[发明专利]多孔材料及其粘结性组合物

说明书

本发明涉及一种贝壳砂的加工方法以及经这种方法制备的贝壳砂在粘结制品中的应用。

本发明所用术语“贝壳砂”同样包括珊瑚砂和其它源于海生物如珊瑚，软体动物等基本上是钙的材料的微粒。典型的贝壳砂的化学成分为碳酸钙(方解石、铬华和vaterites)和有机物质加上海盐。其密度小于矿(硅石)砂，并由于其固有孔隙率而重量较轻。

以前贝壳砂已用于粘结性组合物中，例如重量轻的混凝土和防滑表面。本发明立足于经适当加工的贝壳砂可得到出人意料的、很有价值的效果。在以前的应用中，贝壳砂被粉碎成预期的网目大小，再加热到约350℃以脱水并分解其中的有机物质。但这种加热方式同时会使贝壳砂中大量失去天然弹性和孔隙。本发明的重要特点在于，在很大程度上保留了它的弹性和孔隙，因为已经发现，这样的贝壳砂能用于制备耐火和耐热性能优良的粘结性组合物。

因此，本发明提供一种贝壳砂的制备方法，该法包括将贝壳砂在300℃以下加热足够时间以基本去除全部水和有机物，同时基本保持贝壳砂固有的孔隙率。这种处理规程以前从未用过，它可使贝壳砂具有独一无二的参数和性质以备应用。因此本发明同样提供一种干贝壳砂，其颗粒度最大为15mm，孔隙率为10-25％(体积)。

现有的贝壳砂一般的颗粒度最大为1mm，孔隙率不大于5％。

本发明的制备贝壳砂的方法包括在低温下加热适当的时间，这与以前的方法是不同的。在加热之前，贝壳砂还可用淡水洗涤，去除海盐和某些有机物。在多数情况下，洗涤是不重要的，但在贝壳砂与铁类金属联用例如与水泥或混凝土联用的加强钢的情况下，应进行洗涤，因为盐可能引起腐蚀，导至早期失效。

贝壳砂宜在不高于300℃的温度下加热。出人意外，这个温度仅比现有技术所用的温度低50°，但在保留孔隙率方面都有显著的不同。优选温度应不超过250℃。本发明的优点可在低得多的温度下进行，但不宜低于95-120℃，曾经发明，100℃是这个低温范围内特别有利的最高温度。当然，温度愈低，保留的孔隙率愈高，但要求的加热时间也愈长。加热可用现有技术已知的任一方便的方法进行，一种方便的设备是预热到适当温度的滚筒干燥器。

专业技术人员可通过简单的实验即可根据给定温度、给定贝壳砂来确定所需的加热时间。在最高温度为300℃的情况下，加热时间应不超过10分钟，较短的3-7分钟亦可采用(在这个范围内5分钟比较有利)。如果希望或需要采用较低的温度，则时间可以加长，典型的可达1小时。虽然可能在这种温度下进行较长时间的加热，但这对方法的经济性却不利。

加热结束时，如果需要，贝壳砂可破碎到适宜的大小。粒度最好不超过15mm，优选不大于6-10mm，最为优选大部分的粒度不超过8mm。

经这种方法产生的贝壳砂是一种轻而通气的材料，其孔隙体积为10-25％，优选15-25％。上述加热方式可去除贝壳砂中至少大部分，在多数情况下全部的水，材料有干感。但是，在某些情况下可能保留相当多的水，以至贝壳砂与水泥混合组成的干砂浆组合物，其在贮存期间不会发生不希望程度的反应。可采用现有技术公认的方法去除残留水，例如采用温和加热(温度稍高于室温)，优选是与搅拌或强制通风联用，例如采用滚筒干燥，则可在上述的加热之后再在低温下使其转动一定时间。

贝壳砂可用于粘结性组合物。因此，本发明提供一种粘结性组合物，该组合物至少含一种水性粘接剂和上述的贝壳砂。这种粘结性组合物，例如混凝土可浇注或加工成块，管或其它希望的形状。上述贝壳砂的存在能赋予硬化的组合物以优良的挠性和出人意料好的耐火和耐热性。

水性粘接剂可以是现有技术所已知的任何一种水性材料。例如波特兰水泥、高氧化铝水泥、矿渣水泥、抗硫酸盐水泥或任一其它标准型水泥、或这些类型水泥的混合物。对每一种用途选择一种或多种合适的水泥是本领域技术人员是完全易于做到的事情。

集料是粘结性组合物的一种常用组分，现有技术已知的任一种集料都可用于本发明的粘结性组合物。现有技术所用的集料可在细砂和粗石块的范围内变化，细砂用于砂浆，粗集料用于混凝土。

粘结性组合物中可添加现有技术已知数量的添加剂以达到预期的效果。它包括但又不限于下述例子：

-改善操作性能和减少含水量的添加剂，诸如B-萘、磺酸盐-甲醛缩合物(BNS)、磺酸木质素和羧酸盐；

-加速剂，诸如氯化钙(在不排斥氯的情况下)和三醇胺；

-加强纤维，诸如玻璃、钢或塑料纤维，典型的长度为10-20mm。