制备用于生成建筑材料的钙矾石粘合剂的方法技术

本发明专利技术涉及建筑材料领域。本发明专利技术尤其涉及由铝硅酸盐源、硫酸钙源和氢氧化钙(或熟石灰，CH)源制备钙矾石粘合剂的方法，所述粘合剂包含催化剂和/或活化剂。本发明专利技术还涉及通过根据本发明专利技术的方法生产的钙矾石粘合剂用于生产水泥、砌筑水泥、砂浆、混凝土、道路粘合剂和/或配制型石灰的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备用于生成建筑材料的钙矾石粘合剂的方法
本专利技术涉及建筑材料领域。本专利技术特别涉及由铝硅酸盐源、硫酸钙源和氢氧化钙(或熟石灰，CH)源制备钙矾石粘合剂的方法，所述粘合剂包含催化剂和/或活化剂。本专利技术还涉及通过根据本专利技术的方法生产的钙矾石粘结剂在生产水泥、砌筑水泥、砂浆、混凝土、道路粘结剂和/或配制型石灰中的用途。
技术介绍
为了响应该领域的需求，建筑材料诸如例如混凝土或水泥的制备需要获得不断创新的粘合剂。在已知并使用的粘合剂中，钙矾石粘合剂与水混合时具有快速硬化的优点、而提供具有低收缩率和良好耐化学性的材料。这些粘合剂主要根据两种方法制备：通过水合硫铝钙石(Ye′elemite)基熟料(WO88/04285)或通过从高铝水泥配制(WO03/091179)。第一种方法，通过水合作用，需要在高温(1200-1300℃)下生产熟料。第二种方法，通过配制，需要使用多种添加剂和昂贵的原料。因此，需要提供一种易于实施且能源成本较低的用于制备钙矾石粘合剂的方法。特别地，需要提供一种无需加热即可制备钙矾石粘合剂的方法。此外，需要提供一种更经济的方法，该方法可以使用容易获得且廉价的原料来进行，并且具有比现有技术的方法小的碳足迹。为了这个目的，申请人特别寻求提供一种用于制备可不使用波特兰水泥而获得的钙矾石粘合剂的方法。实际上，其生产还需要许多资源并且产生不可忽略的污染物量，使其不适合用于具有降低的碳足迹的粘合剂制备中。令人惊讶地，申请人已经示出了包含至少铝硅酸盐源、硫酸钙源和石灰源的混合物，其特征在于混合物中的可用硫酸钙(RMK)的化学计量比在0.05至1.25范围，氢氧化钙饱和水平Sat(CH)在0.75至8的范围内，可以制备稳定的钙矾石粘合剂。此外，申请人已经示出，在选自能够与阳离子例如钙、铝和/或硅络合的化合物的活化剂的存在下，包含至少铝硅酸盐源、硫酸钙源和氢氧化钙源的混合物允许获得具有比常规钙矾石粘合剂更高的压缩强度以及最佳收率的材料。有利地，根据本专利技术的方法能够生产钙矾石粘合剂和/或稳定的钙矾石。另外，在建筑材料的生产中使用钙矾石粘合剂和/或本专利技术的钙矾石的过程中，这不会随着时间导致最终材料的任何溶胀，同时呈现出比常规火山灰粘合剂更好的机械性能。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及一种钙矾石粘合剂，包含：-至少一种铝硅酸盐源；-至少一种硫酸钙源；-至少一种氢氧化钙源；和-至少一种活化剂，选自适合于络合阳离子的化合物，优选适合于络合钙、铝和/或硅的化合物。根据一个实施方案，所述活化剂选自蔗糖、α-羟基酸或其盐、乙醇胺或其盐和/或儿茶酚及其衍生物。根据一个实施方案，所述粘合剂还包含碱催化剂，优选选自氟化钠、铝酸钠、磷酸三钠、原硅酸钠、偏硅酸钠、六氟硅酸钠、氟磷酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠、硼酸钠、六氟铝酸钠、四氟铝酸钾或其混合物的碱催化剂。根据一个实施方案，相对于所述粘合剂的总量，催化剂按质量计的量在大于0％至20％的范围内。根据一个实施方案，所述铝硅酸盐源是火山灰，源自火泥生产或造纸污泥的灰的细粉，优选偏高岭土。根据一个实施方案，所述氢氧化钙源是熟石灰、水硬石灰、生石灰、延迟效应生石灰、空气石灰、常规熟石灰或任何市售石灰。根据一个实施方案，所述硫酸钙源选自无水石膏、天然石膏或作为工业反应的副产物获得的石膏，例如脱硫石膏、钛石膏、氟石膏或磷石膏。根据一个实施方案，所述粘合剂还包含添加剂，优选矿渣，更优选高炉矿渣或无定形铝酸盐矿渣。根据一个实施方案，所述铝硅酸盐源的特征在于通过Chapelle测试方法测定的火山灰活性指数(IPZ)为200mg/g至2200mg/g。根据一个实施方案，所述混合物(铝硅酸盐源/硫酸钙源/氢氧化钙源)包括以下或由以下组成：相对于所述混合物的总质量，-按质量计50％的闪蒸偏高岭土其IPZ约等于800mg/g；-按质量计25％的石灰；和-按质量计25％的石膏。根据一个实施方案，所述混合物(铝硅酸盐源/硫酸钙源/氢氧化钙源)包含以下或由以下组成：相对于所述混合物的总质量，-按质量计60％的闪蒸偏高岭土其IPZ约等于800mg/g；-按质量计30％的石灰；和-按质量计10％的石膏。本专利技术还涉及用于制备如上所述的粘合剂的方法，所述方法包括混合至少以下：-铝硅酸盐源；-硫酸钙源；-氢氧化钙源；和-至少一种活化剂，选自适合于络合阳离子的化合物，优选适合于络合钙、铝和/或硅的化合物。根据一个实施方案，进行混合的温度为大于0℃至50℃，优选为10℃至40℃，更优选为约25℃。如上所述，本专利技术还涉及根据本专利技术的钙矾石粘合剂用于制备水泥、砌筑水泥、砂浆、混凝土、道路粘合剂和/或配制型石灰中的用途。定义在本专利技术中，以下术语以下列方式被定义：-“α-羟基酸”涉及在与羧酸官能团相邻的碳上包含羟基(-OH)的羧酸。-“活化剂”涉及能够增加钙矾石形成过程中反应产率的任何产品。-“铝硅酸盐”涉及硅酸盐族的矿物化合物，其中某些硅(Si)原子已被铝原子代替。-“无水石膏”涉及无水硫酸钙，经验式CaSO4的矿物或化学化合物。-“混凝土”是指砂浆，其中聚集体的尺寸大于4毫米。-“催化剂”涉及参与化学反应以提高速率但在反应过程中或反应结束时会对其进行再生或去除的任何化学物质。根据一个实施方案，“催化剂”是指能够加速铝硅酸盐源(例如偏高岭土)和氢氧化钙源(例如熟石灰)之间的反应速率的任何化学物质；优选为了获得铝酸钙。-“碱催化剂”：涉及包含至少一种碱元素(即碱金属族中的至少一种金属，优选锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)或钫(Fr)的催化剂。-“儿茶酚”或“邻苯二酚”或“1，2-苯二酚”：涉及经验式为C6H4(OH)2的有机化合物。-“污泥灰”：涉及源自从纸浆制造中获得的污泥的燃烧的灰。-“石灰”或“空气石灰”或“熟石灰”：涉及氢氧化钙，经验式Ca(OH)2的矿物化合物。这些术语表示通过生石灰水合获得的石灰。根据一个实施方案，这些术语还表示具有氢氧化钙作为主要成分并且包含固体杂质作为少数化合物的化合物。-“天然水硬石灰”：涉及一种用水然后用空气提取的石灰，该石灰由含少量粘土的钙质沉积物形成。-“生石灰”：表示在900℃热解后从石灰窑中获得的无水石灰。生石灰的主要化合物是氧化钙(CaO)。-“延迟效应石灰”：涉及一种通过特殊的固化方法制得的生石灰，其在与水接触时表现出再水合。-“水泥”：涉及一种水硬性粘合剂(即矿物粉末)，它与水或盐溶液接触固化并硬化。-“砌筑水泥”：涉及一种水泥，其性能已被改良，以使其可直接用于砖石中。-“络合物形成剂”：涉及能够络合离子的任何产品；所述离子优选阳离子；更优选碱土金属阳离子。根据一个实施方案，络合物形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钙矾石粘合剂，包含：/n-至少一种铝硅酸盐源；/n-至少一种硫酸钙源；/n-至少一种氢氧化钙源；和/n-至少一种活化剂，选自适合于络合阳离子的化合物，优选适合于络合钙、铝和/或硅的化合物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171107 FR 17604221.钙矾石粘合剂，包含：
-至少一种铝硅酸盐源；
-至少一种硫酸钙源；
-至少一种氢氧化钙源；和
-至少一种活化剂，选自适合于络合阳离子的化合物，优选适合于络合钙、铝和/或硅的化合物。


2.根据权利要求1所述的钙矾石粘合剂，其中，所述活化剂选自蔗糖、α羟基酸或其盐、乙醇胺或其盐和/或儿茶酚及其衍生物。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的钙矾石粘合剂，还包含碱催化剂，优选选自氟化钠、铝酸钠、磷酸三钠、原硅酸钠、偏硅酸钠、六氟硅酸钠、氟磷酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠、硼酸钠、六氟铝酸钠、四氟铝酸钾或其混合物的碱催化剂。


4.根据权利要求3所述的钙矾石粘合剂，其中，相对于所述粘合剂的总量，所述催化剂按质量计的量在大于0％至20％的范围。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的钙矾石粘合剂，其中，所述铝硅酸盐源是火山灰，源自火泥生产或造纸污泥的灰的细粉，优选偏高岭土。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的钙矾石粘合剂，其中，所述氢氧化钙源为熟石灰、水硬石灰、生石灰、延迟效应生石灰、空气石...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·霍夫曼，
申请(专利权)人：霍夫曼绿色水泥技术有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR