[发明专利]轻质结构混凝土组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年4月4日在美国专利&商标局提交的早期临时申请第61/123,128号的权益，其公开内容在此以引用方式并入本文。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及具有符合ASTM标准的结构强度和密度的轻质混凝土。

2.相关技术的描述

美国试验与材料协会(ASTM)标准将结构轻质混凝土定义为，当根据ATSM C 330测试时具有在28天固化之后超过17.2MPa(2,500psi)的抗压强度和根据ASTM C 567测定的不超过1,842kg/m³(115lb/ft³)的气干密度。标准混凝土混合料由粗集料(石头)、细集料(砂)及水泥粘结剂制成。与标准混凝土混合料类似，目前许多的结构轻质混凝土混合物具有相同的混合料组成，除了混合料中的集料用密度较低的集料代替以外。密度较低的替代集料可以是人造集料或天然集料，且具有大于2500psi的结构强度的压力。例如，最常见的人造(合成)轻质集料包括膨胀页岩或粘土、煤渣及膨胀矿渣。最常见的天然轻质集料包括浮石、熔渣、凝灰岩及硅藻土。

目前，结构轻质混凝土的用途已被限制于需要其较低密度的大的浇注结构，例如桥梁和高层建筑。如最普通的混凝土材料，由于其刚性、材料成本及与处理材料相关的人工成本，其在住宅建筑物上的利用受到限制。因此，具有结构强度和像木材一样的(wood-like)特性的经济的轻质混凝土将是非常有价值的，因为其能够克服现在用于建筑物应用的传统的混凝土和轻质结构混凝土的局限性。本专利申请就是关于这种混凝土。为了理解本专利中公开的独特的教导，有必要了解传统混凝土和轻质混凝土二者的混凝土基体的常见类型及其力学。通过了解多孔混凝土基体的力学，于是我们可以设计和改善其性能。

大部分轻质混凝土(结构轻质混凝土或其他)分为三(3)类。第一类轻质混凝土涉及利用较轻的集料，例如膨胀页岩或膨胀粘土作为普通石头的替代品的标准结构混凝土。轻质结构集料的尺寸由粗到细变化。因为结构集料用于直接承载负荷，所以标准结构混凝土基体的力学与普通混凝土作用方式相同。第二类轻质混凝土涉及无具有结构强度的粗集料的一类混凝土。此混凝土通常具有细结构填料例如圬工砂和气室、膨胀珍珠岩、蛭石或木屑作为大的非结构(non-structural)填料来占据基体内的空间。第二类中的混凝土基体(无论其是多孔的还是珍珠岩混凝土)仅仅依靠固态水泥质结构(水泥粘结剂和细结构集料例如砂)包封气室或膨胀珍珠岩来承载负荷。第三类轻质混凝土涉及具有结构集料和大于圬工砂的非结构集料二者的一类混凝土；混凝土基体将具有第一类和第二类二者的组分。