CN112714754A - 用于矿物粘结剂组合物的促进剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了矿物粘结剂组合物的添加剂，特别是矿物粘结剂组合物的促进剂，特别是水泥基粘结剂组合物的促进剂。该促进剂包含35至99.7w％的至少一种矿物填料F，其粒径D50<5μm、优选地<4μm、最优选地<3.5μm，0.3至65w％的铝酸钠SA，和0至45w％的至少一种其它无机化合物I，其选自铝酸钙水泥和/或碱金属或碱土金属的硫酸盐。本发明还公开了相应的矿物粘结剂组合物以及用途和方法，包括在低温下促进矿物粘结剂组合物的凝固和固化。此外，其公开了用于制备本发明的促进剂的加工步骤。

Description

用于矿物粘结剂组合物的促进剂

技术领域

本发明涉及用于矿物粘结剂组合物的添加剂，特别是矿物粘结剂组合物，尤其水泥基粘结剂组合物(对应于矿物粘结剂组合物)的促进剂，以及由其制备的模制品。此外，本发明涉及用途和方法，包括在低温下促进矿物粘结剂组合物的凝固和固化，以及用于矿物粘结剂组合物的促进剂和相应的矿物粘结剂组合物的制备。

发明背景

通过矿物粘结剂与水的水合反应来固化的矿物粘结剂组合物，特别是水泥基粘结剂组合物，当在低温下混合和/或放置时会显著迟滞。这会导致强度尤其是抗压强度的缓慢建立，进而可能导致更长的等待时间，之后才能进行进一步的工作或释放使用。在特别不利的情况下，矿物粘结剂组合物根本不会凝固和固化。大多数水泥基粘结剂组合物在混合和放置期间需要大于5℃的温度才能适当发展其性能。由于一年中不同气候区的温度可能会在相当长的一段时间内降到5℃以下，因此需要采取一些措施，例如将原材料调温、作业现场加热或促进矿物粘结剂水合反应。尤其是在给定的作业现场，原材料的调温或作业现场的加热可能是困难的，昂贵的，甚至是不可能的。

因此已知用于矿物粘结剂组合物的各种固化促进剂。它们例如基于烷醇胺，卤化物，亚硝酸盐，硝酸盐，硫氰酸盐，二醇，甘油或α-羟基羧酸。尽管这种已知的促进剂可能非常有效，但是它们经常具有价格昂贵，使用范围受限的缺点，例如在>15℃的温度下使用时，在环境、健康和安全性方面存在问题，可能会腐蚀钢筋，并且有时对矿物粘结组合物的可加工性、加工时间和最终强度产生严重的负面影响。

WO 2003/000617 A1(Sika AG)例如描述了用于矿物粘结剂组合物的固化促进剂，其基于烷醇胺、无机硝酸盐、羧酸和多元醇。这种促进剂可能增加腐蚀的风险。

US 6451105(R.C.Turpin)公开了使用石灰石粉作为含有波特兰水泥的水泥基材料的促进剂。但是，其中描述的效果不够强。

另外，当今已知的许多固化促进剂与喷射混凝土有关。这样的促进剂例如公开在EP3083525(Sika Technology AG)中。这些促进剂的作用是使水泥或混凝土混合物在加入促进剂后很快凝固，这在喷射混凝土应用中通常是需要的。但是，当在与水混合后必须进一步处理矿物粘结剂组合物时，这种已知的促进剂体系不是很合适。

用于矿物粘结剂组合物的添加剂，包括促进剂，也可能对暴露于此类添加剂的人类健康和安全造成不同的风险。它们本质上可能是例如碱性或酸性的，因此在与粘膜或皮肤接触时具有有害作用。如果以粉末形式提供，则如果吸入粉尘，此类添加剂还会对呼吸系统产生不利影响。因此，使用这种材料的操作员必须穿着防护服和配件。在合适的包装中提供此类添加剂可以显著减少操作人员的暴露，从而避免使用额外的防护装备。

因此，一直需要用于矿物粘结剂组合物的改进的促进剂，该促进剂在低温下促进矿物粘结剂组合物的凝固和/或固化，而不损害矿物粘结剂组合物的可加工性和最终强度，并且操作员可以安全地处理。

发明描述

因此，本发明的目的是提供矿物粘结剂组合物，特别是水泥基粘结剂组合物的促进剂，其能促进这种矿物粘结剂组合物的凝固和固化。该矿物粘结剂组合物的促进剂特别应在混合和/或放置该矿物粘结剂组合物后的早期提供高的抗压强度，而不会损害矿物粘结剂组合物的可加工性和最终强度。本发明的又一个目的是提供用于矿物粘结剂组合物，特别是水泥基粘结剂组合物的促进剂，其在+10℃和-15℃之间、优选+8℃和-10℃之间的温度下促进矿物粘结剂组合物的凝固和固化。

另外，本发明的一个目的是提供优选在+10℃和-15℃之间、优选+8℃和-10℃之间的温度下促进矿物粘结剂组合物的凝固和固化的方法和用途。

本发明的另一个目的是提供用于制备矿物粘结剂组合物的促进剂和相应的矿物粘结剂和矿物粘结剂组合物的方法，特别是在安全处理、计量和加料所述促进剂方面。

令人惊讶地发现本发明的目的可以通过如权利要求1所述的组合物实现。

本发明的组合物，特别是矿物粘结剂组合物的促进剂，相应地包含或由以下组成：

1)35–99.7w％的至少一种矿物填料F，其粒径D50<5μm、优选<4μm、最优选<3.5μm，

2)0.3–65w％的铝酸钠SA，

3)0–45w％的至少一种其它无机化合物I，其选自铝酸钙水泥和/或碱金属或碱土金属的硫酸盐，

4)任选地，矿物粘结剂组合物、特别是水泥基粘结剂组合物的其它添加剂。

已经发现矿物填料F、铝酸钠SA和任选地在矿物粘结剂组合物中使用的至少一种其它无机化合物I的本发明组合导致在与水混合后3-8小时之间抗压强度的显著增加。

根据本发明的组合物的其他优点是它们不会不利地影响矿物粘结剂组合物的其他重要性能，例如可加工性、弯曲强度或最终强度，并且由于不存在氯化物、硝酸盐、亚硝酸盐和硫氰酸盐因而导致钢筋腐蚀的风险很小。

此外，当用作凝固和/或固化促进剂时，本发明的组合物表现出基本恒定的作用，而与添加时间点无关。特别地，当在将矿物粘结剂组合物与水混合之前添加到矿物粘结剂组合物的组分，例如矿物粘结剂和/或集料中时，该组合物在延长的时间内保持有效。当矿物粘结剂组合物的组分含有残留水分(对于集料这是通常的情形)时，特别如此。总体上，因此实现了在使用本发明的组合物时增加的灵活性。

因此，本发明的组合物可以用于多种应用中。该组合物可以例如用作砂浆组合物、混凝土组合物、水泥浆料组合物和/或喷射混凝土组合物的促进添加剂。

本发明的其他方面是其他独立权利要求的主题。本发明的特别优选的实施方案是从属权利要求的主题。

本发明的实施方式

为本发明目的，术语“促进剂”代表影响矿物粘结剂与水的水合反应从而使矿物粘结剂组合物的凝固和/或固化变得更快的物质或物质混合物。特别地，与没有添加物质的空白样品相比，促进剂导致在与水混合后的规定时间点之后矿物粘结剂组合物的抗压强度增加。或者，并且对于本发明的优选目的，如果混合和/或固化含有促进剂的矿物粘结剂组合物在与空白样品相比较低的温度下进行，则与不含添加物质的空白样品相比，促进剂在与水混合之后的规定时间点之后可以导致矿物粘结剂组合物具有相同的抗压强度。

在本发明的上下文中，表述“矿物粘结剂”特别是指一种粘结剂，其在水的存在下在水合反应中反应以形成固体水合物或水合物相。例如，它可以是水硬性粘结剂(例如水泥或水硬性石灰)、潜在的水硬性粘结剂(例如矿渣)、火山灰型粘结剂(例如粉煤灰)或非水硬性粘结剂(石膏灰泥或白石灰)。因此，“矿物粘结剂组合物”是含有至少一种矿物粘结剂的组合物。为此目的，“水泥基粘结剂”或“水泥基粘结剂组合物”特别是具有至少5重量％、特别是至少20重量％、优选至少35重量％、尤其是至少65重量％水泥熟料比例的水硬性粘结剂或水硬性粘结剂组合物。根据一个优选的实施方案，水泥熟料是波特兰水泥熟料。在本文中，水泥熟料特别是磨碎的水泥熟料。

特别地，所述矿物粘结剂或粘结剂组合物包含水硬性粘结剂，优选水泥。特别优选水泥熟料含量≥35重量％的水泥。特别地，水泥是CEM I、II、III型(根据标准EN 197-1)和/或铝酸钙水泥(根据标准EN 14647：2006-01)。优选地，水泥为CEM I型。水硬性粘结剂在全部矿物粘结剂中的比例有利地为至少5重量％，特别是至少20重量％，优选至少35重量％，尤其是至少65重量％。在另一个有利的实施方案中，矿物粘结剂有至少95重量％由水硬性粘结剂，特别是水泥熟料组成。

根据一个优选的实施方案，本发明的矿物或水泥基粘结剂为如上所述的CEM I、II或III类型的水泥，优选CEM I类型的水泥。以下将这类水泥称为普通波特兰水泥(OPC)。

根据另一个优选的实施方案，本发明的矿物或水泥基粘结剂为OPC和铝酸钙水泥(CAC)的混合物。铝酸钙水泥如上所述，其主相由水硬性铝酸钙组成。在这样的混合物中，OPC与CAC的重量比＞1，优选＞2，更优选＞5。低于1的比率可能导致在<0℃的温度下固化以及长期耐久性的问题。这样的混合物因此优选是富含OPC的。

根据另一个优选的实施方案，各自基于水硬性粘结剂的总干重计，所述矿物或水泥基粘结剂另外包含至多35w％，优选至多25w％，特别是至多15w％的硫酸钙。硫酸钙可以以半水合硫酸钙(α-和/或β-型)，二水合硫酸钙和/或无水硫酸钙的形式存在。

然而，除了水硬性粘结剂之外或代替水硬性粘结剂地，粘结剂组合物还可以有利地包含其他粘结剂。这些特别是潜在水硬性粘结剂和/或火山灰型粘结剂。合适的潜在水硬性和/或火山灰型粘结剂是例如炉渣、粉煤灰和/或氧化硅粉尘。在一个有利的实施方案中，矿物粘结剂包含5-95重量％，特别是5-65重量％，特别是15-35重量％的潜在水硬性和/或火山灰型粘结剂。

在本发明的上下文中使用的术语“集料”是指在矿物粘结剂的水合反应中不反应的矿物材料。集料可以是通常用于水泥基材料的任何集料，例如混凝土、砂浆、找平料(screeds)、抹灰、灌浆、涂料、油灰等。典型的集料例如为岩石、碎石、砾石、矿渣、沙子、再生混凝土、珍珠岩或蛭石。

就本发明而言，术语“粒径”是指固体的粒径分布的中值。该中值作为给定粒径分布的D50值给出，并构成累积分布中50％处的粒径值。D50值通常被解释为其中给定分布的50％的粒子更大而50％更小的粒径。因此，D50是一个中位数。特别可以通过激光散射，优选根据标准ISO 13320：2009确定粒径分布和由此确定如上定义的粒径。特别地，可以将带有Hydro 2000G分散单元的Mastersizer 2000仪器和Malvern Instruments GmbH(德国)的Mastersizer 2000软件用于此目的。

令人惊讶地发现，与单独使用矿物填料F或铝酸钠SA相比，矿物填料F与铝酸钠SA的组合导致能更高地促进矿物粘结剂组合物的凝固和/或固化。当包含矿物填料F和铝酸钠SA的这种组合的矿物粘结剂组合物在+10℃至-15℃之间，优选地+8℃至-10℃之间的温度下固化时，尤其如此。通过将矿物填料F与铝酸钠SA以及任选的至少一种其他无机化合物I结合，可以在几小时内、优选3-8h内、特别是3h内在+10℃至-15℃之间、优选地+8℃至-10℃之间的温度下获得矿物粘结剂组合物的凝固，其特征在于与不含促进剂的空白样品相比具有增加的抗压强度。

矿物填料F与铝酸钠SA和任选的至少一种其他无机化合物I的组合的另一个优点是，矿物粘结剂组合物的其他重要性能保持不变。当与不添加任何物质的矿物粘结剂组合物相比时，尤其是包含本发明组合物的矿物粘结剂组合物的流动性、收缩率(尤其是在24小时后)和弯曲强度实际上保持不变。减少的收缩是有利的，因为它导致较少的破裂。

本发明的矿物填料F可以是无定型的或结晶的粉末。在优选的实施方案中，矿物填料F为结晶的粉末。

矿物填料F优选选自碱金属和/或碱土金属的碳酸盐和/或碳酸氢盐。优选地选自碳酸钙，白云石和碳酸镁。这些填料可以不同的粒径范围获得。可以优选使用这些矿物填料的混合物。

在优选的实施方案中，矿物填料F为碳酸钙或主要组成成分是碳酸钙。

碳酸钙可以从天然来源获得，例如石灰石、白垩或大理石，并且可以含有其他矿物质作为杂质。同样地，碳酸钙可以合成制备，例如通过用CO ₂从CaO浆液中沉淀或通过喷雾干燥CaCO ₃浆液来制备。

通常，基于所述粉末的总重量计，碳酸钙粉末有最少90w％由碳酸钙构成。

在优选的实施方案中，矿物填料F的总重量的最小50w％，优选最小70w％，尤其是100w％是碳酸钙。

根据尤其优选的实施方案，除了高岭石之外，矿物填料F不是粘土矿物。尤其地，矿物填料F基本上不含任何膨润土、蒙脱石、海泡石和伊利石。“基本上不含”是指矿物填料F中所含的膨润土、蒙脱土、海泡石和伊利石的含量不超过10w％，优选不超过3w％，尤其是不超过1w％，每个均基于矿物填料F的干重计。

矿物填料F的粒径D50<10μm，优选<5μm。尤其优选的是粒径D50为3.5μm、1μm、0.1μm、0.09μm、0.08μm、0.07μm和0.06μm。

在优选的实施方案中，矿物填料F包含小于20w％，优选小于10w％，尤其是小于5w％，特别是小于3w％的颗粒，其粒径大于25μm，优选地大于20μm。矿物填料F的大颗粒含量过高会大大降低促进剂的作用。

在另一个优选的实施方案中，矿物填料F具有至少10w％，优选地至少20w％，尤其是至少30w％含量的具有小于2μm的粒径的颗粒。特别优选的是，矿物填料F具有至少10w％含量的小于1μm的粒径的颗粒。

本发明的组合物包含铝酸钠SA。用于本发明的铝酸钠SA可以是化学式Na_xAl_yO_z的钠和铝的混合氧化物，其中x、y、z是不为0的整数，并且条件是x+3y＝2z。铝酸钠SA也可以是化学式Na_nAl_mO_p(OH)_q的钠和铝的混合氢氧化物和/或混合氧化物/氢氧化物，其中n、m、p、q为整数，包括0，且前提是n+3m＝2p+q。在p＝0的特殊情况下，会得到钠和铝的混合的氢氧化物。尤其优选的是NaAlO₂和/或NaAl(OH)₄。也可以使用混合的氧化物和/或混合氧化物/氢氧化物和/或混合氢氧化物的混合物。

铝酸钠SA可以粉末形式或以水溶液形式使用。典型的水中溶液具有38％的固含量，并且例如可由Nordisk Aluminat获得。

矿物填料F与铝酸钠SA的组合对矿物粘结剂组合物，优选水泥基粘结剂组合物的凝固表现出令人惊讶的强大促进作用。在+10℃至-15℃之间、优选在+8℃至-10℃之间的温度下，尤其如此。

在优选的实施方案中，本发明的组合物，特别是矿物粘结剂组合物的促进剂包含35–99.7w％，优选60–99w％，特别是70-90w％的至少一种矿物填料F，和0.3–65w％，优选1–40w％，更优选10–30w％，特别是15–30w％或20–30w％的铝酸钠SA，基于所述组合物的总重量计。

本发明的组合物的一个优点是，各自基于组合物的总重量计，即使铝酸钠SA的计量加料量大于10w％、优选大于15w％和高达30w％时，包含本发明的这种组合物的矿物粘结剂组合物的可加工性不会明显变化。

可能并且在某些实施方案中优选的，本发明的组合物包含至少一种其它无机化合物I，其选自上述矿物粘结剂和/或碱金属或碱土金属的硫酸盐。合适的无机化合物I例如为根据EN 14647：2006-01的铝酸钙水泥、硫酸锂、硫酸钠、硫酸钾、硫酸钙和/或硫酸镁。碱金属或碱土金属的硫酸盐可以无水或水合形式使用。尤其优选的是硫酸锂，特别是硫酸锂一水合物。

至少一种无机化合物I可以在本发明的组合物中以0-45w％，优选0.1-15w％，特别是1-10w％的量含有，基于所述组合物的总重量计。

可以有利的是本发明的组合物额外地包含其它矿物粘结剂组合物的添加剂，特别是水泥基粘结剂组合物的添加剂。这类添加剂可以是例如塑化剂、超塑化剂、流变改性剂、阻滞剂、引气剂、脱气剂、腐蚀抑制剂、纤维、合成有机聚合物、产生膨胀的添加剂、颜料、防水添加剂、碱-集料反应抑制剂，和/或抗微生物剂。

将超塑化剂添加到本发明的组合物中可能是特别有利的。如果矿物填料F的粒径＜1μm，则特别优选加入超塑化剂。超塑化剂可以是本领域技术人员已知的任何物质。特别合适的超塑化剂可以是聚羧酸醚。聚羧酸醚是具有聚羧酸主链和聚亚烷基氧侧链的梳型聚合物。这样的聚羧酸醚例如描述在EP2468696(Sika Technology AG)中。

超塑化剂，特别是聚羧酸醚，可以按超塑化剂的干重计0-10w％，优选0.4-8w％，尤其是0.5-7w％的量添加到本发明的组合物中，基于所述组合物的总重量计。

其他合适的超塑化剂包括木质素磺酸盐，聚萘磺酸盐，聚胺磺酸盐，乙烯基共聚物和聚环氧乙烷膦酸酯。优选将不同的超塑化剂的混合物添加到本发明的促进剂中。

本发明优选的组合物，特别是矿物粘结剂组合物的促进剂，因此包含或由以下组成：

a)35–99.7w％、优选60–99w％、特别是70-90w％的至少一种矿物填料F，其粒径D50<5μm、优选<4μm、最优选<3.5μm，

b)0.3–65w％、优选1–40w％、更优选10–30w％、特别是15–30w％或20–30w％的铝酸钠SA，

c)0–45w％、优选0.1–15w％、特别是1-10w％的至少一种额外的无机化合物I，其选自铝酸钙水泥和/或碱金属或碱土金属的硫酸盐，

d)0–10w％、优选0.4–8w％、尤其是0.5–7w％的矿物粘结剂组合物的超塑化剂，

各自以干重计算，并且均基于所述组合物的总重量。

本发明的组合物，特别是用于矿物粘结剂组合物的促进剂，不包含任何烷醇胺、卤化物、亚硝酸盐、硝酸盐、硫氰酸盐、二醇、甘油或α-羟基羧酸。

在优选的实施方案中，本发明的组合物，特别是矿物粘结剂组合物的促进剂为粉末。该粉末可以容易地与矿物粘结剂或矿物粘结剂组合物混合。

优选地，本发明的组合物，特别是矿物粘结剂组合物的促进剂通过将成分混合获得。特别地，可能存在的液体组分被吸附在至少一种矿物填料F上。至少一种矿物填料F可以在这种液体吸附之前或之后与本发明组合物的其他粉末组分混合。混合粉末和/或将粉末与液体混合的合适方法是本领域技术人员已知的。任选地，可以从本发明的组合物中除去水或其他溶剂。在本发明尤其优选的实施方案中，本发明的组合物的水含量基于总组合物的重量计＜5w％。低水含量可以促进如下所述的进一步处理步骤。

在另一方面，本发明涉及用于生产根据本发明的组合物，优选促进剂的进一步的加工步骤。优选的进一步的加工步骤致力于简化本发明组合物的储存、运输、计量和/或加料。因此，本发明的组合物的生产方法包括进一步的加工步骤，以防止在本发明的组合物的储存、运输、计量和/或加料期间形成粉尘。

一种合适的进一步的加工步骤可以是例如制备本发明组合物的水性浆料。可以容易地将这样的浆料与混合水一起添加，或者在添加混合水之前或之后不久将其加入矿物粘结剂组合物中。

另一个合适的进一步的处理步骤可以是例如将本发明的组合物制粒。可以在犁刀混合机、环层混合机或混合制粒机上以分批工艺或连续生产的方式进行制粒。其可以是湿法制粒或干法制粒方法。可以优选在造粒过程中包括干燥步骤。在制粒过程中可以加入加工助剂，并且在本发明的上下文中这也是优选的。优选地，这种加工助剂在＜10℃的温度下是完全水溶性的。颗粒可以容易地被计量加入矿物粘结剂组合物的干混物中，或与混合水一起，或在混合水后不久加入。

另一个合适的处理步骤可以例如是本发明的组合物的封装(胶囊化)。在本发明的上下文中，合适的胶囊包括在矿物粘结剂组合物的制备和混合过程中容易被机械力破坏的材料和/或优选在＜10℃的温度下，尤其是<5℃的温度下在混合水中溶解的材料。合适的胶囊例如在US2001/0043999(Warner-Lambert Co)中描述。

另一个合适的进一步处理步骤可以是例如涂覆根据本发明的组合物。粉末的涂覆方法是本领域技术人员已知的。合适的方法可以是在流化床中涂覆，喷雾干燥或沉淀涂覆。用于涂覆本发明的组合物的合适材料是水溶性的，优选在＜10℃的温度下可溶于水，更优选在＜5℃的温度下可溶于水。

例如再一合适的加工步骤是将本发明的组合物包装到袋中，优选是水溶性袋，最优选是在＜10℃、优选＜5℃的温度下溶于水的袋中。水溶性袋的厚度优选在0.001-0.1mm之间、更优选在0.003-0.08mm之间、尤其在0.01-0.06mm之间。例如在US5120367(FritzChemical Company)中描述了这种袋的使用。

在制粒中用作加工助剂，作为包封剂，作为涂层或作为包装的优选材料为聚乙烯醇(PVA)，其可以被完全或部分乙酰化，聚乙烯吡咯烷酮，聚环氧乙烷，明胶和/或纤维素。优选的材料可以含有额外的物质，例如稳定剂、流变控制剂、颜料、杀生物剂和/或加工助剂。然而，优选的是，该材料在＜10℃、优选＜5℃的温度下是完全水溶性的。

在本发明优选的实施方案中，将基于PVA的材料用于本发明的促进剂的制粒、包封、涂覆或包装的任何上述加工步骤中。在本发明的上下文中，基于PVA是指给定材料的至少90w％，优选至少95w％，更优选至少98w％由PVA组成。基于PVA的薄膜、胶囊、涂层或袋可具有优异的低温冲击强度，与化学品的良好相容性，降低的水蒸气渗透性以及在水中的独特溶解特性，尤其是在低温下，例如<10℃、优选<5℃的温度。

尤其合适的袋由PVA组成，并且可例如以商品名Watersol由Arrow Greentech Ltd公司商购获得。

根据本发明的一个优选的实施方案，将水溶性壳添加到本发明的组合物中，特别是矿物粘结剂的促进剂中。特别地，该壳可以是基于PVA的胶囊或袋。

以浆液、作为粒料、涂覆、包封和/或包装的形式提供本发明的组合物的优点是易于计量和加料所述组合物，从而更好地控制对含有所述组合物的矿物粘结剂组合物加速。另一个优点是避免在处理过程中形成粉尘，从而防止吸入，并且避免所述组合物与皮肤和/或粘膜接触，从而防止对皮肤和/或粘膜的刺激。

本发明的再一个方面是提供一种制品，其由以下组成：

1)至少一个容器，优选胶囊或袋，当与水和/或矿物粘结剂组合物的其它成分混合时其容易破裂或溶解，

2)矿物粘结剂组合物的促进剂，其含有或由以下组成

a)35–99.7w％的至少一种矿物填料F，其粒径D50<5μm、优选<4μm、最优选<3.5μm，

b)0.3–65w％的铝酸钠SA，

c)任选地0–45w％的至少一种其它无机化合物I，其选自铝酸钙水泥和/或碱金属或碱土金属的硫酸盐，和

d)任选的矿物粘结剂组合物的其他添加剂，特别是水泥基粘结剂组合物，

其特征在于促进剂的全部物料都包含在所述的至少一个容器中。

应当理解，出于本发明的目的，如上所述，促进剂的全部物料可以容纳在一个容器中。然而，也有可能将促进剂的全部物料容纳在多个容器中，只要没有促进剂留在这些容器之外。

在本发明的上下文中，优选的是如上所述的制品的容器的厚度优选在0.001-0.1mm之间，更优选地在0.003-0.08mm之间，尤其是在0.01-0.06mm之间。在本发明的上下文中，进一步优选的是，如上所述的制品的容器由以下材料组成：基于聚乙烯醇(PVA)的材料，该材料可以被完全或部分乙酰化，聚乙烯吡咯烷酮，聚环氧乙烷，明胶和/或纤维素，优选基于PVA的材料。

在另一方面，本发明涉及根据本发明的组合物在促进矿物粘结剂或矿物粘结剂组合物，特别是水泥基粘结剂组合物，更特别是砂浆或混凝土组合物的凝固和/或固化中的用途。优选地，所述矿物粘结剂是如上所述的水泥基粘结剂。

当用于促进矿物粘结剂或矿物粘结剂组合物时，根据本发明的组合物导致抗压强度的增加。在与水混合以后并且与未添加促进剂的空白样品相比，抗压强度特别会在3-24h、优选3-8h内增加。

在本发明优选的实施方案中，根据本发明的组合物用于在+10℃至-15℃，优选地在+8℃至-10℃之间的温度下加速矿物粘结剂或矿物粘结剂组合物的凝固和/或固化。在本发明的另一个优选的实施方案中，用于混合含有根据本发明的组合物的矿物粘结剂组合物的混合水是冷水，优选温度＜10℃。

本发明的另一个方面是以防止粉尘形成的方式提供根据本发明的组合物。特别优选的，根据本发明的组合物以水性浆液、作为颗粒、包衣、包封和/或包装在袋中的形式提供。优选地，用于本发明的促进剂的制粒、涂覆、包封和/或包装的材料是水溶性的，优选在低温下，例如＜10℃、优选＜5℃下是水溶性的。添加以任何这些形式的促进剂、矿物粘结剂或矿物粘结剂组合物，任选的集料，任选的其他添加剂以及混合水以形成矿物粘结剂组合物的顺序可以是任何给定的顺序。例如可以将促进剂加入干混物中，然后加入混合水。然而，也可以将其与混合水预混合，然后添加到干混物中。

因此，本发明还涉及通过使用本发明的组合物促进矿物粘结剂组合物的方法，其包含以下步骤：

a)以浆料、粒料、涂覆、包封或包装在水溶性的袋中的形式提供本发明的组合物，

b)提供矿物粘结剂或矿物粘结剂组合物，

c)提供水，

d)以任何给定的顺序混合成分a)–c)，

e)放置混合的组合物。

根据优选的实施方案，在+10℃至-15℃、优选+8℃至-10℃的温度下执行任何步骤a)至e)。

作为另一个方面，本发明涉及含有根据本发明的组合物的矿物粘结剂或矿物粘结剂组合物。此处的矿物粘结剂如上定义。矿物粘结剂组合物可以采取例如干燥的组合物或与混合水混合的流体或硬化的粘结剂组合物的形式。矿物粘结剂组合物也可以采用完全固化的矿物粘合结剂组合物的形式——例如成型体。

矿物粘结剂或矿物粘结剂组合物优选以0.1-5wt％、优选0.2-2wt％、尤其是0.3-1wt％的量包含根据本发明的组合物，基于矿物粘结剂的总重量计。

因此，本发明的矿物粘结剂组合物，特别是水泥基粘结剂组合物包含至少一种矿物粘结剂、集料、任选的水和在每种情况下基于矿物粘结剂含量计：

a)0.05–5w％、优选0.06–5w％、更优选0.07–4.5w％、特别是0.1–1w％的至少一种矿物填料F，

b)0.0003–2.5w％、优选0.001–2w％、更优选0.01–1.5w％、特别是0.01–0.7w％的铝酸钠SA，

c)0–1w％、优选0.0001–0.75w％、特别是0.001–0.5w％的至少一种额外的无机化合物I，

d)0–0.5w％、优选0.0004–0.4w％、特别是0.0005–0.35w％的额外的添加剂，优选超塑化剂。

本发明还涉及一种用于制备和/或放置包括至少一种矿物粘结剂的矿物粘结剂组合物的方法，其中添加了根据本发明的组合物。根据本发明的组合物可以添加至干混物中或与混合水一起添加，或在混合水之后不久添加。这导致尤其是在3-8小时之后特别强烈地促进了矿物组合物组合物的凝固，并且同时将矿物粘结剂组合物的可加工性维持在与实践相关的范围内。在本发明的优选的实施方案中，在+10℃至-15℃之间，优选在+8℃和-10℃的温度下制备和/或放置含有根据本发明的组合物的矿物粘结剂组合物。因此，本发明涉及制备和/或放置矿物粘结剂组合物的方法，其中将如上所述的组合物，特别是矿物粘结剂组合物的促进剂与至少一种粘结剂组合物的成分，特别是矿物粘结剂、集料和/或混合水混合。

本发明的再一个方面涉及一种成型体，该成型体可通过在添加水之后固化如上所述的包含至少一种矿物粘结剂和根据本发明的组合物的矿物粘结剂组合物而获得。由此产生的成型体实际上可以具有任何期望的形式，并且例如可以是建筑物的一部分，例如建筑物、砌体结构或桥梁。

以下工作实施例阐明了本发明。这些实施例无意以任何方式限制本发明的范围。

工作实施例

抗压强度是根据标准ASTM C-109使用4x4x16cm棱柱确定的。棱柱在下表所示的条件下硬化。从加入混合水开始，在表1给出的时间后进行测量。

根据标准ASTM C-348使用4x4x16cm棱柱测量弯曲强度。棱柱在下表所示的条件下硬化。从加入混合水开始，在表1给出的时间后进行测量。

促进剂的组合物

A-1:70w％的碳酸钙，其粒径D50为3.5μm(Omya的Omyacarb3)、20w％的无水铝酸钠(可购自Sigma-Aldrich，原样使用)和10w％的硫酸锂一水合物(可购自Sigma-Aldrich，原样使用)。所有w％均相对于促进剂的总干重。

A-2:35w％的碳酸钙，其粒径D50为3.5μm(Omya的Omyacarb3)、35w％的铝酸钙水泥、20w％的无水铝酸钠(可购自Sigma-Aldrich，原样使用)，以及10w％的硫酸锂一水合物(可获自Sigma-Aldrich，原样使用)。所有w％均相对于促进剂的总干重。

A-3:75w％的碳酸钙，其粒径D50为3.5μm(Omya的Omyacarb3)和25w％的无水铝酸钠(可购自Sigma-Aldrich，原样使用)。所有w％均相对于促进剂的总干重。

砂浆的制备

在下表1给出的剂量和温度下，将促进剂的成分和混合水称重至Hobart混合器中。在下表1所示的温度下混合1分钟。随后以下表1所示的剂量加入M1型(可由美国SikaCorporation获得的SikaQuick2500)或M2型(可由美国Sika Corporation获得的SikaQuickVOH)的干砂浆，并在下表1所示的温度下继续混合3分钟。放置、固化和测量是在下表1给出的温度下进行的。

下表1中的实施例C-1、C-2、C-3、C-4、C-5和C-6构成比较例，而不是根据本发明的。下表1中的实施例E-1、E-2、E-3、E-4、E-5、E-6、E-7、E-8、E-9和E-10构成根据本发明的实施例。

表1：砂浆混合物和条件

T：温度

表2：使用砂浆M1的结果

n.m.:未测量

将E-1与C-2进行比较，很明显，在混合后的最初几个小时内获得了更高的抗压强度。E-2表明，随着更高的促进剂加料量，效果进一步增强。与C-1相比，E-1在混合后28d内显示出规则的进一步硬化(混合后24h)和规则的最终抗压强度，而C-2甚至在28d之后仍未达到最终的抗压强度。

E-3、E-4和E-5与C-3的比较在早期也显示出较高的抗压强度。同样，随后在混合24小时后硬化，并且最终压缩强度与C-3相似(不添加促进剂)。

这是所希望的，因为高的早期抗压强度允许在不影响最终强度的情况下更快速地连续工作。E-1与C-2的比较还表明，加入促进剂不会影响弯曲强度。

表3：使用砂浆M2的结果

n.m.:未测量

将E-6与C-5进行比较，很明显，在混合后的最初几个小时内获得了更高的抗压强度。实际上，C-5在混合后的最初3小时内完全没有凝固。E-7表明，用更高加料量的促进剂可以进一步提高效果。与C-4相比，E-6在混合后28d内表现出规则的进一步硬化(混合后24h后)和最终抗压强度，而C-5甚至在28d后仍具有低得多的抗压强度。

E-8、E-9和E-10与C-6的比较也显示出在早期有着较高的抗压强度。与未处理的对比C-6相比，E-8，E-9和E-10在24小时后也显示出更好的硬化。E-6与C-5的比较还表明，加入促进剂不会影响弯曲强度。

Claims (17)

1.一种组合物，特别是矿物粘结剂的促进剂，更特别地是水泥基粘结剂的促进剂，包含或由以下组成：

a)35–99.7w％的至少一种矿物填料F，其粒径D50<5μm，优选<4μm，最优选<3.5μm，

b)0.3–65w％的铝酸钠SA，

c)0–45w％的至少一种其它无机化合物I，其选自铝酸钙水泥和/或碱金属或碱土金属的硫酸盐，

d)任选地，用于矿物粘结剂组合物，特别是水泥基粘结剂组合物的其它的添加剂。

2.根据权利要求1的组合物，其特征在于矿物填料F选自碱金属和/或碱土金属的碳酸盐和/或碳酸氢盐，优选选自碳酸钙、白云石和/或碳酸镁。

3.根据前述权利要求至少一项的组合物，其特征在于铝酸钠SA为NaAlO₂。

4.根据前述权利要求至少一项的组合物，其特征在于至少一种其它无机化合物I为硫酸锂并且相对于组合物的总重量以0.1-45w％、优选0.1-15w％、更优选1-10w％包含。

5.根据前述权利要求至少一项的组合物，其特征在于其额外地包含超塑化剂，优选聚羧酸醚，相对于组合物的总重量计，其量为0.1-10w％、优选0.4-8w％、尤其是0.5-7w％。

6.用于制备根据权利要求1-5任一项的组合物的方法，其特征在于其包含旨在减少在组合物的储存、运输、计量和/或加料期间粉尘形成的步骤。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于将壳，优选水溶性壳，特别是基于PVA的胶囊或袋加入到根据权利要求1-6至少一项的组合物中。

8.一种制品，其由以下组成

1)至少一个容器，优选地至少一种胶囊或袋，其在与水和/或矿物粘结剂组合物的其它成分混合时容易破碎或溶解，和

2)根据权利要求1-5至少一项的矿物粘结剂组合物的促进剂，

其特征在于促进剂的全部物料都包含在所述至少一个容器中。

9.权利要求1-5的至少一项的组合物的用途，用于促进矿物粘结剂或矿物粘结剂组合物，特别是水泥基粘结剂组合物，更特别是砂浆或混凝土组合物的凝固和/或固化。

10.根据权利要求9的用途，其特征在于矿物粘结剂组合物包含重量比OPC/CAC>1的OPC和CAC的混合物。

11.根据权利要求9或10的用途，其特征在于在+10℃至-15℃，优选+8℃至-10℃的温度下促进凝固和/或固化。

12.根据权利要求9的用途，其特征在于矿物粘结剂组合物，特别是水泥基粘结剂组合物，更特别是砂浆或混凝土组合物的混合水的温度<10℃。

13.通过使用根据权利要求1-5任一项的组合物促进矿物粘结剂组合物的方法，其包含以下步骤：

a)以浆料、粒料、涂覆、包封或包装在水溶性的袋中的形式提供根据权利要求1-5任一项的组合物，

b)提供矿物粘结剂或矿物粘结剂组合物，

c)提供水，

d)以任何给定的顺序将成分a)-c)混合，

e)放置混合的组合物。

14.根据权利要求13的方法，其特征在于步骤a)至步骤e)的任一步在+10℃至-15℃，优选+8℃至-10℃之间的温度下实施。

15.一种矿物粘结剂组合物，特别是水泥基粘结剂组合物，其包含至少一种矿物粘结剂、集料、任选的水和在每种情况下基于矿物粘结剂含量计的以下物质：

a)0.05–5w％，优选地0.06–5w％，更优选地0.07–4.5w％，特别是0.1–1w％的至少一种矿物填料F，

b)0.0003–2.5w％，优选地0.001–2w％，更优选地0.01–1.5w％，特别是0.01–0.7w％的铝酸钠SA，

c)0–1w％，优选地0.0001–0.75w％，特别是0.001–0.5w％的至少一种额外的无机化合物I，

d)0–0.5w％，优选地0.0004–0.4w％，特别是0.0005–0.35w％的额外的添加剂，优选超塑化剂。

16.制备和/或放置如权利要求15所述的矿物粘结剂组合物的方法，其中将如权利要求1-5任一项所述的组合物与至少一种粘结剂组合物的成分，特别是矿物粘结剂、集料和/或混合水混合。

17.成型体，其可通过在添加水之后固化如权利要求15-16的至少一项所述的矿物粘结剂组合物获得。