[发明专利]水泥的早期强度增强

说明书

一种制造水泥组合物的方法，其包括研磨水泥熟料和强度增强剂，由此生产水硬性胶结粉，其中所述强度增强剂以基于水硬性胶结粉的干重量计0.001%至0.09%的量存在于水硬性胶结粉中。所述强度增强剂是下列结构式(I)所示的化合物：或在本文中提供变量R¹、R²和R³以及R¹⁰、R²⁰和R³⁰的定义。

相关申请

本申请要求2017年2月13日提交的美国临时申请No. 62/458,380和2017年5月19日提交的美国临时申请No. 62/508,636的权益。上述申请的整个教导并入本文作为参考。

发明背景

对于希望加快制备或获得可迅速经受脚步或车辆通行的混凝土的胶结组合物（cementitious compositions），如预拌、预浇铸或预应力混凝土，混凝土工业很重视获得早期抗压强度的能力。早期强度对使用袋装水泥的用途也是重要的，因为其允许用户获得最低强度。工业上通常将在胶结材料（cementitious material）与水混合以引发固化反应（由此该组合物硬化成结构）后1-3天内砂浆和混凝土的抗压强度称为早期强度。在工程和化学领域中已经研究了通过使用化学外加剂优化水硬性胶结材料（hydrauliccementitious materials）的抗压强度。尽管早强水泥可得，但它们并非总是适合特定任务。此外，某些化学添加剂可赋予水泥不合意的特征。因此，需要可提高早期抗压强度的用于水硬性胶结材料的化学添加剂。

发明概述

现在已经发现，包括羧基（以酸或盐形式）和醇基团的某些氨基酸衍生物，如乙醇二甘氨酸盐（EDG）令人惊讶地赋予某些包含水硬性胶结材料的水泥组合物早期强度。在示例性实施方案中，水硬性胶结材料优选以具有不大于9%铝酸三钙(C₃A)含量为特征。

在第一示例性实施方案中，本发明是一种制备水泥组合物的方法。该方法包含研磨水泥熟料和强度增强剂，由此生产水硬性胶结粉（hydraulic cementitious powder）。强度增强剂以基于水硬性胶结粉的干重量计0.001%至0.09%的量存在于水硬性胶结粉中。强度增强剂是下列结构式所示的化合物：

其中R¹是(C₁-C₄)烷基-OH；且R²和R³各自独立地为(C₀-C₃)烷基-COOR*，其中R*是H、Na⁺或K⁺。在一个示例性实施方案中，R*是H、Na⁺、K⁺或½Ca⁺⁺。

在第一示例性实施方案的进一步方面中，水泥熟料包括基于水泥熟料的干重量计0.3%至9.0%的量的铝酸三钙(C₃A)。总铝酸盐相(C₃A)的含量可通过使用Rietveld精修法的定量X-射线衍射测定。

在另一示例性实施方案中，本发明是一种添加剂组合物，其包含(A) 上文对第一实施方案所述的强度增强剂；和(B) 至少一种研磨助剂，其选自二醇、甘油或乙酸或乙酸盐的一种或多种。在一个方面中，所述添加剂组合物是液体。

在另一示例性实施方案中，本发明是一种水泥组合物，其包含水硬性胶结粉，其包括基于水硬性胶结粉的干重量计0.3%至9.0%的量的铝酸三钙(C₃A)；以基于水硬性胶结粉的干重量计0.001%至0.09%的量存在的强度增强剂；选自二醇、甘油或乙酸或其盐的至少一种研磨助剂。所述强度增强剂是上文对第一示例性实施方案描述的化合物。