CN1246247C - 基于石膏的耐水预制建筑构件 - Google Patents

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Abstract

耐水预制建筑构件，包括基于硬化石膏的基底，所述基底能够通过至少下面的步骤而得到：a)均匀地混合主要含有至少一种可水合硫酸钙的干物质、含有至少一种含硅化合物的防水剂和水，然后湿态预成形所述基底；b)干燥此预成形基底，得到呈干燥固态的所述成形基底；其特征在于在湿态成形基底之前该均匀混合物还含有一种包括至少一种与所述含硅化合物具有协同防水亲合性的无机组分的无机添加剂。

Description

基于石膏的耐水预制建筑构件
本发明涉及含有基于硬化和干燥石膏的基底的预制建筑构件。更具体地，本发明涉及方砖、预制板和板件类预制建筑构件。关于板件，本发明涉及的板件按照优选的方向或尺度的平均厚度比较薄如1至几厘米，具有有限的表面质量如每平方米十几千克。作为优选但非限定性实例，可提及板型预制构件，已知目前存在比如其中整体上石膏含有均匀分散的纤维、一般用英语单词GFB表示的纤维石膏板和在其两面上覆盖有纸板或者无机纤维(比如玻璃)的衬垫或片的石膏板。
本申请对应于1999年2月12日提交的法国专利申请No.99.01885，根据需要将其内容并入本专利申请。
本发明适用于其它石膏预制构件，比如方砖，或者在其侧边上包含凹槽或凸榫的平行六边形构件
本发明涉及具有改善的耐水性的上述预制建筑构件。
具有耐水能力的上述预制建筑构件可以用于建筑物内部如浴室类潮湿场所内以便在那里铺设塑料或方砖的贴面，或者用于建筑物外面如外层贴面，其条件在于预制构件覆盖有一层不渗透的保护皮层。
所谓“时水”指的是上述预制建筑构件具有的限制石膏基底吸水、同时保持所述建筑构件的尺寸稳定性和机械稳定性的能力。
根据不同的国家，此耐水性通过具体的标准加以确定。因此，可按照制造的构件不同分别参照下面的标准：
—石膏方砖：NF P72-201-1(1994年4月)；
—石膏板：ASTM 630/630M-96a；
—带玻璃衬垫的板：ASTM C1178/1178M(96)。
标准ASTM 630/630M-96a特别要求，当把这样的建筑构件在水中浸泡2小时后，石膏基底的吸水量低于5％，而在表面的吸水量(称为Cobb当量)低于160g/m2。
按照文献JP-A-0,730,411，为了给上述建筑构件进行防水处理，已知使用含有至少一种在碱性含水介质中的含硅化合物的防水剂，将其均匀地加入到所述构件的基底里。
按照JP-A-0,730,411，用水将该含硅化合物乳化。然后在乳液中加入IIa族金属如钙的氧化物或氢氧化物。然后将如此得到的添加剂加入干物质中以便得在潮湿状态下的石膏基底，然后将其成形和干燥。
实践表明，前面所举例的组合物具有诱发含硅化合物聚合或交联的优点，这就增强了该含硅化合物的防水能力，但这伴随着释放大量特别危险的氢气。
按照文献JP-A-80109251，叙述了一种水泥防水组合物，它含有其性质未被具体限定的含硅化合物以及作为无机添加剂的膨润土。
按照文献SU-A-1,409,607，叙述了一种石膏防水组合物，它含有甲基或乙基硅酸钠以及作为无机添加剂的膨润土。
实际上，这种组合物具有膨胀能力，这对膏状基底的流变性构成难题。
在实践中，在含硅化合物的含量低于1wt％时显然难以满足上述标准，另外所述化合物是很昂贵的。
为了做到防水，使用了一般包括至少如下步骤的方法：
(a)将主要含有至少一种可水合硫酸钙的干物质、上述防水剂和水均匀混合，由潮湿状态下的所述混合物预成形为所述基底；
(b)将预成形的基底干燥，得到呈干燥固态的成形基底。
用这样的方法，很难控制在石膏基底中防水剂如硅油的加入量，因此不能发挥防水剂的潜力。
因此，本发明的目的是借助含有至少一种特别用来增强在硬化石膏内防水能力的含硅化合物的防水剂更好地控制建筑构件的防水处理。
本发明的另一个目的是改善上述方法中防水剂的添加和混合状况。
按照本发明，业已发现在液态下能够预成形为基底的干物质中均匀混合地添加含有一方面至少一种在水介质中不膨胀的并且不具有可在水介质中离子化的羟基官能团的粘土质、另一方面结晶氧化硅的无机添加剂，所述无机添加剂具有与含硅化合物协同防水亲合力，使得能够大幅度地增加硬化石膏的防水性能。
所谓“协同防水亲合力”指的是一种性能，按照这种性能，由于添加了本发明的无机添加剂，在所有其它情况都一样的情况下，硬化石膏基底的防水性能，按照标准ASTM 630/630M-96a，增加至少20％Cobb当量，和/或对于相同的耐水性，所需的防水剂数量减少至少20％。
按照优选但非限定性方式，此粘土质不与含硅化合物反应，在此意义上，0.1g所述含硅化合物与该粘土质在含水介质中混合以与预制建筑构件制造过程中相同的使用比例2小时后任选地在常温和常压下释放少于或等于6ml氢气。
按照如下操作模式进行氢气释放量测量。
使用与标准NFT 77-150第6页中所述相同的仪器。其原理包括在反应器中在含水介质里使无机添加剂和含硅化合物以与上述均匀混合物相同的重量比接触，即用水拌和。然后在控制温度23℃下监视释放氢气过程随时间的变化。要注意在2小时后释放出的氢气体积。
实际上不与含硅化合物发生反应的无机添加剂是在2小时后在正常温度和压力下引起多余氢气释放少于或等于6ml的化合物。
因此，本发明的无机添加剂能够增加本发明建筑构件的耐水性能和/或减少预定防水性水平所需的防水剂用量。
按照本发明，涉及一种不含有可在水介质中离子化的羟基官能团的粘土质，对于所显示的协同效果，在其它假说当中，一种受到在下述实验方式支持的可能解释是，在中性或酸性水介质中，在一方面是粘土质的不可离子化羟基官能团的氢和另一方面是含硅化合物的氧之间形成至少一个氢键。
在本发明的其它方面，粘土质吸附含硅化合物。而无机添加剂在石膏基底中的均匀混合使得含硅化合物得到均匀分布和固定。
在硬化过程中，在水介质中天然存在的羟基离子任选地导致含硅化合物三维交联，这随着时间推移表现为硬化石膏防水性能的改善。
随后，含硅化合物在粘土质上的吸附，使得能够控制其反应活性，即延迟其反应活性直至石膏硬化时刻为止。
按照本发明，优选的活性含硅化合物是线形的、环状的或分支的大分子防水化合物，它含有聚硅氧烷链节，其中每一种都选自链节(R1R2R3SiO1/2)、(R1R2SiO)、(R2SiO3/2)，而且：
—R1＝H、Cl或各种其它的卤素或者烷氧基
—R2＝分支或不分支的苯基或烷基
—R3＝分支或不分支的苯基或烷基
作为例子，聚硅氧烷是烷基氢聚硅氧烷，如呈低聚物形式(几十个或更多的硅氧烷链节)的油或水乳液状甲基氢聚硅氧烷。
按照本发明，无机添加剂还包括能够与粘土质相容的惰性无机补充材料。
作为实例，这种在水介质中不膨胀的粘土质(与膨润土相反)含有铝硅酸盐，比如伊利石和/或高岭土。
本发明的无机添加剂任选地含有一种能够与粘土质相容的、实质上不与上述含硅化合物反应的惰性无机补充材料。
按照本发明，无机添加剂对最初呈粉末状的硫酸钙是惰性的。它如后面所述含有比如粘土质。
由本发明可知，当使用造纸类方法，特别是通过浆液过滤制造基于纤维素纤维的GFB板时，我们注意到，加入含有比如粘土质的无机添加剂使得能够在湿态预成形基底里保留住防水剂。这样，在相同防水剂含量之下就能够增加通过用此方法制造的GFB板的耐水性能，特别是限制了循环水合水中此试剂的量。
本发明还具有如下的次要特征：
—干物质中无机添加剂的重量组成，与防水剂的量及种类一起都适合于赋予硬化石膏建筑构件以符合上述标准，特别是对于所述GFB板的ASTM 630/630M-96a的耐水性；
—活性含硅化合物占所加入的干物质总重量至少等于0.1％，优选为0.1~1％；
—增强纤维，比如纤维素纤维分布在硬化石膏的基底中，此建筑构件是比如所述的GFB纤维板；
—该构件具有板的形状，硬化石膏基底的两面覆盖有两片纤维素纤维片，比如纸板；
—该无机添加剂的粒度分布是其中尺寸小于或等于63μm的颗粒至少占所述无机添加剂的85wt％；该无机添加剂在900℃的灼烧损失低于30％；作为例子，该无机添加剂的灼烧损失小于30％；作为例子，所述无机添加剂占除了水合水以外的各组分总重量的比例至少等于5％，优选最多等于15％；
—可以水合的硫酸钙是由天然石膏或硫石膏得到的，后者来自火力发电厂的气体脱硫过程；
—可以在制造建筑构件时，以聚硅氧烷水乳液组合物的形式加入活性含硅化合物；
—作为例子，无机添加剂以组合方式含有一种粘土质、结晶硅石和任选地一种与粘土质相容又可以分散在硬化石膏基底中的惰性无机补充物；
—无机添加剂的重量组成与防水剂协同作用，适合于赋予用于墙隔板的建筑构件以符合按照DIN 18180和4102(部分IV)所谓GKF的耐火性；
—如果在无机添加剂中存在惰性无机补充物，它是比如白云石，这种无机添加剂的重量含量基本上与粘土质(其中有结晶硅石)和惰性无机补充物相等；这种特殊的无机添加剂与防水剂一起使得能够得到同时耐火又耐水的板，同时符合GKF标准和上述耐水标准，而不管用于制造石膏板或者制造所谓GFB纤维板的方法如何；
—增强纤维，优选是与可水合硫酸钙相容的无机纤维，比如玻璃纤维，它们也分布在硬化石膏基底里，当希望尤其改善板的耐火性能时，其相对于被加入的干物质总重量的重量含量低于1％。
—无机添加剂含有无定形的硅石和/或硅藻土，和/或铁氧体和/或沸石；
—更一般说来，本发明的粘土质在粘土中对细研磨(比如≤1μm)的含硅化合物具有亲合力的无机组分，优选绿土，随后是伊利石和高岭土；
—本发明的建筑构件具有选自方砖、预制板和板状件的形状。
本发明还涉及含有包括含硅化合物的防水剂和无机添加剂均匀混合的防水组合物，该无机添加剂含有一方面不在含水介质中膨胀并且不具有可在含水介质中离子化的羟基官能团的粘土质、另一方面结晶二氧化硅，所述无机添加剂与上述含硅化合物具有防水协同亲合力。
本发明还涉及此组合物在预制建筑构件的石膏基底中的应用。
本发明还涉及无机添加剂在增加含有含硅化合物的用于基于凝固石膏的基底的防水剂防水能力方面的应用。按照本发明，该无机添加剂含有至少一种一方面不在含水介质中膨胀并且不具有可在含水介质中离子化的羟基官能团的粘土质、另一方面结晶二氧化硅，所述无机添加剂与上述含硅化合物具有防水协同亲合力。
本发明还涉及含有基于硬化石膏的基底的建筑构件的制造方法，按照该方法通过至少如下步骤得到所述基底：
a)均匀地混合主要含有至少一种可水合硫酸钙的干物质、含有至少一种含硅化合物的防水剂和水合水，然后预成形此湿态基底；
b)干燥此预成形的基底，得到呈干燥固态的成形基底。
按照本发明，在步骤(a)中，还混合一种上述无机添加剂。
在步骤(a)所定义的各个组分优选直接整体混合，得到预成形的湿态基底。
此方法可以具有如下变化形式：
—防水剂呈液体形式，特别是呈油状，或者均匀的含水悬浮液形式，而无机添加剂是分散的粉末形式；
—防水剂与含有无机添加剂的干物质均匀混合，然后所述干物质与水合水混合，得到湿态预成形基底；
—防水剂与水合水均匀混合，然后与含有无机添加剂的干物质混合，得到湿态预成形基底；
—防水剂和无机添加剂被均匀混合，得到在表面上浸了油的粉末，然后将其加入到干物质和/或拌和的水中，然后进行均匀混合，得到湿态预成形基底；
—将油状或水乳液状防水剂均匀地分散到拌和水中，而无机添加剂被均匀地分散在干物质中。
按照本发明，业已发现，如果在湿态预成形基底之前上述各组分的均匀混合物还含有上述无机添加剂，特别是粘土质的话，那么这样的无机添加剂就能够在基于石膏的基底中起着活性含硅化合物的保留剂的作用。
本发明的解决方案的主要优点是与现在已知的各种用于制造本发明所考虑的建筑构件的方法相容，这些方法有如：
(a)通过将基于石膏的膏状物浇注到两层呈纸板状纤维素纤维的材料，或者两层衬垫、织物或者无机纤维薄片之间；
(b)按照造纸类型的工艺，通过过滤基于纤维素纤维和石膏的浆液，得到所谓GFB纤维板；
(c)根据水含量不同，通过所谓半湿或半干压制(GFB纤维板)。
在应用到这些方法中每一种时，本发明能够增加石膏基底中防水剂的加入量。比如，对于造纸类的浆液过滤方法，本发明能够在通过过滤得到的滤饼中保持防水剂，而不是将其浓缩在滤液中，尽管水合水是循环的。
在下面的叙述中，“硬化石膏”或“石膏”指的是二水合硫酸钙(CaSO4·2H2O)，或者再生石膏。
“可水合硫酸钙”一词指的是其中含有或包括无水硫酸钙(硬石膏II或III)、α或β结晶形式的半水合硫酸钙(CaSO4·1/2H2O)的无机化合物或组合物。
“含硅化合物”一词指的是各种能够通过聚硅氧烷类的单体链节如氯硅烷、硅酸酯、烷氧基硅烷或者硅烷醇聚合得到的化合物。
“纤维素纤维”一词指的是分散的组分，如基于天然纤维素、再生纤维素、回收纤维素或改性纤维素的纤维、长丝或者碎屑，所考虑的纤维素纤维优选地是通常进入纸张和纸板组合物中的纤维。
“无机纤维”一词指的是无机质纤维，比如在一旦加入到本发明所考虑的预制建筑构件的硬化石膏基底中时仍然是惰性和化学稳定的处理或未处理的玻璃纤维。
正如人们所了解的，白云石是混合的碳酸钙镁。
在本说明书中，除非另有说明，所有组成都以相对于加入的干物质的总重量表示，包括防水剂在内。在考虑了硫酸钙的水合水以后，这些组成能够很容易地相对于最终干燥的预制建筑构件的最终重量进行转换。
按照本发明，使用的无机添加剂本身在水介质中不会形成碱性pH值。这排除了各种在水介质中释放OH-离子的作为无机组分的物质，例如：
a)无机碱，如氢氧化钙；或者
b)比如没有氢氧离子的金属硅酸盐，如硅酸钙，如Lafarge公司以CPA 52.5 CP2商品名出售的商品；或者
c)铝酸盐，比如铝酸钙，如Lafarge公司以商品名秒ar 80销售的商品。
在这方面可以参照图1，它显示了按照下面所介绍的三种混合物的脱氢过程(在大气压和23℃下)：
—实线相当于由0.1gCa(OH)2+0.1gMHPS(Wacker公司的BS94)+65ml水形成的混合物；
—虚线相当于由1.72g硅酸钙(参见前面所引的商品)+0.1gMHPS(Wacker公司的BS94)+65ml水形成的混合物；
—点划线相当于由1.72g铝酸钙(参见前面所引的商品)+0.1gMHPS(Wacker公司的BS94)+65ml水形成的混合物。
在横坐标上以ml表示体积，在纵坐标上以小时表示接触时间。
实际上，将上述无机组分(a)~(c)中的任一个与活性含硅化合物如甲基氢聚硅氧烷(缩写为MHPS)在水介质中混合便足以立即显示出剧烈和大量地释放氢气。
正如在前面所指出的，膨润土型的活性无机组分似乎未被用于制造包括基于硬化石膏基底的某些建筑构件如石膏板。
实施例1：(本发明的技术背景)
下面所给出的实施例说明，对于石膏板而言在硬化石膏基底和纤维素纤维片即纸板之间湿态即膏状基底的展开问题，以及由于使用膨润土而使干燥时间延长的问题。
操作模式：
通过在两片纸板之间浇注的方法，在实验室的生产线上制造板材，不烧结硬化石膏，按照适当的干燥曲线进行干燥。
使用的防水剂呈硅油(MHPS)(Wacker公司的BS94)形式。
在整个制造工艺过程中，进行如下的测定：
—展开：在玻璃板上摊开后，以mm为单位在与摊开的饼形物直径垂直的两个方向上进行测量。将装满石膏板用膏状物的内径为60mm±0.1mm，高±0.1mm的圆柱形模具垂直抬起而得到此饼形物。模具抬起的时间和在两片纸板之间浇注膏状物的时间相同；
—剪切粘合力：涉及凝固石膏结晶所必需的时间，其特征为当进行剥离试验时与纸张的粘合力。此粘合力应该足以能够在工业干燥装置中放入石膏板时没有纸板剥离的危险；
—干燥时间：不烧结硬化石膏，按照适当的曲线，得到干燥板内部的湿度至少达到0.2％时所必需的时间；
—干燥粘合力：当进行含有湿度低于0.2％的板材剥离试验时，在所用的石膏和纸张之间的结合质量应该是完美的，不会遗留任何痕量凝固石膏。当结合不佳时，测量以凝固石膏显现的数目表示。
得到的结果汇总在下面的表A中：
                               表A
  无机添加剂   无机添加剂用量(g)   展开(mm)   剪切粘合力(分钟)   干燥时间(分钟)   干燥粘合力(凝固石膏显现％)
  RG1842   无   180   7   49   0
  RG1843   (*)   113   194   8   49   0
  RG1844   膨润土   113   110   ＞12   69   56
(*)下面表1中的组合物A
实施例2：(本发明的技术背景)
为了制造密度为1.1的所谓GFB板，在0.2bar的减压下分别测试通过混合得到的三种膏状物的可滤性：
1)133g可水合硫酸钙(半水合)、12g干纸浆和388g水；
2)133g可水合硫酸钙(硫石膏)、12g干纸浆、15.78g如下面表1中组合物X的非膨胀粘土质和388g水；
3)133g可水合硫酸钙(硫石膏)、12g干纸浆、15.78g膨润土和388g水。
按照图2的曲线显示出在0.2bar的负压下密度为1.1的浆液的过滤性能，其中在纵坐标上是以ml表示的滤液的体积，在横坐标上是以秒为单位的过滤时间。应该确定下面的对应关系：
—实线相当于如(1)的膏状物
—点划线相当于如(2)的膏状物
—虚线相当于如(3)的膏状物。
无论过滤时间长短，对于混合物(3)所回收的水的体积明显少于混合物(1)和(2)回收体积，(1)和(2)的数值属于同一数量级。这样，在20秒时，由混合物(3)回收的水只有80ml，而对混合物(2)和(1)分别是110ml和120ml。
实施例3
此实施例是很重要的，一方面它表明在MHPS和传统无机添加剂之间存在的化学反应，另一方面表明在同样的MHPS和粘土质之间却没有化学反应。
为此，将0.1gMHPS(Wacker公司的BS94)的85ml水溶液里分别与0.1gCa(OH)2和1.8g粘土质即如图1中的组合物X进行混合。
根据图1中的曲线，在第一种情况下，获得连续地释放氢气，而在第二种情况下，则没有氢气释放。
这以与图1同样的方式表现在图3当中。
实线表示第一种混合物释放氢气，点划线表示第二种混合物的释放情况。
在下面的表1中给出无机添加剂的组合物X和Z，单位是wt％。
                     表1
  组合物X   组合物Z
  矿物组成(％)
  高岭土   25   30
  伊利石   10   25
  石英   15   45
  白云石   50   0
  烧结化学组成(％)
  SiO2   43   72.4
  TiO2   1.1   1.6
  Al2O3   15   21.5
  Fe2O3   1.6   1.5
  K2O   1.2   2.1
  CaO   23   0.2
  MgO   14   0.3
  粒度分布
  高于63μm   ＜15％   ＜1.7％
  900℃下灼烧损失   26.5％   5.7％
实施例4：
用油状的甲基氢聚硅氧烷对硬化石膏板进行防水处理。
4.1/过滤和未经过滤的GFB纤维(纤维素纤维)板
4.1.1/按照“造纸”方法经过滤得到的重GFB纤维板
按照如下相继的步骤制造此板：
通过将8升水(自来水或同样配方的石膏板滤液的回收水)与273g新闻纸混合，然后用型号为Turbotest 207370的Rayneri混合器在速度6下制浆20分钟、随后在速度10下制浆25分钟制备纸浆；
在型号为N-50G的Hobart钵中称量2400g纸浆，其中水量约为2321g，干纸浆为79g；
根据试验(见表2)加入不同量的标号为1107的甲基氢聚硅氧烷(DowChemical公司)或标号为MH15的甲基氢聚硅氧烷(Bayer公司)；
在一个分立的容器中，称量800g通过烘烤天然石膏或来自烟道气脱硫过程的硫石膏所得到的可水合硫酸钙(CaSO4·1/2H2O)；
借助于适当的机械在此可水合硫酸钙中加入并混合按照试验(见表2)不同数量的无机添加剂组合物X或Z；
在Hobart钵中加入其中含有添加剂的可水合硫酸钙，以速度1与膏状物N5B NSF混合15秒。刮擦15秒，再以速度1混合90秒；
在一个根据所需板材大小不同而安装有尺寸为25.5×25.5cm2或60×40cm2的可渗透粗布的模具上得到此石膏悬浮液的沉淀；
机械加压直至得到大约12.5mm厚的滤饼；
加压至少20秒，经过滤粗布排出空气和水；
脱模；
在环境温度下保存，直至完成可水合硫酸钙的水合过程为止；
按照适当的温度曲线干燥石膏，不用烧结硬化石膏板。
下面的表2汇总了在尺寸为25.5×25.5cm2的模具中用此步骤制造的厚度为大约12.5mm的GFB板的特性。
                                                                                 表2
  试验#       可水合硫酸钙          无机添加剂    纸浆中干物质          防水剂(硅油)   总干重量         自来水   吸水量
  类型   (g)   (％)   类型   (g)   (％)   (g)   (％)   类型   (g)   (％)   (g)   重量g   水/总干重   ％   密度
  1   S   800   91   -   -   79   9   -   -   0.00   879   2321   2.64   29.0   1.16
  2   S   800   91   -   -   79   9   -   -   0.00   879   2321   2.64   25.0   1.19
  3   S   800   90.5   -   -   79   9   DC   5   0.5   884   2321   2.62   27.0   1.17
  4   S   800   90   -   79   9   DC   10   1.0   889   2321   2.61   19.0   1.19
  5   S   800   81.5   Z   100   10   79   8   DC   5   0.5   984   2321   2.36   5.0   1.12
  6   N   800   81.5   X   100   10   79   8   MH   3   0.5   982   2321   2.36   3.1   1.18
S＝硫石膏
N＝天然石膏
DC＝硅油Dow Chemical 1107
MH＝硅油Bayer MH15
按照标准ASTM 630/630M-96a，但是用10×10cm2尺寸的试样测量在2小时内的吸水量，此时标准推荐一平方英尺的试样。按照此方法得到的结果不如按该标准尺寸的试样所得到的结果有利。
试验1和试验2是对照组：未进行防水处理的板的吸水量百分数很高。当不使用无机添加剂时(试验3和试验4)，即使有防水剂存在，防水结果仍然不好。反之，一旦使用本发明的无机添加剂，就得到了很低的符合标准的吸水量。
4.1.2按照造纸方法过滤得到的轻GFB纤维(纤维素纤维)板
按照如下相继的步骤制造板：
●通过将8升水(自来水或过滤相同配方板的回收水)与273g新闻纸混合，然后用型号为Turbotest 207370的Rayneri混合器以速度5打浆20分钟，然后以速度10打浆25分钟制备纸浆；
●在型号N-50G的Hobart钵中称量2083.5g纸浆，其中有大约2021g水和62.5g干纸浆；
●加入2.7gWacker公司型号为BS94的甲基氢聚硅氧烷并混合2分钟；
●加入53.4g添加剂X(参见表1)并混合5分钟；
●在另一个容器中称量250g通过烘烤天然石膏或来自烟道气脱硫过程的硫石膏而得到的可水合硫酸钙(CaSO4·H2O)；
●在Hobart钵中加入硫酸钙，在速度1下与膏状物N5B NSF一起混合15分钟。刮擦15秒并在速度1混合90秒。
试验1和试验2是对照组：未进行防水处理的板的吸水量百分数很高。当不使用无机添加剂时(试验3和试验4)，即使有防水剂存在，防水结果仍然不好。反之，一旦使用本发明的无机添加剂，就得到了很低的符合标准的吸水量。
得到下面的结果，如表3
                                                         表3
  试验#      可水合硫酸钙     纸浆中无机添加剂干物质   纸浆中干物质     防水剂   总干重量   自来水   密度   吸水量％
  类型   (g)   (g)   类型   (g)   (g)   5G°   (％)
  1   S   250   62.5   312.5   2021   0.45   147
  MP99075   S   250   62.5   BS94   2.7   315.2   2021   0.40   119
  MP99078   S   250   *   53.4   62.5   BS94   2.7   369   2021   0.45   4.8
*按照表1的组合物X
4.2按照半湿或半干方法压制GFB纤维(纤维素纤维)板
按照如下步骤制造板：
●通过在一个Pallman型设备中研磨新闻纸来制备纸屑；
●称量一定量纸屑，加入到M20G·RE型或M5G型lodige中；
●按照试验称量不同量的配方Z或X的无机添加剂；
●在无机添加剂中粉化甲基氢聚硅氧烷；
●在M20G·RE或MSG型Lodige中加入得到的混合物，均匀地混合；
●在另一容器中称量一定量天然的或来自烟道气脱硫过程的可水合硫酸钙；
●在M20G·RE或M5G型lodige中加入此可水合硫酸钙，均匀地混合；
●在尺寸为40×40cm2的模具中沉淀上述均匀混合物并喷雾一定量水；
●用带有PKPS型单独的泵的50吨Kratos型压机压制，直至得到厚12.5mm的滤饼为止；
●加压至少20秒，通过粗布排出位于模具下部的水；
●脱模
●在环境温度下保存至少1.5小时，直至完成石膏水合为止；
●按照适当的温度曲线干燥，不对凝固石膏进行烧结。
应该注意：在制备不含无机添加剂的板材时要在水中加入甲基氢聚硅氧烷。
下面的表汇总了在尺寸为40×40cm2的模具中按此操作程序制造的大约13mm厚的板材的特性。
                                          表3b
  试验#     可水合硫酸钙   无机添加剂     防水剂(硅油)   总重量       自来水   2小时后吸水量
  类型   (g)   类型   (g)   类型   (g)   (g)   重量(g)   水/干重比   (％)
  1   S   1993   2430   1380   0.57   30.5
  2   S   1993   MH   13   2006   1380   0.56   25
  13   S   1886   X   130   MH   13   2443   1380   0.56   2
象前面一样在2小时后吸水量。
我们看到，当用防水剂和本发明的无机添加剂制造板材时，获得较好的吸水量。
4.3/所谓GKF石膏板
所谓GFK板材，即耐火板材，它含有其表面贴有纸板的硬化石膏基底，是在工业生产线上通过将石膏浇注到两层纸板之间而制造的。使用的防水剂呈硅油状(Wacker BS94)。
得到下面的结果，见表4
                       表4
  含硅化合物*最终板重量的％   无机添加剂最终板重量的％  30×30cm的试样浸泡2小时后的吸水量
  0.42％0.36％0.36％   0％3.72％7.18％  16.8％5.5％4.25％
*Wacker公司的商品BS94
4.4/以不同添加防水剂的模式通过干压制的方法制备防水增强模构 件
此实施例说明尺寸为2×2×18cm的试样的制造过程，在其过程中，在不同的载体中加入硅油以使含有或不含有纤维的硬化石膏构件得到防水处理。
使用下面的产品和条件：
*干物质：
可水合硫酸钙：由烘烤天然石膏得到的石膏，其10％悬浮液在搅拌10分钟后测量的pH值为7.22。
*无机添加剂：
—组合物X或Z
—石英硅石C400，Sifraco公司的产品
—白云石，Lhoist公司的产品
—与实施例1.2相同的纤维素纤维
*含硅化合物：硅油(甲基氢聚硅氧烷)，以具备大约40个链节的低聚物形式存在，Bayer公司以商品名MH15出售。
操作条件：
*在防水载体即可水合硫酸钙或无机添加剂或纤维素纤维上雾化硅油。以占所加入的干物质总重量的0.5％这一比例加入含硅化合物。防水载体的量则随各个试验而不同(见表5)；
*在Hobart混合器中进行混合1分钟；
*与水合水混合30秒，水合水/干物质比(E/S)为0.6；
*填充模具；
*30分钟后脱模。然后在塑料袋中保存4小时；
*在40℃下干燥至恒重为止；
*在23℃和50％相对湿度下调制。
以与实施例1.1所述条件相同的方式在浸泡2小时后测量两块试样的吸水量。
对照组和按照本发明经过防水处理的试样的吸水量结果汇总在下面表5中。
当存在无机添加剂或纤维时，该数量以所加入的干物质总量的百分比表示。
                           表5
  无机添加剂(％)   纤维素纤维(％)  2小时后的吸水量
  TS1   -   -  5.37.3
  TS2   -   -  5.26.0
  Z+S   10   -  1.92.5
  X+S   10   -  4.44.5
  C400+S   10   -  9.810.1
  F+S   -   5  22.522.8
  D+S   10   -  7.38.7
TS1和TS2是使用同样含量直接加入到石膏悬浮液中的含硅化合物进行防水试样的试验。
Z+S：在无机添加剂组合物Z上雾化硅油；
X+S：在无机添加剂组合物X上雾化硅油；
C400+S：在无机添加剂Sifraco公司的C400上雾化硅油；
F+S：在纤维素增强纤维上雾化硅油；
D+S：在白云石无机添加剂上雾化硅油。
在此可以看出在使用无机添加剂组合物X和Z时，与对照组相比可以获得更好的结果。

Claims (33)

1.包括基于硬化石膏的基底的耐水预制建筑构件，所述基底能够通过至少下面的步骤而得到：
a)均匀地混合主要含有至少一种可水合硫酸钙的干物质、含有至少一种含硅化合物的防水剂和水合水，然后湿态预成形所述基底；
b)干燥此预成形基底，得到呈干燥固态的所述成形基底；
其特征在于，在湿态预成型基底之前均匀混合物还含有包括一方面不在含水介质中膨胀并且不具有可在含水介质中离子化的羟基官能团的粘土质、另一方面结晶二氧化硅的无机添加剂，所述无机添加剂与所述含硅化合物具有防水协同亲合力，在此通过在均匀混合物中添加无机添加剂使固体干态基底的防水性按照ASTM630/630M-96a标准以Cobb当量表示增加至少20％，和/或对于相同的防水性，防水剂的需求量降低至少20％。
2.权利要求1的构件，其特征在于所述粘土质实际上不与含硅化合物进行反应，使得在2小时后0.1g含硅化合物与所述粘土质在含水介质中以与被用于制备预制建筑构件所用的比例相同的比例混合释放氢气少于或等于6ml。
3.权利要求2的构件，其特征在于在酸性或中性介质中该含硅化合物和粘土质能够在它们之间形成至少一个氢键，这是在一方面是在粘土质的不可离子化羟基官能团的氢、另一方面是含硅化合物的氧之间产生的。
4.权利要求3的构件，其特征在于该粘土质是含有硅铝酸盐的粘土质。
5.权利要求4的构件，其特征在于所述粘土质是伊利石和/或高岭土。
6.权利要求1的构件，其特征在于该无机添加剂还包括能够与粘土质相容的惰性无机补充材料。
7.权利要求1的构件，其特征在于该活性含硅化合物是线形、环状或分支的大分子防水化合物，它含有聚硅氧烷链节，其中每种链节都选自链节(R1R2R3SiO1/2)、(R1R2SiO)、(R2SiO3/2)，而且：
-R1＝H、Cl或F、Br或I或者烷氧基
-R2＝分支或不分支的苯基或烷基
-R3＝分支或不分支的苯基或烷基。
8.权利要求7的构件，其特征在于该含硅化合物是烷基氢聚硅氧烷。
9.权利要求8的构件，其特征在于所述烷基氢聚硅氧烷是甲基氢聚硅氧烷。
10.权利要求1的构件，其特征在于该含硅化合物占加入的干物质总重量含量的至少0.1wt％。
11.权利要求10的构件，其特征在于该含硅化合物占加入的干物质总重量含量的0.1-1wt％。
12.权利要求1的构件，其特征在于该无机添加剂的粒度分布为粒度小于或等于63μm的颗粒的重量含量占所述无机添加剂的至少85wt％。
13.权利要求1的构件，其特征在于该无机添加剂在900℃的灼烧损失低于30％。
14.权利要求1的构件，其特征在于该无机添加剂占除水以外的各组分的总重量至少5wt％。
15.权利要求14的构件，其特征在于该无机添加剂占除水以外的各组分的总重量的最多为15％。
16.权利要求1的构件，其特征在于分散在硬化石膏基底中的无机添加剂含有粘土质、结晶硅石和能够与粘土质相容的惰性无机补充组分。
17.权利要求14的构件，其特征在于该无机添加剂含有白云石作为无机补充组分。
18.权利要求16的构件，其特征在于该无机添加剂含有基本相等重量含量的粘土质、结晶硅石和惰性无机补充组分。
19.权利要求1的建筑构件，其特征在于在干物质中与一定量防水剂组合的所述无机添加剂的重量组成适合于赋予所述建筑构件以符合标准ASTM 630/630M-96a的耐水性能。
20.权利要求1的建筑构件，其特征在于在干物质中所述无机添加剂的重量组成适合于赋予所述建筑构件以符合有关所述GKF板的德国标准DIN 18180和4102(第IV部分)的耐火性能。
21.权利要求1的构件，其具有板的形状，其特征在于该硬化石膏基底的两面覆盖有两片纤维素纤维。
22.权利要求21的构件，其特征在于所述纤维素纤维片是纸板。
23.权利要求1的构件，其具有板的形状，其特征在于纤维素增强纤维分布在硬化石膏基底中。
24.权利要求23的构件，其特征在于所述构件是所谓GFB纤维板。
25.权利要求1的构件，其特征在于在硬化石膏基底中分布了与可水合硫酸钙相容的其重量含量低于干物质的1％的无机纤维。
26.权利要求25的构件，其特征在于所述无机纤维是玻璃纤维。
27.用于基于硬化石膏的基底的防水组合物，其中以均匀混合物形式含有包括含硅化合物的防水剂以及含有一方面不在含水介质中膨胀并且不具有可在含水介质中离子化的羟基官能团的粘土质与另一方面结晶氧化硅的无机添加剂，所述无机添加剂与所述含硅化合物具有协同防水亲合力，在此通过在防水组合物中添加该无机添加剂使所述基底获得的防水性按照ASTM630/630M-96a标准以Cobb当量表示增加至少20％，和/或对于相同的防水性，防水剂的需求量降低至少20％。
28.权利要求27的组合物，其特征在于在酸性或中性介质中该含硅化合物和粘土质能够彼此间在一方面是粘土质的不可离子化羟基官能团的氢和另一方面是含硅化合物的氧之间形成至少一个氢键。
29.无机添加剂在增加含有含硅化合物的用于基于硬化石膏的基底的防水剂的防水能力方面的用途，其特征在于所述无机添加剂含有一方面不在含水介质中膨胀并且不具有可在含水介质中离子化的羟基官能团的粘土质与另一方面结晶氧化硅，所述无机添加剂与所述含硅化合物具有协同防水亲合力，在此通过在防水组合物中添加该无机添加剂使所述基底获得的防水性按照ASTM630/630M-96a标准以Cobb当量表示增加至少20％，和/或对于相同的防水性，防水剂的需求量降低至少20％。
30.一种含有基于硬化石膏的基底的建筑构件的制造方法，其中通过至少如下步骤得到所述基底：
a)均匀地混合主要含有至少一种可水合硫酸钙的干物质、含有至少一种含硅化合物的防水剂和水合水，然后湿态预成形所述基底；
b)干燥此预成形基底，得到呈干燥固态的所述成形基底；
其特征在于在步骤a)中还混合含有一方面不在含水介质中膨胀并且不具有可在含水介质中离子化的羟基官能团的粘土质与另一方面结晶氧化硅的无机添加剂，所述无机添加剂与所述含硅化合物具有协同防水亲合力，在此通过在防水组合物中添加该无机添加剂使所述基底获得的防水性按照ASTM630/630M-96a标准以Cobb当量表示增加至少20％，和/或对于相同的防水性，防水剂的需求量降低至少20％。
31.权利要求30的方法，用于制造GFB纤维板，其特征在于使用的方法是过滤造纸类型的方法。
32.权利要求31的方法，其特征在于该方法包括所谓半湿或半干压制步骤。
33.权利要求27的防水组合物在预制建筑构件的石膏基底中的用途。
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