專利名稱：混合物,特別是包含礦渣砂的建筑材料混合物的制作方法
混合物，特別是包含礦渣砂的建筑材料混合物本發(fā)明涉及混合物，優(yōu)選建筑材料混合物，特別優(yōu)選包含礦渣砂作為粘合劑以及 鋅鹽的建筑材料粘合劑體系，所述鋅鹽結(jié)構(gòu)中含有0至8個(gè)碳原子。本發(fā)明還涉及包含本 發(fā)明混合物的接縫灰漿或涂料，以及鋅鹽在基于礦渣砂的建筑材料混合物中用于防止變色 的用途。基于二氧化硅和氧化鋁的反應(yīng)性水不溶性氧化物的無(wú)機(jī)粘合劑體系是廣為所知 的，其在含水堿性介質(zhì)中硬化。這種粘合劑體系也稱為土工聚合物，并描述于EP 0026687, EP 0153097B1 和 W082/00816 中。偏高嶺土、礦渣、飛灰、活性粘土或其混合物可用作反應(yīng)性氧化物混合物。用于活 化粘合劑的堿性介質(zhì)通常由堿金屬碳酸鹽、堿金屬氟化物和特別是堿金屬氫氧化物和/或 可溶性水玻璃的水溶液構(gòu)成。硬化的粘合劑具有高機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。與水泥相比， 它們更便宜、更穩(wěn)定，而且具有更有利的(X)2排放平衡。礦渣砂是由高爐法得到的活性礦渣。基于礦渣砂(其作為反應(yīng)性固體組分的主要 成分)與堿金屬氫氧化物和/或水玻璃的水溶液的結(jié)合物的粘合劑體系可在建筑業(yè)中用于 與填充劑(具有適當(dāng)粒度的石英砂)和添加劑混合作為灰漿或混凝土。此處可以以實(shí)例提 及在預(yù)制組分、涂料和接縫灰漿中的應(yīng)用。這種粘合劑體系和灰菜描述于DE 3133503、EP 1236702、EP 1081114、JP 2302346,JP 4012043 和 JP 11079822 中。EP 1236702A1描述了用于生產(chǎn)對(duì)化學(xué)品穩(wěn)定且基于潛伏水硬性粘合劑(latent hydraulic binder)、水玻璃和作為控制劑的金屬鹽的含水玻璃建筑材料混合物。礦渣砂也 可用作潛伏水硬性成分。堿金屬鹽作為所述金屬鹽提及并使用。EP 0457516A1描述了包含堿金屬硅酸鹽如微細(xì)二氧化硅(microsilica)的耐火、 防水、耐酸的粘合劑。在所述體系中，可使用多種金屬氧化物(包括氧化鋅)作為促進(jìn)劑。CH 629246A5描述了一種將金屬箔粘結(jié)至礦物纖維板的方法，使用了包含水玻璃、 粘土礦物質(zhì)以及特別是堿土金屬氧化物或鋅氧化物的粘合劑。US 6537366B1描述了給混凝土著色的組合物，其包含至少一種硬脂酸衍生物、聚 合物和顏料。硬脂酸鋅也作為硬脂酸衍生物提及。硬脂酸衍生物起到驅(qū)水劑的作用，防止 水泥結(jié)合的混凝土表面風(fēng)化。該文獻(xiàn)沒有提及含鋅化合物作為防止包含礦渣砂的粘合劑體 系變色的試劑的作用?；趬A性活化礦渣砂的已知建筑材料混合物的一個(gè)缺點(diǎn)是在所述體系硬化過程 中會(huì)發(fā)生變色。特別是在隔絕大氣氧的區(qū)域，發(fā)現(xiàn)顏色變深程度更大。推測(cè)所述變色由氧 化態(tài)為-2的含硫化合物引起。因此，使用這種粘合劑體系生產(chǎn)的灰漿和混凝土的外觀會(huì)有 不均勻的顏色。特別是在看得見的涂料和接縫灰漿中使用這種粘合劑體系時(shí)，變色會(huì)導(dǎo)致 不可接受的結(jié)果。
因此，一個(gè)目的是提供一種混合物，優(yōu)選一種建筑材料混合物，特別是一種基于用 于建筑材料混合物的礦渣砂的、可用于生產(chǎn)那些施用和硬化后不會(huì)變色的建筑材料混合物 的堿性活化粘合劑。
該目的可如下實(shí)現(xiàn)，包含礦渣砂作為優(yōu)選的潛伏水硬性粘合劑的混合物——優(yōu)選 建筑材料混合物——中包含至少一種含有0至8個(gè)碳原子的鋅鹽。特別優(yōu)選結(jié)構(gòu)中不含碳 原子的鋅鹽。優(yōu)選地，存在至少一種可溶于堿性水性介質(zhì)中的有機(jī)或無(wú)機(jī)鋅鹽，特別優(yōu)選無(wú) 機(jī)鋅鹽。本發(fā)明的混合物——下文也稱為建筑材料混合物或粘合劑體系——的優(yōu)勢(shì)在于 可用其以經(jīng)濟(jì)的方式得到不變色灰漿和混凝土，特別是用于建筑業(yè)的接縫灰漿和涂料。除了礦渣砂，其他已知的粘合劑也可用作本發(fā)明混合物中的粘合劑。例如，合適的 有高嶺土、偏高嶺土、礦渣、飛灰、微細(xì)二氧化硅、活化粘土、氧化硅、火山土、火山灰、硅藻石 (kieselguhr)、硅藻土(diatomaceous earth)、生物蛋白巖、氧化鋁和/或混合氧化鋁/氧 化硅。這些物質(zhì)還已知總稱為潛伏水硬性粘合劑和火山灰。優(yōu)選偏高嶺土。特別優(yōu)選飛灰 和/或微細(xì)二氧化硅。一種或多種所述粘合劑可與礦渣砂一起使用。礦渣砂為粒狀高爐礦渣。細(xì)磨粒狀礦渣砂也稱為?；郀t礦渣。這種產(chǎn)品作為粘 合劑通常為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。根據(jù)其來(lái)源及其制備形式，?；郀t礦渣的研磨細(xì)度和 顆粒尺寸分布會(huì)有不同，研磨細(xì)度影響?；郀t礦渣的反應(yīng)性。研磨細(xì)度用Blaine (布萊 因)值表征。礦渣砂或?；郀t礦渣通?？梢砸砸阎绞酵ㄟ^堿性活化作用而用于建筑材 料混合物的凝固。優(yōu)選地，礦渣砂的布萊因值大于2000cm7g，特別優(yōu)選大于3000cm2/g。特 別合適的礦渣砂的布萊因值在2000至10000cm7g之間，特別優(yōu)選在3000至5000cm2/g之 間。根據(jù)本發(fā)明，特別優(yōu)選地，礦渣砂包含30至45重量％的Ca0、30至45重量％的 Si02、5至15重量％的Al2O3和4至17重量％的]\%0。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，礦渣砂的用量可為10至95重量％、優(yōu)選20至60 重量％，各自基于所述混合物中存在的粘合劑的總重量計(jì)。礦渣砂可優(yōu)選與偏高嶺土一起 使用，特別優(yōu)選與飛灰和/或微細(xì)二氧化硅一起使用。水泥還可優(yōu)選用作這種混合物中的 另外的粘合劑。基于所述混合物的總重量計(jì)，優(yōu)選地，水泥的重量比例為20至70重量％、特 別優(yōu)選30至60重量％。強(qiáng)堿性水泥還起到用于硬化建筑材料混合物的活化組分的作用。特別優(yōu)選的混合物為包含下列物質(zhì)作粘合劑的那些5至90重量％、優(yōu)選10至50重量％、特別優(yōu)選10至40重量％的礦渣砂；1至70 重量％、優(yōu)選5至65重量％、特別優(yōu)選10至50重量％的飛灰和/或微細(xì)二氧化硅。另外， 所述混合物可以優(yōu)選含有含量為10至90重量％、優(yōu)選10至70重量％、特別優(yōu)選15至50 重量％的活化劑水溶液或特別優(yōu)選粉狀活化劑。所述重量數(shù)據(jù)各自基于所述混合物的總重量計(jì)。因此，特別優(yōu)選的混合物為包含下列物質(zhì)作粘合劑的那些5至90重量％、優(yōu)選5至50重量％、特別優(yōu)選5至40重量％的礦渣砂；5至90重 量％、優(yōu)選10至60重量％、特別優(yōu)選15至50重量％的偏高嶺土。另外，所述混合物可優(yōu) 選含有含量為10至90重量％、優(yōu)選10至70重量％、特別優(yōu)選15至65重量％的活化劑水 溶液或特別優(yōu)選粉狀活化劑。所述重量數(shù)據(jù)各自基于所述混合物的總重量計(jì)。本發(fā)明所述混合物中的鋅鹽可使用通常已知的化合物，例如有機(jī)鋅鹽(例如有機(jī) 羧酸的鋅鹽)或無(wú)機(jī)鋅鹽，優(yōu)選基于Si2+的那些，特別優(yōu)選無(wú)機(jī)鋅鹽，特別是溶于堿性水性 介質(zhì)的無(wú)機(jī)鋅鹽，只要鋅鹽的結(jié)構(gòu)中含有0至8個(gè)碳原子即可。優(yōu)選使用氧化鋅、氟化鋅和/或硫酸鋅作為所述鋅鹽。還可使用氯化鋅，但由于其氯離子含量，不宜以相對(duì)較大的量使 用。特別優(yōu)選使用易溶于堿性水性溶液的氧化鋅。所述混合物中優(yōu)選存在0.001至10重 量％、特別優(yōu)選0. 1至7重量％、尤其優(yōu)選0. 5至5重量％的鋅鹽。每個(gè)結(jié)構(gòu)單元中含有8 個(gè)以上碳原子的鋅鹽(例如硬脂酸鋅)具有這樣的缺點(diǎn)，即可能是由于其疏水性結(jié)構(gòu)，建筑 材料混合物的強(qiáng)度會(huì)受到不利影響。此外，硬化的建筑材料更多孔，因此較不穩(wěn)定。原則上 可以使用單一的所述鋅鹽，或使用不同鋅鹽的混合物。本發(fā)明的鋅鹽可優(yōu)選以粉末形式被混入包含?；郀t礦渣的混合物中。所述鋅鹽 優(yōu)選被混入包含礦渣砂的粉狀粘合劑混合物中。所述鋅鹽還可以以在下述活化劑中的溶液形式使用?？蓛?yōu)選將所述鋅鹽溶于活化 劑水溶液中，然后再將粘合劑與所述活化劑水溶液混合。所述鋅鹽優(yōu)選為研磨的鹽，其顆粒尺寸優(yōu)選為d9(1值小于90μπι。所述鋅鹽的溶解 速率隨研磨細(xì)度的增加而升高。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的混合物包含礦渣砂以及除所述礦渣砂之外的本 發(fā)明的鋅鹽。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，除了任選的其它粘合劑之外，本發(fā)明的混合物還包含 活化劑。所述活化劑優(yōu)選為粉狀。在此情況下所使用術(shù)語(yǔ)是單組分體系，所述體系之后可 通過加入水而硬化?；罨瘎┯糜诩铀僬澈蟿┑哪踢^程。為此目的、特別是為活化礦渣砂 的目的，通?？墒褂靡阎衔镒鳛榛罨瘎?。通常，所述活化劑為粉末形式或溶液形式的堿 性化合物。所述活化劑還可以以溶液形式使用。在此情況下，通常將活化劑溶液與一種粒化 高爐礦渣和任選其它粘合劑的混合物混合，從而開始硬化。所述混合物優(yōu)選包含至少一種 堿金屬化合物作為活化劑，例如堿金屬硅酸鹽，堿金屬或堿土金屬的碳酸鹽例如碳酸鎂、碳 酸鈣、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鋰，水泥，有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸的堿金屬鹽；特別優(yōu)選氫氧化鈉、氫氧 化鉀和氫氧化鋰和/或氫氧化鈣和氫氧化鎂。此外還優(yōu)選使用水玻璃，優(yōu)選液體水玻璃，特 別是堿性的鉀水玻璃或鈉水玻璃。這可為Na、K或Li水玻璃。水玻璃的模數(shù)(SW2與堿金屬氧化物的摩爾比)優(yōu)選 小于4，優(yōu)選小于2。在水玻璃粉末的情況下，所述模數(shù)小于5，優(yōu)選在1至4之間，特別優(yōu)選 在1至3之間。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，作為活化劑，所述混合物包含至少一種堿金屬或堿土 金屬氫氧化物、硅酸鹽、鋁酸鹽、碳酸鹽和/或硫酸鹽，和/或無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸的堿金屬或堿 土金屬鹽，特別是水溶性的或溶于水的鈉、鉀和鋰的硅酸鹽和/或鈉、鉀和鋰的氫氧化物。如上所述，活化劑可優(yōu)選以水溶液形式使用?？蓪⑷芤褐谢罨瘎┑臐舛日{(diào)節(jié)至慣 常濃度。堿性活化溶液優(yōu)選包含濃度為1至70重量％固體、優(yōu)選30至50重量％固體的 鈉、鉀或鋰的氫氧化物和/或鈉、鉀或鋰的硅酸鹽溶液。在所述粘合劑體系中的用量?jī)?yōu)選為 5至80重量％、特別優(yōu)選20至60重量％、尤其優(yōu)選30至50重量％。特別優(yōu)選包含下列組分的混合物0. 001至10重量％、特別優(yōu)選0. 1至3重量％的本發(fā)明的鋅鹽，5至50重量％、特別優(yōu)選10至40重量％的礦渣砂，5至50重量％、特別優(yōu)選5至40重量％、尤其優(yōu)選10至30重量％的活化劑，優(yōu)選5堿性活化溶液。所述重量數(shù)據(jù)各自基于所述混合物的總重量計(jì)。如果合適，所述混合物中可存在0至80重量％、特別優(yōu)選30至70重量％的填充 劑和——如果合適——0至15重量％的添加劑，優(yōu)選不同于上述組分的添加劑。所述重量數(shù)據(jù)各自基于所述混合物的總重量計(jì)。本發(fā)明的粘合劑體系優(yōu)選用于生產(chǎn)灰漿和混凝土。為生產(chǎn)這種灰漿和混凝土，通 常將上述粘合劑體系與另外的組分——如填充劑、潛伏水硬性物質(zhì)和另外的添加劑——混 合。粉狀活化劑的添加優(yōu)選在將所述組分與水混合之前進(jìn)行，從而制備所謂的現(xiàn)用現(xiàn)混灰 漿。因此，所述活化組分以粉狀形式、優(yōu)選以與粘合劑和/或砂的混合物形式存在。或者，可 將水溶液、優(yōu)選堿性活化溶液加入其他粉狀組分中。在此情況下，使用術(shù)語(yǔ)雙組分粘合劑。通常已知的碎石、砂和/或粉末——例如基于石英、石灰?guī)r、重晶石或粘土的那 些——均適用作填充劑。還可使用輕質(zhì)填充劑，如珍珠巖、硅藻石(硅藻土)、膨脹云母(蛭 石)和發(fā)泡砂。根據(jù)用途，所述填充劑在灰漿或混凝土中的比例通?？蔀?至80重量％， 基于灰漿或混凝土的總重量計(jì)。合適的添加劑為通常已知的增塑劑、消泡劑、保水劑、顏料、纖維、分散粉末、潤(rùn)濕 劑、阻燃劑、促進(jìn)劑、絡(luò)合劑、水分散體和流變改性劑。本發(fā)明還涉及鋅鹽在基于礦渣砂的建筑材料混合物中用于防止變色的用途。優(yōu)選 使用結(jié)構(gòu)中含有0至8個(gè)碳原子的鋅鹽。本發(fā)明還涉及包含本發(fā)明混合物的接縫灰漿或涂料。實(shí)施例粘合劑的制備根據(jù)DIN EN 196，首先將所有粉狀成分預(yù)先混合，然后與水?dāng)嚢?，或在?、Μ2、Μ1ν、 M2v的情況下與液體活化組分?jǐn)嚢瑁玫揭环N均勻粘合劑。試樣的制備根據(jù)DIN EN 196，由攪拌的粘合劑制備尺寸為4Χ4Χ 16cm的試樣棱柱，并根據(jù)所 述標(biāo)準(zhǔn)存放。然后對(duì)變色進(jìn)行目視檢測(cè)。實(shí)施例制劑總結(jié)于下表。
權(quán)利要求
1.包含礦渣砂作為粘合劑的混合物，其特征在于所述混合物包含一種鋅鹽，所述鋅鹽 含有0至8個(gè)碳原子。
2.權(quán)利要求1的混合物，其特征在于所述混合物包含飛灰和/或微細(xì)二氧化硅作為另 外的粘合劑。
3.權(quán)利要求1或2的混合物，其特征在于所述混合物包含偏高嶺土作為另外的粘合劑。
4.權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的混合物，其特征在于所述礦渣砂的比表面積(布萊因值) 大于 2000cm2/g。
5.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的混合物，其特征在于所述混合物包含礦渣砂以及除所述 礦渣砂之外的鋅鹽。
6.權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的混合物，其特征在于所述混合物包含一種活化劑。
7.權(quán)利要求6的混合物，其特征在于所述混合物包含一種粉狀活化劑。
8.權(quán)利要求6或7的混合物，其特征在于所述混合物包含一種堿金屬化合物作為所述 活化劑。
9.權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)的混合物，其特征在于所述混合物包含一種堿土金屬化合 物作為所述活化劑。
10.權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)的混合物，其特征在于所述混合物包含堿性鉀水玻璃作為 所述活化劑。
11.權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)的混合物，其特征在于所述混合物包含堿金屬氫氧化物、 硅酸鹽、鋁酸鹽、碳酸鹽和/或硫酸鹽作為所述活化劑。
12.權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)的混合物，其特征在于所述混合物包含堿金屬氫氧化物和 /或堿金屬硅酸鹽作所述活化劑。
13.權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)的混合物，其特征在于所述混合物中存在下列組分0. 001至10重量％的鋅鹽，5至50重量％的礦渣砂，5至50重量％的活化劑，所述重量數(shù)據(jù)各自基于所述混合物的總重量計(jì)。
14.權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)的混合物，其特征在于所述混合物包含氧化鋅、氟化鋅和 /或硫酸鋅作為所述鋅鹽。
15.鋅鹽在基于礦渣砂的建筑材料混合物中用于防止變色的用途。
16.包含權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)的混合物的接縫灰漿或涂料。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含礦渣砂和鋅鹽的建筑材料混合物，所述鋅鹽結(jié)構(gòu)中含有0至8個(gè)碳原子。本發(fā)明還涉及鋅鹽在所述建筑材料混合物硬化期間防止變色的用途。
文檔編號(hào)C04B28/02GK102046559SQ200980119773
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者F·艾倫瑞德, J·瑞德米勒, K·沃蘭, S·波拉多, U·珈雷 申請(qǐng)人:建筑研究和技術(shù)有限公司