專利名稱：內(nèi)養(yǎng)護(hù)水泥質(zhì)材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于內(nèi)養(yǎng)護(hù)水泥質(zhì)材料的方法和材料及由此產(chǎn)生的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代建筑使用從常規(guī)混凝土到高性能混凝土的多種形式的混凝土。所使用的混凝土類型將取決于它的用途和所需要的強(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400MPa的范圍內(nèi)?；炷林兴挠昧恳哺鞑幌嗤３Ｒ?guī)混凝土的水與水泥質(zhì)材料的比率(w/cm)為.4至O. 6。高性能混凝土的水與水泥質(zhì)材料的比率為O. 2至O. 3。這是因?yàn)楦咝阅芑炷林械奶砑觿┮鸬摹Ｋc水泥的低比率賦予了混凝土高強(qiáng)度。
水與水泥質(zhì)材料的這種低比率導(dǎo)致有關(guān)自收縮的問題。自收縮是內(nèi)部收縮。水泥或混凝土結(jié)構(gòu)與最初的水和水泥質(zhì)材料單元要素相比體積減小。它在養(yǎng)護(hù)時收縮。在水泥或混凝土結(jié)構(gòu)的早期養(yǎng)護(hù)階段中，水泥或混凝土是流體并且能收縮。當(dāng)水泥或混凝土凝固并成為固體時，它的收縮能力減弱。水泥或混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺水導(dǎo)致內(nèi)部收縮或自收縮卻不是整體結(jié)構(gòu)的收縮。這將導(dǎo)致裂縫和養(yǎng)護(hù)或強(qiáng)度發(fā)展不足。當(dāng)結(jié)構(gòu)固化時，沒有辦法從外部提供水到內(nèi)部。對于提供水到水泥或混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部以避免內(nèi)部收縮或自收縮，有這種需要。在維持水泥水混合料的初始粘稠度、將初凝時間保持在規(guī)定范圍內(nèi)、以及將終凝時間保持在正常限度內(nèi)時也需要提供這種水。


圖1-3分別是原纖化的羧甲基纖維素樣品在100倍、1000倍、和10，000倍的放大
倍數(shù)下的顯微照片。圖4-6分別是另一個原纖化的羧甲基纖維素樣品在100倍、1000倍、和10，000倍
的放大倍數(shù)下的顯微照片。圖7和8是顯示加入三個水平的原纖化羧甲基纖維素和対照的水泥漿的齡期相對于長度變化的圖。每個圖是在不同的羧甲基水平meq/100g下。圖9和10是顯示加入1%水平的原纖化羧甲基纖維素的水泥漿和砂漿的齡期相對于長度變化比較的圖。每個圖是在不同的羧甲基水平meq/lOOg下。圖11和12是顯示加入三個水平的原纖化羧甲基纖維素和三種對照的砂漿的齡期相對于長度變化的圖。每個圖是在不同的羧甲基水平meq/100g下。圖13是顯示多種水泥混合物的齡期相對于抗壓強(qiáng)度的圖。圖14表現(xiàn)了纖維素分子的ー個單位。圖15表現(xiàn)了羧甲基纖維素分子的ー個單位。圖16表現(xiàn)了羧こ基纖維素分子的ー個單位。圖17表現(xiàn)了磷酸纖維素分子的ー個單位。
圖18表現(xiàn)了硫酸纖維素分子的ー個單位。圖19表現(xiàn)了纖維素こ磺酸分子的ー個單位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出將含水材料放置在水泥質(zhì)材料結(jié)構(gòu)、水泥、混凝土、或高性能混凝土中，并在養(yǎng)護(hù)過程期間在需要時將它返回。該材料將從水泥質(zhì)材料吸收多余的水并在水泥或混凝土的養(yǎng)護(hù)周期期間將水返回到其中。所述材料是O. 01至O. 45的低取代度(DS)的原纖化羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素(以下稱原纖化的低DS羧基烷基纖維素、原纖化的低DS纖維素烷基磺酸、原纖化的低DS磷酸纖維素、或原纖化的低DS硫酸纖維素)。取代度是纖維素聚合物中形成纖維素衍生物的羧基烷基、烷基磺酸、磷酸或硫酸基團(tuán)的平均摩爾數(shù)。纖維素纖維可以是漂白或部分漂白的。部分漂白的纖維會具有約8的K或55至65GE亮度的未增白亮度。
低DS羧基烷基纖維素可以是低DS羧甲基纖維素或低DS羧こ基纖維素。低DS纖維素烷基磺酸可以是低DS纖維素こ磺酸或低DS丙磺酸。圖14顯示了一個纖維素単位的結(jié)構(gòu)，圖15和圖16顯示了一個羧甲基纖維素和羧こ基纖維素単位的結(jié)構(gòu)。這些圖上的數(shù)字1-6是碳原子的位置。羧基烷基纖維素也可以連接于2和/或3位以及6位所連接的氧上或不用6位。羧基烷基纖維素是已知的，并且制造它的方法是已知的?？梢允褂玫钠渌牧鲜窃w化的纖維素烷基磺酸、原纖化的磷酸纖維素、或原纖化的硫酸纖維素。這些也應(yīng)具有O. 01至O. 45的DS。它們能通過已知的反應(yīng)制造。執(zhí)行磷酸化可以使用磷酸和適當(dāng)?shù)拇呋瘎├缒蛩?。?shí)現(xiàn)硫酸化可以使用硫酸和こ酸。這兩種都為酷，并可以通過用于制造酯的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)來制得。圖17和18顯示了這些化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。同樣，磷酸和硫酸可以連接于2和/或3位以及6位所連接的氧上或不用6位。圖19顯示了在葡萄糖酐單位的6位上的纖維素こ磺酸醚官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)。它可以用標(biāo)準(zhǔn)的醚反應(yīng)來制得。它也可以連接到如上所述的2和/或3位上。原纖化的羧基烷基纖維素將用作這些材料及其在水泥混合物中的用途的實(shí)例。制造原纖化的羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素是通過在水中將高剪切力施加在DS為O. 01至O. 45的未原纖化的纖維上，以將未原纖化的纖維拉開成為下面所描述的原纖化材料。所施加的能量和原纖化方法決定了原纖化水平。低DS未原纖化纖維的低能量原纖化首先形成納米和微米原纖維的碎片或其它聚集體。高能量原纖化形成單根納米和微米原纖維。單根的納米或微米原纖維或者纏結(jié)的納米或微米原纖維的碎片或其它聚集體(以下也稱為單元(elements))適合用于從水泥中去除水并在養(yǎng)護(hù)周期期間將水返回到水泥或混凝土中。DS為O. 01至O. 45的原纖化的羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素可具有這些單元中的ー種或多種。所述單元也可以相互連接。羧基烷基纖維素可以是羧甲基纖維素(CMC)或羧こ基纖維素。納米和微米大小是指原纖維的寬度。納米原纖維被定義為寬度低于lOOnm。微米原纖維的寬度范圍從IOOnm至4000nm。羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素被剪切或拉開成為具有高的寬度比長度的長寬比的原纖維。原纖維能相互連接形成網(wǎng)狀材料。圖1-6顯示了典型的原纖化的羧甲基纖維素。磷酸纖維素、磺烷基纖維素、和硫酸纖維素將具有類似的外觀。DS小于約O. 45的羧甲基纖維素和羧こ基纖維素不溶于水，并可以通過在水中高剪切混合來原纖化。原纖化的羧基烷基纖維素、原纖化的纖維素烷基磺酸、原纖化的磷酸纖維素、或原纖化的硫酸纖維素的目的是提供羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素纖維更好地分布在水泥質(zhì)材料中，并克服濕混凝土在與未原纖化的化學(xué)改性纖維素纖維混合時遇到的流動性抵抗。漂白的纖維素木漿纖維典型地具有每IOOg纖維素纖維5或以下毫當(dāng)量(meq/100g)的羧基含量。氧化的纖維素纖維在纖維素纖維中可具有約150meq/100g的羧基基團(tuán)。然而，這是ー個艱巨且昂貴的過程。添加羧基烷基基團(tuán)或烷基磺酸基基團(tuán)、或者磷酸基團(tuán)或硫酸基團(tuán)更容易且更有效地獲得100至150meq或更高的這些官能團(tuán)/IOOg纖維?！づc未原纖化的纖維相比，原纖化的低DS羧甲基纖維素、原纖化的低DS纖維素烷基磺酸、原纖化的低DS磷酸纖維素、和原纖化的硫酸纖維素可以更好地分散在水泥基體中，井能提供更有用的混合物，所述混合物可需要較少的超增塑劑。原纖化的低DS羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素可以與正常大小或原纖化成納米或微米大小原纖維的漂白或部分漂白的纖維素木漿纖維混合。通過將原纖化的低DS羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素與纖維素纖維在剪切下混合，來形成纖維素纖維與羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素的混合物。當(dāng)使用纖維素纖維和原纖化的低DS羧基烷基纖維素的混合物吋，纖維素纖維從分散體吸附ー些原纖化的羧基烷基纖維素。在一個實(shí)施方式中，原纖化的低DS羧基烷基纖維素和纖維素纖維的混合物具有10至lOOmeq/lOOg的總羧基烷基含量。在另ー個實(shí)施方式中，原纖化的低DS羧基烷基纖維素和纖維素纖維的混合物具有10至50meq/100g的總羧基烷基含量。在另ー個實(shí)施方式中，原纖化的低DS羧基烷基纖維素和纖維素纖維的混合物具有20至40meq/100g的總羧基烷基含量。在另ー個實(shí)施方式中，原纖化的低DS羧基烷基纖維素和纖維素纖維的混合物具有25至30meq/100g的總羧基烷基含量。在另ー個實(shí)施方式中，原纖化的低DS羧基烷基纖維素和纖維素纖維的混合物具有50至150meq/100g的總羧基烷基含量。當(dāng)使用纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素時，這些相同的量將適用于燒基橫酸基團(tuán)、憐酸基團(tuán)、和硫酸基團(tuán)。纖維素是由全部通過1-4位β -連接的葡萄糖単位的長鏈組成的碳水化合物聚合物。圖4顯示了纖維素的結(jié)構(gòu)。天然植物纖維素分子可具有超過2200個圖4所示的葡萄糖酐單位。單位的數(shù)目通常被稱為聚合度或簡稱D. P。ー些D. P損失出現(xiàn)在純化纖維素期間，如在使用化學(xué)制漿方法將木材漿化以獲得纖維素并將它與木材中的木質(zhì)素和一些半纖維素分開的過程中。最終漿柏的D. P將取決于所使用的制漿方法。纖維素葡萄糖酐單位中2和3位的仲羥基基團(tuán)以及6位的伯羥基基團(tuán)的各氫原子可以被去除，并被羧甲基基團(tuán)、烷基磺酸、磷酸基團(tuán)、或硫酸基團(tuán)代替。這種執(zhí)行轉(zhuǎn)化的過程和反應(yīng)被稱為取代。當(dāng)使用堿例如氫氧化鈉在醇/水混合物中使纖維形式的纖維素羧基烷基化吋，羧基烷基化主要在6位上發(fā)生。
纖維素分子鏈上的每個葡萄糖酐單位并沒有都羧基烷基化。通過羧基烷基纖維素纖維的羧基烷基含量來測定衍生化纖維素分子所存在的羧基烷基含量。取代度是纖維素聚合物中反應(yīng)形成纖維素衍生物的羥基基團(tuán)的平均摩爾數(shù)。這對于羧基烷基纖維素、羧甲基纖維素、羧こ基纖維素、纖維素こ磺酸、纖維素丙磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素都是如此。羧基烷基化、烷基磺酸化、磷酸化、或硫酸化的纖維素木漿纖維不具有通過羧基烷基、烷基磺酸、磷酸、或硫酸基團(tuán)與纖維素分子連接的側(cè)鏈。這些低DS纖維素衍生物的鈉、鉀、銨鹽最適合用于本申請。原纖化的低DS羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素或者與原纖化的低DS羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素混合的纖維素纖維作為它們的鈉、鉀、或銨鹽摻入到水泥質(zhì)材料中。在一個實(shí)施方式中，原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素或與原纖化的羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素混合的纖維素纖維占水泥質(zhì)材料
重量的O. I至5重量％。水泥質(zhì)材料的重量是水泥與那些使用了硅粉的混合物中的硅粉的干基重量。在另ー個實(shí)施方式中，原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素或與原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素混合的纖維素纖維占水泥質(zhì)材料重量的O. 5至3重量％。在另ー個實(shí)施方式中，原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素或與原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素混合的纖維素纖維占水泥質(zhì)材料重量的I至2重量％。在另ー個實(shí)施方式中，原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素或與原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素混合的纖維素纖維占水泥質(zhì)材料重量的O. I至I重量％。在另ー個實(shí)施方式中，原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素或與原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素混合的纖維素纖維占水泥質(zhì)材料重量的O. 25至O. 75重量％。在另ー個實(shí)施方式中，原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素或與原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素混合的纖維素纖維形成水泥質(zhì)材料重量的O. 4至O. 6重量％。當(dāng)僅使用原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素時，相對于含有相同的原纖化的低DS羧基烷基纖維素和具有相同性能的纖維素纖維的混合物，較低的量就將足夠。與低DS羧基烷基纖維素和纖維素纖維相比，低DS羧基烷基纖維素本身在水泥和混凝土中是更有用的。纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、和硫酸纖維素同樣如此。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、黃杉、冷杉、鐵杉、雪松、紅木、楊木、椴木、山毛櫸、樺木、三葉楊、橡膠木、楓木、白蠟樹、栗木、榆木、
或桉樹。它可以通過任何標(biāo)準(zhǔn)的制漿方法例如硫酸鹽法或亞硫酸鹽法來制漿。通過任何標(biāo)準(zhǔn)的漂白方法將木漿纖維漂白。將纖維制漿并漂白或部分漂白以去除對水泥的養(yǎng)護(hù)可能有害的半纖維素和木質(zhì)素。
將原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素或與原纖化的低DS羧基烷基纖維素或纖維素烷基磺酸或磷酸纖維素或硫酸纖維素混合的纖維素纖維加入到水和水泥的混合料中?？梢允褂玫乃噘|(zhì)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型波特蘭水泥，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、混合水凝水泥、IS型-波特蘭高爐礦渣水泥、IP型和P型波特蘭火山灰水泥、S型礦渣水泥、I型(PMY)火山灰改性波特蘭水泥、和I型(SM)礦渣改性波特蘭水泥、⑶型混合水凝水泥、HE型高早期強(qiáng)度水泥、MS型中抗硫酸鹽水泥、HS型高抗硫酸鹽水泥、MH型中水合熱水泥、LH型低水合熱水泥、K型膨脹水泥、O型膨脹水泥、M型膨脹水泥、S型膨脹水泥、控凝水泥、非常高的早期強(qiáng)度水泥、高鐵水泥、和油井水泥、其它混凝土纖維水泥沉積物、和包含任何上面所列水泥的任何復(fù)合材料?？梢酝ㄟ^美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(ASTM)規(guī)格C-150來表征不同類型的水泥。例如，I型波特蘭水泥是適用于所有用途的通用水泥。它被用于一般的建筑項(xiàng)目，例如房屋、橋梁、 地板、路面、和其它預(yù)制混凝土產(chǎn)品。IA型波特蘭水泥與I型類似，外加引氣性能。II型波特蘭水泥以較低的速率產(chǎn)生較少的熱量，并對硫酸鹽侵蝕具有中等抗性。IIA型波特蘭水泥與II型相同，外加引氣性能。III型波特蘭水泥是高性能或高早期強(qiáng)度水泥，并引起混凝土快速凝固并獲得強(qiáng)度。III型在化學(xué)和物理上與I型類似，只是它的顆粒已被研磨得更細(xì)。IIIA型是引氣、高早期強(qiáng)度水泥。IV型波特蘭水泥具有低水合熱，并且與其它水泥類型相比，強(qiáng)度發(fā)展的較低速率，這使得它優(yōu)選用在熱量幾乎沒有機(jī)會從中逸散的堤壩和其它大塊混凝土結(jié)構(gòu)中。V型波特蘭水泥僅用在將暴露在嚴(yán)重的硫酸鹽作用下的混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是在混凝土暴露于具有高硫酸鹽含量的土壌和地下水的情況下。原纖化的低DS羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素或者與原纖化的低DS羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素混合的纖維素漿柏纖維可用干與水泥混合物或標(biāo)準(zhǔn)混凝土混合物相比水量較低的高性能混凝土中。水泥質(zhì)材料可包括本公開所屬領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的其它組分或填充劑，例如那些用于形成各種類型的混凝土的其它組分或填充劑。例如，水泥質(zhì)材料可包括集料、引氣齊U、緩凝劑、速凝劑例如催化劑、增塑劑，腐蝕抑制劑、堿-ニ氧化硅反應(yīng)性降低劑、結(jié)合剤、著色劑等。除非另有說明，本文中使用的“集料”是指粒狀材料，例如砂、礫石、碎石、或硅粉。集料可分成細(xì)集料和粗集料。細(xì)集料的實(shí)例包括大部分顆粒穿過3/8英寸(9. 5mm)篩的天然砂、碎石、或硅粉。粗集料的實(shí)例包括直徑大于約O. 19英寸(4. 75mm)但通常介于約3/8英寸和約I. 5英寸(9. 5mm至37. 5mm)之間的顆粒,例如碌石。集料,例如天然的碌石和砂，可以從礦坑、河、湖、或海床挖掘或疏浚出。通過壓碎毛石料、巨礫、粗礫、或大型礫石可以產(chǎn)生碎集料。集料材料的其它實(shí)例包括回收的混凝土、碎礦渣、碎鐵礦石、或膨脹的(即熱處理的)粘土、頁巖、或石板。可以通過以下程序?qū)⒃w化的低DS羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素或者與原纖化的低DS羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素混合的纖維素纖維加入到水泥質(zhì)材料中
(a)將原纖化的低DS羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素或者與原纖化的低DS羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素混合的纖維素纖維在水中混合至分散。(b)在分散后，可以將超增塑劑(SP)加入到在水中的分散體中。(c)將水、原纖化材料、SP、和可能的纖維素纖維的混合料加入到水泥質(zhì)材料中，并讓其浸泡在水泥質(zhì)材料中。時間為30秒。(d)將組分以低速混合。時間取決于批料大小。時間最少I分鐘，并可以從I分鐘至5分鐘。(e)如果需要，將補(bǔ)加量的超增塑劑緩慢加入到混合料中，以提高和易性。(f)將批料以高速混合。時間還是取決于混合料的大小。時間最少I分鐘，并可以從I分鐘至5分鐘。 (g)如果需要，將更多的超增塑劑緩慢加入到混合料中，以進(jìn)ー步提高和易性。(h)將混合料靜置30秒。(這一歩是任選的。)(i)進(jìn)ー步將混合料以高速混合最少I分鐘，并可以從I分鐘至5分鐘。(j)如果需要，將更多的超增塑劑緩慢加入到混合料中，以進(jìn)ー步提高和易性。増加原纖化材料或與原纖化材料混合的纖維素纖維的量可能需要増加超增塑劑的量。纖維的加入降低了水泥混合料的流動性，加入超增塑劑來提高流動性。加入的纖維越多，流動性降低得越多，就需要更多的超增塑劑將流動性恢復(fù)到正常。纖維加入量為水泥混合料重量的約0. 5%，水泥混合料的0. 35至0. 65%將使所需要的超增塑劑的量最小化。使用原纖化的羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、或硫酸纖維素本身會降低對超增塑劑的需要。原纖化的羧基烷基纖維素或者與原纖化的羧基烷基纖維素混合的纖維素纖維給水泥混合料提供了羧基烷基含量。羧基烷基基團(tuán)的鈉、鉀、或銨鹽以受控的方式在水泥中結(jié)合和釋放水。纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、和硫酸纖維素同樣如此。纖維素烷基磺酸基、磷酸、和硫酸基團(tuán)的鈉、鉀、或銨鹽也能結(jié)合和釋放水。在一個實(shí)施方式中，使用每100千克水泥質(zhì)材料20至600meq羧基烷基含量(20-60meq/100g羧基烷基化材料，羧基烷基化材料在水泥中為0. 1-1%)0在另ー個實(shí)施方式中，使用每100千克水泥質(zhì)材料20至500meq羧基烷基含量(20-50meq/100g羧基烷基化材料，羧基烷基化材料在水泥中為0. 1-1%)。在另ー個實(shí)施方式中，使用每100千克水泥質(zhì)材料20至400meq羧基烷基含量(20-40meq/100g羧基烷基化材料，羧基烷基化材料在水泥中為0. 1-1%))。在另ー個實(shí)施方式中，使用每100千克水泥質(zhì)材料20至1500meq羧基烷基含量(20-150meq/100g羧基烷基化材料，羧基烷基化材料在水泥中為0. 1_1%))。纖維素磺酸、磷酸化和硫酸化材料將存在類似毫當(dāng)量的烷基磺酸基團(tuán)、磷酸基團(tuán)、或硫酸基團(tuán)。較低量的僅原纖化羧基烷基纖維素或者與原纖化羧基烷基纖維素混合的纖維素纖維就可提供羧基烷基基團(tuán)meq數(shù)/IOOg纖維相同的纖維。羧基烷基含量為20meq/100g的原纖化羧基烷基纖維素樣品含有的羧基烷基基團(tuán)是羧基烷基含量為40meq/100g的原纖化羧基烷基纖維素樣品的一半，并需要兩倍量的材料來給水泥混合物提供相同的羧基烷基含量。纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素、和硫酸纖維素也是如此。
在水泥或混凝土的凝固中，關(guān)鍵時期為最初的七天。還發(fā)現(xiàn)，最初兩天是ー個重要時期。在早期凝固期期間出現(xiàn)裂縫對水泥或混凝土的長期耐用性是不利的。加入原纖化的羧基烷基纖維素或者與原纖化的羧基烷基纖維素混合的纖維素纖維對抗壓強(qiáng)度沒有影響?？箟簭?qiáng)度變化趨勢保持不變。
具體實(shí)施例方式實(shí)驗(yàn)I將用漂白的纖維素纖維制備的DS=O. 45的低DS羧甲基纖維素纖維45g OD (烘干)在韋林氏攪切器(Waring blender)內(nèi)在2500ml去離子水中以5000 RPM原纖化30分鐘。將該程序重復(fù)10次，以提供在25升水中的450. Og OD低DS CMC原纖維。將含有450. Og低DSCMC的25升水性分散體放置在大的Hobart混合器中。向該分散體中加入2050g OD漂白的纖維素纖維，并混勻2小吋。測得混合物的羧基烷基水平為36meq/100g 。 實(shí)驗(yàn)2將用漂白的纖維素纖維制備的DS=O. 45的低DS羧甲基纖維素纖維65. Og OD (烘干)在韋林氏攪切器內(nèi)在3500ml去離子水中以5000RPM原纖化30分鐘。將該程序重復(fù)5次，以提供在17. 5升水中的325. Og OD低DS CMC原纖維。將含有325. Og低DS CMC的17. 5升水性分散體放置在大的Hobart混合器中。向該分散體中加入925. Og OD漂白的纖維素纖維，并混勻2小吋。測得混合物的羧基烷基水平為48meq/100g 。試驗(yàn)了兩個不同的原纖化的羧甲基纖維素樣品，羧基烷基水平為36. 93meq/100g的樣品4和羧基烷基水平為48. 34meq/100g的樣品12。兩個樣本均為0. 45DS。還以水泥混合物重量的0. 25%,0. 5%、和1%的添加比率試驗(yàn)各樣品。表I給出了樣品4和樣品12兩者的衆(zhòng)混合料。表2給出了樣品4和樣品12兩者的砂漿混合料。在以下試驗(yàn)中，加入超增塑劑以維持混合料的和易性。水泥是I型波特蘭水泥。砂漿混合料還包含砂。在以下表格中，MC是纖維的含水量，k是纖維中可用于水泥的內(nèi)養(yǎng)護(hù)的水分量，SF是硅粉，SP是超增塑劑，w/cm是水與水泥質(zhì)材料的比率，并且wノcm*是所夾帶的水與水泥質(zhì)材料的比率。表I姆Ikg水泥質(zhì)材料的同伴(componion)衆(zhòng)混合料設(shè)計詳情
權(quán)利要求
1.養(yǎng)護(hù)型水泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，其包含 水泥質(zhì)材料，其中所述水泥質(zhì)材料是水泥，和 原纖化的納米或微米羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素，其取代度為O. Ol至O. 45并且羧基烷基、烷基磺酸、磷酸或硫酸含量分別為10至150meq/100g羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素，并且所述羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素是水泥質(zhì)材料干重的O. I至5重量％。
2.權(quán)利要求I的養(yǎng)護(hù)型水泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中所述羧基烷基纖維素是羧甲基纖維素或羧乙基纖維素。
3.權(quán)利要求I的水泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維的羧基烷基、烷基磺酸、磷酸或硫酸含量分別為20至lOOmeq/lOOg羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素。
4.權(quán)利要求I的水泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維的羧基烷基、烷基磺酸、磷酸或硫酸含量分別為30至60meq/100g羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素。
5.權(quán)利要求I的水泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中所述羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素是水泥質(zhì)材料干重的O. 25至O. 75重量％。
6.權(quán)利要求I的水泥質(zhì)結(jié)構(gòu),其中所述水泥質(zhì)材料還包含集料。
7.權(quán)利要求6的養(yǎng)護(hù)型水泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中所述羧基烷基纖維素是羧甲基纖維素或羧乙基纖維素。
8.權(quán)利要求6的水泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維的羧基烷基、烷基磺酸、磷酸或硫酸含量分別為20至lOOmeq/lOOg羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素。
9.權(quán)利要求6的水泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中所述纖維的羧基烷基、烷基磺酸、磷酸或硫酸含量分別為30至60meq/100g羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素。
10.權(quán)利要求6的水泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中所述羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素是水泥質(zhì)材料干重的0. 25至0. 75重量％。
11.養(yǎng)護(hù)水泥的方法，其包括 提供包含水泥質(zhì)材料、水、和取代度為0. 01至0. 45的原纖化的羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素的混合物， 讓混合物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)， 其中所述水泥質(zhì)材料包含水泥， 其中所述原纖化的羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素的羧基燒基、燒基橫酸、憐酸或硫酸含量分別為10至150meq/100g竣基燒基纖維素、纖維素?zé)撬?、磷酸纖維素或硫酸纖維素，和 其中所述羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素是水泥質(zhì)材料干重的0. I至5重量％。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述羧基烷基纖維素是羧甲基纖維素或羧乙基纖維素。
13.權(quán)利要求11的方法，其中所述纖維的羧基烷基、烷基磺酸、磷酸或硫酸含量分別為20至lOOmeq/lOOg羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素。
14.權(quán)利要求11的方法，其中所述纖維的羧基烷基、烷基磺酸、磷酸或硫酸含量分別為30至60meq/100g羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素。
15.權(quán)利要求11的方法，其中所述羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素是水泥質(zhì)材料干重的O. 25至O. 75重量％。
16.權(quán)利要求11的方法，其中所述水泥質(zhì)材料還包含集料。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述羧基烷基纖維素是羧甲基纖維素或羧乙基纖維素。
18.權(quán)利要求16的方法，其中所述纖維的羧基烷基、烷基磺酸、磷酸或硫酸含量分別為20至lOOmeq/lOOg羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素。
19.權(quán)利要求16的方法，其中所述纖維的羧基烷基、烷基磺酸、磷酸或硫酸含量分別為30至60meq/100g羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素。
20.權(quán)利要求16的方法，其中所述羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素是水泥質(zhì)材料干重的O. 25至O. 75重量％。
全文摘要
本發(fā)明涉及養(yǎng)護(hù)水泥質(zhì)材料的方法，所述方法包括將取代度為0.01至0.45的原纖化的羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素在混合期間加入到材料中。原纖化的羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素還可以包含漂白或部分漂白的木漿纖維。原纖化的羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素具有10至150meq/100g纖維素纖維的取代基含量。原纖化的羧基烷基纖維素、纖維素烷基磺酸、磷酸纖維素或硫酸纖維素是水泥質(zhì)材料干重的0.1至5重量%。本發(fā)明還涉及通過所述方法生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)。所述水泥質(zhì)材料的自收縮降低。
文檔編號C04B103/32GK102849981SQ201210226068
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者S·阿南達(dá)·維拉沃納, 戴維·J·歐卡拉漢 申請人:韋爾豪澤Nr公司