吸濕膠凝材料的制作方法
【專利摘要】披露了一種方法。該方法包括提供一種膠凝材料，該膠凝材料包括一種吸收材料。該方法還包括在該膠凝材料的水合期間將一種流體吸收到該吸收材料中。該方法進(jìn)一步包括在該膠凝材料的水合后將該流體保留在該吸收材料中。
【專利說明】
吸濕膠凝材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本披露是針對一種材料組合物并且，更具體地，針對一種吸濕膠凝材料。
【背景技術(shù)】
[0002]膠凝材料例如像混凝土被用在多種多樣的建筑應(yīng)用中。膠凝材料可以用于涉及與流水或上升水接觸的應(yīng)用中，例如像，在海岸線上或附近的位置或遭受溢流的區(qū)域。這些位置可能經(jīng)歷侵蝕例如像，土壤的侵蝕和影響建筑底部結(jié)構(gòu)的完整性的侵蝕。
[0003]描述了可以在涉及流體如溢流水的應(yīng)用中使用的膠凝材料的一個專利申請是2013年4月25日公開的Eberwein等人的美國專利申請?zhí)?013/0098271 (‘271專利申請)。該‘271專利申請披露了包括共聚物的干灰漿混合物，它們在水合期間吸收水以優(yōu)化水-水泥值。該‘271專利申請的共聚物有助于獲得在水性體系中的足夠高的水吸收能力例如像，在膠凝混合物的水力凝固中。然而，該‘271專利申請的膠凝材料的共聚物明顯僅在水合期間吸收顯著的水。因此，該‘271專利申請沒有披露一種可以在諸如溢流條件期間吸收和再吸收液體例如像水的材料。因此，在該‘ 271專利申請中披露的膠凝材料中包括的共聚物不提供用于減輕在經(jīng)受溢流的位置處的侵蝕的附加保護(hù)。
[0004]本披露是針對克服以上列出的缺點(diǎn)中的一個或多個。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個方面中，本披露是針對一種方法。該方法包括提供一種膠凝材料，該膠凝材料包括一種吸收材料。該方法還包括在該膠凝材料的水合期間將一種流體吸收到該吸收材料中。該方法進(jìn)一步包括在該膠凝材料的水合后將該流體保留在該吸收材料中。
[0006]在另一個方面中，本披露是針對一種材料。該材料包括一種呈水合狀態(tài)的混凝土材料，該混凝土材料包括超吸收性材料(遍及該混凝土材料分散)和聚集體材料。該超吸收性材料包括多個延伸穿過該混凝土材料的通道，并且該超吸收性材料比該聚集體材料更具吸收性。
【附圖說明】
[0007]圖1是一種不例性吸濕材料的不意圖；
[0008]圖2是一種不例性吸濕材料的另個不意圖；
[0009]圖3是一種不例性吸濕材料的另個不意圖；
[00?0]圖4是一種不例性吸濕材料的另個不意圖；
[0011 ]圖5是一種示例性吸濕材料的另一個示意圖；
[0012]圖6是一種示例性侵蝕減輕系統(tǒng)的示意圖；并且
[0013]圖7是一種示例性的披露的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]圖1展示了一種示例性吸濕材料10。吸濕材料10可以是一種膠凝組合物。例如，吸濕材料10可以是混凝土。還預(yù)期的是吸濕材料10可以是用于在結(jié)構(gòu)性應(yīng)用中使用的任何其他適合的組合物，例如像灰漿組合物。吸濕材料10可以包含一種吸收材料15。
[0015]吸濕材料10可以是混合的材料。吸濕材料10還可以是一種非混合材料，該非混合材料可以在構(gòu)建過程中干式鋪放。吸濕材料1可以被置于任何適合的方法中，例如像如圖1所示的以單層20或以多層20。吸濕材料10可以是一種混合的膠凝材料例如像混合的混凝土。吸濕材料10還可以是一種非混合膠凝材料例如像非混合混凝土。吸濕材料10可以是一種干材料。吸濕材料10還可以是一種包括水的混合的膠凝材料。吸濕材料10可以包括粘合劑例如像水泥例如波特蘭水泥。該粘合劑可以是一種快凝水泥粘合劑。吸濕材料10還可以包括聚集體例如像砂和/或巖石(如以下進(jìn)一步描述的)。吸濕材料10可以進(jìn)一步包括改進(jìn)混合物和吸收材料15的特征的摻合料，例如像，增塑劑、加速混凝土摻合料、減水摻合料、減縮摻合料、緩凝摻合料，和/或用于空氣夾帶的摻合料。吸濕材料1還可以包括增加吸收材料15和/或布置在吸濕材料10中的其他要素的體積的摻合料。
[0016]吸濕材料10可以是不含有增強(qiáng)物的大塊混凝土。還預(yù)期的是吸濕材料10可以是其他類型的混凝土，例如像，未增強(qiáng)的混凝土。例如，吸濕材料10可以是未增強(qiáng)的大塊混凝土。吸濕材料10還可以是用任何適合的增強(qiáng)材料增強(qiáng)的增強(qiáng)混凝土。例如，吸濕材料10可以是用任何適合的非腐蝕性增強(qiáng)物例如像玻璃纖維增強(qiáng)物，和/或碳纖維增強(qiáng)物增強(qiáng)的混凝土。另外，例如，吸濕材料10可以是用任何適合的金屬增強(qiáng)物例如像，加強(qiáng)筋、網(wǎng)形增強(qiáng)物、和/或金屬絲增強(qiáng)物增強(qiáng)的混凝土。
[0017]吸收材料15可以是用于吸收膠凝組合物中的流體的任何適合的材料。吸收材料15可以完全結(jié)合遍及吸濕材料10。如圖1中所示的，吸收材料15可以被布置在吸濕材料10內(nèi)。吸收材料15可以包括一種超吸收性材料，該超吸收性材料比在膠凝材料中使用的粗或細(xì)聚集體材料吸收更大量的流體。例如，吸收材料15可以包括一種超吸收性材料，該超吸收性材料可以比用于混凝土的粗聚集體(例如，具有例如在約3/8”與約I 1/2”之間的直徑的礫石和/或碎石)或用于混凝土的細(xì)聚集體(例如，具有例如足夠小以穿過3/8”篩的直徑的砂和/或碎石)吸收更大量的流體。因此，吸收材料15可以包括一種超吸收性材料，該超吸收性材料比在吸濕材料10的膠凝材料中使用的粗或細(xì)聚集體材料，例如像，用于混凝土的粗聚集體或用于混凝土的細(xì)聚集體更具吸收性。例如，吸收材料15可以包括一種超吸收性材料，該超吸收性材料是多種纖維。例如，吸收材料15可以包括一種超吸收性材料，該超吸收性材料是多種微纖維。該多種微纖維可以是超吸收性微纖維。吸收材料15可以包括一種超吸收性材料，該超吸收性材料是一種用于吸收流體的管狀材料。例如，吸收材料15可以包括一種超吸收性材料，該超吸收性材料是多種管形纖維。吸收材料15可以包括一種超吸收性材料，該超吸收性材料是天然的和/或合成的吸收性材料。例如，吸收材料15可以包括一種超吸收性材料，該超吸收性材料是天然的和/或合成的纖維。吸收材料15可以包括一種超吸收性材料，該超吸收性材料是一種纖維材料例如像，纖維素纖維、棉線、和/或紙。吸收材料15可以包括一種超吸收性材料，該超吸收性材料是一種用于吸收流體的納米結(jié)構(gòu)，例如像納米管。吸收材料15可以包括一種超吸收性材料，該超吸收性材料是用于吸收膠凝組合物中的水的任何適合的微尺寸材料。
[0018]吸收材料15可以既吸收又釋放流體，從而影響吸濕材料10的重量(例如，重量=m*g，其中W是重量，m是質(zhì)量，并且g是重力加速度;有時被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員稱為“對于質(zhì)量的相對重量”或“質(zhì)量”)。吸濕材料10的重量可以隨著流體被吸收到吸收材料15中而增加。吸濕材料10的重量可以隨著流體被從吸收材料15中去除而減小。吸收材料15可以吸收一種流體，保持該流體持續(xù)一段時間，并且然后在該時間段后釋放該流體的一些或全部。該時間段可以是任何合適的時間段，例如像，幾分鐘、幾小時、幾天、或幾個月。吸收材料15可以由此暫時吸收一種流體。還預(yù)期的是吸收材料15可以永久吸收一種流體的一些或全部。
[0019]吸濕材料10可以是一種混合的膠凝材料如混凝土混合物。吸濕材料10還可以是一種基本上干燥放置的非混合膠凝材料。吸濕材料10可以暴露于一種流體25，如圖2中所示的。流體25可以是任何合適的液體或氣體，例如像，水或水蒸汽。流體25可以是雨水。流體25還可以是一種施用到吸濕材料10的表面30上的液霧。例如，流體25可以是在吸濕材料10的放置之后施用到吸濕材料10的表面30的任何部分的輕的水霧。表面30可以是吸濕材料10的整個表面區(qū)域。還預(yù)期的是流體25可以是任何其他材料，例如像，用于在構(gòu)建中使用的化合物。流體25可以與表面30的一些或全部部分接觸。
[0020]吸濕材料10可以使用模板28放置，如圖1中所示的。模板28可以是用于形成膠凝材料的任何適合的模板，例如像，利用機(jī)械緊固件、銷釘、和/或形狀約束物(form restraint)的木質(zhì)模板。例如，當(dāng)吸濕材料10是一種混合的膠凝材料時，模板28可以是完全錨定的并且緊固的木制模板。
[0021]當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，模板28可以經(jīng)受與混合的膠凝材料相比相對更少的流體靜壓力。因此，在吸濕材料10是一種非混合膠凝材料的情況下，模板28可能需要相對更少的錨定和/或形狀約束物因?yàn)橄鄬^小的流體靜壓力可能被施加在模板28上。
[0022]吸濕材料10可以通過任何適合的方法放置，用或不用模板28。例如，吸濕材料10可以用或不用模板28以非混合膠凝材料干放置、用模板28以一種混合物放置(例如，傾倒)、不用模板28以一種濕混合物放置(例如，以噴漿混凝土放置)、和/或不用模板28以一種干混合物放置(例如，以干混合物噴漿混凝土放置)。
[0023]如圖2中所示的，流體25可以接觸表面30的一個部分35。部分35可以覆蓋吸濕材料10的表面30的一些或全部，并且可以僅在吸濕材料10內(nèi)延伸至小深度。例如，部分35可以在吸濕材料10內(nèi)僅延伸零點(diǎn)幾英寸(例如，在約1/8”與約3/4”之間)。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，部分35可能在被流體25接觸之后經(jīng)歷水合。
[0024]將流體25與吸濕材料10的膠凝材料結(jié)合可以通過一種水合過程形成水泥漿。在水合過程中，該水泥漿可以既膠結(jié)在一起又填充以上所描述的聚集體、吸收材料15、以及吸濕材料10的其他要素之間的空隙。該水合過程可能涉及可能同時和/或接連地發(fā)生的多個不同的化學(xué)反應(yīng)。水合可能引起以上所描述的吸濕材料10的組分結(jié)合在一起以形成一種固體基質(zhì)。在經(jīng)歷水合之后，吸濕材料10可能成為一種固體、水合的或結(jié)晶的基質(zhì)。例如，吸濕材料10可能通過水合成為硬化的混凝土。
[0025]在吸濕材料10的水合過程中，吸收材料15可以運(yùn)輸流體25的游離分子，由此遍及吸濕材料10展開該水合過程。吸收材料15可能在水合后繼續(xù)保留流體25，如以下進(jìn)一步描述的。
[0026]例如，在經(jīng)歷水合后，部分35可能變成具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的硬化的混凝土。部分35的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可能隨時間的推移而增加?？商娲?，當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，吸濕材料10的部分40可能不被流體25接觸，并且因此可能保持呈干燥的、未水合的狀態(tài)。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，部分35可以幫助在結(jié)構(gòu)上保持部分40在恰當(dāng)?shù)奈恢?。例如，?dāng)部分35基本上覆蓋表面30的全部時，部分35可以在結(jié)構(gòu)上保持部分40并且基本上防止吸濕材料10被外力例如像流水?dāng)_亂?？商娲兀?dāng)吸濕材料10是一種混合的膠凝材料時，部分35和40 二者可能在接觸或不接觸流體25下經(jīng)歷水合，因?yàn)樵摶旌系哪z凝材料可能已經(jīng)包括引起水合的流體。
[0027]如圖3中所示的，被流體25接觸的吸濕材料10的部分可能增加至部分45。部分45可能在吸濕材料10內(nèi)延伸到相當(dāng)大的深度。例如，部分45可以在吸濕材料10內(nèi)延伸幾英寸或幾英尺。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，類似于以上部分35，部分45的未水合部分當(dāng)被流體25接觸時可能經(jīng)歷水合并且可能獲得隨時間的推移增加的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。例如，部分45可能變成具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的硬化的混凝土。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，吸濕材料10的部分50可能不被流體25接觸，并且因此可能保持呈干燥的、未水合的狀態(tài)。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，部分45可以幫助在結(jié)構(gòu)上保持部分50，類似于以上部分35和40?？商娲?，當(dāng)吸濕材料10是一種混合的膠凝材料時，部分45和50二者可能在接觸或不接觸流體25下經(jīng)歷水合，因?yàn)樵摶旌系哪z凝材料可能已經(jīng)包括引起水合的流體。
[0028]如圖4中所示的，被流體25接觸的吸濕材料10的部分可能增加至部分55。部分55可能在吸濕材料10內(nèi)延伸到相當(dāng)大的深度。例如，部分55可能幾乎完全延伸貫穿吸濕材料10。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，類似于以上部分35和45，部分55的未水合部分當(dāng)被流體25接觸時可能經(jīng)歷水合并且可能獲得隨時間的推移增加的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。例如，部分55可能變成具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的硬化的混凝土。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，吸濕材料10的部分60可能不被流體25接觸，并且因此可能保持呈干燥的、未水合的狀態(tài)。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，部分55可以幫助在結(jié)構(gòu)上保持部分60，類似于以上部分35、40、45和50。可替代地，當(dāng)吸濕材料10是一種混合的膠凝材料時，部分55和60二者可能在接觸或不接觸流體25下經(jīng)歷水合，因?yàn)樵摶旌系哪z凝材料可能已經(jīng)包括引起水合的流體。
[0029]如圖5中所示的，被流體25接觸的吸濕材料10的部分可能增加至部分65。部分65可能基本上遍及吸濕材料10的整個體積延伸。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，類似于以上部分35、45和55，部分65的未水合部分當(dāng)被流體25接觸時可能經(jīng)歷水合并且可能獲得隨時間的推移增加的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。例如，部分65可能變成具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的硬化的混凝土?？商娲兀?dāng)吸濕材料10是一種混合的膠凝材料時，部分65可能在接觸或不接觸流體25下經(jīng)歷水合，因?yàn)樵摶旌系哪z凝材料可能已經(jīng)包括引起水合的流體。
[0030]如圖3-5中所示的，通道系統(tǒng)70可以在布置在部分35、45、55和65中的吸收材料15中形成，隨著吸濕材料10經(jīng)歷水合以變成水合的基質(zhì)，例如像，硬化的混凝土。因此，在吸收材料15中形成的通道系統(tǒng)70可能隨吸濕材料10的部分35、45、55和65變成水合的而在尺寸上增加。在水合期間，吸收材料15可能變得固定在吸濕材料10的水合基質(zhì)中。包括在吸收材料15內(nèi)的通道系統(tǒng)70可能包括多個通道75。通道系統(tǒng)70的多個通道75可能形成通道的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)將流體25保留在吸濕材料10內(nèi)持續(xù)相比常規(guī)膠凝材料相對更長的時間段。
[0031]該多個通道75可能在吸收材料15中形成一種毛細(xì)管系統(tǒng)，該系統(tǒng)轉(zhuǎn)移流體遍及吸濕材料1的水合基質(zhì)。該毛細(xì)管系統(tǒng)可以由于流體25與運(yùn)輸流體25的該多個通道75的表面之間的分子間力形成。該多個通道75可以具有充分足夠小的直徑使得由流體25內(nèi)的內(nèi)聚力引起的表面張力和流體25與該多個通道75的表面之間的粘附力的組合對流體25施加力。因此，歸因于內(nèi)聚力和粘附力的這些力引起流體25移動穿過通道系統(tǒng)70的毛細(xì)管系統(tǒng)。
[0032]布置在吸濕材料1中的吸收材料15可以通過芯吸作用拉入布置在吸濕材料1的任何外表面(例如，表面30)上的流體25。如果吸收材料15是干的或相對干的，則吸收材料15可以通過芯吸作用(例如，毛細(xì)管作用)拉入流體25。吸收材料15可以由此將在任何外表面(例如，表面30)上的流體25吸收入吸濕材料10。
[0033]吸濕材料10可以用在任何適合的應(yīng)用中，例如像，土木工程如運(yùn)輸和建筑結(jié)構(gòu)、水路、和基礎(chǔ)設(shè)施。例如，如圖6中所示的，吸濕材料10可以被用在一種侵蝕減緩系統(tǒng)85中。吸濕材料10可以圍繞橋臺(abutment)90和底座(footing)95放置，由此減緩在被水體98的水位96的上升淹沒的情況下橋底部結(jié)構(gòu)的侵蝕。
[0034]工業(yè)實(shí)用性
[0035]吸濕材料10可以用在涉及吸收一種流體的任何適合的構(gòu)建或結(jié)構(gòu)應(yīng)用中。例如，吸濕材料10可以用在任何結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，例如像，運(yùn)輸和建筑結(jié)構(gòu)、水路、和基礎(chǔ)設(shè)施，其中膠凝材料被使用和/或水被吸收。另外，例如，吸濕材料10可以用在用于減緩侵蝕的構(gòu)建應(yīng)用中，例如像，防洪堤、堤壩、通道、以及重力墻。
[0036]圖7展示了一種用于使用吸濕材料10的方法。在步驟100中，當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，吸濕材料10在不混合下、用或不用模板28干燥放置?？商娲?，當(dāng)吸濕材料10是一種混合的膠凝材料時，吸濕材料10使用模板28以混合物放置。還預(yù)期的是吸濕材料10可以不使用模板28以混合物放置。如圖6中所示的，吸濕材料10被放置在一個適合的位置，例如像，橋臺。
[0037]再次參考圖7，在步驟105中，吸濕材料10的表面30被暴露于流體25。流體25接觸表面30的部分35。例如，流體25可能是雨水或由施工人員噴射的水或構(gòu)建化合物的輕霧。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，部分35的吸濕材料在被流體25接觸之后變成水合的。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，部分35在結(jié)構(gòu)上保持部分40并且基本上防止吸濕材料10遭受外力擾亂。例如，如果在圖6中所示的水體98的水位96上升，則部分35基本上防止吸濕材料10被沖走。可替代地，當(dāng)吸濕材料10是一種混合的膠凝材料時，部分35和40 二者在與流體25接觸或不接觸下經(jīng)歷水合。
[0038]在吸濕材料10的水合期間，吸收材料15運(yùn)輸流體25的游離分子，由此遍及吸濕材料10展開水合過程。吸收材料15在水合后繼續(xù)保留流體25，從而當(dāng)流體25被吸收材料15吸收時增加吸濕材料10的重量。吸收材料15在水合后繼續(xù)保留流體25，直到其中可能發(fā)生流體25從吸收材料15蒸發(fā)或一些其他去除的時間點(diǎn)。如果蒸發(fā)發(fā)生并且基本上全部流體25從吸收材料15蒸發(fā)，則吸收材料15變得干燥。隨后，如果流體25再次移動到吸收材料15中，則吸收材料15將再吸收流體25。例如，如果吸收材料15是基本上完全干燥的或部分干燥的，則吸收材料15可以再吸收流體25。吸收材料15基于在吸濕材料10中的流體25的存在、運(yùn)動、和/或蒸發(fā)繼續(xù)吸收和釋放流體25的循環(huán)。流體25還可以在吸濕材料10的水合過程中從吸收材料15中被去除。預(yù)期的是流體25可以通過除蒸發(fā)外的其他方法從吸收材料15中被去除，例如像，暴露于真空或適合用于從吸濕材料10中去除流體25的其他活動。
[0039]再次參考圖7，在步驟110中，被流體25接觸的吸濕材料10的部分隨著流體25進(jìn)一步移動進(jìn)入吸濕材料10而增加至部分45。流體25可以是，例如，滲入到吸濕材料10中的雨水。另外，例如，流體25可以是水體98的部分如果在圖6中所示的水位96上升。吸收材料15變得固定在吸濕材料10的水合基質(zhì)中。通道系統(tǒng)70的多個通道75在吸收材料15內(nèi)形成，該吸收材料被固定在吸濕材料10的水合基質(zhì)中。通道75的數(shù)目增加并且通道系統(tǒng)70在尺寸上膨脹至延伸遍及部分45。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，流體25的一些引起部分45水合。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，部分45在結(jié)構(gòu)上保持部分50并且基本上防止吸濕材料10遭受外力擾亂?？商娲?，當(dāng)吸濕材料10是一種混合的膠凝材料時，部分45和50 二者在與流體25接觸或不接觸下經(jīng)歷水合。另外，流體25的一些被吸收材料15吸收，如在以下步驟125中討論的。此外，流體25的一些在壓力下移動通過通道系統(tǒng)70的多個通道75，如以下討論的。
[0040]在步驟115中，被流體25接觸的吸濕材料10的部分隨著流體25進(jìn)一步移動進(jìn)入吸濕材料10而增加至部分55。吸收材料15變得固定在吸濕材料10的部分55的擴(kuò)大水合基質(zhì)中。通道75的數(shù)目增加并且通道系統(tǒng)70在尺寸上膨脹至延伸遍及部分55。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，流體25的一些引起部分55水合。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，部分55在結(jié)構(gòu)上保持部分60并且基本上防止吸濕材料10遭受外力擾亂。可替代地，當(dāng)吸濕材料10是一種混合的膠凝材料時，部分55和60 二者在與流體25接觸或不接觸下經(jīng)歷水合。另外，流體25的一些被固定在吸濕材料1的水合基質(zhì)中的吸收材料15吸收，如在以下步驟140中討論的。此外，流體25的一些在壓力下移動通過通道系統(tǒng)70的多個通道75，如以下討論的。
[0041]在步驟120中，被流體25接觸的吸濕材料10的部分隨著流體25移動穿過基本上全部吸濕材料10而增加至部分65。吸收材料15變得固定在吸濕材料10的部分65的擴(kuò)大水合基質(zhì)中。通道75的數(shù)目增加并且通道系統(tǒng)70在尺寸上膨脹至延伸遍及部分65。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，流體25的一些引起部分65水合?？商娲兀?dāng)吸濕材料10是一種混合的膠凝材料時，部分65在與流體25接觸或不接觸下經(jīng)歷水合。另外，流體25的一些被固定在吸濕材料10的水合基質(zhì)中的吸收材料15吸收，如在以下步驟155中討論的。此外，流體25的一些在壓力下移動通過通道系統(tǒng)70的多個通道75，如以下討論的。
[0042]當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，預(yù)期的是以上在步驟105、110、115和120中描述的過程中的一些可以幾乎同時發(fā)生，取決于其中流體25移動穿過吸濕材料10的時間段。例如，如果流體25快速地移動通過吸濕材料10，則以上在步驟105、110、115和120中描述的過程中的許多可以幾乎同時發(fā)生，當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時?？商娲?，例如，如果流體25緩慢地移動通過吸濕材料1，則以上在步驟105、110、115和120中描述的過程可能在間隔的時間接連地發(fā)生，當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時(如以下進(jìn)一步解釋的)。
[0043]吸濕材料10的水合基質(zhì)隨時間的推移獲得強(qiáng)度。例如，吸濕材料10的水合基質(zhì)可以是達(dá)到幾千psi(lbs/in2)的壓縮強(qiáng)度的硬化的大塊混凝土。例如，吸濕材料10的水合基質(zhì)可以達(dá)到在約I，500psi與約5 ,OOOpsi之間的壓縮強(qiáng)度。
[0044]在步驟125中，和如以上關(guān)于步驟115提及的，流體25的一些被固定在吸濕材料10的部分45的水合基質(zhì)中的吸收材料15吸收。隨吸收材料15吸收流體25，吸收材料15的重量增加，由此增加了吸濕材料10的重量。隨著流體25被吸收材料15吸收或從吸收材料15中去除，吸濕材料10的水合基質(zhì)的體積或尺寸將保持基本上相同(除例如初始小的膨脹和/或收縮之外)。因此，隨著流體25被吸收到吸濕材料10的吸收材料15中，吸濕材料10的重量增加(因?yàn)殡S著流體25被吸收，吸濕材料10的水合基質(zhì)的體積或尺寸保持基本上恒定)。類似地，隨著流體25被從吸濕材料10的吸收材料15中去除時，吸濕材料10的重量減小(因?yàn)殡S著流體25被去除，吸濕材料10的水合基質(zhì)的體積或尺寸保持基本上恒定)。三個事件之一可能關(guān)于步驟125發(fā)生。在第一種情況下，部分45的吸收材料15保留恒定量的流體25，由此維持恒定重量(例如，吸收材料15保持在步驟125的重量)ο在第二種情況下，部分45的吸收材料15釋放流體25，從而減小重量并且減小吸濕材料10的重量。在這第二種情況下，流體25被從吸收材料15中去除，例如，通過經(jīng)由通道系統(tǒng)70蒸發(fā)到鄰近吸濕材料10的空氣中。在這第二種情況下，部分45的吸收材料15可以返回到基本上干燥的狀態(tài)(例如，從步驟125移動回到步驟110，如圖7中所示的)。在第三種情況下，附加的流體25被固定在吸濕材料10的部分45的水合基質(zhì)中的吸收材料15吸收(例如從步驟125朝向步驟130移動，如圖7中所示的)。還預(yù)期的是吸收材料15可能在步驟110、125、130和135之間吸收或釋放不同量的流體25(例如，釋放流體25并且從步驟125朝向110移動，但在到達(dá)步驟110之前再次開始吸收流體25并且相反移動回到步驟125，如圖7中所示的)。
[0045]在步驟130中，因?yàn)槲詹牧?5已經(jīng)吸收了附加的流體25，吸收材料15的重量進(jìn)一步增加，由此進(jìn)一步增加了吸濕材料10的重量。類似于以上對于步驟125描述的三種情況的事件的三個事件之一可以然后發(fā)生:基本上恒定量的流體25被保留并且由此恒定的重量被維持;流體25被釋放并且吸收材料15的重量減小并且步驟125的重量可以達(dá)到(例如從步驟130移動回到步驟125，如圖7所示的)；或附加的流體25被固定在吸濕材料10的部分45的水合基質(zhì)中的吸收材料15吸收(例如從步驟130朝向步驟135移動，如圖7中所示的)。
[0046]在步驟135中，被固定在吸濕材料10的部分45的水合基質(zhì)中的吸收材料15已經(jīng)吸收了最大量的流體25。在步驟135中的吸收材料15的重量因此比在步驟130中的吸收材料15的重量更高。吸收材料15或者:保持最大量的流體25并且因此保持在恒定重量，或流體25被釋放并且吸收材料15的重量減小并且步驟130的重量可以達(dá)到(例如從步驟135移動回到步驟130，如圖7所示的)。
[0047]在步驟125、130和135期間，流體25還可以移動穿過通道系統(tǒng)70或進(jìn)入部分55。
[0048]對于部分55的步驟140、145和150類似于以上對于部分45的步驟125、130和135。因此，在步驟140、145和150中，不同量的流體25被固定在吸濕材料1的部分55的水合基質(zhì)中的吸收材料15吸收。在步驟140、145和150期間，流體25還可以移動穿過通道系統(tǒng)70或進(jìn)入部分65。
[0049]對于部分65的步驟155、160和165類似于以上對于部分45的步驟125、130和135。因此，在步驟155、160和165中，不同量的流體25被固定在吸濕材料10的部分65的水合基質(zhì)中的吸收材料15吸收。在步驟155、160和165期間，流體25可以經(jīng)由通道系統(tǒng)70移動穿過基本上全部吸濕材料10。
[0050]因此，當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，不同量的流體25可以移動穿過吸濕材料10因?yàn)樗匣|(zhì)的尺寸由于與流體25接觸而增加(例如，部分45、55和65)。另外，當(dāng)吸濕材料10或者是一種非混合膠凝材料或者一種混合的膠凝材料時，不同量的流體25被吸收材料15吸收。
[0051]例如，當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，吸濕材料10可以呈基本上干燥的狀態(tài)(例如，步驟100)。另外，例如，吸濕材料1可以呈部分水合的狀態(tài)(例如，吸濕材料1的一些部分是水合的)或呈基本上完全水合的狀態(tài)其中吸收材料15基本上不吸收流體25 (例如，步驟105、110、115和120)當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時。此外，例如，吸濕材料10可以呈部分水合的狀態(tài)(例如，吸濕材料10的一些部分是水合的)其中吸收材料15已經(jīng)僅部分吸收流體25 (例如，步驟125、130、140和145)當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時。此外，例如，吸濕材料10可以呈部分水合的狀態(tài)(例如，吸濕材料10的一些部分是水合的)其中吸收材料15已經(jīng)基本上完全吸收流體25至最大量(例如，步驟135和150)當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時。此外，例如，吸濕材料10可以呈基本上完全水合的狀態(tài)其中吸收材料15已經(jīng)僅部分吸收流體25 (例如，步驟155和160)當(dāng)吸濕材料1是一種非混合膠凝材料時。此外，例如，吸濕材料10可以呈基本上完全水合的狀態(tài)其中吸收材料15已經(jīng)基本上完全吸收流體25至最大量(例如，步驟165)當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時。
[0052]可替代地，例如，當(dāng)吸濕材料10是一種混合的膠凝材料時，吸濕材料10可以呈水合或基本上完全水合的狀態(tài)，其中吸收材料15基本上不含流體25(例如，步驟100、105、110、115和120)。此外，例如，吸濕材料10可以呈水合或基本上完全水合的狀態(tài)其中吸收材料15已經(jīng)僅部分吸收流體25(例如，步驟125、130、140、145、155和160)當(dāng)吸濕材料10是一種混合的膠凝材料時。此外，例如，吸濕材料10可以呈水合或基本上完全水合的狀態(tài)其中吸收材料15已經(jīng)基本上完全吸收流體25至最大量(例如，步驟135、150和165)當(dāng)吸濕材料10是一種混合的膠凝材料時。
[0053]因此，如圖7中所示的，吸濕材料10的吸收材料15吸收并且釋放不同量的在水合中未使用的流體25以改變吸濕材料10的重量。隨吸收材料15吸收增加量的流體25，吸濕材料1的重量增加。隨流體25被從吸收材料15中去除，吸濕材料1的重量降低。吸收材料15可以暫時吸收流體25因?yàn)槲詹牧?5可以既吸收又釋放流體25(例如，流體25被去除)，并且可以再吸收流體25。相比之下，在水合過程中使用的流體25的一些或基本上全部可以不被暫時吸收，因?yàn)樗赡茉谒现蟛槐会尫呕蛉コ?br>[0054]由于來自布置在吸濕材料10中的吸收材料15和/或水泥粘合劑的拉作用引起了流體25穿過通道系統(tǒng)70的多個通道75的內(nèi)部運(yùn)動(例如，在水合過程中)。在水合后，流體25被拉通過在吸收材料15中形成的通道系統(tǒng)70的多個通道75。布置在吸濕材料10中的吸收材料15可以通過芯吸作用拉入布置在吸濕材料1的任何外表面(例如，表面30)上的流體25 ο吸收材料15的拉作用和/或芯吸作用可能引起多個具有高壓和低壓的位置(例如，高壓部分A和低壓部分B，如在圖5所示的)。流體25通過通道系統(tǒng)70的多個通道75中的一個或多個從吸收材料15的高壓部分A移動至吸收材料15的低壓部分B。經(jīng)由通道系統(tǒng)70的具有不同壓力的吸收材料15的區(qū)域之間的移動有助于流體25遍及吸濕材料10的吸收和運(yùn)輸。另外，預(yù)期的是在位于吸濕材料10的外部的源處產(chǎn)生的并且施加在吸濕材料10的外部流體靜壓力(例如，其是大于布置在吸濕材料10中的流體25的壓力的壓力)可以在通道系統(tǒng)70內(nèi)產(chǎn)生一種移動流體25(其是處于低于該外部流體靜壓力的壓力)通過吸濕材料10的加壓系統(tǒng)。例如，外部流體靜壓力P，如圖5中所示的，可以在通道系統(tǒng)70內(nèi)產(chǎn)生一種移動流體25的加壓系統(tǒng)。
[0055]通道系統(tǒng)70的多個通道75形成通道的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)在水合之前、期間以及之后將流體25保留在吸濕材料10內(nèi)持續(xù)比常規(guī)膠凝材料相對更長的時間段。因?yàn)橥ǖ老到y(tǒng)70將流體25保留在吸濕材料10內(nèi)持續(xù)比常規(guī)膠凝材料相對更長的時間段，所以吸濕材料10的重量由于此增加的流體25的保留相比于常規(guī)膠凝材料進(jìn)一步增加。
[0056]吸濕材料10，當(dāng)干燥使用(例如，非混合)時，可以在水合期間產(chǎn)生更少的熱量，并且因此在吸濕材料10中產(chǎn)生相對較少的裂化和/或壓裂，相比于常規(guī)膠凝材料的水合。流體25通過通道75移動，由此接觸布置在吸濕材料10中的未水合的粘合劑并且引發(fā)未水合的粘合劑的水合。因?yàn)榇诉^程是基于流體25的行進(jìn)(例如，行進(jìn)速率和/或行進(jìn)方向)，該水合過程可能順序地發(fā)生(例如，并非所有同時)，由此降低了由該水合過程引起的熱量。因此，可能減少在水合期間產(chǎn)生的熱量，從而減少在水合期間在吸濕材料10中產(chǎn)生的壓裂和/或裂縫的量。因此，可能在水合期間在吸濕材料10中產(chǎn)生更少的壓裂和/或裂縫，相比于常規(guī)膠凝材料。
[0057]如果在圖6中所示的水體98的水位96上升，例如，流體25可能來自水體98。當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料時，吸濕材料10的部分已經(jīng)水合(例如，部分35、45和/或65)，這樣使得水合的表面部分保持未水合的部分(例如，部分40、50、60)在適當(dāng)位置抵抗被沖走?？商娲兀?dāng)吸濕材料1是一種混合的膠凝材料時，吸濕材料1的基本上全部部分在與流體25接觸或不接觸下經(jīng)歷水合。水體98提供移動進(jìn)入吸濕材料10的流體25，當(dāng)吸濕材料10是一種非混合膠凝材料或混合的膠凝材料時。吸濕材料10如以上所述的獲得強(qiáng)度并且增加重量，增加抵抗外力的能力并且由此減緩圖6所示的橋臺90和/或底座95的侵蝕。如圖6中所示的，吸濕材料10可能被放置在潛在沖刷高地94下方。潛在沖刷高地94可能是設(shè)計(jì)的沖洗極限，該沖洗極限對于給定結(jié)構(gòu)或位置可以憑經(jīng)驗(yàn)確定。放置在潛在沖刷高地94下方的安裝的吸濕材料10，如圖6所示，可以保護(hù)橋臺90和/或底座95免受在由增加的水體98的流量引起的侵蝕過程中的沖刷。
[0058]因?yàn)槲鼭癫牧?0的吸收材料15可以基于吸收和再吸收流體25增加重量，吸濕材料10可以增加重量以抵抗外力。因此，吸濕材料10可以減緩由外力，例如像，流水、海洋潮汐、和/或上升水引起的侵蝕。另外，吸濕材料10可以被快速放置且立即獲得強(qiáng)度和重量當(dāng)暴露于流體25時，該流體可以包括可能引起導(dǎo)致侵蝕的外力的液體，例如像，流水、海洋潮汐、和/或上升水。吸濕材料10可以因此吸收和/或再吸收流體25以增加重量，從而增加抵抗外力的能力以減緩在所希望的位置處的侵蝕，這些位置例如像，海岸區(qū)域、結(jié)構(gòu)底座和橋臺、河岸、低洼的土壤、具有高地下水位的區(qū)域、以及位于泛濫平原的區(qū)域。
[0059]對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將清楚的是可對所披露的膠凝材料和用于使用膠凝材料的方法做出不同的修改和改變。從考慮所披露的方法和材料的說明書及實(shí)踐，其他實(shí)施例對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是明顯的。意圖是本說明書和實(shí)例被視為僅示例性的，其中真實(shí)的范圍是由以下權(quán)利要求及它們的等效物指示的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種方法，包括: 提供一種膠凝材料，該膠凝材料包括一種吸收材料； 在該膠凝材料的水合期間將一種流體吸收到該吸收材料中；并且 在該膠凝材料的水合后將該流體保留在該吸收材料中。2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在該膠凝材料的水合后在將該流體保留在該吸收材料中之后從該吸收材料去除基本上全部的該流體。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)該流體被吸收到該吸收材料中時該膠凝材料的重量增加。4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中當(dāng)該流體被從該吸收材料中去除時該膠凝材料的重量減小。5.如權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括在去除基本上全部的該流體后將該流體或另一種流體再吸收到該吸收材料中。6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中從該吸收材料中去除該流體包括從該吸收材料中蒸發(fā)該流體。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中: 該膠凝材料是混凝土;并且 該流體是水。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該膠凝材料是非混合混凝土。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該吸收材料包括一種超吸收性材料，該超吸收性材料包括天然纖維、合成纖維、微纖維、以及管狀材料中的至少一種。10.—種材料，包括: 一種呈水合狀態(tài)的混凝土材料，該混凝土材料包括 一種遍及該混凝土材料分散的超吸收性材料，以及 一種聚集體材料； 其中該超吸收性材料包括多個延伸穿過該混凝土材料的通道;并且 其中該超吸收性材料比該聚集體材料更具吸收性。11.如權(quán)利要求10所述的材料，其中該超吸收性材料包括天然纖維、合成纖維、微纖維、以及管狀材料中的至少一種。12.如權(quán)利要求10所述的材料，其中該超吸收性材料包括纖維素纖維、棉線、以及紙中的至少一種。13.如權(quán)利要求10所述的材料，其中該混凝土材料是非混合混凝土。14.如權(quán)利要求10所述的材料，其中該混凝土材料是混合的混凝土。15.如權(quán)利要求10所述的材料，其中該混凝土材料是未增強(qiáng)的大塊混凝土。16.一種方法，包括: 提供一種膠凝材料，該膠凝材料包括一種吸收材料； 在該膠凝材料的水合期間將一種流體吸收到該吸收材料中； 在該膠凝材料的水合期間移動該流體穿過該吸收材料；以及 在該膠凝材料的水合后將該流體保留在該吸收材料中。17.如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括在該膠凝材料的水合之后使用外部流體靜壓力移動該流體穿過該吸收材料。18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中當(dāng)該流體被吸收到該吸收材料中時該膠凝材料的重量增加。19.如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括: 在該膠凝材料的水合后在將該流體保留在該吸收材料中之后從該吸收材料去除基本上全部的該流體;并且 在去除基本上全部的該流體后將該流體或另一種流體再吸收到該吸收材料中。20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中當(dāng)該流體被從該吸收材料中去除時該膠凝材料的重量減小。
【文檔編號】C04B40/04GK106061916SQ201580003892
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年1月15日
【發(fā)明人】斯圖爾特·克雷格斯坦
【申請人】斯圖爾特·克雷格斯坦