用于增强的砂浆和涂覆料的结合料组合物的制作方法

文档序号:13235968阅读:193来源:国知局
技术领域本发明涉及一种用于增强的砂浆和涂覆料的结合料组合物,包括:第一常规矿物组分和基于粉状熟石灰的第二组分。

背景技术:
在本发明的含义中,术语“砂浆”是指一种或多种矿物结合料和骨料的混合物,矿物结合料例如为石灰、水泥等,而骨料主要为砂子,而这是传统砂浆。这种砂浆在建筑中用于结合和/或用于覆盖建筑构件,并且还可以含有填充剂、一种或多种有机结合料、添加剂和/或助剂。为获得特殊特性而限定组成和制造的具有高添加值或高添加量的砂浆可以被描述为增强的、成效的(performing)或进一步配制的(经设计的砂浆)。其中尤其包括结合砂浆、自流平的地面材料(self-levelingfloor)、找平层(screed)、修补砂浆、某些砌筑结合料等。术语“涂覆料”是指待涂覆一次或多次而成层的砂浆组合物。因此,涂覆料是用于户外表面涂覆(底灰)或室内表面涂覆(灰泥)的砂浆。砂浆和涂覆料可由水硬性、凝硬性或空气硬性(hydraulic,pozzolanicorairsetting)的结合料的制剂制成或者由它们的混合物制成。与不具有石灰的结合料相比,使用空气石灰(aérienne)或熟石灰具有以下优点:可塑性更好,由此具有更好的处理能力/适用性;保水性更好,对载体的孔隙率变化具有改进的耐受性;透水汽性更好;以及固化后体系的韧性更好。此外,已知的是,为了优化涂覆性能,将添加剂、特别是有机添加剂添加到增强的(也称为成效的或配制的)砂浆和涂覆料中是优选的方法。熟石灰由一组主要为化学式Ca(OH)2的钙二氢氧化物的固体颗粒组成,并且是生石灰与水的熟化(在反应中也被称作消化)的工业结果。这种产品也被称为消石灰或空气石灰并且通常具有约15~20m2/g的BET表面积(J.A.H.Oates,LimeandLimestone-ChemistryandTechnology,ProductionandUses,1998,p.220)。这种熟石灰或消石灰或空气石灰或氢氧化钙当然可以含有以整体表示每公斤几十克的杂质,即,由SiO2、Al2O3、Fe2O3、MnO、P2O5、K2O和/或SO3产生的相。不过,以根据本发明的熟石灰的质量计,以上述氧化物表示的这些杂质的总和不超过5质量%,优选3质量%,优选2质量%或甚至1质量%。特别是,熟石灰有利地含有小于1.5质量%、优选小于1质量%并且优选小于0.3质量%的Fe2O3。这种熟石灰可以含有氧化镁和/或氢氧化镁。石灰将根据这些化合物的含量而被称为熟化或全部熟化的镁石灰、高镁石灰(dolomiticlime)或白云石石灰。这种熟石灰还可以含有在熟化期间尚未消化或由非均匀烘烤(局部过度烘烤)产生的氧化钙,正如它可以含有碳酸钙CaCO3或碳酸镁MgCO3一样。这些碳酸盐可以来自初始石灰石(或来自粗白云石),来自根据本发明(未烘烤)的熟石灰,或者来自熟石灰与空气接触的部分碳酸化反应。在本发明的范围内,熟石灰中的氧化钙含量通常小于5质量%,优选小于2质量%,并且有利地小于1质量%。熟石灰中的碳酸盐含量小于10质量%,优选小于6质量%,并且有利地小于4质量%,还更有利地小于3质量%。在石灰砂浆和涂覆料的技术领域中,为了改进上述特性,现有的教导例如提出对比表面积进行操作,并且实际上上公开了彼此大不相同的许多结果。例如,文件WO2008034616公开了它能够通过添加具有特定比表面积的石灰来加速水硬性的结合料组合物的压缩力的发展。以结合料(波特兰水泥)的总重量计,对于约5重量%的石灰含量,此文件中目标的比表面积为7~16m2/g的熟石灰,优选实施方式涉及比表面积为11~14m2/g的熟石灰。文件BE1006309教导了使用一种用于提高消石灰的比表面积和塑性性能的方法,特别是用化学改性剂来产生高得多的比表面积。本发明的这个目的进一步是具有更大的保水能力和塑性变得更好的能力的消石灰。在这种方式中,由此产生的熟石灰可以更小的比例用于砂浆中,同时使砂浆保持准则或标准所需的可加工性。根据文件DE102005018100,具有较大细度的氢氧化钙被用于生产水硬性砂浆或结合料,以产生流动特性和硬化特性改进的混凝土。细度非常大的这种氢氧化钙通常同时具有高BET和勃氏比表面积(Blainespecificsurfaceareas)。进一步地,文件WO9209528提供了氢氧化钙或熟石灰以Ca(OH)2和/或Ca(OH)2-Mg(OH)2的乳液或浆料形式在制备砂浆、涂覆料等的建筑行业中的应用。此文件教导了任选与Mg(OH)2混合的Ca(OH)2乳液和/或浆料及其性能(例如其反应性),取决于悬浮的Ca(OH)2和/或Ca(OH)2-Mg(OH)2的骨料或胶束的尺寸和结构。此文件的结论实际上是骨料或胶束的Ca(OH)2和/或Ca(OH)2-Mg(OH)2的颗粒应具有小的晶粒尺寸和大的孔隙率,以便获得高反应性的乳液或浆料,并从而降低或避免颗粒沉降。仍根据此文件,在浆料的情况下,小的晶粒尺寸和大的孔隙率能够获得具有高塑性和高保水能力的砂浆。相应地看来,为了具有涂覆料和增强的砂浆所需的高塑性以及涂覆到任何类型的表面所需的保水性,必须相反地选择具有高比表面积的熟石灰。尽管使用基于熟石灰的结合料具有上述优点,但也产生一些缺点:例如,需要使用高含量的通常存在于增强的砂浆和涂覆料中的有机添加剂,其作用是确保特定的功能,诸如保水性,流动特性的管理(处理能力/塑性、可铸性、流动阈值……)、粘附性、耐磨性、疏水化性或进一步的引气性。

技术实现要素:
本发明的目的在于保持基于熟石灰的结合料的组合物的上述优点,同时抑制上面概述的它们的一些缺点,或者进一步提高由这些制剂初始制备的砂浆的性质。为了解决这个问题,根据本发明提供如在开始时所指示的结合料组合物,其中,基于所述粉状熟石灰的所述第二组分具有根据BET法计算出的小于12m2/g,特别是小于11m2/g,优选小于10m2/g,优选小于9m2/g的比表面积。根据本发明的熟石灰的比表面积是在真空中190℃下进行脱气至少2小时之后由氮吸附测压法进行测量并且根据BET法进行计算。重要的是不要将在脱气之后由氮吸附或脱附测量的BET比表面积与由透气性测量的勃氏比表面积混淆。事实上,BET法通过特别考虑化合物的孔隙率而能够确定化合物的整个比表面积,并且不直接取决于组成颗粒的尺寸;而勃氏法能够专门确定这种化合物的颗粒的外表面积,并且直接取决于这种化合物的颗粒的尺寸。(AllanT.,ParticleSizeMeasurement,Vol.2,Surfaceareaandporesizedetermination,fifthedition,1997,page11,page39)。根据本发明的结合料组合物,当它用于“增强的”或“成效的”砂浆或“具有高添加值”或高添加量的涂覆料时,能够受益于熟石灰的正面效应,同时保持有机添加剂的功能性,诸如保水性、处理能力/流动特性、引气性、粘附性,耐磨性和疏水化性。事实上,由于本发明的熟石灰的特定比表面积,在熟石灰颗粒的孔中这些有机添加剂的吸附强烈降低。进一步地,对结合料组合物成本的影响和对由结合料组合物产生的砂浆和涂覆料成本的影响是特别令人感兴趣的。事实上,在具有高含量的有机添加剂的增强的涂覆料和增强的砂浆中,像在结合料砂浆、自流平的地面材料(self-smoothingflooring)、修补砂浆和具有高添加值的某些砌筑砂浆中,根据本发明的结合料组合物含有低比表面积的熟石灰,能够降低熟石灰与有机添加剂的相互作用,并且相应地降低抑制它们在砂浆中的功能性的风险,因此避免必须显著提高这些添加剂在“增强的”或“成效的”或“配制的”砂浆和涂覆料的组合物中的含量。此外,根据本发明的结合料组合物也能够使由结合料组合物获得的增强的涂覆料和砂浆保持了可塑性和保水性的有利性能。这种效果是特别意想不到的,由于到目前为止,似乎只有通过具有高比表面积的熟石灰才能获得这样的特性。有利地,基于粉状熟石灰的所述第二组分具有根据BET法计算出的小于8.5m2/g,优选小于8m2/g,优选小于7.5m2/g且特别是小于7m2/g的比表面积。在一个具体的实施方式中,所述第一常规矿物组分选自由水泥、标准熟石灰或消石灰、空气石灰、天然或人工的水硬性石灰、砌筑结合料、凝硬性结合料和水硬性结合料、石膏以及它们的混合物组成的组。在一个具体的实施方式中,所述水泥选自普通水泥(灰色或白色)、耐火水泥、熔融高铝水泥、快凝水泥、波特兰水泥、高炉炉渣、粉煤灰以及它们的混合物的组。优选地,基于所述结合料组合物的总重量,所述第二组分的含量为等于或大于12重量%,优选等于或大于15重量%,特别是等于或大于20重量%,特别是等于或大于30重量%,有利地等于或大于40重量%,并且等于或小于80重量%,特别是等于或小于70重量%,有利地等于或小于60重量%。在所述结合料组合物中的所述第二组分的较低含量既不能够受益于如上所述的熟石灰的优点,也不能够证明与使用熟石灰相关的缺点,这些缺点正是本发明所寻求解决的。在一个更特别的方式中,所述第二组分具有d3大于0.1μm、特别是大于0.5μm和d98小于或等于250μm、优选小于或等于200μm的颗粒。符号dX代表X%的所测量的颗粒或晶粒小于以μm表示的直径。在根据本发明的一个特别有利的实施方式中,所述第二组分具有d93小于或等于90μm的颗粒。在根据本发明的一个优选的实施方式中,基于粉状熟石灰的所述第二组分具有根据氮脱附BJH法计算出的大于或等于0.02cm3/g,优选大于或等于0.025cm3/g的总孔体积。有利地,基于粉状熟石灰的所述第二组分具有根据氮脱附BJH法计算出的小于或等于0.07cm3/g,优选小于或等于0.06cm3/g的总孔体积。在本发明的意义上,术语“总孔体积”是指在190℃下真空中脱气至少2小时后由氮吸附测压法测量的并根据BJH法计算的尺寸介于和(1.7nm和100nm)之间的总孔体积。有利地,基于熟石灰的所述第二组分具有根据EN459-2标准测量出的大于350kg/m3,优选大于400kg/m3,且小于600kg/m3,特别是小于550kg/m3的体积密度。优选地,根据本发明的组合物进一步包括引气剂,诸如表面活性剂或界面活性剂,特别是选自烷基硫酸盐或磺酸盐、乙氧基化脂肪醇、它们的嵌段共聚物和混合物的组。在根据本发明的一个替代方式中,所述结合料组合物可以进一步包括一种或多种保水剂,例如纤维素醚或瓜儿胶、它们的衍生物和它们的混合物。在根据本发明的又另一个替代方式中,所述结合料组合物进一步包括流变改性剂,特别是选自水胶体的组,更特别是选自多糖、淀粉衍生物、藻酸盐、瓜儿胶及其衍生物、黄原胶及其衍生物、卡拉胶及其衍生物、琥珀酰聚糖、像聚羧酸盐或三聚氰胺甲醛的超塑化剂、特别是二氧化硅和粘土的矿物胶体,以及它们的混合物的组。有利地,根据本发明的组合物进一步还包括疏水化剂,所述疏水化剂选自诸如硬脂酸盐和油酸盐的脂肪酸盐、植物油和矿物油、硅烷、硅氧烷以及它们的混合物的组。特别有利地,根据本发明的组合物进一步包括第三有机组分,选自工业胶乳的组,诸如聚醋酸乙烯酯/乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯/叔碳酸乙烯酯共聚物、苯乙烯/丁二烯共聚物等。根据本发明的用于增强的涂覆料和砂浆的结合料组合物的其它实施方式在所附权利要求书中示出。本发明的目的还在于一种增强的涂覆料或砂浆的体系,包括矿物类型的骨料和如上所述的根据本发明的组合物。砂浆和涂覆料的结合料组合物包括第一常规矿物组分和基于粉状熟石灰的第二组分。基于粉状熟石灰的所述第二组分具有根据BET法计算出的小于12m2/g,特别是小于11m2/g,有利地小于10m2/g。优选地小于9m2/g的比表面积。有利地,所述第二组分具有根据BET法计算出的小于8.5m2/g,优选小于8m2/g,优选小于7.5m2/g且特别是小于7m2/g的比表面积。在一个具体的实施方式中,所述第一常规矿物组分选自由水泥、标准熟石灰或消石灰或空气石灰、天然或人工的水硬性石灰、砌筑结合料、凝硬性结合料和水硬性结合料、石膏以及它们的混合物组成的组。有利地,所述水泥选自普通水泥(灰色或白色)、耐火水泥、熔融高铝水泥、快凝水泥、波特兰水泥、高炉炉渣、粉煤灰以及它们的混合物的组。优选地,基于所述结合料组合物的总重量,所述第二组分的含量为等于或大于12重量%,优选等于或大于15重量%,特别是等于或大于20重量%,特别是等于或大于30重量%,有利地等于或大于40重量%,并且等于或小于80重量%,特别是等于或小于70重量%,特别是等于或小于60重量%。更具体地,所述第二组分具有d3大于0.1μm、特别是大于0.5μm和d98小于或等于250μm、优选小于或等于200μm的颗粒。在根据本发明的一个特别有利的实施方式中,所述第二组分具有d93小于或等于90μm的颗粒。在根据本发明的一个优选的实施方式中,基于粉状熟石灰的所述第二组分具有根据氮脱附BJH法计算出的大于或等于0.02cm3/g,优选大于或等于0.025cm3/g的总孔体积。优选地,基于粉状熟石灰的所述第二组分具有根据氮脱附BJH法计算出的小于或等于0.07cm3/g,优选小于或等于0.06cm3/g的总孔体积。在根据本发明的一个优选实施方式中,如上所述的体系为待与水混合的干燥形式。在根据本发明的一个替代方式中,所述体系进一步包括水,从而为即用形式。有利地,根据本发明的所述体系进一步包括引气剂,诸如表面活性剂或界面活性剂,特别是选自烷基硫酸盐或磺酸盐、乙氧基化脂肪醇、它们的嵌段共聚物和混合物的组。在混合所述结合料组合物和混合所述骨料之后或期间,所述引气剂可被添加到所述骨料、添加到所述结合料组合物或者添加到所述体系。在本发明的一个具体实施方式中,所述体系进一步包括一种或多种保水剂,例如纤维素醚或瓜儿胶、它们的衍生物和它们的混合物。在混合所述结合料组合物和混合所述骨料之后或期间,所述保水剂可被添加到所述骨料、添加到所述结合料组合物或者添加到所述体系。在本发明的另一个优选的实施方式中,所述体系进一步包括流变改性剂,特别是选自水胶体的组,更特别是选自多糖、淀粉衍生物、藻酸盐、瓜儿胶及其衍生物、黄原胶及其衍生物、卡拉胶及其衍生物、琥珀酰聚糖、像聚羧酸盐或三聚氰胺甲醛的超塑化剂、特别是二氧化硅和粘土的矿物胶体,以及它们的混合物的组。在混合所述结合料组合物和混合所述骨料之后或期间,所述流变改性剂可被添加到所述骨料、添加到所述结合料组合物或者添加到所述体系。在本发明的又另一个优选的实施方式中,所述体系进一步包括疏水化剂,选自像硬脂酸盐和油酸盐的脂肪酸盐、植物油和矿物油、硅烷、硅氧烷以及它们的混合物的组。在混合所述结合料组合物和混合所述骨料之后或期间,所述疏水化剂可被添加到所述骨料、添加到所述结合料组合物或者添加到所述体系。在本发明的一个优选的实施方式中,所述体系进一步包括第三有机结合料,所述第三有机结合料选自工业胶乳的组,诸如基于聚醋酸乙烯酯/乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯/叔碳酸乙烯酯共聚物、苯乙烯/丁二烯共聚物等。在混合所述结合料组合物和混合所述骨料之后或期间,所述第三有机结合料可被添加到所述骨料、添加到所述结合料组合物或者添加到所述体系。根据本发明的包括矿物类型骨料的增强的涂覆料或砂浆的体系的其它实施方式在所附权利要求书中示出。本发明还涉及根据本发明的结合料组合物在增强的涂覆料中的应用。本发明还涉及根据本发明的结合料组合物在增强的砂浆中的应用。有利地,所述应用进一步包括骨料,所述骨料具有d5大于或等于63μm且d98小于或等于4mm的粒径。所述组合物的应用的其它实施方式在所附权利要求书中示出。具体实施方式参照实施例,由在下文以非限制性方式给出的描述来看,本发明的其它特征、细节和优点将变得显而易见。实施例实施例1:在涂覆料中低比表面积的消石灰的影响。按照表1中提到的以下组分和所示比例进行制备用于具有高添加值的涂覆料的结合料组合物:表1产品比例(重量%)水泥CEMI42.5R51%消石灰47%可再分散的乳胶粉(Vinnapas8031H)0.4%保水剂(TyloseMH15000YP4)0.5%引气剂(HostapurOSB)0.1%疏水化剂(Zinkum5)1%根据表2,在这种制剂中,对高比表面积的石灰(HS)与低比表面积的两种石灰(BS)和标准比表面积的标准石灰(STD)进行比较。本发明中使用的表述“比表面积”是指在真空中190℃下进行脱气至少2小时之后由氮吸附测压法测得的并根据Brunauer、Emmett和Teller模型(BET法)计算出的比表面积。表2产品BET表面积(m2/g)BJH孔体积(cm3/g)石灰HS45.10.24石灰STD-115.90.08石灰BS18.40.04石灰BS27.20.04通过添加硅砂来从上述结合料开始制备涂覆料,从而获得表3中提及的以重量计的组合物(compositionmassique)。表3产品比例(重量%)水泥CEMI42.5R13%消石灰12%可再分散的乳胶粉(Vinnapas8031H)0.1%保水剂(TyloseMH15000YP4)0.12%引气剂(HostapurOSB)0.02%疏水化剂(Zinkum5)0.3%硅砂(0.1~0.6mm)74.5%调整根据表3的新制涂覆料的混合比(水/固体,W/S),从而获得根据EN1015-3标准的175±5mm的浆料的稠度(坍落度)。涂覆料的特性在表4中提及。根据EN1015-6标准和EN1015-7标准进行评估新制涂覆料的密度和引入的空气。对于相同稠度(175±5mm坍落度)的浆料,用根据ASTMC91标准的设备以7000Pa的负压保持15分钟评估保水性。仅示出15分钟后的保水率值。表4涂覆料类型W/S[%]坍落度[mm]密度空气[%]保水率15分钟[%]石灰HS28.41781.71492石灰STD-121.51771.61894石灰BS121.31701.52295石灰BS220.41751.52496正如可以看出的,基于具有低比表面积的石灰(BS)的涂覆料具有较低的需水量(W/S)。众所周知,低的需水量降低了涂覆料的收缩和开裂的风险,并提高了包括水硬性结合料的制剂的机械强度。也已观察到,低比表面积的石灰能够有机添加剂更好地履行引气剂或保水剂的作用。较高的空气水平赋予新制涂覆料更好的塑性/处理能力,提高了其产率,以及隔离能力和对硬化的涂覆层的冻结/解冻循环的耐受性。新制涂覆料的更好的保水性提高了其对变化的载体和高孔隙率的容忍性。我们注意到,保水性超过92%的提高通常对于获得并同时保持良好的处理能力来说非常微妙。这种强的保水性是本领域技术人员所进一步高度寻求的。实施例2:在增强的砌筑砂浆中低比表面积的消石灰的影响(II)按照表5中指出的以下组分和所示比例进行制备砌筑砂浆的结合料组合物:表5产品比例(重量%)水泥CEMI42.5N84.4%熟石灰15.4%引气剂(HostapurOSB)0.1%保水剂(TyloseMH15003P6)0.1%根据表6,在这种制剂中,对具有低比表面积的石灰(BS)与具有标准比表面积的标准石灰(STD)进行比较。表6产品BET表面积(m2/g)BJH孔体积(cm3/g)石灰STD-315.20.08石灰BS27.20.04通过添加硅砂来从上述结合料开始制备增强的砌筑砂浆,从而获得表7中提及的散装组合物。表7产品比例(重量%)水泥CEMI42.5N11%熟石灰2%石灰石填料11%引气剂(HostapurOSB)0.01%保水剂(TyloseMH15003P6)0.01%硅砂(0.1~1.2mm)76%调整根据表5的新制砂浆的混合比(水/固体,W/S),从而获得根据EN1015-3标准的175±5mm的浆料的稠度(坍落度)。砂浆的特性在表8中提及。根据EN1015-6标准和EN1015-7标准进行评估新制砂浆的密度和引入的空气。对于相同稠度的浆料,用根据ASTMC91标准的设备以7000Pa的负压保持15分钟评估保水性。仅示出15分钟后的保水率值。表8砂浆类型W/S[%]坍落度[mm]密度空气[%]保水率15分钟[%]石灰STD-314.11731.818.072石灰BS213.71761.625.075再之,对于相同量的添加剂,低比表面积的石灰(BS)使得添加的引气剂和保水剂更好地履行其作用,从而能够可选地降低它们在组合物中的水平或者提高保水性。根据这个实施例,对引气性的影响特别明显且令人感兴趣,对保水性的影响受到限制是由于低含量的所添加的保水剂。当然,本发明绝不限于上述实施方式;并且在不脱离所附权利要求书的范围的情况下可以对本发明进行修改。
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