность в щелочных растворах, и оптимизируя составы и свойства растворов щелочных активирующих присадок, обеспечивается возможность производства очень плотных, прочных геополимерных матриц чрезвычайно высокой механической прочности.
Использованием определенных принципов, справедливых для традиционного БУВК, таких как повышенная однородность за счет исключения крупных заполнителей и повышенная упаковка заполнителей за счет выбора распределений размеров частиц, может быть получен БУВК на геополимерном композите, имеющий прочность на сжатие свыше 20000 фунт/дюйм2. В отличие от традиционного БУВК, использование тепловой обработки и добавление большого количества суперпластификатора не является необходимым для достижения ультравысокого качества. При интенсивном перемешивании отношение массы воды к массе сухого геополимерного вещества (W/C) может быть уменьшено без существенных присадок суперпластификатора. В противоположность этому, традиционный БУВК использует большие количества суперпластификатора для понижения отношения W/C. Кроме того, ГБУВК вообще не содержит портландцемента, использует, по большей части, промышленные отходы и не выделяет при производстве диоксида углерода. Таким образом, ГБУВК является намного менее дорогим, чем традиционный БУВК, будучи при этом много более экологичным бетоном. ГБУВК проявляет также много большую тепловую, пожарную, ударную и кислотную прочность, чем традиционный БУВК.
Принципы ГБУВК
Хорошо известно, что качество геополимерных продуктов зависит как от химической активности, так и от массы образуемого им геля. Изобретатели обнаружили, что щелочная активация химически активных алюмосиликатных материалов, таких как метакаолин, образует большое количество геля щелочного алюмосиликата (гель AAS).
Щелочная активация химически активных щелочноземельных алюмосиликатных материалов, таких как размолотый гранулированный доменный шлак, стеклообразный алюмосиликат кальция или зольная пыль Класса C, также образует в большом количестве, дополнительно к гелю AAS, гель гидроокиси силиката кальция (CSH) и/или родственного геля и/или гидроокиси алюмосиликата кальция (CASH).
Щелочная активация химически активного алюмосиликата и химически активного щелочноземельного алюмосиликата происходит очень быстро с реакциями. завершаемыми при комнатной температуре от несколько часов (например, метакаолин) до нескольких дней (например, размолотый гранулированный доменный шлак, зольная пыль Класса C). Повышение температуры существенно увеличивает процессы щелочной активации и затвердевания.
Изобретатели также установили, что геополимерный композит, составленный из двух или более химически активных алюмосиликатных материалов, дает в результате гибридную матрицу AAS, CSH и/или родственных гелей и/или гидрат алюмосиликата кальция (CASH) с более высокой скоростью нарастания прочности, а также с более высокой конечной прочностью геополимерного продукта. Оптимизация отношения массы геля AAS к массе геля CSH в геополимерной композитной матрице может давать максимальное качество по прочности.
Базовые принципы традиционного БУВК справедливы также для ГБУВК, как например, повышенная однородность за счет удаления крупных заполнителей и повышенная плотность упаковки заполнителей за счет выбора распределений размера частиц. В некоторых примерах осуществления, с целью снижения стоимости производства может быть использован в качестве мелкого заполнителя легко доступный мелкий речной песок или каменный песок (например, с размером частиц приблизительно от 75 до 750 мкм). В других примерах осуществления, в качестве заполнителя могут быть использованы другие пески, такие как каменный песок. В определенных примерах осуществления, могут быть использованы один или более мелких и/или ультрамелких химически активных наполнителей, имеющих размер частиц между приблизительно 3 и 75 мкм, тем самым, исключая размолотый кварцевый порошок (от 5 до 30 мкм), присутствующий в типичных смесях бетона с химически активным порошком (PRC). В некоторых примерах осуществления, могут быть использованы субмикронные наполнители с размером частиц в диапазоне приблизительно от 0.05 до приблизительно 1 мкм. Хотя химически активные наполнители (мелкие, ультрамелкие и субмикронные) действуют как наполнители пор в смеси следующего класса, с гранулами большего размера, эти наполнители также вступают в реакцию со щелочными источниками (пуццолановая реакция) с возрастающим временем отверждения и образуют дополнительный гель AAS для поддержки нарастания прочности в течение длительного времени.
В некоторых примерах осуществления, включение материалов заполнителя и наполнителя в смесь ГБУВК приводит к тому, что плотность упаковки всех сухих присадок (то есть, связующих материалов, заполнителя (если он присутствует) и наполнителя (если он присутствует) составляет, по меньшей мере, 0.5 (объем/объем); как например, по меньшей мере 0.6 (объем/объем); как например, 0.75 (объем/объем).
В качестве индикатора прочности бетона использовалось отношение масс вода/сухое вещество геополимера (W/C). Термин "сухое вещество геополимера" определяется как сумма компонентов связующего вещества и растворенного кремнезема и окислов щелочных металлов в растворе активирующей присадки. W/C влияет на пористость и распределения размеров пор геополимерной матрицы. Меньшее отношение W/C обычно дает геополимерный гель с меньшими порами (например, приблизительно от 20 до 100 им по размеру) и, в свою очередь, к более высокой прочности на сжатие.
Изобретатели определили, что смесь ГБУВК с оптимальным или почти оптимальным отношением W/C проявляет характерное прохождение через различные стадии при интенсивном непрерывном перемешивании. При оптимальном или почти оптимальном отношении W/C наблюдается то, что смесь ГБУВК первоначально развивается в пескообразную или гранулоооразную консистенцию, что свидетельствует о наличии недостаточного количества воды. Однако, продолжающееся перемешивание, без добавления дополнительной воды, приводит к тому, что пескообразная или гранулообразная смесь формируется в смесь с тестообразной консистенцией, и в конечном итоге - в однородную, поддающуюся обработке, текучую пасту, которая готова для заливки. Изобретатели также определили, что продукты ГБУВК, полученные из смесей ГБУВК, которые проявляют такую последовательность, являются исключительно твердыми, с прочностью на сжатие свыше 20,000 фунт/дюйм2, при отверждении в течение 28 дней при комнатной температуре.
Изобретатели определили, что предпочтительный диапазон W/C для смесей ГБУВК, которые описаны здесь, находится в интервале приблизительно от 0.12 до приблизительно 0.65; как например, приблизительно от 0.2 до приблизительно 0.5; как например, приблизительно от 0.3 до приблизительно 0.45.
Дальнейшее является более детальным описанием разнообразных компонентов, которые могут присутствовать в некоторых смесях ГБУВК настоящего изобретения. Эти компоненты, из которых изготавливается ГБУВК, включают, по меньшей мере, связующее вещество, содержащее, по меньшей мере, один химически активный алюмосиликат и/или, по меньшей мере, один химически активный щелочноземельный алюмосиликат, и водный раствор активирующей присадки. Дополнительные компоненты, включенные в некоторые примеры осуществления и обсужденные здесь, представляют собой наполнитель, заполнитель, волокно, усилители прочности, суперпластификатор, замедлитель схватывания и любая их комбинация. Не предполагается, что этот список является исчерпывающим, и, как понятно любому специалисту в этой области техники, могут быть включены также и другие компоненты.
Материалы химически активного алюмосиликата
Первым компонентом в смеси ГБУВК является связующее вещество, которое содержит химически активный алюмосиликат и/или химически активный щелочноземельный алюмосиликат. Примерами химически активного алюмосиликата, содержащего материалы, которые удобны для использования в настоящем изобретении, являются метакаолин (МК), размолотый гранулированный доменный шлак (GGBFS), стеклообразный алюмосиликат кальция (VCAS), зольная пыль Класса F (FFA) и зольная пыль Класса С (CFA).
Метакаолин является одним из наиболее химически активных алюмосиликатных пуццоланов, мелко раздробленным материалом (например, в диапазоне приблизительно от 0.1 до 20 микрон), который вступает в реакцию с гашеной известью при обычной температуре и в присутствии влаги, образуя прочный, медленно затвердевающий цемент. Метакаолин образуется кальцинированием очищенного каолинита, в общем случае, при температуре между 650-700°С, в барабанной печи. Щелочная активация метакаолина может быть завершена в течение несколько часов.
В зависимости от химического состава и способа изготовления, размолотый гранулированный доменный шлак (GGBFS) является стекловидным гранулированным материалом, который варьирует от крупной, подобной попкорну, рыхлой структуры с размером частиц более, чем приблизительно 4.75 мм в диаметре, до плотных, размером с песчинки, зерен. Размалывание снижает размер частиц до цементной мелкости, позволяя использовать его в качестве дополнительного цементирующего материала в бетоне на базе портландцемента. Типичный размолотый гранулированный доменный шлак содержит по весу приблизительно 27-38% SiO2, 7-12% Al2O3, 34-43% CaO, 7-15% MgO, 0.2-1.6% Fe2O3, 0.15-0.76% MnO и 1.0-1.9% других веществ. Поскольку GGBFS является почти на 100% стекловидным (или "аморфным"), то он, в общем случае, обладает большей химической активностью, чем большинство зольных пылей. GGBFS образует более высокую пропорцию гидрата силиката кальция (CSH) повышенной прочности, чем портландцемент, приводя тем самым в результате к более высокой конечной прочности, чем бетон, изготовленный на портландцементе.
Зольная пыль является мелким порошковым побочным продуктом, образованным от сгорания угля. Печи коммунальных электростанций, сжигающие пылевидный уголь, производят большинство из имеющихся на рынке зольных пылей. Эти зольные пыли состоят, главным образом, из стеклообразных, в основном сферических, частиц, а также из гематита, магнетита, несгоревшего углерода и некоторых кристаллических фаз, образованных во время охлаждения. Стандарт С618 Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM) признает для использования в бетоне два основных класса зольных пылей: Класс С и Класс F. В стандарте С618 ASTM одним из важных различий спецификаций между зольными пылями Класса F и Класса С является нижний предел (SiO2+Al2O3+Fe2O3) в смеси. Нижний предел (SiO2+Al2O3+Fe2O3) для зольной пыли Класса F является 70%, а для зольной пыли Класса С нижний предел составляет 50%. Соответственно, зольные пыли Класса F имеют, в общем случае, содержание окиси кальция приблизительно 15 вес.% или менее, в то время как зольные пыли Класса С имеют, в общем случае, более высокое содержание окиси кальция (например, выше, чем 15 вес.%, как например, приблизительно от 20 до 40 вес.%). Высокое содержание окиси кальция определяет то, что зольные пыли Класса С обладают цементирующими свойствами, приводящими при смешивании с водой к образованию гидратов силиката кальция и алюмината кальция.
Может быть использован любой химически активный алюмосиликат, известный в этой области техники, но метакаолин является наиболее предпочтительным, поскольку он легко доступен и имеет небольшой размер частиц, как например, от приблизительно 0.5 до 20 мкм. Скорости растворения и полимеризации метакаолина в щелочном растворе могут быть очень высокими (например, от минут до часов), а вода, выделяемая во время геополимеризации, может помогать улучшению обрабатываемости пасты ГБУВК и повышать щелочную активацию/гидратацию химически активного щелочноземельного алюмосиликата.
Некоторые синтетические пуццолановые материалы являются даже более химически активными, чем метакаолин. Например, изобретатели синтезировали химически активные алюмосиликатные стекла с химическими составами, аналогичными составам в зольной пыли Класса F, при температурах между приблизительно 1400°C и 1500°C. Исходные материалы, приемлемые для синтеза химически активных алюмосиликатных стекол, включают зольную пыль Класса F с добавкой небольшого количества разжижающих компонентов (таких, как сода) или других отдельных химикатов. Перед использованием в смесях ГБУВК синтетическое стекло может быть размолото пропусканием через сито 325. Щелочная активация порошков синтетического стекла обычно дает прочность на сжатие свыше 20,000 фунт/дюйм2 после отверждения в течение 28 дней.
В общем случае, зольная пыль Класса F является менее химически активной, чем метакаолин, хотя зольная пыль Класса F является, по существу, алюмосиликатным стеклом. Химическая активность зольной пыли Класса F зависит от количества содержащейся в ней аморфной фазы, от размера частиц сферического сухого вещества зольной пыли и от температуры отверждения. В соответствии с данными измерений изобретателей, энергия активации гидратации может быть высокой и составлять приблизительно 100 кДж/моль для обычного геополимера на базе зольной пыли Класса F в температурном диапазоне приблизительно от 20 до 75°C. Для сравнения, энергии активации гидратации портландцементов и топочного шлака находится в диапазоне от приблизительно 20 до 50 кДж/моль. Без тепловой обработки после схватывания, которая обычно применяется при производстве традиционного БУВК, обычная зольная пыль Класса F не может быть предпочтительным химически активным алюмосиликатом в ГБУВК, что зависит от размера частиц.
При использовании в качестве химически активного алюмосиликата в смеси ГБУВК, которая отверждевает при комнатной температуре, зольная пыль Класса F предпочтительно имеет размеры частиц менее, чем приблизительно 15 мкм, а также низкое содержание несгоревшего углерода, как например, менее, чем приблизительно 1 вес.%. Такие зольные пыли Класса F предпочтительно имеют средний размер частиц приблизительно 3 мкм и могут быть получены из необработанной зольной пыли механическим удалением более крупных частиц. Ультрамелкая зольная пыль может также быть получена процессом измельчения. Этим путем могут быть получены зольные пыли со средним размером частиц в диапазоне от 6 до 10 мкм.
Химически активный щелочноземельный алюмосиликат
Как уже обсуждалось, связующее вещество содержит химически активный алюмосиликат и/или химически активный щелочноземельный алюмосиликат. Примерами химически активных щелочноземельных алюмосиликатных материалов являются размолотый гранулированный доменный шлак (GGBFS), стеклообразный алюмосиликат кальция (VCAS), зольная пыль Класса С (CFA) и цементная пыль (CKD).
GGBFS является наиболее благоприятным химически активным щелочноземельным алюмосиликатом, что определяется его высокой химической активностью в щелочном растворе и его низкой стоимостью. Хотя все три стандарта топочного шлака (то есть, 80, 100 и 120 по классификации С989-92 ASTM) пригодны для смеси ГБУВК, топочный шлак стандарта 120 является предпочтительным, поскольку он проявляет более высокую химическую активность в щелочном растворе. Кроме того, ультрамелкий GGBFS обладает даже большей химической активностью, по сравнению с топочным шлаком стандарта 120. Например, МС-500® Microfine® Cement (de neef Construction Cemicals) является ультрамелким топочным шлаком с размерами частиц менее, чем приблизительно 10 мкм, и удельной площадью поверхности приблизительно в 800 м2/кг, который является более химически активным, чем топочный шлак стандарта 120.
VCAS является продуктом отхода производства стекловолокна. В типовом оборудовании производства стекловолокна обычно приблизительно 10-20 вес.% обрабатываемого стеклянного материала не преобразуется в конечный продукт и выбрасывается как побочный продукт или отходы VCAS и отправляются на ликвидацию на мусорную свалку. VCAS является на 100% аморфным и его состав является весьма подходящим, включающим, главным образом, приблизительно 50-55 вес.% SiO2, 15-20 вес.% Al2O3 и 20-25 вес.% CaO. Размельченный VCAS проявляет пуццолановую активность, сравнимую с кварцевым дымом и метакаолином, когда он тестируется в соответствии с С618 и С1240 ASTM. Поэтому он может быть сильным химически активным щелочноземельным алюмосиликатом при образовании дополнительных цементирующих соединений, таких как гели CSH и CASH.
Пыль CKD является побочным продуктом производства портландцемента, и поэтому - промышленным отходом. Ежегодно во всем мире производится свыше 30 миллион тонн пыли CKD, значительное количество, которой выбрасывается на свалку. Типичная пыль СКВ содержит приблизительно 38-64 вес.% CaO, 9-16 вес.% SiO3, 2.6-6.0 вес.% Al2O3, 1.0-4.0 вес.% Fe2O3, 0.0-3.2 вес.% MgO, 2.4-13 вес.% K2O, 0.0-2.0 вес.% Na2O, 1.6-1.8 вес.% SO3, 0.0-5.3 вес.% Cl- и 5.0-25 вес.% LOI. Пыль CKD является, в общем случае, очень мелким порошком (например, удельная площадь поверхности составляет приблизительно 4600-14000 см2/г) и она является хорошим химически активным щелочноземельным алюмосиликатом. Когда пыль CKD используется в образовании ГБУВК, то повышенные концентрации окислов щелочных металлов, содержащихся в нем. усиливают геополимеризацию. Дополнительное образование геля CSH, эттрингита (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O) и/или сингенита (смешанные щелочные металлы - сульфат кальция) может помочь в развитии раннего упрочнения ГБУВК.
Бетонная композиция содержит приблизительно от 2 до 40 вес.% химически активного щелочноземельного алюмосиликата, а предпочтительно приблизительно от 8 до 25 вес.%. Бетонная композиция содержит до 30 вес.% химически активного алюмосиликата. Материалы связующего вещества включают химически активный щелочноземельный алюмосиликат и химически активный алюмосиликат, который дает вклад до приблизительно 50 вес.%, как например, приблизительно от 20 до 40 вес.%, как например, приблизительно от 15 до 30 вес.% смеси ГБУВК. В связующем веществе отношение массы химически активного алюмосиликата к массе химически активного щелочноземельного алюмосиликата находится в диапазоне от приблизительно 0.0 до приблизительно 10; предпочтительным является отношение масс между приблизительно 0.2 и приблизительно 0.8.
В связующем веществе предпочтительным является отношение массы химически активного щелочноземельного алюмосиликата к массе химически активного алюмосиликата между приблизительно 0.0 и 20; как например, между приблизительно от 1 до 10; как например, между приблизительно от 2 до 5.
Раствор активирующей присадки
Вторым критичным компонентом в смеси ГБУВК является раствор активирующей присадки. Дополнительно к описанному выше связующему веществу, для образования полной смеси ГБУВК к смеси сухих компонентов ГБУВК должен быть добавлен щелочной активирующий раствор ("раствор активирующей присадки"). Активирующая присадка является, фактически, раствором одной или более гидроокисей металла и одного или более силикатов металла.
В одном примере осуществления, одна или более гидроокисей металла содержит одну или более гидроокисей щелочного металла, такую как гидроокись натрия, гидроокись калия или оба вещества.
Один или более силикатов металла могут содержать один или более силикатов щелочных металлов и/или один, или более силикатов щелочноземельных металлов. Желательны силикаты щелочных металлов, в частности, смешанный раствор силикатов калия и натрия.
Кремнеземный дым, или микрокремнезем, состоит из очень маленьких (например, размером приблизительно 0.1 мкм) частиц стекловидного кремнезема (SiO3), которые является, в основном, сферическими с удельной площадью поверхности порядка 20 м2/г. Кремнеземный дым обладает чрезвычайной химической активностью в щелочном растворе. Раствор активирующей присадки изготавливается растворением кремнеземного дыма в растворе гидроокиси щелочного металла. В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения, кремнеземный дым используется также как химически активный наполнитель. В отличие от традиционного БУВК, базирующегося на портландцементе, ГБУВК устойчив к несгоревшему углероду, присутствующему в кремнеземном дыме промышленных отходов до приблизительно 5 вес.%, как например, в кремнеземном дыме от производства сплавов кремния и ферросилиция. ГБУВК, полученный из такого кремнеземного дыма промышленных отходов, может казаться по цвету серым или темноватым. Однако ГБУВК, содержащий белый кремнеземный дым, такой как дым от производства циркония, содержит много меньше несгоревшего углерода и кажется по цвету белым. Таким образом, к ГБУВК, полученному из белого кремнеземного дыма, могут быть добавлены определенные красители или пигменты для получения цветового разнообразия конечного продукта.
В некоторых примерах осуществления, кремнеземный дым может быть использован для изготовления раствора активирующей присадки растворением его в растворе гидроокиси щелочных металлов, вместе с усилителями прочности (если они присутствуют). В других примерах осуществления, для подготовки раствора активирующей присадки могут быть растворены порошки стекла из силиката щелочных металлов в растворе гидроокиси щелочных металлов. Повышенная температура может содействовать увеличению скорости растворения порошков стекла из силиката щелочных металлов. Примерами имеющихся на рынке растворимых стекол из силиката щелочных металлов являются силикат натрия SS® и силикат калия Kasolv® от PQ Corporation. В других примерах осуществления, для изготовления растворов активирующей присадки могут быть использованы имеющиеся па рынке растворы силикатов щелочных металлов. Примерами таких растворов силикатов щелочных металлов являются раствор силиката натрия Ru™ и раствор силиката калия KASIL® от PQ Corporation. Когда для изготовления растворов активирующих присадок используются эти имеющиеся на рынке растворимые материалы силикатов щелочных металлов, продукты ГБУВК являются обычно по цвету светлыми. Если желательно, то для создания различных конечных цветов могут быть добавлены определенные пигменты.
Раствор активирующей присадки вносится в смесь ГБУВК в следующем виде: гидроокись металла в форме M2O (М+Na или оба) приблизительно от 2 до 15 вес.%, кремнезем в виде SiO2 приблизительно от 2 до 15 вес.% и вода от 4 до 25 вес.%.
Предпочтительно, чтобы гидроокись металла добавлялась в форме гидроокисей натрия, калия или обоих элементов; более предпочтительно, приблизительно от 2 до 8 вес.%, Na2O (добавленный в форме NaOH), K2O (добавленный в форме KOH) или в форме обоих веществ; более предпочтительно, приблизительно от 2 до 8 вес.% (добавленный в форме NaOH). K2O (добавленный в форме KOH) или в форме обоих веществ.
Предпочтительно, чтобы SiO2 добавлялся в форме кремнеземного дыма. Предпочтительно, чтобы растворенный SiO2 присутствовал в смеси ГБУВК в количестве от приблизительно 2 до 10 вес.%, более предпочтительно - приблизительно от 2 до 8 вес.%.
Предпочтительно, чтобы вода присутствовала в смеси ГБУВК в количестве приблизительно от 4 до 25 вес.%; более предпочтительно - приблизительно от 7 до 15 вес.%.
Наполнитель
Одним необязательным компонентом в смеси ГБУВК является наполнитель с размером частиц до приблизительно 75 мкм. В терминах размеров их частиц и химической активности в щелочном растворе могут быть классифицированы два типа наполнителей. Один тип наполнителя содержит, в основном, химически активные субмикронные частицы, имеющие размер частиц между приблизительно от 0.05 до 1 мкм. Другой тип наполнителя содержит мелкие и ультрамелкие частицы, имеющие размеры частиц между приблизительно от 1 до 75 мкм.
Комбинированный наполнитель может составлять до приблизительно 35 вес.% смеси ГБУВК. Предпочтительно, чтобы комбинированный наполнитель составлял между приблизительно 2 и 35 вес.%. Более предпочтительно, чтобы комбинированный наполнитель составлял между приблизительно 2 и 25 вес.%.
Примерами мелких и ультрамелких наполнителей являются кальцинированные цеолиты, зольная пыль Класса F, зольная пыль Класса С, зольная пыль угольной газификации, вулканический пепел и размолотый порошок стеклянного боя. В общем случае, частицы этих наполнителей также являются до некоторой степени химически активными при воздействии щелочного раствора. Зольные пыли, включая зольные пыли Класса F и класса С, обычно имеют размер частиц между приблизительно 5 и 75 мкм. Предпочтительны зольные пыли с меньшими размерами частиц, такие как ультрамелкая зольная пыль (UFFA) со средним размером частиц приблизительно от 1 до 10 мкм. UFFA тщательно обрабатывается механически с разделением ультрамелкой фракции от исходной зольной пыли. Зольная пыль угольной газификации выбрасывается из электростанций на угольной газификации обычно в виде SiO2, богатой, в основном, сферическими частицами, имеющими максимальный размер частиц приблизительно от 5 до 10 мкм. Таким образом, зольная пыль угольной газификации также является подходящим наполнителем.
Зольная пыль Класса F представляет собой, по существу, алюмосиликатное стекло, которое является менее химически активным в щелочном растворе, чем метакаолин. Химическая активность зольной пыли Класса F зависит от количества содержащейся в ней аморфной фазы, от размера частиц сухого вещества зольной пыли и от температуры отверждения. В соответствии с данными измерений изобретателей, энергия активации гидратации может быть достаточно высокой и составлять для геополимера на базе зольной пыли Класса F приблизительно 100 кДж/моль в диапазоне температуры приблизительно от 20 до 75°C. Для сравнения, энергии активации гидратации портландцементов находятся в диапазоне от приблизительно 20 до 50 кДж/моль. Зольная пыль Класса F может быть использована в качестве наполнителя, поскольку она обычно имеет средний размер частиц менее, чем 75 микрон, позволяя тем самым исключить размельченный кварц, один из ключевых компонентов в традиционном БУВК. Предпочтительна зольная пыль Класса F с меньшим содержанием несгоревшего углерода (например, менее, чем приблизительно 2 вес.%).
Метакаолин и размельченный гранулированный доменный шлак могут также быть включены в качестве химически активного наполнителя, поскольку они действует так же хорошо, как связующее вещество. Оба эти материала имеют размер частиц между 0.5 и 75 мкм. Они заполняют пустоты и улучшают плотность упаковки смеси ГБУВК и вступают в химическую реакцию с раствором силиката щелочного металла для образования дополнительных гелей AAS и CSH и/или CASH.
Примерами цеолитов являются Цеолит Типа 5А, Цеолит Типа 13Х. клипоптилолит и филлипсит. Цеолитовые фазы имеют молярное отношение SiO2/Al2O3 от приблизительно 2 до 7, что находится внутри приемлемого диапазона образования геополимерных композиций. Тепловая обработка цеолитовых материалов при температурах между приблизительно от 500 до 800°C делает их аморфными по структуре и химически активными при обработке сильным щелочным раствором. Кальцинированные цеолитовые материалы обычно имеют размеры частиц между приблизительно 0.5 и 10 мкм.
Примерами субмикронных наполнителей, полезных в настоящем изобретении, являются кремнеземный дым, осажденный кремнезем и глинозем микронного размера, причем кремнеземный дым является наиболее предпочтительным. Эти субмикронные наполнители обычно являются чрезвычайно химически активными при воздействии щелочным раствором. Ультрамелкие частицы карбоната кальция, имеющие удельную площадь поверхности равной или большей, чем приблизительно 10 м2/г, также могут быть использованы в качестве субмикронного наполнителя, хотя они и менее химически активны, чем кремнеземный дым. Другие материалы, имеющие размер частиц менее, чем приблизительно 1 мкм, также могут быть использованы в качестве субмикронного наполнителя, хотя они и не обязательно могут быть химически активными. Примеры таких субмикронных частиц включают частицы надлежащих размеров Fe2O3, ZrO2 и SiC.
При использовании в традиционном БУВК, размельченный кварцевый порошок. имеющий размер частиц между приблизительно 1 и 75 мкм, а более предпочтительно - между приблизительно 5 и 30 мкм, может быть применен для улучшения оптимизации распределения размера частиц. И при этом он рассматривается как инертный материал. Однако размельченный кварц может стать относительно химически активным в ГБУВК, когда частицы кварца с большой площадью поверхности растворяются в сильных щелочных растворах с pH>14. Поэтому в смесях ГБУВК настоящего изобретения размельченный кварцевый порошок может классифицироваться как слабый химически активный наполнитель.
В некоторых примерах осуществления, в смесь ГБУВК вводится единственный наполнитель, предпочтительно единственный химически активный наполнитель. В некоторых из этих примеров осуществления, единственным наполнителем является кремнеземный дым. В этих примерах осуществления, в смеси ГБУВК вводится до приблизительно 5 вес.% кремнеземного дыма. В других примерах осуществления, в смеси ГБУВК вводится несколько наполнителей, которые могут или не могут содержать один или более химически активных наполнителей. Например, в смесь ГБУВК могут быть введены два наполнителя. В некоторых примерах осуществления, в смесь ГБУВК могут быть введены кремнеземный дым и кальцинированный Цеолит типа 5А в совместных количествах до приблизительно 10 вес.%. В других примерах осуществления, в смесь ГБУВК могут быть введены кремнеземный дым и размельченный кварцевый порошок, при этом количество размельченного кварцевого порошка составляет до приблизительно 25 вес.%, как например, до приблизительно 10 вес.%, а количество кремнеземного дыма - до приблизительно 8 вес.%, как например, до приблизительно 5 вес.%. В еще одних примерах осуществления, в смесь ГБУВК могут быть введены кремнеземный дым и зольная пыль Класса C с количеством кремнеземного дыма до приблизительно 8 вес.%, как например, до приблизительно 5 вес.%, а количество зольной пыли Класса С - до приблизительно 25 вес.%, как например, до приблизительно 10 вес.%. В еще одних примерах осуществления, в смесь ГБУВК могут быть введены кремнеземный дым и зольная пыль Класса F с количеством кремнеземного дыма до приблизительно 8 вес.%, и с количеством зольной пыли Класса F - до приблизительно 25 вес.%. В еще одних примерах осуществления, в смесь ГБУВК могут быть введены более двух, как например, три, четыре или более наполнителей.
В смесь ГБУВК могут быть добавлены вместе наполнители с различными средними размерами частиц и химическими активностями для достижения наивысшей плотности упаковки смеси ГБУВК и для усиления геополимеризации, что может привести к улучшению качества продукции. Предпочтительными примерами таких комбинаций являются как кремнеземный дым/зольная пыль (Класса С и/или Класса F), так и кремнеземный дым/размельченный кварцевый порошок.
Заполнитель
Вторым необязательным компонентом смеси ГБВК является заполнитель. Заполнитель ограничивает геополимерную матрицу и добавляет прочность, и может быть мелким или крупным, при этом, как понятно, мелкие заполнители имеют размер частиц в диапазоне от приблизительно 0.075 мм до 1 мм, как например, от приблизительно 0.15 до 0.60 мм. Если в смеси ГБУВК используется мелкий заполнитель, то может быть использован любой мелкий заполнитель, известный в этой области техники. Примером мелкого заполнителя является обыкновенный мелкий речной песок, который может быть добавлен в смесь ГБУВК до приблизительно 75 вес.%, как например, от приблизительно 30 до 60 вес.%, как например, от приблизительно 40 до 60 вес.%, как например, от приблизительно 25 до 55 вес.%, как например, до приблизительно 50 вес.%, как например, от приблизительно 10 до 30 вес.%, как например, от приблизительно 15 до 25 вес.%.
В смесь ГБУВК может также необязательно быть добавлен до приблизительно 50 вес.% заполнитель с размером частиц между приблизительно 0.75 и 10 мм, как например, между приблизительно 1 и 5 мм, как например, между приблизительно 1 и 2 мм, предпочтительно вместе с мелким заполнителем. Примерами крупного заполнителя являются, но без ограничений, размельченный кварц, гранит, гнейс, базальт, известняк и кальцинированные бокситовые пески.
В смеси ГБУВК может также быть использован в качестве заполнителя размельченный гранулированный доменный шлак, имеющий размер частиц между приблизительно 0.1 и 10 мм. В таких смесях из-за высокой химической активности доменного шлака в щелочном растворе может наблюдаться более сильное связывание между частицами заполнителя и геополимерной матрицей.
Усилители прочности
В раствор активирующей присадки может быть необязательно добавлен по меньшей мере один усилитель прочности, до приблизительно 2 вес.%, как например, от приблизительно 0 до 3 вес.%, как например, от 0 до приблизительно 2 вес.%, как например, от приблизительно 0.5 до 1.5 вес.% или, как например, приблизительно от 0 до 1.5 вес.%, как например, от приблизительно 0 до 0.75 вес.% смеси ГБУВК. Могут быть использованы любые усилители прочности, известные в этой области техники, или их комбинации. Примерами усилителей прочности являются, но без ограничений, фторид натрия, фторид калия, сульфат натрия, оксалат натрия, фосфат натрия и родственные соединения, и гидроокись алюминия.
Волокна для армирования
К смеси ГБУВК может быть необязательно добавлено волокно до приблизительно 15 вес.%, как например, до приблизительно 10 вес.%, как например, до приблизительно 7.5 вес.%, для сохранения желаемого пластичного поведения затвердевшего продукта. Примерами волокон являются короткие волокна, такие как: органические волокна (например, волокна поливинилового спирта и полиакрилонитриловые волокна); стеклянные волокна (например, базальтовые волокна), углеродные волокна и металлические волокна.
Металлические волокна являются предпочтительными из-за их значительной пластичности и повышенной долговечности, которую они придают продукции ГБУВК. Металлические волокна выбираются, в общем случае, из стальных волокон, как например, из волокон высокопрочной стали и волокон нержавеющей стали. Длина отдельных металлических волокон составляет, в общем случае, по меньшей мере, 2 мм, а предпочтительно составляет между приблизительно 10 и 30 мм. Отношение длины к диаметру металлических волокон, используемых для армирования, находится в типичном случае в диапазоне приблизительно от 10 до 300, а предпочтительно внутри диапазона приблизительно от 30 до 100. Могут быть использованы волокна с изменяемой геометрией (например, извитые, гофрированные или крючковатые на конце). Связывание металлических волокон в геополимерной матрице может быть улучшено обработкой поверхностей волокон способами, известными в этой области техники, такими как кислотное травление или покрытие волокон керамическими слоями. Примерами металлических волокон, которые были использованы изобретателями для изготовления некоторых примеров продукции ГБУВК, являются стальные волокна Dramix® (как например, 13 мм по длине и 0.20 мм по диаметру) от Bekaert Corporation.
Редуценты воды/сухое вещество суперпластификатора
Для уменьшения количества воды, необходимой для изготовления раствора активирующей присадки смеси ГБУВК, могут быть необязательно использованы редуценты воды или сухие вещества суперпластификаторов. Сухие суперпластификаторы относятся к новому классу редуцентов воды, обеспечивающих снижение содержания воды для бетонов на базе портландцемента приблизительно на 30%. Более поздние суперпластификаторы представляют собой поликарбоновые соединения, такие как полиакрилаты, хотя может использоваться любой суперпластификатор, известный в этой области техники.
Суперпластификаторное сухое вещество, если оно включается, предпочтительно используется до приблизительно 5 вес.%, например, до приблизительно 2.5 вес.%, как например, до приблизительно 1.5 вес.%.
Замедлители схватывания
Для расширения времен схватывания пасты ГБУВК могут быть необязательно включены один или более замедлителей схватывания (например, борная кислота. некоторые коммерческие продукты, такие как Daratar 17 от Grace-Constructions и др.). На надлежащих уровнях может быть введен любой замедлитель схватывания, известный в этой области техники.
Общий способ изготовления и краткое изложение компонентов
В одном примере осуществления, раствор активирующей присадки изготавливается растворением кремнеземного дыма в растворе гидроокиси щелочных металлов. Раствор активирующей присадки может быть необязательно окислен чередующимся перемешиванием. Сухие компоненты, описанные выше, за исключением субмикронного наполнителя, предварительно перемешиваются в надлежащем смесителе, таком как интенсивный смеситель. Затем щелочной активирующий раствор, вместе с суперпластификатором (если он присутствует) и/или усилителем прочности (если он присутствует), переливаются в сухую смесь и перемешиваются. При почти оптимальном отношении W/C сухая смесь превращается в гранулообразную смесь, которая превращается в пескообразную смесь при непрерывном перемешивании с высокой скоростью сдвига, например, приблизительно 250 об/мин или выше. Затем добавляется с перемешиванием субмикронный наполнитель, такой как кремнеземный дым. и пескообразная смесь превращается в тестообразную смесь, которая становится, в конечном счете, однородной, обрабатываемой, текучей пастой, готовой для укладки бетонной смеси. Предпочтительно почти к окончанию процесса перемешивания добавлять короткие волокна (если они присутствуют), как например, совместно с субмикронным наполнителем или позднее.
Геонолимерные бетоны ультравысокого качества (ГБУВК) настоящего изобретения могут быть изготовлены известными способами, такими как известные способы перемешивания сухих компонентов с раствором активирующей присадки, формирование и укладка (формовка, разливка, впрыскивание, закачка, экструдирование, уплотнение дорожным катком и прочее), отверждение и отвердевание. Процесс отверждения ГБУВК. в соответствии с настоящим изобретением, не подвергается каким-либо особенным ограничениям. Может быть использован любой обычный процесс отверждения для заливки по месту и блочной формовки бетонов.
Упомянутые ранее компоненты и их пропорции в различных смесях ГБУВК собраны и представлены в Таблицах 1 и 2.
| Таблица 1 | ||
| Компоненты и их пропорции в смесях ГБУВК | ||
| Компонент | Диапазон (вес.%) | |
| Связующее вещество | Химически активный алюмосиликат или химически активный щелочноземельный алюмосиликат или оба | 10-15 |
| Наполнитель | 0-35 | |
| Заполнитель | 0-75 | |
| Активирующая присадка | M2O (M=K, Na или оба) | 2-15 |
| SiO2 | 2-15 | |
| Вода | 4-25 | |
| Усилитель прочности | 0-2 | |
| Волокно | 0-15 | |
| Сухое вещество суперпластификатора | 0-5 | |
| Таблица 2 | |||
| Компоненты и их предпочтительные пропорции в смесях ГБУВК | |||
| Тип материала | Компоненты | Диапазон I (вес.%) | Диапазон II (вес.%) |
| Связующее вещество | Химически активный алюмосиликат | 0-30 | 2-15 |
| Щелочноземельный алюмосиликат | 2-40 | 8-25 | |
| Наполнитель | 2-35 | 2-25 | |
| Заполнитель | 15-75 | 30-60 | |
| Активирующая присадка | M2O (M=K, Na или оба) | 2-10 | 2-8 |
| SiO2 | 2-10 | 2-8 | |
| Вода | 5-20 | 7-15 | |
| Усилитель прочности | 0-1.5 | 0-0.75 | |
| Волокно | 0-10 | 0-7.5 | |
| Сухое вещество суперпластификатора | 0-2.5 | 0-1.5 | |
Ограничивающие параметры
Для определения некоторых произвольных составов ГБУВК могут быть использованы ограничивающие параметры и их соответствующие диапазоны. Ограничивающие параметры задаются для определенных компонентов, используемых в смеси ГБУВК.
В примерах осуществления, где в качестве химически активного алюмосиликата используется метакаолин, ограничивающие параметры метакаолина включают совокупность молярных отношений SiO2/Al2O3, M2O/Al2O3 и H2O/M2O, где M представляет один или более щелочных металлов (например, Na, K, Li) или щелочноземельных металлов. Молярное отношение SiO2/Al2O3 в метакаолине равно приблизительно 2. Гидроокись щелочных металлов или силикат щелочных металлов добавляются к раствору для получения требуемых значений характеристик молярных отношений активирующего раствора. Эти характеристические молярные отношения составляют для SiO2/Al2O3 от приблизительно 3.0 до 6.0, как например, от приблизительно 3.25 до 4.5, как например, от приблизительно 3.5 до 4.0; для M2O/Al2O3 от приблизительно 0.7 до 1.5, как например, от приблизительно 0.9 до 1.25, или от приблизительно 1.0 до 1.35; а для H2O/M2O от приблизительно 5.0 до 18.0, как например, от приблизительно 5.0 до 14.0, как например, от приблизительно 6.0 до 10.0.
В примерах осуществления, где синтетический стеклянный порошок зольной пыли используется в качестве химически активного алюмосиликата; стеклообразный алюмосиликат кальция используется в качестве химически активного щелочноземельного алюмосиликата; доменный шлак используется в качестве химически активного щелочноземельного алюмосиликата; или некоторые их комбинации, ограничивающие параметры являются такими, как изложено ниже. Ограничивающие параметры включают совокупность массовых долей M2O, SiO2, H2O и молярное отношение SiO2/M2O, которое используются для образования активирующего раствора. Как химически активный алюмосиликат, так и химически активный щелочноземельный алюмосиликат являются пуццолановыми материалами, ответственными за формирование геополимерной матрицы. Массовые доли M2O или SiO2 пуццолановых материалов могут находиться в диапазоне от приблизительно 0.03 до 0.15, как например, от приблизительно 0.05 до 0.10. Молярное отношение SiO2/M2O находится в диапазоне от приблизительно 0.2 до 2.5, как например, от приблизительно 0.8 до 1.5. Массовая доля H2O находится в диапазоне от приблизительно 0.15 до 0.40, как например, от приблизительно 0.25 до 0.30. Щелочные металлы могут быть любыми из Na, K или Li, или любой их комбинацией, причем Na особенно полезен для снижения себестоимости. Количества гидроокиси щелочных металлов, силиката щелочных металлов и воды, необходимых для химически активных компонентов, суммируются до составления смеси композиции активирующего раствора.
Ограничивающие параметры для CKD, как химически активного щелочноземельного алюмосиликата, включают массовые доли SiO2 (растворенный кремнезем или любой источник аморфного кремнеземного материала - например, микрокремнезем, кремнеземный дым и прочее), Al2O3 (растворенный алюминат, глинозем, гидроокиси алюминия и прочее) и H2O. CKD богата свободным известняком и гипсом, проявляя сильное пуццолановое свойство затвердевания в воде. Массовые доли SiO2 находятся в диапазоне от приблизительно 0.05 до 0.75, как например, от приблизительно 0.25 до 0.5. Массовая доля Al2O3 находится в диапазоне от приблизительно 0.00 до 1.0, а массовая доля воды находится в диапазоне от приблизительно 0.15 до 0.6, предпочтительно от приблизительно 0.25 до 0.35. Получаемые в результате композиции геля будут содержать CSH, эттрингит, CASH и AAS.
Не требуется никаких ограничивающих параметров при использовании одного или более из дымообразного кремнезема, осажденного кремнезема, глинозема или кальцинированного цеолита в качестве химически активного наполнителя, если эти химически активные наполнители добавляются в смесь ГБУВК в небольшом количестве, например, менее чем приблизительно 2 вес.% смеси. Однако если совокупные химически активные наполнители превышают 2 вес.% смеси, то необходимо применение некоторых ограничивающих параметров. Массовые доли M2O для указанных химически активных наполнителей могут находиться в диапазоне от приблизительно 0.0 до 0.10, как например, от приблизительно 0.025 до 0.05. Массовая доля H2O находится в диапазоне от приблизительно 0.0 до 0.15, как например, от приблизительно 0.025 до 0.05.
В примерах осуществления, где в качестве химически активного наполнителя используется зольная пыль, к раствору активирующей присадки может быть добавлен дополнительный растворимый кремнезем с массовыми долями SiO2 химически активных наполнителей, находящимися в диапазоне от приблизительно 0.0 до 0.10, как например, от приблизительно 0.025 до 0.05. Молярное отношение SiO2/M2O находится в диапазоне от приблизительно 0.2 до 2.5, как например, от приблизительно 0.8 до 1.5.
Отношение массы воды к массе геополимерного сухого вещества (W/C) является очень важным параметром смеси ГБУВК. Используемый здесь термин "геополимерное сухое вещество" определяется как сумма масс химически активных компонентов в связующем веществе (то есть, химически активный алюмосиликат и/или химически активный щелочноземельный алюмосиликат) и масс окисла щелочных металлов и диоксида кремния, растворенных в активирующей присадке. Отношение W/C определяется совокупностью ограничивающих параметров, таких как молярное отношение H2O/M2O для метакаолина (если он присутствует), массовой долей H2O химически активного щелочноземельного алюмосиликата и других химически активных алюмосиликатных материалов, отличных от метакаолина (если они присутствуют), массовой долей H2O химически активных наполнителей, а также тем, применяется ли суперпластификатор и в каком именно количестве. В определенных примерах, представленных здесь, в качестве мелкого заполнителя используется каменный песок с влажностью приблизительно 2.5 вес.%. Если содержимое влаги мелкого заполнителя отклоняется от приблизительно 2.5 вес.%, то смесь должна быть скорректирована по различию в H2O. В типичном случае, отношение W/C в смесях ГБУВК находятся в диапазоне от приблизительно 0.12 до 0.60, как например, от приблизительно 0.20 до 0.50, как например, от приблизительно 0.30 до 0.45.
Таблица 3 показывает общие ограничения и предпочтительные количества, используемые для образования активирующей присадки смеси ГБУВК.
| Таблица 3 | |||
| Ограничения и предпочтительные диапазоны для раствора активирующей присадки | |||
| Компоненты | Отношение или материал | Диапазон | Предпочтительный Диапазон |
| Химически активный алюмосиликат (молярное отношение) | SiO2/Al2O3 | 3.0-5.00 | 3.5-3.90 |
| M2O/Al2O3 | 0.70-1.50 | 1.00-1.35 | |
| H2O/M2O (M=K, Na или оба) | 5-18 | 6.0-10.0 | |
| Химически активный щелочноземельный алюмосиликат (отношение масс) | H2O/BFS* | 0.15-0.40 | 0.25-0.30 |
| SiO2/BFS* | 0.03-0.15 | 0.07-0.09 | |
| M2O/BFS* (M=K, Na или оба) | 0.03-0.15 | 0.07-0.09 | |
| Химически активные наполнители (отношение масс) | H2O/химически активный наполнитель (напр., зольная пыль) | 0-0.15 | 0.025 |
| M2O/химически активный наполнитель (напр., зольная пыль) | 0-0.05 | 0-0.025 | |
| *BFS представляет химически активный щелочноземельный алюмосиликат | |||
Составление смеси ГБУВК
Далее представлен общий подход к составлению смеси ГБУВК. Во-первых, устанавливаются весовые проценты заполнителя, наполнителя, волокна (если они присутствуют) и сухого вещества суперпластификатора (если он присутствует). Во-вторых, задаются с желаемым массовым отношением весовые проценты химически активного щелочноземельного алюмосиликата и химически активного алюмосиликата. В-третьих, могут быть оптимизированы затем пропорции заполнителя, наполнителя и связующего вещества в терминах теории максимальной плотности. Композиция активирующего раствора формулируется на базе совокупности ограничивающих параметров и их соответствующих диапазонов для компонентов (то есть, для химически активного алюмосиликата, химически активного щелочноземельного алюмосиликата и определенных химически активных наполнителей) суммированием необходимых количеств гидроокиси щелочных металлов, растворенного кремнезема и/или растворенного глинозема (если он присутствует) и воды. Наконец, затем нормализуются связующее вещество (химически активный алюмосиликат и/или химически активный щелочноземельный алюмосиликат), наполнитель (если он присутствует), заполнитель (если он присутствует), волокно (если оно присутствует), суперпластификаторы (если они присутствуют), замедлители схватывания (если они присутствуют) и активирующий раствор так, что суммарная композиция смеси ГБУВК доходит по весу до 100%.
В принципе, качество ГБУВК, по меньшей мере частично, зависит от плотности упаковки всех частиц из сухих компонентов, включая химически активный алюмосиликат, химически активный щелочноземельный алюмосиликат, заполнитель и наполнитель. Поскольку продукты ГБУВК могут быть изготовлены из местных материалов, то полезно определять плотности упаковки пробных образцов с различными пропорциями компонентов использованием способов как сухой, так и влажной упаковки. Композиции с более высокими плотностями упаковки частиц могут затем быть подвергнуты дальнейшим процессам оптимизации.
Характеристические отношения активирующего раствора включают отношение W/C; отношение активирующей присадки к сухому веществу геополимера; отношение окисла щелочных металлов к сухому веществу геополимера; отношение растворимого кремнезема к сухому веществу геополимера и отношение растворимого кремнезема к окислу щелочных металлов, все по весу. Предпочтительные диапазоны в этих характеристических отношениях определяются ограничивающими параметрами и их соответствующими диапазонами, установленными для каждого компонента ГБУВК, где они применяются.
Отношение M2O (M=K, Na) к сухому веществу геополимера по весу находится, в общем случае, в диапазоне от приблизительно 0.01 до 0.25, как например, от приблизительно 0.02 до 0.15, как например, от приблизительно 0.05 до 0.10. Отношение SiO2 к сухому веществу геополимера находится, в общем случае, в диапазоне от приблизительно 0.01 до 0.25, как например, от приблизительно 0.03 до 0.25, как например, от приблизительно 0.02 до 0.20, как например, от 0.05 до 0.15. Отношение SiO2 к Na2O по весу находится, в общем случае, в диапазоне от приблизительно 0.1 до 2.0, как например, от приблизительно 0.5 до 1.5, как например, от приблизительно 0.75 до 1.25. Отношение активирующей присадки к сухому веществу геополимера по весу находится, в общем случае, в диапазоне от приблизительно 0.20 до 1.25, как например, от приблизительно 0.50 до 1.0. Отношение активирующей присадки к суммарному сухому веществу находится, в общем случае, в диапазоне от приблизительно 0.05 до 0.70, как например, от приблизительно 0.30 до 0.50. Для активирующего раствора предпочтительным силикатом металла является смесь силикатов щелочных металлов, таких как K и Na, с массовыми отношениями K2O/Na2O от приблизительно 0 до 5; а предпочтительной гидроокисью щелочных металлов является смесь гидроокисей щелочных металлов, таких как K и Na, с массовыми отношениями K2O/Na2O от приблизительно 0.1 до 3.
Молярные концентрации гидроокиси щелочных металлов (например, KOH и NaOH) в растворе активирующей присадки находится, в общем случае, в диапазоне от приблизительно 5 до 15 М, предпочтительно от приблизительно 7.5 до 12 М. Влага, присутствующая в заполнителе, включает в себя, в общем случае, такие значения.
Раствор активирующей присадки находится в диапазоне от приблизительно 10 вес.% до приблизительно 40 вес.% бетонной смеси.
Манипулирование пропорциями компонентов в пределах заданных диапазонов (см., например. Таблицу 1) позволяет оптимизировать композиции смеси ГБУВК для достижения быстрого роста прочности и высокой конечной прочности. Смеси ГБУВК, описанные здесь, могут быть составлены для применений при температурах окружающей среды или специально составлены для любого применения при любой другой температуре, обычно встречающейся в строительной промышленности. Как например, для изготовления блоков, которые с целью достижения высокой производительности обычно требуют отверждения при повышенных температурах. Одним из преимуществ смесей ГБУВК, описанных здесь, является то, что дополнительно к высокой прочности на сжатие конечного продукта, может не потребоваться термическое отверждение. Температура отверждения может быть ниже, чем температура для обычного БУВК. Например. отверждение может быть проведено при менее чем или равной температуре приблизительно 250°C, как например, менее чем или равной приблизительно 100°C, как например, менее чем или равной приблизительно 75°C, как например, менее чем или равной приблизительно 50°C, как например, менее чем или равной приблизительно 45°C, как например, менее чем или равной 30°C, как например, менее чем или равной приблизительно 25°C, как например, менее чем или равной приблизительно 20°C.
Начальное время схватывания для смесей ГБУВК, описанных здесь, может быть от приблизительно 0.5 до приблизительно 3 часов, как например, от приблизительно 0.5 до 1 часа. После того, как состав схватывает, от отверждевает 24 часа или более, как например, от 24 часов до одной педели или дольше, при температуре отверждения между приблизительно 20°C и приблизительно 75°C. Желаемые времена схватывания могут быть достигнуты оптимизацией составов связующего вещества и наполнителя (например. выбором составов связующего вещества и наполнителя с различными химическими активностями в щелочных растворах) или другими способами, известными в этой области техники.
Следующие Примеры служат для иллюстрации изобретения. Этими примерами никоим образом не предполагается ограничивать предел способов.
ПРИМЕРЫ
В последующих Примерах все пасты ГБУВК были отверждены при комнатных температурах, например, приблизительно при 25°C, за исключением того, когда были определены другие температуры отверждения.
В качестве мелкого заполнителя использовался каменный песок от компании Aggregates Industries, который имеет размер частиц между 50 и 600 мкм при среднем размере приблизительно 250 мкм. Влага в мелком заполнителе составляла приблизительно 2.5 вес.% при температуре окружающей среды. Влага в мелком заполнителе была включена для вычисления молярных концентраций гидроокиси щелочных металлов и отношения воды к геополимерному сухому веществу. Допускалось отклонение фактической влажности на 2.5 вес.%.
В #4 в качестве крупного кварцевого песка использовался QROK, имеющий размер частиц между 0.6 и 1.7 мм, а в качестве размельченного кварцевого порошка использовался Min U-SIL®, имеющий размер частиц между 1 и 25 мкм, со средним диаметром приблизительно 5 мкм. Оба кварцевых продукта были от компании U.S. Silica.
Метакаолин (Kaorock) был от компании Thiele Kaolin Company, Сандерсвилль, штат Джорджия, США. Метакаолин имел размер частиц между 0.5 и 50 мкм с 50 вес.% менее. чем 4 мкм.
Размолотый гранулированный доменный шлак стандарта 120 (NewCem Slag cement) был от Lafarge, North America Inc. (Терминал г. Балтимор). Доменный шлак имел размер частиц между 0.5 и 60 мкм, с 50 вес.% менее, чем 7 мкм.
Кремнеземный дым, продукт промышленных отходов от сплавления Fe-Si, был от компании Norchem Inc. Кремнеземный дым содержал 2.42 вес.% углерода. Кремнеземный дым использовался для приготовления растворов активирующих присадок растворением кремнеземного дыма в растворе гидроокиси щелочных металлов или добавлялся в качестве субмикронного химически активного наполнителя.
Одна зольная пыль Класса F (Micron3) была от компании Boral Material Technologies Inc. Зольная пыль Boral имела размер частиц между 0.5 и 125 мкм с 50 вес.% менее 15 мкм. Другая зольная пыль Класса F от электростанции Brandon Shores, Балтимор, штат Мэриленд, была от компании Separation Technologies LLC. Зольная пыль Brandon Shores имела меньше CaO (0.9 вес.%) и низкие потери прокаливания (<1.5 вес.%) и продавалась под торговой маркой ProAsh. Зольная пыль Brandon Shores имела размер частиц между 0.6 и 300 мкм, с 50% по объему менее 26 мкм. Другая зольная пыль Класса F от электростанции Limestone, Jewett, Техас, была от компании Headwater Resources. Зольная пыль Jewett содержала приблизительно 12 вес.% СаО и имела размер частиц между 0.5 и 300 мкм, с 50% по объему менее 15 мкм. Для улучшения пластичности использовались стальные волокна Dramix® (13 мм в длину и 0.20 мм в диаметре) от компании Bekaert Corporation.
Прочность на сжатие измерялась на испытательном прессе Test Mark CM-4000-SD в соответствии с методикой ASTM C39/C39M. Во время испытания все образцы были покрыты резиновыми прокладками, поскольку верхние и нижние поверхности не были достаточно плоско-параллельными для измерения брусков.
Пример 1
KOH (90%) и NaOH (98%) были растворены в водопроводной воде для получения щелочного раствора, используя механическую мешалку, и в растворе KOH и NaOH была растворена зольная пыль. Зольная пыль от Norchem Inc. содержала приблизительно 2.42 вес.% углерода. Из-за растворенного углерода раствор активирующей присадки был черным. Перед изготовлением образцов раствор активирующей присадки был состарен в течение приблизительно 2 дней.
В качестве мелкого заполнителя использовался каменный песок, имеющий приблизительно 2.5 вес.% влаги.
Для приготовления ГБУВК были сначала перемешаны сухими следующие компоненты:
метакаолин, в качестве химически активного алюмосиликата (12.65 вес.%),
размолотый гранулированный доменный шлак, в качестве щелочноземельного алюмосиликата (32.65 вес.%),
кальцинированный цеолит 13Х и кремнеземный дым, в качестве химически активных наполнителей (в сумме 2 вес.%) и
каменный песок, в качестве мелкого заполнителя (19.00 вес.%).
Затем перемешиванием была приготовлена активирующая присадка:
Na2O (16.55 вес.%), в виде NaOH,
K2O (6.18 вес.%), в виде KOH,
SiO2 (8.44 вес.%), в виде кремнеземного дыма,
H2O (16.55 вес.%) и
усилители прочности.
Усилители прочности, использованные в смеси, включали гидроокись алюминия, карбонат натрия, фосфат натрия, сульфат натрия, оксалат и фторид натрия. Полная добавка составляла приблизительно 1.25 вес.% бетонной смеси. Перед использованием они были растворены в воде.
Раствор активирующей присадки был перемешан с предварительно смешанными сухими компонентами ручным смесителем UNITEC EHR23 (максимальная скорость 275 об/мин). Во время перемешивания наблюдались следующие стадии: сухая смесь, пескообразная смесь, гранулообразная смесь, тестообразная смесь и в конечном итоге тестообразная смесь стала водянистой пастой, которая могла быть залита, указывая на то, что смесь имела близкое к оптимальному или оптимальное отношение W/C. Время обработки на последней стадии (водянистая паста) составляло приблизительно 50 мин.
Паста была залита в цилиндрические формы (2×4 дюйма), с вибрацией при заливке приблизительно 3 минут для устранения пузырей, а затем отверждена при комнатной температуре. Через 24 часа цилиндры были извлечены из форм и сохранялись при комнатной температуре. После отверждения в течение 28 дней была измерена прочность образцов на сжатие, которая составляла 23341 фунт/дюйм2.
Пример 2
Второй пример ГБУВК был приготовлен следующим образом.
KOH (90%) и NaOH (98%) были растворены в водопроводной воде для образования щелочного раствора, используя механическую мешалку, и в растворе KOH и NaOH был растворен кремнеземный дым высокой чистоты (приблизительно 99.5 вес.%) от Cabot Corporation.
Фторид натрия, используемый в качестве усилителя прочности, сначала был растворен в водопроводной воде. Его добавка составляла приблизительно 0.5 вес.% бетонной смеси.
Следующие компоненты (если не отмечено обратное, то полученные из источников, которые были указаны выше) были перемешаны сухими:
метакаолин, в качестве химически активного алюмосиликата (12.87 вес.%),
размолотый гранулированный доменный шлак, в качестве щелочноземельного алюмосиликата (33.20 вес.%),
кальцинированный цеолит 13Х и кремнеземный дым, в качестве химически активных наполнителей (в сумме 2 вес.%),
фторид натрия, в качестве усилителя прочности (приблизительно 0.6 вес.% сухого ГБУВК), и
каменный песок, в качестве мелкого заполнителя (19.00 вес.%).
Затем перемешиванием была приготовлена активирующая присадка:
Na2O (2.57 вес.%), в виде NaOH,
K2O (6.28 вес.%), в виде KOH,
SiO2 (8.594 вес.%), в виде кремнеземного дыма, и
H2O (15.50 вес.%).
К активирующей присадке, перед его перемешиванием с предварительно смешанными сухими компонентами, был добавлен суперпластификатор ADVA 140M от Grace Constructions. Доза суперпластификатора составляла приблизительно 1500 мл на 100 кг сухого продукта.
Во время перемешивания сухих компонентов с раствором активирующей присадки наблюдались те же самые стадии (сухая смесь, пескообразная смесь, гранулообразная смесь, тестообразная смесь и, в конечном итоге, водянистая паста). Время обработки на последней стадии (водянистая паста) составляло приблизительно 50 мин. Как и в Примере 1, образцы были залиты, отверждены при комнатной температуре, извлечены из формы после отверждения в течение 24 часов и сохранены при комнатной температуре. После отверждения в течение 28 дней была измерена прочность образцов на сжатие, которая составляла 21248 фунт/дюйм2.
Пример 3
Используя ту же самую процедуру, которая описана в Примере 1, но без добавленного суперпластификатора, были приготовлены дополнительные образцы ГБУВК (образцы 3-9) для тестирования влияния отдельных усилителей прочности в растворе активирующей присадки. Отдельными усилителями прочности, оцененными в Образцах 2-4 и 6-9, являлись фторид олова, фторид натрия, оксалат натрия, сульфат натрия и гидроокись алюминия. Каждая добавка составляла приблизительно 0.5 вес.% бетонных смесей. В Образец 5 усилитель прочности введен не был. После отверждения в течение 28 дней были измерены их прочности на сжатие. Все измеренные образцы имели прочность на сжатие свыше 20,000 фунт/дюйм2. Состав, W/C, концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие дополнительных образцов показаны в Таблице 4.
| Таблица 4 | |||||||||||||
| Состав (вес.%), молярная концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие (фунт/дюйм2) образцов ГБУВК* | |||||||||||||
| Образец | Сухие компоненты | Активирующая присадка | Сумма | W/C | (K, Na) OH M | Фунт/дюйм2 | |||||||
| MK | BFS | SFF | ZT | Песок | K2O | SiO2 | Na2O | Вода | |||||
| #3 | 13.02 | 33.60 | 1.01 | 1.01 | 19.23 | 5.15 | 8.69 | 2.60 | 15.69 | 100.00 | 0.26 | 11.94 | 21049 |
| #4 | 12.78 | 32.97 | 1.01 | 1.01 | 19.23 | 5.07 | 8.54 | 2.55 | 16.85 | 100.00 | 0.28 | 10.95 | 20693 |
| #5 | 12.80 | 33.03 | 1.01 | 1.01 | 19.23 | 5.07 | 8.55 | 2.55 | 16.75 | 100.00 | 0.28 | 11.03 | 20617 |
| #6 | 12.80 | 33.03 | 1.01 | 1.01 | 19.23 | 5.07 | 8.55 | 2.55 | 16.75 | 100.00 | 0.28 | 11.03 | 20144 |
| #7 | 12.80 | 33.03 | 1.01 | 1.01 | 19.23 | 5.07 | 8.55 | 2.55 | 16.75 | 100.00 | 0.28 | 11.03 | 20989 |
| #8 | 12.80 | 33.03 | 1.01 | 1.01 | 19.23 | 5.07 | 8.55 | 2.55 | 16.75 | 100.00 | 0.28 | 11.03 | 20281 |
| #9 | 12.80 | 33.03 | 1.01 | 1.01 | 19.23 | 5.07 | 8.55 | 2.55 | 16.75 | 100.00 | 0.28 | 11.03 | 20700 |
| *SFF = наполнитель из кремнеземного дыма; ZT = цеолит; Na2O и K2O добавлены в виде гидроокисей, a SiO2 добавлен в виде кремнеземного дыма (например, продукт отходов сплавления Fe-Si) для приготовления растворов активирующей присадки. | |||||||||||||
Пример 4
Используя ту же самую процедуру, которая описана в Примере 1, были приготовлены дополнительные образцы ГБУВК (образцы 10-16). Образцы были отверждены в течение 28 дней, и после отверждения были измерены их прочности на сжатие. Для снижения требуемой воды и для улучшения текучести паст было добавлено приблизительно 1.2 вес.% сухого вещества суперпластификатора (ADVA Cast 575 от Grace Constructions). Приблизительно в 1.5 вес.% были вместе с водой добавлены усилители прочности, включающие фторид натрия, оксалат натрия, сульфат натрия и гидроокись алюминия. В образец 13 на последнем этапе перемешивания для улучшения пластичности было добавлено стальное волокно от Bekaert Corporation в количестве приблизительно 2 вес.% (не показано в Таблице 5). Состав, W/C, концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочности на сжатие дополнительных образцов показаны в Таблице 5.
| Таблица 5 | ||||||||||||||
| Состав (вес.%), W/C, молярная концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие (фунт/дюйм2) дополнительных образцов ГБУВК* | ||||||||||||||
| Образец | Сухие компоненты | Активирующая присадка | Сумма | W/C | (K, Na) OH M | Фунт/ дюйм2 | ||||||||
| MK | BFS | SFF | ZT | Песок | K2O | SiO2 | Na2O | SP | Вода | |||||
| #10 | 10.46 | 27.00 | 2.00 | 1.00 | 29.97 | 4.66 | 6.98 | 2.15 | 1.20 | 14.58 | 100.00 | 0.30 | 10.57 | 21653 |
| #11 | 9.67 | 24.95 | 2.00 | 1.00 | 34.97 | 4.32 | 6.46 | 2.00 | 1.20 | 13.44 | 100.00 | 0.30 | 10.90 | 21970 |
| #12 | 8.87 | 22.89 | 2.00 | 1.00 | 39.97 | 3.95 | 5.92 | 1.84 | 1.20 | 12.35 | 100.00 | 0.31 | 10.74 | 21930 |
| #13 | 8.44 | 21.77 | 1.97 | 0.99 | 39.46 | 4.17 | 5.64 | 1.76 | 1.18 | 12.65 | 100.00 | 0.33 | 10.65 | 20468 |
| #14 | 11.28 | 29.07 | 2.00 | 1.00 | 24.98 | 5.01 | 7.51 | 2.30 | 1.20 | 15.67 | 100.00 | 0.30 | 11.09 | 20454 |
| #15 | 12.06 | 31.12 | 2.00 | 1.00 | 19.98 | 5.38 | 8.05 | 2.46 | 1.20 | 16.76 | 100.00 | 0.29 | 11.22 | 20488 |
| #16 | 7.17 | 18.50 | 1.97 | 0.98 | 49.23 | 3.20 | 4.78 | 1.51 | 1.18 | 11.48 | 100.00 | 0.36 | 9.17 | 19326 |
| *SFF = наполнитель из кремнеземного дыма; ZT = цеолит; SP = сухое вещество суперпластификатора; Na2O и K2O добавлены в виде соответствующих гидроокисей, а SiO2 добавлен в виде кремнеземного дыма (например, продукт отходов сплавления Fe-Si) для приготовления растворов активирующей присадки. | ||||||||||||||
Пример 5
Используя ту же самую процедуру, которая описана в Примере 1, были приготовлены дополнительные образцы ГБУВК (образцы 17-33). Образцы были отверждены при комнатной температуре, и после отверждения в течение 28 дней были измерены их прочности на сжатие. Для улучшения плотности упаковки продукции использовался в качестве мелкого химически активного наполнителя размельченный кварц (QZ) со средним размером частиц 15 мкм от U.S. Silica. Суперпластификатор не добавлялся. В образцы 18, 23, 29 и 32 для улучшения пластичности было добавлено стальное волокно от Becaert Corporation в количестве приблизительно 2 вес.%. В образцах 20-22 в растворе активирующей присадки было повышено отношение молярный фторид (F)/Si от 0.2 до 0.3 и 0.4, соответственно, для тестирования влияния концентрации фторида на качество. Соответственно, было повышено содержание фторида натрия от 0.90, 1.35 до 1.79 вес.% бетонной смеси. Состав, W/C, концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочности на сжатие дополнительных образцов показаны в Таблице 6.
| Таблица 6 | |||||||||||||||
| Состав (вес.%), W/C, молярная концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие (фунт/дюйм2) дополнительных образцов ГБУВК* | |||||||||||||||
| Образец | Сухие компоненты | Активирующая присадка | Сумма | (K, Na) OH M | W/C | Фунт/дюйм2 | |||||||||
| MK | BFS | SFF | ZT | QZ | Песок | Волокно | K2O | SiO2 | Na20 | Вода | |||||
| #17 | 8.84 | 22.81 | 2.98 | - | 6.95 | 34.75 | - | 3.96 | 5.91 | 1.79 | 12.03 | 100.00 | 11.98 | 0.30 | 24094 |
| #18 | 7.48 | 19.29 | 2.95 | - | 7.87 | 39.33 | 1.97 | 3.33 | 4.99 | 1.52 | 11.29 | 100.00 | 9.75 | 0.34 | 24961 |
| #19 | 9.63 | 24.85 | 3.00 | - | 5.99 | 29.97 | 4.33 | 6.44 | 1.94 | 13.84 | 100.00 | 10.59 | 0.31 | 20469 | |
| #20 | 9.63 | 24.85 | 3.00 | - | 5.99 | 29.97 | - | 4.33 | 6.44 | 1.94 | 13.84 | 100.00 | 10.59 | 0.31 | 24212 |
| #21 | 9.63 | 24.85 | 3.00 | - | 5.99 | 29.97 | - | 4.33 | 6.44 | 1.94 | 13.84 | 100.00 | 10.59 | 0.31 | 23370 |
| #22 | 9.63 | 24.85 | 3.00 | 5.99 | 29.97 | - | 4.33 | 6.44 | 1.94 | 13.84 | 100.00 | 10.59 | 0.31 | 20910 | |
| #23 | 7.28 | 18.79 | 1.96 | 0.98 | 7.84 | 39.19 | 1.96 | 3.47 | 4.87 | 1.53 | 12.13 | 100.00 | 9.39 | 0.36 | 24150 |
| #24 | 7.68 | 19.82 | 1.98 | 0.99 | 7.93 | 39.64 | - | 3.59 | 5.13 | 1.61 | 11.62 | 100.00 | 10.17 | 0.33 | 23459 |
| #25 | 10.26 | 26.47 | 1.99 | 0.99 | 4.97 | 24.86 | - | 4.64 | 6.86 | 2.25 | 16.71 | 100.00 | 9.87 | 0.34 | 21929 |
| #26 | 11.37 | 29.33 | 1.97 | 0.98 | 3.94 | 19.69 | - | 5.27 | 7.59 | 2.32 | 17.54 | 100.00 | 10.36 | 0.32 | 20657 |
| #27 | 6.65 | 17.15 | 1.97 | 0.98 | 8.86 | 44.28 | - | 3.18 | 4.45 | 1.41 | 11.08 | 100.00 | 9.27 | 0.37 | 26005 |
| #28 | 6.48 | 16.73 | 2.00 | 1.00 | 9.00 | 45.00 | - | 3.19 | 4.33 | 1.61 | 10.65 | 100.00 | 10.16 | 0.36 | 24698 |
| #29 | 5.95 | 15.36 | 2.00 | 1.00 | 9.00 | 45.00 | 2.00 | 3.00 | 3.97 | 1.67 | 11.05 | 100.00 | 9.65 | 0.41 | 23188 |
| #30 | 5.70 | 14.71 | 1.97 | 0.98 | 9.84 | 49.19 | - | 2.76 | 3.81 | 1.23 | 9.82 | 100.00 | 8.89 | 0.39 | 21717 |
| #31 | 8.39 | 21.64 | 1.99 | 0.99 | 6.96 | 34.80 | - | 3.82 | 5.61 | 1.86 | 13.94 | 100.00 | 9.53 | 0.36 | 22955 |
| #32 | 5.12 | 13.21 | 2.00 | - | 10.00 | 50.00 | 2.00 | 2.95 | 3.49 | 1.24 | 10.00 | 100.00 | 9.12 | 0.43 | 21487 |
| #33 | 4.29 | 11.07 | 1.95 | 1.00 | 10.71 | 53.53 | 2.39 | 2.86 | 1.13 | 11.10 | 100.00 | 7.03 | 0.57 | 21456 | |
| *SFF = наполнитель из кремнеземного дыма; ZT = цеолит; Волокно = стальное волокно; QZ = размельченный кварц; Na2O и K2O добавлены в виде гидроокисей, a SiO2 добавлен в виде кремнеземного дыма (например, продукт отходов сплавления Fe-Si) для приготовления растворов активирующей присадки. | |||||||||||||||
Пример 6
Используя ту же самую процедуру, которая описана в Примере 1, были приготовлены дополнительные образцы ГБУВК (образцы 34-42). Образцы были отверждены при комнатной температуре, и после отверждения в течение 28 дней были измерены их прочности на сжатие. В этих образцах в качестве мелкого заполнителя использовался каменный песок, и были совместно добавлены в качестве химически активных наполнителей кремнеземный дым и цеолит. В образцы 34-40 были добавлены совместно усилители прочности, включающие фторид натрия, оксалат натрия, сульфат натрия и гидроокись алюминия, в количестве приблизительно 1.15 вес.% бетонной смеси. В образцы 41 и 42 были добавлены фторид натрия и оксалат натрия в количестве приблизительно 0.8 вес.% бетонной смеси. Суперпластификатор не добавлялся. В образец 40 для улучшения пластичности было добавлено стальное волокно от Becaert Corporation. Состав, W/C. концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочности на сжатие дополнительных образцов показаны в Таблице 7.
| Таблица 7 | ||||||||||||||
| Состав (вес.%), W/C, молярная концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие (фунт/дюйм2) дополнительных образцов ГБУВК* | ||||||||||||||
| Образец | Сухие компоненты | Активирующая присадка | Сумма | (K, Na) OH M | W/C | Фунт/ дюйм2 | ||||||||
| MK | BFS | SFF | ZT | Песок | Вол. | K2O | SiO2 | Na2O | Вода | |||||
| #34 | 10.20 | 26.32 | 2.00 | 1.00 | 29.97 | - | 4.56 | 6.94 | 2.24 | 16.77 | 100.00 | 9.65 | 0.35 | 20667 |
| #35 | 9.41 | 24.28 | 1.99 | 0.99 | 34.81 | - | 4.62 | 6.41 | 2.07 | 15.41 | 100.00 | 10.14 | 0.35 | 20672 |
| #36 | 8.60 | 22.20 | 2.00 | 1.00 | 39.96 | - | 3.88 | 5.86 | 2.07 | 14.44 | 100.00 | 9.66 | 0.36 | 20746 |
| #37 | 7.85 | 20.26 | 2.00 | 1.00 | 44.97 | - | 3.52 | 5.35 | 1.91 | 13.15 | 100.00 | 9.55 | 0.37 | 20775 |
| #38 | 11.16 | 28.79 | 2.00 | 1.00 | 25.00 | - | 5.47 | 7.60 | 2.43 | 16.55 | 100.00 | 11.33 | 0.31 | 20414 |
| #39 | 7.14 | 18.42 | 2.00 | 1.00 | 50.12 | - | 3.72 | 4.86 | 1.70 | 11.03 | 100.00 | 10.89 | 0.34 | 21432 |
| #40 | 5.96 | 15.38 | 2.00 | 1.00 | 55.00 | 2.00 | 3.29 | 4.06 | 1.46 | 9.85 | 100.00 | 10.43 | 0.37 | 20400 |
| #41 | 7.13 | 18.40 | 2.00 | 1.00 | 50.00 | - | 3.78 | 4.76 | 1.58 | 11.35 | 100.00 | 10.41 | 0.35 | 21296 |
| #42 | 6.30 | 16.26 | 2.00 | 1.00 | 55.00 | - | 3.39 | 4.21 | 1.49 | 10.35 | 100.00 | 10.23 | 0.37 | 20475 |
| *SFF = наполнитель из кремнеземного дыма; ZT = цеолит; Волокно = стальное волокно; Na2O и K2O добавлены в виде соответствующих гидроокисей, a SiO2 добавлен в виде кремнеземного дыма (например, продукт отходов сплавления Fe-Si) для приготовления растворов активирующей присадки. | ||||||||||||||
Пример 7
Используя ту же самую процедуру, которая описана в Примере 1, были приготовлены дополнительные образцы ГБУВК (образцы 43-48). Образцы были отверждены при комнатной температуре, и после отверждения в течение 28 дней были измерены их прочности на сжатие. В этих образцах в качестве мелкого заполнителя использовался каменный песок, и были добавлены в качестве химически активных наполнителей кремнеземный дым и/или цеолит. В образцы 43-45 были добавлены совместно усилители прочности, включающие фторид натрия, оксалат натрия, сульфат натрия и гидроокись алюминия, в количестве приблизительно 1.15 вес.% бетонной смеси. В образцы 46-48 были добавлены фторид натрия и/или оксалат натрия в качестве усилителей прочности в количестве приблизительно 0.7 вес.% бетонной смеси. Суперпластификатор не добавлялся. В качестве химически активного наполнителя использовалась зольная пыль Класса F от Boral Material Technologies. Состав, W/C. концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочности на сжатие дополнительных образцов показаны в Таблице 8.
| Таблица 8 | ||||||||||||||
| Состав (вес.%), W/C, молярная концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие (фунт/дюйм2) дополнительных образцов ГБУВК* | ||||||||||||||
| Образец | Сухие компоненты | Активирующая присадка | Сумма | (K, Na) OH M | W/C | Фунт/ дюйм2 | ||||||||
| MK | BFS | SFF | ZT | FAF | Песок | K2O | SiO2 | Na2O | Вода | |||||
| #43 | 4.61 | 11.90 | 2.00 | - | 10.00 | 55.00 | 2.50 | 3.14 | 1.70 | 9.15 | 100.00 | 10.26 | 0.44 | 22624 |
| №44 | 6.26 | 16.15 | 2.00 | 1.00 | 9.00 | 45.00 | 3.07 | 4.34 | 1.73 | 11.45 | 100.00 | 9.63 | 0.40 | 22862 |
| #45 | 7.16 | 18.49 | 2.00 | 1.00 | 8.00 | 40.00 | 3.52 | 4.97 | 1.91 | 12.95 | 100.00 | 9.77 | 0.39 | 22235 |
| #56 | 4.77 | 12.32 | 2.00 | - | 8.89 | 54.36 | 2.65 | 3.09 | 1.46 | 9.52 | 100.00 | 9.50 | 0.45 | 21652 |
| #47 | 4.68 | 12.08 | 2.00 | - | 10.00 | 55.00 | 2.58 | 3.19 | 1.72 | 8.75 | 100.00 | 10.88 | 0.42 | 19970 |
| #48 | 4.39 | 11.33 | 2.00 | 2.00 | 5.00 | 60.00 | 2.46 | 2.99 | 1.59 | 8.25 | 100.00 | 10.60 | 0.43 | 23007 |
| *SFF = наполнитель из кремнеземного дыма; ZT = цеолит; FFA = зольная пыль Класса F; Na2O и K2O добавлены в виде гидроокисей, a SiO2 добавлен в виде кремнеземного дыма (например, продукт отходов сплавления Fe-Si) для приготовления растворов активирующей присадки. | ||||||||||||||
Пример 8
Используя ту же самую процедуру, которая описана в Примере 1, были приготовлены дополнительные образцы ГБУВК (образцы 49-52). Образцы были отверждены при комнатной температуре, и после отверждения в течение 28 дней были измерены их прочности на сжатие. В этих образцах в качестве мелкого заполнителя использовался каменный песок, и были добавлены в качестве химически активного наполнителя кремнеземный дым и/или цеолит. В качестве мелкого химически активного наполнителя использовался размолотый кварц (QZ) со средним размером частиц 15 мкм от U.S. Silica. Дополнительно, для улучшения плотности упаковки был добавлен крупный кварцевый песок (#4 Q-ROK.) от U.S. Silica. Усилители прочности, используемые в этих образцах, включали гидроокись алюминия, карбонат натрия, фосфат натрия, сульфат натрия, оксалат и фторид натрия. Полная добавка усилителей прочности в образцах 49 и 51 составляла приблизительно 0.85 вес.% бетонной смеси. В образцы 50 и 52 был добавлен в качестве усилителя прочности единственный фторид натрия в количестве приблизительно 0.25 вес.% бетонной смеси. Суперпластификатор не добавлялся. Состав, W/C, концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочности на сжатие дополнительных образцов показаны в Таблице 9.
| Таблица 9 | ||||||||||||||
| Состав (вес.%), W/C, молярная концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие (фунт/дюйм2) дополнительных образцов ГБУВК* | ||||||||||||||
| Образец | Сухие компоненты | Активирующая присадка | Сумма | (K, Na) OH M | W/C | Фунт/ дюйм2 | ||||||||
| MK | BFS | SFF | CA | QZ | Песок | K2O | SiO2 | Na2O | Вода | |||||
| #49 | 5.84 | 15.06 | 2.98 | 35.11 | 6.50 | 14.96 | 3.13 | 4.05 | 1.35 | 11.02 | 100.00 | 9.66 | 0.36 | 21892 |
| #50 | 7.54 | 19.47 | 1.99 | 29.61 | 5.48 | 12.61 | 4.12 | 5.23 | 1.29 | 12.65 | 100.00 | 9.96 | 0.38 | 22699 |
| #51 | 6.68 | 17.24 | 2.98 | 32.06 | 5.94 | 13.65 | 3.43 | 4.63 | 1.54 | 11.86 | 100.00 | 10.04 | 0.34 | 20169 |
| #52 | 5.06 | 13.05 | 2.98 | 38 17 | 7.07 | 16.26 | 2.73 | 3.51 | 1.25 | 9.94 | 100.00 | 9.49 | 0.40 | 20561 |
| *SFF = наполнитель из кремнеземного дыма; CA = крупный заполнитель; QZ = размельченный кварц; Волокно = стальное волокно; Na2O и K2O добавлены в виде соответствующих гидроокисей, a SiO2 добавлен в виде кремнеземного дыма (например, продукт отходов сплавления Fe-Si) для приготовления растворов активирующей присадки | ||||||||||||||
Пример 9
Используя ту же самую процедуру, которая описана в Примере 1, были приготовлены дополнительные образцы ГБУВК (образцы 53-56). Образцы были отверждены при комнатной температуре, и после отверждения в течение 28 дней были измерены их прочности на сжатие. В этих образцах в качестве мелкого заполнителя использовался каменный песок; и был добавлен кремнеземный дым в качестве субмикронного химически активного наполнителя. В качестве мелкого химически активного наполнителя использовался размельченный кварц (QZ) от U.S. Silica. В качестве усилителя прочности был добавлен фторид натрия (NaF) в количестве приблизительно 0.25 вес.% бетонной смеси. Суперпластификатор не добавлялся. В образец 55 для улучшения пластичности было добавлено стальное волокно от Becaert Corporation. Состав, W/C, концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочности на сжатие показаны в Таблице 10.
| Таблица 10 | ||||||||||||||
| Состав (вес.%), W/C, молярная концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие (фунт/дюйм2) дополнительных образцов ГБУВК* | ||||||||||||||
| Образец | Сухие компоненты | Активирующая присадка | Сумма | (K, Na) OH M | W/C | Фунт/ дюйм2 | ||||||||
| MK | FS | SFF | QZ | Песок | Вол. | K2O | SiO2 | Na2O | Вода | |||||
| #53 | 6.51 | 16.80 | 2.00 | 9.00 | 45.00 | - | 3.34 | 4.52 | 1.48 | 11.35 | 100.00 | 9.51 | 0.38 | 25072 |
| #54 | 5.55 | 14.32 | 2.00 | 10.00 | 50.00 | - | 2.97 | 3.85 | 1.27 | 10.05 | 100.00 | 9.20 | 0.40 | 25681 |
| #55 | 4.91 | 12.67 | 2.93 | 9.76 | 48.78 | 1.95 | 2.83 | 3.41 | 1.21 | 11.56 | 100.00 | 7.76 | 0.51 | 20997 |
| #56 | 5.88 | 15.17 | 2.94 | 13.71 | 41.14 | - | 3.43 | 4.11 | 1.44 | 12.19 | 100.00 | 9.02 | 0.44 | 22154 |
| *SFF = наполнитель из кремнеземного дыма; QZ = размельченный кварц; Волокно = стальное волокно; Na2O и K2O добавлены в виде гидроокисей, а SiO2 добавлен в виде кремнеземного дыма (например, продукт отходов сплавления Fe-Si) для приготовления растворов активирующей присадки. | ||||||||||||||
Пример 10
Используя ту же самую процедуру, которая описана в Примере 1. были приготовлены дополнительные образцы ГБУВК (образцы 57-64). Образцы были отверждены при комнатной температуре, и после отверждения в течение 28 дней были измерены их прочности па сжатие. В этих образцах в качестве мелкого заполнителя использовался каменный песок; и был добавлен кремнеземный дым и/или цеолит в качестве химически активного наполнителя. В образцах 62 и 64 качестве мелкого химически активного наполнителя использовался размельченный кварц (QZ) от U.S. Silica. Растворы активирующих присадок были подготовлены использованием преимущественно гидроокиси натрия и кремнеземного дыма промышленных отходов от Norchem Inc. Усилители прочности, используемые в этих образцах, включали гидроокись алюминия, карбонат натрия, фосфат натрия, сульфат натрия, оксалат и фторид натрия. Полная добавка усилителей прочности была менее, чем приблизительно 1.0 вес.% бетонной смеси. Они были растворены в воде перед растворением в гидроокисях щелочных металлов. Суперпластификатор не добавлялся. Состав, W/C, концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочности на сжатие показаны в Таблице 11.
| Таблица 11 | ||||||||||||||
| Состав (вес.%), W/C, молярная концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие (фунт/дюйм2) дополнительных образцов ГБУВК* | ||||||||||||||
| Образец | Сухие компоненты | Активирующая присадка | Сумма | (K, Na)OH M | W/C | Фунт/ дюйм2 | ||||||||
| MK | BFS | SFF | ZT | QZ | Песок | K2O | SiO2 | Na2O | Вода | |||||
| #57 | 9.93 | 25.62 | 1.98 | 0.99 | - | 34.66 | 0.13 | 6.63 | 5.19 | 14.86 | 100.00 | 10.84 | 0.31 | 23804 |
| #58 | 10.56 | 27.26 | 1.97 | 0.98 | - | 29.51 | 0.39 | 7.06 | 5.53 | 16.74 | 100.00 | 10.69 | 0.34 | 20258 |
| #59 | 8.99 | 23.21 | 1.96 | 0.98 | - | 39.25 | 0.60 | 6.01 | 4.72 | 14.28 | 100.00 | 10.82 | 0.35 | 20529 |
| #60 | 11.34 | 29.26 | 1.96 | 0.98 | - | 24.55 | 0.58 | 7.58 | 5.93 | 17.82 | 100.00 | 11.05 | 0.34 | 20910 |
| #61 | 12.10 | 31.22 | 1.96 | 0.98 | - | 19.65 | 0.57 | 8.09 | 6.30 | 19.13 | 100.00 | 10.98 | 0.34 | 19760 |
| #62 | 5.67 | 14.64 | 1.97 | - | 9.87 | 49.35 | 0.42 | 3.83 | 3.49 | 10.76 | 100.00 | 10.13 | 0.43 | 22433 |
| #63 | 7.55 | 19.49 | 2.00 | - | - | 50.00 | - | 5.05 | 4.16 | 11.75 | 100.00 | 10.32 | 0.36 | 21596 |
| #64 | 6.52 | 16.82 | 1.96 | - | 8.80 | 44.02 | 0.31 | 4.35 | 3.86 | 13.37 | 100.00 | 9.06 | 0.45 | 20898 |
| *SFF = наполнитель из кремнеземного дыма; QZ = размельченный кварц; Волокно = стальное волокно; Na2O и K2O добавлены в виде соответствующих гидроокисей, a SiO2 добавлен в виде кремнеземного дыма (например, продукт отходов сплавления Fe-Si) для приготовления растворов активирующей присадки. | ||||||||||||||
Пример 11
Используя ту же самую процедуру, которая описана в Примере 1. были приготовлены дополнительные образцы ГБУВК (образцы 65-67). Образцы были отверждены при комнатной температуре, и после отверждения в течение 28 дней были измерены их прочности на сжатие. В этих образцах в качестве мелкого заполнителя использовался каменный песок; и был использован кремнеземный дым от Norchem Inc. в качестве субмикронного химически активного наполнителя. В образцах 65 и 66 в качестве мелкого химически активного наполнителя использовался размельченный кварц (QZ) от U.S. Silica. В образце 67 для замены размельченного кварцевого порошка использовалась зольная пыль Класса F от Boral Material Technologies. Растворы активирующих присадок были подготовлены использованием имеющегося на рынке раствора силиката натрия (раствор силиката натрия Ru™, PQ Inc.), вместо растворения кремнеземного дыма в растворе гидроокиси щелочных металлов. В качестве усилителя прочности был добавлен фторид натрия (NaF) в количестве приблизительно 0.25 вес.% бетонной смеси. Суперпластификатор не добавлялся. Состав, W/C, концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочности на сжатие показаны в Таблице 12.
| Таблица 12 | ||||||||||||||
| Состав (вес.%), W/C, молярная концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие (фунт/дюйм2) дополнительных образцов ГБУВК* | ||||||||||||||
| Образец | Сухие компоненты | Активирующая присадка | Сумма | (K, Na) OH M | W/C | Фунт/ дюйм2 | ||||||||
| MK | FS | SFF | QZ | FAF | Песок | K2O | SiO2 | Na,0 | Вода | |||||
| #65 | 6.77 | 17.46 | 1.98 | 8.89 | - | 44.46 | 0.41 | 4.52 | 3.90 | 11.60 | 100.00 | 10.60 | 0.38 | 22485 |
| #66 | 5.51 | 14.22 | 1.99 | 9.95 | - | 49.74 | 0.13 | 3.68 | 3.70 | 11.08 | 100.00 | 9.90 | 0.45 | 20622 |
| #67 | 5.58 | 14.41 | 1.99 | - | 9.93 | 49.64 | 0.23 | 3.73 | 3.63 | 10.87 | 100.00 | 10.07 | 0.44 | 21448 |
| *SFF = наполнитель из кремнеземного дыма; QZ = размельченный кварц; FFA зольная пыль Класса F | ||||||||||||||
Пример 12
Используя ту же самую процедуру, которая описана в Примере 1. были приготовлены дополнительные образцы ГБУВК (образцы 68-70). Образцы были отверждены при комнатной температуре, и после отверждения в течение 28 дней были измерены их прочности на сжатие. В этих образцах в качестве мелкого заполнителя использовался каменный песок; а кремнеземный дым от Norchem Inc. совместно с зольной пылью Класса F от Boral Material Technologies был использован в качестве химически активного наполнителя в образцах 68 и 70. В образце 69 в качестве химически активного наполнителя был использован кремнеземный дым совместно с размельченным кварцем (QZ) от U.S. silica. Растворы активирующей присадки были изготовлены растворением кремнеземного дыма от Norchem Inc. в растворе гидроокиси щелочных металлов с массовыми отношениями K2O/Na2O приблизительно 0.8. В качестве усилителя прочности был добавлен фторид натрия (NaF) в количестве приблизительно 0.25 вес.% бетонной смеси. Суперпластификатор не добавлялся. Состав, W/C, концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочности на сжатие дополнительных образцов показаны в Таблице 13.
| Таблица 13 | |||||||||||||||
| Состав (вес.%), W/C, молярная концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие (фунт/дюйм2) дополнительных образцов ГБУВК* | |||||||||||||||
| Образец | Сухие компоненты | Активирующая присадка | Сумма | (K, Na)OH M | W/C | Фунт/дюйм2 | |||||||||
| MK | FS | SFF | ZT | QZ | FAF | Песок | K2O | SiO2 | Na2O | Вода | |||||
| #68 | 6.31 | 16.29 | 2.98 | 0.99 | - | 8.95 | 44.73 | 2.05 | 4.04 | 2.63 | 11.03 | 100.00 | 10.43 | 0.39 | 22653 |
| #69 | 5.48 | 14.15 | 2.95 | - | 9.82 | - | 49.09 | 2.25 | 3.37 | 2.33 | 10.56 | 100.00 | 10.27 | 0.43 | 24582 |
| #70 | 5.46 | 14.10 | 2.96 | - | - | 9.88 | 49.39 | 2.02 | 3.51 | 2.45 | 10.23 | 100.00 | 10.47 | 0.42 | 23307 |
| *SFF = наполнитель из кремнеземного дыма; ZT = цеолит; QZ = размельченный кварц; FAF = зольная пыль класса F; Na2O и K2O добавлены в виде гидроокисей, a SiO2 добавлен в виде кремнеземного дыма (например, продукт отходов сплавления Fe-Si) для приготовления растворов активирующей присадки. | |||||||||||||||
Пример 13
Используя ту же самую процедуру, которая описана в Примере 1, были приготовлены дополнительные образцы ГБУВК (образцы 71-88). Перемешивание было проведено смесителем высокой интенсивности (K-Lab Mixer от Lancaster Products). Образцы были отверждены при комнатной температуре, и после отверждения в течение 28 дней были измерены их прочности на сжатие. В этих образцах в качестве мелкого заполнителя использовался каменный песок; а в образцах 71-79 использовался кремнеземный дым от Norchem Inc. совместно с размельченным кварцем (QZ) от U.S. Silica. В образцах 80 и 86 использовался кремнеземный дым совместно с зольной пылью Класса F от Boral Material Technologies в качестве химически активного наполнителя. В образцах 87 и 88 использовался цеолит в качестве химически активного наполнителя. Растворы активирующих присадок были изготовлены растворением кремнеземного дыма от Norchem Inc. в растворе гидроокиси щелочных металлов с массовыми отношениями K2O/Na2O от приблизительно 2 до приблизительно 3. В образцах 71, 73, 76, 81, 85 и 87 для улучшения пластичности было добавлено стальное волокно от Bekaert Corporation. В качестве усилителя прочности был добавлен фторид натрия (NaF) в количестве приблизительно 0.25 вес.% бетонной смеси. Суперпластификатор не добавлялся. Состав. W/C. концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочности на сжатие показаны в Таблице 14.
| Таблица 14 | |||||||||||||||
| Состав (вес.%), W/C, молярная концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие (фунт/дюйм2) дополнительных образцов ГБУВК* | |||||||||||||||
| Образец | Сухие компоненты | Активирующая присадка | Сумма | (K, Na) OH M | W/C | Фунт/ дюйм2 | |||||||||
| MK | BFS | SFF | QZ | FAF | Песок | Волокно | K2O | SiO2 | Na2O | Вода | |||||
| #71 | 6.37 | 16.43 | 1.95 | 8.78 | - | 43.88 | 2.50 | 3.38 | 4.41 | 1.44 | 10.87 | 100.00 | 9.90 | 0.37 | 23342 |
| #72 | 6.56 | 16.92 | 2.01 | 9.04 | - | 45.20 | - | 3.49 | 4.54 | 1.49 | 10.75 | 100.00 | 10.27 | 0.36 | 25686 |
| #73 | 6.39 | 16.50 | 1.96 | 8.81 | - | 44.07 | 2.51 | 3.40 | 4.43 | 1.45 | 10.48 | 100.00 | 10.27 | 0.36 | 25918 |
| #74 | 5.57 | 14.37 | 2.00 | 10.00 | - | 50.00 | - | 3.00 | 3.86 | 1.34 | 9.85 | 100.00 | 9.64 | 0.39 | 21200 |
| #75 | 5.64 | 14.55 | 2.00 | 10.00 | - | 50.00 | - | 3.08 | 3.92 | 1.36 | 9.45 | 100.00 | 10.21 | 0.37 | 24269 |
| #76 | 5.50 | 14.19 | 1.95 | 9.75 | - | 48.75 | 2.50 | 3.00 | 3.82 | 1.33 | 9.21 | 100.00 | 10.21 | 0.34 | 24652 |
| #77 | 4.63 | 11.94 | 2.00 | 11.00 | - | 55.00 | - | 2.55 | 3.09 | 1.14 | 8.65 | 100.00 | 9.08 | 0.43 | 20638 |
| #78 | 4.62 | 11.92 | 2.00 | 11.00 | - | 55.00 | - | 2.55 | 3.09 | 1.18 | 8.65 | 100.00 | 9.19 | 0.43 | 20700 |
| #79 | 4.93 | 19.77 | 2.00 | 9.00 | - | 45.00 | - | 2.80 | 4.02 | 1.73 | 10.75 | 100.00 | 9.71 | 0.36 | 21132 |
| #80 | 4.72 | 12.17 | 2.00 | - | 10.00 | 55.00 | - | 2.55 | 3.21 | 1.60 | 8.75 | 100.00 | 10.46 | 0.42 | 20343 |
| #81 | 4.60 | 11.86 | 1.95 | - | 9.75 | 53.62 | 2.50 | 2.49 | 3.13 | 1.56 | 8.53 | 100.00 | 10.46 | 0.42 | 21285 |
| #82 | 4.70 | 12.13 | 2.00 | - | 10.02 | 55.12 | - | 2.92 | 3.21 | 1.35 | 8.55 | 100.00 | 10.64 | 0.41 | 22952 |
| #83 | 4.58 | 11.82 | 1.95 | - | 9.77 | 53.74 | 2.51 | 2.85 | 3.12 | 1.32 | 8.33 | 100.00 | 10.64 | 0.41 | 23807 |
| #84 | 4.84 | 12.48 | 2.02 | - | 10.08 | 55.46 | - | 2.83 | 3.30 | 1.41 | 7.59 | 100.00 | 11.78 | 0.36 | 27415 |
| #85 | 4.71 | 12.16 | 1.97 | - | 9.83 | 54.06 | 2.52 | 2.76 | 3.21 | 1.38 | 7.40 | 100.00 | 11.78 | 0.35 | 23369 |
| #86 | 4.80 | 12.37 | 2.00 | - | 10.00 | 55.00 | - | 2.81 | 3.27 | 1.40 | 8.35 | 100.00 | 11.30 | 0.38 | 20816 |
| #87 | 6.18 | 15.95 | 1.95 | - | 0.97** | 53.62 | 2.50 | 3.36 | 4.13 | 1.42 | 9.90 | 100.00 | 10.45 | 0.36 | 22688 |
| #88 | 6.34 | 16.36 | 2.00 | - | 1.00** | 55.00 | - | 3.45 | 4.24 | 1.46 | 10.15 | 100.00 | 10.45 | 0.36 | 21532 |
| *SFF = наполнитель из кремнеземного дыма; QZ = размельченный кварц; FAF = зольная пыль Класса F; Na2O и K2O добавлены в виде гидроокисей, a SiO2 добавлен в виде кремнеземного дыма (например, продукт отходов сплавления Fe-Si) для приготовления растворов активирующей присадки. ** цеолит |
|||||||||||||||
Пример 14
Используя ту же самую процедуру, которая описана в Примерах 71-88. были приготовлены дополнительные образцы ГБУВК (образцы 89-92). Перемешивание было проведено смесителем высокой интенсивности (K-Lab Mixer от Lancaster Products). Начальное время схватывания было определено с использованием системы Vicat. Образцы были отверждены при комнатной температуре, и после отверждения в течение 3 часов. 6 часов, 1 дня. 3 дней, 7 дней, 15 дней, 21 дня и 28 дней были измерены их прочности на сжатие. В этих образцах в качестве мелкого заполнителя использовался каменный песок; а в образце 89 в качестве химически активного наполнителя использовался кремнеземный дым от Norchem Inc. совместно с зольной пылью Класса F от Boral Material Technologies. В образцах 90-92 в качестве химически активного наполнителя использовался кремнеземный дым совместно с размельченным кварцем (QZ) от U.S. Silica. Растворы активирующих присадок были изготовлены растворением кремнеземного дыма от Norchem Inc. в растворе гидроокиси щелочных металлов с массовыми отношениями K2O/Na2O приблизительно 2.2. Суперпластификатор не добавлялся. В качестве усилителя прочности был добавлен фторид натрия (NaF). Состав. W/C и концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки дополнительных образцов показаны в Таблице 15. В Таблице 16 показаны прочности на сжатие образцов 89-92 при временах, указанных выше. Кривая зависимости этих прочностей на сжатие от времени отверждения показана на Фиг.1.
| Таблица 15 | ||||||||||||||||||||||
| Состав (вес.%), W/C, молярная концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие (фунт/дюйм2) дополнительных образцов ГБУВК* | ||||||||||||||||||||||
| Образец | Сухие компоненты | Активирующая присадка | Сумма | (K, Na) OH M | W/C | |||||||||||||||||
| MK | BFS | SFF | QZ | FFA | Песок | K2O | SiO2 | Na2O | Вода | |||||||||||||
| #89 | 4.82 | 12.43 | 2.01 | - | 10.04 | 55.24 | 2.82 | 3.28 | 1.41 | 7.94 | 100.00 | 11.30 | 0.38 | |||||||||
| #90 | 6.56 | 16.92 | 2.01 | 9.04 | - | 45.20 | 3.49 | 4.54 | 1.49 | 10.75 | 100.00 | 10.27 | 0.36 | |||||||||
| #91 | 5.64 | 14.55 | 2.00 | 10.0 | - | 50.00 | 3.08 | 3.92 | 1.36 | 9.45 | 100.00 | 9.96 | 0.37 | |||||||||
| #92 | 4.62 | 11.92 | 2.00 | 11.0 | - | 55.00 | 2.55 | 3.09 | 1.18 | 8.65 | 100.00 | 9.19 | 0.43 | |||||||||
| *SFF = наполнитель из кремнеземного дыма; QZ = размельченный кварц; FAF = зольная пыль Класса F; Na2O и K2O добавлены в виде гидроокисей, а SiO2 добавлен в виде кремнеземного дыма (например, продукт отходов сплавления Fe-Si) для приготовления растворов активирующей присадки. | ||||||||||||||||||||||
| Таблица 16 | ||||||||||||||||||||||
| Прочность на сжатие (фунт/дюйм2) образцов, отвержденных при различных длительностях | ||||||||||||||||||||||
| Образец | Начальные/конечные времена схватывания | Прочность на сжатие (фунт/дюйм2) | ||||||||||||||||||||
| 3 часа | 6 часов | 24 часа | 3 дня | 7 дней | 15 дней | 21 день | 28 дней | |||||||||||||||
| #89 | 25/35 мин | 1095 | 2339 | 7026 | 13794 | 17360 | 21361 | 20949 | 23633 | |||||||||||||
| #90 | 63/75 мин | 1515 | 2846 | 7518 | 15278 | 19351 | 24268 | 22918 | 27211 | |||||||||||||
| #91 | 50/57 мин | 1312 | 2567 | 5780 | 14435 | 19221 | 25390 | 29104 | 25847 | |||||||||||||
| #92 | 42/68 мин | 1257 | 2016 | 6043 | 13823 | 17972 | 22080 | 23524 | 23174 | |||||||||||||
Пример 15
Используя ту же самую процедуру, которая описана в Примере 13, были приготовлены дополнительные образцы ГБУВК (образцы 93-98). Перемешивание было проведено смесителем высокой интенсивности (K-Lab Mixer от Lancaster Products). Образцы были отверждены при комнатной температуре, и после отверждения в течение 3 часов, 6 часов, 1 дня, 3 дней, 7 дней, 15 дней, 21 дня и 28 дней были измерены их прочности на сжатие. В этих образцах в качестве мелкого заполнителя использовался каменный песок; а в образцах 93, 95, 97 и 99 в качестве химически активного наполнителя использовался кремнеземный дым от Norchem Inc. совместно с зольной пылью Класса F с низким содержанием CaO от электростанций Brandon Shores, Балтимор, штат Мэриленд (Separation Technologies). В образцах 94, 96, 98 и 100 в качестве химически активного наполнителя использовался кремнеземный дым от Norchem Inc. совместно с зольной пылью Класса F с высоким содержанием CaO от электростанции Limestone, Jewett, Техас (Headwater Resources). Растворы активирующих присадок были изготовлены растворением кремнеземного дыма от Norchem Inc. в растворе гидроокиси щелочных металлов с массовыми отношениями K2O/Na2O приблизительно 2.2. Суперпластификатор не добавлялся. В качестве усилителя прочности был добавлен фторид натрия (NaF) в количестве приблизительно 0.25 вес.% бетонной смеси. Состав, W/C и концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки дополнительных образцов показаны в Таблице 17. В Таблице 18 показаны прочности на сжатие образцов 93-98 при временах, указанных выше.
| Таблица 17 | |||||||||||||
| Состав (вес.%), W/C, молярная концентрация гидроокисей щелочных металлов в растворе активирующей присадки и прочность на сжатие (фунт/дюйм2) дополнительных образцов ГБУВК* | |||||||||||||
| Образец | Сухие компоненты | Активирующая присадка | Сумма | (K, Na) OH M | W/C | Тип FFA | |||||||
| MK | BFS | SFF | FFA | Песок | K2O | SiO2 | Na2O | Вода | |||||
| #93 | 5.64 | 14.55 | 2.00 | 10.0 | 50.00 | 3.08 | 3.92 | 1.36 | 9.45 | 100.00 | 10.21 | 0.38 | Низк. CaO |
| #94 | 5.64 | 14.55 | 2.00 | 10.0 | 50.00 | 3.08 | 3.92 | 1.36 | 9.45 | 100.00 | 10.21 | 0.38 | Выс. CaO |
| #95 | 4.62 | 11.92 | 2.00 | 11.0 | 55.00 | 2.55 | 3.09 | 1.18 | 8.65 | 100.00 | 9.19 | 0.43 | Низк. CaO |
| #96 | 4.62 | 11.92 | 2.00 | 11.0 | 55.00 | 2.55 | 3.09 | 1.18 | 8.65 | 100.00 | 9.19 | 0.43 | Выс. CaO |
| #97 | 4.80 | 12.37 | 2.00 | 10.0 | 55.00 | 2.81 | 3.27 | 1.40 | 8.35 | 100.00 | 10.78 | 0.38 | Низк. CaO |
| #98 | 4.80 | 12.37 | 2.00 | 10.0 | 55.00 | 2.81 | 3.27 | 1.40 | 8.35 | 100.00 | 10.78 | 0.38 | Выс. CaO |
| #99 | 6.53 | 16.85 | 2.00 | 3.47 | 4.52 | 1.48 | 45.00 | 9.00 | 11.15 | 100.00 | 9.90 | 0.36 | Низк. CaO |
| #100 | 6.53 | 16.85 | 2.00 | 3.47 | 4.52 | 1.48 | 45.00 | 9.00 | 11.15 | 100.00 | 9.90 | 0.36 | Выс. CaO |
*SFF = наполнитель из кремнеземного дыма; FAF = зольная пыль Класса F; Na2O и K2O добавлены в виде соответствующих гидроокисей, a SiO2 добавлен в виде кремнеземного дыма (например, продукт отходов сплавления Fe-Si) для приготовления растворов активирующей присадки.
| Таблица 18 | ||||||||
| Прочность на сжатие (фунт/дюйм2) образцов, отвержденных при различных длительностях | ||||||||
| Образец | 3 часа | 6 часов | 24 часа | 3 дня | 7 дней | 14 дней | 21 день | 28 дней |
| #93 | 2497 | 5793 | 10468 | 16210 | 19322 | 24645 | 21210 | 22506 |
| #94 | 2107 | 4403 | 10875 | 15940 | 19357 | 20634 | 21896 | 21982 |
| #95 | 1430 | 2098 | 6663 | 12054 | 15287 | 19263 | 20143 | ND |
| #96 | 1233 | 2452 | 7263 | 12S25 | 16905 | 20968 | ND | ND |
| #97 | 1313 | 3207 | 9355 | 13420 | 16932 | 18048 | 20901 | 20873 |
| #98 | 1666 | 3609 | 9179 | - | 18621 | 20589 | 20649 | ND |
| #99 | 3243 | 6272 | 7795 | 12772 | 15381 | 20950 | ND | ND |
| #100 | 2445 | 3453 | 8744 | 12625 | 18931 | 20968 | ND | ND |
| ND = не определено | ||||||||
Содержимое статей, патентов и патентных заявок, а также всех других документов и информации в электронной виде, упомянутых или цитируемых здесь, целиком введены здесь ссылкой в том же самом объеме, как если бы каждая отдельная публикация была специально и отдельно указана, как введенная ссылкой. Заявители сохраняют право физически ввести в эту заявку любые и все материалы и информацию из любых таких статей, патентов, патентных заявок или других физических и электронных документов.
Способы, иллюстративно описанные здесь, могут соответствующим образом использоваться на практике в отсутствие любого элемента или элементов, ограничения или ограничений, не раскрытых здесь специально. Таким образом, например, термины "содержащий", "включающий", "имеющий" и другие следует читать расширительно и без ограничений. Кроме того, термины и выражения, примененные здесь, были использованы как термины описания, а не ограничения, и отсутствует намерение в применении таких терминов и выражений для исключения любых эквивалентов, показанных и описанных особенностей или их частей. Признается, что в объеме заявленного изобретения возможны различные модификации. Таким образом, следует понимать, что хотя настоящее изобретение было конкретно раскрыто предпочтительными примерами осуществления и необязательными особенностями, специалисты в этой области техники могут прибегнуть к модификации и вариации изобретения, реализованной этим и раскрытой здесь, и что такие модификации и вариации рассматриваются как находящиеся в объеме этого изобретения.
Изобретение было здесь описано широко и в общем. Каждый из более узких образцов и субродовых группировок, подпадающих в родовое раскрытие, также образуют часть этих способов. Это включает общее описание способов с оговоркой или отрицательным ограничением, удаляющим любой предмет обсуждения из рода, безотносительно к тому, специально процитирован ли здесь или нет выделенный материал.
Другие примеры осуществления находятся в пределах следующих патентных требований. Вдобавок, где особенности или аспекты способов описаны в терминах групп Маркуша, специалистам в этой области техники будет признано, что изобретение описано здесь также в терминах любого индивидуального члена или подгруппы членов группы Маркуша.
Claims (40)
1. Геополимерный композит для бетона ультравысокого качества, содержащий:
(а) связующее вещество, содержащее, по меньшей мере, один химически активный алюмосиликат и, по меньшей мере, один химически активный щелочноземельный алюмосиликат;
(б) щелочную активирующую присадку, содержащую водный раствор:
по меньшей мере, одного вещества из гидроокиси натрия и гидроокиси калия, и
по меньшей мере, одного вещества из кремнеземного дыма, стекла из силиката натрия, стекла из силиката калия, раствора силиката натрия и раствора силиката калия; и
(в) один или более заполнителей.
(а) связующее вещество, содержащее, по меньшей мере, один химически активный алюмосиликат и, по меньшей мере, один химически активный щелочноземельный алюмосиликат;
(б) щелочную активирующую присадку, содержащую водный раствор:
по меньшей мере, одного вещества из гидроокиси натрия и гидроокиси калия, и
по меньшей мере, одного вещества из кремнеземного дыма, стекла из силиката натрия, стекла из силиката калия, раствора силиката натрия и раствора силиката калия; и
(в) один или более заполнителей.
2. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что связующее вещество составляет приблизительно от 10 до 50 вес. % композита.
3. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере, один химически активный алюмосиликат составляет приблизительно от 0 до 30 вес. % композита.
4. Геополимерный композит для БУВК по п. 3, отличающийся тем, что по меньшей мере, один химически активный алюмосиликат выбирается из группы, которая состоит из метакаолина, химически активных алюмосиликатных стекол и ультрамелкой зольной пыли Класса F.
5. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере, один химически активный щелочноземельный алюмосиликат составляет приблизительно от 2 до 40 вес. % композита.
6. Геополимерный композит для БУВК по п. 5, отличающийся тем, что по меньшей мере, один химически активный щелочноземельный алюмосиликат выбирается из группы, которая состоит из гранулированного доменного шлака, стеклообразного алюмосиликата кальция (VCAS), зольной пыли Класса С и бетонной пыли.
7. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что масса, по меньшей мере, одного химически активного алюмосиликата превышает приблизительно в 10 раз, предпочтительно от приблизительно 0.2 до приблизительно 0.8 раз, массу, по меньшей мере, одного химически активного щелочноземельного алюмосиликата.
8. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере, один химически активный алюмосиликат составляет приблизительно от 2 до 15 вес. % композита.
9. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что масса, по меньшей мере, одного химически активного щелочноземельного алюмосиликата превышает приблизительно в 20 раз, предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно 5 раз, массу, по меньшей мере, одного химически активного алюмосиликата.
10. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере, один химически активный щелочноземельный алюмосиликат составляет от приблизительно 8 до приблизительно 25 вес. % композита.
11. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что также содержит один или более наполнителей, которые составляют до приблизительно 35 вес. %, предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно 25 вес. %, композита.
12. Геополимерный композит для БУВК по п. 11, отличающийся тем, что один или более наполнителей имеет размер частиц между 1 и 75 мкм и выбирается из группы, которая состоит из размельченного кварца, зольной пыли Класса F, зольной пыли Класса С, цеолита, размолотого стекла, метакаолина, размолотого гранулированного доменного шлака, ультрамелкого топочного шлака и ультрамелкой зольной пыли.
13. Геополимерный композит для БУВК по п. 11, отличающийся тем, что один или более наполнителей имеет размер частиц между приблизительно 0.05 и 1 мкм и выбирается из группы, которая состоит из кремнеземного дыма, осажденного кремнезема, ультрамелкого карбоната кальция, микронного глинозема и субмикронных частиц окислов.
14. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что один или более заполнителей имеет размер частиц между приблизительно 0.075 и 10 мм и составляет до приблизительно 75 вес. %, предпочтительно от приблизительно 30 до 60 вес. %, композита.
15. Геополимерный композит для БУВК по п. 14, отличающийся тем, что один или более заполнителей содержит один или более крупных заполнителей, имеющих размер частиц между приблизительно 0.75 и приблизительно 10 мм, которые выбираются из группы,
состоящей из кварцевого песка, гранита, базальта, гнейса, размельченного гранулированного доменного шлака, известняка и песка кальцинированного боксита.
состоящей из кварцевого песка, гранита, базальта, гнейса, размельченного гранулированного доменного шлака, известняка и песка кальцинированного боксита.
16. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что один или более заполнителей содержит один или более мелких заполнителей с размером частиц между приблизительно 0.075 и 0.75 мм.
17. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что раствор щелочной активирующей присадки составляет приблизительно от 10 до 40 вес. %, более предпочтительно приблизительно от 15 до приблизительно 25 вес. %, композита.
18. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что щелочная активирующая присадка содержит гидроокись натрия и гидроокись калия.
19. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере, одно вещество из гидроокиси натрия и гидроокиси калия в виде М2О составляет приблизительно от 2 до 10 вес. % с композита.
20. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что щелочная активирующая присадка содержит силикат натрия, силикат калия или оба вещества.
21. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере, одно вещество из кремнеземного дыма, стекла из силиката натрия, стекла из силиката калия, раствора силиката натрия и раствора силиката калия в виде SiO2 составляет приблизительно от 2 до 10 вес. % композита.
22. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что щелочная активирующая присадка содержит воду приблизительно от 4 до 25 вес. %, более предпочтительно приблизительно от 5 до 15 вес. %, композита.
23. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что также содержит одно или более волокон, составляющих до приблизительно 15 вес. % композита.
24. Геополимерный композит для БУВК по п. 23, отличающийся тем, что одно или более волокон выбираются из группы, которая состоит из органического волокна, стеклянного волокна, минерального волокна, базальтового волокна, углеродного волокна, нановолокна и металлического волокна.
25. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что также содержит один или более усилителей прочности, составляющих до приблизительно 2 вес. % композита.
26. Геополимерный композит для БУВК по п. 25, отличающийся тем, что один или более усилителей прочности выбирается из группы, которая состоит из гидроокиси алюминия, карбоната щелочного металла, фосфата щелочного металла, сульфата щелочного металла, оксалата щелочного металла и фторида щелочного металла.
27. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что также содержит сухое вещество суперпластификатора, составляющего до приблизительно 5 вес. % композита.
28. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что также содержит ускоритель схватывания, составляющий до приблизительно 5 вес. % композита.
29. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что плотность упаковки всех сухих компонентов в композите составляет, по меньшей мере, 0.5 (объем/объем), предпочтительно, по меньшей мере, 0.6 (объем/объем), предпочтительно по меньшей мере, 0.7 (объем/объем).
30. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что композит дает в результате продукт с прочностью на сжатие после 28 дней, по меньшей мере, приблизительно 10,000 фунт/дюйм2.
31. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что композит дает в результате продукт с прочностью на сжатие после 28 дней, по меньшей мере, приблизительно 20,000 фунт/дюйм2.
32. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что композит дает в результате продукт с прочностью на сжатие после 28 дней, по меньшей мере, приблизительно 25,000 фунт/дюйм2.
33. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что композит дает в результате продукт со временем схватывания приблизительно от 30 минут до 3 часов.
34. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что композит дает в результате продукт с температурой схватывания между приблизительно 0°С и 150°С.
35. Способ изготовления продукта геополимерного композита для БУВК, включающий:
(а) смешивание сухого композита с раствором активирующей присадки для образования пасты ГБУВК; и
(б) схватывание и отверждение пасты ГБУВК для образования продукта; при этом упомянутый сухой композит содержит связующее вещество приблизительно от 10 до 50 вес. %, связующее вещество содержит, по меньшей мере, один химически активный алюмосиликат и, по меньшей мере, один химически активный щелочноземельный алюмосиликат, а раствор активирующей присадки содержит водный раствор, по меньшей мере, одного вещества из гидроокиси натрия и гидроокиси калия и, по меньшей мере, одного вещества из кремнеземного дыма, стекла из силиката натрия, стекла из силиката калия, раствора силиката натрия и раствора силиката калия; сухой композит также содержит одно или более веществ, выбранных из группы, которая состоит из заполнителя, наполнителя и волокна.
(а) смешивание сухого композита с раствором активирующей присадки для образования пасты ГБУВК; и
(б) схватывание и отверждение пасты ГБУВК для образования продукта; при этом упомянутый сухой композит содержит связующее вещество приблизительно от 10 до 50 вес. %, связующее вещество содержит, по меньшей мере, один химически активный алюмосиликат и, по меньшей мере, один химически активный щелочноземельный алюмосиликат, а раствор активирующей присадки содержит водный раствор, по меньшей мере, одного вещества из гидроокиси натрия и гидроокиси калия и, по меньшей мере, одного вещества из кремнеземного дыма, стекла из силиката натрия, стекла из силиката калия, раствора силиката натрия и раствора силиката калия; сухой композит также содержит одно или более веществ, выбранных из группы, которая состоит из заполнителя, наполнителя и волокна.
36. Способ по п. 35, отличающийся тем, что паста ГБУВК также содержит одно или более веществ, выбранных из группы, которая состоит из усилителя прочности, сухого вещества суперпластификатора и замедлителя схватывания.
37. Способ по п. 35, отличающийся тем, что раствор активирующей присадки имеет молярную концентрацию гидроокиси щелочных металлов от приблизительно 5 до приблизительно 15, предпочтительно от приблизительно 7 до приблизительно 12.
38. Способ изготовления продукта геополимерного композита для БУВК из геополимерного композита, причем упомянутый способ включает:
смешивание компонентов композита в интенсивном смесителе до тех пор, пока композит не пройдет через гранулоподобную консистенцию и перейдет при непрерывном перемешивании в однородную текучую пасту;
при этом композит содержит раствор активирующей присадки и связующее вещество; причем раствор активирующей присадки содержит водный раствор, по меньшей мере, одного вещества из гидроокиси натрия и гидроокиси калия и, по меньшей мере, одного вещества из кремнеземного дыма, стекла из силиката натрия, стекла из силиката калия, раствора силиката натрия и раствора силиката калия, связующее вещество содержит, по меньшей мере, один химически активный алюмосиликат и, по меньшей мере, один химически активный щелочноземельный алюмосиликат.
смешивание компонентов композита в интенсивном смесителе до тех пор, пока композит не пройдет через гранулоподобную консистенцию и перейдет при непрерывном перемешивании в однородную текучую пасту;
при этом композит содержит раствор активирующей присадки и связующее вещество; причем раствор активирующей присадки содержит водный раствор, по меньшей мере, одного вещества из гидроокиси натрия и гидроокиси калия и, по меньшей мере, одного вещества из кремнеземного дыма, стекла из силиката натрия, стекла из силиката калия, раствора силиката натрия и раствора силиката калия, связующее вещество содержит, по меньшей мере, один химически активный алюмосиликат и, по меньшей мере, один химически активный щелочноземельный алюмосиликат.
39. Способ по п. 38, отличающийся тем, что композит имеет отношение массы воды к массе сухого вещества геополимера (W/C) между приблизительно 0.12 и приблизительно 0.65, предпочтительно между приблизительно 0.20 и приблизительно 0.50, более предпочтительно между приблизительно 0.30 и приблизительно 0.45.
40. Геополимерный композит для БУВК по п. 1, отличающийся тем, что щелочная активирующая присадка содержит кремнеземный дым.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201061457052P | 2010-12-17 | 2010-12-17 | |
| US61/457,052 | 2010-12-17 | ||
| PCT/US2011/065649 WO2012083255A1 (en) | 2010-12-17 | 2011-12-16 | Geopolymer composite for ultra high performance concrete |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013132983A RU2013132983A (ru) | 2015-01-27 |
| RU2599742C2 true RU2599742C2 (ru) | 2016-10-10 |
Family
ID=46232672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013132983/03A RU2599742C2 (ru) | 2010-12-17 | 2011-12-16 | Геополимерный композит для бетона ультравысокого качества |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9090508B2 (ru) |
| EP (1) | EP2651846B1 (ru) |
| JP (1) | JP6096674B2 (ru) |
| KR (1) | KR101726914B1 (ru) |
| CN (2) | CN107265937B (ru) |
| BR (1) | BR112013014685B1 (ru) |
| CA (1) | CA2821512C (ru) |
| ES (1) | ES2778927T3 (ru) |
| MX (1) | MX342948B (ru) |
| PL (1) | PL2651846T3 (ru) |
| PT (1) | PT2651846T (ru) |
| RU (1) | RU2599742C2 (ru) |
| WO (1) | WO2012083255A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2817480C1 (ru) * | 2023-11-23 | 2024-04-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Композиция на основе техногенных отходов для получения геополимерного материала |
Families Citing this family (107)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2010855A3 (cs) * | 2010-11-23 | 2012-05-30 | Rázl@Ivan | Cementové kompozity odolné kyselinám a vysokým teplotám a zpusob jejich výroby |
| US8562735B2 (en) * | 2011-08-27 | 2013-10-22 | Louisiana Tech University Research Foundation, a division of Louisiana Tech University Founcation, Inc. | Incinerator fly ash geopolymer and method |
| CZ2011732A3 (cs) * | 2011-11-15 | 2013-05-22 | Active Optix S.R.O. | Zpusob výroby výrobku z geopolymerního kompozitu |
| JP6224071B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2017-11-01 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | ジオポリマー前駆体エアロゲル組成物 |
| US9674242B1 (en) | 2012-06-28 | 2017-06-06 | Shoretel, Inc. | Mesh conferencing |
| BE1021476B1 (fr) | 2012-10-02 | 2015-11-27 | Geogrind | Composition liante inorganique. |
| TR201708039T4 (tr) | 2012-10-30 | 2018-11-21 | Sa Minera Catalano Aragonesa | İnorganik polimerler ile yapılan seramik materyallerin oluşturulması. |
| AU2013344816B2 (en) * | 2012-11-13 | 2016-09-22 | Cement Australia Pty Limited | Geopolymer cement |
| DE102013001927B4 (de) | 2013-02-04 | 2019-01-17 | Refratechnik Holding Gmbh | Geopolymer-Bindemittelsystem für Feuerbetone, trockener Feuerbetonversatz enthaltend das Bindemittelsystem sowie die Verwendung des Versatzes |
| KR101306186B1 (ko) | 2013-03-08 | 2013-09-09 | 하나케이환경 주식회사 | 건설폐기물 순환골재를 이용한 비시멘트 친환경 신 건설자재인 지오폴리머 콘크리트의 제조방법 |
| US9919974B2 (en) * | 2013-03-14 | 2018-03-20 | The Catholic University Of America | High-strength geopolymer composite cellular concrete |
| EP2978723A4 (en) * | 2013-03-28 | 2016-12-07 | Socpra Sciences Et Genie Sec | ULTRA-HIGH PERFORMANCE GLASS BEETONE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| US20160075852A1 (en) * | 2013-04-10 | 2016-03-17 | Sika Technology Ag | Composition for use as a two component back filled grout comprising extracted silicate |
| US9388072B2 (en) * | 2013-06-25 | 2016-07-12 | Carboncure Technologies Inc. | Methods and compositions for concrete production |
| US9321687B2 (en) * | 2013-07-03 | 2016-04-26 | University Of North Dakota | Low concentration alkali fly ash cement and method of making |
| DE102013108836A1 (de) * | 2013-08-15 | 2015-02-19 | Europoles Gmbh & Co. Kg | Ultrahochfester Beton und daraus hergestelltes Betonbauteil |
| CN103551029B (zh) * | 2013-10-22 | 2015-05-06 | 重庆大学 | 一种半干法烧结烟气脱硫灰的改性方法 |
| US10087365B2 (en) | 2013-10-30 | 2018-10-02 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Proppants with improved strength |
| WO2015087255A1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-06-18 | University Of Pretoria | Improved alkaline-activated slag (aas) composition |
| BR102013033014A2 (pt) * | 2013-12-20 | 2020-12-29 | Univ Estadual Ponta Grossa | processo de fabricação de cimento geopolimérico e seus materiais derivados a partir da reciclagem de vidros e outros materiais para utilização como materiais de construção civil |
| JP6284388B2 (ja) * | 2014-02-25 | 2018-02-28 | 前田建設工業株式会社 | ジオポリマー組成物 |
| US20150246850A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | Anf Technology Limited | Alumina nanofiber reinforced cement-based materials and method for producing same |
| JP6347512B2 (ja) * | 2014-05-14 | 2018-06-27 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | 自硬性材料の製造方法 |
| EP2949632B1 (en) * | 2014-05-30 | 2020-03-11 | Destaclean Oy | Hydraulic composite material based on recycled materials and method for production thereof |
| NL2012959B1 (nl) * | 2014-06-06 | 2016-06-27 | Ascem B V | Cementsamenstelling, en werkwijze voor het vervaardigen daarvan. |
| JP6300678B2 (ja) * | 2014-07-31 | 2018-03-28 | 太平洋マテリアル株式会社 | ジオポリマー組成物の硬化促進方法および製造方法 |
| AU2015303826B2 (en) * | 2014-08-13 | 2019-01-17 | Polyagg Pty Ltd | Geopolymers and geopolymer aggregates |
| CN104193270B (zh) * | 2014-08-26 | 2016-03-23 | 重庆大学 | 碱矿渣植筋锚固材料 |
| NO342894B1 (no) * | 2014-08-29 | 2018-08-27 | Mahmoud Khalifeh | Sementerende, aplittbasert geopolymermateriale og fremgangsmåte for å tilveiebringe en pumpbar, herdbar velling av et sementerende, aplittbasert geopolymermateriale |
| FR3026739B1 (fr) * | 2014-10-07 | 2020-10-09 | Centre Detudes Et De Rech De Lindustrie Du Beton | Procede ameliore pour la realisation d'un beton ecologique et composition d'un beton ecologique. |
| JP6580313B2 (ja) * | 2014-10-10 | 2019-09-25 | 東邦化学工業株式会社 | ジオポリマー用添加剤及びジオポリマー硬化体 |
| FR3033165A1 (ru) * | 2015-02-27 | 2016-09-02 | Imerys Ceram France | |
| FR3034094B1 (fr) | 2015-03-27 | 2020-10-09 | Hoffmann Jb Tech | Composition pour materiau de construction a base de metakaolin, procede de fabrication associe et utilisation pour la realisation d'elements de construction |
| JP6548426B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2019-07-24 | ニチハ株式会社 | 原料組成物 |
| JP6686693B2 (ja) * | 2015-05-29 | 2020-04-22 | 株式会社大林組 | 硬化体の製造方法 |
| RU2626493C2 (ru) * | 2015-06-01 | 2017-07-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Строительная композиция и комплексная добавка для строительной композиции |
| WO2017025127A1 (en) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | Cemex Research Group Ag | Fly ash based castable construction material with controlled flow and workability retention |
| CN105198303A (zh) * | 2015-08-13 | 2015-12-30 | 上海中冶环境工程科技有限公司 | 一种耐热混凝土及其制备方法 |
| CN105272027B (zh) * | 2015-09-23 | 2017-07-25 | 江苏苏博特新材料股份有限公司 | 一种抗压强度300MPa以上超高性能混凝土及其制备方法 |
| CN105130373A (zh) * | 2015-09-30 | 2015-12-09 | 四川大学 | 一种粉煤灰基聚合物混凝土的制备方法 |
| US20180371119A1 (en) * | 2015-11-06 | 2018-12-27 | VINCE Reed | Process for providing inorganic polymer ceramic-like materials |
| US9487442B1 (en) * | 2015-12-17 | 2016-11-08 | Mongoose Pictures Limited | Raw mixture and method for producing gas concrete |
| CN105541263A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-05-04 | 邢台建工商品混凝土有限公司 | 抗渗耐酸混凝土及其制备方法 |
| CA3011251C (en) * | 2016-01-19 | 2023-02-28 | Solidia Technologies, Inc. | Novel cement chemistries |
| US9771294B1 (en) | 2016-04-21 | 2017-09-26 | Americas Basalt Technology, Llc | Basalt fibers produced from high temperature melt |
| US10322971B1 (en) | 2016-04-21 | 2019-06-18 | MK1 Construction Services | Fast-setting flowable fill compositions, and methods of utilizing and producing the same |
| JP7019599B2 (ja) * | 2016-05-05 | 2022-02-15 | ソリディア テクノロジーズ インコーポレイテッド | 合成ポゾラン |
| CN105924049A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-09-07 | 句容联众科技开发有限公司 | 一种干熄焦炉用混凝土 |
| CN106116364B (zh) * | 2016-06-28 | 2018-09-28 | 王青 | 一种纤维增强混凝土及其制备方法 |
| EP3269693A1 (de) * | 2016-07-12 | 2018-01-17 | MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. KG Chemische Fabriken | Mehr-komponenten-baustoffmischung |
| AU2017305533B2 (en) * | 2016-08-05 | 2022-01-27 | Imertech Sas | Dry particulate compositions for the formation of geopolymers, a process for forming geopolymers and the geopolymers obtained as a result |
| EP3287427A1 (en) * | 2016-08-25 | 2018-02-28 | Imerys Ceramics France | Dry particulate compositions for the formation of geopolymers, a process for forming geopolymers and the geopolymers obtained as a result |
| CN106277861A (zh) * | 2016-08-15 | 2017-01-04 | 马鞍山十七冶工程科技有限责任公司 | 一种新型地质聚合物及制备方法 |
| US9802865B1 (en) * | 2016-09-13 | 2017-10-31 | Nano And Advanced Materials Institute Limited | Nano-modified alkali-activated cementitious materials for rapid repair |
| CN106630903A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-05-10 | 浙江建设职业技术学院 | 一种高耐久性地聚合物混凝土地基 |
| CN106495585A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-03-15 | 中国地质大学（武汉） | 地质聚合物基重载路面铺装材料及其制备方法 |
| CN106630792A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-05-10 | 广西金洪混凝土有限公司 | 高性能混凝土 |
| WO2018112547A1 (en) | 2016-12-23 | 2018-06-28 | Nu-Rock Corporation S.A.R.L. | Process and apparatus for producing a shaped article |
| US10851016B1 (en) | 2017-02-28 | 2020-12-01 | J&P Invesco Llc | Trona accelerated compositions, and methods of utilizing and producing the same |
| PL3378847T3 (pl) | 2017-03-21 | 2022-01-17 | Sociedad Anónima Minera Catalano-Aragonesa | Sposób dekorowania materiałów ceramicznych wytwarzanych z użyciem polimerów nieorganicznych |
| CN107244839B (zh) * | 2017-05-06 | 2019-07-12 | 湖南七纬科技有限公司 | 一种陶瓷砖抛光粉基地质聚合物及其制备方法 |
| US10981831B2 (en) | 2017-09-21 | 2021-04-20 | Crown Products & Services, Inc. | Dry mix and concrete composition containing bed ash and related methods |
| CN107663035B (zh) * | 2017-10-18 | 2020-05-22 | 浙江大学 | 一种铝灰渣基地聚物胶凝材料的制备方法 |
| CN107857543B (zh) * | 2017-11-09 | 2020-06-12 | 山东理工大学 | 一种抗氯盐侵蚀环保砂浆的制备方法 |
| KR102012655B1 (ko) * | 2017-11-24 | 2019-08-21 | 한국교통대학교산학협력단 | 콘크리트 구조물 보강용 내화 모르타르 조성물 |
| AU2018383125A1 (en) * | 2017-12-15 | 2020-06-18 | The Catholic University Of America | Control of time of setting of geopolymer compositions containing High-Ca reactive aluminosilicate materials |
| JP6440339B2 (ja) * | 2018-02-26 | 2018-12-19 | 太平洋マテリアル株式会社 | ジオポリマー組成物 |
| JP7041918B2 (ja) * | 2018-02-27 | 2022-03-25 | 国立大学法人山口大学 | 曲げ性能が高いジオポリマー硬化体及びその製造方法 |
| WO2019190334A1 (es) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | Huaman Mmamni Fredy Alberto | Mortero geopolimérico y procedimiento para la obtención de dicho mortero a partir de relaves mineros sin adición de cemento portland |
| CN112041285A (zh) * | 2018-04-05 | 2020-12-04 | 陈创楠 | 用于由飞灰生产建筑骨料的方法和利用该方法获得的骨料 |
| US11434169B1 (en) | 2018-04-25 | 2022-09-06 | J&P Invesco Llc | High-strength flowable fill compositions |
| US10919807B1 (en) * | 2018-04-25 | 2021-02-16 | J&P Invesco Llc | High-strength flowable fill compositions |
| US11525077B2 (en) * | 2018-07-25 | 2022-12-13 | The Catholic University Of America | Geopolymer concretes for energy storage applications |
| KR101964007B1 (ko) * | 2018-08-02 | 2019-03-29 | 노재호 | 초고감쇠 경량 콘크리트 조성물 |
| CN108840630B (zh) * | 2018-08-09 | 2020-12-11 | 邢台建工商品混凝土有限公司 | 高性能混凝土 |
| WO2020097516A1 (en) * | 2018-11-08 | 2020-05-14 | The Regents Of The University Of Michigan | Modular construction of load-bearing structures from reusable load-bearing elements |
| US11155751B2 (en) | 2019-01-22 | 2021-10-26 | Baker Hughes Holdings Llc | Method of treating subterranean formations with composites having enhanced strength |
| US11180691B2 (en) | 2019-01-22 | 2021-11-23 | Baker Hughes Holdings Llc | Use of composites having coating of reaction product of silicates and polyacrylic acid |
| US10843969B2 (en) * | 2019-03-01 | 2020-11-24 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Alkali activated natural pozzolan based concrete containing ground granulated blast furnace slag |
| CN109809751A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-05-28 | 东北林业大学 | 纳米Al2O3-Ca2+基偏高岭土地聚合物道路修补材料 |
| CA3136509C (en) * | 2019-04-12 | 2022-07-05 | Carbicrete Inc. | Production of wet-cast slag-based concrete products |
| JP7361325B2 (ja) * | 2019-05-10 | 2023-10-16 | 公立大学法人北九州市立大学 | ジオポリマー組成物の製造方法 |
| KR102260445B1 (ko) * | 2019-05-22 | 2021-06-04 | 한국과학기술원 | 산업부산물 기반 경량 단열 모르타르 조성물 |
| CN110340105B (zh) * | 2019-06-24 | 2021-07-30 | 张开翅 | 一种垃圾硅化处理再利用的方法 |
| CN110316984B (zh) * | 2019-07-10 | 2021-05-28 | 安徽工业大学 | 一种复合碱激发固废型高剪切力、耐高温无机胶及其制备方法 |
| CA3050268A1 (fr) | 2019-07-19 | 2021-01-19 | Nemaska Lithium Inc. | Utilisation d'aluminosilicates a titre d'additifs cimentaires |
| US11168027B2 (en) | 2019-07-25 | 2021-11-09 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Palm oil fuel ash based mortar compositions |
| US20220340487A1 (en) * | 2019-08-12 | 2022-10-27 | The Regents of the University of Colorado, a body cor | Acid-resistant inorganic composite material and method of forming same |
| AU2020330562A1 (en) | 2019-08-13 | 2022-03-03 | Brimstone Energy Inc. | Process to make calcium oxide or ordinary portland cement from calcium bearing rocks and minerals |
| CN110510933A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-11-29 | 哈尔滨工程大学 | 一种超高强地质聚合物基材料及制备方法 |
| CN110723929B (zh) * | 2019-09-30 | 2021-04-27 | 辽宁海天阁环保科技有限公司 | 免烧砖及其制备方法 |
| CN110683775B (zh) * | 2019-10-30 | 2021-06-25 | 安徽工业大学 | 一种固废利用型阻燃-高剪切力一体化无机胶及其制备方法 |
| CN110668722B (zh) * | 2019-11-04 | 2021-05-28 | 安徽工业大学 | 一种具有氧化-阻燃-高剪切力一体化的固废型无机胶及其制备方法 |
| CN111620664A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-04 | 广州大学 | 一种非水泥基超高性能混凝土及其制备方法 |
| CN112028551B (zh) * | 2020-07-21 | 2022-01-28 | 北京工业大学 | 一种用于复杂岩体物理模型的3d打印地聚物及其使用方法 |
| CN112028654B (zh) * | 2020-09-14 | 2021-09-14 | 深圳大学 | 一种免烧地聚物复合耐火材料及其制备方法 |
| KR102414695B1 (ko) | 2020-11-03 | 2022-07-01 | 한국건설기술연구원 | 초고성능 콘크리트를 사용한 초고속 이동체계용 콘크리트 진공튜브 세그먼트 및 그 제작 방법 |
| CN112573868B (zh) * | 2020-12-25 | 2022-10-21 | 广东工业大学 | 一种花岗岩微粉地聚物复合基及其制备方法和应用 |
| CN113185208A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-30 | 广州大学 | 一种建筑硬化材料及其制备方法和应用 |
| JP7048062B1 (ja) * | 2021-08-04 | 2022-04-06 | ソブエクレー株式会社 | ジオポリマーのフレッシュ性状の調整方法及びジオポリマーの硬化開始時間の調整方法 |
| CN113582194B (zh) * | 2021-08-24 | 2022-11-08 | 广西民族大学 | 一种基于粉煤灰制备沸石微球的方法及沸石微球 |
| WO2023114333A2 (en) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | Icon Technology, Inc. | Mix formulation for 3d printing of structures |
| WO2023130182A1 (en) * | 2022-01-07 | 2023-07-13 | Universite Laval | High-strength concrete and method of producing same |
| CN114436575B (zh) * | 2022-02-24 | 2023-07-14 | 西安理工大学 | 高耐腐双纤维复掺改性修复砂浆及其制备方法 |
| CN114591035B (zh) * | 2022-03-07 | 2023-03-24 | 青岛理工大学 | 桥面碱激发混凝土材料及其制备方法 |
| CN115159950B (zh) * | 2022-08-15 | 2023-10-20 | 中晶环境科技股份有限公司 | 建筑材料的制备方法及建筑材料 |
| KR102650310B1 (ko) * | 2023-06-01 | 2024-03-25 | 국방과학연구소 | 지오폴리머를 기재로 하는 내화염성 무기 섬유 복합소재 및 그 제조방법 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4509985A (en) * | 1984-02-22 | 1985-04-09 | Pyrament Inc. | Early high-strength mineral polymer |
| US5601643A (en) * | 1995-02-17 | 1997-02-11 | Drexel University | Fly ash cementitious material and method of making a product |
| RU2329898C2 (ru) * | 2003-06-06 | 2008-07-27 | Гудрич Корпорейшн | Многослойная барьерная система (варианты) |
| US20090158970A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-06-25 | Icrete, Llc | Concrete compositions optimized for high workability |
| US20100010139A1 (en) * | 2006-07-28 | 2010-01-14 | RED LION CEMENT TECHNOLOGY LIMITED c/o Saint Vincent Trust Services Limited | Geopolymeric cement based on fly ash and harmless to use |
| US20100071597A1 (en) * | 2008-09-25 | 2010-03-25 | United States Gypsum Company | Fly ash based lightweight cementitious composition with high compressive strength and fast set |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06211557A (ja) | 1993-01-19 | 1994-08-02 | Sekisui Chem Co Ltd | 硬化性無機質組成物 |
| WO1999067183A1 (en) * | 1998-06-08 | 1999-12-29 | Fortum Power And Heat Oy | Method and grouting composition for filling cracks in stone and concrete constructions |
| JP4677181B2 (ja) * | 2002-11-07 | 2011-04-27 | 土木地質株式会社 | 水ガラススラグコンクリート用水ガラス、その製造方法および水ガラススラグコンクリート |
| WO2005049522A1 (en) * | 2003-11-19 | 2005-06-02 | Rocla Pty Ltd | Geopolymer concrete and method of preparation and casting |
| DE602004010775T2 (de) * | 2004-02-05 | 2009-02-19 | Optos Optimale Oszillationstechnik Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Baustoffes |
| RU2410486C2 (ru) * | 2005-01-13 | 2011-01-27 | Сервин Холдинг Апс | Асфальт сверхвысокой прочности |
| US7658797B2 (en) | 2005-03-22 | 2010-02-09 | Nova Chemicals Inc. | Lightweight concrete compositions |
| BRPI0504155A (pt) * | 2005-05-25 | 2007-01-23 | Rodolfo Dafico Bernar Oliveira | processo de fabricação de artefatos extrusados ou moldados por compressão de alumino-silicatos naturais e agregados em meio alcalino com pequeno tempo de cura e alta eficiência térmica |
| US8574358B2 (en) * | 2005-12-06 | 2013-11-05 | James Hardie Technology Limited | Geopolymeric particles, fibers, shaped articles and methods of manufacture |
| WO2007109862A1 (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-04 | Zeobond Research Pty Ltd | Dry mix cement composition, methods and systems involving same |
| DK1887064T3 (da) * | 2006-08-07 | 2011-10-03 | Schlumberger Technology Bv | Geopolymersammensætning samt anvendelse til kuldioxidopbevaring |
| JP5091519B2 (ja) * | 2007-03-28 | 2012-12-05 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | ジオポリマー組成物及びその製造方法 |
| EP2164816B1 (en) | 2007-06-29 | 2018-06-13 | Industry Foundation of Chonnam National University | Alkali-activated binder with no cement, method for fabricating mortar using it, and method for fabricating alkali-activated reinforcement mortar with no cement |
| US8167994B2 (en) | 2007-08-20 | 2012-05-01 | Grant Davon Birch | Cellular cementitious composition |
| CN102348660B (zh) * | 2009-01-22 | 2015-08-26 | 天主教美利坚大学 | 用于水泥和混凝土的特制的地质聚合物复合粘合剂 |
| CN101570426B (zh) * | 2009-04-21 | 2012-07-04 | 同济大学 | 地质聚合物再生混凝土及其制备方法 |
| CN101560071B (zh) * | 2009-05-26 | 2011-07-20 | 广西大学 | 一种磷酸基地质聚合物多孔材料及其制备方法 |
| CN101792275A (zh) | 2010-04-22 | 2010-08-04 | 西安建筑科技大学 | 一种粉煤灰基无机聚合物复合胶凝材料及其制备方法 |
| US8562735B2 (en) * | 2011-08-27 | 2013-10-22 | Louisiana Tech University Research Foundation, a division of Louisiana Tech University Founcation, Inc. | Incinerator fly ash geopolymer and method |
-
2011
- 2011-12-16 WO PCT/US2011/065649 patent/WO2012083255A1/en active Application Filing
- 2011-12-16 PL PL11848040T patent/PL2651846T3/pl unknown
- 2011-12-16 KR KR1020137018531A patent/KR101726914B1/ko active IP Right Grant
- 2011-12-16 US US13/328,675 patent/US9090508B2/en active Active
- 2011-12-16 CA CA2821512A patent/CA2821512C/en active Active
- 2011-12-16 PT PT118480409T patent/PT2651846T/pt unknown
- 2011-12-16 MX MX2013006638A patent/MX342948B/es active IP Right Grant
- 2011-12-16 JP JP2013544850A patent/JP6096674B2/ja active Active
- 2011-12-16 CN CN201710468958.7A patent/CN107265937B/zh active Active
- 2011-12-16 ES ES11848040T patent/ES2778927T3/es active Active
- 2011-12-16 BR BR112013014685-0A patent/BR112013014685B1/pt active IP Right Grant
- 2011-12-16 RU RU2013132983/03A patent/RU2599742C2/ru active
- 2011-12-16 CN CN2011800670883A patent/CN103370287A/zh active Pending
- 2011-12-16 EP EP11848040.9A patent/EP2651846B1/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4509985A (en) * | 1984-02-22 | 1985-04-09 | Pyrament Inc. | Early high-strength mineral polymer |
| US5601643A (en) * | 1995-02-17 | 1997-02-11 | Drexel University | Fly ash cementitious material and method of making a product |
| RU2329898C2 (ru) * | 2003-06-06 | 2008-07-27 | Гудрич Корпорейшн | Многослойная барьерная система (варианты) |
| US20100010139A1 (en) * | 2006-07-28 | 2010-01-14 | RED LION CEMENT TECHNOLOGY LIMITED c/o Saint Vincent Trust Services Limited | Geopolymeric cement based on fly ash and harmless to use |
| US20090158970A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-06-25 | Icrete, Llc | Concrete compositions optimized for high workability |
| US20100071597A1 (en) * | 2008-09-25 | 2010-03-25 | United States Gypsum Company | Fly ash based lightweight cementitious composition with high compressive strength and fast set |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2817480C1 (ru) * | 2023-11-23 | 2024-04-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Композиция на основе техногенных отходов для получения геополимерного материала |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2821512A1 (en) | 2012-06-21 |
| CN103370287A (zh) | 2013-10-23 |
| EP2651846B1 (en) | 2019-11-27 |
| EP2651846A4 (en) | 2016-01-13 |
| EP2651846A1 (en) | 2013-10-23 |
| MX2013006638A (es) | 2014-01-31 |
| KR101726914B1 (ko) | 2017-04-13 |
| RU2013132983A (ru) | 2015-01-27 |
| US20120152153A1 (en) | 2012-06-21 |
| BR112013014685B1 (pt) | 2020-09-29 |
| WO2012083255A1 (en) | 2012-06-21 |
| PT2651846T (pt) | 2020-03-05 |
| ES2778927T3 (es) | 2020-08-12 |
| KR20140010018A (ko) | 2014-01-23 |
| CA2821512C (en) | 2017-10-10 |
| US9090508B2 (en) | 2015-07-28 |
| BR112013014685A2 (pt) | 2016-10-04 |
| MX342948B (es) | 2016-10-18 |
| CN107265937A (zh) | 2017-10-20 |
| JP6096674B2 (ja) | 2017-03-15 |
| JP2013545714A (ja) | 2013-12-26 |
| PL2651846T3 (pl) | 2020-06-29 |
| CN107265937B (zh) | 2021-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2599742C2 (ru) | Геополимерный композит для бетона ультравысокого качества | |
| Their et al. | Developing geopolymer concrete by using cold-bonded fly ash aggregate, nano-silica, and steel fiber | |
| US9919974B2 (en) | High-strength geopolymer composite cellular concrete | |
| Van Chanh et al. | Recent research geopolymer concrete | |
| KR100741637B1 (ko) | 시멘트를 사용하지 않은 환경친화형 블록 | |
| US20080017077A1 (en) | Slag concrete manufactured aggregate | |
| US20150251951A1 (en) | Production Bricks from Mine Tailings Through Geopolymerization | |
| TW201037046A (en) | Tailored geopolymer composite binders for cement and concrete applications | |
| Demiral et al. | Mechanical anisotropy evaluation and bonding properties of 3D-printable construction and demolition waste-based geopolymer mortars | |
| CN102976672A (zh) | 低碳高性能混凝土辅助胶凝材料 | |
| US20030041783A1 (en) | Cementitious composition containing glass powder as a pozzolan | |
| US11414346B2 (en) | Cement compositions based on amorphous bagasse ash | |
| Tammam et al. | Durability properties of fly ash-based geopolymer mortars with different quarry waste fillers | |
| CN112408875A (zh) | 一种再生地聚物砂浆及其制备方法和应用 | |
| Liu et al. | Assessment and prediction of the mechanical properties of ternary geopolymer concrete | |
| Alok et al. | Strength studies on geopolymer concrete produced by recycled coarse aggregate and quarry stone dust as fine aggregate | |
| WO2001079131A1 (en) | Cementitious composition containing glass powder as a pozzolan | |
| Karthikadevi et al. | Enhancement of the Mechanical Properties of a Geopolymer Concrete Due to Chemical and Microstructural Interaction of the Binder Material | |
| Vivek et al. | School of Civil Engineering, SASTRA Deemed University, Thanjavur, Tamil Nadu, India | |
| Ulugöl | Development of construction and demolition waste-based engineered geopolymer composites with self-healing capability | |
| SHASHIKALA et al. | MECHANICAL AND DURABILITY CHARACTERISTICS OF GGBS DOLOMITE GEOPOLYMER CONCRETE | |
| Vardhan et al. | EFFECTS OF METAKAOLIN ON GGBS BASED GEOPOLYMER CONCRETES | |
| CHANG et al. | ENGINEERING PROPERTIES OF COMPOSITE GEOPOLYMER MORTAR | |
| Sam et al. | PROPERTIES OF MORTAR CONTAINING FINE INDUSTRIAL CERAMIC WASTE POWDER AS CEMENT REPLACEMENT MATERIAL | |
| Neto et al. | Use of Metakaolin with a Low Surface Area and Rich in Quartz and Iron as a Precursor in the Production of Structural Alkali-Activated Concrete |