預混和乾燥纖維化方法

2023-06-03 12:15:11

專利名稱：預混和乾燥纖維化方法
技術領域：
本方法涉及生產用於藝術、建築、工程和工業領域的預混產品 的方法，具體來說，是包含粘固劑和/或粘合劑或膠合劑，以及荷載 或乾燥且非活動態的細骨料和/或重骨料的各種產品，通常是在活化 之前以便起動它們硬化過程的粉末狀或顆粒狀產品。具體來說，使 用這種方法可將這些材料纖維化、微纖維化和/或多纖維化，以及微 結構化和/或前結構化，任何一種都是可適用的。
本發明還增加了材料中纖維的含量，下文稱為"過度纖維化"， 儘管由於它的技術狀態，使用顯著低於所建議量的纖維的量。過度 纖維化與在起初和隨後的定型中抑制裂隙和微裂隙的生成無關，它 的目的是在各向同性的排列中提供更大的機械抗性，因此通過互相 連接細絲而改變材料的流變學。
背景技術：
己經知曉，偶爾使用纖維將加強在技術狀態中形成的裂縫的填
塞，在本發明人的專利US 6099638中描述了纖維在流變學、混凝土、 微粒混凝土和砂漿中的用途。儘管技術狀態提及纖維的使用(例如 Garcia Rivero， J. L. ， 〃rec力/ icaJ 6b/75^iT/ctJ'o/7 yf/anwaJ f^^;^tj^71 貧手J^〃， ACementos Apasco出版)，但是纖維與混凝土組分的混 合物以新鮮即潮溼的狀態製備。在本發明人的前述專利號US 6099638 中對配製乾燥態應用的需求使得本發明得以發展。
在製備混凝土的具體實例中，使用砂漿、水泥、沙、碎石、添 加劑並加入水開始定型方法，而在某些例子中，在敷設和應用之前 加入強力纖維。由於這些混合物在定型中的流動性，故必須使用包 含且給予它們形式的某些手段，例如地面、框架、模具和成型。
當設計者決定使用纖維來加強裂縫的填塞，其中將纖維結合到已加入水或前體試劑的混合物中時，則不使用乾燥纖維化。纖維在 溼混合物中的結合引起各種問題，如缺乏均一性、壓緊和纖維分層 以及混合裝置堵塞。另一方面，是纖維防止實現與剩餘混合物的機 械固定的方法。迄今為止，這些問題已經限制了纖維在混合物中的 濃度和其充分使用，不管通過增加所建議的纖維百分比影響了甚至 防止了混凝土在其成型或模具中的正確敷設。
已經妨礙纖維的正確結合的問題在纖維與溼材料的混合期間產 生，由於產生緊縮性，所以混合是困難的或混合物分層或沉降，並 且不能獲得充分均勻的混合物。這己經限制纖維配製的範圍，使纖 維減少到相比於其他成分的小比例、減少到相比於溼混合物的重量 的約0.02%，或者根據這種類型纖維的提供者的技術推薦，對於
Portland類型水泥與碎石和沙的配方通常為每立方米溼混合物600 g 纖維。這種比例等於幹混物(沒有添加水)的重量的O. 024%。
在前述專利之前，這些纖維很多用來減少在收縮期間、在砂漿 和混凝土中乾燥時出現的裂縫，並且為了這個目的打算提供一定量 的強化，儘管很少成功。在這種發明之前，沒有方法可得到成功的 乾燥配方，迄今為止，生產廠商和纖維化標準它們本身推薦或規定 新鮮態的應用(在混合時)和相比於剩餘成分的低比例。
為技術狀態使用的所述配料、混合和溼材料控制方法適於在工 地上、用於前述領域的應用。
除了上述問題，還有當使用石質材料時在纖維的應用中產生的 其他問題，如(i)纖維與剩餘材料組分(粘固劑和荷載)的機械固定 較弱以使纖維的機械抗性不用於下滑，這防止它在配製材料中達到 其完全的容量，和(ii)缺乏纖維濃度在所得材料中的均一性。
形成本發明主題的方法通過應用使纖維均勻分布且積極變更的 受控的散布力和研磨力來解決所有這些問題，因此，將固體(纖維)-固體(粘固劑)表面的表面積最大化，並確保混合物的粘固化組分與 纖維的緊密接觸以便使用其抗性到最大程度。就纖維的濃度而言幹 混物是同質的，並且當混合物被水合或活化後以定型和隨後塗布時 保持這種同質。這確保最終性質預期通過混合物的配製所示並且增加了砂漿、混凝土，微粒混凝土和其他化合物材料的配料、多纖維 化和過度纖維化的可能性。這種方法增加了纖維或微粒纖維及它們 機械固定的均勻配料的容量，這使得物理前結構方法的開始並實現 產品性質的積極改變。
基於本發明的現象主要在幹混物中產生，而不破壞溼混法的補 充使用。
這種知識(其是創新的基礎)已證明建築材料的缺點通常是由於 設計師沒有使用充分製備的材料或高級材料(之所以如此稱呼是因 為它們的抗性和高效)。
這種新乾燥纖維化方法適用於基於Portland或Puzolana水泥的 混凝土和砂漿以及適用於基於其他不同類型粘固劑的化合物材料。

發明內容
這種新方法在應用之前，確保材料的乾燥纖維化適宜，配料正 確和均勻。本方法用於纖維化水泥基混凝土和砂漿(Portland或 Puzolana)，以及基於包括荷載或顆粒狀骨料的其他水泥的化合物材 料。因此，對於化合物材料以及所謂的表面材料和微粒混凝土的微 結構是非常重要的。
以這種方式獲得的材料增加了機械抗性(已證明為各向同性)， 由於毛孔減少、因定型期間收縮而形成的裂縫的生成減少或消除而 減少了滲透性；有利地變更了彈性模量，並且因為不易斷裂，所以 斷裂模式變得更有利，因此保持著剩餘抗性，所述剩餘抗性對減少 已暴露於過量應力或地震的結構的塌陷起作用。儘管已存在將纖維 結合新鮮的混凝土中的實踐，但是本專利的目的還允許使用相比於 粘固劑和骨料更大比例的纖維，如以更大的量(大10倍，甚至更大的 比例)的纖維，這在本發明之前是不可能的。本發明還通過有利改變 其纖維的表面性質而將其錨定。
具體實施例方式
本發明的目的是為了減少各向同性的材料，實現包括纖維的化合物材料在其配製中的適當纖維化和過度纖維化，所述材料元素優 選以這種充分遵守說明書的方式排列，如對壓縮應力、壓力和彎曲 的抗性，滲透性、對破裂的抗性、彈性模量、在新鮮態中的可使用 性、收縮、表面處理、成型等。
纖維的類型(材料、厚度、形狀、長度、抗性等)應適合於特定 應用，且可以是有機、無機、礦物、非礦物、天然、合成、平滑或 有織紋的(具有終端或結點)或其他預定形狀來增加機械固定。這種 類型的纖維可以是同時使用的單種或兩種或多種纖維，包括厚度(為
0.02 um至5008 u m或等於O. 78至200千英寸)、長度(通常為O. 2至 100 mm，如果根據設計者需要，連續纖維的長度類似於模具或成品 塊的長度)和材料如在下述段中提及的那些以便提供所得材料的不 同特徵。
同時，可基於Portland或Puzolana水泥或聚合物(天然或合成 的)、玻璃、粘土(天然或合成的)和添加劑及荷載的粘固劑應根據設 計者對期望應用的特定需要來配料。
例如，在一般適用於建築的石質產品的材料的特定情況下，推 薦單獨或組合使用聚烯烴、聚丙烯和聚乙烯纖維，且不管是與單絲 和多絲一起的常規或微纖維類型。還包括纖維在其他材料中的使用， 如不同聚合物、(聚酯、聚醯胺、丙烯酸、聚乙烯、聚芳基醯胺 (aramid) (Kevla^)及其他)，無機纖維、(玻璃、木炭、金屬、礦物、 陶瓷等)、有機(纖維素、植物和動物)等。
乾燥纖維化方法使纖維以受控的方式遭受研磨力，經受對圓柱 態的變化，所述變化導致它們傳遞到相當有益於纖維的機械錨定的 無定形-圓柱態的擠壓和延長方法且導致纖維所展現給粘固劑的表 面積非常顯著的增加。
為了繼續"最佳方法"(單獨作為實施例)，應建議，與顆粒狀 荷載(基本上是沙)的配料不時發生，且隨後與重骨料(如可適用)、 碎石，例如，並包括最後與粘固劑的配料，而不排除可在工作場所 新鮮混合重骨料。
為了完成這個，作為添加劑(在沒有荷載下)或與微粒化荷載一起，應增加混合時間，並進行檢査試驗以確保纖維的適當結合和均 勻分布。
對於這種類型材料，推薦研磨方法。這可通過各種技術態的混 合方法來獲得，僅提及一些含有槳和螺旋狀螺紋的"褲管"式混 合機、強力混合機和高度有效的其他混合機。本專利不主張設計最 佳的混合機器的模型。本目的是要求保護用於乾燥纖維化和過度纖 維化的方法的發明性概念。
乾燥纖維化的新概念的優點將使各向同性和均一性受益，甚至 可通過增加材料的抗性而微結構化。還可促進在工作場所的應用和 工作，因此使具有可用的預混的纖維化材料成為可能。
本方法還對最終抗性有利，當適宜配料且執行時甚至可消除終 產品的毛孔。這種特性具有新效應，在某些配方下獲得具有很高的 不滲透性水平的材料。另一方面，生成從本方法獲得的新材料，其 可用作強力修復術的高抗性的微結構化的石質材料，或本身作為結 構元件，且還可因其低滲透性而用於防水。
另外，當在本文和本專利權利要求所獲得的推薦下材料與合適 配方配料、纖維化且混合時，材料的壓力-變形曲線可有利地在500% 的平均上變化，因此受益於將抗性作為抗地震一般重要。因此，我 們獲得新一代的砂漿和混凝土和其他材料，且促進更好地使用粘固 劑。
另一點是本發明不包含對健康或環境有害的材料的使用。出於 這個目的，推薦不利用纖維如石棉或由於它們的大小和性質，保持 懸浮於空氣中且不會傾析的那些。
本發明的方法由以下組成
1、 產品的設計(對於特定應用)，優選獲得微結構化產品。在這 種產品中，將建立膠接劑、顆粒狀材料(骨料)、添加劑、硬化劑、 水(如可適用)、纖維與混合物中其他組分的比例以及其他特徵，設 計者已知所述特徵獲得對於經考慮的應用所需的物理、機械和模具 特徵。
2、 初始混合物，優選與大多數磨料或顆粒狀產品(推薦螺旋狀混合機，儘管其他類型的混合機可通過進行對應於工藝條件的調整 來使用)。
3、同質產品的嚴格監督。在第一應用中，推薦光學顯微鏡用於 檢査。
一旦因為期望明確地敘述材料，已經篩選出纖維的最佳類型， 那麼纖維的荷載根據下列方法將與剩餘的組分混合
階段A(第一步驟)顆粒狀材料的一部分(骨料)將在混合裝置中
荷載，優選具有範圍為0. 149腿至9. 5 mm的顆粒大小，對應於沙 禾口砂礫。
階段B(第二步驟)荷載纖維的比例部分。構成本發明的主題的 方法適用於圓柱狀切面纖維，並且適用於非圓柱狀切面纖維如巿場 上可得的天然和合成雜物纖維。還可適用於平滑、有織紋的、有短 絨的(fuzzy)和單絲或多絲的預定纖維。
構成本發明的主題的方法具有充分的靈活性，這適用於結合不 同來源如有機、無機、礦物、非礦物、天然和合成的纖維的混合物。
本方法適用於不同長度和直徑(口徑)的纖維，它的長度範圍可 從3誦至80 mm且直徑為0. 02 u m至600 y m，優選長度範圍為5 mm至50 mm且直徑為100 u m至200 u m (如果單絲纖維或對於多 絲的獨立元件)。
階段C(第三階段)簡單塗布混合物(5至10秒)
隨後步驟顆粒狀材料和纖維的連續荷載的持續加入同樣經過 簡單的中間混合，直到完成總荷載。然後纖維的總荷載與沙質顆粒 材料的混合進行45至900秒、優選範圍為60至720秒的時間。更 明確地，時間通過纖維本身的特徵(包括其硬度)、顆粒材料、混合 物的其他組分和磨料混合的強度(由於混合裝置的類型和特徵)來確 定。如果增加混合的強度和時間，它還可在單個階段發生。
終點然後加入涉及混合物如更大顆粒、粘固劑和其他組分的 配製的剩餘組分，並且終混合物在範圍為10至900秒，且優選90 至600秒的時間內發生。更明確地，最終的混合時間將取決於混合 物組分的性質、取決於較小和較大尺寸的成分的尺寸、它們的密度
12和磨料混合物的強度，取決於混合裝置的類型和特徵。
排出(discharge):在此階段中保持低強度移動，總是提供所允 許的裝置特徵以使保留纖維化混合物的均勻性。 本發明的第三方面由以下組成
一旦第一模式的階段A、 B和C(步驟1至3)已經結束，纖維的
結合按如下進行
階段D(第一步驟)顆粒狀材料的部分在連續型的混合裝置中荷
載、優選沙和砂礫範圍內的來臨的顆粒大小。顆粒狀材料可通過振 動的供給器或旋轉帶或螺旋狀蝸杆式來配料。
階段E(第二步驟)藉助於蝸杆式供給器荷載纖維的比例部分。
隨後步驟連續加入顆粒狀材料和纖維的相繼荷載，直到已放 置所有的荷載。
然後纖維與粒狀材料的總荷載的混合在範圍為45秒至20分鐘、 優選範圍為60至900秒的時間內進行，並且更明確地，時間通過纖 維本身的特徵(包括其硬度)來確定，顆粒狀材料，、混合物的其他組 分和磨料混合物的強度(取決於混合裝置的類型和特徵)。推薦有或 沒有內分配壁的滾筒式混合機。
排出此階段通過保持低強度移動來進行，總是提供裝置的特 徵以便保留纖維化混合物的均勻性。
本發明的第四個實施方案由利用長度更長的、多達六米的纖維 組成。
在這個第四實施方案中，纖維通過含有方法1至3任--項中的 顆粒狀材料的混合物來調整。
然後被調整的纖維分離，而配方的混合物跟隨方法1至3的描 述來進行。
然後與用於調節的顆粒一起的、配方成分與之前調節過的長的 纖維之間的混合物與剩餘的乾燥配方組合，優選在期望產生的最終 碎片的形式後組合。此操作可結合纖維的調節將抗性放置在期望的 方向。
最終，加入水或定型的活性劑，應混合或捏制以便保持所摻合的水或活性劑的均勻性。這個步驟是簡單的，因為根據本發明的預 調節纖維可更容易地與乾燥配方結合，並且它產生更均勻的溼混合 物。
此實施方案有利於用機械方法將碎片擠壓或成型的生產方法。
權利要求
1.權利要求4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14中所述的乾燥纖維化的方法，其中的乾燥纖維化、過度纖維化、多纖維化和前結構的發明性概念，由本專利主體中提及的理由可知，這些概念和現有技術不同。
2. 權利要求4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13或14中所述 的混合方法的產品和添加劑的過度纖維化。
3. 權利要求4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13或14中所述的方法中的多纖維化和/或前結構。
4. 一種纖維與顆粒狀材料的預混和乾燥纖維化的方法，該方法 是為了實現所述纖維與顆粒狀材料混合物的過度纖維化、多纖維化 和前結構，其特徵在於持續或分階段按比例添加一種或多種纖維 與顆粒狀材料，混合每個步驟之間添加的顆粒狀材料加纖維，其中 混合時間的範圍可為每階段5至60秒，且優選範圍為5至10秒； 混合物的強度取決於纖維和顆粒狀材料的性質以及取決於混合裝置 的特性，所述混合裝置可以是褲管式、帶式、強力混合機、槳式等， 且優選帶式；可在所述方法的隨後階段中加入粘固劑和其他配方成 分，最終混合10至900秒的時間、優選範圍為90至600秒的時間 結束；更具體的，最終的混合時間可通過纖維(或者它們的混合物)、 顆粒狀材料、混合物的其他組分的特徵、以及由於混合裝置的特徵 和類型引起的磨料混合的強度來確定。
5. 根據前述的預混和乾燥纖維化方法，其特徵還在於所述纖 維可以是有機的、無機的、礦物的、非礦物的、天然的、合成的、 組合的和預定的；包括單一型的纖維、它們的混合物或組合，不論 是否相同的或不同的厚度，相同或不同的長度、單絲或多絲；所述纖維可以是環狀切面或具有天然存在的其他形式或是合成製造的，其直徑範圍可為0.02 um至5008 um(或其直徑等於0.78至200 千英寸)，優選範圍為10至80 u m，且其長度可以為0. 2 mm至幾米， 且更優選地為0. 2至100 mm。
6. 根據權利要求4的預混和乾燥纖維化方法，其特徵還在於所 述粘固劑可選自不同類型的水泥，Portland或Puzolana、灰色或白 色的。
7. 根據權利要求4的預混和乾燥纖維化方法，其特徵還在於所 述粘固劑可以是聚合物(天然或合成的)、玻璃、粘土、膠(天然或合 成的)、合成橡膠、火山灰及其他。
8. 根據權利要求4的預混和乾燥纖維化方法，其特徵還在於所 述粘固劑或膠合劑可以是細粉末或顆粒狀粉末的形式或者液體或半 固體形式。
9. 根據權利要求4的預混和乾燥纖維化方法，其特徵還在於所 述荷載或加入的顆粒狀材料可以是精製的或粗製的，顆粒大小為篩 孔400至25 ram。
10. 根據權利要求4的預混和乾燥纖維化方法，其特徵還在於所 述纖維是金屬的。
11. 根據權利要求4的預混和乾燥纖維化方法，其特徵還在於所 述類型的纖維可以是直鏈的、彎曲的、螺旋狀的、有織紋的，並且 具有增加機械固定的直鏈或彎曲的末端，且還具有裂縫、結點或增 加所述機械抓緊力的其他形式。
12. 根據權利要求4的預混和乾燥纖維化方法，所述方法用於產 生乾燥纖維化、微粒纖維化或多纖維化材料(與一種或多種類型或尺 寸的纖維)，其比例比在前述推薦的領域大10倍或更多，將它們歸 類為過度纖維化、如一般在建築、工程和工業領域中應用的。
13. 根據權利要求12的預混和乾燥纖維化方法，其特徵還在於 由於通過所述方法纖維的表面積大量增加，故所產生的材料是微結 構化的。
14. 根據權利要求12的預混和乾燥纖維化方法，其特徵還在於 所產生的材料是用於建築工業或塑料領域的混凝土、微粒混凝土或 砂漿。
15. 由一種或多種類型的纖維、不同顆粒類型和大小的粘固或粘 著材料和顆粒狀材料組成的纖維化產品，其可包含或不包含其他附加的組分。
16. 根據權利要求15的產品，其特徵在於所述纖維可以是有機 的、無機的、礦物的、非礦物的、天然的、合成的或金屬的、組合 的和預定的；包括單一型的纖維、它們的混合物或組合，不論是否 相同的或不同的厚度，相同或不同的長度、單絲或多絲；所述纖維 可以是環狀切面或具有天然存在的其他形式或是合成製造的；其直 徑範圍可為O. 02 txm至5008 u m。
17. 根據權利要求15的產品，其特徵進一步在於所述粘固劑可 以選自灰色或白色、Portland或Puzolana不同類型的水泥。
18. 根據權利要求15的產品，其特徵進一步在於所述粘固劑可 以是聚合物(天然或合成的)、玻璃、粘土、膠(天然或合成的)、合 成橡膠及其他，並且可以是細粉末或顆粒狀粉末的形式或者液體或 半固體形式。
19. 根據權利要求15的產品，其特徵進一步在於所述顆粒狀材 料、荷載或骨料可以是精製的或粗製的，顆粒大小為篩孔400至25 mm。
20. 根據權利要求15的產品，其特徵進一步在於所述類型的纖 維可以是直鏈的、彎曲的、螺旋狀的、有織紋的，並且具有增加機 械固定的直鏈或彎曲的末端，且還具有裂縫、結點或增加所述機械 固定的其他形式。
21. 根據權利要求15的產品，其用於產生如一般在藝術、建築、 工程和工業領域中應用的乾燥纖維化、微粒纖維化或多纖維化材料 (與一種或多種類型或尺寸的纖維)。
22. 根據權利要求15的產品，其特徵進一步在於它們是微結構 化的。
23. 根據權利要求16的產品，其特徵在於所產生的材料是用於 建築工業或塑料領域的混凝土、微粒混凝土或砂漿。
24. 根據權利要求12和15的產品，其用於獲得與期望形式的 部分，當它們定型時而不必須利用成型或模具。
25. 根據權利要求12和15的產品，其具有高不滲透性和用於在建築工業中的防水。
26. 根據權利要求12和15的產品，其用來密封或填充建築元 件中的裂縫和裂隙。
27. 根據權利要求12和15的產品，其用作結構元件的製造或 建造、處理和裝飾建築工程、單獨或與不同大小的金屬增力組合的 材料。
28. 根據前述權利要求任一項的材料，其通過擠壓和其它機械 手段用於製造建築的部分。
29. —種纖維和顆粒狀材料的預混和乾燥纖維化方法，其特徵 在於添加顆粒狀材料和在前述權利要求中提及的任何類型的纖維借 助於蝸杆式、振動式、旋轉式或帶式的一種或多種連續機械供給器 或用於配料固體的其他裝置連續發生，因此對連續的混合裝置供料， 所述混合裝置可以是旋轉式、滾筒式、雙錐式、螺旋式、強力振動 混合式、擺動式、超聲波式或其他類型的一種或多種部分，不管是 否是單種類型或它們之間的兩種或多種的組合；所述混合物優選用 含有控制混合物的強度的槳和內條板且設置有數個送料口的旋轉圓 柱式裝置來製備。
30. 根據權利要求4至14任一項的纖維和顆粒狀材料的預混和 乾燥纖維化方法，其特徵在於所述纖維是長的，其長度為50 mm至 幾米。
31. 根據權利要求30的纖維和顆粒狀材料的預混和乾燥纖維化 方法，其特徵在於所述纖維的長度可以為幾米。
32. 纖維和顆粒狀材料的預混和乾燥纖維化方法，其特徵在於 顆粒狀材料和一種或數種類型的纖維的直接、連續或比例層添加， 其中混合藉助於強力和研磨性混合裝置在單個階段中發生；將水泥 和配方的其他組分添加在顯微和顆粒狀材料的層的上面；混合時間 在30至1000秒之間、更優選在100至600秒之間變化。
33. 根據權利要求12、 15、 16、 17、 18、 19、 20、 29或32的 產品，其特徵還在於它們所包含的纖維量比其生產廠商所推薦的大 1. 1至10倍，將它們歸類為過度纖維化。
34.根據權利要求33的產品，其特徵在於所述纖維含量為0. 025 至0. 45%重量的乾燥混合物，且更明確地為0. 1至0. 25%重量的千燥 混合物。
全文摘要
本方法用來描述不同類型和尺寸的纖維與材料乾燥混合，所述材料是與粘固劑或膠合劑組分、顆粒狀骨料配製的且可包括或其他另外成分。本方法的主要特徵是確保纖維與剩餘材料的適當結合，增加它們與剩餘組分的機械固定，並且促進具有高纖維含量(過度纖維化)的配方的使用。
文檔編號C04B16/06GK101600667SQ200680056878
公開日2009年12月9日 申請日期2006年11月21日 優先權日2006年11月21日
發明者卡洛斯哈維爾·費爾南德茲加西亞 申請人:卡洛斯哈維爾·費爾南德茲加西亞