低風(fēng)化的瓷磚灰漿組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種水泥、沙、用量等于或少于5重量％的偏高嶺土(以干混物固體總量計(jì))、少量鋁水泥(<1重量％，以干混物固體總量計(jì))的干混物用作瓷磚灰漿，以及該瓷磚灰漿的用途和使用該瓷磚灰漿的方法。當(dāng)將該干混物制備入砂漿中時(shí)，其作為瓷磚灰漿展現(xiàn)出優(yōu)異的抗風(fēng)化性。
【專利說(shuō)明】低風(fēng)化的瓷磚灰漿組合物
[0001]本發(fā)明涉及瓷磚灰衆(zhòng)水泥(tile grout cement)組合物,其包含低含量(〈I重量％ )的水泥、沙、偏高嶺土和鋁水泥的干混物，以及涉及該組合物的用途和使用該組合物的方法。
[0002]瓷磚灰漿用于填補(bǔ)瓷磚間的空隙，以完成瓷磚層，瓷磚灰漿防止水滲透到基材并吸收瓷磚的形變應(yīng)力。主要有兩種瓷磚灰漿，含有水泥或基于水泥的瓷磚灰漿和含有環(huán)氧樹脂或基于環(huán)氧樹脂的瓷磚灰漿。含有水泥的瓷磚灰漿目前主導(dǎo)著市場(chǎng)，因?yàn)槠淠芤韵鄬?duì)低的成本提供防水性。含有水泥的瓷磚灰漿通常會(huì)風(fēng)化。
[0003]風(fēng)化是瓷磚灰漿表面上的帶白色的沉淀，其含有CaCO3 (其主要成分)和其它化學(xué)物質(zhì)，如Na2CO3, K2CO3, CaS04。風(fēng)化的形成取決于灰漿中水溶性鹽(特別是Ca2+)、水以及可讓水沿其遷移到灰漿表面的通道的存在。水泥的水化過(guò)程中，形成水溶性化學(xué)物質(zhì)，如Ca(OH)20在灰漿干燥過(guò)程中，這些水溶性化學(xué)物質(zhì)與水一起遷移到灰漿表面，隨后與空氣中的CO2或SO2反應(yīng)以形成各自的碳酸鹽或硫酸鹽。雖然各個(gè)季節(jié)都會(huì)形成風(fēng)化，不過(guò)在冬天風(fēng)化是特別嚴(yán)重的問(wèn)題，因?yàn)樵谳^低的溫度下水泥水化較慢且化學(xué)物質(zhì)的水溶性較低。雖然風(fēng)化通常不會(huì)破壞砂漿的強(qiáng)度，但風(fēng)化存在美觀上的問(wèn)題。
[0004]雖然風(fēng)化問(wèn)題不會(huì)完全解決，但減少風(fēng)化的方法包括用鋁水泥代替波特蘭水泥，與波特蘭水泥相比鋁水泥含有少得多的Ca(0H)2。不過(guò)，鋁水泥仍然含有其它化學(xué)物質(zhì)，如Na2(0H)2、K2(OH)2，它們也可在灰漿表面上形成白色沉淀。此外，白色鋁水泥非常昂貴。人們可以使用高反應(yīng)性的填料例如極細(xì)娃灰(silica fume)和偏高嶺土。這些填料可以與水化過(guò)程中形成的Ca(OH)2反應(yīng)，從而減少CaCO3的形成?？砂ㄆ渌砑觿┤缦輨┖褪杷畡?，以形成近針織結(jié)構(gòu)并降低水吸收。此方法的問(wèn)題在于在低溫下，填料的反應(yīng)性降低且不能有效地減少風(fēng)化。人們也可使用促進(jìn)劑例如甲酸鈣來(lái)促進(jìn)水泥的強(qiáng)度發(fā)展；不過(guò)，促進(jìn)劑是沒有效果的因?yàn)槠鋾?huì)將更多的鹽帶入砂漿中。采用可再分散粉末(例如乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯粉末)可提供疏水性效果以降低吸水性。該方法效果有限。此外，太多的可再分散粉末會(huì)延緩水泥水化且導(dǎo)致更嚴(yán)重的風(fēng)化。最后，最近開發(fā)的添加劑如ERA200(易來(lái)泰公司(Elotex Ag),瑞士森帕赫站市(Sempach Station, CH))是必須與疏水劑一起混合的聚合物，其以非常高的成本獲得更低的吸水性。
[0005]最近，常州建筑科學(xué)研究院有限公司的專利CN101913794A公開了一種水泥砂漿抑制泛堿添加劑，其可以降低水泥灰泥的風(fēng)化，其含有75-90%的高反應(yīng)性偏高嶺土，3-5%的樹脂(羧酸樹脂或磷酸酯樹脂)和10-15%其它添加劑(水溶性消泡劑、PCE超增塑劑和有機(jī)硅疏水劑)。不過(guò)，有機(jī)硅疏水劑非常昂貴，含有該添加劑的灰泥組合物在低溫下干燥緩慢且降低了瓷磚灰漿的效果。
[0006]本發(fā)明的發(fā)明人旨在解決提供以合理的低成本有效降低風(fēng)化的瓷磚灰漿組合物的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]1.根據(jù)本發(fā)明，低風(fēng)化的瓷磚灰漿組合物含有以下干混物:波特蘭水泥、沙、0.01-1.0重量％，優(yōu)選0.4-0.98重量％ (以干混物中固體總量為基準(zhǔn)計(jì))的鋁水泥(aluminum cement)(如招酸|丐水泥)、脂肪酸或堿金屬、堿土金屬或二價(jià)金屬的脂肪酸鹽(優(yōu)選油酸鈉)和偏高嶺土。
[0008]2.該偏高嶺土的用量以干混組合物中固體總量計(jì)，可為0.5-5.0重量％，優(yōu)選0.5
重量％至少于1.0重量％。
[0009]3.本發(fā)明的干混組合物可含有30-50重量％的波特蘭水泥。
[0010]4.該組合物的剩余組分可包含沙或含有粒度為0.08-0.6mm,優(yōu)選最大為0.4mm的集料(aggregate)。
[0011]5.干混組合 物中可包括一種或多種填料，如碳酸鈣或滑石。
[0012]6.另一方面，本發(fā)明包括將如上述1-5中任一項(xiàng)所述的干混組合物用作瓷磚灰漿。
[0013]7.根據(jù)本發(fā)明另一方面，使用低風(fēng)化的瓷磚灰漿干混組合物的方法包括:將上述1-5中任一項(xiàng)所述的干混物與水混合，使該混合物靜置以得到可用泥刀涂抹的稠度(trowelable consistency),將該可用泥刀涂抹的混合物涂抹在兩塊或多塊或大量瓷磚之間的間隙中，所述兩塊或多塊或大量瓷磚附著到承載有基材的瓷磚，以及干燥。
[0014]8.該方法可包括用塑料泥刀、橡皮輥或堅(jiān)硬的閉孔橡膠泡沫墊涂抹可用泥刀涂抹的組合物。
[0015]如本文中所用，術(shù)語(yǔ)“CH”是Ca(OH)2的縮寫，其在水泥水化過(guò)程中形成；術(shù)語(yǔ)“C2ASH8”是水合鈣鋁黃長(zhǎng)石(2Ca0.Al2O3- SiO2.8H20)的縮寫；術(shù)語(yǔ)“CSH”是水合硅酸鈣(Ca0.SiO2.H2O)的縮寫。
[0016]如本文中所用，術(shù)語(yǔ)“固體總量”是指本發(fā)明的干混組合物中材料的重量不包括水、溶劑和濕性添加劑。
[0017]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“wt.表示重量百分?jǐn)?shù)。
[0018]本文列出的所有范圍都包括端值且可以組合。例如，公開的比例為以干混物固體總量計(jì)0.01-1.0重量％，或0.4-0.98重量%，其可包括0.01-1.0重量％，0.01-0.4重
01-0.98 重量％，0.4-0.98 重量％，0.4-1.0 重量％和 0.98-1.0 重量％。
[0019]除非另外說(shuō)明，所有的溫度和壓力單位是室溫和標(biāo)準(zhǔn)壓力。
[0020]除非另有說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“ΕΝ”表示歐洲標(biāo)準(zhǔn)，作為前綴放在測(cè)試方法編號(hào)之前用來(lái)表示某種測(cè)試方法。歐洲標(biāo)準(zhǔn)是比利時(shí)布魯塞爾的歐洲技術(shù)委員會(huì)為標(biāo)準(zhǔn)化CEN/TC67‘瓷磚’發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)。除非另有說(shuō)明，所述測(cè)試方法對(duì)于該文件的 優(yōu)先權(quán)日:而言最新的測(cè)試方法。
[0021]所有包括括號(hào)的術(shù)語(yǔ)表不包括括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容和不包括括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容的任一,清況或兩種情況。
[0022]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用少量(〈1.0重量％的固體總量)鋁水泥時(shí)加速了波特蘭水泥的水化，特別在低溫下或低于20°C時(shí)，以幫助瓷磚灰漿快速硬化而保持可工作的或開口時(shí)間。特別在冬天，快速的強(qiáng)度發(fā)展降低了風(fēng)化，因?yàn)槠浼铀倭嗣軐?shí)的砂漿結(jié)構(gòu)的形成，縮短了鈣離子必須遷移到水中的時(shí)間，且防止了水遷移到灰漿表面。
[0023]高反應(yīng)性的偏高嶺土通過(guò)火山灰反應(yīng)與Ca(OH)2反應(yīng)，并形成水合鈣鋁黃長(zhǎng)石(C2ASH8)和水合硅酸鈣(CSH)。高反應(yīng)性的偏高嶺土是缺少石灰的材料(lime hungrymaterial)，其可有效地與Ca(OH)2反應(yīng)，因此減少了 CaCO3的形成，從而減少了風(fēng)化。合適的偏高嶺土可以是任何中值粒徑(D50)〈4.5um(通過(guò)激光散射測(cè)量)的粉末，且鋁硅酸鹽(Si02+Al203)的總量≥90%o偏高嶺土的合適用量以干混組合物中固體總量計(jì),可為0.5-5重量％，或優(yōu)選0.5重量％至少于1.0重量％。
[0024]本發(fā)明的鋁水泥可以是任何細(xì)粒水泥，包括以鋁水泥固體總量為基準(zhǔn)計(jì)，40重量％或更多的氧化招(Al2O3)，優(yōu)選等于或高于50.0重量且至多80重量％,如50-80重量％。合適的粒度范圍可與布萊因比表面積(specific surface area blaine) 370m2/kg —樣低(根據(jù)EN196-6:測(cè)試水泥的方法一細(xì)度測(cè)定，2010.4.30測(cè)定)。瓷磚灰漿干混組合物中鋁水泥的用量以干混物中固體總量為基準(zhǔn)計(jì)，為0.3-1.0重量％，優(yōu)選0.5-0.9重量％。使用太少量的鋁水泥會(huì)影響使用中的凝固。
[0025]本發(fā)明的脂肪酸或堿金屬、堿土金屬或二價(jià)金屬的脂肪酸鹽作為疏水劑以降低吸水性，防止水滲透到灰漿中，從而減少風(fēng)化。合適的脂肪酸包括油酸或堿金屬、堿土金屬或二價(jià)金屬的脂肪酸鹽，包括油酸鈉、油酸鈣、椰油酸鈉和硬脂酸鋅。合適的材料可以細(xì)級(jí)別的粉末形式使用，該細(xì)級(jí)別的粉末的粒度與本發(fā)明的集料的粒度相似或比本發(fā)明的集料的粒度更小。該粉末可噴在載體上如氧化硅或碳酸鈣，該載體也適合作為本發(fā)明組合物的填料。用于形成疏水性效果的脂肪酸或堿金屬、堿土金屬或二價(jià)金屬的脂肪酸鹽的合適量以干混物中固體總量計(jì)，可為0.25-0.75重量％，優(yōu)選0.3-0.55重量％。
[0026]任何常用波特蘭水泥可適用于本發(fā)明,其可選自波特蘭水泥、波特蘭礦洛水泥、波特蘭娃灰水泥、波特蘭燃燒頁(yè)巖水泥(Portland-burnt shale cement)和它們的組合。優(yōu)選地，該水泥是普通波特蘭水泥。在優(yōu)選實(shí)施方式中，該組合物包括波特蘭水泥的量以干混物固體總量計(jì)，為30-50重量％，優(yōu)選等于或少于40重量％。使用太少量的波特蘭水泥會(huì)影響固化產(chǎn)品的強(qiáng)度。使用太多量的波特蘭水泥會(huì)導(dǎo)致瓷磚灰漿在使用中過(guò)度收縮。
[0027]任何粒度為0.08-0.6mm,優(yōu)選最大為0.4mm的沙或集料可用于本發(fā)明。合適的沙或集料材料可包括例如石英砂、白云石和石灰石。太大的粒度會(huì)影響由瓷磚灰漿組合物制備的成品的平整度。沙和集料可用量最多為58.9重量％，以干混物中固體總量為基準(zhǔn)計(jì)。
[0028]合適的填料是任何惰性無(wú)機(jī)材料,其平均粒徑為150 μ m或更小,優(yōu)選100 μ m。碳酸鈣、滑石、硅灰石、云母、白云石粉末和黏土可用作填料，用量以固體總量計(jì)，最多為15重量％，優(yōu)選等于或少于10重量％，或等于或多于5重量％。
[0029]為了提高凝固強(qiáng)度并改善水不可透過(guò)性，該瓷磚灰漿可含有一種或多種可再分散性聚合物粉末(RDP)，其含量以干混組合物中固體總量為基準(zhǔn)計(jì)，最多5重量％，優(yōu)選至多2重量％?？墒褂檬惺鄣亩喾N常規(guī)RDP，例如丙烯酸聚合物、乙酸乙烯酯均聚物、乙酸乙烯酯一乙烯共聚物、苯乙烯一丁二烯共聚物或它們的混合物。
[0030]此外，本發(fā)明的瓷磚灰漿組合物可包括一種或多種常規(guī)添加劑，如顏料或染料、有機(jī)或無(wú)機(jī)增稠劑，如纖維素醚、可再分散性聚合物粉末(RDP)、次級(jí)保水劑(secondarywater retention agents)、抗流掛劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑、超增塑劑、分散劑、鈣絡(luò)合齊Li(calcium complexing agents)、促進(jìn)劑和憎水劑,所有這些添加劑都是本領(lǐng)域已知的且都是市售的。不過(guò)，采用這些材料會(huì)明顯地增加使用本發(fā)明的瓷磚灰漿的成本。
[0031]任何粘度低于8，OOOmPa.s (優(yōu)選粘度等于或低于6，500mPa.s,或等于或高于
2,OOOmPa.s)的纖維素醚作為2重量％水溶液(布魯克菲爾德(Brookfield)DV-1II Ultra流變儀，心軸#6轉(zhuǎn)速20rpm，20°C，布魯克菲爾德工程化實(shí)驗(yàn)室有限公司(Brookf i e I dEngineering Laboratories, Inc),美國(guó)麻薩諸塞州米德博羅市(Middleborough, MA))可適用于本發(fā)明。在這樣的化合物中，纖維素中存在的羥基可部分或全部被-OR基團(tuán)替代，其中R選自(C1-C6)烷基、羥烷基(C1-C6)烷基和它們的混合物。合適的水溶性纖維素醚可以是烷基羥烷基纖維素、羥烷基纖維素、烷基纖維素或這些纖維素醚的混合物。適用于本發(fā)明的纖維素醚化合物的例子包括:如甲基纖維素(MC)、甲基羥乙基纖維素(MHEC)、甲基羥丙基纖維素(MHPC)、羥乙基纖維素(HEC)、乙基羥乙基纖維素(EHEC)、甲基乙基羥乙基纖維素(MEHEC)、疏水改性的乙基羥乙基纖維素(HMEHEC)、疏水改性的羥乙基纖維素(HMHEC)、磺乙基甲基羥乙基纖維素(SEMHEC)、磺乙基甲基羥丙基纖維素(SEMHPC)和磺乙基羥乙基纖維素(SEHEC)。任何這些化合物的用量以干混物中固體重量計(jì)，至多為0.1重量％，優(yōu)選
0.01-0.07 重量％。
[0032]以下實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。除非另有說(shuō)明，所有份數(shù)和百分?jǐn)?shù)以重量計(jì)，所有溫度單位為攝氏度(°C)。除非另有說(shuō)明，所有溫度是室溫(23±2°c)，所有標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)濕度為(50±5% ) ο實(shí)施例和表格中使用的縮寫列于它們相應(yīng)描述的邊上:
[0033]實(shí)施例如下述表1所示，使用以下材料:
[0034]表1:制劑材料:
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種低風(fēng)化的瓷磚灰漿組合物，其含有以下物質(zhì)的干混物:a)波特蘭水泥、b)沙或集料，c)0.01-1.0重量％的鋁水泥，以干混物固體總量計(jì)，d)脂肪酸或堿金屬、堿土金屬或二價(jià)金屬的脂肪酸鹽，和e)偏聞嶺土。
2.如權(quán)利要求1所述的干混組合物，其特征在于，所述鋁水泥c)的量為0.4-0.98重量％，以干混組合物固體重量計(jì)。
3.如權(quán)利要求1所述的干混組合物，其特征在于，所述偏高嶺土e)的量為0.5-5.0重量％，以干混組合物固體重量計(jì)。
4.如權(quán)利要求3所述的干混組合物，其特征在于，所述偏高嶺土e)的量為0.5重量％至少于1.0重量％。
5.如權(quán)利要求1所述的干混組合物，其特征在于，所述干混組合物中含有30-50重量％的波特蘭水泥a)。
6.如權(quán)利要求5所述的干混組合物，其特征在于，所述干混組合物還包含一種或多種填料。
7.如權(quán)利要求1所述的干混組合物，其特征在于，所述沙或集料b)的粒度為.0.08-0.6mm。
8.如權(quán)利要求1所述的干混組合物，其特征在于，所述脂肪酸或堿金屬、堿土金屬或二價(jià)金屬的脂肪酸鹽d)包括油酸鈉。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的干混組合物的用途，其特征在于，將所述干混組合物用作瓷磚灰漿。
10.一種使用低風(fēng)化瓷磚灰漿干混組合物的方法，其包括將如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的干混組合物與水混合，使該混合物靜置以得到可用泥刀涂抹的稠度，將該可用泥刀涂抹的混合物涂抹在兩塊或多塊或大量瓷磚之間的間隙中，以及干燥，所述兩塊或多塊或大量瓷磚附著到承載有基材的瓷磚。
【文檔編號(hào)】C04B14/06GK103958434SQ201180075300
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月29日
【發(fā)明者】S·C·董, J·L·陸 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限公司