CN116981647A - 基于生物骨料的建筑产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于生物骨料的建筑产品，其包括由碳酸钙衍生的粘结剂和木质纤维素生物骨料的混合物形成的大孔元件。所述大孔元件具有对空气和/或蒸汽和/或水开放的基质，所述基质具有由所述木质纤维素生物骨料形成的微毛细管结构。所述大孔元件的孔隙率是所述建筑产品的总体积的至少50％。在40重量％与80重量％之间的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部50％内的最大粒径。不超过5重量％的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在所述粒径范围的上部20％内的最大粒径。
Description
技术领域
本发明涉及由木质纤维素生物骨料和碳酸钙衍生的粘结剂的混合物形成的基于生物骨料的建筑产品以及制造所述基于生物骨料的建筑产品的方法。
背景技术
由于越来越意识到气候变化，所以多地政府已经承诺实现在2050年前达到净零碳排放以避免全球变暖增加1.5C的联合国ICC目标。
2009年，发现建筑行业对全球碳排放总量的23％的产生负有责任。发现新兴经济体例如中国对这种碳排放的大部分(估计为60％)的产生(Huang等人，2018)负有责任。根据世界银行2012年的报告，全球建筑业对地球上一半以上的固体废物负有责任。预计到2021年每年将生成13亿吨固体废物，并且预计到2025年将增加到每年22亿吨。
随着当各政府以在未来30年内使净碳排放降至零作为目标时发生的全球人口的不断增长和快速城市化，建筑环境便成为了脱碳的重中之重。住宅和商业建筑中使用的能源主要受对空间进行加热的需求所驱使。确保这一建筑平方计量费的预测性增加不直接关系到能源使用量的增加的关键在于提高建筑能效(国际能源机构(InternationalEnergyAgency)，2018)。
基于生物的建筑材料为建筑行业提供了在所述行业内广泛使用的材料的生产、使用和处置过程中实现脱碳的机会。迄今为止，在建筑材料中使用基于生物的材料代替常规建筑材料受到了限制，这归因于基于生物的材料的机械性质。此外，基于生物的材料天然地具有比合成或无机材料更高的可变性，因此，现场制造的或现场浇筑的基于生物的复合材料会使这些材料的物理性质具有更高的可变性。基于生物的材料具有更大的天然变化，这是因为它们是在不受控制的环境中的室外生长的，并受季节变化影响，并且在不断改变的气候中未知变化越来越多。虽然建筑业内已经少量使用了基于生物的建筑材料，但主流建筑业中尚未广泛采用所述基于生物的建筑材料。通过在受控的环境下的大规模制造和考虑到变化的智能制造来降低基于生物的材料的性能可变性可促进所述材料的进一步使用。常规建筑材料的地位非常稳固，并且大型资本基础设施制造设备推动价格下降。这些地位稳固的材料也已经在全球标准化。
据估计，人们一生中90％的时间是在室内。室内环境的湿度常常在白天和晚上发生变化。高湿度通过将更多热量从皮肤传导出去而在环境中感觉更冷。因此，用户可以选择增加加热来提高室内环境的温度。然而，在对过度的相对湿度不敏感的环境中可实现更高程度的热舒适性。建筑物中经过调节的相对湿度可在较低的温度下实现更高的热舒适性，因此需要较低的能量输入。此外，室内环境容易结露，这可能为致病性的细菌或真菌的萌发提供有利条件，所述致病性的细菌或真菌可能会造成呼吸道疾病，例如哮喘。
石膏行业所受到的压力也越来越大。石膏生产与煤生产有关。石膏是开采出来的，在与煤相邻的煤层中被发现。然而，发现天然开采的石膏的纯度越来越低。在石膏板生产中普遍使用的合成石膏是从燃煤发电站的烟气中得来的。许多国家都以摆脱燃煤发电的使用为目标。因此，合成石膏的来源已经开始减少。除此之外，石膏板的处置受到限制，并且伴随着相关花费。当石膏在有机物存在的情况下腐坏时，它会释放出二氧化硫，这是一种有害的爆炸性气体。因此，石膏板是受控的废料流并包含在“单室”填埋场中，对于干式衬里安装员来说，这伴随有相关费用。
因此，需要基于生物的建筑材料，例如非石膏的基于生物的材料，其具有与常规建筑材料的机械性质相比至少相当的机械性质，例如至少相当的挠曲断裂强度。需要性价比高的、环境友好的基于生物的建筑材料，其具有与常规建筑材料相比降低的生产成本和降低的处置成本。需要物理性质可变性较低的基于生物的建筑材料。需要适合大规模制造的基于生物的建筑材料。需要能够调节湿度的基于生物的建筑材料。需要一种基于生物的建筑材料，例如基于生物的板材，其是易于安装、透气的建筑材料，例如内衬材料。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种基于生物骨料的建筑，其包括由碳酸钙衍生的粘结剂和木质纤维素生物骨料的混合物形成的大孔元件，其中，所述大孔元件具有对空气和/或蒸汽和/或水开放的基质，所述基质具有由所述木质纤维素生物骨料形成的微毛细管结构，
其中，所述大孔元件的孔隙率是所述建筑产品的总体积的至少50％；并且
其中，在40重量％与80重量％之间的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部50％内的最大粒径；并且
其中，不超过5重量％的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在所述粒径范围的上部20％内的最大粒径。
碳酸钙衍生的粘结剂
根据本发明的第二方面，提供了一种形成如本文所描述的建筑产品的方法，所述建筑产品包括具有对空气和/或蒸汽和/或水开放的基质的大孔元件，所述基质具有微毛细管结构，所述方法包括将木质纤维素生物骨料与碳酸钙衍生的粘结剂混合，其中，在40重量％与80重量％之间的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部50％内的最大粒径；并且其中，不超过5重量％的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在所述粒径范围的上部20％内的最大粒径。碳酸钙衍生的粘结剂
一旦产生了生物骨料和碳酸钙衍生的粘结剂的混合物，就可以使所述混合物固化。固化步骤可以在任何合适的温度下进行并历经任何合适的时间段。
根据本发明的第三方面，提供了一种形成如本文所描述的建筑产品的部件套件，所述建筑产品包括具有对空气和/或蒸汽和/或水开放的基质的大孔元件，所述基质具有如本文所描述的微毛细管结构，所述套件包括：
木质纤维素生物骨料，其中，在40重量％与80重量％之间的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部50％内的最大粒径；并且
其中，不超过5重量％的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在所述粒径范围的上部20％内的最大粒径；和
碳酸钙衍生的粘结剂；
任选地进一步包括以下中的一种或多种：
至少一种流变剂；
至少一种保水剂；
纤维增强体；
至少一种絮凝剂；
至少一种胶结性粘结剂。
碳酸钙衍生的粘结剂本发明提供了一种基于生物骨料的建筑产品，其具有高孔隙率、低密度、高透气性、高水蒸汽渗透性、高水蒸汽缓冲能力和良好的绝缘性。已经发现本发明的生物骨料建筑产品是可透气的(即让携带水蒸汽的空气流入和流出建筑产品)并且能够调节环境中的湿度条件。已经发现本发明的生物骨料建筑产品具有改善的热性质和湿热性质。已经发现本发明的生物骨料建筑产品具有改善的声学性质。也已经发现本发明的生物骨料建筑产品隔绝挥发性有机化合物。
术语“生物骨料”在本文中用于指由植物材料形成的颗粒。生物骨料中的每个颗粒都具有最大粒径，所述最大粒径在本文中用于指颗粒的最大尺寸。每个颗粒都保留了原始植物材料内存在的微毛细管结构。
木质纤维素生物骨料由纤维素、半纤维素和木质素构成。已经发现混合物中木质纤维素生物骨料的存在增强了所产生的建筑产品的吸湿性。
碳酸钙衍生的粘结剂与木质纤维素生物骨料一起在所产生的生物骨料建筑产品内形成对空气和/或蒸汽和/或水开放的基质，所述基质提供生物骨料建筑产品所必要的结构完整性，同时还提供适合大规模制造的生物骨料建筑产品。
开采碳酸钙，然后以化学方式烧制，从而释放出二氧化碳和氧化钙，可将其熟化以形成氢氧化钙或水合钙。虽然氧化钙中的杂质也会导致形成具有其他命名的材料，氧化钙中的杂质可增加粘结剂的水硬性，这些杂质通常被称为天然水硬性石灰。术语“碳酸钙衍生的粘结剂”在本文中用于涵盖所有这些粘结剂。
术语“对空气和/或蒸汽和/或水开放的基质”在本文中用于指如下配置的基质：使得空气和/或水蒸汽和/或水例如以穿过基质的方式进出基质。
木质纤维素生物骨料由纵向的且不含内容物的木质部细胞构成。木质纤维素生物骨料的木质部细胞负责向生物骨料提供各向异性较强的微毛细管结构。羟基桥和/或氢键可以在碳酸钙衍生的粘结剂与木质纤维素生物骨料颗粒之间形成以提供在混合物内粘结剂与生物骨料之间的粘合。一旦固化，木质纤维素生物骨料和碳酸钙衍生的粘结剂一起形成基于生物的建筑产品，所述建筑产品包括具有对空气和/或蒸汽和/或水开放的基质的大孔元件，所述基质具有微毛细管结构。
所述产品的大孔元件包括多个空隙。所述大孔元件的孔隙率由大孔元件的空隙分数定义。所述建筑产品的大孔元件的孔隙率呈所述建筑产品的总体积的百分比形式，优选是至少50％，优选至少60％，优选至少70％，例如至少80％。
所述大孔元件内的空隙可以是封闭的，也可以是开放的并通过由木质纤维素生物骨料形成的微毛细管结构与所述建筑产品的其它空隙和/或外表面连接，从而使得空气和/或水蒸汽和/或水能够通过微毛细管结构利用毛细管流被所述产品吸收和解吸。生物骨料的微毛细管结构内的微毛细管对大孔元件具有不同的毛细管抽吸速率。如此，所述基质内的微毛细管使得所述建筑产品能够以不同速率将水蒸汽和/或水和/或空气吸收到大孔元件(或空隙)中，从而为所述建筑产品提供提高的可透气性、增加的孔隙率和/或增强的水蒸汽和/或水吸收能力。
在使用中，在高湿度下，水蒸汽穿过所述产品的大孔元件内提供的微毛细管，并可以被收集在所述大孔元件内的孔隙内。在较低湿度的条件下，储存在所述大孔元件的孔隙内的水蒸汽可以从所述产品释放回环境中。如此，本发明的建筑产品能够通过从环境中吸收水蒸汽和将水蒸汽解吸到环境中的连续循环来缓冲水蒸汽，从而调节内部的相对湿度。
包括空隙和微毛细管结构的大孔元件能够允许空气流入和流出开放基质，从而为所述建筑产品提供可透气性。本发明的建筑产品的可透气性确保了与所述建筑产品相关的环境中发霉和结露的风险显著降低。因此，本发明的建筑产品有助于降低呼吸道疾病的风险，从而为建筑物的使用者创造健康的环境。
本发明的基于生物骨料的建筑产品优选由天然材料构成。优选地，相比于混合物的总重量，基于生物骨料的建筑产品由至少80％wt、优选至少90％wt、优选至少95％wt、例如约99％wt的天然材料构成。在一个实施方案中，基于生物骨料的建筑产品完全由天然材料组成。
在一个实施方案中，基于生物骨料的建筑产品是可生物降解的，以形成所述产品的混合物的总重量计，优选至少10％wt、优选至少20％wt、优选至少30％wt的材料是可生物降解的。优选地，以形成所述产品的混合物的总重量计，不超过90％wt、优选不超过80％wt、优选不超过70％wt的材料是可生物降解的。优选地，以形成所述产品的混合物的总重量计，在10％wt与90％wt之间、优选在20％wt与80％wt之间、优选在30％wt与70％wt之间、例如在45％wt与65％wt之间的材料是可生物降解的。在一个实施方案中，基于生物骨料的建筑产品完全由可生物降解的材料组成。因此，基于生物骨料的建筑产品可以生物降解并分解成在环境中的天然材料，而不会产生任何有害的副产物或毒素。基于生物骨料的建筑产品可以分解以形成土壤的有机层，因此相比于常规建筑产品，基于生物骨料的建筑产品提供了农艺益处。
在一个实施方案中，基于生物骨料的建筑产品可以基本上不含石膏。术语“基本上不含”在本文中用于指以混合物的总重量计，所述产品包括不超过1％wt、优选不超过0.5％wt、优选不超过0.2％wt、优选不超过0.1％wt、优选0％wt的石膏。在一个实施方案中，本发明提供了一种不含石膏的基于生物骨料的建筑产品，其具有与常规建筑产品相当的结构性质。本发明提供了不含石膏的建筑产品，其不会遭遇与石膏使用相关的问题，例如与石膏供应源减少、天然开采的石膏纯度降低、与提取和煅烧相关的成本增加、合成石膏源减少相关的问题以及与作为受控废物处理的石膏处置相关的问题。
本发明的产品的木质纤维素生物骨料优选是每年可再生的，并因此减少了对有限材料例如石膏资源的需求。
木质纤维素生物骨料可以由广泛范围的植物类型提供，因此所述建筑产品可以由低价的、容易(并且优选本地)获得的、体积大的植物材料制备。此外，本发明的建筑产品可以低成本大规模生产，并且相关的能源成本也低。
适合用作木质纤维素生物骨料的植物材料可以包含例如多年生植物，例如经过加工的多年生植物，和/或多年生植物的加工副产物，以上物质具有合适的木质纤维素特征。举例来说，在被认为合适的多年生植物被加工的情况下，这些经过加工的多年生植物可以作为木质纤维素生物骨料掺入而获得农艺优势。在多年生的加工副产物具有正确的木质纤维素特征的情况下，这些副产物可以作为木质纤维素生物骨料掺入。适合用作生物骨料的植物材料包含具有适当的粒径和合适的细胞结构的软木木料颗粒和硬木木料颗粒。
具有适合用作生物骨料的细胞毛细管结构的植物物种的例子包含但不限于基于木质木质素的植物。
在一个实施方案中，生物骨料包括以下中的一种或多种：普通小麦(Commonwheat)(冬小麦(Triticumaestivum))、大麻(Hemp)(大麻(Cannabissative))、燕麦(oat)(燕麦(Avenasativa))、油菜籽(甘蓝型油菜(Brassicanapus))、大麦(barley)(大麦(Hordeumvulgare))、巨大芒(Giantmiscanthus)(巨芒草(Miscanthusgiganteus))、竹子、亚麻、稻草、玉米秸秆、甘蔗渣、剑麻秸秆或它们的任意组合。
生物骨料可以由植物的任何合适的部分形成。优选地，生物骨料由植物的茎形成。在形成生物骨料之前，可以对植物或植物的部分进行机械加工以去除植物材料的非木质纤维素部分。
基于生物骨料的建筑产品优选包括碾碎的木质纤维素生物骨料。碾碎的木质纤维素生物骨料优选保留木质纤维素生物骨料的微毛细管结构。碾碎的木质纤维素生物骨料优选呈秸秆状木质纤维素材料，例如细粒化秸秆状木质纤维素材料的形式。木质纤维素生物骨料可以使用任何常规的碾磨机制，例如刀、锤、旋转磨机或球磨机进行碾磨。碾碎的木质纤维素生物骨料可以穿过具有预先确定的孔隙的筛网或筛子，所述预先确定的孔隙使得具有预先确定的尺寸的碾碎的木质纤维素生物骨料能够穿过其中。
生物骨料优选由未被化学加工的木质纤维素植物材料形成。术语“未被化学加工的”在本文中用于指植物材料内的细胞毛细管结构保持不变的植物材料。
生物骨料可以由任何合适的植物物种形成，所述植物物种在植物材料内具有合适的细胞毛细管结构，例如开放的管状细胞毛细管结构，并且具有合适的木质素与纤维素比例。优选地，生物骨料内的木质素与纤维素比例不超过3:1，优选不超过2.5:1，优选不超过2:1，例如约1.6:1。优选地，生物骨料内的木质素与纤维素比例是至少0.3:1，优选至少0.4:1，优选至少0.5:1，例如约0.6:1。优选地，生物骨料内的木质素与纤维素比例在0.3:1到3:1之间的范围内，优选在0.4:1到2.5:1之间的范围内，优选在0.5:1到2:1之间的范围内，优选在0.6:1到1.6:1之间的范围内。
已经发现所述基质的大孔元件的结构对水蒸汽的连续循环具有良好的耐受性而不会降解。如此，本发明的建筑产品可以连续吸收和解吸水/水蒸汽，而无降解迹象。因此，本发明的建筑产品具有延长的寿命。已经发现木质纤维素生物骨料的细胞毛细管结构和化学组成是所述建筑产品有这种材料属性的原因。植物材料内的微纤维是高纤维素的，并负责水的运输。微纤维被亲水化合物例如木质素和半纤维素包围以保护微纤维不被降解。已经发现木质素比纤维素更能抵抗与水接触时发生的降解。如此，所述建筑产品内的木质纤维素生物骨料有助于确保所述产品对水蒸汽的连续循环具有良好的耐受性而不会降解。
选定所述生物骨料内的生物骨料颗粒的最大粒径以确保所述产品包括开放的基质，所述基质如本文所论述配置为能够吸收/解吸空气和/或水和/或水蒸汽，并且还确保所述建筑产品可使用工业加工生产，例如大规模生产。
具体地说，可以选定所述生物骨料内的生物骨料的最大粒径，尤其是生物骨料的最大粒径范围，以提供碳酸钙衍生的粘结剂和生物骨料的混合物，所述混合物具有适用于工业加工的适宜的湿流体动态、粘度、流变性和内聚力，工业加工诸如为例如挤压、例如连续挤压、或通过例如3D印刷进行沉积。
所述生物骨料内的颗粒的最大粒径优选不大于约100mm，更优选不大于约70mm，更优选不大于约50mm，更优选不大于40mm，例如不大于30mm。
所述生物骨料的颗粒的最大粒径是优选至少约0.1mm，更优选至少约0.15mm，更优选至少约0.2mm，例如至少约0.25mm。
所述生物骨料的颗粒的最大粒径范围优选在0.1mm与100mm之间的范围内，优选在0.1mm与70mm之间的范围内，优选在0.1mm与50mm之间的范围内。
所述生物骨料的颗粒的最大粒径分布特征对所产生的产品的制造和结构性能都重要。
粒径分布通常由测定粒径分布的方法来定义。一种合适的方法是筛分分析，其中粉末在不同尺寸的筛子上被分离。因此，粒径分布就离散尺寸范围来说，基于所用筛子的尺寸进行测定。粒径分布可以以累积形式呈现。
在一个实施方案中，所述生物骨料包括范围为最大粒径的最小值到最大粒径的最大值的预先确定的粒径分布。
在一个实施方案中，当由最大粒径的最高值到最大粒径的最低值测定所述生物骨料的累积粒径分布函数时，所述生物骨料的累积粒径分布函数基本上是S形的。
在一个实施方案中，至少0.1重量％、优选至少0.5重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的上部10％内、优选上部20％内、优选上部30％内、优选上部40％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，不超过5重量％、优选不超过2重量％、例如约1重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的上部10％内、优选上部20％内、优选上部30％内、优选上部40％内、优选上部50％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，在0.1重量％与5重量％之间、优选在0.1重量％与2重量％之间、优选在0.1重量％与1重量％之间、例如在0.5重量％与1重量％之间的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的上部10％内、优选上部20％内、优选上部30％内、优选上部40％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，基本上0重量％、优选至少0.1重量％、优选至少0.2重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的上部20％与上部30％之间、优选上部20％与上部40％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的最大颗粒粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，不超过2重量％、优选不超过1重量％、优选不超过0.5重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的上部20％与上部30％之间、优选上部20％与上部40％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，在0重量％与2重量％之间、优选在0重量％与1重量％之间、在0.1重量％与2重量％之间、优选在0.1重量％与1重量％之间、优选在0.1重量％与0.5重量％之间的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的上部20％与上部30％之间、优选上部20％与上部40％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，至少10重量％、优选至少15重量％、优选至少20重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的上部50％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，不超过50重量％、优选不超过40重量％、优选不超过30重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的上部50％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，在10重量％与50重量％之间、优选在10重量％与40重量％之间、优选在10重量％与30重量％之间、优选在15重量％与50重量％之间、优选在15重量％与40重量％之间、优选在15重量％与30重量％之间、优选在20重量％与50重量％之间、优选在20重量％与40重量％之间、优选在20重量％与30重量％之间的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的上部50％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，至少0.1重量％、优选至少0.5重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部5％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，不超过5重量％、优选不超过2重量％、例如不超过约1重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部5％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，在0.1重量％与5重量％之间、优选在0.1重量％与2重量％之间、优选在0.1重量％与1重量％之间、例如在0.5重量％与1重量％之间的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部5％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，至少1重量％、优选至少2重量％、优选至少3重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部10％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，不超过15重量％、优选不超过12重量％、例如不超过约10重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部10％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，在1重量％与15重量％之间、优选在1重量％与10重量％之间、优选在2重量％与10重量％之间、例如在5重量％与10重量％之间的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部10％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，至少2重量％、优选至少5重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部20％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量)时。
在一个实施方案中，不超过20重量％、优选不超过15重量％、不超过10重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部20％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，在2重量％与20重量％之间、优选在2重量％与15重量％之间、优选在5重量％与20重量％之间、优选在5重量％与15重量％、优选在5重量％与10重量％之间的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部20％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，优选至少5重量％、优选至少10重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部5％与下部20％之间、优选下部10％与下部20％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，不超过30重量％、优选不超过25重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部5％与下部20％之间、优选下部10％与下部20％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，在5重量％与30重量％之间、优选在5重量％与25重量％之间、优选在10重量％与30重量％之间、优选在10重量％与25重量％之间的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部5％与下部20％之间、优选下部10％与下部20％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，至少10重量％、优选至少15重量％、优选至少20重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部30％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，不超过40重量％、优选不超过30重量％、优选不超过25重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部30％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，在10重量％与40重量％之间、优选在10重量％与30重量％之间、优选在10重量％与25重量％之间、优选在15重量％与40重量％之间、优选在15重量％与30重量％之间、优选在15重量％与25重量％之间、优选在20重量％与25重量％之间的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部30％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，至少5重量％、优选至少8重量％、优选至少10重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部20％与下部30％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，不超过20重量％、优选不超过15重量％、例如约13重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部20％与下部30％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，在5重量％与20重量％之间、优选在5重量％与15重量％之间、优选在10重量％与15重量％之间的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部20％与下部30％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，至少20重量％、优选至少30重量％、优选至少40重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部40％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，不超过70重量％、优选不超过60重量％、优选不超过55重量％、优选不超过50重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部40％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，在20重量％与70重量％之间、优选在30重量％与70重量％之间、优选在30重量％与60重量％之间、优选在40重量％与60重量％之间、优选在30重量％与50重量％之间、优选在40重量％与50重量％之间的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部40％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，至少10重量％、优选至少15重量％、优选至少20重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部30％与下部40％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，不超过40重量％、优选不超过30重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部30％与下部40％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，在10重量％与40重量％之间、优选在10重量％与30重量％之间、优选在15重量％与40重量％之间、优选在15重量％与30重量％之间、优选在20重量％与40重量％之间、优选在20重量％与30重量％之间的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部30％与下部40％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，至少40重量％、优选至少50重量％、优选至少60重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部50％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，不超过80重量％、优选不超过70重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部50％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，在40重量％与80重量％之间、优选在50重量％与80重量％之间、优选在60重量％与80重量％之间、优选在40重量％与70重量％之间、优选在50重量％与70重量％之间、优选在60重量％与70重量％之间的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部50％内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，至少5重量％、优选至少10重量％、优选至少15重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部40％与下部50％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，不超过30重量％、优选不超过20重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部40％与下部50％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
在一个实施方案中，在5重量％与30重量％之间、优选在5重量％与20重量％之间、优选在10重量％与20重量％之间的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部40％与下部50％之间的范围内的最大粒径(当由所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的最低值到最大粒径的最高值测量时)。
对于具有较大厚度的建筑产品，所述形式的所述产品可获得较大比例的挠曲刚度。如此，这使得具有诸如厚度的较大尺寸的产品能够由具有比适用于具有诸如厚度的较小尺寸的建筑产品更大的最大粒径尺寸的生物骨料形成。所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的分布以及不同粒径分数之间的关系可随着所述产品的厚度并且因此随粒径而有增减。
应当理解，所述生物骨料内的颗粒的最大粒径可以依赖于所产生的建筑产品的尺寸。举例来说，所述生物骨料内的颗粒的最大粒径可以不超过所述建筑产品的尺寸例如厚度的0.5倍，优选不超过0.4倍，优选不超过0.3倍。举例来说，建筑产品，诸如例如绝缘板，可以具有高达200mm的厚度，并且所述建筑产品内存在的生物骨料的最大粒径可以是70mm。
应当理解，在所述生物骨料内的颗粒的最大粒径按比例扩大时，所述生物骨料内的较小颗粒的分布将随之变化。所述生物骨料内的颗粒的最大粒径的范围允许所述生物骨料以及生物骨料与粘结剂的混合物在工业制造期间良好地流动，并提供粘着性非常高的混合物材料，所述混合物材料提供了赋予结构效率的材料结构。
此外，还发现与常规建筑产品相比，本发明的产品具有改善的耐热性。本发明的基于生物骨料的建筑产品被配置为将空气储存在大孔元件的开放基质的空隙和微毛细管内。如此，与常规建筑产品相比，这些填充空气的(或部分填充的)空隙和/或微毛细管降低了所述产品的导热性，从而提供了改善的耐热性。还发现，所述建筑产品的热性质和湿热性质可以通过使用包括具有较大最大粒径的颗粒的生物骨料来优化。可以选定形成所述建筑产品的生物骨料内的颗粒的最大粒径以便优化所产生的建筑产品的热性质和湿热性质。
还发现，与常规建筑产品相比，本发明的产品还具有改善的声学性能。所述大孔元件的开放基质的微毛细管内或周围的气孔或空隙为穿过所述产品的结构的声波提供了多种密度变化。所述建筑产品内的这些密度变化有助于扩散声音，并减少声音的反射，从而增加其阻抗，特别是在较低和较高的频率下。与常规建筑产品相比，本发明的产品具有改善的消音质量。
当水和/或水蒸汽和/或空气进出本发明的产品的大孔元件的微毛细管结构时，已经发现挥发性有机化合物也被吸收到开放基质中，例如被吸收到所述产品的开放基质的空隙和/或微毛细管结构中。已经发现，所述产品的微毛细管结构隔绝了挥发性有机化合物，并且吸收了比被解吸回环境中的挥发性有机化合物更大量的挥发性有机化合物。因此，本发明提供了一种基于生物骨料的建筑产品，与常规建筑产品相比，其具有改善的调节环境中的空气质量和/或清洁环境中的空气的能力。
木质纤维素生物骨料可以进一步包括一种或多种另外的有机和/或无机组分，例如果胶、蜡、脂肪、水溶性组分和灰分、以及它们的任意组合。
碳酸钙衍生的粘结剂优选以对蒸汽开放的矿物混合物的形式存在。碳酸钙衍生的粘结剂可以是氢氧化钙(熟石灰)、氧化钙的无水化合物形式。优选地，碳酸钙衍生的粘结剂由CL-90熟石灰形成。碳酸钙衍生的粘结剂可以由氧化钙(生石灰)形成。碳酸钙衍生的粘结剂可以由氢氧化钙和氧化钙形成。碳酸钙衍生的粘结剂可以由氢氧化钙和/或氧化钙中的一种或多种与石灰膏和/或石灰乳中的一种或多种的结合形成。碳酸钙衍生的粘结剂可以是天然水硬性石灰的形式。
碳酸钙衍生的粘结剂可以以浆料或悬浮液的形式存在。由于粒径分布窄，所以浆料或悬浮液的流变性可能相对低。呈浆料或悬浮液形式的碳酸钙衍生的粘结剂的流变性可以通过向所述碳酸钙衍生的粘结剂中添加一种或多种流变改性剂来加以改善。一种或多种流变改性剂可以选自以下中的一种或多种：钠水玻璃(硅酸钠)、钙质碎片(石灰熟化过程的副产物)和/或镁石灰(例如包括至少5重量％的氧化镁和/或在5重量％与35重量％之间的碳酸镁)。至少一种流变改性剂可以以至少1重量％的量存在于碳酸钙衍生的粘结剂内。至少一种流变改性剂可以以不超过20重量％的量存在于碳酸钙衍生的粘结剂内。至少一种流变改性剂可以以在1重量％与20重量％之间的量存在于碳酸钙衍生的粘结剂内。
碳酸钙衍生的粘结剂的流变性可以通过添加至少一种流变剂来加以改善。至少一种流变剂可以包括一种或多种天然存在的糖类或碳水化合物。天然存在的糖类可以选自以下一种或多种：单糖、二糖、普通糖(例如果糖、蔗糖或葡萄糖)或它们的任意组合。天然存在的碳水化合物优选是以下中的一种或多种：纤维素、淀粉、半纤维素、几丁质、几丁质酶(chitinouse)、糖原或它们的任意组合。
在一个实施方案中，产生所述建筑产品的方法可以进一步包括用一种或多种作为氢氧化钙于水中的悬浮液的石灰乳给配置为与碳酸钙衍生的粘结剂和生物骨料的混合物接触的表面打底漆。可以在制造所述建筑产品之前或期间，例如在沉积或挤压之前或期间，给所述表面打底漆。这类表面包含但不限于以下中的一个或多个表面：不同密度的衬纸、包含中空型材挤压件或木材元件的结构元件、有机或无机粘结剂基质的共挤压板。在一个实施方案中，碳酸钙衍生的粘结剂可以以浆料或悬浮液形式，例如以石灰乳悬浮液形式提供。在一个实施方案中，碳酸钙衍生的粘结剂的浆料或悬浮液可以包含以下中的一种或多种：至少一种流变剂和/或抗絮凝剂。碳酸钙衍生的粘结剂与流变剂和抗絮凝剂的组合提供了反应性底漆剂，所述反应性底漆剂能够在制造期间提供极薄的碳酸钙层，所述碳酸钙层具有大表面积并且与基底接触良好。
碳酸钙衍生的粘结剂优选以所述混合物的总重量的至少10重量％、优选至少20重量％、更优选至少30重量％、例如约35重量％的量存在于所述建筑产品内。碳酸钙衍生的粘结剂优选以所述混合物的总重量的不超过90重量％、优选不超过80重量％、更优选不超过70重量％、更优选不超过60重量％、例如不超过约55重量％的量存在于所述建筑产品内。在一个实施方案中，碳酸钙衍生的粘结剂以所述混合物的总重量的在10重量％与90重量％之间、优选在20重量％与80重量％之间、更优选在30重量％与70重量％之间，例如在35重量％与55重量％之间的量存在于所述建筑产品内。
碳酸钙衍生的粘结剂可以以石灰或熟石灰(或水合碳酸钙)或改性石灰的形式存在。所述方法可以进一步包括加工原始碳酸钙以产生水合碳酸钙作为碳酸钙衍生的粘结剂。
在一个实施方案中，碳酸钙衍生的粘结剂是以粉末形式提供。粉末形式的碳酸钙衍生的粘结剂可以被引入水中以形成碳酸钙衍生的粘结剂浆料。碳酸钙衍生的粘结剂浆料可以与木质纤维素生物骨料混合，然后被设置成一系列不同形状。碳酸钙衍生的粘结剂浆料可以用于制造所述建筑产品的任何合适的方法中，例如用于浇筑、沉积或挤压中，以产生具有预先确定的形状和/或尺寸的建筑产品。本发明的方法使得一系列不同形状的产品能够由木质纤维素生物骨料和碳酸钙衍生的粘结剂的混合物形成。
生物骨料优选以所述混合物的总重量的至少5重量％、优选至少10重量％、优选至少15重量％的量存在于所述建筑产品内。生物骨料优选以所述混合物的总重量的不超过60重量％、优选不超过50重量％、优选不超过40重量％、更优选不超过30重量％的量存在于所述建筑产品内。在一个实施方案中，生物骨料以所述混合物的总重量的在5重量％与60重量％之间、优选在10重量％与50重量％之间、优选在15重量％与40重量％之间、更优选在15重量％与30重量％之间的范围的量存在于所述建筑产品内。
碳酸钙衍生的粘结剂与生物骨料的重量比优选是至少1:1、优选至少1.5:1、优选至少1.75:1、优选至少2:1、更优选至少2.2:1。碳酸钙与生物骨料的重量比优选不超过6:1、优选不超过5.5:1、优选不超过5:1。碳酸钙与生物骨料的重量比优选在1:1与6:1之间的范围内，优选在1.5:1与5.5:1之间的范围内，优选在1.75:1与5:1之间的范围内，优选在2:1与5:1之间的范围内。
干燥后，所述建筑产品的密度可以在350kg/m3与850kg/m3之间的范围内，优选在400kg/m3与800kg/m3之间的范围内，优选在350kg/m3与750kg/m3之间的范围内。
所述建筑产品可以进一步包括至少一种流变剂。在一个实施方案中，所述至少一种流变剂包括至少一种减少垂挂的流变剂。所述至少一种减少垂挂的流变剂优选选自以下中的一种或多种：纳米纤维素纤维、微原纤化纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素或它们的任意组合。优选地，所述至少一种减少垂挂的流变剂是甲基纤维素。
包含至少一种减少垂挂的流变剂有助于在混合和沉积期间，例如用于连续挤压，实现生物骨料和碳酸钙衍生的粘结剂的预先确定的流动特征。碳酸钙衍生的粘结剂和生物骨料的混合物内存在至少一种减少垂挂的流变剂可有助于实现预先确定的流动特征以使得所述混合物可以被应用或成型为复杂的几何形状，并提供无需样板即可浇筑的混合物的基础，特别是建筑物整体、元件或组件的3D印刷。在一个实施方案中，所述混合物可以被挤压成临时样板。所述混合物可以较快地凝固，因此临时样板可以被较快地去除。在一个实施方案中，所述混合物可以被挤压在衬纸之间或其它层压板之上或之间。所述混合物可以较快地凝固，因此可以较快地移动。
在一个实施方案中，所述至少一种流变剂包括至少一种增加流动的流变剂。所述至少一种增加流动的流变剂可以选自以下中的一种或多种：木质素亚磺酸钙、木质素亚磺酸钠、木质素亚磺酸氨、磺化萘甲醛缩合物、磺化三聚氰胺甲醛缩合物、丙酮甲醛缩合物、聚羧酸酯醚或它们的任意组合。
已经发现，所述建筑产品的机械性质可以通过包含至少一种减少垂挂的流变剂和至少一种增加流动的流变剂来加以改善。已经发现，通过在所述混合物内包含减少垂挂的流变剂和至少一种增加流动的流变剂可以将所需的水的量降低到最低值，因此提高了所述产品的最终抗压强度。
所述建筑产品优选包括所述混合物的总重量的至少0.1重量％、优选至少0.2重量％、优选至少0.3重量％、例如约0.5重量％的至少一种流变剂，优选至少一种减少垂挂的流变剂。
所述建筑产品优选包括所述混合物的总重量的不超过5重量％、优选不超过4重量％，例如不超过2.5重量％的至少一种流变剂，优选至少一种减少垂挂的流变剂。
所述建筑产品优选包括所述混合物的总重量的在0.1重量％与5重量％之间、优选在0.2重量％与4重量％之间、优选在0.3重量％与3重量％之间、例如在0.5重量％与2.5重量％之间的至少一种流变剂，优选至少一种减少垂挂的流变剂。
所述建筑产品优选包括所述混合物的总重量的至少0.5重量％、优选至少1重量％、优选至少2重量％、例如约2.5重量％的至少一种增加流动的流变剂。
所述建筑产品优选包括所述混合物的总重量的不超过20重量％、优选不超过15重量％、例如不超过12.5重量％的至少一种增加流动的流变剂。
所述建筑产品优选包括所述混合物的总重量的在0.5重量％与20重量％之间、优选在1重量％与15重量％之间、优选在2重量％与15重量％之间、例如在2.5重量％与12.5重量％之间的至少一种增加流动的流变剂。
形成本发明的产品的混合物内的增加流动的流变剂与减少垂挂的流变剂的比例优选是至少1:1，优选至少2:1，优选至少3:1，例如约5:1。
形成本发明的产品的混合物内的增加流动的流变剂与减少垂挂的流变剂的比例优选不超过10:1，优选不超过9:1，优选不超过8:1，例如不超过7:1。
形成本发明的产品的混合物内的增加流动的流变剂与减少垂挂的流变剂的比例优选在1:1与10:1之间的范围内，优选在2:1与9:1之间的范围内，优选在3:1与8:1之间的范围内，例如在4:1到7:1的范围内。
所述建筑产品可以进一步包括至少一种保水剂。所述至少一种保水剂优选选自半乳甘露聚糖多糖，所述半乳甘露聚糖多糖包括以下中的一种或多种：胡芦巴胶、瓜尔豆胶、塔拉胶、刺槐豆胶、决明子胶或它们的任意组合。所述至少一种保水剂优选选自非半乳甘露聚糖多糖，所述非半乳甘露聚糖多糖包括以下中的一种或多种：含褐藻酸的褐藻、褐藻酸钠、褐藻酸钾、褐藻酸铵、褐藻酸钙或它们的任意组合。在一个实施方案中，所述至少一种保水剂优选选自以下中的一种或多种：琼脂；果胶；明胶；或它们的任意组合。
可以存在所述至少一种保水剂来改善碳酸钙衍生的粘结剂的固化，例如通过缩短固化时间，和/或改善碳酸钙衍生的粘结剂的机械性质，从而提高生物骨料/碳酸钙混合物的机械性质的改善速率。需要将CO2从大气中转移到氢氧化钙粘结剂中以便固化所述粘结剂。当通过所存在的水和CO2产生碳酸时发生这种转移。所述复合材料需要在干燥期间正确地扩散水蒸汽，以使得此事在所述混合物内以优化的速率发生，从而确保所述建筑产品的生产具有成本效益。当进行机械加工时，例如在挤压期间，所述混合物内保水剂的正确混合和比例还能够使水的均质且均匀地分布。这种二级功能有助于显著提高所述混合物的材料内聚力，从而改善最终建筑产品的结构以及化学性质。
所述至少一种保水剂优选以所述混合物的总重量的至少0.1重量％、优选至少0.2重量％、优选至少0.3重量％、例如约0.5重量％的量存在于所述建筑产品内。
所述建筑产品优选包括所述混合物的总重量的不超过5重量％、优选不超过4重量％、例如不超过2.5重量％的至少一种保水剂。
所述建筑产品优选包括所述混合物的总重量的在0.1重量％与5重量％之间、优选在0.2重量％与4重量％之间、优选在0.3重量％与3重量％之间、例如在0.5重量％与2.5重量％之间的至少一种保水剂。
所述建筑产品可以进一步包括至少一种纤维增强体以提供附加的机械强度。所述至少一种纤维增强体可以包括任何合适的纤维，所述纤维被配置为向所述建筑产品提供附加的机械强度。所述至少一种纤维增强体可以例如包括以下中的一种或多种：天然短纤维增强体、金属纤维、微金属纤维、合成纤维、矿物纤维或它们的任意组合。所述纤维增强体优选包括以下中的一种或多种：纤维素纤维(优选可回收利用的纤维素纤维)、粘胶纤维(优选可回收利用的粘胶纤维)、大麻纤维、亚麻纤维、聚丙烯、玻璃纤维(优选可回收利用的玻璃纤维)或它们的任意组合。所述金属或微金属纤维可以由钢构成。
所述至少一种纤维增强体优选以所述混合物的总重量的至少0.1重量％、优选至少0.2重量％、优选至少0.3重量％、例如约0.5重量％的量存在于所述建筑产品内。
所述建筑产品优选包括所述混合物的总重量的不超过5重量％、优选不超过4重量％，例如不超过2.5重量％的至少一种纤维增强体。
所述建筑产品优选包括所述混合物的总重量的在0.1重量％与5重量％之间、优选在0.2重量％与4重量％之间、优选在0.3重量％与3重量％之间、例如在0.5重量％与2.5重量％之间的至少一种纤维增强体。
所述建筑产品可以进一步包括胶结性粘结剂，所述胶结性粘结剂包括以下中的一种或多种：天然水泥、普通波特兰水泥(Portlandcement)或它们的任意组合。胶结性粘结剂可以进一步包括一种或多种火山灰包涵体以短期和/或长期提高所述建筑产品的机械性质。在一个实施方案中，使用普通波特兰水泥替代所述胶结性粘结剂内的天然水泥。在一个实施方案中，普通波特兰水泥作为天然水泥的替代物存在，其中，普通波特兰水泥以天然水泥的大致50体积％的量存在，天然水泥的体积的余量被水合钙替代。
所述一种或多种火山灰包涵体可以选自以下中的一种或多种：粉状灰烬(PFA)、高炉矿渣微粉(GGBS)、偏高岭土、硅灰烬或它们的任意组合。
所述胶结性粘结剂可以以所述混合物的总重量的至少5重量％、优选至少10重量％、优选至少15重量％、例如至少20重量％的量存在。
所述胶结性粘结剂可以以所述混合物的总重量的不超过60重量％、优选不超过50重量％、优选不超过45重量％的量存在。
所述胶结性粘结剂可以以所述混合物的总重量的在5重量％与60重量％之间、优选在10重量％与50重量％之间、优选在15重量％与45重量％之间、优选在20重量％与45重量％之间的范围的量存在。
在一个实施方案中，所述胶结性粘结剂包括天然水泥和普通波特兰水泥。优选地，所述胶结性粘结剂内天然水泥与普通波特兰水泥的比例在0.1:1到10:1之间，优选在0.2:1到5:1之间，优选在0.3:1到3:1之间，优选在0.5:1到2:1之间，例如约2:1。
生物骨料与胶结性粘结剂的重量比优选是至少1:1，优选至少1.5:1，优选至少1.6:1。生物骨料与胶结性粘结剂的重量比优选不超过3.5:1，优选不超过3:1，优选不超过2.75:1，优选不超过2.5:1。生物骨料与胶结性粘结剂的比例优选在1:1与3.5:1之间的范围内，优选在1.5:1与3:！m之间的范围内，优选在1.6:1与2.75:1之间的范围内，优选在1.6:1与2.5:1之间的范围内。
用于形成本发明的产品的混合物可以进一步包括砂，优选细砂。
所述砂可以以所述混合物的总重量的至少1重量％、优选至少2重量％、优选至少3重量％、例如至少5重量％的量存在。
所述砂可以以所述混合物的总重量的不超过30重量％、优选不超过20重量％、优选不超过15重量％的量存在。
所述砂可以以所述混合物的总重量的在1重量％与30重量％之间、优选在2重量％与20重量％之间、优选在5重量％与15重量％之间的范围内的量存在。
所述砂是细而尖的砂。优选地，所述砂内的颗粒具有在0.5mm与2.5mm之间的范围内的最大粒径。
所述混合物可以进一步包括至少一种二级偶联剂。所述二级偶联剂有助于改善所述生物骨料与所述碳酸钙衍生的粘结剂之间的介面。所述二级偶联剂能够改善设置于所述生物骨料与所述碳酸钙衍生的粘结剂之间的物理介面和化学介面。所述二级偶联剂的存在有助于防止在所述混合物的固化阶段期间所述生物骨料发生收缩，或将在所述混合物的固化阶段期间所述生物骨料发生收缩的风险降至最低。所述二级偶联剂可以有助于填充设置于所述粘结剂与所述生物骨料之间的间隙。合适的二级偶联剂包含以下中的一种或多种：甲基化纤维素、胡芦巴胶、瓜尔豆胶、罗望子胶或它们的任意组合。
所述建筑产品可以是以下中的一种或多种：干式衬里、绝缘材料、结构绝缘板(SIPS)、地板下加热箱、天花板瓷砖、墙砖、外挂板、大块石板、砖块、瓷砖、过梁、模块化建筑组件、用于模块化建筑物的预制建筑元件(包含但不限于以下中的一种或多种：墙壁、天花板、地板和/或整体加热下部结构)或它们的任意组合。
所述建筑产品是水和/或水蒸汽和/或空气可渗透的建筑产品。
所述建筑产品可以通过使用例如场外建构技术进行连续挤压来将碳酸钙衍生的粘结剂和生物骨料混合而形成。所述生物骨料内的颗粒的粒径以及任选地流变剂和二级偶联剂的存在使得混合物具有适用于连续挤压的流动特征。
在一个实施方案中，所述产品可以通过以下中的一种或多种形成：3D印刷、和/或通过连续挤压进行的预制、和/或通过共同制造进行的预制。
在一个实施方案中，保水剂、流变剂、二级偶联剂、抗絮凝剂中的一种或多种可以存在于具有碳酸钙衍生的粘结剂的悬浮液或浆料内。
根据另一方面，本发明提供了一种建筑结构，其包括多种本文所描述的建筑产品。所述建筑产品可以各自单独制造或共同制造(通过沉积、挤压(例如连续挤压)和/或3D印刷)，并组装在一起以提供所述建筑结构。
所述方法优选包括将生物骨料和碳酸钙混合在一起作为干混合物，随后将所述干混合物与水混合在一起以形成糊状物或浆料。在一个实施方案中，将所述生物骨料和碳酸钙混合在一起作为湿混合物以形成糊状物或浆料。
在混合之前，可以将水加热到任何合适的温度，例如高达90℃。
所述方法优选进一步包括连续挤压所述糊状物或使所述糊状物沉积。在一个实施方案中，所述方法进一步包括用所述糊状物进行3D印刷以形成所述建筑产品。
所述方法优选进一步包括固化生物骨料和碳酸钙衍生的粘结剂的混合物以形成所述建筑产品。所述混合物可以通过将所述混合物暴露于来自热源的热来进行固化。可以在所述产品形成期间和/或之后不久，例如在将所述混合物成形为所述建筑产品的预先确定的形状期间和/或之后不久，将热施加到新形成的产品。在一个实施方案中，可以将所述混合物成型为预先确定的形状，例如通过沉积或挤压。热只要以缩短初始固化时间即可。热可以通过直接接触、通过传导、或通过对流或红外加热间接地来施加。一旦已经形成所述产品，所述产品就可以堆叠在架子上并被带到干燥室。干燥室的温度优选是至少20℃。干燥室的温度优选不超过40℃。干燥室的相对湿度(RH)优选是至少10％，优选至少20％，例如至少30％。干燥室的相对湿度(RH)优选不超过90％、优选不超过80％、优选不超过70％。干燥室的相对湿度优选在10％与90％之间的范围内，优选在20％与80％之间的范围内，优选在30％与70％之间的范围内。所述产品可以经过任何合适的时间段干燥，例如至少1天，优选至少3天，例如在3天与5天之间的时间段。
现在将仅通过实施例的方式描述本发明的实施方案。
附图说明
图1是说明形成本发明的产品的木质纤维素生物骨料内的生物骨料颗粒的粒径分布的图；和
图2是说明当与基于石膏的建筑产品相比时的根据本发明的实施方案的三种基于生物骨料的建筑产品的吸声系数的图。
具体实施方式
实施例1–用于形成基于生物骨料的建筑产品的干混合物的组成
用于形成所述建筑产品的干混合物包括：
百分比基于以所述干混合物的总重量计的每种组分的重量百分比。
流变剂包含垂挂减少剂和流动
实施例2–用于形成基于生物骨料的建筑产品的糊状物
向实施例1的干混合物中添加水以形成糊状物。向所述干混合物中添加以湿混合物/糊状物的总重量计呈40-60％wt.的量的水。
也可以添加以添加到所述干混合物中的水的总量计呈在2.5重量％与12.5重量％之间的量的流动增加剂。
实施例3–木质纤维素生物骨料的粒径分布
图1说明了根据本发明的一个实施方案的用于形成厚度为15mm的板的建筑产品的木质纤维素生物骨料的粒径分布。
可以看出(以重量计)，100％的生物骨料颗粒具有在0.25mm到4.76mm的范围内的最大粒径。此外，99％的生物骨料颗粒具有在0.25mm到2.38mm的范围内的最大粒径。此外，98％的生物骨料颗粒具有在0.5mm到2.38mm的范围内的最大粒径。此外，89％的生物骨料颗粒具有在1mm到3.36mm的范围内的最大粒径。此外，76％的生物骨料颗粒具有在1.41mm到2.38mm的范围内的最大粒径。此外，48％的生物骨料颗粒具有在2.00mm到2.38mm的范围内的最大粒径。可发现以重量计第50百分位的生物骨料颗粒的最大粒径是约2.00mm。
所述生物骨料颗粒的最大粒径依赖于所产生的建筑产品的尺寸，例如厚度来进行选择。在这一示范性实施方案中，所述生物骨料颗粒的最大粒径的最大值不超过所产生的板的厚度的0.3倍。这对于较薄的建筑产品尤其重要。然而，应当理解，较厚的建筑产品可以包含附加的结构增强体以向所述产品提供结构刚度，因此所述生物骨料颗粒的最大粒径重要性较低。
粒径分布对于确保混合物可以用于大规模生产，例如连续挤压中具有重要性。如图1中所示的生物骨料的粒径分布确保了可产生具有适用于工业加工中的粘度、流变性和内聚力的混合物。
实施例4–基于生物骨料的建筑产品的吸声系数
制备了基于生物骨料的建筑产品的三个实施方案(BB-F-001、BB-F-002和BB-F-003),并且测量了与基于石膏的建筑产品(石膏)相比的这些产品中每一种的吸声系数。
从图2可以看出，本发明的基于生物骨料的建筑产品(BB-F-001、BB-F-002和BB-F-003)的吸收系数显著高于所述石膏产品的吸收系数，尤其在低频和高频下。增加的吸收效率是大孔元件内储存空气的孔隙和所述产品内的密度变化的结果，因此增加了声音阻抗。因此，本发明的产品提供了一种环境友好的低密度产品，其与基于石膏的等同物相比具有改善的声学性能。
Claims (23)
1.一种基于生物骨料的建筑产品，其包括由碳酸钙衍生的粘结剂和木质纤维素生物骨料的混合物形成的大孔元件，其中，所述大孔元件具有对空气和/或蒸汽和/或水开放的基质，所述基质具有由所述木质纤维素生物骨料形成的微毛细管结构，
其中，所述大孔元件的孔隙率是所述建筑产品的总体积的至少50％；并且
其中，在40重量％与80重量％之间的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部50％内的最大粒径；并且
其中，不超过5重量％的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在所述粒径范围的上20％内的最大粒径。
2.根据权利要求1所述的基于生物骨料的建筑产品，其中，所述生物骨料是碾碎的木质纤维素生物骨料。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的建筑产品，其中，所述生物骨料由未被化学加工的木质纤维素植物材料形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的建筑产品，其中，不超过10重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在所述粒径范围的下部20％内的最大粒径。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的建筑产品，其中，不超过5重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在所述粒径范围的上部40％内的最大粒径。
6.根据任一前述权利要求所述的建筑产品，其中，不超过40重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在所述粒径范围的上部50％内的最大粒径。
7.根据任一前述权利要求所述的建筑产品，其中，至少60重量％的形成所述生物骨料的生物骨料颗粒具有在所述粒径范围的下部50％内的最大粒径。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的基于生物骨料的建筑产品，其中，所述木质纤维素生物骨料由以下中的一种或多种形成：普通小麦、大麻、燕麦、油菜籽、大麦秸秆、巨大芒、竹子、亚麻、稻草、玉米秸秆、甘蔗渣、剑麻秸秆或它们的任意组合。
9.根据任一前述权利要求所述的建筑产品，其中，以所述混合物的总重量计，碳酸钙衍生的粘结剂以至少10重量％的量存在于所述建筑产品内。
10.根据任一前述权利要求所述的建筑产品，其中，以所述混合物的总重量计，所述木质纤维素生物骨料以至少10重量％的量存在于所述建筑产品内。
11.根据权利要求11所述的建筑产品，其中，以所述混合物的总重量计，所述生物骨料以在15重量％与30重量％之间的范围的量存在于所述建筑产品内。
12.根据任一前述权利要求所述的建筑产品，其进一步包括至少一种流变剂。
13.根据权利要求12所述的建筑产品，其中，所述至少一种流变剂包括以下中的一种或多种：至少一种减少垂挂的流变剂和/或至少一种增加流动的流变剂。
14.根据任一前述权利要求所述的建筑产品，其进一步包括至少一种保水剂。
15.根据权利要求14所述的建筑产品，其中，所述至少一种保水剂选自以下中的一种或多种：半乳甘露聚糖多糖，其包括胡芦巴胶、瓜尔豆胶、塔拉胶、刺槐豆胶、决明子胶或它们的任意组合中的一种或多种；和/或非半乳甘露聚糖多糖，其包括含褐藻酸的褐藻、褐藻酸钠、褐藻酸钾、褐藻酸铵、褐藻酸钙或它们的任意组合中的一种或多种；和/或琼脂；果胶；明胶；或它们的任意组合。
16.根据任一前述权利要求所述的建筑产品，其进一步包括纤维增强体。
17.根据权利要求16所述的建筑产品，其中，所述纤维增强体选自以下中的一种或多种：天然短纤维增强体、金属纤维和/或微金属纤维或它们的任意组合。
18.根据任一前述权利要求所述的建筑产品，其进一步包括至少一种胶结性粘结剂。
19.根据任一前述权利要求所述的建筑产品，其中，所述建筑产品是以下中的一种或多种：干式衬里、绝缘材料、结构绝缘板(SIPS)、地板下加热箱、天花板瓷砖、墙砖、外挂板、大块石板、砖块、瓷砖、过梁、模块化建筑组件、预制建筑元件或它们的任意组合。
20.一种形成根据权利要求1至19中任一项所述的建筑产品的方法，所述建筑产品包括具有对空气和/或蒸汽和/或水开放的基质的大孔元件，所述基质具有微毛细管结构，所述方法包括将木质纤维素生物骨料与碳酸钙衍生的粘结剂混合，其中，在40重量％与80重量％之间的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部50％内的最大粒径；并且其中，不超过5重量％的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在所述粒径范围的上部20％内的最大粒径。
21.根据权利要求20所述的方法，其包括将生物骨料和碳酸钙粘结剂混合在一起作为干混合物，随后将所述干混合物与水混合在一起以形成糊状物。
22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括连续挤压所述糊状物或使所述糊状物沉积以形成所述建筑产品。
23.一种形成根据权利要求1至19中任一项所述的建筑产品的部件套件，所述建筑产品包括具有对空气和/或蒸汽和/或水开放的基质的大孔元件，所述基质具有微毛细管结构，所述套件包括：
木质纤维素生物骨料，其中，在40重量％与80重量％之间的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在粒径范围的下部50％内的最大粒径；并且
其中，不超过5重量％的形成所述木质纤维素生物骨料的生物骨料颗粒具有在所述粒径范围的上部20％内的最大粒径；和
碳酸钙衍生的粘结剂；
任选地进一步包括以下中的一种或多种：
至少一种流变剂；
至少一种保水剂；
纤维增强体；
至少一种絮凝剂；
至少一种胶结性粘结剂。
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