本發(fā)明涉及用于連續(xù)制備基于水泥的低密度礦物泡沫的方法，以及所述泡沫作為隔熱材料的用途。

背景技術(shù)：

一般來(lái)說(shuō)，由于其隔熱性能，礦物泡沫對(duì)于許多應(yīng)用是非常有利的。礦物泡沫是指泡沫形式的材料。這種材料由于其包含氣孔或空白空間而比傳統(tǒng)的混凝土更輕，它也可以被稱為水泥泡沫。這些氣孔或空白空間起因于在礦物泡沫中存在氣體，從而它們可以是氣泡的形式。事實(shí)上，用1m³的原材料可以生產(chǎn)約5m³的成品，即由20％的材料和80％的氣體組成的材料(對(duì)密度為400kg/m³的元件有效)。因此，礦物泡沫包括或多或少彼此遠(yuǎn)離的氣泡網(wǎng)絡(luò)，亦即包含在礦物粘結(jié)劑的固體包層中的氣囊。

礦物泡沫的制備是復(fù)雜的，因?yàn)樗怯梢后w泡沫固化成固體泡沫產(chǎn)生的。這種固體泡沫最初是液體泡沫，也就是說(shuō)由水硬性粘結(jié)劑漿料包圍的空氣或氣泡網(wǎng)絡(luò)，其隨時(shí)間變化成固體礦物泡沫。礦物泡沫的制備還涉及以下過(guò)程即制備必須穩(wěn)定的液體泡沫的步驟。因此，液體泡沫的穩(wěn)定性是重要的，并且有必要的是制備方法能夠控制在凝結(jié)過(guò)程中泡沫的不穩(wěn)定現(xiàn)象，例如聚結(jié)、ostwald熟化或排水。當(dāng)制備方法為連續(xù)的方法，換言之成品以不間斷的方式制成時(shí)，這些困難就會(huì)加劇。連續(xù)制備方法非常適合工業(yè)環(huán)境，并在工廠或工地上推薦使用。

因此，在工業(yè)環(huán)境中連續(xù)制備礦物泡沫的困難在于產(chǎn)生抵消這些不穩(wěn)定現(xiàn)象的穩(wěn)定泡沫。然而，用于制備泡沫的已知方法不能使得獲得足夠穩(wěn)定的泡沫。

此外，當(dāng)使用這種礦物泡沫作為隔熱材料時(shí)，有利的是能夠?qū)⑵渫渡涞捷d體上，所述載體能夠同樣容易地水平、傾斜或垂直。然后變得有趣的是泡沫粘附到該載體上，并且其保持與該載體連接在一起直到其固化。實(shí)際上，當(dāng)泡沫處于液體狀態(tài)時(shí)，它能夠在重力的作用下流動(dòng)，并且重要的是一旦在其載體上，所述泡沫就不會(huì)流動(dòng)或不會(huì)在重力的作用下落下。

為了滿足用戶要求，已經(jīng)有必要找到用于在工業(yè)環(huán)境中或在工地上連續(xù)制備礦物泡沫的方法，并且易于應(yīng)用所述泡沫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

而且，本發(fā)明提出解決的問(wèn)題是找到用于連續(xù)制備礦物泡沫的方法，所述泡沫在被施加到載體上時(shí)能夠保持在適當(dāng)位置，而無(wú)論載體的形狀和斜率如何。

本發(fā)明還涉及能夠根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的礦物泡沫。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫可用作建筑材料。例如，礦物泡沫可以用作隔熱體，無(wú)論其是被投射與否，或者用作填充結(jié)構(gòu)的元件。

本發(fā)明旨在提供新穎的礦物泡沫，其具有以下特征中的一個(gè)或多個(gè)：

-根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫具有優(yōu)良的穩(wěn)定性性能。值得注意的是，可以獲得能夠投射并粘附到載體上的泡沫，而無(wú)論該載體的位置如何，并且不取決于重力；

-根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫具有優(yōu)良的熱性能，尤其是非常低的熱導(dǎo)率。降低建筑材料的熱導(dǎo)率是非?？扇〉?，因?yàn)檫@能夠獲得在住宅或工作建筑物中的采暖節(jié)能。此外，這種降低能夠減少熱橋，特別是在具有數(shù)個(gè)樓層并具有來(lái)自內(nèi)部的隔熱性的建筑物構(gòu)造中的熱橋，尤其是中間樓層的熱橋。

本發(fā)明涉及用于連續(xù)制備礦物泡沫的方法，所述礦物泡沫的密度在干燥狀態(tài)(d)下為40至600kg/m³，所述方法包括以下步驟：

(i)混合

¤水泥；

¤減水劑；

¤以水泥的總重量計(jì)0.5重量％至10重量％的超細(xì)顆粒，其具有30°至140°的液固接觸角并具有10至600nm的d50；

¤水，其中水/水泥重量比為0.3至2.5；

(ii)向混合物中添加以水泥的重量計(jì)0.5重量％至10重量％的成孔劑；

(iii)將在步驟(ii)獲得的混合物施加到載體上；

(iv)使混合物在載體上膨脹。

根據(jù)本發(fā)明的方法適用于制備礦物泡沫的水泥優(yōu)選為根據(jù)2012年4月的歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen197-1所描述的水泥或其混合物。根據(jù)本發(fā)明適合的優(yōu)選水泥為cemi波特蘭水泥，其可為單獨(dú)的或者與其它水泥，例如根據(jù)2012年4月的歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen197-1所描述的那些混合。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物包含60重量％至95重量％，優(yōu)選65重量％至90重量％的水泥，以在無(wú)水下步驟(i)的混合物的總重量計(jì)。

鋁酸鈣水泥也可適用于制備根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫。它可以為包含c4a3$、ca、c12a7、c3a或c11a7caf2礦物相或它們的混合物的水泥，例如根據(jù)2006年12月的歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen14647的水泥、硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鈣水泥，由在專利申請(qǐng)wo2006/018569中所描述的熟料獲得的水泥或其混合物。適用于制備根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫的鋁酸鈣水泥可以為結(jié)晶形式或無(wú)定形形式。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的鋁酸鈣水泥為水泥。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的水泥具有大于或等于5000cm²/g，更優(yōu)選大于或等于6500cm²/g的blaine比表面積。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的水泥為blaine比表面積為5000cm²/g至9000cm²/g的水泥。

可以設(shè)想在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(i)的混合物中使用具有不同的blaine比表面積的數(shù)種水泥。例如，可以使用blaine比表面積大于或等于5000cm²/g的水泥，其與blaine比表面積小于或等于5000cm²/g的水泥例如波特蘭水泥混合。

根據(jù)本發(fā)明能夠使用的水泥可被研磨和/或分離(通過(guò)動(dòng)態(tài)分離器)以獲得blaine比表面積大于或等于5000cm²/g的水泥。該水泥可變得超細(xì)。可根據(jù)例如以下兩種方法研磨水泥。

根據(jù)第一種方法，可以將水泥或熟料研磨直至獲得5000cm²/g至9000cm²/g的blaine比表面積。在該第一步驟中可以使用第二代或第三代高效分離器或極高效分離器以分離具有所需細(xì)度的水泥，并且棄掉不具有所需細(xì)度的水泥。然后將該水泥送入研磨機(jī)中。

根據(jù)第二種方法，水泥可以通過(guò)極高效分離器(標(biāo)示為vhf(法文縮寫為thf)(極高細(xì)度))，以使具有大于或等于目標(biāo)細(xì)度(目標(biāo)細(xì)度大于5000cm²/g)的blaine比表面積的水泥顆粒與具有小于目標(biāo)細(xì)度的blaine比表面積的水泥顆粒分離?？梢匀绱耸褂镁哂写笥诨虻扔谀繕?biāo)細(xì)度的blaine比表面積的水泥顆粒?？梢詫⒕哂行∮谀繕?biāo)細(xì)度的blaine比表面積的水泥顆粒排除或者單獨(dú)研磨直到獲得所需的blaine比表面積。在兩種方法中都可使用的研磨機(jī)是例如球磨機(jī)、立磨機(jī)、輥壓機(jī)、臥式研磨機(jī)(例如型)或攪拌立磨機(jī)(例如towermill型)。

根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物還可以含有硫酸鈣，其可以為石膏、無(wú)水硫酸鈣或半水合硫酸鈣。

根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物包含減水劑、增塑劑或超增塑劑。減水劑能夠?yàn)橐?guī)定的施工性時(shí)間將混合水的量減少約10重量％至15重量％。作為減水劑的例子，可以列舉木素磺酸鹽，羥基羧酸，碳水化合物，以及其它特定的有機(jī)化合物，例如甘油、聚乙烯醇、鋁甲基硅醇鈉、對(duì)氨基苯磺酸和酪蛋白(參見(jiàn)concreteadmixtureshandbook,propertiesscienceandtechnology，v.s.ramachandran，noyespublications，1984)。

超增塑劑屬于新一代的減水劑，并能夠?yàn)橐?guī)定的施工性時(shí)間將混合水的量減少約30重量％。作為超增塑劑的例子，能夠列舉沒(méi)有消泡劑的pcp型超增塑劑。術(shù)語(yǔ)“pcp”或“聚羧酸酯多氧化物”根據(jù)本發(fā)明尤其是指丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物；以及它們的聚(環(huán)氧乙烷)(poe)的酯。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物包含0.01重量％至1重量％，更優(yōu)選0.05重量％至0.5重量％的減水劑、增塑劑或超增塑劑，以步驟(i)的混合物的重量計(jì)。

當(dāng)以溶液狀態(tài)使用減水劑、增塑劑或超增塑劑時(shí)，其量以在溶液中的活性成分來(lái)表示。

根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)或步驟(ii)的混合物不包含消泡劑或具有使液體中的空氣乳狀液不穩(wěn)定的性質(zhì)的任何試劑。一些可商購(gòu)獲得的超增塑劑會(huì)含有消泡劑，因此根據(jù)本發(fā)明，這些超增塑劑將不合適。

根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)或步驟(ii)的混合物可以包含阻滯劑。阻滯劑對(duì)應(yīng)于在2002年9月的歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen934-2中提到的緩凝劑的定義。

根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)或步驟(ii)的混合物不包含發(fā)泡劑。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)或步驟(ii)的混合物進(jìn)一步包含過(guò)渡金屬鹽，例如錳鹽或鐵鹽?？梢栽O(shè)想，過(guò)渡金屬鹽可以是促進(jìn)成孔劑分解成氧氣的催化劑前體。作為催化劑前體的例子，可以列舉錳鹽和氧化物，例如高錳酸鹽和錳酸鹽，鐵、鈷、銅、鉬、鎢、鉻、銀的鹽和氧化物，以及酶，優(yōu)選過(guò)氧化氫酶。在某些情況中，當(dāng)水泥尤其為含有大量鐵(無(wú)論其是否為氧化物的形式)的水泥時(shí)，過(guò)渡金屬鹽可以由水泥本身提供。

催化劑前體可以特別地選自可溶于水的錳鹽(ii)，例如乙酸錳(ii)，硫酸錳(ii)，氯化錳(ii)和氮化錳(ii)。這些鹽能夠在堿性介質(zhì)中分解成包含具有+4氧化度的錳的不溶性化合物，例如mno2，其為用于分解過(guò)氧化物的已知催化劑。

根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物包含以水泥總重量計(jì)的0.5重量％至10重量％的超細(xì)顆粒，其具有30°至140°的液固接觸角以及10至600nm的d50。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物包含以水泥總重量計(jì)的1重量％至9重量％的超細(xì)顆粒，其具有30°至140°的液固接觸角以及10至600nm的d50。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物包含以水泥總重量計(jì)的2重量％至8重量％的超細(xì)顆粒，其具有30°至140°的液固接觸角以及10至600nm的d50。

優(yōu)選地，例如通過(guò)硬脂酸，使根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的超細(xì)顆粒變得部分疏水。也可以說(shuō)是功能化。

根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的超細(xì)顆粒具有30°至140°，優(yōu)選為40°至130°，甚至更優(yōu)選為70°至130°的液固接觸角。

這種接觸角也稱為潤(rùn)濕角。表述“接觸角”或“潤(rùn)濕角”是指在液/氣界面與固體表面之間形成的角度。其為在液體的界面與沉積有該液體的固體表面之間形成的角度。通常認(rèn)為當(dāng)置在墻壁上的一滴水的靜態(tài)接觸角小于約30度時(shí)，墻壁是親水的，而當(dāng)置在墻壁上的一滴蒸餾水的靜態(tài)接觸角大于約30度且小于約140°時(shí)，該墻壁以可變的疏水水平疏水。當(dāng)置在墻壁上的一滴蒸餾水的靜態(tài)接觸角大于約140度時(shí)，該墻壁被認(rèn)定為超疏水的。為了由根據(jù)本發(fā)明的方法制備泡沫，將可取的是步驟(i)的混合物的超細(xì)顆粒不是超疏水的，換言之其不具有嚴(yán)格大于140°的接觸角。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的超細(xì)顆粒不是親水的。

根據(jù)本發(fā)明的方法，合適的超細(xì)顆粒具有10至600nm，優(yōu)選20至500nm，更優(yōu)選包含30至200nm的d50。d50也記為dv50，對(duì)應(yīng)于顆粒尺寸的體積分布的第50百分位數(shù)，亦即，體積的50％由尺寸小于d50的顆粒構(gòu)成而50％的尺寸大于d50。

可以注意到，超細(xì)顆粒通常包含直徑為10至50nm的基本粒子。這些基本顆粒可以附聚以形成直徑為40nm至150nm的附聚顆粒。這些附聚顆粒可以附聚以形成直徑為100nm至600nm的聚集體。

根據(jù)本發(fā)明的方法，合適的超細(xì)顆?？梢詠?lái)自選自以下的一種或多種材料：鈣質(zhì)粉末，沉淀碳酸鈣，天然和人造火山灰，浮石，經(jīng)研磨的粉煤灰，水合二氧化硅，特別是在文獻(xiàn)fr2708592中描述的產(chǎn)品，以及它們的混合物。

根據(jù)替代實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物進(jìn)一步包含礦物添加物，例如火山灰、礦渣、碳酸鈣、粉煤灰、砂或它們的混合物，其顆粒具有0.1至4mm的d50。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物可以包含15重量％至50重量％，優(yōu)選15重量％至40重量％，甚至更優(yōu)選20重量％至35重量％的礦物添加物，重量百分比以步驟(i)的混合物的重量計(jì)。

優(yōu)選地，適合于根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的礦物添加物顆粒的d50為0.2至500μm，例如為0.25至250μm。礦物顆粒的d50優(yōu)選為0.1至150μm，更優(yōu)選為0.1至100μm。

適合于根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的礦物添加物選自碳酸鈣、二氧化硅、經(jīng)研磨的玻璃、實(shí)心或中空玻璃珠、玻璃顆粒、膨脹的玻璃粉末、二氧化硅氣凝膠、硅灰、礦渣、經(jīng)研磨的沉積硅砂、粉煤灰或火山灰材料或它們的混合物。

適合于根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的礦物添加物可以是火山灰材料(例如如在2001年2月的歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen197-1第5.2.3節(jié)中所定義)，硅灰(例如如在2001年2月的歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen197-1第5.2.7節(jié)中所定義)，礦渣(例如如在2001年2月的歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen197-1第5.2.2節(jié)中所定義)，含碳酸鈣的材料例如鈣質(zhì)材料(例如如在歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen197-1第5.2.6節(jié)中所定義)，硅質(zhì)添加物(例如如在標(biāo)準(zhǔn)“混凝土nfp18-509”中所定義)，粉煤灰(例如如描述于2001年2月的歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen197-1第5.2.4節(jié)中的那些)，或它們的混合物。

粉煤灰通常是包含在來(lái)自燃煤熱電站的煙中的粉狀顆粒。其通常通過(guò)靜電沉淀或機(jī)械沉淀來(lái)回收。粉煤灰的化學(xué)組成主要取決于燃燒的煤的化學(xué)組成以及在粉煤灰來(lái)自的發(fā)電廠中所使用的方法。其礦物學(xué)組成也是如此。根據(jù)本發(fā)明使用的粉煤灰可以為硅質(zhì)性或鈣質(zhì)性。

礦渣通常通過(guò)快速冷卻來(lái)自在高爐中熔化鐵礦石的熔渣而獲得。適合于根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的礦渣可以選自根據(jù)2001年2月的歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen197-1第5.2.2節(jié)的粒狀高爐礦渣。

適合于根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的硅灰可以是通過(guò)在用于制備二氧化硅和硅鐵合金的電弧爐中由碳還原高純度石英而獲得的材料。硅灰通常由包含至少85重量％的無(wú)定形二氧化硅的球形顆粒形成。

優(yōu)選地，適合于根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的硅灰可以選自根據(jù)2001年2月的歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen197-1第5.2.7節(jié)的硅灰。

適合于根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的火山灰材料可以是天然硅質(zhì)或硅鋁質(zhì)物質(zhì)，或它們的組合。在火山灰材料中，可以列舉：天然火山灰，其通常為火山源材料或沉積巖；以及天然煅燒火山灰，其為熱活性的火山源材料、粘土、片巖或沉積巖。

優(yōu)選地，適合于根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的火山灰材料可以選自根據(jù)2001年2月的歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen197-1第5.2.3節(jié)的火山灰材料。

優(yōu)選地，適合于根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的礦物添加物可以是鈣質(zhì)粉末和/或礦渣和/或粉煤灰和/或硅灰。優(yōu)選地，適合于根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的礦物添加物是鈣質(zhì)粉末和/或礦渣。

適合于根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的其它礦物添加物是鈣質(zhì)粉末、硅質(zhì)粉末或硅鈣質(zhì)粉末，或它們的混合物。

適合于根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物的礦物添加物，當(dāng)為共混水泥時(shí)，其可以部分或全部來(lái)自該水泥。

根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物包含水。水/水泥重量比為0.45至1.3，優(yōu)選0.5至1.2，更優(yōu)選0.6至0.8。該總的水/水泥比可以例如因超細(xì)顆?；虻V物添加物在使用時(shí)對(duì)水的需求而變化。該總的水/水泥比被定義為水(e)的量與所有水泥(c)的重量的重量比。

根據(jù)替代實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物可以包括水硬性石灰。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物不包括如根據(jù)2004年4月的歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen206-1所描述的輕質(zhì)聚集體，例如珍珠巖。

根據(jù)本發(fā)明的另一替代實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物不包含輕質(zhì)填充物，例如聚苯乙烯珠。

根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(ii)包括向混合物中添加以水泥的重量計(jì)0.5重量％至10重量％的成孔劑。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(ii)包括添加2％至8％的成孔劑。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(ii)所添加的成孔劑可以是過(guò)氧化氫溶液，過(guò)氧單硫酸溶液，過(guò)氧二硫酸溶液，堿性過(guò)氧化物溶液，堿土金屬過(guò)氧化物溶液，或者有機(jī)過(guò)氧化物如過(guò)氧乙酸或過(guò)氧苯甲酸的溶液，或者鋁顆粒懸浮液，或者它們的混合物。

優(yōu)選地，成孔劑為過(guò)氧化氫。優(yōu)選地，其是濃度為8％至35％的過(guò)氧化氫。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(ii)結(jié)束時(shí)，獲得混合物。該混合物可以根據(jù)本發(fā)明的方法使用以下設(shè)備來(lái)制備，所述設(shè)備包括可能具有不同尺寸的管，其整體形成管道。該管道可以包括或不包括用以混合的機(jī)械輔助物，例如靜態(tài)混合器。在成孔劑與過(guò)渡金屬鹽(催化劑前體)和/或水泥之間的反應(yīng)立即開(kāi)始，并且以使得管道含有氣泡的方式，立即釋放總氧氣的一部分。在管道的輸出處，要使含有一部分氣泡的混合物立即澆注模具中或投射到載體上。在使混合物從管道中出來(lái)的這種操作中，所述混合物未分級(jí)。

優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(ii)所獲得的混合物未分級(jí)。

表述“未分級(jí)”通常是指混合物以噴射流的形式從管道中出來(lái)并保持其完整性，而且特別是不將其噴灑在模具中或載體上，即使是偶爾的數(shù)個(gè)滴狀物能夠在與載體的接觸中形成。

根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(iii)包括將在步驟(ii)所獲得的混合物施加于載體上。該施加步驟可以在不使用噴嘴或等同物下進(jìn)行。此外，該施加可以在不使用在設(shè)備輸出處的元件下進(jìn)行。

事實(shí)上，噴灑將通常結(jié)束于混合物分級(jí)或形成滴狀物。這種施加可以通過(guò)使在步驟(ii)所獲得的混合物在載體上自然流動(dòng)來(lái)進(jìn)行。因此，自然流動(dòng)的混合物未被推進(jìn)或加速，這可能使混合物不穩(wěn)定并形成滴狀物。

優(yōu)選地，在步驟(iii)，混合物的施加不使用噴嘴。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(iii)在無(wú)噴灑下進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施方案，可以重復(fù)步驟(iii)以獲得連續(xù)或疊加的層。優(yōu)選地，最近沉積的層沉積在已經(jīng)通過(guò)水泥的水合作用獲得機(jī)械強(qiáng)度的層上。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(iii)所應(yīng)用的載體可以是垂直的，水平的，傾斜的或處于任何位置。其也可以是容器，模具，中空或?qū)嵭慕Y(jié)構(gòu)塊，中空或?qū)嵭膲Ρ冢旎ò?，地?地板下的形式或隔熱砂漿層)。

可以在施加在步驟(ii)所獲得的混合物之前處理在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(iii)所使用的載體。

根據(jù)替代實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)一步使用水泥的水合促進(jìn)劑，其存在于步驟(i)或(ii)的混合物中或者存在于步驟(iii)的載體表面上。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法中步驟(i)的混合物進(jìn)一步包含水泥的水合促進(jìn)劑，例如氯化鈣。

當(dāng)水泥的水合促進(jìn)劑存在于步驟(i)或(ii)的混合物中時(shí)，其優(yōu)選為鈣鹽，例如氯化鈣。在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(iii)之前，可以連續(xù)地引入水泥的水合促進(jìn)劑。

當(dāng)水泥的水合促進(jìn)劑存在于步驟(iii)的載體表面上時(shí)，其優(yōu)選為硫酸鋁。

可以在步驟(i)中在添加水之前或之后引入水泥的水合促進(jìn)劑，或者將水泥的水合促進(jìn)劑噴灑到步驟(iii)的載體上。

可以在步驟(iii)之前將水施加在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(iii)所應(yīng)用的載體上。

其它添加劑也可用于根據(jù)本發(fā)明的方法中，例如著色顏料，疏水劑，去污劑(例如沸石或二氧化鈦)。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(iv)，混合物膨脹。一旦成孔劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，就開(kāi)始這種膨脹，也就是說(shuō)這種膨脹在步驟(ii)開(kāi)始并在步驟(iv)結(jié)束。由此獲得的充氣礦物泡沫可以是平滑的并且具有大于1cm的厚度。然后發(fā)生凝結(jié)，直到獲得固體礦物泡沫。

這種膨脹對(duì)應(yīng)于在成孔劑的化學(xué)反應(yīng)(可能在催化劑的存在下)之后的氣體釋放。當(dāng)成孔劑基于過(guò)氧化物基時(shí)，在催化劑存在下進(jìn)行的成孔劑的分解反應(yīng)是產(chǎn)生氧分子和水的放熱反應(yīng)。事實(shí)上，已知在金屬存在下加速過(guò)氧化物的分解。

步驟(i)的混合物可以使用常規(guī)用于生產(chǎn)水泥漿料的混合器來(lái)制備。它可以是漿料混合器，混凝土攪拌車混合器，在2006年4月的歐洲標(biāo)準(zhǔn)nfen196-1-第4.4節(jié)中所描述的混合器，或具有行星式運(yùn)動(dòng)的攪打混合機(jī)。

步驟(i)的混合物可以通過(guò)將以粉末形式的不同材料引入混合器中來(lái)制備?；旌戏勰┮垣@得均勻的混合物。然后將水引入混合器中。接下來(lái)，當(dāng)?shù)V物顆粒，輔助物例如減水劑、增塑劑、超增塑劑、促進(jìn)劑、觸變劑、增粘劑、保水劑或阻滯劑存在于礦物泡沫的制劑中時(shí)，則將它們引入。使獲得的糊料混合，以得到水泥漿料的混合物。

優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的用于制備礦物泡沫的方法的整個(gè)持續(xù)時(shí)間，使用抗絮凝葉片將步驟(i)或(ii)的混合物保持在攪拌下。

根據(jù)本發(fā)明的方法可以通過(guò)直接在工地上安裝發(fā)泡系統(tǒng)而在工地上實(shí)施，或者在預(yù)生產(chǎn)工廠中實(shí)施。

本發(fā)明還涉及能夠根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的礦物泡沫。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法制備的礦物泡沫在干燥狀態(tài)下具有50至600kg/m³，更優(yōu)選60至500kg/m³，甚至更優(yōu)選70至450kg/m³的密度。可以注意到，在新鮮狀態(tài)下的礦物質(zhì)泡沫的密度(濕密度)不同于在干燥狀態(tài)下的礦物泡沫的密度，即凝結(jié)之后的密度(硬化材料的密度)。在新鮮狀態(tài)下的礦物泡沫的密度總是大于在干燥狀態(tài)下的泡沫的密度。

本發(fā)明提供以下優(yōu)點(diǎn)，即根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫相當(dāng)?shù)妮p，特別是具有非常低的密度。

本發(fā)明提供以下其它的優(yōu)點(diǎn)，即根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。值得注意的是，構(gòu)成在新鮮狀態(tài)下的礦物泡沫的氣泡在澆注到模具中或沉積在載體上之后幾乎不減少。

載體可以具有不同的性質(zhì)和不同的形狀。

載體可以是用以填充的容器。在這種情況中，設(shè)想用根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫填充建筑塊。例如，它們可以是要填充有根據(jù)本發(fā)明的泡沫的建筑塊、赤土塊、多孔混凝土塊。

載體可以是用以覆蓋有根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫的墻壁。例如，其可以是混凝土澆筑墻壁，遮蔽的混凝土，建筑塊墻壁，赤土塊墻壁，多孔混凝土塊墻壁，覆蓋有灰漿或涂層的墻壁。

載體可以具有不同的性質(zhì)，例如混凝土，赤土，石膏，未經(jīng)處理的木材，石膏板，紙板，或用于建筑中的任何其它材料。

載體可以經(jīng)處理，或覆蓋有根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫第一層。在沉積泡沫之前可以處理載體。該處理可以例如在于一次或多次投射水，投射促凝劑溶液如硫酸鋁，或者在于沉積粘結(jié)引物，或具有以下物理或化學(xué)性質(zhì)的任何其它溶液，即能夠促進(jìn)在載體與混合物之間的界面處的水泥凝結(jié)，或能夠使得混合物更好地粘附在載體上，或能夠增加載體的粗糙度。

本發(fā)明提供以下其它的優(yōu)點(diǎn)，即根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫具有優(yōu)良的熱性能，特別是非常低的熱導(dǎo)率。減小建筑材料的熱導(dǎo)率是高度可取的，因?yàn)檫@能夠獲得在住宅或工作建筑物中的采暖節(jié)能。此外，根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫能夠獲得在小厚度上的良好隔熱性能，從而保持表面和可居住的體積。熱導(dǎo)率(也稱為拉姆達(dá)(λ))為表征材料在通過(guò)傳導(dǎo)來(lái)傳遞熱的過(guò)程中的行為的物理量。熱導(dǎo)率表示在溫度梯度下在每個(gè)表面單位和每個(gè)時(shí)間單位所傳遞的熱量。在國(guó)際單位系統(tǒng)中，熱導(dǎo)率用瓦特/開(kāi)爾文米(w·m^-1·k^-1)表示。典型或常規(guī)的混凝土在23℃和50％相對(duì)濕度下測(cè)得的熱導(dǎo)率在1.3和2.1之間。

根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫具有0.03至0.5w/m.k，優(yōu)選0.04至0.15w/m.k，更優(yōu)選0.045至0.10w/m.k的熱導(dǎo)率。

本發(fā)明提供以下另一優(yōu)點(diǎn)，即與已知的礦物泡沫相比，根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫具有良好的機(jī)械性能以及特別好的抗壓強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫具有0.04至5mpa，優(yōu)選0.05至2mpa，更優(yōu)選0.05至1mpa的抗壓強(qiáng)度。

本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫作為建筑材料的用途。例如，根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫可用于在工地上澆注墻壁、地板、屋頂。還設(shè)想由根據(jù)本發(fā)明的泡沫(例如塊、面板)來(lái)制備在預(yù)生產(chǎn)工廠中預(yù)制的元件。

可以在工地上將根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫澆注到墻壁上。

本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫作為絕緣材料，特別是作為隔熱或隔音材料的用途。

有利地，根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫在某些情況中能夠取代玻璃棉，礦棉，石棉或由聚苯乙烯和聚氨酯制成的隔熱材料。

有利地，根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫可用于回填或填充建筑物、墻壁、隔板、砌筑塊(例如輕型建筑用磚)、磚的空或中空的空間，地板，或天花板。包含根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫的這種材料或復(fù)合建筑元件本身也是本發(fā)明的對(duì)象。

有利地，根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫可以用作封堵材料。

有利地，根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫可以用作幕墻，例如以將建筑物與外部隔離。在這種情況中，根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫可以用涂布有修飾涂層。

本發(fā)明的主題名稱還為包括根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫的系統(tǒng)。泡沫可以作為隔熱材料存在于該系統(tǒng)中?？梢詫⑵浯怪钡貪沧⒃趦蓚€(gè)墻壁之間，它們整體形成該系統(tǒng)，其中所述墻壁例如選自混凝土澆筑墻壁、磚墻、石膏板、木制板(例如具有定向薄條的木板)、纖維水泥板。

根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)有利地能夠抵抗或減少空氣和熱水轉(zhuǎn)移，也就是說(shuō)該元件具有以蒸汽或液體形式的水傳遞、空氣傳遞的受控滲透性。

根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)優(yōu)選地包括至少一個(gè)框架或結(jié)構(gòu)元件。該框架可以由混凝土(柱/梁)、金屬(支柱或鐵軌)、木材、塑料或復(fù)合材料或合成材料制成。根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫還可以涂布例如線網(wǎng)類型(塑料，金屬)的結(jié)構(gòu)或者建筑物的柱或梁。

根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以用于制備或制造覆面，隔熱系統(tǒng)，或隔板，例如分隔隔板，內(nèi)部隔板或剛性墻壁內(nèi)襯。

本發(fā)明還涉及包括根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫的建筑元件。

當(dāng)要將根據(jù)本發(fā)明的礦物泡沫投射在垂直墻壁上時(shí)，所述墻壁可以設(shè)置有便于粘附泡沫的元件，例如金屬絲網(wǎng)或基于塑料材料的線網(wǎng)，其與墻壁間隔開(kāi)或不間隔開(kāi)，并且與墻壁連接在一起或不連接在一起。垂直支架可以沿著墻壁安置，以充當(dāng)線網(wǎng)的錨定點(diǎn)。這些線網(wǎng)可以是簡(jiǎn)單的水平線。

附圖說(shuō)明

圖1示出測(cè)量一滴水與表面之間的接觸角的原理圖。

圖2示出用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備的示例性實(shí)施方案圖。

具體實(shí)施方案

在圖2所示的實(shí)施例中，設(shè)備包括設(shè)有攪拌器的罐(1)，第一泵(3)，第一管(4)，靜態(tài)混合器(5)，第二泵(6)，接收器(7)，第二管(8)，輸出元件(9)和載體(10)?；旌衔?2)是步驟(i)的混合物，并且包含在罐(1)中。成孔劑包含在接收器(7)中。它們通過(guò)泵(3)和(6)獨(dú)立地被連續(xù)泵送，并通過(guò)靜態(tài)混合器(5)進(jìn)行混合。管(8)和輸出元件(9)形成可以包括具有不同截面和不同長(zhǎng)度的附加元件的管道。管(8)的尺寸(l1)和(d1)以及輸出元件(9)的尺寸(l2)和(d2)以以下這樣的方式來(lái)選取，即使得管道中的主要損失與排放的特性(例如在管道輸出處的流速和速度)以及泵送方式保持一致。管(8)和輸出元件(9)還隨著管道中氧氣釋放速度，特別是在管道中的預(yù)期釋放與在管道的輸出(11)之后的預(yù)期釋放之間的比值，以及流量的規(guī)律性的變化來(lái)選取。通常，管道(輸出(11))的最終部分的直徑(d2)作為調(diào)節(jié)泡沫的噴出速度并同時(shí)保持噴射流的完整性的手段來(lái)選取。在根據(jù)本發(fā)明的密度范圍內(nèi)，在管道的輸出(11)處的膨脹并未完成，而在載體(10)上才結(jié)束。通常，在載體(10)上仍然產(chǎn)生至少20％的膨脹。

可以設(shè)想用于應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備的其它實(shí)施方案。

用于測(cè)量潤(rùn)濕角或接觸角的方法：

圖1示出了用于測(cè)量由混凝土制成的樣品12的固體表面10與沉積在表面10上的液體的液滴14之間的潤(rùn)濕角的原理。標(biāo)記16表示液滴14與環(huán)境空氣之間的液/氣界面。圖1是沿著垂直于表面10的平面的橫截面。在該橫截平面中，潤(rùn)濕角α對(duì)應(yīng)于從液體的液滴14內(nèi)部測(cè)量的在表面10與切線t之間的角度，所述切線t相切于在固體10與界面16之間的交叉點(diǎn)處的界面16。

為了進(jìn)行潤(rùn)濕角的測(cè)量，將樣品12放置在溫度為20℃、相對(duì)濕度為50％的房間中。將體積為2.5μl的一滴水14置于樣品12的表面10上。角度測(cè)量通過(guò)光學(xué)方法進(jìn)行，例如使用液滴形狀分析設(shè)備，例如由krüss商業(yè)化的dsa100設(shè)備。重復(fù)測(cè)量5次，并且在水滴與載體之間測(cè)量的接觸角的值等于這5次測(cè)量的平均值。

粒度激光法

不同粉末的粒度曲線從malvern公司出售的mastersizer2000(2008年，系列mal1020429)型激光粒度分析儀獲得。

測(cè)量在合適的介質(zhì)(例如，在水性介質(zhì)中)進(jìn)行以分散顆粒；顆粒的尺寸必須為1μm至2mm。光源由紅色he-ne激光器(632nm)和藍(lán)色二極管(466nm)構(gòu)成。光學(xué)模型為fraunhofer的模型，計(jì)算矩陣為多分散型。

在沒(méi)有超聲的情況下，首先以2000rpm的泵速、800rpm的攪拌器速度和超過(guò)10秒的噪聲測(cè)定進(jìn)行背景噪聲測(cè)量。然后核實(shí)激光器的發(fā)光強(qiáng)度至少等于80％，并且為背景噪聲獲得減小的指數(shù)曲線。如果情況不是這樣，則必須清潔比色皿鏡片。

接下來(lái)對(duì)樣品進(jìn)行第一次測(cè)量，使用以下參數(shù)：泵速為2000rpm，攪拌器速度為800rpm，不存在超聲，遮蔽限度在10％和20％之間。引入樣品以使遮蔽略大于10％。在遮蔽穩(wěn)定之后，將在浸沒(méi)與測(cè)量之間的持續(xù)時(shí)間設(shè)定為10秒來(lái)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)間為30秒(分析30000個(gè)衍射圖像)。在獲得的顆粒圖中，必須考慮部分粉末群會(huì)附聚的事實(shí)。

然后用超聲進(jìn)行第二次測(cè)量(不排空容器)。泵速增加至2500rpm，攪拌增加至1000rpm，并且在100％下(30瓦特)發(fā)射超聲。這種狀態(tài)保持3分鐘，然后返回至初始參數(shù)：泵速2000rpm，攪拌器速度800rpm，不存在超聲。再10秒結(jié)束時(shí)(排出可能的空氣氣泡)，進(jìn)行30秒測(cè)量(分析30000個(gè)圖像)。該第二次測(cè)量對(duì)應(yīng)于通過(guò)超聲分散而去附聚的粉末。

重復(fù)每個(gè)測(cè)量至少兩次以核實(shí)結(jié)果的穩(wěn)定性。通過(guò)具有已知粒度曲線的標(biāo)準(zhǔn)樣品(二氧化硅c10sifraco)在每個(gè)工作階段之前校準(zhǔn)裝置。在本說(shuō)明書(shū)中呈現(xiàn)出的所有測(cè)量和給出的范圍對(duì)應(yīng)于使用超聲獲得的值。

用于測(cè)量blaine比表面積的方法

不同材料的比表面積測(cè)量如下。

blaine方法在20℃、相對(duì)濕度不超過(guò)65％下，使用符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)en196-6的blaineeuromatestsintco裝置進(jìn)行。在測(cè)量比表面積之前，將濕樣品烘箱中干燥直至在50℃至150℃的溫度下獲得恒重(然后將干燥的產(chǎn)物進(jìn)行研磨以獲得具有小于或等于80μm的最大顆粒尺寸的粉末)。

實(shí)施例

實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法以制備制劑391、390-a、390-b和400的礦物泡沫。以可突出顯示根據(jù)本發(fā)明的方法的有利方面的方式，還制備了比較例389。

材料：

使用的水泥是來(lái)自lafargesaintpierrelacour水泥廠的波特蘭cemi52.r水泥。字母“r”對(duì)應(yīng)于2012年4月版本的標(biāo)準(zhǔn)nfen197-1的定義。將該水泥研磨直至獲得8000cm²/g的blaine比表面積。

減水劑為新一代高度減水的超增塑劑，其基于以chrysofluidpremia180的名稱售出并由chryso公司提供的改性聚羧酸酯。premia180的干含量為50重量％。減水劑不含消泡劑。

超細(xì)顆粒是以socal312的名稱售出并由solvaypcc公司提供的沉淀碳酸鈣顆粒。這些超細(xì)顆粒具有根據(jù)上述方法測(cè)量為90°至130°的接觸角，以及通過(guò)在文獻(xiàn)ep1740649中所述的方法測(cè)量為40nm的顆粒d50。

過(guò)渡金屬鹽是由sigmaaldrich公司提供的一水合硫酸錳。

礦物添加物為：以bl200orgon的名稱售出并由omya公司提供的鈣質(zhì)粉末，其用于制劑389、391、390-a和390-b；以及dunkerque礦渣(originearcelor)，其用于制劑400。bl200的d50為6μm，礦渣的d50為14.2μm。

水泥的水合促進(jìn)劑是濃度為1摩爾/升的硫酸鋁，其從由vwr公司以粉末提供的水合硫酸鋁(14h20)制得。

成孔劑為由vwr公司提供的30％過(guò)氧化氫。

水為自來(lái)水。

使用的設(shè)備：

rayneri混合器：

-由rayneri公司提供的r602ev(2003)型號(hào)混合器。該混合器由其上設(shè)有10至60升罐的框架組成。10l罐與適用于該罐的體積的槳式葉片一起使用。該葉片本身進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并伴隨著圍繞罐的軸線的行星式運(yùn)動(dòng)。

泵：

-md006-24型的seepex^tm偏心螺桿泵(i)，授權(quán)n°244920。

-md006-24型的seepex^tm偏心螺桿泵(ⅱ)，授權(quán)n°278702。

靜態(tài)混合器：

-由32個(gè)kenics型螺旋狀元件組成的靜態(tài)混合器，直徑為19mm，參照isojet的16la632。

i.礦物泡沫的制備

制劑389、391、390-a和390-b的糊料的制備：

通過(guò)將表i的化合物以所述表中所示的各自的比例混合來(lái)制備糊料。接下來(lái)將該糊料在行星式混合器(rayneri商標(biāo))中與水混合5分鐘。測(cè)量膨脹之后在新鮮狀態(tài)下的泡沫的密度。

表1

*值是以重量計(jì)的重量百分比

**以水泥的重量計(jì)的重量百分比

***重量比

在將泡沫施加在用作載體的輕型建筑用磚的墻壁上之前，借助噴灑器，通過(guò)噴灑1摩爾/升的硫酸鋁溶液來(lái)處理該墻壁。

然后通過(guò)螺桿泵(seepex(i)商標(biāo))在15mm直徑的主管道中連續(xù)泵送糊料。同時(shí)，通過(guò)另一螺桿泵(seepex(ii)商標(biāo))泵送過(guò)氧化氫水溶液，并將其連續(xù)注入糊料流動(dòng)的管道中。各自的泵送流速在表2中示出。在糊料與溶液之間的混合通過(guò)靜態(tài)混合器的存在而加速，所述靜態(tài)混合器放置在主管道中并位于臨近過(guò)氧化氫溶液的注入點(diǎn)下游。靜態(tài)混合器的管道下游具有5.5m的長(zhǎng)度。

表2

管道配有施料器(直徑適配器)，對(duì)于20cm的長(zhǎng)度，其將輸出管的直徑增加到20mm。

將觀察到，在施料器的輸出處獲得的糊料僅部分充氣(在該階段，氧氣總分?jǐn)?shù)的小于50％被引入糊料中)，并且在沉積后其繼續(xù)膨脹。糊料僅通過(guò)輸出噴射而沉積在壁上，直到沉積點(diǎn)都保持其完整性。測(cè)量膨脹之后在新鮮狀態(tài)下的泡沫的密度。

通過(guò)逐漸改變沉積點(diǎn)的位置來(lái)覆蓋墻壁，直到墻壁由完全膨脹之后的泡沫完全覆蓋。由此獲得約3cm的層。系統(tǒng)保持原樣直到水泥的凝結(jié)開(kāi)始，即在環(huán)境溫度下約2.5小時(shí)。

完全在與第一次相同的條件下，第二次重復(fù)泡沫沉積的操作。沉積約3cm的第二層。然后涂抹糊料以消除不均勻性并給出其完美的外表。

制劑400的糊料的制備：

以重量百分比表示，糊料通過(guò)混合以下化合物來(lái)制得：

71.46％的水泥，對(duì)其研磨直到達(dá)到8000cm²/g的blaine比表面積。

22.2％的dunkerque礦渣

4.80％的經(jīng)處理的超細(xì)顆粒(來(lái)自solvaypcc的socal312)

1.6％的一水合硫酸錳

0.4％的premia180超增塑劑

以水泥計(jì)所計(jì)算的4.5％的h2o2，其以30％溶液的形式加入。

ii.礦物泡沫的分析

ii.1礦物泡沫的熱導(dǎo)率

使用熱導(dǎo)率測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量熱導(dǎo)率(λ)：由alphis-ere公司提供的ct儀(電阻5ω，50mm線探頭)。對(duì)在45℃下干燥直至恒重的樣品進(jìn)行測(cè)量。接下來(lái)使用鋸將樣品切成相等的兩片。將測(cè)量探針?lè)胖迷谶@兩等份的樣品的兩個(gè)平面(鋸開(kāi)側(cè))之間。熱量通過(guò)探頭周圍的材料從源傳遞到熱電偶。隨著時(shí)間變化測(cè)量熱電偶的溫度升高，從而能夠計(jì)算樣品的熱導(dǎo)率。

ii.2礦物泡沫的密度

泡沫化的水泥漿料的濕密度通過(guò)在澆注時(shí)和在完全膨脹之后稱量立方體來(lái)測(cè)得。

對(duì)在45℃下干燥直至恒重的樣品測(cè)量樣品的干密度，仍然通過(guò)稱量立方體。

表3