[發(fā)明專利]用作包括提取硅酸鹽的雙組分回填灌漿的組合物

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480019907.0
• 申請日: 2014-04-07
• 公開（公告）號: CN105073681A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F·C·賴
• 申請（專利權(quán)）人: SIKA技術(shù)股份公司
• 主分類號: C04B28/08
• 分類號: C04B28/08;C04B7/153
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 馮奕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用作回填灌漿的多組分水泥組合物，基于該多組分組合物的硬化的水泥制品的制造方法，以及含有高濃度硅酸鈉的硅酸鈉溶液作為用于水泥組合物的硬化劑的用途。

發(fā)明背景

研磨的高爐礦渣是由鐵礦物或廢料出發(fā)生產(chǎn)鑄鐵的副產(chǎn)物。在這個過程中形成液體爐渣并浮在熔融金屬上。高爐礦渣的主要成分為CaO(30-50質(zhì)量-％)、SiO₂(28-38質(zhì)量-％)、Al₂O₃(8-24質(zhì)量-％)以及其它氧化物如MgO(通常1-18質(zhì)量-％)，其在超過1900℃的溫度下與金屬分離。當(dāng)該副產(chǎn)物迅速冷卻時，獲得具有潛在水硬性的玻璃質(zhì)顆粒。

粒狀高爐礦渣允許用作為根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN197-1的水泥組分，II型(波特蘭礦渣水泥)和III型(高爐水泥)，其有高達(dá)95％的理論礦渣含量。這種高的值與爐渣的潛在水硬性及其在水泥混合物中的活性相關(guān)，其使得能夠生產(chǎn)用于特定應(yīng)用的混凝土，例如其中要求高耐久性與低熱發(fā)展或較低的環(huán)境CO₂-排放(immisions)的應(yīng)用。

具體地，EN197-1要求滿足以下條件：

(CaO+MgO)/SiO₂>1，CaO+MgO+SiO₂>67％，和玻璃體質(zhì)量大于67％。

礦渣活化需要添加選自堿、硫酸鹽、氧化鈣或基于氯離子的堿性鹽的活化劑。或者，礦渣活化可以熱引發(fā)。用礦渣取代波特蘭水泥熟料的能力隨著礦渣活化水平而增加。

在一般情況下，與高熟料含量的水泥相比，高爐渣含量的水泥的反應(yīng)性被認(rèn)為是過于溫和。因此高爐渣含量是針對這樣的應(yīng)用，其中熟料的典型的高活性會導(dǎo)致最終水泥制品過分地過熱。

在一般情況下，希望具有高爐渣的水泥，其兼有良好的機(jī)械特性如特別高的抗壓強(qiáng)度與快速固化。該性質(zhì)也會將高爐渣含量的水泥的應(yīng)用擴(kuò)展至當(dāng)前使用高熟料含量的水泥的那些領(lǐng)域，以及擴(kuò)展至惡劣環(huán)境下的結(jié)構(gòu)應(yīng)用，或者至大規(guī)模澆注的公路、鐵路或機(jī)場建設(shè)或者用于沿海地區(qū)的澆注。

在這方面，US2012/010331A1公開了包括高達(dá)95質(zhì)量％的量的具有細(xì)度為300-13000cm²/g的高爐礦渣細(xì)顆粒的高爐爐渣和5至20份石膏的混凝土組合物。用堿性刺激物如石灰、鈣或鈉的氫氧化物或波特蘭水泥硬化混凝土混合物，其中波特蘭水泥是優(yōu)選的，因?yàn)楫?dāng)它與水接觸時逐漸生成氫氧化鈣。US2012/010331A1中所述的混凝土組合物在7天之后顯示高達(dá)19MPa的抗壓強(qiáng)度，且在28天固化完成之后顯示高達(dá)約46Mpa的抗壓強(qiáng)度。

US2012/234109A1描述了一種水硬性粘結(jié)劑，其包括粘結(jié)劑質(zhì)量的30％至90％的研磨高爐礦渣，等于或大于粘結(jié)劑質(zhì)量的5％的量的波特蘭水泥熟料和硫酸鹽如CaSO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄作為活化劑。用這種粘結(jié)劑/活化劑組合物制備的水泥組合物在2天之后顯示高達(dá)22MPa的抗壓強(qiáng)度。

其中經(jīng)常采用高爐礦渣作為水硬性粘結(jié)劑的一個特殊的應(yīng)用領(lǐng)域是地質(zhì)聚合物組合物。地質(zhì)聚合物的硬化基于形成三維鋁硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)。通常，地質(zhì)聚合物是從硅酸鹽前體如硅酸鈉和鋁源如煅燒鋁礬土的混合物制成的。與水泥組合物相比，地質(zhì)聚合物通常不含常規(guī)的水泥或氫氧化鈣(熟石灰)。

地質(zhì)聚合物組合物已例如描述在WO2010/079414A2中，其中所述組合物包含研磨方解石、cotswood石和高爐礦渣作為主要成分。如上所解釋的，這些組合物包含硅酸鈉作為溶液和煅燒鋁礬土作為前體以形成硅酸鋁。配制WO2010/079414A2中的組合物，并通過加入不超過4wt.-％的少量的水固化。

EP1801084A1也公開了地質(zhì)聚合物組合物，其包含硅酸鈉、飛灰、高爐礦渣、硅酸鈉溶液和不同骨料的混合物作為主要成分。EP1801084A1的組合物通過加水和氫氧化鈉固化，其中基于總組合物計(jì)的總的水量為約5wt.-％。

最后，WO2005/049522A1公開了地質(zhì)聚合物混凝土，其包含40至60％的粗骨料、20至45％的沙子、10％至20％的飛灰和其它粘結(jié)劑組分、0.5至2％的硅酸鈉和0.2至0.6％的氫氧化鈉。在該文獻(xiàn)的實(shí)施例中，加入少量水進(jìn)行固化，使得組合物中總的水含量不超過約5wt.-％。