CN102272067A - 用于绝热和热反射产品的水硬水泥集料的制备 - Google Patents

Abstract

一种绝热和耐热水硬水泥集料，其包含白色波特兰水泥，并且包含或不包含如下添加剂和填料：氧化镁、锆化合物、大理石、白云石、花岗岩、砂、滑石、煅烧粘土、硼化合物、硅酸盐、暗色岩集料、聚合物粘合剂，任选地包含水。

Description

用于绝热和热反射产品的水硬水泥集料的制备

技术领域

本发明涉及绝热组合物。本发明更具体涉及含改性水硬水泥的绝热组合物。本发明还涉及制备含改性水硬水泥的组合物的方法。

背景技术

现有技术存在可获得的绝热和热反射材料，如Thermocole、polysterine等。还存在可用于从表面反射热的漆。这些材料多孔且易脆弱。事实上这些绝热和热反射材料不能在载荷下使用。

涂层由热反射材料制成。涂层非常薄，常规厚度为1至3mm。涂层的粘合强度低，它们在一段时候后趋于损耗。表面不能恰当清洁。灰尘往往聚集在表面上，由此降低效率。

而且，由漆、聚合物在基体表面上形成的涂层不耐用，也不是耐化学性的。

现有技术也已知使用各种添加剂引入水泥组合物中以增强水泥、砂浆和混凝土的期望性质。这些组分常常以各种组合使用。这些组分中的一些是硅酸盐、铝酸盐、矿物、有机聚合物。

例如，美国专利No.4,249,948公开了使用α-烯烃磺酸盐和减水剂，其中α-烯烃磺酸盐用作水硬水泥组合物中的引气剂。

JP-01061369A2教导了有关绝热混凝土板材，包括白集料和轻质集料的规定量，以及如何通过对特定的平混凝土板材进行喷砂从而使表面粗糙化来改进相关性质：优异的耐光性、耐候性和机械强度，并使因直射日光造成的表面温升最小。

CN1152601公开了绝热防水糊料及其制备方法，该糊料包含由碳酸钙、硅酸盐和矿物粉末制成的基础料。

CN1390801公开了用于水泥的弹性防水材料及其制备方法，该材料由有机组分和无机组分构成，有机组分是丙烯酸乳液、乙烯乙酸乙烯酯共聚物乳液、作为稳定乳液用的改性剂的聚乙烯醇。

WO93/04007A公开了耐水建筑材料，其包含石膏，防水剂如硅酮乳液、PVA、石蜡乳液等，飞灰，波特兰(Portland)水泥，纤维增强剂和水珍珠岩。

发明目的

本发明的目的是开发一种包含水硬水泥的绝热或耐热组合物。

本发明的另一目的是改进水硬水泥的绝热性或耐热性。

本发明的另一目的是制备具有增强绝热性的绝热或耐热水硬水泥组合物。

本发明的又一目的是由该改性水硬水泥组合物制备具有绝热性或耐热性的预制件。

本发明的再一目的是制备水硬水泥集料，包括砖瓦、预制块(block)、砂浆、松散充填料、漆和涂料、刷墙粉、水泥板、多孔材料和接缝填料。

本发明的还一目的是开发用于制备绝热或耐热水硬水泥组合物的方法。

发明简述

本发明涉及水硬水泥组合物。该水硬水泥组合物具有增强的耐热性或绝热性。该水硬水泥的耐热性是通过加入热吸收或反射材料来改进的。本发明还包括添加经水解的水硬白水泥集料或粉末，并向其中加入耐热材料以形成所需形状的绝热和热反射产品。所述集料包含在水解之前或之后加入以在水解和集料制备之前或之后引起其它性质的材料。粘合剂包括水硬水泥、气硬性水泥、有机粘合剂。使用不同颗粒尺寸的集料制备产品。该产品包含作为水泥集料的至少一种组分。

其它填料包括Al₂O₃、MgO、锆、二氧化钛、滑石、云母基化合物和其它无机材料。

使用水泥集料制备产品，包括砖瓦、预制块、砂浆、松散充填料、漆和涂料、刷墙粉、水泥板、多孔材料、接缝填料和添加剂。

发明详述

本发明涉及用于结合到水硬性水泥中与粘合剂、填料混合的化学添加剂，该粘合剂包括水硬水泥、气硬性水泥、有机粘合剂，填料为，如Al₂O₃、MgO、锆、二氧化钛、滑石、云母基化合物和其它无机材料。由于加入了添加剂组合物，得到改进的混合物。

在本发明中，术语“水硬水泥”指主要基于能够通过水的作用固化并硬化的硅酸盐的所有胶凝材料组合物，例如波特兰水泥、抗硫酸盐水泥、高炉水泥和火山灰水泥，包括其中一部分波特兰水泥已替换为飞灰或矿渣的水泥混合料。术语“波特兰水泥”指具有高含量的硅酸三钙，符合ASTM代号No.C-150所规定规格的所有水泥质组合物，以及波特兰共混水泥例如ASTM代号No.C-595中描述的那些。广义上本发明包括波特兰水泥混合料，其包含飞灰和/或矿渣水泥、集料、使水泥水硬固化的足量水和引气添加剂。

根据本发明，填料是氧化铝(Al₂O₃)、水合氧化铝和含铝化合物，它是抗硫酸盐的。它能够耐受高温(它在3000°F附近熔化)。

氧化镁是白色固体矿物，波特兰水泥为基于氧化镁和氯化镁的水泥。镁基波特兰水泥普遍达到9000至45000psi的压缩强度和800psi以上的拉伸强度，这比常规混凝土强许多倍。氧化镁与粘土和纤维素组合形成排出水的水泥。氧化镁中的粘土平衡并增强水分运动。它从不会腐烂，因为它总是排出水分。

根据本发明，使用锆化合物例如作为用于高温应用的耐火材料中所用的二氧化锆，这突出了对于合适砂浆的需求。锆化合物赋予水硬水泥组合物耐热性。本领域已知通过加入碱使锆作为水合氧化锆(通常残留一些硫酸盐)沉淀并焙烧沉淀产物，从而由硫酸锆溶液制备氧化锆。但是，实践中已发现这种方式形成的沉淀物呈凝胶状，难以过滤。

这些目的通过用于由硫酸锆水溶液获得水解含锆沉淀物的方法实现，其中将所述溶液与选自氨水、氢氧化铵和氢氧化钠的碱溶液以彻底连续混合的方式进行合并，要使得合并溶液的pH值一直保持3至7，或者通过将各溶液同时加入合适容器，或者通过将它们在流动的料流中一起混合来进行，并且收集形成的沉淀物。

根据本发明，大理石指“碳酸钙材料”，意指石灰石、白云石或任意其它常规用于制备石灰、水泥等的碳酸钙源。当然，石灰石是用于绝热目的的最常用碳酸钙源。

本发明方法要求使用某些催化剂，其在最广义上是碳酸钙和碱金属碳酸盐的热反应产物。这些催化剂可以描述为熔盐，具有玻璃质性质。用于制备催化剂的碳酸钙可以是任何含碳酸钙的材料，例如石灰石、白云石或碳酸钙本身。关于碱金属碳酸盐，说明性例子有碳酸钠、碳酸钾。

其它材料例如花岗岩、砂(石英砂)、滑石(块滑石、皂石)、经煅烧和生粘土、含硼矿物、混凝土混合物中常用的暗色岩集料(trap rock aggregate)、常称作铝硅酸盐的氧化铝和二氧化硅的复合物。

这些材料传统已知具有耐热性，这些性质用于增强本发明组合物的耐热性。

根据本发明，在通过涂覆和沉积工艺形成的绝热表面上起作用的硼化合物如亚硝酸硼或其它盐形成并不光滑，但水泥的粘合作用为该表面提供光滑度，并且在该表面上形成另外的氮化硼涂层有助于防止传热。第一绝热层由适于将防护层温度维持在低于防护材料发生蠕变或防护材料的物理性质发生热致变化的温度的材料形成。

根据本发明，提供由聚合物改性的水泥砂浆和混凝土制得的制品及其制备方法。该方法包括通过两级固化工艺使包含甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯的聚合物或共聚物的水性分散体和水硬水泥的组合物固化，其中第一级固化在升高的温度和高湿度条件下进行，第二级固化在干燥条件下，优选在升高的温度下进行。

上述方法的准确细节和可能的变化方案是公知的，但是由于该方法的复杂性和由此带来的成本，注入聚合物的混凝土的开发和应用比它们否则可能的情况更受限。

另一改性水泥砂浆和混凝土的方法是以聚合物水性分散体形式引入聚合物。为此目的而述的这类分散体的例子包括聚丙烯酸酯乳液、乙烯/乙酸乙烯酯乳液和苯乙烯/丁二烯橡胶胶乳。该聚合物水性分散体一般在混合过程中加入水泥和集料中，并且还频繁地引入防沫剂以控制夹带过量空气。

根据本发明的一方面，由此提供一种制备砂浆和混凝土的方法，包括通过两级固化工艺使包含甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯的聚合物或共聚物的水性分散体和水硬水泥的组合物固化。

根据本发明，使用水泥集料制备的产品包括砖瓦、预制块、砂浆、松散充填料、漆和涂料、刷墙粉、水泥板、多孔材料、接缝填料和添加剂。

根据本发明的一方面，本发明组合物的制备方法是将水泥和其它添加剂材料的预混料的均匀混合物预混并粉碎成0.001-0.01mm的均匀颗粒尺寸，任选地预混料适当与水混合以得到混凝土预制件或水硬水泥混合物，其可碾磨成均匀颗粒。说明性实例如下所述。

优选实施方案是使用10～100％水硬白水泥形成的集料(1)。余量材料与上述相同。将该混合物水解并固化。将固化的混合物碎成不同颗粒尺寸的集料。该集料用作最终应用混合物的组分之一。优选实施方案是将该集料用作水硬白水泥混合物中的组分之一。这种应用的混合物可包含10％白水泥和10％～90％集料(1)。余量材料选自上述材料。

1.水硬水泥组合物的典型实例

2.非水硬水泥组合物(预混料)的典型实例

Claims (21)

1.一种绝热和耐热水硬水泥集料，其包含白色波特兰水泥，并且包含或不包含如下添加剂和填料：氧化镁、锆化合物、大理石、白云石、花岗岩、砂、滑石、煅烧粘土、硼化合物、硅酸盐、暗色岩集料、聚合物粘合剂，任选地包含水。

2.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述水硬水泥是波特兰水泥、抗硫酸盐水泥、高炉水泥、火山灰水泥、灰色水泥和其它类型水泥。

3.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述锆化合物是硫酸锆、氧化锆。

4.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述大理石是碳酸钙。

5.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述白云石是碳酸钙镁。

6.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述硼化合物是硫酸硼、三氧化硼、卤化硼。

7.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述硅酸盐是铝硅酸盐、钙硅酸盐。

8.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述聚合物粘合剂是聚丙烯酸酯乳液、乙烯/乙酸乙烯酯、苯乙烯/丁二烯。

9.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述水硬水泥为90-99.999w/w。

10.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述氧化镁(MgO)或硫酸镁为0.5-3.0％w/w。

11.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述锆化合物为0.1-2.0w/w。

12.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述大理石为0.1-5.0w/w。

13.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述白云石为0.1-5.0w/w。

14.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述花岗岩为0.1-5.0w/w。

15.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述砂(石英砂)为0.1-3.0w/w。

16.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述滑石为0.1-5.0w/w。

17.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述煅烧粘土为0.1-5.0w/w。

18.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述硼化合物为0.1-3.0w/w。

19.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述硅酸盐为0.1-3.0w/w。

20.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中所述聚合物粘合剂为1.0-3.0w/w。

21.根据权利要求1所述的绝热和耐热水硬水泥集料，其中制得的产品是砖瓦、预制块、砂浆、松散充填料、漆和涂料、刷墙粉、水泥板、多孔材料、接缝填料和添加剂。