[发明专利]粘结剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及水泥粘结剂组合物(即，可凝固成固体的组合物)和粘结剂组合物在建筑产品中的用途。

背景技术

据认为，“温室气体”(主要是二氧化碳(CO₂))的排放造成地球大气和表面温度的升高，这种现象一般被称为“全球变暖”。预料这种温度升高有严重的环境后果。这种人工CO₂增加的主要促成因素是矿物燃料(如煤和石油)的燃烧。

波特兰(Portland)水泥是当今一般用途水泥的最普通种类。它是混凝土、砂浆和非专用灰浆的基本成分。波特兰水泥由超过90％波特兰水泥熟料、最高约5％石膏和最高5％其他次要成分组成。波特兰水泥熟料为一种主要由硅酸二钙(2CaO.SiO₂)、硅酸三钙(3CaO.SiO₂)、铝酸三钙(3CaO.Al₂O₃)和铁铝酸钙(4CaO.Al₂O₃.Fe₂O₃)相组成的水硬物质。氧化镁(MgO)也可存在于波特兰水泥中，虽然它的量必须不超过5％质量，因为据信它的延迟水合作用造成混凝土不稳定。将石膏(CaSO₄.2H₂O)加入到波特兰水泥熟料，以控制凝固时间，并研磨混合物，以得到细粉。在与水反应时，水泥的各成分水合，形成固体复合物硅酸钙水合凝胶和其他相。

制造波特兰水泥(PC)是一个能量非常密集的过程，包括将高体积原料加热到约1450℃。除了由矿物燃料燃烧达到这些温度产生的CO₂外，在制造波特兰水泥中使用的基本原料为碳酸钙(石灰石，CaCO₃)，在处理期间它分解成CaO，并释放另外的在地质上封存的CO₂。因此，制造波特兰水泥每制造1吨水泥排放约1吨CO₂，占所有人造CO₂排放的约5％。

已知基于氧化钙和硅酸盐以外体系的粘结剂。例如，索瑞耳(Sorel)水泥(氯氧化镁水泥或氧化镁水泥)为一种水硬水泥，这种水泥为氧化镁(烧氧化镁，MgO)和氯化镁与填料(如砂和碎石)的混合物。它凝固成一种很硬的耐磨物质，因此用于磨石、瓦、人造石(铸石)和铸地板，在此应用中它有很高的耐磨性。然而，它的主要缺陷是不良的耐水性，使它不适用于外部建筑应用。

其他基于镁的水泥包括硫氧化镁水泥和磷酸镁水泥，但两种水泥均有缺陷，前者具有不良的耐水性，后者凝固很快，以致于难以处理。

GB-1160029公开基于混合氧化镁(MgO)、氯化钠(NaCl)或硝酸钠(NaNO₃)和碳酸钙(CaCO₃)的水泥。CaCO₃用作“调节物质”，以使所述盐和MgO能够进行凝固所必需的化学反应，这与其他索瑞耳水泥类似。这些水泥需要使用硬烧MgO，硬烧MgO一般通过高温处理(～1000℃)菱镁矿(MgCO₃)产生，这导致不仅从煅烧菱镁矿而且从燃烧矿物燃料排放CO₂。

US-5897703公开基于混合MgO与硬化剂碳酸1，2-亚丙酯的粘结剂组合物。使用的氧化镁可以为软烧和硬烧MgO的任何混合物。已知在水存在下，碳酸1，2-亚丙酯分解成二氧化碳和丙二醇，因此加入碳酸1，2-亚丙酯提供使氧化镁形成碳酸盐的CO₂源。