專利名稱：內(nèi)固化型水泥基材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總的來說，本發(fā)明涉及對(duì)水泥基材料進(jìn)行內(nèi)固化的方法和材料以及得到的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代建筑使用許多形式的混凝土，從常規(guī)混凝土到高性能混凝土。所使用的混凝土的類型取決于其用途和所需的強(qiáng)度。常規(guī)混凝土的強(qiáng)度在30至50兆帕斯卡(MPa)的范圍內(nèi)。高性能混凝土的強(qiáng)度在200至400MI^的范圍內(nèi)?；炷林兴挠昧恳彩强勺兊?。常規(guī)混凝土的水與水泥材料比率(w/cm)為0.4至0.6。高性能混凝土的水與水泥材料比率為 0.2至0.3。這是由于高性能混凝土中的添加劑。低的水與水泥比率使混凝土具有高強(qiáng)度。這種低的水與水泥材料比率引起了關(guān)于自收縮的顧慮。自收縮是內(nèi)部收縮。水泥或混凝土結(jié)構(gòu)的體積比原始的水和水泥材料成分小。它在固化時(shí)收縮。在水泥或混凝土結(jié)構(gòu)的早期固化階段中，水泥或混凝土是流體并且能夠收縮。當(dāng)水泥或混凝土調(diào)好并固化時(shí)， 它的收縮能力降低。水泥或混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺少水將引起內(nèi)部收縮或自收縮，而整個(gè)結(jié)構(gòu)不收縮。這引起裂縫和固化或強(qiáng)度發(fā)展不足。由于結(jié)構(gòu)固化，無法從外部向內(nèi)部供應(yīng)水。對(duì)于向水泥或混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部提供水以避免內(nèi)部收縮或自收縮，存在著需求。對(duì)于在提供這種水的同時(shí)維持水泥與水的混合物的初始稠度，將初始凝固時(shí)間保持在技術(shù)要求范圍內(nèi)并將最終凝固時(shí)間保持在正常限度內(nèi)，也存在著需求。


圖1是顯示了多種膠結(jié)混合物的齡期對(duì)長(zhǎng)度變化的圖。圖2是顯示了齡期和摻量率對(duì)長(zhǎng)度變化的圖。圖3是顯示了多種膠結(jié)混合物的齡期對(duì)壓縮強(qiáng)度的圖。圖4是纖維素分子的一個(gè)單元的圖示。圖5羧化纖維素分子單元的一個(gè)實(shí)施方案的圖示。圖6和圖7是羧化纖維素分子單元的其他實(shí)施方案的圖示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出將含水材料置于水泥或混凝土結(jié)構(gòu)中。這種材料將在水泥或混凝土固化周期中向其提供水。所述材料是已處理過的漂白的纖維素木漿纖維，其以受控方式在水泥中束縛和釋放水。漂白的纖維素木漿纖維是羧化的纖維素木漿纖維。漂白的纖維素木漿纖維所具有的羧基含量典型為每IOOg纖維素纖維5毫當(dāng)量(meq/lOOg)或更低。對(duì)纖維進(jìn)行處理以提供纖維素木漿纖維附加的羧化。在一個(gè)實(shí)施方案中，纖維素木漿纖維的總羧基含量為10至70meq/100go在另一個(gè)實(shí)施方案中，纖維素木漿纖維的總羧基含量為10至50meq/100g。在另一個(gè)實(shí)施方案中，纖維素木漿纖維的總羧基含量為20至40meq/100g。在另一個(gè)實(shí)施方案中，纖維素木漿纖維的總羧基含量為25至30meq/100g。纖維素是由葡萄糖單元的長(zhǎng)鏈構(gòu)成的糖類，所述葡萄糖單元都通過1-4位進(jìn)行 β-連接。纖維素的結(jié)構(gòu)顯示在圖4中。天然植物纖維素分子可以具有最多2200個(gè)圖4中所示的葡萄糖酐單元。單元的數(shù)量一般被稱為聚合度或簡(jiǎn)稱D. P.。在纖維素純化過程中，在使用化學(xué)制漿方法對(duì)木材進(jìn)行制漿以獲得纖維素并將其與木材中的木質(zhì)素和一些半纖維素分離時(shí)，發(fā)生一些D. P.喪失。最終木漿的D. P.取決于所使用的制漿方法和測(cè)定D. P.的測(cè)試方法。羧化纖維素木漿纖維中的羧基在葡萄糖酐單元的6位處相連。羧化纖維素單元的一種結(jié)構(gòu)顯示在圖5中?？梢钥闯?，葡萄糖酐單元的6位處的羥基被轉(zhuǎn)變成羧酸基團(tuán)。羧化纖維素單元的另一種結(jié)構(gòu)顯示在圖6中。2位和3位之間的鍵已被打破，這些位置處的羥基現(xiàn)在是氧基。在圖7中，所述單元也在2和3位處被羧化。纖維素分子鏈的每個(gè)葡萄糖酐單元是未羧化的。被羧化的單元的數(shù)量將決定纖維素分子的羧基含量和纖維素纖維的羧基含量。羧化纖維素木漿纖維不具有通過羧基與纖維素分子相連的側(cè)鏈。將該纖維摻入到膠結(jié)材料中。在一個(gè)實(shí)施方案中，羧化纖維素木漿纖維構(gòu)成膠結(jié)材料重量的0. 1至5重量％。膠結(jié)材料的重量是以水泥、還有在使用硅粉的混合物中的硅粉的干重計(jì)的重量。在另一個(gè)實(shí)施方案中，羧化纖維素木漿纖維構(gòu)成膠結(jié)材料重量的0. 5至 3重量％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，羧化纖維素木漿纖維構(gòu)成膠結(jié)材料重量的1至2重量％。 在另一個(gè)實(shí)施方案中，羧化纖維素木漿纖維構(gòu)成膠結(jié)材料重量的0. 1至1重量％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，羧化纖維素木漿纖維構(gòu)成膠結(jié)材料重量的0. 25至0. 75重量％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，羧化纖維素木漿纖維構(gòu)成膠結(jié)材料重量的0. 4至0. 6重量％。用于木漿纖維的木材可以是任何軟木或硬木，例如松木、云杉、落葉松、花旗松、冷杉、鐵杉、雪松、紅杉、山楊、椴木、山毛櫸、樺木、三角葉楊、膠樹、槭木、涔木、栗木、榆木或桉木。它可以通過任何標(biāo)準(zhǔn)制漿方法例如硫酸鹽或亞硫酸鹽法來制漿。木漿纖維通過任何標(biāo)準(zhǔn)漂白方法進(jìn)行漂白。對(duì)纖維進(jìn)行制漿和漂白，以除去可能對(duì)水泥固化有害的半纖維素和木質(zhì)素。然后對(duì)漂白的纖維素木漿纖維進(jìn)行羧化。羧化方法公開在美國(guó)專利6，379，494、 6，524，348和6，987，181中。首先通過添加初級(jí)氧化劑對(duì)水性漿液或懸液中的纖維素纖維進(jìn)行氧化，所述氧化劑包含在與氮氧化物的氮相鄰的任一碳原子上不存在任何氫取代的環(huán)狀氮氧化物。已發(fā)現(xiàn)，具有5員和6員環(huán)兩者的氮氧化物是令人滿意的。5員和6員環(huán)兩者都可以在環(huán)中的4位處具有亞甲基或選自氮、硫或氧的另一個(gè)雜環(huán)原子，并且兩種環(huán)都可以在該位置處具有取代基。重要的是所選的氮氧化物在約PH 8-11范圍內(nèi)的含水堿性環(huán)境中穩(wěn)定。已發(fā)現(xiàn)一大類氮氧化合物是適合的。已發(fā)現(xiàn)有用的示例性氮氧化物中包括2，2，6， 6-四甲基哌啶基-1-氧自由基(TEMPO)。以鏡像關(guān)系與TEMPO相關(guān)的另一種適合的產(chǎn)物是 2,2,2' 2' ,6,6,6' ,6'-八甲基 _4，4'-聯(lián)哌啶基 _1，1，-二氧二自由基(ΒΙ-ΤΕΜΡ0)。 同樣地，2，2，6，6-四甲基-4-羥基哌啶基-1-氧自由基、2，2，6，6-四甲基-4-甲氧基哌啶基-1-氧自由基和2，2，6，6_四甲基-4-苯甲氧基哌啶基-1-氧自由基、2，2，6，6_四甲基-4-氨基哌啶基-1-氧自由基、2，2，6，6-四甲基-4-乙酰氨基哌啶基-1-氧自由基和2， 2，6，6-四甲基-4-哌啶酮-1-氧自由基，是在TEMPO的4位處具有取代的化合物的實(shí)例，其已被發(fā)現(xiàn)是非常令人滿意的氧化劑。在環(huán)中的4位處(相對(duì)于氮原子)具有第二個(gè)雜原子的氮氧化物中，3，3，5，5-四甲基嗎啉-1-氧自由基(TEMMO)非常有用。氮氧化物不限于具有飽和環(huán)的那些。被發(fā)現(xiàn)是非常有效的氧化劑的一種化合物是 3，4-脫氫-2，2，6，6-四甲基-哌啶基-1-氧自由基。在4位處具有雙取代的6員環(huán)化合物是特別有用的，因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)易于合成并且成本較低。其中示例性的是2，2,6,6-四甲基-4-哌啶酮-1-氧自由基的亞乙基、亞丙基和新戊基環(huán)縮醛。在5員環(huán)產(chǎn)物中，已發(fā)現(xiàn)2，2，5，5_四甲基-吡咯烷基-1-氧自由基是非常有效的。上面指出的化合物應(yīng)該僅僅被當(dāng)作適用的氮氧化物的許多代表中的例示。氮氧化物可以通過羥胺或其胺前體的氧化在原位形成。氮氧化物形式通過消耗次級(jí)氧化劑被氧化成羥胺鹽。氮氧化物的羥胺鹽是初級(jí)氧化劑，其執(zhí)行纖維素葡萄糖酐部分的C-6上的伯羥基的氧化，首先氧化成醛基，然后氧化成羧基。盡管在氧化反應(yīng)期間氮氧化物被轉(zhuǎn)變成羥胺鹽然后轉(zhuǎn)變成羥胺，但它通過次級(jí)氧化劑的存在連續(xù)再生并轉(zhuǎn)變成羥胺鹽。水溶性次鹵酸鹽化合物是優(yōu)選的次級(jí)氧化劑。二氧化氯或潛在的二氧化氯來源，也是優(yōu)選的次級(jí)氧化劑。由于氮氧化物在氧化反應(yīng)中不是不可逆消耗的，因此它只需要少量。 在反應(yīng)過程中，減少的是次級(jí)氧化劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，需要的氮氧化物的量以存在的纖維素計(jì)在約0. 005%至1.0%的范圍內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，需要的氮氧化物的量為約 0. 02-0. 25%。已知氮氧化物的羥胺鹽優(yōu)先氧化位于纖維素的葡萄糖酐部分的C-6上的伯羥基。在向纖維素纖維漿添加之前，可以將氮氧化物首先與一部分次鹵酸鹽水溶液進(jìn)行預(yù)混合以形成均勻溶液。超聲攪拌對(duì)于增加溶解速率可能是有用的?？梢栽试S氧化反應(yīng)持續(xù)從約一分鐘至十小時(shí)或以上的時(shí)間段。在一個(gè)實(shí)施方案中，溫度為約0至75°C。在另一個(gè)實(shí)施方案中，溫度為約0至30°C。在另一個(gè)實(shí)施方案中，溫度是室溫。在氧化反應(yīng)后，如果需要最高的D. P.穩(wěn)定性，將纖維素洗滌并水中重新漿化，使纖維素在水中受到穩(wěn)定化試劑的作用，以將取代基例如醛和酮轉(zhuǎn)變成羥基或羧基。未穩(wěn)定化的氮氧化物氧化的木漿具有不良的顏色逆轉(zhuǎn)，并將在干燥后自交聯(lián)，從而降低它們的重新分散能力。優(yōu)選的次鹵酸鹽是次氯酸鈉(NaOCl)。次氯酸鈉是廉價(jià)的，并且可容易地獲得具有約4-10% NaOCl w/v的穩(wěn)定水溶液。這可以通過將氯氣鼓入NaOH溶液中而原位制造。 NaOCl與溴化鈉(NaBr)的摻合物將加速氧化反應(yīng)，并且非常優(yōu)選使用這種組合。已證明，約 3重量份NaBr比4份NaOCl是非常令人滿意的，盡管該比例不是關(guān)鍵的。NaOCl的用量可以在約0. 8-6. 5g/L木漿漿料的范圍內(nèi)，優(yōu)選為約1. 1-1. 4g/L。以纖維素計(jì)，NaOCl的用量將在約0. 5-35重量％的范圍內(nèi)，優(yōu)選為約1. 3-10. 5重量％。具體的準(zhǔn)確用量將取決于所需的羧化量。氧化期間的PH —般應(yīng)該維持在8-11的范圍內(nèi)，優(yōu)選為9-10，最優(yōu)選為9. 5-9. 8。 氧化反應(yīng)可以在更高和更低PH值下進(jìn)行，但是效率較低?？蓮腘alco Chemical Co.，Chicago，111.獲得的作為Mabrex 銷售的專利組合物，可用于代替次氯酸鹽氧化劑。銷售的Mabrex是具有1-5% NaOH的含溴組合物的穩(wěn)定化高堿性水溶液，其最低PH為13，并且是次溴酸鹽的潛在來源。該組合物含被認(rèn)為是磺化的含氮化合物的穩(wěn)定劑。當(dāng)環(huán)境或其他考慮因素可能要求不使用氯基材料時(shí)，^abrex是有用的。作為不含元素氯的次級(jí)氧化劑，二氧化氯是優(yōu)選的氧化劑。二氧化氯是有效的次級(jí)氧化劑，用于將氮氧化物氧化成初級(jí)氧化劑，即其羥胺鹽。二氧化氯也是用于將羥胺和前體胺氧化成其相應(yīng)氮氧化物的氧化劑。優(yōu)選氫氧化鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉水溶液作為帶有二氧化氯的堿，用于使用氮氧化物、羥胺或其前體胺類進(jìn)行纖維素的催化羧化反應(yīng)。應(yīng)該理解，根據(jù)通常的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，在更高的氧化劑濃度和更高溫度下，氧化將以更高速率進(jìn)行。從減少纖維素D. P.降低的觀點(diǎn)來說，在較低溫度例如0-10°C下反應(yīng)是優(yōu)選的。然而，反應(yīng)也可以在較高溫度下執(zhí)行以產(chǎn)生D. P.高于600的產(chǎn)物。在氧化后，對(duì)纖維素進(jìn)行洗滌以除去任何殘留的化學(xué)物質(zhì)，然后可以對(duì)其進(jìn)行干燥或進(jìn)一步處理。如果需要最高的穩(wěn)定性和保留D. P.，將氧化過的產(chǎn)物在水中重新漿化，以用穩(wěn)定劑進(jìn)行處理。穩(wěn)定劑可以是還原劑或另一種氧化劑。優(yōu)選的還原劑優(yōu)選為堿金屬硼氫化物。從成本和可得性的觀點(diǎn)來說，硼氫化鈉(NaBH4)是優(yōu)選的。但是其他硼氫化物例如LiBH4或堿金屬氰基硼氫化物例如NaBH3CN,也是適合的。可以將NaBH4與LiCl混合以形成非常有用的還原劑。當(dāng)NaBH4用于還原時(shí)，它應(yīng)該以約0.1至100g/L之間的量存在。更優(yōu)選的量是約0. 25-5g/L，最優(yōu)選的量為約0. 5-2. Og/L。以纖維素計(jì)，還原劑的量應(yīng)該在約 0. 1至4重量％的范圍內(nèi)，優(yōu)選為約1-3重量％。還原可以在室溫或更高溫度下執(zhí)行10分鐘至10小時(shí)之間的時(shí)間，優(yōu)選為約30分鐘至2小時(shí)。堿金屬亞氯酸鹽是用作穩(wěn)定劑的優(yōu)選氧化劑，由于價(jià)格因素，亞氯酸鈉是優(yōu)選的。 可以同樣好地?fù)?dān)當(dāng)氧化劑的其他化合物是高錳酸鹽、鉻酸、溴和氧化銀。當(dāng)在為亞氯酸鈉指定的PH范圍下使用時(shí)，二氧化氯與過氧化氫的組合也是適合的氧化劑。使用亞氯酸鈉的氧化可以在約1. 5-5、優(yōu)選2-4的pH范圍內(nèi)，在約25-90°C之間的溫度下執(zhí)行約5分鐘至50小時(shí)、優(yōu)選約10分鐘至2小時(shí)的時(shí)間。有利于氧化劑而不是還原劑的一個(gè)因素是被氧化的纖維素上的醛基被轉(zhuǎn)變成附加的羧基，從而產(chǎn)生更高度羧化的產(chǎn)物。這些穩(wěn)定性氧化劑被稱為“三級(jí)氧化劑”，以將它們區(qū)別于氮氧化物/次氯酸鹽初級(jí)/次級(jí)氧化劑。使用的三級(jí)氧化劑是氧化纖維素的推測(cè)醛含量的約1. 0-15倍、優(yōu)選約5-10倍的摩爾比。在計(jì)算需要的所需三級(jí)氧化劑的更方便的方式中，優(yōu)選的亞氯酸鈉用量應(yīng)該在約0. OOlg亞氯酸鈉/g纖維至0. 2g/g的范圍內(nèi)，亞氯酸鹽以100%活性物質(zhì)的基礎(chǔ)上計(jì)算。在穩(wěn)定化完成后，將纖維素再次洗滌，并且如果需要可以將其干燥?；蛘?，除了氫或鈉之外，羧基取代基還可以被轉(zhuǎn)變成其他陽離子形式，例如鈣、鎂或銨。圖6和7中所顯示的結(jié)構(gòu)，可以通過高碘酸鹽在2和3位處的氧化以及這些位置處的其他氧化來制造。一種特別有利的方法是使所有反應(yīng)在水性介質(zhì)中執(zhí)行，以產(chǎn)生其中羧化主要位于纖維表面上的產(chǎn)物。該產(chǎn)物典型地在纖維表面上具有至少約20%的總羧基含量。與此相比，在使用未處理纖維的情形中約為10%。將羧化的木漿纖維添加到水和膠結(jié)混合物中。可以使用的水泥基材料的具體實(shí)例包括高鋁水泥、高爐水泥、鋁酸鈣水泥、I型波特蘭(Portland)水泥、IA型波特蘭水泥、II型波特蘭水泥、IIA型波特蘭水泥、III型波特蘭水泥、IIIA型、IV型波特蘭水泥、V型波特蘭水泥、水凝水泥例如白水泥、灰水泥、摻混水凝水泥、IS型波特蘭高爐礦渣水泥、IP型和P型火山灰質(zhì)波特蘭水泥、S型礦渣水泥、I型 (PMY)火山灰質(zhì)改性波特蘭水泥和I型(SM)礦渣改性波特蘭水泥、⑶型摻混水凝水泥、HE 型高早強(qiáng)水泥、MS型中抗硫酸鹽水泥、HS型高抗硫酸鹽水泥、MH中水化熱水泥、LH型低水化熱水泥、K型膨脹水泥、0型膨脹水泥、M型膨脹水泥、S型膨脹水泥、控凝水泥、極高早強(qiáng)水泥、高鐵水泥和油井水泥、其他混凝土纖維水泥沉積物和包含任何上面列出的水泥的任何復(fù)合材料。不同類型的水泥可以通過美國(guó)測(cè)試與材料協(xié)會(huì)(The American Society for Testing and Materials) (ASTM)技術(shù)規(guī)范C-150來表征。例如，I型波特蘭水泥是適合于所有應(yīng)用的通用水泥。它用于一般建筑項(xiàng)目例如建筑物、橋梁、地面、路面和其他預(yù)制混凝土產(chǎn)品中。IA型波特蘭水泥與I型類似，但增加了輸氣性質(zhì)。II型波特蘭水泥以較低速率產(chǎn)生較少熱量，并且對(duì)硫酸鹽攻擊具有中度抗性。IIA型波特蘭水泥與II型相同，但增加了輸氣性質(zhì)。III型波特蘭水泥是高性能或高早強(qiáng)水泥，使混凝土快速固化并增加強(qiáng)度。III 型在化學(xué)和物理上與I型類似，只是其粒子被研磨得更細(xì)。IIIA是輸氣型高早強(qiáng)水泥。IV 型波特蘭水泥與其他水泥類型相比，具有低的水化熱，并且強(qiáng)度發(fā)展速率較慢，使其優(yōu)選用于幾乎沒有機(jī)會(huì)散逸熱量的水壩和其他大型混凝土結(jié)構(gòu)。V型波特蘭水泥只用于將暴露于嚴(yán)重的硫酸鹽作用的混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是在混凝土暴露于具有高硫酸鹽含量的土壤和地下水的情形中。所述纖維可用于與膠結(jié)混合物相比含水量較低的高性能混凝土中。水泥基材料可以包括本公開所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的其他組分或填料，例如用于形成各種類型混凝土的那些。例如，水泥基材料可以包括集料、輸氣劑、緩凝劑、加速劑例如催化劑、塑化劑、腐蝕抑制劑、堿-二氧化硅反應(yīng)性降低劑、黏合劑、著色劑等。除非另有陳述，否則在本文中使用的“集料”是指顆粒狀材料例如沙、礫石、碎石或硅粉。集料可以分成細(xì)集料和粗集料。細(xì)集料的實(shí)例包括大多數(shù)顆粒能夠通過3/8英寸(9.5-mm)篩網(wǎng)的天然沙、碎石或硅粉。粗集料的實(shí)例包括直徑大于約0. 19英寸(4. 75mm)，但是一般在約 3/8英寸至約1. 5英寸(9. 5mm至37. 5mm)之間的顆粒，例如礫石。集料例如天然礫石和沙可以從礦井、河流、湖泊或海床挖掘或撈出。碎集料可以通過碾碎毛石料、巨礫、粗礫或大尺寸礫石來生產(chǎn)。集料材料的其他實(shí)例包括回收利用的混凝土、碎礦渣、碎鐵礦石或膨脹(即熱處理過的)黏土、頁(yè)巖或板巖?？梢酝ㄟ^下列程序向膠結(jié)材料添加羧化纖維(a)將纖維在水中混合進(jìn)行分散。(b)在纖維分散在水中后加入高效塑化劑(SP)。(c)向膠結(jié)材料加入水、纖維和SP的混合物并使其浸透。時(shí)間為30秒。(d)將所述成分以低速混合。時(shí)間取決于批料的量。時(shí)間最少為1分鐘，并可以為 1分鐘至5分鐘。(e)如果需要，向混合物緩慢加入補(bǔ)加量的高效塑化劑，以改進(jìn)可加工性。(f)將批料以高速混合。同樣，時(shí)間取決于混合物的量。時(shí)間最少為1分鐘，并可以為1分鐘至5分鐘。(g)如果需要，向混合物緩慢加入更多高效塑化劑，以進(jìn)一步改進(jìn)可加工性。
(h)將混合物靜置30秒。(該步驟是任選的。)(i)將混合物進(jìn)一步高速混合最少1分鐘，并可以為1分鐘至5分鐘。(j)如果需要，向混合物緩慢加入更多高效塑化劑，以進(jìn)一步改進(jìn)可加工性。纖維量的增加需要增加高效塑化劑的量。添加纖維降低了膠結(jié)混合物的流動(dòng)，而添加高效塑化劑是為了增加流動(dòng)。添加的纖維越多，流動(dòng)的降低越多，使流動(dòng)恢復(fù)正常所需的高效塑化劑就越多。降低所需纖維量的一種方式是增加纖維上的羧化量。添加大約膠結(jié)混合物重量的0. 5%、膠結(jié)混合物的0. 35%至0. 65%的纖維，將使所需的高效塑化劑的量降至最低。所述纖維向膠結(jié)混合物提供羧基含量。纖維上的羧基以受控方式在水泥中束縛和釋放水。在一個(gè)實(shí)施方案中，每100千克膠結(jié)材料使用20至600meq的羧基含量 O0-60meq/100g纖維，水泥中0. 的纖維)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，每100千克膠結(jié)材料使用20至500meq的羧基含量O0-50meq/100g纖維，水泥中0. 的纖維)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，使用20至400meq的羧基含量(20-400meq/100g纖維，水泥中0. 的纖維)。如果纖維的羧基含量高，需要較少的纖維。例如，羧基含量為20meq/100g的纖維具有羧基含量為40meq/100g的纖維的一半羧基，為了向膠結(jié)混合物提供同樣的羧基含量， 需要多達(dá)兩倍的前一種纖維。水泥或混凝土固化中的關(guān)鍵時(shí)期是前7天。在固化早期中出現(xiàn)裂縫對(duì)于水泥或混凝土的長(zhǎng)期耐久性有害。添加羧化纖維對(duì)壓縮強(qiáng)度沒有影響。壓縮強(qiáng)度趨于保持不變。在下面的一組實(shí)施例中，有不包含纖維的對(duì)照(C)水泥混合物、包含羧基含量為約25meq/100g的漂白南方軟木硫酸鹽木漿纖維(SSK)的水泥混合物、包含羧基含量為約 25meq/100g的漂白北方軟木硫酸鹽木漿纖維(NSKl)的水泥混合物，以及包含羧基含量為約lOmeq/lOOg的漂白北方軟木硫酸鹽木漿纖維樣品(NSD)的水泥混合物。選擇這些纖維是因?yàn)樘烊坏钠啄緷{纖維具有基本上一致的羧基水平。使用了三種纖維添加水平膠結(jié)混合物重量的1重量％ (1)，膠結(jié)混合物重量的1.5重量％ (1.5)和膠結(jié)混合物重量的2重量％⑵。樣品如下所述進(jìn)行混合。進(jìn)行了兩輪實(shí)驗(yàn)，一次僅使用水泥，另一次使用水泥和硅粉。關(guān)于試驗(yàn)的信息提供在表1-3中。表 1糊狀混合物設(shè)計(jì)詳情，使用處理過的南方軟木硫酸鹽木漿[FR20]和100% I型波特蘭水泥；或I型波特蘭水泥與10%硅粉的摻混物。
權(quán)利要求
1.固化的膠結(jié)結(jié)構(gòu)，其包含膠結(jié)材料，其中所述膠結(jié)材料是水泥，以及羧化的漂白過的纖維素質(zhì)木漿纖維，所述纖維具有10至70meq/100g纖維素纖維的羧基含量，所述纖維是所述膠結(jié)材料干重的0. 1重量％至5重量％。
2.權(quán)利要求1的膠結(jié)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維具有20至60meq/100g纖維素纖維的羧基含量。
3.權(quán)利要求1的膠結(jié)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維具有30至50meq/100g纖維素纖維的羧基含量。
4.權(quán)利要求1的膠結(jié)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維具有35至45meq/100g纖維素纖維的羧基含量。
5.權(quán)利要求1的膠結(jié)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維是所述膠結(jié)材料干重的0.25重量％至0. 75重量％。
6.權(quán)利要求1的膠結(jié)結(jié)構(gòu)，其中所述膠結(jié)材料還包含集料材料。
7.權(quán)利要求6的膠結(jié)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維具有20至60meq/100g纖維素纖維的羧基含量。
8.權(quán)利要求6的膠結(jié)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維具有30至50meq/100g纖維素纖維的羧基含量。
9.權(quán)利要求6的膠結(jié)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維具有35至45meq/100g纖維素纖維的羧基含量。
10.權(quán)利要求6的膠結(jié)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維是所述膠結(jié)材料干重的0.25重量％至0. 75重量％。
11.將水泥固化的方法，所述方法包含提供包含膠結(jié)材料、水和羧化的漂白過的木漿纖維的混合物，使所述混合物固化， 其中膠結(jié)材料包含水泥，其中羧化的纖維具有10至70meq/100g纖維素纖維的羧基含量，并且其中羧化的纖維是所述膠結(jié)材料干重的0. 1重量％至5重量％。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述纖維具有20至60meq/100g纖維素纖維的羧基含量。
13.權(quán)利要求11的方法，其中所述纖維具有30至50meq/100g纖維素纖維的羧基含量。
14.權(quán)利要求11的方法，其中所述纖維是所述膠結(jié)材料干重的0.25重量％至0. 75重量％。
15.權(quán)利要求11的方法，其中所述膠結(jié)材料還包含集料材料。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述纖維具有20至60meq/100g纖維素纖維的羧基含量。
17.權(quán)利要求15的膠結(jié)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維具有30至50meq/100g纖維素纖維的羧基含量。
18.權(quán)利要求15的膠結(jié)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維具有35至45meq/100g纖維素纖維的羧基含量。
19.權(quán)利要求15的方法，其中所述纖維是所述膠結(jié)材料干重的0.25重量％至0. 75重量％。
20.減少水泥或混凝土的自收縮的方法，所述方法包含提供包含膠結(jié)材料、水和羧化的漂白過的木漿纖維的混合物，使所述混合物固化，其中羧化的纖維具有10至70ffleq/l00g纖維素纖維的羧基含量，并且其中羧化的纖維是所述膠結(jié)材料干重的ο. ι重量％至5重量％。
全文摘要
本發(fā)明公開了使膠結(jié)材料固化的方法，所述方法包含在混合期間向材料添加羧化的漂白過的木漿纖維。所述纖維具有10至70meq/100g纖維素纖維的羧基含量。所述纖維占膠結(jié)材料干重的0.1至5重量％。本發(fā)明公開了通過所述方法產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)。膠結(jié)材料的自收縮得到降低。
文檔編號(hào)C04B24/04GK102548927SQ201080043932
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者戴維·J·歐卡拉漢, 約翰·A·韋斯特蘭德 申請(qǐng)人:韋爾豪澤Nr公司