專利名稱：使用碳酸鈣的方法和組合物的制作方法
使用碳酸鈣的方法和組合物相關申請的交叉引用本申 請要求2009年12月31日提交的美國臨時申請?zhí)?1/291，811、2010年7月I日提交的美國臨時申請?zhí)?1/360，829、以及2010年8月6日提交的美國臨時申請?zhí)?1/371,606的優(yōu)先權，將所有這些申請通過弓I用以其全部內(nèi)容結合在此。政府支持在此描述的工作全部或部分地是以能源部授予的獎金號DE-FE0002472在政府支持下進行的。該政府在本發(fā)明中擁有某些權利。背景碳酸鈣被用于從造紙、到粘合劑生產(chǎn)、到建筑的各行各業(yè)中。由二氧化碳隔離法形成的碳酸鈣可以用于上述許多應用中并且實際上用于兩個目的隔離二氧化碳并且用作碳酸鈣原料。這個雙重目的對于環(huán)境倍加有益的一個領域是建筑材料，尤其是水泥和混凝土。由于常規(guī)水泥的生產(chǎn)是加劇二氧化碳到大氣中的排放的因素之一(這是通過常規(guī)水泥的煅燒以及加熱這些窯爐所需能量)，因此減少常規(guī)水泥的用量可以幫助減少地球大氣中二氧化碳的量。概述在一個方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種水硬水泥，該水硬水泥包含至少47% w/w的球方解石，其中該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。在一個方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種水硬水泥，該水硬水泥包含至少47% w/w的球方解石，其中該組合物具有小于_12%。的碳同位素分化值(δ 13C)。在一個方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種水硬水泥，該水硬水泥包含至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的非晶碳酸鈣(ACC)，其中該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。在一個方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種水硬水泥，該水硬水泥包含至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的非晶碳酸I丐(ACC),其中該組合物具有小于_12%。的碳同位素分化值(δ 13C)。下面提供了上述這些方面的一些實施方案。在一些實施方案中，該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。在一些實施方案中，該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有在14-80MPa范圍內(nèi)的抗壓強度。在一些實施方案中，該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有在20-40MPa范圍內(nèi)的抗壓強度。在一些實施方案中，該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有在14-35MPa范圍內(nèi)的抗壓強度。在一些實施方案中，該組合物具有在-12%。至_25%。之間的δ 13Co在一些實施方案中，該組合物具有小于_20%。的δ 13C。在一些實施方案中，該組合物具有小于-25%。的δ 13C0在一些實施方案中，該球方解石是在47% w/w至99% w/w的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，該球方解石是在10% w/w至99% w/w的范圍內(nèi)并且該ACC是在I % w/w至90% w/w的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，該球方解石為至少75% w/w。在一些實施方案中，該球方解石為至少90% w/w。在一些實施方案中，該球方解石為至少95% w/w。在一些實施方案中，該球方解石為至少99% w/w。在一些實施方案中，該ACC為至少5% w/w。在一些實施方案中，該ACC為5% -30% w/w ο在一些實施方案中，該組合物進一步包括一種選自下組的多晶型物，該組由以下各項組成非晶碳酸鈣、霰石、方解石、六水碳鈣石、球方解石的前體相、霰石的前體相、一種不及方解石穩(wěn)定的中間相、在這些多晶型物之間的多晶形式、以及它們的組合。在一些實施方案中，該組合物進一步包括一種選自下組的多晶型物，該組由以下各項組成霰石、方解石、六水碳鈣石、球方解石的前體相、霰石的前體相、一種不及方解石穩(wěn)定的中間相、在這些多晶型物之間的多晶形式、以及它們的組合。在一些實施方案中，該球方解石和多晶型物是處于大于I : I的球方解石多晶型物之比。在一些實施方案中，該球方解石和多晶型物是處于I : I至20 : I的球方解石多晶型物之比。在一些實施方案中，該球方解石和多晶型物是處于大于I : 1、2 1、3 1、4 I、或5 I的球方解石多晶型物之比。在一些實施方案中，該球方解石和多晶型物是處于9 1-20 I的球方解石多晶型物之比。在一些實施方案中，該組合物進一步包括至少I % w/w的霰石或在I % w/w至80%w/w之間的霰石。在一些實施方案中，該組合物進一步包括至少1% w/w的方解石或在1%w/w至80% w/w之間的方解石。在一些實施方案中，該組合物進一步包括1% w/w至25% w/w的方解石。在一些實施方案中，該組合物進一步包括至少1% w/w的六水碳鈣石或在1%w/w至80% w/w之間的六水碳I丐石。在一些實施方案中，該組合物進一步包括至少1% w/w的ACC或在1% w/w至90% w/w之間的ACC以及選自下組的一種或多種多晶型物，該組由以下各項組成霰石、方解石、以及六水碳鈣石，其中該霰石、該方解石和/或該六水碳鈣石是以至少1% w/w或在1% w/w至80% w/w之間存在。在一些實施方案中，該組合物進一步包括選自下組的一種或多種多晶型物，該組由以下各項組成霰石、方解石、六水碳鈣石以及它們的組合，其中該霰石、方解石、六水碳鈣石、或它們的組合是以至少1% w/w存在或者獨立地處于1% w/w至80% w/w之間的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，該組合物進一步包括I % -80% w/w的霰石以及1% -80% w/w的方解石。在一些實施方案中，該組合物進一步包含鍶(Sr)。在一些實施方案中，Sr是以1-50，000百萬分率(ppm)的量值存在。在一些實施方案中，Sr是存在于該球方解石的晶格中。在一些實施方案中，該組合物進一步包含鎂(Mg)。在一些實施方案中，Mg是作為一種碳酸鹽存在。在一些實施方案中，該球方解石和該碳酸鎂是處于大于I : I或在I 1-500 I之間的球方解石碳酸鎂之比。在一些實施方案中，Mg少于2% w/w。在一些實施方案中，該組合物進一步包含一種硫酸鹽。在一些實施方案中，該組合物進一步包含量值小于100，OOOppm的鈉(Na)。在一些實施方案中，該組合物不含磷酸鈣。在一些實施方案中，該組合物具有量值小于20，OOOppm的磷酸鈣。在一些實施方案中，該組合物是一種具有O. 1-100微米的平均粒度的微粒組合物。在一些實施方案中，該組合物是一種具有1-50微米的平均粒度的微粒組合物。在一些實施方案中，該組合物是一種具有ι- ο微米的平均粒度的微粒組合物。
在一些實施方案中，該組合物具有的堆密度在751b/ft3_1701b/ft3之間。在一些實施方案中，該組合物具有的堆密度在75lb/f t3-l25kg/f t3之間。在一些實施方案中，該組合物具有的平均表面積是從O. 5m2/gm-50m2/gm。在一些實施方案中，該組合物具有的平均表面積是從2m2/gm-10m2/gm。在一些實施方案中，該組合物進一步包含氮氧化物，硫氧化物，汞，金屬，氮氧化物、硫氧化物、汞、和/或金屬中任何一種的衍生物，或它們的組合。在一些實施方案中，該組合物進一步包含波特蘭水泥熔塊、骨料、輔助膠凝材料(SCM)、或它們的組合。在一些實施方案中，該SCM包括爐渣、飛灰、硅灰、煅燒粘土、或它們的組合。在一些實施方案中，該骨料包括砂、礫石、碎石、爐渣、再生混凝土、或它們的組合。在一些實施方案中，該組合物具有大于_25mV的ζ電位。在一些實施方案中，該組合物具有在-25至45mV之間或在-25至IOmV之間的ζ電位。在一些實施方案中，該組合物具有在_25mV至ImV范圍內(nèi)的ζ電位。在一些實施方案中，該組合物中的鈣離子碳酸根離子之比是大于I : I。在一些實施方案中，該組合物中的鈣離子碳酸根離子之比是I. 5 I或2 : I。
在一些實施方案中，該組合物是合成的。在一些實施方案中，該組合物是非天然存在的。在一些實施方案中，該組合物是處于粉末形式。在一些實施方案中，該組合物是處于干燥粉末形式。在一些實施方案中，該組合物是無序的或不是處于有序排列中的。在一個方面，提供了一種建筑材料，該建筑材料包含本發(fā)明的上述組合物或其凝固且硬化后的形式。在一些實施方案中，該建筑材料是選自下組，該組由以下各項組成建筑物、車道、地基、廚房厚板、家具、人行道、公路、橋梁、高速公路、立交橋、停車結構、磚、砌塊、墻壁，門、圍欄、或桿子的樁，以及它們的組合。在一個方面，提供了一種成形的建筑材料，該成形的建筑材料包含本發(fā)明的上述組合物或其凝固且硬化后的形式。在另一個方面，提供了一種骨料，該骨料包含本發(fā)明的上述組合物或其凝固且硬化后的形式。在另一個方面，提供了一種包裝物，該包裝物包含本發(fā)明的上述組合物以及一種適合容納該組合物的包裝材料。在一些實施方案中，該包裝材料是一種儲倉。在另一方面，提供了使用本發(fā)明的上述組合物來制造水泥的一種方法，該方法包括在一項或多項適合的條件下將水加入本發(fā)明的組合物中以制造水泥。在另一方面，提供了制造本發(fā)明的上述組合物的一種方法，該方法包括(a)使含有堿土金屬的水與來自工廠的一種含化石來源的碳的煙氣相接觸；并且(b)使步驟(a)的含有堿土金屬的水經(jīng)受一項或多項條件以制造本發(fā)明的組合物。在又一個方面，提供了制造上述組合物的一種方法，該方法包括(a)使含有堿土金屬的水與一種CO2來源相接觸；并且(b)使步驟(a)的含有堿土金屬的水經(jīng)受一項或多項條件以制造一種組合物，其中該組合物包含至少47% w/w的球方解石并且其中該組合物在與水組合、凝固并硬化后具有至少14MPa的抗壓強度。在一些實施方案中，該0)2來源是含有來自燃燒過程的煙氣的一種工業(yè)廢氣流；來自化學處理設備的一種煙氣；來自產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的CO2的設備的一種煙氣；或它們的組合。在一些實施方案中，該含有堿土金屬的水是海水、濃濃鹽水、或它們的組合。在一些實施方案中，該一項或多項條件包括溫度、pH、沉淀作用、沉淀物的停留時間、沉淀物的脫水、用水洗滌該沉淀物、干燥、研磨、和/或儲存。在一些實施方案中，該一項或多項條件包括使該含有堿土金屬的水與一種質(zhì)子去除劑相接觸。在一些實施方案中，該質(zhì)子去除劑是選自下組，該組由以下各項組成氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、粉煤灰、天然礦物、以及它們的組合。在一些實施方案中，該一項或多項條件包括使該含有堿土金屬的水經(jīng)受電化學條件。
在另一方面，提供了一種通過上述這些方法制造的組合物。在又一個方面，提供了制造本發(fā)明的上述組合物的一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)用于含有堿土金屬的水的一個輸入端；(b)用于來自工廠的一種含化石來源的碳的煙氣的一個輸入端；以及(c)連接到步驟(a)和步驟(b)的輸入端上的一個反應器，該反應器被配置成制造本發(fā)明的組合物。在一個方面，提供了制造上述組合物的一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)用于含有堿土金屬的水的一個輸入端 ；(b)用于CO2來源的一個輸入端；以及(c)連接到步驟(a)和步驟(b)的輸入端上的一個反應器，該反應器被配置成制造一種組合物，其中該組合物包含至少47% w/w的球方解石并且其中該組合物在與水組合、凝固并硬化后具有至少14MPa的抗壓強度。在又一方面，提供了由本發(fā)明的上述組合物來制造水泥產(chǎn)品的一種方法，該方法包括(a)使本發(fā)明的組合物與一種水性介質(zhì)在一項或多項適當條件下進行組合；并且(b)允許該組合物凝固并硬化成為一種水泥產(chǎn)品。在一些實施方案中，該水性介質(zhì)包括淡水。在一些實施方案中，該一項或多項適當條件是選自下組，該組由以下各項組成溫度、pH、壓力、凝固時長、水性介質(zhì)與組合物之比、以及它們的組合。在一些實施方案中，溫度是在
0-1001、371-601或401-601的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，壓力為大氣壓。在一些實施方案中，凝固該水泥產(chǎn)品的時長是在30分鐘到48小時的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，水性介質(zhì)組合物之比為O. 1-10。在一些實施方案中，水性介質(zhì)組合物之比為O. 5-2。在一些實施方案中，該方法進一步包括在步驟(a)之前將該組合物與一種波特蘭水泥熔塊、骨料、SCM、或它們的組合進行組合，然后與該水性介質(zhì)進行組合。在一些實施方案中，該水泥產(chǎn)品是一種建筑材料，該建筑材料是選自下組，該組由以下各項組成建筑物、車道、地基、廚房厚板、家具、人行道、公路、橋梁、高速公路、立交橋、停車結構、磚、砌塊、墻壁，門、圍欄、或桿子的樁，以及它們的組合。在一些實施方案中，該水泥產(chǎn)品是一種成形的建筑材料。在一些實施方案中，該方法進一步包括將該產(chǎn)品輸送到一個地下位置。在又一方面，提供了由本發(fā)明的上述組合物來制造水泥產(chǎn)品的一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)用于本發(fā)明的組合物的一個輸入端；(b)用于水性介質(zhì)的一個輸入端；以及(C)連接到步驟(a)和步驟(b)上的一個反應器，該反應器被配置成將本發(fā)明的組合物與該水性介質(zhì)在一項或多項適當條件下進行混合以制造水泥產(chǎn)品。在一些實施方案中，該一項或多項適當條件是選自下組，該組由以下各項組成溫度、壓力、凝固時長、水性介質(zhì)與組合物之t匕、以及它們的組合。在一些實施方案中，該系統(tǒng)進一步包括在該混合步驟(C)之后用來過濾該組合物的一個過濾步驟。在一些實施方案中，該系統(tǒng)進一步包括用來干燥該過濾后的組合物以制造該水泥產(chǎn)品的一個干燥步驟。在又一個方面，提供了制造一種具有所希望的抗壓強度的水泥產(chǎn)品的一種方法，該方法包括(a)將一種組合物與一種水性介質(zhì)在一項或多項條件下進行組合，該條件是選自下組，該組由以下各項組成溫度、壓力、凝固時長、水性介質(zhì)與組合物之比、以及它們的組合，其中該組合物包含至少47% w/w的球方解石、或至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的ACC，其中該組合物具有小于-12%。的碳同位素分化值(S13C) ；(b)優(yōu)化或調(diào)整步驟(a)的條件中的一項或多項；并且(C)允許該組合物凝固并硬化成為一種具有所希望的抗壓強度的水泥產(chǎn)品。
在又一個方面，提供了制造一種具有所希望的抗壓強度的水泥產(chǎn)品的一種方法，該方法包括(a)將一種組合物與一種水性介質(zhì)在一項或多項條件下進行組合，該條件是選自下組，該組由以下各項組成溫度、壓力、凝固時長、水性介質(zhì)與組合物之比、以及它們的組合，其中該組合物包含至少47% w/w的球方解石、或至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的ACC，其中該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度；(b)優(yōu)化或調(diào)整步驟(a)的條件中的一項或多項；并且(C)允許該組合物凝固并硬化成為一種具有所希望的抗壓強度的水泥產(chǎn)品。在一個方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種輔助膠凝材料(SCM)，該SCM包含至少47% w/w的球方解石，其中該組合物在與水、或與水以及水泥組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。在一個方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種SCM，該SCM包含至少47% w/w的球方解石，其中該組合物具有小于_12%。的碳同位素分化值(δ 13C)。在一個方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種SCM，該SCM包含至少10% w/ w的球方解石以及至少1% w/w的非晶碳酸鈣(ACC)，其中該組合物在與水或水以及水泥組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。在一個方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種SCM，該SCM包含至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的非晶碳酸鈣(ACC)，其中該組合物具有小于_12%。的碳同位素分化值(δ 13C)。下面提供了上述這些方面的一些實施方案。在一些實施方案中，該組合物具有至少14MPa的抗壓強度。在一些實施方案中，該組合物具有至少在20-40MPa范圍內(nèi)的抗壓強度。在一些實施方案中，該組合物具有至少在14-35MPa范圍內(nèi)的抗壓強度。在一些實施方案中，該組合物具有在_12%。至_25%。之間的δ 13C0在一些實施方案中，該組合物具有在_12%。至_20%。之間的δ 13C。在一些實施方案中，該組合物具有為-20%。的δ13(。在一些實施方案中，該組合物具有小于_20%。的S13C。在一些實施方案中，該組合物包含的球方解石是在47% w/w至99% w/w的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，該球方解石是在10% w/w至99% w/w的范圍內(nèi)并且該ACC是在I % w/w至90% w/w的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，該球方解石是在10% w/w至80% w/w的范圍內(nèi)并且該ACC是在20% w/w至90% w/w的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，該球方解石為至少75% w/w。在一些實施方案中，該球方解石為至少90% w/w。在一些實施方案中，該球方解石為至少95% w/w。在一些實施方案中，該球方解石為至少99% w/w。在一些實施方案中，該ACC為至少5% w/w。在一些實施方案中，該ACC為5% -30% w/w。在一些實施方案中，該組合物進一步包括一種選自下組的多晶型物，該組由以下各項組成非晶碳酸鈣、霰石、方解石、六水碳鈣石、球方解石的前體相、霰石的前體相、一種不及方解石穩(wěn)定的中間相、在這些多晶型物之間的多晶形式、以及它們的組合。在一些實施方案中，該組合物進一步包括一種選自下組的多晶型物，該組由以下各項組成霰石、方解石、六水碳鈣石、球方解石的前體相、霰石的前體相、一種不及方解石穩(wěn)定的中間相、在這些多晶型物之間的多晶形式、以及它們的組合。在一些實施方案中，該球方解石和多晶型物是處于大于I : I的球方解石多晶型物之比。在一些實施方案中，該球方解石和多晶型物是處于I : I至20 : I的球方解石多晶型物之比。在一些實施方案中，該球方解石和多晶型物是處于大于I : 1、2 1、3 1、4 I、或5 I的球方解石多晶型物之比。在一些實施方案中，該球方解石和多晶型物是處于9 1-20 I的球方解石多晶型物之比。在一些實施方案中，該組合物進一步包括至少I % w/w的霰石或在I % w/w至80%w/w之間的霰石。 在一些實施方案中，該組合物進一步包括至少1% w/w的方解石或在1%w/w至80% w/w之間的方解石。在一些實施方案中，該組合物進一步包括1% w/w至25% w/w的方解石。在一些實施方案中，該組合物進一步包括至少1% w/w的六水碳鈣石或在1%w/w至80% w/w之間的六水碳I丐石。在一些實施方案中，該組合物進一步包括至少1% w/w的ACC以及選自下組的一種或多種多晶型物，該組由以下各項組成霰石、方解石、以及六水碳I丐石，其中該霰石、該方解石和/或該六水碳I丐石是以至少I % w/w或在1% w/w至80%w/w之間存在。在一些實施方案中，該組合物進一步包括選自下組的一種或多種多晶型物，該組由以下各項組成霰石、方解石、六水碳鈣石以及它們的組合，其中該霰石、方解石、六水碳I丐石、或它們的組合是以至少1% w/w存在或者獨立地處于1% w/w至80% w/w之間的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，該組合物進一步包括1% -80% w/w的霰石以及1% -80% w/w的方解石。在一些實施方案中，該組合物進一步包含鍶(Sr)。在一些實施方案中，Sr是以1-50，000百萬分率(ppm)的量值存在。在一些實施方案中，Sr是存在于該球方解石的晶格中。在一些實施方案中，該組合物進一步包含鎂(Mg)。在一些實施方案中，Mg是作為一種碳酸鹽存在。在一些實施方案中，該球方解石和該碳酸鎂是處于大于I : I或在I 1-500 I之間的球方解石碳酸鎂之比。在一些實施方案中，Mg少于2% w/w。在一些實施方案中，該組合物進一步包含一種硫酸鹽。在一些實施方案中，該組合物進一步包含量值小于100，OOOppm的鈉(Na)。在一些實施方案中，該組合物不含磷酸鈣。在一些實施方案中，該組合物具有量值小于20，OOOppm的磷酸鈣。在一些實施方案中，該組合物是一種具有O. 1-100微米的平均粒度的微粒組合物。在一些實施方案中，該組合物是一種具有1-50微米的平均粒度的微粒組合物。在一些實施方案中，該組合物是一種具有ι- ο微米的平均粒度的微粒組合物。在一些實施方案中，該組合物具有的堆密度在751b/ft3_1701b/ft3之間。在一些實施方案中，該組合物具有的堆密度在75lb/f t3-l25kg/f t3之間。在一些實施方案中，該組合物具有的平均表面積是從O. 5m2/gm-50m2/gm。在一些實施方案中，該組合物具有的平均表面積是從2m2/gm-10m2/gm。在一些實施方案中，該組合物進一步包含氮氧化物，硫氧化物，汞，金屬，氮氧化物、硫氧化物、汞、和/或金屬中任何一種的衍生物，或它們的組合。在一些實施方案中，該組合物進一步包含波特蘭水泥熔塊、骨料、其他輔助膠凝材料(SCM)、或它們的組合。在一些實施方案中，該其他SCM包括爐渣、飛灰、硅灰、煅燒粘土、或它們的組合。在一些實施方案中，該骨料包括砂、礫石、碎石、爐渣、再生混凝土、或它們的組合。在一些實施方案中，該組合物具有大于_25mV的ζ電位。在一些實施方案中，該組合物具有在-25至45mV之間或在-25至IOmV之間或在I至45mV之間的ζ電位。在一些實施方案中，該組合物具有在15mV至45mV范圍內(nèi)的ζ電位。在一些實施方案中，該組合物中的鈣離子碳酸根離子之比是大于I : I。在一些實施方案中，該組合物中的鈣離子碳酸根離子之比是I. 5 I或2 : I。在一些實施方案中，該組合物是合成的。在一些實施方案中，該組合物是非天然存在的。在一些實施方案中，該組合物是處于粉末形式。在一些實施方案中，該組合物是處于干粉末形式。在一些實施方案中，該組合物是無序的或不是處于有序排列。在另一方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種SCM，其中與OPC混合的按Wt計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比降低了不超過10%。在另一方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種SCM，其中與OPC混合的按wt計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比增大了超過5%。在一些實施方案中，OPC的抗壓強度是在17_45MPa的范圍 內(nèi)。在一些實施方案中，與OPC混合的SCM是按Wt計為20%或在按Wt計在15% -20%之間。在一些實施方案中，與OPC混合的按wt計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比降低了不超過5MPa。在一些實施方案中，與OPC混合的按wt計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比增大了超過IMPa。在一些實施方案中，與OPC混合的按wt計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比增大了 l_15MPa之間。在另一個方面，提供了一種建筑材料，該建筑材料包含本發(fā)明的上述組合物或其凝固且硬化后的形式。在一些實施方案中，該建筑材料是選自下組，該組由以下各項組成建筑物、車道、地基、廚房厚板、家具、人行道、公路、橋梁、高速公路、立交橋、停車結構、磚、砌塊、墻壁，門、圍欄、以及桿子的樁，以及它們的組合。在一個方面，提供了一種成形的建筑材料，該成形的建筑材料包含本發(fā)明的上述組合物或其凝固且硬化后的形式。在另一個方面，提供了一種骨料，該骨料包含本發(fā)明的上述組合物或其凝固且硬化后的形式。在又一個方面，提供了一種包裝物，該包裝物包含本發(fā)明的上述組合物以及一種適合容納該組合物的包裝材料。在一些實施方案中，該包裝材料是一種儲倉。在另一方面，提供了使用本發(fā)明的上述組合物來制造水泥的一種方法，該方法包括在一項或多項適合的條件下將水加入一種組合物中以制造水泥。在另一方面，提供了制造本發(fā)明的上述組合物的一種方法，該方法包括(a)使含有堿土金屬的水與來自工廠的一種含化石來源的碳的煙氣相接觸；并且(b)使步驟(a)的含有堿土金屬的水經(jīng)受一項或多項條件以制造本發(fā)明的上述組合物。在又一個方面，提供了制造本發(fā)明的上述組合物的一種方法，該方法包括(a)使含有堿土金屬的水與一種CO2來源相接觸；并且(b)使步驟(a)的含有堿土金屬的水經(jīng)受一項或多項條件以制造本發(fā)明的上述組合物，其中該組合物包含至少47% w/w的球方解石并且其中該組合物在與水組合、凝固并硬化后具有至少14MPa的抗壓強度。在一些實施方案中，該0)2來源是含有來自燃燒過程的煙氣的一種工業(yè)廢氣流；來自化學處理設備的一種煙氣；來自產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的CO2的設備的一種煙氣；或它們的組合。在一些實施方案中，該含有堿土金屬的水是海水、濃濃鹽水、或它們的組合。在一些實施方案中，該一項或多項條件包括溫度、pH、沉淀作用、沉淀物的停留時間、沉淀物的脫水、用水洗滌該沉淀物、干燥、研磨、和/或儲存中的一項或多項。在一些實施方案中，該一項或多項條件包括使該含有堿土金屬的水與一種質(zhì)子去除劑相接觸。在一些實施方案中，該質(zhì)子去除劑是選自下組，該組由以下各項組成氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、粉煤灰、天然礦物、以及它們的組合。在一些實施方案中，該一項或多項條件包括使該含有堿土金屬的水經(jīng)受電化學條件。
在另一方面，提供了一種通過上述方法制造的組合物。在又一個方面，提供了制造本發(fā)明的上述組合物的一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)用于含有堿土金屬的水的一個輸入端；(b)用于來自工廠的一種含化石來源的碳的煙氣的一個輸入端；以及(c)連接到步驟(a)和步驟(b)的輸入端上的一個反應器，該反應器被配置成制造本發(fā)明的組合物。在另一個方面，提供了制造本發(fā)明的上述組合物的一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)用于含有堿土金屬的水的一個輸入端；(b)用于CO2來源的一個輸入端；以及(C)連接到步驟(a)和步驟(b)的輸入端上的一個反應器，該反應器被配置成制造本發(fā)明的上述組合物，其中該組合物包含至少47% w/w的球方解石并且其中該組合物在與水組合、凝固并硬化后具有至少14MPa的抗壓強度。在另一方面，提供了由本發(fā)明的上述組合物來制造水泥產(chǎn)品的一種方法，該方法包括(a)使本發(fā)明的上述組合物與一種水性介質(zhì)在一項或多項適當條件下進行組合；并且(b)允許該組合物凝固并硬化成為一種水泥產(chǎn)品。在一些實施方案中，該水性介質(zhì)包括淡水。在一些實施方案中，該一項或多項適當條件是選自下組，該組由以下各項組成溫度、壓力、凝固時長、水性介質(zhì)與組合物之比、以及它們的組合。在一些實施方案中，溫度是在0-100°C、37°C -60°C或40°C _60°C的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，壓力為大氣壓。在一些實施方案中，凝固該水泥產(chǎn)品的時長是在30分鐘到48小時的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，水性介質(zhì)組合物之比為O. 1-10。在一些實施方案中，水性介質(zhì)組合物之比為O. 5-2。在一些實施方案中，該方法進一步包括在步驟(a)之前將該組合物與一種波特蘭水泥熔塊、骨料、SCM、或它們的組合進行組合，然后與該水性介質(zhì)進行組合。在一些實施方案中，該水泥產(chǎn)品是一種建筑材料，該建筑材料是選自下組，該組由以下各項組成建筑物、車道、地基、廚房厚板、家具、人行道、公路、橋梁、高速公路、立交橋、停車結構、磚、砌塊、墻壁，門、圍欄、或桿子的樁，以及它們的組合。在一些實施方案中，該方法進一步包括將該產(chǎn)品輸送到一個地下位置。在另一方面，提供了由本發(fā)明的上述組合物來制造水泥產(chǎn)品的一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)用于本發(fā)明的組合物的一個輸入端；(b)用于水性介質(zhì)的一個輸入端；以及(C)連接到步驟(a)和步驟(b)上的一個反應器，該反應器被配置成將本發(fā)明的組合物與該水性介質(zhì)在一項或多項適當條件下進行混合以制造水泥產(chǎn)品。在一些實施方案中，該一項或多項適當條件是選自下組，該組由以下各項組成溫度、壓力、凝固時長、水性介質(zhì)與組合物之t匕、以及它們的組合。在一些實施方案中，該系統(tǒng)進一步包括在該混合步驟(C)之后用來過濾該組合物的一個過濾步驟。在一些實施方案中，該系統(tǒng)進一步包括用來干燥該過濾后的組合物以制造該水泥產(chǎn)品的一個干燥步驟。在又一個方面，提供了一種自膠結組合物，該自膠結組合物包含至少1% w/w的在咸水中的球方解石，其中該組合物在與淡水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。在一些實施方案中，該組合物在凝固的同時在40°C被烘箱干燥。在一些實施方案中，該組合物在干燥后在潮濕氣氛中于60°C被固化。在一些實施方案中，該組合物是被脫水然后用水漂洗。在一些實施方案中，該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有在14_35MPa或20-40MPa范圍內(nèi)的抗壓強度。在一些實施方案中，該組合物具有在_12%。至-25%。之間的δ 13C0在一些實施方案中，該組合物具有小于_20%。的δ 13C。在一些實施方案中，該組合物具有小于-25%。的δ 13C0在一些實施方案中，該球方解石是在I % w/w至99% w/w的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，該球方解石是在40% w/w至85% w/w的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，該球方解石是在47% w/w至99% w/w的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，該組合物進一步包含ACC。在一些實施方案中，該球方解石是在10% w/w至99% w/w的范圍內(nèi)并且該ACC是在1% w/w至90% w/w的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，該球方解石為至少75% w/w。在一些實施方案中，該球方解石為至少90% w/w。在一些實施方案中，該球方解石為至少95% w/w。在一些實施方案中，該球方解石為至少99% w/w。在一些實施方案中，該ACC為至少5% w/w。在一些實施方案中，該ACC為5% -30% w/w。在一些實施方案中，該組合物進一步包括一種選自下組的多晶型物，該組由以下各項組成非晶碳酸鈣、霰石、方解石、六水碳鈣石、球方解石的前體相、霰石的前體相、一種不及方解石穩(wěn)定的中間相、在這些多晶型物之間的多晶形式、以及它們的組合。在一些實施方案中，該球方解石和多晶型物是處于I : I至20 : I的球方解石多晶型物之比。在一些實施方案中，該球方解石和多晶型物是處于大于I : 1、2 : 1、3 : 1、4 : I、或5 : I的球方解石多晶型物之比。在一些實施方案中，該球方解石和多晶型物是處于9 1-20 I的球方解石多晶型物之比。在一些實施方案中，該組合物進一步包括一種或多種選自下組的多晶型物，該組由以下各項組成霰石、方解石、以及六水碳鈣石，其中該霰石、該方解石和/或該六水碳鈣石是以至少1% w/w存在。在一些實施方案中，該組合物進一步包括至少1% w/w的霰石或在1% w/w至80% w/w之間的霰石。在一些實施方案中，該組合物進一步包括至少1% w/w的方解石或在I % w/w至80% w/w之間的方解石。在一些實施方案中，該組合物進一步包括1% w/w至25% w/w的方解石。在一些實施方案中，該組合物進一步包括至少1% w/w的六水碳鈣石或在1% w/w至80% w/w之間的六水碳鈣石。在一些實施方案中，該組合物進一步包括至少I % w/w的ACC或在I % w/w至90% w/w之間的ACC以及選自下組的一種或多種多晶型物，該組由以下各項組成霰石、方解石、以及六水碳鈣石，其中該霰石、該方解石和/或該六水碳I丐石是以至少I % w/w或在I % w/w至80% w/w之間存在。在一些實施方案中，該組合物進一步包括選自下組的一種或多種多晶型物，該組由以下各項組成霰石、方解石、六水碳鈣石以及它們的組合，其中該霰石、方解石、六水碳鈣石、或它們的組合獨立地是在I % w/w至80% w/w之間的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，該組合物進一步包括I % -80% w/w的霰石以及1% -80% w/w的方解石。在一些實施方案中，該組合物進一步包含鍶(Sr)。在一些實施方案中，Sr是以
1-50，000百萬分率(ppm)的量值存在。在一些實施方案中，該組合物進一步包含鎂(Mg)。在一些實施方案中，Mg是作為一種碳酸鹽存在。
在一些實施方案中，該球方解石和該碳酸鎂是處于大于I : I或在I : 1-500 : I之間的球方解石碳酸鎂之比。在一些實施方案中，該組合物是一種具有O. 1-100微米的平均粒度的微粒組合物。在一些實施方案中，該組合物是一種具有1-50微米的平均粒度的微粒組合物。在一些實施方案中，該組合物是一種具有ι- ο微米的平均粒度的微粒組合物。在一些實施方案中，該組合物具有的堆密度在751b/ft3_1701b/ft3之間。在一些實施方案中，該組合物具有的堆密度在75lb/f t3-l25kg/f t3之間。在一些實施方案中，該組合物具有的平均表面積是從O. 5m2/gm-50m2/gm。在一些實施方案中，該組合物具有的平均表面積是從2m2/gm-10m2/gm。在一些實施方案中，該組合物進一步包含氮氧化物，硫氧化物，汞，金屬，氮氧化物、硫氧化物、汞、和/或金屬中任何一種的衍生物，或它們的組合。 在一些實施方案中，該組合物具有大于_25mV的ζ電位。在一些實施方案中，該組合物具有在-25至45mV之間或在-25至IOmV之間的ζ電位。在一些實施方案中，該組合物具有在_25mV至ImV范圍內(nèi)的ζ電位。在一些實施方案中，該組合物中的鈣離子碳酸根離子之比是大于I : I。在一些實施方案中，該組合物中的鈣離子碳酸根離子之比是I. 5 I或2 : I。在一些實施方案中，該組合物是合成的。在一些實施方案中，該組合物是非天然存在的。在一些實施方案中，該組合物是處于粉末形式。在一些實施方案中，該組合物是處于干粉末形式。在一些實施方案中，該組合物是無序的或不是處于有序排列。在一個方面，提供了一種成形的建筑材料，該成形的建筑材料包含本發(fā)明的上述組合物或其凝固且硬化后的形式。在一些實施方案中，該建筑材料是選自下組，該組由以下各項組成建筑物、車道、地基、廚房厚板、家具、人行道、公路、橋梁、高速公路、立交橋、停車結構、磚、砌塊、墻壁，門、圍欄、或桿子的樁，以及它們的組合。在一個方面，提供了一種成形的建筑材料，該成形的建筑材料包含本發(fā)明的上述組合物或其凝固且硬化后的形式。在一個方面，提供了一種骨料，該骨料包含本發(fā)明的上述組合物或其凝固且硬化后的形式。在一個方面，提供了一種包裝物，該包裝物包含本發(fā)明的上述組合物以及一種適合容納該組合物的包裝材料。在一個方面，提供了制造本發(fā)明的上述組合物的一種方法，該方法包括(a)使含有堿土金屬的水與一種CO2來源相接觸；并且(b)使步驟(a)的含有堿土金屬的水經(jīng)受一項或多項條件以制造本發(fā)明的上述組合物。在一些實施方案中，該0)2來源是含有來自燃燒過程的煙氣的一種工業(yè)廢氣流；來自化學處理設備的一種煙氣；來自產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的CO2的設備的一種煙氣；或它們的組合。在一些實施方案中，該含有堿土金屬的水是海水、濃濃鹽水、或它們的組合。在一些實施方案中，該一項或多項條件包括沉淀作用以及將該沉淀物脫水中的一項或多項以制造該組合物。在一些實施方案中，該一項或多項條件包括使該含有堿土金屬的水與一種質(zhì)子去除劑相接觸。在一些實施方案中，該質(zhì)子去除劑是選自下組，該組由以下各項組成氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、粉煤灰、天然礦物、以及它們的組合。在一些實施方案中，該一項或多項條件包括使該含有堿土金屬的水經(jīng)受電化學條件。在一個方面，提供了一種通過上述方法制造的組合物。在一個方面，提供了制造本發(fā)明的上述組合物的一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)用于含有堿土金屬的水的一個輸入端；(b)用于CO2來源的一個輸入端；以及(C)連接到步驟(a)和步驟(b)的輸入端上的一個反應器，該反應器被配置成制造本發(fā)明的組合物。在一個方面，提供了由本發(fā)明的上述組合物來制造水泥產(chǎn)品的一種方法，該方法包括(a)使本發(fā)明的組合物與水在一項或多項適當條件下進行組合；并且(b)允許該組合物凝固并硬化成為一種水泥產(chǎn)品。在一些實施方案中，該一項或多項適當條件是選自下組，該組由以下各項組成脫水、用水漂洗、凝固、干燥、固化、以及它們的組合。在一些實施方案中，該方法進一步包括將該產(chǎn)品輸送到一個地·下位置。在一個方面，提供了由本發(fā)明的上述組合物來制造水泥產(chǎn)品的一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)用于本發(fā)明的組合物的一個輸入端；(b)用于水的一個輸入端；以及(C)連接到步驟(a)和步驟(b)上的一個反應器，該反應器被配置成將本發(fā)明的上述組合物與水在一項或多項適當條件下進行混合以制造水泥產(chǎn)品。在一個方面，提供了由本發(fā)明的上述組合物來制造成形的建筑材料的一種方法，該方法包括(a)使本發(fā)明的上述組合物與一種水性介質(zhì)在一項或多項適當條件下進行組合；并且(b)允許該組合物凝固并硬化成為該成形的建筑材料。在一些實施方案中，該水性介質(zhì)包括淡水。在一些實施方案中，在組合步驟(a)之前或之后將該組合物倒入模具中。在一些實施方案中，該模具是用于該成形的建筑材料的。通過引用而結合本說明書中提及的所有的公開文件、專利、和專利申請都通過引用結合在此，其程度就如同確切地并且獨立地指明每個單獨的公開文件、專利、或?qū)＠暾堃员阃ㄟ^引用而
彡口口 附圖簡要說明本發(fā)明的新穎特征具體地在所附權利要求書中列出。通過以下列舉了展示性實施方案的詳細說明將得到對本發(fā)明的特征和優(yōu)點的更好的理解，在這些實施方案中利用了本發(fā)明的原理，并且在其附圖中圖I展示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的一個沉淀工藝的流程圖。圖2展示了根據(jù)本發(fā)明的某些實施方案的一個系統(tǒng)的示意圖。圖3展示了從球方解石到霰石以及從霰石到方解石的轉(zhuǎn)換的吉布斯自由能圖。圖4展示了根據(jù)本發(fā)明的某些實施方案的一個系統(tǒng)的示意圖。圖5A-F展示了組合成球方解石球體的顆粒的納米簇的SEM圖像。圖6展示了球方解石至包括霰石束、霰石針狀體、小片和立方體在內(nèi)的不同形態(tài)的轉(zhuǎn)化。圖7A-B展示了球方解石上的多晶型物的沉淀。圖7A展示了方解石在球方解石球體表面上的沉淀。通過該更可溶的球方解石相的溶解，形成了空心的方解石微球。圖7B展示了霰石束在連續(xù)空心的微球表面上的沉淀。圖8展示了空心方解石微球和霰石束的形成的示意圖。圖9展示了 4，000倍的放大率下球方解石在去離子水中的轉(zhuǎn)化的SEM圖像。

圖10A-B展示了溫度對晶體尺寸的影響。加熱可以產(chǎn)生更小的方解石晶體。圖IOA展示了室溫下球方解石在NaCl溶液中的轉(zhuǎn)化。圖IOB展示了 110°C下球方解石在NaCl溶液中的轉(zhuǎn)化。圖11展示了通過球方解石微晶粒骨料形成的球叢狀球方解石。圖12A-B展示了氯化鈉對球方解石轉(zhuǎn)化成方解石的影響。圖13-18展示了球方解石(圖13-15)、混合的碳酸鹽相(圖16)、以及方解石(圖
17-18)的晶體衍射圖紋。圖19展示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案用于沉淀該組合物的一個流程圖。
圖20展示了 OPC(普通波特蘭水泥)(小點)、飛灰(長點)、以及RCM(反應性碳酸鹽礦物)(實心)的粒度分布對比。圖21展示了 RCM在與波特蘭水泥混合時的劑量響應抗壓強度。圖22展示了若干ACC樣品的XRD結果，其中掃描結果與文獻中看到的相似。ACC5的強度是對不同掃描條件的一種反映。圖23展示了使用方案ACC4所產(chǎn)生的樣品的XRD。存在石鹽、方解石和球方解石。圖24展示了 ACC5，在初始分析時顯示了非晶物質(zhì)。隨后的分析(4天以后)顯示了具有少量霞石的晶態(tài)方解石。圖25展示了隨時間分析的共混ACC材料。該樣品顯示了長期穩(wěn)定性(約I年半)。圖26A-C展示了具有不同分散度和ζ電位的三種組合物的SEM圖像。圖27展示了具有不同ζ電位的三種組合物的抗壓強度。圖28展示了具有不同ζ電位的三種組合物的累積熱。圖29展示了當由海水+CaCl2 二水合物+NaCl+25% wt Na2CO3制造時在母體上清液中的球方解石組合物的穩(wěn)定性。圖30A-D展示了在由自來水+CaCl2 二水合物+0. 25M Na2CO3(Ca 堿的化學計量比為I : I)制造時球方解石組合物的穩(wěn)定性。
圖3IA-D展示了在由自來水+CaCl2 二水合物+0. 25M Na2CO3(Ca 堿的化學計量比為I. 5 : I)制造時球方解石組合物的穩(wěn)定性。圖32A-D展示了在由自來水+CaCl2 二水合物+0. 25M Na2CO3(Ca 堿的化學計量比為2 I)制造時球方解石組合物的穩(wěn)定性。圖33展示了實例20的沉淀的漿料的SEM圖像。圖34展示了固化7天、14天和28天之后該組合物的抗壓強度。詳細說明本發(fā)明提供了多晶型物如非晶碳酸鈣、球方解石、霰石、方解石、和/或六水碳鈣石的組合物、方法和系統(tǒng)；用于制造和使用這些組合物的方法和系統(tǒng)；以及由此類組合物形成的材料，如骨料以及成形的或預成形的建筑材料。這些組合物包括水硬水泥、輔助膠凝材料、或自膠結組合物，這些自膠結組合物包括碳酸鈣的多晶型物形式，例如但不限于單獨的球方解石(CaCO3)或與以下項相結合的球方解石非晶碳酸鈣(CaCO3. ηΗ20)、霰石(CaCO3)、方解石(CaCO3)、六水碳鈣石(CaCO3. 6H20)、球方解石的前體相、霰石的前體相、一種不及方解石穩(wěn)定的中間相、在這些多晶型物之間的多晶形式、或它們的組合。在此還提供了由這些組合物制造的成形的建筑材料以及骨料。在此進一步提供了用于制造和使用這些水硬水泥、輔助膠凝材料、或自膠結組合物的方法。在此進一步提供了用于由這些水硬水泥、輔助膠凝材料、或自膠結組合物來制造水泥產(chǎn)品如骨料以及預成形的建筑材料的方法。這些組合物被用于各種應用中，包括用于各種建筑材料以及建筑應用中。典型地，普通波特蘭水泥(OPC)主要由石灰石、某些粘土礦物以及石膏在高溫工藝中制成，該高溫工藝驅(qū)逐二氧化碳并將主要組分化學地組合成為新的化合物。燒制該混合物所需的能量消耗是所生產(chǎn)的每噸水泥約4GJ。由于該水泥生產(chǎn)過程本身以及產(chǎn)生動力以運行這個生產(chǎn)過程的能源設備均產(chǎn)生了二氧化碳，因此水泥生產(chǎn)可能是當前二氧化碳大氣排放的一個主導來源。除去與波特蘭水泥生產(chǎn)相關的污染問題之外，用波特蘭水泥生產(chǎn)的結構可能由于自波特蘭水泥生產(chǎn)的固化產(chǎn)品的不穩(wěn)定性而具有修復和維護的支出。在此提供的這些組合物可以通過使用從發(fā)電廠或其他工業(yè)源排放的二氧化碳并隨后將其隔離而形成本發(fā)明的組合物來減少碳足跡。替代性地，在此提供的這些組合物可以通過使用地下的含二氧化碳的濃濃鹽水來制備本發(fā)明的組合物而減少碳足跡。進一步替代性地，在此提供的這些組合物可以通過生產(chǎn)出部分或完全替代碳排放水泥如OPC的水泥 組合物而減少碳足跡。本發(fā)明的這些組合物可以與OPC進行混合而給出具有相等或更高強度的水泥材料，由此減少制造水泥的OPC用量。在此提供的這些組合物還顯示了令人驚訝且出乎意料的特性，因為由這些組合物(單獨地或與OPC組合)所獲得的產(chǎn)品具有高的抗壓強度，從而產(chǎn)生了具有高耐久性和更少維護成本的產(chǎn)品。本發(fā)明的組合物還可以進行優(yōu)化以便產(chǎn)生具有所希望的抗壓強度的材料，并且由此進一步增大該工藝的效率并減少生產(chǎn)成本。例如，屋頂瓦所要求的抗壓強度可能不像支柱所要求的抗壓程度那樣高。本發(fā)明的組合物以及由本發(fā)明的組合物來制造水泥產(chǎn)品的工藝可以進行優(yōu)化以便產(chǎn)生具有所希望的抗壓強度的水泥產(chǎn)品。另外，本發(fā)明的方法可以進行優(yōu)化以便產(chǎn)生在其與水或與其他水泥的反應性上有所不同的組合物。例如，本發(fā)明的這些組合物可以根據(jù)其與水的反應性而形成為水硬水泥組合物或形成為輔助膠凝材料或者形成為自膠結材料。在一些實施方案中，本發(fā)明的SCM組合物可以與波特蘭水泥混合而產(chǎn)生與波特蘭水泥本身或與波特蘭水泥及本領域已知的其他SCM的組合相比具有相等或更高的抗壓強度的水泥。在更詳細地說明本發(fā)明之前，要理解的是本發(fā)明并不局限于所說明的具體實施方案，而當然地可以進行改變。還應理解的是，在此使用的術語是僅為了說明具體實施方案的目的、并且并非旨在進行限制，因為本發(fā)明的范圍將僅受所附權利要求限制。當提供一個數(shù)值范圍時，應理解的是，在該范圍的上限與下限之間的每個插入值(至下限的單位的十分之一，除非上下文清楚地另外指明)以及在所述范圍內(nèi)的任何其他所述的或插入的值，被涵蓋在本發(fā)明之內(nèi)。這些更小范圍的上限和下限可以獨立地包括在這些更小范圍內(nèi)并且也被涵蓋在本發(fā)明之內(nèi)，服從所述范圍內(nèi)任何明確排除的極限值。當所述范圍包含這些極限值之一或二者時，排除了所包含的極限值之一或二者的范圍也被包含在本發(fā)明之內(nèi)。某些范圍在此是呈現(xiàn)為在數(shù)值前面有術語“約”。術語“約”在此是用來對它后面的精確數(shù)字、以及接近于或近似于該術語之后的數(shù)字的一個數(shù)字提供文字支持。在判斷一個數(shù)字是否接近于或近似于一個明確列舉的數(shù)時，這個未列舉的接近的或近似的數(shù)可以是在它出現(xiàn)的上下文中提供了該明確列舉的數(shù)的基本上等值的一個數(shù)。除非另外定義，所有在此使用的技術和科學術語具有如本發(fā)明所屬領域的普通技術人員所通常理解的一樣的含義。盡管與在此說明的那些相似或相同的任何方法和材料也可以用于本發(fā)明的實踐或試驗中，但在此說明了代表性的示例性方法和材料。本說明書中引用的所有公開文件和專利都通過引用結合在此，就如同確切地并且獨立地指明每個單獨的公開文件或?qū)＠员阃ㄟ^引用而結合、并且通過引用結合在此以便結合所引用的公開文件來披露并說明這些方法和/或材料。任何公開文件的引用均是對于申請日之前的披露內(nèi)容而言，并且不應解釋為承認了本發(fā)明因為現(xiàn)有發(fā)明而沒有資格先于此公開文件。進一步地，所提供的
公開日期可能與實際
公開日期不同，實際的
公開日期可能需要獨立地進行確認。應注意的是，如在此以及在所附權利要求中使用的，單數(shù)形式“一個”、“一種”以及“該”包括了復數(shù)形式，除非上下文另外地清楚指明。還應注意的是，權利要求可能被起草為排除了任何任選型的要素。這樣，這種語句旨在用作將諸如“唯一”、“僅僅”等等排他性術語與權利要求要素的敘述結合使用、或使用“否定”限制的引用基礎。
正如本領域普通技術人員在閱讀本披露之后將會清楚的，在此說明并展示的這些單獨實施方案中的每一個都具有分立的組分和特征，這些組分和特征可以與其他的若干實施方案中任何一個的特征容易地進行分離或組合，而不背離本發(fā)明的范圍或精神。任何敘述的方法都可以按所敘述的事件的順序或者按邏輯上可能的任何其他順序來進行。I.組合物本發(fā)明的多個方面包括多種組合物，這些組合物包含水硬水泥、輔助膠凝材料(SCM)以及自膠結組合物，其中該水硬水泥或該SCM或該自膠結組合物包括亞穩(wěn)的和穩(wěn)定的碳酸鹽形式，例如球方解石、非晶碳酸鈣(ACC)、霰石、方解石、六水碳鈣石、球方解石的前體相、霰石的前體相、一種不及方解石穩(wěn)定的中間相、在這些多晶型物之間的多晶形式、以及它們的組合。球方解石的前體、球方解石、霰石的前體以及霰石可以作為一種反應性的亞穩(wěn)碳酸鈣形式用于反應目的和穩(wěn)定化反應，例如膠結。這些亞穩(wěn)形式如球方解石和球方解石的前體以及穩(wěn)定的碳酸鹽形式例如方解石，可以具有變化的溶解度，因而它們在水溶液中水合時可以發(fā)生溶解并且使穩(wěn)定的碳酸鹽礦物例如方解石和/或霰石再次沉淀。本發(fā)明的這些包含亞穩(wěn)形式例如球方解石的組合物令人驚訝且出乎意料地是處于干燥粉末形式或處于含咸水的漿料形式的穩(wěn)定組合物。本發(fā)明的組合物中的亞穩(wěn)形式可以不完全轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定形式如方解石以便膠結，直至與淡水接觸。球方解石能以單分散或聚集的形式存在，并且可以是球狀的、橢圓的、片狀形狀的或六方晶系的。球方解石典型地具有一種六方晶體結構并且在生長時形成了多晶的球狀顆粒。球方解石的前體形式包括球方解石的納米簇，并且霰石的前體形式包括霰石針狀體的亞微米到納米簇。霰石，如果在該組合物中存在的話，可以是針狀的、柱狀的、或正交晶系的晶體。方解石，如果存在的話，可以是立方體的、紡錘狀的、或六方晶系的晶體。不及方解石穩(wěn)定的中間相可以是在球方解石與方解石之間的一個相、在球方解石的前體與方解石之間的一個相、在霰石與方解石之間的一個相、和/或在霰石前體與方解石之間的一個相。在一些實施方案中，本發(fā)明的這些組合物是合成組合物并且不是天然存在的。在一些實施方案中，本發(fā)明的組合物是處于粉末形式。在一些實施方案中，本發(fā)明的組合物是處于干燥粉末形式。在一些實施方案中，本發(fā)明的組合物是無序的或不是處于有序排列或者是處于粉狀形式。在又一些實施方案中，本發(fā)明的組合物是處于部分或完全水合的形式。在又一些實施方案中，本發(fā)明的組合物是處于咸水或淡水中。在又一些實施方案中，本發(fā)明的組合物是處于含氯化鈉的水中。在又一些實施方案中，本發(fā)明的組合物是處于含堿土金屬離子的水中，這些離子是例如但不限于鈣、鎂等。在此提供的這些組合物展現(xiàn)了出乎意料的特性，例如高的抗壓強度、高的耐久性、以及較低的維護成本。此外，在一些實施方案中，當將CO2從煙氣或從含二氧化碳的濃鹽水中隔離而成為本發(fā)明的碳酸鈣形式時，減少了碳足跡并提供了更清潔的環(huán)境。在一些實施方案中，該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有的抗壓強度是至少14MPa(兆帕)或在一些實施方案中是在14-80MPa或14-35MPa之間。在一些實施方案中，在此提供的這些含球方解石的組合物是由具有化石來源的CO2來源形成的。因此在一些實施方案中，在此提供的這些組合物具有小于-12%。的碳同位素分化值(S13C)。在一些實施方案中，本發(fā)明的這些組合物是非醫(yī)用的并且不用于醫(yī)療程序。在一些實施方案中，本發(fā)明的這些組合物是合成組合物并且不是天然存在的。在一個第一方面，提供了一種含水硬水泥的組合物，其中該水硬水泥包含至少47% w/w的球方解石，其中該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。在一個第二方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種水硬水泥，其中該水硬水泥包含至少47% w/w的球方解石，其中該組合具有小于-12%。的S13C。如在此使用的，“水硬水泥”包括在與水或一種溶劑為水的溶液(例如，摻料溶液)組合之后凝固并硬化的一種組合物。在硬化之后，這些組合物即使在水中也保留了強度和穩(wěn)定性。由于立即開始的反應，能夠觀察到隨時間增大的加強作用。在達到某個水平之后，可以將這個時間點稱為凝固起點。繼續(xù)的進一步固結可以稱為凝固，此后開始了硬化階段。然后材料的抗壓強度可以穩(wěn)定增長，這個時期在“超快硬化”水泥的情況下可以是幾天，在其他水泥的情況下可以是幾個月或幾年。通過將本發(fā)明的組合物與一種水性液體組合而生產(chǎn)的產(chǎn)品的凝固和硬化可以源自或者可以不源自水合物的產(chǎn)生，這些水合物可以是由該組合物在與水反應之后形成的，其中這些水合物在水中是實質(zhì)性不可溶的。水泥可以單獨地或與骨料相組合地以粗和細的形式使用，在此情況下可以將這些組合物稱為混凝土或灰漿。也可以將水泥切割并剁碎而形成骨料。在一個第三方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種輔助膠凝材料(SCM)，其中該SCM包含至少47% w/w的球方解石，其中該組合物在與水、或水以及水泥組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。在一個第四方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種SCM，其中該SCM包含至少47% w/w的球方解石，其中該組合物具有小于_12%。的碳同位素分化值(δ 13C)。如在此使用的，“輔助膠凝材料”(SCM)包括本領域已知的SCM。例如，當本發(fā)明的SCM與波特蘭水泥混合時，在與SCM相互作用之后該波特蘭水泥的一種或多種特性基本上保持不變、或者與沒有SCM情況下的波特蘭水泥本身或與混有常規(guī)SCM的波特蘭水泥(如飛灰)相比得以增強。這些特性包括但不限于細度、固定性、稠度、水泥凝固時間、水泥硬 化時間、流變學行為、水合反應、比重、灼燒損失、和/或硬度，如水泥的抗壓強度。例如，當將本發(fā)明的20% SCM加入80%的OPC(普遍波特蘭水泥)中時，該一種或多種特性、例如OPC的抗壓強度，保持不變、減小不超過10%、或者得以增強。波特蘭水泥的特性可以根據(jù)波特蘭水泥的類型而變化。用本發(fā)明的SCM代替波特蘭水泥可以減少CO2排放，而與常規(guī)波特蘭水泥相比并不損害該水泥或混凝土的性能。在一些實施方案中，波特蘭水泥與本發(fā)明的SCM的最大替換體積可以在將SCM與OPC (對于水泥而言)以及骨料和/或砂(對于混凝土而言)混合之后通過在水泥和/或混凝土上進行不同的性能試驗來確定。這樣的試驗可以作為測試可用于替換OPC的、本發(fā)明的SCM量值的參數(shù)。例如水泥的細度等特性可以影響水合速率。更大的細度可以增大可用于水合的表面，從而導致更大的早期強度以及更快的熱量產(chǎn)生。美國材料試驗學會(ASTM)以及美國國有公路運輸管理員協(xié)會(AASHTO)要求用于測量水泥細度的瓦格納濁度儀(Wagner Turbidimete)以及勃氏透氣性試驗二者。固定性，即水泥糊劑在硬化之后保持其體積的能力，可以通過測量灰漿棒在高壓釜中的膨脹來進行表征。對于類型I水泥，2英寸(50-mm)的灰漿立方體在7天之后的抗壓強度可以是不小于2，800psi (19. 3MPa)。在一些實施方案中，波特蘭熔塊可以與本發(fā)明的SCM相互研磨而給出波特蘭水泥共混物。加入波特蘭熔塊中的SCM的量可以基于該共混物中顆粒的尺寸和分布來進行優(yōu)化。在一些實施方案中，本發(fā)明的細研磨的SCM是熔塊的顆粒尺寸的一半，后者進而小于常規(guī)的波特蘭水泥中的熔塊顆粒尺寸。這可以對該共混物提供一種顆粒斂集效應，該效應可以增大混凝土的強度。在一些實施方案中，本發(fā)明的SCM組合物中的球方解石可以與波特蘭水泥或波特蘭熔塊進行反應。在一些實施方案中，來自該熔塊組分的鋁酸鹽可以與該SCM的碳酸鹽組合以形成碳鋁酸鹽，這些碳鋁酸鹽可以減小混凝土的孔隙率并且增大其強度。在一些實施方案中，本發(fā)明的SCM組合物可以用作一種填充劑。在一些實施方案中，這些顆粒的尺寸和/或顆粒的表面積可以影響本發(fā)明的SCM組合物與波特蘭水泥或波特蘭熔塊的相互作用。在一些實施方案中，本發(fā)明的SCM組合物可以為波特蘭水泥或波特蘭熔塊提供成核位點。在一些實施方案中，本發(fā)明的SCM組合物可以具有以上實施方案的組合。此類混凝土試驗的例子包括但不限于混凝土抗壓強度、混凝土撓曲強度、混凝土分裂拉伸強度、混凝土彈性模量、混凝土收縮性、混凝土對堿性硅石反應性的耐受性、混凝土對硫酸鹽侵蝕的耐受性、混凝土對冰凍和解凍的耐受性、混凝土對結垢的耐受性、以及混 凝土對氯離子通過的耐受性。在一些實施方案中，本發(fā)明的SCM組合物可以在反應性上與本發(fā)明的水硬水泥組合物不相同。在一些實施方案中，本發(fā)明的SCM組合物可以不是一種有效的水硬水泥組合物并且反之亦然。例如在一些實施方案中，本發(fā)明的SCM組合物單獨地在與水組合、凝固并硬化后可以不產(chǎn)生與本發(fā)明的SCM組合物在與水組合、凝固并硬化后相同的抗壓強度。然而，這樣的SCM組合物在與其他水泥如波特蘭水泥混合后給出了令人驚訝且出乎意料的高的抗壓強度，如下面所說明的。在一些實施方案中，提供了一種組合物，該組合物包含一種輔助膠凝材料(SCM)，其中該SCM包含至少50% w/w的方解石，其中該組合物在與水、或與水以及水泥組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。在一個第四方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種SCM，其中該SCM包含至少50% w/w的方解石，其中該組合物具有小于-12%。的碳同位素分化值(S 13C)。在一些實施方案中，以上實施方案中的方解石是在50-100% w/w之間；或在50-99 % w/w之間；或在50-95 % w/w之間；或在50-90 % w/w之間；或在50-85 % w/w之間；或在50-80% w/w之間；或在50-70% w/w之間；或在50-60% w/w之間；或在50-55%w/w之間。在一些實施方案中，以上含有至少50% w/w方解石的SCM組合物進一步包含至少1% w/w、或10% w/w、或50% w/w、或在1-50% w/w之間的球方解石、霰石或ACC。在一個第五方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種SCM，其中與OPC混合的按wt計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比降低了不超過10%。在一個第六方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種SCM，其中與OPC混合的按wt計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比增大了超過5%。在一些實施方案中，與OPC混合的、按wt計至少17%的SCM、或按wt計至少18%的SCM、或按wt計至少19%的SCM、或按wt計至少20%的SCM、或按wt計至少21 %的SCM、或按wt計至少22 %的SCM、或按wt計至少23 %的SCM、或按wt計至少24 %的SCM、或按wt計至少25%的SCM、或按wt計至少30%的SCM、或按wt計至少40%的SCM、或按wt計至少 50%的SCM、或按wt計在16-50%之間的SCM、或按wt計在16-40%之間的SCM、或按wt計在16-30%之間的SCM、或按wt計在16-25%之間的SCM、或按wt計在16-22%之間的SCM、或按wt計在16-20%之間的SCM、或按wt計在16-18%之間的SCM、或按wt計在18-50%之間的SCM、或按wt計在18-40%之間的SCM、或按wt計在18-30%之間的SCM、或按wt計在
18-20 %之間的SCM、或按wt計在20-50 %之間的SCM、或按wt計在20-40 %之間的SCM、或按wt計在20-30%之間的SCM、或按wt計在30-50%之間的SCM、或按wt計在30-40%之間的SCM、或按wt計在40-50%之間的SCM、或按wt計16%的SCM、或按wt計17%的SCM、或按wt計18 %的SCM、或按wt計19 %的SCM、或按wt計20 %的SCM、或按wt計22 %的SCM、或按wt計25 %的SCM，導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比降低了不超過10 %、或者導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比增大了超過5%。例如，混有OPC的、按wt計至少17-20%的SCM或按wt計20%的SCM，導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比降低了不超過10%、或者導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比增大了超過5%。在一些實施方案中，波特蘭水泥的抗壓強度是在17_45MPa的范圍內(nèi)。因此在一些實施方案中，提供了一種組合物，該組合物包含一種SCM，其中與OPC混合的按wt計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度降低了不超過10%，其中OPC的抗壓強度是在17-45MPa的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，提供了一種組合物，該組合物包含一種SCM，其中與OPC混合的按wt計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度增大了超過5%，其中OPC的抗壓強度是在17-45MPa的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，波特蘭水泥的抗壓強度是在17-40MPa的范圍內(nèi)、或在17_35MPa的范圍內(nèi)、或在17_30MPa的范圍內(nèi)、或在17_25MPa的范圍內(nèi)、或在17-23MPa的范圍內(nèi)、或在17_22MPa的范圍內(nèi)、或在17_21MPa的范圍內(nèi)、或在17-20MPa的范圍內(nèi)、或在17_19MPa的范圍內(nèi)、或在17_18MPa的范圍內(nèi)、或在18_35MPa的范圍內(nèi)、或在20-35MPa的范圍內(nèi)、或在18_25MPa的范圍內(nèi)。例如，在一些實施方案中，波特蘭水泥的抗壓強度是在17-35MPa的范圍內(nèi)。OPC的抗壓強度可以根據(jù)OPC的類型而變化。OPC的類型包括類型I、類型II、類型III、類型IV、類型V、類型IA、類型IIA、以及類型IIIA。表I展示了不同類型的波特蘭水泥在I天、3天、7天和28天的固化時間時的抗壓強度(單位是MPa)。表I固化時間波特蘭水泥類型,
_J_IA II IIA III IIIA IV V_
I天 - - - - 12.4 10.0 - ----------
3天 12.4 10.0 10.3 8.3 24.1 19.3 - 8.3
7天19.3 15.5 17.2 13.8 -_ - 6.9 15.2
28 天 I ■ I - I - I - I - I - 17.2 20.7在一些實施方案中，混有OPC的按wt計至少16 %的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比、或與在17-45MPa范圍內(nèi)的波特蘭水泥抗壓強度相比降低了不超過 10%、不超過9%、不超過8%、不超過7%、不超過6%、不超過5%、不超過4%、不超過3%、不超過2 %、不超過I %、不超過1-5 %、不超過5-10 %、不超過6-10 %、或不超過8-10 %。在一些實施方案中，混有OPC的按wt計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比、或與在17-45MPa范圍內(nèi)的波特蘭水泥抗壓強度相比降低了不超過5MPa、不超過4MPa、不超過3MPa、不超過2MPa、不超過IMPa、不超過O. 5MPa、不超過O. 5_lMPa、不超過 O. 5-2MPa、不超過 O. 5_3MPa、或不超過 O. 5_5MPa。在一些實施方案中，提供了一種組合物，該組合物含有一種SCM，其中混有OPC的按wt計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比、或與在17_45MPa范圍內(nèi)的波特蘭水泥抗壓強度相比增大了超過5 %、或超過8 %、或超過10 %、或超過15 %、或超過20%、或超過25%、或超過30%、或超過5-10%、或超過5_15%、或超過5_8%、或超過5-20%、或超過5-30%。在一些實施方案中，提供了一種組合物，該組合物含有一種SCM，其中混有OPC的按wt計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相t匕、或與在17-45MPa范圍內(nèi)的波特蘭水泥抗壓強度相比增大了 l_20MPa之間、或l_15MPa之間、或l-12MPa之間、或I-IOMPa之間、或l_8MPa之間、或l_5MPa之間、或l_4MPa之間、或l-3MPa之間、或l-2MPa之間、或I或2或3MPa、或超過IMPa。在一個第七方面，提供了一種自膠結組合物，該自膠結組合物包含至少1% w/w的在咸水中的方解石，其中該組合物在與淡水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。本發(fā)明的自膠結組合物是處于咸水中。如在此使用的，“咸水”在其常規(guī)意義上用來包括多種不同類型的、除淡水外的水性介質(zhì)，包括但不限于半咸水、海水、濃鹽水(包括人造濃鹽水，如地熱發(fā)電廠廢水、脫鹽廢水等)、以及其他具有的鹽度大于淡水鹽度的含鹽水。濃鹽水是鹽飽和的或接近飽和的水并且具有50ppt (千份的份數(shù))或更大的鹽度。半咸水是比淡水咸的水，但是不如海水咸，具有范圍從O. 5至35ppt的鹽度。海水是來自海洋的水并且具有范圍從35至50ppt的鹽度。作為本發(fā)明的組合物來源的咸水來源可以是天然來源，如大海、大洋、湖泊、沼澤、河口、瀉湖等，或是人造來源。在一些實施方案中，該咸水包括含有大于I %的氯化物如NaCl含量、或大于10 %的NaCl、或大于20 %的NaCl、或大于30 %的NaCl、或大于40%的NaCl、或大于50%的NaCl、或大于60%的NaCl、或大于70%的NaCl、或大于80%的NaCl、或大于90%的NaCl、或在1-95%之間的NaCl、或在10-95%之間的NaCl、或在20-95 %之間的NaCl、或在30-95 %之間的NaCl、或在40-95 %之間的NaCl、或在50-95 %之間的NaCl、或在60-95 %之間的NaCl、或在70-95 %之間的NaCl、或在80-95 %之間的NaCl、或在90-95 %之間的NaCl的水。在一些實施方案中，該處于咸水中的自膠結組合物包含按Wt計少于90%的固體物質(zhì)、或按wt計少于80 %的固體物質(zhì)、或按wt計少于70 %的固體物質(zhì)、或按wt計少于60 %的固體物質(zhì)、或按wt計少于50%的固體物質(zhì)、或按wt計少于40%的固體物質(zhì)、或按wt計少于30 %的固體物質(zhì)、或按wt計少于20 %的固體物質(zhì)、或按wt計少于10 %的固體物質(zhì)、或按wt計在10-90%之間的固體物質(zhì)、或按wt計在10-80%之間的固體物質(zhì)、或按wt計在10-70%之間的固體物質(zhì)、或按wt計在10-50%之間的固體物質(zhì)、或按wt計在10-30%之間的固體物質(zhì)、或按wt計在40-90 %之間的固體物質(zhì)、或按wt計在50-90 %之間的固體物質(zhì)。 該自膠結組合物不需要脫水和干燥即可制造水硬水泥。這樣的組合物可以簡單地脫水、用水洗滌以部分或完全去除氯化物如氯化鈉、任選地再次脫水、并倒入模具中，在這里它凝固并硬化而形成巖石狀的、預鑄的或預成型的建筑材料?？梢赃M一步對該巖石進行加工而制造骨料。像這樣缺少一個干燥步驟節(jié)約了能量、減少了碳足跡并提供了更清潔的環(huán)境。這種組合物可以包括或可以不包括一種粘合劑。在一些實施方案中，該自膠結組合物不含粘合劑。在一些實施方案中，本發(fā)明提供了一種不含粘合劑并且產(chǎn)生自膠結合成巖石的自膠結組合物。本發(fā)明的方法允許通過涉及物理反應而無需外部或固有粘合劑的方法來生產(chǎn)堅硬耐久的巖石。因此在一些實施方案中，本發(fā)明提供了如下的自膠結組合物，該組合物包含少于 10% w/w>5% w/w>2% w/w> I % w/w>0. 5% w/w>0. 2% w/w>0. I % w/w>0. 05%w/w>0. 02% w/w>0. 01% w/w>0. 005% w/w>0. 001 % w/w>0. 0005% w/w>0. 0001 % w/w 的粘合齊IJ，其中粘合劑包括被加入自膠結組合物來引起或促進多種化學反應而使得該自膠結組合物的組分在合成過程中結合在一起的化合物或物質(zhì)。粘合劑的例子包括但不限于丙烯酸聚合物液體、石灰、火山灰等等。在一些實施方案中，本發(fā)明的自膠結組合物基本上不含粘合劑。這樣的自膠結組合物可以通過模擬地質(zhì)過程的方法來人為地巖化，其中形成巖石的過程是物理過程而非化學過程，例如處于新形式的化合物的溶解和再沉淀，用于將組合物粘合在一起。在某些實施方案中，這樣的自膠結組合物包含一種或多種碳酸鹽化合物，例如自化石燃料來源獲得的碳酸鹽化合物。該自膠結組合物在一些實施方案中具有的碳同位素分化(S13C)值是負于(小于)-12%。、-13%。、-14%。、-15%?；?18%。、或-22%。、或 _26%0、或-30%。、或-32%。、或-36%。，如在此詳細說明的。該自膠結組合物在用水漂洗時可能在一個過程中產(chǎn)生一種合成巖石，在該過程中在此所述的多晶型物如球方解石被轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的組分，例如霰石、方解石、或它們的組合。例如在一些實施方案中，該合成巖石是由該自膠結組合物在一個過程中產(chǎn)生的，在該過程中霰石被轉(zhuǎn)化為方解石、和/或球方解石被轉(zhuǎn)化為霰石和/或方解石。在以上方面的一些實施方案中，該組合物包含至少47% w/w的球方解石、或至少50% w/w的球方解石、或至少60% w/w的球方解石、或至少70% w/w的球方解石、或至少75% w/w的球方解石、或至少80% w/w的球方解石、或至少85% w/w的球方解石、或至少90% w/w的球方解石、或至少95% w/w的球方解石、或從47% w/w至100% w/w的球方解石、或從47% w/w至99% w/w的球方解石、或從47% w/w至95% w/w的球方解石、或從47%w/w至90% w/w的球方解石、或從47% w/w至85% w/w的球方解石、或從47% w/w至80%w/w的球方解石、或從47% w/w至75% w/w的球方解石、或從47% w/w至70% w/w的球方解石、或從47% w/w至65% w/w的球方解石、或從47% w/w至60% w/w的球方解石、或從47% w/w至55% w/ w的球方解石、或從47% w/w至50% w/w的球方解石、或從50% w/w至100% w/w的球方解石、或從50% w/w至90% w/w的球方解石、或從50% w/w至80% w/w的球方解石、或從50% w/w至75% w/w的球方解石、或從50% w/w至70% w/w的球方解石、或從50% w/w至60% w/w的球方解石、或從60% w/w至100% w/w的球方解石、或從60%w/w至90% w/w的球方解石、或從60% w/w至80% w/w的球方解石、或從60% w/w至70%w/w的球方解石、或從70% w/w至100% w/w的球方解石、或從70% w/w至95% w/w的球方解石、或從70% w/w至90% w/w的球方解石、或從70% w/w至85% w/w的球方解石、或從70% w/w至80% w/w的球方解石、或從70% w/w至75% w/w的球方解石、或從80% w/w至100% w/w的球方解石、或從80% w/w至95% w/w的球方解石、或從80% w/w至90% w/w的球方解石、或從80% w/w至85% w/w的球方解石、或從90% w/w至100% w/w的球方解石、或從90% w/w至99% w/w的球方解石、或從90% w/w至98% w/w的球方解石、或從90%w/w至95% w/w的球方解石、或從90% w/w至92% w/w的球方解石、或47% w/w的球方解石、或50% w/w的球方解石、或55% w/w的球方解石、或60% w/w的球方解石、或65% w/w的球方解石、或70% w/w的球方解石、或75% w/w的球方解石、或80% w/w的球方解石、或85% w/w的球方解石、或90% w/w的球方解石、或92% w/w的球方解石、或95% w/w的球方解石、或98% w/w的球方解石、或99% w/w的球方解石。在以上方面的一些實施方案以及上一個實施方案中，該組合物進一步包含ACC。在這樣的組合物中，ACC的量是至少1% w/w ;或至少2% w/w的ACC ;或至少5% w/w的ACC ；或至少10% w/w的ACC ;或至少20% w/w的ACC ;或至少30% w/w的ACC ;或至少40% w/w的ACC ;或至少50% w/w的ACC ;或至少53% w/w的ACC ;或從I % w/w至53% w/w的ACC ；或從 I % w/w 至 50 % w/w 的 ACC ；或從 I % w/w 至 40 % w/w 的 ACC ；或從 I % w/w 至 30 % w/w 的 ACC ;或從 I % w/w 至 20 % w/w 的 ACC ;或從 1% w/w 至 10% w/w 的 ACC ;或從 5% w/w至 53% w/w 的 ACC ;或從 5% w/w 至 50% w/w 的 ACC ;或從 5% w/w 至 40% w/w 的 ACC ;或從5% w/w 至 30% w/w 的 ACC ;或從 5% w/w 至 20% w/w 的 ACC ;或從 5% w/w 至 10% w/w 的ACC ;或從 10% w/w 至 53% w/w 的 ACC ;或從 10% w/w 至 50% w/w 的 ACC ;或從 10% w/w 至40% w/w 的 ACC ;或從 10% w/w 至 30% w/w 的 ACC ;或從 10% w/w 至 20% w/w 的 ACC ;或從20% w/w 至 53% w/w 的 ACC ;或從 20% w/w 至 50% w/w 的 ACC ;或從 20% w/w 至 40% w/w的 ACC ;或從 20% w/w 至 30% w/w 的 ACC ;或從 30% w/w 至 53% w/w 的 ACC ;或從 30% w/w 至 50% w/w 的 ACC ;或從 30% w/w 至 40% w/w 的 ACC ;或從 40% w/w 至 53% w/w 的 ACC ；或從 40% w/w 至 50% w/w 的 ACC ;或從 50% w/w 至 53% w/wACC。在一個第八方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種水硬水泥，其中該水硬水泥包含至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的非晶碳酸鈣(ACC)，其中該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。在一個第九方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種水硬水泥，其中該水硬水泥包含至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的ACC，其中該組合具有小于-12%。的δ 13C。在一個第十方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種SCM，其中該SCM包含至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的ACC，其中該組合物在與水或水以及水泥組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。在一個第十一方面，提供了一種組合物，該組合物包含一種SCM，其中該SCM包含至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的非晶碳酸鈣(ACC)，其中該組合物具有小于-12%。的δ13(。在以上方面和實施方案的一些實施方案中，該組合物包含至少10% w/w的球方解石、或至少20% w/w的球方解石、或至少30% w/w的球方解石、或至少40% w/w的球方解石、或至少50% w/w的球方解石、或至少60% w/w的球方解石、或至少70% w/w的球方解石、或至少80% w/w的球方解石、或至少90% w/w的球方解石、或至少95% w/w的球方解石、或至少99% w/w的球方解石、或從10% w/w至99% w/w的球方解石、或從10% w/w至95% w/w的球方解石、或從10% w/w至90% w/w的球方解石、或從10% w/w至80% w/w的球方解石、或從10% w/w至70% w/w的球方解石、或從10% w/w至60% w/w的球方解石、或從10% w/w至50% w/w的球方解石、或從10% w/w至40% w/w的球方解石、或從10%w/w至30% w/w的球方解石、或從10% w/w至20% w/w的球方 解石、或從20% w/w至99%w/w的球方解石、或從20% w/w至95% w/w的球方解石、或從20% w/w至90% w/w的球方解石、或從20% w/w至80% w/w的球方解石、或從20% w/w至70% w/w的球方解石、或從20% w/w至60% w/w的球方解石、或從20% w/w至50% w/w的球方解石、或從20% w/w至40% w/w的球方解石、或從20% w/w至30% w/w的球方解石、或從20% w/w至25% w/w的球方解石、或從30% w/w至99% w/w的球方解石、或從30% w/w至95% w/w的球方解石、或從30% w/w至90% w/w的球方解石、或從30% w/w至80% w/w的球方解石、或從30%w/w至70% w/w的球方解石、或從30% w/w至60% w/w的球方解石、或從30% w/w至50%w/w的球方解石、或從30% w/w至40% w/w的球方解石、或從40% w/w至99% w/w的球方解石、或從40% w/w至95% w/w的球方解石、或從40% w/w至90% w/w的球方解石、或從40% w/w至80% w/w的球方解石、或從40% w/w至70% w/w的球方解石、或從40% w/w至60% w/w的球方解石、或從40% w/w至50% w/w的球方解石、或從50% w/w至99% w/w的球方解石、或從50% w/w至95% w/w的球方解石、或從50% w/w至90% w/w的球方解石、或從50% w/w至80% w/w的球方解石、或從50% w/w至70% w/w的球方解石、或從50%w/w至60% w/w的球方解石、或從60% w/w至99% w/w的球方解石、或從60% w/w至95%w/w的球方解石、或從60% w/w至90% w/w的球方解石、或從60% w/w至80% w/w的球方解石、或從60% w/w至70% w/w的球方解石、或從70% w/w至99% w/w的球方解石、或從70% w/w至95% w/w的球方解石、或從70% w/w至90% w/w的球方解石、或從70% w/w至80% w/w的球方解石、或從80% w/w至99% w/w的球方解石、或從80% w/w至95% w/w的球方解石、或從80% w/w至90% w/w的球方解石、或從90% w/w至99% w/w的球方解石、或從90% w/w至95% w/w的球方解石、或10% w/w的球方解石、或20% w/w的球方解石、或30% w/w的球方解石、或40% w/w的球方解石、或50% w/w的球方解石、或60% w/w的球方解石、或70% w/w的球方解石、或75% w/w的球方解石、或80% w/w的球方解石、或85% w/w的球方解石、或90% w/w的球方解石、或95% w/w的球方解石、或99% w/w的球方解石。在以上方面的一些實施方案以及以上實施方案中，該水硬水泥包含至少1% w/w的非晶碳酸I丐(ACC)、或至少2% w/w的ACC、或至少5% w/w的ACC、或至少10% w/w的ACC、或至少20% w/w的ACC、或至少30% w/w的ACC、或至少40% w/w的ACC、或至少50%w/w的ACC、或至少60% w/w的ACC、或至少70% w/w的ACC、或至少80% w/w的ACC、或至少 90% w/w 的 ACC、或從 I % w/w 至 90% w/w 的 ACC、或從 I % w/w 至 80% w/w 的 ACC、或從I% w/w 至 70 % w/w 的 ACC、或從 I % w/w 至 60 % w/w 的 ACC、或從 I % w/w 至 50 % w/w 的ACC、或從 I % w/w 至 40% w/w 的 ACC、或從 I % w/w 至 30% w/w 的 ACC、或從 I % w/w 至 20%w/w 的 ACC、或從 I % w/w 至 10% w/w 的 ACC、或從 5% w/w 至 90% w/w 的 ACC、或從 5% w/w 至 80% w/w 的 ACC、或從 5% w/w 至 70% w/w 的 ACC、或從 5% w/w 至 60% w/w 的 ACC、或從 5 % w/w 至 50 % w/w 的 ACC、或從 5% w/w 至 40% w/w 的 ACC、或從 5% w/w 至 30% w/w的 ACC、或從 5% w/w 至 20% w/w 的 ACC、或從 5% w/w 至 10% w/w 的 ACC、或從 10% w/w 至90% w/w 的 ACC、或從 10% w/w 至 80% w/w 的 ACC、或從 10% w/w 至 70% w/w 的 ACC、或從10% w/w 至 60% w/w 的 ACC、或從 10% w/w 至 50% w/w 的 ACC、或從 10% w/w 至 40% w/w的 ACC、或從 10% w/w 至 30% w/w 的 ACC、或從 10% w/w 至 20% w/w 的 ACC、或從 20% w/w至 90% w/w 的 ACC、或從 20% w/w 至 80% w/w 的 ACC、或從 20% w/w 至 70% w/w 的 ACC、或從 20% w/w 至 60% w/w 的 ACC、或從 20% w/w 至 50% w/w 的 ACC、或從 20% w/w 至 40% w/w 的 ACC、或從 20% w/w 至 30% w/w 的 ACC、或從 30% w/w 至 90% w/w 的 ACC、或從 30% w/w至 80% w/w 的 ACC、或從 30% w/w 至 70% w/w 的 ACC、或從 30% w/w 至 60% w/w 的 ACC、或 從 30% w/w 至 50% w/w 的 ACC、或從 30% w/w 至 40% w/w 的 ACC、或從 40% w/w 至 90% w/w 的 ACC、或從 40% w/w 至 80% w/w 的 ACC、或從 40% w/w 至 70% w/w 的 ACC、或從 40% w/w至 60% w/w 的 ACC、或從 40% w/w 至 50% w/w 的 ACC、或從 50% w/w 至 90% w/w 的 ACC、或從 50% w/w 至 80% w/w 的 ACC、或從 50% w/w 至 70% w/w 的 ACC、或從 50% w/w 至 60% w/w 的 ACC、或從 60% w/w 至 90% w/w 的 ACC、或從 60% w/w 至 80% w/w 的 ACC、或從 60% w/w 至 70% w/w 的 ACC、或從 60% w/w 至 65% w/w 的 ACC、或從 70% w/w 至 90% w/w 的 ACC、或從 70% w/w 至 80% w/w 的 ACC、或從 70% w/w 至 75% w/w 的 ACC、或從 80% w/w 至 90%w/w 的 ACC、或從 80% w/w 至 85% w/w 的 ACC、或從 85% w/w 至 90% w/w 的 ACC、或 I % w/w的 ACC、或 2% w/w 的 ACC、或 5% w/w 的 ACC、或 10% w/w 的 ACC、或 20% w/w 的 ACC、或 30%w/w 的 ACC、或 40% w/w 的 ACC、或 50% w/w 的 ACC、或 60% w/w 的 ACC、或 70% w/w 的 ACC、或 80% w/w 的 ACC、或 90% w/w ACC。在以上方面的一些實施方案以及以上實施方案中，該組合物包含在10% w/w至99% w/w范圍內(nèi)的球方解石以及在1% w/w至90% w/w范圍內(nèi)的ACC ;或球方解石是在10%w/w至90% w/w的范圍內(nèi)并且ACC是在10% w/w至90% w/w的范圍內(nèi)；或球方解石是在10% w/w至80% w/w的范圍內(nèi)并且ACC是在20% w/w至90% w/w的范圍內(nèi)；或球方解石是在10% w/w至70% w/w的范圍內(nèi)并且ACC是在30% w/w至90% w/w的范圍內(nèi)；或球方解石是在10% w/w至60% w/w的范圍內(nèi)并且ACC是在40% w/w至90% w/w的范圍內(nèi)；或球方解石是在10% w/w至50% w/w的范圍內(nèi)并且ACC是在50% w/w至90% w/w的范圍內(nèi)；或球方解石是在10% w/w至40% w/w的范圍內(nèi)并且ACC是在60% w/w至90% w/w的范圍內(nèi)；或球方解石是在10% w/w至30% w/w的范圍內(nèi)并且ACC是在70% w/w至90% w/w的范圍內(nèi)；或球方解石是在10% w/w至20% w/w的范圍內(nèi)并且ACC是在80% w/w至90% w/w的范圍內(nèi)。應理解的是，該組合物中每種組分的百分比是處于如下的方式該組合物中這些組分的總百分比不得超過按被計100%的總量。在以上方面的一些實施方案以及以上實施方案中，該組合物在凝固并硬化之后具有的抗壓強度是至少14MPa、或至少16MPa、或至少18MPa、或至少20MPa、或至少25MPa、或至少30MPa、或至少35MPa、或至少40MPa、或至少45MPa、或至少50MPa、或至少55MPa、或至少60MPa、或至少65MPa、或至少70MPa、或至少75MPa、或至少80MPa、或至少85MPa、或至少90MPa、或至少 95MPa、或至少 lOOMPa、或從 14-100MPa、或從 14_80MPa、或從 14_75MPa、或從14-70MPa、或從 14_65MPa、或從 14_60MPa、或從 14_55MPa、或從 14_50MPa、或從 14_45MPa、或從 14-40MPa、或從 14_35MPa、或從 14_30MPa、或從 14_25MPa、或從 14_20MPa、或從14-18MPa、或從 14_16MPa、或從 17_35MPa、或從 17_30MPa、或從 17_25MPa、或從 17_20MPa、或從 17-18MPa、或從 20_100MPa、或從 20_90MPa、或從 20_80MPa、或從 20_75MPa、或從20-70MPa、或從 20_65MPa、或從 20_60MPa、或從 20_55MPa、或從 20_50MPa、或從 20_45MPa、或從 20-40MPa、或從 20_35MPa、或從 20_30MPa、或從 20_25MPa、或從 30_100MPa、或從30-90MPa、或從 30_80MPa、或從 30_75MPa、或從 30_70MPa、或從 30_65MPa、或從 30_60MPa、或從 30-55MPa、或從 30_50MPa、或從 30_45MPa、或從 30_40MPa、或從 30_35MPa、或從40-100MPa、或從 40_90MPa、或從 40_80MPa、或從 40_75MPa、或從 40_70MPa、或從 40_65MPa、或從 40-60MPa、或從 40_55MPa、或從 40_50MPa、或從 40_45MPa、或從 50_100MPa、或從
50-90MPa、或從 50_80MPa、或從 50_75MPa、或從 50_70MPa、或從 50_65MPa、或從 50_60MPa、或從 50-55MPa、或從 60_100MPa、或從 60_90MPa、或從 60_80MPa、或從 60_75MPa、或從60-70MPa、或從 60_65MPa、或從 70_100MPa、或從 70_90MPa、或從 70_80MPa、或從 70_75MPa、或從 80-100MPa、或從 80_90MPa、或從 80_85MPa、或從 90_100MPa、或從 90_95MPa、或 14MPa、或 16MPa、或 18MPa、或 20MPa、或 25MPa、或 30MPa、或 35MPa、或 40MPa、或 45MPa。例如，在以上方面的一些實施方案以及以上實施方案中，該組合物在凝固并硬化之后具有的抗壓強度為 14MPa 至 40MPa、或 17MPa 至 40MPa、或 20MPa 至 40MPa、或 30MPa 至 40MPa、或 35MPa 至40MPa。在一些實施方案中，在此說明的這些抗壓強度是I天、或3天、或7天、或28天、或56天、或更長時間后的抗壓強度。 在本發(fā)明的組合物中的碳酸鈣可以包括來自任何數(shù)目的來源中的二氧化碳，這些來源包括但不限于含有來自燃燒過程的煙氣的一種工業(yè)廢氣流；來自化學處理設備的一種煙氣；來自產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的CO2的設備的一種煙氣；或它們的組合。在一些實施方案中，被隔離成為本發(fā)明的組合物中碳酸鹽的二氧化碳是源自化石燃料的燃燒，并且因此這些碳酸鹽中的一些(例如，至少10%、50%、60%、70%、80%、90%、95% )或基本上所有(例如，至少99%、99. 5%、或99. 9%)的碳是化石燃料來源的，即，是植物來源的。典型地，植物來源的碳具有與無機來源的碳不相同的穩(wěn)定同位素C3C和12C)之比。衍生了化石燃料的植物優(yōu)選利用超過13C的12C,因此分化了這些碳同位素，使得它們的比值與一般在大氣中存在的不同。與一個標準值(PeeDee Belemnite或TOB，標準)相比，將這個值稱為碳同位素分化(S13C)值。典型地，煤的S 13C值是在_30%。至-20%。的范圍內(nèi)；甲烷的S13C值可以低至_20%。至_40%?；蛏踔羅40%。至_80%。；大氣CO2的δ 13C值是-10%。至_7%。；對于石灰石是+3%。至_3%ο ;并且對于海底重碳酸鹽是0%。。在一些實施方案中，在本發(fā)明的組合物中球方解石和/或其他多晶型物中的碳具有的 δ 13C 是小于-12%。、-13%。、-14%。、-15%。、-20%。、或小于-25%。、或小于-30%。、或小于-35%。、或小于-45%。、或小于-50%。,如在此更詳細說明的。在一些實施方案中，本發(fā)明的組合物包含一種隔離CO2的添加劑，該添加劑包括碳酸鹽例如球方解石，重碳酸鹽，或它們的組合，其中這些碳酸鹽、重碳酸鹽、或它們的組合具有小于_12%。的碳同位素分餾(δ 13)值。
以％。(每千)為單位的相對碳同位素組成(δ 13C)值是，相對于成化石化的箭石的一個標準(PDB標準)，對兩種穩(wěn)定的碳同位素即12C和13C的濃度之比的一種衡量。δ 13C0Z00= [(13C/12C 樣品」3C/12CPDB 標準)/(13C/12CPDB 標準)]χ 100012C由于其更低的質(zhì) 量而優(yōu)先被植物在光合作用過程以及其他使用無機碳的生物過程中吸收。與13C相比，12C的更低的質(zhì)量允許動力學限制的反應更有效地進行。因此，自植物材料獲得的物質(zhì)，例如化石燃料，具有與自無機來源獲得的那些相比更小的相對碳同位素組成值。由燃燒化石燃料而產(chǎn)生的煙氣中的二氧化碳反映了成為化石的有機材料的相對碳同位素組成值。結合了來自化石燃料的碳的材料反映出的S13C值類似于從植物獲得的材料的值，即，小于結合了來自大氣或非植物海底來源的碳的材料。通過來自燃燒化石燃料的二氧化碳所生產(chǎn)的材料的S13C值，可以通過測量該材料的S13C值并確認它與大氣二氧化碳或海底來源的碳的值不相似而進行驗證。下表II列出了不同碳源的相對碳同位素組成(S13C)值的范圍以供比較。表II
權利要求
1.一種組合物，該組合物包含一種輔助膠凝材料(SCM)，該SCM包含至少47% w/w的球方解石，其中該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。
2.一種組合物，該組合物包含一種SCM，該SCM包含至少47% w/w的球方解石，其中該組合物具有小于_12%。的碳同位素分化值(5 13C)。
3.一種組合物，該組合物包含一種SCM，該SCM包含至少10 % w/w的球方解石以及至少I % w/w的非晶碳酸鈣(ACC)，其中該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。
4.一種組合物，該組合物包含一種SCM，該SCM包含至少10 % w/w的球方解石以及至少l%w/w的非晶碳酸鈣(ACC)，其中該組合物具有小于_12%。的碳同位素分化值(5 13C)。
5.一種組合物,包含一種水硬水泥,該水硬水泥包含至少47% w/w的球方解石,其中該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。
6.一種組合物，該組合物包含一種水硬水泥，該水硬水泥包含至少47% w/w的球方解石，其中該組合物具有小于_12%。的碳同位素分化值(5 13C)。
7.一種組合物，該組合物包含一種水硬水泥，該水硬水泥包含至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的非晶碳酸鈣(ACC)，其中該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。
8.一種組合物，該組合物包含一種水硬水泥，該水硬水泥包含至少10% w/w的球方解石以及至少1% w/w的非晶碳酸鈣(ACC)，其中該組合物具有小于-12%。的碳同位素分化值(8 13C)。
9.一種自膠結組合物，該自膠結組合物包含至少I % w/w的在咸水中的球方解石，其中該組合物在用淡水漂洗、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。
10.如權利要求2、4、6和8所述的組合物，其中該組合物具有至少14MPa的抗壓強度。
11.如以上權利要求中任一項所述的組合物，其中該組合物具有在14-80MPa范圍內(nèi)的抗壓強度。
12.如以上權利要求中任一項所述的組合物，其中該組合物具有在20-40MPa范圍內(nèi)的抗壓強度。
13.如權利要求2、4、6、或8所述的組合物，其中該組合物具有在-12%。至-25%。之間的6 13C。
14.如以上權利要求中任一項所述的組合物,其中該球方解石是在47%w/w至99% w/w的范圍內(nèi)。
15.如權利要求3、4、7、或8所述的組合物,其中該球方解石是在10%w/w至99% w/w的范圍內(nèi)并且該ACC是在1% w/w至90% w/w的范圍內(nèi)。
16.如以上權利要求中任一項所述的組合物,其中該球方解石是至少75%w/w。
17.如權利要求3、4、7、8、15、或16所述的組合物，其中該ACC是5%-30% w/w。
18.如權利要求1、2、5、或6中任一項所述的組合物,進一步包含一種選自下組的多晶型物，該組由以下各項組成非晶碳酸鈣、霰石、方解石、六水碳鈣石、球方解石的前體相、霰石的前體相、一種不及方解石穩(wěn)定的中間相、在這些多晶型物之間的多晶形式、以及它們的組合。
19.如以上權利要求中任一項所述的組合物，進一步包含一種選自下組的多晶型物，該組由以下各項組成霰石、方解石、六水碳鈣石、球方解石的前體相、霰石的前體相、一種不及方解石穩(wěn)定的中間相、在這些多晶型物之間的多晶形式、以及它們的組合。
20.如權利要求18或19所述的組合物，其中該球方解石和該多晶型物是處于I: I至20 I之間的球方解石多晶型物之比。
21.如權利要求18-20中任一項所述的組合物，其中該球方解石和該多晶型物是處于9 : I至20 : I的球方解石多晶型物之比。
22.如以上權利要求中任一項所述的組合物，其中該組合物進一步包含在1%w/w至80% w/w之間的霰石。
23.如以上權利要求中任一項所述的組合物，其中該組合物進一步包含在1%w/w至80% w/w之間的方解石。
24.如以上權利要求中任一項所述的組合物，其中該組合物進一步包含在1%w/w至80 % w/w之間的六水碳I丐石。
25.如以上權利要求中任一項所述的組合物，進一步包含鍶(Sr)。
26.如權利要求25所述的組合物，其中Sr是以1-50，000百萬分率(ppm)的量值存在。
27.如以上權利要求中任一項所述的組合物，進一步包含鎂(Mg)。
28.如權利要求27所述的組合物，其中Mg是作為一種碳酸鹽存在的。
29.如權利要求28所述的組合物，其中該球方解石和該碳酸鎂是處于I: I至500 : I之間的球方解石碳酸鎂之比。
30.如以上權利要求中任一項所述的組合物，進一步包含量值小于100，OOOppm的鈉(Na)。
31.如以上權利要求中任一項所述的組合物，其中該組合物是一種具有0.1-100微米的平均粒度的微粒組合物。
32.如以上權利要求中任一項所述的組合物，其中該組合物是一種具有1-10微米的平均粒度的微粒組合物。
33.如以上權利要求中任一項所述的組合物，其中該組合物具有在751b/ft3-1701b/ft3之間的堆密度。
34.如以上權利要求中任一項所述的組合物，其中該組合物具有的平均表面積是從0.5m2/gm-50m2/gmo
35.如以上權利要求中任一項所述的組合物，進一步包含氮氧化物，硫氧化物，汞，金屬，氮氧化物、硫氧化物、汞、和/或金屬中任何一種的衍生物，或它們的組合。
36.如以上權利要求中任一項所述的組合物，進一步包含波特蘭水泥熔塊、骨料、SCM、或它們的組合。
37.如權利要求36所述的組合物，其中該SCM包括爐渣、飛灰、硅灰、煅燒粘土、或它們的組合。
38.如權利要求36-37中任一項所述的組合物，其中該骨料包括砂、礫石、碎石、爐渣、再生混凝土、或它們的組合。
39.如以上權利要求中任一項所述的組合物，其中該組合物具有在-25至45mV之間的;電位。
40.如以上權利要求中任一項所述的組合物，其中在該組合物中的鈣離子碳酸根離子之比是大于1:1。
41.如以上權利要求中任一項所述的組合物，其中該組合物是處于一種粉狀形式。
42.一種組合物，該組合物包含一種SCM，其中與OPC混合的按重量計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比降低了不超過10%。
43.一種組合物，該組合物包含一種SCM，其中與OPC混合的按重量計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比增大了超過5%。
44.如權利要求42或43所述的組合物，其中OPC的抗壓強度是在17_45MPa的范圍內(nèi)。
45.如權利要求42-44中任一項所述的組合物，其中該與OPC混合的SCM是在按重量計.15% -20%之間。
46.如權利要求42、44或45所述的組合物，其中與OPC混合的按重量計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比降低了不超過5MPa。
47.如權利要求43-45中任一項所述的組合物，其中與OPC混合的按重量計至少16%的SCM導致在28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比增大了超過IMPa。
48.如權利要求47所述的組合物，其中與OPC混合的按重量計至少16%的SCM導致在.28天時OPC的抗壓強度與單獨的OPC相比增大了 l-15MPa之間。
49.一種建筑材料，包含如權利要求1-48中任一項所述的組合物或其凝固且硬化的形式。
50.如權利要求49所述的建筑材料，其中該建筑材料是選自下組，該組由以下各項組成建筑物，車道，地基，廚房厚板，家具，人行道，公路，橋梁，高速公路，立交橋，停車結構，磚，砌塊，墻壁，門、圍欄、或桿子的樁，以及它們的組合。
51.一種成形的建筑材料，包含如權利要求1-48中任一項所述的組合物或其凝固且硬化的形式。
52.一種骨料，包含如權利要求1-48中任一項所述的組合物或其凝固且硬化的形式。
53.—種包裝物，包含權利要求1-48中任一項所述的組合物以及被適配成容納該組合物的一種包裝材料。
54.如權利要求53所述的包裝物，其中該包裝材料是一種儲倉。
55.一種制造如權利要求1-48中任一項所述的組合物的方法，該方法包括 (a)使一種含有堿土金屬的水與來自工廠的一種含有化石燃料來源的碳的煙氣相接觸；并且 (b)使步驟(a)的該含有堿土金屬的水經(jīng)受一項或多項條件以制造如權利要求1-48中任一項所述的組合物。
56.一種用于制造組合物的方法，該方法包括 (a)使一種含有堿土金屬的水與一個CO2來源相接觸；并且 (b)使步驟(a)的該含有堿土金屬的水經(jīng)受一項或多項條件以制造一種組合物，其中該組合物包含至少47% w/w的球方解石，并且其中該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。
57.如權利要求56所述的方法，其中該CO2來源是含有來自燃燒過程的煙氣的一種工業(yè)廢氣流；來自化學處理設備的一種煙氣；來自產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的CO2的設備的一種煙氣；或它們的組合。
58.如權利要求55-57中任一項所述的方法，其中該含有堿土金屬的水是海水、濃鹽水、或它們的組合。
59.如權利要求55-58中任一項所述的方法，其中該一項或多項條件包括溫度、pH、沉淀作用、沉淀物的停留時間、沉淀物的脫水、用水洗滌該沉淀物、干燥、研磨、或儲存，以制造該組合物。
60.如權利要求55-59中任一項所述的方法,其中該一項或多項條件包括使該含有堿土金屬的水與一種質(zhì)子去除劑相接觸。
61.如權利要求60所述的方法，其中該質(zhì)子去除劑是選自下組，該組由以下各項組成氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、粉煤灰、天然存在的礦物、以及它們的組合。
62.如權利要求55-61中任一項所述的方法,其中該一項或多項條件包括使該含有堿土金屬的水經(jīng)受一種電化學條件。
63.一種通過如權利要求55-62中任一項所述的方法制成的組合物。
64.一種用于制造如權利要求1-48中任一項所述的組合物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 (a)用于一種含有堿土金屬的水的一個輸入端； (b)用于來自工廠的一種含有化石燃料來源的碳的煙氣的一個輸入端；以及 (C)連接到步驟(a)和步驟(b)的這些輸入端上的一個反應器，該反應器被配置成制造如權利要求1-48中任一項所述的組合物。
65.一種用于制造組合物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 (a)用于一種含有堿土金屬的水的一個輸入端； (b)用于一個CO2來源的一個輸入端；以及 (c)連接到步驟(a)和步驟(b)的這些輸入端上的一個反應器，該反應器被配置成制造一種組合物，其中該組合物包含至少47% w/w的球方解石，并且其中該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度。
66.一種由如權利要求1-48中任一項所述的組合物來制造水泥產(chǎn)品的方法，該方法包括 (a)將如權利要求1-48中任一項所述的組合物與一種水性介質(zhì)在一項或多項適當條件下進行組合；并且 (b)允許該組合物凝固并硬化成為一種水泥產(chǎn)品。
67.如權利要求66所述的方法，其中，該水性介質(zhì)包括淡水。
68.如權利要求66或67所述的方法，其中該一項或多項適當條件是選自下組，該組由以下各項組成溫度、pH、壓力、凝固時長、水性介質(zhì)與組合物之比、以及它們的組合。
69.如權利要求68所述的方法，其中該溫度是在(TC-IOO0C >370C -60°C或40°C -60°C的范圍內(nèi)。
70.如權利要求68或69所述的方法，其中該壓力為大氣壓。
71.如權利要求68-70中任一項所述的方法，其中凝固該水泥產(chǎn)品的時長是在30分鐘到48小時的范圍內(nèi)。
72.如權利要求68-71中任一項所述的方法，其中該水性介質(zhì)組合物之比為0.I I至 10 : I。
73.如權利要求66-72中任一項所述的方法，進一步包括在步驟(a)之前將該組合物與一種波特蘭水泥熔塊、骨料、SCM、或它們的組合進行組合，然后與該水性介質(zhì)進行組合。
74.如權利要求66-73中任一項所述的方法,其中該水泥產(chǎn)品是一種建筑材料,該建筑材料是選自下組，該組由以下各項組成建筑物，車道，地基，廚房厚板，家具，人行道，公路，橋梁，高速公路，立交橋，停車結構，磚，砌塊，墻壁，門、圍欄、或桿子的樁，以及它們的組合。
75.如權利要求66-73中任一項所述的方法,其中該水泥產(chǎn)品是一種成形的建筑材料。
76.如權利要求66-73中任一項所述的方法，其中該方法進一步包括將該產(chǎn)品輸送至一個地下位置。
77.一種由如權利要求1-48中任一項所述的組合物來制造水泥產(chǎn)品的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 (a)用于如權利要求1-48中任一項所述的組合物的一個輸入端； (b)用于一種水性介質(zhì)的一個輸入端；以及 (C) 一個反應器，該反應器被連接到步驟(a)和步驟(b)的這些輸入端上并且被配置成將如權利要求1-48中任一項所述的組合物與該水性介質(zhì)在一項或多項適當條件下進行混合以制造一種水泥產(chǎn)品。
78.如權利要求77所述的系統(tǒng)，其中該一項或多項適當條件是選自下組，該組由以下各項組成溫度、壓力、凝固時長、水性介質(zhì)與組合物之比、以及它們的組合。
79.如權利要求77或78所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)進一步包括在該混合步驟(c)之后用來過濾該組合物的一個過濾步驟。
80.根據(jù)權利要求77-79中任一項所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)進一步包括用來干燥該過濾后的組合物以制造該水泥產(chǎn)品的一個干燥步驟。
81.一種用于制造具有所希望的抗壓強度的水泥產(chǎn)品的方法，該方法包括 (a)將一種組合物與一種水性介質(zhì)在一項或多項條件下進行組合，該條件是選自下組，該組由以下各項組成溫度、壓力、凝固時長、該水性介質(zhì)與該組合物之比、以及它們的組合，其中該組合物包含至少47% w/w的球方解石、或者至少10% w/w的球方解石和至少1%w/w的ACC，其中該組合物具有小于-12%。的碳同位素分化值(5 13C)； (b)優(yōu)化步驟(a)的條件中的一項或多項；并且 (C)允許該組合物凝固并硬化成為一種具有所希望的抗壓強度的水泥產(chǎn)品。
82.一種用于制造具有所希望的抗壓強度的水泥產(chǎn)品的方法，該方法包括 (a)將一種組合物與一種水性介質(zhì)在一項或多項條件下進行組合，該條件是選自下組，該組由以下各項組成溫度、壓力、凝固時長、該水性介質(zhì)與該組合物之比、以及它們的組合，其中該組合物包含至少47% w/w的球方解石、或者至少10% w/w的球方解石和至少1%w/w的ACC，其中該組合物在與水組合、凝固并硬化之后具有至少14MPa的抗壓強度； (b)優(yōu)化步驟(a)的條件中的一項或多項；并且 (C)允許該組合物凝固并硬化成為一種具有所希望的抗壓強度的水泥產(chǎn)品。
83.—種由權利要求1-48中任一項所述的組合物來制造成形的建筑材料的方法,該方法包括 將如權利要求1-48中任一項所述的組合物與一種水性介質(zhì)在一項或多項適當條件下進行組合；并且 允許該組合物凝固并硬化成為該成形的建筑材料。
84.如權利要求83所述的方法，其中該水性介質(zhì)包括淡水。
85.如權利要求83所述的方法，其中在組合步驟(a)之前或之后將該組合物倒入模具中。
86.如權利要求85所述的方法，其中該模具是用于該成形的建筑材料的。
全文摘要
在此提供了組合物以及方法，包括水硬水泥、輔助膠凝材料、和/或自膠結組合物。提供了制造這些組合物以及使用這些組合物的方法。
文檔編號C04B40/00GK102712548SQ201080059980
公開日2012年10月3日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權日2009年12月31日
發(fā)明者B·R·康斯坦茨, C·卡米雷, I·陳, J·帕特森, J·斯塔格納羅, K·格拉米塔, K·法爾薩德, K·雅卡托, K·霍德森, L·克洛迪克, M·弗南德茨, M·德維尼, M·金德-沃格爾, R·塔切爾, S·奧梅龍, T·C·霍蘭德 申請人:卡勒拉公司