用于建筑产品的低碳足印(footprint)涂布材料的制作方法

用于建筑产品的低碳足印(footprint)涂布材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可用于涂布材料的组合物，它包括煤灰和胶乳聚合物和任选地水硬性粘结剂，超增塑剂，流变学改性剂，填料，聚集体，发泡剂，消泡剂，促进剂和/或延迟剂。该组合物拥有有利的物理化学性能和低碳足印。
【专利说明】用于建筑产品的低碳足印(FOOTPRINT)涂布材料
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]基于2011年12月30日提交的美国临时申请N0.61/581，759，要求优先权。

【技术领域】
[0003]本发明涉及可用于制造适合于可持续建筑物的涂布材料的干混产品，该产品包括可分散的聚合物粉末和煤灰，和任选地水硬性胶结剂(hydraulic binding agent),—种或更多种填料材料和/或常常与水泥体系一起使用的一种或更多种其他添加剂。

【背景技术】
[0004]含胶乳聚合物和煤灰的常规涂布材料通常是“双组分”体系，其中聚合物为液体分散体(乳液)形式和煤灰为粉化固体形式。当与单组分的干混体系相比时，牵涉液体胶乳聚合物和其他固体材料的常规的“双组分”涂布材料体系要求额外的步骤以供施工现场制备。当与单组分的干混体系相比时，双组分体系典型地要求用于“浆液”制备的额外的称重或计量工艺。当与预制或预共混的单组分的干混体系相比时，与两种或更多种组分的涂布体系有关的每一额外的称取或计量步骤引入采用每一额外的称取或计量装置时额外的误差可能性。除了与两种或更多种组分的涂布体系的现场应用有关的误差可能性增加以外，液体形式的胶乳聚合物常常对冷冻损坏敏感。典型的行为是，一旦冷冻和解冻，则聚合物分散体将经历形貌的变化，从而使得该材料不再可用于涂布应用。单组分的干混体系对冷冻损坏不敏感，且可在比水的冻点低的温度下留在施工现场而没有损坏。这两个特性提供在建筑工业中用单组分的“干混”体系替代常规“双组分”体系的动力。
[0005]气体释放的更加严格的指标(guideline)的结果是，常规的燃煤发电站或者改性它们的工艺或者采用新的技术。这一方法改性常常影响煤灰废物物流的性能，从而使得将来生产具有显著较高碳含量的粉煤灰似乎即将来临。除了生产较高碳含量的煤灰以外，这些最新实施的技术也可得到就点火损失(LOI)来说，碳含量不高的煤灰，但这些煤灰将显著区别于被视为常规煤灰的物质，因为较低的工艺温度将引起形貌从熔融的球形颗粒变化为完全不熔融的板状颗粒。不过，不管煤灰中碳量高还是没有完全熔融，就在水泥材料工业内的有益使用来说，这一煤灰被视为“有问题”。
[0006]在过去的管理环境中，存在对含高碳含量的煤灰的市场-例如，点火时损失(LOI)大于3%的煤灰。在这些时间期间，高碳含量煤灰的一个常规的出路是它用作水泥窑的原料。各种粉煤灰可以是含氧化硅和氧化铝高的化合物，从而从技术的角度考虑，使得这些材料成为水泥生产的有价值的贡献者。尽管粉煤灰因此可充当水泥生产的有用的原材料，但新的工业排放标准可危及粉煤灰这一有前景的出路。这是因为粉煤灰也可含有令人讨厌的材料，例如砷，汞，铅，镉和锌。当引入到水泥窑的高操作温度下时，这些材料倾向于转变成各自的蒸气相，从而变为气态排放物。新的排放标准可强制水泥生产者寻求下述原材料，所述原材料将不是不想要的气态污染物的重要贡献者。为此，可预期在水泥窑中曾经使用的粉煤灰终止在填埋场内。现在变得愈加显而易见的是新的法规方案对燃煤设施工业和水泥工业二者提出了新的挑战。新的法规可清洁空气，但这些法规持续给工业加压以寻找废物流的出路。


【发明内容】

[0007]本发明提供一种干混产品，它掺入了显著含量的在其他情况下将被视为废物材料的物质到涂布材料内，所述涂布材料具有适合于在建筑中使用的性能。根据本发明，干混产品提供在施工现场中处理的预包装或预共混的材料作为介质，典型地含水介质与其共混的“单组分”，形成涂布材料。可将如此形成的涂布材料通过任何所需的方式，施加到基底材料上，不管是抹光(troweling),刷涂,喷涂,喷射水泥(gunnite),棍涂,泵送,刮刀等。本发明因此提供从改性燃煤工艺得到的有问题的煤灰的出路，以满足更加严格的强制排放标准。典型地，有问题的煤灰落在 ASTM C618, Standard Specificat1n for Coal Fly Ash andRaw or Calcined Natural for Use in Concrete (在混凝土中使用的粉煤灰和原始或煅烧过的天然火山灰的标准技术规格)提供的技术规格以外。本发明提供至少部分由在其他情况下被称为废物材料的物质形成的有益产品，从而省去了垃圾填埋这些材料的需求。根据本发明的产品可包括来自流化床燃烧(FBC)工艺的煤灰。本发明的产品可包括含大量活性炭的一种或更多种煤灰。本发明的产品可包括高碳含量的煤灰。可包括在本发明的产品内的这种有问题的煤灰典型地不在水泥材料中使用，因为它们固有的或者吸收或者吸附空气夹带混合物(AEA)的性质导致空气含量的不一致。本发明的产品可用于制造用于常规的建筑产品的涂布材料。本发明的产品可用于制造通过1:1取代可分散的聚合物粉末实现的具有宽范围的物理性能的坚韧(tough)、挠曲的涂布材料。在一些聚合物族内可分散的聚合物粉末的粘度范围广泛，且当在混合物中与水混合时特别值得注意，结果稠度(consistency)是1份可分散的聚合物粉末和1份水。由或者聚合物物理性能或者聚合物，废物材料和可能地水硬性胶结剂，例如水泥材料的相互作用得到的物理性能的结果是，在规定的涂布混合物设计或配方内由1:1取代可分散的聚合物粉末得到的粘度范围可允许最终用户从一个范围的性能参数中选择。因此可基于局部的废物材料和全球专用的产品，其中包括，但不限于可分散的聚合物粉末，特别地混合物和可能地，水硬性胶结剂，制造建筑产品。
[0008]本发明的产品可用于制造具有宽范围机械性能的多种涂布材料中的任何一种，这取决于配方的成分用量。乙酸乙烯酯/乙烯，乙酸乙烯酯/氯乙烯，乙酸乙烯酯/月桂酸乙烯酯的共聚物，或乙酸乙烯酯/乙烯/叔碳酸乙烯酯，乙酸乙烯酯/乙烯/氯乙烯，或乙酸乙烯酯/乙烯/月桂酸乙烯酯的三元共聚物或相关聚合物化学的本领域技术人员可确认宽范围的性能，当这些聚合物在特定的产品混合物设计中以1:1取代时。例如，显示出触变行为的聚合物可赋予涂布混合物设计抗流挂性能。显示出流动或塑性行为的聚合物可赋予涂布混合物设计变稀或减粘效应。这一机械性能范围使得多种涂布材料中的任何一种能被视为引入显著百分数原始(virgin)材料作为混合物设计组分的常规涂布材料的环境有益的替代品。例如，这些材料在特定的应用中可被视为常规水泥涂层的可视替代品。本发明产品的实施方案可与液体介质混合，形成涂布材料，和这一涂布材料可充当常规双组分涂布材料的替代品，所述常规双组分涂布材料典型地由水硬试剂(hydraulic agent)和聚合物分散体组成。由根据本发明的干燥混合物制造的涂布材料可用作浙青粘结剂的替代品以供地下墙壁涂层应用中使用。由本发明的干燥混合物制造的涂布材料可用作一个或更多个金属表面的保护涂层，其实例不限于结构钢和机动车金属。由本发明的干燥混合物制造的涂布材料可在铺路或其他建筑应用中用作裂缝隔离膜(crack isolat1n membrane)。由本发明的干燥混合物制造的涂布材料可用作木材表面用的一种或多种常规涂层的替代品。由本发明的干燥混合物制造的涂布材料可用作混凝土表面用的一种或多种常规涂层的替代品。由本发明的干燥混合物制造的涂布材料可用于减少常常在其他情况下发脆材料出现的破坏的碎片。

【具体实施方式】
[0009]下文现在更加充分地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式来体现，且不应当解释为限制于本文中列出的这些实施方案；相反，提供这些实施方案，以便这一公开内容是彻底且完整的，且对于本领域技术人员来说，完全表达了本发明的范围。在本说明书和权利要求中所使用的单数形式“一个”，“一种”和“该”(〃a，〃〃an，〃和"the")包括多个提到的物体，除非上下文另外清楚地表明之外。
[0010]本发明提供适合于与水或其他合适的液体介质混合的“干燥混合物”产品以供制备作为涂布材料施加到基底材料上的浆液或其他非均相的混合物。可通过使用刷子，铲子，小刀，辊，喷雾装置，抹墙装置，浸涂装置，喷射水泥装置或用于涂层施加的任何其他合适的设备(不管它是机械，手工还是divine)，将涂布材料施加到基底材料上。当与常规的水泥涂层相比时，这一涂布材料所要求的水可能似乎会高。使用可与三个重要的混合物设计-聚合物/废物材料，聚合物/总固体和水/粘结剂比值有关的宽范围的水的需求，生产成功的试样。可因此实现宽范围的粘度。可特别地通过可分散聚合物粉末的用量与化学组成来测定所实现的粘度。由本发明的产品制造的涂布材料的水需求将尤其取决于聚合物/废物材料，聚合物/总固体和水/粘结剂的比值，和施加方法并因此适合于满足最终用户的规范。
[0011]本发明的涂布材料的成功应用取决于聚合物成膜的充分程度。在薄膜形成过程中，聚合物胶乳经历不可逆的变化，从稳定的胶态分散体变化成连续的透明且机械稳定的薄膜。成膜的过程可分成三个阶段。阶段I是蒸发，其中分散增加密度，直到触摸到颗粒(particles touch)。然后在阶段II中,颗粒经历多面体变形。在阶段III中，通过聚合物链的相互扩散，颗粒之间的边界似乎消失，和薄膜形成其最终的强度。考虑到需要充足的聚合物薄膜形成，基底的特征(不限于孔隙度)常常决定了本发明涂布材料的材料配方要求。例如，当在多孔浙青基底上施加本发明的材料时，必须合适地注意保留充足的液体介质在最新施加的涂布材料内，以确保在成膜过程的阶段III中充足的转化率，使得聚合物颗粒之间的边界消失和形成具有充足强度的所得聚合物薄膜。在产品形成过程中，通过添加快速凝固的水硬性胶结剂结合粘度改性剂(例如，HEMC)，确保最终导致在多孔浙青基底上所需的涂层性能的这种可接受薄膜形成的一个可能性是潜在地可实现的，因为包括这些材料将确保充足的介质快速地(hurriedly)用于聚合物成膜，这与通过常规的热和质量传递驱动力和有相关的浓度梯度，转移到多孔基底上是相反的。
[0012]在一个实施方案中，本发明的产品可包括乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，和或者唯一的废物材料或废物材料的结合物。在一个实施方案中，本发明的产品可基本上由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末或任何合适的胶乳聚合物粉末，和或者唯一的废物材料或废物材料的结合物组成。在一个实施方案中，本发明的产品可由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末或任何合适的胶乳聚合物粉末，和或者唯一的废物材料或废物材料的结合物组成。胶乳聚合物粉末包括弹性体胶乳，热塑性胶乳和热固性胶乳或其任何结合物。废物材料是指煤燃烧的副产物，矿渣，颗粒状鼓风炉矿渣，粉碎的颗粒状鼓风炉矿渣，熔凝硅石，等。煤燃烧的副产物包括，但不限于，C级粉煤灰，F级粉煤灰，非-分类的粉煤灰，炉底渣，煤渣和来自流化床操作的材料。
[0013]在一个实施方案中，本发明的产品可包括乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物和水硬性粘结剂，优选水泥-类型的水硬性粘结剂。在一个实施方案中，本发明的产品可基本上由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物和水硬性粘结剂，优选水泥-类型的水硬性粘结剂组成。在一个实施方案中，本发明的产品可由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物和水硬性粘结剂，优选水泥-类型的水硬性粘结剂组成。
[0014]在一个实施方案中，本发明的产品可包括乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂和用于水泥体系的粘度改性剂。在一个实施方案中，本发明的产品可基本上由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂和用于水泥体系的粘度改性剂组成。在一个实施方案中，本发明的产品可由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂和用于水泥体系的粘度改性剂组成。
[0015]在一个实施方案中，本发明的产品可包括乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂，用于水泥体系的粘度改性剂和减水剂或用于水泥体系的增塑剂。在一个实施方案中，本发明的产品可基本上由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂，用于水泥体系的粘度改性剂和减水剂或用于水泥体系的增塑剂组成。在一个实施方案中，本发明的产品可由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂，用于水泥体系的粘度改性剂和减水剂或用于水泥体系的增塑剂组成。
[0016]在一个实施方案中，本发明的产品可包括乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂，用于水泥体系的粘度改性剂，减水剂或用于水泥体系的增塑剂，和用于水泥体系的填充材料。在一个实施方案中，本发明的产品可基本上由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂，用于水泥体系的粘度改性剂，减水剂或用于水泥体系的增塑剂，和用于水泥体系的填充材料组成。在一个实施方案中，本发明的产品可由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂，用于水泥体系的粘度改性剂，减水剂或用于水泥体系的增塑剂，和用于水泥体系的填充材料组成。
[0017]在一个实施方案中，本发明的产品可包括乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂，用于水泥体系的粘度改性剂，减水剂或用于水泥体系的增塑剂，和用于水泥体系的聚集体材料。在一个实施方案中，本发明的产品可基本上由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂，用于水泥体系的粘度改性剂，减水剂或用于水泥体系的增塑剂，和用于水泥体系的聚集体材料组成。在一个实施方案中，本发明的产品可由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂，用于水泥体系的粘度改性剂，减水剂或用于水泥体系的增塑剂，和用于水泥体系的聚集体材料组成。
[0018]在一个实施方案中，本发明的产品可包括乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂，用于水泥体系的粘度改性剂，减水剂或用于水泥体系的增塑剂，和用于水泥体系的填充材料，和可另外包括胶凝或交联剂，例如，硼酸盐，如硼酸钠或交联剂，例如，但不限于，马来酸酐。在一个实施方案中，本发明的产品可基本上由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂，用于水泥体系的粘度改性剂，减水剂或用于水泥体系的增塑剂，和用于水泥体系的填充材料组成，和可另外包括胶凝或交联剂例如，硼酸盐，如硼酸钠或交联剂，例如 ，但不限于，马来酸酐。在一个实施方案中，本发明的产品可由乙酸乙烯酯/乙烯可分散的聚合物粉末，或任何合适的胶乳聚合物粉末，煤燃烧副产物，水硬性水泥粘结剂，用于水泥体系的粘度改性剂，减水剂或用于水泥体系的增塑剂，和用于水泥体系的填充材料组成，和可另外包括胶凝或交联剂例如，硼酸盐，如硼酸钠或交联剂，例如，但不限于，马来酸酐。
[0019]所得实验结果阐述了前述材料的宽泛的各种结合物适合于在制备涂布材料中使用，只要可分散的聚合物粉末(或任何合适的胶乳聚合物粉末)，废物材料，其中包括，但不限于，煤燃烧副产物，和任选地水硬性粘结剂是主要成分即可。
[0020]下述实施例阐述本发明。
[0021]本发明的涂布材料可尤其由79.05% VAE DPP和20.95% C级粉煤灰组成。本发明的涂布材料可尤其由66.45% VAE DPP和33.55% C级粉煤灰组成。
[0022]在不希望束缚于理论的情况下， 申请人:构思了含可分散的聚合物粉末(或任何合适的胶乳聚合物粉末)，废物材料，其中包括，但不限于煤燃烧副产物，和任选地水硬性粘结剂的产品，该产品可用于制备涂布材料。 申请人:将这一产品付诸实践，以便提供垃圾填埋有问题的煤灰的功能替代品。
[0023]本发明尤其提供含用量大于或等于30%具有在ASTM C618，StandardSpecificat1n for Coal Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use inConcrete (在混凝土中使用的粉煤灰和原始或煅烧过的天然火山灰的标准规范)提供的规范以外的性能的煤灰的产品。本发明的产品在保持现代最好的工程实践中适应(accommodate) “流体设计”的现代原理。
[0024]由在实验使用中的本发明产品制备的涂层的实例包括用于混凝土砖块地下室壁的防水涂层，用于劣化粘土砖烟囱(clay brick chimney)的修补体系涂层，浙青路面修补体系涂层，用于流平混凝土地板的高拉伸强度衬底涂层，和用于胶合板的挠性水泥涂层。
[0025] 申请人:使用可分散的聚合物粉末和煤灰制备了原型(prototype)涂料样品。 申请人:意识到尤其两种煤灰满足“有问题”的标准。一种煤灰源是流化床燃烧(FBC)工艺。含有大于2%活性炭的另一煤灰源自于常规粉化的煤燃烧(PCC)工艺。
[0026] 申请人:然后基于煤灰，开发了 13个涂料实施方案，和基于水硬性水泥粘结剂，开发了 8个涂料实施方案以供长期比较。在环境室内条件下储存实施方案400-500天。选择的实施方案进行零星的水浸溃测试。满意的原型材料范围是从30%煤灰和70%聚合物至70%煤灰和30%聚合物的组成。
[0027]涂层的性能随煤灰和聚合物浓度二者变化而变化。作为涂层厚度的结果，涂层性能也会变化。含高百分比煤灰的涂料混合物设计拥有硬质特征；而含高百分比聚合物的涂料混合物设计证明具有弹性性能。随施加厚度增加，涂层变得越硬质。
[0028]令人惊奇地，发现煤灰实施方案的挠性显著不同于水硬性水泥原型。后者随着老化而变硬(stiffen);而含煤灰的实施方案维持挠性。由67%可分散的聚合物粉末和33%FBC煤灰组成的挠性涂层的悬垂样品维持总体的结构完整性，但遭受高程度的重力变形。由33%可分散的聚合物粉末和67% FBC煤灰组成的挠性涂层的悬垂样品维持总体的结构完整性，且遭受程度小得多的重力变形。
[0029]含有仅仅煤灰和可分散的聚合物粉末的涂料材料原型的微结构是相当令人感兴趣的。在不希望束缚于理论的情况下， 申请人:检查仅仅含有煤灰和可分散的聚合物粉末的原型样品的扫描电镜(SEM)数据时，推导出聚合物薄膜具有合适的介质以供发生水合类型的反应。
[0030]含有67%煤灰和33%聚合物的样品(其中煤灰是Joppa Class C)的SEM表明在涂层表面处六角晶体生长， 申请人:认为它是在聚合物薄膜内部从煤灰颗粒繁殖(propagating from)的钙帆石晶体。
[0031]钙矾石晶体的这一网络可充当聚合物薄膜增强的方式，从而产生非常坚韧、挠性的涂布材料。SEM表明许多晶体断面(fractures)可能来自于样品制备过程中的刀切割作用。尽管断裂，但 申请人:认为是钙矾石晶体的结构保持无规分布，从而可能继续在坚韧、挠性的聚合物薄膜当中提供支持，这表明该材料对于要求抗冲击性的应用来说可能是具有价值的。SEM表明观察到严格(severed)的六角形状晶体的许多情况。
[0032]在下述阐述性和非限制性的进一步的实施例中，另外观察到本发明的宽度。
[0033]进一步的实施例1。含基底层和一层或更多层官能层施加到其上的复合产品，其中每一官能层包括胶乳聚合物粉末，优选VAE或相关技术，废物材料，优选火山灰性质的废物材料的混合物，所述混合物借助组合，允许热量和质量转移工艺发生，从而导致材料的凝固或硬化。
[0034]进一步的实施例la。可分散的聚合物粉末以30-90%的范围包括在涂料混合物设计中。优选的可分散的聚合物粉末混合物设计量范围为40-80%。最优选的可分散的聚合物粉末混合物设计量范围为50-70%。
[0035]进一步的实施例2。根据进一步的实施例1的复合产品，其中火山灰材料可以是煤灰，矿渣，鼓风炉矿渣，粉碎的颗粒状鼓风炉矿渣，火山灰，偏高岭土，熔凝硅石或证明具有火山灰特征的任何其他合适的材料。
[0036]进一步的实施例2a。火山灰材料，或废物材料以20-90%的范围包括在涂料混合物设计中。优选的废物材料混合物设计量范围为40-80 %。最优选的废物材料混合物设计量范围为全部干燥混合物质量的50-60%。
[0037]进一步的实施例3。根据进一步的实施例1的复合产品，其中火山灰材料可以是高碳含量的煤灰或可能来自于需要满足更加严格的排放标准的燃煤操作采用的工艺技术中的在其他情况下有问题的煤灰。
[0038]进一步的实施例4。根据进一步的实施例1的复合产品，其中聚合物性能补偿事先已知伴随着添加有问题的煤灰或拥有非所需特征的废物材料的有害效果，当掺入用于水泥材料的混合物设计中时。
[0039]进一步的实施例5。根据进一步的实施例1的复合产品，其中可添加水硬性粘结剂，实现所需的材料性能，其中水硬性粘结剂不限于常规的卜特兰水泥，铝酸钙水泥，磺基铝酸钙水泥，酸/碱水泥，活化矿渣水泥和碱活化水泥。此外，根据本发明，术语"水硬性粘结剂"是指固体、干燥状态下的粉化材料，其中当与水混合时，得到能凝固并硬化的混合物，和常见实例是术语“水泥”。水硬性粘结剂可包括一种或更多种单独的组分材料。水硬性粘结剂可经历凝固和硬化，当暴露于合适的介质下时。使用水泥化学术语，其中c = CaO,
S= SO3, S = S12, A = Al2O3, H = H2O, F = Fe2O3, N =钠基材料，K =钾基材料，任何这些水硬性粘结剂材料可水合，形成除了普通的卜特兰水泥水合常见的更常规类型的相以外，
还含有C-A- S -H型相和(N，K) -A- S -H型相的材料。这种单独的组分材料的实例不应当限制为所有形式的硫酸钙，熟石灰，生石灰，氧化铝，三水合氧化铝，硅酸三钙，斜硅钙石,招酸三H yeelimite (kleins化合物)，招酸韩，C12A7,煤灰,矿洛,熔凝娃石,火山灰水泥，粘土，矾土，红泥，钙铁石或任何其他合适的材料或材料的结合物，当它们暴露于水或其他合适的介质下时，能凝固并硬化。术语“水泥”包括水硬性水泥和硅酸三钙水泥，例如卜特兰水泥，共混的水泥，矿洛水泥，火山灰水泥，招酸钙水泥，磺基招酸钙水泥或任何其他常见的水泥材料或其结合物。
[0040]进一步的实施例5a。本发明这一方面所要求的水硬性粘结剂组分的用量范围为0-30%，优选0-15%，和最优选0-5%，基于特定混合物设计的总干燥质量。
[0041]进一步的实施例6。根据进一步的实施例1的复合产品，其中将添加剂或填料引入到官能层内，以提供特定的材料性能，其中实例不限于凝固促进剂，凝固延迟剂，流变学改性剂，增塑剂，增稠剂，流动剂，发泡剂，消泡剂，密度改性剂，染料，增色剂，耐热性提供剂，辅助抗冲击性的材料，辅助光学反射率的材料，雷达反射材料，导电或其他传导材料或腐蚀抑制材料。
[0042]进一步的实施例6a。可在涂料混合物设计中使用范围为干燥混合物质量0-20%，优选0-2%和最优选0-1%的这些常见的粘度改性剂和体系稳定剂。
[0043]进一步的实施例6b。典型地，掺入小于全部干燥混合物质量5%的增塑剂。
[0044]进一步的实施例6c。典型地，在混合物设计中使用用量小于干燥混合物总质量5 %的这种凝固延迟剂。
[0045]进一步的实施例6d。典型地，在混合物设计中使用用量小于干燥混合物总质量5%的这种凝固促进剂。
[0046]进一步的实施例6e。典型的表面活性剂的添加率通常小于5%。然而，特定的专用混合物设计可要求较大的用量。
[0047]进一步的实施例6f。对于一些混合物设计来说，消泡材料的要求超过了干燥混合物总质量的20%。对于这一实施方案的目的来说，消泡材料用量范围可以是干燥混合物总质量的0-30%，优选1-20%，和最优选1-5%。
[0048]进一步的实施例6g。可在涂料混合物设计中使用范围为干燥混合物质量的0-40 %，优选0-30 %和最优选0-20 %的常见的填充材料。
[0049]进一步的实施例7。根据进一步的实施例1的复合产品，其中添加增强材料，且增强材料不限于纤维，增强网，线材网，玻璃纤维网，Kevlar网，碳纤维，碳纤维网，螺纹钢筋，环氧基涂布的螺纹钢筋，预应力钢筋，后应力钢筋，模塑的塑料或其他合适的增强方式，它们是实现所需的材料性能必须的。纤维类型的材料实例不应当限制为金属纤维，有机纤维或金属和有机纤维的混合物。有机纤维的实例不应当限制为聚乙烯醇纤维(PVA)，聚丙烯腈纤维(PAN)，聚乙烯纤维(PE)，高密度聚乙烯纤维(HDPE)，聚丙烯纤维(PP)或聚酰胺或聚酰亚胺的均聚物或共聚物。也可使用任何类型纤维的混合物，特别是具有不同物理尺寸的纤维的混合物。可通过使用粘度改性剂，促进纤维材料添加到水泥类型的混合物中，所述粘度改性剂将确保纤维在混合物当中合适地分散，其实例是Kelco-Crete (它是一种阴离子多糖，获自CP Kelco)。此外，芳族聚酰胺类型的纤维，例如具有AABB结构的纤维，其实例不限于，Kevlar, Twaron, Nomex, New Star和Teijinconex,可包括在多种可能的阵列中。另外，新的材料，例如氧化硼和聚乙烯的结合物可用作增强的方式。网目类型的材料也可用作增强方式。网目类型的材料的实例不应当限制为玻璃纤维网，聚乙烯网或Kevlar网。
[0050]进一步的实施例8。根据进一步的实施例1的复合产品，其中可添加聚集体，实现所需的材料特征，不管它们是为了机械还是美学目的。
[0051]进一步的实施例8a。可在涂料混合物设计中使用范围为干燥混合物质量的0-40 %，优选0-30 %和最优选0-20 %的这些常见的聚集体材料。
[0052]进一步的实施例9。根据进一步的实施例1的复合产品，其中添加专用化学品，从而针对该聚合物材料引入交联行为，其实例包括，但不限于硼酸钠和/或马来酸酐。
[0053]进一步的实施例10。根据进一步的实施例1的复合产品，其中尤其可引入干燥材料，例如石灰或生石灰，以便实现合适的水合或凝固或干燥特征，这取决于施加方法。
[0054]进一步的实施例11。根据进一步的实施例1的复合产品，其中可添加杀真菌剂或杀虫剂。
[0055]进一步的实施例12。根据进一步的实施例1的复合产品，其中可添加短效的增塑剂(fugitive plasticizer)。
[0056]进一步的实施例13。根据Cl进一步的实施例目标I的复合产品，其中可添加一种或更多种阻燃材料。
[0057]进一步的实施例14。根据进一步的实施例1的复合产品，其中可添加一种或更多种抗氧化剂。
[0058]进一步的实施例15。根据进一步的实施例1的复合产品，其中可添加一种或更多种抗腐蚀剂或抗腐蚀材料。
[0059]进一步的实施例16。根据进一步的实施例1的复合产品，其中可添加光反射材料或紫外(UV)光或辐射保护材料。
[0060]进一步的实施例17。根据进一步的实施例1的复合产品，其中可添加一种或更多种颜料或染料。
[0061]进一步的实施例18。根据进一步的实施例1的复合产品，其中可根据任何合适的施加方法，施加该产品，其实例是喷射混凝土，喷射水泥，铲子，刀，辊，刷子或喷涂。
[0062]因此本发明尤其提供下述例举的实施例:
[0063]例举的实施例1。可用于涂布材料的组合物包括:(a)不大于75wt%煤灰，其中煤灰燃烧损失大于3%; (b)至少25wt%胶乳聚合物；和任选地(c)水硬性粘结剂，超增塑剂，流变学改性剂，填料，聚集体，发泡剂，消泡剂，增强剂，促进剂和/或延迟剂。
[0064]例举的实施例2。可用于涂布材料的组合物由下物质组成:(a)不大于75wt%煤灰，其中煤灰的点火损失大于3% ;和(b)至少25wt%胶乳聚合物。
[0065]例举的实施例3。通过混合(a)不大于75wt%煤灰，其中煤灰的点火损失大于3%;(b)至少25wt%胶乳聚合物；和任选地(c)水硬性粘结剂，超增塑剂，流变学改性剂，填料，聚集体，发泡剂，消泡剂，增强剂，促进剂和/或延迟剂，生产涂布材料。
[0066]例举的实施例4。含表面和涂层的制品，该制品通过采用需要涂布的表面接触含(a)不大于75wt%煤灰,其中煤灰的点火损失大于3%;和(b)至少25?1:%胶乳聚合物的涂层而制造。
[0067]例举的实施例5。含合适的容器-闭合体系和涂布材料的可消费制品，其中涂布材料包含在合适的容器闭合体系内，和其中通过混合(a)不大于75wt%煤灰，其中煤灰的点火损失大于3%;和(b)至少25wt%胶乳聚合物；和任选地(c)水硬性粘结剂，超增塑剂，流变学改性剂，填料，聚集体，发泡剂，消泡剂，增强剂，促进剂和/或延迟剂，生产涂布材料。
[0068]例举的实施例6。 根据例举的实施例1的组合物，其中煤灰的点火损失大于约4%。
[0069]例举的实施例7。根据例举的实施例2的组合物，其中煤灰的点火损失大于约4%。
[0070]例举的实施例8。根据例举的实施例3的涂布材料，其中煤灰的点火损失大于约4%。
[0071]例举的实施例9。根据例举的实施例4的制品，其中煤灰的点火损失大于约4%。
[0072]例举的实施例10。根据例举的实施例5的可消费制品，其中煤灰的点火损失大于约4%。
[0073]例举的实施例11。根据例举的实施例1的组合物,其中煤灰的点火损失大于约5%。
[0074]例举的实施例12。根据例举的实施例2的组合物，其中煤灰的点火损失大于约5%。
[0075]例举的实施例13。根据例举的实施例3的涂布材料，其中煤灰的点火损失大于约5%。
[0076]例举的实施例14。根据例举的实施例4的制品，其中煤灰的点火损失大于约5%。
[0077]例举的实施例15。根据例举的实施例5的可消费制品，其中煤灰的点火损失大于约5%。
[0078]例举的实施例16。根据例举的实施例1的组合物，其中煤灰的点火损失大于约8%。
[0079]例举的实施例17。根据例举的实施例2的组合物，其中煤灰的点火损失大于约8%。
[0080]例举的实施例18。根据例举的实施例3的涂布材料，其中煤灰的点火损失大于约8%。
[0081]例举的实施例19。根据例举的实施例4的制品，其中煤灰的点火损失大于约8%。
[0082]例举的实施例20。根据例举的实施例5的可消费制品，其中煤灰的点火损失大于约8%。
[0083]本文中引证的每一参考文献通过参考全文引入。其程度为在任何参考文献的教导和本发明说明书之间不存在冲突，本发明说明书的教导应当占主导。
[0084]本发明的许多改性和其他实施方案对于受益于在前述说明书中列出的教导的本发明所属【技术领域】的技术人员是明显的。因此，要理解本发明不限于所公开的具体实施方案，和这些改性与其他实施方案拟包括在所附权利要求的范围内。尽管在本文中使用了特定的术语，但它们仅仅在上位和描述性的意义上使用而不是限制的目的。
【权利要求】
1.可用于涂布材料的组合物，它包括:(a)不大于75wt%煤灰，其中煤灰的点火损失大于3%; (b)至少25wt%胶乳聚合物；和任选地(c)水硬性粘结剂，超增塑剂，流变学改性剂，填料，聚集体，发泡剂，消泡剂，增强剂，促进剂和/或延迟剂。
2.可用于涂布材料的组合物，它由下述物质组成:(a)不大于75wt%煤灰，其中煤灰的点火损失大于3% ;和(b)至少25wt%胶乳聚合物。
3.通过混合下述物质生产的涂布材料:(a)不大于75wt%煤灰,其中煤灰的点火损失大于3%;(b)至少25wt%胶乳聚合物；和任选地(c)水硬性粘结剂，超增塑剂，流变学改性剂，填料，聚 集体，发泡剂，消泡剂，增强剂，促进剂和/或延迟剂。
4.一种含表面和涂层的制品，该制品通过采用需要涂布的表面接触含(a)不大于75wt%煤灰,其中煤灰的点火损失大于3% ;和(b)至少25wt%胶乳聚合物的涂层而制造。
5.含合适的容器-闭合体系和涂布材料的可消费制品，其中涂布材料包含在合适的容器闭合体系内，和其中通过混合(a)不大于75wt%煤灰,其中煤灰的点火损失大于3% ;和(b)至少25wt%胶乳聚合物；和任选地(c)水硬性粘结剂，超增塑剂，流变学改性剂，填料，聚集体，发泡剂，消泡剂，增强剂，促进剂和/或延迟剂，生产涂布材料。
6.权利要求1的组合物,其中煤灰的点火损失大于约4%。
7.权利要求2的组合物，其中煤灰的点火损失大于约4%。
8.权利要求3的涂布材料，其中煤灰的点火损失大于约4%。
9.权利要求4的制品，其中煤灰的点火损失大于约4%。
10.权利要求5的可消费制品，其中煤灰的点火损失大于约4%。
11.权利要求1的组合物，其中煤灰的点火损失大于约5%。
12.权利要求2的组合物，其中煤灰的点火损失大于约5%。
13.权利要求3的涂布材料，其中煤灰的点火损失大于约5%。
14.权利要求4的制品，其中煤灰的点火损失大于约5%。
15.权利要求5的可消费制品，其中煤灰的点火损失大于约5%。
16.权利要求1的组合物,其中煤灰的点火损失大于约8%。
17.权利要求2的组合物，其中煤灰的点火损失大于约8%。
18.权利要求3的涂布材料，其中煤灰的点火损失大于约8%。
19.权利要求4的制品，其中煤灰的点火损失大于约8%。
20.权利要求5的可消费制品，其中煤灰的点火损失大于约8%。
【文档编号】C09D201/00GK104169379SQ201280064381
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2012年12月26日 优先权日:2011年12月30日
【发明者】乔舒亚·V·布赖恩 申请人:乔舒亚·V·布赖恩