低碳建筑粘结剂的新配制剂、制备方法和建筑材料与流程

低碳建筑粘结剂的新配制剂、制备方法和建筑材料
1.本技术是中国发明专利申请(发明名称：低碳建筑粘结剂的新配制剂、制备方法和建筑材料，申请日：2019年12月31日；申请号：201980092780.8)的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及建筑材料领域、和更具体地涉及可在建筑中使用的粘结剂领域。本发明涉及建筑粘结剂的配制剂(配方)。本发明还涉及建筑粘结剂的制备方法、建筑粘结剂本身以及这样的粘结剂在建筑材料制造中的用途。


背景技术：

3.水泥为世界上消耗第二多的资源，其中全世界每年生产大于四十亿吨材料，并且该消耗量受对渐增的住房和基础设施需求的驱动而不断增大。
4.水泥通常为在与水混合的情况下硬化和固结的水硬性粘结剂。在硬化后，水泥保留其强度和稳定性，甚至当暴露于水时也是如此。世界各地使用各种各样的水泥。尽管如此，所有常规水泥以从对于一些高炉水泥的5％到对于波特兰水泥的最少95％的范围内的百分数包括熟料(blast)，波特兰水泥(硅酸盐水泥)为现今在世界上最广泛使用的水泥。
5.熟料为烧成(firing)约80％石灰岩和20％硅铝酸盐(例如粘土)的混合物的结果。该烧成(熟料化)在大于1200℃温度下完成，因此这样的水泥制备工艺隐含高能耗。另外，石灰岩化学转化为石灰还释放二氧化碳。结果，水泥工业产生全球co2排放的约8％。响应于该挑战，工业和研究人员正探索减少由水泥工业产生的二氧化碳排放的影响的方式。
6.第一(首先的)解决方案导致采用基于水的替代燃料和与在水泥生产期间排放的碳捕获和储存相关的技术的组合以实现零排放状态的水泥厂的产生。然而，这些解决方案在工业规模上还不可行并且需要大量投资。
7.优选途径是发现极其耗能的波特兰水泥的替代品。实际上，对于其生产需要较少能耗的替代建筑粘结剂的开发能减少整个建筑工业的能量足迹(maddalena等人的“can portland cement be replaced by low-carbon alternative materials？a study on the thermal properties and carbon emissions of innovative cements”，journal of cleaner production 186；2018；933-942)。
8.例如，已经提出这样的新的水硬性粘结剂：类似于波特兰水泥但包括次要成分例如在发电厂中的煤燃烧期间形成的灰分。然而，次要成分(灰分、火山灰、高炉炉渣)的占比通常为该混合物的最大35％并且该复合波特兰水泥于是包含至少50％熟料。这仍然是过高的熟料含量以至于不是对于波特兰水泥的真正低碳替代品。
9.还已经提出基于偏高岭土的水硬性粘结剂或水泥。偏高岭土为一般组成al2si2o7的脱羟基的氧化铝硅酸盐，其为具有强的凝硬活性的通式al2(oh)4si2o5的高岭石的大部分无定形的脱水产物。概括地，材料的凝硬活性可被定义为材料不具有粘结性质但以细分形式且在水分存在下与氢氧化钙在室温下化学反应以形成具有粘结性质的配混物的能力。高岭石粘土在地壳中普遍存在，并且热处理(例如600-800℃，以称为“闪速(flash)”的短时
长)致使高岭石晶体结构脱羟基而产生偏高岭土。石灰或氢氧化钠和偏高岭土的混合物在水泥脱水期间将引发凝硬反应。该反应改善基于偏高岭土的水泥的粘结性质。由于这些性质，已经提出包括与氢氧化钠结合的闪速偏高岭土的基于偏高岭土的建筑材料，如记载于文献fr3034094或us10315115中。这些建筑粘结剂的流变性质可通过添加增塑剂或减水剂例如聚丙烯酸盐或木质素磺酸盐而改善。然而，这样的方法需要高的温度上升而具有高能耗和因此的需要改善的碳足迹。
10.另一方面，对于具有较少碳足迹的水泥已经提出使用煅烧的高岭石或更广泛的生粘土基体(n.a.hadi，“geo polymerization of kaolin and metakaolin incorporating naoh and high calcium ash”，earth science research vol.5，no.1；2016)。然而，这些水泥，如记载于文献fr3016376中，或者具有过低的物理性质(例如改善的机械强度、减少的毛细吸收或减少的液体渗透性)或者为具有合格的机械性质而需要添加一部分波特兰水泥。
11.另外，传统上，已经提出将建筑粘结剂添加到土壤以形成建筑材料。尽管如此，这些建筑材料具有受限的机械性质。的确，ulrich和christof ziegert的题为“construire en terre crue，construction-r
é
novation-finitions”(2013，
é
ditions le moniteur isbn 978-2-281-11567-3)公开物教导，土壤混凝土的压缩强度从0.6mpa至最大12mpa变化，其中常见值大约为3mpa。另外，题为“trait
é
de construction en terre”的公开物测量用水泥稳定化的土壤的压缩强度的演化，并且特别地表明包含7％水泥的土壤混凝土(即由水泥和粘土构成的粘结剂中50％水泥)的压缩强度值从未超过12mpa。这一直在劝阻建筑者在建筑粘结剂中并且更通常地在需要高压缩强度的建筑材料中使用过高的生粘土含量。
12.因此，需要具有低碳足迹同时产生如下的混凝土机械性质的建筑粘结剂的新配制剂：与来自在建筑领域中常用的水泥例如由nf en 197-1标准所定义的cem i、cem ii、cem iii、cem iv和cem v水泥的混凝土的机械性质至少相当或比其更优。
13.技术问题
14.本发明因此旨在克服现有技术的劣势。特别地，本发明旨在提供用于一方面获得机械性质与波特兰水泥至少相当的建筑材料且另一方面相较于由波特兰水泥形成的混凝土改善居民舒适性的建筑粘结剂配制剂。
15.本发明还旨在提供如下的建筑粘结剂制造方法：用于减少在这样的粘结剂的制备期间排放的温室气体例如二氧化碳的排放，同时保存所述粘结剂与其在建筑领域中使用相关的机械特性。本发明还涉及建筑粘结剂用于制造建筑元件的用途，该建筑元件能够改善相较于常规混凝土的居民舒适性和特别地建筑物的湿热性质。


技术实现要素：

16.为此，本发明涉及用于建筑粘结剂的配制剂，其以脱水形式包括生粘土基体和反絮凝剂。
17.因此，该脱水的配制剂意图全部或部分地取代常规水泥例如波特兰水泥、石灰或铝酸钙水泥(“calcium sulfoaluminate cement
”–
csa，in anglo-saxon terminology)。如下文中将表明，该配制剂容许实现与波特兰水泥(类别c 25/30)相同的机械性能同时将温
室气体排放量减少30-85％和更通常地约50％。
18.而且，生粘土基体的存在容许使用由该配制剂产生的粘结剂的建筑物的更好的湿热传递和因此更好的冷却性质。
19.根据配制剂的其它任选特征：
[0020]-生粘土基体包括至少一种矿物物种，其选自：高岭石、伊利石、蒙脱石、膨润土、绿泥石、蒙脱土、白云母、埃洛石(hallocyte)、海泡石、坡缕石、蛭石和作为若干种粘土的复杂组合的所谓的层间粘土。这些矿物物种的一种或多种在粘结剂配制剂中的存在容许获得具有良好的机械性质(即与包含波特兰水泥的建筑材料的机械性质相当的机械性质)的水泥和更通常建筑材料。优选地，生粘土基体包括选自如下的至少一种矿物物种：高岭石、伊利石、蒙脱石和膨润土。
[0021]-其包括至少80重量％、优选地80-99.5重量％、更优选地90-99重量％的生粘土基体。该生粘土基体的量容许改善通过该配制剂构建的材料的机械性质。
[0022]-反絮凝剂选自：
[0023]-非离子表面活性剂例如聚氧乙烯醚，
[0024]-阴离子试剂，例如选自如下的阴离子试剂：烷基芳基磺酸盐(酯)、氨基醇、碳酸盐、硅酸盐、脂肪酸、腐殖酸盐(例如腐殖酸钠)、羧酸、木质素磺酸盐(例如木质素磺酸钠)、聚丙烯酸盐、磷酸盐或聚磷酸盐例如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、正磷酸钠、羧甲基纤维素及其混合物；
[0025]-聚丙烯酸盐，例如选自聚丙烯酸钠或聚丙烯酸铵的聚丙烯酸盐；
[0026]-胺，例如选自如下的胺：2-氨基-2-甲基-1-丙醇；单、双或三乙醇胺；异丙醇胺(1-氨基-2-丙醇、双异丙醇胺和三异丙醇胺)和n-烷基化乙醇胺；或
[0027]-其混合物。
[0028]
这些反絮凝剂容许良好的粘土分散并且适合于可在建筑中使用的粘土基体。
[0029]-反絮凝剂占比为生粘土基体的至少0.5重量％、优选地生粘土基体的0.5-20重量％、更优选地1-10重量％。这样的浓度容许改善由该配制剂制成的材料的机械性质。
[0030]-其包括：
[0031]
o80至99.5重量％生粘土基体，和
[0032]
o0.5至20重量％反絮凝剂。
[0033]
这样的建筑粘结剂配制剂容许在这样的配制剂与活化剂组合物(composition，组分)联用的情况下获得与波特兰水泥相当的机械性质。
[0034]
本发明进一步涉及建筑粘结剂，其包括根据本发明的建筑粘结剂的配制剂成分和活化剂组合物。
[0035]
特别地，本发明进一步涉及建筑粘结剂，其包括生粘土基体、反絮凝剂和活化剂组合物，该建筑粘结剂的特征在于：其包括至少30重量％生粘土基体。
[0036]
所述活化剂组合物使得可向建筑粘结剂赋予其关注的机械性质并且特别地粘土片层结构。
[0037]
根据建筑材料的其它任选特征：
[0038]-建筑粘结剂包括少于30重量％偏高岭土、优选地少于26重量％偏高岭土、更优选地少于21重量％偏高岭土、少于17重量％偏高岭土、少于13重量％偏高岭土、甚至更优选地
少于10重量％偏高岭土、少于5重量％偏高岭土。例如，其可不包括偏高岭土。
[0039]-生粘土基体包括至少一种选自如下的矿物物种：高岭石、伊利石、蒙脱石、膨润土、绿泥石、蒙脱土、白云母、埃洛石、海泡石、坡缕石、蛭石和作为若干种粘土的复杂组合的所谓的层间粘土。
[0040]-生粘土基体包括至少一种选自如下的矿物物种：高岭石、伊利石、蒙脱石、膨润土、绿泥石、蒙脱土、白云母、埃洛石、海泡石、坡缕石、蛭石和作为若干种粘土的复杂组合的所谓的层间粘土。
[0041]-其包括至少40重量％生粘土基体。
[0042]-反絮凝剂选自：
[0043]-非离子表面活性剂，例如聚氧乙烯醚；
[0044]-阴离子试剂，例如选自如下的阴离子试剂：烷基芳基磺酸盐(酯)、氨基醇、碳酸盐、硅酸盐、脂肪酸、腐殖酸盐(例如腐殖酸钠)、羧酸、木质素磺酸盐(例如木质素磺酸钠)、聚丙烯酸盐、磷酸盐或聚磷酸盐例如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、正磷酸钠、羧甲基纤维素及其混合物；
[0045]-聚丙烯酸盐，例如选自聚丙烯酸钠或聚丙烯酸铵的聚丙烯酸盐；
[0046]-胺，例如选自如下的胺：2-氨基-2-甲基-1-丙醇；单、双或三乙醇胺；异丙醇胺(1-氨基-2-丙醇、双异丙醇胺和三异丙醇胺)和n-烷基化乙醇胺；或
[0047]-其混合物。
[0048]-反絮凝剂占比为建筑粘结剂的至少0.25重量％。
[0049]-活化剂组合物占比为建筑粘结剂的至少10重量％。
[0050]-生粘土基体、反絮凝剂和活化剂组合物形成双组分或多组分体系。
[0051]-其包括：
[0052]-30至80重量％生粘土基体，
[0053]-0.25至20重量％反絮凝剂，和
[0054]-10至50重量％活化剂组合物。
[0055]-活化剂组合物为碱性活化剂组合物。碱性组合物可例如包括具有大于或等于10、更优选地大于或等于12、甚至更优选地基本上等于14的pka的化合物。
[0056]-活化剂组合物包括有机磷化合物例如三聚磷酸钠，优选地有机磷化合物占比为建筑粘结剂的至少2重量％。
[0057]-其包括至少2重量％金属氧化物。特别地，活化剂组合物包括金属氧化物。特别地，金属氧化物以组合物的至少2重量％、优选地组合物的至少5重量％、甚至更优选地组合物的至少10重量％的含量存在。这样的浓度容许改善由该配制剂制成的材料的机械性质。
[0058]-金属氧化物选自：铁氧化物例如feo、fe3o4、fe2o3、氧化铝al2o3、氧化锰(ii)mno、氧化钛(iv)tio2及其混合物。
[0059]-活化剂组合物包括水泥、优选地波特兰水泥。水泥可为例如cem i型水泥。
[0060]-其包括高炉炉渣组合物，优选地高炉炉渣组合物占比为建筑粘结剂的至少5重量％。
[0061]-其包括：
[0062]-40至70重量％生粘土基体，
[0063]-0.5至6重量％反絮凝剂，
[0064]-5至20重量％活化剂组合物，和
[0065]-20至45重量％高炉炉渣。
[0066]-其包括：
[0067]-35至65重量％生粘土基体，
[0068]-0.5至5重量％反絮凝剂，
[0069]-31至49重量％波特兰cem1水泥。
[0070]-其包括：
[0071]-35至65重量％生粘土基体，
[0072]-0.5至5重量％反絮凝剂，
[0073]-10至30重量％高炉炉渣，和
[0074]-15至35重量％波特兰cem1水泥。
[0075]-其包括：
[0076]-45至70重量％生粘土基体，
[0077]-0.5至6重量％反絮凝剂，
[0078]-10至35重量％活化剂组合物，和
[0079]-15至30重量％偏高岭土。
[0080]-其包括：
[0081]-45至70重量％生粘土基体，
[0082]-0.5至5重量％反絮凝剂，
[0083]-10至25重量％活化剂组合物，
[0084]-5至20重量％高炉炉渣，和
[0085]-15至30重量％偏高岭土。
[0086]
这些量容许获得与波特兰水泥相当的机械性质，同时具有少得多的碳足迹。
[0087]
本发明进一步涉及建筑粘结剂的制备方法。
[0088]
建筑粘结剂的制备方法可包括将生粘土基体、反絮凝剂和活化剂组合物混合的步骤，其中所述建筑粘结剂包括至少30重量％生粘土基体。
[0089]
特别地，建筑粘结剂的制备方法可特别地包括以下步骤：
[0090]-制备包括至少一种生粘土基体、一种反絮凝剂和水的粘土悬浮体，
[0091]-向粘土悬浮体添加活化剂组合物，其中所述活化剂组合物能为碱性活化剂组合物和/或包括金属氧化物，和
[0092]-混合以获得建筑粘结剂，其中所述建筑粘结剂包括至少30重量％生粘土基体。
[0093]
根据方法的其它任选特性：
[0094]
其包括混合粘土悬浮体以获得反絮凝的粘土悬浮体的步骤并且在混合步骤之后添加活化剂组合物。
[0095]-建筑粘结剂包括至少50重量％、优选地在50-80重量％之间的生粘土基体。其还可包括至少40重量％生粘土基体、优选地40-60重量％生粘土基体。
[0096]-反絮凝剂占比为建筑粘结剂的至少0.25重量％、优选地建筑粘结剂的至少0.5重量％、更优选地建筑粘结剂的0.5-10重量％。
[0097]-活化剂组合物以粘结剂的至少10重量％的含量存在。例如，金属氧化物以粘结剂的至少10重量％的含量存在。
[0098]
本发明进一步涉及建筑材料例如砂浆、涂料、灰泥、绝缘体、轻型混凝土、预制元件，所述建筑材料包括根据本发明的建筑粘结剂。
[0099]
根据建筑材料的其它任选特征：
[0100]-建筑粘结剂包括挖掘的土壤，其中所述挖掘的土壤包括生粘土基体。实际上，相比于已知建筑材料，在本发明框架内可产生建筑粘结剂，和因此通过延伸(extension)直接来自挖掘的土壤的具有令人满意的压缩强度的建筑材料。挖掘的土壤可进一步包括集料(骨料，聚集体)，例如但不限于砂和/或砾石。
[0101]-其进一步包括一种或多种填料，其中填料例如选自矿物填料或植物填料。填料可为在建筑材料领域中对于本领域技术人员所知晓的任何填料。特别地，它们可选自再生或非再生集料、粉末、砂、砂砾、砾石和/或纤维。纤维可特别为植物来源纤维例如锯屑、木屑和纤维、稻草、亚麻、珍珠岩、软木或甚至细枝(chenevotte)。优选地，根据本发明的建筑材料进一步包括植物来源纤维。
[0102]-其包括颜料。
[0103]-其进一步包括膨胀或发泡剂，例如铝粉末。
[0104]
根据另一方面，本发明涉及根据本发明的建筑粘结剂用于制造覆盖元件、用于制造挤出或模塑的建筑模块例如砖块、或用于制造各种挤出成型体的用途，所述覆盖元件特别地为地板覆盖物例如瓷砖、板坯、铺砌石或镶边物(edging)，墙覆盖物例如内部或外部立面元件(facade elements，门面元件)，外挂板(cladding panels，包层面板)，铺板元件，或瓷砖型屋顶覆盖物。
[0105]
本发明涉及根据本发明的建筑粘结剂用于制造复合材料例如预制面板型建筑面板、预制块例如门或窗过梁、预制墙元件或任意其它预制建筑元件的用途。
[0106]
本发明涉及根据本发明的建筑粘结剂用于制造绝缘模块例如分隔面板或轻型绝缘建筑模块(密度为小于1.5kg/l、优选地小于1.2kg/l、更优选地小于1.0kg/l、更优选地小于0.7kg/l)的用途。
[0107]
本发明涉及根据本发明的建筑粘结剂用于通过增材制造例如借助3d打印机制造建筑元件、建筑物或房屋、或者装饰物品的用途。
[0108]
本发明涉及根据本发明的建筑粘结剂用于以双组分体系形式制造密封剂、胶粘剂或水泥浆的用途，所述双组分体系具有一方面以固体形式的成分和另一方面以液体形式的成分或以两种糊剂形式的成分。
[0109]
本发明还涉及反絮凝剂与生粘土基体和活化剂组合物的组合用于制备建筑粘结剂以获得混凝土的用途，该混凝土具有大于或等于20mpa、优选地大于或等于25mpa、优选地大于或等于40mpa的在滚筒上在第28天时通过nf en 206-1标准测量的最小压缩强度，其中所述生粘土基体占比为建筑粘结剂的至少30重量％。
[0110]
具体地说，本发明包括：
[0111]
1.建筑粘结剂，其包括生粘土基体、反絮凝剂和活化剂组合物，所述建筑粘结剂的特征在于，其包括至少30重量％的生粘土基体。
[0112]
2.根据条目1所述的建筑粘结剂，其特征在于，其包括少于30重量％偏高岭土。
[0113]
3.根据条目1或2之一所述的建筑粘结剂，其特征在于，其包括至少40重量％生粘土基体。
[0114]
4.根据条目1至3任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，反絮凝剂选自：
[0115]-非离子表面活性剂，例如聚氧乙烯醚；
[0116]-阴离子试剂，例如选自如下的阴离子试剂：烷基芳基磺酸盐、氨基醇、碳酸盐、硅酸盐、脂肪酸、腐殖酸盐(例如腐殖酸钠)、羧酸、木质素磺酸盐(例如木质素磺酸钠)、聚丙烯酸盐、磷酸盐或聚磷酸盐例如六偏磷酸硅酸钠、三聚磷酸钠、正磷酸钠、羧甲基纤维素及其混合物；
[0117]-聚丙烯酸盐，例如选自聚丙烯酸钠或聚丙烯酸铵的聚丙烯酸盐；
[0118]-胺，例如选自如下的胺：2-氨基-2-甲基-1-丙醇；单、双或三乙醇胺；异丙醇胺(1-氨基-2-丙醇、双异丙醇胺和三异丙醇胺)和n-烷基化乙醇胺；或
[0119]-其混合物。
[0120]
5.根据条目1至4任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，反絮凝剂占比为建筑粘结剂的至少0.25重量％。
[0121]
6.根据条目1至5任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，活化剂组合物占比为建筑粘结剂的至少10重量％。
[0122]
7.根据条目1至6任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，生粘土基体、反絮凝剂和活化剂组合物形成双组分或多组分体系。
[0123]
8.根据前面条目任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，其包括：
[0124]-30至80重量％生粘土基体，
[0125]-0.25至20重量％反絮凝剂，和
[0126]-10至50重量％活化剂组合物。
[0127]
9.根据前面条目任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，活化剂组合物为碱性活化剂组合物。
[0128]
10.根据条目1至9任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，活化剂组合物包括有机磷化合物例如三聚磷酸钠，优选地有机磷化合物占比为建筑粘结剂的至少2重量％。
[0129]
11.根据前面条目任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，其包括至少2重量％金属氧化物。
[0130]
12.根据条目11所述的建筑粘结剂，其特征在于，金属氧化物选自：铁氧化物例如feo、fe3o4、fe2o3，氧化铝al2o3，氧化锰(ii)mno，氧化钛(iv)tio2，及其混合物。
[0131]
13.根据前面条目任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，其包括高炉炉渣组合物，优选地高炉炉渣组合物占比为建筑粘结剂的至少5重量％。
[0132]
14.根据前面条目任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，活化剂组合物包括波特兰水泥。
[0133]
15.根据前面条目任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，活化剂组合物包括偏高岭土。
[0134]
16.根据条目1至13任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，其包括：
[0135]-40至70重量％生粘土基体，
[0136]-0.5至6重量％反絮凝剂，
[0137]-5至20重量％活化剂组合物，和
[0138]-20至45重量％高炉炉渣。
[0139]
17.根据条目1至14任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，其包括：
[0140]-35至65重量％生粘土基体，
[0141]-0.5至5重量％反絮凝剂，
[0142]-31至49重量％波特兰cem1水泥。
[0143]
18.根据条目1至14任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，其包括：
[0144]-35至65重量％生粘土基体，
[0145]-0.5至5重量％反絮凝剂，
[0146]-10至30重量％高炉炉渣，和
[0147]-15至35重量％波特兰cem1水泥。
[0148]
19.根据条目1至15任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，其包括：
[0149]-45至70重量％生粘土基体，
[0150]-0.5至6重量％反絮凝剂，
[0151]-10至35重量％活化剂组合物，和
[0152]-15至30重量％偏高岭土。
[0153]
20.根据条目1至15任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，其包括：
[0154]-45至70重量％生粘土基体，
[0155]-0.5至5重量％反絮凝剂，
[0156]-10至25重量％活化剂组合物，
[0157]-5至20重量％高炉炉渣，和
[0158]-15至30重量％偏高岭土。
[0159]
21.建筑粘结剂的制备方法(100)，其包括以下步骤：
[0160]-制备(110)包括至少一种生粘土基体、一种反絮凝剂和水的粘土悬浮体，
[0161]-向粘土悬浮体添加(130)活化剂组合物，其中所述活化剂组合物能为碱性活化剂组合物和/或包括金属氧化物，和
[0162]-混合(140)以获得建筑粘结剂，其中所述建筑粘结剂包括至少30重量％生粘土基体。
[0163]
22.根据条目21所述的建筑粘结剂的制备方法，其特征在于，其包括混合(120)粘土悬浮体以获得反絮凝的粘土悬浮体的步骤，和在混合步骤(120)之后添加活化剂组合物。
[0164]
23.根据条目21或22之一所述的制备方法，其特征在于，所述建筑粘结剂包括至少50重量％、优选地在50-80重量％之间的生粘土基体。
[0165]
24.根据条目21至23任一项所述的制备方法，其特征在于，反絮凝剂占比为建筑粘结剂的至少0.25重量％、优选为建筑粘结剂的至少0.5重量％、更优选为建筑粘结剂的0.5-10重量％之间。
[0166]
25.根据条目21至24任一项所述的制备方法，其特征在于，活化剂组合物以粘结剂的至少10重量％的含量存在。
[0167]
26.建筑材料，例如砂浆、涂料、灰泥、绝缘体、轻型混凝土、预制元件，所述建筑材料包括根据条目1至20任一项所述的建筑粘结剂。
测量。
[0181]“粘土基体”意指基于脱水的层状结构的硅酸盐或硅铝酸盐的一种或多种岩石材料，其中所述粘土基体由通过源自具有三维框架的硅酸盐例如长石的变型(alteration)的细粒子构成。因此，粘土基体可包括可例如由高岭石、伊利石、蒙脱石、膨润土、绿泥石、蛭石、偏高岭土或其混合物组成的这样的岩石材料的混合物。表述“生粘土基体”在本发明含义内对应于尚未经历煅烧步骤的粘土基体。特别地，也就是说，其尚未经受任何先前的热处理。例如，其对应于尚未经历高于300℃、优选地高于200℃、和更优选地温度高于150℃的温度上升的粘土基体。实际上，生粘土基体可经历需要通常等于或低于150℃的温度上升的加热步骤，但不经历煅烧步骤。
[0182]“反絮凝剂”或“反絮凝试剂”意指在含水悬浮体中将使集料和胶体离解的任意化合物。反絮凝剂一直例如在油钻探或提取情况下用于使粘土更流体化并且促进提取或钻探。
[0183]“活化剂组合物”意指具有如下功能的任意组合物：加快致密结构的形成、从而增大引入这样的活化剂组合物的材料的机械强度。
[0184]
术语“基本上等于”在本发明含义内对应于相对于比较值改变(相差)小于20％、优选地小于10％、甚至更优选地小于5％的值。
[0185]
发明人已经开发可有利地但非限制地用作波特兰水泥、石灰或csa的取代品的建筑粘结剂的新配制剂。
[0186]
根据本发明的配制剂和更具体地根据本发明的建筑粘结剂具有如下优势：具有比大部分建筑粘结剂或现今在世界上使用最多的水硬性粘结剂(即波特兰水泥)少至少两倍的碳足迹。实际上，根据本发明的建筑粘结剂主要由尚未经历煅烧步骤(一种也产生温室气体和更特别地二氧化碳的排放的耗能步骤)的粘土基体(也称为生粘土基体)构成。
[0187]
而且，根据本发明的配制剂或建筑粘结剂具有比同等产品低的熟料含量并且对于同等的机械性质容许缩减co2排放量和制造成本。
[0188]
有利地，如将在实施例中表明，根据本发明的建筑粘结剂容许制造具有与用波特兰水泥或“低碳”材料(例如前面描述的那些)配制的混凝土至少相当的机械性质的建筑材料。
[0189]
因此，根据第一方面，本发明涉及用于建筑粘结剂的配制剂，其以脱水形式包括生粘土基体和反絮凝剂。
[0190]
如所提到的，生粘土基体的使用容许减少建筑粘结剂的环境影响。
[0191]
反絮凝剂已经与粘土一起使用。这在陶器和陶瓷中尤其如此，其中以液体和非脱水状态的泥釉(slip)的制备可包括将反絮凝剂与粘土基体混合。该做法容许粘土液化以只收取细粒子，并且未预期用于建筑粘结剂的制备。
[0192]
此处，在不局限于理论的情况下，反絮凝剂独自可来到构成生粘土基体的片层的界面处的位置并且将其解构。因此，反絮凝剂的使用将使得可由生粘土基体获得包括解构的生粘土基体并且能够在活化剂组合物存在下形成更有效的建筑粘结剂的配制剂。
[0193]
这样的配制剂可临时地制备或者在制造场地制备并然后可能储存并然后输送到建筑场地。
[0194]
因此，本发明涉及例如包括生粘土基体和反絮凝剂的建筑粘结剂的配制剂，其在
等待其与活化剂组合物混合之际储存和/或输送，从而使得能够形成建筑粘结剂。特别地，配制剂可储存在容量为0.5l至50l的容器中。
[0195]
将详细地呈现根据本发明配制剂的成分各自的一般和优选特性。
[0196]
生粘土基体
[0197]
生粘土基体可例如包括至少一种选自如下的矿物物种：高岭石、伊利石、蒙脱石、膨润土、绿泥石和蛭石。
[0198]
下表1显示这些矿物物种的化学特性。
[0199]
[表1]
[0200][0201]
优选地，根据本发明的配制剂包括至少80重量％生粘土基体、更优选地至少90重量％生粘土基体。事实上，根据本发明的建筑粘结剂的配制剂具有如下优势：能够包括大量的生粘土基体，而这不改变建筑材料的机械性质，因此使得可制造具有适合的机械性能的建筑材料。
[0202]
更进一步，优选地根据本发明的配制剂包括至多98重量％生粘土基体、更优选地至多96重量％生粘土基体。实际上，根据本发明的建筑粘结剂的配制剂还包括至少一种反絮凝剂，因此限制生粘土基体在配制剂中的比例。
[0203]
因此，特别地，根据本发明的配制剂可包括80-99.5重量％生粘土基体、优选地90-99重量％或80-98重量％生粘土基体、更优选地85-97重量％生粘土基体、和甚至更优选地90-96重量％生粘土基体。
[0204]
反絮凝剂
[0205]
很多化合物可充当反絮凝剂并且很多通常为本领域技术人员所知晓。
[0206]
在本发明上下文中，反絮凝剂特别特别地为非离子表面活性剂例如聚氧乙烯醚。聚氧乙烯醚可例如选自：聚(氧乙烯)月桂基醚。
[0207]
反絮凝剂还可为阴离子试剂例如阴离子表面活性剂。特别地，阴离子试剂可选自：烷基芳基磺酸盐(酯)、氨基醇、碳酸盐、硅酸盐、脂肪酸、腐殖酸盐(例如腐殖酸钠)、羧酸、木质素磺酸盐(例如木质素磺酸钠)、聚丙烯酸盐、磷酸盐或聚磷酸盐例如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、正磷酸钠、羧甲基纤维素及其混合物。
[0208]
反絮凝剂还可为聚丙烯酸盐。于是其可选自例如聚丙烯酸钠和聚丙烯酸铵。
[0209]
反絮凝剂可为选自例如以下的胺：2-氨基-2-甲基-1-丙醇；单、双或三乙醇胺；异
丙醇胺(1-氨基-2-丙醇、双异丙醇胺和三异丙醇胺)和n-烷基化乙醇胺。
[0210]
反絮凝剂还可为硅酸盐例如硅酸钠、偏硅酸钠或三硅酸钠。
[0211]
替代地，反絮凝剂可为化合物的混合物例如包括至少两种选自如下的化合物的混合物：非离子表面活性剂、阴离子试剂、聚丙烯酸盐、胺和有机磷化合物。
[0212]
特别地，反絮凝剂可为硅酸钠和碳酸钠的混合物。
[0213]
优选地，反絮凝剂选自：木质素磺酸盐(例如木质素磺酸钠)、聚丙烯酸盐、腐殖酸盐及其混合物。
[0214]
反絮凝剂优选地以盐的形式。
[0215]
然而，本发明不限于前述的反絮凝剂，可使用本领域技术人员所知晓的任意类型反絮凝剂代替前述的反絮凝剂。
[0216]
特别地，反絮凝剂占比为生粘土基体的至少0.5重量％、优选为生粘土基体的至少1重量％、更优选为生粘土基体的至少2重量％、甚至更优选为生粘土基体的至少3重量％和例如为生粘土基体的至少4重量％。实际上，在这样的反絮凝剂浓度的情况下，根据本发明的粘结剂配制剂于是可与活化剂组合物组合使用以形成具有有利的机械性质的材料。
[0217]
更进一步，反絮凝剂占比为生粘土基体的至多20重量％、优选地生粘土基体的至多10重量％。实际上，过高的浓度对于形成具有有利的机械性质的材料并非必须。
[0218]
特别地，反絮凝剂占比为生粘土基体的0.5-20重量％、优选为生粘土基体的1-10重量％、更优选为生粘土基体的3-10重量％和甚至更优选为生粘土基体4-10重量％。
[0219]
根据另一方面，本发明进一步涉及建筑粘结剂，其包括根据本发明的建筑粘结剂配制剂和活化剂组合物的成分。
[0220]
正是与生粘土基体和反絮凝剂配合的活化剂组合物的添加将向建筑粘结剂赋予其所关注的机械性质。
[0221]
建筑粘结剂可有利地采取双组分或多组分体系的形式，即其可包括其以并列形式的成分，即生粘土基体、反絮凝剂和活化剂组合物。
[0222]
特别地，在对于建筑粘结剂的实际使用所需的混合步骤之前，可准备建筑粘结剂使得活化剂组合物不与生粘土基体和/或反絮凝剂接触。这样的特征具有如下优势：建筑粘结剂的稳定性可在其使用前改善。
[0223]
例如，建筑粘结剂可对应于与根据本发明的粘结剂配制剂对应的混合物和放置在另一容器中的活化剂组合物的组合。在双组分或多组分体系中，所述组分可不全是相同形式(例如液体、固体或糊剂)或所述组分可为糊剂形式或它们放置在不同容器中。
[0224]
在刚要使用前，建筑粘结剂可与水或更通常地与容许建筑粘结剂成分彻底混合的含水溶液混合。尽管如此，在所述水添加前，其可以至少部分地以脱水形式的建筑粘结剂的形式。
[0225]
如下面将描述的，活化剂组合物可为液体组合物。因此，建筑粘结剂可在不添加水或另外的含水溶液的情况下形成。
[0226]
有利地，并且如将详述地，建筑粘结剂(反絮凝剂和粘土基体)的组分的一些可在添加活化剂组合物前与水混合。
[0227]
尽管如此，建筑粘结剂还可有利地以脱水形式制备。在该情形中，其可在刚要使用前与含水溶液混合。这使得输送和包装更容易。
[0228]
在不局限于理论的情况下，活化剂组合物将容许在粘土片层之间构成网络，这将向根据本发明的建筑粘结剂赋予其机械性质。
[0229]
活化剂组合物例如以建筑粘结剂的至少10重量％、优选地建筑粘结剂的至少15重量％、更优选地建筑粘结剂的至少20重量％、甚至更优选地建筑粘结剂的至少25重量％和例如建筑粘结剂的至少30重量％的含量存在。
[0230]
另外，活化剂组合物占比可为建筑粘结剂的至多50重量％、优选为建筑粘结剂的至多45重量％和更优选为建筑粘结剂的至多40重量％。
[0231]
特别地，活化剂组合物占比可为建筑粘结剂的10-50重量％、优选为建筑粘结剂的15-50重量％。
[0232]
更优选地，活化剂组合物占比为建筑粘结剂的10-35重量％、甚至更优选为建筑粘结剂的15-30重量％。
[0233]
特别地，活化剂组合物可包括金属氧化物和/或为碱性活化剂组合物。
[0234]
优选地，金属氧化物为过渡金属氧化物。
[0235]
更优选地，金属氧化物选自：铁物例如feo、fe3o4、fe2o3、氧化铝al2o3、氧化锰(ii)mno、氧化钛(iv)tio2及其混合物。
[0236]
金属氧化物可优选地源于例如由铁矿石制造生铁期间形成的高炉炉渣组合物。
[0237]
金属氧化物以建筑粘结剂的至少2重量％、优选地建筑粘结剂的至少5重量％、更优选地建筑粘结剂的至少10重量％的含量存在。
[0238]
当活化剂组合物为碱性活化剂组合物时，碱性组合物可优选地包括具有大于或等于10、更优选地大于或等于12、甚至更优选地基本上等于14的pka的化合物。于是其可被认为是强碱。
[0239]
特别地，活化剂组合物可包括氢氧化钠和硅酸钠的混合物。活化剂组合物可以固体形式使用。其也可例如在碱性活化剂组合物情形中以液体形式使用。在该情形中，对于配制剂给出的百分数对应于液体组合物的重量。关于液体碱性活化剂组合物，其可包括组合物总重量的以干产物克数计10-70％、优选地20-60％、更优选地30-50％的氢氧化钠和硅酸钠的混合物。
[0240]
碱性组合物和更宽泛地活化剂组合物可例如包括有机磷化合物例如以首字母缩略词natpp命名的三聚磷酸钠。
[0241]
有利地，活化剂组合物可为进一步包括金属氧化物的碱性活化剂组合物。如将在实施例中表明，由这样的活化剂组合物制备的建筑粘结剂具有良好的机械性质。因此，优选地活化剂组合物可包括金属氧化物和至少一种具有大于或等于10的pka的化合物。
[0242]
活化剂组合物可为含水组合物。因此，其可优选地包括水。如下面将描述的，其使用可在根据本发明的建筑粘结剂的形成中与水的添加组合(合并)。然而，替代地，活化剂组合物以固体形式例如以粉末形式。
[0243]
优选地，生粘土基体占比为建筑粘结剂的至少30重量％、优选地建筑粘结剂的至少40重量％、更优选地40-80重量％、甚至更优选地45-65重量％、甚至更优选地50-60重量％。
[0244]
同样地，反絮凝剂占比可为建筑粘结剂的至少0.25重量％、优选为建筑粘结剂的至少0.5重量％、更优选为建筑粘结剂的至少1重量％、甚至更优选为建筑粘结剂的至少1.5
重量％和例如为建筑粘结剂的至少2重量％。
[0245]
另外，反絮凝剂占比可为建筑粘结剂的至多20重量％、优选为建筑粘结剂的至多15重量％和更优选为建筑粘结剂的至多10重量％。
[0246]
特别地，反絮凝剂占比为建筑粘结剂的0.25-10重量％、优选为建筑粘结剂的0.5-10重量％、更优选为建筑粘结剂的1-10重量％、建筑粘结剂的1-8重量％、建筑粘结剂的2-8重量％、建筑粘结剂的2-5重量％。甚至更优选地，反絮凝剂占比可为建筑粘结剂的0.5-6重量％、建筑粘结剂的1-4重量％。
[0247]
在一种特定实施方式中，根据本发明的建筑粘结剂包括：
[0248]-30至80重量％生粘土基体，
[0249]-0.25至20重量％反絮凝剂，和
[0250]-10至50重量％活化剂组合物。
[0251]
优选地，根据本发明的建筑粘结剂包括：
[0252]-45至60重量％生粘土基体，
[0253]-0.25％至5重量％、优选地1％至4％的反絮凝剂，和
[0254]-10至50重量％活化剂组合物。
[0255]
优选地，根据本发明的建筑粘结剂包括：
[0256]-30至80重量％生粘土基体，
[0257]-1至10重量％反絮凝剂，和
[0258]-10至50重量％活化剂组合物。
[0259]
优选地，根据本发明的建筑粘结剂包括：
[0260]-50至75重量％生粘土基体，
[0261]-1至10重量％反絮凝剂，和
[0262]-15至50重量％活化剂组合物。
[0263]
更优选地，根据本发明的建筑粘结剂包括：
[0264]-50至70重量％生粘土基体，
[0265]-2至5重量％反絮凝剂，和
[0266]-15至45重量％活化剂组合物。
[0267]
更优选地，根据本发明的建筑粘结剂包括：
[0268]-50至60重量％生粘土基体，
[0269]-2至5重量％反絮凝剂，和
[0270]-25至45重量％金属氧化物。
[0271]
甚至更优选地，根据本发明的建筑粘结剂包括：
[0272]-30至80重量％生粘土基体，
[0273]-1至10重量％反絮凝剂，
[0274]-10至40重量％金属氧化物，和
[0275]-2至15重量％强碱。
[0276]
除生粘土基体、反絮凝剂和活化剂组合物之外，建筑粘结剂还可包含偏高岭土、闪速(flash)或非闪速的水泥、石灰和/或灰泥。另外，如将在实施例中说明的，一些建筑粘结剂组合物可具有与波特兰水泥相当或优于其的机械性能。因此，甚至更优选地，根据本发明
的建筑粘结剂包括：
[0277]-45至70重量％生粘土基体，
[0278]-0.5至6重量％反絮凝剂，
[0279]-10至35重量％活化剂组合物，和
[0280]-15至30重量％偏高岭土。
[0281]
甚至更优选地，根据本发明的建筑粘结剂包括：
[0282]-35至65重量％生粘土基体，
[0283]-0.5至5重量％反絮凝剂，
[0284]-10至30重量％高炉炉渣，和
[0285]-15至35重量％波特兰cem1水泥。
[0286]
甚至更优选地，根据本发明的建筑粘结剂包括：
[0287]-40至70重量％生粘土基体，
[0288]-0.5至6重量％反絮凝剂，
[0289]-5至20重量％活化剂组合物，和
[0290]-20至45重量％高炉炉渣。
[0291]
甚至更优选地，根据本发明的建筑粘结剂包括：
[0292]-45至70重量％生粘土基体，
[0293]-0.5至5重量％反絮凝剂，
[0294]-10至25重量％活化剂组合物，
[0295]-5至20重量％高炉炉渣，和
[0296]-15至30重量％偏高岭土。
[0297]
如所提到的，以上配制剂为开放式(open)配制剂并且建筑粘结剂可另外包括补充化合物例如增塑剂或减水剂。
[0298]
另外，水对本文中称为建筑粘结剂的组合物的干物质的重量比受控并且优选为小于1、有利地基本上等于0.6。
[0299]
根据另一方面，本发明涉及建筑粘结剂的制备方法。这样的根据本发明的方法，如图1中说明的，具有作为如下的所谓的低碳方法的优势：即，其温室气体排放量例如特别地二氧化碳排放量与已知的制备建筑粘结剂的方法的温室气体排放量相比减少的方法。这样的在温室气体排放量方面的减少特别地与缺少尤其耗能的煅烧阶段相关。
[0300]
特别地，所述方法包括制备110包括至少一种生粘土基体、一种反絮凝剂和水的粘土悬浮体。如前面一样，生粘土基体可包括至少一种选自如下的矿物物种：高岭石、伊利石、蒙脱石、膨润土、绿泥石、蒙脱土、白云母、埃洛石、海泡石、坡缕石、蛭石，和作为若干种粘土的复杂组合的所谓的层间粘土。有利地，制备步骤110始于包括生粘土基体和反絮凝剂的脱水的预混物。
[0301]
在悬浮体制备步骤110中，可添加水使得水质量对建筑粘结剂质量的比率为小于1并且例如为在0.4和0.8之间。另外，水可有利地在生粘土基体和反絮凝剂已经干混之后添加。
[0302]
有利地，在粘土悬浮体的制备步骤110期间使用的生粘土基体可来自于在建筑场地附近挖掘的土壤。因此，建筑粘结剂的制备方法可包括在制备110粘土悬浮体前挖掘包括
生粘土基体的土壤的步骤。另外，在该情形中，所述方法可包括挖掘的土壤的准备步骤，其中所述准备可包括例如：干燥、破碎、筛分、储存。
[0303]
因此，根据本发明的建筑粘结剂的制备可容许至少部分由来自建筑场地的生材料制成的现场混凝土的制备。这样的特性进一步减少所制造的混凝土的环境足迹。
[0304]
优选地，根据本发明的方法可在粘土悬浮体的制备之后包括混合粘土悬浮体以获得分散的或反絮凝的粘土悬浮体的步骤120。
[0305]
混合120粘土悬浮体的所述步骤可有利地但非限制地在选自如下的装置中进行：混合器和卡车式混合器或更通常在适于混合用于制造建筑粘结剂的粘土悬浮体的任意装置内，还可使用利用超声的分散装置。
[0306]
在添加活化剂组合物前混合120粘土悬浮体的所述步骤可在至少10秒、优选地至少30秒、更优选地至少60秒时期内进行。
[0307]
另外，在添加活化剂组合物前混合120粘土悬浮体的所述步骤可在至多24小时、优选地至多12小时、更优选地至多6小时时期内进行。
[0308]
所述方法还包括将活化剂组合物添加130到粘土悬浮体的步骤。与以上详述地，活化剂组合物可包括金属氧化物和/或为碱性活化剂组合物。
[0309]
所述方法包括均化或混合步骤140以获得建筑粘结剂。
[0310]
在添加活化剂组合物之前、同时或之后，根据本发明的方法可包括添加用于改变最终建筑材料的机械性质的添加剂或材料。
[0311]
所添加的材料可为例如选自填料、粉末、砂、砂砾、砾石和/或纤维的再生或非再生集料和任选的颜料。
[0312]
所述方法还可包括添加增塑剂。增塑剂可为例如聚丙烯酸酯(盐)、聚萘磺酸酯(盐)、聚羧酸酯(盐)或聚膦酸酯(盐)。
[0313]
所述方法还可包括添加纤维。纤维例如选自：植物纤维例如棉、亚麻、大麻、纤维素、竹子、芒草纤维，合成纤维例如金属、玻璃、碳、聚丙烯纤维，及其混合物。纤维的存在可容许形成具有改善的机械和绝缘性质的建筑材料。
[0314]
所述方法还可包括添加集料。集料例如选自：砾石、破碎的再生混凝土及其混合物。
[0315]
所述方法还可包括添加添加剂。添加剂例如选自：合成或天然的流变延缓剂、抗收缩剂、保水剂、引气剂、合成树脂及其混合物。
[0316]
特别地，根据本发明的建筑粘结剂的制备将包括添加砂和水。砂可特别地在“现场”混凝土情形中可能从挖掘的材料获得。砂还可为沙漠砂。
[0317]
所得的建筑材料可例如选自：砂浆、涂料或灰泥。
[0318]
因此，根据另一方面，本发明涉及由根据本发明的建筑粘结剂形成的建筑材料。
[0319]
更进一步，本发明涉及由根据本发明的方法获得的建筑粘结剂。本发明涉及由根据本发明的方法获得的建筑材料。
[0320]
本发明特别地容许制造：
[0321]-绝缘建筑材料：由添加有“植物或多孔”型轻质集料的根据本发明的建筑粘结剂；
[0322]-轻型混凝土：由添加有铝粉末型发泡剂的根据本发明的建筑粘结剂。这将容许空气被捕获在材料中并且改善其绝缘性质；
[0323]-预制元件：由根据本发明的建筑粘结剂在工厂制造混凝土砌块或板坯；和
[0324]-绝缘模块。
[0325]
因此，本发明还涉及根据本发明的建筑粘结剂用于制造覆盖元件、用于制造挤出或模塑的建筑模块、或更通常地用于制造各种挤出成型体的用途。
[0326]
覆盖元件可例如选自地板覆盖物例如瓷砖、石板、铺砌石或边界，墙覆盖物例如内部或外部立面元件、外挂板、铺板元件或瓷砖型屋顶覆盖物。关于挤出或模塑的建筑砌块，其为例如砖块。
[0327]
本发明还涉及根据本发明的建筑粘结剂用于制造复合材料、预制块的用途。
[0328]
复合材料为例如预制面板型建筑面板，而预制块为例如门或窗过梁、预制墙元件或任意其它预制建筑元件。
[0329]
本发明还涉及根据本发明的建筑粘结剂用于制造绝缘模块、例如分隔面板或轻型绝缘建筑模块的用途。这些绝缘模块具有例如少于1.5kg/l、优选地少于1.2kg/l、更优选地少于1.0kg/l、和甚至更优选地少于0.7kg/l的密度。
[0330]
本发明还涉及根据本发明的建筑粘结剂用于实施增材制造的用途。特别地，增材制造的实施可使用自动化3d构建系统例如3d打印机进行。这样的增材制造可用于制造建筑元件、建筑物或房屋或装饰物品。
[0331]
更通常地，本发明还涉及反絮凝剂与生粘土基体和活化剂组合物的组合用于制备建筑粘结剂以获得混凝土的用途，其中所述生粘土基体占比为建筑粘结剂的至少30重量％，所述混凝土具有大于或等于20mpa、优选地大于或等于25mpa、优选地大于或等于40mpa在第28天时通过iso 1920-4：2005标准(混凝土测试
–
第4部分：strength of hardened concrete)测量的最小压缩强度。
[0332]
本发明还涉及反絮凝剂与生粘土基体和活化剂组合物的组合用于制备建筑粘结剂以获得混凝土的用途，其中所述生粘土基体占比为建筑粘结剂的至少30重量％，所述混凝土具有大于或等于20mpa、优选地大于或等于25mpa、更优选地大于或等于40mpa的在第28天时通过nf en 197-1标准测量的最小压缩强度。
[0333]
如下面的实施例说明的，本发明提供基于生粘土基体、反絮凝剂和活化剂组合物的混合物的解决方案以提供如下的建筑粘结剂：具有类似于标准建筑粘结剂的机械性质，同时具有减少的碳足迹。
[0334]
实施例
[0335]
建筑粘结剂的制备：
[0336]
在下面给出的所有实施例中，根据本发明的配制剂根据如下的相同方案而制备：也就是说，干预混物在生粘土基体和反絮凝剂之间以预定量制成，和然后添加水并将溶液以低速即基本上以每分钟六百转数混合三十秒。接着，将活化剂组合物加入到预混物并然后将预混物以高速即以约每分钟一千五百转数混合三分钟。
[0337]
将组合物(也称为建筑粘结剂)的水对干物质的重量比调至基本上等于0.6的值。
[0338]
然后将所得建筑粘结剂倒入模具中并且使其在室温下即大约20摄氏度下固化28天。
[0339]
建筑粘结剂的机械性质的测量方法：
[0340]
熟化一旦完全，就测量机械强度。建筑粘结剂的机械强度意指其压缩强度，其中这
样的压缩按照nf en 196-1标准对具有40毫米边长和160毫米长度的棱柱体测量并且以兆帕斯卡(mpa)表示。
[0341]
根据本发明的建筑粘结剂与已知建筑粘结剂的比较：
[0342]
下表2显示对于不同类型的建筑粘结剂的已知配方和根据本发明的配方。与各配制剂相关的组分的质量作为建筑粘结剂(干重量)的总质量的百分数表示。
[0343]
[表2]
[0344][0345]
因此，表2显示并非本发明部分的已知建筑粘结剂(cem1、hp2a1、cmt粘结剂)的机械强度，例如其压缩强度为大约45mpa的cem1型建筑粘结剂(更以名称“波特兰”水泥为人熟知的)。
[0346]
hp2a1配制剂可通过遵循专利申请fr3034094的教导而获得。建筑粘结剂型hp2a1包括35重量％通过煅烧高岭土获得的偏高岭土、65重量％活化剂组合物。因此，这样的建筑粘结剂的大约42mpa的相对强度低于波特兰型建筑粘结剂的强度。
[0347]
最后，通过遵循专利申请fr3016376的教导获得的cmt建筑粘结剂包括75重量％生粘土基体、10重量％特别地包含石灰的活化剂组合物和15重量％波特兰型水泥。根据专利申请fr3016376与这样的包括大部分生粘土基体的粘结剂相关的机械强度为大约25mpa并且因此将具有大幅低于波特兰或hp2a1型建筑粘结剂的压缩强度的压缩强度。尽管如此，申请人对这些测试的再现未容许获得大于或等于10mpa的强度。因此，在高浓度生粘土基体的存在下并且在不存在反絮凝剂的情况下，建筑粘结剂不会产生具有足够的机械性质的混凝土。
[0348]
表2还显示根据本发明的mup1配制剂。值得注意的是，尽管包括大部分生粘土基体(55％)但包括3％反絮凝剂的该配制剂具有与波特兰水泥的机械强度相同的机械强度。
[0349]
反絮凝剂的重要性
[0350]
下表3显示已知配制剂hp2a_x02以及三种根据本发明的配制剂mup2、mup s9-1和mup s10-1。
[0351]
[表3]
[0352][0353]
hp2a2型建筑粘结剂包括54重量％生粘土基体、23重量％活化剂组合物(碱性硅酸盐溶液和/或natpp)、18重量％偏高岭土和5％ bfs。特别地，这样的配制剂可源自专利申请fr3034094的教导。与这样的粘结剂相关的机械强度为大约27mpa。
[0354]
相反，根据本发明获得且包括除存在3％反絮凝剂之外近似组成的mup2粘结剂具有43mpa的机械强度。这样的强度可被认为是与波特兰水泥的机械强度相当的。
[0355]
类似地，根据本发明获得且包括除存在1.5％反絮凝剂之外的近似组成的mups9-1粘结剂具有46mpa的机械强度。这样的强度可被认为是与波特兰水泥的机械强度相当的。
[0356]
这些结果确认根据本发明的建筑粘结剂的相关性并且凸显因例如来自高炉炉渣的金属氧化物的存在而赋予的关于压缩强度的优势。
[0357]
下表4a显示已经给出的根据本发明的配制剂mup1和尚未添加反絮凝剂的相当配制剂。
[0358]
[表4a]
[0359][0360]
该比较表明，根据本发明配制剂可达到45mpa的机械强度而不含反絮凝剂(cmt2)的相同配制剂根据专利申请fr3016376具有仅25mpa的机械强度。另外，如上文一样，申请人对这些测试的重复未容许获得就cmt2测试而言大于或等于10mpa的强度。因此，在高浓度生粘土基体存在下且在不存在反絮凝剂的情况下，建筑粘结剂不会产生具有足够机械性质的混凝土。如上所述，反絮凝剂与生粘土基体和活化剂组合物的组合存在容许改善建筑粘结剂的机械强度。
[0361]
下表4b显示根据本发明的配制剂mups8-1和mups12-1与尚未添加反絮凝剂的参比配制剂的比较。
[0362]
[表4b]
[0363][0364]
该比较表明，根据本发明的配制剂可达到大于或等于40mpa的机械强度，而不含反絮凝剂的相同配制剂(mups8-2或mups11-3)没达到30mpa的机械强度。如在前面段落中描述的，反絮凝剂与生粘土基体、活化剂组合物和可能的偏高岭土的组合存在容许使此处(本文)的建筑粘结剂机械强度改善大于约30％。
[0365]
下表4c详述根据本发明的多种建筑粘结剂的配制剂与参比粘结剂(mups2-1和mups2-2)的比较。这些建筑粘结剂的不同之处具体在于：根据本发明的建筑粘结剂包括反絮凝剂。
[0366]
[表4c]
[0367][0368]
表4c显示水泥具有活化剂组合物作用的配制剂。
[0369]
已经除去反絮凝剂的相当配制剂具有低且不足的机械强度。
[0370]
相反，以大于或等于50％含量的生粘土与水泥和反絮凝剂组合的组合容许实现超过20mpa的强度。所得的机械性质倍增大于三倍。
[0371]
金属氧化物和碱性活化剂组合物的组合使用：
[0372]
下表5详述根据本发明的多种建筑粘结剂的配制剂。特别地，这些建筑粘结剂的不同之处在于，一些包括碱性活化剂组合物(在该情形中具有natpp的溶液)且另一些包括波特兰水泥。
[0373]
[表5]
[0374][0375]
表5显示包括如下混合物的配制剂：
[0376]-包括金属氧化物的高炉炉渣(bfs)，和
[0377]-三聚磷酸钠
[0378]
具有45mpa的机械强度。
[0379]
将碱性活化剂组合物用cem1水泥取代的相当配制剂具有类似的机械强度。
[0380]
另外，不含bfs的mups5-1组合物具有可接受的但较低的压缩强度值。该组合物表明，由于本发明，对于这些包括大于50％生粘土基体的建筑粘结剂可达到高于20mpa的机械强度值。
[0381]
来自根据本发明的建筑粘结剂的混凝土配制剂：
[0382]
下表6详述包括由波特兰水泥(b-波特兰)形成的参比混凝土和由根据本发明的建筑粘结剂形成的混凝土(mup_ba1、mup_ba2、mup_ba3)在内的多种混凝土的配制剂。这些混凝土的不同之处具体在于：生粘土基体种类(nature)、反絮凝剂种类和使用的活化组合物。
[0383]
[表6]
[0384][0385]
如表6中显示，根据本发明的混凝土具有与用由波特兰水泥形成的混凝土获得的压缩强度相当的压缩强度。因此，本发明容许从生粘土基体形成如下的低碳建筑粘结剂：具有足以使其成为满足该行业大部分需求的建筑材料的机械性质。

技术特征：
1.用于建筑粘结剂的配制剂，其包括在干燥状态下的生粘土基体和反絮凝剂，所述反絮凝剂占所述生粘土基体的至少0.5重量％。2.根据权利要求1所述的配制剂，其特征在于，所述生粘土基体包括至少一种选自以下的矿物物种：高岭石、伊利石、蒙脱石、膨润土、绿泥石、蒙脱土、白云母、埃洛石、海泡石、坡缕石、蛭石、以及作为若干种粘土的复杂组合的层间粘土。3.根据权利要求1或2所述的配制剂，其特征在于，所述生粘土基体包括至少一种选自以下的矿物物种：高岭石、伊利石、蒙脱石、膨润土、绿泥石和蛭石。4.根据权利要求1-3任一项所述的配制剂，其特征在于，其包括至少80重量％的生粘土基体。5.根据权利要求1-4任一项所述的配制剂，其特征在于，所述反絮凝剂占所述生粘土基体的1-10重量％。6.根据权利要求1至4任一项所述的配制剂，其特征在于，所述配制剂包含：-80至99.5重量％的生粘土基体，和-0.5至20重量％的反絮凝剂。7.根据权利要求1至6任一项所述的配制剂，其特征在于，反絮凝剂选自：-非离子表面活性剂，例如聚氧乙烯醚；-阴离子试剂，例如选自如下的阴离子试剂：烷基芳基磺酸盐、氨基醇、碳酸盐、硅酸盐、脂肪酸、腐殖酸盐(例如腐殖酸钠)、羧酸、木质素磺酸盐(例如木质素磺酸钠)、聚丙烯酸盐、磷酸盐或聚磷酸盐例如六偏磷酸硅酸钠、三聚磷酸钠、正磷酸钠、羧甲基纤维素及其混合物；-聚丙烯酸盐，例如选自聚丙烯酸钠或聚丙烯酸铵的聚丙烯酸盐；-胺，例如选自如下的胺：2-氨基-2-甲基-1-丙醇；单、双或三乙醇胺；异丙醇胺(1-氨基-2-丙醇、双异丙醇胺和三异丙醇胺)和n-烷基化乙醇胺；或-其混合物。8.根据权利要求1至7任一项所述的配制剂，其特征在于，反絮凝剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。9.根据权利要求1至8任一项所述的配制剂，其特征在于，所述配制剂包含低于10重量％的水量。10.建筑粘结剂，包括根据权利要求1至9任一项所述的用于建筑粘结剂的配制剂的组分、以及活化剂组合物，优选地，活化剂组合物占建筑粘结剂的至少10重量％。11.根据权利要求10所述的建筑粘结剂，其特征在于，其进一步包含高炉炉渣组合物，优选地高炉炉渣组合物占建筑粘结剂的至少5重量％。12.根据权利要求10或11所述的建筑粘结剂，其特征在于，其包括至少30重量％的生粘土基体。13.根据权利要求10-12任一项所述的建筑粘结剂，其特征在于，所述反絮凝剂占建筑粘结剂的至少0.25重量％。14.根据权利要求10至13任一项所述的建筑粘结剂的用途，用于制造覆盖元件，所述覆盖元件特别地为地板覆盖物例如瓷砖、板坯、铺砌石或镶边物，墙覆盖物例如内部或外部立面元件、外挂板、铺板元件或瓷砖型屋顶覆盖物，用于制造挤出或模塑的建筑模块例如砖
块，或用于制造各种挤出成型体，或用于制造复合材料，所述复合材料为例如预制面板型建筑面板、预制块例如门或窗过梁、预制墙元件或任意其它预制建筑元件，或用于制造绝缘模块，所述绝缘模块为例如分隔面板或轻型绝缘建筑模块，或用于通过增材制造例如借助3d打印机制造建筑元件、建筑物或房屋、或者装饰物品。15.建筑材料，例如，砂浆、涂料、灰泥、绝缘体、轻型混凝土、预制元件，所述建筑材料包含权利要求10至13任一项所述的建筑粘结剂。

技术总结
本发明涉及低碳建筑粘结剂的新配制剂、制备方法和建筑材料。具体地说，本发明涉及低碳建筑粘结剂的配制剂，其以脱水形式包括生粘土基体和反絮凝剂。本发明还涉及建筑粘结剂、该建筑粘结剂的制备方法以及包括根据本发明的建筑粘结剂的建筑材料。建筑粘结剂的建筑材料。建筑粘结剂的建筑材料。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：马特尔阿普
技术研发日：2019.12.31
技术公布日：2023/8/21