РАЗМЕРНОСТАБИЛЬНЫЕ ГЕОПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИИ И СПОСОБ

1. Геополимерная алюмосиликатная композиция, содержащая продукт реакции:
воды;
химического активатора, выбранного из группы, состоящей из соли щелочного металла, основания щелочного металла и их смесей; и
цементирующего реактивного материала, причем цементирующий реактивный материал содержит:
термоактивируемый алюмосиликатный минерал;
кальцийалюминатный цемент; и
сульфат кальция, выбранный из группы, состоящей из дигидрата сульфата кальция, гемигидрата сульфата кальция, безводного сульфата кальция и их смесей,
причем массовое отношение химического активатора к цементирующему реактивному материалу составляет от приблизительно 1 до приблизительно 6:100; и
при этом цементирующий материал содержит:
от приблизительно 35 до приблизительно 96% по массе термоактивируемого алюмосиликатного минерала,
от приблизительно 2 до приблизительно 45% по массе кальцийалюминатного цемента,
от приблизительно 1 до приблизительно 45% по массе сульфата кальция.
2. Композиция по п. 1,
где массовое отношение химического активатора к цементирующему реактивному материалу составляет от приблизительно 1 до приблизительно 6:100;
где массовое отношение воды к цементирующему реактивному материалу составляет от приблизительно 0,17 до приблизительно 0,40:1;
где массовое отношение кальцийалюминатного цемента к термпоактивируемому алюмосиликатному минералу составляет от приблизительно 2 до приблизительно 100:100; и
где массовое отношение сульфата кальция к кальцийалюминатному цементу составляет от приблизительно 2 до приблизительно 100:100.
3. Композиция по п. 1, где химический активатор содержит цитрат щелочного металла, и термоактивируемый алюмосиликатный минерал содержит золу-унос класса С.
4. Композиция по п. 1, где количества химического активатора и сульфата кальция по отношению к количествам термоактивируемого алюмосиликатного минерала и кальцийалюминатного цемента в продукте реакции эффективны для обеспечения конечного схватывания продукта реакции в течение заранее определенного времени после смешивания с водой.
5. Композиция по п. 1,
где количества химического активатора и сульфата кальция по отношению к количествам термоактивируемого алюмосиликатного минерала и кальцийалюминатного цемента эффективны для обеспечения конечного схватывания продукта реакции за время от приблизительно 30 до приблизительно 70 минут после смешивания с водой, и прочности на сжатие на 28 день выше 3500 фунтов на кв. дюйм (24 МПа); и
где цементирующий реактивный материал содержит дигидрат сульфата кальция;
где массовое отношение дигидрата сульфата кальция к кальцийалюминатному цементу составляет от приблизительно 17 до приблизительно 67:100;
причем цементирующий реактивный материал и химический активатор содержит цитрат щелочного металла, причем массовое отношение цитрата щелочного металла к цементирующему реактивному материалу составляет от приблизительно 2 до приблизительно 3:100; и
при этом средний размер частиц дигидрата кальция составляет от приблизительно 1 до приблизительно 30 микрон.
6. Композиция по п. 1,
где массовое отношение химического активатора к цементирующему реактивному материалу составляет от приблизительно 2 до приблизительно 4:100;
где цементирующий реактивный материал содержит безводный сульфат кальция,
где массовое отношение безводного сульфата кальция к кальцийалюминатному цементу составляет от приблизительно 20 до приблизительно 50:100;
где средний размер частиц безводного сульфата кальция составляет от приблизительно 1 до приблизительно 20 микрон; и
при этом время конечного схватывания композиции составляет от приблизительно 40 до приблизительно 60 минут, а прочность на сжатие через 4 часа выше 2500 фунтов на кв. дюйм (17 МПа), и прочность на сжатие на 28 день выше 10000 фунтов на кв. дюйм (69 МПа).
7. Композиция по п. 1, где продукт реакции содержит количества кальцийалюминатного цемента, сульфата кальция и химического активатора по отношению к количествам термоактивируемого алюмосиликатного минерала, достаточные для ограничения усадки композиции до менее 0,3%.
8. Композиция по п. 1,
где термоактивируемый алюмосиликатный минерал содержит золу-унос класса С;
где цементирующий реактивный материал содержит:
от приблизительно 65 до приблизительно 95 массовых процентов золы-уноса,
от приблизительно 2 до приблизительно 30 массовых процентов кальцийалюминатного цемента и
от приблизительно 0.2 до приблизительно 15 массовых процентов сульфата кальция.
9. Композиция по п. 1, где продукт реакции является результатом экзотермической реакции в водном растворе, причем количество кальцийалюминатного цемента, сульфата кальция и химического активатора по отношению к количеству термоактивируемого алюмосиликатного минерала, эффективно для ограничения максимального подъема температуры раствора до приблизительно 50°F.
10. Композиция по п. 1, характеризующаяся достаточными текучестью и обрабатываемостью для образования в испытании на осадку лепешек, имеющих диаметр приблизительно 7 - приблизительно 9 дюймов при отсутствии растрескивания после высыхания.
11. Композиция по п. 1, причем продукт реакции характеризуется:
прочностью на сжатие через 4 часа приблизительно от 500 фунтов на кв. дюйм (3.5 МПа) до приблизительно 4000 фунтов на кв. дюйм (28 МПа);
прочностью на сжатие через 24 часа приблизительно от 1500 фунтов на кв. дюйм (10 МПа) до 5000 фунтов на кв. дюйм (34.5 МПа);
прочностью на сжатие на 28 день приблизительно от 3500 фунтов на кв. дюйм (24 МПа) до приблизительно 10000 фунтов на кв. дюйм (69 МПа); и
при этом смесь характеризуется временем конечного схватывания от приблизительно 10 минут до приблизительно 240 минут после осуществления реакции смеси в воде.
12. Композиция по п. 1, в форме, выбранной из группы, состоящей из материала для строительно-ремонтных работ, материала для ремонта пола, самовыравнивающейся половой стяжки на подложке, несущей конструкции, панельного облицовочного материала, вяжущего в строительных материалах, строительных материалов, выбранных из группы, состоящей из кирпича, блоков или камней, материала для облицовки стен, материала дорожного покрытия или материала покрытия для поверхностей, по которым происходит движение, материала для ремонта поверхностей, по которым происходит дорожное движение, материала для несущих конструкций, кровельного материала, материала торкрет-бетона и строительного раствора. в форме материала для строительно-ремонтных работ.
13. Способ получения алюмосиликатной геополимерной композиции по любому из пп. 1-14, включающий проведение реакции смеси:
воды;
химического активатора, выбранного из группы, состоящей из соли щелочного металла, основания щелочного металла и их смесей; и
цементирующего реактивного материала, причем цементирующий реактивный материал содержит:
термоактивируемый алюмосиликатный минерал;
кальцийалюминатный цемент; и
сульфата кальция, выбранного из группы, состоящей из дигидрата сульфата кальция, гемигидрата сульфата кальция, безводного сульфата кальция и их смесей.
14. Смесь для получения алюмосиликатной геополимерной композиции, включающая:
термоактивируемый алюмосиликатный минерал;
кальцийалюминатный цемент,
сульфат кальция, выбранный из группы, состоящей из дигидрата сульфата кальция, гемигидрата сульфата кальция, безводного сульфата кальция и их смесей; и содержащая химический активатор, выбранный из группы, состоящей из соли щелочного металла, основания щелочного металла и их смесей,
где массовое отношение кальцийалюминатного цемента к термпоактивируемому алюмосиликатному минералу составляет от приблизительно 1 до приблизительно 100:100; и
при этом массовое отношение сульфата кальция к кальцийалюминатному цементу от приблизительно 2 до приблизительно 100:100.
15. Цементирующий реактивный материал для получения алюмосиликатной геополимерной композиции, содержащий:
от приблизительно 35 до приблизительно 96% по массе термоактивируемого алюмосиликатного минерала;
от приблизительно 2 до приблизительно 45% по массе кальцийалюминатного цемента, и
от приблизительно 1 до приблизительно 45% по массе сульфата кальция, выбранного из группы, состоящей из дигидрата сульфата кальция, гемигидрата сульфата кальция, безводного сульфата кальция и их смесей, ихимический активатор, выбранный из группы, состоящей из соли щелочного металла, основания щелочного металла и их смесей.