專利名稱：用植物集料生產(chǎn)混凝土或砂漿的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于可再生原料生產(chǎn)混凝土或砂漿的方法。
現(xiàn)有技術(shù)僅基于植物集料的生產(chǎn)混凝土和砂漿是已知的，如例如木材、大麻稈或蘆葦稈。將經(jīng)切碎的植物原料在生產(chǎn)這類砂漿的第一操作步驟中預(yù)先礦化。在預(yù)先礦化中，將植物顆粒置于礦化浴內(nèi)，或用礦化液體將其濕潤(rùn)或噴濕，在此硫酸鋁或水泥常作為礦化劑使用。隨后使植物顆粒脫水和干燥。然后干燥的、預(yù)先礦化的顆粒在工地上可以作為集料用混合水與水泥混合成砂漿。植物集料的預(yù)先礦化確保植物集料與固化的水泥漿更堅(jiān)固地結(jié)合，以使混凝土或砂漿達(dá)到所要求的抗彎曲張力強(qiáng)度和抗壓性能。在這一點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)指出已知的植物集料的預(yù)先礦化是昂貴的而且在環(huán)保方面并非是無害的。
生產(chǎn)混凝土或砂漿的舊方法是已知的，在這些方法中，未預(yù)先礦化的植物集料與礦物集料、混合水及水泥混合。這些方法在實(shí)踐中并不成功。
FR 1018109(1952)中描述了一種用于吸音地板和隔墻的材料，優(yōu)選由如下部分組成10％人造水泥、10％磨碎的白堊、25％沙、40％鋸屑和10％軟木粉。該項(xiàng)專利的說明書中沒有解釋人造水泥的含義。另外，應(yīng)當(dāng)指出這種材料包含總量為35％的礦物集料和極少百分比的粘合劑。該專利說明書還簡(jiǎn)單提及其砂漿可僅僅由水泥、白堊、沙和軟木或由水泥、白堊、鋸屑和軟木生產(chǎn)。專利說明書FR 1018109沒有另外詳述關(guān)于最后兩種砂漿的混合比。
DE 847 725(1952)中描述了一種材料，可生產(chǎn)受釘石(vonnagelbaren Steinen)、輕質(zhì)建筑板和地板鋪料，其不包含水溶性鎂化合物且相對(duì)造價(jià)低廉。其建議的材料為木粉或木屑、石灰石或灰大理石(粒度為0至1mm)和水泥的混合物。建議用2重量份的鋸屑或木屑、4重量份的磨碎的灰色大理石以及3重量份的水泥的一種混合物來生產(chǎn)受釘石。建議用3重量份的混有木刨花的鋸末或混有鋸屑的木刨花、10重量份的磨碎的灰色大理石以及6至7重量份的水泥的一種混合物來生產(chǎn)輕質(zhì)建筑板。建議用4重量份的木粉、12重量份的磨碎的灰色大理石以及20重量份的水泥的一種混合物來生產(chǎn)地板鋪料。當(dāng)這樣的材料固化時(shí)，灰色大理石和水泥形成較重的礦物基體，木纖維凝固在其中?？梢栽O(shè)想該種具有較重礦物基體的材料并不提供特別的隔熱和隔音性能。
GB 638,501(1950)中描述了一種據(jù)稱是抗風(fēng)雨的材料，用于生產(chǎn)板材、屋頂蓋板、屋頂瓦、管道和屋檐水槽。優(yōu)選的該材料的混合物包括30重量份的紙或纖維素、40重量份的水泥、10重量份的白堊、10重量份的熟石灰、10重量份的河泥?？梢栽O(shè)想該材料并不提供好的隔熱和隔音性能。
本發(fā)明的目的本發(fā)明的目的是簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)地基于植物集料來生產(chǎn)混凝土和砂漿，其固化的混凝土/砂漿應(yīng)該具有較低的比重，此外關(guān)于隔熱、隔音、抗彎曲張力強(qiáng)度和抗壓具有好的性能。
發(fā)明綜述根據(jù)本發(fā)明，此目的是通過僅以植物集料、礦物粘合劑與混合水為基礎(chǔ)生產(chǎn)混凝土或砂漿的方法實(shí)現(xiàn)的，其植物集料的比重在剩余水分約15％時(shí)測(cè)得為80-160kg/m3。植物集料不預(yù)先礦化。取而代之的是，在混合混凝土或砂漿時(shí)，將4至14kg(通常情況6至12kg)不可水合的、細(xì)磨的礦化劑加入到每立方米的植物集料中。“不可水合的礦化劑”可理解為是細(xì)磨的礦物質(zhì)，和粘合劑相反，與混合水形成的不是水合物。已證實(shí)在將混凝土/砂漿混合時(shí)添加的礦化劑沉集在植物集料顆粒的表面，同時(shí)在將其固化時(shí)，確保植物集料顆粒和礦物粘合劑基體間更堅(jiān)固的結(jié)合，以使混凝土或砂漿達(dá)到期望的抗彎曲張力強(qiáng)度和抗壓性。換句話說，從混凝土混合開始至粘合劑水合結(jié)束，植物集料表面可說是發(fā)生著預(yù)先礦化。礦化劑磨得越細(xì)，它在植物集料表面的沉集就越快和越好。也應(yīng)當(dāng)指出，礦化劑只沉集在植物集料的表面，而因此不影響植物集料顆粒的基本結(jié)構(gòu)。另外，加入的礦化劑的劑量應(yīng)由植物集料類型而定，使其剛好使植物集料顆粒表面完全礦化，或只有微量的剩余。這避免了在混凝土或砂漿固化時(shí)更大量的礦化劑凝固在粘合劑基體中植物集料顆粒之間。最后證實(shí)根據(jù)本發(fā)明的方法允許植物集料的生產(chǎn)成本急劇降低，因?yàn)樗讵?dú)立操作步驟中進(jìn)行昂貴的預(yù)先礦化是多余的。另外，通過省卻了在一獨(dú)立操作步驟中的預(yù)先礦化排除了對(duì)以植物集料為基礎(chǔ)生產(chǎn)混凝土和砂漿的方法有害于環(huán)境的顧慮。根據(jù)本發(fā)明的混凝土/砂漿的非植物成份受礦物粘合劑和少量加入的礦化劑的限制。最令人驚訝的是，盡管如此，固化的混凝土/砂漿呈現(xiàn)出優(yōu)越的抗彎張力強(qiáng)度和抗壓性能。由于大份額低比重的植物集料和沒有其它礦物填充劑的礦物粘合劑基體，固化的混凝土/砂漿還具有低比重和好的關(guān)于隔熱和隔音性能。
有利的礦化劑為經(jīng)細(xì)磨的石粉，其至少80重量％的石粉的粒度小于0.09mm?；旧?，優(yōu)選的礦化劑包括通?？缮藤彽纳妓徕}。生碳酸鈣的優(yōu)點(diǎn)是非常便宜、具有很高的研磨細(xì)膩性、可很好地懸浮于水中，另外只有1.18t/m3的低比重。礦化劑與混合水的混合比為1000kg水中25至50kg礦化劑是有利的。
一種有利的粘合劑如卜特蘭水泥，特別是PZ 42.5級(jí)卜特蘭水泥。如果生產(chǎn)抹灰砂漿，將可水合的石灰如熟石灰添加到卜特蘭水泥中是有利的。根據(jù)礦物粘合劑的型號(hào)和混凝土/砂漿的用途，每立方米植物集料中加入180和400kg間的礦物粘合劑。
所述植物集料優(yōu)選由以直徑范圍從0到5.0mm的纖維狀的顆粒組成。如果要生產(chǎn)輕質(zhì)混凝土和輕質(zhì)無縫混凝土地板，植物集料在極大程度上由長(zhǎng)度為5mm至40mm的纖維狀顆粒組成將是有利的。如果要生產(chǎn)輕質(zhì)灰泥和隔熱灰泥，如植物集料在極大程度上由長(zhǎng)度短于5mm的纖維狀顆粒組成將是有利的。
植物集料優(yōu)選用纖維狀、快速重新生長(zhǎng)的植物，例如通過切碎來生產(chǎn)。在此還考慮針葉樹木、大麻稈和蘆葦稈。闊葉樹木由于其含糖量高是不合適的。主要是C4類的植物為優(yōu)選的，其特色是高水平的光合作用性能。芒屬(Miscanthus)快速生長(zhǎng)植物特別有用。優(yōu)選的芒屬類型為Miscanthus Gigantheus，其具有極高的硅含量。其通過根據(jù)本發(fā)明方法生產(chǎn)的砂漿和輕質(zhì)混凝土在固化后提供具有體積穩(wěn)定性高的產(chǎn)品。
然而，不同植物的混合物可作為用于集料的原料。
測(cè)試描述由以下部分組成的砂漿在盤式混合機(jī)內(nèi)混合集料1m3中包括1/3針葉木+1/3大麻+1/3芒，經(jīng)切碎，顆粒直徑為0-5mm，顆粒長(zhǎng)度為5-40mm，剩余濕度小于18％。
粘合劑280kg卜特蘭水泥(PZ 42.5級(jí))和100kg熟石灰。
礦化劑9kg商購碳酸鈣，根據(jù)制造商由95％(生)CaCO3和5％其它材料組成，其中85重量％的粒度范圍在0mm與0.09mm之間，最大的超級(jí)粒度為2mm。
混合水250升，溫度大致18℃，以達(dá)到K1稠度(輕微潮濕)。
在混合過程中，集料材料、混合水、粘合劑和礦化劑在強(qiáng)制混合機(jī)(例如，盤式混合機(jī))中彼此混合2分鐘。其添加順序基本上不重要。然而，為避免混合物在盤式混合機(jī)中粘連和結(jié)塊，在添加礦化物和粘合劑前，往盤式混合機(jī)中加入植物集料和混合水是有利的。
按如上配方混合的砂漿，經(jīng)德國亞琛(Aachen)市北萊茵-威斯特伐利亞技術(shù)大學(xué)[Rheinisch-Westfalische Technische Hochschule(RWTH)]機(jī)械工程和建筑結(jié)構(gòu)的教師(下文檢測(cè)學(xué)院)檢測(cè)，并澆入40mm×40mm×100mm的鋼模具內(nèi)，輕微夯實(shí)，剝離。所述模制測(cè)試塊在檢測(cè)學(xué)院的溫度為18-20℃的空調(diào)室內(nèi)放置28天凝固。檢測(cè)學(xué)院隨后將11個(gè)測(cè)試塊按照DIN EN 196 04檢測(cè)它們的抗彎曲張力強(qiáng)度和抗壓性能。11個(gè)測(cè)試塊的算術(shù)平均值如下抗彎曲張力強(qiáng)度3.64N/mm2，抗壓性能9.43N/mm2。按德國標(biāo)準(zhǔn)對(duì)抹灰砂漿只要求1N/mm2的抗彎曲張力強(qiáng)度和5N/mm2的抗壓性能。
混凝土或砂漿的用途通過根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的混凝土或砂漿突出地適用于生產(chǎn)生態(tài)的、隔熱的輕質(zhì)混凝土、內(nèi)部和外部涂抹用砂漿、無縫混凝土地板或浮動(dòng)的可無縫混凝土地板，以及生態(tài)的和隔熱的成品墻體、建筑用磚與絕緣板。這些產(chǎn)品不僅用于新型生態(tài)建筑物，如單戶和多戶家用住房，也用于修理現(xiàn)有建筑物，如翻新鋪板以隔離腳步聲，而且成品的相對(duì)很小的自身重量也有作用(取決于其組合，350-550kg/m3)。
權(quán)利要求
1.僅以植物集料、礦物粘合劑和混合水為基礎(chǔ)生產(chǎn)混凝土或砂漿的方法，其植物集料的比重在剩余水分約15％時(shí)測(cè)得為80至160kg/m3，其特征在于，當(dāng)混合混凝土或砂漿時(shí)，每立方米植物集料中添加4至14kg非水合的、經(jīng)細(xì)磨的礦化劑。
2.如權(quán)利要求1所定義的方法，其特征在于，礦化劑為經(jīng)細(xì)磨的石粉。
3.如權(quán)利要求1或2所定義的方法，其特征在于，所添加的至少80重量％的礦化劑的粒度小于0.09mm。
4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所定義的方法，其特征在于，礦化劑主要包含生碳酸鈣。
5.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所定義的方法，其特征在于，礦物粘合劑包含卜特蘭水泥，特別是PZ42.5級(jí)卜特蘭水泥。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所定義的方法，其特征在于，礦物粘合劑是卜特蘭水泥和熟石灰的混合物。
7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所定義的方法，其特征在于，每立方米植物集料中加入180和400kg之間的礦物粘合劑。
8.如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所定義的方法，其特征在于，礦化劑對(duì)混合水的混合比是25至50kg礦化劑對(duì)1000kg水。
9.如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所定義的方法，其特征在于，植物集料在極大程度上由直徑為0-5.0mm的纖維狀顆粒組成。
10.如權(quán)利要求9所定義的方法，其特征在于，生產(chǎn)輕質(zhì)混凝土和輕質(zhì)無縫混凝土地板，其植物集料在極大程度上由長(zhǎng)度范圍從5到40mm的纖維狀顆粒組成。
11.如權(quán)利要求9所定義的方法，其特征在于，生產(chǎn)輕質(zhì)灰泥和隔熱灰泥，其植物集料在極大程度上由長(zhǎng)度短于5mm的纖維狀顆粒組成。
12.如權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所定義的方法，其特征在于，在生產(chǎn)植物集料時(shí)使用針葉樹木、大麻和蘆葦。
13.如權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所定義的方法，其特征在于，芒屬植物用于植物集料的生產(chǎn)。
14.如權(quán)利要求13所定義的方法，其特征在于，植物MiscanthusGigantheus用于植物集料的生產(chǎn)。
15.如權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所定義的方法，其特征在于，本方法用于生產(chǎn)輕質(zhì)混凝土、輕質(zhì)砂漿、無縫混凝土地板以及輕質(zhì)灰泥和隔熱灰泥。
全文摘要
描述了一種僅以植物集料、礦物粘合劑和混合水為基礎(chǔ)生產(chǎn)混凝土或砂漿的方法。在混合混凝土或砂漿時(shí)，將4至14kg不可水合的、細(xì)磨的礦化劑添加到每立方米植物集料中，代替了以單獨(dú)操作步驟對(duì)植物集料的預(yù)先礦化。優(yōu)選的礦化劑為生碳酸鈣。
文檔編號(hào)C04B28/12GK1543445SQ01814939
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2001年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月9日
發(fā)明者黑里貝特·赫恩, 黑里貝特 赫恩 申請(qǐng)人:馬蒂亞斯·特里爾魏勒, 埃菲爾豪斯盧森堡股份有限公司, 馬蒂亞斯 特里爾魏勒