專利名稱：復(fù)合材料和制造與使用該復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料，且更具體地涉及由反應(yīng)性化合物例如金屬氧化物制備的復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的混凝土材料是用硅酸鹽水泥，砂子，石頭和水典型地制成的。當(dāng)水與硅酸鹽水泥混合時，發(fā)生放熱反應(yīng)。
雖然傳統(tǒng)混凝土適用于很多用途，制造混凝土的方法必須仔細(xì)地加以控制。必須嚴(yán)格遵守起始材料的化學(xué)比例。必須使用精確數(shù)量的水，且需要控制的固化溫度。此外，當(dāng)傳統(tǒng)的混凝土與其它結(jié)構(gòu)結(jié)合時必須極端小心。這些苛刻的參數(shù)增加了成本，且在許多用途中導(dǎo)致相對長的加工時間。
提議用含磷酸鹽的陶瓷來包封殘余材料。美國專利5,645,518，5,830,815，5,846,894和6,133,498公開了磷酸鹽陶瓷，該磷酸鹽陶瓷包封各種類型的殘余材料和污染物例如重金屬，石棉，灰分，木材廢料，泡沫聚苯乙烯，纖維素絲，輪胎，織物廢物，及低水平放射廢物。該殘余材料作為被包封的填充材料且不參加產(chǎn)品的化學(xué)反應(yīng)。該方法使用高純試劑等級的死燒MgO。該MgO需要進一步的加工包括煅燒該MgO以進一步減小其反應(yīng)性，需要附加的緩沖劑，例如硼的氧化物以進一步控制MgO的反應(yīng)性，需要使用氫氧化物作為一種附加緩沖劑，且還需要通過水洗和酸洗技術(shù)對該MgO進行預(yù)處理。需要試劑等級細(xì)粉形式的磷酸鹽，使用液態(tài)磷酸結(jié)合干磷酸鹽粉引起酸反應(yīng)。這些前述的過程需要試劑等級MgO和磷酸鹽的嚴(yán)格比值控制。化學(xué)緩沖劑用來控制精確配方的反應(yīng)。該精確化學(xué)配方在現(xiàn)場實施時對溫度極其敏感。
美國專利5,002,610公開了纖維添加劑在磷酸鎂水泥和非反應(yīng)性填充材料中的用途，以便獲得類似于那些硅酸鹽水泥基混凝土的建筑用途所希望的力學(xué)性能。
美國專利6,136,088公開了一種水泥和/或灰漿的產(chǎn)品，該灰漿是基于水，鎂化合物，和磷酸鉀的反應(yīng)，該反應(yīng)利用了延緩劑例如氧化硼，多磷酸，羧酸，羥基羧酸及這些酸的鹽。使用添加劑例如硅石，F(xiàn)類粉煤灰，滑石，粘土基砂子，含硅煙霧(silica fume)和這些材料的混合物作為惰性填充物。
本發(fā)明是考慮到上述內(nèi)容而發(fā)展起來的，并提出現(xiàn)有技術(shù)的其它缺點。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及由反應(yīng)性化合物例如金屬氧化物制備的復(fù)合材料。在一個實施方案中，該反應(yīng)性化合物中的至少一種由一種殘余材料例如灰分，磷酸鹽粘土，殘余磷酸鹽漿料，礦業(yè)廢料(mining waste)，和類似的材料提供。該材料通過化學(xué)混合活性組分來制備，該組分包括相對低成本的廢料或殘余材料，以產(chǎn)生用于特定的用途的所需的工程性能。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，通過控制金屬/磷酸鹽化合物的酸基反應(yīng)的反應(yīng)性和原料來源來合成具有所需性能的金屬磷酸鹽化合物。這種控制可以通過改變金屬(離子)磷酸鹽的比值，化合物的顆粒尺寸，組分的表面積，水量，化合物的純度和氧化反應(yīng)速率來獲得。該復(fù)合金屬-磷酸鹽化合物的可塑性，凝固時間和強度可以通過控制金屬/磷酸鹽化合物的反應(yīng)性和原料來源來優(yōu)化。
本發(fā)明的一個方面是提供一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含金屬氧化物，磷酸鹽，反應(yīng)性殘余材料和水的反應(yīng)產(chǎn)物。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含含鎂材料，磷酸鹽，反應(yīng)性殘余材料和水的反應(yīng)產(chǎn)物。
本發(fā)明的又一個方面是提供一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含金屬氧化物，磷酸鹽，和水的反應(yīng)產(chǎn)物，其中該金屬氧化物的至少一部分和/或該磷酸鹽的至少一部分由一種反應(yīng)性殘余材料提供。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含含鎂材料，磷酸鹽，和水的反應(yīng)產(chǎn)物，其中該含鎂材料的至少一部分和/或該磷酸鹽至少一部分由一種反應(yīng)性殘余材料提供。
本發(fā)明的又一個方面是提供一種制造復(fù)合材料的混合物，該混合物包含金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料?？蛇x擇地，該混合物可以包含一種含鎂材料，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料。另一個選擇，該混合物可以包含金屬氧化物和/或含鎂材料和/或磷酸鹽，其中一種或多種這些材料的至少一部分由一種反應(yīng)性殘余材料提供。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種快速修補材料，該材料包含金屬氧化物，磷酸鹽，反應(yīng)性殘余材料和水的反應(yīng)產(chǎn)物。
本發(fā)明的又一個方面是提供一種制造復(fù)合材料的方法。該方法包括使一種金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料的混合物反應(yīng)?？蛇x擇地，該方法包括使一種含鎂材料，磷酸鹽和反應(yīng)性材料反應(yīng)。另一個選擇，該方法包括使一種金屬氧化物和磷酸鹽反應(yīng)，其中該金屬氧化物和磷酸鹽的至少一種由一種反應(yīng)性殘余材料提供。又一個選擇，該方法包括使一種含鎂材料和磷酸鹽反應(yīng)，其中該含鎂材料和磷酸鹽的至少一種由一種反應(yīng)性殘余材料提供。在每個情形中，可以通過向起始材料的混合物中加水來引發(fā)反應(yīng)。
由以下描述，本發(fā)明的這些和其它方面將更為顯而易見。
附圖簡述

圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案制造復(fù)合材料的方法的示意圖。
圖2是不同樣品反應(yīng)時間相對氧化鎂(MgO)與磷酸一鉀(MKP)的比值的坐標(biāo)圖。
圖3是幾種樣品初凝時間相對MgO/MKP比值的坐標(biāo)圖。
圖4是幾種樣品終凝時間相對MgO/MKP比值的坐標(biāo)圖。
圖5是幾種樣品三小時后強度相對MgO/MKP比值的坐標(biāo)圖。
圖6是由本發(fā)明的一種復(fù)合材料制造的預(yù)制鐵路軌枕(railroadtie)的等軸視圖。
圖7是本發(fā)明的一種快速修補材料的等軸截面視圖。
詳細(xì)描述本發(fā)明的復(fù)合材料包含化學(xué)粘合劑且還可以包含反應(yīng)性微粒。該粘合劑和/或反應(yīng)性顆粒可以由殘余材料提供。該復(fù)合材料是一種陶瓷/類混凝土材料，該材料可以包含離子和/或共價化學(xué)鍵。本復(fù)合材料可以使用殘余材料例如工業(yè)副產(chǎn)品。該復(fù)合材料對不同類型的起始材料具有高耐受度，且對成分和加工技術(shù)的大幅度變化相對不敏感。
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案制造一種復(fù)合材料的方法的示意圖。如圖1所示，一種反應(yīng)性殘余材料與至少一種反應(yīng)性化合物及水結(jié)合，其后該殘余材料和反應(yīng)性化合物反應(yīng)形成復(fù)合材料。根據(jù)本發(fā)明，該殘余材料在復(fù)合物形成過程中與反應(yīng)性化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
這里所使用的，術(shù)語“反應(yīng)性殘余材料”表示基于它們特殊的化學(xué)性質(zhì)而充當(dāng)緩沖劑，催化劑和/或活化劑，并因此有助于最終產(chǎn)物整體所需性能的殘余材料。該反應(yīng)性殘余材料可以在本方法中與其它起始材料反應(yīng)或化學(xué)結(jié)合形成化學(xué)相，該化學(xué)相可以通過例如X-射線能電子光譜技術(shù)來確定。
合適的反應(yīng)性殘余材料可以包含金屬化合物例如金屬氧化物，金屬氫氧化物，金屬鹵化物，金屬碳酸鹽，金屬硝酸鹽，金屬硼酸鹽，金屬硫化物，金屬鉻酸鹽，金屬鎢酸鹽，金屬鉬酸鹽，金屬磷酸鹽，金屬砷酸鹽，金屬釩酸鹽，金屬硅酸鹽，以及純金屬。合適的反應(yīng)性殘余材料可以包含金屬氧化物例如MgO，Al2O3，ZnO，氧化鐵，MnO2，F(xiàn)eTiO3，MgAl2O4，ZnAl2O4，以及(ZnFeMn)(FeMn)2O4。另外的氧化物包括礦石粉(quarry fines)，CCB’s，木柴灰，淤泥材料(dredgematerials)，高嶺土，磨碎的回收玻璃(ground recover glass)，鑄造用砂，紅泥，硅石粉，煤粉，鋁土礦，火山灰和再循環(huán)混凝土。
作為另一個的實施例，合適的含金屬氫氧化物的反應(yīng)性殘余材料可以包括水鎂石-Mg-Mg(OH)2，水錳礦-MnO(OH)，三水鋁石-Al(OH)3，水鋁石-AlO-OH，Bachmite-AlO-OH，針鐵礦(Goethite)-FeO-OH和鋁土礦。
除上面所列的含金屬的反應(yīng)殘余材料化合物之外，根據(jù)本發(fā)明可以使用其它類型的殘余材料，其中包括礦物例如光鹵石(KMgCl3-CH2)，方硼石(Mg3ClB7O13)，瀉鹽礦(MgSO4·7H2O)，鎂磷石(MgHPO4)，菱鎂礦(MgCO3)，橄欖石((MgFe)SiO4)和白云石(CaMg(CO3)2)。除上面所列的含金屬的反應(yīng)性殘余化合物之外，根據(jù)本發(fā)明可以使用其它類型的殘余材料，根據(jù)本發(fā)明的可以使用的其它類型的殘余材料包括含鈣淤泥(dredge)(氧化物，碳酸鹽，等等)，谷物外殼和植物樹皮纖維。
根據(jù)本發(fā)明一種可以使用的反應(yīng)性殘余材料包含灰分?；曳址磻?yīng)性殘余材料的來源可以包括，例如，煤灰，木柴灰，城市固體廢物灰分(MSW)，纖維素廢物灰分，生物固體灰分，煙塵和來自涉及燃燒的金屬加工收集的微粒。典型的灰分殘余材料來源包括燃煤發(fā)電廠，城市廢物焚燒爐和煤炭脫硫殘余物。特別適合的灰分反應(yīng)性殘余材料包括痕量金屬元素和/或含金屬氧化物的三氧化硫，五氧化磷，氧化鋇，氧化錳，氧化鍶，氧化鉀，氧化鋁，氧化鐵，氧化鈦，氧化鈣，氧化鎂和氧化鈉。作為一個具體的實施例，可以使用C類或F類煤灰。
根據(jù)本發(fā)明另一種可以使用的反應(yīng)性殘余材料包含磷酸鹽化合物。例如，磷酸鹽粘土可以用作反應(yīng)性殘余材料。磷酸鹽粘土典型地包括石英，白云石，磷灰石，銀星石，纖磷鈣鋁石(crandallite)，長石，蒙脫石，伊利石，坡縷石和高嶺石(Kaolinite)。磷酸鹽粘土的來源包括地質(zhì)場所，例如，中南Florida。
根據(jù)本發(fā)明另一種可以使用的含磷酸鹽的反應(yīng)性殘余材料是磷酸鹽礦漿。磷酸鹽礦漿包含一種粘土，礦物和磷酸鹽在例如水的液體中的懸浮液。典型的磷酸鹽礦漿具有約5％至約15％重量比的固體含量。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明使用磷酸鹽礦漿作為反應(yīng)性殘余材料時，該礦漿可以按原態(tài)直接使用。可選擇地，在使用前該磷酸鹽礦漿可以通過除去一些或全部的液體成分來干燥。此外，在使用前可以向磷酸鹽礦漿中加入額外的液體如例如水。磷酸鹽礦漿的一些來源包括牙膏制造廠，防凍劑制造廠，發(fā)動機潤滑油生產(chǎn)廠，以及清潔劑和食品加工廠/制造廠。Florida磷酸鹽和礦物加工工業(yè)是磷酸鹽礦漿來源的實例。在這個情形中，磷酸鹽礦漿典型地包含可溶及不可溶磷酸鹽在水中的懸浮液并具有約15％重量比的固態(tài)含量。
除上面提到的類型的反應(yīng)性殘余材料之外，根據(jù)本發(fā)明可以使用的其它類型的殘余材料包括閘瓦屑，鑄造用砂，碳黑，淤泥例如采礦，海港，島嶼和制造業(yè)填埋物。該化合物可以由多種工業(yè)來源提供，例如汽車零件制造廠，海軍造船廠，家庭保健品制造廠(洗發(fā)劑，牙膏，浴皂，瀉鹽)，食品制造廠，飲料制造廠，防凍劑生產(chǎn)廠和發(fā)動動機潤滑油生產(chǎn)廠。
如圖1所示，除反應(yīng)性殘余材料之外，根據(jù)本發(fā)明使用其它反應(yīng)性化合物例如金屬氧化物和磷酸鹽作為起始材料。一些合適類型的反應(yīng)性化合物包括MgO，CaO，ZnO，TiO2，Al2O3，SiO2，KH2(PO)4，Mg(OH)2，CaS，氧化鐵(例如Fe2O3)，TiCl4，MgSO4，MnO2，SCl4，CaCl，CrCl3和B2O3。
合適的反應(yīng)性化合物的選擇可以根據(jù)所使用的具體反應(yīng)性殘余材料。例如，富氧化鈣的灰分用作活性殘余材料的時候，該反應(yīng)性化合物可包括MgO，F(xiàn)e2O3，Al2O3，B2O3，等等。磷酸鹽化合物用作反應(yīng)性殘余材料時候，另一種反應(yīng)性化合物可以包括，例如，MgO，氧化鐵，Al2O3和/或CaO。一些磷酸鹽反應(yīng)性殘余材料的實施例包含磷酸鹽粘土，磷酸鹽漿料，和類似的材料。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，該復(fù)合材料可以包含金屬氧化物，磷酸鹽，反應(yīng)性殘余材料和水的反應(yīng)產(chǎn)物。典型的金屬氧化物含量為約1％至約90％重量比，優(yōu)選為約10％至50％重量比，基于金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料的總重量。該磷酸鹽典型地含量約1％至約90％重量比，優(yōu)選約10％至約50％重量比，基于金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料的總重量。該反應(yīng)性殘余材料典型地含量約0.5％至約95％重量比，優(yōu)選約5％至約80％重量比，基于金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料的總重量。該金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料可選地與約0.1％至約80％重量比的填充材料混合，優(yōu)選約0.5％至約60％重量比的填充材料，基于金屬氧化物，磷酸鹽，反應(yīng)性殘余材料和填充材料的總固體含量。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明將MgO用作金屬氧化物時，其可以具有至少10％重量比的純度，例如，約50％至約99％，典型為90％至98％重量比。該MgO典型地具有約1英寸或更小的顆粒尺寸。例如，MgO顆粒范圍可以為約0.25英寸至負(fù)325目。作為一個具體的實施例，該氧化鎂顆?？梢允秦?fù)30目。該MgO可以具有與其成礦狀態(tài)(as-mined)(無熱處理)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，或者可以經(jīng)過輕燒，重?zé)?或死燒。優(yōu)選地，該MgO經(jīng)重?zé)蛩罒?。輕燒MgO需典型地經(jīng)受700至1000的熱處理。硬燒MgO需典型地經(jīng)受1000至1500的熱處理。死燒MgO需典型地經(jīng)受1500至2000的熱處理。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，復(fù)合材料的磷酸鹽組分可以包括磷酸一鉀，磷酸一銨，磷酸一鈉，六偏磷酸鹽，磷酸二鉀，磷酸二氫鉀和/或磷酸二銨。典型的磷酸鹽包括磷酸一鉀，磷酸一銨和磷酸一鈉。該磷酸鹽典型地具有約1英寸或更小的平均顆粒尺寸。例如，該磷酸鹽可具有約0.25英寸至負(fù)325目的平均顆粒尺寸。作為一個具體的實施例，該磷酸鹽顆?？梢允秦?fù)30目。該磷酸鹽可以具有至少10％的純度，例如約50％至約99％重量比，典型地約30％至約85％重量比。
該金屬氧化物和磷酸鹽可以具有任何合適的重量比。對某些類型的材料，金屬氧化物和磷酸鹽的重量比優(yōu)選約0.8∶1至約2∶1。例如，當(dāng)金屬氧化物包含MgO且磷酸鹽包含磷酸一鉀時，MgO∶磷酸鹽重量比的優(yōu)選范圍是約0.9∶1至約1.3∶1，對一些復(fù)合材料更優(yōu)選為約1.01∶1至約1.15∶1。
如圖1所示，除反應(yīng)性殘余材料和附加的反應(yīng)性化合物之外，本復(fù)合材料由一種液體例如水制備，例如自來水，飲用水，含鹽海水，磷酸鹽廢水等。雖然這里主要敘述了含水系統(tǒng)，應(yīng)理解其它液體可以用來替代水或除了水以外附帶使用。在混合的過程中，水典型地組成混合物的約3％至30％重量比，優(yōu)選約15％至約20％重量比。在一個實施方案中，反應(yīng)性殘余材料典型地占混合物固體含量的約15％至約50％重量比，且附加反應(yīng)性化合物典型地占混合物固體含量的約5％至15％重量比。
除以上所列反應(yīng)性殘余材料和附加反應(yīng)性化合物之外，本復(fù)合材料的固體組分可以進一步包含例如再生混凝土，回收清水墻(drywall)，再生瀝青，高氯非規(guī)格粗粒骨料(high chloride out ofspecification coarse aggregates)等。也可以加入纖維(反應(yīng)性和非反應(yīng)性)，例如，金屬，聚合物，玻璃，e-玻璃，石墨，等等。
對比傳統(tǒng)材料對一些本材料進行元素分析。根據(jù)本發(fā)明反應(yīng)的材料顯示出相比傳統(tǒng)材料不同的化學(xué)相。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，發(fā)生了物質(zhì)的化學(xué)結(jié)合，而不是附加材料的包封。
表1和表2列出了化學(xué)數(shù)據(jù)。表1中列出的第一組數(shù)據(jù)是根據(jù)X-射線衍射且給出了反應(yīng)樣品中每種元素的原子百分比，該樣品是根據(jù)本發(fā)明由氧化鎂，磷酸一鉀和粉煤灰制備。表2中列出的第二組數(shù)據(jù)是用X-射線光電子能譜完成的，該能譜可測量鍵合度且可以區(qū)分化合物物。由該數(shù)據(jù)可清楚反應(yīng)中的基體材料氧化鎂；磷酸一鉀；和粉煤灰(主要為氧化鋁和氧化硅)，并在最終產(chǎn)物中形成非常復(fù)雜的化學(xué)相。最終產(chǎn)物的這些相的出現(xiàn)是由于氧化鎂和磷酸一鉀與粉煤灰組分的直接化學(xué)反應(yīng)。
表1磷酸鎂/粉煤灰復(fù)合材料新斷裂表面的元素原子濃度
表2X-射線光電子能譜結(jié)果
期望新斷裂表面的元素成分的定量X-射線光電子能譜的結(jié)果主要由微粒表面組成，這些微粒在化學(xué)反應(yīng)期間互相結(jié)合。分析的深度是約5-6納米，由于材料的本性，因此不能期望微粒表面成分與平均體材料成分相同。在高能量分辨率譜中發(fā)現(xiàn)了兩個主要的表面電勢態(tài)，如表2所示。表2列出了屬于這些電勢態(tài)的各自組成的氧化物和磷酸鹽。這些復(fù)雜相各自的差別僅在于其組成氧化物和磷酸鉀的相對比例。該剩余材料(10.42百分比)是有機物且依照兩個無機相相對濃度的比例分布于其上。
如下的表3列出一些根據(jù)本發(fā)明的實施例。表3中列出了主要的起始材料“MOx”(例如MgO)，“AB(PxOy)”(例如KH2(P2O4)或NH4H2(PO4))，和“殘余物”(例如煤灰，含鈣淤泥，城市廢物灰分，磷酸鹽礦漿，等等)。除非另有說明，所有的數(shù)量以克為單位。除非另有說明，所有的混合時間是大約5分鐘。
表3MOx+ AB(P2O4) + 殘余物 +砂子差別抗壓強度MgO + KH2(P2O4) + 殘余物 +砂子90g 78 65煤灰 120 10微米MgO 3.5Ksi9078 65煤灰 120 40微米MgO 3Ksi(90分鐘)9078 65煤灰 120 H3等級MKP 3Ksi9078 65煤灰 120 低等級MgO 5Ksi(3天)150微米9078 00 4Ksi(5天)7265 130CaO泥 0 1Ksi(1小時)7265 140CaO泥 0 25g煤灰 1.7Ksi(1小時)4060 100CaO泥 0 5Ksi(24小時)4060 200CaO泥 0 16％水 6Ksi(24小時)4060 200CaO泥 30 細(xì)砂5.5Ksi(24小時)4060 235CaO泥 0 6.3Ksi(24小時)3565 295CaO泥 2.375Ksi(24小時)4060 300CaO泥 0 較大MgO較少煅燒 3.875Ksi(24小時)4060 200CaO 40 6Ksi(24小時)7666 74煤灰 137 5.4Ksi
350 250 200煤灰 0 2.5Ksi407885煤灰 0 1.5Ksi707890煤灰 148 2.7Ksi(1小時)707880煤灰 158 3.0si(1小時)453927.5煤灰 62 4.2硼酸 -453927.5煤灰 62 2.1硼酸 -76136 90煤灰 158 2.75Ksi(1小時)709060煤灰 135 4.375Ksi(18小時)709085煤灰 191 2.5Ksi(18小時)40176 216煤灰 0 2.5Ksi(24小時)350 250 400城市廢物灰分 0較大MgO硬燒 6.5Ksi(7天)350 250 400城市廢物灰分 040煤灰 6.3Ksi(7天)600 400 磷酸鹽礦漿4000 2.0Ksi(3天)9078磷酸鹽礦漿2860無附加水 3.0Ksi(3天)100 50磷酸鹽礦漿1500無附加水 -7866磷酸鹽礦漿1400無附加水 3.86Ksi(5天)50煤灰7850磷酸鹽礦漿1400無附加水 3.25Ksi(5天)50煤灰
76 66100玻璃工業(yè)產(chǎn)品(低堿)-325目3.5Ksi(24小時)76 6674玻璃工業(yè)產(chǎn)品/4.5Ksi(24小時)137混合顏色玻璃40 60100高堿玻璃40分鐘可塑性3Ksi(3天)40 6075低堿玻璃 1g硼酸 1.5Ksi(3天)92 6575煤灰/2.5Ksi(5天)105生物灰92 6550煤灰/2.75Ksi(5天)120生物灰MgO + NH4H2(PO4)殘余物 砂子注釋70 7885煤灰F100 3.125Ksi(1小時)70 7885 130 3.125Ksi(18小時)76 136 90煤灰 158 3.0Ksi(1小時)40 136 50 0 反應(yīng)研究*50 136 50 0 反應(yīng)研究*60 136 50 0 反應(yīng)研究70 136 50 0 反應(yīng)研究*80 136 50 0 反應(yīng)研究**以農(nóng)業(yè)等級磷酸鹽和工業(yè)等級MgO制備的樣品；直到使用80gMgO后材料才起作用。
表4-10列出了附加材料的例子。在這些表中，名稱為“D-30”的MgO代表死燒MgO-30目，名稱為“D-325”的MgO代表死燒MgO-325目，名稱為“H-60”的MgO代表硬燒MgO-60目，名稱為“H-30”的MgO代表硬燒MgO-30目。名稱為“MKP”的磷酸鹽代表磷酸一鉀，名稱為“MAP”的磷酸鹽代表磷酸一銨，名稱為“MSP”的磷酸鹽代表磷酸一鈉。該金屬氧化物，例如MgO，和/或該磷酸鹽可以按照具有不同顆粒尺寸分布的混合物的形式提供。例如，MgO可以包含一個相對粗的顆粒尺寸分布，如-30目，和一個相對細(xì)的的顆粒尺寸分布，如-325目?！胺磻?yīng)時間”是從初始混合到放熱反應(yīng)基本完成的時間?！俺跄倍x為可成形性的喪失?！敖K凝”定義為彈性的喪失或硬化的開始。
表4樣品成分(g)，凝固時間(min.)和強度(psi)
表5樣品成分(g)，凝固時間(min.)和強度(psi)
表6樣品成分百分比(wt.％)，凝固時間(min.)和強度(psi)
表7樣品成分重量比，凝固時間(min.)和強度(psi)
表8樣品成分重量比，凝固時間(min.)和強度(psi)
表9樣品成分(g)，凝固時間(min.)和強度(psi)
表10樣品成分％重量比，凝固時間(min.)和強度(psi)
圖2是前述表中一些樣品的反應(yīng)時間相對氧化鎂(MgO)與磷酸一鉀(MKP)比值的坐標(biāo)圖。圖3是樣品初凝時間相對MgO/MKP比值的坐標(biāo)圖。圖4是樣品終凝時間相對MgO/MKP比值的坐標(biāo)圖。圖5是樣品3小時后的強度相對MgO/MKP比值的坐標(biāo)圖。
可以通過選擇和混合合適尺寸的反應(yīng)物與水(飲用及不可飲用)來制造本發(fā)明的復(fù)合材料。在此方法中復(fù)合混合物中既可以發(fā)生吸熱反應(yīng)又可以發(fā)生放熱反應(yīng)。在許多方法中，復(fù)合物形成反應(yīng)是放熱反應(yīng)。然而，在一些情形中，至少反應(yīng)的一部分可以是吸熱反應(yīng)。例如，當(dāng)與水混合時，可以發(fā)生初始的吸熱反應(yīng)，隨后是放熱反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明，復(fù)合物形成過程可以包括相對短的凝固時間。根據(jù)本發(fā)明典型的凝固時間是小于約2小時，優(yōu)選小于約1小時。例如，可以達到約10至約90分鐘的典型凝固時間。相比之下，硅酸鹽水泥混凝土混合物的典型凝固時間可以是幾個小時。
達到凝固之后，本發(fā)明的復(fù)合材料可以具有良好的工程性能例如高表面硬度，與不同材料優(yōu)異的結(jié)合性，具有膨脹和收縮能力，快速承重能力，零裂化，抗溢出(resistance to spill)，更好的流動和減少的重塑(retempering)。例如，該復(fù)合材料可以具有至少500psi的抗壓強度?？梢赃_到1,500，2,000，2,500或3,000psi的抗壓強度。在一些實施方案中，可以達到6,000psi的抗壓強度。除相對高的抗壓強度以外，本復(fù)合材料可以表現(xiàn)出以下改良的力學(xué)性能零裂化，抗溢出，零收縮和更好的流動性。除良好的機械性能以外，本復(fù)合材料可以具有改良的環(huán)境性能例如無腐蝕化學(xué)性質(zhì)，使用非飲用水，高耐循環(huán)凍融性和較低的滲透性(也就是耐防凍鹽)本發(fā)明的復(fù)合材料可以用于許多不同的用途。合適的用途包括預(yù)制結(jié)構(gòu)，原位結(jié)構(gòu)，修補材料，極快修補材料，預(yù)攪拌混合料(readymixes)，薄漿(grout)，涂層，臺面(countertop)，腐蝕抑制劑，隔熱體，裝甲，結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，錨固粘結(jié)(anchor bonding)材料，醫(yī)學(xué)用途和催化作用。一些預(yù)制復(fù)合材料的實施例包括鐵路軌枕，高壓管，護墻，鐵路平板軌道和交叉平臺(crossing platform)，橋面預(yù)成型件，飛機跑道，滑行道(taxi)和停機坪預(yù)制結(jié)構(gòu)，裝甲板，鑄造模型，沖壓模型，燃燒和燃燒產(chǎn)品催化劑，房屋和建筑物護墻板，工作臺面，和類似的情形。
一種預(yù)制鐵路軌枕10如圖6所示。鐵路軌枕10可以制成任何需要的形狀和尺寸。其它軌道組件可以分別安裝在鐵路軌枕10上，或可以與軌枕整體制造。該鐵路軌枕可以包含本發(fā)明的整體材料，或者可以使用該材料的分級結(jié)構(gòu)或使用包含該材料以及其它成分或材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)來提供。
典型的修補用途包括表面快速修補例如路面，飛機跑道，停車庫地面，建筑物立面等。一種在道路或跑道表面22之中的快速修補材料20如圖7所示。例如可以通過混合金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料和水來制造該快速修補材料20，隨后將該材料填入表面22中的孔隙或裂縫中。根據(jù)一個優(yōu)選的實施方案，快速修補材料20在30分鐘內(nèi)凝固，更優(yōu)選的在15或20分鐘內(nèi)。在凝固時，該快速修補材料可以保持相同的體積，或者可輕微膨脹，這取決于所使用的成分。
典型的原位用途包括已有混凝土材料的修補，例如，道路，停車地面，建筑物立面，跑道，海上用途，垂直柱體，水泥漿，錨固粘結(jié)材料，等等。典型的預(yù)攪拌混合料用途包括各種類型的原位澆注和預(yù)制結(jié)構(gòu)。典型的涂層用途包括水泥槍(gunites)，噴射混凝土，覆蓋層，密封膜，混凝土表面處理，水泥漿等等。對于醫(yī)學(xué)用途，本復(fù)合材料可以用于如模仿骨骼結(jié)構(gòu)和形態(tài)。
雖然以上描述了本發(fā)明具體的實施方案以舉例說明，顯然對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的情況下可以做出許多本發(fā)明的細(xì)節(jié)變化。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含以下成分的反應(yīng)產(chǎn)物金屬氧化物；磷酸鹽；反應(yīng)性殘余材料；和水。
2.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該金屬氧化物包括多種金屬氧化物成分。
3.權(quán)利要求2的復(fù)合材料，其中該金屬氧化物成分具有不同的反應(yīng)性。
4.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該金屬氧化物包含一個粗顆粒尺寸分布和一個細(xì)顆粒尺寸分布。
5.權(quán)利要求4的復(fù)合材料，其中粗顆粒尺寸分布的金屬氧化物和細(xì)顆粒尺寸分布的金屬氧化物成分相同。
6.權(quán)利要求4的復(fù)合材料，其中粗顆粒尺寸分布的金屬氧化物和細(xì)顆粒尺寸分布的金屬氧化物成分不同。
7.權(quán)利要求4的復(fù)合材料，其中粗顆粒尺寸分布與細(xì)顆粒尺寸分布的重量比的范圍是約1∶100至約100∶1。
8.權(quán)利要求4的復(fù)合材料，其中粗顆粒尺寸分布與細(xì)顆粒尺寸分布的重量比的范圍是約1∶20至約20∶1。
9.權(quán)利要求4的復(fù)合材料，其中粗顆粒尺寸分布與細(xì)顆粒尺寸分布的重量比的范圍是約1∶10至約10∶1。
10.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該金屬氧化物包括MgO，CaO，ZnO，TiO2，Al2O3，SiO2，氧化鐵，MnO2和/或B2O3。
11.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該金屬氧化物包含MgO。
12.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該MgO包含具有不同顆粒尺寸分布的MgO混合物。
13.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該MgO包含具有不同反應(yīng)性的MgO混合物。
14.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該MgO包含死燒MgO。
15.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該MgO包含硬燒MgO。
16.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該MgO具有小于99％的純度。
17.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該MgO具有約50至98％的純度。
18.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該MgO包含死燒-30目MgO。
19.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該MgO包含死燒-325目MgO。
20.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該MgO包含死燒-30目MgO和死燒-325目MgO。
21.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該MgO包含硬燒-60目MgO。
22.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該MgO包含硬燒-30目MgO。
23.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該磷酸鹽包含多種磷酸鹽成分。
24.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該磷酸鹽包含一個粗顆粒尺寸分布和一個細(xì)顆粒尺寸分布。
25.權(quán)利要求24的復(fù)合材料，其中粗顆粒尺寸分布的磷酸鹽和細(xì)顆粒尺寸分布的磷酸鹽成分相同。
26.權(quán)利要求24的復(fù)合材料，其中粗顆粒尺寸分布的磷酸鹽和細(xì)顆粒尺寸分布的磷酸鹽成分不同。
27.權(quán)利要求24的復(fù)合材料，其中粗顆粒尺寸分布與細(xì)顆粒尺寸分布的重量比的范圍是約1∶100至約100∶1。
28.權(quán)利要求24的復(fù)合材料，其中粗顆粒尺寸分布與細(xì)顆粒尺寸分布的重量比的范圍是約1∶20至約20∶1。
29.權(quán)利要求24的復(fù)合材料，其中粗顆粒尺寸分布與細(xì)顆粒尺寸分布的重量比的范圍是約1∶10至約10∶1。
30.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該磷酸鹽包括磷酸一鉀，磷酸一銨，磷酸一鈉，六偏磷酸鹽，磷酸二鉀，磷酸二氫鉀和/或磷酸二銨。
31.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該磷酸鹽包含磷酸一鉀。
32.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該磷酸鹽包含磷酸一銨。
33.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該磷酸鹽包含磷酸一鈉。
34.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該磷酸鹽具有約30％至約85％重量比的純度。
35.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該金屬氧化物和磷酸鹽具有約0.8∶1至約2∶1的重量比。
36.權(quán)利要求35的復(fù)合材料，其中該金屬氧化物包含MgO且該磷酸鹽包含磷酸一鉀。
37.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該金屬氧化物和磷酸鹽具有約0.9∶1至約1.3∶1的重量比。
38.權(quán)利要求37的復(fù)合材料，其中該金屬氧化物包含MgO且該磷酸鹽包含磷酸一鉀。
39.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該金屬氧化物和磷酸鹽具有約1.01∶1至約1.15∶1的重量比。
40.權(quán)利要求39的復(fù)合材料，其中該金屬氧化物包含MgO且該磷酸鹽包含磷酸一鉀。
41.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該反應(yīng)性殘余材料包含粉煤灰，煤灰，CaO泥，含鈣材料，城市廢物灰分，磷酸鹽漿料，生物固體灰分，閘瓦屑，火山灰，煙氣脫硫殘余物和/或礦業(yè)殘余材料。
42.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該反應(yīng)性材料包括粉煤灰。
43.權(quán)利要求42的復(fù)合材料，其中該粉煤灰占金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料總數(shù)的約5％至約80％重量比。
44.權(quán)利要求42的復(fù)合材料，其中該粉煤灰占金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料總數(shù)的約15％至約70％重量比。
45.權(quán)利要求42的復(fù)合材料，其中該粉煤灰占金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料總數(shù)的約20％至約50％重量比。
46.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該反應(yīng)性殘余材料包括磷酸鹽漿料。
47.權(quán)利要求46的復(fù)合材料，其中該磷酸鹽漿料占金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料總數(shù)的約5％至約80％重量比。
48.權(quán)利要求46的復(fù)合材料，其中該磷酸鹽漿料占金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料總數(shù)的約20％至約60％重量比。
49.權(quán)利要求46的復(fù)合材料，其中該磷酸鹽漿料占金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料總數(shù)的約25％至約50％重量比。
50.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該反應(yīng)性殘余材料包含CaO。
51.權(quán)利要求50的復(fù)合材料，其中該CaO占金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料總數(shù)的約5％至約70％重量比。
52.權(quán)利要求50的復(fù)合材料，其中該CaO占金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料總數(shù)的約10％至約65％重量比。
53.權(quán)利要求50的復(fù)合材料，其中該CaO占金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料總數(shù)的約15％至約60％重量比。
54.權(quán)利要求50的復(fù)合材料，其中該CaO包含CaO泥。
55.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該反應(yīng)性殘余材料包含煤灰。
56.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該反應(yīng)性殘余材料包含城市廢物灰分。
57.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該反應(yīng)性殘余材料包含磷酸鹽漿料。
58.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該反應(yīng)性殘余材料包含一種含鈣材料。
59.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該反應(yīng)性殘余材料與該金屬氧化物反應(yīng)。
60.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該反應(yīng)性殘余材料與該磷酸鹽反應(yīng)。
61.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該反應(yīng)性殘余材料與該金屬氧化物和該磷酸鹽反應(yīng)。
62.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料具有少于約90分鐘的反應(yīng)時間。
63.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料具有約1至約60分鐘的反應(yīng)時間。
64.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料具有約2至約30分鐘的反應(yīng)時間。
65.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料具有約1至約120分鐘的初凝時間。
66.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料具有約1.5至約45分鐘的初凝時間。
67.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料具有約2至約30分鐘的初凝時間。
68.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料具有約2至約180分鐘的終凝時間。
69.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料具有約4至約90分鐘的終凝時間。
70.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料具有約5至約45分鐘的終凝時間。
71.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料具有至少1,500psi的抗壓強度。
72.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料具有至少2,500psi的抗壓強度。
73.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，還包含一種基本惰性的填充材料。
74.權(quán)利要求73的復(fù)合材料，其中該基本惰性的填充材料包括砂子，骨料，纖維，塑料，木材和/或紙。
75.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料進一步包含約5％至約80％重量比的砂子。
76.權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中該復(fù)合材料進一步包含約1％至約25％重量比的纖維。
77.權(quán)利要求76的復(fù)合材料，其中該纖維包括金屬，聚合物，玻璃，e-玻璃和/或石墨。
78.一種包含權(quán)利要求1的復(fù)合材料的快速修補材料。
79.一種包含權(quán)利要求1的復(fù)合材料的預(yù)制結(jié)構(gòu)。
80.一種包含權(quán)利要求1的復(fù)合材料的原位結(jié)構(gòu)。
81.一種包含權(quán)利要求1的復(fù)合材料的涂層。
82.一種包含權(quán)利要求1的復(fù)合材料的水泥漿。
83.一種包含權(quán)利要求1的復(fù)合材料的錨固粘結(jié)材料。
84.一種制造復(fù)合材料的混合物，該混合物包括金屬氧化物；磷酸鹽；和反應(yīng)性殘余材料。
85.權(quán)利要求84的混合物，其中該金屬氧化物包含多種金屬氧化物成分。
86.權(quán)利要求85的混合物，其中該金屬氧化物成分具有不同的反應(yīng)性。
87.權(quán)利要求84的混合物，其中該金屬氧化物包含一個粗顆粒尺寸分布和一個細(xì)顆粒尺寸分布。
88.權(quán)利要求84的混合物，其中粗顆粒尺寸分布的金屬氧化物和細(xì)顆粒尺寸分布的金屬氧化物具有相同的成分。
89.權(quán)利要求87的混合物，其中粗顆粒尺寸分布的金屬氧化物和細(xì)顆粒尺寸分布的金屬氧化物具有不同的成分。
90.權(quán)利要求87的混合物，其中粗顆粒尺寸分布和細(xì)顆粒尺寸分布的重量比的范圍是約1∶100至約100∶1。
91.權(quán)利要求87的混合物，其中粗顆粒尺寸分布和細(xì)顆粒尺寸分布的重量比的范圍是約1∶20至約20∶1。
92.權(quán)利要求87的混合物，其中粗顆粒尺寸分布和細(xì)顆粒尺寸分布的重量比的范圍是約1∶10至約10∶1。
93.權(quán)利要求84的混合物，其中該磷酸鹽包含多種磷酸鹽成分。
94.權(quán)利要求84的混合物，其中該磷酸鹽包含一個粗顆粒尺寸分布和一個細(xì)顆粒尺寸分布。
95.權(quán)利要求94的混合物，其中粗顆粒尺寸分布的磷酸鹽和細(xì)顆粒尺寸分布的磷酸鹽成分相同。
96.權(quán)利要求94的混合物，其中粗顆粒尺寸分布的磷酸鹽和細(xì)顆粒尺寸分布的磷酸鹽成分不同。
97.權(quán)利要求94的混合物，其中粗顆粒尺寸分布和細(xì)顆粒尺寸分布的重量比的范圍是約1∶100至約100∶1。
98.權(quán)利要求94的混合物，其中粗顆粒尺寸分布和細(xì)顆粒尺寸分布的重量比的范圍是約1∶20至約20∶1。
99.權(quán)利要求94的混合物，其中粗顆粒尺寸分布和細(xì)顆粒尺寸分布的重量比的范圍是約1∶10至約10∶1。
100.權(quán)利要求84的混合物，其中該金屬氧化物包括MgO，CaO，ZnO，TiO2，Al2O3，SiO2，氧化鐵，MnO2和/或B2O3，該磷酸鹽包括磷酸一鉀，磷酸一銨和/或磷酸一鈉，且該反應(yīng)性殘余材料包括粉煤灰，煤灰，CaO泥，含鈣材料，城市廢物灰分，磷酸鹽漿料，生物固體灰分，閘瓦屑，火山灰，煙氣脫硫殘余物和/或礦業(yè)殘余材料。
101.權(quán)利要求84的混合物，其中該混合物進一步包含一種填充材料。
102.權(quán)利要求101的混合物，其中該填充材料包括砂子，骨料，纖維，塑料，木材和/或紙。
103.權(quán)利要求101的混合物，其中該填充材料組成混合物的約5％至約80％重量比。
104.權(quán)利要求101的混合物，其中該金屬氧化物占混合物的約5％至約50％重量比，該磷酸鹽占混合物的約5％至約50％重量比，該反應(yīng)性殘余材料占混合物的約5％至約70％重量比。
105.權(quán)利要求101的混合物，其中該金屬氧化物占混合物的約10％至約40％重量比，該磷酸鹽占混合物的約10％至約40％重量比，該反應(yīng)性殘余材料占混合物的約10％至約50％重量比。
106.權(quán)利要求101的混合物，其中該金屬氧化物占混合物的約20％至約30％重量比，該磷酸鹽占混合物的約20％至約30％重量比，該反應(yīng)性殘余材料占混合物的約15％至約40％重量比。
107.一種包含以下成分的反應(yīng)產(chǎn)物的快速修補材料金屬氧化物；磷酸鹽；反應(yīng)性殘余材料；和水。
108.權(quán)利要求107的快速修補材料，其中該金屬氧化物包括MgO，CaO，ZnO，TiO2，Al2O3，SiO2，氧化鐵，MnO2和/或B2O3，該磷酸鹽包括磷酸一鉀，磷酸一銨和/或磷酸一鈉，且該反應(yīng)性殘余材料包括粉煤灰，煤灰，CaO泥，含鈣材料，城市廢物灰分，磷酸鹽漿料，生物固體灰分，閘瓦屑，火山灰，煙氣脫硫殘余物和/或礦業(yè)殘余材料。
109.權(quán)利要求107的快速修補材料，其中該金屬氧化物包含MgO且該磷酸鹽包括磷酸一鉀。
110.權(quán)利要求109的快速修補材料，其中該反應(yīng)性殘余材料包括粉煤灰，火山灰和/或城市固體廢物灰分。
111.權(quán)利要求107的快速修補材料，其中該金屬氧化物占金屬氧化物、磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料總量的約10％至約35％重量比，該磷酸鹽占上述總量的約10％至約35％重量比，該反應(yīng)性殘余物占總量約15％至約70％上述重量比。
112.權(quán)利要求107的快速修補材料，其中該快速修補材料具有少于約30分鐘的初凝時間。
113.權(quán)利要求107的快速修補材料，其中該快速修補材料具有約0.1至約25分鐘的初凝時間。
114.權(quán)利要求107的快速修補材料，其中該快速修補材料具有約1至約15分鐘的初凝時間。
115.權(quán)利要求107的快速修補材料，其中該快速修補材料具有少于約60分鐘的終凝時間。
116.權(quán)利要求107的快速修補材料，其中該快速修補材料具有至少500psi的抗壓強度。
117.權(quán)利要求107的快速修補材料，其中該快速修補材料具有至少1,500psi的抗壓強度。
118.權(quán)利要求107的快速修補材料，其中該快速修補材料具有至少2,000psi的抗壓強度。
119.一種制造復(fù)合材料的方法，該方法包括提供一種金屬氧化物，磷酸鹽和反應(yīng)性殘余材料的混合物；和向該混合物加入水。
120.權(quán)利要求119的方法，其中通過將水倒入混合物中執(zhí)行向混合物加水的步驟。
121.權(quán)利要求119的方法，其中通過將混合物倒入水中執(zhí)行向混合物加水的步驟。
122.權(quán)利要求119的方法，其中水包括自來水，飲用水或海水。
123.權(quán)利要求119的方法，其中水組成混合物的約10％至約40％重量比。
124.權(quán)利要求119的方法，其中水組成混合物的約15％至約30％重量比。
125.權(quán)利要求119的方法，其中該金屬氧化物包括MgO，CaO，ZnO，TiO2，Al2O3，SiO2，氧化鐵，MnO2和/或B2O3，該磷酸鹽包括磷酸一鉀，磷酸一銨和/或磷酸一鈉，且該反應(yīng)性殘余材料包括粉煤灰，煤灰，CaO泥，含鈣材料，城市廢物灰分，磷酸鹽漿料，生物固體灰分，閘瓦屑，火山灰，煙氣脫硫殘余物和/或礦業(yè)殘余材料。
126.權(quán)利要求119的方法，其中該金屬氧化物占混合物的約5至約50％重量比，該磷酸鹽占混合物的約5至約50％重量比，該反應(yīng)性殘余材料占混合物約5％至約70％重量比。
127.權(quán)利要求119的方法，其中該復(fù)合材料具有少于約120分鐘的初凝時間。
128.權(quán)利要求119的方法，其中該復(fù)合材料具有約1.5至約45分鐘的初凝時間。
129.權(quán)利要求119的方法，其中該復(fù)合材料具有約2至約30分鐘的終凝時間。
130.權(quán)利要求119的方法，其中該復(fù)合材料具有少于180分鐘的終凝時間。
131.權(quán)利要求119的方法，其中該復(fù)合材料具有約4至約90分鐘的終凝時間。
132.權(quán)利要求119的方法，其中該復(fù)合材料具有約5至45分鐘的終凝時間。
133.一種包含以下成分的反應(yīng)產(chǎn)物的復(fù)合材料一種含鎂材料；磷酸鹽；反應(yīng)性殘余材料；和水。
134.權(quán)利要求133的復(fù)合材料，其中該含鎂材料包括MgO，Mg(OH)2，MgSO4和/或MgCO3。
135.權(quán)利要求133的復(fù)合材料，其中該含鎂材料包括MgO。
136.一種包含以下成分的反應(yīng)產(chǎn)物的復(fù)合材料金屬氧化物；磷酸鹽；和水，其中金屬氧化物的至少一部分和/或磷酸鹽的至少一部分由一種反應(yīng)性殘余材料提供。
137.權(quán)利要求136的復(fù)合材料，其中該反應(yīng)性殘余材料包含MgO或磷酸鹽殘余漿料。
138.一種包含以下成分的反應(yīng)產(chǎn)物的復(fù)合材料一種含鎂材料；磷酸鹽；和水，其中含鎂材料的至少一部分和/或磷酸鹽的至少一部分由一種反應(yīng)性殘余材料提供。
139.權(quán)利要求138的復(fù)合材料，其中該含鎂材料包括MgO，Mg(OH)2，MgSO4和/或MgCO3。
140.權(quán)利要求138的復(fù)合材料，其中該含鎂材料包括MgO。
141.權(quán)利要求138的復(fù)合材料，其中該反應(yīng)性殘余材料包括MgO或磷酸鹽殘余漿料。
全文摘要
公開了由反應(yīng)性化合物例如氧化物制備的復(fù)合材料。該材料包含金屬氧化物，磷酸鹽和活性殘余材料的反應(yīng)產(chǎn)物。該金屬氧化物可以包括MgO，CaO，ZnO，TiO
文檔編號C04B12/02GK1556779SQ02818551
公開日2004年12月22日 申請日期2002年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月10日
發(fā)明者L·弗朗西斯, L 弗朗西斯, P 魯賓遜, W·W·P·魯賓遜, M·A·賴?yán)? 賴?yán)? T·蘭甘, 窆 祭 Ｄ, M·阿格哈布拉希姆 申請人:賽拉科技公司