含有纳米尺寸的勃姆石微晶的水泥组合物制造技术

一种组合物，所述组合物包含水泥和勃姆石氧化铝的纳米尺寸的晶体粒子或已经通过氧化硅、氧化钙或氧化镁夹杂改性的勃姆石氧化铝的纳米尺寸的晶体粒子。该勃姆石氧化铝具有约2nm至约80nm的平均微晶尺寸和基于全部铝的少于约25摩尔%的非晶体氧化铝含量。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用 本申请要求2013年2月14日提交的U.S.61/764,740的优先权，该优先权申请的公开内容通过引用用于全部目的结合在此。
本专利技术涉及一种混凝土/水泥组合物并且，更具体地，涉及展现提高的压缩强度和减少的化学收缩的这种组合物。
技术介绍
混凝土是一种最广泛地使用的建筑材料。它被使用在道路、建筑物和多种其他结构体的建造中。 致力于制造更强的混凝土，正在进行中的研究关注于增加混凝土/水泥的机械性质。在这方面，已知的是纳米二氧化硅粒子至水泥的加入增加密度、减少孔隙度、改善水泥基体与骨料(aggregate)之间的结合，这全部产生显示更高的压缩和挠曲强度的混凝土。 早期开裂可以是混凝土中的重要问题。混凝土中的体积改变当它们受束时导致拉伸应力出现。因此，当拉伸应力超过通常仅是压缩强度的百分之十的抗拉强度时，可以发生开裂。在早期阶段，当由体积改变产生应力时，强度仍然在发展中。控制影响体积改变的变量可以最小化高应力和开裂。 混凝土的体积在刚好将其浇铸后开始改变。二十四小时内的早期体积改变可以影响硬化的混凝土中的拉伸应力和开裂形成。化学收缩的出现归因于水合浆料中固体和液体的绝对体积上减少。当水泥水合时继续出现化学收缩。在初凝之后，糊料抑制变形，导致微结构中空隙的形成。 自发收缩是由化学收缩导致的水泥糊料、灰浆或混凝土的尺寸改变。当内部相对湿度降低至低于给定阈值时，糊料的自脱水发生，导致体积的均匀减少。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供一种组合物，所述组合物包含：水泥；和勃姆石(boehmite)氧化铝的纳米尺寸的晶体粒子或已经通过氧化硅、氧化钙或氧化镁夹杂改性(modified by the inclusion)的勃姆石氧化铝的纳米尺寸的晶体粒子。 另一方面，本专利技术提供一种水泥和纳米尺寸的晶体勃姆石粒子的组合物，所述组合物显示提高的压缩强度。 在其他的方面，本专利技术提供一种水泥和勃姆石的纳米尺寸的晶体粒子的组合物，其展现减少的化学收缩。 本专利技术的这些和其他特征和益处将从以下详述变得明显，其中对附图中的图进行参考。 附图说明 图1是显示含有不同量的纳米尺寸的晶体勃姆石氧化铝的水泥对压缩强度的影响的图。 图2是与图1类似的图，描绘了不同纳米尺寸的氧化铝的使用。 图3是显示对于两种不同的氧化铝在两个不同的浓度下的化学收缩作为固化(curing)小时数的函数的图。 具体实施方式 在本专利技术的水泥组合物中使用的纳米氧化铝是勃姆石晶体形式并且通常将具有小于350nm，例如约20nm至约350nm的团聚体粒径(agglomerated particle size)，约2m2/g至约300m2/g，尤其是约35m2/g至约275m2/g的煅烧表面积，大于约99重量%的纯度，约2nm至约80nm，优选约3nm至约60nm的020面平均微晶尺寸。纳米氧化铝具有全部铝的少于约25摩尔%的非晶体氧化铝的含量。备选地，非晶体氧化铝的含量可以是少于全部铝的约10摩尔%，少于全部铝的约5摩尔%，或少于全部铝的约2摩尔%。应当明白的是，关于粒径，这是如在水性分散液中测量的团聚体粒径。 具有上面描述的特定粒径和表面积的高度晶体勃姆石的组合使得可以将更小量的纳米尺寸的氧化铝应用至水泥组合物，产生比现有技术中通常已知的在压缩强度上相似的/更大的改善和/或化学收缩速率的所需改变。实际上，现有技术没有认识到或教导如本文关于本专利技术描述的特定类型的氧化铝、表面积和结晶度的组合将提供在压缩强度和/或收缩速率的控制上的任何改善。 上面提到的本专利技术的材料的团聚体尺寸通过对准酸性水中材料的稀释分散液的光的散射测量(光散射法)。能够在1-1000nm的范围内测量的动态光散射法，有时称为光子关联能谱法或准弹性光散射，最适合于该测量。如公知的，这些动态光散射法通常用于测定悬浮液中小粒子的尺寸分布曲线，溶液中的聚合物等。虽然可以使用通过其他方法的测量并导致以上范围之外的团聚体尺寸，但是应当明白的是只要当通过光散射法测量时团聚体尺寸落在以上范围内，材料就在本专利技术的范围内。 表面积通过BET方法，使用氮解吸、根据本领域技术人员公知的方法测定。 纯度通过本领域技术人员公知的多种方式测量。电感耦合等离子体或原子吸收是两种通常使用的方法。 平均微晶尺寸是通过如通过本领域技术人员公知的Scherrer公式计算的X射线衍射线展宽测量的。虽然勃姆石氧化铝展现数个衍射峰，但是对应于020面的峰用于分析是特别方便的，因为它没有来自其他衍射面的干扰。 非晶体氧化铝的含量是通过27Al NMR对分散相中的样品测量的。归因于晶体组分的非常长的弛豫时间，在溶液相分析中仅检测到材料的可溶的和非晶体的部分(fraction)。这些非晶体组分由八面体[Al(H2O)3]3+离子或者形式为{[Al(OH)2.5]0.5+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物质的组合物，所述组合物包含：水泥；和有效量的具有约2nm至约80nm的[020]面上的平均微晶尺寸的勃姆石氧化铝。

【技术特征摘要】
2013.02.14 US 61/764,7401.一种物质的组合物，所述组合物包含：
水泥；和
有效量的具有约2nm至约80nm的[020]面上的平均微晶尺寸的勃姆
石氧化铝。
2.权利要求1所述的组合物，其中所述勃姆石氧化铝具有基于全部
铝的少于约25摩尔%的非晶体氧化铝含量。
3.权利要求1所述的组合物，所述组合物还包含：
金属氧化物，所述金属氧化物选自由以下各项组成的组：氧化硅、氧
化钙、氧化镁，或它们的混合物。
4.权利要求1所述的组合物，其中所述勃姆石氧化铝具有如在水中
测量的小于350nm的团聚体粒径。
5.权利要求1所述的组合物，其中所述勃姆石氧化铝具有约2m2/g
至约300m2/g的煅烧表面积和大于约99重量%的纯度。
6.权利要求5所述的组合物，其中所述勃姆石氧化铝具有约35m2/g
至约275m2/g的煅烧表面积。
7.权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·巴克斯特，杰夫·芬顿，赖纳·格勒克勒，
申请(专利权)人：宝索北美公司，
类型：发明
国别省市：美国;US