[发明专利]超高强度的水泥混凝土

说明书

本发明是一种超高强度的水泥混凝土。

众所周知，水泥混凝土为建筑材料中使用最为广泛的一种，其与其它材料最大的不同，就是它可以现场随心所欲地塑造出各种的建筑物，例如：美国的摩天大楼、台湾的水库等工程，比起其它材料，成本降低很多，再加上容易施供，故在全世界被广泛地使用。

水泥混凝土在施工时需要一些时间，以完成水化反应，使水泥混凝土建筑物定型且坚固，在常下雨的地方，如台湾、东南亚等地方，和天气较冷的区域，如美国、加拿大和北欧地区，潮湿或低温的因素会延长水泥的水化反应时间，最后造成工程的进度落后。

水泥混凝土的相对的比强度(即强度与重量比)远比钢铁等金属类建材来得低，这个缺点使得水泥混凝土在受到外力作用后，容易破裂，而造成后续的劣化现象，进而增加建筑物的危险性。

水泥混凝土通常由水泥、粗细骨材、水和少许的添加剂所组成，且各有其特定作用与工程性质，故我们可以改变水泥混凝土的组成材料比例，以适应工程上不同的需要。

水泥混凝土的组成材料中，水是扮演着很重要的角色，因为水可以当做这些水泥、粗细骨材和少许添加剂的溶剂，使其达到充分均匀混合的效果；此外，水可以和水泥进行水化反应，使水泥混凝土凝固定型，以达到工程设计上的需要。但过多的水会残留在水泥混凝土的空隙中，不久，水由这些孔隙中蒸发，使得水泥混凝土的孔隙率增加，即其强度变低，最后造成水泥混凝土产生劣化情形，进而影影响建筑物的安全性。

因为在安全性、耐久性、工作性及经济性的考虑下，水泥混凝土会加入不同的添加剂，其中有一项为波索兰(Pozzolan)材料，它可以取代部分水泥，以达到特定工程设针上的需要。过去中工程中，常用的波索兰材料有飞灰、炉石粉及硅灰等，其主要成分以SiO₂和Al₂O₃为主，其中硅灰的SiO₂成分占九成以上，飞灰和炉石粉虽有增加水泥混凝土晚期强度的优点，但也有延长水泥水化时间及降低水泥混凝土早期强度的缺点。虽然硅灰不会降低水泥混凝土早期强度，但其单价昂贵，成本较高。

上述造些波索兰材料中，只有硅灰可以组成超高强度混凝土，因为它和水泥混合所产生的波索兰反应(Pozzo lanicreaction)效果，比起飞灰或炉石灰粉都有效。但硅灰价格昂贵，除非工程设计上一定要达到超高强度的标准，否则不会使用硅灰取代水泥来组成含有硅灰的水泥混凝土。

波索兰材料和水泥的水化反应产物氢氧化钙[Ca(OH)₂]，会进行波索兰反应生成盐，反应如下所示：

水泥中添加波索兰物质，将使水泥中水化产物氢氧化钙与波索兰物质中的氧化铝或硅产生晶状的钙铝水化物Ca·Al₂O₃·H₂O及低密度胶体的钙硅水化物Ca·SiO₂·H₂O，其中，波索兰反应的产物a·SiO₂·H₂O为硅酸盐与氢氧化钙会缓慢作用(通常为56天以上)而结合。而氢氧化钙会因为进行波索兰反应而消耗，使得易溶于水的氢氧化钙会继续溶出，然后再继续进行波索兰反应，这样就会增加水泥中Ca·SiO₂·H₂O胶体的含量，因此，除了提升56天后强度，且会增加耐久性。

本发明的目的在于提供一种超高强度的水泥混凝土，其是利用沸石作为水泥混凝土中的波索兰材料，其活性高，能快速、有效地与水泥作波索兰反应，以缩短水泥水化时间，提高早期强度，且其能使水泥混凝土的晚期强度达到超高强混凝土的标准。

本发明的目的是这样实现的：一种超高强度的水泥混凝土，其特征在于：它是以沸石作为波索兰材料，以取代0.5-40％的水泥，其与水泥进行波索兰反应，产生低密度胶体的钙硅水化物，以填满水泥混凝土的孔隙，并桥接混凝土中的各种材料，以提高水泥混凝土的强度，达成超高强度水泥混凝土。