[发明专利]多组分砂浆体系

说明书

本发明涉及一种多组分砂浆体系，其包含组分A和组分B，其中‑组分A包含高铝水泥、至少一种凝结抑制剂、至少一种矿物填料和水，和‑组分B包含用于经凝结抑制的高铝水泥的引发剂体系、至少一种矿物填料和水。该多组分砂浆体系容易使用和适于修补和翻新和特别是用于打印3D结构。

技术领域

本发明涉及一种多组分砂浆体系及其用于修补和翻新和用于打印3D结构的用途。

发明背景

双组份砂浆体系通常包含粉末组分(其含有水泥和任选的其他粉末添加剂)和液体组分(其含有水和任选的其他液体添加剂)。这些体系具有缺点，即，通过混合所述组分，所述粉末组分中的水泥会形成腐蚀性灰尘，污染周围环境和在吸入时导致健康问题。此外，在自动化系统中粉末的计量加料明显比液体材料计量加料更复杂，并且当砂浆通过静态混合器混合时，粉末经常导致堵塞。

这些问题可以通过使用含有悬浮液形式的水泥的液体组分来解决。用于悬浮水泥的最常用的液体是水。但是，当水泥与水接触时开始水合，导致水泥凝结和硬化。水泥硬化可以通过使用公知的缓凝剂来延迟。但是，波特兰水泥的缓凝不会持续数日，数月或者数年。因此，这样的含水双组分砂浆体系的含水泥的组分的存储期对于实际应用来说不会是足够长的。使用有机溶剂代替水是不可行的，因为大部分有机溶剂是易燃的和/或不健康的，会导致温室效应或者保留在砂浆中，这导致另外的问题。

与波特兰水泥不同，高铝水泥的水合可以被抑制几个月或者甚至几年。US2010/0175589描述了使用硼酸或者硼酸盐作为高铝水泥凝结的抑制剂。US2014/0343194描述了将含有磷酸盐的凝结抑制剂用于这个目的。这些所述的凝结抑制的高铝水泥悬浮液具有良好的存储稳定性。这样的经凝结抑制的高铝水泥悬浮液的水合可以通过增加pH来引发。但是这些体系具有缺点。所述的高铝水泥悬浮液包含大量的铝酸钙，这导致高成本和导致需要大量的氢氧化物和加速剂来引发凝结，这进一步增加了成本和增加了所述体系的腐蚀性。

因此，从经济、环境和实际的观点，需要改进现有的用于基于凝结抑制的高铝水泥的砂浆的解决方案。

3D打印是一种广泛使用的技术，用于产生用于不同目的的三维(3D)结构。在3D打印中，3D物体是通过施加在计算机控制下定位的材料层来产生的。所述材料以可成形的粘稠态通过喷嘴挤出并在沉积后快速硬化。常用的材料是热塑性聚合物。无机材料的3D打印比聚合物打印具有更大的挑战。也已知一些3D打印水泥基材料的尝试，其使用粉末组分形式的波特兰水泥，它具有前述缺点。

当现有技术的砂浆混合和施用时，从喷嘴送出的新鲜砂浆典型地不立即显示出所需的屈服应力以产生良好的自支撑材料。因此，意图形成的结构必须是被支撑的，直到凝结开始和该砂浆形成足以自支撑的强度。但是，这需要另外的生产步骤，并且关系到增加的成本和时间。并且，经强烈加速的现有技术的砂浆是难以控制的，并且它们会在它们施用之前就开始变硬或者硬化，这会导致泵或者喷嘴堵塞。

发明内容

所以本发明的任务是提供一种成本有效和安全的多组分砂浆体系，并且所形成的结构具有改进的耐久性，其适于修补和翻新和特别是用于打印3D结构。

已经令人惊讶地发现这个任务可以通过这样的多组分砂浆体系来完成：其包含组分A和组分B，其中组分A包含高铝水泥，至少一种凝结抑制剂，至少一种矿物填料和水，和组分B包含用于经凝结抑制的高铝水泥的引发剂体系，至少一种矿物填料和水。

该砂浆体系的含有高铝水泥的组分A是液体或者糊状组分。这允许安全操作而不引起灰尘。多组分砂浆体系的组分可以存储数月或者甚至数年，而不明显影响由其生产的新鲜和硬化的砂浆的生产和性能品质。

令人惊讶地，该砂浆体系能够在非常低的高铝水泥含量和很低的引发剂体系中碱性化合物的含量下使得凝结砂浆能够处于高强度和高耐久性的硬化体的形式。这对于所述砂浆的成本和耐久性和对于用该砂浆体系工作的人的健康是有利的，因为高含量的碱性化合物通常导致组分B和砂浆的高腐蚀性。