水硬石灰组合物制造技术

根据本发明专利技术，提供一种水硬石灰组合物，所述水硬石灰组合物包括1至20wt％的火山灰材料，所述火山灰材料具有用BET?N2孔隙率测定法测定的2至1000m2g-1的表面积以及0.1至1000μm的平均粒径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括火山灰材料的水硬石灰组合物、制备所述水硬石灰组合物的方法及其应用。
技术介绍
建筑业在制备砂浆和灰泥组合物中依赖于实用且经济的用于聚集体的无机粘合齐U。砂浆、抹灰和灰泥为惰性聚集体、粘合剂和其它功能性添加剂的混合物，在与水混合形成浆料时，上述砂浆、抹灰和灰泥用于填充砖块与砌块之间的空隙、或覆盖砖块和砌块并使其干燥和固化以提供审美上令人愉悦的功能性填料或覆盖物。为了便于说明，本文中对砂浆的所有论述包括砂浆、抹灰、灰泥、石膏、样板、石灰水、涂料和它们的通俗衍生物。此外，对砖块或砖块类的论述应包括石头、砌块和其它砖石建筑单元。砂浆以湿态应用，然后通过 称为初凝、随后完全硬化的双相エ艺使其原地干燥。凝固描述了砂浆由塑性转变为固态的起点。硬化为凝固エ艺的二次固结，通过硬化，砂浆和灰泥获得它们长期的功能性，包括强度。石灰，更具体的氧化钙、氢氧化钙和衍生物已用作砂浆的粘合剂超过1000年。氢氧化钙由天然存在的石灰石(碳酸钙)制造，石灰石用称作煅烧的エ艺热分解提供氧化钙(生石灰)和气体ニ氧化碳。生石灰随后用称作熟化的エ艺与水接触提供氢氧化钙。在本文中石灰的定义也包括由高纯度碳酸盐石灰石、方解石石灰石、含镁石灰石、包含任何化学计量的碳酸钙和碳酸镁的均质混合物和化合物的含白云石或高镁白云石沉积物按照如上制备的氢氧化钙和氢氧化镁的混合物，称为生石灰、熟石灰、煅烧白云石或者完全或部分水合的煅烧白云石水合物(JAG, Oates, “Limes and Limestone”，Wiley, 1998,ISBN3-527-295275)。为了便于说明，对诸如石灰、石灰石、生石灰、熟石灰或Ca (OH) 2的石灰的钙组分的任何论述也自然包括钙与镁为任何比例的类似的钙/镁化合物。例如，熟石灰 Ca (OH) 2 类似于 xCa (OH) 2. yMgO 和 xCa (OH) 2. yMg (OH)2,生石灰 CaO 类似于 xCaO. yMgO 和石灰石，CaCO3类似于xCaC03. yMgC03或xCayMg(CO3)2,其中在任何可能的组合中，x+y = O,X > O。纯氢氧化钙可用作砂浆粘合剤，因为纯氢氧化钙通过将砂浆中的聚集体颗粒粘合在一起的称为碳酸盐化的方法在大气中与CO2反应提供碳酸钙，该纯氢氧化钙通常不限于基于在100°c在空气中干燥，尤其是在氢氧化钙的石灰膏或其它含水泥浆时，直至获得恒定质量的所得材料样品确定的Ca(OH)2的质量百分比大于95%的材料。然而，此方法通常是不经济的，因为凝固时间长(通常以周測定)和/或非水硬的(凝固エ艺需要空气接触，且此砂浆在水下不会凝固)和/或所得的砂浆对建筑目的具有较低的抗压强度和抗弯强度。凝固时间定义为BS196-3 2005中所描述的维卡终凝时间。这种氢氧化钙材料经常称为熟石灰、粉末石灰、粉末熟石灰、粉末建筑石灰或半流体石灰膏。为了便于说明，本文中的所有此类材料应称为熟石灰。用熟石灰制得的砂浆被称为气化石灰(air lime)。然而，已知道通过由包含某些天然存在的杂质的石灰石和/或生石灰来制造类似于熟石灰的水合产物，或者通过将包括但不限于砖灰和高炉渣、粉煤灰、硅粉或粘土加入到熟石灰或熟化前的生石灰或煅烧前的石灰石中，可制备用作砂浆用粘合剂的水硬石灰材料，上述石灰石和/或生石灰通常不限于基于在100°c在空气中干燥直至获得恒定质量的所得材料样品确定的Ca(OH)2的质量百分比小于95%的材料，如粘土。用水硬石灰制备的砂浆凝固得(维卡终凝时间)明显快于单独用熟石灰制备的砂浆(通常以小时或天测定)和/或提供明显更好的抗压强度和/或抗弯强度，且为水凝的方式(与非水硬的熟石灰相比，在缺乏直接的空气或CO2接触下在水中将发生凝固过程)。与单独使用熟石灰制备的相似的砂浆相比，引起水凝和/或提高凝固速率和/或提高抗压强度和/或抗弯强度的Ca(OH)2中的杂质或添加剂被称为火山灰材料或火山灰。火山灰在CO2缺乏且水存在下与Ca(OH)2反应，从而引起水硬石灰凝固并硬化。作为水硬石灰已知有来源于包含火山灰材料的矿物沉积物的混合物和/或以任何比例的氢氧化钙与火山灰的人工混合物和/或熟石灰与火山灰的混合物。单独来源于矿物沉积物而无人工添加剂的产品经常称为天然水硬石灰(NHL)，根据EN459-2 2001具有数字后缀以表示强度(例如NHL3. 5)。水硬石灰砂浆通常但不限于具有0. 5至25N/mm2的抗压强度和小于168小时的维卡终凝时间。使用水硬石灰作为砂浆 用粘合剂最近由于提高强度、降低成本或提供使用便利性的需要而替代为使用水泥和/或石膏类产品。然而，水泥和石膏材料在用作粘合剂或灰泥上具有明显的缺点，因为a)它们的制造产生了大量的CO2排放；b)用它们制造的砂浆是不透水的，从而导致诸如风化和剥落的结构缺陷(砖块的霜或盐损坏)；c)用它们制造的砂浆在使用中易碎，从而导致砂浆和砖块裂缝以及移动建筑物时的其它损坏的风险；和d)它们的组分明显的水溶性，从而因风化和相似过程引起建筑物部分的劣化。水硬石灰粘合剂的使用能克服这些局限，因为水硬石灰的制造能产生比水泥少至超出60%的C02。石灰砂浆、抹灰和灰泥在水的存在下也使多孔且稳定的，从而最小化诸如风化和剥落的损坏。石灰砂浆相比水泥或石膏产品也明显更软且更不易碎的，容许建筑物移动、变形和自恢复(自动恢复)，从而在保留稳定性的同时允许移动。该作用最小化结构缺陷，由此改进使用水硬石灰建造的结构寿命，超出使用水泥质砂衆或石膏灰泥建造的结构寿命。对移动的容许在使不同材料如木头和砖块接合在一起的建筑方法中特别重要。石灰砂浆常常容许它们不同的膨胀速率，从而它们的使用可避免使用水泥或石膏砂浆的建筑上常常需要的昂贵的膨胀接点。然而，水硬石灰的有限全球供应已妨碍其在现代建筑中的广泛应用。几乎所有的水硬石灰产品都来源于天然存在的包含适当杂质的石灰石的沉积物，但这些相当稀有，地理上不连续且有限的容积导致对质量的连续性、有限的供应和运输成本的担忧。然而，水硬石灰(或生石灰)产品普遍在大部分国家可得到，由地方的高纯度石灰石沉积物制造，作为实例用作钢、糖和建筑业的原料。此类非水硬材料通过加入适当的火山灰可转化为水硬石灰。然而，适合且足以支撑的火山灰源的来源是关键因素。诸如煅烧的偏高岭土粘土如Imerys Metastar 501的合成火山灰由地理上不连续的地区以有限量生产，在它们生产的过程中经常放出大量的C02。其它火山灰材料如砖灰、高炉渣、硅粉(例如来自金属硅或硅铁合金产物的副产物)、米糠灰和粉煤灰为来源于其它过程如烧煤发电厂的副产物，具有明显的缺点，因为它们包含可溶杂质和/或来源于能量不充分的来源和/或并未在严格的质量控制程序下生产和/或可能会包含对性能或健康有害的不期望的组分，如结晶硅石或重金属或Cr(VI)化合物。天然存在的火山灰型材料像火山岩衍生物一样存在，但它们在全球供应中非常有限，且不具有一致的组成。尽管广泛可用的矿物如石英和硅灰石包含具有表现出火山灰活性的潜力的化学种类，如硅石或氧化铝以及它们的衍生物，但它们的结晶结构及不活泼的化学形式意味着它们不适用于商业上的水硬石灰。而且，明显存在对结晶硅石如石英和方石英的致癌性质的担心。A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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宾·吉布森，
申请(专利权)人：莱莫克有限公司，
类型：发明
国别省市：