CN115210194A - 通过干式喷射包含生土的组合物制造墙壁 - Google Patents
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本发明涉及一种用于获得墙壁的方法，其中通过干式喷射粉末组合物在框架部件之间获得填充墙体，所述粉末组合物包含：‑1至40重量％的粘结剂，包括炉渣，炉渣相对于粘结剂总重量的重量比例为至少30％，‑60至99重量%的骨料，包括生土，生土相对于骨料总重量的重量比例为至少50%。
Description
本发明涉及建筑领域。它更具体地涉及建筑物的墙体，尤其墙壁的建造。
当今存在不同的用于建造建筑物的墙壁的技术，无论是用于住宅还是第三用途。在已知的建造技术中，墙壁由混凝土制成，混凝土在混凝土搅拌站中制备，然后用搅拌车运输到工地，最后浇注在模板之间。这时混凝土通过填充同时提供建筑物的承重和墙壁的构造。在另一种已知技术中，建筑物的承重结构由框架部件(例如柱和梁)构成，框架部件通常由混凝土制成，在工厂预制并通过卡车运输到工地，即填充墙体由用砂浆或粘结剂组装的块或砖(通常是陶土制成)建造的。根据另一种技术，预制混凝土墙壁由卡车运输到建筑工地并连接到建筑物的承重结构上。
由于所使用的材料及它们的使用，这些不同的建筑技术同时在温室气体排放和非生物资源消耗方面都具有高环境足迹，从而导致后者的枯竭和气候变暖。水泥生产需要提取石灰石和粘土，并且由于加热过程中需要的高温，会产生大量CO2(每生产一吨水泥约800kg)。混凝土生产还需要提取各种沙子和骨料。预制建筑材料到建筑工地的运输(通常通过公路)也会导致气候变暖。最后，建造会产生大量挖掘废料。
从申请WO96/11309已知一种制造墙壁的方法，包括干喷射包含粘结剂和生土的组合物。粘结剂是波特兰水泥或火山灰材料，例如粉煤灰。
本发明的目的是通过提出一种其环境足迹被减少的建筑技术以及适用于该技术的组合物来改进该技术，其允许获得在质量方面满足领域要求的墙壁。
为此目的，本发明涉及一种获得墙体的方法，其中通过干式喷射粉末组合物在框架部件之间构建填充墙体，所述粉末组合物包括：
-1至40重量％的粘结剂，包括炉渣，炉渣相对于粘结剂总重量的重量比例为至少30％，
-60至99重量%的骨料，包括生土，生土相对于骨料总重量的重量比例为至少50%。
墙壁可以是填充墙体，因此是非结构的。它也可以是结构墙。
本发明还涉及通过实施这种方法获得(或能够获得)的墙壁。
本发明最后涉及一种适用于根据本发明的方法的粉末组合物，其包含：
-1至40重量％的粘结剂，包括炉渣，炉渣相对于粘结剂总重量的重量比例为至少30％，
-60至99重量%的骨料，包括生土，生土相对于骨料总重量的重量比例为至少50%。
干式喷射是这样一种技术，其中将粉末组合物沿着管道推进到喷枪，特别地通过压缩空气，水(通常被加压)被添加到在喷枪中的组合物中以确保组合物恰好在喷射时被润湿。
这种技术当今被用于新工程或(尤其)在旧结构的维修中，将混凝土层喷射到覆盖有钢筋的支撑上。它主要用于实现高度复杂的形状或用于难以进入的工地(隧道、地下工程……)。
发明人能够证明，这种技术能够用于由包含生土和炉渣基粘结剂的粉末组合物建造具有良好机械强度和耐久性的墙壁。
使用生土允许同时减少温室气体排放和非生物资源的消耗。生土优选从位于工地或工地附近的土壤中挖掘，使得需要很少或不需要运输。特别地，可以使用为了建造建筑物的地基而挖掘的土以建造所述建筑物的墙壁。或者，生土可以来自附近的建筑工地，例如来自公共工程工地(地下交通系统的隧道建设等)。因此，该方法允许回收这些挖掘出来的泥土(从而减少由工地产生的废物)，并减少对混凝土或预制材料的需求以及它们的运输。
相对于波特兰水泥或火山灰材料，使用炉渣允许减少热引起的尺寸变化，并因此减少裂缝的出现。这种性质可能是由于在水合反应过程中释放的热量较少。在使用炉渣的情况下，构成墙体的材料的长期机械强度和耐久性也更好，这可能是因为其微观结构对侵蚀性试剂的渗透性较低。
墙壁可以是建筑物的外墙或内墙。框架部件优选地具有承载功能。它例如是柱和梁，特别是由混凝土(通常有钢筋的)、木材或金属(特别是钢)制成。框架部件进行组装以产生建筑物的承重框架，确保其刚度和稳定性。
在干式喷射过程中，优选将粉末组合物通过压缩空气推进到喷枪。在它不与拌合水混合以形成糊状物的意义来说，该组合物是干燥的。然而，该组合物的某些成分，特别是泥土，可以是略微潮湿的。粉末组合物中水分的百分比通常不超过15重量％，特别地10重量％，甚至5重量％。将水添加到在喷枪中或在喷枪附近的组合物中以确保刚好在喷射时或喷射之前润湿该组合物。
在喷射期间，至少一个维持元件优选地被布置在框架部件之间以约束住喷射的组合物。
该维持元件优选为面板或板的形式，特别是基于木材(例如OSB面板)、金属或石膏(例如石膏板类型)，或以织物或具有密网眼的网纱的形式。
根据一种实施方式，在墙壁的建造结束时，维持元件被移除。
根据另一种实施方式，维持元件保持在位置上以形成建筑物的墙壁的一部分。在这种情况下，根据本发明的墙壁因此包括维持元件。当维持元件为石膏板时，此选项是优选的。
获得的墙壁的厚度优选为10-30cm，特别地为12-25cm，例如接近15cm。因此，它是实际墙壁(自支撑)，而不是沉积在现有墙壁上的涂层。
根据本发明的方法使用包含生土和炉渣基粘结剂的粉末组合物。以下细节涉及这种粉末组合物。
在整个本文中，所有含量和比例均以重量计表示。
相对于粉末组合物的重量，组合物中的粘结剂含量为1-40％，特别为2-30％，或甚至4-20％还或5-15％。
粘结剂应理解为单一粘结剂或粘结剂混合物。在后一种情况下，术语“粘结剂”用于统称这种混合物，并且相对于粘结剂指示的比例考虑该粘结剂的总重量。
在最终的墙壁中，粘结剂用于粘合骨料，以形成具有足够机械强度的刚性材料。
粉末组合物的粘结剂包含炉渣。炉渣相对于粘结剂总重量的重量比例为至少30％，特别地至少40％，甚至至少50％或至少60％，甚至至少70％。在粘结剂由一种(或多种)炉渣组成的意义上，该比例可以是100%，或最多95%或最多90%。
炉渣是涉及熔化起始材料的工业过程的副产品，所述熔化旨在将金属与氧化物相分离，后者被称为“炉渣”。与使用水泥相比，使用炉渣允许减少组合物的碳足迹，从而减少该方法的碳足迹。
炉渣优选进行粒化，由于它已经用水热淬火，因此获得通常大部分是无定形的颗粒。然后优选将粒状炉渣研磨以使其更具活性。因此，炉渣优选是磨碎的粒状炉渣。
优选地，炉渣是磨碎的粒状高炉炉渣。这种用作粘结剂的炉渣具有对外部硫酸盐侵蚀不敏感的优点，如果生土含有硫酸钙时，这尤其是有利的。
炉渣(特别是磨碎的粒状高炉炉渣)优选被活化。
除了炉渣外，粘结剂这时包含活化剂。活化剂在此是指一种活化性化合物(它改善炉渣的凝固和/或硬化)，或者统一指为这些化合物的混合物。粘结剂中活化剂的总比例优选为1-20重量％，特别是2-15重量％。
活化剂优选地选自：碱(特别是碱金属氢氧化物、碱金属硅酸盐和碱金属碳酸盐)；细度大于等于6000Blaine的炉渣微粒；碳酸钙和/或碳酸镁的微粒、水合硅酸钙或水合硅酸铝的微粒；磨碎的粒状氧化铝炉渣；硫酸钙源(特别是石膏、半水合物或硬石膏)；碱金属硫酸盐、卤化物、硝酸盐或羧酸盐；波特兰水泥；石灰；以及这些化合物中两种或更多种的混合物。
根据一个优选实施方案，活化剂包含细度大于或等于6000Blaine，特别地6000-15000Blaine的炉渣微粒，其含量为粘结剂重量的1-35%，特别是5-15%。活化剂还可以包括至少一种以下化合物：碱金属和/或碱土金属的碱，特别地选自氢氧化物、碳酸盐和硅酸盐，其总含量为最多1%，特别地0.2-0.4%，相对于粘结剂的重量；硫酸钙源；碱金属硫酸盐，相对于粘结剂的重量，总含量为最多1%，特别地为0.2-0.4%；波特兰水泥、高铝水泥或硫铝酸盐水泥，其总含量为粘结剂重量的最多4%。
根据另一个优选实施方案，活化剂包含碳酸钙和/或碳酸镁、水合硅酸钙或水合硅酸铝的微粒，其BET比表面积(氮)大于1m2/g，平均直径为小于5µm。活化剂还可以包含至少一种以下化合物：碱金属和/或碱土金属的碱，特别地选自氢氧化物、碳酸盐和硅酸盐，其总含量为最多1%，特别地为0.2-0.4%，相对于粘结剂的重量；硫酸钙源；碱金属硫酸盐，相对于粘结剂的重量，其总含量为最多1%，特别是0.2-0.4%；硝酸钙、甲酸钙、波特兰水泥、高铝水泥或硫铝酸盐水泥，其总含量为粘结剂重量的最多5%。
根据又一优选实施方案，活化剂包含磨碎的粒状氧化铝炉渣，特别地其化学组成包括按重量计30至60％的氧化铝、按重量计5至25％的二氧化硅和按重量计20至40％的石灰，氧化铝是最丰富的成分。磨碎的粒状氧化铝炉渣优选来自用于石油产品脱硫的催化剂，特别地钼基和/或钴基催化剂的全部熔化再循环。活化剂可以还包含至少一种以下化合物：碱金属和/或碱土金属的碱，特别地选自氢氧化物、碳酸盐和硅酸盐，其总含量相对于粘结剂重量为至多2％；硫酸钙源；碱金属硫酸盐，其总含量为粘结剂重量的最多2%；波特兰水泥、高铝水泥或硫铝酸盐水泥，其总含量为相对于粘结剂重量的最多2%。
炉渣是一种潜在的水硬性粘结剂，即，其水硬性特征可以通过添加至少一种活化剂来获得的粘结剂。水硬性粘结剂是指其在水下凝固和硬化的粘结剂。在后一种情况下，活化剂是粘结剂的一部分并且活化剂总含量包含在粘结剂总含量中。
除了炉渣之外，粘结剂还可以包含其它水硬性粘结剂。
所述或每种(另外的)水硬性粘结剂优选地选自波特兰水泥、贝利特水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥、火山灰混合水泥、粉煤灰、偏高岭土、水硬性石灰以及这些水硬性粘结剂中两种或更多种的混合物。粉煤灰和偏高岭土是需要石灰源活化的火山灰粘结剂。在这种情况下，石灰源是粘结剂的一部分。
为了减少粉末组合物的碳足迹，波特兰水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥、水硬性石灰和富石灰(chaux aerienne)总重量比例优选为相对于粘结剂总重量的至多20%，特别地至多10%，甚至最多5%。该比例甚至有利地为零。
相对于粉末组合物的重量，组合物中的骨料含量为60-99％，特别地70-98％，或甚至80-96％，或仍为85-95％。
骨料包括生土。生土典型地含有沙子、粘土和淤泥，它们含量根据挖掘生土的地点是可变的。提醒的是，优选地，挖掘位置位于建筑工地或附近，以对该方法的环境足迹不产生负面影响并减少由工地产生的废物量。
生土相对于骨料总重量的重量比例为至少50％，特别地至少60％，甚至至少70％或至少80％。它甚至可以是100%，即骨料由生土组成。
生土也可能已经经历了为实施该方法做准备的操作，特别是但不限于筛选操作。当进行准备操作时，它们优选在挖掘现场进行，后者优选是建筑工地。因此，根据本发明的方法可以包括在喷射步骤之前筛选生土的步骤。如果需要，也可以进行干燥步骤。
骨料还可以包括除了生土之外的骨料，特别是轻质骨料和/或纤维。
轻质骨料允许减少构成墙壁的材料的密度，从而降低其重量，从而可以减少建筑物框架部件的重量，从而减少环境足迹。轻质骨料的存在也降低了最终材料的弹性模量和热导率。轻质骨料优选具有至多900kg/m3，优选在50kg/m3-900kg/m3之间，特别地在150kg/m3-800kg/m3之间的表观密度。轻质骨料的表观密度尤其可以根据标准EN 1097-3:1998进行测量。
轻质骨料优选地选自火山灰、珍珠岩、蛭石、膨胀玻璃珠、中空玻璃微球、漂珠、膨胀硅酸盐、膨胀粘土、膨胀聚苯乙烯珠、软木和它们的混合物。优选地，轻质骨料是天然来源的，例如火山灰。轻质骨料相对于骨料总重量的重量比例优选为至多50％，特别地至多40％，例如1-50％，特别地5-35％。
纤维优选是天然纤维(植物或动物纤维)，特别是植物纤维，例如大麻、亚麻或木纤维。纤维允许材料被机械增强。纤维相对于骨料总重量的重量比例优选为至多10％，特别地至多5％，例如1-10％，特别地2-8％。
除了粘结剂和骨料之外，粉末组合物还可以包含各种添加剂或助剂，特别地选自流变剂、保水剂、引气剂、增稠剂、杀生物保护剂、分散剂、颜料、促进剂和/或缓凝剂、聚合树脂。相对于组合物的总重量，添加剂和助剂的总含量优选在0.001-5重量％之间变化。
上文详述的关于粘结剂和骨料的不同优选特征可以根据任何技术上可能的组合进行组合，为了简明起见，在这里没有指出所有这些组合。
作为优选组合的实例，粉末组合物可包含4-20％的粘结剂和80-96％的骨料，磨碎的粒状高炉炉渣相对于粘结剂重量的比例为70-100％，并且生土相对于骨料重量的比例为60%-100%。
当组合物通过干式喷射进行施用时，通过筛分确定的最大直径(Dmax)优选为至多20mm，特别地至多16mm。然而，优选地，组合物不是过细的，以使较粗的骨料压实组合物的细颗粒，并由此促进材料在维持元件上的粘附。优选地，组合物的粒度分布使得具有为8-16mm，特别地10-16mm尺寸的颗粒的比例为至少10重量％，优选10-30重量％。粒度分布通过筛分确定。
以下实施例以非限制性方式说明本发明。
下表指示了测试的粉末组合物(以重量百分比计)。
实施例1是不使用炉渣的比较例。
在根据本发明的实施例中，炉渣是磨碎的粒状高炉炉渣。
氧化铝炉渣是一种磨碎的粒状氧化铝炉渣，由通过钴基和钼基的石油产品脱硫催化剂的完全熔化的循环而产生。这种炉渣的主要成分是氧化铝(41%)、石灰(32.6%)、二氧化硅(12.6%)、氧化镁(8.9%)、氧化铁(1.6%)和硫(1.6%)。
墙壁已通过将这些组合物喷射在框架木材之间紧靠OSB维持元件来获得。
获得的墙壁的厚度为9.5cm、14.5cm和18cm。
喷射后，材料在施用后立即凝固，2至24小时后触摸硬化。干燥、机械性能的获得和(通过涂层)覆盖的可能性然后取决于各种因素，例如所用组合物的水分、施用的厚度和气候条件。
获得了具有完整性、无裂缝且具有令人满意的机械强度的墙壁。然而，当粘结剂基于炉渣时，更容易实现无裂纹。
Claims (16)
1.一种获得墙壁的方法，其中通过干式喷射粉末组合物在框架部件之间构建填充墙体，所述粉末组合物包含：
-1至40重量％的粘结剂，包括炉渣，炉渣相对于粘结剂总重量的重量比例为至少30％，
-60至99重量%的骨料，包括生土，生土相对于骨料总重量的重量比例为至少50%。
2.根据前一项权利要求所述的方法，其中，所述框架部件具有承重功能，尤其是由混凝土、木材或金属制成的柱和梁。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述喷射期间，将至少一个维持元件布置在所述框架部件之间以保持所喷射的组合物。
4.根据前一项权利要求所述的方法，其中，所述维持元件为基于木材、金属或石膏的面板或板材的形式，或者为织物或具有密网眼的网纱的形式。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，使得所获得的墙壁的厚度为10-30cm，特别地为12-25cm。
6.适用于根据权利要求1至5中任一项的方法中的粉末组合物，其包含：
-1至40重量％的粘结剂，包括炉渣，炉渣相对于粘结剂总重量的重量比例为至少30％，
-60至99重量%的骨料，包括生土，生土相对于骨料总重量的重量比例为至少50%。
7.根据前一项权利要求所述的组合物，其中相对于所述粉末组合物的重量，所述粘结剂含量为2-30％，所述骨料含量为70-98％。
8.根据权利要求6或7中任一项的组合物，其中生土相对于骨料总重量的重量比例为至少60％。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的组合物，其中所述骨料还包含轻质骨料和/或纤维，尤其植物纤维。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的组合物，其中所述炉渣是磨碎的粒状高炉炉渣，尤其是活化的。
11.根据前一项权利要求所述的组合物，其中所述粘结剂包含活化剂，并且在所述粘结剂中活化剂的总比例为1至20重量％，特别地2至15重量％。
12.根据前一项权利要求所述的组合物，其中所述活化剂选自：碱、细度大于或等于6000Blaine的炉渣微粒、碳酸钙和/或碳酸镁的微粒、水合硅酸钙或水合硅酸铝、磨碎的粒状氧化铝炉渣、硫酸钙源、碱金属硫酸盐、碱金属卤化物、碱金属硝酸盐、碱金属羧酸盐、波特兰水泥、石灰以及这些化合物中两种或更多种的混合物。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的组合物，其中所述粘结剂包含另外的水硬性粘结剂，所述水硬性粘结剂选自波特兰水泥、贝利特水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥、火山灰混合水泥、粉煤灰、偏高岭土、水硬石灰以及这些水硬性粘结剂中两种或多种的混合物。
14.根据权利要求6至13中任一项所述的组合物，其中所述组合物的粒度分布使得具有为8至16mm、特别地10至16mm的尺寸的颗粒的比例为至少10重量%，优选地为10重量％-30重量％。
15.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述粉末组合物是根据权利要求6至14中任一项所述的组合物。
16.一种能够通过实施根据权利要求1至5或15中任一项所述的方法获得的墙壁。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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