CN116997537A - 提供夏季舒适的低碳建筑粘结剂和材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于生产预制元件的方法(100)和一种建筑粘结剂，所述建筑粘结剂包含生粘土基质、抗絮凝剂和活化组分，其中：‑所述生粘土基质包含至少一种来自蒙脱石族的生粘土；‑所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量；以及‑所述建筑粘结剂包含小于15％重量的波特兰水泥。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料的领域，并且更具体地涉及可用于建筑的粘结剂的领域。本发明涉及一种用于建筑粘结剂的配制物。本发明还涉及制备建筑粘结剂的方法、建筑粘结剂本身以及这样的粘结剂在生产建筑材料中的用途。如此获得的建筑材料(其也是本发明的主题)为并入它们的建筑物提供夏季舒适(例如被动(passive)调节湿热(hygrothermy))。
背景技术
水泥是世界上第二大消耗资源，全世界每年生产超过40亿吨材料，并且随着对住房和基础设施的增长需求，该消耗正在不断增加。
水泥通常是水硬性粘结剂，与水混合后会硬化和固化。在硬化后，即使在暴露于水时，水泥仍保持其强度和稳定性。世界上使用的水泥种类繁多。然而，所有常规水泥都包括熟料(clinker，渣块)，其百分比从对于某些高炉水泥的5％到对于波特兰(Portland)水泥的最少95％不等，波特兰水泥是当今世界上使用最多的水泥。
熟料由大约80％的石灰石和20％的铝硅酸盐(如粘土)组成的混合物烧制(firing，烧成)而得到。这种烧制，即熟料化(clinkerization)，通常在超过1200℃的温度下进行，因此这样的水泥制备过程涉及高能耗。此外，石灰石向石灰的化学转化也会释放出二氧化碳。因此，水泥工业产生全球CO2排放的大约8％。面对该挑战，工业和研究人员正在研究减少由水泥工业产生的二氧化碳排放的影响的可能性。
为了减少与建筑领域相关的二氧化碳排放，已经提出了新的低碳建筑粘结剂配制物，包括生粘土基体和反絮凝剂(WO2020141285)。然而，该文件主要描述了在具有高机械强度的同时允许减少建筑材料的二氧化碳的排放的组合物的用途。还提出了一种用于选择建筑材料的组成的方法，所述建筑材料包括挖掘的粘土土壤(WO2020178538)，或者包含至少一种原粘土的粘结剂，所述粘结剂允许实现对于瓷砖(tile，铺砖)胶粘剂的在通过牵引(traction，拉伸)的粘附方面的所需的性能(FR3084357)。
除了减少二氧化碳排放外，消费者还可从具有湿热性质的波特兰水泥的替代品受益，这些替代品能够在炎热时期期间为居民提供舒适。
在建筑物中大量使用空调、加热装置或其他空气再循环器或通风装置来控制温度或湿度水平，也产生大量的CO2排放(对于其制造以及在其整个使用过程中两者)。相反，根据定义，被动控制温度或湿度水平不消耗任何能量，并且不需要任何人工监督。因此，在许多情况下，它代表了一种更有弹性和可持续的选择，其中热、湿或更普遍地通风调节系统的能耗可减少。
然而，建筑行业目前尚未探索这方面，并且被认为具有湿热性质的可在夏季提供舒适的稀有材料是如下的建筑材料：其工业化程度不高并且基于生物来源的产品，如木材(碎片、纤维)、汉麻(hemp)(汉麻碎屑(hemp shives，汉麻纤维束))、稻草(straw，秸秆)或其他地源材料，如基于土的材料(夯土、粘土砖、穗轴……)。
特别地，使用汉麻生产砂浆、涂料、预制汉麻混凝土元件，除了具有非常令人满意的绝缘性质外，还允许最佳的湿度调节，并且其生产具有非常引人关注的碳平衡。另一方面，生物来源的建筑材料通常具有相对较弱的机械性质，这限制了它们在绝缘、覆层(cladding，包层)或形成机械应力很小的墙隔板方面的使用。此外，例如汉麻混凝土的干燥时间相对较长(例如大于5天)，这进一步限制了它们的使用。
因此，需要新的快速凝固建筑粘结剂的配制物，其一方面具有低碳足迹以及至少等于或甚至优于源自于建筑领域中通常使用的水泥(例如由标准NF EN 197-1定义的水泥CEM I、CEMII、CEMIII、CEM IV和CEM V)的混凝土的机械性质的混凝土的机械性质，并且另一方面允许被动调节并入这样的建筑粘结剂的建筑物的温度和湿度。
技术问题
本发明的目的是克服现有技术的缺点。特别地，本发明的目的是提出一种建筑粘结剂，其允许获得能够热和水分调节同时保持适应于现代建筑的约束的机械性质的建筑材料。此外，本发明的目的是为某些应用提供还提供有快速凝固的这样的材料。
此外，本发明的目的是提供一种制造建筑粘结剂的方法，其允许减少温室气体的排放，例如在制备这样的建筑材料期间排放的二氧化碳，同时保持所述材料的适当机械特性并赋予其湿热调节性质。
发明内容
为此，发明人已经开发了几种解决方案，允许应对现有技术的缺点。优选的解决方案详述如下。
本发明特别涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂和活化组分(composition，组合物)，其特征在于：
-所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石(smectite，蒙皂石)族的生粘土；
-所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占建筑粘结剂的至少20％重量；和
-建筑粘结剂包含小于15％重量的波特兰水泥。
特别地，本发明涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂和碱性活化组分，其特征在于：
-其包含2％至40％干重的碱性活化组分；
-其包含至少40％重量的生粘土基质，并且所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土；所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占建筑粘结剂的至少20％重量；和
-建筑粘结剂包含小于15％重量的波特兰水泥。
如将在实施例中所呈现，根据本发明的建筑粘结剂提供能够通过热和水分调节来改善居民的舒适的水分缓冲能力。此外，由于其机械性质与热和水分调节的这些性质相结合，根据本发明的建筑粘结剂旨在全部或部分地替代波特兰水泥。实际上，本发明人已经表明，至少在给定浓度下，蒙脱石在根据本发明的建筑粘结剂中的存在允许实现非常良好的水分缓冲能力值，这在这些条件下在单独使用其它生粘土如高岭石的情况下是无法实现的。
此外，如下文所示，所述建筑粘结剂允许实现与波特兰水泥相同的机械性能(例如C12/15级；C20/25或C25/30级)，同时将温室气体排放减少30％至85％，并通过热和水分调节为居民提供舒适。此外，它包含很少或没有波特兰水泥。实际上，如实(施)例中所示，波特兰水泥的存在导致水分缓冲值的降低。
根据所述建筑粘结剂的其它任选的特征，所述建筑粘结剂可任选地单独或组合地包括以下特征中的一个或多个：
-生粘土基质包括至少两种类型的粘土的混合物。优选地，所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土和至少一种选自以下的其它粘土：伊利石；高岭石；蛭石；绿泥石(Chlorite，亚氯酸盐)；白云母；埃洛石；海泡石或凹凸棒石。实际上，如实(施)例中所示，粘土的组合允许在水分缓冲能力和机械阻力方面获得更好的结果。
-生粘土基质包括至少一种粘土，所述粘土具有至少等于100m2/g的比表面积，例如根据标准NFP 94-068测量，至少等于150m2/g的比表面积；至少等于200m2/g的比表面积；或至少等于250m2/g的比表面积。更优选地，所述生粘土基质包括至少两种粘土，所述粘土具有至少等于100m2/g的比表面积，至少等于150m2/g的比表面积；至少等于200m2/g的比表面积；或至少等于250m2/g的比表面积。优选地，可使用标准NFP 94-068或NF EN 933-9+A1或ISO 9277：2010中描述的方案来测量比表面积。更优选地，所述建筑粘结剂将包括至少20％重量的具有这样的比表面的粘土，甚至更优选小于40％重量。
-其包含至少10％重量的生粘土基质，优选至少30％重量，更优选至少40％重量。实际上，如将在实施例中所示，从至少40％重量的生粘土基质中，建筑粘结剂允许制备具有大于或等于1.3的水分缓冲能力(MBV)的建筑材料。例如，所述生粘土基质可占所述建筑粘结剂的40％重量至70％重量，优选40％重量至60％重量。
-其进一步包括煅烧的金属氧化物组分(composition，组合物)；优选地，所述煅烧的金属氧化物组分是高炉炉渣。实际上，如实施例中所示，煅烧的金属氧化物组分允许增加机械强度而不影响MBV，这与波特兰水泥不同。优选地，所述建筑粘结剂包括至少20％重量的煅烧的金属氧化物组分。此外，更优选地其具有大于或等于1的所述生粘土基质与所述煅烧的金属氧化物组分的质量比。
-所述活化组分包括至少40％重量的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物。所述活化组分可特别地包括至少50％重量的对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物。在所述活化组分中以这些浓度存在这样的金属氧化物允许增加水分缓冲能力值。
-所述建筑粘结剂包括至少10％重量的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物。优选地，所述至少10％重量可对应于几种不同的金属氧化物。由具有至少两个价电子的金属形成的金属氧化物可来自几个来源。优选地，这些金属氧化物将包含在所述活化组分和/或所述煅烧的金属氧化物组分中。优选地，所述建筑粘结剂包括至少15％重量的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物，更优选至少20％重量；甚至更优选至少25％重量，例如至少30％重量。所述建筑粘结剂可包括小于50％重量的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物。例如，所述建筑粘结剂可包括15％重量至40％重量之间的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物。
-与水和粒料结合的所述建筑粘结剂具有在制造后不早于10天且优选28天测量的大于或等于0.75、优选大于或等于1、更优选大于或等于1.2并且甚至更优选大于或等于1.5的水分缓冲值。
-抗絮凝剂是一种有机化合物。优选地，所述抗絮凝剂包含木质素磺酸盐(酯)、聚丙烯酸盐(酯)、腐植酸盐(酯)或其混合物。
-其包含包括至少一部分的生粘土基质的挖掘的土。然后可将所述挖掘的土视为挖掘的粘土土壤。
-其进一步包括至少20％重量的煅烧的铝硅酸盐的组分，或者金属氧化物的组分包括至少20％重量的铝硅酸盐。
根据另一方面，本发明涉及能够由根据本发明的建筑粘结剂形成的建筑材料，其包括：
-至少2％重量的至少一种来自蒙脱石族的生粘土，
-小于3.75％重量的波特兰水泥，
并且具有大于或等于0.75、优选地大于或等于1的在制造后不早于10天测量的水分缓冲值。可根据说明书中所描述的用于测量MBV值的方法来测量水分缓冲值。
根据某些方面，本发明还涉及由根据本发明的建筑粘结剂形成的建筑材料，包括至少2％重量的至少一种来自蒙脱石族的生粘土和小于3.75％重量的波特兰水泥。
根据所述建筑材料的其它任选的特征，所述建筑材料可任选地单独或组合地包括以下特征中的一个或多个：
-其包括至少2％重量的煅烧的金属氧化物组分。
-其优选包括小于2％的波特兰水泥，更优选小于0.1％，甚至更优选其不包括波特兰水泥
-其包括至少两种生粘土。
-其包括至少5％重量的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物。
-通过标准NF EN 206-1测量，其具有大于或等于2MPa的在1天的在圆柱体(cylinders)上的最小抗压强度。例如，通过标准NF EN 206-1测量，其可具有大于或等于2MPa的在28天的在圆柱体上的最小抗压强度。此外，通过标准NF EN 206-1测量，其可具有小于或等于20MPa的在28天后在圆柱体上的最小抗压强度。
根据另一方面，本发明涉及能够由根据本发明的建筑粘结剂形成的预制的元件，所述预制的元件：
-具有表面面积为至少1m2并且厚度在0.3cm至20cm之间的面；
-包括至少5％重量的至少一种来自蒙脱石族的生粘土，
-包括小于3.75％重量的波特兰水泥和
-具有大于或等于0.75的在制造后不早于10天测量的水分缓冲值。可根据说明书中所描述的用于测量MBV值的方法来测量水分缓冲值。
根据某些方面，本发明还涉及由根据本发明的建筑粘结剂形成的预制的元件，所述预制的元件具有表面面积为至少1m2并且优选厚度在0.3cm和20cm之间的面；包括至少5％重量的至少一种蒙脱石族的生粘土，并且包括小于3.75％重量的波特兰水泥。
根据所述预制的元件的其它任选的特征，所述预制的元件包括至少2％重量的煅烧的金属氧化物组分。
根据另一方面，本发明涉及一种用于制备建筑材料的方法，其包括以下步骤：
-提供建筑粘结剂，所述建筑粘结剂包含生粘土基质、抗絮凝剂和活化组分，所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土；所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量；并且所述建筑粘结剂包含小于15％重量的波特兰水泥，
-加入水和粒料，以及
-混合以获得建筑材料。
根据另一方面，本发明涉及一种用于生产由建筑粘结剂制备的预制的元件的方法，所述建筑粘结剂包括生粘土基质、活化组分和抗絮凝剂，所述方法包括：
-提供建筑粘结剂，所述建筑粘结剂包含生粘土基质、抗絮凝剂和活化组分，所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土；所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量；并且所述建筑粘结剂包含小于15％重量的波特兰水泥。
-将所述建筑粘结剂与粒料和水混合，以及
-进行固化混合物的步骤，所述固化步骤包括热处理所述混合物，优选在低于或等于100℃的温度下，持续在2小时至23小时之间的持续时间。
特别地，本发明涉及一种用于生产由建筑粘结剂制备的预制元件的方法，所述建筑粘结剂包括生粘土基质、碱性活化组分和抗絮凝剂，所述方法包括：
-提供建筑粘结剂，所述建筑粘结剂包含生粘土基质、抗絮凝剂和碱性活化组分，所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土；所述建筑粘结剂包含2％至40％干重的所述碱性活化组分；所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量；并且所述建筑粘结剂包含小于15％重量的波特兰水泥，
-将所述建筑粘结剂与粒料和水混合，以及
-进行固化混合物的步骤，所述固化步骤包括热处理所述混合物，优选在低于或等于100℃的温度下，持续在2小时至23小时之间的持续时间。
建筑粘结剂与粒料和水的混合允许获得建筑材料。这样的方法允许产生具有低碳足迹以及水分缓冲能力的建筑材料，所述水分缓冲能力能够通过热和水分调节来改善居民的舒适。
此外，固化步骤的使用允许适合于预制元件的制造的快速固化。
此外，在实施方案中，这些预制元件在二十三小时或更短的固化时间之后，可具有至少等于或甚至优于源自于建筑领域中通常使用的水泥的混凝土的机械性质的混凝土的机械性质。
此外，某些配制物允许获得能够快速凝固的建筑材料，这对于某些建筑模式是必需的。
因此，根据另一方面，本发明涉及由根据本发明的建筑粘结剂形成或可能由根据本发明的建筑粘结剂形成的建筑材料。
根据所述建筑材料的其它任选的特征，所述建筑材料可任选地单独或组合地包括以下特征中的一个或多个：
-其将包括至少2％重量的至少一种来自蒙脱石族的生粘土，例如至少5％重量；优选至少8％重量，更优选至少10％重量。实际上，显示了蒙脱石或类似粘土的存在改善了水分缓冲能力。
-其将包括小于3.75％重量的波特兰水泥。
-其将包括至少两种生粘土。事实上，显示了粘土组合的存在允许改善水分缓冲能力和机械阻力。
-其还将包括至少5％重量的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物，优选至少10％重量的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物。这改善了水分缓冲能力和机械强度。
-其包含硅藻的外壳(diatom frustules)或植物纤维，优选汉麻碎屑。
-其具有大于或等于0.75、优选大于或等于1的水分缓冲值，优选在制造后不早于10天测量。
-通过标准NF EN 206-1测量，其具有大于或等于2MPa、优选大于或等于3MPa、优选大于5MPa的在1天的在圆柱体上的最小抗压强度。有利地，通过标准NF EN 206-1测量，所述建筑材料具有大于或等于8MPa、优选大于或等于10MPa的在7天的在圆柱体上的最小抗压缩性。
因此，根据另一方面，本发明涉及一种预制的元件，该预制的元件能够由根据本发明的建筑粘结剂形成，并且具有面积至少为1m2并且厚度在0.3cm和20cm之间的面。
这样的预制的元件有利地具有大于或等于0.75、优选大于或等于1、更优选大于或等于1.2并且甚至更优选大于或等于1.5的在10天测量的水分缓冲值。
这样的预制的元件有利地包含小于3.75％重量的波特兰水泥。
这样的预制的元件有利地包括至少5％重量的至少一种来自蒙脱石族的生粘土。
这样的预制的元件将特别适合在居住地(habitats)内使用。实际上，一个巨大的交换表面，结合高水分缓冲值将允许更好的调节。此外，可根据期望的调节水平来选择厚度。
本发明的其他优点和特征将在阅读通过参考附图1的说明性和非限制性示例(实施例)给出的以下描述后显而易见，所述附图1表示用于生产由根据本发明的建筑粘结剂制备的预制的元件的方法的图。
具体实施方式
在本说明书的其余部分中，与生粘土基质、粘结剂或建筑材料有关的术语“％重量”必须理解为相对于粘结剂或建筑材料的干重的比例。干重对应于添加例如形成建筑材料所必需的水之前的重量。
本发明含义内的术语“脱水”对应于包括减少量的水和例如小于20％重量、优选小于10％、更优选小于5％、更优选小于2％和例如小于1％重量的水含量的配制物。水含量可通过现有技术的任何已知方法测量。其可，例如，根据1995年9月的标准NF P 94 050“Determination of the water content by weight of materials:Steaming method”进行测量。
术语“粘土基质”意指一种或多种基于层状结构的硅酸盐和/或铝硅酸盐的岩石材料，所述粘土基质由通常源自三维骨架硅酸盐(例如长石)变的化的细颗粒组成。因此，粘土基质可包括这样的岩石材料的混合物，所述岩石材料可例如由高岭石、伊利石、蒙脱石、膨润土、绿泥石、蛭石、偏高岭土或其混合物组成。在本发明的含义内，“生粘土基质”对应于未经历煅烧步骤的粘土基质。特别地，也就是说它没有经历任何先前的热处理。例如，其对应于未经历高于300℃、优选高于200℃的温度升高并且更优选高于150℃的温度的粘土基质。实际上，生粘土基质可经历需要通常基本上等于或小于150℃的温度升高的干燥步骤，但不是煅烧步骤。生粘土基质可优选地包括岩石材料的混合物，所述岩石材料可例如由高岭石、伊利石、蒙脱石、膨润土、绿泥石、蛭石或其混合物组成。
在本发明的含义内，“抗絮凝剂(deflocculating agent)”或“抗絮凝剂(deflocculation agent)”可对应于在含水悬浮中将解离聚集体和胶体的化合物。例如，抗絮凝剂已被用于钻井或油(oil，石油)开采，以使粘土更具流动性，并且便于开采或钻井。
在本发明的含义内，“活化组分”可对应于具有加速密实结构形成的功能的组分，从而增加并入这样的活化组分的材料的机械强度。特别地，“碱性活化组分”包括至少一种碱，例如弱碱或强碱。
在本发明的含义内，表述“金属氧化物的组分”可指包括金属氧化物如铝酸盐的组分。特别地，金属氧化物的组分包括大于25％重量的金属氧化物，优选大于30％重量的金属氧化物，更优选大于40％重量的金属氧化物，并且甚至更优选大于45％重量的金属氧化物。例如，金属氧化物组分包括大于2％重量的铝酸盐，优选大于5％重量的铝酸盐，更优选大于7％重量的铝酸盐，并且甚至更优选大于10％重量的铝酸盐。此外，所述金属氧化物可对应于或包括碱土金属氧化物。例如，所述金属氧化物组分可包括大于10％重量的氧化钙，优选大于20％重量的氧化钙，更优选大于25％重量的氧化钙，并且甚至更优选大于30％干重的氧化钙。
所述金属氧化物组分可包括不是金属氧化物的化学物质。例如，所述金属氧化物组分可包括类金属氧化物，其具有例如大于10％重量的类金属氧化物，优选大于20％重量的类金属氧化物，更优选大于25％重量的类金属氧化物，并且甚至更优选大于30％重量的类金属氧化物。这些质量浓度可由本领域技术人员使用测定金属氧化物或类金属氧化物的常规技术容易地测量。
特别地，表述“金属氧化物的组分”是指包括大于50％、优选大于70％、更优选大于80％并且甚至更优选大于90％的金属氧化物和/或类金属氧化物(包括铝酸盐)的组分。优选地，金属氧化物的组分将对应于来自冶金的炉渣，例如高炉炉渣或飞灰。
如下文将详述的，“金属氧化物的组分”是煅烧的金属氧化物组分。也就是说，它经历了高温步骤。这个高温步骤可为自然的，或人工的，在这种情况下是高温处理。高温步骤可例如对应于在高于或等于500℃，优选高于或等于750℃并且更优选高于或等于900℃并且甚至更优选高于1000℃的温度下的处理。
在本发明的含义内的术语“粘结剂”或“建筑粘结剂”可理解为允许确保材料附聚在一起的配制物，特别是在建筑材料的凝固然后硬化期间。因此，它特别允许确保砂和其它粒料与粘结剂组分的附聚。根据本发明的粘结剂特别是水硬性粘结剂，也就是说，硬化发生在与水接触的情况下。
表述“波特兰水泥”对应于主要由水硬性硅酸钙组成的水硬性粘结剂，其凝固和硬化是通过与水的化学反应而实现的。波特兰水泥通常含有至少95％的熟料和至多5％的次要成分，如碱(Na2O、K2O)、氧化镁(MgO)、石膏(CaSO4.2H2O)或各种痕量金属。
本发明的含义内的“建筑材料”通常对应于包括所述粘结剂的成分以及粒料和其它添加剂的元素(元件，要素)。特别地，本发明的含义内的建筑材料符合标准NF EN 206-1的标准。它可采取不同的形式，如砂浆、混凝土或预制的元件，如混凝土块。“快速凝固建筑材料”特别地可为如下形式的建筑材料：其，在添加水后24小时，具有大于或等于2MPa、优选大于或等于3MPa、更优选大于或等于5MPa的通过标准NF EN 206-1测量的在圆柱体上的最小抗压缩性。
表述“空气夹带剂”对应于旨在并入到根据本发明的建筑粘结剂中并且其主要功能是一旦所述建筑粘结剂的凝固完成就在所述建筑粘结剂内产生均匀尺寸的孔隙率的佐剂。这样的佐剂可例如对应于表面活性剂，例如烷基—醚硫酸盐(酯)。
表述“水分缓冲值”或“MBV”，代表材料与其环境交换湿度的能力。它允许估计所讨论的材料的动态湿热行为，并用于确定建筑领域中的热舒适，并且更特别地房间或建筑物的内部湿度的调节。MBV以g/m2.％RH表示，并且指示当材料的表面在给定时间内经历相对湿度(RH)变化时，通过吸附或解吸交换的平均水量。
水分缓冲值可通过本领域技术人员已知的任何方法来测量。例如，本领域技术人员可参考“Durability and hygroscopic behaviour of biopolymer stabilisedearthen construction materials”Construction and Building materials 259(2020)中描述的方法。特别地，可将样品放置在23℃和33％相对湿度下的气候室中，并放置直到它们具有恒定的质量(例如，模型气候室MHE 612)。在这些条件下，储存15天后平衡样品。然后将样品暴露于高湿度循环(75％RH，8小时)，然后暴露于低相对湿度循环(33％RH，16小时)。用精确的实验室秤定期称量样品，精确至0.01g。两个稳定循环后，样品离开气候室。
其中Δm是由于相对湿度的变化而引起的样品质量的变化，S是总暴露面积，并且Δ％RH是湿度水平之间的差。
本发明的含义内的术语“基本上等于”对应于相对于比较值变化小于20％，优选小于10％，甚至更优选小于5％的值。
在本发明的含义内的表述“预制元件”或“预制的元件”可对应于已经经历固化步骤的建筑元件，例如可以模块化方式组合以制造建筑物的混凝土块类型的元件。这些预制元件可包括加固件(例如：梁、面板、楼梯)或不包括加固件(例如：块、托梁(interjoists，搁栅间)、瓷砖、板)。
本发明的含义内的表述“比表面”可对应于粘土吸附能力。可通过法国标准NFP94-068进行测量，该标准指示了一种允许通过亚甲基蓝(methylene blue)测试来测定土壤或岩石材料的亚甲基蓝值的方法。也可根据标准NF EN 933-9+A1测量比表面积。事实上，早在1950年，Dyal和Hendricks(1950)就证明了通过静电相互作用吸附亚甲基蓝分子(以g/100g表示)与粘土材料的比表面积测量结果之间存在相关性。此外，还可通过BET(Brunauer、Emmett和Teller)方法测量比表面积测量结果。该方法可优选根据标准ISO9277：2010的建议来实施。简单地说，比表面积是根据在液氮的沸腾温度下和在通常大气压下的吸附的氮的量与其压力的关系来估算的。根据Brunauer、Emmett和Teller模型(BET方法)解释信息。
在本发明的意义上，“挖掘的粘土土壤”对应于在例如在整平(leveling)和/或土方(earthwork)操作期间为建筑、建造或填充而挖掘土壤的步骤之后获得的粘土土壤。例如，挖掘的粘土土壤可对应于采石场细粒、疏浚沉积物、钻孔/冲洗泥浆。特别地，当这些细粒、泥浆或沉积物包括比表面积大于100m2/g、优选大于200m2/g的粘土或甚至蒙脱石族的粘土时；优选以大于所述粘土基质的20％重量的含量，则它们特别适用于本发明。特别地，在本发明的含义内，挖掘的粘土土壤可或可不被移动到生产现场之外。优选地，并且根据本发明的优点，挖掘的土在生产现场或在小于200km、优选地小于50km的距离处使用。此外，有利地，在本发明的上下文中挖掘的粘土土是生挖掘的粘土土，也就是说，它没有经历煅烧步骤。特别地，也就是说它没有经历任何先前的热处理。例如，其对应于未经历高于300℃、优选高于200℃的温度升高并且更优选高于150℃的温度的粘土土壤。实际上，生粘土土可经历通常需要基本上等于150℃的温度升高的加热步骤，但不是煅烧步骤。煅烧步骤可例如对应于在超过600℃下热处理至少一小时。常规使用的粘土具有相对恒定的其中尺寸小于2μm的粒度分布。挖掘的粘土土壤可具有不同的粒度分布。在本发明的上下文中，挖掘的粘土土壤可包括尺寸大于2μm、优选大于20μm、优选大于50μm和例如大于75μm的颗粒，如根据标准ASTM D422-63测定的。优选地，挖掘的粘土土壤不含有根据标准NF EN 933-1测定的任何大于2cm的粒料。
建筑领域必须发展以提高其生产率，同时应对新的社会挑战。在这种情况下，制造商已经提出了称为更生态的水泥混合物的水泥混合物，包括例如50％的波特兰水泥，30％的矿渣和20％的飞灰；还已经提出了包括超塑化剂的高性能混凝土，例如自密实混凝土，或者包含石膏、石灰、水泥和砂的蜂窝混凝土。
然而，这些解决方案不允许将生产率(也就是说凝固速度和机械阻力)与碳平衡和使用者的舒适(特别是温度和湿度水平的控制)的显著降低相结合。
为了克服这一点，本发明人已经开发了一种新的解决方案，涉及新的建筑粘结剂配制物。该新的解决方案的优点是，其碳足迹远低于当今世界上使用最广泛的大多数建筑粘结剂或水硬性粘结剂(例如波特兰水泥)。此外，这些解决方案确保了温度和环境湿度水平的最佳调节，并且在某些情况下可确保包括这样的粘结剂配制物的建筑材料的快速凝固。为此，根据本发明的粘结剂由未经历煅烧步骤的生粘土基质组成，煅烧步骤是也产生温室气体并且更特别是二氧化碳排放的能量密集型步骤。本发明特别涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂和活化组分，其特征在于所述生粘土基质至少包含蒙脱石、蒙脱土(montmorillonite)或膨润土，优选大于10％重量的蒙脱石族的粘土。
如将在实施例中所呈现，根据本发明的方法允许由如下的粘结剂制造结构元件：所述粘结剂包括高浓度的生粘土基质(通常大于10％，优选大于或等于20％)，具有大于10MPa、优选大于12MPa的在28天的机械阻力，并且具有大于0.7、优选大于1并且更优选大于1.3并且甚至更优选大于1.5的MBV。特别地，本发明人已经开发了建筑粘结剂组合物，其允许形成如下的建筑材料：所述建筑材料具有大于或等于12MPa、优选大于15MPa的在28天的通过标准NF EN 206-1测量的在圆柱体上的最小抗压强度，以及大于或等于0.7、优选大于或等于1、更优选大于或等于1.2并且甚至更优选大于或等于1.5的水分缓冲值。
将详细呈现根据本发明的建筑粘结剂的每种组分的一般和优选特征。这些实施方案既适用于根据本发明的建筑粘结剂，也适用于本发明的其它方面，例如方法、建筑材料本身(包括预制的元件)或建筑粘结剂和建筑材料的用途。
生粘土基质
所述生粘土基质可例如包括至少一种选自以下的矿物物质：伊利石、高岭石、蒙脱石、膨润土、蛭石、绿泥石、白云母、埃洛石、海泡石和凹凸棒石。
特别地，所述生粘土基质包含蒙脱石，优选蒙脱土(Montmorillonite)。特别地，所述粘土基质包括至少10％重量的蒙脱石，优选蒙脱土，更优选至少20％重量。
实际上，本发明人已经表明，如果所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土，并且特别是当所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的大于10％重量，优选占所述建筑粘结剂的至少20％重量时，则所述建筑粘结剂允许制备结合了机械性质和水分缓冲能力的建筑材料。
蒙脱石(smectite)族包括蒙脱土(montmorillonites)和膨润土。
优选地，所述生粘土基质包括至少两种类型的粘土，所述粘土选自：伊利石；蒙脱石优选蒙脱土；高岭石；膨润土；蛭石；绿泥石；白云母；埃洛石；海泡石或凹凸棒石。这包括被称为层间(interstratified)粘土的粘土，它是几种粘土的复合物组合。甚至更优选地，生粘土基质包含至少一种选自高岭石、伊利石、蒙脱石、膨润土、绿泥石和蛭石的矿物物质。
下表1列出了这些矿物物质的化学特性。
[表1]
如已经解释的，根据优选的实施方案，根据本发明的建筑粘结剂将包括至少两种不同类型的粘土并且将包括蒙脱石。
粘土的类型可通过本领域技术人员已知的方法来确定。特别是，使用X射线衍射法将是可能的。例如，可使用以下条件：
-设备：衍射仪，例如BRUKER D8 ADVANCE(Bragg-Brentano Geometry)；例如具有以下设置：铜管发生器功率：40kV，40mA；主光学：固定狭缝0.16°；Soller狭缝2.5°；次级光学：Soller狭缝2.5°；LynXeye XE-T检测器
-采集参数：4-90°2θ扫描；扫描速度0.03°2θ/秒，计数时间：480秒/步；旋转样品。
例如，根据本发明的建筑粘结剂包含至少10％重量的生粘土基质，优选至少20％重量的生粘土基质，更优选至少30％重量的生粘土基质，并且甚至更优选至少40％重量的生粘土基质。例如，至少50％重量的生粘土基质或至少60％重量的生粘土基质。
此外，优选地，根据本发明的建筑粘结剂包含至多80％重量的生粘土基质，更优选至多70％重量的生粘土基质。
因此，特别地，根据本发明的建筑粘结剂可包含20至80％重量的生粘土基质，优选30至80％重量或40至80％重量的生粘土基质，更优选40至70％重量的生粘土基质。
优选地，根据本发明的建筑粘结剂的生粘土基质包含至少20％重量的蒙脱石，例如至少30％重量的蒙脱石，优选至少40％重量的蒙脱石，更优选至少50％重量的蒙脱石，并且甚至更优选至少60％重量的蒙脱石。
特别地，根据本发明的粘土基质可包含20至80％重量的蒙脱石，优选30至70％重量的蒙脱石或40至60％重量的蒙脱石，更优选40至60％重量的蒙脱石。
优选地，蒙脱石可为蒙脱土。
更优选地，根据本发明的建筑粘结剂的生粘土基质包含至少一种选自蒙脱石族的生粘土和至少一种选自高岭石、伊利石、绿泥石和蛭石的其它生粘土。甚至更优选地，根据本发明的建筑粘结剂的生粘土基质包含蒙脱石和至少一种选自高岭石、伊利石、膨润土、蒙脱土、绿泥石和蛭石的其它生粘土。
甚至更优选地，所述建筑粘结剂包括挖掘的土，所述挖掘的土包括生粘土基质。它可包括至少2％重量的淤泥颗粒，优选至少4％重量，更优选至少6％重量。所述淤泥颗粒特别是直径在2μm和125μm之间，优选在2μm和50μm之间的颗粒。
挖掘的粘土土壤可有利地已经被预处理，所述预处理选自：挖掘的粘土土壤的研磨、分选、筛分和/或干燥。预处理可例如包括分级(fractionation)。
根据本发明的建筑粘结剂的优点在于能够包括大量的生粘土基质，而不会改变所述建筑材料的吸湿性质或机械性质，从而允许生产如下的建筑材料：其另外具有水分缓冲能力，在一些情况下，与通常使用的建筑材料相比，具有改善的凝结时间。
抗絮凝剂
许多化合物可充当抗絮凝剂，并且许多是本领域技术人员通常已知的。
在本发明的上下文中，所述抗絮凝剂特别是非离子表面活性剂，例如聚氧乙烯醚。聚氧乙烯醚可例如选自：聚(氧乙烯)月桂基醚。
抗絮凝剂也可为阴离子试剂，例如阴离子表面活性剂。特别地，所述阴离子试剂可选自：烷基芳基磺酸盐(酯)、氨基醇、脂肪酸、腐植酸盐(酯)(例如腐植酸钠)、羧酸、木质素磺酸盐(酯)(例如木质素磺酸钠)、聚丙烯酸盐(酯)、羧甲基纤维素及其混合物。
抗絮凝剂也可为聚丙烯酸盐(酯)。然后其可选自例如聚丙烯酸钠和聚丙烯酸铵。
所述抗絮凝剂也可为胺，所述胺选自例如：2-氨基-2-甲基-1-丙醇；单、二或三乙醇胺；异丙醇胺(1-氨基-2-丙醇、二异丙醇胺和三异丙醇胺)和N-烷基化乙醇胺。
替代地，抗絮凝剂可为化合物的混合物，例如包括至少两种选自非离子表面活性剂、阴离子试剂、聚丙烯酸盐(酯)、胺和有机磷化合物的化合物的混合物。
抗絮凝剂可为有机抗絮凝剂。根据本发明，有机抗絮凝剂包括至少一个碳原子，并且优选至少一个碳—氧键。优选地，所述抗絮凝剂选自：木质素磺酸盐(酯)(例如木质素磺酸钠)、聚丙烯酸盐(酯)、腐植酸盐(酯)、聚羧酸盐(酯)如醚聚羧酸盐(酯)，及其混合物。更优选地，抗絮凝剂包括腐植酸盐(酯)、木质素磺酸盐(酯)和/或聚丙烯酸盐(酯)。
抗絮凝剂优选呈粉末形式(如盐)。
然而，本发明不能限于以上提及的抗絮凝剂。可使用本领域技术人员已知的任何类型的抗絮凝剂来代替以上提及的所述抗絮凝剂。
特别地，所述抗絮凝剂占所述生粘土基质的至少0.5％重量，优选所述生粘土基质的至少1％重量，更优选所述生粘土基质的至少2％重量，甚至更优选所述生粘土基质的至少3％重量，并且例如所述生粘土基质的至少4％重量。此外，所述抗絮凝剂可占所述生粘土基质的至多5％重量。
特别地，所述抗絮凝剂占所述建筑粘结剂的至少0.1％重量，优选所述建筑粘结剂的至少0.5％重量。此外，所述抗絮凝剂可占所述建筑粘结剂的至多5％重量，优选所述建筑粘结剂至多4％重量，更优选所述建筑粘结剂的至多3％重量，并且甚至更优选所述建筑粘结剂的至多2％重量。
实际上，在这样的浓度的抗絮凝剂下，根据本发明的建筑粘结剂可然后与活化组分组合使用，以形成具有有利的湿热和机械性质的材料。此外，为了避免所述建筑材料的机械性质的退化，建议不要超过一定的抗絮凝剂率。与所述生粘土基质和所述活化组分组合的过高浓度的抗絮凝剂可能降低机械性能和/或MBV的性能。
活化组分
所述活化组分优选为碱性活化组分。
碱性活化组分包括至少一种碱，如弱碱或强碱。活化组分可优选包括一种或多种pKa大于或等于8、更优选大于或等于10、更优选大于或等于12、甚至更优选大于或等于14的化合物。
因此，所述碱性活化组分可包括硫酸盐(酯)、氢氧化物、碳酸盐(酯)、乳酸盐(酯)、有机磷酸盐(酯)或其组合。
优选地，碱性活化组分包括氢氧化物。
特别地，碱性活化组分可包括硫酸钠/硫酸钙和氯化钠/氯化钙的混合物。
优选地，碱性活化组分包括碳酸盐(酯)。特别地，碱性活化组分可包括硅酸钠或硅酸钾和碳酸钠或碳酸钾的混合物。活化组分还可包括碱性化合物，优选强碱。
有利地，所述活化组分包括具有至少两个价电子的金属的氧化物。实际上，在这样的构型中，与基于硫酸盐(酯)、氢氧化物、碳酸盐(酯)、乳酸盐(酯)、有机磷酸盐(酯)或其组合的碱性活化组分相比，水分缓冲值得到改善。特别地，活化组分可包括至少40％重量的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物。例如，至少40％重量可对应于几种不同的金属氧化物。然而，优选地，活化组分，优选当后者是碱性活化组分时，可包括具有至少两个价电子的金属的单一氧化物或大于50％重量的该金属氧化物。
优选地，活化组分包括至少50％重量的对应于具有至少两个价电子的金属或碱土金属的氧化物的至少一种金属氧化物，更优选至少60％重量；甚至更优选至少80％重量。
金属氧化物(例如具有至少两个价电子)的存在可通过X射线荧光光谱法(XRF)和/或X射线衍射(XRD)来鉴定。
碱性活化组分可包括有机磷化合物，例如三聚磷酸钠。优选地，有机磷化合物占所述建筑粘结剂的至少2％重量。
优选地，碱性活化组分包括乳酸盐(酯)，例如乳酸钠、乳酸钾和/或乳酸锂。
如下文所述，活化组分可为液体组分。特别地，活化组分可为水性组分。如稍后将描述的，在根据本发明的建筑粘结剂的形成期间，其使用可与水的添加相结合。然而，替代地，活化组分是呈固体形式，例如呈粉末形式。所示的碱性活化组分的百分比对应于所述组分的干重。
活化组分例如以所述建筑粘结剂的至少2％干重的含量存在。
优选地，建筑粘结剂包含2％至50％干重的碱性活化组分。更优选地，建筑粘结剂包含2％至40％干重的碱性活化组分。甚至更优选地，建筑粘结剂包含10％至20％干重的碱性活化组分。
如将在实施例中说明的，所需的碱性活化组分的浓度可根据其组成而广泛变化。因此，根据本发明的建筑粘结剂可包含20％重量至40％重量的碱性活化组分。当碱性活化组分包括氢氧化物时尤其如此。替代地，根据本发明的建筑粘结剂可包含2％重量至10％重量的碱性活化组分。当碱性活化组分包括碳酸盐(酯)时尤其如此。最后，根据本发明的建筑粘结剂可包含10％重量至30％重量的碱性活化组分，优选15％重量至25％重量的活化组分。
活化组分的成分的存在可通过光谱法鉴定，这将取决于所用的活化组分。例如，可通过红外光谱法鉴定建筑材料中的组分(组合物)的成分。
煅烧的金属氧化物组分
如将在实施例中所示，根据本发明的建筑粘结剂优选包括小于15％重量的波特兰水泥，更优选小于10％重量，小于8％重量，小于5％重量，小于3％重量，小于2％重量，并且甚至更优选不包括波特兰水泥。
事实上，波特兰水泥的存在导致水分缓冲值的降低。
金属氧化物组分有利地包括选自以下的金属氧化物：铁氧化物如FeO、Fe3O4、Fe2O3，氧化铝Al2O3，锰(II)氧化物MnO，钛(IV)氧化物TiO2，镁氧化物MgO及其混合物。它还可包括选自以下的金属氧化物：氧化钙和氧化镁。
金属氧化物的组分还可包括铝硅酸盐。
金属氧化物的组分例如选自：
-高炉炉渣，
-火山灰(pozzolans)如火山灰(volcanic ash)、飞灰、硅灰(silica fume)或偏高岭土，
-来自植物物质的灰，如稻灰，
-铝土矿残渣，或
-它们的组合。
优选地，在煅烧的金属氧化物组分中，所述金属氧化物是过渡金属氧化物。金属氧化物可优选地来自高炉炉渣的组分，例如在由铁矿石生产铸铁期间形成的。
本发明人已经确定了与生粘土基质组合的金属氧化物的质量量的重要性。优选地，建筑粘结剂包括至少10％重量的金属氧化物。
例如，根据本发明的建筑粘结剂可包括至少15％重量的高炉炉渣的组分。
有利地，建筑粘结剂包括例如10％重量的铝硅酸盐，优选至少10％重量，更优选至少20％重量，由煅烧方法得到。
例如，建筑粘结剂可包括至少20％重量煅烧的铝硅酸盐的组分，或者煅烧的金属氧化物组分包括占所述建筑粘结剂的至少20％重量的铝硅酸盐。
铝硅酸盐来自例如氧化铝、赤泥、飞灰、高炉炉渣或偏高岭土。
不受理论限制，煅烧的金属氧化物组分和生粘土基质的量之间的平衡将与碱性活化组分组合，增强粘土片之间的结合，从而使其机械性质至粘结剂，同时由于抗絮凝剂和所选择的粘土的类型而保持最佳的湿热性质。当粘土基质包括蒙脱石时尤其如此，本发明人已经发现所述蒙脱石与抗絮凝剂和活化组分组合特别适合于制备具有高MBV值(例如>0.7，或优选大于1)的建筑材料。
此外，本发明人已经确定，金属氧化物的组分的质量量与生粘土基质的质量量之间的比率的某些值允许机械阻力、湿度容量和凝固速度之间的充分平衡。
有利地，金属氧化物的组分和生粘土基质存在于所述建筑粘结剂中，使得所述生粘土基质与所述金属氧化物的组分的质量比小于或等于6，优选小于或等于4，更优选小于或等于2。
例如，所述金属氧化物的组分和所述生粘土基质存在于所述建筑粘结剂中，使得所述生粘土基质与所述金属氧化物的组分的质量比优选大于或等于0.3；更优选大于或等于0.5，并且甚至更优选大于或等于1。
例如，所述金属氧化物的组分和所述生粘土基质存在于所述建筑粘结剂中，使得所述生粘土基质与所述金属氧化物的组分的质量比为0.3至3，更优选为1至3，甚至更优选为1至2。
有利地，所述金属氧化物的组分和所述抗絮凝剂存在于所述建筑粘结剂中，使得所述金属氧化物的组分与所述抗絮凝剂的质量比大于或等于12，优选大于或等于15。
特别地，所述金属氧化物的组分，也称为煅烧的金属氧化物组分，占所述建筑粘结剂的20％重量至70％重量。
优选地，所述金属氧化物的组分，也称为煅烧的金属氧化物组分，占所述建筑粘结剂的35％重量至65％重量。
更优选地，所述金属氧化物的组分，也称为煅烧的金属氧化物组分，占所述建筑粘结剂的40％重量至65％重量。
煅烧的金属氧化物组分的成分的存在可通过光谱测定法来鉴定，这将取决于所使用的煅烧的金属氧化物组分。例如，将可能通过扫描电子显微镜、通过与微探针耦合的扫描电子显微镜或通过X射线荧光光谱法(XRF)和/或通过X射线衍射(XRD)测量来鉴定建筑材料中煅烧的金属氧化物组分的成分。
所述建筑粘结剂可包括许多其他化合物。例如，它可包含佐剂，优选占所述粘结剂的至少1％重量。特别地，所述佐剂是空气夹带剂。本领域技术人员可例如使用常规混凝土中已知的那些。
如前所详述，根据本发明人，从未提出将高炉炉渣、飞灰等与生粘土和活化组分(其优选为碱性)组合以生产具有良好MBV(也就是说大于或等于0.7)并且能够快速凝固的建筑材料。特别地，从未提出将高炉炉渣、飞灰等与粘土基质和活化组分组合，所述粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土，所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量，所述活化组分优选为碱性，以生产具有良好的水分缓冲能力(MBV)并且可具有快速凝固的建筑材料。这些建筑粘结剂组合物进一步包括小于15％重量的波特兰水泥。
此外，在可有效用于根据本发明的方法中的根据本发明的所有配制物、组合物(组分)或粘结剂中，本发明人已经鉴定了某些建筑粘结剂的配制物(配方)，其本身是新颖的并且具有降低的碳平衡、快速凝固、湿热性质和高机械性能。这些新的和特别有效的配制物本身构成了本发明主题的一部分。
本发明还涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂、活化组分，所述建筑粘结剂包括：
-至少40％重量的生粘土基质，所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土；并且所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量；和
-小于15％重量的波特兰水泥。
本发明还涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂、活化组分，所述建筑粘结剂包括：
-至少40％重量的生粘土基质，所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土；并且所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量；
-至少35％重量的高炉炉渣；和
-小于15％重量的波特兰水泥。
本发明还涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂、活化组分，所述建筑粘结剂包括：
-至少40％重量的生粘土基质，所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土；并且所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量；
-小于15％重量的波特兰水泥；和
-至少0.5％重量的抗絮凝剂，所述抗絮凝剂包括选自腐植酸盐(酯)、木质素磺酸盐(酯)和聚丙烯酸盐(酯)的有机化合物。
本发明还涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂、活化组分，所述建筑粘结剂包括：
-至少40％重量的生粘土基质，所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土；并且所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量；
-小于15％重量的波特兰水泥；和
-至少15％重量的活化剂，所述活化剂包括至少70％重量的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物。
根据另一方面，本发明涉及生粘土基质与抗絮凝剂和活化组分组合用于制备建筑粘结剂的用途，所述生粘土基质包括至少两种类型的比表面积至少等于100m2/g的粘土的混合物。特别地，所述生粘土基质包括至少一种粘土，所述粘土具有至少等于100m2/g的比表面积，至少等于150m2/g的比表面积；至少等于200m2/g的比表面积；或至少等于250m2/g的比表面积。优选地，所述生粘土基质包括至少两种粘土，所述粘土具有至少等于100m2/g的比表面积，至少等于150m2/g的比表面积；至少等于200m2/g的比表面积；或至少等于250m2/g的比表面积。
本发明还涉及包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土的生粘土基质与抗絮凝剂和活化组分组合用于制备建筑粘结剂的用途，所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量；并且所述建筑粘结剂包含小于15％重量的波特兰水泥。
根据本发明的建筑粘结剂可用于生产覆层元件，特别是地板覆层，例如瓷砖、板、鹅卵石或路边(curbs)，墙壁覆层，例如内部或外部立面元件、砖滑块(brick slips)、镶板(paneling)元件，或瓷砖类型的屋顶覆层，用于生产挤出或模制的建筑模块，例如砖，或用于生产各种挤出的形状。
根据本发明的建筑粘结剂可用于生产复合材料，例如预制面板类型的建筑面板，预制块，例如门或窗帘，预制墙壁元件，或任何其它预制建筑元件。
根据本发明的建筑粘结剂可用于生产绝缘模块，例如隔板，或轻绝缘建筑模块(密度小于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)。
本发明还涉及根据本发明的建筑粘结剂用于实施增材制造的用途。特别地，增材制造的实现可借助于诸如3D打印机的自动化3D构造系统来执行。这样的增材制造可允许制造建筑元件、建筑物或房屋，或甚至装饰性物体。
根据本发明的建筑粘结剂可以双组分体系的形式使用，所述双组分体系一方面具有呈固体形式的成分，而另一方面具有呈液体形式的成分，或者具有呈两种糊剂的形式的成分，用于生产乳香(mastic)、胶或密封砂浆。
根据另一方面，本发明涉及一种制备建筑粘结剂的方法。根据本发明的这样的方法特别地涉及允许产生具有高水分缓冲能力(也就是说大于0.75)的建筑材料的建筑粘结剂的生产。
如前所述，所述生粘土基质可包括至少一种选自以下的矿物物质：伊利石；蒙脱石优选蒙脱土；高岭石；膨润土；蛭石；绿泥石；白云母；埃洛石；海泡石或凹凸棒石。这包括被称为层间粘土的粘土，它是几种粘土的复合物组合。
该方法特别包括混合生粘土基质、抗絮凝剂和活化组分。所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土，并且所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量。此外，建筑粘结剂优选包含小于15％重量的波特兰水泥。
该方法可包括均质化或混合的步骤，以获得建筑粘结剂。该均化或混合步骤特别地可持续至少45秒，优选至少60秒，更优选至少90秒；并且例如小于30分钟；优选小于10分钟；更优选小于5分钟。
在混合步骤之后，根据本发明的方法可包括添加允许改变最终建筑材料的机械性质的添加剂或材料。
添加的材料可为例如粒料，无论是再循环的或不是，其选自填料、粉末、砂、碎石、砾石和/或纤维，以及任选地颜料。通常，粒料可对应于砂或砂和其它骨料(aggregates，聚集体)例如碎石、砾石、卵石、汉麻碎屑和/或其它植物骨料。
该方法还可包括添加增塑剂或超塑化剂。
该方法还可以包括添加纤维。纤维例如选自：植物纤维如亚麻棉、汉麻、纤维素、竹子、芒纤维，合成纤维如金属、玻璃、碳、聚丙烯纤维，及其混合物。纤维的存在可允许形成具有改进的机械和绝缘性质的建筑材料。
该方法还可包括添加骨料。骨料例如选自：砾石、粉碎的、再循环的混凝土及其混合物。
该方法还可包括添加添加剂。添加剂例如选自：合成或天然流变控制剂、抗收缩剂、保水剂、空气夹带剂、合成树脂及其混合物。
根据本发明的建筑粘结剂的制备将特别包括添加砂和水。砂可能来自岩屑(cuttings)，特别是在“现场”混凝土的情况下。砂亦可为沙漠砂。
例如，所获得的建筑材料可选自：砂浆、涂料或灰泥(plasters)。
在某些实施方案中，所述建筑粘结剂将用于制备预制元件。
因此，根据另一方面，本发明涉及一种用于生产预制的元件的方法。在这种情况下，重要的是，除了水分缓冲能力，建筑粘结剂还可允许建筑材料的快速凝固。
预制元件特别地由已添加粒料和水的包括生粘土基质、抗絮凝剂和活化组分的建筑粘结剂来制备。
特别地，在该方法中使用的建筑粘结剂中，所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土；所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量；并且所述建筑粘结剂包含小于15％重量的波特兰水泥。如上所述，该方法受益于所述建筑粘结剂的实施方案，因此，更优选地所述建筑粘结剂包含小于10％重量的波特兰水泥、小于8％重量、小于5％重量、小于3％重量、小于2％重量，并且甚至更优选不包括波特兰水泥。
如图1所示，根据本发明的方法100包括以下步骤：供应建筑粘结剂的步骤110，将用于建筑材料的粘结剂的成分与粒料和水混合的步骤120，以及使混合物固化的步骤130。
如图所示，根据本发明的方法还可包括制备101模具、将预制元件脱模140和干燥150预制元件的步骤。
然而，正如将在实施例中说明的那样，本发明人已经确定了粘土的选择和使用条件，以允许获得允许高水平机械阻力和快速凝固的建筑材料，尽管生粘土水平高。特别地，在所选择的条件下，所述粘土基质可以用于建筑材料的所述粘结剂的大于10％重量存在，优选其以用于建筑材料的所述粘结剂的大于20％重量存在。
因此，可能获得可具有大于或等于0.75的水分缓冲能力、低碳平衡的材料，同时尊重建筑行业的生产率要求。
特别地，如将在实施例中说明的，所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土。当所述生始粘土基质包括这些粘土(一种或多种)时，就水分缓冲能力而言，获得最佳结果。
除了要使用的粘土的选择之外，本发明人还已经确定，为了获得具有高水分缓冲能力同时具有快速凝固的建筑材料，有必要添加抗絮凝剂并进行热处理。
因此，有利地，在根据本发明的用于生产预制的元件的方法100的上下文中，固化步骤130包括混合物的热处理。实际上，进行热处理和蒙脱石族的粘土的存在相结合，允许获得具有大于或等于0.75的水分缓冲能力同时具有快速凝固的建筑材料。
如图1中所述和所示，用于生产根据本发明的预制元件的方法100可包括用于制备101模具的步骤，其中例如使用脱模剂和模板油，使用用于增强的垫片，或者使用允许部件或固化产品的气密覆盖的系统。
此外，根据本发明的方法可包括制备建筑粘结剂混合物的第一步骤。制备建筑粘结剂混合物的步骤可例如包括干混。实际上，建筑粘结剂的大部分或全部成分可以脱水形式使用。
替代地，一部分成分可干混合，而另一部分成分以液体形式添加。
特别地，根据本发明的方法包括将建筑粘结剂的成分与粒料和水混合的步骤120。
优选控制组合物(此处称为建筑粘结剂)的水与干物质质量比。水/干物质质量比优选小于1，更优选小于或等于0.6，并且甚至更优选小于或等于0.5。该比率未考虑添加的粒料量。
传统上，粒料可对应于天然粒料、人工粒料或再循环粒料。粒料可进一步包括矿物粒料，也就是说主要由矿物材料组成，和/或植物粒料，也就是说主要由植物来源的材料组成。粒料可进一步包括海洋粒料，也就是说主要由源自海底的有机或无机材料组成，例如硅质粒料和石灰石物质(例如藻团粒(maerl)和贝壳砂)。例如，矿物粒料可对应于砂、碎石、砾石、填料(或细材料)、粉末、化石废物及其组合。
例如，植物粒料可对应于木材(碎片或纤维)、汉麻、稻草、汉麻碎屑、芒草、向日葵、香蒲、玉米、亚麻、稻壳、小麦包、油菜籽、海藻、竹子、纤维素填料、碎布及其组合。
特别地，当根据本发明的建筑材料或预制的元件将包括植物粒料时，其优选包括至少10％重量的植物粒料，优选至少15％重量的植物粒料，更优选至少20％重量的植物粒料，并且甚至更优选至少25％重量的植物粒料。通常，当使用植物粒料时，根据本发明的建筑材料或预制的元件将优选包括至多60％重量的植物粒料，并且更优选至多50％重量的植物粒料。例如，根据本发明的建筑材料或预制的元件可优选地包括10％重量至50％重量之间的植物粒料，并且更优选地包括15％重量至35％重量之间的植物粒料。当在根据本发明的压缩的混凝土块中使用植物粒料时，它们可与矿物粒料(例如砂)组合。这可改善机械性能。
这样的混合步骤可有利地但不是穷尽地在选自以下的装置中进行：混合器和卡车混合器(truck mixer，混凝土搅拌车)或者更一般地在适于混合建筑粘结剂的任何装置内。可使用采用例如超声的分散装置。
此外，混合步骤120可在至多24小时、优选至多12小时、更优选至多6小时的持续时间内进行。有利地，在用于制造预制元件的方法100的上下文中，其可仅为几十分钟，因此小于一小时或甚至几十秒。实际上，混合物可在压力机上制造，无论是否振动，其中混合物是在模具被填充前几秒制造的。
在任选的固化步骤130之前，在混合步骤120期间或之前，根据本发明的方法100可包括添加允许改变最终建筑材料的机械性质的添加剂或材料。
因此，该方法还可包括添加增塑剂或超塑化剂。
方法100还可包括添加纤维。纤维例如选自：植物纤维如亚麻棉、汉麻、纤维素、竹子、芒纤维，合成纤维如金属、玻璃、碳、聚丙烯，及其混合物。纤维的存在有利地允许形成具有改进的机械和绝缘性质的建筑材料，同时保持水分缓冲能力。
方法100还可包括添加骨料。骨料例如选自：砾石、粉碎的、再循环的混凝土及其混合物。
方法100还可包括添加添加剂。添加剂例如选自：合成或天然流变控制剂、抗收缩剂、保水剂、空气夹带剂、合成树脂及其混合物。
根据本发明的方法100还可包括使混合物固化130的步骤。
固化步骤130通常为能够实施固化步骤130的本领域技术人员已知的。例如，它可通过将产品保持在硬化室中来实现，或者用覆盖物来实现，或者用喷洒水或固化产品来实现。
固化步骤130优选持续至多48小时，优选至多24小时，更优选少于23小时，并且它可基本上等于20小时。固化步骤130一般持续至少2小时，优选至少6小时，并且更优选至少12小时。
优选地，在本发明的上下文中，固化步骤130在气密模具中进行。气密模具有利地允许限制或消除混合物和外部空气之间的交换。
固化步骤可包括或可不包括热处理。然而，即使在进行热处理的情况下，热处理也是在低于500℃的温度下进行的，因此，粘土在固化后总是生的，并且没有结合水的去除。换句话说，粘土没有被煅烧，并且仍然可被认为是生粘土。与使用偏高岭土期间观察到的(Konan等,Etude comparative de la déshydroxylation/amorphisation dans deuxkaolins de cristallinitédifférente.J.Soc.Ouest-Afr.Chim.(2010)030；29-39))相反，火山灰反应对混凝土的机械性质的有效性在此与粘土的总脱羟基化和无定形化无关。此外，与活化组分的反应不会改变所述生粘土的结构，其例如通过扫描电子显微镜在最终材料中始终可鉴定。
在本发明的上下文中，优选地，热处理在高于25℃，优选高于30℃的温度下进行。然而，为了尊重有利的能量平衡，固化步骤在低于120℃，优选低于100℃并且更优选低于或等于80℃的温度下进行。例如，热固化步骤在20℃至90℃之间的温度下进行，优选热固化步骤在25℃至80℃之间的温度下进行；甚至更优选在25℃和65℃之间的温度下进行。
此外，热处理可在整个固化步骤中进行，但也可在较短的时间内进行。因此，优选地，热处理在小于或等于20小时、更优选地小于15小时、并且甚至更优选地小于10小时的时间段内进行。
如图1所示，根据本发明的方法可包括将预制的元件脱模的步骤140。脱模步骤140对于将知道如何实施其的本领域技术人员通常是已知的。该步骤特别是通过任何模具制备步骤来促进的，通过，例如，使用脱模剂和模板油，使用用于增强的垫片，或者使用允许部件气密覆盖的系统。
最后，根据本发明的方法可包括干燥150预制的元件的步骤。干燥步骤150对于将知道如何实施其的本领域技术人员通常是已知的。这一步骤可在特殊条件下进行，特别是在例如风、霜和太阳的保护下。
在本发明的各种实施方案和特征的背景下，发明人首次能够获得具有大于或等于0.75、优选大于或等于01、更优选大于或等于1.2的水分缓冲值的预制元件或建筑材料。
此外，某些预制元件或建筑材料是快速凝固的，具有大于或等于16MPa、优选大于或等于18MPa、更优选大于或等于20MPa的通过标准NF EN 206-1测量的在固化步骤的20小时或更短后，在圆柱体上的最小抗压缩性。因此，建筑粘结剂特别是快速固化建筑粘结剂，并且同样，根据本发明的建筑材料是快速固化建筑材料。
根据本发明的方法可并入上述建筑粘结剂的实施方案，无论它们是否为有利的、特别的或优选的，特别是关于建筑粘结剂的主要成分生粘土基质、抗絮凝剂、活化组分和煅烧的金属氧化物组分的特征。
根据另一方面，本发明涉及包含根据本发明的建筑粘结剂的建筑材料。特别地，本发明涉及由根据本发明的建筑粘结剂形成的建筑材料。例如，所述建筑材料可选自：砂浆、涂料、灰泥、绝缘体、轻质混凝土、预制元件。
本发明涉及从根据本发明的方法获得或可能获得的建筑材料。
有利地，根据本发明的建筑粘结剂用于形成建筑材料，使得填料占所述建筑粘结剂的200％重量至900％重量。例如，在根据本发明的建筑材料中，根据本发明的建筑粘结剂优选占所述建筑材料的10％重量至33％重量。
特别地，由根据本发明的建筑粘结剂形成的建筑材料将包括至少5％重量的来自蒙脱石族的生粘土。优选地，建筑材料将包括至少8％重量的来自蒙脱石族的生粘土，并且甚至更优选至少10％重量的来自蒙脱石族的生粘土。
有利地，由根据本发明的建筑粘结剂形成的建筑材料还将包括至少5％重量的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物。优选地，至少5％重量可由几种不同的金属氧化物形成。这些金属氧化物可来自几种来源。优选地，由具有至少两个价电子的金属形成的金属氧化物将包含在活化组分和/或煅烧的金属氧化物组分中。优选地，所述建筑材料包括至少10％重量的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物，更优选至少15％重量；甚至更优选至少20％重量。
根据本发明的建筑材料可包含植物纤维，优选汉麻碎屑。
根据本发明的建筑材料可包含硅藻的外壳(diatom frustules)。
根据本发明的建筑材料可具有大于或等于0.75的水分缓冲值；优选大于或等于1；更优选大于或等于1.2。
根据本发明的建筑材料可具有大于或等于2MPa、优选大于或等于3MPa、优选大于或等于5MPa的通过标准NF EN 206-1测量的在第1天的的在圆柱体上的最小抗压缩性。
根据本发明的建筑材料可具有大于或等于8MPa、优选大于或等于10MPa的通过标准NF EN 206-1测量的在第7天的在圆柱体上的最小抗压缩性。
此外，根据本发明的建筑材料可具有小于或等于40MPa，例如小于或等于30MPa并且优选如实施例中所示，小于或等于20MPa的通过标准NF EN 206-1测量的在28天的在圆柱体上的最小抗压强度。然而，对于某些应用，在28天的在圆柱体上的最小抗压强度可能要低得多。
优选地，根据本发明的建筑材料可具有范围为10至30MPa、优选地10至20MPa的通过标准NF EN 206-1测量的在28天的在圆柱体上的最小抗压强度。
根据本发明的建筑材料可由包含包括所述生粘土基质的挖掘的土的建筑粘结剂形成。
根据本发明的建筑粘结剂可用于制造：
-绝缘建筑材料：根据本发明的粘结剂和“植物或多孔”类型的轻质粒料；
-通过干法或湿法喷洒的砂浆和混凝土，
-浇筑的混凝土/砂浆，
-压实的混凝土/砂浆，
-挤出的混凝土/砂浆，
-混凝土泡沫，
-轻质混凝土：根据本发明的建筑粘结剂可例如包括稻草、稻壳、汉麻碎屑、海藻、木屑、向日葵、马尾藻、芦苇、小麦壳或其它谷物及其混合物；
-具有碳、玻璃、聚丙烯(polyropylene)、亚麻、汉麻、丝兰、黄麻、洋麻、Mauritaniaampelodesmos、椰子、油棕、枣椰油、香蕉和菠萝纤维……的纤维混凝土，
-高温性能混凝土，
-液体砂浆底层(Liquid screed)、砂浆，
-建筑系统或预制元件：在工厂中由根据本发明的粘结剂制造混凝土块或板，例如柱(posts)，特别包括硅粉，土混凝土，木框架/土混凝土联接器(coupling)，土砂浆墙，加筋土土混凝土，以及
-绝缘模块。
本发明还涉及根据本发明的建筑粘结剂用于生产复合材料或预制块的用途。
复合材料是例如预制板类型的建筑板，而预制块是例如门或窗帘、预制壁元件或任何其它预制建筑元件。
因此，特别地，本发明涉及能够由根据本发明的建筑粘结剂形成的预制的元件。有利地，该预制的元件将由根据本发明的建筑粘结剂形成。
优选地，该预制的元件，例如隔板，具有表面面积为至少1m2、更优选为至少1.5m2、甚至更优选为至少为2m2的面。
此外，预制的元件的厚度可在0.3cm和20cm之间，有利地在0.5cm和10cm之间，并且更优选地在1cm和7cm之间。
这样的预制的元件有利地具有大于或等于0.75，优选大于或等于1，更优选大于或等于1.2并且甚至更优选大于或等于1.5的水分缓冲值。当预制的元件具有表面面积为至少为1m2、更优选至少1.5m2、甚至更优选至少2m2的面时，这特别有用。
此外，当这样的预制的元件包括挖掘的粘土土壤时，本发明特别适用于这样的预制的元件。
特别地，根据本发明的建筑粘结剂特别适合于隔板制造方法。实际上，为了能够形成建筑墙壁或预制隔板，必须能够具有抗性建筑材料并具有快速凝固时间，也就是说，具有在24小时后至少2MPa以及在28天后大于10MPa的抗压缩性，并且一旦干燥，其具有大于0.8，优选大于1.2，并且例如在0.8和3之间的MBV。
因此，本发明涉及根据本发明的建筑粘结剂用于制造隔板的用途，所述隔板优选预制隔板，并且甚至更优选如下的预制隔板：其具有在24小时后至少2MPa以及在28天后大于10MPa的抗压强度并且一旦干燥，其具有在0.8和3之间的MBV。
这样的用途可包括向根据本发明的建筑粘结剂添加填料，例如：砂、植物纤维，例如汉麻碎屑。
有利地，使用根据本发明的建筑粘结剂，使得填料占所述建筑粘结剂的200％重量至900％重量。例如，在根据本发明的隔板中，根据本发明的建筑粘结剂优选占所述建筑材料的10％重量至33％重量。
本发明还涉及由根据本发明的建筑粘结剂制备的隔板。这样的隔板可包括其他生物来源的材料。特别地，当根据本发明的建筑粘结剂用于制造绝缘建筑材料时，它可包括植物来源的轻质粒料。
上面详细介绍了本发明的优选实施方案。
然而，该实施方案的特征，例如有利的、特别的、优选的或非优选的特征，可以与下面呈现的其它实施例组合。
实际上，本发明还涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂和活化组分，其特征在于其具有大于或等于12MPa，优选大于15MPa的在28天的通过标准NF EN 206-1测量的在圆柱体上的最小抗压缩性，以及大于或等于0.7，优选大于或等于1，更优选大于或等于1.2，并且甚至更优选大于或等于1.5的水分缓冲值。有利地，所述建筑粘结剂还将包括煅烧的金属氧化物组分。特别地，本发明涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂和活化组分，所述建筑粘结剂允许制备如下的建筑材料：所述建筑材料具有大于或等于12MPa，优选大于15MPa的在28天的通过标准NF EN 206-1测量的在圆柱体上的最小抗压缩性，以及大于或等于0.7，优选大于或等于1，更优选大于或等于1.2，并且甚至更优选大于或等于1.5的水分缓冲值，在制造后不早于10天并且优选28天测量。有利地，所述建筑粘结剂将进一步包括煅烧的金属氧化物组分。
本发明还可涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂和活化组分，所述生粘土基质包含至少两种类型粘土的混合物，优选所述粘土基质包括至少蒙脱石。更优选地，所述两种类型的粘土具有至少等于30m2/g，优选至少等于50m2/g，更优选大于100m2/g的比表面积。
甚至更优选地，本发明涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂和活化组分，其特征在于所述生粘土基质包含至少两种类型粘土的混合物，例如包括蒙脱石，并且所述粘结剂进一步包括煅烧的金属氧化物组分。有利地，所述煅烧的金属氧化物组分是高炉炉渣。优选地，所述建筑粘结剂包括至少20％重量的煅烧的金属氧化物组分，更优选至少20％重量的高炉炉渣。
本发明还涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂、活化组分和煅烧的金属氧化物组分，其特征在于所述抗絮凝剂包括木质素磺酸盐(酯)、聚丙烯酸盐(酯)、腐植酸盐(酯)或其混合物。
本发明还涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂、活化组分和煅烧的金属氧化物组分，其特征在于其包括30％重量至70％重量，优选40％重量至60％重量的生粘土基质，并且其具有：
-小于6，优选小于4，优选在1和3之间的比率(生粘土基质)/(煅烧的金属氧化物组分)；和
-大于12的比率(煅烧的金属氧化物组分)/(抗絮凝剂)；和
优选地，所述煅烧的金属氧化物组分是从冶金获得的炉渣，例如高炉炉渣。
本发明还涉及一种建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂、活化组分和煅烧的金属氧化物组分，其特征在于它包括：
-30％重量至70％重量，优选40％重量至60％重量的生粘土基质；
-15％重量至45％重量，优选20％重量至40％重量的所述煅烧的金属氧化物组分；
并且优选地，所述生粘土基质包括至少两种类型的粘土。
如下文实施例所示，本发明提供了一种基于生粘土基质、抗絮凝剂和活化组分的混合物的解决方案，以提供具有与标准相似的机械性质同时具有减少的碳足迹的建筑粘结剂。
实施例：
建筑粘结剂的制备：
在下面呈现的所有实施例中，根据本发明的配制物根据相同的方案制备，即在生粘土基质、抗絮凝剂和活化组分之间以预定量进行干预混，然后加入水并且在低速下混合溶液，也就是说基本上以60转/分钟持续30秒。然后将砂加入至预混料，并以更高的速度混合所有物质，也就是说以约120转/分钟持续一分钟。
将组合物(也称为建筑粘结剂)的水与干物质质量比调节至0.4至0.6之间的值。
在特定的实施例中，所述建筑材料，砂浆，包括25％重量的粘结剂、75％重量的砂；将该混合物补充水，使水与粘结剂的干物质的质量比调节至0.5的值。
然后将基于如此形成的建筑粘结剂的砂浆倒入到模具中，然后在室温也就是说约20摄氏度下放置28天使其成熟(mature)。
替代地，可将砂浆倒入到模具中，然后在固化步骤中，在室温也就是说约25℃下或优选在热处理下使其成熟少于24小时。在该固化步骤期间，可使模具气密，或者可用固化产品覆盖所述建筑材料的上层以限制/防止蒸发。
测量建筑粘结剂机械性质的方法：
一旦成熟完成，就测量机械阻力。术语建筑粘结剂的机械强度是指其抗压缩性，这样的压缩是根据标准NF EN 196-1对于40毫米宽和160毫米长的棱镜来测量的，并以兆帕斯卡(MPa)表示。
测量MBV值的方法：
水分缓冲值可通过本领域技术人员已知的任何方法来测量。例如，本领域技术人员可参考“Durability and hygroscopic behaviour of biopolymer stabilisedearthen construction materials”Construction and Building materials 259(2020)中描述的方法。将样品置于23℃和33％相对湿度下的气候室中，并放置直至其质量恒定(例如MHE 612型气候室)。所有样品在这些条件下储存15天后平衡。然后将样品暴露于高湿度循环(75％RH，8小时)，然后暴露于低相对湿度循环(33％RH，16小时)。用精确的实验室秤定期称重样品，精确至0.01g。两个稳定循环后，样品离开气候室。
其中Δm是由于相对湿度的变化而引起的样品质量的变化，S是总暴露表面面积，并且Δ％RH是湿度水平之间的差。
根据本发明的建筑粘结剂与已知建筑粘结剂的比较：
对于不同类型的建筑粘结剂，下表2显示了已知配制物和根据本发明的配制物。与各配制物相关的组分的质量以所述建筑粘结剂的总质量的百分比(干重)来表示。
[表2]
因此，表2列出了不构成本发明一部分的已知建筑粘结剂(粘结剂CEM1)的机械强度，例如以“波特兰”水泥的名称更广为人知的CEM1型建筑粘结剂，其抗压强度为大约45MPa。它还列出了现有技术的这些建筑材料的计算的水分缓冲值(MBV＝0.41)。
表2还列出了根据本发明的配制物MUP1。值得注意的是，该配制物包括1％的抗絮凝剂，尽管包括小比例的生粘土基质(20％)，具有与波特兰水泥的机械阻力相似的相同机械阻力，但吸湿性质要高得多(MBV＝0.88)。
此外，虽然包含20％重量的蒙脱石的MUP1的MBV大于0.75(0.88)，但包含10％重量的蒙脱石和10％重量的高岭石的MUP0的MBV低于0.75的限度。
类似地，包含大约40％的高岭石的MUP-Y0不允许达到大于或等于0.75的MBV值，而包含大约40％蒙脱石的MUP-Y1允许达到1.4的MBV值。
因此，蒙脱石族的粘土对于制备具有能够通过热和水分调节来改善居民的舒适的水分缓冲能力的建筑材料非常有利冲能力。
表2还显示粘土的混合物(MUP-Y2)，例如蒙脱石和高岭石的50/50混合物，允许在具有高抗压强度的同时大大改善水分缓冲能力(MBV＝1.3)。
关于向CEM1添加生粘土的低效率：
下表3列出了已知的水泥配制物CEM1-X1，其中添加了抗絮凝剂，以及其中以不同比例添加了粘土的五种水泥配制物CEM1-X2、CEM1-X3、CEM1-X4和CEM1-X5。
[表3]
CEM1-X1实现了非常高的机械强度，但MBV不足(<0.75)。
令人惊讶的是，即使在存在抗絮凝剂的情况下，添加20％的生粘土也导致建筑材料的吸湿性质的降低以及机械阻力的降低。
从40％的生粘土(CEM1-X3)与水泥CEM1和抗絮凝剂的组合中可以看出，与CEM1-X1相比，MBV增加，但仍然不足(<0.75)。此外，建筑材料CEM1-X5的机械性质受到强烈影响，直至达到不足水平(<10)。
因此，生粘土、CEM1和抗絮凝剂的组合不允许生产可同时具有令人满意的MBV和机械强度性质的粘结剂。
高炉炉渣的重要性：
下表4列出了参考配制物MUPZ0、根据本发明的配制物MUPZ1和根据本发明的配制物MUPZ2。
[表4]
表2显示了用活化组分和煅烧的金属氧化物组分(例如高炉炉渣类型或灰)替代波特兰水泥允许组合物MUPZ1和MUPZ2实现远高于0.75的MBV。
此外，包括有机抗絮凝剂的组合物MUPZ2具有几乎等于2的MBV，同时具有大于25MPa的抗压强度。
Claims (26)
1.建筑粘结剂，其包括生粘土基质、抗絮凝剂和碱性活化组分，其特征在于：
-其包含2％干重至40％干重的所述碱性活化组分；
-其包含至少40％重量的生粘土基质，并且所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土；所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量；以及
-所述建筑粘结剂包含小于15％重量的波特兰水泥。
2.根据权利要求1所述的建筑粘结剂，其特征在于所述生粘土基质包括至少两种类型的粘土的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的建筑粘结剂，其特征在于所述生粘土基质包括至少一种具有根据标准NFP 94-068测量的至少等于100m2/g的比表面积的粘土。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于其进一步包括煅烧的金属氧化物组分。
5.根据前述权利要求所述的建筑粘结剂，其特征在于所述建筑粘结剂包括至少20％重量的所述煅烧的金属氧化物组分。
6.根据权利要求4或5中的一项所述的建筑粘结剂，其特征在于其具有大于或等于1的所述生粘土基质与所述煅烧的金属氧化物组分的质量比。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于所述活化组分包括至少40％重量的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于所述抗絮凝剂是有机化合物。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于其包含包括所述生粘土基质的挖掘的土。
10.能够由根据权利要求1至9中任一项所述的建筑粘结剂形成的建筑材料，其包括：
-至少2％重量的至少一种来自蒙脱石族的生粘土，
-小于3.75％重量的波特兰水泥，
并且具有大于或等于0.75、优选地大于或等于1的在制造后不早于10天测量的水分缓冲值，所述水分缓冲值根据说明书中描述的用于测量MBV值的方法测量。
11.根据权利要求10所述的建筑材料，其特征在于其包括至少两种生粘土。
12.根据权利要求10或11中的一项所述的建筑材料，其特征在于其包括至少2％重量的煅烧的金属氧化物组分。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的建筑材料，其特征在于其包括至少5％重量的至少一种对应于具有至少两个价电子的金属的氧化物的金属氧化物。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的建筑材料，其特征在于所述建筑材料具有大于或等于2MPa的通过标准NF EN 206-1测量的在第1天的在圆柱体上的最小抗压缩性。
15.预制的元件，其能够由根据权利要求1至9中任一项所述的建筑粘结剂形成，所述预制的元件：
-具有表面面积为至少1m2并且厚度为0.3cm至20cm的面；
-包括至少5％重量的至少一种来自蒙脱石族的生粘土，
-包括小于3.75％重量的波特兰水泥，和
-具有大于或等于0.75的在制造后不早于10天测量的水分缓冲值，所述水分缓冲值根据说明书中描述的用于测量MBV值的方法测量。
16.根据前述权利要求所述的预制的元件，其特征在于，所述预制的元件包括至少2％重量的煅烧的金属氧化物组分。
17.用于生产预制元件的方法(100)，所述预制元件由建筑粘结剂制备，所述建筑粘结剂包括生粘土基质、碱性活化组分和抗絮凝剂，所述方法(100)包含：
-提供(110)建筑粘结剂，所述建筑粘结剂包含生粘土基质、抗絮凝剂和碱性活化组分，所述生粘土基质包括至少一种来自蒙脱石族的生粘土；所述建筑粘结剂包含2％干重至40％干重的碱性活化组分；所述至少一种来自蒙脱石族的生粘土占所述建筑粘结剂的至少20％重量；并且所述建筑粘结剂包含小于15％重量的波特兰水泥，
-将所述建筑粘结剂与粒料和水混合(120)，以及
-进行固化混合物的步骤(130)，所述固化步骤(130)包括热处理所述混合物，优选在小于或等于100℃的温度下，持续2小时至23小时的持续时间。
18.根据权利要求17所述的用于生产预制元件的方法(100)，其特征在于所述生粘土基质包括至少两种类型的粘土的混合物。
19.根据权利要求17或18所述的用于生产预制元件的方法(100)，其特征在于所述生粘土基质包括至少一种具有至少等于100m2/g的比表面积的粘土。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的用于生产预制元件的方法(100)，其特征在于所述建筑粘结剂包含至少40％重量的生粘土基质。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的用于生产预制元件的方法(100)，其特征在于所述建筑粘结剂进一步包含煅烧的金属氧化物组分。
22.根据前述权利要求所述的用于生产预制元件的方法(100)，其特征在于所述建筑粘结剂包括至少20％重量的所述煅烧的金属氧化物组分。
23.根据权利要求21或22中的一项所述的用于生产预制元件的方法(100)，其特征在于所述建筑粘合剂具有大于或等于1的所述生粘土基质与所述煅烧的金属氧化物组分的质量比。
24.根据权利要求17至23中任一项所述的用于生产预制元件的方法(100)，其特征在于所述建筑粘结剂包括至多25％干重的所述碱性活化组分。
25.根据权利要求17至24中任一项所述的用于生产预制元件的方法(100)，其特征在于所述抗絮凝剂是有机化合物。
26.根据权利要求17至25中任一项所述的用于生产预制元件的方法(100)，其特征在于所述抗絮凝剂占所述建筑粘结剂的至多2％重量。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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