絕熱礦物泡沫的製作方法

2023-08-02 21:14:16 4

絕熱礦物泡沫的製作方法
【專利摘要】本發明涉及由水泥的漿料和水性泡沫生產絕熱礦物泡沫的生產方法。本發明還涉及由此方法得到的礦物泡沫、其用途和通過此礦物泡沫生產的建築元件。
【專利說明】絕熱礦物泡沬

【技術領域】
[0001] 本發明涉及具有水泥基料的絕熱礦物泡沫的生產方法，涉及由此獲得的礦物泡 沫，並涉及包括這些泡沫的建築元件。

【背景技術】
[0002] 通常，礦物泡沫因其絕熱性質而非常有利於許多應用。礦物泡沫是以泡沫形式的 材料。此材料因其孔和空的空間而通常比常規混凝土的重量更輕。其也被稱為水泥泡沫。 這些孔或空的空間是因為在礦物泡沫中的空氣的存在而產生，它們可以為氣泡的形式。用 lm3的原材料可以生產約5m3的成品，亦即，一種材料其中20%為材料而80%為空氣（這對 具有約為400kg/m 3的密度的元件是有效的）。
[0003] 當礦物泡沫傾倒進入相當高的元件時，礦物泡沫可能因在凝固的過程中在礦物泡 沫中缺少穩定性而塌陷。泡沫的這些塌陷問題可能因為聚結現象，因為奧斯瓦爾德熟化現 象或因為排水現象而產生，排水現象特別是因為重力而更顯著。
[0004] 因此，在礦物泡沫的生產中的難度在於生產減少這些塌陷問題的穩定的礦物泡 沫。然而，已知的方法不能提供足夠穩定的礦物泡沫。


【發明內容】

[0005] 為了符合使用者的要求，已經變得必要的是找到一種新的方式生產高度穩定的礦 物泡沫，也就是說，無論是否給定高度都保持其穩定性。
[0006] 因此，本發明旨在解決的問題是找到當堅直傾倒泡沫時不塌陷或僅輕微塌陷的穩 定礦物泡沫的生產方法。
[0007] 本發明涉及產生自泡沫水泥的漿料的密度為100至600kg/m3的礦物泡沫的生產 方法以及通過此方法獲得的礦物泡沫。
[0008] 根據本發明的另一特徵，根據本發明的礦物泡沫可以用作建築材料或絕熱材料。 例如，礦物泡沫可以傾倒在石膏板的兩個板之間，或兩面磚牆之間或兩面承重混凝土牆之 間。
[0009] 本發明還涉及包括根據本發明的礦物泡沫的建築元件。
[0010] 本發明旨在提供一種具有一個或多個如下特性的新型方法：
[0011]-方法是通用的，也就是說可以從任何類型的水泥生產穩定礦物泡沫；
[0012]-方法易於實施；
[0013] -方法可以容易地運輸至任何地點或工地；
[0014] -方法可以以連續的方式實施礦物泡沫。因此可以連續地生產礦物泡沫並不間斷 地傾倒此泡沫。
[0015] 本發明還旨在提供一種具有一個或多個如下特性的新型礦物泡沫：
[0016] -根據本發明的礦物泡沫具有極好的穩定性質。特別地，可以獲得當堅直傾倒或從 很高高度傾倒泡沫時不塌陷或僅非常輕微地塌陷的泡沫。例如，在從大於或等於2米的高 度堅直傾倒時，根據本發明的礦物泡沫不塌陷或僅非常輕微地塌陷。
[0017] -根據本發明的礦物泡沫具有極好的熱性質，特別是極低的導熱性。在建築材料 中非常需要減少導熱性，因為這可以為住宅樓和辦公樓節約熱能。另外，此降低可以減少熱 橋，特別是在若干層高並使用室內絕熱設計的建築施工中，特別是在中間樓層上減少熱橋。
[0018] 方法：
[0019] 本發明涉及礦物泡沫的生產方法，其包括如下步驟：
[0020] (i)分別製備一種或多種水泥的漿料和水性泡沫，所述水性泡沫的氣泡的D50小 於或等於400 μ m ;
[0021] (ii)使這種或這些水泥的楽料與水性泡沫均勻化以獲得泡沫水泥的楽料；
[0022] (iii)澆築泡沫水泥的漿料並待其凝固。
[0023] 根據本發明的礦物材料的生產方法可以用於非連續系統或連續系統。
[0024] 在步驟（i)，所述一種或多種漿料可以使用通常用於生產水泥漿料的混合器製備。 它們可以是用於漿料的混合器，來自水泥拌合廠的混合器，在2006年4月的歐洲NF EN 196-1標準--第4. 4段中描述的混合器或具有行星運動的打漿機。
[0025] 所述一種或多種漿料可以通過將各種粉末材料引入混合器來製備。混合粉末以獲 得均勻的混合物。然後，將水引入混合器。然後，當礦物粒子，例如減水劑、增塑劑、超增塑 劑或緩凝劑的摻合料存在於礦物泡沫的配方中時，將它們引入。混合所得糊劑以獲得水泥 漿料或多種水泥漿料的混合物。
[0026] 優選地，在水泥漿料的製備過程中存在硫酸鈣時，在添加水之前或之後將其引入。 特別地，在製備鋁酸鈣水泥的漿料的過程中不引入硫酸鈣。
[0027] 優選地，在根據本發明的礦物泡沫的生產方法的整個過程中使用抗絮凝槳葉攪拌 所述一種或多種漿料。
[0028] 所述多種水泥漿料可以在根據本發明的方法中連續地生產。
[0029] 用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料的水/總水泥的比優選為 0. 25至0. 5,更優選為0. 3至0. 45。此水/總水泥的比可以例如因為在使用礦物粒子時礦 物粒子的需水量而變化。此水/總水泥的比定義為水量（W)的質量與全部水泥的質量（C) 的比。
[0030] 在步驟（i)中水性泡沫可以通過將水和發泡劑組合，隨後引入氣體來生產。此氣 體優選為空氣。
[0031] 空氣的引入可以通過攪拌、鼓氣或在壓力下通過噴射進行。
[0032] 優選地，水性泡沫可以使用紊流起泡機（例如玻璃珠的床）來生產。此類型的起 泡機可以在壓力下向將空氣引入包含發泡劑的水溶液。
[0033] 所述水性泡沫可以在根據本發明的方法中連續地生產。
[0034] 產生的水性泡沫具有空氣氣泡，所述空氣氣泡具有小於或等於400 μ m，優選包含 100至400 μ m，更優選包含150至300 μ m的D50。
[0035] 優選地，產生的水性泡沫具有D50為250 μ m的空氣氣泡。
[0036] 氣泡的D50通過背散射測量。使用的裝置是由Formulaction公司提供的 Tlirbiscan 〇nline。背散射的測量通過預先已知的氣泡的體積分數和發泡劑的溶液的折 射率可以評估水性泡沫的氣泡的D50。
[0037] 在步驟（ii)中，一種或多種水泥的漿料可以與水性泡沫通過任何方式均勻化以 獲得泡沫水泥的漿料。
[0038] 優選地，根據本發明的方法的步驟（ii)可以包括將一種或多種水泥的漿料和水 性泡沫引入靜態混合器以獲得泡沫水泥的漿料。
[0039] 根據本發明的合適的靜態混合器優選具有以螺旋槳形式的元件以確保完全地徑 向混合和對液體和氣體的每個組合的流的連續區分。根據本發明的合適的靜態混合器優選 具有將徑向速度傳輸至流體的螺旋狀元件，所述流體交替地被引導向混合器的一側，隨後 引導向其中。順時針或逆時針引導流體的元件的連續組合引起流體的方向和區域的變化。 這兩種組合的作用增加了混合的效率。優選地，根據本發明的方法中所用的靜態混合器是 通過將水泥漿料的連續流和水性泡沫的連續流分離來操作的混合器。混合的均勻性基於區 域的數量。根據本發明的方法，優選使用16個元件以確保良好的均勻性。根據本發明的方 法的合適的靜態混合器優選為以商品名Kenics κ銷售的那些。
[0040] 根據更特別的實施方案，水泥漿料以準確的體積流量泵送，所述體積流量是泡沫 水泥漿料的目標組合物的函數。隨後，此水泥漿料與已經在所述方法的迴路中循環的水性 泡沫組合。由此產生根據本發明的泡沫水泥的漿料。澆築此泡沫水泥的漿料並待其凝固。
[0041] 根據變體1，根據本發明的生產方法的步驟（i)可以包括製備水泥的兩種漿料，其 中一種為鋁酸鈣水泥的漿料。
[0042] 根據此變體1，根據本發明的生產方法可以包括如下步驟：
[0043]-分別製備水泥的漿料、鋁酸鈣水泥的漿料和水性泡沫；
[0044] -將水泥的漿料與鋁酸鈣水泥的漿料組合以獲得水泥的第三漿料；
[0045] -使水泥的此第三楽料與水性泡沫均勻化以獲得泡沫水泥的楽料；
[0046] -澆築泡沫水泥的漿料並待其凝固。
[0047] 根據變體1的特定情況，水泥漿料可以首先與水性泡沫組合以形成泡沫混合物。 隨後使用混合器將此泡沫混合物與鋁酸鈣水泥的漿料組合以獲得根據本發明的泡沫水泥 的漿料。澆築此泡沫水泥的漿料並待其直至凝固。用於組合泡沫混合物和鋁酸鈣水泥的漿 料的混合器優選為靜態混合器。
[0048] 有利地，根據本發明的方法不需要高壓釜步驟，或固化步驟，或熱處理步驟（例如 在60-80°C下的熱處理）以獲得根據本發明的礦物泡沫。
[0049] 根據本發明的礦物泡沫
[0050] 本發明還涉及可得自根據本發明的方法的礦物泡沫。
[0051] 根據本發明的礦物泡沫可以具有100至600kg/m3的密度。
[0052] 優選地，根據本發明的礦物泡沫具有100至550kg/m3,更優選為150至450kg/m 3， 最優選為150至300kg/m3的密度。應注意，泡沫水泥的漿料的密度（溼密度）不同於礦物 泡沫的密度（經硬化的材料的密度）。
[0053] 本發明提供了這樣的優點：根據本發明的礦物泡沫非常輕質，並特別地具有非常 低的密度。
[0054] 本發明提供的另一優點在於根據本發明的礦物泡沫具有極好的穩定性質。特別 地，可以獲得在從至少1米的高度處向30cm 2的截面傾倒泡沫時不塌陷或僅非常輕微地塌 陷的泡沫，所述泡沫的材料中的密度分布至多變化11 %，優選至多變化5%，更優選至多變 化2%。
[0055] 本發明提供的另一優點在於根據本發明的礦物泡沫具有極好的熱性質，特別是極 低的導熱性。導熱性（通常被稱為拉姆達（λ))是表徵材料在通過傳導來轉移熱的過程中 的行為的物理值。導熱性表示根據溫度梯度每單位表面積和每單位時間的熱轉移的量。在 國際單位系統中，導熱性以瓦特每米開爾文表示，（W · πΓ1 · Γ1)。典型或常用的混凝土具有 在23°C下和50%相對密度下測量的1. 3至2. 1的導熱性值。根據本發明的礦物泡沫的導 熱性為0. 05至0. 5W/m. K，優選為0. 08至0. 3W/m. K，更優選為0. 08至0. 2W/m. K，最優選為 0· 08 至 0· 18W/m. K。
[0056] 本發明的另一優點在於根據本發明的礦物泡沫具有良好的機械性質，特別是與已 知的礦物泡沫相比良好的抗壓強度。根據本發明的礦物泡沫的抗壓強度為〇. 1至lOMPa，優 選為0. 1至8MPa，更優選為0. 2至4MPa。 具體實施方案
[0057] 根據本發明的礦物泡沫的變體1
[0058] 根據第一變體，根據本發明的礦物泡沫可以生產自包含至少以下組分的泡沫水泥 的漿料，以相對於泡沫水泥的漿料的質量的質量％計：
[0059] -20 至 70 % 的水泥；
[0060] -1至5%的硫酸鈣；
[0061] -0· 5至10 %的鋁酸鈣水泥；
[0062] -0. 05至3%的減水劑、增塑劑或超增塑劑；
[0063] -0· 001 至 0· 5 % 的緩凝劑；
[0064] -0.1至5%的發泡劑；
[0065] -15 至 40 % 的水；
[0066] 以質量百分比表示的鋁酸鈣水泥/硫酸鈣的比為0. 5至2. 5 ;
[0067] 以質量百分比表示的硫酸鈣/水泥的比為0. 03至0. 09。
[0068] 生產根據本發明的礦物泡沫所要求的泡沫水泥的漿料的合適的水泥優選為根據 2001年2月的歐洲NF EN 197-1標準描述的水泥或其混合物。根據本發明所用的優選的水 泥為波特蘭CEM I水泥，單獨使用或與其他水泥，例如根據2001年2月的歐洲NF EN 197-1 標準描述的那些混合。
[0069] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含30至55%的水 泥，優選30至51 %的水泥，以相對於泡沫水泥的漿料的質量的質量％計。
[0070] 用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料可以包含硫酸鈣。根據本發明 使用的硫酸鈣包括石膏（二水合硫酸鈣，CaS0 4. 2H20)、半水合物（CaS04. 1/2H20)、無水石膏 (無水硫酸鈣CaS04)或它們的混合物。石膏和無水石膏以自然態存在。也可以使用作為某 些工業過程的副產品產生的硫酸鈣。
[0071] 用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料的合適的鋁酸鈣水泥通常為 包含C4A 3$、CA、C12A7、C3A或CnA 7CaF2礦物相或它們的混合物的水泥，例如Fondi/水泥、硫 錯土水泥（sulfoaluminous cement)、符合2006年12月的NF EN 14647標準的錯酸|丐水泥、 在專利申請W0 2006/018569中描述的得自熟料的水泥，或它們的混合物。用於生產根據本 發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料的合適的鋁酸鈣水泥可以以結晶形式或以非結晶形式。
[0072] 根據本發明的優選的鋁酸鈣水泥是FonduK)水泥。
[0073] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含0. 5至7%的鋁 酸鈣水泥，優選1至5%的鋁酸鈣水泥，以相對於泡沫水泥的漿料的質量的質量％計。
[0074] 優選地，確定用於泡沫水泥的漿料以生產根據本發明的礦物泡沫並以質量百分比 表示的鋁酸鈣水泥/硫酸鈣的比為〇. 6至2. 2,更優選為0. 8至2。
[0075] 優選地，確定用於泡沫水泥的漿料以生產根據本發明的礦物泡沫並以質量百分比 表示的硫酸鈣/水泥的比為〇. 04至0. 08,更優選為0. 05至0. 07。
[0076] 用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含減水劑、增塑劑或超增塑 齊U。減水劑可以在給定可加工性的情況下通常減少10-15%的混合水的量。減水劑例如可 以提及磺化木質素、輕基羧酸、碳水化合物和其他特定的有機化合物，例如如在Concrete Admixtures Handbook, Properties Science and Technology, V. S. Ramachandran、Noyes Publications，1984 中所述的甘油、聚乙烯醇、甲基娃酸錯（alumino-methyl-siliconate)、 磺胺酸和酪蛋白。
[0077] 超增塑劑屬於新類型的減水劑並在給定可加工性的情況下能夠減少約30質量％ 的混合水的水含量。超增塑劑例子，可以提及沒有消泡劑的PCP超增塑劑。術語"PCP"或 "聚氧化聚羧酸鹽"根據本發明被理解為丙烯酸或甲基丙烯酸和聚氧乙烯（Ρ0Ε)的酯的共聚 物。可以提及具有不同效率的分散劑。
[0078] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含0. 05至1%的減 水劑，優選〇. 05至0. 5%的減水劑、增塑劑或超增塑劑，百分比表示以相對於泡沫水泥的漿 料的質量的質量計。
[0079]當在溶液中使用減水劑、增塑劑或超增塑劑時，給出其量作為在溶液中的活性材 料。
[0080] 根據本發明的變體，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料不包含消 泡劑，或具有使得空氣/液體乳化液不穩定的性質的任何試劑。某些商購的超增塑劑可能 包含消泡劑，因此這些超增塑劑不適於用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿 料。
[0081] 用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料可以包含緩凝劑。緩凝劑對應 於2002年9月的歐洲NF EN 934-2標準中提及的緩凝劑的定義。
[0082] 根據本發明使用的緩凝劑可以選自：
[0083]-糖類或衍生產物，特別是蔗糖、葡萄糖、減糖劑（例如乳糖或麥芽糖）、纖維二糖、 半乳糖或衍生產物，例如葡萄糖酸內酯。
[0084]-羧酸或其鹽，特別是葡糖酸、葡糖酸鹽、酒石酸、檸檬酸、沒食子酸、葡庚糖酸、葡 糖二酸或水楊酸。相關的鹽包括例如銨鹽、鹼金屬鹽（例如鈉鹽或鉀鹽）、鹼土金屬鹽（例 如鈣鹽或鎂鹽）。然而，也可以使用其他鹽；
[0085]-膦酸及其鹽，特別是氨基三（亞甲基膦酸）酸、氨基三（亞甲基膦酸）酸的五鈉 鹽、六亞甲基-二胺-四（亞甲基膦酸）酸、二乙基-三胺-五（亞甲基膦酸）酸及其鈉 鹽；
[0086]-磷酸鹽和它們的衍生物；
[0087]-鋅鹽，特別是氧化鋅、硼酸鋅和可溶解的鋅鹽（硝酸鹽、氯化物）；
[0088]-硼酸鹽，特別是硼酸、硼酸鋅和硼鹽；
[0089]-這些化合物的混合物。
[0090] 優選地，緩凝劑是羧酸或羧酸的鹽。根據本發明的實施方案，緩凝劑是檸檬酸或其 鹽。
[0091] 根據本發明的實施方案，在根據本發明的泡沫水泥中使用的緩凝劑是羧酸和膦酸 的混合物或它們的鹽的混合物。
[0092] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含0. 005至0. 2% 的緩凝劑，更優選〇. 01至〇. 1 %的緩凝劑，以相對於泡沫水泥的漿料的質量的質量％計。
[0093] 用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料可以包含發泡劑。發泡劑通常 是改變兩表面之間的表面張力的化合物，其特別地降低在液體和氣體之間、液體和固體之 間或兩液體之間的界面處的表面張力。此化合物也被稱為表面活性劑。
[0094] 根據本發明所用的發泡劑可以選自離子型、非離子型、兩親型或兩性型發泡劑，並 可以單獨使用或混合使用。
[0095] 作為離子型表面活性劑的例子，可以提及如下非限制性的例子：烷基醚磺酸酯、羥 基燒基釀橫酸醋、 α稀煙橫酸醋、燒基苯橫酸醋、燒基醋橫酸醋、燒基釀硫酸醋、輕基燒基 醚硫酸酯、α烯烴硫酸酯、烷基苯硫酸酯、烷基醯胺硫酸酯，以及它們的烷氧基化的衍生物 (特別是乙氧基化衍生物（Ε0)和/或丙氧基化衍生物（Ρ0))，或它們的混合物。
[0096] 作為離子型表面活性劑的例子，還可以提及如下非限制性的例子：飽和或不飽和 脂肪酸鹽和/或它們的烷氧基化衍生物，特別是（Ε0)和/或（Ρ0)(例如月桂酸、棕櫚酸或 硬脂酸）、烷基丙三醇磺酸酯、磺化聚羧酸、鏈烷烴磺酸酯、Ν-烷基Ν-烷基牛磺酸酯、烷基磷 酸酯、烷基琥珀醯胺酸酯、烷基磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酸酯的單酯或二酯、烷基葡糖苷的 硫酸酯，例如以酸或內酯形式的那些和I 17-羥基八烯酸的衍生物。
[0097] 作為非離子型表面活性劑的例子，可以提及如下非限制性的例子：乙氧基化的脂 肪酸，烷氧基化的烷基酚（特別是（Ε0)和/或（Ρ0))、脂肪醇，更特別是C8-C22,得自環氧 乙烷或環氧丙烷與丙二醇或乙二醇的縮聚的產物，得自環氧乙烷或環氧丙烷和乙二胺的縮 聚的產物，烷氧基化脂肪酸的胺化物（特別是（Ε0)和/或（Ρ0))，烷氧基化的胺（特別是 (Ε0)和/或（Ρ0))，烷氧基化的醯胺基胺（特別是（Ε0)和/或（Ρ0))，胺氧化物，烷氧基化 的萜烯烴（特別是（Ε0)和/或（Ρ0))，烷基多糖苷，聚合物或兩親低聚物，乙氧基化醇，脫水 山梨醇的酯或氧乙基化的脫水山梨醇的酯。
[0098] 作為兩性型表面活性劑的例子，可以提及如下非限制性的例子：甜菜鹼、咪唑啉的 衍生物、多肽或脂質胺基酸。更特別地，根據本發明的合適的甜菜鹼可以選自椰油醯胺丙基 甜菜喊、十二甜菜喊（dodecylic betaine)、十六甜菜喊（hexadecylic betaine)和十八甜 菜喊（octadecylic betaine) 〇
[0099] 根據本發明的特定實施方案，非離子型的發泡劑可以與至少一種陰離子發泡劑相 結合。
[0100] 作為兩親型表面活性劑的例子，可以提及如下非限制性的例子：至少在水相中可 混溶的聚合物、低聚物或共聚物。
[0101] 兩親聚合物或低聚物可以具有統計分布或多嵌段分布。
[0102] 根據本發明所用的兩親聚合物或低聚物選自包含至少一個親水嵌段和至少一個 疏水嵌段的嵌段聚合物，所述親水嵌段得自至少一種非離子和/或陰離子單體。
[0103] 舉例而言，可以提及如下兩親型聚合物或低聚物：具有疏水基團特別是烷基基團 的多糖，聚乙二醇及其衍生物。
[0104] 舉例而言，還可以提及如下兩親型聚合物或低聚物：三嵌段聚羥基硬脂酸酯聚合 物-聚乙二醇-聚羥基硬脂酸酯或疏水聚丙烯酸醯胺。
[0105] 非離子型兩親聚合物，更特別是烷氧基化的聚合物（特別是（E0)和/或（P0))，更 優選地選自至少一部分（至少50重量％ )在水中可混溶的聚合物。
[0106] 這種類型的聚合物的例子尤其可以提及如下聚合物：三嵌段聚乙二醇/聚丙二醇 /聚乙二醇聚合物。
[0107] 優選地，根據本發明所用的發泡劑為蛋白質，特別是動物源蛋白質，更特別地為角 蛋白。
[0108] 優選地，根據本發明所用的發泡劑是分子量為1000至50000道爾頓的蛋白質。
[0109] 根據本發明所用的優選的表面活性劑是非離子型表面活性劑和陰離子型表面活 性劑。
[0110] 優選地，根據本發明所用的發泡劑的濃度為〇. 15至1%，更優選為0.20至 0. 85%，以相對於泡沫水泥的漿料的質量的發泡劑的質量計。甚至更優選地，泡沫水泥的漿 料包含相對於泡沫水泥的質量的至少〇. 1 %的發泡劑。最優選地，泡沫水泥的漿料包含相對 於泡沫水泥的質量的至少0. 3%的發泡劑。
[0111] 根據本發明的實施方案，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料可以 進一步包含礦物粒子。
[0112] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料可以包含15至50% 的礦物粒子，更優選地為15至40 %的礦物粒子，最優選地為20至35 %的礦物粒子，百分比 表示以相對於泡沫水泥的漿料的質量的質量計。
[0113] 用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料的合適的礦物粒子選自碳酸 鈣、二氧化矽、毛玻璃、實心或空心的玻璃珠、玻璃顆粒、泡沫玻璃粉末、二氧化矽氣凝膠、矽 灰、爐渣、地面沉積矽砂、飛灰或火山灰材料或它們的混合物。
[0114] 根據本發明所用的礦物粒子可以為火山灰材料（例如在2001年2月的歐洲NF EN 197-1標準第5. 2. 3段中所定義）、矽灰（例如在2001年2月的歐洲NF EN 197-1標準第 5. 2. 7段中所定義）、爐渣（例如在2001年2月的歐洲NF EN 197-1標準第5. 2. 2段中所 定義）、含有碳酸鈣的材料例如石灰石（例如在歐洲NF EN 197-1標準第5. 2. 6段中所定 義）、矽質添加劑（例如在"混凝土"NF P 18-509標準中所定義）、飛灰（例如在2001年2 月的歐洲NF EN 197-1標準第5. 2. 4段中所定義）或它們的混合物。
[0115] 飛灰通常為包含在來自於用煤進料的熱電廠的煙中的粉狀粒子。飛灰通常通過靜 電或機械沉澱回收。
[0116] 飛灰的化學組成主要取決於未燃燒的碳的化學組成並取決於其來源熱電廠中所 用的工序。其礦物組成也取決於相同的因素。根據本發明所用的飛灰可以具有矽質或鈣質 性質。
[0117] 爐渣通常通過迅速冷卻由高爐中的鐵礦石的熔化得到的熔融爐渣而獲得。
[0118] 根據本發明所用的爐渣可以選自根據2001年2月的ΕΝ 197-1標準第5. 2. 2段的 顆粒化的高爐爐渣。
[0119] 根據本發明所用的矽灰可以為通過在用於生產矽和矽鐵合金的電弧爐中通過煤 還原非常純品質的石英得到的材料。矽灰通常由包含至少85質量％的無定形矽的球狀粒 子形成。
[0120] 優選地，根據本發明所用的矽灰可以選自根據2001年2月的歐洲ΕΝ 197-1標準 第5. 2. 7段的矽灰。
[0121] 根據本發明所用的火山灰材料可以為天然矽質和/或矽鋁材料或它們的組合。在 火山灰材料中，可以提及天然火山灰和天然鍛燒火山灰的材料，所述天然火山灰通常為火 山源或沉積巖的材料，所述天然煅燒火山灰是火山源、粘土、頁巖或熱活化的沉積巖的材 料。
[0122] 優選地，根據本發明所用的火山灰材料可以選自根據2001年2月的歐洲ΕΝ 197-1 標準第5. 2. 3段的火山灰材料。
[0123] 優選地，根據本發明所用的礦物粒子可以為石灰石粉末和/或爐渣和/或飛灰和 /或矽灰。優選地，根據本發明所用的礦物粒子為石灰石粉末和/或爐渣。
[0124] 用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料的其他合適的礦物粒子為石 灰質、矽質或矽-石灰質粉末或它們的混合物。
[0125] 當水泥為混合水泥時，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料的合適 的礦物粒子可以部分地或全部地來自於水泥。
[0126] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料的合適的礦物粒子的 平均尺寸為〇· 1至500 μ m，例如為0· 1至250 μ m。礦物粒子的D5(l優選為0· 1至150 μ m， 更優選為〇. 1至100 μ m。
[0127] 根據本發明的礦物泡沫的一個實施方案，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫 水泥的漿料可以進一步包含增稠劑。
[0128] 根據本發明，表述"增稠劑"通常理解為可以維持非均一物理相的平衡或促進此平 衡的任何化合物。
[0129] 根據本發明的合適的增稠劑優選為膠質、纖維素或其衍生物（例如纖維素醚或羧 甲基纖維素）、澱粉或其衍生物、明膠、瓊脂、角叉菜膠或膨潤土粘土。
[0130] 根據本發明的用作增稠劑的適合的膠質優選選自阿拉伯膠、黃蓍膠、角豆膠、葡聚 糖膠、迪優坦膠、結冷膠、瓜爾豆膠、紫膠葡聚糖膠、黃原膠、汶萊膠。根據本發明，術語"膠 質"通常解為植物滲出物或微生物源的胞外分泌物。
[0131] 優選地，用於生產根據本發明的變體1的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料不包含如 2004年4月的歐洲NF EN 206-1標準中所描述的輕質骨料，例如，珍珠巖。其也不包含輕質 裝料（charge),例如聚苯乙烯珠。
[0132] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含相對於泡沫水泥 漿料的質量的20至35質量％的水。
[0133] 在用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料中也可以使用其他添加劑， 例如著色色素、憎水劑或去汙劑（例如沸石或二氧化鈦）。
[0134] 根據本發明的礦物泡沫的變體2
[0135] 根據本發明的第二變體，根據本發明的礦物泡沫可以生產自包含至少如下組分的 泡沫水泥的漿料，以相對於泡沫水泥的漿料的質量的質量％計
[0136] -30 至 75 % 的水泥；
[0137] -10至70%的D50小於或等於5μπι的細礦物粒子；
[0138] -0至15%的D50小於或等於1 μ m的超細礦物粒子；
[0139] -0. 05至3%的減水劑、增塑劑或超增塑劑；
[0140] -0· 0001 至 1 % 的緩凝劑；
[0141] -0至0.1 %的增稠劑；
[0142] -0.01至5%的發泡劑；
[0143] -0至0. 5 %的鹼性硫酸鹽；
[0144] -0至1%的促進劑；
[0145] -10 至 70 % 的水；
[0146] 以質量百分比表示的細礦物粒子/水泥的比為0. 27至0. 6 ;
[0147] 以質量百分比表示的超細礦物粒子/細礦物粒子的比為0至0. 5 ;
[0148] 用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料的合適的水泥優選為根據 2001年2月的歐洲NF EN 197-1標準所描述的水泥或其混合物。根據本發明的優選且合 適的水泥是波特蘭CEM I水泥，其單獨使用或與其他水泥，例如根據2001年2月的歐洲NF EN 197-1標準所描述的那些混合使用。CEM III水泥也是合適的。
[0149] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含35至60%的水 泥，更優選為40至60 %的水泥。
[0150] 根據本發明的D50小於或等於5 μ m的合適的細礦物粒子可以來自選自飛灰、火山 灰（天然或人工）、石灰石粉末、矽質粉末、石灰、硫酸鈣（特別是以無水或半水合形式的石 膏）和爐渣的一種或多種材料。
[0151] D50,也記作Dv50,對應於粒子尺寸分布的以體積計的第50百分位，S卩，50%的粒子 具有小於或等於D50的尺寸，50%的粒子具有大於D50的尺寸。
[0152] 根據本發明的細粒子的D50小於或等於5 μ m，優選地為1至4 μ m，更優選地為1. 5 至 3 μ m。
[0153] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含以相對於泡沫水 泥漿料的質量的質量％計的15至60%的細礦物粒子，更優選地為15至40%的細礦物粒 子。
[0154] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含以相對於泡沫水 泥漿料的質量的質量％計的〇至8%的超細礦物粒子，優選地為2至6%的超細礦物粒子。
[0155] 根據本發明的D50小於1 μ m的合適的超細礦物粒子可以來自選自石灰石粉末、沉 澱碳酸鈣、天然或人工火山灰、浮石、研磨飛灰、水合或碳酸鹽化的二氧化矽水硬性粘合劑 的粉碎料及其以乾燥形式的混合物或共磨物（co-grinding)的一種或多種材料。術語"水 合二氧化矽水硬性粘合劑的粉碎料"表示特別地在FR 2708592文件中描述的產品。
[0156] 根據本發明的超細粒子的D50小於或等於1 μ m，優選地為10至500nm，更優選地 為 50 至 200nm。
[0157] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含相對於泡沫水泥 漿料的質量的0. 001至0. 5質量％的緩凝劑。本文以上提供的關於緩凝劑的選擇的描述應 用至根據本發明的礦物泡沫的此變體。
[0158] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含相對於泡沫水泥 漿料的質量的〇. 001至〇. 01質量％的增稠劑。本文以上提供的關於增稠劑的選擇的描述 應用至根據本發明的礦物泡沫的此變體。
[0159] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含相對於泡沫水泥 漿料的質量的0. 03至1質量％的發泡劑。本文以上提供的關於發泡劑的選擇的描述應用 至根據本發明的礦物泡沫的此變體。
[0160] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含相對於泡沫水泥 漿料的質量的0. 05至0. 8質量％的促進劑。
[0161] 根據本發明的合適的促進劑可以來自於選自如下的一種或多種鹽，或它們的混合 物：
[0162] -鈣鹽、鉀鹽和鈉鹽，其中陰離子可以為硝酸根，亞硝酸根，氯離子，甲酸根，硫氰酸 根，硫酸根，溴離子，碳酸根或它們的混合物；
[0163] -鹼性矽酸鹽和鋁酸鹽，例如矽酸鈉、矽酸鉀、鋁酸鈉、鋁酸鉀或它們的混合物；
[0164] -鋁鹽，例如硫酸鋁、硝酸鋁、氯化鋁、氫氧化鋁或它們的混合物；
[0165] 優選地，用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含相對於泡沫水泥 漿料的質量的15至40質量％的水。
[0166] 本文以上提供的關於減水劑、增塑劑或超增塑劑的選擇的描述應用至根據本發明 的礦物泡沫的此變體。
[0167] 在用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料中也可以使用其他添加劑， 例如著色色素、憎水劑或去汙劑（例如沸石或二氧化鈦）。
[0168] 根據本發明的礦物泡沫的變體3
[0169] 根據本發明的第三變體，根據本發明的礦物泡沫可以生產自包含至少如下組分的 泡沫水泥的漿料，以相對於泡沫水泥漿料的質量的質量％計
[0170] -30至75 %的獲得自包含至少一種礦物C4A3$相的熟料的水泥；
[0171] -0. 05至3%的減水劑、增塑劑或超增塑劑；
[0172] -0至0.1 %的增稠劑；
[0173] -0.01至5%的發泡劑；
[0174] -0. 00001 至 0. 01 % 的鋰鹽；
[0175] -10 至 70 % 的水。
[0176] 用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料可以包含硫酸鈣。
[0177] 根據本發明所用的硫酸鈣包括石膏（二水合硫酸鈣，CaS04.2H20)、半水合物 (CaS0 4. 1/2H20)、無水石膏（無水硫酸鈣CaS04)或它們的混合物。石膏和無水石膏以自然 狀態存在。也可以使用作為某些工業過程的副產物產生的硫酸鈣。
[0178] 用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料可以包含選自碳酸鋰、氫氧化 鋰、氯化鋰、硝酸鋰、硫酸鋰、氟化鋰和檸檬酸鋰的鋰鹽。
[0179] 用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料包含得自熟料的水泥，所述 熟料包含至少一種礦物C4A3$相。其可以為生產自專利申請W0 2006/018569中所述的 熟料的水泥，或可以為得自包含至少一種C4A3$礦物相和任選地一種C2S、C3S、C 12A7、C3A、 Ca5(Si04)2S04相或CnA7CaF 2礦物相或它們的混合物的熟料的水泥。
[0180] 本文以上提供的關於減水劑、增塑劑或超增塑劑、增稠劑和發泡劑的選擇的描述 應用至根據本發明的礦物泡沫的此變體。
[0181] 在用於生產根據本發明的礦物泡沫的泡沫水泥的漿料中也可以使用其他添加劑， 例如著色色素、憎水劑或去汙劑（例如沸石或二氧化鈦）。
[0182] 用途：
[0183] 根據本發明的礦物泡沫可以是在工地上預製的混凝土、預拌混凝土或在預製元件 的生產廠生產的混凝土。優選地，根據本發明的礦物泡沫是預拌混凝土。
[0184] 根據本發明的礦物泡沫還可以通過在工地上安裝泡沫系統而直接在工地上製備。
[0185] 本發明還涉及根據本發明的礦物泡沫作為建築材料的用途。
[0186] 根據本發明的礦物泡沫可以在施工過程中用於澆築牆壁。
[0187] 根據本發明的礦物泡沫可以用於灰漿層。灰漿層是在鋪設加熱地板和在澆築整平 板前可以塗布在結構地板上的供應管道的塗層。根據本發明的礦物泡沫作為灰漿層的層的 用途使其可以在單一步驟中塗布供應管道並使厚板的加熱地板絕熱。根據本發明的這個方 法可以去除在灰漿層和加熱地板之間添加的鋪設絕熱層的步驟。
[0188] 本發明還涉及根據本發明的礦物泡沫作為絕熱材料的用途。
[0189] 有利地，根據本發明的礦物泡沫可以在某些情況下替代玻璃棉、礦物棉或聚苯乙 烯絕熱材料。
[0190] 有利地，根據本發明的礦物泡沫可以用於填充建築物、牆壁、隔牆、地板或天花板 中的空的或空心的空間。在此情況下，其用作填充化合物。
[0191] 有利地，根據本發明的礦物泡沫可以用作使建築物與外面絕熱的外立面襯料。在 此情況下，根據本發明的礦物泡沫可以通過整飾化合物塗布。
[0192] 本發明還涉及包含根據本發明的礦物泡沫的系統。礦物泡沫可以例如作為絕熱材 料存在於系統中。根據本發明的系統是能夠抵擋空氣的轉移並和熱水（thermohydric)的 轉移的系統，也就是說此元件具有對空氣或以蒸汽或液體形式的水的轉移的經控制的滲透 性。
[0193] 在建築領域中抵擋空氣的轉移和熱水的轉移的根據本發明的系統至少包括框架。 此框架可以是次要框架或主要框架。此框架可以是金屬、水泥纖維、木材、複合材料或合成 材料。此框架可以是金屬結構、支柱或軌道。
[0194] 根據本發明的系統可以用於生產襯料、絕熱系統或隔牆，例如分離隔牆、分布隔牆 或內隔板。
[0195] 根據本發明的礦物泡沫可以在兩面牆之間堅直地澆築，例如在兩面混凝土牆或兩 面灰泥板之間堅直地澆築以獲得系統。
[0196] 本發明還涉及包含根據本發明的礦物泡沫的建築元件。
[0197] 實施例
[0198] 雷射粒度法
[0199] 在包括所附權利要求書的本說明書中，粒子尺寸分布和粒子尺寸使用Malvern MS2000雷射粒度計測量。測量在乙醇中實現。光源由紅色He-Ne雷射器^32nm)和藍色二 極管（466nm)構成。光學模型為Mie光學模型，計算矩陣為多分散型。
[0200] 在每個工作進程之前通過已知粒子尺寸分布的標樣（Sibelco C10二氧化矽）檢 查所述裝置。
[0201] 用如下參數進行測量：泵速2300rpm，攪拌器速度800rpm。導入樣品以產生10和 20%之間的暗度。在暗度穩定後進行測量。首先應用80%的超聲波1分鐘以確保樣品的解 附聚。在約30s(用於清理可能的空氣泡）後，進行測試15s(15000張分析圖像）。在不清 空室的情況下，重複測量至少兩次以驗證結果的穩定性並去除可能的氣泡。
[0202] 在本說明書和特定範圍中所給出的全部值對應於通過超聲波獲得的平均值。
[0203] 大於200 μ m的粒子尺寸通常通過篩分測定。
[0204] 材料:
[0205] 水泥為來自Le Havre的Lafarge水泥廠的波特蘭CEM I 52. 5R水泥（批次號： LHY-4062)。
[0206] 硫酸I丐為來自於Le Pin的工廠通過Etex加工的經研磨的無水硫酸隹丐。
[0207] 鋁酸鈣水泥為來自Pyrallis公司的Fondu"水泥。
[0208] 增塑劑為包含來自於Chryso公司的商標名為Chrysolab EPB530-017的聚羧酸多 氧化物（PCP)的混合物；其基於不包含消泡劑的Premia 180。
[0209] 緩凝劑為來自於Verre Labo Mula公司的純的無水檸檬酸。
[0210] 發泡劑為Propump 26,其為來自於Propump公司的動物蛋白質。Propump 26的分 子量為6000道爾頓。
[0211] 礦物粒子為由0ΜΥΑ以如下商標名提供的碳酸鈣：
[0212] -Betocarb HP Entrains，其中D5Q為7. 8 μ m，且具有200 μ m的最大粒子尺寸（批 次號：ADD-0549);
[0213] -Durcal 1，其中D50為2. 5 μ m，且具有20 μ m的最大粒子尺寸（批次號： ADD-0613)；
[0214] -Durcal 1，其中D5Q為3. 5 μ m，且具有20 μ m的最大粒子尺寸（批次號： ADD-00662)；
[0215] -Socal 31，其中 D5。為 90nm (批次號：MCC-265)。
[0216] 增稠劑或者為以商標名Kelco-Crete 200商購自CP Kelco公司的生物聚合物。
[0217] 促進劑為以商標名SET 02商購自Chryso的亞硝酸鈣。
[0218] LiC03為來自於Aldrich公司的碳酸鋰。
[0219] 水：自來水。
[0220] 材料:
[0221] Rayneri 混合器：
[0222] -混合器：由Rayneri公司提供的R 602EV型（2003)。混合器由底盤組成，在所述 底盤上設置有容器（容量：1〇至60升）。60升的葉片通過適用於容器容量的槳型葉片使 用。此槳由以380瓦操作的電動機以可變速度帶動。槳葉圍繞自身進行旋轉運動，伴隨著 圍繞容器的軸的行星運動。
[0223] -Turbotest 混合器，由 Rayneri 公司提供（MEXP-101，型號：Turbotest33/300,序 列號：123861)。其為具有堅直軸的混合器。
[0224] 在如下實施例中，生產根據本發明的9個礦物泡沫。它們編號為1至9。每種水泥 漿料和每種水性泡沫帶有與所得礦物泡沫相同的編號。
[0225] 1/何含水泥和鋁酸鈣水泥的根據本發明的礦物泡沬1至5(奪體1)的牛產:
[0226] 水泥和鋁酸鈣水泥的槳料的牛產:
[0227] 此處的下表1和2給出了所用的不同水泥漿料和水性泡沫的化學組成。
[0228] 使用Rayneri R 602EV混合器生產波特蘭水泥的漿料和鋁酸鈣水泥的漿料。
[0229] 復1 ：
[0230]

【權利要求】
1. 一種礦物泡沫的生產方法，其包括如下步驟： (i) 分別製備一種或多種水泥的漿料和水性泡沫，所述水性泡沫的氣泡的D50小於或 等於 400μπι; (ii) 使這種或這些水泥的楽料與水性泡沫均勻化以獲得泡沫水泥的楽料； (iii) 澆築泡沫水泥的漿料並待其凝固。
2. 根據權利要求1所述的礦物泡沫的生產方法，其中步驟（i)包括製備兩種水泥的漿 料，其中一種為錯fef丐水泥的楽料。
3. 根據權利要求1或權利要求2所述的礦物泡沫的生產方法，其中步驟（ii)包括將一 種或多種水泥的漿料和水性泡沫引入靜態混合器以獲得泡沫水泥的漿料。
4. 得自根據權利要求1至3任一項所述的方法的礦物泡沫。
5. 根據權利要求4可獲得的密度為100至600kg/m3的礦物泡沫。
6. 根據權利要求4或權利要求5所述的礦物泡沫，其由泡沫水泥的漿料生產，所述泡沫 水泥的漿料包含以相對於泡沫水泥的漿料的質量的質量％計的至少如下組分： -20至70 %的水泥； -1至5%的硫酸鈣； -0. 5至10 %的鋁酸鈣水泥； -0. 05至3%的減水劑、增塑劑或超增塑劑； -0.001至0.5 %的緩凝劑； -0. 1至5%的發泡劑； -15至40 %的水； 以質量百分比表示的鋁酸鈣水泥/硫酸鈣的比為〇. 5至2. 5 ; 以質量百分比表示的硫酸鈣/水泥的比為〇. 03至0. 09。
7. 根據權利要求6所述的礦物泡沫，其中泡沫水泥的漿料包含15至50%的礦物粒子。
8. 根據權利要求7所述的礦物泡沫，其中礦物粒子選自碳酸鈣、二氧化矽、毛玻璃、實 心或空心的玻璃珠、玻璃顆粒、泡沫玻璃粉末、二氧化矽氣凝膠、矽灰、爐渣、地面沉積矽砂、 飛灰或火山灰材料或它們的混合物。
9. 根據權利要求6或權利要求7所述的礦物泡沫，其中鋁酸鈣水泥/硫酸鈣的比為0. 6 至 2. 2。
10. 根據權利要求6或權利要求7所述的礦物泡沫，其中硫酸鈣/水泥的比為0. 04至 0· 08。
11. 根據權利要求4或權利要求5所述的礦物泡沫，其由泡沫水泥的漿料生產，所述泡 沫水泥的漿料包含以相對於泡沫水泥的漿料的質量的質量％計的至少如下組分 -30至75 %的水泥； -10至70%的D50小於或等於5 μ m的細礦物粒子； -0至15%的D50小於或等於1 μ m的超細礦物粒子； -0. 05至3%的減水劑、增塑劑或超增塑劑； -0.0001至1%的緩凝劑； -0至0. 1%的增稠劑； -0.01至5%的發泡劑； -0至0. 5 %的鹼性硫酸鹽； -0至1 %的促進劑； -10至70 %的水； 以質量百分比表示的細礦物粒子/水泥的比為〇. 27至0. 6 ; 以質量百分比表示的超細礦物粒子/細粒子的比為〇至〇. 5。
12. 根據權利要求4或權利要求5所述的礦物泡沫，其由泡沫水泥的漿料生產，所述泡 沫水泥的漿料包含以相對於泡沫水泥漿料的質量的質量％計的至少如下組分 -30至75%的獲得自包含至少一種礦物C4A3$相的熟料的水泥； -0. 05至3%的減水劑、增塑劑或超增塑劑； -0至0. 1%的增稠劑； -0.01至5%的發泡劑； -0.00001 至 0.01 % 的鋰鹽； -10至70 %的水。
13. 根據權利要求4至12任一項所述的礦物泡沫作為建築材料的用途。
14. 根據權利要求4至12任一項所述的礦物泡沫作為絕熱材料的用途。
15. 包括根據權利要求4至12任一項所述的礦物泡沫的建築元件。
【文檔編號】C04B28/04GK104203867SQ201380016827
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年4月5日 優先權日:2012年4月6日
【發明者】S·貝爾納, I·哈維雷, S·迪尚德, S·薩比奧, C·羅伊 申請人:拉法基公司