CN107646025B - 用于偏高岭土建筑材料的组合物、用于制造所述组合物的相关方法和用于生产建筑元件的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料组合物，其包含主要含有铝硅酸盐化合物的基质和碱性活化液，所述铝硅酸盐化合物例如为偏高岭土。所述组合物的特征在于其含有小于10重量％的水泥或熔渣，且其特征在于所述偏高岭土是通过闪速煅烧获得的偏高岭土。组分之间的反应在低于30℃的温度下进行。用于制造建筑材料的方法，其包括将所述组合物与各种元素混合，所述各种元素例如为颗粒、植物纤维、未烧制的黏土和膨胀剂。本发明特别是在生产地板、墙壁或屋顶涂层元件、预制建筑元件、或隔离的、黏合的或无机密封剂模块中的用途。

Description

用于偏高岭土建筑材料的组合物、用于制造所述组合物的相 关方法和用于生产建筑元件的用途
本发明涉及建筑材料领域，更具体地涉及用于建筑材料的新组合物、其相关方法和其用于实施特别是建筑元件或建筑模块的用途。
发明背景
水泥，例如波特兰水泥，是在建筑领域非常广泛使用的材料。然而，尽管这种水泥具有高性能，但对其制造来说，其一方面要求消耗许多资源，另一方面产生不可忽视的量的污染物，这些污染物尤其是气候变暖和酸雨的原因。最后，尽管其使用寿命长，但是受限于特别是与其可随时间经历的大气污染有关的多种降解。所有这些特性使得波特兰水泥越来越少地存在于可持续的发展途径。
存在传统建筑材料的替代选择，但是它们只是部分地满足必要的性能要求。另外，它们的高经济成本通常限制大量使用。
例如，Davidovits教授在大约1970年代末发明了地聚合物。目前，其在耐久性、机械性能和可持续发展方面的性能已经将这些新一代黏结剂推到台前。
地聚合物由包含具有反应部位的二氧化硅和氧化铝的矿物基质形成，在反应部位上使溶液中所含的交联剂反应，其被称为活化剂，一般为碱性。该反应产生具有聚硅氧铝酸盐基底的胶体，其随反应进行涂覆颗粒并硬化，直至获得包含其中颗粒被覆盖的“玻璃”的整个大块。然而用于生产这些地聚合物的方法在工业上是难以适应的和/或使用昂贵的产品。该反应一般伴随成分的加热而实施。
在J.Davidovits的专利EP 2061732 B1中描述了在环境温度下制造具有硅铝飞灰的地聚合物水泥(称为F级)的实例。然而，来自于燃煤发电厂的基底材料硅铝飞灰(称为F级)在法国不是可以广泛获得的材料。
在相同发明人另一个较新的专利申请FR 2966823中描述了用于制造黏合剂或地聚合物水泥的方法，其包括在600至850℃的温度下处理富含铁氧化物和含铁高岭石的地质要素几小时的第一步骤，在此期间含铁高岭石变为含铁偏高岭土，然后在第二步骤中，在环境温度或低于85℃下使其与Ca-地聚合物型反应介质反应。该文献的实例表明地聚合物前体、此处为含铁偏高岭土，是在长期热处理(在750℃下煅烧3小时，然后压碎)期间制备的，因此消耗大量能量。
另外的文献US 2012/0192765 A1提供了基于根据闪速炉AGS法生产的偏高岭土M1200S的地聚合物制剂。该专利中指出的煅烧特性为900至1000℃的热处理炉在非常短的时间内(在该文中未准确地指明)将高岭土加热至750至850℃。
这种高岭土M1200S具有高反应性，但是其闪速煅烧方式产生非常细的偏高岭土(第[0024]段表明D50为1至2μm)，其特别地具有非常高的需水量(根据计术表，在马氏漏斗中为1650g/kg)。因此，活化液的需求量众所周知地高：特别是(M2O+SiO2)/基质比为11.3摩尔/千克(对于配方“ex1”)和10.6摩尔/千克，并大量使用超增塑剂(对于配方“ex14”)(见进一步的对照表)。
然而，含有苏打和硅酸钠的活化液代表大部分的经济成本和环境影响。因为每吨苏打的生产需要超过20MJ的能量和1.3T eq CO2的碳足迹，其是气候变暖的原因。另外，苏打由于其大量的腐蚀性在地聚合物制剂中代表最危险的成分。最后，活化液通过其在盐水组分中的含量是在地聚合物中观察到的风化作用的原因。因此，将制剂中的活化液的量限制至最低是适合的。
本发明目的是通过提出用于建筑材料的组合物来克服现有技术的缺点，所述组合物来自容易获得和反应性的材料，该组合物具有低的生态影响，特别是不需要任何长的和昂贵的热处理。
本发明的另一个目的是提出用于建筑材料的组合物，其具有减量的、甚至不存在水泥或熔渣，其通过模塑或挤出可以用于各种建筑模块或元件的配制。
本发明的另一个目的是提出用于建筑材料的组合物，其能够应用于制造与未烧制黏土混合的建筑模块或元件的方法中，而无需烧制。
发明内容
为了该效果，本发明提出用于建筑材料的组合物，其包含主要包含铝硅酸盐化合物的基质和碱性活化液，所述铝硅酸盐化合物例如为偏高岭土，该组合物的特征在于其含有小于10重量％的水泥或熔渣，优选小于5重量％、更优选小于1重量％，特征在于偏高岭土是“闪速”偏高岭土(即通过粉末状黏土在600至900℃的温度下闪速煅烧几秒，然后快速冷却获得的)，特征在于碱性激活液包括硅酸钠源或硅酸钾源(根据水泥命名法含有SiO2和M2O)和碱如NaOH和/或KOH(根据水泥命名法记为M2O，M可以表示钠或钾)，活化液和基质的相对比例为使得活化液中的SiO2+M2O摩尔总和为3.5至5.5摩尔/千克基质。
通过将粉末状黏土在600至900℃的温度下闪速煅烧几秒，然后快速冷却获得闪速偏高岭土(也被称为闪速化偏高岭土)，这与在回转炉中煅烧至少5小时获得的“传统”偏高岭土相反。由于加热时间仅持续几秒且不需要事后压碎，其制造需要少得多的能量，是低CO2排放的方法并相比传统偏高岭土的制造较简易。另外，在热处理之前的黏土制备是最少的。因此，环境影响较低，成本不那么高。
该闪速偏高岭土是高度反应性的。发明人观察到当使用闪速偏高岭土时，相对于传统的偏高岭土，需水量(在马氏漏斗中测量的小于600g/kg)和活化剂大量减少，活化剂减少约至少50％。
(见下文对照表2)
迄今为止，闪速偏高岭土已经以少的重量比例(小于20％)被用作水泥组合物中的添加剂，所述水泥组合物例如为波特兰水泥。
发明人出人意料地发现通过赋予材料令人关注的性质，如进一步所描述的性质，这种闪速偏高岭土可以在环境温度(低于30℃)下与碱性活化液反应。
碱性活化液有利地包括硅酸钠源或硅酸钾源(根据水泥命名法含有SiO2和M2O)和碱例如为NaOH和/或KOH(根据水泥命名法记为M2O，M可以表示钠或钾)。
优选地，活化液的硅酸盐源(即硅酸钠或硅酸钾)具有大于1.5、优选大于3的SiO2/M2O摩尔比。
优选地，碱性活化液具有0.8至2.5的总体SiO2和M2O摩尔比，优选为1.0至2.0、更优选1.20至1.80、更优选1.25至1.65。
用于地聚合反应的活化液一般由其二氧化硅/碱比例来限定。
当该发明用二氧化硅/碱摩尔比(记为SiO2/M2O)为1.25至1.65的活化液实施时，相比于现有技术中使用摩尔比小于1.2、甚至小于1的配方的地聚合物，观察到风化现象的较低倾向，这是本质上的技术优势。另外，高比例的溶液更稳定并更容易使用。
根据本发明的有利替代方案，碱性活化液的碱为NaOH的水溶液。在说明书中进一步提及的实施例显示使用非常浓缩的苏打溶液不是必需的。
在根据本发明的组合物中，基质可以包括与闪速偏高岭土混合的非闪速偏高岭土、一种或几种粉状矿物材料(即有利地具有小于200μm的粒度)，其可以选自高炉矿渣、F级飞灰、来自制造耐火黏土和/或偏高岭土的碎屑、硅灰石、赤陶粉、糠，特别是来自制砖业的碎屑、具有火山灰活性的矿物粉末、回收的玻璃粉末、碎玻璃、C级飞灰或熟石灰。
关于在所述基质中与至少20％偏高岭土混合的粉状材料的质量浓度，这些浓度有利地如下：
-小于或等于80％、优选小于60％、更优选小于50％的高炉矿渣、F级飞灰、来自制造耐火黏土和/或偏高岭土的碎屑、硅灰石、和赤陶粉，
-小于或等于40％、优选小于25％的具有火山灰活性的矿物粉末、回收的玻璃粉末、碎玻璃或C级飞灰，
-小于或等于15％、优选小于10％、更优选小于或等于5％的熟石灰。
根据本发明组合物的有利实施方式，基质包含闪速偏高岭土和高炉矿渣，其中矿渣的质量浓度小于或等于基质总重量的30％。
优选地，活化液和基质的相对比例为使得活化液的SiO2+M2O的摩尔总和为4.5至5.5摩尔/千克基质，优选为4.5至5.3摩尔/千克基质。
活化液可以为即用型活化液，例如在GEOSIL分类中的活化液(由WOELLNER销售)。由于活化液不再需要现场制备，优势为实施的简单化。
根据本发明的组合物还可以包含一种或几种助剂，例如超塑化剂(例如聚丙烯酸酯型或木质素磺酸盐型)、防水剂(例如重羧酸钙或具有硅酮基的)、保水剂或抗收缩剂。术语助剂指以小于组合物5重量％的比例添加，特别是有机性质的，目的是改变某种基本性质。该组合物还可以包括着色剂或颜料。
根据本发明的组合物还可以包含一种或几种粉末状矿物添加剂，其选自高岭土、粉末状未烧制的黏土、氧化锌、石膏、高铝水泥、氧化钛、钙矾石黏合剂、氟硅酸盐如六氟硅酸钠，目的是改变某种基本性质，其浓度为对于100重量份基质，优选小于20重量份、更优选0.5至10重量份。
粉末状未烧制的黏土可以主要含有高岭石或蒙脱石。
本发明还涉及使用上述基本组合物生产建筑材料的各种方法。更具体地：
-用于生产建筑材料的方法，其包括将所述组合物的成分与颗粒和任选的颜料混合，所述颗粒选自填料、粉末、沙子、砾石碎片和/或纤维，
-用于生产建筑材料的方法，其包括所述组合物与优选以最高为材料70重量％的比例、更优选最高为材料60重量％的比例的未烧制的黏土的混合物，以及所述混合物的冷挤出或冷模塑；材料的获得无需烧制而进行，其与需要在约900至1100℃的温度下烧制的未烧制的黏土基的传统材料相反，
-用于生产建筑材料的方法，其包括将所述组合物与“颗粒”或植物纤维混合，所述植物纤维例如为锯屑、木屑和纤维、稻草、纤维束、亚麻、软木或珍珠岩；
-用于生产膨胀的建筑材料的方法，其包括所述组合物与膨胀剂或发泡剂、例如铝粉的混合物，有利地在稳定剂的存在下。
所有这些方法可以在约0℃至约30℃的温度下实施，而无需热处理。
更准确地，使用上文提出的成分生产的基质与活化液混合，活化液本身根据所表明的配方制备。因此二者共同形成根据本发明的组合物，其具有粘稠液体的形式，然后将其与一种或几种中性化合物例如颗粒或纤维混合，由其会形成黏合剂。添加至混合物中的添加剂使得能够提供某种特殊的其他性能。这种黏合剂类似于树脂，其使得能够在反应后与“颗粒”和“添加剂”形成连续的整体组装，其相对于现有技术的材料具有新的性质，特别是短的凝固时间和非常低的尺寸收缩、光泽的表面外观。
本发明还涉及根据本发明的所述组合物或上文描述的方法的多种可能用途，具体地：
-所述组合物或所述方法用于生产涂层元件、用于生产挤出或模塑的建筑模块或用于生产各种挤出形式的用途，所述涂层元件特别是地板涂层、墙壁涂层、或瓦片型的屋顶覆盖物，所述地板涂层例如为瓷砖、板坯、石头或边缘，所述墙壁涂层例如为室内或室外表面元件、面板、覆层元件，所述瓦片型的屋顶覆盖物例如为砖；
-所述组合物或所述方法用于生产复合材料的用途，所述复合材料例如为预制板类型或预制块的建筑板，例如为门或窗楣，预制墙构件或任何其他预制建筑元件；
-具有膨胀剂或发泡剂的所述组合物用于生产隔离模块的用途，所述隔离模块例如为隔墙板或轻隔离建筑模块(密度为小于1.5kg/L，优选小于1.2kg/L、更优选小于1.0kg/L，更优选小于0.7kg/L)；
-所述组合物用于通过附加的制造生产建筑元件、建筑物或房屋或装饰物的用途，所述附加的制造例如为通过3D打印机进行；或
-所述组合物以二组分体系形式的用于生产填塞料、胶或灰浆的用途，其中一种组分为固体形式，另一种组分为液体形式，或者组分为两种糊剂的形式，例如用于使用具有暗盒的手枪型装置注射，每个暗盒含有最终组合物的部分组分。
最后两种用途是非常难以使用具有水泥基底的组合物来实施的，这是由于这种材料一旦与水混合便水化反应，其要求添加水、混合和沉积糊剂同时进行。
实施例
在实施例中，表1中的缩写用于基质的组合物：
在下文中将更详细地描述本发明并使用非限制性实施例举例说明。
缩写 组分
MKF 闪速偏高岭土
LHF 颗粒状高炉矿渣
CVS F级飞灰
CFX 来自制造耐火黏土的碎屑
CHX 熟石灰
WLS 硅灰石
CCL 玻璃粉末
表1
偏高岭土形成建立制剂的基底。市场上存在几种类型的偏高岭土。在下文表2中显示了几种典型的偏高岭土。
Figure BDA0001419222160000071
(NA：不适用或不确定)
(需水量；在马氏漏斗中测量)
表2
耐火黏土FX是制造副产品，是在偏高岭土或耐火黏土在回转炉中制造期间排放的粉尘。这些粉尘被过滤系统捕获并处理。作为“准废料”，它们具有非常低的环境影响和有竞争力的经济成本。
根据Argeco Développement公司的以上描述的闪速方法生产两种Argeco偏高岭土。根据不消耗很多能量的方法由不纯的黏土制造，其环境影响和成本是低的。
根据传统煅烧方法使用非常纯的高岭石生产Metastar 501和Argical M1000偏高岭土，该方法中在回转炉中有球并压碎。它们比之前的产品昂贵得多。
最后，根据Imerys方法，使用非常纯的干燥和压碎的高岭石在所谓的闪速炉中生产Argical M 1200S。该方法不同于Argeco方法，且不包括(淬火型的)快速冷却步骤。由于其纯度和制造方法，最终产品是非常昂贵的。然而其对石灰的反应性非常高。
下文表3显示了各种类型的偏高岭土的反应性测试的结果。根据简单方案实施该测试：向给定量的偏高岭土中添加足量的活化液(32％的N型硅酸钠和苏打，SiO2/Na2O的摩尔比为1.15)，然后添加给定量的细颗粒(沙子和填料)。获得的灰浆必须为相当液态的，不存在颗粒优化，以正确区分偏高岭土的性能。
Figure BDA0001419222160000081
表3
表3显示了对于较低量的活化液，MKF N型偏高岭土(Argicem)具有最好的机械性能。
Argical M1200S和Metastar 501偏高岭土的粒度和特定需水量具有需要极大量催化剂(即碱性活化液)的后果。以等量催化剂，与所使用的M1200S相关的流变学需要添加相对于MKF N的大量水，这稀释了催化剂并完全抑制了反应。
活化液代表在价格和环境影响上不容忽视的部分，具有偏高岭土MKF N和CFX的基底的制剂因此具有最低的成本和环境影响。
下文实施例的制剂主要是基于来自Argeco的MKF N和来自Imerys的CFX。
使用来自Argeco Développement、商标名为
Figure BDA0001419222160000091
的MKF N的“闪速”偏高岭土是具有高BET比表面积(5至16m2/g(NF ISO 9277))的产品。根据标准NF P 18-513，其平均粒度为D50＝20至30μm，其具有300至500g/kg的低需水量(根据马氏漏斗方法测量的)。
在下文所有实施例中，碱金属硅酸盐和碱在水溶液中，其浓度表示为在该溶液中的重量％。大多数情况下，除了构成活化液的这些溶液的水之外，不需要添加水。因此水的量尽可能地减少。水E相对于黏合组合物(本文记为“树脂”或黏合剂)的总干物质MSR的重量比更优选小于1，但是根据基质的类型是可变的。例如对于仅由闪速偏高岭土构成的基质，E/MSR有利地小于0.6，对于含有闪速偏高岭土和非闪速偏高岭土的混合物的基质，E/MSR比接近0.8。
实施例1：
下文表4显示了根据本发明的不同组合物：FR01至FR11，其表示了活化液的SiO2/M2O摩尔比，以及表示了以摩尔/千克计的X/M比(每千克基质的活化液的SiO2+M2O的摩尔总和)。
在将黏合组合物(此处记为“树脂”或黏合剂)与颗粒混合后获得的机械性能、之后在20℃的温度下的模塑和熟化时间根据直径40mm、高度80mm的圆柱的抗压缩性来提供。与在应用中进一步提供的配方相反，在这些配方中使用的颗粒只具有中性填充作用，因此其堆积不是最佳的。
Tempo 12是由Sika销售的聚丙烯酸酯型减水剂。
细沙是Fontainebleau细沙，其粒度小于或等于1mm，细石灰石粉具有小于200μm的粒度。
在该实施例中，凝固(凝固<24小时)是以视觉评估的。
Figure BDA0001419222160000111
表4
实施例2：
下文表5显示了FR-N1和FR-N2制剂，其具有低于实施例1中制剂的性能。观察到树脂组合物FR_N1是高碱性的并产生风化，具有大于2的X/M比的FR-N2组合物具有低的机械阻力(在28天的Rc<5MPa)。该实施例显示优选的SiO2/M2O和X/M比的重要性，以改善使用根据本发明的组合物制备的材料的性质和性能。
Figure BDA0001419222160000121
表5
以下实施例显示了实施根据本发明的基本组合物的各种应用(非限制性的)。
实施例3：建筑块
为了生产建筑元件例如建筑块、边缘或其他预制元件，将根据本发明的组合物与填料、砂、碎片和砾石类型的颗粒以符合典型配制规则的最佳方式混合，以获得具有最大密实度的颗粒堆积。
下文表6给出了灰浆的两种典型制剂(用标准化沙子(ISO 679:2003，根据标准EN196-1)制备的HP2A-B1和HP2A-B2)，以及与含有波特兰水泥基底的灰浆(左栏)的对比。示出了机械性能和环境影响。
Figure BDA0001419222160000131
表6
该表中环境影响参数的含义为：RM：原料；ADP：非生物消耗潜能；Sb：锑；人毒性kgDCB eq：以二氯代苯等价物表示的对于人的毒性。
此处使用特别是来自ADEME，美国EPA，Life Cycle Analyses的数据计算影响值，数据其来自供应商和波特兰水泥协会。然而某些点在该表的计算中已经使本发明的技术处于不利地位：对于具有水泥基底的配方没有计算水的影响，由于添加水和在2000年前没有烟气处理的工厂的硅酸钠试剂的影响数据，所生产的每吨混凝土的计算方法有利于具有水泥的配方。目前，西欧硅酸钠生产厂已经引入标准，其毫无疑问地对环境具有小得多的影响。尽管有这些不利，可以看出根据本发明生产的材料的环境影响比传统材料小得多，特别是对CO2。
实施例4：
在该实施例中提出了各种制剂(HP2A-P01至HP2A-P08)以生产1kg根据本发明的混凝土，以使用压力生成特别是建筑块型的建筑元件或使用混凝土型糊剂的任何其他应用。机械性能也示于表7中，其中将这些制剂共同分组。
Figure BDA0001419222160000141
表7
LGS 50是TEMBEC牌的50％木质素磺酸钠溶液。在测试的填料中，未烧制的黏土粉末(非煅烧)、石灰粉末或岩石粉末(斑岩)具有小于200μm的粒度。
使用各种颜色和粒度(细或中，以mm表示)的沙子。
此外，出人意料地观察到相对于基质，少量添加粉末形式(小于200μm的粒度)的高岭石或蒙脱石有助于特别是机械性能的急剧增加，例如对于100重量份基质添加几份(小于10份)。特别是在HP2A-P12和HP2A-P13组合物中，抗压缩性在5天达到或超过30MPa、在28天超过40MPa时是这种情况(相比于分别在5天为24MPa和在28天为35MPa的没有以下这些添加剂的制剂HP2A-P11)。结果分组示于表8中。
Figure BDA0001419222160000151
表8
实施例5：模塑形式的制造
由于其低的尺寸收缩，根据本发明的组合物使得能够产生所有形状的、非常精密的模塑件，这使得能够生产特别是大型瓷砖、模塑的瓷砖或各种装饰性模塑形式。尽管高炉矿渣的存在提高了凝固速度，然而其增加了尺寸收缩。在可能使用含有超过30％矿渣的配方的情况下，该参数必须被考虑。
可以在凝固之后进行所获得产品的表面处理，以获得例如防水效果或增加其硬度。类似地，通过添加合适的颜料可以改变颜色。下文表9提供了制剂(HP2A-M01和HP2A-M02)的两个实施例，该制剂可以用于该类型的应用中，根据颜色、莫氏硬度、卷边效果和机械性能获得结果。
缩写“Pieri H 2000”对应于防水表面剂，其为Grace牌的Pieri Hydroxi2000，提供了优异的结果。对于颜色，可以使用所有种类的矿物颜料：铁氧化物、赭石等。
Figure BDA0001419222160000161
表9
实施例6：挤出元件的制造
根据本发明的组合物，由于其与未烧制的黏土的相容性，使得能够通过冷挤出生产形式。当使用该方法时，特别是在存在促进成分的情况下，必须考虑到非常快的凝固速度。可以生产实心形式和中空形式，待挤出的糊剂具有的行为非常接近于传统的未烧制黏土的糊剂。
对于其他应用，出于获得特殊效果的目的可以添加颜料和其他助剂。此外，硬化之后，产品还可以经受表面处理。表10提供了可以应用于挤出以及获得的机械性能的制剂(HP2A-X01和HP2A-X02)的两个实施例。
Figure BDA0001419222160000171
百分比是重量百分比。
表10
实施例7：膨胀块的制造
通过向糊剂中添加试剂例如铝粉、发泡剂和泡沫稳定剂，根据本发明的方法允许生产膨胀块。在即将结束混合之前引入铝粉。对使用根据本发明的组合物的兴趣特别地与其使得能够避免固化的凝固速度相关。
表11提供了制剂(HP2A-SP01至HP2A-SP03)的3个实施例，获得的结果特别是成品的机械性能和密度(熟化之前和之后)。
制剂HP2A-SP03(左栏)还包括锯屑(中：1至5mm左右)，这使得能够获得含有植物“颗粒”的复合材料。
Figure BDA0001419222160000181
表11
实施例8：用于胶和膏的应用
根据本发明的组合物可以在使用时以混合的二组分制剂的形式施用：表12提供了两个实施例(HP2A-COL01和HP2A-COL02)，其具有不同的组分A和B，以及表13中的实施例HP2A-COL03和HP2A-COL04。
用于密封胶、密封膏和密封灰浆的应用，其对使用者来说是非常实际的应用，可以同样被整体地考虑，该应用包括将即用型糊剂形式的两种组分A和B混合的反应。
Geosil SB是由WOELLNER销售的即用型活化液，其含有碱金属硅酸盐和碱。
石灰：此处其为粒度小于200μm或315μm的细石灰粉。
Figure BDA0001419222160000191
表12
在表12的两个实施例中，碱性溶液的SiO2/M2O的整体比例为1.25，X/M比为5.1摩尔/千克基质。
根据本发明的胶的其他两种制剂在下文表11中提出。
Figure BDA0001419222160000192
表13
Figure BDA0001419222160000193
G-225添加剂为聚羧酸型稀释剂。
Tempo 12添加剂是具有丙烯酸共聚物基底的超塑化剂。
相对于含有有机产品和/或溶剂的胶，这种100％的矿物胶具有不可燃性且不含挥发性有机化合物的优势。它们还与其他矿物建筑元件相容，使得能够例如通过分别含有连接建筑元件(密封件)或表面涂层的组分A和B的两个暗盒注射而生产，其为修复型操作。
实施例9：具有轻颗粒的组合物
具有低密度的材料例如麻、木质纤维、膨胀黏土、火山灰或珍珠岩是多孔的。当其与液压黏合剂黏合时，这经常导致凝聚的问题。事实上水在颗粒中的迁移降低了液压凝固反应的产量，尤其是在颗粒和黏合剂相之间的界面。然而地聚合反应不消耗水反而产生水。因此水迁移到颗粒不会产生这种凝聚的缺乏。
在该应用中地聚合物的其他优点特别是良好的黏附性、干燥时非常低的收缩、抑制发霉、令啮齿类动物和昆虫反感的性质(由于碱性和碳酸盐的存在)，以及非常高的阻燃能力。
因此测试了含有纤维束(麻)或珍珠岩的几种制剂。本文表14显示了几个实施例。
Figure BDA0001419222160000201
表14
从而，观察到能够获得具有良好性能和比通常传统黏合剂实践的体积低的黏合剂的复合材料。
对于具有珍珠岩基底的复合材料，抗压缩性大于B80级建筑块(8MPa)，其在很大程度上对于被视为支撑块的块是足够的。因此，在根据公式PERL02生产的块中插入最高50％的空白空间的机动空间。由此获得B40级至B60级的支撑块，其具有约400kg/m3的表观密度，即低于混凝土构造块B40(900kg/m3)的表观密度多于2倍。
纤维束块的密度是非常令人满意的，纤维束纤维整体具有高度完整性并且抗拉性好，包括以所有角度。它们的坚固性足以构建大尺寸的待螺旋或胶合的隔离板。
总之，下文的表15和16汇集了发明人观察的在由根据本发明方法获得的材料和分别施用波特兰水泥的方法(表15)以及使用赤陶土的方法(表16)之间的各种优势。
性质 波特兰水泥 本发明
凝固时间 ＞3小时 10至60分钟
获得50％的Rc28的时间 7至14天 1至2天
耐火性能 650℃ 1000℃
阻燃性能 低 高
耐硫酸根离子 低 非常高
耐氯离子 中等 非常高
钢框架的抗腐蚀性保护 中期 长期
尺寸收缩 中等 非常低
在石料中的黏附性 中等 非常高
将黏土整合到制剂中的能力 非常低 大量的
具有有机材料的机械性能 中等 非常好
蒸汽交换容量 低 大量
表面的光泽外观 无 是
天然资源的消耗(包括能量) 中等 低
环境影响(CO2、SO2等) 高 低
表15
性质 赤陶土 本发明
装置复杂性 高 低
生产操作 烧制 环境温度
与不同颗粒(植物纤维等)的相容性 无 是
可生产形式的多样性 低 大量的
可生产颜色的多样性 低 大量的
尺寸收缩 中等 非常低
表面的光泽外观 无 是
表16。

Claims (25)

1.一种用于建筑材料的组合物，其包含主要含有偏高岭土的基质和碱性活化液，所述偏高岭土具有20至40µm的D50，
其特征在于，其含有小于10重量%的水泥或熔渣，其中所述偏高岭土为闪速偏高岭土，其通过将粉末状黏土在600℃至900℃的温度下闪速煅烧几秒然后快速冷却而获得，
其特征在于，所述碱性活化液包括硅酸钠源或硅酸钾源，其根据水泥命名法含有SiO2和M2O；和碱，其为NaOH和/或KOH，根据水泥命名法记为M2O，M能够代表钠或钾，所述碱性活化液和基质的相对比例为使得所述碱性活化液的SiO2+M2O摩尔总和为3.5至5.5摩尔/千克基质，且
所述碱性活化液具有1.25至1.65的总体SiO2/M2O摩尔比。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，其含有比例小于5重量%的水泥或熔渣。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述碱性活化液的碱为NaOH的水溶液。
4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述基质包括与闪速偏高岭土混合的非闪速偏高岭土、一种或几种粉末状矿物材料，所述粉末状矿物材料选自高炉矿渣、F级飞灰、来自制造耐火黏土和/或偏高岭土的碎屑、硅灰石、赤陶粉、糠、来自制砖业的碎屑、回收的玻璃粉末、碎玻璃、C级飞灰或熟石灰。
5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，在所述基质中与至少20%偏高岭土混合的粉末状矿物材料的质量浓度如下：
-小于或等于80%的高炉矿渣、F级飞灰、来自制造耐火黏土和/或偏高岭土的碎屑、硅灰石、和赤陶粉，
-小于或等于40%的回收的玻璃粉末、碎玻璃或C级飞灰，
-小于或等于15%的熟石灰。
6.根据权利要求4或5所述的组合物，其特征在于，所述基质包含闪速偏高岭土和高炉矿渣，其中高炉矿渣质量浓度小于或等于基质总重量的30%。
7.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述碱性活化液和基质的相对比例为使得所述碱性活化液的SiO2+M2O摩尔总和为4.5至5.5摩尔/千克基质。
8.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，其含有一种或几种助剂。
9.根据权利要求8所述的组合物，其特征在于，所述一种或几种助剂为超塑化剂、防水剂、保水剂或抗收缩剂。
10.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，其含有一种或几种粉末状矿物添加剂，其选自高岭土、粉末状未烧制的黏土、氧化锌、石膏、高铝水泥、氧化钛、钙矾石黏合剂、氟硅酸盐。
11.根据权利要求10所述的组合物，其特征在于，相对于100重量份的基质，所述一种或几种粉末状矿物添加剂的浓度小于20重量份。
12.根据权利要求10所述的组合物，其特征在于，所述氟硅酸盐为六氟硅酸钠。
13.根据权利要求10所述的组合物，其特征在于，所述粉末状未烧制的黏土主要包含高岭石或蒙脱土。
14.一种用于生产建筑材料的方法，其包括将根据权利要求1至13中任一项所述的组合物的成分与颗粒和可能的颜料混合，所述颗粒选自填料、粉末、沙子、砾石碎片和/或纤维。
15.一种用于生产建筑材料的方法，其包括将根据权利要求1至13中任一项所述的组合物与未烧制的黏土混合，并将混合物冷挤出或冷模塑。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述组合物与未烧制的黏土以最高为材料的70重量%的比例混合。
17.一种用于生产建筑材料的方法，其包括将根据权利要求1至13中任一项所述的组合物与颗粒或植物纤维混合。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述颗粒或植物纤维为锯屑、木屑和纤维、稻草、纤维束、亚麻、软木或珍珠岩。
19.一种用于生产膨胀的建筑材料的方法，其包括将根据权利要求1至13中任一项所述的组合物与膨胀剂或发泡剂混合。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述膨胀剂或发泡剂为铝粉。
21.根据权利要求1至13中任一项所述的组合物或根据权利要求14或15中任一项所述的方法用于生产涂层元件、用于生产挤出或模塑的建筑模块、或用于生产各种挤出形式的用途。
22.根据权利要求1至13中任一项所述的组合物或根据权利要求17所述的方法用于制备复合材料的用途。
23.根据权利要求1至13中任一项所述的组合物或根据权利要求19所述的方法用于制备隔离模块的用途。
24.根据权利要求1至13中任一项所述的组合物用于通过附加的制造生产建筑元件、建筑物或房屋、或装饰物的用途。
25.根据权利要求1至13中任一项所述的组合物以二组分体系形式用于生产密封膏、密封胶或密封灰浆的用途，其中一种组分为固体形式，另一种组分为液体形式，或者所述组分为两种糊剂的形式。
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