[发明专利]包含硫铝酸钙水泥和镁化合物的结合料

说明书

本发明涉及包含硫铝酸钙(CSA)水泥和镁化合物的结合料，涉及提高来自CSA结合料的建筑结构的强度发展和/或增加所述建筑结构的抗压强度的方法和涉及镁化合物作为添加剂用于增加水合CSA结合料的抗压强度的用途，其中镁化合物选自‑低（300至<750℃）至中（750至1100℃）烧制的MgO，‑氢氧化镁，‑无机酸的镁盐，优选硫酸盐（例如MgSO₄或K₂Mg₂(SO₄)₃)、氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐、或w为1至3的MgCO₃•wH₂O、x为1至4、y为0.5至2和z为0至5的xMgCO₃•yMg(OH)₂•zH₂O，‑有机酸的镁盐，优选甲酸盐或乙酸盐，‑无定形镁化合物（例如基于Mg(OH)₂、MgO、MgCO₃•zH₂O、硅酸镁水合物或其混合物），‑富含MgO的SCM，即其中MgO的含量>10重量%，‑前述中两种或多种的混合物。

本发明涉及包含基于硫铝酸钙(CSA)的水泥/熟料(clinker)类型和镁化合物的结合料，涉及提高由基于CSA的结合料制造的建筑结构的强度发展和/或增加所述建筑结构的抗压强度的方法和涉及镁化合物作为添加剂用于增加水合CSA结合料的抗压强度的用途。

硫铝酸钙(CSA)水泥是由包含ye'elimite (水泥化学家的表示法中的Ca₄(AlO₂)₆SO₄或C₄A₃$)作为主相的熟料制成。这些结合料被用作膨胀水泥、超高早强水泥和“低能耗”水泥中的成分。CSA水泥的水合作用导致了主要为钙矾石(ettringite)和/或单相如例如单硫酸盐的形成。氢氧化铝可以是这种结合料的另一种水合产物。形成的量和动力学强烈地取决于水泥组成，如例如存在的硫酸盐承相(sulfate bearing phases)的量和类型。通过调整钙和硫酸根离子的可用性来获得特殊的物理特性(例如有意的膨胀行为或快速反应)。在中国已经开创了作为波特兰水泥(Portland cement)的低能耗替代品的CSA水泥的用途，其中每年生产数百万吨。因为降低的反应所需的窑温度、更好的可磨性和生料(raw mix)中较低量的石灰石(limestone)，生产所需求的能量是较低的，所述石灰石需要吸热地去碳化作用(decarbonate)。此外，较低的石灰石含量和较低的燃料消耗导致了CO₂排放量大约为波特兰水泥熟料的CO₂排放量的一半。

在本发明的上下文中，熟料应是指通过在升高的温度下燃烧原料混合物来获得的烧结产物，并且所述烧结产物包含至少一种水硬反应性相(hydraulically reactivephase)。水泥表示在或不在添加其它组分的情况下研磨的熟料。结合料或结合料混合物是指这样的混合物，其水硬性硬化并且包含水泥和通常但不必要地额外精细研磨的组分，并且其在添加水、任选外加剂(admixture)和/或添加剂和集料(aggregate)之后使用。熟料可以已经包含所有必要的或所需的相，并且在被研磨成水泥之后直接用作结合料。

另一种节省能源和贵重的原料的方法是在熟料生产期间应用次生原料(secondary raw material)或工业副产物作为生料(raw meal)组分以代替基于原生矿物(primary mineral)的原料。

在进一步的方法中，在水泥生产期间将通常为工业副产品或废料的补充粘结性材料(cementitious material)用于代替部分的熟料，并且因此节省能源和主要的原料资源。很多时候，这些补充粘结性材料拥有火山灰的(puzzolanic)或潜在水硬反应性，并且有助于这些复合结合料的机械性能。