本发明涉及一种干砂浆组合物，其包含由工业副产物活化的铝硅酸钙衍生物作为水硬性粘结剂。本发明还涉及通过混合所述干砂浆组合物来制备粘结砂浆的方法。当前市场上有特别用于粘结瓷砖的砂浆配制剂，其包含基于铝硅酸钙衍生物的水硬性粘结剂，例如活化的高炉炉渣。这些粘结剂尤其允许限制在粘结砂浆配制剂中的波特兰水泥的含量，因此允许减少这些产品的碳足迹。事实上，用于制造熟料的方法需要脱碳、煅烧、加热熔结，特别地在约1450℃的非常高的温度下的加热熔结的操作。例如，波特兰水泥和高铝水泥是每生产一吨水泥排放约800千克二氧化碳的来源。它们还是能源和自然资源的消耗者。贫含波特兰水泥，例如相对于全部组合物，包含低于1％(重量)含量的水泥的配制剂允许大大减少二氧化碳的排放量，并消除“腐蚀性产品”的安全标志。另一方面，基于由波特兰水泥和/或高铝水泥活化的高炉炉渣的某些配制剂在低温下，由于低反应性，特别地在低于10℃的低温下，可能有限的性能。因此，寻求进一步提高该低温反应性。正是在这种背景下提出本发明，本发明提供了一种基于铝硅酸钙衍生物的干砂浆组合物，其包含富含元素铝的炉渣(以下称为高铝炉渣，其为工业副产品)作为活化剂。本发明涉及一种干砂浆组合物，其包含：-水硬性粘结剂，其包含至少一种铝硅酸钙衍生物，至少一种包含小于30重量％的二氧化硅的研磨的粒化高铝炉渣和至少一种硫酸钙源，-骨料和/或填料，和-至少一种碱，其含量小于或等于干砂浆组合物总重量的0.5％。在本发明的含义内，“高铝炉渣”应理解为是指其中氧化铝是最丰富的成分的炉渣。在该文件中，基本化学组成以氧化物的当量重量％给出。例如，说一种物质含有x％的氧化铝表示该物质含有的元素铝的含量等于由x％氧化铝所提供的元素的含量；这并不必然表示该物质含有氧化铝作为化合物或矿物成分。炉渣是实施起始产物的熔融的工业过程的副产物，该熔融旨在将金属与氧化物相分离，后者被称为“炉渣”。在本发明的含义内，术语“粒化”是指熔融的高铝炉渣已经受热-水淬火，这导致获得颗粒，该颗粒通常主要是无定形的。然后将粒化炉渣研磨以使其活化，如在下文中更详细地解释的。研磨的粒化高铝炉渣优选包含30重量％至60重量％，特别地30重量％至50重量％，优选32重量％至45重量％的氧化铝，甚至35重量％至43重量％的氧化铝。有利地，相对于研磨的粒化高铝炉渣的所有组分，研磨的粒化高铝炉渣的二氧化硅含量为5重量％至25重量％，甚至10重量％至20重量％。优选地，研磨的粒化高铝炉渣包含12重量％至18重量％的二氧化硅。优选地，粒化高铝炉渣还包含石灰(cao)。如上所述，石灰的含量小于氧化铝的含量；其优选在20重量％至40重量％之间，特别地在25重量％至35重量％之间。为了不负面影响高铝炉渣的活化性能，高铝炉渣中氧化铁的含量优选小于5重量％，特别地小于3重量％，甚至小于2重量％。研磨的粒化高铝炉渣有利地主要是或甚至完全是无定形的。根据rietveld方法通过x射线衍射测定的无定形材料的含量优选为至少66重量％，特别地90重量％，甚至95重量％或98重量％。研磨的粒化高铝炉渣优选通过使用于石油产品脱硫的催化剂，特别地基于钼和/或钴的催化剂完全熔融的回收而得到。这些催化剂被回收利用，并且在循环周期期间获得一定数量的废物或副产物。所获得的副产物之一是高铝炉渣，其二氧化硅含量小于30重量％。高铝炉渣优选包含钼或钴，钼或钴的含量按氧化物的重量计最多为0.5％。在催化剂回收结束时，该副产物呈平均尺寸通常在2至5mm之间的集料形式。在该直径下，高铝炉渣的集料通常是惰性的。为了使它们具有反应性，优选将它们研磨以获得细颗粒。这种研磨操作必须考虑在内，以计算在粘结剂制造过程中的碳足迹。但是，如果将其与制造高铝水泥或硫铝酸盐水泥的过程中的碳足迹进行比较，则研磨操作允许将二氧化碳排放量减少90％以上。研磨的粒化高铝炉渣优选以d50粒径小于20μm，优选小于15μm的磨粒形式存在。d50直径是这样的直径，其使得50重量％的颗粒的直径小于该d50值。颗粒的这种细度特别地允许赋予粒化高铝炉渣良好的反应性，允许其用于粘结砂浆组合物中并获得在凝固时间和机械强度方面的预期性能。高铝炉渣通过其活化剂作用特别地使得可以在相对较低的温度下，如例如在5℃下改善粘结剂的反应性。碱也参与水硬性粘结剂的活化。但是，所需碱的量非常少，这允许将活化系统视为温和的活化系统，与其中需要以显著更大量添加碱性活化剂(产生高ph值,在产品使用过程中引起严重的皮肤刺激)的系统相比。相对于干砂浆组合物的重量，其含量优选小于0.3重量％。碱优选地选自碱金属或碱土金属的氢氧化物，碱金属或碱土金属的碳酸盐或碱金属或碱土金属的硅酸盐衍生物。尤其可以提及koh、ca(oh)2、na2co3、k2co3、li2co3、na2sio3。它可以是碱的混合物，使得碱的混合物的总量小于砂浆组合物总重量的0.5％，特别地0.3％。铝硅酸钙衍生物优选是工业副产物。有利地，氧化铝不是铝硅酸钙衍生物的最丰富的成分。铝硅酸钙衍生物优选地选自研磨的粒化高炉炉渣，粉煤灰，例如铝硅酸盐粉煤灰，煅烧粘土和/或膨胀粘土粉尘，或铝硅酸钙粉煤灰，特别地煤，特别地褐煤、次烟煤、烟煤等。优选地，至少一种铝硅酸钙衍生物的细度小于6000blaine。术语“blaine”是用于测量固体成分的研磨细度的单位，以cm2/克固体表示。该单元用于度量固体颗粒的工作表面积。所述水硬性粘结剂还可包含研磨的粒化炉渣的微粒，其细度在6000至15000blaine之间。硫酸钙源有利地选自烧石膏、半水合石膏、生石膏和/或无水石膏，单独的或作为混合物。水硬性粘结剂还可包含碱金属如锂、钠和/或钾的硫酸盐，其含量优选小于或等于干砂浆组合物总重量的0.5％。所述水硬性粘结剂还可包含波特兰水泥，高铝水泥和/或硫铝酸盐水泥，优选其量小于或等于干砂浆组合物总重量的1％。水硬性粘结剂优选占干砂浆组合物总重量的5％至70％，特别地10％至60％。相对于干砂浆组合物，铝硅酸钙衍生物的总量(除高铝炉渣之外)优选为5-60重量％，特别地20-50重量％。研磨的粒化高铝炉渣的总量优选为干砂浆组合物总重量的0.1％至5％，特别地0.5％至3％。硫酸钙源的总量优选为干砂浆组合物总重量的0.5％至4％，特别地1％至3％。填料是钙质或硅质类型的精细研磨的惰性矿物材料。相对于干砂浆组合物，它们的含量通常为0至30重量％。在砂浆组合物中通常使用的骨料的直径小于8mm。骨料是矿物颗粒，特别地石头，砾石，砂砾，卵石和/或沙子的颗粒。相对于干砂浆组合物，骨料的含量优选在20重量％至95重量％之间变化。该组合物是干燥组合物，因为其大部分成分为粉末形式。每种成分的百分比以相对于所述组合物的所有组分的重量百分比给出。该组合物还可以包含一种或多种选自流变剂、保水剂、引气剂、增稠剂、杀生物保护剂、分散剂、颜料、促凝剂和/或缓凝剂、聚合物树脂的添加剂。相对于干砂浆组合物的总重量，添加剂和助剂的总含量通常在0.001重量％至10重量％之间变化。这些不同添加剂的存在特别地允许调节湿砂浆组合物(即在与水混合之后)的凝固时间或流变性，使得满足所需产物的功能的期望。本发明还涉及通过将根据本发明的干砂浆组合物与水混合来制备湿砂浆组合物，特别地粘结砂浆组合物的方法。高铝炉渣作为活化剂的存在有利地允许在20℃和更低温度下，例如在5℃下加速砂浆组合物的硬化动力学。以下实施例举例说明本发明而不限制其范围。在以下实施例中使用了研磨的粒化高铝炉渣，该炉渣来自通过使基于钴和钼的用于石油产品脱硫的催化剂完全熔融的回收。这种炉渣的主要成分是氧化铝(41％)，石灰(32.6％)，二氧化硅(12.6％)，氧化镁(8.9％)，氧化铁(1.6％)和硫(1.6％)。炉渣中还存在其它氧化物，特别地钼，镍，钴，铬，钒，锌，锰，磷，钾，钛以及氯的氧化物，但它们为最低含量，小于0.5％。将这种具有最大直径为5mm的高铝炉渣的颗粒进行研磨，以获得与水泥相当的细度。研磨的粒化高铝炉渣的粒度分布如下：d10为0.7µm，d50为10µm，d90为34µm。在下面的实施例中，将这种研磨的粒化高铝炉渣用作水硬性粘结剂的活化剂。砂浆组合物的各种配制剂是通过将各成分按下表1所示的比例混合而制备的。组合物1是作为比较组合物而给出的，并且不包含用作活化剂的研磨的高铝炉渣。组合物2和3是根据本发明的砂浆组合物。成分(%)组合物1组合物2组合物3炉渣(4500blaine)353535炉渣(>6500blaine)4.54.50.0细钙质填料559.5纤维素醚0.400.400.40聚合物粉末(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)3.503.503.50硅砂48.947.447.4硫酸钙1.51.51.5碱金属硫酸盐0.10.10.1碱金属碳酸盐0.10.10.1波特兰水泥0.90.90.9研磨的粒化高铝炉渣01.51.5石灰0.10.10.1表1。将这些粉状混合物在20℃的温度下以26％的混合比与水混合。对具有在表1中给出的干组成的砂浆进行测试；它们汇总在下面的表2中。通过测量布氏粘度来评估砂浆的稠度。初始粘附力对应于按照在标准en12004中所述的方法进行的拉伸强度测试。以mpa表示的剥离强度是根据标准en1348§8.2中所述的方法在24小时后通过剥离进行测量的。凝结时间通过测量vicat凝结开始和vicat凝结结束来给出。接合时间(delaidejointoiement)是指这样的时间期限，在该时间期限后瓷砖被充分固定以允许房屋能够重新通行并实现接合。为了在最不利的条件下估算它，它是在5℃并通过模拟对无孔旧瓷砖的翻新测试来进行的。使用9×9×9mm3的梳状板(peigne)将瓷砖粘结在搪瓷模型上。通过定性地确定不可能通过施加剪切力来移动瓷砖的时刻来定义接合时间。组合物1组合物2组合物3粘度(pa.s)40047038024h初始粘结力(mpa)0.30.50.4在20℃凝结时间(h)：凝结开始/凝结结束13/147/8.57.5/9在旧瓷砖上在5℃下的接合时间72h<24h<24h表2。研磨的粒化高铝炉渣的活化允许大大加快在20℃以及在5℃时的硬化动力学。即使在非常不利的条件下(在5℃在旧瓷砖上施工)，其接合时间从72小时缩短到24小时以内，即达到与基于波特兰水泥的传统粘结砂浆配制剂相同的性能水平。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种干砂浆组合物，其包含：
-水硬性粘结剂，其包含至少一种铝硅酸钙衍生物，至少一种包含小于30重量％的二氧化硅的研磨的粒化高铝炉渣和至少一种硫酸钙源，所述高铝炉渣是其中氧化铝是最丰富的成分的炉渣
-骨料和/或填料，和
-至少一种碱，其量小于或等于干砂浆组合物总重量的0.5％。
2.根据前述权利要求所述的砂浆组合物，使得所述研磨的粒化高铝炉渣包含30重量％至60重量％的氧化铝，优选32重量％至45重量％的氧化铝。
3.根据前述权利要求中任一项所述的砂浆组合物，其中所述研磨的粒化高铝炉渣的二氧化硅含量为5重量％至25重量％，特别地10重量％至20重量％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的砂浆组合物，使得所述研磨的粒化高铝炉渣主要是无定形的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的砂浆组合物，使得所述研磨的粒化高铝炉渣以具有小于20μm，优选小于15μm的d50粒径的研磨颗粒形式存在。
6.根据前述权利要求中任一项所述的砂浆组合物，使得所述研磨的粒化高铝炉渣是通过完全熔融用于使石油产品脱硫的催化剂，特别地基于钼和/或钴的催化剂的回收而得到的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的砂浆组合物，使得研磨的粒化高铝炉渣的总量为所述干砂浆组合物的总重量的0.1％至5％。
8.根据前述权利要求中任一项所述的砂浆组合物，使得铝硅酸钙衍生物选自研磨的粒化高炉炉渣、粉煤灰，如铝硅酸盐粉煤灰、煅烧粘土和/或膨胀粘土粉尘、或铝硅酸钙粉煤灰，尤其是煤，特别地褐煤、次烟煤、烟煤等。
9.根据前一项权利要求所述的砂浆组合物，使得至少一种铝硅酸钙衍生物具有小于6000blaine的细度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的砂浆组合物，使得所述粘结剂包含研磨的粒化高炉炉渣的微粒，其细度在6000至15000blaine之间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的砂浆组合物，使得所述水硬性粘结剂包含波特兰水泥，其量小于所述干砂浆组合物的总重量的1％。
12.根据前述权利要求中任一项所述的砂浆组合物，其中所述硫酸钙源选自烧石膏、半水合石膏、生石膏和/或无水石膏，单独的或作为混合物。
13.根据前述权利要求中任一项所述的砂浆组合物，其中所述碱选自碱金属或碱土金属的氢氧化物，碱金属或碱土金属的碳酸盐，或碱金属或碱土金属的硅酸盐衍生物。
14.根据前述权利要求中任一项所述的砂浆组合物，其还包含一种或多种选自选自流变剂、保水剂、引气剂、增稠剂、杀生物保护剂、分散剂、颜料、促凝剂和/或缓凝剂、聚合物树脂的添加剂。
15.一种用于制备湿砂浆组合物，特别地粘结砂浆组合物的方法，其通过将根据前述权利要求中任一项的干砂浆组合物与水混合来进行。
技术总结本发明涉及一种干砂浆组合物，其包含：水硬性粘结剂，其包含至少一种铝硅酸钙衍生物，至少一种包含小于30重量％的二氧化硅的研磨的粒化高铝炉渣和至少一种硫酸钙源；‑骨料和/或填料；和至少一种碱，其量小于或等于干砂浆组合物总重量的0.5％。
技术研发人员：S.朗贝雷;J-C.比尔坦;J.戈梅斯
受保护的技术使用者：圣戈班韦伯公司
技术研发日：2018.10.22
技术公布日：2020.06.09
