[發明專利]膠結材、活化劑和制備混凝土的方法

有效

• 申請號: 201380036368.7
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN104640823B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: D·M·J·鮑爾;M·利斯卡;P·休利特
• 申請（專利權）人: 戴維鮑爾集團股份有限公司
• 主分類號: C04B28/08
• 分類號: C04B28/08
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 李婉婉;金迪

一種膠結材，該膠結材含有至少90重量％的水硬性活性材料，所述水硬性活性材料含有?；郀t礦渣(GGBS)和/或粉煤灰(PFA)，以及至少0.1重量％的用于所述水硬性活性材料的活化劑組合物中的CaO。所述膠結材不含有任何的硅酸鹽水泥，因此，對環境更友好。所述膠結材進一步含有超增塑劑如聚羧酸醚(PCE)?？梢杂伤瞿z結材、骨料顆粒、水和超增塑劑的混合物形成混凝土、灰漿、薄漿、砂漿或打底物。

技術領域

本發明涉及一種活化劑組合物，該活化劑組合物用于與非OPC水硬性活性(或者更確切地說，潛在水硬性活性)材料(hydraulically-active materials)結合，例如?；郀t礦渣(ground granulated blastfurnace slag，GGBS)，以形成膠結材(cementitiousbinder)；形成膠結材的方法；以及形成混凝土(concretes)、灰漿(mortars)、薄漿(grouts)和打底物(renders)的方法。本發明還涉及不含有OPC的膠結材以及不含有OPC的混凝土、灰漿、薄漿和打底物。

背景技術

典型的混凝土和其他相關的材料如灰漿、薄漿以及打底物是通過將骨料(aggregate)材料，如砂卵石層，與膠結材(水泥)結合而形成。在當今世界上最常用的水泥是普通硅酸鹽水泥(OPC)。OPC是一種精細的研磨材料，含有至少三分之二的大量硅酸鈣相，其余部分主要由基于鋁、鐵和鎂的相制得。當OPC和骨料的混合物與水進一步混合時，發生水合反應并且混合物凝固。

作為混凝土及其相關材料的膠結材(binder)，OPC有很多優勢。使用OPC生產的混凝土快速成型(set)并硬化而具有高的壓縮強度。制造OPC的原材料是容易得到的并且水泥它們本身也相對便宜。其他有粘結性的材料，如火山灰水泥或者高爐爐渣，可能產生具有最終強度和環保耐用的結構，但是這樣的材料的成型和硬化與基于OPC的材料相比有變差的傾向。因此，傳統的水泥組合物含有部分OPC，即使仍使用其他的有粘結性的材料。

最近幾年中，各種工業過程對環境的影響已經成為全球關注的熱點。OPC的制造是高度耗能的過程，包括將各種原材料在窯中加熱至溫度大于1500℃、冷卻，然后研磨成細的粉末。據估計，對于每噸產生的OPC，由于燃料的氧化(1.6GJ/噸)，大約1噸(tonne)的二氧化碳被釋放，這作為化學反應的結果在加熱時發生。

經常被用來代替混凝土中的部分OPC的一種有粘結性的材料是粒化高爐礦渣(GGBS)。GGBS可能被描述為非-OPC潛在-水硬性活性材料。在高爐中當鐵礦石具有的鐵被提煉出時，基本由硅酸鹽和鈣的硅鋁酸鹽組成的非金屬產物能夠形成有粘結性的粘合材料。在鐵的生產中，連續從高爐頂部填充氧化鐵(球團礦(ore pellets)，燒結物等)和助溶劑(fluxing stone)，所述助溶劑包括石灰巖和白云石以及焦化燃料。從熔爐中獲得兩種產物；如同水池(pool)收集在熔爐底部的鐵水，以及浮在鐵水池上的液體鐵-高爐爐渣。在大約1500℃的溫度下，從熔爐中定期撥出這兩種產物。

為了最大限度的提高GGBS的水硬性潛力，隨著熔渣離開高爐，必須將其迅速冷卻?？焖俅慊鸹蛘呃鋮s促使縮成極小的結晶，并將熔渣轉換成具有尺寸一般小于5mm的細玻璃狀骨料-大小的顆粒。然后將這些爐渣的顆粒研磨成細小的粉末以形成GGBS。由于GGBS是煉鐵工業的副產物，它比OPC具有更低的碳排放量(即，每噸的GGBS排放0.055噸的CO₂vs.每噸的OPC排放～1噸的CO₂)。因此，每噸混凝土釋放的二氧化碳的量可能被減少，如果使用部分GGBS與OPC共同作為膠結材。通常情況下，GGBS不能替代大于70重量％的OPC以形成可用的混凝土或者灰漿的膠結材。完全排除OPC將是可取的，但是為了發揮水硬性材料的作用，GGBS需要活化劑。

使用GGBS作為有粘結性的材料已被公知多年，而且追溯到約1774年，那時Loriot用GGBS與熟石灰組合制成了灰漿。熟石灰被作為活化劑使用。雖然由被石灰(lime)激活的GGBS形成的膠結材可能具有有益的特性，凝固時間(set times)和強度增益時間與同樣的OPC相比更長。