[发明专利]用于选择包含挖掘出的黏土土壤的建筑材料的组成的方法，用于制备这样的建筑材料的方法和系统

说明书

本发明涉及用于选择包含挖掘出的黏土土壤的建筑材料的组成的方法(100)，所述建筑材料的组成必须包含适用于挖掘出的黏土土壤的抗絮凝剂和活化剂的量，所述方法包括接收挖掘出的黏土土壤的至少一种理化性质的测量值的步骤(130)和选择适用于挖掘出的黏土土壤的抗絮凝剂的量和活化剂的量的步骤(170)。本发明进一步涉及用于校准用于建立现场建筑材料的组成的计算算法的方法(200)、由挖掘出的黏土土壤形成的建筑材料以及用于制备包含挖掘出的黏土土壤的建筑材料的系统(400)。

技术领域

本发明涉及建筑材料的领域，并且更特别为可用于建筑中的材料(例如建筑粘合剂或混凝土)的领域。本发明涉及用于选择包括挖掘出的黏土土壤的建筑材料的组成(composition，组合物)的方法。本发明还涉及用于校准用于确定包括挖掘出的黏土土壤的现场(site)建筑材料的组成的计算算法的方法，涉及由挖掘出的黏土土壤形成的建筑材料，并且涉及用于制备包括挖掘出的黏土土壤的建筑材料的系统。

背景技术

水泥是世界上消耗第二多的资源，全世界每年生产多于40亿吨的材料，并且受到对于住房和基础设施的日益增长的需求的驱动，此消耗正在持续增长。

水泥是通常为水硬性的粘合剂，其在与水混合时硬化并凝固。在固化之后，水泥即使暴露于水时也保持其强度与稳定性。世界各地使用的水泥多种多样。此外，水泥的制备方法正变得越发复杂，并且已经开发了用于制备各种类型的混凝土的自动化系统(FR2751911,EP2296854)。

尽管如此，所有常规的水泥都含有不同百分比的熟料(clinker)，范围从一些高炉水泥的5％到波特兰(Portland)水泥的最低95％，其中波特兰水泥是如今全世界使用最广泛的水泥。熟料是将包含约80％石灰石和20％铝硅酸盐(例如黏土)的混合物烧制的结果。此烧制(熟料化)在高于1200℃的温度下完成，因此这样的水泥制备方法意味着高能耗。此外，石灰石向石灰的化学转化还释放二氧化碳。作为结果，水泥行业产生了全球CO₂排放的约8％。作为对此挑战的响应，行业和研究者们正在探索降低来自水泥行业的二氧化碳排放的影响的方法。

除了这些碳排放之外，在大型城市开发项目的背景下，挖掘出的土壤的管理也是一个问题。虽然通常将挖掘出的土壤储存或用以填充采石场，或用于公园开发，但是潜在使用远低于可用量。此外，虽然有人提出过将这些挖掘出的土壤用于建筑材料的生产，但是此应用遇到了如下问题：一方面原土壤(raw soil)的结构机械强度不足，和当使用偏高岭土时碳足迹非最优。

确实，如在文献FR3016376中描述的那样，所提出的基于原土(raw earth)的水泥或者具有过弱的物理性质(例如改进的机械强度、降低的毛细吸收或降低的对液体的渗透性；或者它们需要添加一定比例的波特兰水泥以具有可接受的机械性质。

对于基于偏高岭土的水泥而言，在水泥的水化期间石灰或氢氧化钠与偏高岭土的混合(物)将引起凝硬反应(pozzolanic reaction，火山灰反应)。此反应改进了偏高岭土水泥的粘合性质。因为这些性质，已经提出了基于偏高岭土的建筑材料，特别地包括与氢氧化钠联合的快速煅烧偏高岭土(flashed metakaolin，闪蒸偏高岭土)，如在文献FR3034094中描述的那样。尽管如此，偏高岭土的形成需要对高岭石黏土(kaolinitic clays)进行热处理，以引起高岭石晶体结构的脱羟基反应，这引起不利的碳平衡，尤其是在考虑到挖掘出的土壤向热单元的运输时。

因此，存在对于挖掘出的黏土土壤的新用途的需求，该用途可以有利地允许温室气体排放降低和制备建筑材料(例如建筑粘合剂或现场混凝土(site concrete))，该建筑材料具有低碳足迹同时具有与在建筑行业中常用的水泥的机械性质至少相当或甚至还优于之的机械性质。

[技术问题]