[發明專利]基于高爐礦渣的粘合劑

有效

• 申請號: 201380038038.1
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN104619671B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: F.黑澤爾巴特;U.杜達
• 申請（專利權）人: 圣戈班韋伯公司
• 主分類號: C04B5/06
• 分類號: C04B5/06;C04B7/153;C04B7/19;C04B28/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 段家榮;林森

本發明描述了用于建筑材料的粘合劑，其包含至少：?磨細的高爐礦渣，和?至少一種選自鉍、銅、銀或錫鹽的一價、二價或三價金屬鹽，該鹽在與所述礦渣混合的過程中能夠形成金屬硫化物，該金屬硫化物在25℃下測得的溶度積KSP小于10?10。

本發明涉及基于高爐礦渣的用于建筑材料的粘合劑，并涉及制備此類粘合劑的方法，涉及包含所述粘合劑的砂漿或混凝土組合物，并還涉及它們的制備方法，并涉及由這些組合物獲得的建筑材料。本發明還涉及消除或減少制造基于高爐礦渣的建筑材料的過程中散發的硫的氣味的方法。

與水泥制造相關的大部分環境問題涉及制造水泥熟料，這需要脫碳、煅燒、燒結和加熱的操作，特別是在大約1450℃的非常高的溫度下。生產一噸波特蘭水泥產生0.7至1噸的二氧化碳。

由此已經進行了許多嘗試以減少水泥的碳足跡，目前設想的解決方案之一包括使用基于工業廢料的替代原材料。有可能通過混入類似水泥的添加劑如飛灰、磨細的高爐礦渣、硅灰、偏高嶺土、火山灰或天然火山灰以制造復合水泥（通常稱為混合水泥），由此減少水泥的熟料含量。此類水泥特別描述在標準EN197-1中，該標準定義了27種普通水泥及其成分的規格。

由于高反應性，包含高爐礦渣的水泥是特別有利的。高爐礦渣是由鐵礦石制造鑄鐵所獲得的副產物；其對應于鐵礦石的貧瘠的脈石，因密度差異從液體鑄鐵中分離。熔渣更輕，浮在液體鑄鐵浴上。高爐礦渣主要包含硅酸鹽，以及較少量的硫化物。通過用高壓下的空氣或水射流突然冷卻或驟冷熔融礦渣獲得的玻璃化礦渣具有玻璃狀結構。這使其能夠開發水力性質：參考顆粒狀爐渣，其粒子的直徑小于5毫米。顆粒狀爐渣可以在干燥后細磨并在水泥工業中使用。大部分磨細的高爐礦渣具有3800至4500 cm2/g（也表示為Blaine單位）的細度。

CEM II/A-S水泥，也稱為波特蘭高爐水泥，包含65重量%至94重量%的熟料和6重量%至35重量%的磨細的高爐礦渣。CEM III/A-B-C水泥或高爐水泥包含36%至95%的礦渣和5%至64%的熟料。近來進行的研究已經表明有可能用磨細的高爐礦渣取代超過95%的波特蘭水泥，甚至使用該礦渣作為建筑材料用粘合劑。例如將提到專利FR-B-2 952 050和US-B-6409 820，它們描述了出色的基于磨細的高爐礦渣的粘合劑，其可以在“溫和”條件下使用，也就是說無需使用高度堿性并因此其操作存在危險的活化體系。

硫存在于高爐礦渣中并由于制造鑄鐵的過程在還原性條件下發生而主要以硫化物形式存在。當高爐礦渣與酸環境接觸時，可以釋放硫化氫。眾所周知的是這種含硫化合物具有令人不快的氣味，令人想起臭雞蛋，當其以高濃度存在時甚至會成為毒物。嗅覺檢測閾值非常低，0.0005 ppm即可檢測此類氣體的存在，這相當于每間房間幾個分子。致死限值為大約800 ppm。在建筑材料中從未達到過該濃度水平。但是，這種氣味令人不快，因為其非常強烈并且在極低濃度下即可察覺。

因高爐礦渣中存在含硫化合物而造成的建筑材料中的另一已知問題涉及它們的特定顏色。在礦渣的水合過程中，其顏色發生變化，并從淺灰色變為藍/綠色。根據最廣泛接受的理論，這種變化可以解釋為高爐礦渣中存在的含硫化合物與高爐礦渣中存在的鈣鹽首先反應形成硫化鈣，其隨后與礦渣中存在的鐵和錳離子反應，形成具有強烈的藍/綠色彩的多硫化物絡合物。因其致密結構，這種著色通常視為具有良好反應性、品質和耐久性的混凝土的標志。這是由于，只要這些硫化物與大氣中的氧接觸，它們被氧化得到本身無色的亞硫酸鹽或硫酸鹽，并且這種變色不可逆地消失。在由非常致密的混凝土制成的結構中，綠色著色會保留在該結構核心處數年，由此表現出致密和不透氣的結構。在大多數情況下，例如對于由礦渣基混凝土制成的接縫、砂漿或組件，這種變色完全不會令人煩惱。但是，存在某些應用，其中這種藍色變色可能會產生問題。例如，在粘接游泳池瓷磚的情況下，常常存在過多材料可見的風險，例如勾縫砂漿。如果游泳池在勾縫后迅速裝滿水的話，空氣氧化過程可能尚未完全，這種藍/綠色可能保持永久可見，這會損害游泳池的美觀。如果將新澆注的混凝土除去模板并且該混凝土過快地遭遇長時間降雨的話，也會遇到同樣的問題。