[发明专利]活化剂组合物及其用途

说明书

本发明涉及胶结材领域，公开了一种活化剂组合物及其用途，该活化剂组合物与含有粒化高炉矿渣(GGBS)、粉煤灰(PFA)或者GGBS和PFA的混合物的非OPC水硬性活性材料能够混溶，所述活化剂组合物包括活化剂和聚羧酸醚系(PCE)超增塑剂，所述活化剂为CaO或石灰，该活化剂组合物还包括微硅粉和/或PFA。上述活化剂组合物可以与水硬性活性材料结合用于制备胶结材，且可以使用低比例的石灰。

本申请为申请日为2013年5月31日、申请号为201380036368.7、名称为“胶结材、活化剂和制备混凝土的方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种活化剂组合物，该活化剂组合物用于与非OPC水硬性活性(或者更确切地说，潜在水硬性活性)材料(hydraulically-active materials)结合，例如粒化高炉矿渣(ground granulated blastfurnace slag，GGBS)，以形成胶结材(cementitiousbinder)；形成胶结材的方法；以及形成混凝土(concretes)、灰浆(mortars)、薄浆(grouts)和打底物(renders)的方法。本发明还涉及不含有OPC的胶结材以及不含有OPC的混凝土、灰浆、薄浆和打底物。

背景技术

典型的混凝土和其他相关的材料如灰浆、薄浆以及打底物是通过将骨料(aggregate)材料，如砂卵石层，与胶结材(水泥)结合而形成。在当今世界上最常用的水泥是普通硅酸盐水泥(OPC)。OPC是一种精细的研磨材料，含有至少三分之二的大量硅酸钙相，其余部分主要由基于铝、铁和镁的相制得。当OPC和骨料的混合物与水进一步混合时，发生水合反应并且混合物凝固。

作为混凝土及其相关材料的胶结材(binder)，OPC有很多优势。使用OPC生产的混凝土快速成型(set)并硬化而具有高的压缩强度。制造OPC的原材料是容易得到的并且水泥它们本身也相对便宜。其他有粘结性的材料，如火山灰水泥或者高炉炉渣，可能产生具有最终强度和环保耐用的结构，但是这样的材料的成型和硬化与基于OPC的材料相比有变差的倾向。因此，传统的水泥组合物含有部分OPC，即使仍使用其他的有粘结性的材料。

最近几年中，各种工业过程对环境的影响已经成为全球关注的热点。OPC的制造是高度耗能的过程，包括将各种原材料在窑中加热至温度大于1500℃、冷却，然后研磨成细的粉末。据估计，对于每吨产生的OPC，由于燃料的氧化(1.6GJ/吨)，大约1吨(tonne)的二氧化碳被释放，这作为化学反应的结果在加热时发生。

经常被用来代替混凝土中的部分OPC的一种有粘结性的材料是粒化高炉矿渣(GGBS)。GGBS可能被描述为非-OPC潜在-水硬性活性材料。在高炉中当铁矿石具有的铁被提炼出时，基本由硅酸盐和钙的硅铝酸盐组成的非金属产物能够形成有粘结性的粘合材料。在铁的生产中，连续从高炉顶部填充氧化铁(球团矿(ore pellets)，烧结物等)和助溶剂(fluxing stone)，所述助溶剂包括石灰岩和白云石以及焦化燃料。从熔炉中获得两种产物；如同水池(pool)收集在熔炉底部的铁水，以及浮在铁水池上的液体铁-高炉炉渣。在大约1500℃的温度下，从熔炉中定期拨出这两种产物。

为了最大限度的提高GGBS的液压潜力，随着熔渣离开高炉，必须将其迅速冷却。快速淬火或者冷却促使缩成极小的结晶，并将熔渣转换成具有尺寸一般小于5mm的细玻璃状骨料-大小的颗粒。然后将这些炉渣的颗粒研磨成细小的粉末以形成GGBS。由于GGBS是炼铁工业的副产物，它比OPC具有更低的碳排放量(即，每吨的GGBS排放0.055吨的CO₂vs.每吨的OPC排放～1吨的CO₂)。因此，每吨混凝土释放的二氧化碳的量可能被减少，如果使用部分GGBS与OPC共同作为胶结材。通常情况下，GGBS不能替代大于70重量％的OPC以形成可用的混凝土或者灰浆的胶结材。完全排除OPC将是可取的，但是为了发挥液压材料的作用，GGBS需要活化剂。