CN1522234A - 新的大麻混凝土混合物和砂浆,它们的制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及大麻砂浆或混凝土混合物，也就是说，在它们的配方中含有一种或多种大麻组分，其中粘结剂至少部分地由所谓的“气硬”石灰组成。所述大麻混凝土混合物或砂浆或多或少含有一种形式孔、管、容积和很细毛细管的微毛细系统以及至少一种提供基质憎水添加剂。

Description

新的大麻混凝土混合物和砂浆，它们的制备方法和应用
发明的技术领域：
本发明涉及所谓的“大麻”混凝土和砂浆的技术领域，即含有大麻“废料”或剥去大麻丝的大麻茎和/或其它大麻组分，例如纤维、纤丝、碎末、大麻粉，下文称为“组分”。
这些砂浆和混凝土用于所有BTP(建筑物和公共工程)用途以及混凝土和砂浆所有通常家用等用途。
值得一提的是，砂浆是由粘结剂(例如石灰、水泥等)和集料(例如沙、石粉、碎大理石粉等)的混合物与水构成。这种砂浆在建筑中用于粘结和/或覆盖结构件。
值得一提的是，混凝土是石料、砂砾和沙用水性或非水性粘结剂将彼此粘结起来的人造混合物。
存在的技术问题：
将大麻衍生物掺入混凝土或砂浆因“大麻”组分高度亲水性而带来很严重的问题。它们能吸收多达其重量约400％水或水基液体，这样引起与砂浆或混凝土中所含水很强烈竞争反应。
如下文中可见，在现有技术中尝试了克服该严重缺点的各种技术，然而，人们还不能防止所得混凝土或砂浆出现严重随机的干燥、凝结特性和机械性质，这在该领域中是不可接受的，这些缺点可能包括：凝结困难，可能“破碎”凝结，混凝土不干燥，或随机干燥，和/或差的或随机的机械性质，和/或从外界吸收水(例如雨水)的危害，伴随有微生物、霉菌发育，霜冻时易碎性等...
现有技术：
长久以来，甚至在古代就已知大麻砂浆或混凝土，其中大麻组分(特别是“大麻皮”)全部或部分地用作预制件中的集料。同样，制备工艺也是广为人知的，还已知目前产品和最现代产品类的供应商。
使用的粘结剂通常是石膏、石灰(这时用作水硬性粘结剂)和水泥，即水硬性粘结剂。
这些产品具有下列优点：很好的隔热和隔音性，结合机械强度非常好，其中包括在抗压强度和弹性变形还原方面有价值的部分，使它成为适合地震标准的很好的产品。
在所有BTP和家用应用中，这些产品可用于大麻砖、瓦、墙壁、砌块、或多或少轻的混凝土和砂浆。
然而，它们具有严重的缺点，尽管大部分相关工业竭尽全力，但还没有克服这些缺点。因此，有关工业已经应对所述人们熟知而严重的缺点，例如干燥缺陷和类似的缺陷。
所以，人们公认很需要这样的大麻混凝土和砂浆，它们不再具有这些很大的、甚至严重的或者甚至可造成严重阻碍的缺陷，同时保持它们其它的优异性质。
对于翻新或改建过去的结构和古老建筑物，即含有水硬性粘结剂的混凝土和砂浆可导致失败的领域，有一种特别的需求。
发明概述：
本发明涉及大麻砂浆或混凝土，即在它们的配方中含有一种或多种大麻组分，其中粘结剂至少部分地由所谓的“熟”石灰，特别是含钙石灰(calcic lime)构成。
正如人们知道的那样，熟石灰是一种在水相中还原(reduction)后捕集二氧化碳(CO2)而在空气中凝结的粘结剂，而含钙石灰是一种主要含氢氧化钙的粘结剂，白云石石灰含有氢氧化钙和氢氧化镁的混合物。
熟石灰可呈各种形式应用，例如浆，粉末，或者对于生石灰，为石灰岩自身。
可应用所有类别和所有形式的熟石灰的任意混合物。
本领域技术人员根据涉及的具体用途、其一般知识、本发明说明书和任选地几个和简单的常规试验可预测和采纳这些不同的组合。
根据一个优选的实施方式，所述粘结剂由下列成分构成：20～90wt％、优选地50～80wt％熟石灰和20～40wt％、优选10～70wt％水硬性粘结剂，例如水硬性石灰或水泥，以及任选地5～10wt％火山灰类的粘结剂和/或一种或多种火山灰质填料、“粗面凝灰岩”(它是本领域技术人员熟知的火山岩)，或任何其它的具有火山灰特性的组分，其总量等于100％。
与使用了数十年的常规粘结剂、石膏和水泥相比，石灰具有相当显著的和特别的特性和要求。
首先，石灰颗粒很细，导致勃氏比表面远远大于水硬性粘结剂的比表面。
虽然本领域技术人员已知，但还要说明的是，石灰的勃氏比表面约为8000～20,000，而水硬性粘结剂的比表面约为2700～5000。
其次，它的凝结特性也完全不同：鉴于水泥和石膏含有硅酸盐、铝酸盐和/或硫酸盐，它们在凝结时有结晶现象，石灰在凝结时有再碳酸化反应，再碳酸化反应中氢氧化钙受到水或者混凝土或砂浆水基流体的一系列还原作用。就石灰来说，水作为CO2所需的简单载体参与凝结。
此外，它在水中的溶解度在10～20℃下只有1.7g/l。
一个与石灰应用相关的特别问题，也是一个可预测的问题，由于难于正确控制配制水，这样无疑使现有技术中避免应用石灰，因此其困难是获得均匀的性能，特别是良好的流变性。
反对使用熟石灰的另一个假设是这一事实，即认为熟石灰只是在混凝土或砂浆中靠近空气(即按规定在表面或约1～3cm最大深度)起作用。然而，本发明提出一种解决方案，该方案与所有的预期相反，克服了这个问题。
也可能相当担心干透时间太长。参见附图1A，该图表明该担心完全合理。
本发明通过一个特定的配方可克服这些推测和解决这些重大现有技术问题，该配方纳入了特别的、改革性的多孔性和毛细特性。在现有技术中，已经克服了面临的很多问题中的一些问题，例如结块，但是决不属于大麻组分的应用范围，如下文所述，它代表一个完全开创性的功能方法。
本发明的详细描述：
因此，本发明涉及关于“大麻”混凝土和砂浆的新配方，即含有至少一种大麻和/或亚麻“组分”(在上述广义上)和/或谷类禾秆(例如，燕麦壳或稻壳)和/或通常任何类似的亲水物质，其中包括所有任选地合成的、单独存在或者混合的亲水物质，下文为简便起见，在权利要求书中其中包括“大麻”。
所以，本发明涉及关于“大麻”混凝土和砂浆的新配方，即含有至少一种如上确切说明的大麻组分以及技术上等同的组分，所述配方包括砂浆和混凝土的常规组分，此外，粘结剂全部或部分地由熟石灰构成，任选地与前述各种类别和形式的石灰进行各种组合，而且该配方还含有：
a)至少一种形成很细孔和毛细管的添加剂，以及
b)至少一种基质憎水添加剂。
“基质憎水”在这里应理解是包裹大麻的纤维和颗粒等的物质受添加剂的疏水作用。
应注意，大麻本身也经受这种作用，但是，因为大麻再吸收水并且它含有水时未被疏水处理，它就不具有这种影响。相反地，在除去大麻中所含的水以后，这种憎水作用就起作用，大麻也就不再吸收水，例如，它不吸收湿气也不吸收雨水等....，这是本发明的主要优点之一。
“形成很细的孔和毛细管”在这里表示形成很复杂的系统，它的结构可能因配方的不同而不同，但是它有开口的和/或密闭的管状毛细管以及密闭的微小气泡或微小空隙和/或密闭的微小空穴，其中包括密闭的管，它们的排布、相对比例和分布方式适于最后的混凝土或砂浆具有均一的或基本均一的特性，不再具有凝结或干燥缺陷或随机的性质，即如此排布、相对比例和分布方式适于凝结以及随后干燥时基质水可抽到表面，而在干燥后，外部的水(雨水)不再能渗入该毛细网络中。
为阅读简便起见，下文(其中包括权利要求书)用“微毛细系统”表示这种复杂的系统。
本技术领域的技术人员熟知水硬性混凝土和砂浆的凝结和干燥问题，配制“良好的”混凝土或砂浆所应该达到的特性，另外还知道大麻砂浆和混凝土的难点和缺点，本领域技术人员将不难调节本发明的微毛细系统，特别是根据熟石灰的％，通过阅读下文的说明书和实施例并且从他们个人一般知识和通过几个常规试验调节本发明的微毛细系统，以便适应预期的特定用途。
根据一个优选的实施方式，所述形成微毛细系统的添加剂包含一种或多种植物胶体和/或矿物胶体。
根据另一个优选的实施方式，所述形成微毛细系统的添加剂适合于得到约5～15埃，优选地8～10埃的毛细管特性。
作为对比，大麻或亚麻的毛细管特性约大3～5倍，而水硬性粘结剂给出的毛细管特性约大10～20倍。
根据又一个优选的实施方案，使所述形成微毛细系统的添加剂适合于导致所述微毛细系统具有密闭的管和/或容积和/或空隙和/或微小气泡和/或微小空穴，特别是，密闭的管。
不想涉及任何理论，本申请人认为，这样的空隙，特别是密闭的管能(任选地与开口的微毛细管组合)抽出大麻中含有的水，并能使它先呈液态水形式然后呈蒸汽形式一点一点逐渐迁移到表面，它最后扩散到外面。
根据又一个非限制性的优选实施方式，所述胶体选自植物胶体，例如，藻酸盐和/或多糖类，以及所有天然或合成淀粉的衍生物和/或角叉菜类。
特别列举可给出最佳结果的羟丙基瓜耳胶(多糖类)。
用角叉菜(它们是与藻酸盐相似的产品)和藻酸钙也获得了良好的结果。
相反地，藻酸钠和藻酸镁易于沉淀，不建议使用。
其它形成微毛细系统的添加剂将选自如下：
-醚化半乳甘露聚糖和
-醚化瓜耳胶衍生物
及其混合物。
根据一个优选的实施方式，所述憎水添加剂由至少一种憎水剂和一种表面活性剂组成。
不想涉及任何理论，本申请人认为，所述表面活性剂提供“网络”或“网状”结构，该结构特别有助于最终产品及其性质的均一性。
根据一个实施方式，使用适用于中性或碱性介质的表面活性剂和/或适用于酸性介质的表面活性剂，和/或，根据可预见的pH变化而使用它们合适的混合物(这是本领域任何技术人员都知道的并且知道如何估测)。
根据一个非限制性的优选实施方式，一种或多种所述表面活性剂选自钙、钠或镁的多磺酸盐，特别是木素磺酸盐。
根据另一个非限制性的优选实施方式，一种或多种其它表面活性剂选自下列物质：
-硫酸钠。
根据一个优选的实施方式，所述憎水剂优选地选自金属皂，铝、镁、钠、锂的马来酸盐、油酸盐、硬脂酸盐等和类似的盐和/或烃基硅酸钠(sodium siliconates)和它们的混合物。
根据一个非限制性的优选实施方式，所述憎水剂选自下列物质：
-油酸钠。
根据一个非限制性的优选实施方式，本发明使用的添加剂和作用剂将按下列比率应用：
a)形成微毛细系统的添加剂：
以粘结剂总质量计0.01～2％
b)憎水添加剂：
以粘结剂总质量计0.1～1％
表面活性剂
以粘结剂总质量计0.002～0.2％
因此获得了一种新型工业产品，其特征在于，它由含大麻组分和含有熟石灰的粘结剂的砂浆和混凝土构成，该产品含有：
a)至少一种形成很细孔和毛细管的添加剂
以及
b)至少一种憎水添加剂并且
它的凝结、机械性质和干燥不是随机的。
本发明还涉及含大麻组分和含有熟石灰的粘结剂的砂浆和混凝土类新型工业产品，其特征在于它在其本体中有一个微毛细系统，该系统自身包含密闭的管和/或容积和/或微小气泡和/或微小空穴，特别是密闭的管，它们，特别是密闭的管能够(任选地与开口微毛细管组合)抽出预先吸收并含于大麻中的水，并且能使它先呈液态水然后呈蒸汽形式一点一点逐渐迁移到表面，它最后扩散到外界，直至干燥。
所述产品的特征还在于它的憎水基质使干大麻组分纤维变得疏水，于是防止大麻组分再吸收水。
根据另一个实施方案，该产品的特征在于它的总λ导热系数(或残余λ导热系数)约为0.08～0.12，优选地约为0.1。
相比之下，水硬性混凝土或砂浆的导热系数约为0.6～1.15，即，大约高5～11倍。
这样的产品应是BTP(建筑物和公共工程)中使用的任何产品，如本领域技术人员熟知的混凝土砌块、不同形状和尺寸的砌块、砖等，下文为简便起见称为“混凝土砌块”，以及如本领域技术人员熟知的板料、覆盖层、墙壁涂层、地板、顶棚覆盖物等。
通过阅读如下描述和参照附图将更好地理解本发明的其它特征和优点，其中：
-图1，它包括图1A(左边)和图1B(右边)，表示大麻混凝土的两个样品(20×30×60cm)照片：
-左边的图(1A)：不属于本发明的混凝土(对比试验)是用石膏和熟石灰的混合物制备的(干燥的白色区域，它太长而生长了霉菌)
-右边的图(1B)：用本发明的混合物制备的混凝土
-图2表示大麻集料上石灰砂浆的扫描电子显微镜照片(×1000)。清楚地观察到大麻(A)和石灰(B)之间粘合。石灰颗粒正好插入植物的纤维通道内。
-图3表示一幅扫描电子显微镜照片，它示出石灰浆中气泡和微小气泡和管形通道孔(×111)。石灰浆的孔隙率由空气泡和管形通道构成，它们是在拌和用水蒸发后形成的。
-图4表示一幅扫描电子显微镜照片，它示出空气泡和管形通道网(×17)。按本发明进行的完整复膜，管混合体，密闭管(切开它们就可见它们中的一些)，空隙或容积，毛细管和大麻屑都清晰可见。
-图5表示不含所述石灰组分的对比大麻结构。
显微镜研究(图2～5)能证明本发明存在由空气泡和管形通道构成的大毛细网络。
本发明涉及具有包括石灰的粘结剂的“大麻”混凝土和砂浆的配方以及由这些砂浆和混凝土构成的新型工业产品，还涉及形成微毛细系统的添加剂和/或憎水添加剂用作“大麻”砂浆和混凝土的添加剂，以及利用这些砂浆和混凝土或配方或者利用所述形成微毛细系统的添加剂和/或憎水添加剂制备的产品，例如，砖、砌块、混凝土砌块、各种“大麻”构件，以及利用这些砂浆或混凝土、添加剂或产品制作的用于建筑物和公共工程领域或个别建筑的产品，例如墙壁、瓦、板料、地板的覆盖物和覆盖层、顶板、墙壁、分隔物和类似的结构。
本发明还包括本领域技术人员通过阅读本申请、其自身已有知识和任选地简单常规试验可直接得到的所有实施方案和全部用途。

Claims (20)

1.含有砂浆和混凝土常规组分的这类“大麻”混凝土和砂浆配方，其包括一种粘结剂，特征在于它们含有“大麻”组分，其特征还在于粘结剂全部或部分由“熟石灰”构成，其特征还在于它们还含有：
a)至少一种形成很细孔和毛细管的添加剂，它构成一个“微毛细系统”整体，该微毛细系统包括开口的和/或密闭的毛细管以及密闭的微小气泡或微小空隙和/或密闭的微小空穴和密闭管，它们的排布、相对比例和分布方式适于在凝结以及随后干燥时基质水可被抽到表面，而在干燥后，外部的水(雨水)不能渗入该毛细网络；以及
b)至少一种基质憎水添加剂；
“基质憎水”表示覆盖大麻的纤维和颗粒、集料的物质受到添加剂的憎水作用。
2.根据权利要求1所述的配方，其特征在于所述形成微毛细系统的添加剂a)含有一种或多种植物胶体和/或矿物胶体。
3.根据权利要求1或2所述的配方，其特征在于所述形成微毛细系统的添加剂适合于得到约为5～15埃、优选8～10埃的毛细管特性。
4.根据权利要求2或3所述的配方，其特征在于使所述形成微毛细系统的添加剂适合于导致所述微毛细系统包含密闭的管和/或容积和/或空隙和/或微小气泡和/或微小空穴，特别是密闭的管。
5.根据权利要求2～4中任一权利要求所述的配方，其特征在于所述胶体选自植物胶体，例如藻酸盐和/或多糖类，以及所有天然或合成的淀粉衍生物和/或角叉菜类。
6.根据权利要求5所述的配方，其特征在于所述胶体是羟丙基瓜耳胶(多糖类)。
7.根据权利要求5所述的配方，其特征在于所述胶体是角叉菜类和藻酸钙。
8.根据权利要求2～7任一权利要求所述的配方，其特征在于形成微毛细系统的添加剂选自下列物质：
-醚化半乳甘露聚糖和
-醚化瓜耳胶衍生物
-单独的或呈混合物。
9.根据权利要求1所述的配方，其特征在于所述憎水添加剂b)包含至少一种憎水剂和一种表面活性剂。
10.根据权利要求9所述的配方，其特征在于使用适用于中性或碱性介质的表面活性剂和/或适用于酸性介质的表面活性剂和/或它们的混合物。
11.根据权利要求9所述的配方，其特征在于所述表面活性剂选自钙、钠或镁的多磺酸盐和木素磺酸盐。
12.根据权利要求9所述的配方，其特征在于其它的表面活性剂选自硫酸钠。
13.根据权利要求1～12中任一权利要求所述的配方，其特征在于所述憎水剂选自金属皂，铝、镁、钠、锂的马来酸盐、油酸盐、硬脂酸盐和/或烃基硅酸钠，单独用或呈混合物。
14.根据权利要求13所述的配方，其特征在于所述憎水剂选自油酸钠。
15.根据权利要求1～14中任一权利要求所述的配方，其特征在于添加剂和作用剂将按下列比率使用：
a)形成微毛细系统的添加剂：
以粘结剂总质量计0.01～2％
b)憎水添加剂：
以粘结剂总质量计0.1～1％
表面活性剂
以粘结剂总质量计0.002～0.2％。
16.新型工业产品，其特征在于它由含大麻组分和包括熟石灰的粘结剂的砂浆和混凝土构成，其特征在于它包含：
a)至少一种形成称为所述《微毛细系统》的很细孔和毛细管的添加剂以及
b)至少一种憎水添加剂，并且其特征还在于凝结、机械性质和干燥不是随机的。
17.根据权利要求16所述的新型工业产品，其特征在于在其本体中包括一个“微毛细系统”，该微毛细系统包含密闭的管和/或容积和/或空隙和/或微小气泡和/或微小空穴，特别是密闭的管，它们能够，特别是密闭的管能够(与任选开口微毛细管组合)抽出预先吸收并含于大麻中的水，并且能使水先呈液体形式然后呈蒸汽形式一点一点逐渐迁移到表面，它最后扩散到外界直至干燥。
18.根据权利要求16或17所述的新型工业产品，其特征在于它的憎水基质使干大麻组分纤维变得疏水，于是防止大麻组分再吸收水。
19.根据权利要求16～18任一权利要求所述的新型工业产品，其特征在于它的总λ导热系数(或残余λ导热系数)约为0.08～0.12，优选地约为0.1。
20.权利要求1～15任一权利要求所述的配方和权利要求16～19任一权利要求的新型工业产品在如下方面的应用：形成大麻混凝土和砂浆、砖、砌块、混凝土砌块、墙构件、瓦、覆盖层、板料和地板、顶板、分隔覆盖物、建筑物和公共工程或个别建筑的产品。
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