用于土木工程和建筑的主要使用黄土的材料组合物

具体实施方式

在下文中，将结合附图对本发明的优选实施方案进行详细描述。

为了达到上述目的，本发明提供了用于土木工程和建筑的材料组合物，其使用黄土作为主要成分，包含：50wt％黄土、30wt％风化花岗岩土、10wt％白水泥、3.5wt％含有交联剂的液态丙烯酸类单体、2.5wt％固化剂、1.5wt％伊利石、1.5wt％独居石粉末和1.0wt％掺混剂(admixing agent)。在此，使用该材料组合物制作的建筑结构体可以利用通过水泥的水合作用的水硬化的方法、使用固化剂的固化方法、和通过使用含有交联剂的丙烯酸类单体的交联过程的硬化方法的组合而制造。

在材料组合物中，因为包含在黄土中的有机物(R.COOH，R.OH)、例如腐殖酸的活性膜，在收集原材料时吸收玻璃态的钙离子(Ca²⁺)，水泥的水合反应受到抑制，使得在土壤颗粒之间的缩合作用受到抑制或阻碍，结果黄土得到改善或稳定化。而且，由于风化花岗岩土也包括40～60wt％黄土(微红的黄土)，因此必须将其热处理至250℃的温度以从中除去有机物和水分(至多10％)。

由于干燥的黄土因其性质而包括颗粒尺寸小于300目的颗粒，只有包括其颗粒的结块必须被研磨，然后才可以使用该黄土。然而，由于风化花岗岩土包括40～60wt％粗砂(石英砂)，其必须被均匀研磨成细颗粒然后才使用。

白水泥具有与波特兰水泥相同的组成。普通水泥中的着色组分的例子包括氧化铁、氧化钛和氧化铬。在这些着色组分中，因为氧化铁对黄土影响最大，必须合适地选择白水泥且必须使其通过从白水泥中除去铁的工艺。因此，通过从中除去铁的工艺而其量减少的白水泥，不阻止黄土呈现原始的颜色。

以液态添加为甲基甲基丙烯酸类单体(methylmethacrylic monomer)的丙烯酸类单体。

本发明使用的固化剂选自氯化钙(CaCl₂)、氯化镁(MgCl₂)、氯化钾、氯化钠、氯化铁(FeCl₂)、硫酸镁(MgSO₄)、石膏(硫酸钙(CaSO₄))和硫酸铝〔Al₂(SO₄)₃〕的一种或多种，并以水溶液状态使用。

作为功能材料使用的伊利石，是一种云母粘土，以Kx(Al，Fe”，Fe”’，Mg)y(Si，Al)₄O10(OH)₂·nH₂O表示，其中x1～0.5，y2。伊利石具有优良的远红外线辐射性、抗菌性、除臭性和吸收率，且是白色的。独居石以花岗岩、结晶花岗岩和沙矿床的形式出现，以(Ce，La，Di)PO₄表示，其硬度为5，是高耐磨性材料。独居石是在产生阴离子的材料中产生阴离子最多的材料，其阴离子产生率为5000～6500离子/cc)，且可能是本领域中首次尝试的材料。

另外，作为掺混剂的液态orotan819(缩合萘磺酸钠盐(sodium saltcondensed naphthalenesulfonic acid)95～97％，水3～5％)，是具有脱水功能、分散性、高流动性和超塑性的材料，可以是具有复合功能的液态掺混剂，用于在制造砂浆时降低水量、容易地进行捏合操作并通过压实结构体的组织来提高强度。尤其是在本发明使用掺混剂时，可确保结构体的均匀性，且结构体的构造更加压实。

观察包括各组分的组合物的功能和作用，由于黄土具有高塑性和细颗粒，可阻止水泥的水合反应，因此使用通过水硬化的土水泥的方法制造的水泥混凝土的强度比普通水泥混凝土的强度低。而且，在本发明中，由于为了降低水泥混凝土带来的危害而只使用少量的水泥，因此使用本发明组合物制造的水泥混凝土的物理性能远差于普通水泥混凝土的性能，并因此使用固化剂和丙烯酸类单体来增强本发明的组合物的包括强度在内的物理性能。

黄土包括具有高塑性的细颗粒。包括在黄土中的有机物抑制水泥的水合反应。在有机物中，腐殖酸和棕黄酸与通过水泥的水合反应而形成的氢氧化钙混合，形成腐殖酸钙，且该形成的腐殖酸钙破坏水泥颗粒，由此抑制水泥的水合反应。

此外，黄土包括包含在动植物尸体中且没有被分解的具有大颗粒的有机物和由微生物分解动植物尸体而形成的有机物，因为这些有机物和物质同样抑制水泥的水合反应，像前文所描述的，通过热处理至一定程度而除去有机物并干燥。

当加入充当固化剂的石膏(CaSO₄)时，可提高包括强度在内的物理性能。例如，石膏和土壤中的活性氧化铝形成钙矾石(3CaO，3Al₂O₃，CaSO₄，32H₂O)，且吸收土壤中的大量结晶水，由此降低含水量，且在土壤颗粒之间的空隙被钙矾石晶体充填，因此压实硬化体。由于钙矾石的形成而引起的强度显示现象不会受腐殖酸影响太大。除石膏以外，另外的固化剂如硫酸镁、硫酸铝等通过和石膏一样的功能和作用也改善包括强度在内的物理性能。而且，键合有氯的固化剂通过固化反应形成复合物，由此改善包括强度在内的物理性能。

作为添加剂，含有交联剂的液态丙烯酸类单体在水中混合，然后在对结构体进行模制时使用。液态丙烯酸类单体通过颗粒之间的空隙渗透到结构体的组织中，由此压实结构体的组织，并通过水泥的水合热、另外的热处理和在水泥硬化过程中的聚合反应形成网状的交联结构体。也就是说，液态丙烯酸类单体充当结构体的强度促进剂。液态丙烯酸类单体改善抗拉强度、抗弯强度、粘合性、水密性、耐化学品性和抗冲击性，但降低表面硬度、耐磨性和抗压性。

作为添加剂，伊利石具有远红外线辐射、抗菌性、吸收性、隔音性、绝热性和除臭性，并具有控制室内湿度的功能。作为添加剂，在发生阴离子的材料(电气石、火山岩等)中，由于独居石产生最多量的阴离子并具有高硬度，因此它与包含在风化花岗岩土中的细砂一起提供抗压性、硬度和耐磨性等，这些正是韩国黄土加热地板片的缺点。在本发明的材料组合物中，当为了降低对人体有害的水泥的量而增加黄土或风化花岗岩土的量时，使用本发明的材料组合物制造的结构体的抗压性、硬度、耐磨性等与普通水泥混凝土的物理性能相比显著劣化，且当增加水泥量时，使用本发明的材料组合物而制造的结构体的包含强度在内的物理性能通过由于水合作用引起的缩合而得到改善，但这同本发明的目的是矛盾的。因此，当使用固化剂和液态丙烯酸类单体时，可归因于少量水泥的包含强度在内的物理性能可得到补偿。

当使用过量的固化剂时，压实强度降低，且经济效率降低。另外，液态丙烯酸类单体昂贵而由此是不经济的，且当过多使用时，抗压性、硬度和耐磨性降低。

如实施例1制造黄土砖，以评价本发明的材料组合物的功能和效果。

实施例1

将在200～300℃的温度下进行热处理然后将其中的结块粉末化的30kg黄土、在200～300℃下进行热处理然后将其中的粗砂粉末化细砂的50kg风化花岗岩土和10kg白水泥，与1.5kg伊利石粉末和1.5kg独居石粉末均匀混合以形成固态混合物。随后，将固态混合物加入到42kg混合溶液中，该混合溶液通过在35kg水中溶解2.5kg的固化剂、3.5kg含有交联剂的液态丙烯酸类单体和1kg的液态掺混剂并将它们均质而制备的，然后将产生的混合物形成砂浆，再把砂浆模制以制造黄土砖。

随后，对制得的黄土砖的物理性能和功能进行试验，试验结果示于表1和2中(参见参考1和参考2)。

表1：黄土砖物理性能的试验结果

表2：黄土砖功能的试验结果

另外，产生的阴离子的数量使用阴离子测量仪测量，且结果发现，数量达到1300～1500离子/cc，这为大量的阴离子。

如上所述，根据本发明的用于土木工程和建筑材料的组合物是有利的，因为水泥产生的有害材料的数量可通过增加所使用的水泥的量而降低，由于水泥的不足带来的强度和物理性能的劣化，可通过添加固化剂和丙烯酸类单体得到补偿，并由此可获得等同于普通混凝土结构体的物理性能，由于黄土的特殊特性和作为功能材料添加伊利石，可辐射对人体有益的远红外线，且实现伴随的功能，例如抗生作用、绝热性、抗震性、隔音性、除臭性等，且可通过添加新材料例如独居石而产生强阴离子，以此提供健康舒适的居住空间。

尽管以说明性目的而公开了本发明的优选实施方案，但本领域技术人员能够想到，在不脱离如所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神实质的情况下，做出各种变形、添加、替换都是可能的。