CN113698140A

CN113698140A - 用于加气混凝土或轻骨料混凝土的组合物

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Publication number: CN113698140A
Application number: CN202010430205.9A
Authority: CN
Inventors: 刘海峰; 肖德炎
Original assignee: Coatex SAS
Current assignee: Coatex SAS
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2021-11-26

Abstract

本发明涉及用于制备特殊混凝土如加气混凝土或轻骨料混凝土的含水组合物领域。本发明提供了用于制备此类混凝土的含水组合物，其将水、水硬性黏合剂和在特定阴离子聚合物存在下研磨的骨料结合在一起。经研磨的骨料选自矿渣、粉煤灰、砂土及其组合。本发明还涉及制备该组合物的方法和使用该组合物的方法。

Description

用于加气混凝土或轻骨料混凝土的组合物

技术领域

本发明涉及用于制备特殊混凝土如加气混凝土或轻骨料混凝土的含水组合物领域。本发明提供了用于制备此类混凝土的含水组合物，其将水、水硬性黏合剂和在特定阴离子聚合物存在下研磨的骨料结合在一起。研磨的骨料选自矿渣、粉煤灰、砂土及其组合。本发明还涉及制备该组合物的方法和使用该组合物的方法。

背景技术

与常规混凝土相比，加气混凝土和轻骨料混凝土具有特定和改进的性能。加气混凝土和轻骨料混凝土是特别用作绝热材料的材料。这些材料也被称为吸声材料。加气混凝土和轻骨料混凝土还能够制造性能改善的各种混凝土制品，尤其是重量减轻或机械强度改善的各种混凝土制品。在其特定的制造过程中，由于使用常规材料，尤其是使用骨料和水硬性黏合剂而使得大量气体被掺入到固体结构中。掺入混凝土中的气体通常是空气或氢气。

加气混凝土和轻骨料混凝土通常从各种颗粒材料，特别是骨料和水硬性黏合剂的水悬浮液开始制备。用于制备加气混凝土的组合物通常还包含与石灰结合的或与含石灰的材料结合的膨胀剂。用于制备轻骨料混凝土的组合物通常还包含发泡剂或引气剂。在加气混凝土或轻骨料混凝土的制备方法中，这些其他成分会产生混入混凝土结构中的气体。

在这些制备方法中，尤其是在气体膨胀期间，颗粒材料应充分分散，并且不应形成颗粒骨料。此外，这些颗粒材料的粒径应得到很好的控制，从而避免了对所产生的混凝土产生问题。应避免可能导致机械强度损失的颗粒材料的不良分散，所得混凝土的和易性降低，混凝土的偏析或渗出。

为了制备加气混凝土和轻骨料混凝土，在将其加入到用于制备这些混凝土的含水组合物中之前，对所使用的颗粒状材料，特别是骨料进行研磨。在骨料的研磨过程中，控制研磨时间和控制粒径尤为重要。在研磨这些材料期间或之后，控制黏度或流动性并提高固体比率也非常重要。

现有技术中用于制备加气混凝土或轻骨料混凝土的含水组合物的制备方法不能为这些问题提供有效的解决方案。因此，需要改进这类组合物的制备方法。

发明内容

本发明提供了一种用于制备的含水组合物的方法，该含水组合物用于制备加气混凝土或用于制备轻骨料混凝土，该方法能够全部或部分解决现有技术方法所遇到的问题。

因此，本发明提供了一种用于制备加气混凝土或用于制备轻骨料混凝土的含水组合物(C)，其包括：

-水，

-至少一种骨料(A)，其包括含二氧化硅的材料，所述材料是在至少一种分子量M_W(通过SEC测定)小于20000g/mol和多分散指数(PI)小于3.5的聚合物(P)存在下被研磨的，所述聚合物是在选自过氧化氢、过硫酸铵、叔丁基过氧化氢、碱金属过硫酸盐的至少一种产生自由基的化合物的存在下，在等于或高于20℃的温度下在水或溶剂中通过至少一种阴离子单体(M)的自由基聚合反应制备的，所述阴离子单体包含至少一个可聚合的烯属不饱和度和羧酸基团，所述产生自由基的化合物任选地与选自Fe^II、Fe^III、Cu^I、Cu^II及其组合的离子缔合，任选与选自亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢铵、次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸铵、2,2'-(硫代羰基双硫代)二丙酸二钠(DPTTC)及其组合的至少一种化合物组合，和

-至少一种水硬性黏合剂(B)。

根据本发明的组合物的基本特征是其中包含的骨料(A)在掺入组合物(C)之前被研磨。优选地，根据本发明，对骨料(A)进行湿磨。通常，骨料(A)的湿磨在水存在下进行，因此以骨料(A)在水中的水悬浮液形式进行湿磨。

根据本发明，骨料(A)的研磨在至少一种聚合物(P)的存在下进行。

优选地，根据本发明，组合物(C)包含骨料(A)，其是在加入到组合物中之前在至少一种聚合物(P)的存在下被研磨的，优选被湿磨的。

更优选地，将骨料(A)用砂磨机、辊磨机或珠磨机研磨。还更优选地，根据本发明，骨料(A)的平均粒径低于100目(149μm)或骨料(A)的低于15重量％的颗粒的平均粒径大于200目(74μm)。除非另有说明，否则根据本发明表示的任何百分比均为重量百分比(重量％)。

在研磨骨料(A)的过程中，与不存在聚合物(P)的研磨方法相比，聚合物(P)通常能够增加水悬浮液的固体含量。聚合物(P)还能够在研磨期间或之后控制水悬浮液的黏度。此外，聚合物(P)能够在研磨期间或之后控制水悬浮液的流动性。

通过在研磨过程中使用聚合物(P)，也可以控制骨料(A)的粒径。

优选地，根据本发明的组合物包含骨料(A)，其包含至少10重量％的二氧化硅。更优选地，骨料(A)是选自矿渣、粉煤灰、砂土及其组合的材料。根据本发明，最优选的骨料(A)为矿渣或粉煤灰。

更优选地，根据本发明，经研磨的矿渣骨料(A)的低于13重量％，更优选低于12重量％的颗粒的平均粒径大于200目。还更优选地，经研磨的粉煤灰骨料(A)的低于7重量％，更优选低于6重量％的颗粒的平均粒径大于200目。还更优选地，经研磨的骨料(A)的低于11重量％的颗粒的平均粒径大于200目。

在研磨包含在根据本发明的组合物(C)中的骨料(A)的过程中使用的聚合物(P)是基本特征。根据本发明，在等于或高于20℃的温度下在水中或在溶剂中通过自由基聚合反应来制备聚合物(P)。根据本发明，聚合物(P)可以在单独的溶剂中或在溶剂与水的混合物中制备，特别是醇溶剂，特别是异丙醇。优选地，聚合物(P)在水中制备。根据本发明，聚合物(P)是通过自由基聚合反应制备的，所述自由基聚合反应在等于或高于20℃的温度下进行，优选在等于或高于50℃的温度下进行。

根据本发明，聚合物(P)的分子量M_W(通过SEC测量)小于20000g/mol。优选地，根据本发明，聚合物(P)的重均分子量M_W小于15000g/mol或小于7500g/mol，更优选小于6500g/mol，小于6000g/mol，甚至更优选小于5500g/mol。

还优选地，根据本发明，聚合物(P)的重均分子量M_W大于1000g/mol或大于1200g/mol或大于1500g/mol。

根据本发明，聚合物(P)的多分散指数(PI)(通过SEC测量)小于3.5。优选地，根据本发明，聚合物(P)的多分散指数(PI)小于3.2或小于3，或者多分散指数(PI)为1.5至3.5，更优选1.5至3.2或1.5至3。

根据本发明，聚合物的分子量和多分散指数通过空间排阻层析(SEC)确定。通过配备有检测器的沃特斯(Waters)液相色谱仪来实现该技术。检测器为沃特斯折光率检测器。该液相色谱仪配备有空间排阻柱，用于分离所研究的不同分子量的聚合物。液体洗脱相为使用含有0.05M NaHCO₃、0.1M NaNO₃、0.02M三乙醇胺和0.03％NaN₃的1N氢氧化钠将pH调节至9.00的水相。

根据第一步，将聚合物溶液在SEC的增溶剂中稀释至干重的0.9％，这对应于SEC的液体洗脱相，其中添加了0.04％的二甲基甲酰胺，作为流速标记或内标。然后，使用0.2μm过滤器过滤。然后将100μL注入色谱仪(洗脱液：使用0.05M NaHCO₃、0.1M NaNO₃、0.02M三乙醇胺和0.03％NaN₃的1N氢氧化钠将水相调节至pH 9.00)。

液相色谱仪设备具有等度泵(Waters 515)，其流速设置为0.8mL/min。色谱仪还包括烘箱，该烘箱本身包括以下串联的色谱柱系统：长6cm、内径40mm的WatersUltrahydrogel Guard预柱和长30cm、内径7.8mm的Waters Ultrahydrogel线性柱。检测系统由Waters 410RI折光率检测器组成。烘箱加热到60℃，折光仪加热到45℃。

通过使用Viscotek 270双重检测器检测动态光散射来评估分子量，以基于聚合物的流体动力学体积来确定分子量。

色谱仪通过不同分子量的粉末状聚丙烯酸钠粉末校准，该粉末由供应商：聚合物标准服务公司或美国聚合物标准公司认证。

根据本发明的聚合物(P)由包含至少一个可聚合的烯属不饱和度和羧酸基团的至少一种阴离子单体(M)制备。优选地，根据本发明，阴离子单体(M)选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸盐、甲基丙烯酸盐及其组合，优选丙烯酸。

根据本发明，聚合物(P)可以使用一种或多于一种单体(M)制备。聚合物(P)也可以使用一种或多于一种其他单体制备。因此，可使用100重量％的阴离子单体(M)进行聚合反应。也可以使用70重量％至99.5重量％的阴离子单体(M)和0.5重量％至30重量％的至少一种其他单体进行聚合反应。

优选地，根据本发明，其他单体可以选自另一种不同的阴离子单体，所述另一种不同的阴离子单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、它们的盐以及它们的组合。

还优选地，根据本发明，其他单体可以选自包含至少一个可聚合的烯属不饱和度，优选至少一个可聚合的烯键式不饱和度，尤其是可聚合的乙烯基基团的非离子单体，更优选地，非离子单体选自包含至少一个单羧酸基团的酸的酯，特别是选自丙烯酸、甲基丙烯酸及其组合的酸的酯，例如苯乙烯、乙烯基己内酰胺、丙烯酸烷基酯，特别是丙烯酸C₁-C₁₀烷基酯，优选丙烯酸C₁-C₄烷基酯，更优选丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸烷基酯，特别是甲基丙烯酸C₁-C₁₀烷基酯，优选甲基丙烯酸C₁-C₄烷基酯，更优选甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸芳基酯，优选丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸苯氧基乙酯、甲基丙烯酸芳基酯，优选甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苯氧乙酯、式(I)化合物：

R¹-(L¹)_m-(L²)_n-R²

(I)

其中：

-R¹表示选自丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、烯丙基、甲基烯丙基和异戊烯基的可聚合基团，优选表示选自丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基的可聚合基团，

-R²表示OH基或OCH₃基，

-L¹和L²相同或不同，独立地表示亚乙基-氧基或亚丙基-氧基，并且

-m和n，相同或不同，且其中至少一个不为0，表示小于或等于150的数字，并且它们的总和m+n小于150。

还优选地，根据本发明，其他单体可以选自2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐、2-(甲基丙烯酰氧基)乙磺酸、2-(甲基丙烯酰氧基)乙磺酸盐、甲基烯丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、1-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠(CAS#52556-42-0、7732-18-5、106-92-3、106-89-8)、烯丙基醚磷酸盐、铵盐、苯乙烯磺酸盐及其组合。

在至少一种产生自由基的化合物的存在下制备根据本发明的聚合物(P)。优选地，根据本发明，产生自由基的化合物选自过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵及其组合。

根据本发明，相对于单体的重量，聚合物(P)可以通过使用2重量％至8重量％，优选2.5重量％至7重量％或2.5重量％至6重量％的次磷酸钠来制备。

相对于单体的重量，聚合物(P)还可以通过使用0.01重量％至1.5重量％，优选0.01重量％至1.2重量％或0.05重量％至1.5重量％，更优选0.05重量％至1.2重量％或0.1重量％至1重量％的2,2′-(硫代羰基双硫代)二丙酸二钠(DPTTC)来制备。

相对于单体的量，聚合物(P)还可以通过使用0.1重量％至5重量％的产生自由基的化合物或优选0.5重量％至4.5重量％的过氧化氢来制备或通过使用0.1重量％至4重量％的过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵来制备。

除了水和骨料(A)，根据本发明的组合物(C)还包含至少一种水硬性黏合剂(B)。优选地，根据本发明，水硬性黏合剂(B)选自水泥、波特兰水泥、铝水泥、硫铝酸钙水泥、EN197-1标准中定义的水泥(例如CEM I水泥、CEM II水泥、CEM III水泥、CEM IV水泥和CEM V水泥)、矿渣、粉煤灰、石膏(优选煅烧石膏或硬石膏)及其组合。

在根据本发明的组合物(C)中，各成分的量可以变化。优选地，本发明提供组合物(C)，其包含：

-20重量％至45重量％的水，

-35重量％至70重量％的骨料(A)，

-10重量％至20重量％的水硬性黏合剂(B)。

更优选地，本发明提供组合物(C)，其包含：

-30重量％至40重量％的水，

-40重量％至60重量％的经研磨的骨料(A)，

-10重量％至20重量％的水硬性黏合剂(B)。

根据本发明优选的组合物(C)包含35重量％的水，50重量％的经研磨的骨料(A)和15重量％的水硬性黏合剂(B)。

根据本发明的组合物(C)可以包含至少一种其他骨料。优选地，其他骨料选自砂土、石英砂、砾石、膨胀黏土、粉煤灰及其组合。

可以通过本身已知的方法来制备根据本发明的组合物(C)。例如，根据本发明的组合物(C)可以通过包括将经研磨的骨料(A)和黏合剂(B)与水混合的方法制备。

与其中在聚合物(P)未存在下对骨料(A)进行研磨的类似组合物相比，本发明可以减少所用的黏合剂(B)的量，同时保持组合物(C)的性能，特别是其机械性能或流变性能。因此，本发明还提供了一种用于制备含水组合物(C)的方法，所述含水组合物用于制备加气混凝土或用于制备轻骨料混凝土，其包含水、至少一种包含二氧化硅的骨料(A)和至少一种水硬性黏合剂(B)，

其中骨料(A)是在至少一种分子量M_W(通过SEC测定)小于20000g/mol和多分散指数(PI)小于3.5的聚合物(P)存在下被研磨的，在至少一种选自过氧化氢、过硫酸铵、叔丁基过氧化氢、碱金属过硫酸盐的产生自由基的化合物的存在下，在等于或高于20℃的温度下在水或溶剂中通过至少一种阴离子单体(M)自由基聚合反应来制备所述聚合物，所述阴离子单体包含至少一个可聚合的烯属不饱和度和羧酸基团，所述产生自由基的化合物任选地与选自Fe^II、Fe^III、Cu^I、Cu^II及其组合的离子缔合，任选与至少一种选自亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢铵、次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸铵、2,2'-(硫代羰基双硫代)二丙酸二钠(DPTTC)及其组合的化合物组合，

并且由此与其中在聚合物(P)未存在下对骨料(A)进行研磨的类似组合物相比，黏合剂(B)的量减少。

根据本发明，与其中在聚合物(P)未存在下对骨料(A)进行研磨的类似组合物相比，黏合剂(B)的量可减少1重量％、2重量％、5重量％或10重量％。

本发明主要提供用于制备加气混凝土或用于制备轻骨料混凝土的含水组合物(C)。

优选地，本发明提供了用于制备加气混凝土，优选用于制备高压釜加气混凝土的含水组合物(C1)。根据本发明，组合物(C1)是含水组合物(C)，其还包含至少一种膨胀剂和选自石灰、含石灰材料及其组合的至少一种材料。更优选地，膨胀剂与石灰混合。

优选地，根据本发明，膨胀剂是含锌材料或含铝物质。更优选地，膨胀剂是选自游离金属铝，更优选铝粉或铝浆、及其组合的物质。最优选的膨胀剂是游离金属铝。

根据本发明优选的组合物(C1)包含：

-20重量％至45重量％的水，

-35重量％至65重量％的经研磨的骨料(A)，

-10重量％至20重量％的水硬性黏合剂(B)，

-3重量％至9.98重量％的含石灰材料，

-0.02重量％至2重量％的膨胀剂。

根据本发明更优选的组合物(C1)包含：

-20重量％至45重量％的水，

-35重量％至65重量％的经研磨的骨料(A)，

-10重量％至20重量％的水硬性黏合剂(B)，

-4重量％至9.97重量％的含石灰材料，

-0.03重量％至1重量％的膨胀剂。

根据本发明优选的组合物(C1)包含35重量％的水、45重量％的经研磨的骨料(A)、13重量％的水硬性黏合剂(B)、6.96重量％的含石灰材料和0.04重量％的膨胀剂。

还优选地，本发明提供了用于制备轻骨料混凝土，优选用于制备泡沫混凝土的含水组合物(C2)。根据本发明，组合物(C2)是含水组合物(C)，其还包含发泡剂或引气剂。

优选地，根据本发明，发泡剂或引气剂选自表面活性剂。更优选地，根据本发明，发泡剂选自月桂醇醚硫酸钠(十二烷基醚硫酸钠或SLES)、月桂基硫酸钠(十二烷基硫酸钠或SDS)、月桂基硫酸铵(ALS)、α-烯烃硫酸钠盐、月桂基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、月桂基磺酸钠、十二烷基磺酸铵、C₁₄-C₁₆-α-烯烃磺酸钠盐、烷基聚乙二醇醚硫酸盐、铵盐水溶液和丁二醇的混合物、阴离子和非离子表面活性剂的水溶液、双葵花酰基乙基二甲基氯化铵(disunfloweroylethyl dimonium chloride)与葵花籽油甘油酯的混合物、和月桂醇乳酰乳酸酯、及其组合。

根据本发明优选的组合物(C2)包含：

-20重量％至45重量％的水，

-35重量％至65重量％的经研磨的骨料(A)，

-10重量％至20重量％的水硬性黏合剂(B)，

-5重量％至10重量％的发泡剂或引气剂。

根据本发明更优选的组合物(C2)包含：

-20重量％至45重量％的水，

-35重量％至65重量％的经研磨的骨料(A)，

-11重量％至20重量％的水硬性黏合剂(B)，

-5重量％至9重量％的发泡剂或引气剂。

根据本发明优选的组合物(C2)包含35重量％的水、45重量％的经研磨的骨料(A)、13重量％的水硬性黏合剂(B)和7重量％的发泡剂或引气剂。

除了含水组合物(C)、(C1)和(C2)以外，本发明还提供固体形式的组合物，例如干混组合物。根据本发明的固体形式组合物可以用于制备含水组合物，该含水组合物用于制备加气混凝土或轻骨料混凝土。

本发明的固体形式的组合物可以从本发明的含水组合物开始制备，方法是从这种含水组合物中除去水。优选地，通过过滤、干燥、离心或这些方式的组合除去水。更优选地，通过干燥根据本发明的含水组合物除去水。

根据本发明的含水组合物可以用于制备加气混凝土或轻骨料混凝土。根据本发明，使用根据本发明的含水组合物得到的加气混凝土或轻骨料混凝土可用于制造各种物品。因此，本发明提供了一种加气混凝土制品和轻骨料混凝土制品。

优选地，本发明提供加气混凝土制品，其为根据包括以下的方法制备的高压灭菌的加气混凝土制品：

A-铸造至少一种根据本发明的组合物(C1)，

B-加热并加压铸造的组合物。

更优选地，在高压釜反应器中对铸造的组合物进行加热和加压。

本发明还提供轻骨料混凝土制品，其为根据包括以下的方法制备的泡沫混凝土制品：

A-铸造至少一种根据本发明的组合物(C2)，

B-干燥铸造的组合物。

根据本发明的组合物允许制备具有各种形式或各种形状的混凝土制品。优选地，本发明提供加气混凝土制品或轻骨料混凝土制品，其选自砌块(特别是普通砌块、圆形砌块、U形砌块)、板(特别是地板、屋顶板、墙板、隔板)和过梁。

根据本发明的方法在为经研磨的骨料(A)提供改善的性能方面特别有利。因此，本发明还提供了用于制备加气混凝土组合物或轻骨料混凝土组合物的骨料(A)，其是通过根据本发明的方法获得的。

根据本发明的骨料(A)优选是选自矿渣、粉煤灰、砂土的材料，其在至少一种根据本发明定义的聚合物(P)的存在下被研磨。

本发明还提供制备根据本发明的骨料(A)的方法，该方法包括在至少一种聚合物(P)的存在下研磨包含二氧化硅的材料，所述聚合物(P)的分子量M_W(通过SEC测定)小于20000g/mol且多分散指数(PI)小于3，所述聚合物是在选自过氧化氢、过硫酸铵、叔丁基过氧化氢、碱金属过硫酸盐的至少一种产生自由基的化合物的存在下，在等于或高于20℃的温度下在水或溶剂中通过至少一种阴离子单体的自由基聚合反应制备的，所述阴离子单体包含至少一个可聚合的烯属不饱和度和羧酸基团，所述产生自由基的化合物任选地与选自Fe^II、Fe^III、Cu^I、Cu^II及其组合的离子缔合，任选与至少一种选自亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢铵、次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸铵、2,2'-(硫代羰基双硫代)二丙酸二钠(DPTTC)及其组合的化合物组合。

根据本发明的组合物(C)的有利的、特定的或优选的特征允许分别限定组合物(C1)、组合物(C2)、骨料(A)、混凝土物品和方法，它们也是根据本发明有利的、特定的或优选的。

具体实施方式

实施例提供了本发明各个方面的说明。

根据本发明使用的聚合物(P1)的制备

通过引入212g水和0.08g七水合硫酸铁的钠盐，在配备有机械搅拌和油浴加热的一升玻璃反应器中制备根据本发明的聚合物(P1)。

在装有计量泵的500mL烧杯中，引入303g的100重量％的丙烯酸和15g水。

将溶解在30g水中的25.6g次磷酸钠一水合物引入装有定量泵的100mL试管中。

将21g的130V过氧化氢和35g的水引入装有定量泵的100mL试管中。

将反应器加热至95℃，并在120分钟内同时添加丙烯酸、次磷酸盐溶液和过氧化氢溶液，同时将反应介质的温度保持在95℃。最后，用水冲洗泵，并将介质加热60分钟至95℃。

然后使用50重量％的氢氧化钠水溶液处理聚合物溶液至pH 8，然后稀释至42重量％的干提取物。所得聚合物(P1)的分子量(通过SEC测量的Mw)为4800g/mol，IP为2.2。

由粉煤灰制备根据本发明的经研磨的骨料(A)

从粉煤灰开始制备骨料(A)的水悬浮液(S1)，粉煤灰来自燃料燃烧产生的烟灰中的细小固体颗粒(200g)，将其与水(80g)和聚合物(P1)(2g干物质)在一个0.5L的广口瓶中混合，其中装有陶瓷珠(氧化铝类型，直径2cm)(200g)作为研磨介质。研磨时间为5分钟。悬浮液(S1)的固体含量为54％。

在没有任何聚合物(P1)的情况下，以相同的方式制备对比悬浮液(CS1)。对比悬浮液(S2)的固体含量为54％。

与悬浮液(S1)类似，由骨料(A)制备本发明的第二水悬浮液(S2)，同时使用减少量的水(35g)。根据本发明的悬浮液(S2)的固体含量为64％。

根据本发明，通过测量流动性、密度和粒径分析来评估所制备的悬浮液的性质。

通过直径为3厘米、高度为5厘米的流动测试模具测量流动性。

密度通过体积为100mL的密度杯测量。

用200目筛进行粒径分析。称量尺寸大于200目(74μm)的骨料颗粒的量。

结果显示在表1中。

悬浮液	流动性(mm)	密度(g/ml)	粒径分析(重量％)
				CS1	180	1.43	7.4
S1	230	1.43	6.6
				S2	190	1.59	5.5

表1

与对比悬浮液(CS1)相比，在根据本发明的悬浮液(S1)和(S2)的制备过程中使用聚合物(P1)可以保持或改善流动性、密度和粒径分析。

由矿渣开始制备根据本发明的经研磨的骨料(A)

从高炉炼铁过程中副产物产生的矿渣(200g)开始，将其与水(160g)和聚合物(P1)(2g干物质)在0.5L的装有陶瓷珠(氧化铝类型，直径2cm)(300g)作为研磨介质的广口瓶中混合，来制备骨料(A)水悬浮液(S3)。研磨时间为10分钟。悬浮液(S3)的固体含量为54重量％。

在没有任何聚合物(P1)的情况下，以相同的方式制备对比悬浮液(CS2)。与对比悬浮液(CS2)类似地制备另外的对比悬浮液(CS3)，使用用量增加的水(220g)。悬浮液(CS3)的固体含量为47重量％。

通过测量流动性、密度和粒径分析来评估所制备的悬浮液的性质。结果显示在表2中。

悬浮液	流动性(mm)	密度(g/ml)	粒径分析(重量％)
				CS2	80	1.47	13
S3	170	1.47	11
				CS3	150	1.38	17

表2

由砂土开始制备根据本发明的经研磨的骨料(A)

从河砂(200g)开始，将其与水(100g)和聚合物(P1)(2g干物质)在0.5L的装有陶瓷珠(氧化铝类型，直径2cm)(300g)作为研磨介质的广口瓶中混合，来制备骨料(A)水悬浮液(S4)。研磨时间为10分钟。悬浮液(S4)的固体含量为64重量％。

在没有任何聚合物(P1)的情况下，以相同的方式制备对比悬浮液(CS4)。与对比悬浮液(CS4)类似地制备另外的对比悬浮液(CS5)，使用用量增加的水(160g)。悬浮液(CS5)固体含量为54重量％。

通过测量流动性、密度和粒径分析来评估所制备的悬浮液的性质。结果显示在表3中。

悬浮液	流动性(mm)	密度(g/ml)	粒径分析(重量％)
				CS4	95	1.66	11
S4	210	1.66	10
				CS5	210	1.49	15

表3

然后可以通过掺入与水泥黏合剂(B)和水结合的根据本发明经研磨的不同骨料(A)来制备根据本发明的加气混凝土或轻骨料混凝土组合物。根据本发明制备的骨料悬浮液的改进的粒径分析使得如此制备的混凝土组合物的性能得以改善。特别是，使用聚合物(P1)制备的悬浮液中减少量的粒径大于200目(74μm)的经研磨骨料颗粒可以制备出具有改善的机械性能的加气混凝土或轻骨料混凝土组合物，从而可以得到改善的混凝土制品。改进经研磨的骨料的粒径分析还可以减少在制造加气混凝土或轻骨料混凝土制品时获得具有可接受规格的加气混凝土或轻骨料混凝土组合物所需的黏合剂的量。根据本发明制备的骨料悬浮液的较高固体含量还导致加气混凝土或轻骨料混凝土组合物的水含量降低，因此可以减少黏合剂的消耗。

另外，改进的粒径分析可以减少或消除由于存在大量具有过大粒径的骨料颗粒而导致的不良分散、离析风险或渗出风险。

Claims

1.一种用于制备加气混凝土或用于制备轻骨料混凝土的含水组合物(C)，其包括：

-水，

-至少一种骨料(A)，其包含含二氧化硅的材料，所述材料是在至少一种分子量M_W(通过SEC测定)小于20000g/mol且多分散指数(PI)小于3.5的聚合物(P)存在下被研磨的，所述聚合物是在选自过氧化氢、过硫酸铵、叔丁基过氧化氢、碱金属过硫酸盐的至少一种产生自由基的化合物的存在下，在等于或高于20℃的温度下在水或溶剂中通过至少一种阴离子单体(M)的自由基聚合反应制备的，所述阴离子单体包含至少一个可聚合的烯属不饱和度和羧酸基团，所述产生自由基的化合物任选地与选自Fe^II、Fe^III、Cu^I、Cu^II及其组合的离子缔合，任选与选自亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢铵、次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸铵、2,2'-(硫代羰基双硫代)二丙酸二钠(DPTTC)及其组合的至少一种化合物组合，和

-至少一种水硬性黏合剂(B)。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中骨料(A)包含至少10重量％的二氧化硅，优选地，其中骨料(A)是选自矿渣、粉煤灰、砂土及其组合的材料。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中在将至少一种骨料(A)加入到组合物中之前，在至少一种聚合物(P)存在下，对骨料(A)进行研磨，优选进行湿磨；优选用砂磨机、辊磨机或珠磨机对骨料(A)进行研磨；更优选其中骨料(A)的平均粒径低于100目(149μm)或其中骨料(A)的低于15重量％的颗粒的平均粒径大于200目(74μm)。

4.根据权利要求1至3之一所述的组合物，其中聚合物(P)：

-具有小于15000g/mol或小于7500g/mol，优选小于6500g/mol，小于6000g/mol，更优选小于5500g/mol的重均分子量M_W，或

-具有大于1000g/mol或大于1200g/mol或大于1500g/mol的重均分子量M_W，或

-具有小于3.2或小于3的多分散指数(PI)，或者具有1.5至3.5，优选1.5至3.2或1.5至3的多分散指数(PI)。

5.根据权利要求1至4之一所述的组合物，其中阴离子单体(M)选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸盐、甲基丙烯酸盐及其组合，优选丙烯酸。

6.根据权利要求1至5之一所述的组合物，其中聚合反应通过使用以下物质进行：

-100重量％的阴离子单体(M)或

-70重量％至99.5重量％的阴离子单体(M)和0.5重量％至30重量％的至少一种其他单体，优选选自：

○另一种不同的阴离子单体，其选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、它们的盐以及它们的组合，

○包含至少一个可聚合的烯属不饱和度，优选至少一个可聚合的烯键式不饱和度，尤其是可聚合的乙烯基基团的非离子单体，更优选地，非离子单体选自包含至少一个单羧酸基团的酸的酯，特别是选自丙烯酸、甲基丙烯酸及其组合的酸的酯，例如苯乙烯、乙烯基己内酰胺、丙烯酸烷基酯，特别是丙烯酸C₁-C₁₀烷基酯，优选丙烯酸C₁-C₄烷基酯，更优选丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸烷基酯，特别是甲基丙烯酸C₁-C₁₀烷基酯，优选甲基丙烯酸C₁-C₄烷基酯，更优选甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸芳基酯，优选丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸苯氧基乙酯，甲基丙烯酸芳基酯，优选甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸苯氧乙酯、式(I)化合物：

R¹-(L¹)_m-(L²)_n-R²

(I)

其中：

■R¹表示选自丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、烯丙基、甲基烯丙基和异戊烯基的可聚合基团，优选表示选自丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基的可聚合基团，

■R²表示OH基或OCH₃基，

■L¹和L²相同或不同，独立地表示亚乙基-氧基或亚丙基-氧基，并且

■m和n，相同或不同，且其中至少一个不为0，表示小于或等于150的数字，并且它们的总和m+n小于150，和

○ 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐、2-(甲基丙烯酰氧基)乙磺酸、2-(甲基丙烯酰氧基)乙磺酸盐、甲基烯丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、1-烯丙氧基-2-羟基丙磺酸钠(CAS#52556-42-0、7732-18-5、106-92-3、106-89-8)、烯丙基醚磷酸盐、铵盐、苯乙烯磺酸盐及其组合。

7.根据权利要求1至6之一所述的组合物，其中所述产生自由基的化合物选自过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵及其组合。

8.根据权利要求1至7之一所述的组合物，包含至少一种水硬性黏合剂(B)，其选自水泥、波特兰水泥、铝水泥、硫铝酸钙水泥、EN 197-1标准中定义的水泥(例如CEM I水泥、CEMII水泥、CEMIII水泥、CEM IV水泥和CEM V水泥)、矿渣、粉煤灰、石膏(优选煅烧石膏或硬石膏)及其组合。

9.根据权利要求1至8之一所述的组合物，包含：

-20重量％至45重量％，优选30重量％至40重量％，特别是35重量％的水，

-35重量％至70重量％，优选40重量％至60重量％，特别是50重量％的经研磨的骨料(A)，

-10重量％至20重量％，优选10重量％至20重量％，特别是15重量％的水硬性黏合剂(B)。

10.根据权利要求1至9之一所述的组合物，包含至少一种其他骨料，其优选选自砂土、石英砂、砾石、膨胀黏土、粉煤灰及其组合。

11.根据权利要求1至10之一所述的组合物，其选自：

-用于制备高压灭菌的加气混凝土的含水组合物(C1)，其还包含至少一种膨胀剂和至少一种选自石灰、含石灰材料及其组合的材料；

-用于制备泡沫混凝土的含水组合物(C2)，其还包含起泡剂或引气剂，优选选自表面活性剂的起泡剂或引气剂。

12.根据权利要求11所述的组合物(C1)，其中所述膨胀剂是含锌材料或含铝物质，优选选自游离金属铝(更优选铝粉或铝浆)及其组合的物质，更优选游离金属铝。

13.根据权利要求11或12所述的组合物(C1)，包含

-20重量％至45重量％，优选20重量％至45重量％，特别是35重量％的水，

-35重量％至65重量％，优选35重量％至65重量％，特别是45重量％的经研磨的骨料(A)，

-10重量％至20重量％，优选10重量％至20重量％，特别是13重量％的水硬性黏合剂(B)，

-3重量％至9.98重量％，优选4重量％至9.97重量％，特别是6.96重量％的含石灰材料，

-0.02重量％至2重量％，优选0.03重量％至1重量％，特别是0.04重量％的膨胀剂。

14.根据权利要求11所述的组合物(C2)，其中所述发泡剂选自月桂醇醚硫酸钠(十二烷基醚硫酸钠或SLES)、月桂基硫酸钠(十二烷基硫酸钠或SDS)、月桂基硫酸铵(ALS)、α-烯烃硫酸钠盐、月桂基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、月桂基磺酸钠、十二烷基磺酸铵、C₁₄-C₁₆-α-烯烃磺酸钠盐、烷基聚乙二醇醚硫酸盐、铵盐水溶液和丁二醇的混合物、阴离子和非离子表面活性剂的水溶液、双葵花酰基乙基二甲基氯化铵与葵花籽油甘油酯的混合物、和月桂醇乳酰乳酸酯、及其组合。

15.根据权利要求11至14之一所述的组合物(C1)，包含

-10重量％至20重量％，优选11重量％至20重量％，特别是13重量％的水硬性黏合剂(B)，

-5重量％至10重量％，优选5重量％至9重量％，特别是7重量％的发泡剂或引气剂。

16.一种加气混凝土制品或轻骨料混凝土制品，选自：

-根据包括以下的方法制备的高压灭菌的加气混凝土制品：

A-铸造至少一种根据权利要求11至13之一所述的组合物(C1)，

B-优选在高压釜反应器中对铸造的组合物进行加热和加压，和

-根据包括以下的方法制备的泡沫混凝土制品：

A-铸造至少一种根据权利要求11、14和15之一所述的组合物(C2)，

B-干燥所铸造的组合物。

17.根据权利要求16所述的制品，其选自砌块(特别是普通砌块、圆形砌块、U形砌块)、板(特别是地板、屋顶板、墙板、隔板)和过梁。

18.一种用于制备加气混凝土组合物或轻骨料混凝土组合物的骨料(A)，其根据权利要求1至15之一定义。

19.一种用于制备根据权利要求18所述的骨料(A)的方法，包括在至少一种聚合物(P)的存在下研磨包含二氧化硅的材料，所述聚合物(P)的分子量M_W(通过SEC测定)小于20000g/mol且多分散指数(PI)小于3，所述聚合物是在选自过氧化氢、过硫酸铵、叔丁基过氧化氢、碱金属过硫酸盐的至少一种产生自由基的化合物的存在下，在等于或高于20℃的温度下在水或溶剂中通过至少一种阴离子单体的自由基聚合反应制备的，所述阴离子单体包含至少一个可聚合的烯属不饱和度和羧酸基团，所述产生自由基的化合物任选地与选自Fe^II、Fe^III、Cu^I、Cu^II及其组合的离子缔合，任选与至少一种选自亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢铵、次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸铵、2,2'-(硫代羰基双硫代)二丙酸二钠(DPTTC)及其组合的化合物组合。

20.一种用于制备含水组合物(C)的方法，所述含水组合物用于制备加气混凝土或用于制备轻骨料混凝土，其包含水、至少一种包含含二氧化硅的材料的骨料(A)和至少一种水硬性黏合剂(B)，

其中骨料(A)是在至少一种分子量M_W(通过SEC测定)小于20000g/mol且多分散指数(PI)小于3.5的聚合物(P)存在下被研磨的，所述聚合物是在选自过氧化氢、过硫酸铵、叔丁基过氧化氢、碱金属过硫酸盐的至少一种产生自由基的化合物的存在下，在等于或高于20℃的温度下在水或溶剂中通过至少一种阴离子单体(M)的自由基聚合反应制备的，所述阴离子单体包含至少一个可聚合的烯属不饱和度和羧酸基团，所述产生自由基的化合物任选地与选自Fe^II、Fe^III、Cu^I、Cu^II及其组合的离子缔合，任选与至少一种选自亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢铵、次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸铵、2,2'-(硫代羰基双硫代)二丙酸二钠(DPTTC)及其组合的化合物组合，