[发明专利]用于提高早期强度的方法和添加剂

说明书

本发明涉及提高早期强度的方法，其中硫硅钙石和一种铝组分加速水硬性和/或潜在水硬性粘结剂的硬化，以及涉及含有硫硅钙石和一种铝组分的提高早期强度的添加剂。

水泥或水硬性粘结剂是广泛使用的建筑材料。一个重要的标准是早期强度。在多长时间内进行水硬性反应而发展可见的或可测量的强度，这取决于水泥本身、可能的添加剂和环境条件。有的水泥本身非常快地硬化（例如硫铝酸钙水泥），而有的水泥具有低的早期强度（例如高炉水泥）。添加剂（如硬化加速剂，或如缓凝剂或减水剂）可以在很大程度上调节早期强度和硬化开始时间。然而，添加剂不是总是毫无问题的。环境条件（尤其温度）也很重要。环境越热，特定的粘结剂体系的硬化通常进行得越快。

尽管存在许多有用的建议，控制早期强度仍然是待解决的目的，大家仍然在不断地寻找更多的可行性。

现有技术

EP 1 171 398 B1 (DE 600 29 779 T2)描述了特定/精选原材料（它们几乎完全为天然来源）和至少一种CaF₂源在900至1200℃下烧结，以便在炉中产生具有高浓度的晶体X = {(C、K、N、M)₄(A、F、Mn、P、T、S)₃(Cl、$)}和晶体Y = {C₂S)₃(C$)₃Ca(f, Cl)₂} [来自硅磷灰石属的矿物]和/或晶体Z = {C₅S₂$}的特殊熟料。将这些熟料与水硬性水泥或波特兰类型的水泥混合产生最终水泥组合物，其中晶体X的含量占该特殊熟料的以重量计15至75%和占最终粘结剂混合物的以重量计至少5%。

惊奇地发现，大量的甚至整个含量的C₅S₂$相（下文称为硫硅钙石）与铝组分组合已经在水合的开始几个小时至几天内（取决于可利用的铝和可能存在的硫酸盐载体的形式和量）反应并极大地影响了水合化样品的相组成。

因此，本发明的上述问题通过控制水硬性和潜在水硬性粘结剂的早期强度的方法而实现，其中将硫硅钙石和一种铝组分的混合物添加到粘结剂以提高早期强度。此外，所述目的通过含有硫硅钙石和一种铝组分的提高早期强度的添加剂实现。

铝组分是指具有高溶解性和/或高反应性的物质，例如可溶性碱金属/碱土金属铝酸盐和铝盐(例如Na₂Al₂O₄、K₂Al₂O₄、硝酸铝、醋酸铝、氯化铝、甲酸铝、硫酸铝等)、反应性和/或无定形氢氧化铝、氧化铝氢氧化物、合成和天然火山灰 (例如偏高岭土)或其组合。然而，铝组分本身不具有水硬性或潜在水硬性性能。

所述铝组分可以与硫硅钙石一起研磨，或以下列形式添加，即水溶液/悬浮液和/或例如用各种酸和/或用聚合物稳定化的水溶液/悬浮液（其可以含有胶质的、纳米级的二氧化硅/硅土作为附加组分）。所述铝组分也可以例如在制备混凝土或在使用粘结剂之前及时地添加到搅拌用水中。

使用水泥工业中常见的下列缩写：H–H₂O，C–CaO，A–Al₂O₃，F–Fe₂O₃，M–MgO，S–SiO₂和$–SO₃。为了简化进一步描述，化合物通常以其纯形式标示，而没有明确陈述混合系列/杂质离子取代等，因为它们是技术和工业材料中常规的。本领域任何技术人员会理解，在本发明中按名称提到的相的组成由于被各种杂质离子取代而可变，其取决于生料的化学机理和生产类型，其中此类化合物同样被本发明的保护范围涵盖并包含在纯相/化合物的说明中。

C₅S₂$之类的相优选以化学计量标示，但确切组成可能偏离/改变。此外，来自卤素、非金属、碱金属和碱土金属的各种杂质离子以及来自过渡金属、准金属和金属的物质可嵌入到该相的晶体结构中。这些都适用于本发明的熟料。优选地，例如将磷酸盐、氟化物、硼、硝酸盐或氯化物以及钠和钾嵌入到C₅S₂$的结构中，由此使其稳定（例如在升高的温度 >1200℃下）和/或更快成形，其中此类材料在下文中统称为矿化剂。

矿化剂应被理解为是指充当助熔剂和/或降低形成熔体所需的温度和/或有利于形成熟料化合物（例如通过混合晶体形成和/或相稳定化）的物质。