[发明专利]研磨的粒状高炉炉渣的活化

说明书

本发明涉及一种改进的矿物粘结剂组合物，其包含：‑包含基于矿物粘结剂重量计至少30wt％的炉渣的矿物粘结剂，‑用于炉渣水合的活化剂，其包含氢氧化钙或由氢氧化钙组成，和‑助活化剂，其包含至少一种选自碳酸锂、硫酸锂和碳酸钠的盐或由至少一种选自碳酸锂、硫酸锂和碳酸钠的盐组成。该改进的矿物粘结剂组合物显示了减少的固化时间和提高的早期强度。

技术领域

本发明涉及包含炉渣的改进的矿物粘结剂组合物。

发明背景

波特兰水泥是建筑行业中最常用的矿物粘结剂。然而，由于可燃物的燃烧过程以及碳酸钙的脱羧过程，波特兰水泥熟料的生产导致高的二氧化碳排放。

因此，越来越多地使用可以在较低的温度下和以较少碳酸钙生产的替代材料。研磨粒状的高炉炉渣(GGBS)是这些材料之一。它可以部分或全部替代波特兰水泥作为混凝土或砂浆中的矿物粘结剂，达到相似的机械性能，但具有更高的耐化学性、更低的成本和更好的可持续性。然而，炉渣是一种潜在水硬性的材料，这意味着它需要活化才能开始水合作用。另外，水合作用通常很慢。在与波特兰水泥的共混物中，无需添加用于炉渣水合的活化剂。然而，在这种共混物中的凝固时间通常较长并且水合反应缓慢。NaOH通常用于活化炉渣的水合。然而，NaOH具有很高的腐蚀性，如果与皮肤、眼睛或粘膜接触，可能会造成严重损害。另外，在包含NaOH的干燥矿物粘结剂组合物中，当生产干燥组合物以及将其与水混合时，可能形成危险的粉尘。

因此，需要一种危害较小的活化剂来增加炉渣在建筑业中的使用。

US 5,411,092描述了一种使用包含水、粒径为2000至15000cm²/g的高炉炉渣和包含磷酸三钠的活化剂的组合物将油井和气井固井(cementing)的方法。所描述的其他活化剂是草酸根或柠檬酸根离子。活化剂可以进一步与缓凝剂组合。

US 5,026,215公开了一种通过组合物对地层进行注浆的方法，该组合物包括水、比表面积至少为9500cm²/g的超细炉渣、分散剂和促进剂，并且水与炉渣的比例为0.5：1至10：1。活化剂优选包含碱金属或碱土金属的氧化物，氢氧化物或盐。优选的活化剂为NaOH。

US 2017/0362123公开了一种水硬性粘结剂，其包含固体矿物化合物，例如高炉炉渣、粉煤灰或玻璃粉末，以及包含至少30wt％的磷酸衍生盐的活化系统。

仍然需要一种包含炉渣的改进的矿物粘结剂组合物，该矿物粘结剂组合物具有减少的固化时间和更快的强度发展。

发明概述

本发明的主题是提供一种成本有效且环境友好的矿物粘结剂组合物，其包含炉渣并且显示出快速固化和改善的早期强度。

令人惊讶地发现该任务可以通过如权利要求1所述的矿物粘结剂组合物实现。

该矿物粘结剂包含至少30wt％的炉渣，其由于环境原因是非常理想的。如此大量的水泥替代物有效地减少了生成的CO₂的量。

包含氢氧化钙或由氢氧化钙组成的活化剂即使在低加料量下也非常有效。氢氧化钙的腐蚀性不如NaOH，通常用于活化炉渣，而且价格便宜。

助活化剂与氢氧化钙组合非常有效地进一步减少了固化时间并且增加了包含炉渣的矿物粘结剂组合物的早期强度。

发明详述

本发明涉及一种矿物粘结剂组合物，其包含

-包含至少30wt％的炉渣的矿物粘结剂，基于矿物粘结剂重量计，

-用于炉渣水合的活化剂，其包含氢氧化钙或由氢氧化钙组成，和

-助活化剂，其包含至少一种选自碳酸锂、硫酸锂和碳酸钠的盐或由至少一种选自碳酸锂、硫酸锂和碳酸钠的盐组成。