專利名稱：磷鐵合金及其在水泥復(fù)合物中的應(yīng)用的制作方法
發(fā)明的背景本發(fā)明涉及磷鐵金屬合金及其在控制水泥復(fù)合物在固化過程早期形成的裂縫發(fā)展中的應(yīng)用。更具體地說，本發(fā)明涉及特殊的無定形磷鐵基合金以及該合金以金屬絲、絲帶和纖維的形式用于控制、降低、消除或延遲水泥復(fù)合物中裂縫的發(fā)展中的應(yīng)用。
水泥復(fù)合物通常是指水泥、砂漿和混凝土。水泥復(fù)合物最低限度是水泥、砂子、集料和水的不均勻混合物。水泥復(fù)合物還可包括能賦予該復(fù)合物重要的化學(xué)和物理性能(如改進的流變性、沖擊強度、抗彎強度和防滲性)的各種添加劑或攙和劑。添加劑和攙和劑包括減水?dāng)v和劑、金屬和非金屬纖維、聚合物、熱解法氧化硅(Silica fume)等。
將水泥復(fù)合物澆注或澆填在其最終模具中以后，在24至48小時內(nèi)該復(fù)合物經(jīng)歷了相對快速的失水。水分的失去主要歸因于水泥復(fù)合物露出表面上的蒸發(fā)。水分的失去會在復(fù)合物中產(chǎn)生水分遷移，這種過程是不均勻過程或者不是各向同性的。這種因素與水泥復(fù)合物不均勻的特性結(jié)合在一起，產(chǎn)生不平衡的應(yīng)力。應(yīng)力產(chǎn)生裂縫，通常稱之為塑性收縮裂縫和塑性沉降裂縫。
近來，許多研究人員認為水泥復(fù)合物固化過程早期產(chǎn)生裂縫是大多數(shù)橋面不合格和現(xiàn)代建筑缺乏總體耐久性的原因。Khossrow Babaei和Amir M.Fouladgar的文章(“混凝土橋面開裂的解決方法”，國際混凝土(Concrete International)，1997年7月，pp34-37)和P.Kumar Mehta(“耐久性-將來的關(guān)鍵問題”，國際混凝土，1997年7月，pp27-33)是呼吁解決塑性收縮裂縫和塑性沉降裂縫問題的例子。出于本發(fā)明的目的，將術(shù)語“收縮裂縫”限定為在水泥復(fù)合物固化最初的24至48小時過程中在該水泥復(fù)合物中出現(xiàn)的塑性收縮裂縫或塑性沉降裂縫，并且術(shù)語“控制收縮裂縫”指消除、減少、減緩收縮裂縫的發(fā)展或防止收縮裂縫的能力。
一旦在水泥復(fù)合物中產(chǎn)生裂縫，該裂縫成為水、道路鹽類和其它環(huán)境影響物的侵入點，從而以急性和慢性的方式破壞該復(fù)合物。水侵入并且溫度在水的冰點上下循環(huán)變化會產(chǎn)生常稱為凍結(jié)-融化破壞現(xiàn)象。道路鹽類會滲入裂縫并且腐蝕埋在水泥復(fù)合物中增強用的鋼筋或鐵條(螺紋鋼筋)。這兩種過程均會逐漸增加原來裂縫的大小，使更多的水或鹽類侵入和滲入復(fù)合物。結(jié)果，水泥復(fù)合物受到削弱，降低對復(fù)合物設(shè)計時能承受的應(yīng)力的承受能力。受削弱的復(fù)合物需要提前修理、部分或全部替換，否則它會災(zāi)難性地倒塌。
向水泥復(fù)合物中加入纖維以提高耐久性。加入鋼纖維(它是結(jié)晶的)以改進水泥復(fù)合物的抗彎強度耐久性?？梢约尤牒铣衫w維，如聚丙烯和尼龍，以改善對水泥復(fù)合物固化過程中產(chǎn)生的裂縫的控制。有時可加入鋼纖維以改善對固化過程中產(chǎn)生的裂縫的控制，但是加入量太大(每立方碼復(fù)合物10-100磅纖維)，使復(fù)合物的流變性受損?？杉尤霐v和劑(即表面活性劑，如萘表面活性劑)來解決流變性受損的問題。如果不解決流變性受損的問題，水泥復(fù)合物是剛性的，難以進行澆注。結(jié)果，由于不能適當(dāng)?shù)貪蔡畈⒐袒瘡?fù)合物，因此該復(fù)合物是不合格的。
因此，需要開發(fā)一種鋼纖維它能以小于每立方碼水泥復(fù)合物10磅，較好小于每立方碼5磅的加入量控制水泥復(fù)合物固化過程中形成裂縫?；蛘呦喾?，需要制造一種鋼纖維，它能以與目前市售的結(jié)晶鋼纖維相同的用量來控制水泥復(fù)合物固化過程中形成裂縫，但是無需攙和劑來解決不利影響流變性的問題。
發(fā)明的描述本發(fā)明包括一種新的磷鐵合金，并且本發(fā)明還確認使用磷鐵合金來控制水泥復(fù)合物中的收縮裂縫。新的磷鐵合金具有下列通式FeaCrbMcPdCeSif(式I)其中各元素是根據(jù)使用碳(12.0)的IUPAC標(biāo)準(zhǔn)以原子百分數(shù)表示的，在本說明書中均使用所述標(biāo)準(zhǔn)。式I中，M是選自Vg、Nih、Mni及其混合物的金屬；a約為66-76、b約為1-10、c約為2-7、d約為12-20、e約為1-6、f約小于2、g約為1-5、h約小于2、i約小于2，并且其中的金屬與非金屬的比例足以形成穩(wěn)定的無定形磷鐵合金。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可知，必須具有足夠的金屬(即Fe、Cr和M)含量，以便以所使用的冷卻速率形成無定形金屬。例如，單合金的冷卻速率約為1×106℃/秒時，則a+b+C至少約77原子％，并且d+e+f等于或小于約23原子％。冷卻速度越快，一般來說形成無定形結(jié)構(gòu)的金屬和非金屬(即磷、碳和硅)的比例就越小。(對于下面通式II的合金也具有相同的考慮)。在本發(fā)明的一個實例中，以在形成的無定形磷鐵金屬合金中產(chǎn)生不均勻的總體形態(tài)(定義如下)的方式配制并制造(流延(cast))所述合金。在另一個實例中，較好a約為68-74、b約為2-8、c約為2-4、d約為13-20、e約為1-6、f約小于2、g約為1-3、h小于1、i小于1。磷與碳之比(P∶C)大于1并且鉻與釩之比大于1，從而使磷鐵合金具有防腐蝕性。較好的是，P與C之比大于1.2∶1鐵與鉻之比(Fe∶Cr)大于12∶1，鉻與釩之比(Cr∶V)小于7∶1。這種合金的例子包括Fe74Cr2V2Ni0.5P19C1Si0.5；Fe72Cr2V2Ni0.5P17C5Si1；較好為Fe68Cr5V2Ni0.5Mn0.5P16C5.5Si1；更好為Fe71Cr6V2Ni0.5Mn0.5P18C1Si1和Fe71Cr5V2Ni0.5Mn0.5P15C5Si1，這些化學(xué)式均是以原子百分數(shù)計算的。最好的合金中P∶C之比為3∶1或更高。令人驚奇的是，用量為每立方碼復(fù)合物含1-40磅，較好小于20磅的由式I合金制得的纖維、絲線或絲帶能控制水泥復(fù)合物固化過程中發(fā)生的不合需求的塑性收縮裂縫和塑性沉降裂縫。即使在每立方碼復(fù)合物含100磅纖維的用量下也不需要使用攙和劑(如表面活性劑)來改進流變性。這種寬的添加范圍覆蓋了上述要求的范圍。
本發(fā)明另一個實例基于無定形的磷鐵合金能用于控制水泥復(fù)合物的收縮裂縫這一認識。該合金為FeaCrbMcPdCeSif(式II)其中，M是選自Vg、Nih、Mni及其混合物的金屬；a約為61-87原子％、b約為1-10原子％、c約為1-5原子％、d約為4-20原子％、e約為1-16原子％、f約小于3.5原子％、g小于約1-5原子％、h約小于1原子％、i約小于1原子％，并且其中的金屬與非金屬的比例足以形成穩(wěn)定的無定形磷鐵合金。在這種用途的一個實例中，以在形成的無定形磷鐵金屬合金中產(chǎn)生不均勻的總體形態(tài)(定義如下)的方式配制并制造所述合金。用于控制收縮裂縫的較好的磷鐵合金是式I合金更好的磷鐵合金中P∶C大于1并且存在鉻，鉻與釩之比大于1，從而使磷鐵合金具有防腐蝕性。最好的合金中鐵與鉻之比大于12∶1，鉻與釩之比(Cr∶V)小于7∶1。當(dāng)用于控制水泥復(fù)合物中的收縮裂縫時，纖維的長度約為15-55毫米并且1磅合金至少含有25,000根纖維。這種合金的例子包括Fe73Cr6V0.1Ni0.1Mn0.2P11C9Si1；Fe72Cr6V0.2Ni0.1Mn0.2P11C10Si1；Fe72Cr6V0.7Ni0.3Mn0.2P10C9Si1和Fe72Cr6V0.7Ni0.3Mn0.2P10C9Si1以及式I的合金。最好的合金中P∶C之比為3∶1或更高。
在總體形態(tài)方面，式1的無定形金屬纖維的均勻性比其它無定形鋼纖維(即結(jié)晶鋼纖維)要差。一般來說，當(dāng)制備并流延無定形金屬纖維時，其目標(biāo)包括使形成的絲帶、纖維、絲線等具有均勻的外觀(如用肉眼觀察時，具有光滑的表面、均勻的厚度(無孔或很少具有孔)和基本均勻光滑的邊緣)。但是，在本發(fā)明的一個實例中，要求無定形的磷鐵金屬具有不均勻的總體形態(tài)。術(shù)語“不均勻的總體形態(tài)”是指無定形金屬具有粗糙的邊緣、突起、孔洞以及不連續(xù)點。盡管通過放大能更好地觀察(澄清)不均勻形態(tài)的程度和清晰度，但是這種不均勻的總體形態(tài)能用肉眼容易地看到。在用本發(fā)明控制膠結(jié)材料的收縮裂縫以前，現(xiàn)有技術(shù)認為這種特性是不合需求的。
據(jù)信這些纖維控制收縮裂縫的能力受到邊緣、孔洞和不連續(xù)點的絕對數(shù)量的影響，因為這會影響水泥材料固化的早期狀態(tài)。當(dāng)水泥材料固化至其“毛坯狀態(tài)”(固化最初24小時或更短時間)時，該材料具有以不平衡(不均勻)的方式收縮的傾向。當(dāng)該材料出現(xiàn)顯著量的不平衡行為(收縮)時，在該材料產(chǎn)生應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過水泥材料的彈性極限時出現(xiàn)裂縫并開始在材料中擴散。但是，如果用纖維或纖維的一部分阻斷裂縫的擴散(尤其在水泥材料固化的初始狀態(tài))，則裂縫不會發(fā)展。因此，當(dāng)裂縫的發(fā)展被阻斷時，仍保持有大量的且微小的裂縫(肉眼不能觀察到)，材料的完整性不受影響。
理解固化時水泥材料是“柔軟”的這一特點是重要的。也就是說，其強度僅是完全固化后強度的數(shù)分之一。因此，無需使用高拉伸強度的纖維來阻斷裂縫的發(fā)展。事實上，在理論上當(dāng)材料受到不平衡應(yīng)力時帶有許多突起或不連續(xù)點的細纖維具有更有效的錨固面積?；蛘邚纳晕⒉煌慕嵌瓤?，理論上光滑的纖維不能很好地錨固，當(dāng)產(chǎn)生應(yīng)力時它會滑動會輕易調(diào)整。在這種情況下，其對裂縫擴散的阻斷作用不如非均勻的纖維有效。
通過對式1組合物的試驗，驚奇地發(fā)現(xiàn)不均勻的總體形態(tài)能使纖維控制塑性收縮裂縫的形成。另外，這些纖維是長、薄且窄的。這意味著與用于粘結(jié)用途的其它纖維相比，同樣重量下這種纖維具有更多的數(shù)量。因此它將不均勻的總體形態(tài)和數(shù)量密度(單位重量纖維中的纖維數(shù)量)結(jié)合在一起，相信在控制收縮裂縫時這會影響一種纖維的性能。
本發(fā)明無定形磷鐵合金的纖維、絲線和絲帶可用任何來源的磷鐵金屬制得，包括磷酸鹽礦山熱還原制造元素磷時的結(jié)晶磷鐵副產(chǎn)品。一種這種副產(chǎn)品是FMCCorporation出售的名為Ferrophos磷化鐵的商品。由美國西部磷酸鹽礦石制得的典型組合物包括鐵(56-60重量％)、磷(24.5-27.8重量％)、釩(3.9-5.5重量％)、鉻(3.6-6.0重量％)和硅(0.5-4.5重量％)以及Fe47Cr4V5(Ni，Ti，Cu，Mn，Ca，Na)3P39C0.1Si1(S，O)1(原子百分數(shù))，其中Fe∶Cr為12∶1，P∶C為390∶1。還發(fā)現(xiàn)磷化鐵副產(chǎn)品中有其它金屬，其含量不超過1％(原子百分數(shù))，如銅和鉬。
式I和式II的這些無定形磷鐵合金可用本領(lǐng)域已知的方法制得。制造無定形金屬合金是本領(lǐng)域已知的，其例子有授予Chen等的美國專利3,856,513及其重發(fā)證32,925、授予Blum等的美國專利5,518,518和5.547.487。這些專利在此引為參考。這些專利報道了由美國西部的含磷頁巖制造磷鐵合金，并且其中所述的技術(shù)可用于其它磷酸鹽礦石。
這些和其它已知的無定形金屬是以1×106℃/秒的速度快速冷卻液態(tài)金屬合金而制得的，以便在該合金固化時保持液態(tài)合金的非晶體結(jié)構(gòu)。實際上，熔融的液態(tài)被驟冷至低于玻璃化溫度的溫度，形成具有結(jié)凍液體性能的過冷玻璃，保留熔融合金的無定形性能，而不將其轉(zhuǎn)化成結(jié)晶體。
實現(xiàn)這種快速冷卻的一種技術(shù)是將連續(xù)的熔融合金料流倒入一個移動的冷卻表面(通常是金屬表面)，例如旋轉(zhuǎn)的金屬輪、輥或帶。冷卻金屬表面具有高的傳熱速度并能將熔融的金屬合金驟冷至無定形的固體狀態(tài)。為了獲得這種高的冷卻速率，該熔融的金屬必須以很薄的薄膜狀分布在冷卻表面上，使整個薄膜驟冷。在大多數(shù)情況下，該無定形金屬制成很薄的絲帶狀，僅數(shù)密耳厚，寬約0.001-25mm。相同的技術(shù)可用于制造無定形金屬合金的細絲線。磷鐵無定形合金的流延(快速冷卻)是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的，包括制造具有均勻和不均勻總體形態(tài)的合金的技術(shù)。在本發(fā)明的一個實例中，較好通過流延制造總體形態(tài)不均勻的式I和式II合金。
磷化鐵副產(chǎn)品帶來的主要元素是鐵和磷。但是，該副產(chǎn)品還將鉻和釩帶到合金中，這些元素會提高合金的強度和防腐蝕性能，并且還能提高這種鐵基無定形金屬合金的重結(jié)晶溫度。這有助于在隨后的處理步驟中對這種合金進行熱處理、這些元素還能降低Curie溫度，或材料失去鐵磁性的溫度。無磁性物體通常需要低的Curie溫度。
在所有情況下，本發(fā)明制成的無定形合金具有上面式I和式II表示的金屬和含量。在上面通式中，還可加入其它多價非金屬、元素(如硼、鍺等)，它們可額外地加入，或者用于取代部分磷。還可加入在這種無定形合金中使用的其它元素，如鋁、錫、銻、鍺、銦、鈹、砷及其混合物。
將主要磷酸鹽制得的磷鐵副產(chǎn)品與金屬和非金屬結(jié)合在一起，其比例能形成低熔點的合金或低共熔點混合物。一般來說，較好將磷鐵副產(chǎn)品與鐵混合在一起，使之比例能形成低共熔點混合物或接近形成低共熔點混合物。例如當(dāng)混合物中鐵占71％，磷占15％，釩占2％，鎳占0.5％，錳占0.5％，鉻占5％，碳占5％，硅占1％(所有百分數(shù)均為原子百分數(shù))時，就可形成這種混合物。一般來說，這種低熔點混合物相對于主要元素(如鐵和磷)的熔點的融化溫度越低，則這種熔融混合物就越容易冷卻成無定形合金。這是重要的，因為低熔點混合物的溫度越低，它就越容易冷卻(即將合金驟冷成無定形物質(zhì))，這使得各種厚度的合金均能進行驟冷，從產(chǎn)品的觀點看這是優(yōu)點。通常，絲帶通常很薄，因為需要用很高的冷卻速度驟冷絲帶中的全部物質(zhì)?；蛘?，可用其它來源的物料制造低熔點合金，例如用元素制造或用市售的實驗級或分析級化學(xué)試劑制造。隨后用驟冷、快速固化或使熔融合金過冷的方法將合金轉(zhuǎn)化成纖維、絲線或絲帶。溫度以1×106℃/秒的數(shù)量級下降。形成具有獨特性能的無定形合金。
無定形特性產(chǎn)生的性能與同樣組成的結(jié)晶體系的性能完全不同。絲帶狀、絲線狀和纖維狀的無定形合金是撓性的(非剛性的)、耐腐蝕并能容易地制成大的長徑比(寬比厚大于100∶1)，并具有大的比表面積。本發(fā)明無定形磷鐵纖維、絲線和絲帶能纖細地被流延，使得每磅纖維含有超過25,000根纖維。這種纖維在撓性方面表現(xiàn)出明顯的無定形特性，并且不會損害水泥復(fù)合物的流變性。另外，式I纖維不會損害固化中的和固化后的水泥復(fù)合物的多個其它關(guān)鍵性能，包括壓縮強度、抗彎強度和固化時間。與結(jié)晶的鋼纖維相比，本發(fā)明無定形纖維表現(xiàn)出優(yōu)良的耐腐蝕性。
普通的Portland水泥(OPC)是研究攙和劑對固化的水泥組合物的物理性能影響的典型的水泥。各種攙和劑在OPC中的加入量通常用每立方碼水泥復(fù)合物中纖維的磅數(shù)(磅纖維/碼3水泥復(fù)合物)來表示。當(dāng)加入至少2.5磅纖維/立方碼水泥復(fù)合物時，本發(fā)明纖維就開始發(fā)揮對收縮裂縫的控制作用，并在100磅纖維/立方碼水泥復(fù)合物時仍能控制或消除收縮裂縫。一般來說，在使用0.251-100磅纖維/立方碼水泥復(fù)合物，較好使用10.25-20磅/立方碼水泥復(fù)合物時能得到這種控制效果，因為大多數(shù)情況下在加入20磅纖維/立方碼水泥復(fù)合物、較好小于約10磅纖維/立方碼水泥復(fù)合物、最好約0.51-5-5磅纖維/立方碼水泥復(fù)合物時，可消除裂縫。
用于在水泥復(fù)合物中控制收縮裂縫的磷鐵合金的長度一般約為15-55毫米，較好約25-55毫米，更好約30-55毫米。一般來說，纖維越長，纖維在控制(減少)水泥復(fù)合物中形成收縮裂縫方面的效果就越好。對于這種用途，一磅纖維一般含有超過25,000根纖維，并且纖維的根數(shù)從功能上來考慮要盡可能多。一磅纖維宜含有超過25,000根纖維，較好超過75,000根纖維，更好超過100,000根纖維。每磅纖維的數(shù)量取決于無定形磷鐵合金纖維、絲線或絲帶的長度。纖維越短，一般每磅纖維的根數(shù)就越多(通常每磅纖維的根數(shù)是如下測得的計點100根纖維，稱重并推斷得到每磅的數(shù)量)。對于固定的纖維數(shù)量，則一般來說較長的纖維(例如55mm)比較短的纖維(例如36mm)具有更好的收縮控制性能，該較短的纖維比更短的纖維(如18mm)具有更好的收縮控制性能。較好的是每磅至少有75,000根纖維，并且纖維的長度至少為25mm。
另外，當(dāng)使用所述無定形磷鐵纖維控制收縮裂縫時，其寬度和厚度一般較好小于已知的用來增強水泥組合物耐久性的磷鐵合金。一般來說，寬度越小且厚度越薄，則控制收縮裂縫的性能就越好，不過長度和每磅纖維的數(shù)量對其具有更大的影響。通常，使用的纖維寬小于約1.6mm，較好約0.5-1.25mm，厚約小于40微米，較好約10-30微米。寬與厚的比例一般為60∶1-30∶1，較好約40∶1。
該控制收縮裂縫的方法可用于各種混凝土、砂漿、水泥復(fù)合物以及各種OPC基復(fù)合物，包括聚合物增強的或含聚合物的混凝土、砂漿或水泥以及任何形式的混凝土、砂漿或水泥，無論是否是澆注的或現(xiàn)場澆填的。普通的Portland水泥(OPC)的常見組成包括石灰(CaO)60-67重量％、二氧化硅(SiO2)17-25重量％、氧化鋁(Al2O3)3-8重量％、氧化鐵(Fe2O3)0.5-0.6重量％、氧化鎂(MgO)0.5-4.0重量％、堿(如Na2O)0.3-1.2重量％和三氧化硫(SO3)2.0-3.5重量％。本發(fā)明的纖維可與其它結(jié)晶的或無定形的金屬纖維、合成纖維或天然纖維、聚合物、增強鋼筋和其它適用的一元、二元和三元形態(tài)的增強材料一起使用。
混凝土攙和劑還可包括目前本領(lǐng)域使用的典型的改良劑，如超級增塑劑、火山灰、超級火山灰、熱解法氧化硅、專門的砂子、人造集料、涂覆環(huán)氧樹脂即耐腐蝕的鋼、腐蝕抑制劑和流變改性劑等，使用這種改性劑是本領(lǐng)域眾所周知的。
當(dāng)使用通常會收縮和產(chǎn)生裂縫的富水泥體系時，通常使用本發(fā)明的纖維特別有用。所述富水泥體系包括通常含有675-840磅水泥/立方碼水泥復(fù)合物并且水與水泥之比約為0.25-0.35的高強度混凝土。
用本發(fā)明的纖維制得的水泥復(fù)合物適用于制造地基、板材、橫梁、墻壁、下水道和水管以及管道、橋梁、高速公路、跑道、隧道地面、地面體系(如曲棍球場)以及其它需要最大地控制固化過程中形成裂縫的結(jié)構(gòu)。
實施例實施例1在一個石墨或粘土-石墨坩堝中，將具體組成為Fe47Cr4V5(Ni、Ti、Cu、Mn、Ca、Na)3P39C0.1Si1(S、O)1(原子百分數(shù))的Ferrophos磷化鐵(其中Fe∶Cr為12∶1，P∶C為390∶1)、低碳鋼(Fe)、鉻鐵(FeCr)、硅鐵(FeSi)和石墨的適當(dāng)混合物加熱至約2200°F。該鋼與磷化鐵副產(chǎn)品在鋼和該副產(chǎn)品的界面上形成低共熔點混合物，從而有助于在低于鋼的熔點(約2800°F)溫度形成熔融合金。5種合金的加料比例列于表1。所有的用量均以磅為單位。磷化鐵是還原爐中制造元素磷的副產(chǎn)品。低碳鋼是一種含碳量通常小于1％的低碳鋼。在合金2、4和5中使用較高含碳量的鋼，并且減少石墨的用量。鉻鐵為30∶70(Fe∶Cr)。隨后使熔融的合金通過過濾介質(zhì)進行流延，以除去不溶的雜質(zhì)和爐渣。接著使熔融的合金通過一個噴嘴噴至內(nèi)冷的轉(zhuǎn)輪(wheel)表面。坩堝、過濾介質(zhì)和噴嘴均是石墨或粘土-石墨組成的。在所述轉(zhuǎn)輪表面上流延纖維、絲線或絲帶試樣、收集并分析確認其元素組成。冷卻速率約為1×106℃/秒，以確保形成玻璃狀的或無定形的結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)輪的速度(rpm)，冷卻水或冷卻劑流入流延輪的流量、噴嘴大小等來改變冷卻速度，從而改變該方法中流延的纖維、絲帶或絲線的質(zhì)量。收集纖維、絲帶或絲線試樣，用于水泥組合物(下面實施例2-4)表 1合金 FeP副產(chǎn)品 低碳鋼 石墨 鉻鐵 硅1 100 130 0 0 02 100 150 3.50 03 100 125 0 14 04 100 146 3.514 05 100 170 3.514 1制得的無定形磷鐵合金示于表1a表1a合金 副產(chǎn)品中加入物 組成(原子％) Fe∶CrP∶C1鋼 Fe74Cr2V2Ni0.5P19C1Si0.537∶1 19∶12鋼，C Fe72Cr2V2Ni0.5P17C5Si136∶1 3∶13鋼，F(xiàn)eCrFe71Cr6V2Ni0.5Mn0.5P18C1Si112∶1 18∶14鋼，F(xiàn)eCr，F(xiàn)eSi，C Fe68Cr5V2Ni0.5Mn0.5P16C5.5Si114∶1 3∶15鋼，F(xiàn)eCr，F(xiàn)eSi，C Fe71Cr5V2Ni0.5Mn0.5P15C5Si114∶1 3∶1合金1-5的具體尺寸列于表2。
表2纖維 長度寬度 厚度 每磅纖維mm(英寸)mm(英寸) mm(英寸) 數(shù)量合金1 36(1.4) 1.3(0.051) 0.025(0.0010) 98,500合金2 36(1.4) 1.4(0.055) 0.028(0.0011) 92,500合金3 36(1.4) 1.4(0.055) 0.025(0.0010) 78,500合金4 36(1.4) 1.3(0.051) 0.024(0.0010) 78,700合金5 36(1.4) 1.2(0.047) 0.025(0.0010) 79,000
實施例2在固化過程中控制塑性收縮裂縫表3-7和18-21的數(shù)據(jù)表示合金1和3-5在砂漿中的塑性收縮開裂試驗結(jié)果。纖維尺寸約為1.4×0.06×0.001英寸(35.6×1.54×0.0254mm)。表8-17和22-25的數(shù)據(jù)表示合金3-5在混凝土中的塑性收縮開裂試驗結(jié)果。表8-11的纖維尺寸約為1.4×0.06×0.001英寸(35.6×1.54×0.0254mm)，表12-17的纖維尺寸約為0.7×0.06×0.001英寸(17.8×1.54×0.0254mm)。
該方法是由Paul Kraai提出的，詳細描述在“一種測得混凝土干燥收縮產(chǎn)生的開裂趨勢的建議方法”P.P.Ktaai，混凝土施工，1995年9月，775-778頁。該方法是本領(lǐng)域已知的，它具有三個重要特點。
首先，混合物中水泥和水的用量高于混凝土混合物中常用的量。在該混合物中不需要大量的集料。過量的水泥和水會引發(fā)收縮裂縫。其次是承載該混合物的模具形狀，該模具形狀對于砂漿試樣板為2英尺×3英尺×0.75英寸，對于混凝土試樣板為2英尺×3英尺×2英寸。該薄板具有大的外露表面積，有助于水分蒸發(fā)。該試樣板模具的邊緣具有絲網(wǎng)，底部覆蓋有聚乙烯。該絲網(wǎng)是0.5×1英寸網(wǎng)孔的硬連線布，它抑制試驗板邊的移動，那是導(dǎo)致收縮裂縫的直接原因。聚合物使水沿一個方向遷移，并意味著試驗板的底部是不受限制的即不受模具的限制。最后是外部條件。各個試樣放置在由風(fēng)扇形成的10-12mph空氣流速的流動空氣(風(fēng))中。
在砂漿試驗中使用的混合物，其水泥與集料的重量比為1∶1.5，水與水泥的重量比為0.5。對于各個試樣板，需要0.014立方碼的砂漿。因此，對于各個試樣板，將40磅水泥、60磅砂子(集料)和20磅水混合在一起。所有的成分均是在約17-25℃的溫度下混合的。將水泥和砂子裝入靜置的混合器中，隨后向轉(zhuǎn)動的混合物中加入水?；旌?分鐘后，將砂漿倒入板模具中。這種混合物制成對照試樣。
用于混凝土試驗的混合物試樣的水泥、砂子和集料重量比為1∶1.2∶1.2，水與水泥的重量比為0.5。對于各板材試樣，需要0.037碼3的混凝土。因此，對于每塊試樣板，將50磅水泥、60磅砂子和60磅3/8英寸的集料混合在一起，并混入25磅水。所有的成分均是在約17-25℃的溫度下混合的。將水泥、集料和砂子裝入靜置的混合器中，隨后向轉(zhuǎn)動的混合物中加入水?；旌?分鐘后，將砂漿倒入板模具中。這種混合物制成對照試樣。
當(dāng)評價纖維試樣時，在加入水以前向水泥和砂子(或者水泥、砂子和集料)中加入100％的纖維。在所有纖維均涂覆砂漿后將該混合物混合5分鐘。
將混合物倒入板材模具中以后，用一根40英寸長的1英寸角鐵抹平該混合物。將該角鐵的一個或多個邊緣拋光，使收縮板材具有光滑的表面。接著使用風(fēng)扇吹拂5小時以加速水分揮發(fā)。在第一個1小時內(nèi)對照試樣開始產(chǎn)生裂縫。在24小時后評價并測量裂縫。
測量并記錄各試驗板中裂縫的長度和平均寬度。在下表3中，大、中、小和微小分別表示3、2、1和0.5mm的裂縫。經(jīng)24小時固化或干燥后，含合金1的砂漿中裂縫擴散。加權(quán)值是產(chǎn)品中各種裂縫平均寬乘以長的和。將對照試樣定為100％，比較各試樣與對照試樣在控制混凝土收縮裂縫方面的性能(對照的百分數(shù))。5磅合金1纖維/立方碼砂漿能使裂縫減少58％。
表 3.合金1纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)2 6 34 2062 1005 - - 15 2226 4210 - - - 2010 1625 - - - - 0 050 - - - - 0 0*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表 4.合金3纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)0 9 12 6060 1002.50 0 4 109 155 0 0 0 9 4.5 87.50 0 0 3 1.5 310 0 0 0 0 0 0*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表 5.合金4纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)2 24 24 3696 1002.50 0 24 2436 385 0 0 12 3630 317.50 0 0 2412 1310 0 0 0 0 0 0*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表 6.合金5纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)6 24 52 18127 1002.50 18 56 1298 775 0 0 0 2412 97.50 0 0 0 0 010 0 0 0 0 0 0*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表7.裂縫下降百分數(shù)的綜述纖維(36mm) 磅纖維/立方碼砂漿 下降百分數(shù)合金1 5 58合金1 10 84合金1 25 100合金1 50 100合金3 2.585合金3 5 93合金3 7.598合金3 10 100合金4 2.563合金4 5 69合金4 7.588合金4 10 100合金5 2.523合金5 5 91合金5 7.5100合金5 10 100表 8.合金3纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)- - 3 3621 1002.5- - - 6 3 145 - - - - 0 07.5- - - - 0 010 - - - - 0 0*磅/碼3＝磅纖維/立方碼混凝土表 9.合金4纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)- - 2 4022 1002.5- - - 8 4 185 - - - - 0 07.5- - - - 0 010 - - - - 0 0*磅/碼3＝磅纖維/立方碼混凝土表 10.合金5纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)- - 5 4226 1002.5- - - 105 195 - - - - 0 07.5- - - - 0 010 - - - - 0 0*磅/碼3＝磅纖維/立方碼混凝土表11.裂縫下降百分數(shù)的綜述纖維(36mm) 磅纖維/立方碼混凝土 下降百分數(shù)合金3 2.5 86合金3 5100合金3 7.5 100合金3 10 100合金4 2.5 82合金4 5100合金4 7.5 100合金4 10 100合金5 2.5 81合金5 5100合金5 7.5 100合金5 10 100
表 12.合金3(18mm)纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)2 10 30 4076 1002.5- - 26 5051 675 - - 22 4444 587.5- - 20 4040 5310 - - 10 6040 53*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表 13.合金5(18mm)纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)2 20 60 18115 1002.5- 21 57 12105 915 - 20 40 1085 747.5- 20 38 8 82 7110 - 0 24 1230 26*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表 14.合金3(18mm)纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)- - 24 3642 1002.5- - - 2412 295 - - - 105 127.5- - - 8 4 1010 - - - 6 3 7*磅/碼3＝磅纖維/立方碼混凝土表 15.合金3(18mm)纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)- - - 4020 1002.5- - - 3015 755 - - - 2412 607.5- - - 2010 5010 - - - 168 40*磅/碼3＝磅纖維/立方碼混凝土表16.(砂漿)裂縫下降百分數(shù)的綜述纖維(18mm) 磅纖維/立方碼砂漿 下降百分數(shù)合金3 2.533合金3 5 42合金3 7.547合金3 10 47合金5 2.59合金5 5 26合金5 7.529合金5 10 74表17.(混凝土)裂縫下降百分數(shù)的綜述纖維(18mm) 磅纖維/立方碼混凝土 下降百分數(shù)合金3 2.5 71合金3 588合金3 7.5 90合金3 10 93合金5 2.5 25合金5 540合金5 7.5 50合金5 10 60
表 18.合金5(0.7英寸(18mm)長的纖維)纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)25 28 36 26180 1001 22 13 9 31117 652.516 7 26 28102 575 4 16 14 2772 407.50 17 6 2251 28*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表 19.合金5(1.4英寸(36mm)長的纖維)纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)21 70 13 22227 1001 16 30 31 18148 652.514 27 12 24120 535 12 16 9 1283 377.50 14 12 6 43 19*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表 20.合金5(2.1英寸(53mm)長的纖維)纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)15 38 35 20166 1001 12 23 7 21100 602.56 10 12 1859 365 4 6 14 1747 287.50 7 5 1225 15*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表21.合金5纖維在砂漿中的裂縫下降百分數(shù)的綜述纖維 磅纖維/立方碼砂漿 下降百分數(shù)合金5-0.7英寸 1 35合金5-0.7英寸 2.543合金5-0.7英寸 5 60合金5-0.7英寸 7.572合金5-1.4英寸 1 35合金5-1.4英寸 2.547合金5-1.4英寸 5 63合金5-1.4英寸 7.581合金5-2.1英寸 1 40合金5-2.1英寸 2.564合金5-2.1英寸 5 72合金5-2.1英寸 7.585表 22.合金5(0.7英寸(18mm)長的纖維)纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)4 64 12 17161 1001 0 7 52 2277 482.50 0 40 1347 295 0 0 24 1431 197.50 0 0 2211 7*磅/碼3＝磅纖維/立方碼混凝土表 23.合金5(1.4英寸(36mm)長的纖維)纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)2 70 23 42190 1001 0 3 41 1655 292.50 0 15 2025 135 0 0 0 105 137.50 0 0 0 0 0*磅/碼3＝磅纖維/立方碼混凝土表 24.合金5(2.1英寸(53mm)長的纖維)纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)3 55 20 32155 1001 0 0 19 6250 322.50 0 0 6734 225 0 0 0 6 3 27.50 0 0 0 0 0*磅/碼3＝磅纖維/立方碼混凝土表25.合金5纖維在混凝土中的裂縫下降百分數(shù)的綜述纖維 磅纖維/立方碼混疑土 下降百分數(shù)合金5-0.7英寸 152合金5-0.7英寸 2.5 71合金5-0.7英寸 581合金5-0.7英寸 7.5 93合金5-1.4英寸 171合金5-1.4英寸 2.5 87合金5-1.4英寸 597合金5-1.4英寸 7.5 100合金5-2.1英寸 168合金5-2.1英寸 2.5 78合金5-2.1英寸 598合金5-2.1英寸 7.5 100實施例3用SEVA纖維控制塑性收縮裂縫。
表26、27、28、29和36的數(shù)據(jù)綜述了在法國SEVA制的市售纖維上進行塑性收縮裂縫研究的結(jié)果。該研究是用與實施例1相同的方法進行的。纖維的具體尺寸列于表26，其組成列于表27。該組成是用元素分析測定的。
如實施例1那樣，固化24小時后，測定大、中、小和微小裂縫的長度。將大裂縫的長度乘3，隨后在中、小和微小裂縫的長度上分別乘2、1和0.5，在各表中將四種裂縫的和用加權(quán)值表示。在各種情況下將對照試樣定為100％，并將各試樣與對照試樣進行百分比較(對照百分數(shù))。在這種比較中，較低的百分數(shù)是指裂縫較少。
在表32中，將結(jié)果轉(zhuǎn)化成下降百分數(shù)(收縮控制)，以便在水泥基質(zhì)中纖維密度的基礎(chǔ)上比較各種纖維防止或控制形成塑性收縮裂縫的能力。
表26纖維 長度mm(英寸) 寬度mm(英寸) 厚度微米(英寸×10-3) 纖維/磅*FF15E015(0.59) 1.0(0.039)24(0.94) 175.000FF20E020(0.79) 1.0(0.039)24(0.94) 125,000FF20L620(0.79) 1.6(0.063)29(1.14) 68,200FF30L630(1.18) 1.6(0.063)29(1.14) 45,450*每磅的纖維大致數(shù)量。
表27試樣 產(chǎn)品組成(原子％) Fe∶Cr P∶CSEVA FF15E0 Fe73Cr6V0.1Ni0.1Mn0.2P11C9Si112∶1 1.2∶1SEVA FF20E0 Fe72Cr6V0.2Ni0.1Mn0.2P11C10Si112∶1 1.1∶1SEVA FF20L6 Fe72Cr6V0.7Ni0.3Mn0.2P10C9Si112∶1 1.1∶1SEVA FF30L6 Fe72Cr6V0.7Ni0.3Mn0.2P10C9Si112∶1 1.1∶1表28.SEVA FF15E0無定形纖維纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)12 32 52 24164 1002.512 20 10 2498 605 10 15 10 1075 467.50 5 41 2463 3810 0 10 31 1257 35*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表29.SEVA FF20E0無定形纖維纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)2 26 24 2494 1002.50 30 12 2082 875 0 0 36 2649 527.50 0 30 2442 4510 0 0 0 168 9*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表30.SEVA FF20L6無定形纖維纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)4 36 86 30185 1002.510 24 40 32134 725 2 20 36 1087 477.50 0 0 4824 1310 0 0 0 3216 9*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表31.SEVA FF30L6無定形纖維纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)4 30 96 48192 1002.50 10 48 6098 515 0 5 48 4882 437.50 0 24 4848 2510 0 0 24 2436 19*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表32.裂縫下降百分數(shù)的綜述纖維 磅纖維/立方碼砂漿 下降百分數(shù)SEVA FF15E0 2.540SEVA FF15E0 5 54SEVA FF15E0 7.562SEVA FF15E0 10 65SEVA FF20E0 2.513SEVA FF20E0 5 48SEVA FF20E0 7.555SEVA FF20E0 10 91SEVA FF20L6 2.528SEVA FF20L6 5 53SEVA FF20L6 7.587SEVA FF20L6 10 91SEVA FF30L6 2.549SEVA FF30L6 5 57SEVA FF30L6 7.575SEVA FF30L6 10 81實施例4在固化加速劑的存在下控制塑性收縮裂縫。
用與實施例1相同的方法進行本研究。但是，以占水泥重量2％的加入量向混合物中加入一種硝酸鹽試劑(Euclid Accelguard)，以加速固化并由此擴展裂縫。將表4、5和6中的對照試樣與表33、34和35中的對照試樣相比較可見，后一種情況(使用固化劑)的各對照試樣的加權(quán)值明顯上升。隨后將這些結(jié)果轉(zhuǎn)化成列于表36-38的裂縫下降百分數(shù)(下降百分數(shù))。
表33.合金3，帶加速劑纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)6 30 52 36148 1002.52 24 36 20100 685 0 0 12 2424 167.50 0 0 2412 810 0 0 0 105 3*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表34.合金4，帶加速劑纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)6 36 48 48162 1002.50 48 36 48156 965 0 0 36 3654 337.50 0 24 3642 2610 0 0 0 3618 11*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表 35.合金5，帶加速劑時的裂縫收縮百分數(shù)纖維(磅/碼3)*大 中 小 微小 加權(quán)值 對照百分數(shù)0(對照)24 48 65 60263 1002.50 24 60 90153 585 0 0 72 60102 397.50 0 0 6532.51210 0 0 0 3015 6*磅/碼3＝磅纖維/立方碼砂漿表36.裂縫下降百分數(shù)纖維 磅纖維/立方碼砂漿 下降百分數(shù)帶加速劑的合金3 2.532帶加速劑的合金3 5 84帶加速劑的合金3 7.592帶加速劑的合金3 10 97
表37.裂縫下降百分數(shù)纖維 磅纖維/立方碼砂漿 下降百分數(shù)帶加速劑的合金4 2.54帶加速劑的合金4 5 67帶加速劑的合金4 7.574帶加速劑的合金4 10 89表38.裂縫下降百分數(shù)纖維 磅纖維/立方碼砂漿 下降百分數(shù)帶加速劑的合金5 2.542帶加速劑的合金5 5 61帶加速劑的合金5 7.588帶加速劑的合金5 10 94實施例5耐腐蝕性在腐蝕研究中評價了11個試樣。5個試樣是上面合金1-5，兩個試樣是SEVA試樣，還包括四個美國纖維試樣(兩個低碳鋼和兩個不銹鋼(SS))。評價試樣在0.1N HCl、0.4N FeCl3、0.5％HCl/1.0％FeCl3和5.0％H2SO4/10％NaCl/1％FeCl3中48小時后的耐腐蝕性。
無定形纖維優(yōu)于上述美國纖維試樣。數(shù)據(jù)列于表39，mpy是每年的密耳數(shù)。
表 39在腐蝕環(huán)境中各種材料的平均腐蝕速度(mpy)(試驗溫度30℃，試驗時間48小時)
權(quán)利要求
1.一種合金，它包括具有下列通式的無定形磷鐵合金FeaCrbMcPdCeSif(式I)其中，M是選自Vg、Nih、Mni的金屬或其混合物；a約為66-76原子％、b約為1-10原子％、c約為2-7原子％、d約為12-20原子％、e約為1-6原子％、f約小于2原子％、g約為1-5原子％、h約小于2原子％、i約小于2原子％；并且其中的金屬與非金屬的比例足以形成穩(wěn)定的無定形磷鐵合金。
2.如權(quán)利要求1所述的合金，其特征在于它具有不均勻的總體形態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的合金，其特征在于a約為68-74原子％、b約為2-8原子％、c約為2-4原子％、d約為13-20原子％、e約為1-6原子％、f約小于2原子％、g約為1-3原子％、h小于1原子％、i小于1原子％。
4.如權(quán)利要求1或2所述的合金，其特征在于磷與碳之比大于1.2。
5.如權(quán)利要求4所述的合金，其特征在于磷與鉻之比大于1.2∶1，鐵與鉻之比大于12∶1，鉻與釩之比小于7∶1。
6.如權(quán)利要求1或2所述的合金，其特征在于所述合金是絲線狀、絲帶狀或纖維狀的，并且每磅合金含有至少約25,000根纖維。
7.如權(quán)利要求6所述的合金，其特征在于每磅合金至少含有100,000根長度約18-55mm的纖維。
8.如權(quán)利要求7所述的合金，其特征在于所述合金是纖維狀的，長度約18-55毫米。如權(quán)利要求6所述的合金，其中每磅合金至少含有約75,000根長度大于約25mm的纖維。
9.如權(quán)利要求1或2所述的合金，其特征在于它選自Fe74Cr2V2Ni0.5P19C1Si0.5；Fe72Cr2V2Ni0.5P17C5Si1；Fe71Cr6V2Ni0.5Mn0.5P18C1Si1；Fe68Cr5V2Ni0.5Mn0.5P16C5.5Si1；和Fe71Cr5V2Ni0.5Mn0.5P15C5Si1。
10.如權(quán)利要求9所述的合金，其特征在于它選自Fe71Cr6V2Ni0.5Mn0.5P18C1Si1；Fe68Cr5V2Ni0.5Mn0.5P16C5.5Si1；和Fe71Cr5V2Ni0.5Mn0.5P15C5Si1。
11.如權(quán)利要求10所述的合金，其特征在于它選自Fe71Cr6V2Ni0.5Mn0.5P18C1Si1和Fe71Cr5V2Ni0.5Mn0.5P15C5Si1。
12.一種合金，它包括下式無定形磷鐵合金FeaCrbMcPdCeSif(式II)其中，M是選自Vg、Nih、Mni的金屬或其混合物；a約為61-87原子％、b約為1-10原子％、c約為1-5原子％、d約為4-20原子％、e約為1-16原子％、f約小于3.5原子％、g約小于1到5原子％、h約小于1原子％、i約小于1原子％，并且其中的金屬與非金屬的比例足以形成穩(wěn)定的無定形磷鐵合金，該合金用于控制水泥復(fù)合物的收縮裂縫。
13.如權(quán)利要求12所述的合金，它具有不均勻的總體形態(tài)，該合金用于控制水泥復(fù)合物中的收縮裂縫。
14.如權(quán)利要求12或13所述的合金，其特征在于a約為66-76原子％、b約為1-10原子％、c約為2-7原子％、d約為12-20原子％、e約為1-6原子％、f約小于2原子％、g約為1-5原子％、h約小于2原子％、i約小于2原子％，該合金用于控制水泥復(fù)合物中的收縮裂縫。
15.如權(quán)利要求14所述的合金，其特征在于a約為68-74原子％、b約為2-8原子％、c約為2-4原子％、d約為13-20原子％、e約為1-6原子％、f約小于2原子％、g約為1-3原子％、h約小于1原子％、i約小于1原子％。
16.如權(quán)利要求14所述的合金，其特征在于磷與碳之比大于1.2。
17.如權(quán)利要求16所述的合金，其特征在于磷與鉻之比大于1.2∶1鐵與鉻之比大于12∶1，鉻與釩之比小于7∶1。
18.如權(quán)利要求12或13所述的合金其特征在于所述合金是絲線狀、絲帶狀或纖維狀的，每磅合金至少含有約25,000根纖維。
19.如權(quán)利要求18所述的合金，其特征在于每磅合金至少含有約100,000根纖維。
20.如權(quán)利要求19所述的合金，其特征在于每磅合金至少含有約75,000根長度大于約25mm的纖維。纖維的長度約為18-55mm。
21.如權(quán)利要求15所述的合金，它選自Fe74Cr2V2Ni0.5P19C1Si0.5；Fe72Cr2V2Ni0.5P17C5Si1；Fe71Cr6V2Ni0.5Mn0.5P18C1Si1；Fe68Cr5V2Ni0.5Mn0.5P16C5.5Si1和Fe71Cr5V2Ni0.5Mn0.5P15C5Si1。
22.如權(quán)利要求21所述的合金，其特征在于它選自Fe71Cr6V2Ni0.5Mn0.5P18C1Si1；Fe68Cr5V2Ni0.5Mn0.5P16C5.5Si1和Fe71Cr5V2Ni0.5Mn0.5P15C5Si1。
23.如權(quán)利要求22所述的合金，其特征在于它選自Fe71Cr6V2Ni0.5Mn0.5P18C1Si1和Fe71Cr5V2Ni0.5Mn0.5P15C5Si1。
24.如權(quán)利要求17所述的合金，其特征在于a約為68-74原子％、b約為2-8原子％、c約為2-4原子％、d約為13-20原子％、e約為1-6原子％、f約小于2原子％、g約為1-3原子％、h約小于1原子％、i約小于1原子％。
25.如權(quán)利要求12或13所述的合金，其特征在于每立方碼水泥復(fù)合物該合金的用量約為0.251-40磅。
26.如權(quán)利要求14所述的合金，其特征在于每立方碼水泥復(fù)合物該合金的用量約為0.251-20磅。
27.如權(quán)利要求24所述的合金，其特征在于每立方碼水泥復(fù)合物該合金的用量約為0.251-10磅。
28.如權(quán)利要求27所述的合金，其特征在于每立方碼水泥復(fù)合物該合金的用量約為0.51-5磅。
29.如權(quán)利要求28所述的合金，其特征在于該合金具有不均勻的總體形態(tài)。
30.一種水泥復(fù)合物，它包括水泥、砂子、集料和收縮裂縫控制劑，該控制劑是具有下列通式的無定形磷鐵合金FeaCrbMcPdCeSif其中，M是選自Vg、Nih、Mni的金屬或其混合物；a約為61-87原子％、b約為1-10原子％、c約為1-5原子％、d約為4-20原子％、e約為1-16原子％、f約小于3.5原子％、g約小于1到5原子％、h約小于1原子％、i約小于1原子％，并且其中的金屬與非金屬的比例足以形成穩(wěn)定的無定形磷鐵合金。
31.如權(quán)利要求30所述的水泥復(fù)合物，其特征在于它含有的合金具有無定形的總體形態(tài)。
32.如權(quán)利要求31所述的水泥復(fù)合物，其特征在于a約為68-74原子％、b約為2-8原子％、c約為2-4原子％、d約為13-20原子％、e約為1-6原子％、f約小于2原子％、g約為1-3原子％、h約小于1原子％、i小于1原子％，并且磷與鉻之比大于1.2∶1，鐵與鉻之比大于12∶1，鉻與釩之比小于7∶1。
33.如權(quán)利要求32所述的水泥復(fù)合物，其特征在于每立方碼水泥復(fù)合物中所述收縮裂縫控制劑的用量約為0.251-20磅。
34.如權(quán)利要求33所述的水泥復(fù)合物，其特征在于每立方碼水泥復(fù)合物中所述收縮裂縫控制劑的用量約為0.25-10磅。
全文摘要
公開了適用于在水泥復(fù)合物中作為收縮裂縫控制劑的無定形磷鐵合金(式Ⅱ)以及尤其適合該用途的新的式Ⅰ無定形磷鐵合金:Fe
文檔編號C04B14/34GK1272891SQ98809793
公開日2000年11月8日 申請日期1998年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月7日
發(fā)明者R·H·蒂柯曼, G·M·戴肯 申請人:Fmc有限公司