[发明专利]具有类似石材的特性的挤压成型的纤维增强水泥制品以及制造该制品的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及含有高含量的增强纤维的水泥建筑制品，而更特别地，涉及可挤压成型的合成物，所述可挤压成型的合成物用于制造具有类似石材的特性的超高强度水泥复合材料建筑制品。

背景技术

建筑及建造行业的成功大部分取决于在建造中可供利用的特性。许多材料已在历史上以及在当前被使用，但如在下表中进一步描述的那样，每一种材料都具有一个或多个显著的局限性。

随着高品质的天然出现的材料（例如石材和木材）的可获性变得稀少，对人造制品的需求日益变得更为重要。特别地，在设计和建造带混凝土和钢材的建筑物时有对人造制品的需求，所述人造制品具有高耐久性、低成本、每单位质量的高强度和韧度，并且是美观的。

此外，在常规的建筑制品中，所需的混凝土质量和体积的90%仅是为了支承自身处于适当位置和形状；仅10%是真正用于结构的动态或动荷载能力。类似地，用在建筑中的钢材的质量和体积的75%是用于支承自身并保持其位置和形状；仅25%是真正用于结构的动态或动荷载能力。此外，尽管在历史上混凝土已被认为具有高抗压强度，但混凝土的抗压强度并无用处。相反，所需要的是它的抗弯或抗拉强度，而抗弯或抗拉强度是如此之低，以致在大多数情况下它被假定为零。

基于前文所述，在建造行业具有水泥制品会是很大的优势和进步，所述水泥制品可在当地被模塑和成型但具有高得多的抗弯和抗拉强度，从而在结构中需要较少或不需要钢材加固。若这种水泥材料是较低堆密度的并具有大为改善的堆密度比率则会是进一步的优势。这会增加可用于建筑的动态荷载能力的混凝土的量。

早先利用纤维增强的混凝土的尝试已普遍受多种因素的限制。一个因素是将体积上多于3%的纤维均一地混合和分布在高强度水灰比合成物中的困难性。第二因素是混凝土流变能力的迅速降低使得混凝土材料的成型和布置要困难得多。

因此，提供水泥复合材料制品和用于制造该水泥复合材料制品的方法以用在建筑制品中作为对石材和固体表面材料的具有成本效益的替代品会是有利的。水泥复合材料制品可制造得比石材和固体表面材料更坚韧和更耐久（即较不易碎）而无需利用增强元件例如钢筋。此外，提供可被用作石材替代品的水泥复合材料制品会是有益的。

发明内容

本发明涉及水泥复合材料制品（也被称为建筑制品或水泥复合材料建筑制品），所述复合材料制品可充当石材和固体表面材料的替代品。特别地，所公开的合成物和制造过程相较于常规制品具有增加了多于10倍的抗弯和抗拉强度。该制品容许多种可用的建造材料或制品可轻松模制和成型。此外，合成物和方法以大为减少的成本和重量制造出高度美观的水泥建筑材料。这些水泥材料不易碎且不像常用于建筑业中的天然合成石材那样碎裂或开裂。此外，它们具有标准波特兰水泥混凝土的所有优势但减少了1/3的重量、更强固10倍且更坚韧100倍。该制品是不可燃的、高度耐久的并可在当地制造。这些材料的最后一个优势是它们在24至48小时之内获得了所有使用所需的强度而无需其它水泥材料峰值性能要求的典型的28天期限。

因此，一方面，本发明针对具有类似石材的特性的水泥复合材料制品。该制品包括可挤压成型的水泥合成物，所述合成物包括水硬性水泥、骨料、流变改性剂、以及纤维，所述纤维充分均匀地分布在可挤压成型的水泥合成物中且水泥合成物中包含的纤维的量大于约2%（以可挤压成型的水泥合成物的体积衡量）。水泥复合材料制品具有至少4MOH的硬度值和从约1.3g/cm³至约2.3g/cm³的堆密度。

另一方面，本发明针对一种用于制造具有类似石材的特性的水泥复合材料制品的方法。方法包括：将水、纤维和流变改性剂混合在一起以形成含纤维混合物，纤维充分均匀地分布在含纤维混合物中；将水硬性水泥和骨料的混合物添加至含纤维混合物以产生可挤压成型的水泥合成物，所述水泥合成物具有塑性稠度且所包含的纤维的浓度大于约2%（以可挤压成型的水泥合成物的体积衡量）；将可挤压成型的水泥合成物挤压成具有预先确定的横截面区域的未干的中间状态挤压制品，挤压制品在挤压时是形状稳定的并能够基本上保持横截面区域从而允许操作而不破损；并且，致使或允许水硬性水泥硬化以形成水泥复合材料制品，其中水泥复合材料制品具有至少4MOH的硬度值和从约1.3g/cm³至约2.3g/cm³的堆密度。

在下文中其它目的和特征将部分变得显而易见且部分地被指出。

附图说明