相应地，本发明的一个目的是提供可泵送的磷酸盐基水泥制品， 这种水泥制品可以进行比如涂抹等操作，可以在各种温度和湿度条件 下快速固化，所述快速固化足以使其可用作垂直墙、水平墙和斜墙上 的建筑材料。
本发明的另一目的是提供一种干混颗粒组合物，该组合物包括 Mg和/或Ca的煅烧氧化物、酸式磷酸盐以及飞灰或等同物，其中煅 烧氧化物的量为大约17重量％-大约40重量％，酸式磷酸盐的量为 大约29重量％-大约52重量％，飞灰或等同物的量为大约24重量％ -大约39重量％。
本发明的又一目的是提供形成结构件的方法，包括向衬底上施加 Mg和/或Ca的煅烧氧化物、酸式磷酸盐、和飞灰或者等同物的干混 物和砂子的含水浆料，然后使浆料固化，其中所述煅烧氧化物的量为 大约17重量％-大约40重量％，酸式磷酸盐的量为大约29重量％- 大约52重量％，飞灰或等同物的量为大约24重量％-大约39重量 ％，砂子的量为所述干混物和砂子的大约39重量％-大约61重量 ％。
本发明的最后一个目的是提供干混颗粒组合物，包括煅烧的 MgO、酸式磷酸钾、和飞灰或者等同物，其中所述煅烧的MgO的量 为大约17重量％-大约40重量％，酸式磷酸钾的量为大约29重量％ -大约52重量％，飞灰或等同物的量是大约24重量％-大约39重量 ％，其中所述煅烧的MgO和酸式磷酸钾的重量比是大约1。
发明详述
虽然下面的发明具体描述中用的是煅烧氧化镁、飞灰和沙滩砂子 作为本发明的组成部分，但是氧化钙可以全部或部分替换氧化镁，火 山灰或本领域公知的其它适合替代物也可以用于代替飞灰或者和飞 灰组合。除砂子外，其它本领域常见的填料也可以使用。
本发明提供了一种水泥型制品，由于它粘到聚苯乙烯泡沫塑料和 现有的水泥和许多其它材料上，所以特别适于构建采用聚苯乙烯泡沫 塑料基底的建筑物，以及适于修补现有的水泥和其它结构。该材料的 快速固化性能是很理想的，因为当喷到垂直墙上时，它发生固化但同 时允许有刚好足以进行表面处理比如涂抹的时间。该制品和聚苯乙烯 泡沫塑料反应，也与水泥和许多其它表面反应，因此，结合是化学性 的强结合。这种性质使得无需采用任何机械锚定比如金属丝将所述制 品固定到垂直表面上。本发明公开的方法和制品相对于传统块状或者 浇铸水泥构件的优点在于：
构建速度提高，
和水泥相比，制品的质量好：例如，不会收缩或者开裂，
优异的防水性，
由于聚苯乙烯泡沫塑料而具有优异的绝热性，
耐火表面，和
抗压强度为2-3倍，抗弯强度为6倍。
在热带和亚热带气候，水泥快速腐蚀，而本发明的材料不会。
包装中的粉末处于自由流动状态，事先混合的和事先包装好的材 料可以储存和长距离运输，而不结块或变硬。
调整各组分的混合比例的能力使得本制品可以用于不同的环境 温度，性能可以标准化以提供固定的掺混、泵送和喷涂时间。通过对 组成进行调整，获得了用于硬化和粘附到聚苯乙烯泡沫塑料或者水泥 上所需的时间。
本发明的组合物和前述专利中要求保护的不同。例如，在早期专 利中，磷酸钾和氧化镁的比值受到两者之间的反应的化学计量比的限 制，即，所述比值大约是3∶1。但是，在采用这些组合物构建房子的 案例研究中，我们发现这种比值不可用。本文要求保护的令人惊奇的 发现是所述的独一无二的组合物，其中所述比值更接近于1，它提供 了可以施加到垂直表面上的快速固化材料。
除了磷酸二氢钾和氧化物以外，在总组合物中采用了飞灰、硼酸 钠(任选的)和砂子。按不同比例将这些组分掺混后形成的制品使得 该混合物可以喷到聚苯乙烯泡沫塑料墙上来构建新建筑物，而且由于 该混合物能够粘附到标准水泥上，所以该混合物也可以施加到已有的 水泥结构上作为修补剂。这种快速构建建筑物的方法也是新的。
所述方法由如下构成：如后所述在水泥螺杆式混合机中混合膏状 物，然后通过软管泵送到喷嘴，所述喷嘴用于将所述浆料喷到垂直墙 上。混合和喷涂的总时间大约为10分钟。一旦经过喷涂，浆料变稠 而且不会从墙上滴落，而是通过释放热量开始硬化。这种热量有助于 在聚苯乙烯泡沫塑料或者水泥表面和硬化的制品之间形成化学反 应，从而形成和基底表面的无限结合。
对聚苯乙烯泡沫塑料墙来说，通过在墙上涂上丙烯酸涂料可以增 强结合。可以在配制浆料之前将丙烯酸盐和干混物混合，以代替涂 料。对水泥墙来说，不需要所述的比如丙烯酸盐涂料，这是因为水泥 中的钙化合物和浆料发生反应，在这两者之间形成良好的结合。
喷涂后的表面可以进行涂抹以形成更光滑的表面，或者可以采用 合适的模具在表面上刻上设计图案。一旦固化，所述表面就可以采用 常规油漆来涂上油漆。
          表1、100磅整体材料掺合物的组成   成分   通常范围   优选范围   最优选范围   氧化镁(磅)   磷酸二氢钾(磅)   砂子(磅)   硼酸或四硼酸钠   (盎司)   玻璃或其它纤维   (一英寸长)(盎司)   水(加仑)   9-20   15-26   40-60   0-8     0-8     1-1.5   15-19   16-20   45-55   1-4     1-6     1.25-1.5   16-18   17-18   50   1-2     3-5     1.3-1.4
下面的实施例举例说明了针对目标应用的粉末材料组合物和方 法。
实施例1：低环境温度下的应用
本试验在40进行。用于本实施例的组合物推荐在40-60的温 度范围内使用。用于这种情况的组合物是MgO 18份、磷酸二氢钾17 份、和灰15份。将该掺混物和50重量份砂子以及11重量份水混合。 将整个混合物放入料斗中，混合、泵送、再喷涂到原型墙上，所述原 型是由聚苯乙烯泡沫塑料板制备的、直立在水泥基座上的一居室。甚 至房子的屋顶也是用固定在铝架上的聚苯乙烯泡沫塑料板制成的。可 以持续喷涂数小时，整个房子喷涂4-5小时。喷完马上通过涂抹将 一些区域抹平。
一小时之内，墙变温，表明在墙内正在发生化学反应。表面变硬， 墙和屋顶都变得非常坚固而且刚性极好。切下墙的一些部分，检查聚 苯乙烯泡沫塑料和固化材料的界面，发现除非毁掉聚苯乙烯泡沫塑料 则无法将两者分开。
基本上两个人工作一整天可以建完房子。需要指出的是，放热反 应对环境空气温度进行了补偿，使得所述制品在此比例下确实混合得 很好。
实施例II
本实施例在60-80的环境温度下进行。构建房子的整个过程和 实施例1相同，但是现在采用的是不同的组合物。采用17份MgO、 17份磷酸二氢钾、16份灰和50份砂子。除了砂子之外，所有组分用 50磅的袋子包装并运送到现场。在现场加入砂子和11份水。另外， 需要时在每100磅的总混合物中加入多达4盎司的硼酸或者四硼酸 钠，以减缓反应速度。
用丙烯酸油漆涂覆聚苯乙烯泡沫塑料墙。同样，结果和实施例1 所述的同样好。当切下墙的一些部分时，聚苯乙烯泡沫塑料无法和施 加的材料分开，除非将聚苯乙烯泡沫塑料破坏掉，因为结合非常紧 密。
实施例III
用于80-100温度的配方由16.5份MgO、17份磷酸二氢钾、16 份灰、50份砂子和10.5份水组成。同样，需要时在100磅混合物中加 入8盎司的硼酸或者四硼酸钠。
还发现，在每50磅袋子中的掺混干混物中加入2-4盎司的1英 寸长聚纤维，有助于防止所述制品施加到正在工作的聚苯乙烯泡沫塑 料或者水泥表面上时发生任何开裂或者收缩。
整体而言，这些实施例证实了采用本发明的配方和方法在整个环 境温度范围，大约40-100，的可行性，以及如何对配方进行调 整来实现。一般而言，表1列出了本发明材料的每种组分的范围，应 该理解组分的比值可以根据地区温度和湿度条件而变化。所用砂子优 选是30目。
尽管实施例中用的都是磷酸二氢钾，但其它磷酸盐如磷酸二氢镁 或磷酸二氢铝，磷酸单氢铵或二氢铵、磷酸二氢钙、三元过磷酸钙肥 料或者其组合可以全部或者部分代替，这是本领域所公知的。尽管具 体公开的是玻璃纤维，但是如同本领域所公知的那样，可以用其它纤 维比如玉米、剑麻或者大麻来全部或者部分代替。
一般而言，对煅烧氧化物、酸式磷酸盐和飞灰或等同物的干混物 来说，优选比例是煅烧氧化物约17％-约40％、酸式磷酸盐约29％ -约52％、飞灰或等同物约24％-约39％，所有百分比都是重量百 分比。最优选百分比分别是32-36％、33-37％和29-37％。
当砂子或等同物加到上述干混物中时，砂子约占干混物和砂子组 合重量的大约39％-大约61％。加入到干混物和砂子组合中的水优 选是每100磅干混物和砂子中8-大约12磅的水。可以加入大纵横比 (high aspect)的玻璃纤维或等同物，也可以加入硼酸盐来控制反应 速度。
尽管公开的内容是所认为的本发明优选实施方案，但是应该理 解，可以对细节进行各种改变，而不会偏离本发明的精神，或者牺牲 本发明的任何优势。
发明的合同来源
根据U.S.Department of Energy(DOE)和代表Argonne National Laboratory的芝加哥大学之间的W-31-109-ENG-38号合同，美国政府 享有该发明的权益。