用于矿物粘结剂的促进剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于矿物粘结剂的凝固和固化促进剂，以及其制备的方法，其中使钙 化合物与硅溶胶发生反应。本发明还涉及所述凝固和固化促进剂用于促进矿物粘结剂的凝 固和固化的用途，以及含有凝固和固化促进剂的粘结剂组合物。 现有技术
[0002] 对于混凝土或钢筋混凝土预制件或对于道路或跑道的翻修，越来越多地要求高的 早期强度，由此使得所述预制件在几小时后就可以脱模、运输、码放或受预应力，或者所述 道路或跑道可以供行驶。为了在实践中达到此目的，除了高性能混凝土配方，例如低w/z值 或高水泥含量，也经常使用热处理或蒸气处理。这些处理需要很多能量，从而使得因为日益 增长的能源价格、巨大的投资成本和耐久性以及清水混凝土的问题这些处理越来越不被考 虑，并且人们正在找寻其他促进固化过程的方法。
[0003] 至今，没有找到令人满意的替代热处理和蒸气处理的促进添加剂。已知的促 进混凝土凝固和固化的物质包含与选定的二氧化硅化合物反应的钙化合物。例如， DE202009017741描述了使用包含与热解二氧化硅或沉淀二氧化硅反应的钙化合物的促进 添加剂。但是，此种促进添加剂的缺点是，其导致已固化混凝土的不令人满意的抗压强度。
[0004] 此外，此种促进添加剂经常具有有限的稳定性，并在水硬性粘结剂和由其制造的 砂浆或混凝土的可加工性方面表现出负面的影响。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的任务是，提供没有上述缺点的促进添加剂以及制备该添加剂的方 法。
[0006] 除了尽可能有效地提高矿物粘结剂组合物的抗压强度（特别是8小时后的早期抗 压强度），所述促进添加剂还应当在尽可能长的时间内是储存稳定的。此外，所述添加剂应 该尽可能极少损害水硬性粘结剂组合物的可加工性。
[0007] 令人惊奇地发现，这可以通过制备根据权利要求1的用于矿物粘结剂的凝固和固 化促进剂的方法达到。
[0008] 本发明的其他方面是其他独立权利要求的内容。本发明特别优选的实施方式是从 属权利要求的内容。
[0009] 本发明的实施方式
[0010] 本发明的第一个方面包括制备用于矿物粘结剂的凝固和固化促进剂（下文也称 为促进剂）的方法，其包含以下步骤：
[0011] ⑴将钙化合物CV与硅溶胶SL反应，其中在反应期间Si:Ca的摩尔比小于0. 1。
[0012] 纯粹为了便于阅读，将钙化合物和硅溶胶称为CV和SL。此名称绝不应该被理解为 限制性的。
[0013] 名称"矿物粘结剂"特别表示在有水的情况下在水合反应中反应生成固体水合物 或水合物相的粘结剂。其可以是例如水硬性粘结剂（如水泥或水硬性石灰）、潜在水硬性粘 结剂（如矿渣）、火山灰型粘结剂（如飞灰）或非水硬性粘结剂（如石膏或白石灰）。
[0014] 本发明中，名称"水泥粘结剂"或"水泥粘结剂组合物"特别表示粘结剂或粘结剂 组合物，其水泥含量是至少5重量％、特别是至少20重量％、优选是至少50重量％、尤其是 至少75重量％。
[0015] 特别地，所述矿物粘结剂或粘结剂组合物含有水硬性粘结剂，优选是水泥。特别优 选是波特兰水泥（硅酸盐），特别是CEMI、II、III或IV(根据标准EN197-1)类型的。有 利地，整个矿物粘结剂中水硬性粘结剂的份额是至少5重量％、特别是至少20重量％、优选 是至少50重量％，尤其是至少75重量％。在另一有利实施方案中，所述矿物粘结剂含有至 少95重量％的水硬性粘结剂，特别是水泥。
[0016] 但是，也可以有利地，所述粘结剂组合物除了水硬性粘结剂之外还含有其他粘结 剂，或含有其他粘结剂代替水硬性粘结剂。特别地，这些粘结剂是潜在水硬性粘结剂和/或 火山灰型粘结剂。合适的潜在水硬性粘结剂和/或火山灰型粘结剂是例如矿渣、飞灰和/ 或硅尘。所述粘结剂组合物也可以含有惰性物质，例如石灰石粉、石英粉和/或颜料。在一 个有利实施方案中，所述矿物粘结剂含有5至95重量％、特别是20至50重量％的潜在水 硬性粘结剂和/或火山灰型粘结剂。
[0017] 在本发明中，"早期抗压强度"特别理解为8小时后的抗压强度。特别地，抗压强度 根据标准EN12390-3定义。
[0018] 特别地，在步骤（i)的反应过程中，Si:Ca的摩尔比在0· 005至0· 095的范围内。 特别优选的，Si:Ca的摩尔比在0. 01至0. 08,优选0. 03至0. 06的范围内。
[0019] 所述钙化合物CV通常选自氯化钙、硝酸钙、甲酸钙、醋酸钙、碳酸氢钙、溴化钙、柠 檬酸钙、氯酸钙、氢氧化钙、氧化钙、次氯酸钙、碘酸钙、碘化钙、乳酸钙、亚硝酸钙、磷酸钙、 丙酸钙、硫酸钙、半水硫酸钙、二水硫酸钙、硫化钙、酒石酸钙、葡糖酸钙、氨基磺酸钙、硫氰 酸钙、马来酸钙、富马酸钙、己二酸钙和铝酸钙。优选地，所述钙化合物CV选自硝酸钙和氨 基磺酸钙。
[0020] 此外可以有利地，所述钙化合物CV是硝酸钙，这特别对水硬性粘结剂的高抗压强 度，特别是8小时后的高抗压强度是有利的。
[0021] 此外可以有利地，所述钙化合物CV是氨基磺酸钙，这特别对水硬性粘结剂的高扩 展度，特别是1分钟后的高扩展度是有利的。
[0022] 在本文中，术语"硅溶胶"（也被称为氧化硅溶胶或硅酸溶胶）表示的是具有1至 60重量％的Si(V#量的接近球状的胶体溶解的聚硅酸分子的水溶液，其可以存放数年时间 而不会发生变化。根据颗粒的粒度不同，硅溶胶呈现从乳浊至无色澄清的变化。
[0023] 特别地，所述硅溶胶SL是平均颗粒直径1至150nm的硅溶胶，所述直径特别是1 至50nm，优选是1. 2至25nm，尤其是1. 3至20nm，特别优选是2至9nm或2. 2至6nm。
[0024] 所述平均颗粒直径可以通过动态光散射（DLS)，特别是通过光子交叉相关光谱 (PCCS)，优选使用SympatecGmbH公司（德国）的ΝΑΝ0ΡΗ0Χ型仪器测定。在本文中，所述 平均颗粒直径特别指的是d5。值。
[0025] 所述硅溶胶例如通过使用离子交换剂和通过少量碱稳定化来处理碱金属硅酸盐 溶液（也被称为水玻璃）而制备。
[0026] 在本文中，"水玻璃"理解为由熔体流凝固的硅酸的水溶性盐，特别是硅酸钙和硅 酸钠或其水溶液，如在CDΜ??η?ρρChemieLexikon，1. 0版，GeorgThieme出版社，斯图加 特1995中描述的那些。
[0027] 硅溶胶与例如热解二氧化硅不同，热解二氧化硅是通过火焰水解制备的高分散二 氧化硅的概括。在此反应中，四氯化硅在氢氧气火焰中分解。
[0028] 其他与硅溶胶不同的是例如沉淀二氧化硅。其是通过使用矿物酸进行沉淀由碱金 属硅酸盐水溶液制备的。其中，形成胶体初级粒子，所述粒子随着反应进行附聚并最终生成 聚集体（Aggregaten)。
[0029] 优选地，所述硅溶胶SL的pH值是3至12、特别是7至12、特别优选是10至11。 因为由此在水硬性粘结剂中不仅得到了高抗压强度，特别是8小时后的高抗压强度，也得 到了高扩展度，特别是1分钟后的高扩展度，而且同时还使得促进剂有好的稳定性，所以这 是有利的。
[0030] 如果所述硅溶胶SL的pH值是7至9,则在水硬性粘结剂中达到特别高的抗压强 度。
[0031] 如果所述硅溶胶SL的pH值是3至5,则在水硬性粘结剂中达到有利的扩展度。
[0032] 如果使用pH值范围在7至12、特别优选是pH值10至11的硅溶胶SL，则