超轻矿物泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制备矿物泡沫的方法，所述方法包括以下步骤：(i)独立地制备水泥浆料和水性泡沫，所述水泥浆料通过混合水E和水泥C进行制备，所述水泥C包含Na2O的可溶性当量x，x以重量/100份水泥表示，所述浆料的比例x/(E/C)小于或等于1.75，E/C以重量表示，并且水泥C的颗粒具有粒径分布使得粒径分布的比例dmax(h/2)/dmin(h/2)在5和25之间；(ii)将水泥浆料与水性泡沫进行接触以获得泡沫水泥浆料；以及(iii)使在步骤(ii)中获得的泡沫水泥浆料成形并任其发生凝固。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种超轻水泥基矿物泡沫，用于制备该泡沫的方法和包含该泡沫的建筑构件。
技术介绍
通常地，矿物泡沫(特别是水泥泡沫)，由于其性能如隔热和隔音、耐久性、耐火性和易于使用而非常有利于许多应用。矿物泡沫指的是泡沫形式的材料。这种材料由于其中包含的孔和空隙因此比传统混凝土更轻。这些孔和空隙是由于矿物泡沫中存在空气，并且可以是气泡的形式。超轻泡沫是指干密度通常为30至300kg/m3的泡沫。当矿物泡沫中的构件被浇注时，其可能坍塌，例如一旦放置或在完全硬化之前通过矿物泡沫缺乏稳定性而坍塌。泡沫坍塌的这些问题可能是由于聚结、奥斯特瓦尔德成熟、流体静压力和排水的现象，后者特别在较大高度的构件中更为广泛。因此，制备矿物泡沫的困难是克服坍塌的问题而获得稳定的泡沫。允许获得足够稳定的泡沫的已知技术依赖于包括许多掺加剂的水泥质化合物的混合物，因此难以制备并且成本高。在专利US5,696,174中已经提出了同时使用阳离子(I)和阴离子(II)化合物来制备泡沫。这种水泥泡沫包括作为阴离子化合物的硬脂酸铵和称为ArquadT的阳离子化合物。申请WO2013/150148描述了包含各种掺加剂的水泥基泡沫。这些泡沫可以包括允许快速凝固的铝酸钙或细矿物颗粒。为了满足使用者的需求，已经需要找到用于制备超轻矿物泡沫的方法，所述方法具有高稳定性并且相对易于以低成本制备。
技术实现思路
因此，本专利技术着手解决的问题是找到一种用于稳定的超轻矿物泡沫的配方，所述超轻矿物泡沫在泡沫垂直浇注时不会坍塌并且相对容易且廉价地加工。本专利技术涉及一种制备矿物泡沫的方法，所述方法包括以下步骤：(i)独立地制备水泥浆料和水性泡沫，所述水泥浆料通过混合水W和水泥C进行制备，所述水泥C包含x量的可溶性Na2O当量，x以重量/100份水泥表示，所述浆料的比例x/(W/C)小于或等于1.75，其中W/C以重量表示，并且水泥C的颗粒具有粒径分布使得粒径分布的比例dmax(h/2)/dmin(h/2)在5和25之间；(ii)使水泥浆料与水性泡沫接触以获得泡沫水泥的浆料；以及(iii)使在步骤(ii)中获得的泡沫水泥的浆料成形并任其凝固。因此，水泥浆料的可溶性Na2O当量或碱含量在稳定矿物泡沫的制备中具有出人意料的重要特性。此处，表述“碱含量”用于表示用于实施本专利技术方法的水泥中可溶性Na2O当量的重量比，即可溶性钠或钾离子((MNa2O/MK2O)*K2O+Na2O)＝Na2Oeq的重量比，其中M是下标化合物的摩尔质量。K2O和Na2O水平在溶解后通过原子发射光谱法(下文称为ICP–AES方法)进行测量。该水泥C在浆料中存在给定量的水W的情况下进行放置，其特征在于重量比W/C。允许最终矿物泡沫稳定的以碱计的极限值的特征在于必须不超过1.75的比例x/(W/C)，x是每100份水泥中可溶性Na2O当量(Na2Oeq)的量。有利地，重量比x/(W/C)小于或等于1.60，优选小于或等于1.50。优选地，重量比x/(W/C)在0.1和1.75之间。为了实施本专利技术并获得重量比x/(W/C)，因此要考虑的要素之一是水泥的碱含量。当制备时选择已经具有低碱含量的水泥(例如CEMI型的低碱性水泥或使用复合水泥)是达到该比例并获得超轻泡沫的一种简单方式。然而，还有其他方法来实现目标比例，例如通过加入水来稀释水泥。在本专利技术的方法中使用的水泥包含具有粒径分布使得粒径分布(体积分布)的比例dmax(h/2)/dmin(h/2)为5至25，优选该比例dmax(h/2)/dmin(h/2)为6至14的颗粒。样品中的粒径分布使用激光衍射法进行测量。所述粒径分布可以是单分散固体颗粒群的粒径分布。单分散是指粒径分布(在Renard系列标度上随着渐变尺寸变化的体积丰度)的图形表示仅具有一个峰(单个群体)。“单分散负载”的这种定义优选排除不同粒径的几个群体的颗粒堆叠。不同尺寸的一组颗粒可以特别地通过(i)中间高度处的最大颗粒的尺寸(dmax(h/2))和(ii)中间高度处的最细颗粒的尺寸(dmin(h/2))之间的比例来表征。为了实施本专利技术，该比例在所用的水泥中为5至25，优选为6至14。dmax(h/2)和dmin(h/2)的值通过如下获得：高度h是通过以体积表示的激光粒径测量所测量的最高峰的高度(参见例如图1)。以高度h/2为参考，dmax(h/2)和dmin(h/2)分别定义为具有等于h/2的部分的最大粒径和最小粒径。优选地，在本专利技术的方法中使用的水泥包括具有单分散粒径分布的颗粒。水泥是水硬性粘结剂，其包含比例至少等于50重量％的氧化钙(CaO)和二氧化硅(SiO2)。因此，除了CaO和SiO2，水泥可以包括其它化合物特别是波特兰熟料、炉渣、硅灰、火山灰(天然的和经煅烧的天然的)、飞灰(硅质和钙质)，页岩和/或石灰石。能够在本专利技术的方法中用于制备矿物泡沫的水泥可以选自2012年4月的标准NF–EN197–1中所描述的水泥，特别是水泥CEMI、CEMII、CEMIII、CEMIV或CEMV。用于实施本专利技术的水泥优选选自具有足够低碱度的市售水泥或“低碱水泥”。波特兰型的低碱水泥是优选的水泥。然而，如果波特兰水泥，特别是其熟料含量具有过高的碱比例，则这些水泥可以通过加入化合物例如石灰石CaCO3、炉渣、飞灰、火山灰或它们的混合物来稀释。在这种情况下，由包含不可忽略的比例的除了熟料之外的组分的CEMII至V型组成的水泥可用于降低碱度并达到所需的浓度。根据一个特别的实施方案，适用于本专利技术的水泥具有3500至10000cm2/g，优选6000至9000cm2/g的Blaine比表面积。能够用于本专利技术的波特兰水泥可以被研磨和/或分离(使用动态分离器)以获得Blaine比表面积为5500cm2/g或更高的水泥。这种水泥可以被认为是超细的。水泥可以使用两种方法进行研磨。根据第一种方法，可以将水泥或熟料研磨至5500至10000cm2/g的Blaine比表面积。在该第一步骤中可以使用第二或第三代高效分离器或非常高效率的分离器以分离具有所需细度的水泥。不具有所需细度的材料返回至研磨机。可用于该方法的研磨机是例如球磨机或立式磨机、辊压机、卧式磨机(例如型)、搅拌式立式磨机(例如塔式磨机)、搅拌珠磨机或任何其它类型的适用于矿物颗粒的精细研磨的磨机。根据第二种方法，波特兰水泥可以通过动态分离器以提取最细的颗粒，从而达到目标细度(高于5500cm2/g)。精细材料可以原样使用。粗材料被移除用于其它应用或返回到不同的研磨线路。在本专利技术的方法中使用的水泥浆料可以有利地包含增塑剂或超增塑剂型的减水剂。减水剂允许在给定的可加工时间内减少约10至15重量％的混合水。作为减水剂的实例，可提及木质素磺酸盐、羟基羧酸、碳水化合物，和其它特定的有机化合物，例如甘油、聚乙烯醇、铝甲基硅酸钠、磺胺酸和酪蛋白(参考ConcreteAdmixturesHandbook，PropertiesScienceandTechnology，V.S.Ramachandran，NoyesPublications，1984)。超增塑剂属于新一代减水剂并且允许在给定的可加工性时间内减少约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备矿物泡沫的方法，所述方法包括以下步骤：(i)独立地制备水泥浆料和水性泡沫，所述水泥浆料通过混合水W和水泥C进行制备，所述水泥C包含x量的可溶性Na2O当量，x以重量/100份水泥表示，所述浆料的比例x/(W/C)小于或等于1.75，其中W/C以重量表示，并且水泥C的颗粒具有粒径分布使得粒径分布的比例dmax(h/2)/dmin(h/2)在5和25之间；(ii)使水泥浆料与水性泡沫接触以获得泡沫水泥的浆料；以及(iii)使在步骤(ii)中获得的泡沫水泥的浆料成形并任其凝固。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.06 FR 14551721.一种用于制备矿物泡沫的方法，所述方法包括以下步骤：(i)独立地制备水泥浆料和水性泡沫，所述水泥浆料通过混合水W和水泥C进行制备，所述水泥C包含x量的可溶性Na2O当量，x以重量/100份水泥表示，所述浆料的比例x/(W/C)小于或等于1.75，其中W/C以重量表示，并且水泥C的颗粒具有粒径分布使得粒径分布的比例dmax(h/2)/dmin(h/2)在5和25之间；(ii)使水泥浆料与水性泡沫接触以获得泡沫水泥的浆料；以及(iii)使在步骤(ii)中获得的泡沫水泥的浆料成形并任其凝固。2.根据权利要求1所述的方法，其中比例x/(W/C)小于或等于1.60，优选小于或等于1.50。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中比例dmax(h/2)/dmin(h/2)为6至14。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中水泥为类型CEMI、CEMII、CEMIII、CEMIV或CEMV的水泥。5.根据前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·隆布瓦布格尔，C·布拉希耶，S·杜尚德，C·罗伊，
申请(专利权)人：拉法基公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR