石灰石煅烧粘土水泥(LC3)建筑组合物制造技术

一种石灰石煅烧粘土水泥建筑组合物，包含a)胶凝粘合剂，其包含一种或更多种硅酸钙矿物相和一种或更多种铝酸钙矿物相，布莱恩表面积为至少3800cm2/g，量为每m3新拌建筑组合物180至400kg；b)补充胶凝材料，其Dv90小于200μm，总量为50至100重量份，相对于100重量份的胶凝粘合剂a)计，所述补充胶凝材料包含(b

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】石灰石煅烧粘土水泥(LC3)建筑组合物
[0001]本专利技术涉及一种石灰石煅烧粘土水泥(LC3)建筑组合物和含水的水减量的新拌建筑组合物，其用于例如作为预制混凝土的应用，具有高的早期强度高。
[0002]混凝土是世界上应用最广泛的工程材料。混凝土是这样一个术语，其指在其中已包埋了骨料颗粒或碎片的粘结介质的复合材料。在当今使用的大多数建筑混凝土中，粘结介质由水硬水泥与水的混合物形成。
[0003]混凝土的预制构件，例如模块化建筑结构体，是通过混合包括水泥、骨料、水和分散剂的材料、在各种模具中成型和固化而获得的。由于模具被多次重复使用，因此从生产率的角度以及为了提高模具的周转率，表现出高的早期强度对混凝土而言很重要。
[0004]如今使用的大多数水硬水泥都以波特兰水泥为基础。波特兰水泥主要由某些粘土矿物、石灰石和石膏，以高温工艺制成，该工艺除去二氧化碳并把主要成分化合成新的化合物。由于水泥生产工艺本身以及为进行该生产工艺而发电的能源工厂都产生二氧化碳，因此水泥生产是当前二氧化碳大气排放的主要来源。
[0005]由于全球变暖和海洋酸化成为日益严重的问题以及持续希望减少二氧化碳气体排放(全球变暖的主要原因)，因此水泥生产工业将受到越来越严格的审查。此外，水泥厂会产生如NO
x
、SO
x
、VOCs、颗粒物和汞的其他污染物。水泥厂还会产生水泥窑粉尘，这些粉尘有时必须被填埋，往往是被填埋在危险材料填埋场。
[0006]需要提供一种建筑组合物，其减少了碳足迹而不损害关键性能，如开放时间、高的早期强度、高的最终强度、耐久性，以及与普通波特兰水泥基混合料相比，减少的收缩。
[0007]US 2012/0055376 A1涉及一种包含波特兰水泥熟料和补充胶凝材料的水泥。所述补充胶凝材料包含热处理粘土材料和碳酸盐材料。据说这种水泥的强度比预期的要高。
[0008]WO 2012/133870 A1公开了一种生产水硬性组合物的固化制品的方法，该方法包括以下步骤：通过混合丙三醇、水泥和水制备水硬性组合物，所述水硬性组合物包含一定比例的硫酸根离子；以及老化和固化水硬性组合物。
[0009]众所周知将分散剂添加至水硬性粘合剂的含水浆料中以改善其可加工性，即捏合性、铺展性、喷涂性、可泵性或流动性。这种外加剂能够防止固体团聚物的形成，能够分散已经存在的颗粒以及通过水化作用新形成的颗粒，以及以此方式改善可加工性。为了将粉状粘合剂转化为新拌的适合加工的形式，需要比后续水化作用和硬化过程所需的混合水多得多的混合水。过量的水在混凝土体内形成空隙，随后蒸发，该空隙导致机械强度和电阻差。为了在预定的加工稠度下减少过量的水的比例和/或在预定的水胶比下改善可加工性，使用通常被称为减水剂或增塑剂的外加剂。
[0010]胶凝体系一经水化作用，就在快速反应中生成钙矾石。钙矾石是一种硫酸铝钙化合物，其化学式为Ca6Al2(SO4)3*32H2O或3CaO*Al2O3*3CaSO4*32H2O。该反应尤其对胶凝组合物的凝固和早期抗压强度的发展起到作用。钙矾石形成为长针状晶体。然而，新形成的小针状钙矾石晶体往往会恶化胶凝组合物的可加工性或流动性。此外，钙矾石的化学计量式中含有32摩尔水。这意味着钙矾石一经形成，大量的水就被结合在固体晶体中。还有一定量的水被吸附在新形成的钙矾石表面。因此，组合物的流动性降低。
[0011]WO 2019/077050 A1公开了一种用于胶凝体系的凝固控制组合物，其包含a)胺
‑
乙醛酸缩合物，b)(i)硼酸盐源和(ii)碳酸盐源中的至少一种。该组合物据说可以阻止铝酸盐相形成钙矾石，并抑制钙矾石的结晶。鉴于该凝固控制组合物的缓凝作用，可以减少获得胶凝体系的给定流动性所需的分散剂的用量。
[0012]因此，本专利技术寻求提供一种减少碳足迹的建筑组合物，所述减少碳足迹的建筑组合物展现出高的早期强度、高的最终强度、充足的开放时间和高的耐久性。所述建筑组合物的成分应该是可大量地获得的。
[0013]上述问题通过石灰石煅烧粘土水泥建筑组合物解决，所述石灰石煅烧粘土水泥建筑组合物包含
[0014]a)胶凝粘合剂，所述胶凝粘合剂包含一种或多种硅酸钙矿物相和一种或多种铝酸钙矿物相，布莱恩(Blaine)表面积为至少3800cm2/g，量为每m3新拌建筑组合物180至400kg；
[0015]b)补充胶凝材料，所述补充胶凝材料的Dv90小于200μm，其总量为50至100重量份，相对于100重量份的胶凝粘合剂a)计，所述补充胶凝材料包含(b
‑
1)煅烧粘土材料和(b
‑
2)碳酸盐岩粉，(b
‑
1)与(b
‑
2)的重量比在0.5至2的范围之内；
[0016]c)任选地，外来的铝酸盐源；
[0017]d)硫酸盐源；以及
[0018]e)多元醇，所述多元醇的量为0.3重量％至2.5重量％，相对于胶凝粘合剂a)的量计；
[0019]其中所述组合物含有以Al(OH)4‑
计的可用铝酸盐，所述可用铝酸盐来自铝酸钙矿物相加上任选的外来的铝酸盐源，
[0020]‑
如果胶凝粘合剂a)的量为每m3新拌组合物180至小于220kg，则其总量为每100g胶凝粘合剂a)至少0.08mol，
[0021]‑
如果胶凝粘合剂a)的量为每m3新拌组合物220至小于280kg，则其总量为每100g胶凝粘合剂a)至少0.06mol，以及
[0022]‑
如果胶凝粘合剂a)的量为每m3新拌组合物280kg或更多，则其总量为每100g胶凝粘合剂a)至少0.05mol；
[0023]并且总的可用铝酸盐与硫酸盐的摩尔比为0.4至2.0；
[0024]所述建筑组合物还包含：
[0025]f)钙矾石形成控制剂，其包含(i)乙醛酸、乙醛酸盐和/或乙醛酸衍生物；以及(ii)(ii
‑
a)硼酸盐源和(ii
‑
b)碳酸盐源中的至少一种，其中碳酸盐源选自水溶解度为0.1g
·
L
‑1或更高的无机碳酸盐、有机碳酸酯及其混合物；以及
[0026]g)共缓凝剂，其选自(g
‑
1)α
‑
羟基单羧酸及其盐、(g
‑
2)膦酸及其盐、(g
‑
3)多羧酸及其盐，以及它们的混合物。
[0027]已发现如果观察到某些参数，则可以用选择的补充胶凝材料(SCM)替代部分胶凝粘合剂而不损害性能。因此，本专利技术可以提供一种建筑组合物，与典型的混凝土混合物相比，所述建筑组合物包含减少的量的胶凝粘合剂，例如普通波特兰水泥。胶凝粘合剂的减少可以降低碳足迹。
[0028]此外，还发现，与传统的波特兰水泥基的混凝土混合料相比，石灰石煅烧粘土水泥建筑组合物可以使新拌建筑组合物的水
‑
胶凝粘合剂比(w/c)降低，同时保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种石灰石煅烧粘土水泥建筑组合物，其包含a)胶凝粘合剂，所述胶凝粘合剂包含一种或多种硅酸钙矿物相和一种或多种铝酸钙矿物相，布莱恩表面积为至少3800cm2/g，量为每m3新拌建筑组合物180至400kg；b)补充胶凝材料，所述补充胶凝材料的Dv90小于200μm，其总量为50至100重量份，相对于100重量份的胶凝粘合剂a)计，所述补充胶凝材料包含(b
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1)煅烧粘土材料和(b
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2)碳酸盐岩粉，(b
‑
1)与(b
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2)的重量比在0.5至2的范围之内；c)任选地，外来的铝酸盐源；d)硫酸盐源；以及e)多元醇，所述多元醇的量为0.3重量％至2.5重量％，相对于胶凝粘合剂a)的量计；其中所述组合物含有以Al(OH)4‑
计的可用铝酸盐，所述可用铝酸盐来自铝酸钙矿物相加上任选的外来的铝酸盐源，
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如果胶凝粘合剂a)的量为每m3新拌组合物180至小于220kg，则其总量为每100g胶凝粘合剂a)至少0.08mol，
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如果胶凝粘合剂a)的量为每m3新拌组合物220至小于280kg，则其总量为每100g胶凝粘合剂a)至少0.06mol，以及
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如果胶凝粘合剂a)的量为每m3新拌组合物280kg或更多，则其总量为每100g胶凝粘合剂a)至少0.05mol；并且总的可用铝酸盐与硫酸盐的摩尔比为0.4至2.0；所述建筑组合物还包含：f)钙矾石形成控制剂，其包含(i)乙醛酸、乙醛酸盐和/或乙醛酸衍生物；以及(ii)(ii
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a)硼酸盐源和(ii
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b)碳酸盐源中的至少一种，其中碳酸盐源选自水溶解度为0.1g
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L
‑1或更高的无机碳酸盐、有机碳酸酯及其混合物；以及g)共缓凝剂，其选自(g
‑
1)α
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羟基单羧酸及其盐、(g
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2)膦酸及其盐、(g
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3)多羧酸及其盐，以及它们的混合物。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述硅酸钙矿物相和所述铝酸钙矿物相构成所述胶凝粘合剂a)的至少90重量％，并且所述硅酸钙矿物相构成所述胶凝粘合剂a)的至少60重量％。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述铝酸钙矿物相选自C3A、C4AF和C12A7，特别是C3A和C4AF。4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述胶凝粘合剂a)是波特兰水泥，特别是普通波特兰水泥(OPC)。5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述煅烧粘土材料的Ca(OH)2消耗量根据Chapelle试验为每1g煅烧粘土材料至少200mg，优选每1g煅烧粘土材料至少660mg，更优选每1g煅烧粘土材料至少1000mg。6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述碳酸盐岩粉选自石灰石、白云石及其混合物。7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，还包含无机颜料，所述无机颜料优选选自铁氧化物、二氧化钛、钴
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铬
‑
铝
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尖晶石和铬(III)
‑
氧化物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述补充胶凝材料b)的Dv90小于150μm。9.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述外来的铝酸盐源c)选自非含钙的铝酸盐源，例如铝(III)盐、铝(III)配合物、结晶氢氧化铝、无定形氢氧化铝；以及含钙的铝酸盐源如高铝水泥、硫铝酸盐水泥或合成铝酸钙矿物相。10.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述硫酸盐源d)为硫酸钙源。11.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述胶凝粘合剂a)的布莱恩表面积为至少4500cm2/g。12.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中在铝酸钙沉淀试验中，所述多元醇抑制铝酸钙的沉淀直至钙浓度为75ppm，优选90ppm，在所述铝酸钙沉淀试验中，试验溶液在20℃下用0.5m...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：建筑研究和技术有限公司，
类型：发明
国别省市：