專利名稱：新型泡沫混凝土的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及泡沫混凝土以及用于制備泡沫混凝土的泡沫組合物。
背景技術(shù)：
存在很多類型的旨在以砌塊形式用于構(gòu)架工程的建筑材料。這樣的材料包括基于粘土的材料(例如中空或蜂窩磚如Monomur )、水泥材料(例如固體混凝土塊或中空混凝土塊)或者有機(jī)材料(例如大麻纖維如Chanvribloc )。在這些塊中，輕質(zhì)混凝土塊憑借例如它們的熱絕緣性能對(duì)于很多應(yīng)用而言是有利的。輕質(zhì)混凝土是這樣的混凝土，該混凝土由于例如其包含孔或空白空間而比常規(guī)混凝土更輕。這樣的孔或空白空間是由于在混凝土中存在形成氣泡的空氣。有可能由I立方米的原材料制備大約5立方米的混凝土成品，其為由20%固體材料和80%空氣構(gòu)成的塊(對(duì)于密度為400千克/立方米的塊)。制備輕質(zhì)混凝土塊的一個(gè)困難是同時(shí)確保塊的輕質(zhì)及機(jī)械強(qiáng)度。制備輕質(zhì)水泥材料以形成泡沫塊的最普遍的方式是a)在混凝土凝固的過程中，在包含砂子與水泥的混合物中，通過鋁粉末與富含石灰的反應(yīng)物之間的化學(xué)反應(yīng)而生成氣體；b)制備含水泡沫(通過將空氣引入水與起泡劑的混合物中)并將泡沫注入水泥糊劑中；或者c)在混合器中對(duì)水泥糊劑直接充氣。然而，這樣的方法并不總是令人滿意的。第一種方法由于其復(fù)雜性并不提供對(duì)密度的足夠控制。第二種方法要求向水泥糊劑中加入水作為泡沫的一部分，其自然使得糊劑流體化，但是損害了最終機(jī)械性能。第三種方法不提供足夠強(qiáng)的泡沫。在最后兩種情況中，所需要的低流動(dòng)性通過已知的方式獲得，所述已知的方式涉及使用流化劑和/或減水劑，有時(shí)通過優(yōu)化粉末混合物的顆粒測(cè)量法。盡管使用流化劑(例如超增塑劑)不帶來改進(jìn)的流動(dòng)性，但是這通常與顆粒的高分離以及產(chǎn)生結(jié)塊的增加趨勢(shì)有關(guān)，由此損害制備的固體材料的機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明嘗試解決的問題是簡(jiǎn)化泡沫混凝土的制備，有利于制備具有低的水/水泥比率和水/固體比率的流體水泥糊劑，和/或確保泡沫混凝土良好的熱和機(jī)械性能。出人意料地，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以特定比率聯(lián)合使用特定已知的促進(jìn)劑和起泡劑產(chǎn)生協(xié)同效果，增加水泥糊劑的流動(dòng)性。流動(dòng)性的增加有利于例如在高剪切速率混合器中泵送糊劑并且有利于起泡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖提供以下中的至少一種泡沫混凝土，其可以例如在建筑或建造業(yè)(包括土木工程和道路)中用作預(yù)澆注塊，并且可以在設(shè)備(例如預(yù)拌混凝土混合設(shè)備)中或在施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)澆注；、
低密度泡沫混凝土 ；具有良好熱、聲和/或機(jī)械性能的泡沫混凝土 ；用于制備泡沫混凝土的水泥漿料，所述漿料與不含在本發(fā)明中所使用的摻合物的相同漿料相比具有低水含量；泡沫混凝土塊，其使得有可能大幅減少例如板邊緣、橫墻、系墻鐵和過梁處的熱橋接(其有可能減少室內(nèi)或室外的絕緣);泡沫混凝土塊，其通過在環(huán)境溫度下模制并 凝固，接著例如在環(huán)境條件下(例如不進(jìn)行加熱)硬化而制得，由此減少制備它們所必需的能量以及相關(guān)的CO2排放；和/或與已知的具有類似密度的塊相比具有改進(jìn)的抗開裂性的泡沫混凝土。因此，本發(fā)明提供一種密度為200至800千克/立方米的泡沫混凝土，其包含相對(duì)于所述混凝土總質(zhì)量以質(zhì)量計(jì)的-水泥；- 7jC ；-0. 01至5%的減水劑、增塑劑或超增塑劑；-相對(duì)于水的量0.45至5%的起泡劑；-水溶性鈣鹽；包含尺寸為0. I至300微米的無機(jī)顆粒例如礦物顆粒(優(yōu)選選自碳酸鈣、硅灰、熔渣、粉煤灰、火山灰、玻璃和硅質(zhì)填料以及它們的混合物)；起泡劑與鈣鹽的比率為0. 3至0. 8 ;泡沫混凝土包含10質(zhì)量％或更多的熔渣。在包括所附權(quán)利要求書的本說明書中，0. 3至0. 8的比率基于作為鈣鹽的無水氯化鈣的基礎(chǔ)而計(jì)算。當(dāng)使用不同的鈣鹽時(shí)，用于計(jì)算比率的鈣鹽的質(zhì)量為以無水氯化鈣的等效質(zhì)量計(jì)的質(zhì)量。有可能回收已有的本發(fā)明的泡沫混凝土以再次用于制備新型泡沫混凝土。使用低能壓碎方式壓碎已有的泡沫混凝土以制備粒徑通常為200至1000微米的粒子材料。可以將相對(duì)于新型泡沫混凝土質(zhì)量的至多約10質(zhì)量％的粒子材料引入新型泡沫混凝土中。當(dāng)在溶液中使用減水劑、增塑劑、超增塑劑或起泡劑時(shí)，所述量為溶液中活性成分的量。鈣鹽可以為水合物或無水的當(dāng)使用水合物時(shí)，所述量基于無水材料表示。起泡劑優(yōu)選為陰離子起泡劑，例如磺酸酯或硫酸酯，更優(yōu)選選自烷基磺酸酯、烷基醚磺酸酯、羥烷基醚磺酸酯、a -烯烴磺酸酯、烷基苯磺酸酯、烷基硫酸酯、烷基醚硫酸酯、羥烷基醚硫酸酯、a -烯烴硫酸酯和烷基苯硫酸酯或它們的混合物。烷基硫酸酯或烷基醚硫酸酯優(yōu)選具有下式CnH2n+1- (OCH2CH2)ni-OSO3M(I)其中，n為8至14，基團(tuán)CnH2n+1為線性的或支化的，m為0至15，M表示堿金屬。M優(yōu)選表示鈉或鉀，更優(yōu)選鈉；m優(yōu)選為0至10，例如0至9。優(yōu)選的起泡劑為式(I)的線性或支化的烷基醚硫酸酯，其中n為8至12，優(yōu)選10至12，例如9至11，m為I至6?；鶊F(tuán)CnH2lrt優(yōu)選為線性的。起泡劑可以為燒基釀硫酸酷和燒基硫酸酷的混合物。每個(gè)燒基釀硫酸酷和燒基硫酸酯可以本身為根據(jù)式(I)的化合物的混合物。
在包括所附權(quán)利要求書的本說明書中，術(shù)語“水溶性鈣鹽”理解為在20° C下在水中的溶解度為2克/100毫升以上的鹽。這種鹽通常具有這樣的陰離子，該陰離子被接受以本發(fā)明所用的濃度用于包含水泥的含水組合物中。水溶性鈣鹽優(yōu)選氯化鈣、亞硝酸鈣、硝酸鈣、甲酸鈣、乙酸鈣或其混合物。優(yōu)選氯化鈣、甲酸鈣和硝酸鈣。在本發(fā)明中所用的水溶性鈣鹽可以呈固體如粉末或者液體如水溶液形式。起泡劑與水溶性鈣鹽的比率優(yōu)選為0. 4至0. 8，例如0. 45至0. 75，優(yōu)選0. 45至0. 65，更優(yōu)選0. 45至0. 6，最優(yōu)選0. 45至0. 55。根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土的密度優(yōu)選為300至700千克/立方米，更優(yōu)選400至600千克/立方米，最優(yōu)選450至550千克/立方米。本發(fā)明的泡沫混凝土通常包含30至90體積％的氣體，例如空氣，更優(yōu)選60至80體積％?？諝饪梢砸晕⒓?xì)胞的形式，并賦予塊蜂窩結(jié)構(gòu)以提供熱絕緣性能(“分布式的絕 緣”)。微細(xì)胞的尺寸可以為例如0.5至I毫米。空氣通常均勻地捕獲在材料本體(mass)中并承擔(dān)絕緣作用。適合用于本發(fā)明的水泥包括波特蘭水泥、鋁酸鈣水泥、基于鎂的水泥、硫化鋁酸鈣水泥以及它們的混合物。優(yōu)選的波特蘭水泥為在EN 197-1標(biāo)準(zhǔn)中限定的那些，更優(yōu)選的水泥包括碳酸鈣、硅灰、熔渣、粉煤灰、火山灰、玻璃或硅質(zhì)填料或它們的混合物。這樣的水泥包括波特蘭水泥(CEM I);波特蘭熔洛水泥；波特蘭-硅灰水泥；波特蘭-火山灰水泥；波特蘭-粉煤灰水泥；波特蘭-石灰石水泥；和波特蘭-復(fù)合水泥，優(yōu)選包括碳酸鈣、硅灰、熔渣、粉煤灰、火山灰、玻璃或硅質(zhì)填料或它們的混合物；火山灰水泥；以及復(fù)合水泥。應(yīng)該理解，如果使用共混的水泥，則在本發(fā)明的泡沫混凝土中存在的礦物顆?？梢砸呀?jīng)存在于水泥中。優(yōu)選的鋁酸鈣水泥為例如Ciments FondllSi)、招酸鹽水泥以及根據(jù)NF EN 14647標(biāo)準(zhǔn)的水泥。優(yōu)選的基于鎂的水泥可以包括碳酸鎂、氧化鎂或硅酸鎂，例如在美國(guó)專利號(hào)4，838，941中所公開的。優(yōu)選的用于本發(fā)明的水泥是波特蘭水泥，其單獨(dú)使用或者與其它前述水泥中的任一種(例如硫化鋁酸鈣水泥)結(jié)合使用。在本發(fā)明的泡沫混凝土中的水泥(以研磨的熟料表示)與無機(jī)顆粒的比率優(yōu)選為30/70至50/50，更優(yōu)選35/65至50/50，最優(yōu)選大約35/65。在本發(fā)明的泡沫混凝土中的水/水泥(W/C)比率(其中水泥以研磨的熟料表示)優(yōu)選為0. 3至0. 9，更優(yōu)選0. 4至0. 7，最優(yōu)選大約0. 45。減水劑、增塑劑或超增塑劑的量?jī)?yōu)選為0. 01至0. 2%，更優(yōu)選0. 02至0. 08%。根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土的水/水泥重量比可以尤其取決于所用礦物顆粒的需水量而變化。水/水泥比定義為水(W)的量與水泥(C)重量的重量比。在ConcreteAdmixtures Handbook, Properties Science and Technology, V. S. Ramachandran, NoyesPublications, 1984 中減水劑被定義為這樣的添加劑，該添加劑使得混凝土的混合水的量通常降低10-15%以得到給定的可加工性。減水劑包括例如磺化木質(zhì)素、羥基羧酸、碳水化合物和其它特定的有機(jī)化合物，例如甘油、聚乙烯醇、鋁-甲基-硅酸鈉、磺胺酸和酪蛋白。超增塑劑屬于化學(xué)上不同于通常減水劑的新一類減水劑，且能夠使得水含量降低約30%。超增塑劑被廣泛地分為四類萘甲醛磺酸酯濃縮物(SNF)(通常為鈉鹽);或者三聚氰胺甲醛磺酸酯濃縮物(SMF);改性的木素磺化鹽(MLS);及其它。更近期的超增塑劑包括多羧酸化合物，例如聚丙烯酸酯。超增塑劑優(yōu)選為新一代超增塑劑，例如包含聚乙二醇作為接枝鏈和在主鏈具有羧基功能(例如多羧酸醚)的共聚物。還可使用聚羧酸-聚磺酸鈉和聚丙烯酸鈉。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土包括超增塑劑，例如PCP超增塑劑。根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語“PCP”或“聚羧酸酯多氧化物”應(yīng)被理解為丙烯酸和/或甲基丙烯酸的聚合物或共聚物，以及它們的聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)的酯。本發(fā)明的泡沫混凝土優(yōu)選不包含消泡劑。一些商用超增塑劑可以包含消泡劑，可能不適合用于本發(fā)明中。在本發(fā)明的泡沫混凝土中的無機(jī)顆粒優(yōu)選為碳酸鈣、硅灰、熔渣、粉煤灰、火山灰， 優(yōu)選天然存在的火山灰、玻璃例如碎玻璃或珠、以及硅質(zhì)填料或它們的混合物。包含粉煤灰的合適顆粒包括獲自北美(Lafarge，威爾郡，伊利諾斯州)的那些粒徑D5(i=6. 8微米。包含火山灰的合適顆粒包括獲自南非的Superpozz :粒徑D5(l=3. 4微米。包含天然存在的火山灰的合適顆粒包括獲自希臘的火山灰(Yali):粒徑D5tl=IO. 6微米。無機(jī)顆粒的熱導(dǎo)率有所不同。通常，熔渣比粉煤灰的熱導(dǎo)率低，粉煤灰比天然存在的火山灰的熱導(dǎo)率低，天然存在的火山灰比石灰石的熱導(dǎo)率低。無機(jī)顆粒的尺寸優(yōu)選為I至100微米,例如I至80微米。顆粒的Dltl優(yōu)選為I至4微米。顆粒的D5tl優(yōu)選為4至20微米，更優(yōu)選6至15微米。顆粒的D9tl優(yōu)選為12至100微米。優(yōu)選地，本發(fā)明的混凝土還包含水合、半水合或無水硫酸鈣。優(yōu)選地，本發(fā)明的泡沫混凝土還包含石灰。本發(fā)明的泡沫混凝土優(yōu)選還包括泡沫穩(wěn)定劑，例如甜菜堿、氧化胺或脂肪酰胺。也可使用其它添加劑，例如阻滯劑如檸檬酸。本發(fā)明還提供根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土的制備方法，該方法包括(a)混合水泥；水；0. 01至5%的減水劑、增塑劑或超增塑劑；相對(duì)于水的量0. 45至5%的起泡劑；水溶性鈣鹽；尺寸為0. I至300微米的無機(jī)顆粒例如礦物顆粒(優(yōu)選選自碳酸鈣、硅灰、熔渣、粉煤灰、火山灰、玻璃和硅質(zhì)填料以及它們的混合物)；起泡劑與鈣鹽的比率為0. 3至0. 8 ;(b)將氣體優(yōu)選空氣引入在步驟(a)中獲得的混合物中以形成泡沫混凝土；以及任選地(c)模制所述泡沫混凝土并使其凝固?？捎纱双@得泡沫混凝土元件(S卩，以成型形式的泡沫混凝土)，例如塊。
在凝固后泡沫混凝土將繼續(xù)隨時(shí)間硬化。在脫模前硬化過程不需要完全完成。應(yīng)該理解，當(dāng)元件具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以保持其成型形式時(shí)，可以脫模元件。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，在步驟(b)中引入的所有空氣保留在泡沫混凝土中。模制的元件可以為預(yù)成型件，該預(yù)成型件在模制后被切割以制備所需形狀的元件，例如塊。所述元件優(yōu)選以這樣的方式保持以防止或減少早期失水例如，元件可以被例如不滲水的塑料片材覆蓋；或者可以使得元件在潮濕氣氛中(優(yōu)選在受控的相對(duì)濕度下，更優(yōu)選80%以上)硬化通常至少24小時(shí)。在本發(fā)明的方法中的混合步驟優(yōu)選包括初始混合，以及優(yōu)選抗絮凝步驟；優(yōu)選地，由初始混合和抗絮凝獲得的混合物在高剪切速率下經(jīng)受進(jìn)一步的混合。根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選不包括高壓滅菌步驟。
在本發(fā)明的方法的步驟(C)中在凝固前的時(shí)間段優(yōu)選為I至7小時(shí)，例如約2小時(shí)。混合步驟(a)通常制得水泥漿料。通常地，根據(jù)下述方法之一進(jìn)行步驟(a)-與水同時(shí)加入組分和/或在水中加入組分；或者-在加入水之前以干燥形式混合固體組分。優(yōu)選地，成分(起泡劑除外)和一部分水首先進(jìn)行混合；在該階段均勻混合成分，發(fā)生抗絮凝。接著加入起泡劑和剩余的水，并進(jìn)行進(jìn)一步混合。起泡劑和剩余水的加入增加了混合物的流動(dòng)性，并有利于例如在高剪切速率下進(jìn)一步混合。引入氣體的步驟(b)可以以不同的方式進(jìn)行，例如通過直接引入氣體或者通過引入氣相在液體，通常為含水液體中的分散體(泡沫)。需要起泡劑以制備泡沫。所用的起泡劑優(yōu)選為陰離子的或非離子的，其可以與在步驟(a)中所用的起泡劑相同或不同以制備根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)特征，氣體可以直接引入本發(fā)明的混凝土的成分的液體混合物中，例如在以高剪切速率混合之前或過程中。特別地，在專利申請(qǐng)WO 2005/080294中描述的直接注入空氣的方法是特別合適的。氣體在壓力下引入在步驟(a)中獲得的混合物中壓力優(yōu)選為I至5巴表壓。優(yōu)選在以低剪切速率初始混合之后并在以高剪切速率混合之前或過程中引入氣體。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，引入氣體可以通過引入氣體在液體中的分散體，特別地通過引入在水中的氣體泡沫而進(jìn)行。在水中的空氣分散體可以直接引入根據(jù)本發(fā)明的組合物中，然后在靜態(tài)混合器中間歇或連續(xù)地混合。根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土的密度可以通過例如如下方式加以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)在起泡步驟中引入的空氣的量和/或調(diào)節(jié)用于制備泡沫的混合器的速度。在本發(fā)明的該特征中，步驟(a)的混合物優(yōu)選在混凝土混合設(shè)備中加以制備。接著將混合物置于混凝土攪拌車(例如鼓式車)中，然后直接在車中加入泡沫或者當(dāng)車抵達(dá)時(shí)直接在施工現(xiàn)場(chǎng)加入泡沫。然后將起泡漿料澆注至模具中。本發(fā)明還提供成型元件，例如包括根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土的建筑塊；這樣的塊在建筑領(lǐng)域中的用途；這樣的塊在制備用于建筑領(lǐng)域的預(yù)制項(xiàng)目中的用途；以及包含根據(jù)本發(fā)明的塊的用于建筑領(lǐng)域的預(yù)制項(xiàng)目。
根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土可用于制備旨在用于構(gòu)架工程以及用于輕質(zhì)建筑工程的塊。所述塊可以呈各種形式，例如呈具有各種尺寸和厚度的磚例如蜂窩磚的形式。所述塊的優(yōu)點(diǎn)在于易于處理，特別是通常能夠用手工鋸進(jìn)行切割。如果存在不希望的突起，則還通?？赡艿氖抢缡褂蒙鞍迳澳K的表面，。根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土還可以用于制備現(xiàn)場(chǎng)澆注的混凝土元件，其包括基于水泥的板。
根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土塊通常呈長(zhǎng)方體形式，它們通常為灰色的。通過向用于制備泡沫混凝土的混合物中引入著色劑和/或通過使用具有例如低鐵含量的更淺色的水泥，其它顏色也是可能的。包括塊、過梁、地板和屋面板、以及用于隔墻的板的范圍使得有可能建造根據(jù)本發(fā)明的輕質(zhì)混凝土的基本上完整的房屋。塊的密度可以根據(jù)其功能加以調(diào)節(jié)。材料的鋪設(shè)可以是快速的，對(duì)于實(shí)體墻而言通過使用砂漿膠進(jìn)行組裝(減少熱橋接的“薄接合”鋪設(shè)法)可以實(shí)現(xiàn)3m2/小時(shí)。還可能的是使用已知砂漿接著進(jìn)行常規(guī)鋪設(shè)程序來組裝塊。根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土通常具有良好的熱性能，特別是低熱導(dǎo)率。材料的熱導(dǎo)率，X，表示每單位時(shí)間，每單位溫度梯度，每單位表面?zhèn)魉偷臒岬牧?。在?guó)際單位系統(tǒng)中，熱導(dǎo)率以瓦特/米.開(W/m.K)表示。常規(guī)混凝土在23° C和50%相對(duì)濕度下的熱導(dǎo)率在I. 3和2. I之間。通常已知的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)混凝土在23° C和50%相對(duì)濕度下的熱導(dǎo)率通常高于0. 8ff/m. K。根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土通常的熱導(dǎo)率為0. 05至0. 6ff/m. K，優(yōu)選0. 05至0. 4ff/m. K，更優(yōu)選 0. 05 至 0. 25ff/m. K，最優(yōu)選 0. I 至 0. 2ff/m. K。根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土塊通常具有良好的聲學(xué)性能，特別是低聲學(xué)傳導(dǎo)率。根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土通常具有良好的機(jī)械性能，特別是良好的壓縮強(qiáng)度。壓縮強(qiáng)度通常為I至lOMPa，優(yōu)選2至8MPa，更優(yōu)選2至4MPa，最優(yōu)選約3MPa。


本發(fā)明，但是并不限制其范圍。圖I表示其中加入不同的特定摻合物的不同糊劑的粘度與剪切速率之間的關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明的組合物粘度值的降低可以通過以已知方式測(cè)量粘度值來證實(shí)。粘度值可以在23° C下在圓柱形Couette流變計(jì)(Haake RS600)中測(cè)量，所述流變計(jì)配備成限制在邊緣處的滑動(dòng)(如在流變測(cè)量法中通常實(shí)踐的)。在通常為400秒―1的剪切速率下，使得移動(dòng)部分的穩(wěn)定狀態(tài)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行2分鐘。接著，使得剪切速率在70秒內(nèi)從0對(duì)數(shù)上升至200秒 ' 保持穩(wěn)定達(dá)10秒，然后在70秒內(nèi)從200對(duì)數(shù)下降至0秒―1。在下降時(shí)測(cè)量粘度數(shù)據(jù)。圖2是根據(jù)本發(fā)明的泡沫混凝土元件的制備方法的示意圖，其中直接引入空氣。參照?qǐng)D2，本發(fā)明的方法包括制備間歇形成的漿料(I )，所述漿料(I)包含水泥、無機(jī)顆粒(添加物)、摻合物、水、促進(jìn)劑(鈣鹽)和起泡劑。所述方法包括在動(dòng)態(tài)Mondomix混合器中弓I入空氣而連續(xù)起泡(2 )，最后澆注/形成輕質(zhì)混凝土( 3 )。
具體實(shí)施例方式應(yīng)該理解，除非另外指出，在包括所附權(quán)利要求書的該說明書中I、百分比以質(zhì)量計(jì)。
2、壓縮強(qiáng)度在其制備后28天，在10厘米xlO厘米x 10厘米(I升)的塊上測(cè)量。在28天的過程中，塊用塑料片材覆蓋。在測(cè)試前，將塊在45° C和10%相對(duì)濕度的干燥爐中保持24小時(shí)。然后在Zwick (PRES-018)壓機(jī)中以1000牛頓/秒的速率升高壓力擠壓它們直至塊破裂。3、熱導(dǎo)率在其制備后28天，在10厘米xlO厘米X 10厘米(I升)的塊上測(cè)量。在28天過程中，塊用塑料片材覆蓋。在測(cè)試前，將塊在85° C的干燥爐中保持48小時(shí)。熱導(dǎo)率使用熱導(dǎo)率測(cè)量裝置(CT計(jì))測(cè)量。將I升的塊切成兩半。將校準(zhǔn)的測(cè)量單元置于切割塊的兩個(gè)平面?zhèn)戎g并進(jìn)行固定。熱量通過單元周圍的材料從源向著熱電偶傳送。在熱電偶水平中溫度的升高以及由熱源傳送的能量(測(cè)量作為時(shí)間的函數(shù))，允許計(jì)算測(cè)量單位周圍的塊材料的熱導(dǎo)率。4、使用Malvern MS2000激光粒度儀測(cè)量粒徑和尺寸分布(在0. 02微米和2毫米之間)。測(cè)量在乙醇中進(jìn)行。光源為紅色He-Ne激光(632納米)和藍(lán)色二極管(466納米)。 光學(xué)模型為Mie模型，計(jì)算矩陣為多分散型。在每個(gè)工作進(jìn)程前利用對(duì)于粒徑分布已知的標(biāo)準(zhǔn)樣品(Sibelco France (之前稱為Sifraco) ClO 二氧化硅)檢查裝置。使用如下參數(shù)進(jìn)行測(cè)量泵速2300rpm和攪拌速度800rpm。引入樣品從而確立10和20%之間的不透光度。在不透光度穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)量。在80%下首先施加超音波I分鐘從而保證樣品的解聚集。在約30秒之后(清除可能的空氣泡)，進(jìn)行測(cè)量15秒(15000分析圖像)。不清空單元，重復(fù)測(cè)量至少兩次從而核實(shí)結(jié)果的穩(wěn)定性和可能的氣泡的消除。說明書中給出的所有值和指定的范圍對(duì)應(yīng)于用超聲波獲得的平均值。根據(jù)本發(fā)明，表述“水硬性組合物”應(yīng)被理解為水硬性粘合劑與水，任選聚集體，任選根據(jù)EN 934-2標(biāo)準(zhǔn)的摻合物，以及任選添加物的混合物。根據(jù)本發(fā)明，表述“水硬性組合物”表示新鮮、凝固或硬化狀態(tài)的組合物。更優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的水硬性組合物為水泥漿料。水硬性組合物可以例如為混凝土如自配售混凝土、自流平混凝土、自密實(shí)混凝土、纖維化混凝土、預(yù)拌混凝土、現(xiàn)場(chǎng)混凝土、輕質(zhì)混凝土、預(yù)澆注混凝土或者著色混凝土。根據(jù)本發(fā)明，表述“預(yù)拌混凝土”應(yīng)該理解為這樣的混凝土，其具有足夠開放的可加工性時(shí)間以允許將混凝土傳送至對(duì)其進(jìn)行澆注的施工現(xiàn)場(chǎng)。根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語“混凝土”表示新鮮混合的混凝土、凝固混凝土或硬化混凝土。根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語“添加物”應(yīng)理解為尺寸為0. I至300微米的無機(jī)顆粒。根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語“凝固”應(yīng)理解為通過水合反應(yīng)使水硬性粘合劑轉(zhuǎn)變成固體狀態(tài)。凝固之后通常接著硬化期。根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語“硬化”應(yīng)理解為使水硬性粘合劑獲得機(jī)械強(qiáng)度。硬化通常發(fā)生在凝固結(jié)束之后。根據(jù)本發(fā)明，表述“用于建筑領(lǐng)域的元件”應(yīng)理解為任何建筑元件，例如地板、整平板、地基、地下室、墻壁、隔墻、墻襯、天花板、橫梁、臺(tái)面、柱子、混凝土塊、輕質(zhì)混凝土塊、桿、檐板、模具、涂層、膠結(jié)齊U、絕緣元件(隔音和/或隔熱)。術(shù)語熔渣指的是這樣的熔渣，該熔渣優(yōu)選包含至少2/3質(zhì)量的玻璃熔渣；優(yōu)選當(dāng)以已知方式活化時(shí)具有水硬性；優(yōu)選包含至少2/3質(zhì)量的氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)和二氧化硅(SiO2)的總和，剩余物優(yōu)選包含氧化鋁(Al2O3) ;(Ca0+Mg0)/ (SiO2)的質(zhì)量比優(yōu)選為I以上。本發(fā)明的組合物鑒于其機(jī)械性能以及在該技術(shù)領(lǐng)域通常所用的命名法而稱為“泡沫混凝土”。但是，它們確實(shí)不同于不包含粗集料的常規(guī)混凝土。以下實(shí)施例說明本發(fā)明，但是并不限制其范圍。實(shí)施例I材料Millifoam H :由Huntsman公司提供的陰離子起泡劑(燒基醚硫酸鈉)。氯化I丐獲自 Verre Labo Mula 的純無水 CaCl2。
在表I中的波特蘭水泥為獲自Lafarge Port La Nouvelle水泥廠的CEM I 52. 5R水泥(批號(hào) LHY-3830 或 LHY-3867)。在表3中的CEM I 52. 5R水泥獲自中國(guó)，其包含80%研磨熟料、13. 4%熔渣和6. 6%填料。在表3 中的 CEM III 水泥為 Lafarge Le Havre (66% 熔渣+33% 水泥)。在表I中的無機(jī)顆粒為由OMYA公司以商標(biāo)名Betocarb HP Entrains提供的碳酸鈣，其中D5tl為7. 8微米，D10為I. 7微米，D90為93微米且最大粒徑為200微米(批號(hào)ADD-0239)。在表3中的無機(jī)碳酸I丐顆粒為獲自Lafarge, Nanshan,中國(guó)重慶地區(qū)的石灰石填料=D10=L 5 微米；D50=9. 6 微米；D90=60 微米。無機(jī)研磨熔洛顆粒獲自Lafarge, Nanshan,中國(guó)重慶地區(qū)D5(I非常接近10微米；D10=2微米；D9(i=60微米。增塑劑為由Chryso公司提供的包含聚羧酸酯多氧化物(PCP)的產(chǎn)品其基于Premia 180，但是不包含消泡劑。水自來水。水泥漿料在天平上一起稱重水泥、無機(jī)固體和鈣鹽。然后分別稱重混合水和增塑劑(Chrysolab)0分別稱重Millifoam。將所有稱重的粉末置于混合器(Rayneri MALX-104,Rayneri VMI, PH602型，序列號(hào)121025)中，并使用混合器的旋轉(zhuǎn)葉片通過行星式運(yùn)動(dòng)(17轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌一至二分鐘。將包含流化劑的混合水加入混合器的盤中的粉末中(33轉(zhuǎn)/分鐘，進(jìn)行一至二分鐘，取決于體積)。由此獲得水泥漿料，其在混合器中再攪拌兩分鐘。停止混合器。拆除(scraped)混合器的盤并將Millifoam澆注在水泥漿料的表面上。重新開始混合以將Millifoam引入漿料(速度從17至25轉(zhuǎn)/分鐘變化，進(jìn)行大約兩分鐘)。獲得的水泥漿料(制劑A)準(zhǔn)備進(jìn)行起泡。下表I呈現(xiàn)了制劑A的化學(xué)組成。表I
權(quán)利要求
1.一種密度為200至800千克/立方米的泡沫混凝土，其包含相對(duì)于所述混凝土總質(zhì)量以質(zhì)量計(jì)的 -水泥； -水； -0. 01至5%的減水劑、增塑劑或超增塑劑； -相對(duì)于水的量0. 45至5%的起泡劑； -水溶性鈣鹽； 包含尺寸為0. I至300微米的無機(jī)顆粒； 起泡劑與鈣鹽的比率為0. 3至0. 8 ;所述泡沫混凝土包含10質(zhì)量％或更多的熔渣顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泡沫混凝土，其中所述無機(jī)顆粒包括碳酸鈣、硅灰、熔渣、粉煤灰、火山灰、玻璃、硅質(zhì)填料或它們的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的泡沫混凝土，其密度為300至700千克/立方米。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的泡沫混凝土，其特征在于所述起泡劑選自烷基磺酸酯、烷基醚磺酸酯、羥烷基醚磺酸酯、a -烯烴磺酸酯、烷基苯磺酸酯、烷基硫酸酯、烷基醚硫酸酯、羥烷基醚硫酸酯、a -烯烴硫酸酯和烷基苯硫酸酯以及它們的混合物。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的泡沫混凝土，其特征在于所述起泡劑為具有下式的烷基硫酸酯或烷基醚硫酸酯CnH2n+「(OCH2CH2)m-OSO3M 其中，n為8至14，基團(tuán)CnH2n+1為線性的或支化的，m為0至15，M表示堿金屬。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的泡沫混凝土，其特征在于所述起泡劑為具有如權(quán)利要求5中所示的式(I)的線性或支化的烷基醚硫酸酯，其中n為10至12，m為I至6。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的泡沫混凝土，其特征在于所述起泡劑為烷基醚硫酸酯與烷基硫酸酯的混合物。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的泡沫混凝土，其特征在于所述水溶性鈣鹽選自氯化鈣、甲酸鈣和硝酸鈣以及它們的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泡沫混凝土的制備方法，其特征在于所述方法包括 Ca)混合 水泥； 水； 0. 01至5%的減水劑、增塑劑或超增塑劑； 相對(duì)于水的量0. 45至5%的起泡劑； 水溶性鈣鹽； 尺寸為0. I至300微米的無機(jī)顆粒； 發(fā)泡劑與鈣鹽的比率為0. 3至0. 8 ; (b)將氣體引入在步驟(a)中獲得的混合物中以形成泡沫混凝土；以及任選地 (c)模制所述泡沫混凝土并使其凝固。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于模制在步驟(b)中制得的泡沫混凝土并使其凝固以制備預(yù)成型體；并將所述預(yù)成型體切成塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于所述方法不包括高壓滅菌步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中在步驟(c)中在凝固前的時(shí)間為I至7小時(shí)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12任一項(xiàng)所述的泡沫混凝土的制備方法，其特征在于在步驟(c)之后，使得所述泡沫混凝土在受控的潮濕氣氛中硬化，所述潮濕氣氛的相對(duì)濕度為80%以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至8任一項(xiàng)所述的泡沫混凝土在建筑領(lǐng)域中的用途。
15.以成型形式的根據(jù)權(quán)利要求I至8任一項(xiàng)所述的泡沫混凝土。
全文摘要
本發(fā)明提供一種密度為100至800千克/立方米的泡沫混凝土，其包含相對(duì)于所述混凝土總質(zhì)量以質(zhì)量計(jì)的水泥；水；0.01至5%的減水劑、增塑劑或超增塑劑；相對(duì)于水的量0.45至5%的起泡劑；0.01至5%的水溶性鈣鹽；尺寸為0.1至300微米的無機(jī)顆粒；起泡劑與鈣鹽的比率為0.3至0.8；泡沫混凝土包含10質(zhì)量%或更多的熔渣；本發(fā)明還提供包含泡沫混凝土的成型元件；以及所述泡沫混凝土的制備方法。
文檔編號(hào)C04B28/06GK102753498SQ201180009449
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月18日
發(fā)明者B·馬托尼埃, P-H·熱澤凱爾 申請(qǐng)人:拉法基公司