绝热矿物泡沫的制作方法

绝热矿物泡沫的制作方法
【专利摘要】本发明涉及由水泥的浆料和水性泡沫生产绝热矿物泡沫的生产方法。本发明还涉及由此方法得到的矿物泡沫、其用途和通过此矿物泡沫生产的建筑元件。
【专利说明】绝热矿物泡沬

【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有水泥基料的绝热矿物泡沫的生产方法，涉及由此获得的矿物泡 沫，并涉及包括这些泡沫的建筑元件。

【背景技术】
[0002] 通常，矿物泡沫因其绝热性质而非常有利于许多应用。矿物泡沫是以泡沫形式的 材料。此材料因其孔和空的空间而通常比常规混凝土的重量更轻。其也被称为水泥泡沫。 这些孔或空的空间是因为在矿物泡沫中的空气的存在而产生，它们可以为气泡的形式。用 lm3的原材料可以生产约5m3的成品，亦即，一种材料其中20%为材料而80%为空气（这对 具有约为400kg/m 3的密度的元件是有效的）。
[0003] 当矿物泡沫倾倒进入相当高的元件时，矿物泡沫可能因在凝固的过程中在矿物泡 沫中缺少稳定性而塌陷。泡沫的这些塌陷问题可能因为聚结现象，因为奥斯瓦尔德熟化现 象或因为排水现象而产生，排水现象特别是因为重力而更显著。
[0004] 因此，在矿物泡沫的生产中的难度在于生产减少这些塌陷问题的稳定的矿物泡 沫。然而，已知的方法不能提供足够稳定的矿物泡沫。


【发明内容】

[0005] 为了符合使用者的要求，已经变得必要的是找到一种新的方式生产高度稳定的矿 物泡沫，也就是说，无论是否给定高度都保持其稳定性。
[0006] 因此，本发明旨在解决的问题是找到当坚直倾倒泡沫时不塌陷或仅轻微塌陷的稳 定矿物泡沫的生产方法。
[0007] 本发明涉及产生自泡沫水泥的浆料的密度为100至600kg/m3的矿物泡沫的生产 方法以及通过此方法获得的矿物泡沫。
[0008] 根据本发明的另一特征，根据本发明的矿物泡沫可以用作建筑材料或绝热材料。 例如，矿物泡沫可以倾倒在石膏板的两个板之间，或两面砖墙之间或两面承重混凝土墙之 间。
[0009] 本发明还涉及包括根据本发明的矿物泡沫的建筑元件。
[0010] 本发明旨在提供一种具有一个或多个如下特性的新型方法：
[0011]-方法是通用的，也就是说可以从任何类型的水泥生产稳定矿物泡沫；
[0012]-方法易于实施；
[0013] -方法可以容易地运输至任何地点或工地；
[0014] -方法可以以连续的方式实施矿物泡沫。因此可以连续地生产矿物泡沫并不间断 地倾倒此泡沫。
[0015] 本发明还旨在提供一种具有一个或多个如下特性的新型矿物泡沫：
[0016] -根据本发明的矿物泡沫具有极好的稳定性质。特别地，可以获得当坚直倾倒或从 很高高度倾倒泡沫时不塌陷或仅非常轻微地塌陷的泡沫。例如，在从大于或等于2米的高 度坚直倾倒时，根据本发明的矿物泡沫不塌陷或仅非常轻微地塌陷。
[0017] -根据本发明的矿物泡沫具有极好的热性质，特别是极低的导热性。在建筑材料 中非常需要减少导热性，因为这可以为住宅楼和办公楼节约热能。另外，此降低可以减少热 桥，特别是在若干层高并使用室内绝热设计的建筑施工中，特别是在中间楼层上减少热桥。
[0018] 方法：
[0019] 本发明涉及矿物泡沫的生产方法，其包括如下步骤：
[0020] (i)分别制备一种或多种水泥的浆料和水性泡沫，所述水性泡沫的气泡的D50小 于或等于400 μ m ;
[0021] (ii)使这种或这些水泥的楽料与水性泡沫均匀化以获得泡沫水泥的楽料；
[0022] (iii)浇筑泡沫水泥的浆料并待其凝固。
[0023] 根据本发明的矿物材料的生产方法可以用于非连续系统或连续系统。
[0024] 在步骤（i)，所述一种或多种浆料可以使用通常用于生产水泥浆料的混合器制备。 它们可以是用于浆料的混合器，来自水泥拌合厂的混合器，在2006年4月的欧洲NF EN 196-1标准--第4. 4段中描述的混合器或具有行星运动的打浆机。
[0025] 所述一种或多种浆料可以通过将各种粉末材料引入混合器来制备。混合粉末以获 得均匀的混合物。然后，将水引入混合器。然后，当矿物粒子，例如减水剂、增塑剂、超增塑 剂或缓凝剂的掺合料存在于矿物泡沫的配方中时，将它们引入。混合所得糊剂以获得水泥 浆料或多种水泥浆料的混合物。
[0026] 优选地，在水泥浆料的制备过程中存在硫酸钙时，在添加水之前或之后将其引入。 特别地，在制备铝酸钙水泥的浆料的过程中不引入硫酸钙。
[0027] 优选地，在根据本发明的矿物泡沫的生产方法的整个过程中使用抗絮凝桨叶搅拌 所述一种或多种浆料。
[0028] 所述多种水泥浆料可以在根据本发明的方法中连续地生产。
[0029] 用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料的水/总水泥的比优选为 0. 25至0. 5,更优选为0. 3至0. 45。此水/总水泥的比可以例如因为在使用矿物粒子时矿 物粒子的需水量而变化。此水/总水泥的比定义为水量（W)的质量与全部水泥的质量（C) 的比。
[0030] 在步骤（i)中水性泡沫可以通过将水和发泡剂组合，随后引入气体来生产。此气 体优选为空气。
[0031] 空气的引入可以通过搅拌、鼓气或在压力下通过喷射进行。
[0032] 优选地，水性泡沫可以使用紊流起泡机（例如玻璃珠的床）来生产。此类型的起 泡机可以在压力下向将空气引入包含发泡剂的水溶液。
[0033] 所述水性泡沫可以在根据本发明的方法中连续地生产。
[0034] 产生的水性泡沫具有空气气泡，所述空气气泡具有小于或等于400 μ m，优选包含 100至400 μ m，更优选包含150至300 μ m的D50。
[0035] 优选地，产生的水性泡沫具有D50为250 μ m的空气气泡。
[0036] 气泡的D50通过背散射测量。使用的装置是由Formulaction公司提供的 Tlirbiscan 〇nline。背散射的测量通过预先已知的气泡的体积分数和发泡剂的溶液的折 射率可以评估水性泡沫的气泡的D50。
[0037] 在步骤（ii)中，一种或多种水泥的浆料可以与水性泡沫通过任何方式均匀化以 获得泡沫水泥的浆料。
[0038] 优选地，根据本发明的方法的步骤（ii)可以包括将一种或多种水泥的浆料和水 性泡沫引入静态混合器以获得泡沫水泥的浆料。
[0039] 根据本发明的合适的静态混合器优选具有以螺旋桨形式的元件以确保完全地径 向混合和对液体和气体的每个组合的流的连续区分。根据本发明的合适的静态混合器优选 具有将径向速度传输至流体的螺旋状元件，所述流体交替地被引导向混合器的一侧，随后 引导向其中。顺时针或逆时针引导流体的元件的连续组合引起流体的方向和区域的变化。 这两种组合的作用增加了混合的效率。优选地，根据本发明的方法中所用的静态混合器是 通过将水泥浆料的连续流和水性泡沫的连续流分离来操作的混合器。混合的均匀性基于区 域的数量。根据本发明的方法，优选使用16个元件以确保良好的均匀性。根据本发明的方 法的合适的静态混合器优选为以商品名Kenics κ销售的那些。
[0040] 根据更特别的实施方案，水泥浆料以准确的体积流量泵送，所述体积流量是泡沫 水泥浆料的目标组合物的函数。随后，此水泥浆料与已经在所述方法的回路中循环的水性 泡沫组合。由此产生根据本发明的泡沫水泥的浆料。浇筑此泡沫水泥的浆料并待其凝固。
[0041] 根据变体1，根据本发明的生产方法的步骤（i)可以包括制备水泥的两种浆料，其 中一种为铝酸钙水泥的浆料。
[0042] 根据此变体1，根据本发明的生产方法可以包括如下步骤：
[0043]-分别制备水泥的浆料、铝酸钙水泥的浆料和水性泡沫；
[0044] -将水泥的浆料与铝酸钙水泥的浆料组合以获得水泥的第三浆料；
[0045] -使水泥的此第三楽料与水性泡沫均匀化以获得泡沫水泥的楽料；
[0046] -浇筑泡沫水泥的浆料并待其凝固。
[0047] 根据变体1的特定情况，水泥浆料可以首先与水性泡沫组合以形成泡沫混合物。 随后使用混合器将此泡沫混合物与铝酸钙水泥的浆料组合以获得根据本发明的泡沫水泥 的浆料。浇筑此泡沫水泥的浆料并待其直至凝固。用于组合泡沫混合物和铝酸钙水泥的浆 料的混合器优选为静态混合器。
[0048] 有利地，根据本发明的方法不需要高压釜步骤，或固化步骤，或热处理步骤（例如 在60-80°C下的热处理）以获得根据本发明的矿物泡沫。
[0049] 根据本发明的矿物泡沫
[0050] 本发明还涉及可得自根据本发明的方法的矿物泡沫。
[0051] 根据本发明的矿物泡沫可以具有100至600kg/m3的密度。
[0052] 优选地，根据本发明的矿物泡沫具有100至550kg/m3,更优选为150至450kg/m 3， 最优选为150至300kg/m3的密度。应注意，泡沫水泥的浆料的密度（湿密度）不同于矿物 泡沫的密度（经硬化的材料的密度）。
[0053] 本发明提供了这样的优点：根据本发明的矿物泡沫非常轻质，并特别地具有非常 低的密度。
[0054] 本发明提供的另一优点在于根据本发明的矿物泡沫具有极好的稳定性质。特别 地，可以获得在从至少1米的高度处向30cm 2的截面倾倒泡沫时不塌陷或仅非常轻微地塌 陷的泡沫，所述泡沫的材料中的密度分布至多变化11 %，优选至多变化5%，更优选至多变 化2%。
[0055] 本发明提供的另一优点在于根据本发明的矿物泡沫具有极好的热性质，特别是极 低的导热性。导热性（通常被称为拉姆达（λ))是表征材料在通过传导来转移热的过程中 的行为的物理值。导热性表示根据温度梯度每单位表面积和每单位时间的热转移的量。在 国际单位系统中，导热性以瓦特每米开尔文表示，（W · πΓ1 · Γ1)。典型或常用的混凝土具有 在23°C下和50%相对密度下测量的1. 3至2. 1的导热性值。根据本发明的矿物泡沫的导 热性为0. 05至0. 5W/m. K，优选为0. 08至0. 3W/m. K，更优选为0. 08至0. 2W/m. K，最优选为 0· 08 至 0· 18W/m. K。
[0056] 本发明的另一优点在于根据本发明的矿物泡沫具有良好的机械性质，特别是与已 知的矿物泡沫相比良好的抗压强度。根据本发明的矿物泡沫的抗压强度为〇. 1至lOMPa，优 选为0. 1至8MPa，更优选为0. 2至4MPa。 具体实施方案
[0057] 根据本发明的矿物泡沫的变体1
[0058] 根据第一变体，根据本发明的矿物泡沫可以生产自包含至少以下组分的泡沫水泥 的浆料，以相对于泡沫水泥的浆料的质量的质量％计：
[0059] -20 至 70 % 的水泥；
[0060] -1至5%的硫酸钙；
[0061] -0· 5至10 %的铝酸钙水泥；
[0062] -0. 05至3%的减水剂、增塑剂或超增塑剂；
[0063] -0· 001 至 0· 5 % 的缓凝剂；
[0064] -0.1至5%的发泡剂；
[0065] -15 至 40 % 的水；
[0066] 以质量百分比表示的铝酸钙水泥/硫酸钙的比为0. 5至2. 5 ;
[0067] 以质量百分比表示的硫酸钙/水泥的比为0. 03至0. 09。
[0068] 生产根据本发明的矿物泡沫所要求的泡沫水泥的浆料的合适的水泥优选为根据 2001年2月的欧洲NF EN 197-1标准描述的水泥或其混合物。根据本发明所用的优选的水 泥为波特兰CEM I水泥，单独使用或与其他水泥，例如根据2001年2月的欧洲NF EN 197-1 标准描述的那些混合。
[0069] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含30至55%的水 泥，优选30至51 %的水泥，以相对于泡沫水泥的浆料的质量的质量％计。
[0070] 用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料可以包含硫酸钙。根据本发明 使用的硫酸钙包括石膏（二水合硫酸钙，CaS0 4. 2H20)、半水合物（CaS04. 1/2H20)、无水石膏 (无水硫酸钙CaS04)或它们的混合物。石膏和无水石膏以自然态存在。也可以使用作为某 些工业过程的副产品产生的硫酸钙。
[0071] 用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料的合适的铝酸钙水泥通常为 包含C4A 3$、CA、C12A7、C3A或CnA 7CaF2矿物相或它们的混合物的水泥，例如Fondi/水泥、硫 错土水泥（sulfoaluminous cement)、符合2006年12月的NF EN 14647标准的错酸|丐水泥、 在专利申请W0 2006/018569中描述的得自熟料的水泥，或它们的混合物。用于生产根据本 发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料的合适的铝酸钙水泥可以以结晶形式或以非结晶形式。
[0072] 根据本发明的优选的铝酸钙水泥是FonduK)水泥。
[0073] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含0. 5至7%的铝 酸钙水泥，优选1至5%的铝酸钙水泥，以相对于泡沫水泥的浆料的质量的质量％计。
[0074] 优选地，确定用于泡沫水泥的浆料以生产根据本发明的矿物泡沫并以质量百分比 表示的铝酸钙水泥/硫酸钙的比为〇. 6至2. 2,更优选为0. 8至2。
[0075] 优选地，确定用于泡沫水泥的浆料以生产根据本发明的矿物泡沫并以质量百分比 表示的硫酸钙/水泥的比为〇. 04至0. 08,更优选为0. 05至0. 07。
[0076] 用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含减水剂、增塑剂或超增塑 齐U。减水剂可以在给定可加工性的情况下通常减少10-15%的混合水的量。减水剂例如可 以提及磺化木质素、轻基羧酸、碳水化合物和其他特定的有机化合物，例如如在Concrete Admixtures Handbook, Properties Science and Technology, V. S. Ramachandran、Noyes Publications，1984 中所述的甘油、聚乙烯醇、甲基娃酸错（alumino-methyl-siliconate)、 磺胺酸和酪蛋白。
[0077] 超增塑剂属于新类型的减水剂并在给定可加工性的情况下能够减少约30质量％ 的混合水的水含量。超增塑剂例子，可以提及没有消泡剂的PCP超增塑剂。术语"PCP"或 "聚氧化聚羧酸盐"根据本发明被理解为丙烯酸或甲基丙烯酸和聚氧乙烯（Ρ0Ε)的酯的共聚 物。可以提及具有不同效率的分散剂。
[0078] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含0. 05至1%的减 水剂，优选〇. 05至0. 5%的减水剂、增塑剂或超增塑剂，百分比表示以相对于泡沫水泥的浆 料的质量的质量计。
[0079]当在溶液中使用减水剂、增塑剂或超增塑剂时，给出其量作为在溶液中的活性材 料。
[0080] 根据本发明的变体，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料不包含消 泡剂，或具有使得空气/液体乳化液不稳定的性质的任何试剂。某些商购的超增塑剂可能 包含消泡剂，因此这些超增塑剂不适于用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆 料。
[0081] 用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料可以包含缓凝剂。缓凝剂对应 于2002年9月的欧洲NF EN 934-2标准中提及的缓凝剂的定义。
[0082] 根据本发明使用的缓凝剂可以选自：
[0083]-糖类或衍生产物，特别是蔗糖、葡萄糖、减糖剂（例如乳糖或麦芽糖）、纤维二糖、 半乳糖或衍生产物，例如葡萄糖酸内酯。
[0084]-羧酸或其盐，特别是葡糖酸、葡糖酸盐、酒石酸、柠檬酸、没食子酸、葡庚糖酸、葡 糖二酸或水杨酸。相关的盐包括例如铵盐、碱金属盐（例如钠盐或钾盐）、碱土金属盐（例 如钙盐或镁盐）。然而，也可以使用其他盐；
[0085]-膦酸及其盐，特别是氨基三（亚甲基膦酸）酸、氨基三（亚甲基膦酸）酸的五钠 盐、六亚甲基-二胺-四（亚甲基膦酸）酸、二乙基-三胺-五（亚甲基膦酸）酸及其钠 盐；
[0086]-磷酸盐和它们的衍生物；
[0087]-锌盐，特别是氧化锌、硼酸锌和可溶解的锌盐（硝酸盐、氯化物）；
[0088]-硼酸盐，特别是硼酸、硼酸锌和硼盐；
[0089]-这些化合物的混合物。
[0090] 优选地，缓凝剂是羧酸或羧酸的盐。根据本发明的实施方案，缓凝剂是柠檬酸或其 盐。
[0091] 根据本发明的实施方案，在根据本发明的泡沫水泥中使用的缓凝剂是羧酸和膦酸 的混合物或它们的盐的混合物。
[0092] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含0. 005至0. 2% 的缓凝剂，更优选〇. 01至〇. 1 %的缓凝剂，以相对于泡沫水泥的浆料的质量的质量％计。
[0093] 用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料可以包含发泡剂。发泡剂通常 是改变两表面之间的表面张力的化合物，其特别地降低在液体和气体之间、液体和固体之 间或两液体之间的界面处的表面张力。此化合物也被称为表面活性剂。
[0094] 根据本发明所用的发泡剂可以选自离子型、非离子型、两亲型或两性型发泡剂，并 可以单独使用或混合使用。
[0095] 作为离子型表面活性剂的例子，可以提及如下非限制性的例子：烷基醚磺酸酯、羟 基烧基酿横酸醋、 α稀煙横酸醋、烧基苯横酸醋、烧基醋横酸醋、烧基酿硫酸醋、轻基烧基 醚硫酸酯、α烯烃硫酸酯、烷基苯硫酸酯、烷基酰胺硫酸酯，以及它们的烷氧基化的衍生物 (特别是乙氧基化衍生物（Ε0)和/或丙氧基化衍生物（Ρ0))，或它们的混合物。
[0096] 作为离子型表面活性剂的例子，还可以提及如下非限制性的例子：饱和或不饱和 脂肪酸盐和/或它们的烷氧基化衍生物，特别是（Ε0)和/或（Ρ0)(例如月桂酸、棕榈酸或 硬脂酸）、烷基丙三醇磺酸酯、磺化聚羧酸、链烷烃磺酸酯、Ν-烷基Ν-烷基牛磺酸酯、烷基磷 酸酯、烷基琥珀酰胺酸酯、烷基磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酸酯的单酯或二酯、烷基葡糖苷的 硫酸酯，例如以酸或内酯形式的那些和I 17-羟基八烯酸的衍生物。
[0097] 作为非离子型表面活性剂的例子，可以提及如下非限制性的例子：乙氧基化的脂 肪酸，烷氧基化的烷基酚（特别是（Ε0)和/或（Ρ0))、脂肪醇，更特别是C8-C22,得自环氧 乙烷或环氧丙烷与丙二醇或乙二醇的缩聚的产物，得自环氧乙烷或环氧丙烷和乙二胺的缩 聚的产物，烷氧基化脂肪酸的胺化物（特别是（Ε0)和/或（Ρ0))，烷氧基化的胺（特别是 (Ε0)和/或（Ρ0))，烷氧基化的酰胺基胺（特别是（Ε0)和/或（Ρ0))，胺氧化物，烷氧基化 的萜烯烃（特别是（Ε0)和/或（Ρ0))，烷基多糖苷，聚合物或两亲低聚物，乙氧基化醇，脱水 山梨醇的酯或氧乙基化的脱水山梨醇的酯。
[0098] 作为两性型表面活性剂的例子，可以提及如下非限制性的例子：甜菜碱、咪唑啉的 衍生物、多肽或脂质氨基酸。更特别地，根据本发明的合适的甜菜碱可以选自椰油酰胺丙基 甜菜喊、十二甜菜喊（dodecylic betaine)、十六甜菜喊（hexadecylic betaine)和十八甜 菜喊（octadecylic betaine) 〇
[0099] 根据本发明的特定实施方案，非离子型的发泡剂可以与至少一种阴离子发泡剂相 结合。
[0100] 作为两亲型表面活性剂的例子，可以提及如下非限制性的例子：至少在水相中可 混溶的聚合物、低聚物或共聚物。
[0101] 两亲聚合物或低聚物可以具有统计分布或多嵌段分布。
[0102] 根据本发明所用的两亲聚合物或低聚物选自包含至少一个亲水嵌段和至少一个 疏水嵌段的嵌段聚合物，所述亲水嵌段得自至少一种非离子和/或阴离子单体。
[0103] 举例而言，可以提及如下两亲型聚合物或低聚物：具有疏水基团特别是烷基基团 的多糖，聚乙二醇及其衍生物。
[0104] 举例而言，还可以提及如下两亲型聚合物或低聚物：三嵌段聚羟基硬脂酸酯聚合 物-聚乙二醇-聚羟基硬脂酸酯或疏水聚丙烯酸酰胺。
[0105] 非离子型两亲聚合物，更特别是烷氧基化的聚合物（特别是（E0)和/或（P0))，更 优选地选自至少一部分（至少50重量％ )在水中可混溶的聚合物。
[0106] 这种类型的聚合物的例子尤其可以提及如下聚合物：三嵌段聚乙二醇/聚丙二醇 /聚乙二醇聚合物。
[0107] 优选地，根据本发明所用的发泡剂为蛋白质，特别是动物源蛋白质，更特别地为角 蛋白。
[0108] 优选地，根据本发明所用的发泡剂是分子量为1000至50000道尔顿的蛋白质。
[0109] 根据本发明所用的优选的表面活性剂是非离子型表面活性剂和阴离子型表面活 性剂。
[0110] 优选地，根据本发明所用的发泡剂的浓度为〇. 15至1%，更优选为0.20至 0. 85%，以相对于泡沫水泥的浆料的质量的发泡剂的质量计。甚至更优选地，泡沫水泥的浆 料包含相对于泡沫水泥的质量的至少〇. 1 %的发泡剂。最优选地，泡沫水泥的浆料包含相对 于泡沫水泥的质量的至少0. 3%的发泡剂。
[0111] 根据本发明的实施方案，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料可以 进一步包含矿物粒子。
[0112] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料可以包含15至50% 的矿物粒子，更优选地为15至40 %的矿物粒子，最优选地为20至35 %的矿物粒子，百分比 表示以相对于泡沫水泥的浆料的质量的质量计。
[0113] 用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料的合适的矿物粒子选自碳酸 钙、二氧化硅、毛玻璃、实心或空心的玻璃珠、玻璃颗粒、泡沫玻璃粉末、二氧化硅气凝胶、硅 灰、炉渣、地面沉积硅砂、飞灰或火山灰材料或它们的混合物。
[0114] 根据本发明所用的矿物粒子可以为火山灰材料（例如在2001年2月的欧洲NF EN 197-1标准第5. 2. 3段中所定义）、硅灰（例如在2001年2月的欧洲NF EN 197-1标准第 5. 2. 7段中所定义）、炉渣（例如在2001年2月的欧洲NF EN 197-1标准第5. 2. 2段中所 定义）、含有碳酸钙的材料例如石灰石（例如在欧洲NF EN 197-1标准第5. 2. 6段中所定 义）、硅质添加剂（例如在"混凝土"NF P 18-509标准中所定义）、飞灰（例如在2001年2 月的欧洲NF EN 197-1标准第5. 2. 4段中所定义）或它们的混合物。
[0115] 飞灰通常为包含在来自于用煤进料的热电厂的烟中的粉状粒子。飞灰通常通过静 电或机械沉淀回收。
[0116] 飞灰的化学组成主要取决于未燃烧的碳的化学组成并取决于其来源热电厂中所 用的工序。其矿物组成也取决于相同的因素。根据本发明所用的飞灰可以具有硅质或钙质 性质。
[0117] 炉渣通常通过迅速冷却由高炉中的铁矿石的熔化得到的熔融炉渣而获得。
[0118] 根据本发明所用的炉渣可以选自根据2001年2月的ΕΝ 197-1标准第5. 2. 2段的 颗粒化的高炉炉渣。
[0119] 根据本发明所用的硅灰可以为通过在用于生产硅和硅铁合金的电弧炉中通过煤 还原非常纯品质的石英得到的材料。硅灰通常由包含至少85质量％的无定形硅的球状粒 子形成。
[0120] 优选地，根据本发明所用的硅灰可以选自根据2001年2月的欧洲ΕΝ 197-1标准 第5. 2. 7段的硅灰。
[0121] 根据本发明所用的火山灰材料可以为天然硅质和/或硅铝材料或它们的组合。在 火山灰材料中，可以提及天然火山灰和天然锻烧火山灰的材料，所述天然火山灰通常为火 山源或沉积岩的材料，所述天然煅烧火山灰是火山源、粘土、页岩或热活化的沉积岩的材 料。
[0122] 优选地，根据本发明所用的火山灰材料可以选自根据2001年2月的欧洲ΕΝ 197-1 标准第5. 2. 3段的火山灰材料。
[0123] 优选地，根据本发明所用的矿物粒子可以为石灰石粉末和/或炉渣和/或飞灰和 /或硅灰。优选地，根据本发明所用的矿物粒子为石灰石粉末和/或炉渣。
[0124] 用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料的其他合适的矿物粒子为石 灰质、硅质或硅-石灰质粉末或它们的混合物。
[0125] 当水泥为混合水泥时，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料的合适 的矿物粒子可以部分地或全部地来自于水泥。
[0126] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料的合适的矿物粒子的 平均尺寸为〇· 1至500 μ m，例如为0· 1至250 μ m。矿物粒子的D5(l优选为0· 1至150 μ m， 更优选为〇. 1至100 μ m。
[0127] 根据本发明的矿物泡沫的一个实施方案，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫 水泥的浆料可以进一步包含增稠剂。
[0128] 根据本发明，表述"增稠剂"通常理解为可以维持非均一物理相的平衡或促进此平 衡的任何化合物。
[0129] 根据本发明的合适的增稠剂优选为胶质、纤维素或其衍生物（例如纤维素醚或羧 甲基纤维素）、淀粉或其衍生物、明胶、琼脂、角叉菜胶或膨润土粘土。
[0130] 根据本发明的用作增稠剂的适合的胶质优选选自阿拉伯胶、黄蓍胶、角豆胶、葡聚 糖胶、迪优坦胶、结冷胶、瓜尔豆胶、紫胶葡聚糖胶、黄原胶、文莱胶。根据本发明，术语"胶 质"通常解为植物渗出物或微生物源的胞外分泌物。
[0131] 优选地，用于生产根据本发明的变体1的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料不包含如 2004年4月的欧洲NF EN 206-1标准中所描述的轻质骨料，例如，珍珠岩。其也不包含轻质 装料（charge),例如聚苯乙烯珠。
[0132] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含相对于泡沫水泥 浆料的质量的20至35质量％的水。
[0133] 在用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料中也可以使用其他添加剂， 例如着色色素、憎水剂或去污剂（例如沸石或二氧化钛）。
[0134] 根据本发明的矿物泡沫的变体2
[0135] 根据本发明的第二变体，根据本发明的矿物泡沫可以生产自包含至少如下组分的 泡沫水泥的浆料，以相对于泡沫水泥的浆料的质量的质量％计
[0136] -30 至 75 % 的水泥；
[0137] -10至70%的D50小于或等于5μπι的细矿物粒子；
[0138] -0至15%的D50小于或等于1 μ m的超细矿物粒子；
[0139] -0. 05至3%的减水剂、增塑剂或超增塑剂；
[0140] -0· 0001 至 1 % 的缓凝剂；
[0141] -0至0.1 %的增稠剂；
[0142] -0.01至5%的发泡剂；
[0143] -0至0. 5 %的碱性硫酸盐；
[0144] -0至1%的促进剂；
[0145] -10 至 70 % 的水；
[0146] 以质量百分比表示的细矿物粒子/水泥的比为0. 27至0. 6 ;
[0147] 以质量百分比表示的超细矿物粒子/细矿物粒子的比为0至0. 5 ;
[0148] 用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料的合适的水泥优选为根据 2001年2月的欧洲NF EN 197-1标准所描述的水泥或其混合物。根据本发明的优选且合 适的水泥是波特兰CEM I水泥，其单独使用或与其他水泥，例如根据2001年2月的欧洲NF EN 197-1标准所描述的那些混合使用。CEM III水泥也是合适的。
[0149] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含35至60%的水 泥，更优选为40至60 %的水泥。
[0150] 根据本发明的D50小于或等于5 μ m的合适的细矿物粒子可以来自选自飞灰、火山 灰（天然或人工）、石灰石粉末、硅质粉末、石灰、硫酸钙（特别是以无水或半水合形式的石 膏）和炉渣的一种或多种材料。
[0151] D50,也记作Dv50,对应于粒子尺寸分布的以体积计的第50百分位，S卩，50%的粒子 具有小于或等于D50的尺寸，50%的粒子具有大于D50的尺寸。
[0152] 根据本发明的细粒子的D50小于或等于5 μ m，优选地为1至4 μ m，更优选地为1. 5 至 3 μ m。
[0153] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含以相对于泡沫水 泥浆料的质量的质量％计的15至60%的细矿物粒子，更优选地为15至40%的细矿物粒 子。
[0154] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含以相对于泡沫水 泥浆料的质量的质量％计的〇至8%的超细矿物粒子，优选地为2至6%的超细矿物粒子。
[0155] 根据本发明的D50小于1 μ m的合适的超细矿物粒子可以来自选自石灰石粉末、沉 淀碳酸钙、天然或人工火山灰、浮石、研磨飞灰、水合或碳酸盐化的二氧化硅水硬性粘合剂 的粉碎料及其以干燥形式的混合物或共磨物（co-grinding)的一种或多种材料。术语"水 合二氧化硅水硬性粘合剂的粉碎料"表示特别地在FR 2708592文件中描述的产品。
[0156] 根据本发明的超细粒子的D50小于或等于1 μ m，优选地为10至500nm，更优选地 为 50 至 200nm。
[0157] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含相对于泡沫水泥 浆料的质量的0. 001至0. 5质量％的缓凝剂。本文以上提供的关于缓凝剂的选择的描述应 用至根据本发明的矿物泡沫的此变体。
[0158] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含相对于泡沫水泥 浆料的质量的〇. 001至〇. 01质量％的增稠剂。本文以上提供的关于增稠剂的选择的描述 应用至根据本发明的矿物泡沫的此变体。
[0159] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含相对于泡沫水泥 浆料的质量的0. 03至1质量％的发泡剂。本文以上提供的关于发泡剂的选择的描述应用 至根据本发明的矿物泡沫的此变体。
[0160] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含相对于泡沫水泥 浆料的质量的0. 05至0. 8质量％的促进剂。
[0161] 根据本发明的合适的促进剂可以来自于选自如下的一种或多种盐，或它们的混合 物：
[0162] -钙盐、钾盐和钠盐，其中阴离子可以为硝酸根，亚硝酸根，氯离子，甲酸根，硫氰酸 根，硫酸根，溴离子，碳酸根或它们的混合物；
[0163] -碱性硅酸盐和铝酸盐，例如硅酸钠、硅酸钾、铝酸钠、铝酸钾或它们的混合物；
[0164] -铝盐，例如硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、氢氧化铝或它们的混合物；
[0165] 优选地，用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含相对于泡沫水泥 浆料的质量的15至40质量％的水。
[0166] 本文以上提供的关于减水剂、增塑剂或超增塑剂的选择的描述应用至根据本发明 的矿物泡沫的此变体。
[0167] 在用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料中也可以使用其他添加剂， 例如着色色素、憎水剂或去污剂（例如沸石或二氧化钛）。
[0168] 根据本发明的矿物泡沫的变体3
[0169] 根据本发明的第三变体，根据本发明的矿物泡沫可以生产自包含至少如下组分的 泡沫水泥的浆料，以相对于泡沫水泥浆料的质量的质量％计
[0170] -30至75 %的获得自包含至少一种矿物C4A3$相的熟料的水泥；
[0171] -0. 05至3%的减水剂、增塑剂或超增塑剂；
[0172] -0至0.1 %的增稠剂；
[0173] -0.01至5%的发泡剂；
[0174] -0. 00001 至 0. 01 % 的锂盐；
[0175] -10 至 70 % 的水。
[0176] 用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料可以包含硫酸钙。
[0177] 根据本发明所用的硫酸钙包括石膏（二水合硫酸钙，CaS04.2H20)、半水合物 (CaS0 4. 1/2H20)、无水石膏（无水硫酸钙CaS04)或它们的混合物。石膏和无水石膏以自然 状态存在。也可以使用作为某些工业过程的副产物产生的硫酸钙。
[0178] 用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料可以包含选自碳酸锂、氢氧化 锂、氯化锂、硝酸锂、硫酸锂、氟化锂和柠檬酸锂的锂盐。
[0179] 用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料包含得自熟料的水泥，所述 熟料包含至少一种矿物C4A3$相。其可以为生产自专利申请W0 2006/018569中所述的 熟料的水泥，或可以为得自包含至少一种C4A3$矿物相和任选地一种C2S、C3S、C 12A7、C3A、 Ca5(Si04)2S04相或CnA7CaF 2矿物相或它们的混合物的熟料的水泥。
[0180] 本文以上提供的关于减水剂、增塑剂或超增塑剂、增稠剂和发泡剂的选择的描述 应用至根据本发明的矿物泡沫的此变体。
[0181] 在用于生产根据本发明的矿物泡沫的泡沫水泥的浆料中也可以使用其他添加剂， 例如着色色素、憎水剂或去污剂（例如沸石或二氧化钛）。
[0182] 用途：
[0183] 根据本发明的矿物泡沫可以是在工地上预制的混凝土、预拌混凝土或在预制元件 的生产厂生产的混凝土。优选地，根据本发明的矿物泡沫是预拌混凝土。
[0184] 根据本发明的矿物泡沫还可以通过在工地上安装泡沫系统而直接在工地上制备。
[0185] 本发明还涉及根据本发明的矿物泡沫作为建筑材料的用途。
[0186] 根据本发明的矿物泡沫可以在施工过程中用于浇筑墙壁。
[0187] 根据本发明的矿物泡沫可以用于灰浆层。灰浆层是在铺设加热地板和在浇筑整平 板前可以涂布在结构地板上的供应管道的涂层。根据本发明的矿物泡沫作为灰浆层的层的 用途使其可以在单一步骤中涂布供应管道并使厚板的加热地板绝热。根据本发明的这个方 法可以去除在灰浆层和加热地板之间添加的铺设绝热层的步骤。
[0188] 本发明还涉及根据本发明的矿物泡沫作为绝热材料的用途。
[0189] 有利地，根据本发明的矿物泡沫可以在某些情况下替代玻璃棉、矿物棉或聚苯乙 烯绝热材料。
[0190] 有利地，根据本发明的矿物泡沫可以用于填充建筑物、墙壁、隔墙、地板或天花板 中的空的或空心的空间。在此情况下，其用作填充化合物。
[0191] 有利地，根据本发明的矿物泡沫可以用作使建筑物与外面绝热的外立面衬料。在 此情况下，根据本发明的矿物泡沫可以通过整饰化合物涂布。
[0192] 本发明还涉及包含根据本发明的矿物泡沫的系统。矿物泡沫可以例如作为绝热材 料存在于系统中。根据本发明的系统是能够抵挡空气的转移并和热水（thermohydric)的 转移的系统，也就是说此元件具有对空气或以蒸汽或液体形式的水的转移的经控制的渗透 性。
[0193] 在建筑领域中抵挡空气的转移和热水的转移的根据本发明的系统至少包括框架。 此框架可以是次要框架或主要框架。此框架可以是金属、水泥纤维、木材、复合材料或合成 材料。此框架可以是金属结构、支柱或轨道。
[0194] 根据本发明的系统可以用于生产衬料、绝热系统或隔墙，例如分离隔墙、分布隔墙 或内隔板。
[0195] 根据本发明的矿物泡沫可以在两面墙之间坚直地浇筑，例如在两面混凝土墙或两 面灰泥板之间坚直地浇筑以获得系统。
[0196] 本发明还涉及包含根据本发明的矿物泡沫的建筑元件。
[0197] 实施例
[0198] 激光粒度法
[0199] 在包括所附权利要求书的本说明书中，粒子尺寸分布和粒子尺寸使用Malvern MS2000激光粒度计测量。测量在乙醇中实现。光源由红色He-Ne激光器^32nm)和蓝色二 极管（466nm)构成。光学模型为Mie光学模型，计算矩阵为多分散型。
[0200] 在每个工作进程之前通过已知粒子尺寸分布的标样（Sibelco C10二氧化硅）检 查所述装置。
[0201] 用如下参数进行测量：泵速2300rpm，搅拌器速度800rpm。导入样品以产生10和 20%之间的暗度。在暗度稳定后进行测量。首先应用80%的超声波1分钟以确保样品的解 附聚。在约30s(用于清理可能的空气泡）后，进行测试15s(15000张分析图像）。在不清 空室的情况下，重复测量至少两次以验证结果的稳定性并去除可能的气泡。
[0202] 在本说明书和特定范围中所给出的全部值对应于通过超声波获得的平均值。
[0203] 大于200 μ m的粒子尺寸通常通过筛分测定。
[0204] 材料:
[0205] 水泥为来自Le Havre的Lafarge水泥厂的波特兰CEM I 52. 5R水泥（批次号： LHY-4062)。
[0206] 硫酸I丐为来自于Le Pin的工厂通过Etex加工的经研磨的无水硫酸隹丐。
[0207] 铝酸钙水泥为来自Pyrallis公司的Fondu"水泥。
[0208] 增塑剂为包含来自于Chryso公司的商标名为Chrysolab EPB530-017的聚羧酸多 氧化物（PCP)的混合物；其基于不包含消泡剂的Premia 180。
[0209] 缓凝剂为来自于Verre Labo Mula公司的纯的无水柠檬酸。
[0210] 发泡剂为Propump 26,其为来自于Propump公司的动物蛋白质。Propump 26的分 子量为6000道尔顿。
[0211] 矿物粒子为由0ΜΥΑ以如下商标名提供的碳酸钙：
[0212] -Betocarb HP Entrains，其中D5Q为7. 8 μ m，且具有200 μ m的最大粒子尺寸（批 次号：ADD-0549);
[0213] -Durcal 1，其中D50为2. 5 μ m，且具有20 μ m的最大粒子尺寸（批次号： ADD-0613)；
[0214] -Durcal 1，其中D5Q为3. 5 μ m，且具有20 μ m的最大粒子尺寸（批次号： ADD-00662)；
[0215] -Socal 31，其中 D5。为 90nm (批次号：MCC-265)。
[0216] 增稠剂或者为以商标名Kelco-Crete 200商购自CP Kelco公司的生物聚合物。
[0217] 促进剂为以商标名SET 02商购自Chryso的亚硝酸钙。
[0218] LiC03为来自于Aldrich公司的碳酸锂。
[0219] 水：自来水。
[0220] 材料:
[0221] Rayneri 混合器：
[0222] -混合器：由Rayneri公司提供的R 602EV型（2003)。混合器由底盘组成，在所述 底盘上设置有容器（容量：1〇至60升）。60升的叶片通过适用于容器容量的桨型叶片使 用。此桨由以380瓦操作的电动机以可变速度带动。桨叶围绕自身进行旋转运动，伴随着 围绕容器的轴的行星运动。
[0223] -Turbotest 混合器，由 Rayneri 公司提供（MEXP-101，型号：Turbotest33/300,序 列号：123861)。其为具有坚直轴的混合器。
[0224] 在如下实施例中，生产根据本发明的9个矿物泡沫。它们编号为1至9。每种水泥 浆料和每种水性泡沫带有与所得矿物泡沫相同的编号。
[0225] 1/何含水泥和铝酸钙水泥的根据本发明的矿物泡沬1至5(夺体1)的牛产:
[0226] 水泥和铝酸钙水泥的桨料的牛产:
[0227] 此处的下表1和2给出了所用的不同水泥浆料和水性泡沫的化学组成。
[0228] 使用Rayneri R 602EV混合器生产波特兰水泥的浆料和铝酸钙水泥的浆料。
[0229] 复1 ：
[0230]

【权利要求】
1. 一种矿物泡沫的生产方法，其包括如下步骤： (i) 分别制备一种或多种水泥的浆料和水性泡沫，所述水性泡沫的气泡的D50小于或 等于 400μπι; (ii) 使这种或这些水泥的楽料与水性泡沫均匀化以获得泡沫水泥的楽料； (iii) 浇筑泡沫水泥的浆料并待其凝固。
2. 根据权利要求1所述的矿物泡沫的生产方法，其中步骤（i)包括制备两种水泥的浆 料，其中一种为错fef丐水泥的楽料。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的矿物泡沫的生产方法，其中步骤（ii)包括将一 种或多种水泥的浆料和水性泡沫引入静态混合器以获得泡沫水泥的浆料。
4. 得自根据权利要求1至3任一项所述的方法的矿物泡沫。
5. 根据权利要求4可获得的密度为100至600kg/m3的矿物泡沫。
6. 根据权利要求4或权利要求5所述的矿物泡沫，其由泡沫水泥的浆料生产，所述泡沫 水泥的浆料包含以相对于泡沫水泥的浆料的质量的质量％计的至少如下组分： -20至70 %的水泥； -1至5%的硫酸钙； -0. 5至10 %的铝酸钙水泥； -0. 05至3%的减水剂、增塑剂或超增塑剂； -0.001至0.5 %的缓凝剂； -0. 1至5%的发泡剂； -15至40 %的水； 以质量百分比表示的铝酸钙水泥/硫酸钙的比为〇. 5至2. 5 ; 以质量百分比表示的硫酸钙/水泥的比为〇. 03至0. 09。
7. 根据权利要求6所述的矿物泡沫，其中泡沫水泥的浆料包含15至50%的矿物粒子。
8. 根据权利要求7所述的矿物泡沫，其中矿物粒子选自碳酸钙、二氧化硅、毛玻璃、实 心或空心的玻璃珠、玻璃颗粒、泡沫玻璃粉末、二氧化硅气凝胶、硅灰、炉渣、地面沉积硅砂、 飞灰或火山灰材料或它们的混合物。
9. 根据权利要求6或权利要求7所述的矿物泡沫，其中铝酸钙水泥/硫酸钙的比为0. 6 至 2. 2。
10. 根据权利要求6或权利要求7所述的矿物泡沫，其中硫酸钙/水泥的比为0. 04至 0· 08。
11. 根据权利要求4或权利要求5所述的矿物泡沫，其由泡沫水泥的浆料生产，所述泡 沫水泥的浆料包含以相对于泡沫水泥的浆料的质量的质量％计的至少如下组分 -30至75 %的水泥； -10至70%的D50小于或等于5 μ m的细矿物粒子； -0至15%的D50小于或等于1 μ m的超细矿物粒子； -0. 05至3%的减水剂、增塑剂或超增塑剂； -0.0001至1%的缓凝剂； -0至0. 1%的增稠剂； -0.01至5%的发泡剂； -0至0. 5 %的碱性硫酸盐； -0至1 %的促进剂； -10至70 %的水； 以质量百分比表示的细矿物粒子/水泥的比为〇. 27至0. 6 ; 以质量百分比表示的超细矿物粒子/细粒子的比为〇至〇. 5。
12. 根据权利要求4或权利要求5所述的矿物泡沫，其由泡沫水泥的浆料生产，所述泡 沫水泥的浆料包含以相对于泡沫水泥浆料的质量的质量％计的至少如下组分 -30至75%的获得自包含至少一种矿物C4A3$相的熟料的水泥； -0. 05至3%的减水剂、增塑剂或超增塑剂； -0至0. 1%的增稠剂； -0.01至5%的发泡剂； -0.00001 至 0.01 % 的锂盐； -10至70 %的水。
13. 根据权利要求4至12任一项所述的矿物泡沫作为建筑材料的用途。
14. 根据权利要求4至12任一项所述的矿物泡沫作为绝热材料的用途。
15. 包括根据权利要求4至12任一项所述的矿物泡沫的建筑元件。
【文档编号】C04B28/04GK104203867SQ201380016827
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年4月5日 优先权日:2012年4月6日
【发明者】S·贝尔纳, I·哈维雷, S·迪尚德, S·萨比奥, C·罗伊 申请人:拉法基公司