利用结合剂悬浮体制造无机建筑材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用悬浮在水中的结合剂制造无机材料的方法，其中所述水被暴露于包括磁场和／或电场的电磁场，并且所述悬浮体被暴露于悬浮体混合器。

【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利用悬浮在水中的用于制备悬浮体的结合剂来制 造无机建筑材料的方法，其中所述水被暴露于电磁场中，并且所述悬浮 体被暴露于悬浮体混合器中。已经提出过多种制造混凝土材料的方法。例如，DE 10354888 B4公 开了特殊的悬浮体混合器可以用于结合剂(例如水泥和粉煤灰)的胶态 溶解(colloidal solubilization),在所述悬浮体混合器中，所述结 合剂与水混合，并利用高剪切和空化力(high shearing and cavitation forces)混合。已知磁场和电场可以影响7Jc的内部稠性(inner consistency),这 样处理的水在密度、粘度、表面张力和导电性等特性方面有所改变。数据表明，全球发电量的约1%被用于水泥的破碎和研磨。这个惊人的数据突出地表明需要监控混凝土生产中的制造过程，并且排除不必要的能量消耗。研磨是能量密集型的过程，因为在研磨期间引入的能量中 只有少部分被实际用于超细研磨，而大部分能量则以热和噪声的形式不必要地散失了。热和噪声都造成环境负担。通过改变颗粒尺寸可以从相同的水泥熟料制备不同品质的水泥。例 如，通过更精细地磨碎，可以制备水合和强度发展更快的快速固化水泥。本专利技术的一个目的是调节和悬浮结合剂，以便减少添加通常需要的 其它添加剂，并且改善结合剂胶料和未固化无机建筑材料的流动特性。 根据本专利技术制造的无机建筑材料具有更高的强度。根据本专利技术的所述目的通过基于独立权利要求1的方法来实现。优 选的实施方案在从属的权利要求或以下内容中描述。令人惊奇的是，通过将水暴露于磁场和/或电场(合称电磁场)中， 并在其后或预先，优选其后加入结合剂，并将所述混合物移入悬浮体混 合器，可以得到改善的结合剂胶料。所述结合剂具有改善的流动特性和5可加工性。此外，可以明显降低用水量。所述结合剂包括水泥、石青和/或生石灰，优选至少水泥。在本申请的语境中，"石骨，，意指天然存在的石青石，来自工业过 程的相应产品(包括无水石骨)，以及由这些原材料烧制的产物。在本专利技术的术语中，"水泥"意指无机的精细研磨材料，其在与水 混合后通过与混合水的化学反应而独立固化和硬化，且硬化后甚至在水 中也保持固态和体积稳定。从化学角度来看，水泥主要由硅酸4丐和部分 铝和铁化合物组成，其以复杂的物质混合物形式存在。除上述组成成分之外，所述结合剂还可以包含粉煤灰和硅灰(silica fume )。所谓布莱恩值(Blaine value)是水泥研磨细度的标准度量。该值 以布莱恩仪(Blaine apparatus)确定的比表面积(cm7g )表示。标 准硅酸盐水泥Pz32. 5的布莱恩值为约3000至3500。布莱恩值对水泥 可能达到的早期强度和用水量有特别的影响。水泥研磨得越细，用水量 越大，并且在短时间后可能承载的负荷越高。如果将水泥研磨至布莱恩值显著高于3500,则对所用的磨和分离技 术的要求将有不成比例的提高。由于制备时需要高昂的设备和动力支 出，制备布莱恩值为4000至5500的具有高早期强度的水泥Pz 5或 Pz 52.5比制备"标准"Pz 32.5水泥的费用显著更高。个别情况下， 以极高的支出制备了布莱恩值高达8000的水泥。处理结果表明，根据本专利技术的方法可以将所用水泥的布莱恩值提高 至少10%。可以混入水中的添加剂包括减水剂、緩凝剂、早凝剂 (solidification accelerators )、早强剂、溶剂、发泡剂、密封剂和 /或稳定剂。所述添加剂还包括以下各类物质木素磺酸盐(也称为木素磺酸), 三聚氰胺甲搭磺酸盐、萘甲^磺酸盐、羟基碳酸及其盐(减水剂)；表 面活性剂例如基于改性天然产物比如根树脂酸盐(Wurzelharzseifen)的表面活性物质(发泡剂)，以及其它反应性聚硅氧烷/烷基烷氧基硅烷 的乳剂、脂肪酸、脂肪酸盐、多羧酸酯(盐)、聚合物(人造树脂分散 体)、颜料及其混合物。添加剂还可以包括可溶性盐例如氯化钠、氢氧化钠和/或氢氧化钙，其含量以所用水的量(=100重量％)计为例如0.01重量％至5重量％， 特别是0. 5重量％至2. 5重量％。优选的是集料，例如坚石、碎石、石屑、人工砂(粉碎)、砂砾、 砂或者甚至高炉渣(未粉碎)、矿渣砂、粉煤灰、沥青颗粒(也称为再 生沥青)和粉碎的混凝土以及它们的混合物。此外，还包括轻质集料， 例如纤维、泡沫聚苯乙烯、膨胀粘土、磨细的再生橡胶，如果需要，可将其混合。已经确定，在不降低强度的情况下可以制造砂源混凝土，因为根据 本专利技术的方法能够不再使用或可以省略所谓的碾碎颗粒(粗砂砾，颗粒 尺寸超过3 mm，例如3至16 mm)，由于不存在粗颗粒或其份额显著减 少，混凝土具有显著更好的泵送特性。另外已经确定，这样制备的混凝土混合物显著更均匀并且不产生 "多余水"。在制造混凝土时，前述技术特征可以实现极大的潜在节约 和产品改善。通过将水暴露于电磁场中来调节水。所述电磁场通过脉冲幅度为5 至50 VSS，优选10至20 VSS的交流电压来产生，其中所述交流电压 优选是梯形的(在每个振动周期内的短时间间隔的电压峰值恒定)。所 述交流电压的合适频率为100至100000 Hz,优选为3000至10000 Hz。 所述电磁场优选通过缠绕在管状容器周围的线圈来产生，其中所述管状 容器容纳了水。所述调节可以在流动设备中进行。流速可以是O. 1米/ 秒至50米/秒，特别是2米/秒至20米/秒。交流电磁场暂时改变水 的结构。这导致各固体和水之间界面处"水环境"的改变。永磁体同样 适合于产生电磁场，尤其适合的是磁场强度为0. 0001至2特斯拉，特 别是0. 2至1. 2特斯拉的永磁体。悬浮体混合器将混合的材料均质化，并且同时粉碎混合材料中所含的颗粒。粉碎效果类似于湿磨产生的效果。合适的悬浮体混合器包括胶 体混合器或胶体分散器。在此，所述悬浮体混合器优选具有两个腔室(预混区和分散区)。 经分离元件混合的液态材料的出口 ，所述混合的材料被动地移入预混 区，其中所述混合的材料最初通过优选布置在旋转轴上的、所述分离元 件中较大的进口抽吸进入分散区。所述混合的材料在那里被高速搅拌器 携带并且放射状地向外，优选向上压迫，其中在此混合的材料以流动方 向通过分离片中的较小开口 ，或者通过分离片外缘和容器壁之间的较小 开口。较小的开口布置在分离片的外周。"较小的"和"较大的"在此 表示在分散区内较小的出口开口与较大的进口开口之间的相对表面比。所述高速搅拌器优选具有大于300转/分钟，特别是800至2000转 /分钟的搅拌速度。搅拌器的合适的圆周速度为3至20米/秒，优选12 至17米/秒。DE 103 54 888 B4公开了一种特别合适的悬浮体混合器。为此，在 此引用该文献中关于悬浮体混合器的描述和定义，尤其是权利要求1的 定义，并且还将其作为本申请的内容。尤其优选的是所述混合过程在两个不同的处理区(预混区和分散 区)中进行。在两个区之间连续的材料交换实现了混合的材料最大可能 的均匀性。在分散区以高圆周速度(直至2000转/分钟)旋转的混合器 同时产生极大的剪切和空化力，导致了悬浮体的最佳胶态溶解。这带来 了关键的优点，例如混合物最大可能的均匀性、混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造无机建筑材料的方法，包括下列步骤：　－提供水，　－提供结合剂，包括至少平均颗粒尺寸为５０至３００微米的水泥和／或石膏和／或生石灰和任选的添加剂，　－在存在或不存在所述结合剂和所述任选的添加剂的情况下，将水暴露于包括 磁场和／或电场的电磁场，　－将包含结合剂和任选的添加剂的经处理的水暴露于悬浮体混合器以便通过混合和粉碎所述颗粒来产生悬浮体，所述悬浮体包含至少一个分散的、包含至少一部分所述结合剂的固相，和包含水的连续液相；和　－将包含至少砂和／ 或砂砾的集料与任选的其它物质一起加入所述悬浮体中以便产生所述无机建筑材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯西弗斯，
申请(专利权)人：FML混凝土公司，
类型：发明
国别省市：DE[]