ГЕОПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С УСТОЙЧИВЫМИ РАЗМЕРАМИ И СПОСОБ

1. Алюмосиликатная геополимерная композиция, содержащая продукт взаимодействия:
воды;
химического активатора, выбранного из группы, состоящей из соли щелочного металла, основания щелочного металла и их смесей; и
вяжущего реакционноспособного материала, где указанный вяжущий реакционноспособный материал содержит:
термоактивированный алюмосиликатный минерал;
цемент на основе сульфоалюмината кальция; и
сульфат кальция, выбранный из группы, состоящей из дигидрата сульфата кальция, гемигидрата сульфата кальция, безводного сульфата кальция и их смесей,
при этом массовое отношение химического активатора к вяжущему реакционноспособному материалу составляет от примерно 1 до примерно 6:100; а
вяжущий реакционноспособный материал содержит:
от примерно 33 до примерно 97% по массе термоактивированного алюмосиликатного минерала,
от примерно 1 до примерно 40% по массе цемента на основе сульфоалюмината кальция,
от примерно 1 до примерно 40% по массе сульфата кальция.
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что массовое отношение химического активатора к вяжущему реакционноспособному материалу составляет от примерно 1 до примерно 6:100;
массовое отношение воды к вяжущему реакционноспособному материалу составляет от примерно 0,17 до примерно 0,40:1;
массовое отношение цемента на основе сульфоалюмината кальция к термоактивированному алюмосиликатному минералу составляет от примерно 2 до примерно 100:100; и
массовое отношение сульфата кальция к цементу на основе сульфоалюмината кальция составляет от примерно 2 до примерно 100:100.
3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что химический активатор содержит цитрат щелочного металла, а термоактивированный алюмосиликатный минерал содержит зольную пыль класса С.
4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что химический активатор и сульфат кальция содержатся в количествах, которые по отношению к количествам термоактивированного алюмосиликатного минерала и цемента на основе сульфоалюмината кальция являются эффективными для обеспечения предварительно определенного времени окончательного схватывания продукта взаимодействия после смешения с водой.
5. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что количества химического активатора и сульфата кальция по отношению к количествам термоактивированного алюмосиликатного минерала и цемента на основе сульфоалюмината кальция являются эффективными для обеспечения времени окончательного схватывания продукта взаимодействия, составляющего от примерно 45 до примерно 130 минут после смешения с водой; и
вяжущий реакционноспособный материал содержит дигидрат сульфата кальция;
массовое отношение дигидрата сульфата кальция к цементу на основе сульфоалюмината кальция составляет от примерно 20 до примерно 60:100;
вяжущий реакционноспособный материал и химический активатор содержат цитрат щелочного металла, причем массовое отношение цитрата щелочного металла к вяжущему реакционноспособному материалу составляет от примерно 2 до примерно 3:100; и
дигидрат сульфата кальция имеет средний размер частиц от примерно 1 до примерно 30 микрон.
6. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что сульфат кальция имеет средний размер частиц в диапазоне от примерно 1 до примерно 100 микрон,
вяжущий реакционноспособный материал содержит безводный сульфат кальция,
массовое отношение безводного сульфата кальция к цементу на основе сульфоалюмината кальция составляет от примерно 10 до примерно 60:100; и
композиция имеет время окончательного схватывания от примерно 30 до примерно 60 минут.
7. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что количества цемента на основе сульфоалюмината кальция, сульфата кальция и химического активатора по отношению к количеству термоактивированного алюмосиликатного минерала являются эффективными для ограничения усадки композиции менее чем до 0,3%.
8. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что вяжущий реакционноспособный материал содержит:
от примерно 60% до примерно 90% по массе термоактивированного алюмосиликатного минерала, где указанный термоактивированный алюмосиликатный минерал содержит зольную пыль класса С;
от примерно 4% до примерно 35% по массе цемента на основе сульфоалюмината кальция,
от примерно 2% до примерно 15% по массе сульфата кальция; и
при этом массовое отношение химического активатора к вяжущему реакционноспособному материалу составляет от примерно 1,25 до примерно 4:100.
9. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что продукт взаимодействия получают в результате экзотермической реакции в водной суспензии, где количества цемента на основе сульфоалюмината кальция, сульфата кальция и химического активатора по отношению к количеству термоактивированного алюмосиликатного минерала являются эффективными для ограничения максимального увеличения температуры суспензии примерно до 50°F (28°С).
10. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что композиция обладает текучестью и пригодностью к обработке, достаточными для получения плоских образцов, имеющих диаметр после осадки от примерно 9 до примерно 11 дюймов (от примерно 23 до примерно 28 см) в испытании на осадку, в которых не происходит растрескивание в результате сушки.
11. Композиция по п. 1 или 10, отличающаяся тем, что продукт взаимодействия имеет:
прочность на сжатие через 4 часа, составляющую по меньшей мере от 500 psi (3,5 МПа) до 4000 psi (28 МПа);
прочность на сжатие через 24 часа, составляющую по меньшей мере от 1500 psi (10 МПа) до 5000 psi (34,5 МПа);
прочность на сжатие через 28 дней, составляющую по меньшей мере от 3500 psi (24 МПа) до 10000 psi (70 МПа); и
время окончательного схватывания от 10 минут до 240 минут.
12. Композиция по п.1 в виде, выбранном из группы, состоящей из материала для ремонтно-строительных работ, материала для ремонта полов, самовыравнивающейся стяжки, наносимой поверх субстрата, несущей конструкции, материала для облицовки плит, связующего для конструкционных материалов, конструкционного материала, выбранного из группы, состоящей из кирпичей, блоков и камня, материала для облицовки стен, материала покрытия для дорожного полотна, материала для ремонта дорожного полотна, материала для структур, испытывающих весовую нагрузку, кровельного материала, материала из торкрет-бетона и строительного раствора.
13. Способ получения алюмосиликатной геополимерной композиции по любому из пп. 1-12, включающий взаимодействие смеси:
воды;
химического активатора, выбранного из группы, состоящей из соли щелочного металла, основания щелочного металла и их смесей; и
вяжущего реакционноспособного материала, где указанный вяжущий реакционноспособный материал содержит:
термоактивированный алюмосиликатный минерал,
цемент на основе сульфоалюмината кальция, и
сульфат кальция, выбранный из группы, состоящей из дигидрата сульфата кальция, гемигидрата сульфата кальция, безводного сульфата кальция и их смесей.
14. Смесь для получения алюмосиликатной геополимерной композиции, содержащая:
термоактивированный алюмосиликатный минерал;
цемент на основе сульфоалюмината кальция;
сульфат кальция, выбранный из группы, состоящей из дигидрата сульфата кальция, гемигидрата сульфата кальция, безводного сульфата кальция и их смесей; и химический активатор, выбранный из группы, состоящей из соли щелочного металла, основания щелочного металла и их смесей;
при этом массовое отношение цемента на основе сульфоалюмината кальция к термоактивированному алюмосиликатному минералу составляет от примерно 1 до примерно 100:100; и
массовое отношение сульфата кальция к цементу на основе сульфоалюмината кальция составляет от примерно 2 до примерно 100:100.
15. Вяжущий реакционноспособный материал для получения алюмосиликатной геополимерной композиции, содержащий:
от примерно 60% до примерно 85% по массе термоактивированного минерала, где указанный термоактивированный минерал содержит зольную пыль класса С,
от примерно 8% до примерно 30% по массе цемента на основе сульфоалюмината кальция, и
от примерно 4,0% до примерно 15% по массе сульфата кальция,
где сульфат кальция выбран из группы, состоящей из дигидрата сульфата кальция, гемигидрата сульфата кальция, безводного сульфата кальция и их смесей, а химический активатор выбран из группы, состоящей из соли щелочного металла, основания щелочного металла и их смесей.