CN108137422A - 用于耐火性化学紧固锚栓和后安装的配筋的基于矾土水泥的耐火性双组分砂浆体系及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐火性双组分砂浆体系，其包含固化性水相矾土水泥组分A和用于引发固化过程的在水相中的引发剂组分B，组分A进一步包含至少一种阻断剂，所述阻断剂选自磷酸、偏磷酸、亚磷酸和膦酸；至少一种增塑剂和水；和组分B包含引发剂、至少一种缓凝剂、至少一种矿物填料和水。此外，本发明涉及即用型耐火性双组分体系，其用于将锚栓和后安装的配筋耐火性化学紧固在矿物表面如由砖砌体、混凝土、透水性混凝土或天然石材制成的结构中以及其用于耐火性化学紧固锚栓和后安装的配筋的用途。

Description

用于耐火性化学紧固锚栓和后安装的配筋的基于矾土水泥的 耐火性双组分砂浆体系及其用途
技术领域
本发明涉及用于耐火性化学紧固锚栓和后安装的配筋的耐火性双组分砂浆体系，其包含固化性水相矾土水泥组分A和用于引发固化过程的在水相中的引发剂组分B，组分A进一步包含至少一种阻断剂，所述阻断剂选自磷酸、偏磷酸、亚磷酸和膦酸；至少一种增塑剂和水，和组分B包含引发剂、至少一种缓凝剂、至少一种矿物填料和水。此外，本发明涉及耐火性双组分砂浆体系，其为即用型的，用于将锚栓和后安装的配筋耐火性化学紧固在矿物表面如由砖砌体、混凝土、透水性混凝土或天然石材制成的结构中，以及其用于耐火性化学紧固锚栓和后安装的配筋的用途。
背景技术
现在可获得用于化学紧固锚栓和后安装的配筋的有机和无机砂浆体系。例如，当需要快速固化时，使用基于可自由基聚合的树脂的有机体系。然而，通常已知这样的体系对环境和处理它们的人是污染性、昂贵、潜在有害和/或有毒的，并且它们经常需要特别标记。此外，有机体系在以热的方式暴露至强烈的阳光或其它升高的温度如火灾时，经常显示出大大降低的稳定性或甚至不具有稳定性，由此当涉及化学紧固锚栓和后安装的配筋时，其机械性能降低。另外，有机砂浆体系通常不具有任何足够的耐火性，特别是当使锚栓和后安装的配筋经受火和热时。
关于锚栓和后安装的配筋的耐火性，评价规定在验收标准ACI355.4-11和AC308中，分别为来自美国混凝土协会的“Qualification of Post-Installed AdhesiveAnchors in Concrete(ACI 355.4-11)”和来自ICCEvaluation Service的“AcceptanceCriteria for Post-Installed Adhesive Anchors in Concrete Elements(AC308,2016)”。
在ACI 355.4-11的段落10.24中规定，对火灾暴露的抗性的评价应当基于在火灾条件下对结构组分进行测试和评价的国家认可的标准。根据ACI 355.4-11的R10.24.1，火灾暴露条件下的锚栓测试典型地包括将静态配重放置在燃烧室中的锚栓上并且测量具体时间-温度曲线的失效时间。虽然已颁布标准用于测试和评价暴露至火灾的锚栓，但对于在设计中使用所得抗性则几乎不存在指导。
因此，一般而言，可以将任何粘合锚栓用于防火设计，只要国家认可的标准认为它们合适即可。然而在许多城市中拒绝使用粘合锚栓，反而必须使用膨胀锚栓，或者必须为了可应用的防火等级的降低的可允许载荷来控制粘合锚栓的尺寸。
为了克服这些缺点，已开发了基于矾土水泥的主要为矿物的体系。矾土水泥具有作为其主要成分的铝酸一钙并且被广泛地用于建筑和建造业中，因为最终产物展现出在延长的时间内的高水平的机械性能。矾土水泥还耐碱并且比硅酸盐水泥更快地达到其最大强度以及能够承受硫酸盐的溶液。因此，优选将矾土水泥体系用于化学锚定领域中。
存在几种可获得的无机体系，如来自日本Sumitomo Osaka Cement Co Ltd的Cemeforce；来自的加拿大Ambex Concrete Repair Solutions的在应用之前必须与水混合的单组分注浆体系和两种类型的Ambex锚定胶囊；然后将在使用前必须浸入水中的具有水泥质内容物的胶囊插入钻孔中。
然而，这些商业上可获得的体系具有若干缺点，如具有非常高的分配力，混合中的不可接受的处理，非常短的加工时间，化合物在水桶中浸出的风险，软/湿胶囊在深钻孔中的差的插入，不均匀内容物，产生大的载荷值分布以及具有非常低的载荷值，特别是当涉及化学紧固配筋和例如在250℃测试防火等级时。此外，已知与环境温度获得的载荷值相比，载荷值在较高的温度如250℃下降，这表明这些体系不适用于耐火应用，并且它们不能保证在紧固锚栓和后安装的配筋时必需的升高的温度下的充分锚定。
当涉及将锚栓和后安装的配筋耐火性化学紧固在矿物表面中时，并非总是期望短的加工时间。此外，大多数已知体系对于所产生的组合物的大多数实践应用而言缺乏足够的流动性。通常必须强迫锚栓和配筋进入钻孔，这使得安装非常困难和低效。此外，这样的现有技术组合物还展现出在相对短的时间段内开裂的倾向，并且没有表现出所需的机械性能，特别是在升高的温度例如火灾的影响下。
因此存在对耐火性即用型多组分体系，优选耐火性双组分体系的需求，其在环境方面、健康和安全性、处理、储存时间和砂浆的凝固和硬化之间的良好平衡方面优于现有技术体系。尤其是，非常令人感兴趣的是提供耐火性体系，可以将其用于将锚栓和后安装的配筋耐火性化学紧固在矿物表面中而不负面地影响化学锚定体系的处理、特性和机械性能，特别是在升高的温度如250℃。
鉴于上述，本发明的目的在于提供耐火性多组分体系，尤其是耐火性双组分砂浆体系，其克服了现有技术体系的不利之处。尤其是目的在于提供即用型耐火性双组分砂浆体系，其易于处理并且对环境友好，其可以在使用前稳定储存一定时间段，其显示出凝固和硬化之间的良好平衡并且在其涉及耐火性化学紧固锚栓和后安装的配筋时即使在升高的温度如火灾影响下仍然具有优异的机械性能。此外，耐火性多组分锚定体系应当具有在较高的温度下不降低的载荷值，优选它们应当在较高的温度如250℃甚至增加，以确保在紧固锚栓和后安装的配筋时必需的升高的温度下足够的锚定。
此外，本发明的目的在于提供耐火性双组分砂浆体系，可以将其用于将锚栓和后安装的配筋耐火性化学紧固在矿物表面，如由砖砌体、混凝土、透水性混凝土或天然石材制成的结构中。
这些和其它目的如同它们将会由保证本发明的描述而变得显而易见那样，通过如在独立权利要求中描述的本发明得以解决。从属权利要求涉及优选的实施方案。
发明内容
在一个方面，本发明提供了用于耐火性化学紧固锚栓和后安装的配筋的耐火性即用型双组分砂浆体系，其包含固化性水相矾土水泥组分A和用于引发固化过程的在水相中的引发剂组分B，组分A进一步包含至少一种阻断剂，所述阻断剂选自磷酸、偏磷酸、亚磷酸和膦酸；至少一种增塑剂和水；以及组分B包含引发剂、至少一种缓凝剂、至少一种矿物填料和水。尤其是，组分B包含引发剂，所述引发剂包含碱金属和/或碱土金属盐的混合物；至少一种缓凝剂，所述缓凝剂选自柠檬酸、酒石酸、乳酸、水杨酸、葡糖酸及其混合物；和至少一种矿物填料，所述矿物填料选自石灰岩填料、砂、刚玉、白云石、耐碱玻璃、碎石、砾石、卵石及其混合物。
在另一方面，本发明提供了耐火性双组分砂浆体系，其用于将锚栓和后安装的配筋耐火性化学紧固在矿物表面，如由砖砌体、混凝土、透水性混凝土或天然石材制成的结构中。
具体实施方式
以下术语和定义将被用于本发明的上下文中：
如本发明的上下文中所使用，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一个/一种(a/an)”还包括相应的复数。因此除非另有规定，否则术语“一个/一种(a/an)”旨在意指“一个/种或更多个/种”或“至少一个/种”。
本发明上下文中的术语“矾土水泥”是指主要由水硬性活性铝酸钙盐组成的铝酸钙水泥。替代性名称为“高氧化铝水泥”或法语的“Cimentfondu”。铝酸钙水泥的主要活性成分为铝酸一钙(CaAl2O4、CaO·Al2O3或水泥化学家记法中的CA)。
本发明的上下文中的术语“保存期”是指这样的时间，在所述时间期间，组分保持固体产物的或多或少的流体水性悬浮体的形式，能够通过机械手段返回到水性悬浮体，而不凝固或损失其反应性。
本发明的上下文中的术语“引发剂”是指改变化学环境以开始特定的化学反应的化合物或组合物。在本发明中，引发剂改变砂浆悬浮体的pH值，由此使最终混合物中的水硬性粘合剂解阻(de-blocking)。
本发明的上下文中的术语“缓凝剂”是指改变化学环境以延迟特定的化学反应的化合物或组合物。在本发明中，缓凝剂改变砂浆悬浮体的铝酸钙水泥的水合能力，由此延迟最终混合物中的水硬性粘合剂作用。
本发明的上下文中的术语“初始凝固时间”是指组分A和组分B的混合物在混合之后开始凝固的时间。在混合之后的时间段期间，混合物保持在固体产物的或多或少的流体水性悬浮体或糊料的形式。
本发明涉及用于将锚栓和后安装的配筋耐火性化学紧固在矿物表面中的耐火性双组分砂浆体系，其包含固化性水相矾土水泥组分A和用于引发固化过程的在水相中的引发剂组分B。尤其是，根据本发明，组分A进一步包含至少一种阻断剂，所述阻断剂选自磷酸、偏磷酸、亚磷酸和膦酸；至少一种增塑剂和水；和组分B包含引发剂、至少一种缓凝剂、至少一种矿物填料和水，其中引发剂包含碱金属和/或碱土金属盐的混合物，至少一种缓凝剂选自柠檬酸、酒石酸、乳酸、水杨酸、葡糖酸及其混合物，和矿物填料选自石灰岩填料、砂、刚玉、白云石、耐碱玻璃、碎石、砾石、卵石及其混合物。
根据本发明的组分A基于水相矾土水泥(CA)或水相硫铝酸钙水泥(CAS)。可以用于本发明中的铝酸钙水泥的特征在于快速凝固和快速硬化，快速干燥和收缩补偿(在与硫酸钙混合时)，对腐蚀和收缩的优异抗性。适合用于本发明中的这样的铝酸钙水泥例如是 White(Kerneos，法国)。
如果组分A包含矾土水泥(CAC)和硫酸钙(CaSO4)的混合物，则在水合期间发生快速的钙矾石形成。在混凝土化学中，通过铝酸钙与硫酸钙的反应形成由通式(CaO)6(Al2O3)(SO3)3·32H2O或(CaO)3(Al2O3)(CaSO4)3·32H2O表示的三硫酸铝酸六钙水合物，导致快速凝固和硬化以及收缩补偿或甚至膨胀。随着适度增加硫酸盐含量可以实现收缩补偿。
本发明的组分A包含至少约40重量％，优选至少约50重量％，更优选至少约60重量％，最优选至少约70重量％，约40重量％至约95重量％，优选约50重量％至约85重量％，更优选约60重量％至约80重量％，最优选约70重量％至约75重量％的矾土水泥，基于组分A的总重量计。
根据本发明的替代性实施方案，组分A包含至少约20重量％，优选至少约30重量％，更优选至少约40重量％，最优选至少约50重量％，约20重量％至约80重量％，优选约30重量％至约70重量％，更优选约35重量％至约60重量％，最优选约40重量％至约55重量％的矾土水泥，基于组分A的总重量计，和至少约5重量％，优选至少约10重量％，更优选至少约15重量％，最优选至少约20重量％，约1重量％至约50重量％，优选约5重量％至约40重量％，更优选约10重量％至约30重量％，最优选约15重量％至约25重量％的硫酸钙，优选半水合硫酸钙，基于组分A的总重量计。在本发明的双组分砂浆体系的优选的替代性实施方案中，组分A的CaSO4/CAC的比例应当小于或等于35:65。
根据本发明的组分A中所包含的阻断剂选自磷酸、偏磷酸、亚磷酸和膦酸，优选为磷酸或偏磷酸，最优选为磷酸，尤其是85％磷酸水溶液。组分A包含至少约0.1重量％，优选至少约0.3重量％，更优选至少约0.4重量％，最优选至少约0.5重量％，约0.1重量％至约20重量％，优选约0.1重量％至约15重量％，更优选约0.1重量％至约10重量％，最优选约0.3重量％至约10重量％的所述阻断剂，基于组分A的总重量计。在优选的实施方案中，组分A包含约0.3重量％至约10重量％的85％磷酸水溶液，基于组分A的总重量计。优选地，相对于水硬性粘合剂总重量的以重量计的矾土水泥和/或硫铝酸钙水泥的量高于任意以下值：50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％或为100％。
根据本发明的组分A中所包含的增塑剂选自低分子量(LMW)聚丙烯酸聚合物，来自聚膦酸酯polyox和聚碳酸酯polyox家族的超增塑剂和来自聚羧酸酯醚组的乙基丙烯酸系超增塑剂及其混合物，例如EthacrylTMG(Coatex,Arkema Group，法国)，AcumerTM1051(Rohmand Haas，英国)或-20HE(Sika，德国)。合适的增塑剂是商业上可得的产品。组分A包含至少约0.2重量％，优选至少约0.3重量％，更优选至少约0.4重量％，最优选至少约0.5重量％，约0.2重量％至约20重量％，优选约0.3重量％至约15重量％，更优选约0.4重量％至约10重量％，最优选约0.5重量％至约5重量％的所述增塑剂，基于组分A的总重量计。
在有利的实施方案中，组分A进一步包括以下单独或组合的特性。
组分A可以另外包含增稠剂。可以用于本发明中的增稠剂可以选自有机产品如黄原胶、威兰胶(welan gum)或胶(CPKelko，美国)、淀粉衍生的醚、瓜尔胶衍生的醚、聚丙烯酰胺、角叉菜胶、琼脂，和矿物产品如粘土，和它们的混合物。合适的增稠剂是商业上可得的产品。组分A包含至少约0.01重量％，优选至少约0.1重量％，更优选至少约0.2重量％，最优选至少约0.3重量％，约0.01重量％至约10重量％，优选约0.1重量％至约5重量％，更优选约0.2重量％至约1重量％，最优选约0.3重量％至约0.7重量％的所述增稠剂，基于组分A的总重量计。
组分A可以进一步包含抗菌剂或杀生物剂。可以用于本发明中的抗菌剂或杀生物剂可以选自异噻唑啉酮家族的化合物，如甲基异噻唑啉酮(MIT)、辛基异噻唑啉酮(OIT)和苯并异噻唑啉酮(BIT)和它们的混合物。合适的抗菌剂或杀生物剂是商业上可得的产品。示例性提及的是EcocideK35R(Progiven，法国)和Nuosept OB 03(Ashland，荷兰)。组分A包含至少约0.001重量％，优选至少约0.005重量％，更优选至少约0.01重量％，最优选至少约0.015重量％，约0.001重量％至约1.5重量％，优选约0.005重量％至约0.1重量％，更优选约0.01重量％至约0.075重量％，最优选约0.015重量％至约0.03重量％的所述抗菌剂或杀生物剂，基于组分A的总重量计。在优选的实施方案中，组分A包含约0.015重量％至约0.03重量％的Nuosept OB 03，基于组分A的总重量计。
在替代性实施方案中，组分A包含至少一种填料，尤其是有机或矿物填料。可以用于本发明中的填料可以选自石英粉，优选具有约16μm的平均颗粒尺寸(d50％)的石英粉，石英砂，粘土，飞灰，气相法二氧化硅，碳酸盐化合物，颜料，钛氧化物，轻质填料，和它们的混合物。合适的矿物填料是商业上可得的产品。示例性提及的是石英粉Millisil W12或W6(Quarzwerke GmbH，德国)。组分A包含至少约1重量％，优选至少约2重量％，更优选至少约5重量％，最优选至少约8重量％，约1重量％至约50重量％，优选约2重量％至约40重量％，更优选约5重量％至约30重量％，最优选约8重量％至约20重量％的所述至少一种填料，基于组分A的总重量计。
组分A中所包含的水含量为至少约1重量％，优选至少约5重量％，更优选至少约10重量％，最优选至少约20重量％，约1重量％至约50重量％，优选约5重量％至约40重量％，更优选约10重量％至约30重量％，最优选约15重量％至约25重量％，基于组分A的总重量计。
增塑剂、增稠剂以及抗菌剂或杀生物剂的存在并不改变水泥质组分A的整体无机特性。
包含矾土水泥或硫铝酸钙水泥的组分A存在于水相中，优选以浆料或糊料形式存在。
本发明的组分B包含引发剂、至少一种缓凝剂、至少一种矿物填料和水。为了保证足够的加工时间，由此初始凝固时间为至少5min以上，除了引发剂组分以外，还以不同的浓度使用防止砂浆组合物过早硬化的至少一种缓凝剂。
存在于组分B中的引发剂包括活化剂组分和促凝剂组分，其包括碱金属和/或碱土金属盐的混合物。
尤其是，活化剂组分由选自以下的至少一种碱金属和/或碱土金属盐组成：氢氧化物、氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐、碳酸盐及其混合物，活化剂组分优选为碱金属或碱土金属盐，更优选为钙金属盐如氢氧化钙、硫酸钙、碳酸钙或磷酸钙，钠金属盐如氢氧化钠、硫酸钠、碳酸钠或磷酸钠，或锂金属盐如氢氧化锂、硫酸锂、碳酸锂或磷酸锂，最优选为氢氧化锂。在一个优选的实施方案中，用于组分B中的氢氧化锂为10％氢氧化锂水溶液。
组分B包含至少约0.01重量％，优选至少约0.02重量％，更优选至少约0.05重量％，最优选至少约1重量％，约0.01重量％至约40重量％，优选约0.02重量％至约35重量％，更优选约0.05重量％至约30重量％，最优选约1重量％至约25重量％的所述活化剂，基于组分B的总重量计。在特别优选的实施方案中，活化剂包括水和氢氧化锂。组分B中所包含的水含量为至少约1重量％，优选至少约5重量％，更优选至少约10重量％，最优选至少约20重量％，约1重量％至约60重量％，优选约5重量％至约50重量％，更优选约10重量％至约40重量％，最优选约15重量％至约30重量％，基于组分B的总重量计。组分B中所包含的氢氧化锂含量为至少约0.1重量％，优选至少约0.5重量％，更优选至少约1.0重量％，最优选至少约1.5重量％，约0.1重量％至约5重量％，优选约0.5重量％至约4重量％，更优选约1.0重量％至约3重量％，最优选约1.5重量％至约2.5重量％，基于组分B的总重量计。在最优选的实施方案中，组分B包含约2.0重量％至约20重量％的10％氢氧化锂水溶液，基于组分B的总重量计。
促凝剂组分由选自以下的至少一种碱金属和/或碱土金属盐组成：氢氧化物、氯化物、硫酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐、碳酸盐及其混合物，促凝剂组分优选为碱金属或碱土金属盐，还优选为水溶性碱金属或碱土金属盐，更优选为钙金属盐如氢氧化钙、硫酸钙、碳酸钙、氯化钙、甲酸钙或磷酸钙，钠金属盐如氢氧化钠、硫酸钠、碳酸钠、氯化钠、甲酸钠或磷酸钠，或锂金属盐如氢氧化锂、硫酸锂、硫酸锂一水合物、碳酸锂、氯化锂、甲酸锂或磷酸锂，最优选为硫酸锂或硫酸锂一水合物。组分B包含至少约0.01重量％，优选至少约0.05重量％，更优选至少约0.1重量％，最优选至少约1.0重量％，约0.01重量％至约25重量％，优选约0.05重量％至约20重量％，更优选约0.1重量％至约15重量％，最优选约1.0重量％至约10重量％的所述促凝剂，基于组分B的总重量计。
在本发明的组分B的尤其优选的实施方案中，10％氢氧化锂水溶液/硫酸锂或硫酸锂一水合物的比例为7/1或6/1。
根据本发明的组分B中所包含的至少一种缓凝剂选自柠檬酸、酒石酸、乳酸、水杨酸、葡糖酸及其混合物，优选为柠檬酸和酒石酸的混合物。组分B包含至少约0.1重量％，优选至少约0.2重量％，更优选至少约0.5重量％，最优选至少约1.0重量％，约0.1重量％至约25重量％，优选约0.2重量％至约15重量％，更优选约0.5重量％至约15重量％，最优选约1.0重量％至约10重量％的所述缓凝剂，基于组分B的总重量计。
在本发明的组分B的尤其优选的实施方案中，柠檬酸/酒石酸的比例为1.6/1。
根据本发明的组分B中所包含的至少一种矿物填料选自石灰岩填料、砂、碎石、砾石、卵石及其混合物，优选为石灰岩填料，如各种碳酸钙。至少一种矿物填料优选选自石灰岩填料或石英填料，如石英粉Millisil W12或W6(Quarzwerke GmbH，德国)和石英砂。组分B的至少一种矿物填料最优选为碳酸钙或碳酸钙的混合物。组分B包含至少约30重量％，优选至少约40重量％，更优选至少约50重量％，还更优选至少约60重量％，最优选至少约70重量％，约30重量％至约95重量％，优选约35重量％至约90重量％，更优选约40重量％至约85重量％，还更优选约45重量％至约80重量％，最优选约50重量％至约75重量％的至少一种矿物填料，基于组分B的总重量计。选择所述至少一种矿物填料，以获得对矾土水泥粒度的粒度互补。
优选的是至少一种矿物填料具有不超过500μm，更优选不超过400μm，最优选不超过350μm的平均粒度。
在本发明的特别优选的实施方案中，组分B中所包含的至少一种矿物填料为三种不同碳酸钙的混合物，即碳酸钙细料，如不同的类型(Omya InternationalAG，德国)。最优选地，第一碳酸钙具有约3.2μm的平均粒度(d50％)和在45μm筛上的0.05％的残留(根据ISO 787/7测定)。第二碳酸钙具有约7.3μm的平均粒度(d50％)和在140μm筛上的0.5％的残留(根据ISO 787/7测定)。第三碳酸钙具有约83μm的平均粒度(d50％)和在315μm筛上的1.0％的残留(根据ISO 787/7测定)。在本发明的组分B的尤其优选的实施方案中，第一碳酸钙/第二碳酸钙/第三碳酸钙的比例为1/1.5/2或1/1.4/2.2。
在本发明的尤其优选的替代性实施方案中，组分B中所包含的至少一种矿物填料为三种不同石英填料的混合物。最优选地，第一石英填料为具有约240μm的平均粒度(d50％)的石英砂。第二石英填料为具有约40μm的平均粒度(d50％)的石英粉。第三石英填料为具有约15μm的平均粒度(d50％)的石英粉。在本发明的组分B的尤其优选的实施方案中，第一石英填料/第二石英填料/第三石英填料的比例为3/2/1。
在有利的实施方案中，组分B进一步包括以下单独或组合的特性。
组分B可以另外包含增稠剂。待用于本发明中的增稠剂可以选自膨润土、二氧化硅、石英、基于丙烯酸酯的增稠剂如碱溶性或碱溶胀性乳液、气相法二氧化硅、粘土和钛酸盐螯合剂。示例性提及的是聚乙烯醇(PVA)，疏水改性的碱溶性乳液(HASE)，本领域中称为HEUR的疏水改性的氧化乙烯氨基甲酸酯聚合物和纤维素增稠剂如羟甲基纤维素(HMC)、羟乙基纤维素(HEC)、疏水改性的羟乙基纤维素(HMHEC)、羧甲基纤维素钠(SCMC)、羧甲基2-羟乙基纤维素钠、2-羟丙基甲基纤维素、2-羟乙基甲基纤维素、2-羟丁基甲基纤维素、2-羟乙基乙基纤维素、2-羟丙基纤维素，凹凸棒石粘土及其混合物。合适的增稠剂是商业上可得的产品如Optigel WX(BYK-Chemie GmbH，德国)、Rheolate 1(ElementisGmbH，德国)和Acrysol ASE-60(The Dow Chemical Company)。组分B包含至少约0.01重量％，优选至少约0.05重量％，更优选至少约0.1重量％，最优选至少约0.3重量％，约0.01重量％至约15重量％，优选约0.05重量％至约10重量％，更优选约0.1重量％至约5重量％，最优选约0.3重量％至约1重量％的所述增稠剂，基于组分B的总重量计。
缓凝剂和增稠剂的存在并不改变水泥质组分B的整体无机特性。
包含引发剂和缓凝剂的组分B存在于水相中，优选以浆料或糊料形式存在。
优选的是，组分B的pH值为高于10，更优选高于11，且最优选为高于12，尤其是在介于10和14之间，优选介于11和13之间的范围内。
尤其优选的是选择两个组分，即组分A和组分B中的水的份额，使得通过混合组分A和B获得的产物中的水比矾土水泥的比例(W/CAC)或水比硫铝酸钙水泥(W/CAS)的比例小于1.5，优选介于0.3和1.2之间，最优选介于0.4和1.0之间。
此外，尤其优选选择组分B中的锂的份额，使得通过混合组分A和B获得的产物中的锂比矾土水泥的比例(Li/CAC)和锂比硫铝酸钙水泥的比例(Li/CAS)小于0.05，优选介于0.001和0.05之间，最优选介于0.005和0.01之间。
此外，尤其优选选择组分B中的缓凝剂的份额，使得通过混合组分A和B获得的产物中的柠檬酸/酒石酸比矾土水泥的比例和柠檬酸/酒石酸比硫铝酸钙水泥的比例小于0.5，优选介于0.01和0.4之间，最优选介于0.1和0.2之间。
在最优选的实施方案中，组分A包含以下组分或由以下组分组成：
70至80重量％的矾土水泥，替代地40至60重量％的矾土水泥和15至25重量％的硫酸钙，
0.5至1.5重量％的磷酸，
0.5至1.5重量％的增塑剂，
0.001至0.05重量％的抗菌剂或杀生物剂，
任选地5至20重量％的矿物填料，和
15至25重量％的水。
在优选的实施方案中，组分B包含以下组分或由以下组分组成：
0.1重量％至4重量％的氢氧化锂，
0.1重量％至5重量％的硫酸锂或硫酸锂一水合物，
0.05重量％至5重量％的柠檬酸，
0.05重量％至4重量％的酒石酸，
35重量％至45重量％的第一矿物填料，
15重量％至25重量％的第二矿物填料，
10重量％至20重量％的第三矿物填料，
0.01重量％至0.5重量％的增稠剂，和
15重量％至25重量％的水。
在最优选的实施方案中，组分B包含以下组分或由以下组分组成：
1.5重量％至2.5重量％的氢氧化锂，
1重量％至4重量％的硫酸锂或硫酸锂一水合物，
1重量％至3重量％的柠檬酸，
0.5重量％至2重量％的酒石酸，
35重量％至45重量％的第一矿物填料，
15重量％至25重量％的第二矿物填料，
10重量％至20重量％的第三矿物填料，
0.01重量％至0.5重量％的增稠剂，和
15重量％至25重量％的水。
在最优选的替代性实施方案中，组分B包含以下组分或由以下组分组成：
3重量％至4重量％的氢氧化锂，
1重量％至10重量％的硫酸锂或硫酸锂一水合物，
1重量％至5重量％的柠檬酸，
1重量％至3重量％的酒石酸，
25重量％至35重量％的第一矿物填料，
15重量％至25重量％的第二矿物填料，
10重量％至20重量％的第三矿物填料，
0.01重量％至0.5重量％的增稠剂，和
30重量％至40重量％的水。
在另一最优选的实施方案中，组分B包含以下组分或由以下组分组成：
0.2重量％至1.5重量％的氢氧化锂，
0.1重量％至1.0重量％的硫酸锂或硫酸锂一水合物，
0.1重量％至1.0重量％的柠檬酸，
0.1重量％至0.5重量％的酒石酸，
35重量％至45重量％的第一矿物填料，
15重量％至25重量％的第二矿物填料，
10重量％至20重量％的第三矿物填料，
0.01重量％至0.5重量％的增稠剂，和
15重量％至25重量％的水。
可以如下制备本发明的组分A：将含磷阻断剂与水混合，使得所产生的混合物的pH值为约2。添加增塑剂并且将混合物均质化。将矾土水泥、任选的硫酸钙和任选的矿物填料预混合并且逐步添加至混合物中，同时增大搅拌速率，使得所产生的混合物的pH值为约4。最后添加增稠剂和抗菌剂/杀生物剂并且混合直至混合物完全均质化。
可以如下制备本发明的组分B：将促凝剂溶于活化剂的水溶液中，然后随后添加缓凝剂以及使混合物均质化。逐步添加一种或多种填料，同时增大搅拌速率直至混合物均质化。最后添加增稠剂直至混合物完全均质化。
组分A和B存在于水相中，优选以浆料或糊料形式存在。尤其是，组分A和B根据它们的分别的组成具有糊状至流体的外观。在一个优选的实施方案中，组分A和组分B呈糊料形式，由此防止在混合两个组分流挂。
组分A和组分B之间的重量比(A/B)优选地介于7/1和1/3之间，优选为3/1。优选地，混合物的组成包含75重量％的组分A和25重量％的组分B。在替代性实施方案中，混合物的组成包含25重量％的组分A和75重量％的组分B。
耐火性双组分体系具有矿物特性，其不受存在其它试剂的另外的增稠剂的影响。
耐火性双组分体系的保存期取决于各组分的每一者的单独的保存期，尤其是组分A以及组分B在环境温度具有至少6个月的保存期，从而保护体系免受储存和供应延迟的影响。最优选地，组分A和B单独地稳定至少6个月。将组分A和B储存在紧密密封的容器中以避免水在40℃蒸发并且在若干时间间隔之后检查流动性、均质性、是否发生沉降和pH值方面的变化。所有组分的性质在6个月之后保持不受影响，因此保存期在40℃时为至少6个月。
优选的是，在混合两种组分A和B之后，耐火性双组分砂浆体系具有至少5min，优选至少10min，更优选至少15min，最优选至少20min，尤其是在约5至25min范围内，优选在约10至20min范围内的初始凝固时间。
在耐火性多组分砂浆体系，特别是耐火性双组分砂浆体系中，水泥质组分A比引发剂组分B的体积比为1:1至7:1，优选为3:1。在替代性实施方案中，水泥质组分A比引发剂组分B的体积比为1:3至1:2。
在单独制备之后，将组分A和组分B引入单独的容器中，借助于机械装置将它们从所述容器喷出并且引导通过混合装置。本发明的耐火性双组分砂浆体系优选为即用型体系，由此将组分A和B彼此分开地布置在多室装置如多室筒和/或多室圆筒中或双组分胶囊中，优选在两室筒中或双组分胶囊中。多室体系优选包括用于分开固化性组分A和引发剂组分B的两个以上箔袋。可以将通过混合装置，优选经由静态混合器混合在一起的所述室或袋的内容物注入钻孔。在多室筒或桶或套桶中的组件也是可能的。
在化学紧固锚栓和后安装的配筋期间，将离开静态混合器的硬化性矾土水泥组合物直接插入对于紧固锚栓和后安装的配筋而言相应地需要并且一开始已引入矿物表面中的钻孔，于是插入和调节待紧固的建筑构件如锚栓或后安装的配筋，因此砂浆组合物凝固和硬化。尤其是，将本发明的耐火性双组分体系视为用于紧固锚栓和后安装的配筋的耐火性化学锚栓。
不受制于理论，组分A中存在的阻断剂抑制了一种或多种铝酸钙盐在水中溶解，由此阻止了导致混合物的固化的水泥水合。在添加引发剂组分B时，改变pH值并且使水泥质组分A解阻和放开一种或多种铝酸钙盐的水合反应。因为该水合反应通过存在碱金属盐，尤其是锂盐来催化和促进，所以其具有短于5min的初始凝固时间。为了延迟快速固化时间(初始凝固时间)，优选的是如此选择根据本发明的组分B中所包含的至少一种缓凝剂，以获得在混合两种组分A和B之后的至少5min，优选至少10min，更优选至少15min，最优选至少20min，尤其是在约5至25min范围内，优选在约10至20min范围内的初始凝固时间。
矿物填料(尤其是在组分B中)的作用在于调节关于机械强度的最终性能以及长期耐久性的性能。通过优化填料，可以优化水/矾土水泥比例，这允许矾土水泥的有效和快速的水合。
可以将本发明的耐火性双组分砂浆体系用于将锚栓和后安装的配筋耐火性化学紧固至矿物表面如由砖砌体、混凝土、透水性混凝土或天然石材制成的结构中。尤其是可以将本发明的耐火性双组分砂浆体系用于将锚栓和后安装的配筋耐火性化学紧固至钻孔中。可以将其用于锚定目的，包括在升高的温度如250℃下的载荷能力方面的增加。增加的耐热性导致对于在较高的温度如暴露至强烈的阳光或其它升高的温度如火灾的立面锚固的钻孔的区域中存在的温度下的锚定目的而言更好的操作能力。尤其是，本发明的耐火性双组分砂浆体系具有在较高的温度下并不降低的载荷值，与已知的体系相比，它们在较高的温度如250℃甚至增加，以确保在紧固锚栓和后安装的配筋时所必需的在升高的温度下的充分锚固。
此外，可以将本发明的耐火性双组分砂浆体系用于耐火性连接纤维、稀松布、织物或复合体，尤其是高模量纤维，优选碳纤维；尤其是用于强化建筑结构，例如墙或天花板或地板；或另外用于将组件，如板材或块(例如由石材、玻璃或塑料制成)安装在建筑或结构元件上。然而，尤其将其用于将锚栓和后安装的配筋耐火性紧固至矿物表面如由砖砌体、混凝土、透水性混凝土或天然石材制成的结构中的凹部如钻孔中，其中例如借助于静态混合器或通过破坏筒或塑料袋或通过混合多室桶或套桶的组分而预先混合本发明的耐火性双组分砂浆体系的组分。
以下实施例说明了本发明而不由此对其进行限制。
实施例
1.制备对比无机砂浆体系
1.1对比实施例1-无机砂浆体系“Cemeforce”
打开含有干粉状粘合剂的商业上可得的单组分筒Cemeforce(Sumitomo OsakaCement Co.Ltd.，日本)并且根据说明书将其内容物与单独的一瓶水混合，准备使用分配器引入钻孔。
1.2对比实施例2a和2b-无机砂浆体系“Ambex胶囊”
将商业上可得的单组分Ambex锚固胶囊AAC(对比实施例2a)和ARC-E(对比实施例2b)(Ambex Concrete Repair Solutions，加拿大)根据说明书浸入水中，准备好手动插入钻孔中。
2.制备本发明的无机砂浆体系(本发明的实施例3)
一开始通过混合分别在表1和2中详述的成分制备本发明的实施例3的水泥质组分A以及引发剂组分B。给出的份额以重量％表示。
组分A的典型的混合规程为如下：称量出必要量的水，将所述水引入混合杯并且在搅拌下向其中缓慢添加磷酸直至获得约2的pH值；添加增塑剂并且在100至200rpm均质化2分钟；在大桶中预混合Ternal 和填料并且分步添加该混合物，同时在200rpm缓慢搅拌以避免团块形成，将搅拌速率增大至4000rpm；获得的pH值应当为约4；缓慢添加增稠剂和最后添加抗菌剂或杀生物剂并且在5000rpm将其均质化5min。
表1：组分A的组成。
化合物 功能 A
去离子水 19.995
磷酸85％ 阻断剂 0.910
Ternal White 铝酸盐水泥 77.981
EthacrylTM G 增塑剂 0.600
黄原胶 增稠剂 0.500
Nuosept OB 03 杀生物剂 0.015
85％磷酸，由Sigma-Aldrich Chemie GmbH销售，德国
Ternal 由Kerneos S.A.，法国销售
EthacrylTM G，由Coatex,Arkema Group，法国销售
黄原胶，由Colltec GmbH&CO.KG，德国销售
Nuosept OB 03，由Ashland Nederland B.V.，荷兰销售
组分B的典型的混合规程为如下：将硫酸锂一水合物与水一起溶于10％氢氧化锂水溶液，然后将羧酸溶于该混合物中并且将其在500rpm完全均质化至少30min；逐步添加填料或填料混合物，同时在5min时间内将搅拌速率增大至2000rpm和将其在2000rpm继续均质化约10min；最后在搅拌下添加增稠剂，和在3min的时间段内将搅拌速率增大至2500rpm；最后继续均质化5min。
表2：组分B的组成。
化合物 功能 B
水 0.426
10％LiOH(水) 活化剂 18.412
Li2SO4·H2O 促凝剂 3.217
柠檬酸 缓凝剂 2.108
酒石酸 缓凝剂 1.317
填料1 填料 35.4291
填料2 填料 22.3122
填料3 填料 16.3833
Optigel WX 增稠剂 0.396
10％LiOH(水)，由Bern Kraft GmbH，德国销售
Li2SO4·H2O，由Sigma-Aldrich Chemie GmbH，德国销售
柠檬酸，由Sigma-Aldrich Chemie GmbH，德国销售
酒石酸，由Sigma-Aldrich Chemie GmbH，德国销售
1Omyacarb 130-AI，由Omya International AG，德国销售
2Omyacarb 15-H AI，由Omya International AG，德国销售
3Omyacarb 2-AI，由Omya International AG，德国销售
Optigel WX，由Rockwood粘土Additives GmbH，德国销售
3.测定在250℃的机械性能-耐火性
在未开裂的混凝土C20/25中进行测试。用于测试的混凝土符合EN 206并且满足ETAG 001附件A的要求。出于安装的目的钻出钻孔(钻孔直径为16mm)并且清洁，根据MPII在正常的环境温度注入砂浆和插入配筋。使用分配器将对比实施例1引入钻孔。将对比实施例2a和2b手动插入钻孔。在单独制备之后，将本发明的实施例的水泥质组分A和引发剂组分B在混合机中以3:1的体积比混合并且引入钻孔。
螺纹钢的直径等于10mm。螺纹钢的埋入深度等于120mm。在测试中，样品在室温的固化时间为24小时，然后将具有配筋的混凝土块放置在烘箱中并且加热至250℃。在所述温度保持3天之后于250℃进行拉出测试。
通过使用液压工具使用高强度钢条在中心拉出具有牢固支撑的螺纹钢测定平均破坏载荷。在每种情况下就地将三根配筋销钉并且在250℃固化3天之后测定平均值形式的它们的载荷值。将极限破坏载荷计算为结合强度并且以N/mm2计在表3中给出。
表3：以in N/mm2计的结合强度。
如可以从表3中看出，本发明的体系显示了在250℃下3天之后的相当大的结合强度。另外，全部三个现有技术单组分体系显示了与在环境温度下24h之后实现的结合强度相比，在250℃结合强度降低约2-4N/mm2。本发明的体系与在环境温度下24h之后实现的结合强度相比显示出在250℃结合强度增加2N/mm2，表明了期望的后固化效果，而不是由于温度升高而削弱粘合剂基质。此外，根据EAD(EAD#330087-00-0601，EOTA的欧洲评价文件，2015)在23℃至450℃的温度范围内已测试了该变型的防火性能(结合强度值为14.5N/mm2)。
另外，与注入基于有机树脂的砂浆相比，它们在升高的温度下的结合强度显示了载荷值方面明显的不可接受的降低，在250℃下在有机体系中有时接近零，而本发明的实施例在结合强度方面增加。如上文所示，本发明的耐火性双组分砂浆体系提供了与有机体系相当的机械强度，但是其实质上矿物的组成使得其与现有技术的已知体系相比对于环境具有低得多的毒性和非常低的污染以及允许更成本有效的生产。
另外已显示了所述耐火性多组分体系，尤其是耐火性双组分砂浆体系克服了现有技术体系的缺点。尤其是，即用型的耐火性双组分砂浆体系易于处理并且是环境友好的，可以在使用前稳定地储存一定时间段，显示出凝固和硬化之间的良好平衡，并且当其涉及耐火性化学紧固锚栓和后安装的配筋时，即使在升高的温度如火灾影响下，仍然具有优异的机械性能。此外，耐火性多组分锚定体系具有在升高的温度如250℃下增加的载荷值，以确保在紧固锚栓和后安装的配筋时必要的在升高的温度下的足够的锚固。

Claims (15)

1.用于耐火性化学紧固锚栓和后安装的配筋的耐火性双组分砂浆体系，其包含固化性水相矾土水泥组分A和用于引发固化过程的在水相中的引发剂组分B，组分A进一步包含至少一种阻断剂，所述阻断剂选自磷酸、偏磷酸、亚磷酸和膦酸；至少一种增塑剂和水；和组分B包含引发剂、至少一种缓凝剂、至少一种矿物填料和水，
其特征在于
i)所述引发剂包含碱金属和/或碱土金属盐的混合物，
ii)所述至少一种缓凝剂选自柠檬酸、酒石酸、乳酸、水杨酸、葡糖酸及其混合物，和
iii)所述至少一种矿物填料选自石灰岩填料、砂、刚玉、白云石、耐碱玻璃、碎石、砾石、卵石及其混合物。
2.根据权利要求1所述的耐火性双组分砂浆体系，其特征在于，所述引发剂包含锂金属盐的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的耐火性双组分砂浆体系，其特征在于，所述至少一种缓凝剂为柠檬酸、酒石酸或其混合物。
4.根据前述权利要求任一项所述的耐火性双组分砂浆体系，其特征在于，至少一种矿物填料具有不超过500μm的平均粒度。
5.根据前述权利要求任一项所述的耐火性双组分砂浆体系，其特征在于，所述至少一种矿物填料为石灰岩填料或石灰岩填料的混合物。
6.根据前述权利要求任一项所述的耐火性双组分砂浆体系，其特征在于，通过混合组分A和B获得的产物中的水比矾土水泥的比例(W/CAC)或水比硫铝酸钙水泥的比例(W/CAS)低于1.5。
7.根据前述权利要求任一项所述的耐火性双组分砂浆体系，其特征在于，组分A和组分B为浆料或糊料形式。
8.根据前述权利要求任一项所述的耐火性双组分砂浆体系，其特征在于，组分B的pH值高于10。
9.根据前述权利要求任一项所述的耐火性双组分砂浆体系，其特征在于，组分B包含
0.1重量％至4重量％的氢氧化锂，
0.1重量％至5重量％的硫酸锂或硫酸锂一水合物，
0.05重量％至5重量％的柠檬酸，
0.05重量％至4重量％的酒石酸，
35重量％至45重量％的第一矿物填料，
15重量％至25重量％的第二矿物填料，
10重量％至20重量％的第三矿物填料，
0.01重量％至0.5重量％的增稠剂，和
15重量％至25重量％的水。
10.根据权利要求9所述的耐火性双组分砂浆体系，其特征在于，所述第一矿物填料、所述第二矿物填料和所述第三矿物填料为三种不同的碳酸钙细料。
11.用于耐火性化学紧固锚栓和后安装的配筋的方法，包括将根据前述权利要求任一项所述的耐火性双组分砂浆体系施加至矿物表面中的凹处，然后插入所述锚栓或后安装的配筋。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述凹处是钻孔。
13.根据前述权利要求任一项所述的耐火性双组分砂浆体系的用途，用于将锚栓和后安装的配筋耐火性化学紧固在矿物表面中。
14.根据权利要求13所述的用途，其中所述配筋是钢筋。
15.根据权利要求13或14所述的用途，其中所述矿物表面是由砖砌体、混凝土、透水性混凝土或天然石材制成的结构。
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