砂质量对矿物粘结剂组合物中增塑添加剂的影响的测试方法与流程

1.本发明涉及在增塑添加剂吸附方面表征砂的方法。此外，本发明涉及矿物粘结剂组合物的制备方法。


背景技术：

2.砂质量对砂浆或混凝土性能具有很大影响，并且可能引起各种问题，例如增加的需水量、对增塑添加剂的高需求、渗出和可泵送性问题。一些砂甚至产生多个彼此干扰的问题。
3.可以确定问题砂的几个主要原因，这些原因对混凝土的可加工性产生了负面影响：低细粒、高细粒、颗粒形状不良、吸水率和增塑添加剂的吸附性。
4.特别地，吸附物质(例如粘土)的存在导致砂中的不期望的影响，其表现为例如对水的更高需求和对增塑添加剂(特别是超增塑剂，例如聚羧酸盐醚(pce))的吸附的更高需求。由于这种增塑添加剂插入吸附性粘土的结构中，所以从用包含这种粘土的砂生产的砂浆或混凝土组合物中有效地除去这些添加剂。因此，具有给定剂量的增塑添加剂的砂浆或混凝土组合物的可加工性显著降低。
5.为了识别砂的吸附问题，通常使用所谓的"亚甲基蓝(mb)测试"，并在标准(en 933-9，astm 837-09)中进行了描述。亚甲基蓝是阳离子染料，其对带负电荷的表面，特别是粘土具有强亲和力。这种亲和力直接取决于砂中的粘土含量和粘土的性质。然而，在实践中，证明这种间接测试并不总是足够具体地预测增塑添加剂如pce的吸附。具体地，高mb值可能表明存在膨胀粘土，但也可能由于富fe矿物的存在而错误地误报。此外，为了判断砂是否是关键的而需要确定的绝对mb值强烈地取决于砂的矿物学组成。如果砂组成是未知的(非常经常)，则mb值可能是误导性的。通常，不可能区分pce吸附砂和水吸附砂。
6.在这方面，wo 2020/109231 a1(chryso)描述了一种不同的方法，其基于包含与染料连接的mpeg-5,000链的特殊化合物，由此所述peg链可以被砂中存在的粘土吸附。然后可以进行光度测量以找出多少化合物被粘土吸附。因此，所吸附的化合物的比例可视为所关注的砂中粘土浓度的量度。然而，这不是一种实用的方法，因为它也不总是足够具体地预测增塑添加剂的吸附。
7.此外，迄今为止已知的所有可用的砂表征方法的共同之处在于，它们仅能够指示砂可能具有高或低的吸附行为。然而，这些方法通常仅指示吸附行为，而没有区分吸附类型。具体地，大多数已知方法通常不能以足够精确的方式指示砂是否吸附增塑添加剂、混合水或这两者。
8.因此，需要开发减少或克服上述缺点的新的和改进的解决方案。


技术实现要素：

9.本发明的一个目的是提供一种改进的方法，其允许在增塑添加剂，尤其是基于聚羧酸盐醚的添加剂的吸附方面表征砂。特别地，所述方法应允许区分增塑添加剂的吸附和
水的吸附。优选地，所述方法应尽可能快且简单，且优选地允许直接测量所关注的砂对增塑添加剂且优选也对水的吸附特性。理想地，所述方法还应适用于预测有效的缓和剂和/或缓和策略，其允许在实际条件下以可靠和有针对性的方式缓和砂的负面影响，尤其是在矿物粘结剂组合物中。
10.已经令人惊讶地发现，本发明的问题可以通过权利要求1的特征来解决。因此，本发明的核心是在增塑添加剂的吸附方面，优选在增塑添加剂的吸附和水吸附方面表征砂的方法，所述方法包括以下步骤：
11.a)提供具有限定浓度的增塑添加剂的增塑添加剂含水混合物；
12.b)确定所述含水混合物的特征，其中所述特征与所述含水混合物中所述增塑添加剂的比例相关；
13.c)使待分析的砂样品与所述含水混合物或其样品接触，使得所述砂样品完全浸入所述含水混合物或其样品中；
14.d)从步骤c)的混合物中取得上层清液样品；
15.e)确定所述上层清液样品的与步骤b)中相同的特征；
16.f)将步骤b)中获得的含水混合物或其样品的特征与步骤e)的上层清液样品的特征进行比较，以确定所述特征是否彼此相差超过预定阈值。
17.简而言之，在本发明的方法中，将砂样品与增塑添加剂的限定的含水混合物混合，并且通过比较增塑添加剂的相同或相同含水混合物在与砂相互作用之后的特性来识别所述增塑添加剂的任何潜在吸附。在本方法的某些执行方式中，即使不需要采用大且昂贵的设备，本发明的方法也为用户提供廉价且快速的方式，以识别给定砂对增塑添加剂的吸附潜力。与mb测量相反，本发明方法更可靠，因为它基于所考虑的砂和增塑添加剂之间的直接相互作用。特别地，与mb测试或其它已知测试相反，本发明的方法不是基于间接测量，而是基于给定砂对实际增塑添加剂的吸附性质的直接测量。
18.本发明方法允许直接识别砂是否吸附增塑添加剂，特别是pce。此外，它可以用于有效地调节增塑添加剂的浓度和/或用于选择有效的缓和剂和/或缓和策略，例如特殊的减水型pce和/或粘土封闭剂，以便用给定砂优化砂浆或混凝土性能。
19.与已知的途径(例如在wo 2020/109231 a1(chryso)中提出的方法)相比，本发明的解决方案证明稳健得多。不希望受到理论束缚，这可能解释如下：通过使用peg封端的染料来表征给定砂的吸附行为，在一定程度上模拟具有peg侧链的pce经由侧链在膨胀粘土中的插入。然而，这种途径忽略了pce可以经由它们的阴离子主链吸附在带正电荷的表面上，例如吸附在由于钙吸附层而具有正ζ电势的带负电荷的粘土或水泥水合物上。因此，当与pce相比时，吸附到此种表面上的非离子peg链的比例可能更小。
20.与wo 2020/109231 a1(chryso)中描述的途径相反，本发明方法使用真实增塑添加剂作为测试物质。因此，在更接近真实条件的条件下，例如在矿物粘结剂组合物中存在的条件下，测试给定砂的吸附行为。
21.此外，本发明方法允许区分增塑添加剂的吸附和混合水的吸附。这是非常重要的，因为例如纯水吸附砂通常需要与吸附增塑添加剂本身的砂不同的缓和策略。特别地，本发明方法允许为砂问题的某种技术原因提供正确的缓和剂和/或策略。因此，可以避免例如设计用于惰性化膨胀粘土以减少pce吸附的牺牲添加剂被提出用于与非膨胀粘土(其主要引
起纯水吸附)相关的问题。
22.例如，如果某种矿物粘结剂组合物显示出高需水量，则采用用于矿物粘结剂组合物的砂的本发明测试直接表明高需水量是否是归因于增塑添加剂的吸附。如果测试是阳性的(即测试表明增塑添加剂的吸附)，则高需水量必须至少部分是由于增塑添加剂的吸附。如果测试为阴性(即测试表明没有吸附增塑添加剂)，则可以排除增塑添加剂的吸附，并且高需水量必须是由于水吸附。因此，取决于测试的结果，可以以目标方式选择适当的缓和剂和/或策略。
23.更具体地，利用本发明的方法，砂对矿物粘结剂组合物的负面影响，例如对混凝土性能的负面影响，可以通过选择适当类型和量的缓和剂和/或通过选择特定修改的缓和策略，例如用于惰性化膨胀粘土或非膨胀粘土的特定修改的添加剂，以目标方式加以缓和。这与已知途径形成鲜明对比。因为这些途径通常不允许识别砂问题的原因，所以不可能选择最合适的缓和措施。
24.另外，本发明的方法允许在与实际条件非常接近或基本上相同的条件下表征砂，例如在实际矿物粘结剂组合物中的条件下表征砂。因此，直接考虑改变砂的性质的影响，例如高ph和/或某个盐浓度。这是非常有益的，因为当条件改变时，给定砂的吸附行为可能显著改变。例如，砂中包含的粘土的分层可能导致在水泥条件下暴露的粘土表面的增加。这反过来将影响对增塑添加剂和/或水的吸附性质。
25.此外，所述测试可用于检查给定砂是否超过细粒的临界量(即粒度(a grain size)《125μm，特别是《63μm，尤其是《2μm的细粒)。
26.本发明的其它方面是其它权利要求的主题。
27.实施本发明的方法
28.本发明的第一方面涉及在增塑添加剂的吸附方面，优选在增塑添加剂的吸附和水吸附方面表征砂的方法，所述方法包括以下步骤：
29.a)提供具有限定浓度的增塑添加剂的增塑添加剂含水混合物；
30.b)确定所述含水混合物的特征，其中所述特征与所述含水混合物中所述增塑添加剂的比例相关；
31.c)使待分析的砂样品与所述含水混合物或其样品接触，使得所述砂样品完全浸入所述含水混合物或其样品中；
32.d)从步骤c)的混合物中取得上层清液样品；
33.e)确定所述上层清液样品的与步骤b)中相同的特征；
34.f)将步骤b)中获得的含水混合物或其样品的特征与步骤e)的上层清液样品的特征进行比较，以确定所述特征是否彼此相差超过预定阈值。
35.特别地，"增塑添加剂含水混合物"是包含水、增塑添加剂和非必要地，一种或多种其它组分的混合物。特别地，水是含水混合物的主要液体组分或是在混合物中所有液体组分中具有最高重量比例的组分。特别地，步骤a)中提供的含水混合物是由水和增塑添加剂组成的含水混合物。然而，可以提供例如由水、增塑添加剂和一种或多种盐组成的含水混合物。
36."特征"意指含水混合物的物理和/或化学特性或性质。所述特征取决于增塑添加剂在含水混合物中的比例。例如，特征可以是增塑添加剂本身的浓度、含水混合物和/或增
塑添加剂在与其它物质相互作用时的效果，和/或特征是含水混合物的可测量的化学和/或物理参数，其取决于增塑添加剂的比例。
37.特别地，所述特征是包含增塑添加剂和矿物粘结剂(特别是水泥)的含水混合物的样品的含水浆料的流变参数，和/或所述特征是增塑添加剂含水混合物的总有机物含量。因此，例如，流变学参数是坍落流动(slump flow)。流变学参数的其它实例描述如下。
38.术语"增塑添加剂的吸附"包括砂对增塑添加剂的任何种类的吸附。特别地，吸附是通过粘土，特别是通过膨胀粘土吸附增塑添加剂，特别是pce。
39.根据本发明，"增塑添加剂"是用于矿物粘结剂组合物的添加剂，其改善矿物粘结剂组合物的可加工性。特别地，增塑添加剂是增塑剂、流化剂和/或分散剂，特别是超增塑剂。
40.特别地，增塑添加剂是超增塑剂，尤其是包含聚合物主链和与其键合的侧链的共聚物。特别地，所述共聚物是聚羧酸盐醚(pce)，其具有聚羧酸盐主链和聚醚侧链，其中所述聚醚侧链优选经由酯、醚和/或酰胺基团结合到聚羧酸盐主链上。
41.特别地，所述共聚物包含带有酸基的单体单元m1和带有侧链的单体单元m2。优选地，带有酸基的单体单元m1包括羧酸基、磺酸基、磷酸基和/或膦酸基。
42.特别地，带有侧链的单体单元m2包括聚环氧烷侧链，特别是聚环氧乙烷和/或聚环氧丙烷侧链。
43.更特别地，带有酸基的单体单元m1具有式i的结构：
[0044][0045]
带有侧链的单体单元m2优选具有式ii的结构：
[0046][0047]
其中：
[0048]
r1在每种情况下独立地是-coom、-so
2-om、-o-po(om)2和/或-po(om)2，
[0049]
r2、r3、r5和r6在每种情况下独立地为h或含1-5个碳原子的烷基，
[0050]
r4和r7在每种情况下独立地为h、-coom或含1-5个碳原子的烷基，或其中r1与r4一起形成环以得到-co-o-co-，
[0051]
m彼此独立地表示h

、碱金属离子、碱土金属离子、二价或三价金属离子、铵离子或
有机铵基团；
[0052]
m＝0、1或2，
[0053]
p＝0或1，
[0054]
x在每种情况下独立地为-o-或-nh-，
[0055]
r8是式-[ao]
n-ra的基团，其中a＝c
2-至c
4-亚烷基，ra为h、c
1-至c
20-烷基、-环烷基或-烷芳基，和n＝2-250，特别是10-200。
[0056]
其它单体也可以存在于共聚物中。
[0057]
特别地，在步骤a)中，相对于水和增塑添加剂的总重量，增塑添加剂的浓度为0.0001-10重量％，特别是0.001-7重量％，例如0.01-5重量％，特别是0.1-2重量％。
[0058]
特别地，在步骤a)中，制备ph为11-14，特别是12-13.5，特别是12.5-13.5的含水混合物。具有这种ph的含水混合物最好地反映了其中通常使用增塑添加剂的砂浆或混凝土组合物中存在的条件。
[0059]
在步骤b)中，特别地执行特征的确定以便获得参考值。
[0060]
特别地，在步骤c)中，含水混合物或其样品与砂样品的重量比为1-10，尤其是1-5，特别是1.5-4。
[0061]
优选地，在使待分析的砂与含水混合物或其样品接触之前，将砂干燥。将砂干燥排除了：水分含量改变含水混合物中的水浓度。干燥可以例如在烘箱中在30-90℃，特别是50-70℃的温度下进行。这些温度特别有助于避免细砂颗粒附聚的形成，附聚可能在高于100℃的温度下发生。
[0062]
优选地，在步骤c)中，将砂样品与含水混合物或其样品混合预定的时间段，例如30秒至2小时。优选地，通过搅拌、摇动和/或振动进行混合。这确保均匀混合。搅拌可以以800-1,000rpm进行，而振动或摇动可以以50-400rpm进行。
[0063]
步骤c)中使用的含水混合物或其样品可以是步骤a)中使用的含水混合物或其样品和/或其可以是具有相同组成的含水混合物或其样品。
[0064]
特别地，在步骤c)中，含水混合物或其样品逐步与待分析的砂样品接触。特别地，使第一部分水或含水混合物或其样品与砂样品接触，特别是混合，随后添加第二部分水或含水混合物或其样品。这有助于在步骤c)中获得高度均匀的混合物。特别地，增塑添加剂与所述第一部分和第二部分分开添加，或者增塑添加剂作为第二部分的组分添加。
[0065]
例如，加入由水组成的第一部分，然后加入增塑添加剂，随后加入第二部分水。因此，水和增塑添加剂的总比例对应于步骤a)的含水混合物。
[0066]
在另一个实例中，添加由水组成的第一部分，然后添加包含增塑添加剂的第二部分水。因此，水和增塑添加剂的总比例对应于步骤a)的含水混合物。
[0067]
特别地，在步骤d)期间和/或之后，可以从步骤c)的混合物和/或从上层清液样品中除去任何不需要的组分。不需要的组分可以是影响步骤e)中特征的适当确定的物质。
[0068]
特别地，在步骤d)期间和/或之后，从上层清液样品中除去细粒，特别是粒度《125μm，特别是《63μm，特别是《2μm的细粒。特别地，通过过滤和/或离心，特别是通过过滤从上层清液样品中除去细粒。离心可以以3'000-5'000rpm进行，特别是进行5-10分钟。
[0069]
如结果所示，在某些应用中，细粒可能影响特征的确定。因此，为了适当地确定砂的吸附性质，获得不含细粒的上层清液样品可能是有帮助的。然而，对于其它应用，细粒可
能不是问题，在这种情况下，不需要去除细粒。
[0070]
在步骤e)中，特别地执行特征的确定以便获得测定值。
[0071]
特别地，当比较步骤f)中的特征时，将步骤b)中获得的参考值与步骤e)中获得的测定值进行比较，例如通过从参考值中减去测定值。
[0072]
例如，步骤f)的预定阈值对应于在步骤b)中获得的特征或参考值的预定比例。特别地，步骤f)的阈值等于在步骤b)中获得的特征或参考值的20％，尤其是10％，特别是5％，非常特别是4％。
[0073]
如果在步骤f)中特征彼此相差超过预定阈值，则在步骤c)中砂样品已经吸附了一定比例的增塑添加剂。因此，上层清液样品中增塑添加剂的浓度低于步骤a)中提供的原始含水混合物中增塑添加剂的浓度。因此，可以得出结论，给定的砂在增塑添加剂的吸附方面是有问题的。如果这种砂用于砂浆或混凝土组合物，则需要适当的缓和策略，例如通过添加缓和剂。
[0074]
"缓和剂"是指能够减少砂的不希望的影响(例如砂的吸附影响)的物质。特别地，缓和剂不同于增塑添加剂。
[0075]
特别地，缓和剂是粘土阻断剂，例如聚羧酸盐醚、非离子梳状聚合物、木质素磺酸盐、磺化萘缩合物、磺化三聚氰胺缩合物、聚阳离子、阳离子胺、聚环氧乙烷(peg、mpeg)、乙烯基共聚物、聚羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸和/或衣糖酸)的均聚物或共聚物、碳水化合物(如葡糖酸盐、葡萄糖、玉米糖浆、糖、糖蜜、焦糖色素、低聚淀粉或纤维素衍生物、环糊精)。
[0076]
特别地，非离子梳状物是如wo 2020/070095 a1，第32页第15行-第33页第4行中所述的梳状聚合物。
[0077]
另外，如果在步骤f)中特征彼此相差小于预定阈值，则在步骤c)中没有发生增塑添加剂的显著吸附。因此，可以得出结论，给定的砂在增塑添加剂的吸附方面没有问题。
[0078]
这种信息可以直接用于决定具有给定砂的砂浆或混凝土组合物是否需要特殊处理，例如采用缓和剂。
[0079]
优选地，如果步骤f)的比较显示含水混合物或其样品的特征和上层清液样品的特征彼此相差超过给定阈值，则重复步骤c)至f)，由此在步骤c)中使用包含改变浓度的增塑添加剂和/或包含限定浓度的缓和剂的不同含水混合物。
[0080]
优选地，继续重复直到步骤f)中的比较显示含水混合物或其样品的特征和上层清液样品的特征彼此相差小于给定阈值。
[0081]
换句话说，优选重复步骤c)至f)，直到步骤f)中的比较显示含水混合物或其样品的特征和上层清液样品的特征彼此相差小于给定阈值，由此在每次重复中改变增塑添加剂的浓度和/或缓和剂的类型和/或其浓度。
[0082]
根据另一优选执行方式，本发明的方法还包括附加步骤a')。附加步骤a')包括以下子步骤：
[0083]
(i)确定包含待分析的砂和增塑添加剂的矿物粘结剂组合物的需水量；
[0084]
(ii)将在子步骤(i)中确定的需水量与给定矿物粘结剂组合物的标准需水量进行比较。
[0085]
需水量是指获得具有预定流变学参数，特别是预定粘度和/或流量的给定矿物粘
结剂组合物所需的水的比例。
[0086]
标准需水量是用标准化砂而不是待分析的砂生产的给定矿物粘结剂组合物的需水量。标准化砂优选是纯净砂，其特别地具有低的水吸收。
[0087]
因此，用于确定步骤(ii)中的标准需水量的矿物粘结剂组合物包含与步骤(i)中使用的矿物粘结剂组合物相同类型和比例的矿物粘结剂和相同类型和比例的增塑添加剂以及相同比例的砂。特别地，除了不同的砂之外，用于确定标准需水量的矿物粘结剂组合物与步骤(i)中使用的矿物粘结剂组合物相同。
[0088]
原则上，附加步骤a')可以在本发明方法的其它步骤之前、期间或之后的任何时间进行。优选地，步骤a')在步骤a)之前进行。
[0089]
如果步骤(ii)中的比较显示在子步骤(i)中确定的需水量高于标准需水量，特别是高于标准需水量的105％，特别是高于120％，则已知待分析的砂吸附水和/或增塑添加剂。
[0090]
如果步骤a')显示需水量较高，并且步骤f)在第一次执行时显示特征彼此相差超过预定阈值，则可以得出结论，增塑添加剂被给定砂吸附。
[0091]
如果步骤a')显示需水量较高，并且步骤f)在第一次执行时显示特征彼此没有相差预定阈值，则可以得出结论，增塑添加剂未被吸附，但存在水吸附砂。
[0092]
因此，步骤a')允许决定是否根本存在砂相关问题。如果是，则步骤a')的结果可以直接用于区分给定砂的吸附问题的类型。如果存在高需水量但不吸附增塑添加剂，则这是特别有帮助的，因为然后可以得出结论，砂必须是吸附水的。因此，可以以目标方式选择适当的缓和剂和/或策略。
[0093]
根据本发明的另一个方面，本发明的方法包括提供用于制备矿物粘结剂组合物的外加剂(admixture)的步骤，其中所述外加剂按用本发明方法得到的比例，特别是如在如上所述的步骤c)至f)的最后一次重复中得到的和/或如在步骤a')中得到的比例包含增塑添加剂和/或缓和剂。
[0094]
根据第一高度优选的执行方式，如下进行本发明的方法：
[0095]-在步骤b)中，制备包含步骤a)的含水混合物的样品和限定比例的矿物粘结剂，特别是水泥的含水浆料，其中水与矿物粘结剂具有给定比例(w/c)；和将所述含水浆料的流变学参数，特别是坍落流动确定为所述含水混合物的样品的特征；和
[0096]-在步骤e)中，用与步骤b)中相同的矿物粘结剂和作为水的上层清液制备另一种含水浆料，其中水或上层清液分别与矿物粘结剂的比例与步骤b)中的相同，和将与步骤b)中相同的流变学参数，特别是坍落流动确定为上层清液样品的特征。
[0097]
特别地，流变学参数选自粘度、流动点、屈服点、坍落流动、流动台测试、坍落度(slump)、坍落流动扩展(slump flow spread)、流动时间、流动速度、v漏斗测试和/或向下流动时间。优选地，将坍落流动作为流变学参数。坍落流动可以根据en 12350-8:2019或类似方法评估。
[0098]
因此，在这种执行方式中，本发明的方法是现象学测试，其基于分别仅使用具有特定剂量的增塑添加剂的水泥和在与给定砂相互作用之后包含增塑添加剂含水混合物的流变学参数(特别是坍落流动)之间的比较。换句话说，将砂样品与包含增塑添加剂的限定的含水混合物混合，并且通过在水泥浆料测试中与砂相互作用之后使用相同的混合物来识别
增塑添加剂的任何潜在吸附。
[0099]
两种水泥浆料测试之间流变学参数的显著变化，特别是坍落流动的降低，表明在砂内存在吸附增塑添加剂的材料。
[0100]
因此，优选地，选择步骤a)中增塑添加剂的浓度以在预定比例的矿物粘结剂和预定比例(w/c)的水与水硬性粘结剂(hydraulic binder)下实现步骤b)中生产的浆料的预定流变学参数，特别是预定坍落流动。
[0101]
特别地，流变学参数，特别是坍落流动，定义为12-18cm，特别是13-16cm，特别是14cm，并且水与水泥的比例(w/c)选自0.28-0.5，特别是0.3-0.4，特别是0.35。因此，坍落流动特别地根据en 12350-8:2019使用具有58mm的高度、38mm的下内径和19mm的上内径的微型锥体来测定。
[0102]
术语"矿物粘结剂"表示：例如在水合反应中在水的存在下反应以形成固体水合物或水合物相的粘结剂。这可以是例如水硬性粘结剂(例如水泥或水硬性石灰)、潜在水硬性粘结剂(例如矿渣)、凝硬性粘结剂(pozzolanic binder)(例如粉煤灰)或非水硬性粘结剂(石膏或钙质石灰(calcium lime))。术语"水泥粘结剂"或"水泥粘结剂组合物"在此表示例如具有至少5重量％，例如至少20重量％，例如至少35重量％，例如至少65重量％水泥熟料比例的粘结剂或粘结剂组合物。水泥熟料可以是波特兰水泥熟料(a portland cement clinke)。在本发明上下文中，水泥熟料可以表示经研磨水泥熟料。
[0103]
例如，矿物粘结剂含有水硬性粘结剂，例如水泥。可以使用水泥熟料比例≥35重量％的水泥。
[0104]
例如，水泥是cem i、cem ii、cem iii、cem iv或cem v型波特兰水泥(根据标准en 197-1)、铝酸钙水泥(根据标准en 14647：2006-01)和/或硫铝酸钙(csa)水泥。
[0105]
在替代标准(例如astm标准或中国标准)中描述的波特兰水泥同样合适。根据优选的实施方案，波特兰水泥具有cem i类型。根据实施方案，本发明的波特兰水泥中的波特兰熟料含量为至少35重量％，优选至少65重量％，特别是至少95重量％，各自基于水泥的总干重。根据实施方案，波特兰水泥熟料的铝含量(表示为al2o3)小于10重量％，优选小于8重量％，更优选小于6重量％，在每种情况下相对于熟料的总干重。根据特别优选的实施方案，根据标准en 196-6:2010测量的波特兰水泥的布莱恩表面为1'500-10'000cm2/g，优选2'000-9'000cm2/g，特别是3'000-7'000cm2/g。优选地，相对于水泥的总干重，本发明的波特兰水泥的硫酸盐含量经优化至不大于4.0重量％的so3含量。
[0106]
优选地，本发明上下文中的csa水泥是具有由c4(a
3-xfx
)3(4cao
·
3-xal2o3·
xfe2o3·
caso4)组成的主相的水泥，其中x是0-3的整数。
[0107]
水硬性粘结剂在整个矿物粘结剂中的比例可以为至少5重量％，例如至少20重量％，例如至少35重量％，例如至少65重量％。根据一个示例性实施方案，矿物粘结剂由至少95重量％的水硬性粘结剂(例如水泥熟料)组成。
[0108]
粘结剂或粘结剂组合物可含有其它粘结剂或由其它粘结剂组成。它们是例如潜在水硬性粘结剂和/或凝硬性粘结剂。合适的潜在水硬性和/或凝硬性粘结剂是例如炉渣、粉煤灰和/或二氧化硅粉尘。类似地，粘结剂组合物可以含有惰性物质，例如石灰石、石英粉和/或颜料。在一个示例性实施方案中，矿物粘结剂含有5-95重量％，例如5-65重量％，例如15-35重量％的潜在水硬性和/或凝硬性粘结剂。有利的潜在水硬性和/或凝硬性粘结剂是
炉渣和/或粉煤灰。
[0109]
在一个示例性实施方案中，矿物粘结剂含有水硬性粘结剂，特别是水泥或水泥熟料，和潜在水硬性和/或凝硬性粘结剂，优选矿渣和/或粉煤灰。这里，潜在水硬性和/或凝硬性粘结剂的比例可以为5-65重量％，例如15-35重量％，具有至少35重量％，例如至少65重量％的水硬性粘结剂。
[0110]
特别地，本发明方法中使用的矿物粘结剂是水泥粘结剂，尤其是水泥，优选波特兰水泥。然而，根据具体情况，其它粘结剂也可能是合适的。
[0111]
特别地，矿物粘结剂是包含煅烧粘土、石灰石和波特兰水泥的矿物粘结剂组合物b。在整个本发明中，术语"粘土"是指各自相对于其干重由至少30重量％，优选至少35重量％，尤其是至少75重量％的粘土矿物组成的固体材料。煅烧粘土(cc)是已经进行热处理的粘土材料，优选在500-900℃的温度下进行热处理，或在800-1100℃的温度下进行快速煅烧过程。合适的快速煅烧过程例如描述于wo 2014/085538中。煅烧粘土是无水材料。根据实施方案，煅烧粘土通过与粘结剂组合物b的其它组分分开热处理，特别是与存在的波特兰水泥和/或其它凝硬性和/或潜在水硬性材料分开热处理来生产。在本发明上下文中优选的是，在粘土煅烧期间，粘土材料被脱羟基成无定形材料，同时防止结晶高温铝硅酸盐相如莫来石的形成。煅烧粘土，特别是煅烧高岭土，通常是无定形的，与原始粘土相比具有显著更高的比表面积，并且具有凝硬活性。根据本发明特别优选的实施方案，煅烧粘土是偏高岭土。偏高岭土是由高岭石或富含高岭石的矿物的煅烧产生的材料，例如相对于其干重，高岭石含量为至少30重量％，优选至少35重量％。用于制造偏高岭土的煅烧温度通常在500-900℃的范围内。
[0112]
根据实施方案，将煅烧粘土研磨成具有至少0.5重量％，优选至少2重量％，还更优选至少10重量％，尤其是至少20重量％的如根据astm c 430-96(2003)测量的45μm残留物的粉末。
[0113]
在本发明的优选实施方案中，石灰石(l)和波特兰水泥(p)的化学组成如标准en 197-1:2011中所定义。在替代方案中，石灰石(l)还可以代表碳酸镁、白云石和/或碳酸镁、白云石和/或碳酸钙的混合物。特别优选的是，本发明上下文中的石灰石(l)是天然存在的石灰石，其主要由碳酸钙(通常为方解石和/或文石)组成，但通常还含有一些碳酸镁和/或白云石。石灰石(l)也可以是天然存在的泥灰岩。
[0114]
在本发明上下文中，石灰石(l)是未经热处理的研磨材料。特别地，石灰石未被脱碳。根据实施方式，石灰石的布莱恩表面为3'000-15'000cm2/g。
[0115]
布莱恩表面(blaine surface)如标准en 196-6:20 10中所述测量。
[0116]
根据实施方案，本发明的粘结剂组合物b包含以下重量比的煅烧粘土(cc)、石灰石(l)和波特兰水泥(p)：
[0117]
p:cc为33:1至1:1，优选8:1至1:1，
[0118]
cc:l为10:1至1:33，优选5:1至1:10，
[0119]
p:l为20:1至1:4，优选5:1至1:1。
[0120]
根据实施方案，在每种情况下相对于组合物的总干重，本发明的粘结剂组合物b由至少65重量％，优选至少80重量％，更优选至少92重量％的煅烧粘土、石灰石和波特兰水泥组成。
[0121]
根据本发明的实施方案，粘结剂组合物b包含以下物质的混合物：
[0122]
a)25
–
100质量份的波特兰水泥(p)，
[0123]
b)3
–
50质量份的煅烧粘土(cc)，特别是偏高岭土，
[0124]
c)5
–
100质量份石灰石(l)。
[0125]
特别地，在这种粘结剂组合物b中，煅烧粘土(cc)、石灰石(l)和波特兰水泥(p)的质量比如下：
[0126]
p:cc为33:1至1:1，优选8:1至1:1，
[0127]
cc:l为10:1至1:33，优选5:1至1:10，
[0128]
p:l为20:1至1:4，优选5:1至1:1。
[0129]
根据本发明的一个具体的实施方案，粘结剂组合物b由以下物质的混合物组成：
[0130]
a)50质量份的波特兰水泥(p)，
[0131]
b)20
–
50质量份的煅烧粘土(cc)，特别是偏高岭土，
[0132]
c)10
–
50质量份石灰石(l)。
[0133]
特别地，相对于粘结剂组合物b的总干重，本发明的粘结剂组合物b确实包含不超过5重量％，优选不超过2重量％的根据en 14647的铝酸钙水泥和/或硫铝酸钙水泥。特别地，本发明的粘结剂组合物b中波特兰水泥的含量高于铝酸钙水泥和/或硫铝酸钙水泥的含量。
[0134]
根据实施方案，相对于组合物的总干重，本发明的粘结剂组合物b另外包含1-8重量％的硫酸钙。本发明的粘结剂组合物b确实不包含硫酸钙作为主要粘结剂。硫酸钙可以呈石膏、二水合硫酸钙、半水合硫酸钙(α或β形式)和/或无水石膏形式。
[0135]
根据实施方案，本发明的粘结剂组合物b还包含其它潜在水硬性和/或凝硬性材料。合适的其它潜在水硬性和/或凝硬性材料是例如火山岩、浮石、玻璃粉、硅藻土、煅制二氧化硅、沉淀二氧化硅、矿渣、粉煤灰、硅粉和/或烧板岩。根据某些实施方案，粘结剂组合物b包含至多20重量％，优选至多5重量％的其它潜在水硬性和/或凝硬性材料，在每种情况下相对于组合物的总干重。
[0136]
因此，本发明的合适的粘结剂组合物b可以由至少65重量％，优选至少80重量％，更优选至少92重量％的煅烧粘土(cc)、石灰石(l)和波特兰水泥(p)以及1-8重量％的硫酸钙组成，在每种情况下相对于组合物的总干重，其中p:cc的重量比为33:1至1:1，优选8:1至1:1，cc:l为10:1至1:33，优选5:1至1:10，p:l为20:1至1:4，优选5:1至1:1。
[0137]
根据本发明的实施方案，粘结剂组合物b由92-99重量％的以下物质的混合物：
[0138]
a)25
–
100质量份的波特兰水泥(p)，
[0139]
b)3
–
50质量份的煅烧粘土(cc)，特别是偏高岭土，
[0140]
c)5
–
100质量份石灰石(l)，和1
–
8重量％的硫酸钙组成，相对于粘结剂组合物b的总干重。
[0141]
根据本发明的一个具体实施方案，粘结剂组合物b由92-99重量％的以下物质的混合物：
[0142]
a)50质量份的波特兰水泥(p)，
[0143]
b)20
–
50质量份的煅烧粘土(cc)，特别是偏高岭土，
[0144]
c)10
–
50质量份石灰石(l)，和1
–
8重量％的硫酸钙组成，相对于粘结剂组合物b的
总干重。
[0145]
特别地，在这种粘结剂组合物b中，煅烧粘土(cc)、石灰石(l)和波特兰水泥(p)的质量比如下：
[0146]
p:cc为33:1至1:1，优选8:1至1:1，
[0147]
cc:l为10:1至1:33，优选5:1至1:10，
[0148]
p:l为20:1至1:4，优选5:1至1:1。
[0149]
根据优选的实施方案，粘结剂组合物b由92-99重量％的以下物质的混合物：
[0150]
a)25
–
100质量份的波特兰水泥(p)，
[0151]
b)3
–
50质量份的煅烧粘土(cc)，特别是偏高岭土，
[0152]
c)5
–
100质量份石灰石(l)，和1
–
8重量％的硫酸钙组成，相对于粘结剂组合物b的总干重。
[0153]
特别地，这种粘结剂组合物b不含任何其它潜在水硬性和/或凝硬性材料，特别是不含火山岩、浮石、玻璃粉、硅藻土、煅制二氧化硅、沉淀二氧化硅、矿渣、粉煤灰、硅粉和/或烧板岩中的任何一种。
[0154]
本发明的粘结剂组合物b可通过掺混干燥形式的组分而获得。合适的混合方法是本领域技术人员已知的。特别地，本发明的粘结剂组合物b可以通过掺混煅烧粘土、石灰石和非必要地，硫酸钙，然后将所述混合物与波特兰水泥共混来获得。然而，其它混合顺序也是可能的。也可以将粘结剂组合物b的两种或多种组分相互研磨。然而，在本发明上下文中优选煅烧粘土与其它组分分开研磨。根据特别优选的实施方案，本发明的粘结剂组合物b通过混合干燥形式的粘结剂组合物b的组分而获得。在本发明上下文中，特别不可能通过混合各组分，然后进行热处理或熟化程序来制备粘结剂组合物b。因此，例如，不可能通过混合煅烧粘土、石灰石、非必要地，硫酸钙和波特兰水泥，然后特别是在窑炉中加热所得混合物至大于150℃的步骤来制备本发明的粘结剂组合物b。
[0155]
值得注意的是，本发明还允许识别与给定砂最佳相容的粘结剂。为此，本发明的方法可以用不同类型的矿物粘结剂进行。
[0156]
优选地，在这种第一执行方式中，在步骤c)中，含水混合物或其样品与砂样品的重量比为1-10，尤其是1-2，特别是1.5。
[0157]
总的来说，第一高度优选的执行方式是有益的，因为它非常简单且易于执行。
[0158]
具体地，不需要特殊的设备和/或指示剂(亚甲基蓝染料，peg封端的染料)。特别地，不需要滴定管/搅拌器(mb测试所需)和光度计(wo 2020/109231 a1中描述的途径所需或经常用于mb测试)。
[0159]
此外，所述方法允许直接区分增塑添加剂的吸附和水吸附。特别地，考虑了所有类型的pce吸附，例如经由侧链或经由主链的吸附、到矿物内表面和外表面上的吸附以及络合。另外，当与mb测试相比时，结果既不受氧化条件的影响，也不受还原条件的影响。
[0160]
此外，所述测试允许获得关于细粒含量的附加信息(参见下文)。
[0161]
因此，可获得的结果是高度决定性的，即类似于toc测量(参见下面的第二高度优选的执行方式)，并且允许适当选择缓和剂和/或策略。
[0162]
根据本发明方法的第二高度优选的执行方式，在步骤b)和e)中，将含水混合物和/或上层清液样品的总有机物含量确定为特征。
[0163]
总有机物含量的测定是本身已知的技术。因此，首先氧化样品，使得样品中包含的所有碳原子选择性地转化为二氧化碳(co2)。将形成的co2通过载气流(通常是合成空气或氧气)转移到检测器，特别是ndir(非分散红外)检测器，在那里，对其进行定量测量。存在可商购获得的用于测定toc的各种测量装置。
[0164]
特别地，在步骤b)中，通过测量步骤a)中提供的含水混合物的总有机物含量来确定总有机物含量，和在步骤e)中，通过测量步骤d)中取得的上层清液样品的总有机物含量来确定总有机物含量。因此，优选地，步骤b)中的测量方法与步骤e)中的相同。这允许高度精确地确定特征，因为自动考虑任何已知和未知的副作用。如果，例如，在步骤b)中，依靠浓度的纯计算，则情况不是这样。特别地，在步骤f)中，将步骤b)中获得的含水混合物或其样品的特征与步骤e)的上层清液样品的特征进行比较，包括计算步骤b)中测量的总有机物含量与步骤e)中测量的总有机物含量之间的差值的步骤。
[0165]
例如，然后将由此获得的差值与预定阈值进行比较，由此，特别地，预定阈值对应于在步骤b)中测量的总有机物含量的预定比例。特别地，阈值等于在步骤b)中测量的总有机物含量的20％，尤其是10％，特别是5％，非常特别是4％。
[0166]
特别地，测量步骤b)中的总有机物含量包括以下步骤：(i)氧化步骤a)中提供的含水混合物，使得样品中包含的所有碳原子转化为二氧化碳(co2)，(ii)通过载气流(特别是合成空气或氧气)将形成的co2，转移到检测器，特别是ndir(非分散红外)检测器，和(iii)定量测量co2。
[0167]
同样，特别地，在步骤e)中测量总有机物含量包括以下步骤：(i)氧化在步骤d)中取出的上层清液样品，使得样品中包含的所有碳原子转化为二氧化碳(co2)，(ii)通过载气流(特别是合成空气或氧气)将形成的co2转移到检测器，特别是ndir(非分散红外)检测器，和(iii)定量测量co2。
[0168]
合成空气是指氮气和氧气的混合物，特别是75-85体积％，例如80体积％氮气和15-25体积％，例如20体积％氧气的混合物。合成空气被证明对于本技术是非常有益的。这可能是因为常规环境空气含有许多杂质，这些杂质可能影响co2含量的精确测定。
[0169]
优选地，在这个执行方式中，步骤a)中的含水混合物用硫酸盐和/或氢氧化物盐，尤其是硫酸钙、硫酸钠、硫酸钾、氢氧化钾、氢氧化钙和/或氢氧化钠制备，特别是具有如上所述的ph。这种含水混合物反映其中通常使用增塑添加剂的砂浆或混凝土组合物中存在的条件。
[0170]
优选地，在这个执行方式中，在步骤c)中，含水混合物或其样品与砂样品的重量比为1-10，尤其是2-5，特别是3
–
4。
[0171]
在第二个高度优选的执行方式中，在步骤b)和步骤e)之间总有机物含量的显著降低表明在砂内存在吸附增塑添加剂的材料。
[0172]
在本发明方法的另一个优选实施方案中，除了给定砂的吸附性质之外，还可以检查砂的细粒含量是否也可能引起问题。
[0173]
这是可能的，因为在步骤c)和d)期间，可以观察到细粒的潜在存在，因为它们悬浮在上层清液中。尽管用本发明方法测定细粒不能代替干筛分，但是可以获得关于细粒的额外和重要的信息。特别地，粘附在较大聚集体上并且在干筛分过程中未检测到的细粒将在步骤d)中与较大聚集体分离，因此可以定性测量。
[0174]
为此，在步骤d)中，取得来自含水混合物的上层清液的粗样品以及纯化样品，其不含上层清液的粒度《125μm，特别是《63μm，特别是《2μm的悬浮细粒。特别地，通过过滤和/或离心，特别是通过过滤获得纯化样品。
[0175]
然后，在步骤e)中，单独地确定粗样品和纯化样品的特征，并单独地与步骤b)的含水混合物的样品的特征进行比较。从这种比较，可以得到以下信息：
[0176]-如果在步骤e)中确定的粗样品和纯化样品的特征两者与步骤b)的含水混合物的样品的特征相差超过给定阈值，则可以得出结论，给定砂在增塑添加剂的吸附方面是有问题的。如果这种砂用于砂浆或混凝土组合物，则需要适当的缓和策略，例如通过添加补偿增塑添加剂的吸附的缓和剂。在这种情况下，优选地，选择补偿增塑添加剂的吸附的添加剂作为缓和剂和/或调节增塑添加剂的剂量。
[0177]-如果粗样品的特征与步骤b)的含水混合物的样品的特征相差超过给定阈值，并且纯化样品的特征与步骤b)的含水混合物的样品的特征相差小于给定阈值，则可以得出结论，给定砂在细粒含量方面是有问题的。如果这种砂用于砂浆或混凝土组合物，则需要适当的缓和策略，例如通过添加补偿高细粒含量的缓和剂和/或通过采取其它措施来应对高细粒，例如优化混合设计。特别地，在这种情况下，选择补偿高细粒含量的添加剂作为缓和剂。
[0178]-如果粗样品和纯化样品的特征与步骤b)的含水混合物的样品的特征均相差小于给定阈值，则可以得出结论，砂在增塑添加剂的增塑剂吸附和细粒含量方面没有问题。
[0179]
通常，"高细粒含量"或"细粒问题"特别是指待分析的砂包含细粒的情况，其影响包含所述砂的矿物粘结剂组合物的流变学。特别地，高细粒含量意指以下情况：在步骤e)中确定的粗样品的特征与步骤b)的含水混合物的样品的特征相差超过预定阈值，和在步骤e)中确定的纯化样品的特征与步骤b)的含水混合物的样品的特征相差小于预定阈值。
[0180]
优选地，如果步骤f)的比较显示粗样品和/或纯化样品的特征与含水混合物或其样品的特征彼此相差超过给定阈值，则重复步骤c)至f)，由此在步骤c)中使用包含改变浓度的增塑添加剂和/或包含限定浓度的缓和剂的不同含水混合物。
[0181]
特别地，重复步骤c)至f)，直到步骤f)中的比较显示粗样品和纯化样品的特征以及含水混合物或其样品的特征彼此相差小于给定阈值。
[0182]
如果给定的砂用于砂浆或混凝土组合物，则这允许找到增塑添加剂和/或合适的缓和剂的最佳浓度。此外，本发明涉及制备矿物粘结剂组合物的方法，其中如上所述提供外加剂并与水、矿物粘结剂、本发明方法中使用的砂和非必要地，其它骨料混合。因此，所述外加剂优选包含由本发明方法得到的比例的增塑添加剂和/或缓和剂，特别是如在如上所述的步骤c)至f)的最后一次重复中得到的比例的增塑添加剂和/或缓和剂。
[0183]
在另一个执行方式中，本发明的方法涉及制备矿物粘结剂的方法，其包括以下步骤：(i)用上述本发明方法在增塑添加剂的吸附方面表征砂，和(ii)将步骤(i)中使用的砂与以下物质混合：步骤(i)中使用的添加剂、矿物粘结剂、水、非必要的其它骨料和非必要的缓和剂。因此，优选地，增塑添加剂和/或缓和剂以由本发明方法得到的比例存在，特别是如在如上所述的步骤c)至f)的最后一次重复中得到的比例存在。
[0184]
特别地，步骤(i)中确定的特征是流变学参数，特别是坍落流动，和/或特征是总有机物含量。
[0185]
特别地，本发明的方法包括提供矿物粘结剂组合物的步骤，所述矿物粘结剂组合
物包含如本发明的方法中使用的类型的砂和非必要地，其它骨料，和：
[0186]-用于补偿增塑添加剂吸附的缓和剂，如果第一次执行时的步骤f)显示步骤b)和e)的特征彼此相差超过预定阈值，则优选地，增塑添加剂和/或缓和剂以由上述方法得到的比例使用，特别是如在上述步骤c)至f)的最后一次重复中得到的比例使用；
[0187]-非必要地，如果步骤a')显示需水量较高并且在第一次执行时步骤f)显示步骤b)和e)的特征彼此相差不超过预定阈值，则添加用于补偿水吸附的缓和剂；
[0188]-非必要地，如果第一次执行的步骤f)显示当如上所述在步骤d)中取得粗样品和纯化样品时，粗样品的特征与步骤b)的含水混合物的样品的特征相差超过预定阈值，并且纯化样品的特征与步骤b)的含水混合物的样品的特征相差小于预定阈值，则用于补偿高细粒的缓和剂和/或应对高细粒的措施，例如调节矿物粘结剂组合物的混合设计：
[0189]-非必要地，用于补偿增塑添加剂吸附的缓和剂，特别是如上所述，和用于补偿高细粒和/或应对高细粒的措施的缓和剂，特别是如上所述；如果第一次执行时的步骤f)显示当如上所述在步骤d)中取得粗样品和纯化样品时，粗样品和纯化样品两者的特征与步骤b)的含水混合物的样品的特征的差异超过预定阈值，并且如果粗样品的特征与步骤b)的含水混合物的样品的特征的差异比纯化样品的特征大得多。
[0190]
因此，优选地，相对于纯化样品的特征，粗样品和纯化样品之间的特征差异为至少10％，特别是至少20％，特别是至少30％。
[0191]
本发明的其它有利实施方案和特征的组合将从以下示例性实施方案和全部专利权利要求中显现。
[0192]
附图简述
[0193]
图1示出了水泥组合物中的蒙皂石(smectite)含量与经过滤(纯化)和未过滤(粗)样品之间的流动扩展(flow spread,fs)的差异(实线)之间的关系。通过本发明的方法获得fs。
[0194]
示例性实施方案
[0195]
1.基于水泥浆料的方法
[0196]
步骤1：测定参比流动的pce浓度：
[0197]
这个步骤的目标是使用0.35的固定w/c确定实现14cm的流动扩展所需的pce浓度。由此，将35g水和0.45g pce(例如-125p，在水中调节至固含量为30％)的溶液与100g波特兰水泥在杯中用木制刮刀混合30秒，确保浆料的均匀混合。随后，将如此获得的水泥浆料填充在放置在平坦且干燥的玻璃板上的微型锥体(高度：58mm；下内径：38mm；上内径：19mm)中。然后通过缓慢提起微型锥体并在完成铺展后测量浆料的最大延伸来确定浆料的坍落流动。如果需要，以不同的pce剂量重复所述过程，直到达到14
±
0.5cm的流量。
[0198]
步骤2：与砂混合
[0199]
在这个步骤中，使砂样品与步骤1中确定的水溶液接触。具体地，如果需要0.45g pce以获得14cm的流量，则将100g砂(在烘箱中在60℃下干燥)逐步与1.93g步骤1中使用的pce和150g水混合，并用木制刮刀搅拌总共60秒。因此，水的总量分别以50g和100g的部分加入。具体地，添加第一部分水以预润湿砂样品，然后将pce添加到预润湿的混合物中，随后添加剩余部分的水。
[0200]
混合后，立即用移液管从混合物中取出35g上层清液而不过滤，作为第一杯子中的粗样品。
[0201]
用注射器提取覆盖砂的额外量的悬浮液，然后将其通过0.2μm过滤器排放到单独的第二杯子中。重复所述程序，直到第二杯子中的液体总量为35g。这种样品称为纯化样品。
[0202]
步骤3：流动特征的比较
[0203]
这个步骤的目标是通过将流动扩展与初始参比流动进行比较来识别砂样品是否在步骤2中吸附pce。
[0204]
首先，将100g水泥(与步骤1中使用的水泥相同)与步骤2中获得的粗(未过滤的)样品混合，并用木制刮刀手动搅拌30秒。然后，类似于步骤1确定坍落流动。
[0205]
其次，将100g水泥(与步骤1中使用的水泥相同)与步骤2中获得的纯化(经过滤)样品混合，并用木制刮刀搅拌30秒。然后，类似于步骤1确定坍落流动。
[0206]
如果使用粗样品和纯化样品的测试的坍落流动与参比流动(即14cm)相当，则结果可以解释为没有pce吸附和另外的低细粒含量。在这种情况下，所分析的砂可以用于砂浆或混凝土组合物中而无需另外的添加剂，条件是可以单独确定的需水量等于给定矿物粘结剂组合物的标准需水量。另外，建议添加缓和剂以补偿水吸附。
[0207]
如果使用纯化样品的测试的坍落流动与参比流动(即14cm)相当，并且同时使用粗样品的测试的流动扩展小于13.5cm，则存在潜在的"高细粒"问题。在这种情况下，如果所分析的砂用于砂浆或混凝土组合物，则应考虑用于"高细粒"情况的缓和剂或用于高细粒的其它解决方案，例如优化矿物粘结剂组合物的混合设计。
[0208]
如果粗样品和纯化样品的测试的流动扩展小于13.5cm，则可以得出结论，存在pce吸附问题。在这种情况下，如果所分析的砂用于砂浆或混凝土组合物，则应考虑用于补偿pce吸附的缓和剂。为了确定pce吸附的具体来源并提出合适的缓和剂，需要进行根据以下步骤4的方法。
[0209]
步骤4：识别pce吸附的来源
[0210]
这个步骤的目标是识别pce吸附的来源。因此，仅在步骤3中用纯化样品测量的流动扩展低于例如13.5cm(＝阈值)时才进行步骤4。
[0211]
pce吸附的可能来源例如是由于膨胀粘土。
[0212]
例如，为了检查砂中pce吸附的来源是否与膨胀粘土相关，可以将粘土封闭添加剂添加到步骤2的pce溶液中，例如通过将粘土封闭添加剂添加到用于预润湿的第一部分水中。然后用包含粘土封闭添加剂的改性pce溶液重复步骤2和3。如果在重复步骤3中用纯化样品获得的流动扩展得到改善，则可以得出结论，膨胀粘土至少部分地担负pce吸附。
[0213]
蒙皂石含量和缓和添加剂的定量
[0214]
在本发明方法的帮助下，可以通过插值导出流动扩展与吸附物质的浓度之间的关系。
[0215]
例如，如果蒙皂石(膨胀粘土)识别为砂中的杂质(可以用步骤4或用x射线衍射检查)，则以下公式描述了蒙皂石含量s(以重量％计)与用纯化样品获得的流动扩展fs(以cm计)之间的关系：s＝1.039
–
0.001
×e0.484
×
fs
。
[0216]
同样，蒙皂石s的量(以重量％计)可以与在给定剂量下恢复pce的性能所需的缓和剂(在这种情况下为wo 2020/070095 a1，第32页第15行-第33页第4行中所述的非离子梳形
聚合物p1)的一定剂量e(以重量％计)相关：e＝4.2006
×s–
0.0372(取决于缓和剂的公式)。
[0217]
或者，pce的性能可以通过添加额外量p的pce(例如-125p，调节至水中固含量为30％)来增加其剂量来恢复：p＝-1.6874
×
fs 22.157(取决于特定pce的公式)。
[0218]
因此，基于水泥浆料的方法允许从不同样品的流动扩展的简单测量中直接识别pce吸附的来源、缓和剂的类型及其补偿pce吸附所需的浓度。
[0219]
基于这种信息，可以通过以适当的比例混合增塑添加剂和缓和剂来提供合适的外加剂。
[0220]
组合问题的识别
[0221]
组合问题可以通过绘制水泥组合物中特定杂质的量与经过滤(纯化)和未过滤(粗)样品之间的流动扩展(fs)的差异之间的关系来识别，由此用本发明的方法获得fs。
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图1示出了蒙皂石的这种绘图的实例。实线通过校准程序获得。因此，对于包含增加比例的蒙皂石的不同砂样品，用本发明的方法测定经过滤样品的fs和未过滤样品的fs。因此，蒙皂石用作pce吸附的唯一来源。因此，图1中的实线反映了fs的差异与蒙皂石比例之间的校准关系。原则上，对于每种pce吸附源，需要单独的校准曲线。
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如果已知蒙皂石以给定浓度(其可以例如通过x射线衍射确定)存在于砂中，则图1的校准曲线可以用于识别给定砂的问题类型。如果具有给定蒙皂石浓度(水泥的0.8重量％)的砂样品a1显示出fs差值，其位于图1中的实线下方(《1.21cm)，则砂具有在增塑添加剂方面的纯吸附问题。另一方面，如果具有相同蒙皂石浓度的另一砂样品a2显示fs差高于实线(》1.21cm)，则存在增塑添加剂的吸附和高细粒含量的组合问题。因此，取决于特定砂样品中特定蒙皂石浓度(实线上方/下方)下的fs差异，可以以目标方式采取适当的缓和措施。
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2.基于toc的方法
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在第一步骤中，制备包含以下盐组分的ph为13的碱性水溶液：
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作为第二步，制备由90ml第一步的碱性溶液和10ml pce溶液(pce的1％固体含量)组成的溶液。
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在第三步骤中，例如用来自shimadzu的装置toc-v cpn测量20ml第二步骤的溶液的样品的总有机物含量。
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在第三步中，制备由90ml第一步的碱性溶液、10ml pce溶液(pce的1％固体含量)和30g待分析砂组成的溶液，在振动摇床(250rpm)上振动90分钟，然后进行离心10min(4'000rpm)。
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在第四步骤中，用注射器取出20ml覆盖砂的溶液并滤过过滤器，并测定溶液的总有机物含量。
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第二步骤的溶液和第四步骤的溶液的总有机物含量的差异与通过吸附砂中存在的杂质而对pce的吸附直接相关。
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例如，当测试三种不同的特定砂时，所有这些砂在水硬性粘结剂组合物中产生高的超增塑剂需求(实现限定稠度所需的超增塑剂的量)，分别获得10.6重量％、12.6重量％和16.1重量％的pce吸附(＝100％-toc含量)。这些结果表明，基于toc的方法非常适合于量化增塑添加剂的不希望的吸附。
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为了确定pce吸附的具体来源并提出合适的缓和剂，可以将缓和剂添加到第三步骤的溶液中，并且可以重复第三和第四步骤，直到总有机物含量的差异低于阈值，例如第二步骤的溶液的总有机物含量的2％。
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本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以按其它特定形式实施。因此，目前公开的实施方案在所有方面都据认为是说明性的而不是限制性的。