[发明专利]用于提高水泥质制剂的初期强度的沉淀二氧化硅和硅酸盐的含水分散体

说明书

本发明涉及一种基于二氧化硅和流动剂的分散体，和其作为混凝土添 加剂的应用。

在水泥质制剂的应用中的两个基本标准首先是其到加工位置的运输 能力并且其次是该制剂达到允许进一步加工或加工的强度所需的持续时 间。该持续时间在文献中也被描述为初期强度并且在本上下文中将被理解 为是指在水泥水合＜48h之后水泥质制剂的强度。

已知的是可以通过加入所谓的流动剂来影响运输能力(参见EP-A 214 412、DE-PS 16 71 017、US 5,707,445 B1、EP 1 110 981 A2、EP 1 142 847 A2)。

还例如从US3135617中长久已知的是可以通过将细碎的无定形二氧 化硅加入水泥质制剂中来实现加速的凝固。然而，这没有得以贯彻实施的， 因为新鲜混凝土的加工能力由此极大地被限制。

WO02/070429公开了一种包含无机聚集体、超细颗粒、含水泥的粘合 剂和混凝土流动剂的复合材料。该复合材料允许制得其中不会出现渗出的 高度流化的混凝土。使用的超细颗粒主要是与硅-金属的制备相关获得的 “硅灰”颗粒。“硅灰”颗粒在水泥或混凝土组合物中表现出强的填充效果， 但由于它们小的比表面积而因此并不十分活性。粘土、粉煤灰、火山灰、 碳酸钙、氧化铝、硫酸钡和二氧化钛可被用作具有该等级的另外的颗粒。 所述的颗粒具有这样的缺点：它们具有过低的形成强度的相的成核速率并 且因此导致低的初期强度。

超细颗粒的比例基于复合材料的总量为1-30重量％，或者在工作例 中基于水泥和超细颗粒的总和为约10-25重量％。因此，所需的超细颗粒 的比例非常高。

US6752866公开了一种提高初期强度的方法，其中将包含矿物填料和 特定分散剂的含水分散体加入水泥中。可以使用的矿物填料是碳酸钙、碳 酸钡、石灰石、白云石、滑石、二氧化硅、二氧化钛、硅藻土、氧化铁、 氧化锰、石灰、高岭土、粘土、云母、石膏、粉煤灰、矿渣、硫酸钙、沸 石、玄武岩、硫酸钡或氢氧化铝。优选使用碳酸钙。公开的所使用的矿物 填料的平均粒径为约2-约10μm。对于在US6752866中公开的发明而言 重要的是特定的分散剂。其包含通过烷氧基聚亚烷基二醇-氨基甲酸酯与阴 离子或非离子单体的自由基共聚得到的共聚物。没有给出关于矿物填料、 分散剂和水泥的所需量的具体信息。从工作例中明显看出，矿物填料的比 例为10重量％(二氧化硅，试验号12)或30重量％(二氧化硅，试验号 17)，并且分散剂的比例基于二氧化硅为0.5重量％(试验号17)或0.75 重量％(试验号12)。这些分散体仅仅表现出极少的沉淀稳定性。

WO01/90024公开了一种包含聚集体、水硬性粘合剂(hydraulisches Bindemittel)、硅溶胶和聚羧酸酯的混凝土组合物。硅溶胶的BET表面积 优选为300-900m²/g。硅溶胶是具有3-50nm直径的单个颗粒并且只有在 分散体中才稳定。WO01/90024没有公开所述的硅溶胶对初期强度的影响。 然而，本领域技术人员知道，在其下实现初期强度显著提高的硅溶胶浓度 下，加工能力也显著降低，以致于需要大量流动剂。这被猜想为这是因为 硅溶胶迅速溶于强碱性的水泥或混凝土组合物中。硅溶胶因此只有在少量 时才有效作为用于形成产生强度的水合硅酸钙相的核。

在Wiss.Z.Hochsch.Archit.Bauwesen.-Weimar 40(1990)，183页， Wagner和Hauck中示出了如果使用提高初期强度的氧化物，在混凝土的 制备中各种组分的加入顺序对初期强度和流动剂要求具有显著影响。在研 究中，氧化物与流动剂单独加入。

专利US5030286描述了pH为4-8.5且平均粒径为0.3-3μm的40- 60％分散体。从该专利实施例中明显看出，该分散体只有当它们被至少温 和地搅拌或者使用分散剂用于稳定化时才稳定。

专利US6761867提及了具有小于5μm的中值粒径d₅₀的分散体。然而， 该专利实施例仅仅示出其的平均粒度处于μm范围内的分散体。在此，在 pH＜4下进行解凝聚。这里还有在一些情形中加入分散剂。另外，在根据 US 6761867的分散体的情形中，只有在储存10天之后才发现可见的粘度 增加。