JP2021505523A - Composite materials, manufacturing methods and their use - Google Patents
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Abstract
本発明は、中空の内部チャネルまたは通路を有するか、あるいは中空にされている複合材料の新規な物品、ならびにそれらの製造および使用のための配合物および方法を提供する。これらの中空コアオブ物体は、建設、舗装と造園、およびインフラの様々な用途に適している。The present invention provides novel articles of composite materials having or hollowed out internal channels or passages, as well as formulations and methods for their manufacture and use. These hollow core objects are suitable for a variety of applications in construction, pavement and landscaping, and infrastructure.
Description
本発明は、概して、複合材料の物品およびそれを製造するためのシステムおよびプロセスに関する。より詳細には、本発明は、複合材料の新規の物品（例えば、舗装材、ブロック、屋根瓦および中空コアスラブ）または物品の集合体、ならびにそれらの製造および使用のための配合物および方法に関する。これらのコンクリートタイプの物体は、建設、舗装と造園、およびインフラストラクチャのさまざまな用途に適している。 The present invention generally relates to composite articles and systems and processes for producing them. More specifically, the present invention relates to novel articles of composite materials (eg, paving materials, blocks, roof tiles and hollow core slabs) or aggregates of articles, as well as formulations and methods for their manufacture and use. These concrete-type objects are suitable for a variety of construction, pavement and landscaping, and infrastructure applications.
コンクリートは、世界で最も消費されている人工材料である。典型的なコンクリートは、ポルトランドセメント、水、および砂や砕石などの骨材を混合して作られる。ポルトランドセメントは、粉砕した石灰岩とクレーの混合物、または同様の組成の材料を、約１，４５０℃の焼結温度でロータリーキルン内で燃焼することによって作成された合成材料である。 Concrete is the most consumed artificial material in the world. Typical concrete is made by mixing Portland cement, water, and aggregates such as sand and crushed stone. Portland cement is a synthetic material made by burning a mixture of crushed limestone and clay, or a material of similar composition, in a rotary kiln at a sintering temperature of about 1,450 ° C.
舗装材は、打ち込みプロセス、プレスプロセス、圧縮プロセス、または振動とプレスの組み合わせを使用して作成されるコンクリートブロックである。舗装材は、一般的に交互パターンで置かれる。これらの舗装材は、敷石とも呼ばれる。これらの舗装材は、耐用年数中に損傷を受けたときに取り外すことができ、新しいものはサービスの中断を減らす。交互舗装材は、パターンの間に隙間ができるように設計して、水を下層に排水することができる。 Pavement materials are concrete blocks made using a driving process, a pressing process, a compression process, or a combination of vibration and pressing. Pavement materials are generally placed in alternating patterns. These paving materials are also called paving stones. These pavements can be removed when damaged during their useful life, and new ones reduce service interruptions. Alternate pavement materials can be designed to create gaps between patterns to allow water to drain to the lower layers.
ＡＳＴＭ Ｃ ９３６は、コンクリート舗装材が満たす必要がある基準を提供するが、これに限定されない：８，０００ｐｓｉの平均圧縮強度；５％以下の平均吸水率；および、平均材料損失が１％以下の、少なくとも５０回の凍結融解サイクルに対する耐性。ＡＳＴＭ要件に加えて、それは風解の減少（例えば、濃度勾配による反応生成物の浸出の減少）；良好な色の保持；および舗装材が使用されている場所に応じた耐摩耗性、を含む追加の要件を舗装材が満たすことが望ましい場合もある。 ASTM C 936 provides, but is not limited to, the criteria that concrete pavement must meet: average compressive strength of 8,000 psi; average water absorption of 5% or less; and average material loss of 1% or less. , Resistance to at least 50 freeze-thaw cycles. In addition to ASTM requirements, it includes reduced efflorescence (eg, reduced leaching of reaction products due to concentration gradients); good color retention; and wear resistance, depending on where the pavement is used. It may be desirable for the paving material to meet additional requirements.
舗装材と同様に、ブロックも、打ち込みプロセスまたはプレスプロセス、または同様の圧縮プロセスのいずれかによって製造されたプレキャストコンクリートである。ブロックは、コンクリート組積造ユニット（ＣＭＵ）、中空ブロック、コンクリートブロックとも呼ばれる。これらのブロックがフライアッシュで作られるとき、それらはシンダーブロックと呼ばれる。これらのブロックは一般的に中空構造を有する。高価な希少な天然素材を低コストですぐに製造できる模倣品に置き換えるために、人工または人造の舗装材と建設ブロック材が研究されてきた。しかしながら、そのような努力は、所望の外観、質感、密度、硬度、多孔度、および石に特徴的な他の美的特性を有し、同時に環境への影響を最小限に抑えて低コストで大量に製造できる合成材料でまだ達成されていない。 Like paving materials, blocks are precast concrete produced by either a driving process, a pressing process, or a similar compression process. The blocks are also called concrete masonry units (CMUs), hollow blocks, and concrete blocks. When these blocks are made of fly ash, they are called cinder blocks. These blocks generally have a hollow structure. Artificial or man-made pavement and construction block materials have been studied to replace expensive and rare natural materials with low-cost, ready-to-manufacture counterfeit products. However, such efforts have the desired appearance, texture, density, hardness, porosity, and other aesthetic properties characteristic of stone, while at the same time minimizing environmental impact and in large quantities at low cost. Not yet achieved with synthetic materials that can be manufactured in.
ブロックは、（耐力石積み構造の）クレーレンガと比較してより優れた構造特性、および石積み壁を製造する場合により滑らかな表面を提供することが期待される。さらに、交互コンクリート組積造ユニットは、そのユニットを結合するためにモルタルを必要としない。一部のブロックは、中空構造を構築するために使用でき、これにより、中実構造と比較して、遮音性と断熱性が向上する。 Blocks are expected to provide better structural properties compared to clay bricks (of bearing masonry) and a smoother surface when manufacturing masonry walls. Moreover, alternating concrete masonry units do not require mortar to join the units. Some blocks can be used to build hollow structures, which improves sound insulation and insulation compared to solid structures.
ブロックは、一般に、耐力コンクリート組積造ユニットの標準仕様であるＡＳＴＭ Ｃ９０の要件に適合しなければならない。この規格に準拠するブロックは、強度、形状、耐久性、および耐火性に関して許容できることが保証されており、通常、標準的な商業建設プロジェクトでの使用が許容されている。 The blocks generally must meet the requirements of ASTM C90, which is a standard specification for load-bearing concrete masonry units. Blocks that comply with this standard are guaranteed to be acceptable in terms of strength, shape, durability, and fire resistance, and are generally acceptable for use in standard commercial construction projects.
中空コアスラブは、ボイドスラブまたは中空コア板と呼ばれることもあり、コンクリートのプレキャストスラブである。それらは、多くの場合、高層ビルの床、壁、屋根などの建築構造物で使用される。プレキャストコンクリートスラブは、通常、スラブの全長にわたって管状のボイドがあり、厚さまたは強度が等しい大規模な床スラブよりもスラブが軽くなる。軽量化によって、材料費と輸送費が削減される。 Hollow core slabs, sometimes referred to as void slabs or hollow core plates, are concrete precast slabs. They are often used in building structures such as floors, walls and roofs of high-rise buildings. Precast concrete slabs usually have tubular voids over the entire length of the slab, making the slab lighter than large floor slabs of equal thickness or strength. The weight reduction reduces material and transportation costs.
典型的なスラブは、幅約１２０ｃｍであり、標準の厚さ１５ｃｍ〜５０ｃｍである。穴の間のプレキャストコンクリートＩ型梁には、荷重による曲げモーメントに対する曲げ抵抗を提供する鋼線ロープが含まれている。その製造プロセスは、可動型枠からプレストレスト鋼線ロープの周囲に湿潤コンクリートを押し出すことを含む。硬化後、必要な長さと幅に応じて連続スラブをカットする。中空コアの床スラブは、鉄筋コンクリート（プレストレストではない）でも作られている。中空コア壁パネルは補強なしで作られている。 A typical slab is about 120 cm wide and has a standard thickness of 15 cm to 50 cm. The precast concrete type I beams between the holes include steel wire ropes that provide bending resistance against bending moments due to loads. The manufacturing process involves extruding wet concrete from a movable formwork around a prestressed steel wire rope. After curing, cut continuous slabs according to the required length and width. Hollow core floor slabs are also made of reinforced concrete (not prestressed). Hollow core wall panels are made without reinforcement.
しかしながら、コンクリート製品は、経済性および環境への影響の両方に関して最適ではない。既存の生産技術は大量のエネルギー消費と二酸化炭素排出を伴い、好ましくないカーボンフットプリントにつながる。ポルトランドセメントの製造は、エネルギー集約型のプロセスであるだけでなく、大量の温室効果ガス（ＣＯ２）を放出するプロセスでもある。セメント産業は、世界の人為的ＣＯ２排出量の約５％を占めている。このようなＣＯ２の６０％以上は、石灰岩の化学分解またはか焼から発生する。 However, concrete products are not optimal in terms of both economic efficiency and environmental impact. Existing production technologies involve large amounts of energy consumption and carbon dioxide emissions, leading to an unfavorable carbon footprint. The production of Portland cement is not only an energy-intensive process, but also a process that emits large amounts of greenhouse gases (CO 2 ). The cement industry accounts for about 5% of the world's anthropogenic CO 2 emissions. Over 60% of such CO 2 is generated from the chemical decomposition or calcination of limestone.
最近、炭酸化性ケイ酸カルシウム材料に基づく革新的な形態のセメントが、伝統的なセメントの有望な代替品として登場した。炭酸化性ケイ酸カルシウム系セメントの製造には、ＣＯ２排出量とエネルギー消費の大幅な削減が含まれる。さらに、コンクリート製品を形成する硬化プロセスでＣＯ２が炭酸化性ケイ酸カルシウム材料と反応する必要があるため、この新しいセメントは、コンクリート製品に硬化するときにＣＯ２を隔離する。 Recently, innovative forms of cement based on carbonated calcium silicate materials have emerged as a promising alternative to traditional cements. The production of carbonated calcium silicate-based cements involves significant reductions in CO 2 emissions and energy consumption. Moreover, since the CO 2 in the curing process of forming a concrete product needs to react with the carbonation of calcium silicate material, the new cement isolates the CO 2 when cured concrete products.
したがって、新規で改良されたセメントとコンクリート製品、および改善されたエネルギー消費とより望ましいカーボンフットプリントで低コストで大量に適用できる生産技術に対する継続的なニーズがある。 Therefore, there is an ongoing need for new and improved cement and concrete products, as well as production technologies that can be applied in large quantities at low cost with improved energy consumption and a more desirable carbon footprint.
本発明は、部分的には、炭酸化性ケイ酸カルシウムから様々なコンクリート物体（例えば、舗装材、ブロック、屋根瓦および中空コアスラブ）を製造するための改善された製品および製造技術の予想外の発見に基づく。製造された製品は、靭性、柔軟性、耐摩耗性、耐久性を含む、既存のコンクリート製品と同等またはそれ以上の優れた物理的および性能特性を備える。 The present invention is, in part, an unexpected improvement in improved products and manufacturing techniques for producing various concrete objects (eg, pavements, blocks, roof tiles and hollow core slabs) from carbonated calcium silicate. Based on the discovery. The manufactured product has excellent physical and performance characteristics equal to or better than existing concrete products, including toughness, flexibility, wear resistance and durability.
本発明のコンクリート物品は、より少ないエネルギー消費での大規模生産に適したプロセスによって、広く入手可能な低コストの原材料から容易に生産でき、したがって、環境への影響を最小限に抑えながら望ましいカーボンフットプリントを享受できる。原材料としては、粒子状ケイ酸カルシウムなどの前駆体材料が挙げられる。ケイ酸カルシウム前駆体材料は、通常、ＣＳ（珪灰石または擬珪灰石）、Ｃ３Ｓ２（ランキナイト）、Ｃ２Ｓ（ベライトまたはラーナイトまたはブリジガイト）、および全相の約３０％以上を含むケイ酸カルシウムベースのアモルファス相のうちの１つ以上から選択される別個のケイ酸カルシウム相のブレンドを含み、「Ｃ」は酸化カルシウムまたは石灰を指し、「Ｓ」は二酸化ケイ素またはシリカ、結合要素となる特定の微量の不純物、および粒子状フィラー材料（例えば、石灰石、ゾノトライト、マイクロシリカ、石英などの酸化カルシウム含有材料、パーライトまたはバーミキュライトなどの軽量骨材、またはフライアッシュ、ボトムアッシュ、スラグなどの産業廃棄物）を指す。流体成分もまた、反応媒体として提供され、液体の水および／または水蒸気と、試薬であり、製造時に反応種として消費され、最終的に最終製品に隔離される二酸化炭素（ＣＯ２）とを含む。結合要素は、制御された温度と圧力で、水と水蒸気の間で反応が起こる水和プロセスを使用して、または水蒸気とＣＯ２を使用して反応する。 The concrete articles of the present invention can be easily produced from widely available low-cost raw materials by a process suitable for large-scale production with less energy consumption, and therefore desirable carbon with minimal environmental impact. You can enjoy the footprint. Examples of raw materials include precursor materials such as particulate calcium silicate. Calcium silicate precursor materials are usually based on calcium silicate containing CS (silica or pseudo-silicate), C3S2 (lanquinite), C2S (bellite or lanite or bridgite), and about 30% or more of all phases. Containing a separate blend of calcium silicate phases selected from one or more of the amorphous phases, "C" refers to calcium oxide or lime, "S" refers to silicon dioxide or silica, specific traces of binding elements. And particulate filler materials (eg, calcium oxide-containing materials such as limestone, zonotrite, microsilica, quartz, lightweight aggregates such as pearlite or vermiculite, or industrial waste such as fly ash, bottom ash, slag). Point to. The fluid component is also provided as a reaction medium and contains liquid water and / or water vapor and carbon dioxide (CO 2 ) which is a reagent and is consumed as a reaction species during production and is finally sequestered in the final product. .. Bonding elements react at controlled temperatures and pressures using a hydration process in which a reaction occurs between water and water vapor, or with water vapor and CO 2 .
エンドユーザーの要求に応じて、分散、レオロジー改変混和剤（混合物の質を改善するための）、着色顔料、遅延剤、および促進剤などの様々な他の添加剤。添加剤材料は、天然またはリサイクル材料、および炭酸カルシウムリッチな材料および炭酸マグネシウムリッチな材料、ならびに水溶性分散剤などの流体成分への添加剤を含むことができる。 Various other additives such as dispersions, rheology-modified admixtures (to improve the quality of the mixture), color pigments, retarders, and accelerators, as required by the end user. Additive materials can include natural or recycled materials, and calcium carbonate-rich and magnesium carbonate-rich materials, as well as additives to fluid components such as water-soluble dispersants.
一態様では、本発明は、概して、複数の別個のコンクリート物体として分配された複合材料を有する物品に関する。１つ以上のダクトまたはチャネルが、複数の別個のコンクリート物体の間にまたはそれらを通して配置され、１つ以上のダクトまたはチャネル内および／または複数の別個の物体の外部と流体輸送システムを形成する。複合材料は、複数の結合要素と、フィラー粒子とを含み、各結合要素は、主にケイ酸カルシウムを含むコア、シリカリッチな第１層または内層、および炭酸カルシウムリッチな第２層または外層を有し；フィラー粒子は、粗いフィラー粒子および／または微細なフィラー粒子を含む。複数の結合要素および複数のフィラー粒子は、一緒に１つ以上の結合マトリックスを形成し、結合要素およびフィラー粒子は、その中に実質的に均一に分散しており、一緒に結合している。特定の実施形態では、複数の別個のコンクリート物体は、エンベロープまたはチャンバー内に配置されている。 In one aspect, the invention generally relates to articles having composite materials distributed as multiple separate concrete objects. One or more ducts or channels are arranged between or through multiple separate concrete objects to form a fluid transport system within the one or more ducts or channels and / or with the outside of the multiple separate objects. The composite comprises a plurality of binding elements and filler particles, each binding element containing a core primarily containing calcium silicate, a silica-rich first or inner layer, and a calcium carbonate-rich second or outer layer. Has; filler particles include coarse filler particles and / or fine filler particles. The plurality of binding elements and the plurality of filler particles form one or more bonding matrices together, and the bonding elements and the filler particles are substantially uniformly dispersed therein and bonded together. In certain embodiments, a plurality of separate concrete objects are placed within an envelope or chamber.
別の態様では、本発明は、概して、物品を製造するためのシステムに関する。このシステムは、エンベロープまたはチャンバーと、その中に囲まれている、複数の別個のコンクリート物体として分配された複合材料を含む。１つ以上のダクトまたはチャネルは、複数の別個のコンクリート物体の間に、またはそれらを通して配置され、１つ以上のダクトおよびチャネル内で、複数の別個の物体の外部と流体輸送システムを形成する。システムには、任意に、複数の別個のコンクリート物体が配置される１つ以上のボードと、１つ以上のダクトまたはチャネルを形成して流体輸送システムでの流体フロープロファイルを促進する、平面、平面、凸面または凹面を備えた１つ以上のラック、タープ、壁またはパネルも含まれる。 In another aspect, the invention generally relates to a system for manufacturing an article. The system includes an envelope or chamber and a composite material enclosed within it, distributed as multiple separate concrete objects. One or more ducts or channels are arranged between or through a plurality of separate concrete objects to form a fluid transport system with the outside of the plurality of separate objects within the one or more ducts and channels. The system optionally forms one or more boards on which multiple separate concrete objects are placed and one or more ducts or channels to facilitate the fluid flow profile in the fluid transport system. Also included are one or more racks, tarps, walls or panels with convex or concave surfaces.
さらに別の態様では、本発明は、概して、物品を製造するためのプロセスに関する。このプロセスは、粒子状組成物と液体組成物を混合して混合物を形成すること；型枠でその混合物を打ち込みまたは押出またはその他の方法で形成して、打ち込みまたは押出またはその他の方法で形成された、複数の別個のコンクリート物体を含む素地を生成すること（１つ以上のダクトまたはチャネルが、複数の別個のコンクリート物体とその複数の別個の物体の外部との間、またはそれらを通して配置されている。）；１つ以上の内部ダクトまたはチャネルおよび複数の別個の物体の外部でＣＯ２および／または水蒸気の雰囲気を維持すること；および周囲より高く、約１０％〜約９０％の範囲のＣＯ２濃度で、周囲の大気圧から約６０ｐｓｉの範囲の圧力を有する水および／またはＣＯ２の雰囲気下で、約２０℃〜約１５０℃の範囲の温度で約１時間〜約８０時間、複数の別個の物体を硬化させることを含む。 In yet another aspect, the invention generally relates to a process for producing an article. The process is to mix the particulate composition and the liquid composition to form a mixture; the mixture is cast or extruded or otherwise formed in a mold and is cast or extruded or otherwise formed. To generate a substrate containing multiple separate concrete objects (one or more ducts or channels are placed between or through the multiple separate concrete objects and the exterior of the multiple separate objects). ); Maintaining an atmosphere of CO 2 and / or water vapor outside one or more internal ducts or channels and multiple separate objects; and higher than the surroundings, CO in the range of about 10% to about 90%. Multiple concentrations for about 1 hour to about 80 hours at temperatures in the range of about 20 ° C to about 150 ° C under the atmosphere of water and / or CO 2 with pressures in the range of about 60 psi from the ambient atmospheric pressure at two concentrations. Includes curing separate objects.
特定の実施形態では、１つ以上の内部ダクトまたはチャネルおよび／または複数の別個の物体の外部で、ＣＯ２および／または水蒸気の雰囲気を維持することは、１つ以上の内部チャネルおよび／または複数の別個の物体の外部にその雰囲気を含むこと；その含まれるＣＯ２および／または水蒸気の雰囲気を循環させること；その含まれる雰囲気へまたはその含まれる雰囲気から、水蒸気を除去することまたは追加すること；およびその含まれる雰囲気を加熱すること、を含む。 In certain embodiments, maintaining an atmosphere of CO 2 and / or water vapor outside one or more internal ducts or channels and / or multiple separate objects is one or more internal channels and / or multiple. To include the atmosphere outside of a separate object; to circulate the atmosphere of the contained CO 2 and / or water vapor; to remove or add water vapor to or from the contained atmosphere. Includes heating; and the atmosphere in which it is contained.
さらに別の態様では、本発明は、概して、本明細書に開示されるプロセスによって調製される物品に関する。本発明の物品は、任意の適切なサイズまたは形状、または任意の適切な目的のためであってもよく、例えば、舗装材、ブロック、屋根瓦、中空コアスラブ、補強を伴うまたは伴わないプレキャストコンクリート物体から選択され得る。 In yet another aspect, the invention generally relates to articles prepared by the processes disclosed herein. The articles of the invention may be of any suitable size or shape, or for any suitable purpose, eg, paving materials, blocks, roof tiles, hollow core slabs, precast concrete objects with or without reinforcement. Can be selected from.
本発明の目的および特徴は、以下に記載される図面および特許請求の範囲を参照してよりよく理解され得る。図面は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、本発明の原理を説明することに一般的に重点が置かれている。図面において、同様の数字は、様々な図を通して同様の部品を示すために使用される。 The objects and features of the present invention may be better understood with reference to the drawings and claims described below. The drawings are not necessarily on scale and instead a general focus is placed on explaining the principles of the invention. In drawings, similar numbers are used to indicate similar parts through various drawings.
本発明は、既存のコンクリート物体に匹敵するか、またはそれを超える優れた物理的および性能特性を有する優れたコンクリート物体を提供する。本発明のコンクリート物体は、エネルギー消費が改善され、生産サイクルが短縮され（例えば、硬化時間が短縮され）、より望ましいカーボンフットプリントで大規模生産に適したプロセスによって、広く入手可能な低コストの原料から容易に生産できる。本発明の製造方法は、大量のＣＯ２を消費し、ＣＯ２隔離製品をもたらし、それによって、それをカーボンニュートラルで環境に優しいものにする。ここでのコンクリート物体とは、これらに限定されないが、舗装材、レンガ、セグメント化された擁壁、湿式打ち込みスラブ、コンクリート組積造ユニット（ＣＭＵ）、またはコンクリート中空コア物体を含む消費者市場に典型的な形状の物体および物品を指す。本明細書における中空コア物体は、中空のコア、チャネルを有するか、あるいは（例えば、拡散距離を短くして硬化を容易にするために）くり抜かれた物体および物品を指す。 The present invention provides an excellent concrete object having excellent physical and performance properties comparable to or better than existing concrete objects. The concrete objects of the present invention have improved energy consumption, shortened production cycles (eg, reduced hardening times), and are widely available at low cost by a process suitable for large-scale production with a more desirable carbon footprint. It can be easily produced from raw materials. The manufacturing method of the present invention consumes a large amount of CO 2 and results in a CO 2 isolation product, thereby making it carbon neutral and environmentally friendly. Concrete objects here include, but are not limited to, pavement materials, bricks, segmented retaining walls, wet driven slabs, concrete masonry units (CMUs), or concrete hollow core objects in the consumer market. Refers to objects and articles of typical shape. Hollow core objects as used herein refer to objects and articles that have hollow cores, channels, or are hollowed out (eg, to reduce diffusion distances and facilitate curing).
本発明のコンクリート物体は、例えば、舗装、床、屋根、壁、ドア、タブレット、橋、フレーム、通路、バリア、ライニング、基礎、フェンス、防音壁、パイプ、暗渠ユーティリティ蓋、浄化槽、乾井、雨水管を含む様々な建築および建設部品として使用することができる。それらは、埋め込まれた補強要素（例えば、プレテンションおよび／またはポストテンションおよび／またはプレストレス）、または物品の容量および耐久性を増大させる特徴を伴って、または伴わずに製造され得る。存在する場合の補強要素は、所望の特性の材料、例えば、鋼、高分子材料、ガラス、またはそれらの組み合わせで作られた中実の棒、ワイヤーまたはケーブルであってよい。 The concrete objects of the present invention include, for example, pavement, floor, roof, wall, door, tablet, bridge, frame, passage, barrier, lining, foundation, fence, soundproof wall, pipe, underdrain utility lid, septic tank, dry well, rainwater pipe. It can be used as various building and construction parts including. They can be manufactured with or without embedded reinforcing elements (eg, pretension and / or posttension and / or prestress), or features that increase the capacity and durability of the article. Reinforcing elements, if present, may be solid rods, wires or cables made of materials of the desired properties, such as steel, polymeric materials, glass, or a combination thereof.
一態様では、本発明は、概して、複数の別個のコンクリート物体として分配された複合材料を有する製品に関する。１つ以上のダクトまたはチャネルは、複数の別個のコンクリート物体の間にまたはそれらを通して配置され、１つ以上のダクトまたはチャネル内および／または複数の別個の物体の外部と流体輸送システムを形成する。複合材料は、複数の結合要素と、フィラー粒子とを含み、各結合要素は、主にケイ酸カルシウムを含むコア、シリカリッチな第１層または内層、および炭酸カルシウムリッチな第２層または外層を有し；フィラー粒子は、粗いフィラー粒子および／または微細なフィラー粒子を含む。複数の結合要素および複数のフィラー粒子は一緒に１つ以上の結合マトリックスを形成し、結合要素およびフィラー粒子は、その中に実質的に均一に分散されており、一緒に結合されている。 In one aspect, the invention generally relates to products having composites distributed as multiple separate concrete objects. The one or more ducts or channels are arranged between or through a plurality of separate concrete objects to form a fluid transport system within the one or more ducts or channels and / or with the outside of the plurality of separate objects. The composite comprises a plurality of binding elements and filler particles, each binding element containing a core primarily containing calcium silicate, a silica-rich first or inner layer, and a calcium carbonate-rich second or outer layer. Has; filler particles include coarse filler particles and / or fine filler particles. The plurality of binding elements and the plurality of filler particles form one or more bonding matrices together, and the bonding elements and the filler particles are substantially uniformly dispersed therein and bonded together.
本発明の物品の重要な特徴は、ダクトまたはチャネル（中空空間を含む）が、物品の全体積と比較して厚さが小さい内部体積を生成することである。硬化液が内部空間の側面にアクセスすると、硬化に影響を与えるために二酸化炭素と水が拡散しなければならない表面積が大幅に増大する。さらに、モノリシック体の場合、ダクトまたはチャネルは、全体的な材料の使用量と製品の重量を削減し、その結果、輸送と設置における材料とその他の関連コストを節約できる。 An important feature of the articles of the present invention is that the ducts or channels (including hollow spaces) produce an internal volume that is smaller in thickness compared to the total volume of the articles. Access to the sides of the interior space of the curing liquid significantly increases the surface area on which carbon dioxide and water must diffuse to affect curing. Moreover, in the case of monolithic bodies, ducts or channels can reduce overall material usage and product weight, resulting in savings in material and other related costs in transportation and installation.
特定の実施形態では、複数の別個のコンクリート物体は、チャンバーまたはエンベロープ内に配置されている。この開示の目的のために、用語「チャンバー」および「エンベロープ」は互換的に使用される。 In certain embodiments, a plurality of separate concrete objects are located within a chamber or envelope. For the purposes of this disclosure, the terms "chamber" and "envelope" are used interchangeably.
大量生産されたコンクリート物体は、形成プロセスによって、または硬化チャンバー装填プロセス中に配置および／または配向されることがあり、その結果、内面または外面が配列されて、硬化流体（例えば、ＣＯ２および水蒸気）への曝露を最大化し、別個の物体の総体積に対するＣＯ２と水の拡散距離を最小化する。流体フロープロファイルに対する別個の物体の内面または外面の配置は、均一な硬化プロセスおよび／または高速硬化プロセスを確保するための重要な考慮事項である。 Mass-produced concrete objects may be placed and / or oriented by the forming process or during the hardening chamber loading process so that the inner or outer surfaces are aligned and the hardening fluid (eg, CO 2 and water vapor). ) Is maximized and the diffusion distance of CO 2 and water relative to the total volume of separate objects is minimized. The placement of the inner or outer surfaces of separate objects with respect to the fluid flow profile is an important consideration to ensure a uniform curing process and / or a fast curing process.
別個の物体は、二酸化炭素および水の拡散を最大化するために、流体フロープロファイルに関して硬化チャンバー内に配列され得る。チャンバー内に配列されたコンクリート物体間の間隔を操作して、コンクリートの同様のエンベロープ体積を維持しながら、流体フローに平行なチャネルを生成できる。別個の物体の面が露出しているチャネル内の流体フローの集中によって、硬化の均一性および／または速度が向上する。別個の物体の形状と硬化システムの流体フロープロファイルによって、最適な物体間の間隔、物体の向き、別個の物体と流体分配システム間の間隔が決定され、チャネル形成物体の面全体に高い二酸化炭素と水の拡散率が誘導される。 Separate objects can be arranged in the curing chamber with respect to the fluid flow profile to maximize the diffusion of carbon dioxide and water. The spacing between concrete objects arranged in the chamber can be manipulated to create channels parallel to the fluid flow while maintaining a similar envelope volume of concrete. Concentration of fluid flow within channels where the faces of separate objects are exposed improves curing uniformity and / or speed. The shape of the separate objects and the fluid flow profile of the hardening system determine the optimal spacing between the objects, the orientation of the objects, the spacing between the separate objects and the fluid distribution system, with high carbon dioxide across the surface of the channel-forming object. The diffusion rate of water is induced.
チャンバー内に配列されたコンクリート物体と、ラック、ボード、およびガス入口、出口、プレナム、または多孔板などの流体分配要素などのチャンバー要素との間の間隔を操作すると、コンクリート物体の面とチャンバー要素の間にチャネルを作成できる。 Manipulating the spacing between concrete objects arranged in a chamber and chamber elements such as racks, boards, and fluid distribution elements such as gas inlets, outlets, plenums, or perforated plates manipulates the surfaces of concrete objects and chamber elements. Channels can be created between.
ラックなどのチャンバー特徴の近くにある別個の物体の面は、流体フローが集中する別個の物体とチャンバーに隣接するおよび／またはそれらの間にチャネルを生成する。別個の物体の面とチャンバー要素間のチャネル内の流体フローを集中させることで、硬化の均一性と速度が向上する。別個の物体の形状と硬化システムの流体フロープロファイルによって、最適な物体の方向、別個の物体とチャンバー要素間の間隔、および別個の物体と流体分配システム間の間隔が決まり、チャネルを形成する別個の物体の面とチャンバー要素全体にわたる高い二酸化炭素と水の拡散速度が引き起こされる。 The faces of separate objects near chamber features such as racks create channels adjacent to and / or between the separate objects and chambers where fluid flow is concentrated. Concentrating the fluid flow in the channel between the faces of separate objects and the chamber elements improves curing uniformity and speed. The shape of the separate objects and the fluid flow profile of the curing system determine the optimal object orientation, the spacing between the separate objects and the chamber elements, and the spacing between the separate objects and the fluid distribution system, forming channels. High carbon dioxide and water diffusion rates are caused across the surface of the object and the chamber elements.
特定の実施形態では、複数の別個のコンクリート物体の各々は、補強要素を含まない。 In certain embodiments, each of the plurality of separate concrete objects does not include a reinforcing element.
特定の実施形態において、複数の別個のコンクリート物体の各々は、その中に埋め込まれた１つ以上の補強要素を含む。 In certain embodiments, each of the plurality of separate concrete objects comprises one or more reinforcing elements embedded therein.
特定の実施形態では、１つ以上の補強要素は、棒、ワイヤーおよびケーブルから選択される。１つ以上の補強棒は、任意の適切な材料、例えば、鉄、鋼、高分子材料、ガラス、またはそれらの組み合わせで作製され得る。 In certain embodiments, one or more reinforcing elements are selected from rods, wires and cables. The one or more reinforcing rods can be made of any suitable material, such as iron, steel, polymeric material, glass, or a combination thereof.
特定の実施形態において、複数の結合要素は、天然または合成、珪灰石、擬珪灰石、ランキナイト、ゲーレナイト、ベーライト、アリートおよびアモルファス相のうちの１つ以上を含む粉砕ケイ酸カルシウム組成物から化学的に変換される。 In certain embodiments, the plurality of binding elements are chemically derived from a ground calcium silicate composition comprising one or more of natural or synthetic, wollastonite, pseudo-wollastonite, lanquinite, gerenite, belite, ally and amorphous phases. Is converted.
特定の実施形態では、ガスは二酸化炭素を含む。特定の実施形態において、複数の結合要素は、制御された水熱液相焼結プロセスによって粉砕ケイ酸カルシウムをＣＯ２と反応させることによって、粉砕ケイ酸カルシウムからの化学変換によって調製される。 In certain embodiments, the gas comprises carbon dioxide. In certain embodiments, the plurality of binding elements are prepared by chemical conversion from ground calcium silicate by reacting ground calcium silicate with CO 2 by a controlled hydrothermal liquid phase sintering process.
特定の実施形態では、ガスは二酸化炭素を含む。特定の実施形態では、複数の結合要素は、合成珪灰石または擬珪灰石以外の前駆ケイ酸カルシウムから化学的に変換される。 In certain embodiments, the gas comprises carbon dioxide. In certain embodiments, the plurality of binding elements are chemically converted from precursor calcium silicate other than synthetic wollastonite or pseudo-wollastonite.
特定の実施形態では、結合要素：フィラー粒子の重量比は、約１：５である。 In certain embodiments, the weight ratio of binding element: filler particles is about 1: 5.
特定の実施形態では、複数の別個のコンクリート物体は、約１０％未満の吸水率を有する。 In certain embodiments, the plurality of separate concrete objects have a water absorption of less than about 10%.
特定の実施形態では、流体輸送システムは、１つ以上のダクトまたはチャネルおよび複数の別個の物体の外部を通してガスを流すように適合されている。 In certain embodiments, the fluid transport system is adapted to allow gas to flow through the outside of one or more ducts or channels and multiple separate objects.
特定の実施形態では、１つ以上のダクトまたはチャネルおよび複数の別個の物体の外部を通って流れる流体は、少なくとも１回、その方向を変える。 In certain embodiments, the fluid flowing through the outside of one or more ducts or channels and multiple distinct objects changes direction at least once.
特定の実施形態では、１つ以上のダクトまたはチャネルおよび複数の別個の物体の外部を通って流れる流体は、少なくとも１回、その速度を変える。 In certain embodiments, the fluid flowing through the outside of one or more ducts or channels and a plurality of separate objects changes its velocity at least once.
特定の実施形態では、複数の別個の物体の外部内の流体輸送システムは、エンベロープまたはチャンバー間の、またはエンベロープまたはチャンバー内のチャンバー要素間のフローを含む。 In certain embodiments, the fluid transport system within the exterior of a plurality of separate objects comprises a flow between envelopes or chambers, or between chamber elements within an envelope or chamber.
任意の適切なケイ酸カルシウム組成物を、結合要素の前駆体として使用することができる。本明細書で使用する場合、「ケイ酸カルシウム組成物」という用語は、一般に、ＣＳ（珪灰石または擬珪灰石、場合によっては配合ＣａＳｉＯ３またはＣａＯ・ＳｉＯ２）、Ｃ３Ｓ２（ランキナイト、および場合によってはＣａ３Ｓｉ２Ｏ７または３ＣａＯ・２ＳｉＯ２として配合）、Ｃ２Ｓ（ベーライト、β−Ｃａ２ＳｉＯ４またはラーナイト、β−Ｃａ２ＳｉＯ４またはブリジガイト、α−Ｃａ２ＳｉＯ４またはγ−Ｃａ２ＳｉＯ４、および場合によってはＣａ２ＳｉＯ４または２ＣａＯ・ＳｉＯ２として配合）、ケイ酸カルシウムベースのアモルファス相を含むケイ酸カルシウム相の群の１つ以上で構成される天然鉱物または合成材料を指し、それぞれの材料には、１つ以上の他の金属イオンと酸化物（例えば、アルミニウム、マグネシウム、鉄、マンガンの酸化物）、またはそれらのブレンドが含まれてもよく、または微量（１％）から約５０重量％以上までの範囲の、天然または合成形態のケイ酸マグネシウムの量を含み得る。 Any suitable calcium silicate composition can be used as a precursor for the binding element. As used herein, the term "calcium silicate composition" generally refers to CS (calcium silicate or pseudo-wollastonite, optionally compounded CaSiO 3 or CaO · SiO 2 ), C3S2 (lanquinite, and the case). depending Ca 3 Si 2 O 7 or formulated as 3CaO · 2SiO 2), C2S (Beraito, β-Ca 2 SiO 4 or Ranaito, β-Ca 2 SiO 4 or Burijigaito, α-Ca 2 SiO 4 or gamma-Ca 2 Refers to a natural mineral or synthetic material composed of one or more of the calcium silicate phase groups, including SiO 4 , and in some cases Ca 2 SiO 4 or 2 CaO · SiO 2 ), a calcium silicate-based amorphous phase. , Each material may contain one or more other metal ions and oxides (eg, oxides of aluminum, magnesium, iron, manganese), or blends thereof, or trace amounts (1%). It may contain amounts of natural or synthetic forms of magnesium silicate, ranging from to about 50% by weight or more.
ケイ酸カルシウム組成物は、上記の結晶相に加えて、アモルファス（非結晶）ケイ酸カルシウム相を含み得る。アモルファス相は、原材料中に存在するＡｌ、ＦｅおよびＭｇイオンならびに他の不純物イオンをさらに組み込むことができる。ケイ酸カルシウム組成物はまた、少量の残留ＣａＯ（石灰）およびＳｉＯ２（シリカ）を含み得る。ケイ酸カルシウム組成物はまた、少量のＣ３Ｓ（アライト、Ｃａ３ＳｉＯ５）を含み得る。 The calcium silicate composition may include an amorphous (non-crystalline) calcium silicate phase in addition to the crystalline phase described above. The amorphous phase can further incorporate Al, Fe and Mg ions and other impurity ions present in the raw material. The calcium silicate composition may also contain small amounts of residual CaO (lime) and SiO 2 (silica). The calcium silicate composition may also contain a small amount of C3S (Alite, Ca 3 SiO 5 ).
ケイ酸カルシウム組成物はまた、一般式（Ｃａ，Ｎａ，Ｋ）２［（Ｍｇ，Ｆｅ２＋，Ｆｅ３＋，Ａｌ，Ｓｉ）３Ｏ７］を有するメリライト型鉱物（メリライトまたはゲーレナイトまたはアケルマナイト）、および一般式Ｃａ２（Ａｌ，Ｆｅ３＋）２Ｏ５を有するフェライト型鉱物（フェライトまたはブラウンミレライトまたはＣ４ＡＦ）などの不活性相の量を含み得る。特定の実施形態では、ケイ酸カルシウム組成物は、アモルファス相のみで構成される。特定の実施形態では、ケイ酸カルシウムは、結晶相のみを含む。特定の実施形態では、ケイ酸カルシウム組成物の一部は、アモルファス相で存在し、一部は、結晶相で存在する。 Calcium silicate compositions also include melilite-type minerals (melililite or gerenite or akermanite) having the general formula (Ca, Na, K) 2 [(Mg, Fe 2+ , Fe 3+ , Al, Si) 3 O 7 ], and It may contain the amount of an inert phase such as a ferrite mineral (ferrite or melilite or C4AF) having the general formula Ca 2 (Al, Fe 3+ ) 2 O 5 . In certain embodiments, the calcium silicate composition is composed of only an amorphous phase. In certain embodiments, calcium silicate comprises only a crystalline phase. In certain embodiments, some of the calcium silicate compositions are in the amorphous phase and some are in the crystalline phase.
好ましくは、本発明のケイ酸カルシウム組成物は、水和しないことに留意されたい。しかし、少量の水和可能なケイ酸カルシウム相（例えば、Ｃ２Ｓ、Ｃ３ＳおよびＣａＯ）が存在し得る。Ｃ２Ｓは、水にさらされると水和の速度が遅くなり、ＣＯ２硬化プロセス中にＣａＣＯ３に急速に変換される。Ｃ３ＳとＣａＯは、水に触れるとすぐに水和するため、５質量％未満に制限する必要がある。 It should be noted that preferably, the calcium silicate composition of the present invention does not hydrate. However, there may be small amounts of hydrateable calcium silicate phases (eg, C2S, C3S and CaO). When exposed to water, C2S slows down hydration and is rapidly converted to CaCO 3 during the CO 2 curing process. C3S and CaO hydrate as soon as they come into contact with water and should be limited to less than 5% by weight.
特定の好ましい実施形態では、ケイ酸カルシウム組成物の元素Ｃａ対元素Ｓｉのモル比は、約０．８０〜約１．２０である。特定の好ましい実施形態では、組成物のＣａ対Ｓｉのモル比は、約０．８５〜約１．１５である。特定の好ましい実施形態では、組成物のＣａ対Ｓｉのモル比は、約０．９０〜約１．１０である。特定の好ましい実施形態では、組成物のＣａ対Ｓｉのモル比は、約０．９５〜約１．０５である。特定の好ましい実施形態では、組成物のＣａ対Ｓｉのモル比は、約０．９８〜約１．０２である。特定の好ましい実施形態では、組成物のＣａ対Ｓｉのモル比は、約０．９９〜約１．０１である。 In certain preferred embodiments, the molar ratio of element Ca to element Si in the calcium silicate composition is from about 0.80 to about 1.20. In certain preferred embodiments, the Ca to Si molar ratio of the composition is from about 0.85 to about 1.15. In certain preferred embodiments, the Ca to Si molar ratio of the composition is from about 0.99 to about 1.10. In certain preferred embodiments, the Ca to Si molar ratio of the composition is from about 0.95 to about 1.05. In certain preferred embodiments, the Ca to Si molar ratio of the composition is from about 0.98 to about 1.02. In certain preferred embodiments, the Ca to Si molar ratio of the composition is from about 0.99 to about 1.01.
ケイ酸カルシウム組成物中に含まれるＡｌ、ＦｅおよびＭｇの金属酸化物は、通常、約３０％未満に制御される。特定の好ましい実施形態では、組成物は、総酸化物質量に対して約２０％以下のＡｌ、ＦｅおよびＭｇの金属酸化物を有する。特定の好ましい実施形態では、組成物は、総酸化物質量に対して約１５％以下のＡｌ、ＦｅおよびＭｇの金属酸化物を有する。特定の好ましい実施形態では、組成物は、総酸化物質量に対して約１２％以下のＡｌ、ＦｅおよびＭｇの金属酸化物を有する。特定の好ましい実施形態では、組成物は、総酸化物質量に対して約１０％以下のＡｌ、ＦｅおよびＭｇの金属酸化物を有する。特定の好ましい実施形態では、組成物は、総酸化物質量に対して約５％以下のＡｌ、ＦｅおよびＭｇの金属酸化物を有する。 The metal oxides of Al, Fe and Mg contained in the calcium silicate composition are usually controlled to less than about 30%. In certain preferred embodiments, the composition has up to about 20% of the total oxide mass of metal oxides of Al, Fe and Mg. In certain preferred embodiments, the composition has up to about 15% of the total oxide mass of metal oxides of Al, Fe and Mg. In certain preferred embodiments, the composition has up to about 12% of the total oxide mass of metal oxides of Al, Fe and Mg. In certain preferred embodiments, the composition has up to about 10% of the total oxide mass of metal oxides of Al, Fe and Mg. In certain preferred embodiments, the composition has up to about 5% of the total oxide mass of metal oxides of Al, Fe and Mg.
これらのケイ酸カルシウム相の各々は、ＣＯ２を用いた炭酸化に適している。以下、炭酸化に適した別個のケイ酸カルシウム相を反応相と呼ぶ。 Each of these calcium silicate phases is suitable for carbonation with CO 2 . Hereinafter, a separate calcium silicate phase suitable for carbonation is referred to as a reaction phase.
様々な反応相は、全体的な反応相の任意の適切な部分を占め得る。特定の好ましい実施形態では、ＣＳの反応相は、約１０〜約６０重量％（例えば、約１５重量％〜約６０重量％、約２０重量％〜約６０重量％、約２５重量％〜約６０重量％、約３０重量％〜約６０重量％、約３５重量％〜約６０重量％、約４０重量％〜約６０重量％、約１０重量％〜約５０重量％、約１０重量％〜約４０重量％、約１０重量％〜約３０重量％、約１０重量％〜約２５重量％、約１０重量％〜約２０重量％）で存在し；Ｃ３Ｓ２は、約５〜５０重量％（例えば、約１０重量％〜５０重量％、約１５重量％〜５０重量％、約２０重量％〜５０重量％、約３０重量％〜５０重量％、約４０重量％〜５０重量％、約５重量％〜４０重量％、約５重量％〜３０重量％、約５重量％〜２５重量％、約５重量％〜２０重量％、約５重量％〜１５重量％）で存在し；Ｃ２Ｓは、約５重量％〜６０重量％（例えば、約１０重量％〜約６０重量％、約２０重量％〜約６０重量％、約２５重量％〜約６０重量％、約３０重量％〜約６０重量％、約３５重量％〜約６０重量％、約４０重量％〜約６０重量％、約５重量％〜約５０重量％、約５重量％〜約４０重量％、約５重量％〜約３０重量％、約５重量％〜約２５重量％、約５重量％〜約２０重量％、約５重量％〜約２０重量％）で存在し、Ｃは、約０重量％〜３重量％（例えば、０重量％、１重量％以下、２重量％以下、３重量％以下、約１重量％〜２重量％、約１重量％〜３重量％、約２重量％〜３重量％）で存在する。 The various reaction phases can occupy any suitable part of the overall reaction phase. In certain preferred embodiments, the reaction phase of CS is about 10 to about 60% by weight (eg, about 15% to about 60% by weight, about 20% to about 60% by weight, about 25% to about 60% by weight). Weight%, about 30% to about 60%, about 35% to about 60%, about 40% to about 60%, about 10% to about 50%, about 10% to about 40 It is present in%, about 10% to about 30%, about 10% to about 25%, about 10% to about 20%; C3S2 is about 5-50% by weight (eg, about 5% by weight). 10% to 50% by weight, about 15% to 50% by weight, about 20% to 50% by weight, about 30% to 50% by weight, about 40% to 50% by weight, about 5% by weight to 40 It is present in% by weight, about 5% to 30% by weight, about 5% to 25% by weight, about 5% to 20% by weight, about 5% to 15% by weight; C2S is about 5% by weight. ~ 60% by weight (for example, about 10% by weight to about 60% by weight, about 20% by weight to about 60% by weight, about 25% by weight to about 60% by weight, about 30% by weight to about 60% by weight, about 35% by weight. % To about 60% by weight, about 40% to about 60% by weight, about 5% to about 50% by weight, about 5% to about 40% by weight, about 5% to about 30% by weight, about 5% by weight. % To about 25% by weight, about 5% to about 20% by weight, about 5% to about 20% by weight, and C is about 0% to 3% by weight (for example, 0% by weight, 1). By weight% or less, 2% by weight or less, 3% by weight or less, about 1% by weight to 2% by weight, about 1% by weight to 3% by weight, about 2% by weight to 3% by weight).
特定の実施形態において、反応相は、例えば、全相の質量の約４０％以上（例えば、約４５％以上、約５０％以上、約５５％以上、約６０％以上、約６５％以上、約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上、約９５％以上）のケイ酸カルシウム系アモルファス相を含む。なお、アモルファス相は、原料中に存在する不純物イオンをさらに含んでいてもよい。 In certain embodiments, the reaction phase is, for example, about 40% or more of the mass of the entire phase (eg, about 45% or more, about 50% or more, about 55% or more, about 60% or more, about 65% or more, about. Contains 70% or more, about 75% or more, about 80% or more, about 85% or more, about 90% or more, about 95% or more) calcium silicate-based amorphous phase. The amorphous phase may further contain impurity ions present in the raw material.
本発明のケイ酸カルシウム組成物は、ＣＯ２を用いた炭酸化に適している。特に、ケイ酸カルシウムの組成物は、約３０℃〜約９０℃の温度でＣＯ２を用いて炭酸化して、約２０％以上の質量増加でＣａＣＯ３を形成するのに適している。質量増加は、炭酸化製品におけるＣＯ２の正味隔離を反映している。特定の好ましい実施形態では、組成物は、約３０℃〜約９０℃（例えば、約４０℃〜約９０℃、約５０℃〜約９０℃、約６０℃〜約９０℃、約３０℃〜約８０℃、約３０℃〜約７０℃、約３０℃〜約６０℃、約４０℃〜約８０℃、約４０℃〜約７０℃、約４０℃〜約６０℃）の温度でのＣＯ２による炭酸化をして、１０％以上の質量増加（例えば、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上）でＣａＣＯ３を形成するのに適している。 The calcium silicate composition of the present invention is suitable for carbonation using CO 2 . In particular, the calcium silicate composition is suitable for carbonating with CO 2 at a temperature of about 30 ° C to about 90 ° C to form CaCO 3 with a mass increase of about 20% or more. The mass increase reflects the net isolation of CO 2 in carbonated products. In certain preferred embodiments, the composition is about 30 ° C to about 90 ° C (eg, about 40 ° C to about 90 ° C, about 50 ° C to about 90 ° C, about 60 ° C to about 90 ° C, about 30 ° C to about 30 ° C. By CO 2 at a temperature of 80 ° C. to about 30 ° C. to about 70 ° C., about 30 ° C. to about 60 ° C., about 40 ° C. to about 80 ° C., about 40 ° C. to about 70 ° C., about 40 ° C. to about 60 ° C. It is suitable for carbonation to form CaCO 3 with a mass increase of 10% or more (eg, 15% or more, 20% or more, 25% or more, 30% or more).
前駆ケイ酸カルシウム組成物は、典型的には、約８μｍ〜約２５μｍの平均粒子サイズ（ｄ５０）、１０％の粒子（ｄ１０）が約０．１μｍ未満〜約３μｍのサイズであり、９０％の粒子（ｄ９０）が約３５μｍ超え〜約１００μｍのサイズを有する粉末形態で使用される。 The precursor calcium silicate composition typically has an average particle size (d50) of about 8 μm to about 25 μm, a size of 10% particles (d10) of less than about 0.1 μm to about 3 μm, and 90%. It is used in powder form in which the particles (d90) have a size of greater than about 35 μm to about 100 μm.
特定の実施形態では、ｄ９０：ｄ１０の比は、粉末フローの改善または打ち込みのための水需要の低減を可能にするように選択される。特定の実施形態では、ｄ５０：ｄ１０の比は、改善された反応性、改善された充填、または打ち込みのための水需要の低減を可能にするように選択される。特定の実施形態では、ｄ９０：ｄ５０の比は、反応性の改善、充填の改善、または打ち込みのための水需要の低減を可能にするように選択される。 In certain embodiments, the d90: d10 ratio is selected to allow improved powder flow or reduced water demand for driving. In certain embodiments, the d50: d10 ratio is selected to allow for improved reactivity, improved filling, or reduced water demand for driving. In certain embodiments, the d90: d50 ratio is selected to allow improved reactivity, improved filling, or reduced water demand for driving.
任意の適切なフィラー粒子、例えば、酸化カルシウム含有またはシリカ含有材料を使用することができる。例示的なフィラー粒子には、石灰、石英（砂を含む）、珪灰石、ゾノトライト、燃えたオイルシェール、フライアッシュまたは火山灰、窯からの煙突の粉塵、粉砕粘土、軽石の粉が含まれる。産業廃棄物（例えば、フライアッシュ、スラグ、シリカフューム）などの材料も、フィラーとして使用することができる。特定の好ましい実施形態では、パーライトまたはバーミキュライトなどの軽量骨材をフィラーとして使用することもできる。特定の好ましい実施形態では、フィラー粒子は、石灰などの酸化カルシウムリッチな材料から作られる。 Any suitable filler particles, such as calcium oxide-containing or silica-containing materials, can be used. Exemplary filler particles include lime, quartz (including sand), wollastonite, zonotrite, burnt oil shale, fly ash or volcanic ash, chimney dust from kilns, crushed clay, and pumice powder. Materials such as industrial waste (eg, fly ash, slag, silica fume) can also be used as fillers. In certain preferred embodiments, lightweight aggregates such as perlite or vermiculite can also be used as fillers. In certain preferred embodiments, the filler particles are made from a calcium oxide-rich material such as lime.
フィラー粒子は、酸化カルシウムまたはシリカを含み、約０．２５μｍ〜約２００μｍ（例えば、約０．２５μｍ〜約１５０μｍ、約０．２５μｍ〜約１００μｍ、約０．２５μｍ〜約５０μｍ、約０．２５μｍ〜約２０μｍ、約０．２５μｍ〜約１０μｍ、約０．５μｍ〜約２００μｍ、約１μｍ〜約２００μｍ、約５μｍ〜約２００μｍ、約１０μｍ〜約２００μｍ、約２０μｍ〜約２００μｍ、約５０μｍ〜約２００μｍ）の範囲の粒子サイズ（ｄ５０）を有する。 The filler particles contain calcium oxide or silica and are about 0.25 μm to about 200 μm (eg, about 0.25 μm to about 150 μm, about 0.25 μm to about 100 μm, about 0.25 μm to about 50 μm, about 0.25 μm to. About 20 μm, about 0.25 μm to about 10 μm, about 0.5 μm to about 200 μm, about 1 μm to about 200 μm, about 5 μm to about 200 μm, about 10 μm to about 200 μm, about 20 μm to about 200 μm, about 50 μm to about 200 μm) It has a range of particle sizes (d50).
特定の実施形態では、フィラー粒子は、約０．５μｍ〜約３００μｍ（例えば、約１μｍ〜約３００μｍ、約５μｍ〜約３００μｍ、約１０μｍ〜約３００μｍ、約５０μｍ〜約３００μｍ、約１００μｍ〜約３００μｍ、約０．５μｍ〜約２００μｍ、約０．５μｍ〜約１００μｍ、約０．５μｍ〜約５０μｍ、約０．５μｍ〜約２０μｍ、約０．５μｍ〜約１０μｍ、約０．５μｍ〜約５μｍ）の範囲の粒子サイズを有するフライアッシュ、ボトムアッシュ、スラグから選択される。 In certain embodiments, the filler particles are about 0.5 μm to about 300 μm (eg, about 1 μm to about 300 μm, about 5 μm to about 300 μm, about 10 μm to about 300 μm, about 50 μm to about 300 μm, about 100 μm to about 300 μm, Range from about 0.5 μm to about 200 μm, about 0.5 μm to about 100 μm, about 0.5 μm to about 50 μm, about 0.5 μm to about 20 μm, about 0.5 μm to about 10 μm, about 0.5 μm to about 5 μm) It is selected from fly ash, bottom ash, and slag having a particle size of.
本発明のケイ酸カルシウム組成物の炭酸化の例示的な実施形態では、使用される粉砕ケイ酸カルシウム粒子は、粒子サイズ分布の体積分布において１μｍより大きい累積１０％直径を有する粒子サイズを有する。 In an exemplary embodiment of carbonation of the calcium silicate composition of the present invention, the ground calcium silicate particles used have a particle size with a cumulative 10% diameter greater than 1 μm in the volume distribution of the particle size distribution.
特定の実施形態では、フィラー粒子は、約１μｍ〜約５００μｍ（例えば、約１μｍ〜約４００μｍ、約１μｍ〜約３００μｍ、約１μｍ〜約２００μｍ、約１μｍ〜約１００μｍ、約１μｍ〜約５０μｍ、約１μｍ〜約３０μｍ、約５μｍ〜約５００μｍ、約１０μｍ〜約５００μｍ、約２０μｍ〜約５００μｍ、約５０μｍ〜約５００μｍ、約１００μｍ〜約５００μｍ、約２００μｍ〜約５００μｍ）の範囲の粒子サイズを有する石灰石、マイクロシリカ、および石英から選択される。 In certain embodiments, the filler particles are about 1 μm to about 500 μm (eg, about 1 μm to about 400 μm, about 1 μm to about 300 μm, about 1 μm to about 200 μm, about 1 μm to about 100 μm, about 1 μm to about 50 μm, about 1 μm. ~ About 30 μm, about 5 μm to about 500 μm, about 10 μm to about 500 μm, about 20 μm to about 500 μm, about 50 μm to about 500 μm, about 100 μm to about 500 μm, about 200 μm to about 500 μm) Selected from silica and quartz.
特定の実施形態では、フィラー粒子は、約２０μｍ〜約５００μｍ（例えば、約２０μｍ〜約４００μｍ、約２０μｍ〜約３００μｍ、約２０μｍ〜約２００μｍ、約２０μｍ〜約１００μｍ、約５０μｍ〜約５００μｍ、約１００μｍ〜約５００μｍ、約２００μｍ〜約５００μｍ、約３００μｍ〜約５００μｍ）の範囲の粒子サイズを有する軽量骨材から選択される。 In certain embodiments, the filler particles are about 20 μm to about 500 μm (eg, about 20 μm to about 400 μm, about 20 μm to about 300 μm, about 20 μm to about 200 μm, about 20 μm to about 100 μm, about 50 μm to about 500 μm, about 100 μm. It is selected from lightweight aggregates having particle sizes ranging from ~ about 500 μm, about 200 μm to about 500 μm, about 300 μm to about 500 μm).
特定の実施形態では、凝結制御混和剤は、グルコン酸塩およびスクロースから選択される。特定の実施形態では、分散剤／粘度調整剤は、ポリカルボキシレート系材料である。 In certain embodiments, the coagulation control admixture is selected from gluconate and sucrose. In certain embodiments, the dispersant / viscosity modifier is a polycarboxylate based material.
例示的な実施形態において、粉砕ケイ酸カルシウムは、粉砕珪灰石であり、フィラー粒子は、粉砕石灰石およびシリカを含み、活性化剤は、粉砕石灰であり、凝固制御混和剤は、グルコン酸塩であり、粘度調整剤は、ポリカルボキシレート系材料であり、通気剤は、アルミペーストである。 In an exemplary embodiment, the milled calcium silicate is milled wollastonite, the filler particles include milled limestone and silica, the activator is milled lime, and the coagulation control admixture is gluconate. Yes, the viscosity modifier is a polycarboxylate-based material, and the breathing agent is aluminum paste.
本明細書に開示されるケイ酸カルシウム組成物、相および方法は、ケイ酸カルシウム相の代わりにまたはそれに加えてケイ酸マグネシウム相を使用するために採用され得ることが理解されるべきである。本明細書で使用される場合、「ケイ酸マグネシウム」という用語は、例えば、Ｍｇ２ＳｉＯ４（「フォステライト」としても知られる）およびＭｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２（「タルク」としても知られる）を含むマグネシウムシリコン含有化合物の群の１つ以上から構成される天然鉱物または合成材料を指し、これらの材料は、１つ以上の他の金属イオンおよび酸化物（例えば、カルシウム、アルミニウム、鉄またはマンガンの酸化物）、またはそれらのブレンドを含むことができ、または微量（１％）から約５０重量％以上の範囲の天然または合成の形のケイ酸カルシウムの量を含むことができる。 It should be understood that the calcium silicate compositions, phases and methods disclosed herein can be employed to use the magnesium silicate phase in place of or in addition to the calcium silicate phase. As used herein, the term "magnesium silicate" is used, for example, as Mg 2 SiO 4 (also known as "fosterite") and Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 (as "talc"). Refers to natural minerals or synthetic materials composed of one or more of a group of magnesium silicon-containing compounds, including (also known as), which are one or more other metal ions and oxides (eg, calcium, aluminum). , Iron or manganese oxides), or blends thereof, or can contain amounts of calcium silicate in natural or synthetic form ranging from trace amounts (1%) to about 50% by weight or more. ..
本明細書で使用される「石英」という用語は、一般的な砂（建設および石造）、ならびにガラスおよび再生ガラスを含む、任意のＳｉＯ２ベースの材料を指す。この用語には、かなりの量のＳｉＯ２を含む他のリサイクルされた天然および合成材料も含まれる（例えば、マイカはＫＡｌ２（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）（ＯＨ）２として配合されることもある）。 As used herein, the term "quartz" refers to any SiO 2- based material, including common sand (construction and masonry), as well as glass and recycled glass. The term also includes other recycled natural and synthetic materials containing significant amounts of SiO 2 (eg, mica may be formulated as KAl 2 (AlSi 3 O 10 ) (OH) 2 ). ..
別の態様では、本発明は、概して、物品を製造するためのシステムに関する。このシステムは、エンベロープまたはチャンバーと、その中に囲まれている、複数の別個のコンクリート物体として分散された複合材料とを含む。１つ以上のダクトまたはチャネルは、複数の別個のコンクリート物体の間に、またはそれらを通して配置され、１つ以上のダクトおよびチャネル内で、および複数の別個の物体の外部と流体輸送システムを形成する。システムには、任意に、複数の別個のコンクリート物体が配置される１つ以上のボードと、１つ以上のダクトまたはチャネルを形成して流体輸送システムでの流体フロープロファイルを容易にする、平面、平面、凸面または凹面を有する１つ以上のラック、タープ、壁またはパネルも含まれる。 In another aspect, the invention generally relates to a system for manufacturing an article. The system includes an envelope or chamber and a composite material enclosed in it, dispersed as multiple separate concrete objects. One or more ducts or channels are arranged between or through multiple separate concrete objects to form a fluid transport system within the one or more ducts and channels and with the outside of the multiple separate objects. .. The system optionally forms one or more boards on which multiple separate concrete objects are placed and one or more ducts or channels to facilitate fluid flow profiles in fluid transport systems, planes, Also included is one or more racks, tarps, walls or panels with flat, convex or concave surfaces.
特定の実施形態では、システムは、エンベロープまたはチャンバーの少なくとも一部の流体フロープロファイルを制御する流体分配要素を含む。 In certain embodiments, the system comprises a fluid distribution element that controls the fluid flow profile of at least a portion of the envelope or chamber.
特定の実施形態では、システムは、エンベロープまたはチャンバー全体の流体フロープロファイルを制御する流体分配要素を含む。 In certain embodiments, the system comprises a fluid distribution element that controls the fluid flow profile of the envelope or the entire chamber.
特定の実施形態では、エンベロープまたはチャンバー全体の流体フロープロファイルを制御する流体分配要素は、少なくとも１回、ガスフローの方向を変える。 In certain embodiments, the fluid distribution element that controls the fluid flow profile of the envelope or the entire chamber diverts the gas flow at least once.
特定の実施形態では、エンベロープまたはチャンバー全体の流体フロープロファイルを制御する流体分配要素は、少なくとも１回、ガスフローの速度を変える。 In certain embodiments, the fluid distribution element that controls the fluid flow profile of the envelope or the entire chamber changes the velocity of the gas flow at least once.
特定の実施形態では、流体分配要素は、流体入口、出口、プレナム、または多孔板、またはそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含む。 In certain embodiments, the fluid distribution element comprises one or more of a fluid inlet, outlet, plenum, or perforated plate, or a combination thereof.
特定の実施形態では、エンベロープまたはチャンバーは、金属、合金、プラスチック、ポリマー、ポリマー複合材、セラミック複合材、またはそれらの組み合わせから選択される材料でできている。いくつかの実施形態では、エンベロープまたはチャンバーは、コンクリート材料、または鋼、タープ、またはそれらの組み合わせでできている。 In certain embodiments, the envelope or chamber is made of a material selected from metals, alloys, plastics, polymers, polymer composites, ceramic composites, or combinations thereof. In some embodiments, the envelope or chamber is made of concrete material, or steel, tarp, or a combination thereof.
さらに別の態様では、本発明は、概して、製品を製造するためのプロセスに関する。
このプロセスは、粒子状組成物と液体組成物を混合して混合物を形成すること；型枠で混合物を打ち込みまたは押出またはその他の方法で形成して、複数の別個のコンクリート物体を含む打ち込みまたは押出またはその他の方法で形成された素地を生成すること（１つ以上のダクトまたはチャネルが、複数の別個のコンクリート物体と複数の別個の物体の外部との間またはそれらを通して配置されている）；１つ以上の内部ダクトまたはチャネル内および複数の別個の物体の外部でＣＯ２および／または水蒸気の雰囲気を維持すること；および周囲の大気圧から周囲より約６０ｐｓｉ高い範囲の圧力と約１０％〜約９０％の範囲のＣＯ２濃度を有する水および／またはＣＯ２の雰囲気下で、約２０℃〜約１５０℃の範囲の温度で約１時間〜約８０時間、複数の別個の物体を硬化することを含む。
In yet another aspect, the invention generally relates to a process for manufacturing a product.
The process is to mix the particulate composition and the liquid composition to form a mixture; drive or extrude the mixture in a mold or otherwise form it to include multiple separate concrete objects. Or to produce a substrate formed by other means (one or more ducts or channels are arranged between or through the outside of multiple separate concrete objects and multiple separate objects); 1 Maintaining an atmosphere of CO 2 and / or water vapor within one or more internal ducts or channels and outside multiple separate objects; and pressures ranging from ambient atmospheric pressure to approximately 60 psi above the ambient and approximately 10% to approximately. Curing a plurality of separate objects for about 1 hour to about 80 hours at a temperature in the range of about 20 ° C. to about 150 ° C. under the atmosphere of water and / or CO 2 having a CO 2 concentration in the range of 90%. including.
特定の実施形態では、１つ以上の内部ダクトまたはチャネル内および／または複数の別個の物体の外部でＣＯ２および／または水蒸気の雰囲気を維持することは、１つ以上の内部チャネル内および／または複数の別個の物体の外部の雰囲気を含むこと；含まれたＣＯ２および／または水蒸気の雰囲気を循環させること；含まれた雰囲気への、または含まれた雰囲気から水蒸気を除去または追加すること；含まれる雰囲気を加熱することを含む。 In certain embodiments, maintaining an atmosphere of CO 2 and / or water vapor within one or more internal ducts or channels and / or outside of multiple separate objects is within one or more internal channels and / or. Including the external atmosphere of multiple separate objects; circulating the atmosphere of contained CO 2 and / or water vapor; removing or adding water vapor to or from the contained atmosphere; Includes heating the contained atmosphere.
特定の実施形態では、１つ以上の内部ダクトまたはチャネル内でＣＯ２および／または水蒸気の雰囲気を維持することは、ＣＯ２および／または水蒸気の流体フローの方向または速度を、少なくとも１回、その物体の硬化の期間中に変えることを含む。 In certain embodiments, maintaining an atmosphere of CO 2 and / or water vapor within one or more internal ducts or channels determines the direction or velocity of the fluid flow of CO 2 and / or water vapor at least once. Includes changing during the curing of the object.
特定の実施形態では、粒子状組成物は、天然または合成珪灰石、擬珪灰石、ランキナイト、ゲーレナイト、ベーライト、およびアライトの１つ以上を含み、約１μｍ〜約１００μｍの範囲の平均粒子サイズを有する粉砕ケイ酸カルシウムを含み、液体組成物は、水を含む。 In certain embodiments, the particulate composition comprises one or more of natural or synthetic wollastonite, pseudo-wollastonite, lanquinite, guerenite, belite, and alite, with an average particle size in the range of about 1 μm to about 100 μm. Containing ground calcium silicate having, the liquid composition comprises water.
特定の実施形態では、打ち込み混合物の硬化は、水およびＣＯ２を含み、周囲大気圧を有する蒸気下で、約６０℃以下の温度で約１０〜約５０時間行われる。 In certain embodiments, the curing of the driving mixture is carried out at a temperature of about 60 ° C. or lower for about 10 to about 50 hours under steam containing water and CO 2 and having ambient atmospheric pressure.
特定の実施形態では、粉砕ケイ酸カルシウムは、実質的に粉砕珪灰石のものである。 In certain embodiments, the ground calcium silicate is substantially that of ground wollastonite.
特定の実施形態では、プロセスは、混合物に１つ以上の補強要素を埋め込むことをさらに含む。 In certain embodiments, the process further comprises embedding one or more reinforcing elements in the mixture.
１つ以上の補強棒は、任意の適切な材料、例えば、鉄、鋼、ポリマー材料、ガラス、またはそれらの組み合わせで作製され得る。 The one or more reinforcing rods may be made of any suitable material, such as iron, steel, polymeric material, glass, or a combination thereof.
１つ以上の補強要素は、例えば、棒、ワイヤーおよびケーブルの形態の、任意の適切なサイズおよび形状であり得る。 The one or more reinforcing elements can be of any suitable size and shape, for example in the form of rods, wires and cables.
さらに別の態様では、本発明は、概して、本明細書に開示されるプロセスによって調製される物品に関する。 In yet another aspect, the invention generally relates to articles prepared by the processes disclosed herein.
物品は、任意の適切なサイズまたは形状、または任意の適切な目的用であってもよく、例えば、舗装材、ブロック、屋根瓦、中空コアスラブ、補強を伴うまたは伴わないプレキャストコンクリート物体から選択される。 The article may be of any suitable size or shape, or for any suitable purpose, and is selected from, for example, paving materials, blocks, roof tiles, hollow core slabs, precast concrete objects with or without reinforcement. ..
１つ以上のダクトまたはチャネル（中空スペースを含む）は重要な特徴であり、全体の重量、機械的特性、および機能性を含む、別個の物体の全体的な特性および性能に影響を与える。別個の物体は、チャンバー要素およびチャンバー自体とともに、事前に設計されたパターンと相互接続性で、適切な数のダクトまたはチャネルを形成できる。これらのダクトまたはチャネルは、任意の適切なサイズおよび形状（例えば、円形、楕円形、多角形、長方形または正方形）を取ることができる。それらは、任意の適切なパターンまたは相互接続性で配置され得る。 One or more ducts or channels (including hollow spaces) are important features that affect the overall properties and performance of separate objects, including overall weight, mechanical properties, and functionality. Separate objects, along with the chamber elements and the chamber itself, can form the appropriate number of ducts or channels with pre-designed patterns and interconnectivity. These ducts or channels can be of any suitable size and shape (eg, circular, oval, polygonal, rectangular or square). They can be arranged in any suitable pattern or interconnectivity.
ダクトおよびチャネルの数、形状、サイズおよび構成は、中空コア物品の様々な機械的特性に影響を与えるであろう。本明細書でより詳細に論じられるように、ダクトおよびチャネルの数、形状、サイズ、および構成はまた、製造の利点に利用され得、例えば、硬化プロセスをスピードアップし、より均一な硬化を達成する。 The number, shape, size and composition of ducts and channels will affect various mechanical properties of hollow core articles. As discussed in more detail herein, the number, shape, size, and configuration of ducts and channels can also be utilized for manufacturing advantages, eg, speeding up the curing process and achieving more uniform curing. To do.
ダクトまたはチャネルの体積は、製品の型枠形状および製品の間隔に対する形成後の変更によって、複数の別個の物体の体積の任意の適切な割合、例えば、約５体積％〜約９５体積％（例えば、約１０体積％〜約９５体積％、約２０体積％〜約９５体積％、約３０体積％〜約９５体積％、約５０体積％〜約９５体積％、約７０体積％〜約９５体積％、約５体積％〜約９０体積％、約５体積％〜約７０体積％、約５体積％〜約５０体積％、約５体積％〜約３０体積％、約５体積％〜約２０体積％）を占め得る。 The volume of the duct or channel can be any suitable proportion of the volume of multiple distinct objects, eg, from about 5% to about 95% by volume (eg, about 5% by volume), depending on post-formation changes to the product mold shape and product spacing. , About 10% by volume to about 95% by volume, about 20% by volume to about 95% by volume, about 30% by volume to about 95% by volume, about 50% by volume to about 95% by volume, about 70% by volume to about 95% by volume. , About 5% by volume to about 90% by volume, about 5% by volume to about 70% by volume, about 5% by volume to about 50% by volume, about 5% by volume to about 30% by volume, about 5% by volume to about 20% by volume. ) Can occupy.
本発明の別個の物体は、様々なサイズおよび寸法に製造することができる。典型的な乾燥打ち込み舗装材の高さは４０ｍｍ〜１２０ｍｍで、最大１．４５ｍ×１．４５ｍの領域でプレスでき、生産ボードあたり最大０．２６ｍ３の体積の複数のコンクリート物体の分布をもたらす。例えば、典型的な乾燥打ち込みコンクリート組積造ユニット（ＣＭＵ）は高さ２００ｍｍで、最大１．４５ｍ×１．４５ｍの領域でプレスすると、生産ボードあたり最大０．４３ｍ３の体積の複数のコンクリート物体が分布し得る。チャネルの数、形状、サイズ、および構成を利用して、硬化の速度と均一性を改善することによって、製造プロセスを強化できる。 The separate objects of the present invention can be manufactured in a variety of sizes and dimensions. A typical dry driven pavement height is 40 mm to 120 mm and can be pressed in an area of up to 1.45 m x 1.45 m, resulting in a distribution of multiple concrete objects with a volume of up to 0.26 m 3 per production board. For example, a typical dry-cast concrete masonry unit (CMU) is 200 mm high and when pressed in an area of up to 1.45 m x 1.45 m, multiple concrete objects with a volume of up to 0.43 m 3 per production board. Can be distributed. The number, shape, size, and composition of channels can be used to enhance the manufacturing process by improving the rate and uniformity of curing.
別個の物体が舗装材である特定の実施形態では、寸法は、長さが１インチ〜２４インチ、幅が１インチ〜２４インチ、高さが０．５インチ〜６インチの範囲である。特定の実施形態では、寸法は、長さが４インチ〜１２インチ、幅が４インチ〜１２インチ、高さが１．５インチ〜５インチの範囲である。 In certain embodiments where the separate object is a pavement, the dimensions range from 1 inch to 24 inches in length, 1 inch to 24 inches in width, and 0.5 inches to 6 inches in height. In certain embodiments, the dimensions range from 4 inches to 12 inches in length, 4 inches to 12 inches in width, and 1.5 inches to 5 inches in height.
別個の物体がブロックである特定の実施形態では、寸法は、長さが７と１／２インチ〜１６インチ、幅が３と１／２インチ〜１２インチ、高さが４インチ〜１６インチの範囲である。特定の実施形態では、寸法は、長さが７と１／２インチ〜１６インチ、幅が３と１／２インチ〜１２インチ、高さが６インチ〜１２インチの範囲である。 In certain embodiments where the separate object is a block, the dimensions are 7 and 1/2 inches to 16 inches in length, 3 and 1/2 inches to 12 inches in width, and 4 inches to 16 inches in height. The range. In certain embodiments, the dimensions range from 7 and 1/2 inches to 16 inches in length, 3 and 1/2 inches to 12 inches in width, and 6 inches to 12 inches in height.
別個の物体が屋根瓦である特定の実施形態では、寸法は、長さが２インチ〜２４インチ、幅が２インチ〜２４インチ、および厚さが０．２５インチ〜２インチの範囲である。特定の実施形態では、寸法は、長さが４インチ〜１２インチ、幅が４インチ〜１２インチ、および厚さが０．２５インチ〜１インチの範囲である。 In certain embodiments where the separate object is a roof tile, the dimensions range from 2 inches to 24 inches in length, 2 inches to 24 inches in width, and 0.25 inches to 2 inches in thickness. In certain embodiments, the dimensions range from 4 inches to 12 inches in length, 4 inches to 12 inches in width, and 0.25 inches to 1 inch in thickness.
別個の物体がスラブである特定の実施形態では、寸法は、長さが４インチ〜４８インチ、幅が４インチ〜４８インチ、高さが１．５インチ〜５インチの範囲である。特定の実施形態では、寸法は、長さが４インチ〜４８インチ、幅が４インチ〜４８インチ、高さが１．５インチ〜５インチの範囲であり、通常、１４４平方インチよりも大きいフットプリントを有する。 In certain embodiments where the separate object is a slab, the dimensions range from 4 inches to 48 inches in length, 4 inches to 48 inches in width, and 1.5 inches to 5 inches in height. In certain embodiments, the dimensions range from 4 inches to 48 inches in length, 4 inches to 48 inches in width, and 1.5 inches to 5 inches in height, typically a foot larger than 144 square inches. Have a print.
別個の物体は、典型的には、ボードごとに製造されるコンクリート体積を最大化するような方法で、生産ボードにプレスされる。均一な横方向の形状の製品が製造されると、物体間の平行なギャップが残り、複数の別個の物体間にチャネルが生ずる。チャネルの数、形状、サイズ、および構成はまた、例えば、硬化プロセスを加速し、より均一な硬化を達成するために、製造の利点に利用することができる。 The separate objects are typically pressed onto the production board in such a way as to maximize the volume of concrete produced per board. When a product with a uniform lateral shape is manufactured, parallel gaps between objects remain and channels are created between multiple separate objects. The number, shape, size, and composition of channels can also be utilized for manufacturing advantages, for example, to accelerate the curing process and achieve more uniform curing.
複数のコンクリート物体は、規則的な方法でチャンバーに装填される。いくつかの実施形態では、硬化チャンバーは、チャンバーまたはエンベロープを形成する。チャンバー内には、硬化のためにボードが積み重ねられ、配置される。チャンバーでは、ボードの向きと間隔を操作して、複数の別個の物体の外面、多数の別個の物体面、および流体フローを方向付けることができる、別の積み重ねられた生産ボードなどのチャンバー要素からなるチャネルを生成できる。別個の物体の形状と硬化チャンバーの流体フロープロファイルによって、最適な物体の向き、物体とチャンバー要素間の間隔、および物体と流体分配システム間の間隔が決定され、チャネルを形成する別個の物体の面にわたって高い二酸化炭素と水の拡散速度が誘導される。 Multiple concrete objects are loaded into the chamber in a regular manner. In some embodiments, the curing chamber forms a chamber or envelope. Boards are stacked and placed in the chamber for curing. In the chamber, from chamber elements such as separate stacked production boards, the orientation and spacing of the boards can be manipulated to direct the outer surfaces of multiple separate objects, multiple separate object surfaces, and fluid flow. Channel can be generated. The shape of the separate objects and the fluid flow profile of the curing chamber determine the optimal object orientation, the spacing between the objects and the chamber elements, and the spacing between the objects and the fluid distribution system, and the faces of the separate objects forming the channel. High carbon dioxide and water diffusion rates are induced throughout.
特定の実施形態では、一連の別個の物体を製造するために使用されるコンクリート型枠は、チャンバーのフロー分布プロファイルに従って複数の別個の物体間の間隔を変更し、チャネルを形成する別個の物体の面にわたって二酸化炭素および水の拡散速度を改善するように変更される。 In certain embodiments, the concrete mold used to manufacture a series of separate objects is a separate object that changes the spacing between multiple separate objects according to the flow distribution profile of the chamber to form a channel. Modified to improve the diffusion rate of carbon dioxide and water over the surface.
特定の実施形態では、別個の物体は、形成操作に続いて分離または移動されて、チャンバーフロー分布プロファイルに従ってコンクリート物体間の間隔を変更し、チャネルを形成する別個の物体の面にわたって二酸化炭素および水の拡散速度を改善する。 In certain embodiments, the separate objects are separated or moved following the forming operation to change the spacing between the concrete objects according to the chamber flow distribution profile, carbon dioxide and water over the faces of the separate objects forming the channel. Improves the diffusion rate of.
特定の実施形態では、製品ボードの間隔および／または製品ボードの向きを流体分配システムに対して調整して、複数の別個の物体の面の外部と、エンベロープと、複数の別個の物体とチャンバー要素によって生成されたチャネルを通る流体フローを増大させることができる。これは、複数の別個の物体およびチャンバーの関連する外面と、複数の別個の物体およびチャンバー要素の関連する外面との間の二酸化炭素および水の拡散率を増加させる。 In certain embodiments, the product board spacing and / or product board orientation is adjusted relative to the fluid distribution system to allow the outside of the face of multiple separate objects, the envelope, and the plurality of separate objects and chamber elements. The fluid flow through the channels generated by can be increased. This increases the diffusion rate of carbon dioxide and water between the associated outer surfaces of the plurality of separate objects and chambers and the associated outer surfaces of the plurality of separate objects and chamber elements.
特定の実施形態において、混合物を形成するステップは、ミキサー中で骨材、砂、ケイ酸カルシウムおよび水を混合することを含む／伴う。ミキサーは、従来のコンクリートを混合する際に典型的に使用されるタイプの任意のミキサーであり得る。骨材、砂、および固体をわずかに濡らすのに十分な水を完全に混合する。次に、ケイ酸カルシウムが、残りの水および任意の混和剤とともにバッチに追加される。混合物を完全に混合し、水を調整して目的の水分レベルを達成する。 In certain embodiments, the step of forming a mixture comprises / involves mixing aggregate, sand, calcium silicate and water in a mixer. The mixer can be any type of mixer typically used when mixing conventional concrete. Thoroughly mix enough water to slightly wet the aggregate, sand, and solids. Calcium silicate is then added to the batch with the remaining water and any admixture. Mix the mixture thoroughly and adjust the water to achieve the desired moisture level.
特定の好ましい実施形態では、１つ以上の内部ダクトまたはチャネルを有する打ち込みまたは押出または他の方法で形成された素地を生成するように構成された型枠でスラリー混合物を打ち込みまたは押出するステップは、混合物を型枠または押出機に注ぐことを含む／伴う。例えば、打ち込み物を作る場合、閉じ込められた空気の除去を促進し、粒子の再配列を促進して混合物を緻密化するために、型枠を振動させることによって、または振動ワンドを型枠内の混合物に挿入することによって、混合物を振動させることができる。押し出しの場合、押出機は固定式でも移動式でもよい。固定押出機は、混合物を所望の形状に成形するチャネルを通して混合物を押し、粒子の再配列を促進して物品を高密度化する。物品は押出機内でダイから押し出され、そこで所望の長さに切断され、物品は硬化のために積み重ねられる。移動する押出機は、混合物を固定ストッパーに押し付け、混合物を望ましい形状に成形するチャネルを通過させる。混合物が固定ストッパーに押し付けられると、混合物内の圧力が増加し、粒子が再配列し、混合物が緻密化する。より多くの材料が押し出されると、圧縮された混合物が押出機を押し出しベッドに沿って押す。 In certain preferred embodiments, the steps of driving or extruding the slurry mixture in a formwork configured to produce a substrate formed by driving or extrusion or otherwise having one or more internal ducts or channels. Includes / involves pouring the mixture into a mold or extruder. For example, when making an implant, by vibrating the formwork to facilitate the removal of trapped air and promote the rearrangement of particles to densify the mixture, or by vibrating the wand in the formwork. The mixture can be vibrated by inserting it into the mixture. For extrusion, the extruder may be fixed or mobile. The fixed extruder pushes the mixture through a channel that shapes the mixture into the desired shape, promoting particle rearrangement and densifying the article. The article is extruded from the die in the extruder, where it is cut to the desired length and the article is stacked for hardening. The moving extruder presses the mixture against a fixed stopper and passes through a channel that shapes the mixture into the desired shape. When the mixture is pressed against the fixed stopper, the pressure in the mixture increases, the particles rearrange and the mixture becomes densified. As more material is extruded, the compressed mixture pushes the extruder along the extrusion bed.
特定の好ましい実施形態では、１つ以上の内部ダクトまたはチャネル内のＣＯ２および水蒸気の雰囲気を維持するステップは、ダクトまたはチャネル内および／または外部または物品の周囲の雰囲気を含むこと；含まれるＣＯ２および／または水蒸気の雰囲気を循環させること；含まれる雰囲気への、またはそこから水蒸気を除去または追加すること；および含まれる雰囲気を加熱することを、含む／伴う。迅速かつ／または均一な硬化を達成するために、ダクトとチャネルの数、形状、サイズ、および構成は、押し出された素地の壁とＣＯ２および水蒸気の接触面積を増やすように設計できる。一般に、硬化が進行するにつれて、温度と濃度の勾配が、含まれる雰囲気内および製品自体内で発生する。これらの勾配は認識され、制御されて、製品の均一な硬化を実現する。ＣＯ２と水蒸気のガスフローは、例えば、反対方向に振動して、内部のダクトまたはチャネルを通過し、物品の外部の外側を通過するときに勾配を反転するように制御されるため、温度と濃度勾配の影響は硬化期間全体で平均化される。 In certain preferred embodiments, the steps of maintaining an atmosphere of CO 2 and water vapor within one or more internal ducts or channels include the atmosphere within and / or outside or around the article; CO included. 2 and / or circulating the atmosphere of water vapor; removing or adding water vapor to or from the atmosphere contained; and heating the atmosphere contained. To achieve rapid and / or uniform curing, the number, shape, size, and configuration of ducts and channels can be designed to increase the contact area between the extruded substrate wall and CO 2 and water vapor. Generally, as curing progresses, temperature and concentration gradients occur within the contained atmosphere and within the product itself. These gradients are recognized and controlled to achieve uniform curing of the product. The gas flow of CO 2 and water vapor is controlled to, for example, oscillate in opposite directions, pass through an internal duct or channel, and invert the gradient as it passes outside the outside of the article, thus with temperature. The effect of the concentration gradient is averaged over the curing period.
特定の好ましい実施形態では、複数のコンクリート物体内の、または複数のコンクリート物体とエンベロープの間、または複数のコンクリート物体とチャンバー要素の間の１つ以上のチャネル内にＣＯ２および水蒸気の雰囲気を維持するステップは、チャネル内および／またはコンクリート物体の外部の周囲の雰囲気を含むこと；含まれるＣＯ２および／または水蒸気の雰囲気を循環させること；含まれる雰囲気への、またはそこから水蒸気を除去または追加すること；および含まれる雰囲気を加熱することを含む／伴う。 In certain preferred embodiments, maintaining a CO 2 and water vapor atmosphere within one or more concrete objects, or between multiple concrete objects and envelopes, or within one or more channels between multiple concrete objects and chamber elements. Steps to include the atmosphere inside the channel and / or around the outside of the concrete object; circulate the atmosphere of the contained CO 2 and / or water vapor; remove or add water vapor to or from the contained atmosphere. To; and include / accompany heating the contained atmosphere.
迅速かつ／または均一な硬化を達成するために、チャネルの数、形状、サイズおよび構成は、押し出された素地の壁とＣＯ２および水蒸気の接触面積を増加させるように設計されてもよい。一般に、硬化が進行するにつれて、温度と濃度の勾配が含まれる雰囲気内および物品自体内で発生する。これらの勾配は認識され、制御されて、物品の均一な硬化を実現する。ＣＯ２と水蒸気のガスフローは、例えば、ガスフローの方向が、勾配を逆にするために、１つの方向から他の方向に交互に逆になり、チャネルと物品の外面の外側を通過するため、温度と濃度勾配の影響は硬化期間全体で平均化される。 In order to achieve rapid and / or uniform curing, the number, shape, size and composition of channels may be designed to increase the contact area between the extruded substrate wall and CO 2 and water vapor. Generally, as curing progresses, it occurs in an atmosphere that includes a temperature and concentration gradient and in the article itself. These gradients are recognized and controlled to achieve uniform curing of the article. The gas flow of CO 2 and water vapor is, for example, because the direction of the gas flow alternates from one direction to the other in order to reverse the gradient and passes outside the outer surface of the channel and the article. , The effects of temperature and concentration gradient are averaged over the curing period.
特定の好ましい実施形態において、打ち込みまたは押出成形体を硬化させるステップは、物品をＣＯ２および／または水蒸気の雰囲気と一定期間接触させることを含む／伴う。 In certain preferred embodiments, the step of curing the cast or extruded article comprises / involves contacting the article with an atmosphere of CO 2 and / or water vapor for a period of time.
硬化温度および時間は、所望の最終生成物に従って、例えば、水およびＣＯ２の雰囲気下で約２０℃〜約１５０℃の範囲の温度（例えば、約２０℃〜約１４０℃、約２０℃〜約１２０℃、約２０℃〜約１００℃、約２０℃〜約９０℃、約２０℃〜約８０℃、約２０℃〜約７０℃、約２０℃〜約６０℃、約３０℃〜約１００℃、約３０℃〜約９０℃、約３０℃〜約８０℃、約３０℃〜約７０℃、約３０℃〜約６０℃）で約１時間〜約８０時間（例えば、約１時間〜約７０時間、約１時間〜約６０時間、約６時間〜約８０時間、約６時間〜約７０時間、約６時間〜約６０時間、約１０時間〜約８０時間、約１０時間〜約７０時間、約１０時間〜約６０時間、約１５時間〜約６０時間、約１５時間〜約５０時間、約２０時間）で調整されてもよい。 Curing temperature and time may range from about 20 ° C. to about 150 ° C. (eg, about 20 ° C. to about 140 ° C., about 20 ° C. to about 20 ° C.) according to the desired final product, eg, in an atmosphere of water and CO 2. 120 ° C, about 20 ° C to about 100 ° C, about 20 ° C to about 90 ° C, about 20 ° C to about 80 ° C, about 20 ° C to about 70 ° C, about 20 ° C to about 60 ° C, about 30 ° C to about 100 ° C , About 30 ° C to about 90 ° C, about 30 ° C to about 80 ° C, about 30 ° C to about 70 ° C, about 30 ° C to about 60 ° C) for about 1 hour to about 80 hours (for example, about 1 hour to about 70). Time, about 1 hour to about 60 hours, about 6 hours to about 80 hours, about 6 hours to about 70 hours, about 6 hours to about 60 hours, about 10 hours to about 80 hours, about 10 hours to about 70 hours, It may be adjusted in about 10 hours to about 60 hours, about 15 hours to about 60 hours, about 15 hours to about 50 hours, about 20 hours).
硬化プロセスの相対湿度環境は、例えば、約１０％〜約９８％（例えば、約２０％〜約９８％、約３０％〜約９８％、約５０％〜約９８％、約８０％〜約９８％、約９０％〜約９８％、約１０％〜約９０％、約１０％〜約７０％、約１０％〜約５０％、約１０％〜約４０％、約１０％〜約３０％、約１０％〜約２０％）の範囲の所望の結果に合うように、周囲の大気圧から大気圧より約１００ｐｓｉ高い範囲（例えば、周囲の大気圧から周囲よりも約９０ｐｓｉ高い、周囲の大気圧から周囲よりも約８０ｐｓｉ高い、周囲の大気圧から周囲よりも約７０ｐｓｉ高い、周囲の大気圧から周囲よりも約６０ｐｓｉ高い、周囲よりも約２０ｐｓｉ高いから周囲よりも約１００ｐｓｉ高い、周囲よりも約３０ｐｓｉ高いから周囲よりも約１００ｐｓｉ高い）のＣＯ２圧力で調整して、均一で均質な多孔質構造を示す複合材料を生成することができる。 The relative humidity environment of the curing process is, for example, about 10% to about 98% (eg, about 20% to about 98%, about 30% to about 98%, about 50% to about 98%, about 80% to about 98). %, About 90% to about 98%, about 10% to about 90%, about 10% to about 70%, about 10% to about 50%, about 10% to about 40%, about 10% to about 30%, Around 100 psi higher than the surrounding atmospheric pressure (eg, about 90 psi higher than the surrounding atmospheric pressure) to meet the desired result in the range of about 10% to about 20%). About 80 psi higher than the surroundings, about 70 psi higher than the surrounding atmospheric pressure, about 60 psi higher than the surrounding atmospheric pressure, about 20 psi higher than the surroundings, about 100 psi higher than the surroundings, about 100 psi higher than the surroundings It can be adjusted at a CO 2 pressure of (30 psi higher to about 100 psi higher than the surroundings) to produce a composite material that exhibits a uniform and homogeneous porous structure.
本発明のいくつかの実施形態におけるような例示的な製造において、使用される材料は、粉砕ケイ酸カルシウムである。例示的な実施形態において、本発明のケイ酸カルシウム組成物、使用される粉砕ケイ酸カルシウム粒子は、粒子サイズ分布の体積分布において１μｍより大きい累積１０％直径を有する粒子サイズを有する。 In exemplary production, such as in some embodiments of the invention, the material used is ground calcium silicate. In an exemplary embodiment, the calcium silicate composition of the invention, the ground calcium silicate particles used, have a particle size with a cumulative 10% diameter greater than 1 μm in the volume distribution of the particle size distribution.
粉砕ケイ酸カルシウムは、約１μｍ〜約１００μｍ（例えば、約１μｍ〜約８０μｍ、約１μｍ〜約６０μｍ、約１μｍ〜約５０μｍ、約１μｍ〜約４０μｍ、約１μｍ〜約３０μｍ、約１μｍ〜約２０μｍ、約１μｍ〜約１０μｍ、約５μｍ〜約９０μｍ、約５μｍ〜約８０μｍ、約５μｍ〜約７０μｍ、約５μｍ〜約６０μｍ、約５μｍ〜約５０μｍ、約５μｍ〜約４０μｍ、約１０μｍ〜約８０μｍ、約１０μｍ〜約７０μｍ、約１０μｍ〜約６０μｍ、約１０μｍ〜約５０μｍ、約１０μｍ〜約４０μｍ、約１０μｍ〜約３０μｍ、約１０μｍ〜約２０μｍ、約１μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ）の平均粒子サイズ、約０．５ｇ／ｍＬ〜約３．５ｇ／ｍＬ（ゆるい、例えば０．５ｇ／ｍＬ、１．０ｇ／ｍＬ、１．５ｇ／ｍＬ、２．０ｇ／ｍＬ、２．５ｇ／ｍＬ、２．８ｇ／ｍＬ、３．０ｇ／ｍＬ、３．５ｇ／ｍＬ）のかさ密度および約１．０ｇ／ｍＬ〜約１．２ｇ／ｍＬ（タップ）、約１．５ｍ２／ｇ〜約３．５ｍ２／ｇ（例えば、１．５ｍ２／ｇ、２．０ｍ２／ｇ、２．３ｍ２／ｇ、２．５ｍ２／ｇ、２．８ｍ２／ｇ、３．０ｍ２／ｇ、３．２ｍ２／ｇ、３．５ｍ２／ｇ）の表面積を有し得る。 The ground calcium silicate is about 1 μm to about 100 μm (for example, about 1 μm to about 80 μm, about 1 μm to about 60 μm, about 1 μm to about 50 μm, about 1 μm to about 40 μm, about 1 μm to about 30 μm, about 1 μm to about 20 μm, About 1 μm to about 10 μm, about 5 μm to about 90 μm, about 5 μm to about 80 μm, about 5 μm to about 70 μm, about 5 μm to about 60 μm, about 5 μm to about 50 μm, about 5 μm to about 40 μm, about 10 μm to about 80 μm, about 10 μm ~ About 70 μm, about 10 μm to about 60 μm, about 10 μm to about 50 μm, about 10 μm to about 40 μm, about 10 μm to about 30 μm, about 10 μm to about 20 μm, about 1 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm , 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm) average particle size, about 0.5 g / mL to about 3.5 g / mL (loose, eg 0.5 g / mL, 1.0 g / mL, 1.5 g / mL) , 2.0 g / mL, 2.5 g / mL, 2.8 g / mL, 3.0 g / mL, 3.5 g / mL) bulk density and about 1.0 g / mL to about 1.2 g / mL (tap) ), about 1.5 m 2 / g to about 3.5 m 2 / g (e.g., 1.5m 2 /g,2.0m 2 /g,2.3m 2 /g,2.5m 2 / g, 2. 8m 2 /g,3.0m 2 /g,3.2m 2 may have a surface area of /g,3.5m 2 / g).
特定の好ましい実施形態において、粒子状組成物は、約１０重量％〜約９５重量％（例えば、約２０重量％〜約９５重量％、約３０重量％〜約９５重量％、約５０重量％〜約９５重量％、約６０重量％〜約９５重量％、約２０重量％〜約９０重量％、約２０重量％〜約８０重量％、約２０重量％〜約７０重量％、約３０重量％〜約８０重量％、約５０重量％〜約８０重量％）の粉砕ケイ酸カルシウム材料を含む。 In certain preferred embodiments, the particulate composition comprises from about 10% to about 95% by weight (eg, from about 20% to about 95% by weight, from about 30% to about 95% by weight, from about 50% by weight). About 95% by weight, about 60% by weight to about 95% by weight, about 20% by weight to about 90% by weight, about 20% by weight to about 80% by weight, about 20% by weight to about 70% by weight, about 30% by weight. Approximately 80% by weight, from about 50% to about 80% by weight) of ground calcium silicate material.
別個の物体を製造するために、化学的混和剤を含めることができ；例えば、可塑剤、遅延剤、促進剤、分散剤、その他のレオロジー調整剤。ＢＡＳＦ（登録商標）ＣｈｅｍｉｃａｌｓによるＧｌｅｎｉｕｍ（商標）７５００およびＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙによるＡｃｕｍｅｒ（商標）等の特定の市販の化学混和剤も含まれ得る。特定の実施形態では、所望の複合材料に応じて、１つ以上の顔料を結合マトリックス中に均一に分散させるか、または実質的に不均一に分散させることができる。顔料は、例えば、様々な金属の酸化物（例えば、黒色酸化鉄、酸化コバルトおよび酸化クロム）を含む任意の適切な顔料であってよい。顔料は、例えば、黒色、白色、青色、灰色、ピンク色、緑色、赤色、黄色および茶色から選択される任意の１つ以上の色であってよい。顔料は、所望の複合材料に応じて任意の適切な量、例えば、約０．０重量％〜約１０重量％の範囲の量で存在することができる。 Chemical admixtures can be included to produce separate objects; for example, plasticizers, retarders, accelerators, dispersants, and other rheology modifiers. Certain commercially available chemical admixtures such as Glenium ™ 7500 by BASF® Chemicals and Acumer ™ by Dow Chemical Company may also be included. In certain embodiments, the one or more pigments can be uniformly or substantially non-uniformly dispersed in the binding matrix, depending on the desired composite material. The pigment may be any suitable pigment, including, for example, oxides of various metals (eg, black iron oxide, cobalt oxide and chromium oxide). The pigment may be, for example, any one or more colors selected from black, white, blue, gray, pink, green, red, yellow and brown. The pigment can be present in any suitable amount, for example in the range of about 0.0% to about 10% by weight, depending on the desired composite material.
特定の実施形態では、顔料は、所望の複合材料に応じて、結合マトリックス中に均一に分散されてもよく、または実質的に不均一に分散されてもよい。顔料は、例えば、様々な金属の酸化物（例えば、黒色酸化鉄、酸化コバルトおよび酸化クロム）を含む任意の適切な顔料であってよい。顔料は、例えば、黒色、白色、青色、灰色、ピンク色、緑色、赤色、黄色および茶色から選択される任意の１つ以上の色であってよい。顔料は、所望の複合材料に応じて任意の適切な量で、例えば、約０．０重量％〜約１０重量％（例えば、約０．０％〜約８％、約０．０％〜約６％、約０．０％〜約５％、約０．０％〜約４％、約０．０％〜約３％、約０．０％〜約２％、約０．０％〜約１％、約０．０％〜約０．５％、約０．０％〜約０．３％、約０．０％〜約２％、約０．０％〜約０．１％）の範囲の量で存在し得る。 In certain embodiments, the pigment may be uniformly dispersed in the binding matrix or substantially non-uniformly dispersed, depending on the desired composite material. The pigment may be any suitable pigment, including, for example, oxides of various metals (eg, black iron oxide, cobalt oxide and chromium oxide). The pigment may be, for example, any one or more colors selected from black, white, blue, gray, pink, green, red, yellow and brown. The pigment is in any suitable amount depending on the desired composite material, for example, from about 0.0% to about 10% by weight (eg, about 0.0% to about 8%, about 0.0% to about 0.0%). 6%, about 0.0% to about 5%, about 0.0% to about 4%, about 0.0% to about 3%, about 0.0% to about 2%, about 0.0% to about 1%, about 0.0% to about 0.5%, about 0.0% to about 0.3%, about 0.0% to about 2%, about 0.0% to about 0.1%) Can exist in a range of quantities.
したがって、所望の製造プロセスを達成するために、様々な反応温度、圧力および反応の長さを含む、硬化条件の様々な組み合わせを考えだすことができる。第１の例示的な実施形態では、液体形態の水とＣＯ２ガスが、乾燥オーブンで予備乾燥された物品に供給され、硬化プロセスが約９０℃および約２０ｐｓｉｇ（すなわち、周囲圧力より２０ｐｓｉ高い）で約４８時間行われる。第２の例示的な実施形態では、水が前駆体材料中に存在し（例えば、前の混合ステップからの残留水として）、ＣＯ２ガスが物品に供給され、硬化プロセスが約６０℃および０ｐｓｉｇで（周囲大気圧で）約１９時間行われる。第３の例示的な実施形態では、水はＣＯ２と共に蒸気形態で物品に供給され、硬化プロセスは約９０℃および２０ｐｓｉｇ（周囲大気圧より２０ｐｓｉ高い）で約１９時間行われる。 Therefore, different combinations of curing conditions can be devised to achieve the desired manufacturing process, including different reaction temperatures, pressures and reaction lengths. In the first exemplary embodiment, liquid water and CO 2 gas are fed to the article pre-dried in a drying oven and the curing process is about 90 ° C. and about 20 psig (ie, 20 psi higher than ambient pressure). It will be held for about 48 hours. In a second exemplary embodiment, water is present in the precursor material (eg, as residual water from the previous mixing step), CO 2 gas is supplied to the article, and the curing process is at about 60 ° C. and 0 psig. It takes about 19 hours (at ambient pressure). In a third exemplary embodiment, water is supplied to the article in vapor form with CO 2 and the curing process is carried out at about 90 ° C. and 20 psig (20 psi higher than ambient atmospheric pressure) for about 19 hours.
物品の特性、製造時間および規模は、例えば、硬化技術（例えば、ＣＯ２供給、システム圧力および温度）ならびに混合比率と構成要素を調整することによって、本明細書の開示に基づいて微調整できることに留意されたい。 The properties, production time and scale of the article can be fine-tuned based on the disclosure herein, for example by adjusting the curing technique (eg, CO 2 supply, system pressure and temperature) and mixing ratio and components. Please note.
使用される材料および有利な環境的および経済的利益を提供する製造プロセスに加えて、本発明の中空コア物品は、従来のコンクリートから作製された中空コア製品よりも性能において多くの利点を提供し、例えば、通常のポルトランドセメントを使用して製造されたプレキャストコンクリート製品の場合よりもはるかに短い時間で安定した特性を達成できる。 In addition to the materials used and the manufacturing process that provides favorable environmental and economic benefits, the hollow core articles of the present invention offer many performance advantages over hollow core products made from conventional concrete. For example, stable properties can be achieved in a much shorter time than in the case of precast concrete products manufactured using ordinary Portland cement.
・結合要素、結合マトリックス、および複合材料
・化学的議論
本発明は、ＣＯ２消費反応によって主に硬化される新規の複合材料を製造するために使用される装置および方法を提供する。これらの材料は有用な特性を示し、広く利用可能な低コストの前駆体材料から、環境への影響を最小限に抑えた大規模生産に適したプロセスで容易に製造できる。前駆体材料は、安価で豊富なケイ酸カルシウムリッチな組成物、微粒子および粗い粒子を含む。ケイ酸カルシウム組成物は、様々なケイ酸カルシウム相（例えば、ＣＳ、Ｃ３Ｓ２、Ｃ２Ｓおよびケイ酸カルシウム系アモルファス相を含む）を含む粉砕生成物から構成されてもよい。微粒子と粗い粒子は、石灰岩または他の炭酸カルシウム系材料、粉砕石英または他のＳｉＯ２系材料、砂および砕石で構成されていてもよい。微粒子と粗い粒子は、花崗岩、雲母、長石などの砕かれた鉱物で構成されている場合もある。その他のプロセス要素には、水とＣＯ２が含まれる。１つ以上の顔料（例：黒色酸化鉄、酸化コバルト、酸化クロム）着色ガラスおよび／または着色石英から選択される添加剤など、さまざまな添加剤を使用して、得られる複合材料の物理的外観および／または機械的特性を変更および微調整できる。水の使用量の削減やレオロジーの変化に関する添加剤も使用できる。
• Bonding Elements, Bonding Matrix, and Composites • Chemical Discussion The present invention provides equipment and methods used to produce novel composites that are primarily cured by CO 2 consumption reactions. These materials exhibit useful properties and can be easily manufactured from widely available low-cost precursor materials in processes suitable for large-scale production with minimal environmental impact. Precursor materials include inexpensive and abundant calcium silicate-rich compositions, fine particles and coarse particles. The calcium silicate composition may be composed of a ground product containing various calcium silicate phases, including, for example, CS, C3S2, C2S and calcium silicate-based amorphous phases. The fine and coarse particles may be composed of limestone or other calcium carbonate based material, ground quartz or other SiO 2 based material, sand and crushed stone. Fine and coarse particles may be composed of crushed minerals such as granite, mica and feldspar. Other process elements include water and CO 2 . The physical appearance of the composite obtained using a variety of additives, such as one or more pigments (eg, black iron oxide, cobalt oxide, chromium oxide), an additive selected from colored glass and / or colored quartz. And / or mechanical properties can be changed and fine-tuned. Additives for reducing water usage and changing rheology can also be used.
本明細書に開示されるように、複合材料は、エネルギー効率の良い水熱液相焼結（ＨＬＰＳ）プロセスを使用して製造され、複合材料の様々な要素を一緒に保持する結合要素を生成することができる。複合材料は、低コストで製造でき、環境に好ましい影響を与えることができる。例えば、本発明の好ましい実施形態では、ＣＯ２が反応種として使用され、ＣＯ２の隔離と、既存の製造技術では比類のないカーボンフットプリントを有する製造された複合材料における結合要素の生成をもたらす。ＨＬＰＳプロセスは、化学反応の自由エネルギーと結晶成長によって引き起こされる表面エネルギー（面積）の減少によって熱力学的に推進される。高融点流体または高温固体媒体を使用する代わりに溶液（水性または非水性）を使用して反応種を輸送するため、ＨＬＰＳプロセスの速度論は低温で妥当な速度で進行する。 As disclosed herein, composites are manufactured using an energy efficient hydrothermal liquid phase sintering (HLPS) process to produce binding elements that hold the various elements of the composite together. can do. Composites can be manufactured at low cost and have a positive impact on the environment. For example, in a preferred embodiment of the invention, CO 2 is used as the reactive species, resulting in CO 2 isolation and the formation of binding elements in a manufactured composite with a carbon footprint unmatched by existing manufacturing techniques. .. The HLPS process is thermodynamically driven by the free energy of the chemical reaction and the reduction of surface energy (area) caused by crystal growth. The kinetics of the HLPS process proceeds at a reasonable rate at low temperatures because the reaction species are transported using a solution (aqueous or non-aqueous) instead of using a refractory fluid or a hot solid medium.
ＨＬＰＳ、炭酸化性ケイ酸カルシウム系セメント、結合要素の炭酸化および形成、その装置およびプロセスの様々な特徴の議論、ならびに関連するトピックは、米国特許第８，１１４，３６７号、米国特許公開第２００９／０１４３２１１号（出願番号１２／２７１，５６６）、米国特許公開第２０１１／０１０４４６９号（出願番号１２／９８４，２９９）、米国特許公開第２００９／０１４２５７８号（出願番号１２／２７１，５１３）、米国特許公開第２０１３／０１２２２６７号（出願番号１３／４１１，２１８）、米国特許公開第２０１２／０３１２１９４号（出願番号１３／４９１，０９８）、国際公開第２００９／１０２３６０号（ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８３６０６）、国際公開第２０１１／０５３５９８号（ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５４１４６）、国際公開第２０１１／０９０９６７号（ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２１６２３）、２０１２年１０月１日出願の米国仮特許出願番号６１／７０８，４２３、米国特許公開第２０１４／０１２７４５０号（出願番号１４／０４５，７５８）、米国特許公開第２０１５／０２６６７７８号（出願番号１４／０４５，５１９）、米国特許公開第２０１４／０１２７４５８号（出願番号１４／０４５，７６６）、米国特許公開第２０１４／０３４２１２４号（出願番号１４／０４５，５４０）、米国特許公開第２０１４／０２７２２１６号（出願番号１４／２０７，４１３）、米国特許公開第２０１４／０２６３６８３号（出願番号１４／２０７，４２１）、米国特許公開第２０１４／０３１４９９０号（出願番号１４／２０７，９２０）、米国特許第９，２２１，０２７号（出願番号１４／２０９，２３８）、米国特許公開第２０１４／０３６３６６５号（出願番号１４／２９５，６０１）、米国特許公開第２０１４／０３６１４７１号（出願番号１４／２９５，４０２）、米国特許公開第２０１６／０３５５４３９号（出願番号１４／５０６，０７９）、米国特許公開第２０１５／０２２５２９５号（出願番号１４／６０２，３１３）、米国特許公開第２０１５／００５６４３７号（出願番号１４／４６３，９０１）、米国特許公開第２０１６／０１６８７２０号（出願番号１４／５８４，２４９）、米国特許公開第２０１５／０３３６８５２号（出願番号１４／８１８，６２９）、米国特許公開第２０１６／００３１７５７号（出願番号１４／８１７，１９３）、米国特許公開第２０１６／０２７２５４４号（出願番号１５／０７４，６５９）、米国特許公開第２０１６／００９６７７３号（出願番号１４／８７４，３５０）、米国特許公開第２０１６／０３４０２６１号（出願番号１４／７１５，４９７）、米国特許公開第２０１６／０２７２５４５号（出願番号１５／０７４，６９２）、米国特許公開第 ２０１７／０１０２３７３号（出願番号１５／２９０，３２８）、米国特許公開第２０１７／０１２１２２３号（出願番号１５／３３５，５２０）、米国特許公開第２０１７／０２０４０１０号（出願番号１５／４０９，３５２）、米国特許公開第２０１７／０２５３５３０号（出願番号１５／４４９，７３６）、米国特許公開第２０１７／０２６００９６号（出願番号１５／４５１，３４４）、米国特許公開第２０１７／０３２０７８１号（出願番号１５／５８７，７０５）、２０１７年５月３１日出願の米国特許出願番号１５／６０９，９０８、２０１７年９月２６日出願の米国特許出願番号１５／７１６，３９２に見出すことができ、これらの各々は、すべての目的のために参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。 HLPS, carbonated calcium silicate cement, carbonation and formation of binding elements, discussion of various features of its equipment and processes, and related topics are U.S. Pat. Nos. 8,114,367, U.S. Patent Publication No. 8. 2009/01432111 (Application No. 12 / 271,566), US Patent Publication No. 2011/01044669 (Application No. 12 / 984,299), US Patent Publication No. 2009/0142578 (Application No. 12 / 271,513), U.S. Patent Publication No. 2013/0122267 (Application No. 13 / 411,218), U.S. Patent Publication No. 2012/0312194 (Application No. 13 / 491,098), International Publication No. 2009/102360 (PCT / US2008 / 083606) , International Publication No. 2011/053598 (PCT / US2010 / 054146), International Publication No. 2011/090967 (PCT / US2011 / 021623), US Provisional Patent Application No. 61 / 708,423, filed October 1, 2012, U.S. Patent Publication No. 2014/0127450 (Application No. 14 / 045,758), U.S. Patent Publication No. 2015/02666778 (Application No. 14/045,519), U.S. Patent Publication No. 2014/0127458 (Application No. 14/045) , 766), U.S. Patent Publication No. 2014/0342124 (Application No. 14/045,540), U.S. Patent Publication No. 2014/0272216 (Application No. 14 / 207,413), U.S. Patent Publication No. 2014/02363683 (Application) No. 14 / 207,421), U.S. Patent Publication No. 2014/0314990 (Application No. 14 / 207,920), U.S. Patent No. 9,221,027 (Application No. 14 / 209,238), U.S. Patent Publication No. 2014 / 0363665 (Application No. 14 / 295,601), US Patent Publication No. 2014/0361471 (Application No. 14 / 295,402), US Patent Publication No. 2016/0355439 (Application No. 14/506,079), USA Patent Publication No. 2015/0225295 (Application No. 14 / 602,313), US Patent Publication No. 2015/0056437 (Application No. 14 / 463,901), US Patent Publication No. 2016/016870 (Application No. 14/584) 249), US Patent Publication No. 2015/0336852 (Application No. 14 / 818,629), US Patent Publication No. 2016/0031757 (Application No. 14/817, 1) 93), U.S. Patent Publication No. 2016/0272544 (Application No. 15/074,659), U.S. Patent Publication No. 2016/0967773 (Application No. 14 / 874,350), U.S. Patent Publication No. 2016/0340261 (Application No.) 14 / 715,497), US Patent Publication No. 2016/0272545 (Application No. 15 / 074,692), US Patent Publication No. 2017/0102373 (Application No. 15 / 290,328), US Patent Publication No. 2017/0121223 No. (Application No. 15 / 335,520), U.S. Patent Publication No. 2017/0204010 (Application No. 15 / 409,352), U.S. Patent Publication No. 2017/0253530 (Application No. 15 / 449,736), U.S. Patent Publication No. 2017/0260096 (Application No. 15 / 451,344), U.S. Patent Publication No. 2017/0320781 (Application No. 15 / 587,705), U.S. Patent Application No. 15 / 609,908 filed May 31, 2017. , US Patent Application No. 15 / 716,392, filed September 26, 2017, each of which is expressly incorporated herein by reference in its entirety for all purposes.
図１〜図８は、記載されたいくつかの材料の間の様々な相の相互関係を示す相図である。 1 to 8 are phase diagrams showing the interrelationships of various phases between some of the described materials.
特定の好ましい実施形態において、複数の結合要素は、ガス支援ＨＬＰＳプロセスによってそれらをＣＯ２と反応させることによって、粉砕ケイ酸カルシウム組成物からの化学変換によって調製される。 In certain preferred embodiments, the multiple binding elements are prepared by chemical conversion from the ground calcium silicate composition by reacting them with CO 2 by a gas-assisted HLPS process.
特定の実施形態において、複合材料は、約９０ＭＰａ〜約１７５ＭＰａ（例えば、約９０ＭＰａ〜約１５０ＭＰａ、約９０ＭＰａ〜約１４０ＭＰａ、約９０ＭＰａ〜約１３０ＭＰａ、約９０ＭＰａ〜約１２０ＭＰａ、約９０ＭＰａ〜約１１０ＭＰａ、約１００ＭＰａ〜約１７５ＭＰａ、約１２０ＭＰａ〜約１７５ＭＰａ、約１３０ＭＰａ〜約１７５ＭＰａ、約１４０ＭＰａ〜約１７５ＭＰａ、約１５０ＭＰａ〜約１７５ＭＰａ、約１６０ＭＰａ〜約１７５ＭＰａ）の圧縮強度を特徴とする。 In certain embodiments, the composite material is about 90 MPa to about 175 MPa (eg, about 90 MPa to about 150 MPa, about 90 MPa to about 140 MPa, about 90 MPa to about 130 MPa, about 90 MPa to about 120 MPa, about 90 MPa to about 110 MPa, about 100 MPa. It is characterized by a compressive strength of ~ about 175 MPa, about 120 MPa to about 175 MPa, about 130 MPa to about 175 MPa, about 140 MPa to about 175 MPa, about 150 MPa to about 175 MPa, about 160 MPa to about 175 MPa).
特定の実施形態では、複合材料は、約５ＭＰａ〜約３０ＭＰａ（例えば、約５ＭＰａ〜約２５ＭＰａ、約５ＭＰａ〜約２０ＭＰａ、約５ＭＰａ〜約１５ＭＰａ、約５ＭＰａ〜約１０ＭＰａ、約１０ＭＰａ〜約３０ＭＰａ、約２０ＭＰａ〜約３０ＭＰａ、約２５ＭＰａ〜約３０ＭＰａ）の曲げ強度を特徴とする。 In certain embodiments, the composite material is about 5 MPa to about 30 MPa (eg, about 5 MPa to about 25 MPa, about 5 MPa to about 20 MPa, about 5 MPa to about 15 MPa, about 5 MPa to about 10 MPa, about 10 MPa to about 30 MPa, about 20 MPa. It is characterized by a bending strength of (~ about 30 MPa, about 25 MPa to about 30 MPa).
特定の実施形態において、複合材料は、約１０％未満（例えば、約８％、５％、４％、３％、２％、または１％未満）の吸水を特徴とする。 In certain embodiments, the composite is characterized by a water absorption of less than about 10% (eg, about 8%, 5%, 4%, 3%, 2%, or less than 1%).
複合材料は、所望の質感、パターン、および物理的特性、特に天然石に特徴的なもののうちの１つ以上を表すことができる。特定の好ましい実施形態では、複合材料は、天然石と同様の視覚的パターンを示す。その他の特性には、色（例えば、黒、白、青、ピンク、グレー（淡〜暗）、緑、赤、黄色、茶色、シアン（青緑）または紫）および質感などがある。 The composite material can represent one or more of the desired textures, patterns, and physical properties, especially those characteristic of natural stone. In certain preferred embodiments, the composite exhibits a visual pattern similar to natural stone. Other properties include color (eg, black, white, blue, pink, gray (light to dark), green, red, yellow, brown, cyan (blue-green) or purple) and texture.
・機器と処理の議論
・ＣＯ２制御
記載された実施形態では、約９９％の純度の工業用ＣＯ２が使用され、これは、Ｐｒａｘａｉｒ、Ｉｎｃ．、Ｌｉｎｄｅ ＡＧ、Ａｉｒ Ｌｉｑｕｉｄｅなどの様々な異なる工業用ガス会社によって提供される。この供給は、約３００ＰＳＩＧの蒸気圧を維持するような温度に調整された液体二酸化炭素の形で、大きな加圧保持タンクに保持できる。次に、このガスはＣＯ２硬化エンクロージャーまたはチャンバーに配管される。最も単純なシステムでは、ＣＯ２は、エンクロージャー内の周囲の空気を追い出すのに十分な速度でエンクロージャーを通って流れる。一般に、パージ時間はエンクロージャーのサイズとＣＯ２ガスが供給される速度に依存する。多くのシステムでは、空気のエンクロージャーをパージするこのプロセスは、ＣＯ２濃度を妥当なレベルに上げるために分単位で測定される時間で実行でき、その後硬化を実行できる。単純なシステムでは、ＣＯ２ガスが所定の速度でシステムに供給され、硬化反応を促進するのに十分なＣＯ２の濃度を維持する。
• Equipment and processing discussions • CO 2 control In the embodiments described, industrial CO 2 with a purity of approximately 99% is used, which is described by Praxair, Inc. , Linde AG, Air Liquide and various other industrial gas companies. This supply can be held in a large pressurized holding tank in the form of liquid carbon dioxide conditioned to a temperature that maintains a vapor pressure of about 300 PSIG. This gas is then piped to a CO 2 curing enclosure or chamber. In the simplest system, CO 2 flows through the enclosure at a speed sufficient to expel the ambient air inside the enclosure. In general, the purge time depends on the size of the enclosure and the rate at which CO 2 gas is supplied. In many systems, this process of purging the air enclosure can be performed in a time measured in minutes to raise the CO 2 concentration to a reasonable level, followed by curing. In a simple system, CO 2 gas is supplied to the system at a predetermined rate to maintain a concentration of CO 2 sufficient to accelerate the curing reaction.
例として、ここでは、非常に一貫した濃度を維持するのによく適した、反応中に二酸化炭素濃度を維持する方法について説明するが、これは、最も高価な技術になる傾向がある「閉ループ」プロセスである。この方法は、システム内のＣＯ２濃度の測定を直接使用し、ＰＬＣなどのコントローラーを使用して、設定点での電子／自動制御バルブでＣＯ２濃度を制御する。ＮＤＩＲのようなＣＯ２を直接測定する測定技術を採用することが望ましい。ＮＤＩＲ測定方法では、ガスサンプルストリームは、低流量ポンプを介してシステムから引き出される。チラーは、ＮＤＩＲ装置によってサンプリングされる前に、ガスストリームから水分を取り除くために使用される。したがって、アナライザーによって提供される測定には、ガスストリームの水蒸気成分が欠落しており、テストサンプルから除去された湿度を考慮して調整する必要がある。システムガスフローの湿度の測定は、乾球湿球湿度測定技術を使用して、乾球湿球湿度測定デバイスを使用して、または異なるタイプの水分センサーを使用して実行できる。真のＣＯ２濃度は、コンピューター制御システムまたはＰＬＣを使用して計算できる。真のＣＯ２濃度がわかると、作動した比例制御バルブは、乾燥したＣＯ２が消費され、その時点で望ましい設定値を下回ったときに乾燥したＣＯ２をシステムに追加できる。様々な実施形態において、設定点は、必要に応じて、特定の組成物、複合材料試料の形状およびサイズを硬化する経験に基づいて、時間とともに変化し得る。 As an example, here we describe a method of maintaining carbon dioxide concentration during the reaction, which is well suited to maintain a very consistent concentration, but this tends to be the most expensive technique "closed loop". It is a process. This method directly uses the measurement of CO 2 concentration in the system and controls the CO 2 concentration with an electronic / automatic control valve at the set point using a controller such as PLC. It is desirable to adopt a measurement technique that directly measures CO 2 such as NDIR. In the NDIR measurement method, the gas sample stream is drawn from the system via a low flow pump. The chiller is used to remove water from the gas stream before it is sampled by the NDIR device. Therefore, the measurements provided by the analyzer are missing the water vapor component of the gas stream and need to be adjusted taking into account the humidity removed from the test sample. Humidity measurements of the system gas flow can be performed using dry bulb humidity measurement techniques, using dry bulb humidity measuring devices, or using different types of moisture sensors. The true CO 2 concentration can be calculated using a computer control system or PLC. Knowing the true CO 2 concentration, the activated proportional control valve can add dry CO 2 to the system when it consumes dry CO 2 and falls below the desired set value at that time. In various embodiments, the set points can change over time, if desired, based on the experience of curing the shape and size of a particular composition, composite sample.
・湿度制御
図９は、本発明の原理による加湿を提供するＣＯ２複合材料硬化チャンバーの概略図である。図９では、水供給が提供され、水蒸気が硬化チャンバー内を循環している雰囲気に加えられる。水は、飲料水の便利な供給源であり得る。いくつかの実施形態では、通常の水道水が使用される。いくつかの実施形態において、水は、霧化ノズルまたは噴霧スプレーノズル、電気蒸気発生器、ガス燃焼蒸気発生器を通って流れることによって、または例は、浸漬ヒーターを備えたドラム反応器である液体水供給からの蒸発を引き起こすようにチャンバー内のガス温度を超えて加熱されることによって、蒸気に変換され得る。さらに別の実施形態では、入ってくるガスストリームの相対湿度を上げるために、加熱された水供給を通じて泡立てられた後、ＣＯ２供給をシステムに流すことができ、一例は、「フロースルー」または「開ループ」用に構成されたドラム反応器である。
Humidity Control FIG. 9 is a schematic diagram of a CO 2 composite curing chamber that provides humidification according to the principles of the present invention. In FIG. 9, a water supply is provided and water vapor is added to the atmosphere circulating in the curing chamber. Water can be a convenient source of drinking water. In some embodiments, ordinary tap water is used. In some embodiments, the water flows through an atomizing nozzle or spray spray nozzle, an electric steam generator, a gas-burning steam generator, or, for example, a liquid that is a drum reactor with an immersion heater. It can be converted to steam by being heated above the gas temperature in the chamber to cause evaporation from the water supply. In yet another embodiment, the CO 2 supply can flow through the system after being whipped through a heated water supply to increase the relative humidity of the incoming gas stream, an example of "flow-through" or A drum reactor configured for "open loop".
相対湿度は、従来のコンクリート硬化およびＣＯ２複合材料硬化の両方において重要なパラメーターである。従来の硬化チャンバーには、主に窒素、酸素、および水蒸気で構成される湿った空気雰囲気が存在する。これらのシステムでは、ほとんどの場合、相対湿度は標準の静電容量センサー技術によって測定される。ただし、ＣＯ２硬化チャンバーには、これらのセンサーの一部のタイプと互換性のない、主に二酸化炭素で構成されるガス雰囲気がある。ここで説明するＣＯ２複合材料硬化システムでは、二酸化炭素と水蒸気または双極子分極水蒸気測定機器、冷却ミラー湿度計、または静電容量湿度センサーの湿度比を利用する乾球湿球技術などのセンシング技術を使用できる。 Relative humidity is an important parameter in both conventional concrete hardening and CO 2 composite hardening. A conventional curing chamber has a moist air atmosphere mainly composed of nitrogen, oxygen, and water vapor. In these systems, relative humidity is most often measured by standard capacitive sensor technology. However, the CO 2 curing chamber has a gas atmosphere composed primarily of carbon dioxide, which is incompatible with some types of these sensors. In the CO 2 composite material curing system described here, sensing technologies such as carbon dioxide and water vapor or dipole polarized water vapor measuring instruments, cooling mirror hygrometers, or dry-bulb wet-bulb technology that utilizes the humidity ratio of a capacitive humidity sensor. Can be used.
硬化される製品のタイプおよび形状、チャンバーの設計、およびチャンバー内での製品の充填効率に応じて、湿度を減少または増加させ、特定の設定点に調整する必要がある場合がある。設定値の範囲は、相対湿度１％〜９９％である。湿度制御のための３つの異なる方法が、単一のシステムに組み合わせることができるＣＯ２複合材料の硬化プロセスに存在する場合がある。ＣＯ２硬化システムの一実施形態における加湿のための１つの方法が、図９に表されている。別の方法では、システムから水分を除去して、複合材料製品をＣＯ２で硬化させることができる。相対湿度を下げる簡単な方法は、システム内の湿ったガスを二酸化炭素などの乾燥ガスで置き換えることである。さらに別の実施形態では、相対湿度を下げることができ、したがって、非パージ方法によってガスから水蒸気を除去することができ、これは、好ましい一実施形態では、水抽出を実行する冷却熱交換器である。 Depending on the type and shape of the product to be cured, the design of the chamber, and the efficiency of filling the product in the chamber, it may be necessary to reduce or increase the humidity and adjust to a particular set point. The set value range is 1% to 99% relative humidity. Three different methods for humidity control may exist in the curing process of CO 2 composites that can be combined into a single system. One method for humidification in one embodiment of a CO 2 curing system is shown in FIG. Alternatively, moisture can be removed from the system and the composite product can be cured with CO 2 . An easy way to reduce relative humidity is to replace the moist gas in the system with a dry gas such as carbon dioxide. In yet another embodiment, the relative humidity can be reduced and therefore water vapor can be removed from the gas by a non-purge method, which in one preferred embodiment is a cooling heat exchanger performing water extraction. is there.
図１０は、湿度制御の複数の方法、ならびに一定の流れまたは圧力調節を使用してＣＯ２を制御および補充する能力を有し、本発明の原理に従って温度を制御できる硬化チャンバーの概略図である。このシステムは、閉ループ制御またはフィードバックを使用した制御を提供できるシステムの例であり、プロセスサイクルの特定の時間に必要なＣＯ２濃度、湿度、温度などの動作パラメーターの設定値が提供され、制御されているパラメーターの実際の値が目的の値かどうかを確認するために測定される。目的の値からの偏差が測定された場合は、パラメーターの値が目的の値と一致するように修正アクションが実行される。このような制御システムは高価で複雑になる可能性があり、高価値の製品または非常に正確なプロセス条件を必要とする製品に関しては役立つ場合がある。 FIG. 10 is a schematic representation of a curing chamber capable of controlling and replenishing CO 2 using multiple methods of humidity control, as well as constant flow or pressure regulation, and capable of controlling temperature according to the principles of the present invention. .. This system is an example of a system that can provide closed-loop control or control using feedback, providing and controlling settings for operating parameters such as CO 2 concentration, humidity, and temperature required at a particular time in the process cycle. It is measured to see if the actual value of the parameter you are using is the desired value. If a deviation from the desired value is measured, a corrective action is taken to ensure that the parameter value matches the desired value. Such control systems can be expensive and complex and can be useful for high value products or products that require very accurate process conditions.
・温度制御
いくつかの実施形態では、温度は、熱電対またはＲＴＤなどのセンサーを利用して測定される。測定信号は、熱交換器へのエネルギーを調整し、それによってシステム全体の温度を経時的に調整できるコントローラーまたはコンピューターに送り返される。ブロワーは、サンプルの制御された水分の重要な部分である製品とチャンバー自体に伝達するガスに熱エネルギーを伝達するのに役立つため、加熱システムの重要な要素である。加熱の方法は、電気またはガス燃焼がある。ジャケットヒーターは、加熱ジャケットと接触しているチャンバーを通って流れるＣＯ２の温度を制御するために使用でき、任意の便利な熱源を使用できる。外部加熱の手段には、電気加熱、温水加熱、または熱油加熱が含まれ得るが、これらに限定されない。ＣＯ２硬化チャンバーでは、これまで間接ガス燃焼システムが利用されており、直接燃焼ガスバーナーはそれらが空気と燃焼生成物をシステムに引き込み、それによってＣＯ２を希釈し、ＣＯ２濃度の制御を困難にするため、避けられていた。ドラムリアクターなどの一部の小規模システムは、チャンバー内の加熱要素ではなく、電気ジャケットヒーターを使用してチャンバーの表面全体を加熱する。
-Temperature control In some embodiments, the temperature is measured using a sensor such as a thermocouple or RTD. The measurement signal is sent back to a controller or computer that regulates the energy to the heat exchanger, thereby adjusting the temperature of the entire system over time. The blower is an important element of the heating system as it helps to transfer thermal energy to the gas that is transferred to the product and the chamber itself, which is an important part of the controlled moisture of the sample. The heating method is electric or gas combustion. The jacket heater can be used to control the temperature of CO 2 flowing through the chamber in contact with the heating jacket, and any convenient heat source can be used. Means of external heating may include, but are not limited to, electric heating, hot water heating, or hot oil heating. The CO 2 cured chamber, heretofore have been utilized indirect gas fired system draws direct combustion gas burner combustion products thereof with air system, thereby diluting the CO 2, difficult to control the CO 2 concentration It was avoided because it was. Some small systems, such as drum reactors, use an electric jacket heater to heat the entire surface of the chamber rather than the heating element inside the chamber.
・ガスフロー制御
別の制御パラメーターは、システムで硬化される材料にわたるガス速度である。ガスの速度は、これらに限定されないが、チャンバーの設計、バッフルの設計、ファンのサイズ、ファンの速度／電力、ファンの数、システム内の温度勾配、システム内のラック設計、システム内のサンプル形状など、プロセス機器の変数に大きく依存する。チャンバー内のガス速度を制御する最も簡単な方法は、ブロワー速度（ＲＰＭ）を調整することであり、通常、可変周波数ドライブを使用してブロワーモーター速度を制御できるようにする。ブロワーを使用して、硬化チャンバー内でガスを所望の速度で循環させることができる。システム内のガス速度は、ピトー管測定およびレーザードップラー検出システムを含むがこれらに限定されない様々な異なる技術を介してシステム内で測定される。ガス速度の測定信号は、コンピューターシステムまたはプログラマブルロジックコントローラーに送り返され、硬化プロファイルの制御パラメーターとして利用できる。
• Gas flow control Another control parameter is the gas velocity across the material to be cured by the system. Gas speeds are not limited to these, but are limited to chamber design, baffle design, fan size, fan speed / power, number of fans, temperature gradient in system, rack design in system, sample shape in system. It depends greatly on the variables of the process equipment. The easiest way to control the gas velocity in the chamber is to adjust the blower velocity (RPM), which typically allows variable frequency drives to be used to control the blower motor velocity. A blower can be used to circulate the gas in the curing chamber at the desired rate. Gas velocities within the system are measured within the system via a variety of different techniques, including but not limited to Pitot tube measurement and laser Doppler detection systems. The gas velocity measurement signal is sent back to the computer system or programmable logic controller and can be used as a control parameter for the curing profile.
・複合材料を準備するプロセス
複合材料を調製するための一般的なプロセスは、粒子組成物と液体組成物を混合して、スラリー混合物を作成すること；スラリーを型枠に流し込み打ち込むこと、スラリーを型枠でプレスすること、スラリーを振動する型枠でプレスすること、スラリーを押し出すこと、スラリーをスリップ成形すること、またはコンクリート製造で一般的であるその他の形状成形方法を使用することによって、スラリー混合物を所望の形状に成形すること、形成されたスラリー混合物を、水とＣＯ２を含み、ほぼ大気圧から周囲の大気圧より約５０ｐｓｉ高い範囲の圧力と、約１０％〜約９０％の範囲のＣＯ２濃度を有する蒸気下で、約１時間〜約８０時間、約２０℃〜約１５０℃の範囲の温度で硬化させて、質感および／またはパターン、および圧縮強度、曲げ強度、密度、耐劣化性などに関する望ましい物理的特性を示す複合材料を生成することを含む。
-Process of preparing composite material The general process for preparing composite material is to mix the particle composition and the liquid composition to make a slurry mixture; pour the slurry into a mold, drive the slurry, Slurry by pressing with a mold, pressing the slurry with a vibrating mold, extruding the slurry, slip-forming the slurry, or using other shaping methods common in concrete production. Forming the mixture into the desired shape, the slurry mixture formed contains water and CO 2 and has a pressure in the range of about 50 psi higher than the surrounding atmospheric pressure and a range of about 10% to about 90%. Cured under steam with a CO 2 concentration of about 1 hour to about 80 hours at a temperature in the range of about 20 ° C. to about 150 ° C., texture and / or pattern, and compression strength, bending strength, density, resistance. It involves producing a composite material that exhibits desirable physical properties such as degradation.
粒子状組成物は、約１μｍ〜約１００μｍの範囲の平均粒子サイズを有する粉砕ケイ酸カルシウム組成物を含む。さらに、粒子状組成物は、約３μｍ〜約２５ｍｍの範囲の平均粒子サイズを有する粉砕炭酸カルシウムまたはＳｉＯ２含有材料を含み得る。液体組成物は水を含み、水溶性分散剤を含んでもよい。 The particulate composition comprises a ground calcium silicate composition having an average particle size in the range of about 1 μm to about 100 μm. In addition, the particulate composition may comprise ground calcium carbonate or SiO 2 containing material having an average particle size in the range of about 3 μm to about 25 mm. The liquid composition contains water and may contain a water soluble dispersant.
このプロセスは、打ち込み混合物を硬化させる前に、打ち込み混合物を乾燥させるステップをさらに含むことができる。粒子状組成物は、本明細書で論じられるように、顔料または着色剤をさらに含む。 This process can further include the step of drying the driving mixture before curing the driving mixture. Particulate compositions further include pigments or colorants, as discussed herein.
特定の実施形態では、形成されたスラリー混合物を硬化することは、水およびＣＯ２を含み、周囲気圧〜周囲気圧より約３０ｐｓｉ高い範囲の圧力を有する蒸気下で、約３０℃〜約１２０℃の範囲の温度で、約１時間〜約７０時間行われる。 In certain embodiments, curing the formed slurry mixture is at about 30 ° C. to about 120 ° C. under steam containing water and CO 2 and having a pressure in the range of about 30 psi above ambient pressure. It takes about 1 hour to about 70 hours at a temperature in the range.
特定の実施形態では、形成されたスラリー混合物を硬化することは、水およびＣＯ２を含み、周囲気圧〜周囲気圧より約３０ｐｓｉ高い範囲の圧力を有する蒸気下で、約６０℃〜約１１０℃の範囲の温度で、約１時間〜約７０時間行われる。 In certain embodiments, curing the formed slurry mixture is at about 60 ° C. to about 110 ° C. under steam containing water and CO 2 and having a pressure in the range of about 30 psi above ambient pressure. It takes about 1 hour to about 70 hours at a temperature in the range.
特定の実施形態では、形成されたスラリー混合物を硬化することは、水およびＣＯ２を含み、周囲気圧〜周囲気圧より約３０ｐｓｉ高い範囲の圧力を有する蒸気下で、約８０℃〜約１００℃の範囲の温度で、約１時間〜約６０時間行われる。 In certain embodiments, curing the formed slurry mixture is at about 80 ° C. to about 100 ° C. under steam containing water and CO 2 and having a pressure in the range of about 30 psi above ambient pressure. It takes about 1 hour to about 60 hours at a temperature in the range.
特定の実施形態では、形成されたスラリー混合物を硬化することは、水およびＣＯ２を含み、周囲気圧を有する蒸気下で、約６０℃以下の温度で、約１時間〜約５０時間行われる。 In certain embodiments, curing the formed slurry mixture is carried out for about 1 hour to about 50 hours at a temperature of about 60 ° C. or less under steam containing water and CO 2 and having ambient air pressure.
例えば、いくつかの実施形態では、粉砕ケイ酸カルシウム組成物は、約１μｍ〜約１００μｍ（例えば、約１μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ）の平均粒子サイズ、約０．５ｇ／ｍＬ〜約３．５ｇ／ｍＬのかさ密度（ゆるい、例えば、０．５ｇ／ｍＬ、１．０ｇ／ｍＬ、１．５ｇ／ｍＬ、２．０ｇ／ｍＬ、２．５ｇ／ｍＬ、２．８ｇ／ｍＬ、３．０ｇ／ｍＬ、３．５ｇ／ｍＬ）、約１．０ｇ／ｍＬ〜約１．２ｇ／ｍＬ（タップ）、約１５０ｍ２／ｋｇ〜約７００ｍ２／ｋｇのブレーン表面積（例えば、１５０ｍ２／ｋｇ、２００ｍ２／ｋｇ、２５０ｍ２／ｋｇ、３００ｍ２／ｋｇ、３５０ｍ２／ｋｇ、４００ｍ２／ｋｇ、４５０ｍ２／ｋｇ、５００ｍ２／ｋｇ、５５０ｍ２／ｋｇ、６００ｍ２／ｋｇ、６５０ｍ２／ｋｇ、７００ｍ２／ｋｇ）を有する。 For example, in some embodiments, the ground calcium silicate composition is from about 1 μm to about 100 μm (eg, about 1 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, Average particle size (100 μm), bulk density of about 0.5 g / mL to about 3.5 g / mL (loose, eg, 0.5 g / mL, 1.0 g / mL, 1.5 g / mL, 2.0 g / g / mL, 2.5 g / mL, 2.8 g / mL, 3.0 g / mL, 3.5 g / mL), about 1.0 g / mL to about 1.2 g / mL (tap), about 150 m 2 / kg ~ Brain surface area of about 700 m 2 / kg (eg 150 m 2 / kg, 200 m 2 / kg, 250 m 2 / kg, 300 m 2 / kg, 350 m 2 / kg, 400 m 2 / kg, 450 m 2 / kg, 500 m 2 / kg It has 550 m 2 / kg, 600 m 2 / kg, 650 m 2 / kg, 700 m 2 / kg).
特定の好ましい実施形態では、液体組成物は、水と、液体組成物の約０．１％〜約２％ｗ／ｗの濃度を有するポリマー塩（例えば、アクリルホモポリマー塩）を含む水溶性分散剤とを含む。 In certain preferred embodiments, the liquid composition is a water soluble dispersion comprising water and a polymer salt having a concentration of about 0.1% to about 2% w / w of the liquid composition (eg, an acrylic homopolymer salt). Including agents.
本明細書に開示されるプロセスに従って調製される複合材料は、約３．０ＭＰａ〜約３０．０ＭＰａ（例えば、約３ＭＰａ、５ＭＰａ、１０ＭＰａ、１５ＭＰａ、２０ＭＰａ、２５ＭＰａ、３０ＭＰａ）の圧縮強度、約０．３ＭＰａ〜約４．０ＭＰａ（例えば、約０．３ＭＰａ、０．５ＭＰａ、１．０ＭＰａ、１．５ＭＰａ、２．０ＭＰａ、２．５ＭＰａ、３．０ＭＰａ、３．５ＭＰａ、４．０ＭＰａ）の曲げ強度を示すことができる。 Composites prepared according to the processes disclosed herein have a compressive strength of about 3.0 MPa to about 30.0 MPa (eg, about 3 MPa, 5 MPa, 10 MPa, 15 MPa, 20 MPa, 25 MPa, 30 MPa), about 0. Bending strength of 3 MPa to about 4.0 MPa (for example, about 0.3 MPa, 0.5 MPa, 1.0 MPa, 1.5 MPa, 2.0 MPa, 2.5 MPa, 3.0 MPa, 3.5 MPa, 4.0 MPa) Can be shown.
例えば、本明細書に開示されるケイ酸カルシウム組成物を含む、任意の適切な前駆体材料を使用することができる。カルシウムカチオンがケイ酸カルシウム組成物粒子から浸出し、ケイ酸カルシウム組成物粒子の周辺部分をカルシウム欠乏状態に変換すると考えられている。カルシウムカチオンが粒子の周辺部分から浸出し続けると、周辺部分の構造は最終的に不安定になり、破壊され、それによって粒子のカルシウム不足の周辺部分が主にシリカリッチな第１層に変換される。その間、主に炭酸カルシウムの第２層が水から沈殿する。この３層構造の例を、米国特許公開第２０１３／０１２２２６７号（図６（ａ）〜６（ｃ）から複製して図１３に示し、例示的な結合マトリックスのエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）化学マッピングの例を示し、Ｓｉ（図１３ａ）とＣａ（図１３ｂ）マップの重ね合わせを示している。図１３ｃでは、ＣａＳｉＯ、ＳｉＯ２、およびＣａＣＯ３の領域が矢印で示されている。珪灰石（ＣａＳｉＯ３）コア粒子は、ＳｉＯ２リッチな領域によってカプセル化され、ＣａＣＯ３粒子に囲まれている。結合マトリックスのさまざまな要素は、ＣａＣＯ３粒子によって結合されている。この組成物のＸＲＤから、ＣａＳｉＯ３とＣａＣＯ３（方解石）は結晶相であり、シリカリッチな領域はアモルファスであることがわかった。 For example, any suitable precursor material can be used, including the calcium silicate compositions disclosed herein. It is believed that calcium cations leach out of the calcium silicate composition particles and convert the peripheral portion of the calcium silicate composition particles into a calcium deficient state. As calcium cations continue to leached from the periphery of the particle, the structure of the periphery eventually becomes unstable and destroyed, thereby converting the calcium-deficient periphery of the particle into a predominantly silica-rich first layer. To. During that time, the second layer of calcium carbonate mainly precipitates from the water. An example of this three-layer structure is shown in FIG. 13 duplicated from US Patent Publication No. 2013/0122267 (FIGS. 6 (a) to 6 (c)), and the energy dispersive X-ray spectroscopy of an exemplary binding matrix ( An example of EDS) chemical mapping is shown, showing the superposition of Si (FIG. 13a) and Ca (FIG. 13b) maps. In FIG. 13c, the regions of CaSiO, SiO 2 , and CaCO 3 are indicated by arrows. The siliceous stone (CaSiO 3 ) core particles are encapsulated by SiO 2 rich regions and surrounded by CaCO 3 particles. Various elements of the binding matrix are bound by CaCO 3 particles. This composition. From the XRD of the above, it was found that CaSiO 3 and CaCO 3 (spectroscopic) are crystalline phases, and the silica-rich region is amorphous.
本明細書で使用する場合、「粗い」および「微細な」フィラー粒子という用語は、適切な粒子サイズおよびサイズ分布を有する任意の適切な材料を指す。特定の好ましい実施形態では、例えば、フィラー粒子は、石灰石（例えば、粉砕石灰石）などの炭酸カルシウムリッチな材料から作られる。特定の材料では、フィラー粒子は、石英、マイカ、花崗岩、長石など（例えば、粉砕石英、粉砕雲母、粉砕花崗岩、粉砕長石）の１つ以上のＳｉＯ２系またはケイ酸塩系の材料から作られている。 As used herein, the terms "coarse" and "fine" filler particles refer to any suitable material with a suitable particle size and size distribution. In certain preferred embodiments, for example, the filler particles are made from a calcium carbonate-rich material such as limestone (eg, ground limestone). In certain materials, the filler particles are made from one or more SiO 2 or silicate-based materials such as quartz, mica, granite, feldspar (eg, ground quartz, ground mica, ground granite, ground feldspar). ing.
特定の実施形態において、フィラー粒子は、ガラス、リサイクルガラス、石炭スラグ、フライアッシュ、炭酸カルシウムリッチな材料および炭酸マグネシウムリッチな材料などの天然、合成およびリサイクル材料を含み得る。 In certain embodiments, the filler particles may include natural, synthetic and recycled materials such as glass, recycled glass, coal slag, fly ash, calcium carbonate rich materials and magnesium carbonate rich materials.
特定の実施形態において、複数の「粗い」および「微細な」フィラー粒子は、約５μｍ〜約７ｍｍ（例えば、約５μｍ〜約５ｍｍ、約５μｍ〜約４ｍｍ、約５μｍ〜約３ｍｍ、約５μｍ〜約２ｍｍ、約５μｍ〜約１ｍｍ、約５μｍ〜約５００μｍ、約５μｍ〜約３００μｍ、約２０μｍ〜約５ｍｍ、約２０μｍ〜約４ｍｍ、約２０μｍ〜約３ｍｍ、約２０μｍ〜約２ｍｍ、約２０μｍ〜約１ｍｍ、約２０μｍ〜約５００μｍ、約２０μｍ〜約３００μｍ、約１００μｍ〜約５ｍｍ、約１００μｍ〜約４ｍｍ、約１００μｍ〜約３ｍｍ、約１００μｍ〜約２ｍｍ、約１００μｍ〜約１ｍｍ）の範囲の平均粒子サイズを有する。 In certain embodiments, the plurality of "coarse" and "fine" filler particles are from about 5 μm to about 7 mm (eg, about 5 μm to about 5 mm, about 5 μm to about 4 mm, about 5 μm to about 3 mm, about 5 μm to about 5 μm. 2 mm, about 5 μm to about 1 mm, about 5 μm to about 500 μm, about 5 μm to about 300 μm, about 20 μm to about 5 mm, about 20 μm to about 4 mm, about 20 μm to about 3 mm, about 20 μm to about 2 mm, about 20 μm to about 1 mm, It has an average particle size in the range of about 20 μm to about 500 μm, about 20 μm to about 300 μm, about 100 μm to about 5 mm, about 100 μm to about 4 mm, about 100 μm to about 3 mm, about 100 μm to about 2 mm, about 100 μm to about 1 mm). ..
いくつかの実施形態では、結合要素と「粗い」および「微細な」フィラー粒子の重量比は、複合材料製品の意図される用途に応じて、任意の適切な比であってよい。例えば、結合要素と「粗い」および「微細な」フィラー粒子の重量比は、約（５０〜９９）：約（１〜５０）、例えば、約（６０〜９９）：約（１〜４０）、約（８０〜９９）：約（１〜２０）、約（９０〜９９）：約（１〜１０）、約（５０〜９０）：約（１０〜５０）、約（５０〜７０）：約（３０〜５０）の範囲であり得る。特定の実施形態では、用途に応じて、結合要素とフィラー粒子の重量比は、約（１０〜５０）：約（５０〜９０）、例えば、約（３０〜５０）：約（５０〜７０）、約（４０〜５０）：約（５０〜６０）の範囲であり得る。 In some embodiments, the weight ratio of the binding element to the "coarse" and "fine" filler particles may be any suitable ratio, depending on the intended use of the composite product. For example, the weight ratio of the binding element to the "coarse" and "fine" filler particles is about (50-99): about (1-50), eg, about (60-99): about (1-40), About (80-99): About (1-20), About (90-99): About (1-10), About (50-90): About (10-50), About (50-70): About It can be in the range of (30-50). In certain embodiments, depending on the application, the weight ratio of the binding element to the filler particles is about (10-50): about (50-90), eg, about (30-50): about (50-70). , About (40-50): Can be in the range of about (50-60).
より具体的には、第１層および第２層は、試薬としてではなく、反応媒体として水を使用でき（すなわち、水は消費されない）以下の反応（１〜３）に従って、前駆体粒子から形成され得る：
ＣａＳｉＯ３（固）＋ＣＯ２（気）→ＣａＣＯ３（固）＋ＳｉＯ２（固） （１）
Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７（固）＋３ＣＯ２（気）→３ＣａＣＯ３（固）＋２ＳｉＯ２（固） （２）
Ｃａ２ＳｉＯ４（固）＋２ＣＯ２（気）→２ＣａＣＯ３（固）＋ＳｉＯ２（固） （３）
More specifically, the first and second layers can use water as a reaction medium rather than as a reagent (ie, water is not consumed) and are formed from precursor particles according to the following reaction (1-3). Can be:
CaSiO 3 (solid) + CO 2 (ki) → CaCO 3 (solid) + SiO 2 (solid) (1)
Ca 3 Si 2 O 7 (solid) + 3CO 2 (ki) → 3 CaCO 3 (solid) + 2SiO 2 (solid) (2)
Ca 2 SiO 4 (solid) + 2CO 2 (ki) → 2 CaCO 3 (solid) + SiO 2 (solid) (3)
例えば、ケイ酸カルシウム組成物を用いるなどのケイ酸塩鉱物炭酸化反応では、ＣＯ２は、水などの浸透流体に溶解する気相として導入される。ＣＯ２が溶解すると、酸性炭酸種（炭酸、Ｈ２ＣＯ３など）が形成され、溶液のｐＨが低下する。弱酸性溶液は、ケイ酸カルシウム相からのカルシウム種を一致せずに溶解する。カルシウムは、同様のメカニズムで、カルシウム含有アモルファス相から浸出する可能性がある。放出されたカルシウムカチオンおよび解離した炭酸塩種は、不溶性炭酸塩の沈殿をもたらす。シリカリッチな層は、カルシウムが枯渇した層として鉱物粒子上に残ると考えられている。 For example, in a silicate mineral carbonation reaction such as using a calcium silicate composition, CO 2 is introduced as a gas phase that dissolves in a permeating fluid such as water. When CO 2 is dissolved, acidic carbonic acid species (carbonic acid, H 2 CO 3, etc.) are formed and the pH of the solution is lowered. The weakly acidic solution dissolves the calcium species from the calcium silicate phase inconsistently. Calcium can leach out of the calcium-containing amorphous phase by a similar mechanism. The released calcium cations and dissociated carbonate species result in the precipitation of insoluble carbonates. The silica-rich layer is thought to remain on the mineral particles as a calcium-depleted layer.
したがって、本発明の好ましい実施形態によれば、ＣＯ２はケイ酸カルシウム組成物前駆体コアのカルシウムカチオンと優先的に反応し、それにより前駆体コアの周辺部分をシリカリッチな第１層および炭酸カルシウムリッチな第２層に変換する。また、コア上の第１および第２の層の存在は、ケイ酸カルシウムと二酸化炭素との間のさらなる反応に対する障壁として機能し、コア、第１の層および第２の層を有する結合要素をもたらす。 Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, CO 2 preferentially reacts with the calcium cations of the calcium silicate composition precursor core, thereby surrounding the periphery of the precursor core with a silica-rich first layer and carbon dioxide. Converts to a calcium-rich second layer. Also, the presence of the first and second layers on the core acts as a barrier to further reactions between calcium silicate and carbon dioxide, providing a core, a binding element with a first layer and a second layer. Bring.
いくつかの実施形態では、Ｃａ以外の金属またはＣａに加えて金属を有するケイ酸塩材料、例えばフォステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、透輝石（ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６）、およびタルク（Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２）は、上記のケイ酸カルシウムの反応と同様の方法で水中に溶解した二酸化炭素と反応することができる。そのようなケイ酸塩材料は、本発明の原理による結合要素の前駆体として、単独で、組み合わせて、および／またはケイ酸カルシウムと組み合わせて使用できると考えられている。 In some embodiments, silicate materials that have a metal other than Ca or a metal in addition to Ca, such as fosterite (Mg 2 SiO 4 ), diopside (CaMg Si 2 O 6 ), and talc (Mg 3 Si 4). O 10 (OH) 2 ) can react with carbon dioxide dissolved in water in the same manner as the above-mentioned reaction of calcium silicate. It is believed that such silicate materials can be used alone, in combination and / or in combination with calcium silicate, as precursors of binding elements according to the principles of the invention.
ガス支援ＨＬＰＳプロセスは、ガス拡散が多孔質プリフォームに迅速に浸透し、溶解したＣＯ２で細孔内の薄い液体界面溶媒膜を飽和できるように、部分的に浸透した細孔空間を利用することが好ましい。ＣＯ２系化学種は、純水への溶解度が低い（２５℃、１ａｔｍで１．５ｇ／Ｌ）。したがって、かなりの量のＣＯ２は、有意な炭酸塩変換を可能にするために、多孔質プリフォーム全体に継続的に供給され、その全体に分配されなければならない。気相拡散を利用すると、液相での同等の時間に可溶性ＣＯ２を拡散する場合よりも、拡散距離が大幅に（約１００倍）増加する（「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃｓ」、編集者：Ｄ．Ｒ．Ｌｉｄｅ、第６章および第８章、第８７版２００６−２００７、ＣＲＣ）。この部分的に浸透した状態では、一定期間で反応を高度の炭酸化に進めることができる。 The gas-assisted HLPS process utilizes a partially permeated pore space so that gas diffusion quickly permeates the porous preform and allows the dissolved CO 2 to saturate the thin liquid interfacial solvent film in the pores. Is preferable. CO 2 species have low solubility in pure water (1.5 g / L at 25 ° C. and 1 atm). Therefore, a significant amount of CO 2 must be continuously supplied and distributed throughout the porous preform to allow significant carbonate conversion. Utilizing vapor phase diffusion significantly increases the diffusion distance (about 100 times) compared to diffusing soluble CO 2 in the same amount of time in the liquid phase ("Handbook of Chemistry and physics", Editor: D. R. Lide, Chapters 6 and 8, 87th Edition 2006-2007, CRC). In this partially infiltrated state, the reaction can proceed to a high degree of carbonation in a certain period of time.
細孔中の液体水は、炭酸種とカルシウム種の両方のイオン化のための媒体を提供するため、反応速度を速める。ただし、ＣＯ２ガスが細孔結合水相に溶解する前に多孔質マトリックスに拡散できるように、水のレベルは十分に低くする必要がある。さらに、積極的に溶解する多孔質プリフォームは、拡張反応性結晶成長のテンプレートとして機能する。したがって、結合要素およびマトリックスは、最小の歪みおよび残留応力で形成することができる。これにより、他の多くの用途に加えて、インフラおよび建築材料に必要なものなど、大きくて複雑な形状を実現できる。 The liquid water in the pores provides a medium for ionization of both carbonate and calcium species, thus accelerating the reaction rate. However, the level of water needs to be low enough so that the CO 2 gas can diffuse into the porous matrix before it dissolves in the pore-bound aqueous phase. In addition, the positively soluble porous preform serves as a template for extended reactive crystal growth. Therefore, the coupling elements and matrix can be formed with minimal strain and residual stress. This allows for large and complex shapes, such as those required for infrastructure and building materials, in addition to many other applications.
したがって、所望の製造プロセスを達成するために、様々な反応温度、圧力および反応の長さを含む、硬化条件の様々な組み合わせを考え出すことができる。第１の例示的な実施形態では、水は（例えば、前の混合ステップからの残留水として）前駆体材料中に存在し、液体水がＣＯ２と共に前駆体材料に提供され（例えば、水レベルを維持し、および／または蒸発による水の損失を制御するため）、硬化プロセスは、約９０℃で約２０ｐｓｉｇ（すなわち、周囲圧力より２０ｐｓｉ高い）で、約２〜９０時間の範囲の時間行われる。 Therefore, different combinations of curing conditions can be devised to achieve the desired manufacturing process, including different reaction temperatures, pressures and reaction lengths. In the first exemplary embodiment, water is present in the precursor material (eg, as residual water from the previous mixing step) and liquid water is provided to the precursor material along with CO 2 (eg, water level). (To maintain and / or control water loss due to evaporation), the curing process is carried out at about 90 ° C. at about 20 psig (ie, 20 psi higher than the ambient pressure) for a time ranging from about 2 to 90 hours. ..
第２の例示的な実施形態では、水は（例えば、前の混合ステップからの残留水として）前駆体材料中に存在し、水蒸気がＣＯ２と共に前駆体材料に提供され（例えば、水レベルを維持し、および／または蒸発による水の損失を制御するため）、硬化プロセスは、約９０℃で約２０ｐｓｉｇ（すなわち、周囲圧力より２０ｐｓｉ高い）で、約２〜９０時間の範囲の時間行われる。 In a second exemplary embodiment, water is present in the precursor material (eg, as residual water from the previous mixing step) and water vapor is provided to the precursor material along with CO 2 (eg, water levels). To maintain and / or control the loss of water due to evaporation), the curing process is carried out at about 90 ° C. at about 20 psig (ie, 20 psi higher than the ambient pressure) for a time ranging from about 2 to 90 hours.
第３の例示的な実施形態では、水は（例えば、前の混合ステップからの残留水として）前駆体材料中に存在し、水蒸気がＣＯ２と共に前駆体材料に提供され（例えば、水レベルを維持し、および／または蒸発による水の損失を制御するため）、硬化プロセスは、約２５〜９０℃で約０ｐｓｉｇ（すなわち、周囲大気圧）で、約２〜７２時間行われる。 In a third exemplary embodiment, water is present in the precursor material (eg, as residual water from the previous mixing step) and water vapor is provided to the precursor material along with CO 2 (eg, water levels). To maintain and / or control water loss due to evaporation), the curing process is carried out at about 25-90 ° C. at about 0 psig (ie, ambient atmospheric pressure) for about 2-72 hours.
上記の実施形態では、複合材料物体の硬化に必要な時間は、物体全体に拡散する水蒸気およびＣＯ２ガスの能力によって決定される。一般に、厚い物体は薄い物体よりも硬化に時間がかかる。同様に、密度が高い（および開気孔のスペースが少ない）物体は、密度が低い（開気孔のスペースが多い）物体よりも硬化に時間がかかる。次の表は、３次元の最小の厚さ（または壁の厚さまたは断面の厚さ）と、製造される物体のかさ密度に関して、硬化時間がどのように変化するかを示す例である。 In the above embodiment, the time required to cure the composite object is determined by the ability of the water vapor and CO 2 gas to diffuse throughout the object. In general, thick objects take longer to cure than thin objects. Similarly, a denser (and less open pore space) object will take longer to cure than a less dense (more open pore space) object. The following table is an example showing how the curing time varies with respect to the minimum three-dimensional thickness (or wall thickness or cross-sectional thickness) and the bulk density of the object being manufactured.
・製造された微細構造の議論
図１１（ａ）〜１１（ｃ）に概略的に示すように、結合要素は、コア（黒い内側部分で表される）、第１の層（白い中央部分で表される）、および第２または封入層（外側部分で表される）を含む。第１の層は、１つだけの層または複数の副層を含むことができ、コアを完全にまたは部分的に覆うことができる。第１の層は、結晶相、アモルファス相またはそれらの混合物中に存在し得、そして連続相中にあり得るか、または別個の粒子としてあり得る。第２の層は、１つの層のみまたは複数の副層を含むことができ、第１の層を完全にまたは部分的に覆うこともできる。第２の層は、複数の粒子を含み得るか、または最小の別個の粒子を有する連続相のものであり得る。
• Discussion of the manufactured microstructure As schematically shown in FIGS. 11 (a) to 11 (c), the connecting elements are the core (represented by the black inner part), the first layer (in the white central part). Represented), and includes a second or encapsulating layer (represented by the outer portion). The first layer can include only one layer or multiple sublayers and can completely or partially cover the core. The first layer can be present in a crystalline phase, an amorphous phase or a mixture thereof, and can be in a continuous phase or as separate particles. The second layer can include only one layer or multiple sublayers and can completely or partially cover the first layer. The second layer can contain multiple particles or can be of a continuous phase with the smallest distinct particles.
接合要素は、意図される用途に応じて、任意のサイズおよび任意の規則的または不規則な、中実または中空の形態を示し得る。例示的な形態には、立方体、直方体、プリズム、ディスク、ピラミッド、多面体または多面体粒子、円柱、球、円錐、リング、管、三日月、針、繊維、フィラメント、フレーク、球、亜球、ビーズ、ブドウ、顆粒、長方形、棒、波紋などが含まれる。 The joining elements may exhibit any size and any regular or irregular, solid or hollow form, depending on the intended use. Illustrative forms include cubes, rectangular parallelepipeds, prisms, discs, pyramids, polyhedra or polyhedral particles, cylinders, spheres, cones, rings, tubes, crescents, needles, fibers, filaments, flakes, spheres, subspheres, beads, grapes. , Granules, rectangles, bars, ripples, etc.
一般に、本明細書でより詳細に論じられるように、結合要素は、変換プロセスを通じて反応性前駆体材料（例えば、前駆体粒子）から生成される。前駆体粒子は、それらが意図された用途のニーズを満たす限り、任意のサイズおよび形状を有することができる。変換プロセスは一般に、前駆体粒子の同様のサイズおよび形状を有する対応する結合要素をもたらす。 In general, as discussed in more detail herein, binding elements are produced from reactive precursor materials (eg, precursor particles) through a conversion process. Precursor particles can have any size and shape as long as they meet the needs of the intended application. The conversion process generally results in corresponding binding elements with similar sizes and shapes of precursor particles.
結合マトリクス内で、結合要素は、いくつかの向きのうちの任意の１つで、互いに対して配置されてもよい。図１２（ａ）〜１２（ｆ）は、結合要素間の間隔で表されるように、フィラー材料の組み込みによって希釈される可能性のある異なる方向の繊維状または小板形状の結合要素を含む例示的な結合マトリックスを概略的に示している。例えば、図１２（ａ）は、一方向（「１−Ｄ」）方向に整列した（例えば、ｘ方向に対して整列した）繊維形状の結合要素を含む結合マトリックスを示す。図１２（ｂ）は、二方向（「２−Ｄ」）方向に整列した（例えば、ｘおよびｙ方向に対して整列した）小板形状の結合要素を含む結合マトリックスを示す。図１２（ｃ）は、３方向（「３−Ｄ」）配向で整列した（例えば、ｘ、ｙおよびｚ方向に関して整列した）小板形状の結合要素を含む結合マトリックスを示す。図１２（ｄ）は、ランダムな配向の小板形状の結合要素を含む結合マトリックスを示し、結合要素は、特定の方向に関して整列していない。図１２（ｅ）は、３−Ｄ方向で整列した比較的高濃度の小板形状の結合要素を含む結合マトリックスを示す。図１２（ｆ）は、ランダムな配向（パーコレーションネットワーク）に配置された比較的低濃度の小板形状の結合要素を含む結合マトリックスを示す。図１２（ｆ）の複合材料は、接触の連続的なネットワークが材料の一端から他端へと形成されるように、結合要素の大部分が互いに接触しているため、パーコレーション閾値を達成する。パーコレーション閾値は、それを超えると結合要素が秩序ある、例えば、図１２（ｅ）または結合要素のランダムな向き、例えば図１２（ｆ）のいずれかとの長距離接続性を示す臨界濃度である。接続性パターンの例は、例えば、Ｎｅｗｎｈａｍら、「Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ−ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ」，Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｂｕｌｌ．１３巻、５２５〜５３６ページ、１９７８）に見出すことができる。 Within the bond matrix, the bond elements may be positioned relative to each other in any one of several orientations. 12 (a) -12 (f) include fibrous or plate-shaped coupling elements in different directions that can be diluted by the incorporation of filler material, as represented by the spacing between the coupling elements. An exemplary binding matrix is shown schematically. For example, FIG. 12 (a) shows a binding matrix containing fibrous binding elements aligned in one direction (“1-D”) (eg, aligned with respect to the x direction). FIG. 12 (b) shows a coupling matrix containing plate-shaped coupling elements aligned in two directions (“2-D”) (eg, aligned with respect to the x and y directions). FIG. 12 (c) shows a coupling matrix containing plate-shaped coupling elements aligned in a three-way (“3-D”) orientation (eg, aligned with respect to the x, y, and z directions). FIG. 12 (d) shows a bond matrix containing plate-shaped bond elements with random orientation, which are not aligned with respect to a particular direction. FIG. 12 (e) shows a binding matrix containing relatively high concentrations of plate-shaped binding elements aligned in the 3-D direction. FIG. 12 (f) shows a binding matrix containing relatively low concentrations of plate-shaped binding elements arranged in a random orientation (percolation network). The composite material of FIG. 12 (f) achieves the percolation threshold because most of the binding elements are in contact with each other so that a continuous network of contacts is formed from one end to the other end of the material. The percolation threshold is a critical concentration above which the binding elements are ordered, eg, indicating long-distance connectivity with either FIG. 12 (e) or the random orientation of the binding elements, eg, FIG. 12 (f). Examples of connectivity patterns include, for example, Newnham et al., "Connectivity and Piezoelectric-Pyroelectric Composites", Mat. Res. Bull. It can be found in Volume 13, pp. 525-536, 1978).
複数の結合要素は、任意の適切な前駆体材料、例えば、任意の適切なケイ酸カルシウム組成物前駆体から化学的に変換されてもよい。前駆体ケイ酸カルシウム組成物はまた、アルミニウム、マグネシウムおよび鉄の１つ以上の化学元素を含み得る。 The plurality of binding elements may be chemically converted from any suitable precursor material, for example any suitable calcium silicate composition precursor. The precursor calcium silicate composition may also contain one or more chemical elements of aluminum, magnesium and iron.
複数の結合要素は、所望の複合材料に応じて、任意の適切な平均粒子サイズおよびサイズ分布を有することができる。特定の実施形態において、複数の結合要素は、約１μｍ〜約１００μｍ（例えば、約１μｍ〜約８０μｍ、約１μｍ〜約６０μｍ、約１μｍ〜約５０μｍ、約１μｍ〜約４０μｍ、約１μｍ〜約３０μｍ、約１μｍ〜約２０μｍ、約１μｍ〜約１０μｍ、約５μｍ〜約９０μｍ、約５μｍ〜約８０μｍ、約５μｍ〜約７０μｍ、約５μｍ〜約６０μｍ、約５μｍ〜約５０μｍ、約５μｍ〜約４０μｍ、約１０μｍ〜約８０μｍ、約１０μｍ〜約７０μｍ、約１０μｍ〜約６０μｍ、約１０μｍ〜約５０μｍ、約１０μｍ〜約４０μｍ、約１０μｍ〜約３０μｍ、約１０μｍ〜約２０μｍ）の範囲の平均粒子サイズを有する。 The plurality of binding elements can have any suitable average particle size and size distribution, depending on the desired composite material. In certain embodiments, the plurality of binding elements are about 1 μm to about 100 μm (eg, about 1 μm to about 80 μm, about 1 μm to about 60 μm, about 1 μm to about 50 μm, about 1 μm to about 40 μm, about 1 μm to about 30 μm, About 1 μm to about 20 μm, about 1 μm to about 10 μm, about 5 μm to about 90 μm, about 5 μm to about 80 μm, about 5 μm to about 70 μm, about 5 μm to about 60 μm, about 5 μm to about 50 μm, about 5 μm to about 40 μm, about 10 μm It has an average particle size in the range of ~ about 80 μm, about 10 μm to about 70 μm, about 10 μm to about 60 μm, about 10 μm to about 50 μm, about 10 μm to about 40 μm, about 10 μm to about 30 μm, about 10 μm to about 20 μm).
いくつかの例では、複合材料は、複数の結合要素および複数のフィラー粒子を含む。各結合要素は、ケイ酸カルシウム組成物を主に含むコア、シリカリッチな第１層または内層、および炭酸カルシウムリッチな第２層または外層を含む。複数の結合要素と複数のフィラー粒子は一緒に１つ以上の結合マトリックスを形成し、結合要素とフィラー粒子はその中に実質的に均一に分散されて一緒に結合され、複合材料は１つ以上のテクスチャー、パターン、および物理的特性を示す。いくつかの例では、結合要素は、ケイ酸マグネシウムのコア、およびシリカリッチな第１層または内層、および炭酸マグネシウムリッチな第２層または外層を有し得る。ケイ酸マグネシウムは、アルミニウム、カルシウム、鉄またはマンガンの酸化物を含むことができる。 In some examples, the composite contains multiple binding elements and multiple filler particles. Each binding element comprises a core predominantly containing a calcium silicate composition, a silica-rich first or inner layer, and a calcium carbonate-rich second or outer layer. Multiple binding elements and multiple filler particles together form one or more bonding matrices, the binding elements and filler particles are substantially uniformly dispersed therein and bonded together, and the composite material is one or more. Shows the texture, pattern, and physical properties of. In some examples, the binding element may have a magnesium silicate core and a silica-rich first or inner layer, and a magnesium carbonate-rich second or outer layer. Magnesium silicate can include oxides of aluminum, calcium, iron or manganese.
特定の実施形態では、これらの複合材料は、様々なパターン、テクスチャー、および様々な色の視覚的パターンなど他の特性を表示することができる。さらに、本発明の複合材料は、従来のコンクリートまたは対応する天然材料と同様の圧縮強度、曲げ強度および吸水特性を示す。 In certain embodiments, these composites can display other properties such as different patterns, textures, and visual patterns of different colors. In addition, the composites of the invention exhibit compressive strength, bending strength and water absorption properties similar to conventional concrete or corresponding natural materials.
特定の実施形態では、複合物はさらに顔料を含む。顔料は、所望の複合材料に応じて、結合マトリックス中に均一に分散されてもよく、または実質的に不均一に分散されてもよい。顔料は、例えば、様々な金属の酸化物（例えば、酸化鉄、酸化コバルト、酸化クロム）を含む任意の適切な顔料であってよい。顔料は、例えば、黒色、白色、青色、灰色、ピンク色、緑色、赤色、黄色および茶色から選択される１つ以上の色であってよい。顔料は、所望の複合材料に応じて任意の適切な量で、例えば、約０．０重量％〜約１０重量％（例えば、約０．０％〜約８％、約０．０％〜約６％、約０．０％〜約５％、約０．０％〜約４％、約０．０％〜約３％、約０．０％〜約２％、約０．０％〜約１％、約０．０％〜約０．５％、約０．０％〜約０．３％、約０．０％〜約２％、約０．０％〜約０．１％）の範囲の量で存在し得る。 In certain embodiments, the complex further comprises a pigment. The pigment may be uniformly dispersed in the binding matrix or may be substantially non-uniformly dispersed, depending on the desired composite material. The pigment may be any suitable pigment, including, for example, oxides of various metals (eg, iron oxide, cobalt oxide, chromium oxide). The pigment may be, for example, one or more colors selected from black, white, blue, gray, pink, green, red, yellow and brown. The pigment is in any suitable amount depending on the desired composite material, for example, from about 0.0% to about 10% by weight (eg, about 0.0% to about 8%, about 0.0% to about 0.0%). 6%, about 0.0% to about 5%, about 0.0% to about 4%, about 0.0% to about 3%, about 0.0% to about 2%, about 0.0% to about 1%, about 0.0% to about 0.5%, about 0.0% to about 0.3%, about 0.0% to about 2%, about 0.0% to about 0.1%) Can exist in a range of quantities.
・例１：チャンバー要素間の調整可能な間隔を有する硬化システム
製品ボード間の間隔を調整することができる硬化システムを製造した。別個のコンクリート物体が配置されたボード間の間隔を増減すると、別個のコンクリート物体の上部と別個のコンクリート物体の上のボードの下部との間に形成されるチャネル１０１のサイズが変化する。ボード間のギャップと別個のコンクリート物体の寸法によって支配されるこのチャネル１０１のサイズは、物体間を移動する流体の速度に影響を与える。ボード間の流体フローの量が一定である場合、より小さいチャネル１０１は速度を増加させ、チャネル１０１を広げることは速度を減少させる。
Example 1: Curing system with adjustable spacing between chamber elements A curing system was manufactured that can adjust the spacing between product boards. Increasing or decreasing the spacing between boards on which separate concrete objects are placed changes the size of the channel 101 formed between the top of the separate concrete objects and the bottom of the boards above the separate concrete objects. The size of this channel 101, dominated by the gap between the boards and the dimensions of the separate concrete objects, affects the velocity of the fluid moving between the objects. If the amount of fluid flow between the boards is constant, the smaller channel 101 will increase the velocity and widening the channel 101 will decrease the velocity.
結合要素とフィラーの比、含水量、圧縮の程度、および未硬化の別個のコンクリート物体の寸法に応じて、チャネル１０１の増加または減少したサイズを通る流体フローの速度の変化が望ましい。このシステムの画像を図１５に示す。 Depending on the ratio of binder to filler, water content, degree of compression, and dimensions of separate uncured concrete objects, it is desirable to change the velocity of the fluid flow through the increased or decreased size of channel 101. An image of this system is shown in FIG.
結合要素とフィラーの比が高いいくつかの実施形態では、チャネル１０１のサイズを大きくして、完成した物体の特性を改善し、合計プロセス時間要件を最適化することが望ましい場合がある。 In some embodiments where the ratio of binder to filler is high, it may be desirable to increase the size of the channel 101 to improve the properties of the finished object and optimize the total process time requirement.
結合要素とフィラーの比率が低いいくつかの実施形態では、チャネル１０１のサイズを小さくして、完成した物体の特性を改善し、合計プロセス時間要件を最適化することが望ましい場合がある。 In some embodiments where the ratio of binding elements to fillers is low, it may be desirable to reduce the size of channel 101 to improve the properties of the finished object and optimize the total process time requirement.
いくつかの実施形態では、異なる結合要素とフィラーの比、含水量、圧縮の程度または寸法を有する別個のコンクリート物体の複数のカテゴリーが、同じチャンバーまたはエンベロープで処理される。この実施形態では、チャネル１０１のサイズは、チャネルに隣接するコンクリート物体のタイプに従って、製品ボードごとに独立して調整することができる。この方法では、完成した物体の特性を統一し、合計プロセス時間要件を最適化するため、コンクリート物体の各カテゴリーの最適速度に応じてプロセスガスの速度を調整できる。 In some embodiments, multiple categories of separate concrete objects with different binding element and filler ratios, water content, degree of compression or dimensions are treated in the same chamber or envelope. In this embodiment, the size of the channel 101 can be adjusted independently for each product board according to the type of concrete object adjacent to the channel. In this method, the speed of the process gas can be adjusted according to the optimum speed of each category of concrete body in order to unify the characteristics of the finished object and optimize the total process time requirement.
・例２：可逆的フローを有する硬化システム
プロセスガスのフローが別個のコンクリート物体の間、ならびに別個のコンクリート物体とチャンバー要素の間のチャネルに向けられる硬化システムを設計した。両方のチャネルのフローの方向は逆にできる。アレイ状に配置した複数の別個のコンクリート物体を収容できるエンベロープまたはチャンバー内で流体がこれらのコンクリート物体の上を流れる。流体が複数の別個の物体の上を流れるにつれて、温度、相対湿度または水分含有量および速度などの流体の状態が変化する。流体の初期状態、および結合要素とフィラーの比、含水量、圧縮の程度と寸法などの複数の別個のコンクリート物体の特性によって決定される特定の長さを通過した後、チャンバーの要素間のチャネルおよび別個のコンクリート物体間のチャネルでは、流体の状態は、最適な硬化には不適切になる。言い換えると、流体の温度が低下し、流体の相対湿度または含水率が、別個のコンクリート物体の硬化に適した閾値を超えて増加する。
Example 2: Hardening system with reversible flow A hardening system was designed in which the flow of process gas is directed to channels between separate concrete objects and between separate concrete objects and chamber elements. The flow directions for both channels can be reversed. Fluid flows over these concrete objects within an envelope or chamber that can accommodate multiple separate concrete objects arranged in an array. As the fluid flows over multiple separate objects, the state of the fluid changes, such as temperature, relative humidity or moisture content and velocity. Channels between the elements of the chamber after passing through a specific length determined by the initial state of the fluid and the properties of multiple separate concrete objects such as the ratio of connecting elements to the filler, water content, degree and dimensions of compression. And in channels between separate concrete objects, fluid conditions are unsuitable for optimal hardening. In other words, the temperature of the fluid decreases and the relative humidity or moisture content of the fluid increases beyond a threshold suitable for hardening separate concrete objects.
いくつかの実施形態では、流体の温度が６０℃未満、または５５℃未満、または５０℃未満、または４５℃未満、または４０℃未満または３５℃未満、または３０℃未満または２５℃未満に低下すると、流体は使用に適さないと考えられる。 In some embodiments, when the temperature of the fluid drops below 60 ° C, or below 55 ° C, or below 50 ° C, or below 45 ° C, or below 40 ° C or below 35 ° C, or below 30 ° C or below 25 ° C. , The fluid is considered unsuitable for use.
いくつかの実施形態では、相対湿度として表される、流体の含水率が２０％を超える、または３０％を超える、または４０％を超える、または５０％を超える、または６０％を超える、または７０％を超える、または８０％を超える、または９０％超える場合、流体は硬化に使用するのに適さないと考えられる。 In some embodiments, the water content of the fluid, expressed as relative humidity, is greater than 20%, greater than 30%, greater than 40%, greater than 50%, or greater than 60%, or 70. If it exceeds%, or exceeds 80%, or exceeds 90%, the fluid is considered unsuitable for use in curing.
しかしながら、硬化サイクル中に少なくとも１回流体の流れの方向を逆にすることにより、硬化することができる別個のコンクリート物体の配列の長さを増加させることができる。そうすることで、より低温でより高い含水率の流体にさらされる下流に位置する別個のコンクリート物体は、硬化サイクルの少なくとも一部で、今度はより乾燥したより低い含水率の流体にさらされる。いくつかの実施形態では、この長さは、ガスの状態が、硬化サイクル全体にわたって一方向の流れを伴うセットアップでの硬化に使用されるガスに適さなくなる長さの２倍に増加することができる。全体として、このコンセプトはエンベロープまたはチャンバーの容量を増やすのに役立つ。 However, by reversing the direction of fluid flow at least once during the hardening cycle, the length of an array of separate concrete objects that can be hardened can be increased. In doing so, the separate concrete objects located downstream that are exposed to the cooler, higher moisture content fluids are then exposed to the drier, lower moisture content fluids at least as part of the hardening cycle. In some embodiments, this length can be doubled in length that makes the gas state unsuitable for the gas used for curing in setups with unidirectional flow throughout the curing cycle. .. Overall, this concept helps increase the capacity of the envelope or chamber.
例示的なシステムの大規模な図面が図１６に示されている。内部にコンクリート物体を有する提案したシステムの図面の端部を図１７に示す。 A large drawing of an exemplary system is shown in FIG. The end of the drawing of the proposed system with a concrete object inside is shown in FIG.
別の実施形態では、製品は、図１５に示すように、互いにボードの上に積み重ねることができ、図１６および１７に示す提案したシステムの変更バージョンの内部に含まれ、チャンバーの高さは、複数のラックを収容するために増加している。 In another embodiment, the products can be stacked on top of each other, as shown in FIG. 15, and are included within a modified version of the proposed system shown in FIGS. 16 and 17, where the height of the chamber is: Increased to accommodate multiple racks.
・例３：脱着等温線法を使用した中空コアスラブの硬化
・混合
コンクリート混合物設計の成分を混合するために、Ｓｉｃｏｍａ ＴＯ８シリーズ遊星ミキサー（モデルＭＰ ２５０／３７５ ＷＷＷＳＷ）を使用した。遊星の速度は１８．５ＲＰＭであった。２９３．８ｋｇの１／４インチ骨材と砂１６０．３ｋｇの砂の形態のフィラー材料を９０秒間乾式混合した。５ｋｇの水、１６８ｇのＧｌｅｎｉｕｍ ７５００混和剤（ＢＡＳＦ）、１２０ｇの空気連行混和剤を乾燥混合物に加え、その組み合わせをさらに９０秒間混合した。８０．１ｋｇのＳｏｌｉｄｉａセメント（Ｓｏｌｉｄｉａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）の形態のバインダー（４％擬珪灰石、１９％珪灰石、１３％ラーナイト、２％カルサイト、６２％アモルファス酸化物）をミキサー内の湿った材料に追加の１６ｋｇの水と一緒に添加した。その組み合わせをさらに９０秒間混合した。Sartorius ＭＡ１００水分計で測定した混合物の最終含水率は３．６８％であった。合計３つのこのようなバッチは、中空コアスラブの押し出しのために押出機に移した。
Example 3: Curing and mixing of hollow core slabs using the desorption isotherm method A Sicoma TO8 series planetary mixer (model MP 250/375 WWWSW) was used to mix the components of the concrete mixture design. The speed of the planet was 18.5 RPM. 293.8 kg of 1/4 inch aggregate and 160.3 kg of sand filler material in the form of sand were dry mixed for 90 seconds. 5 kg of water, 168 g of Glenium 7500 admixture (BASF) and 120 g of air entraining admixture were added to the dry mixture and the combination was mixed for an additional 90 seconds. Add 80.1 kg of binder in the form of Solidia Technologies (4% pseudo-wollastonite, 19% wollastonite, 13% larnite, 2% calcite, 62% amorphous oxide) to the moist material in the mixer. Was added with 16 kg of water. The combination was mixed for an additional 90 seconds. The final moisture content of the mixture as measured by the Sartorius MA100 Moisture Analyzer was 3.68%. A total of three such batches were transferred to an extruder for extrusion of hollow core slabs.
押し出し：
２つの４０’長×３／８インチ直径のスチールケーブル（低緩和７ワイヤーストランド、スミデンワイヤープロダクツ社）を、鋼の押出ベッドの長さに沿って３インチの伸びに引っ張った。ケーブルの１つをスラブの底とコア１および２の間に対称的に位置するように配置し；もう１つは、スラブの底とコア５および６の間で対称的に配置した。
Extrude:
Two 40'long x 3/8 inch diameter steel cables (Low Relax 7 Wire Strand, Smiden Wire Products) were pulled along the length of the steel extrusion bed to a 3 inch stretch. One of the cables was placed symmetrically between the bottom of the slab and cores 1 and 2; the other was placed symmetrically between the bottom of the slab and cores 5 and 6.
中空コアスラブは、５５ＲＰＭのオーガー速度を使用して、市販のＥｌｅｍａｔｉｃ ＥＬ ６００／８押出機によって鋼床上に押し出した。押し出したスラブは、長さ１８フィート、幅４フィート、高さ８インチで、６個の（６インチ直径）中空コアが含まれていた。隣接するコアは、１．２５インチの厚い壁で区切られていた。図１８は、中空コアスラブの写真を示す。 Hollow core slabs were extruded onto a steel floor by a commercially available Elematic EL 600/8 extruder using an auger speed of 55 RPM. The extruded slab was 18 feet long, 4 feet wide and 8 inches high, and contained six (6 inch diameter) hollow cores. Adjacent cores were separated by a 1.25 inch thick wall. FIG. 18 shows a photograph of a hollow core slab.
・硬化
図１９は、硬化装置の概略図である。硬化中、鋼床内のパイプを通して熱水を循環させることでその床を加熱した。加熱水の温度は８１℃に保たれたガス燃焼ボイラーによって維持した。鋼床の上面の温度は約４９℃であった。チラー（１０℃に維持）からの冷水を凝縮器に循環させ、循環ガスストリームから水分を除去した。電気ヒーター（３．７５ｋＷ）を８７℃に維持して、乾燥した循環ガスストリームを硬化チャンバーに戻す前に加熱した。循環ブロワーの速度は、可変周波数ドライブによって制御した。ブロワーの初期速度は３０Ｈｚであった。乾燥ＣＯ２は、必要に応じてＡｌｉｃａｔマスフローコントローラーで硬化システムに供給した。硬化チャンバーは、スチール押出ベッドとポリエチレンシートで構成されており、キャノピーとして機能し、ＣＯ２／Ｈ２Ｏストリームを周囲の大気から分離する。キャノピーは中空コアのスラブを覆い、スラブの両端にある支持壁の間に張られた。キャノピーは、鋼の押し出しベッドに沿って、そして磁気ストリップで端壁まで密閉され、循環ガスストリームによって膨張させた。キャノピーの内側と外側の間の差圧は、大気圧よりわずかに高く維持されていた（差圧＝＋０．２インチの水柱）。硬化チャンバーの各端壁は、壁の高さが８インチではなく９．２５インチであったことを除いて、スラブと同じ断面形状であった。各端壁は、長方形のボックスの前面として機能し、ガスが硬化チャンバーに出入りする６つの穴の反対側に１つのガス入口ポートを備えたチャンバーを形成した。６つの穴は穴の開いた金属シートで覆われているため、エンドチャンバーはプレナムとして機能し、硬化チャンバーへのガスフローを分散および平滑化するように機能した。差圧トランスミッタに属する２つのポートの１つを、一方の端壁から硬化チャンバーに挿入した。他のポートは周囲の大気に開放したままにした。ＮＤＩＲ ＣＯ２メーターのサンプリングプローブを硬化チャンバーのもう一方の端の端壁に挿入して、硬化実行中のチャンバー内のＣＯ２濃度を監視した。２つのVaisala湿度／温度プローブを硬化チャンバー内に配置し、両端に１つずつ、端壁のすぐ内側に配置した。
-Curing FIG. 19 is a schematic view of a curing device. During curing, the floor was heated by circulating hot water through a pipe in the steel floor. The temperature of the heated water was maintained by a gas combustion boiler maintained at 81 ° C. The temperature of the upper surface of the steel floor was about 49 ° C. Cold water from the chiller (maintained at 10 ° C.) was circulated through the condenser to remove water from the circulating gas stream. An electric heater (3.75 kW) was maintained at 87 ° C. to heat the dry circulating gas stream before returning it to the curing chamber. The speed of the circulating blower was controlled by a variable frequency drive. The initial speed of the blower was 30 Hz. Dry CO 2 was supplied to the curing system with an Alicat mass flow controller as needed. The curing chamber, consisting of a steel extrusion bed and a polyethylene sheet, acts as a canopy and separates the CO 2 / H 2 O stream from the surrounding atmosphere. The canopy covered the hollow core slab and was stretched between the support walls at both ends of the slab. The canopy was sealed along an extruded steel bed and to the end walls with magnetic strips and inflated by a circulating gas stream. The differential pressure between the inside and outside of the canopy was maintained slightly above atmospheric pressure (differential pressure = +0.2 inch water column). Each end wall of the curing chamber had the same cross-sectional shape as the slab, except that the wall height was 9.25 inches instead of 8 inches. Each end wall served as the front of a rectangular box, forming a chamber with one gas inlet port on the opposite side of the six holes through which gas enters and exits the curing chamber. Since the six holes were covered with a perforated metal sheet, the end chamber acted as a plenum to disperse and smooth the gas flow to the curing chamber. One of the two ports belonging to the differential pressure transmitter was inserted into the curing chamber through one end wall. The other ports were left open to the surrounding atmosphere. A sampling probe of the NDIR CO 2 meter was inserted into the end wall of the other end of the curing chamber to monitor the CO 2 concentration in the chamber during curing. Two Vaisala humidity / temperature probes were placed in the curing chamber, one on each end and just inside the end wall.
硬化チャンバーをＣＯ２ガスで１０分間パージした。硬化実行中、ガス循環は６０分ごとに逆転した。ブロワー速度は、硬化９０分で１５Ｈｚに下げ、その後、硬化２０９分で４５Ｈｚに増加し、硬化の実行が４９０分で終了するまでそのままであった。 The curing chamber was purged with CO 2 gas for 10 minutes. During the curing run, the gas circulation was reversed every 60 minutes. The blower speed was reduced to 15 Hz at 90 minutes of curing and then increased to 45 Hz at 209 minutes of curing and remained unchanged until the execution of curing was completed at 490 minutes.
図２０は、硬化中にVaisalaセンサーによって端壁で測定したチャンバーの湿度と、実行中に収集した凝縮水の累積量を示している。 FIG. 20 shows the humidity of the chamber measured at the end wall by the Vaisala sensor during curing and the cumulative amount of condensed water collected during the run.
中空コアスラブの強度は、スラブの上面の４４点でリバウンドハンマーを使用して推定した。リバウンド測定により、平均圧縮強度は３０ＭＰａであった。 The strength of the hollow core slab was estimated using a rebound hammer at 44 points on the top surface of the slab. By rebound measurement, the average compressive strength was 30 MPa.
・例４：吸着等温線法を使用した中空コア打ち込み物の硬化
・混合
混合設計は、６つの固体成分からなる：（１）３／８インチ骨材、２９％（２）１／４インチ骨材、１５％（３）２ｍｍの粉砕石英、１２％（４）建設砂、２０％（５）マーブルホワイト２００、１１％および（６）ＮＹＣＯ ４００珪灰石１３％。成分を、Ｋｅｒｃｈｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ １２インチのラボスケールミキサーで２分間「乾燥」混合した。ガム添加剤を含む水（５７０ｇ）を乾燥成分に加え、得られた混合物をさらに４分間混合した。さらに水（２６５ｇ）を追加し、混合物をさらに４分間混合した。最後に、さらに水（２６０ｇ）を追加し、混合物をさらに２分間混合した。
Example 4: Hardening / mixing mixed design of hollow core driven material using adsorption isotherm method consists of 6 solid components: (1) 3/8 inch aggregate, 29% (2) 1/4 inch bone Material, 15% (3) 2 mm ground quartz, 12% (4) construction sand, 20% (5) Marble White 200, 11% and (6) NYCO 400 wollastonite 13%. Ingredients were "dried" mixed for 2 minutes on a Kercher Industries 12 inch lab scale mixer. Water containing the gum additive (570 g) was added to the dry ingredients and the resulting mixture was mixed for an additional 4 minutes. Further water (265 g) was added and the mixture was mixed for an additional 4 minutes. Finally, additional water (260 g) was added and the mixture was mixed for an additional 2 minutes.
・打ち込み
湿潤混合物を長寸法が水平に配置した４インチ×４インチ×２０インチの長方形の型枠に打ち込んだ。ワックス紙で包んだ直径２インチ×長さ２０インチのＰＶＣ管を型枠の中央に固定し、打ち込み物の長さに沿って直径２インチのコアを形成した。コンクリートミックスを６層で、最後の層を除いて各層で３０秒の振動で打ち込んだ。最後の層は６０秒間振動した。
-Driving The wet mixture was driven into a 4 "x 4" x 20 "rectangular formwork with long dimensions arranged horizontally. A 2 inch diameter x 20 inch long PVC tube wrapped in wax paper was fixed in the center of the formwork to form a 2 inch diameter core along the length of the implant. The concrete mix was driven into 6 layers with a vibration of 30 seconds in each layer except the last layer. The last layer oscillated for 60 seconds.
・乾燥
中空コア打ち込み物は、亀裂を防ぐためにゆっくりと乾燥した。それを一晩風乾させ、次いで９０℃の乾燥オーブンに５１時間入れ、その後１００℃でさらに２０時間置いた。乾燥後、中空コア打ち込み物を型枠から取り外し、ｐｖｃパイプを打ち込み物のコアから取り外した。中空コア打ち込み物の正味重量は８７６９グラムであった。
-Dry The hollow core driving material was slowly dried to prevent cracking. It was air dried overnight, then placed in a drying oven at 90 ° C. for 51 hours and then placed at 100 ° C. for an additional 20 hours. After drying, the hollow core driving material was removed from the mold and the pvc pipe was removed from the driving material core. The net weight of the hollow core driving material was 8769 grams.
・硬化
図２１は、硬化セットアップの写真である。硬化ガスが打ち込み物を通過できるように、管継手がパイプ継手にねじ込まれた状態で、ＰＶＣパイプ継手をコアの両端に挿入した。中空コアの打ち込み物は、厚さ１インチのアルミホイルで裏打ちしたグラスファイバー断熱材に包んだ。コアのチューブ継手の１つ（入口チューブアセンブリ）は、１／４’ステンレス鋼チューブでガス飽和器（水を入れた加熱容器）に取り付けた。コアからのもう１つのチューブ継手（出口チューブアセンブリ）は、通気口につながる１／４インチのプラスチックチューブに取り付けた。各チューブアセンブリに熱電対を取り付け、コアを通過する前後に硬化ガスの温度を測定できるようにした。各チューブアセンブリは、グラスファイバー断熱材で断熱されている。
-Curing FIG. 21 is a photograph of a curing setup. PVC pipe fittings were inserted into both ends of the core with the pipe fittings screwed into the pipe fittings so that the hardening gas could pass through the driving material. The hollow core implant was wrapped in fiberglass insulation lined with 1 inch thick aluminum foil. One of the core tube fittings (inlet tube assembly) was attached to a gas saturater (a heating vessel filled with water) with a 1/4'stainless steel tube. Another tube fitting from the core (exit tube assembly) was attached to a 1/4 inch plastic tube leading to the vent. A thermocouple was attached to each tube assembly to allow the temperature of the curing gas to be measured before and after passing through the core. Each tube assembly is insulated with fiberglass insulation.
硬化実行中、飽和器内の水を６５℃に維持した。二酸化炭素ガスを６．５リットル／分で水にバブリングして、ガスストリームを水蒸気で飽和させた。硬化反応のためのすべての熱と水を、飽和二酸化炭素ストリームによって中空コアに運んだ。コアの入口の温度は、１時間の間に２６℃から６０℃に上昇し、残りの硬化実行中そのままであった。コアの出口の温度が５３℃に上昇するまでにさらに９０分かかり、残りの硬化期間にとどまった。硬化作業は２０時間後に終了した。 The water in the saturated device was maintained at 65 ° C. during the curing process. Carbon dioxide gas was bubbled into water at 6.5 liters / minute to saturate the gas stream with steam. All heat and water for the curing reaction was carried to the hollow core by a saturated carbon dioxide stream. The temperature at the inlet of the core rose from 26 ° C. to 60 ° C. over an hour and remained the same during the rest of the curing process. It took another 90 minutes for the core outlet temperature to rise to 53 ° C., remaining in the curing period. The curing work was completed after 20 hours.
硬化実行中に中空コア打ち込み物を取り囲んでいた断熱材を取り除いた。打ち込み物の最初の３分の１（入口端）は、明るくて乾いた残りの打ち込み物よりも外側が湿って暗く見えた（図２２）。打ち込み物を、乾燥炉内で完全に８９３９グラムの一定重量まで乾燥し、炭酸化により１７０グラム増加した。炭酸化の平均程度は、重量増加から４０％と計算した。 During the curing process, the insulation surrounding the hollow core driving material was removed. The first third (entrance edge) of the driving material appeared moist and darker on the outside than the remaining bright and dry driving material (Fig. 22). The implant was completely dried in a drying oven to a constant weight of 8939 grams and increased by 170 grams by carbonation. The average degree of carbonation was calculated to be 40% from the weight gain.
打ち込み物の両端が視覚的に異なるため、乾燥した中空コアの打ち込み物を半分に切断して、硬化の均一性を評価した。一部の材料は、打ち込み物を切断する際に切り口から失われ、一部の材料は、鋸刃による切断の外側エッジの破砕から失われた。破砕パターンは対称的で、打ち込み物の両半分でほぼ同じであったため、切断損失は両方の破片でほぼ同じであった。切断損失の総重量は１３７グラムに達した。 Since both ends of the driving material are visually different, the driving material of the dry hollow core was cut in half and the uniformity of curing was evaluated. Some material was lost from the cut when cutting the implant, and some material was lost from crushing the outer edge of the cut with a saw blade. The crushing pattern was symmetrical and was approximately the same for both halves of the implant, so the cutting loss was approximately the same for both debris. The total weight of cutting loss reached 137 grams.
内側エッジ（例えば、コア表面）はきれいに切断され、これは、打ち込み物の内側が外側よりも良好に反応し、反応の程度がコアの周りの放射状パターンで変化したことを示唆している。乾燥打ち込み物の入口半分の重量は４４２９グラムであり、乾燥打ち込み物の出口半分の重量は４３７３グラムであった。したがって、スラブの切断後に残った質量は、２つの半分に均等に分配した（５０．３％の入口端、４９．７％の出口端）。したがって、炭酸化の程度は、中空コア打ち込み物の長さに沿って均一に分布した。 The inner edges (eg, the surface of the core) were cut cleanly, suggesting that the inside of the implant responded better than the outside, with the degree of reaction varying in a radial pattern around the core. The weight of the inlet half of the dry driving material was 4429 grams, and the weight of the outlet half of the dry driving material was 4373 grams. Therefore, the mass remaining after cutting the slab was evenly distributed in two halves (50.3% inlet end, 49.7% outlet end). Therefore, the degree of carbonation was evenly distributed along the length of the hollow core driving material.
出願人の開示は、図を参照して好ましい実施形態において本明細書に記載されており、図中、同様の番号は同じまたは同様の要素を表す。本明細書全体を通して「一実施形態」、「実施形態」、または同様の言語への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、「一実施形態では」、「実施形態では」という語句、および本明細書全体にわたる同様の言語の出現は、必ずしもそうとは限らないが、すべて同じ実施形態を指す場合がある。 The applicant's disclosure is described herein in a preferred embodiment with reference to the figures, in which similar numbers represent the same or similar elements. References to "one embodiment," "embodiment," or similar language throughout the specification are at least one embodiment of the invention in which a particular feature, structure, or property is described in connection with an embodiment. It means that it is included in the form. Thus, the phrases "in one embodiment", "in an embodiment", and the appearance of similar languages throughout the specification may, but are not necessarily, all refer to the same embodiment.
出願人の開示の記載した特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。本明細書の説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が列挙されている。しかしながら、当業者は、出願人の組成物および／または方法が、１つ以上の特定の詳細なしで、または他の方法、要素、材料などを用いて実施され得ることを認識するであろう。他の例では、本開示の態様を不明瞭にしないようにするために、よく知られている構造、材料、または動作は、詳細に示されていないか、または説明されていない。 The features, structures, or properties described in the applicant's disclosure can be combined in any suitable manner in one or more embodiments. In the description herein, a number of specific details are listed to provide a complete understanding of the embodiments of the present invention. However, one of ordinary skill in the art will recognize that the applicant's composition and / or method can be performed without one or more specific details, or with other methods, elements, materials, and the like. In other examples, well-known structures, materials, or behaviors are not shown or described in detail so as not to obscure aspects of the present disclosure.
本明細書および添付の特許請求の範囲において、文脈が明らかに他のことを指示しない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は複数の言及を含む。 Within the specification and the appended claims, the singular forms "a", "an", and "the" include multiple references unless the context clearly indicates otherwise.
別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者によって一般に理解されているのと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似または同等の任意の方法および材料もまた、本開示の実施または試験において使用され得るが、好ましい方法および材料がここで記載される。本明細書に列挙した方法は、開示した特定の順序に加えて、論理的に可能な任意の順序で実行されてもよい。 Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Any method and material similar to or equivalent to that described herein can also be used in the practice or testing of the present disclosure, but preferred methods and materials are described herein. The methods listed herein may be performed in any logically possible order, in addition to the specific order disclosed.
参照による組込
特許、特許出願、特許公開、雑誌、本、論文、ウェブコンテンツなどの他の文書への参照および引用は、この開示においてなされている。そのようなすべての文書は、あらゆる目的のためにそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。参照により本明細書に組み込まれると言われるが、既存の定義、記載、または本明細書に明示的に示される他の開示材料と矛盾する任意の材料またはその一部は、組み込まれた材料と本開示の材料の間で矛盾が生じない程度で組み込まれる。矛盾が発生した場合、優先する開示として本開示を優先して、矛盾を解決する。
Incorporation by Reference References and citations to other documents such as patents, patent applications, publications, journals, books, treatises and web content are made in this disclosure. All such documents are incorporated herein by reference in their entirety for any purpose. Any material, or any portion thereof, which is said to be incorporated herein by reference but is inconsistent with any existing definition, description, or other disclosed material expressly set forth herein, shall be with the incorporated material. Incorporated to the extent that there is no conflict between the materials of the present disclosure. If a contradiction occurs, this disclosure will be prioritized as the preferred disclosure and the contradiction will be resolved.
均等
本明細書に開示されている代表的な例は、本発明を例示するのを助けることを意図しており、本発明の範囲を限定することを意図しておらず、そのように解釈されるべきではない。実際、本明細書に示され記載されているものに加えて、本発明の様々な改変およびその多くのさらなる実施形態は、以下の例および科学文献への参照を含むこの文書の全内容から当業者に明らかになるであろう。以下の実施例は、様々な実施形態およびその等価物における本発明の実施に適合させることができる重要な追加情報、例示およびガイダンスを含む。
Equality The representative examples disclosed herein are intended to aid in exemplifying the invention, and are not intended to limit the scope of the invention and are to be construed as such. Should not be. In fact, in addition to those shown and described herein, various modifications of the invention and many further embodiments thereof are present from the full contents of this document, including the following examples and references to the scientific literature. It will be revealed to the trader. The following examples include important additional information, examples and guidance that can be adapted to the practice of the invention in various embodiments and their equivalents.
Claims (35)
１つ以上のダクトまたはチャネルが、前記複数の別個のコンクリート物体の間にまたはそれらを通して配置されて、前記１つ以上のダクトまたはチャネル内におよび／または前記複数の別個の物体の外部と流体輸送システムを形成しており、
前記複合材料は、
複数の結合要素と、
粗いフィラー粒子および／または微細なフィラー粒子を含むフィラー粒子とを含み、
前記各結合要素は、
主にケイ酸カルシウムを含むコアと、
シリカがリッチな第１のまたは内層と、
炭酸カルシウムリッチな第２のまたは外層とを含み、
前記複数の結合要素および前記複数のフィラー粒子は一緒に１つ以上の結合マトリックスを形成し、前記結合要素および前記フィラー粒子が、その中に実質的に均一に分散され、一緒に結合されている、物品。 An article containing a composite material distributed as multiple separate concrete objects.
One or more ducts or channels are placed between or through the plurality of separate concrete objects and / or fluid transport within the one or more ducts or channels and / or to the outside of the plurality of separate objects. Forming a system
The composite material
With multiple connecting elements
Containing with filler particles containing coarse filler particles and / or fine filler particles,
Each of the connecting elements
Core containing mainly calcium silicate and
With the first or inner layer rich in silica,
Contains a second or outer layer rich in calcium carbonate,
The plurality of binding elements and the plurality of filler particles together form one or more binding matrices, and the binding elements and the filler particles are substantially uniformly dispersed therein and bonded together. , Goods.
エンベロープまたはチャンバーとその中に囲まれている、
複数の別個のコンクリート物体として分配されている複合材料；
１つ以上のダクトまたはチャネルが、前記別個のコンクリート物体の間に、またはそれらを通して配置され、前記１つ以上のダクトおよびチャネル内で、かつ前記複数の別個の物体の外部と、流体輸送システムを形成しており；
任意に、前記複数の別個のコンクリート物体が配置されている１つ以上のボード；
１つ以上のダクトまたはチャネルを形成し、前記流体輸送システムでの流体フロープロファイルを促進する、平面、平面、凸面または凹面を有する１つ以上のラック、タープ、壁またはパネル、を含む、システム。 A system for manufacturing goods
Envelope or chamber and surrounded by it,
Composite material distributed as multiple separate concrete objects;
One or more ducts or channels are arranged between or through the separate concrete objects to provide a fluid transport system within the one or more ducts and channels and outside the plurality of separate objects. Forming;
Optionally, one or more boards on which the plurality of separate concrete objects are arranged;
A system comprising one or more racks, tarps, walls or panels having a flat, flat, convex or concave surface that forms one or more ducts or channels and facilitates a fluid flow profile in said fluid transport system.
粒子状組成物と液体組成物を混合して混合物を形成すること;
型枠内で前記混合物を打ち込みまたは押し出しまたは他の形成で、複数の別個のコンクリート物体を含む打ち込みまたは押し出しまたは他の方法で形成された素地を生成すること；
ここで、１つ以上のダクトまたはチャネルが、前記複数の別個のコンクリート物体と前記複数の別個の物体の外部との間またはそれらを通して配置されており、
前記１つ以上の内部ダクトまたはチャネルおよび前記複数の別個の物体の外部におけるＣＯ２および／または水蒸気の雰囲気を維持すること；および
前記複数の別個の物体を、周囲大気圧から周囲大気圧より約６０ｐｓｉ高い範囲の圧力と、約１０％〜約９０％の範囲のＣＯ２濃度とを有する水および／またはＣＯ２の雰囲気下で、約２０℃〜約１５０℃の範囲の温度で約１時間〜約８０時間、硬化することを含む、プロセス。 The manufacturing process of goods
Mixing particulate and liquid compositions to form a mixture;
Driving or extruding or other formation of the mixture within the formwork to produce a substrate formed by driving or extruding or otherwise containing multiple separate concrete objects;
Here, one or more ducts or channels are arranged between or through the plurality of separate concrete objects and the exterior of the plurality of separate objects.
Maintaining an atmosphere of CO 2 and / or water vapor outside the one or more internal ducts or channels and the plurality of separate objects; and the plurality of separate objects from ambient to atmospheric pressure about. In an atmosphere of water and / or CO 2 with a pressure in the high range of 60 psi and a CO 2 concentration in the range of about 10% to about 90%, for about 1 hour at a temperature in the range of about 20 ° C to about 150 ° C. A process that involves curing for about 80 hours.
前記１つ以上の内部ダクトまたはチャネルおよび／または前記複数の別個の物体の外部における前記雰囲気を含むこと；
ＣＯ２および／または水蒸気の前記含まれる雰囲気を循環すること；
前記含まれる雰囲気にまたは前記含まれる雰囲気から、水蒸気を除去または追加すること;および
前記含まれる雰囲気を加熱することを含む、請求項２５に記載のプロセス。 Maintaining an atmosphere of CO 2 and / or water vapor outside the one or more internal ducts or channels and / or the plurality of separate objects
Includes the atmosphere outside the one or more internal ducts or channels and / or the plurality of separate objects;
Circulating the above-mentioned atmosphere of CO 2 and / or water vapor;
25. The process of claim 25, comprising removing or adding water vapor to or from the contained atmosphere; and heating the contained atmosphere.
34. The article of claim 34, selected from paving materials, blocks, roof tiles, hollow core slabs, precast concrete objects with or without reinforcement.
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