CN110590301B - 一种自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物、自保温节能墙板用泡沫混凝土及自保温节能墙板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物、自保温节能墙板用泡沫混凝土及自保温节能墙板。该自保温节能墙板，包括自保温节能墙板用泡沫混凝土和金属骨架；所述自保温节能墙板用泡沫混凝土主要由水和以下质量百分比的原料制成：水泥65.5%~92.5%，粉煤灰4%~32.5%，无机纤维0.63%~1.31%，发泡剂0.14%~0.71%，稳泡剂0.08%~0.4%，泡孔调节剂0.3%~2.58%，减水剂0.35%~2%。本自保温节能墙板强度高、保温性、耐火性和隔音性能优良。

Description

一种自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物、自保温节能墙板 用泡沫混凝土及自保温节能墙板
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物、自保温节能墙板用泡沫混凝土及自保温节能墙板。
背景技术
泡沫混凝土是以硅质材料(砂、粉煤灰、含硅尾矿等)和钙质材料(石灰、水泥)为主要原料，掺加引气剂、发气剂或发泡剂，通过配料、搅拌、浇筑、预养、切割等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品。因其经发泡后含有大量均匀而细小的气孔，适用于高层建筑的填充墙和低层建筑的承重墙，而用于屋面板和墙板的泡沫混凝土均为加筋发泡混凝土板，根据用途不同，其配筋不同。
申请公布号为CN104557121A的中国专利申请公开了一种保温板材用轻质水泥基材料，由水泥、粉煤灰、石墨粉、6mm的聚丙烯短纤维、促凝增强剂、减水剂、憎水剂、浓度为27.5％的双氧水化学发泡剂、发泡促进剂、泡孔调节剂和稳泡剂组成，所述稳泡剂为硬脂酸钙，所述发泡促进剂为氯化铁。该轻质水泥基材料中加入的石墨虽然降低了导热系数，但是存在分散性差以及在空气中遇火易氧化等缺点，同时该轻质水泥基材料的泡孔结构不合理，体现在密度高、强度低、隔音性能差，且该轻质水泥基材料在制备过程中需要控制拌合水的水温不低于20℃，存在复杂化的问题，使得该轻质水泥基材料不适用于自保温节能墙板的制备。
申请公布号为CN107130733A的中国专利申请公开了一种复合预制墙板，由加强肋、至少一面与加强肋一体式结构的面板和保温填充体组成。该复合预制墙板需要预制保温填充块和带面板的加强肋，在制备过程中需要先将预制填充块放入加强肋中，然后再于加强肋位置及填充块上部铺设加强肋钢筋或型钢及预制面板钢筋，最后再浇注泡沫混凝土。存在工艺繁琐、质量难控制的问题。
授权公告号为CN2627098Y的中国专利申请公开了一种钢骨轻质混凝土板，该钢骨轻质混凝土板由顶部和底部带有钢筋面网的钢筋骨架和浇注在钢筋骨架间的轻骨料混凝土组成，且在钢筋面网间设置由聚苯保温板、聚氨酯发泡板或酚醛发泡板制成的保温芯板。由于保温芯板为有机易燃材料，即便其被轻骨料混凝土包裹，但火灾发生时，因轻骨料(如浮石、珍珠岩等)和混凝土热膨胀系数不同，受热过程中会产生开裂将保温芯板暴露，会引起保温芯板着火并释放浓烟和有毒气体，严重危害受灾人员的生命安全，且保温芯板和轻骨料混凝土间通过纵向燕尾槽连接，层间界面明显，易发生剪切破坏，耐久性不佳。此外，轻骨料混凝土流动性远不及泡沫混凝土，浇注过程中易出现卡料、分层等现象，造成产品质量和性能不稳定，工程应用受限。
综上所述，现有技术制备得到的自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物不适用于制备自保温节能墙板用泡沫混凝土，现有技术制备得到的自保温节能墙板用泡沫混凝土和自保温节能墙板，存在泡沫混凝土的泡孔结构不合理、泡沫混凝土与金属骨架结合不牢固、自保温节能墙板强度低、自保温节能墙板防火性能差、自保温节能墙板保温性能与防火性能不能兼备、自保温节能墙板保温隔热性能和抗冲击性差的问题，均不能满足使用要求。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种自保温节能墙板，以解决现有自保温节能墙板强度低、防火性能差、保温隔热性能和抗冲击性能弱的问题。
本发明的第二个目的在于提供一种自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物，以解决现有泡沫混凝土制成自保温节能墙板时强度低的问题。
本发明的第三个目的在于提供一种自保温节能墙板用泡沫混凝土，以解决现有泡沫混凝土的泡孔结构不合理的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种自保温节能墙板，包括自保温节能墙板用泡沫混凝土和金属骨架；所述自保温节能墙板用泡沫混凝土主要由水和以下质量百分比的原料制成：水泥65.5％～92.5％，粉煤灰4％～32.5％，无机纤维0.63％～1.31％，发泡剂0.14％～0.71％，稳泡剂0.08％～0.4％，泡孔调节剂0.3％～2.58％，减水剂0.35％～2％；所述发泡剂为烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、脂肪酸甘油酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、α-烯基磺酸盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇硫酸盐中的至少一种；所述稳泡剂为蛋白质类稳泡剂、醇类非离子表面活性剂、钠盐缩合热聚物、亲水性胶体中的至少一种；所述泡孔调节剂为纤维素、丙烯酸聚合物、脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚衍生物中的至少一种。
本发明提供的自保温节能墙板，由特定组成的泡沫混凝土和金属骨架组成，泡沫混凝土和金属骨架之间相互匹配，其中，选用的泡沫混凝土内部具有较好的泡孔结构，泡沫混凝土内部的泡孔结构不容易被金属骨架所破坏，且能够与金属骨架长期稳定地共存，从而解决现有自保温节能墙板强度低、保温隔热性能差和抗冲击性弱的问题。
为进一步改善自保温节能墙板用泡沫混凝土制备时的和易性与施工性，优选的，水的质量为自保温节能墙板用泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分组合物质量和的45％～125％。
为避免产生冷热桥，确保金属骨架被包裹于泡沫混凝土中，优选的，所述金属骨架中任一表面与其相对墙板表面间的距离为10～40mm。
为使泡沫混凝土组合物牢固的胶结成整体而提高自保温节能墙板的强度，优选的，所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种。基于上述技术方案，为进一步提高泡沫混凝土的凝结硬化速度，提高自保温节能墙板在硬化过程中的早期强度和养护后强度，进一步优选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥。
为进一步提高水泥在浆体中的分散性，提高自保温节能墙板的强度，优选的，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰、Ⅲ级粉煤灰中的至少一种。基于上述技术方案，为进一步提高水泥在浆体中的分散性，减少污染，并提高自保温节能墙板的强度，进一步优选的，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰和Ⅲ级粉煤灰。
为进一步提高泡沫混凝土组合物在制备泡沫混凝土后的强度，优选的，所述无机纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维中的至少一种。基于上述技术方案，为进一步减少纤维的缠绕、团聚，提高纤维的分散性，提高自保温节能墙板的强度，进一步优选的，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，所述玄武岩纤维为短切玄武岩纤维。
为进一步减少用水量、提高泡沫混凝土的流动性，优选的，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物、萘磺酸盐减水剂中的至少一种。基于上述技术方案，为进一步提高减水率和保塑性，提高自保温节能墙板的性能，进一步优选的，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂和萘磺酸盐减水剂。
优选的，所述金属骨架为包裹于泡沫混凝土中的长方体框架。
优选的，所述金属骨架含有金属支撑架，所述金属支撑架为在长方体框架内规则排布、呈三角形状的金属架，金属支撑架的上、下两端分别对应连接于长方体框架的上、下面。
优选的，所述金属骨架为六面呈网格状的长方体框架，由直径6～10mm的金属条制成。
优选的，所述自保温节能墙板的所有表面中任意两个相对的表面上具有凹槽和凸榫状结构。
优选的，所述金属骨架的材质为钛合金、钢、铝合金中的至少一种。
优选的，所述金属支撑架的材质为钛合金、钢、铝合金中的至少一种。
优选的，所述烷基磺酸盐为十二烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠中的至少一种。
优选的，所述烷基硫酸盐为十二烷基硫酸钾、十二烷基硫酸铵中的至少一种。
优选的，所述烷基苯磺酸盐为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钾中的至少一种。
优选的，所述脂肪酸甘油酯为棕搁酸甘油酯。
优选的，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
优选的，所述α-烯基磺酸盐为α-烯基磺酸钠。
优选的，所述烷基聚氧乙烯醚硫酸盐为十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵中的至少一种。
优选的，所述脂肪醇硫酸盐为脂肪醇硫酸铵。
优选的，所述蛋白质类稳泡剂为植物蛋白稳泡剂、动物蛋白稳泡剂中的至少一种。
优选的，所述醇类非离子表面活性剂为脂肪酸甘油脂、聚乙二醇中的至少一种；进一步优选的，脂肪酸甘油脂为三硬脂酸甘油脂。
优选的，所述钠盐缩合热聚物为松香热聚物。
优选的，所述亲水性胶体为阿拉伯树胶、明胶、黄原胶、结冷胶中的至少一种。
优选的，所述纤维素为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的至少一种。
优选的，所述丙烯酸聚合物为水溶性聚丙烯酸。
优选的，所述脂肪酸二乙醇酰胺为椰油酸二乙醇酰胺。
优选的，所述脂肪醇聚氧乙烯醚衍生物为缔合型脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的至少一种。
一种自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物，主要由以下质量百分比的组分组成：水泥65.5％～92.5％，粉煤灰4％～32.5％，无机纤维0.63％～1.31％，发泡剂0.14％～0.71％，稳泡剂0.08％～0.4％，泡孔调节剂0.3％～2.58％，减水剂0.35％～2％；所述发泡剂为烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、脂肪酸甘油酯、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、α-烯基磺酸盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇硫酸盐中的至少一种；所述稳泡剂为蛋白质类稳泡剂、醇类非离子表面活性剂、钠盐缩合热聚物、亲水性胶体中的至少一种；所述泡孔调节剂为纤维素、丙烯酸聚合物、脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚衍生物中的至少一种。
本发明提供的自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物，由水泥、粉煤灰、无机纤维、发泡剂、稳泡剂、泡孔调节剂和减水剂组成，各组成之间相互协同作用，其中，选用特定的发泡剂、特定的稳泡剂和特定的泡孔调节剂之间相互协同作用，产生的泡沫能够与水泥、粉煤灰、无机纤维和减水剂相互匹配，使用该泡沫混凝土组合物制备泡沫混凝土时，泡沫混凝土内部能够形成大小一致、均匀分布的封闭式微孔，从而使得泡沫混凝土内部形成较好的泡孔结构，进而解决现有泡沫混凝土制成自保温节能墙板时强度低、保温隔热性能差的问题。
为进一步提高泡沫的细腻度和均匀性，优选的，所述发泡剂为十二烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钾、棕搁酸甘油酯、十二烷基硫酸钾、十二烷基硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪醇硫酸铵中的至少一种。
为进一步提高泡沫的稳定性，优选的，所述稳泡剂为三硬脂酸甘油脂、植物蛋白稳泡剂、动物蛋白稳泡剂、聚乙二醇、松香热聚物、阿拉伯树胶、明胶、黄原胶、结冷胶中的至少一种。
为进一步提高气泡的均匀性，避免串孔，优选的，所述泡孔调节剂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、水溶性聚丙烯酸、椰油酸二乙醇酰胺、缔合型脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的至少一种。
为进一步减少用水量、提高泡沫混凝土组合物在使用过程中的流动性，优选的，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物、萘磺酸盐减水剂中的至少一种。
为进一步提高减水率和保塑性，优选的，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂和萘磺酸盐减水剂的组合物。
一种自保温节能墙板用泡沫混凝土，主要由水和以下质量百分比的原料制成：水泥65.5％～92.5％，粉煤灰4％～32.5％，无机纤维0.63％～1.31％，发泡剂0.14％～0.71％，稳泡剂0.08％～0.4％，泡孔调节剂0.3％～2.58％，减水剂0.35％～2％；所述发泡剂为烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、脂肪酸甘油酯、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、α-烯基磺酸盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇硫酸盐中的至少一种；所述稳泡剂为蛋白质类稳泡剂、醇类非离子表面活性剂、钠盐缩合热聚物、亲水性胶体中的至少一种；所述泡孔调节剂为纤维素、丙烯酸聚合物、脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚衍生物中的至少一种。
本发明提供的自保温节能墙板用泡沫混凝土，由水泥、粉煤灰、无机纤维、发泡剂、稳泡剂、泡孔调节剂、减水剂和水组成，各组成之间相互协同作用，使该泡沫混凝土内部的气孔大小一致、分布均匀，且均为封闭式微孔，从而解决了现有泡沫混凝土泡孔结构不合理的问题。
基于上述技术方案，进一步优选的，自保温节能墙板用泡沫混凝土由以下步骤制得：1)按组分称取水泥、粉煤灰、无机纤维、减水剂和泡孔调节剂，混合5～10min，制得预混干料；2)在预混干料中添加占总水量68～90％的水，混合3～7min，制得料浆，同时将相应组成的发泡剂、稳泡剂和剩余的水制备得到泡沫；3)将泡沫置入料浆中，混合2～4min，制得泡沫混凝土。进一步优选的，步骤2)中采用均质乳化机制备泡沫，均质乳化机的转速为1200～3000r/min，搅拌时间为3～6min。
为进一步改善自保温节能墙板用泡沫混凝土制备时的和易性与施工性，优选的，水的质量为泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分组合物质量和的45％～125％。
附图说明
图1为本发明的自保温节能墙板的实施例1中的泡沫混凝土SEM测试图；
图2为本发明的自保温节能墙板的实施例3中的泡沫混凝土SEM测试图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。
一、自保温节能墙板的实施例
实施例1
本实施例的自保温节能墙板由泡沫混凝土基体和埋设于泡沫混凝土基体中的钢骨架组成；钢骨架为六面呈网格状的长方体框架，长方体框架由直径为10mm的钢筋条纵横交错排布而制成；在长方体框架内含有规则排布、呈三角形状的钢支撑架，钢支撑架的上、下两端分别对应连接于长方体框架的上、下面，且在位于钢筋条与钢筋条的交汇处、钢支撑架与长方体框架交汇处用细钢筋丝捆扎固定；钢骨架中任一表面与其相对墙板表面间的距离为35mm，墙板两侧面上设有便于拼接安装用的凹槽和凸榫状结构；泡沫混凝土基体由水和以下质量百分比的组分组成：硅酸盐水泥25％，普通硅酸盐水泥55.5％，硫铝酸盐水泥12％，Ⅱ级粉煤灰4％，短切玻璃纤维0.83％，棕搁酸甘油酯0.2％，α-烯基磺酸钠0.42％，三硬脂酸甘油脂0.22％，阿拉伯树胶0.13％，羟丙基甲基纤维素0.15％，缔合型脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯1.2％，聚羧酸盐减水剂0.35％；水的质量为泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分质量和的125％。
实施例2
本实施例的自保温节能墙板由泡沫混凝土基体和埋设于泡沫混凝土基体中的铝合金骨架组成；铝合金骨架为六面呈网格状的长方体框架，长方体框架由直径为8mm的铝合金条纵横交错排布而制成；在长方体框架内含有规则排布、呈三角形状的铝合金支撑架，铝合金支撑架的上、下两端分别对应连接于长方体框架的上、下面，且在位于铝合金条与铝合金条的交汇处、铝合金支撑架与长方体框架交汇处通过焊接固定；铝合金骨架中任一表面与其相对墙板表面间的距离为28mm，墙板两侧面上设有便于拼接安装用的凹槽和凸榫状结构；泡沫混凝土基体由水和以下质量百分比的组分组成：铝酸盐水泥80％，Ⅰ级粉煤灰12％，Ⅲ级粉煤灰4％，短切玄武岩纤维0.65％，十二烷基磺酸钠0.15％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.3％，植物蛋白稳泡剂0.2％，阿拉伯树胶0.11％，椰油酸二乙醇酰胺0.59％，聚羧酸盐减水剂0.6％，三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物0.9％，萘磺酸盐减水剂0.5％；水的质量为泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分质量和的83％。
实施例3
本实施例的自保温节能墙板由泡沫混凝土基体和埋设于泡沫混凝土基体中的钛合金骨架组成；钛合金骨架为六面呈网格状的长方体框架，长方体框架由直径为6mm的钛合金条纵横交错排布而制成；在长方体框架内含有规则排布、呈三角形状的钛合金支撑架，钛合金支撑架的上、下两端分别对应连接于长方体框架的上、下面，且在位于钛合金条与钛合金条的交汇处、钛合金支撑架与长方体框架交汇处通过焊接固定；钛合金骨架中任一表面与其相对墙板表面间的距离为10mm，墙板两侧面上设有便于拼接安装用的凹槽和凸榫状结构；泡沫混凝土基体由水和以下质量百分比的组分组成：普通硅酸盐水泥53％，硫铝酸盐水泥12.5％，Ⅰ级粉煤灰13％，Ⅱ级粉煤灰12％，Ⅲ级粉煤灰7.5％，短切玻璃纤维0.63％，十二烷基硫酸铵0.14％，三硬脂酸甘油脂0.08％，羟丙基甲基纤维素0.3％，聚羧酸盐减水剂0.55％，萘磺酸盐减水剂0.3％；水的质量为泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分质量和的45％。
实施例4
本实施例的自保温节能墙板由泡沫混凝土基体和埋设于泡沫混凝土基体中的钢骨架组成；钢骨架为六面呈网格状的长方体框架，长方体框架由直径为10mm的钢筋条纵横交错排布而制成；在长方体框架内含有规则排布、呈三角形状的钢支撑架，钢支撑架的上、下两端分别对应连接于长方体框架的上、下面，且在位于钢筋条与钢筋条、钢支撑架与长方体框架交汇处用细钢筋丝捆扎固定；钢骨架中任一表面与其相对墙板表面间的距离为40mm，墙板两侧面上设有便于拼接安装用的凹槽和凸榫状结构；泡沫混凝土基体由水和以下质量百分比的组分组成：硅酸盐水泥61％，火山灰硅酸盐水泥13％，硫铝酸盐水泥6％，Ⅱ级粉煤灰13.5％，短切玻璃纤维0.9％，短切玄武岩纤维0.41％，十二烷基苯磺酸钠0.2％，棕榈酸甘油酯0.3％，脂肪醇硫酸铵0.21％，松香热聚物0.28％，植物蛋白稳泡剂0.12％，羟丙基甲基纤维素0.18％，水溶性聚丙烯酸1.8％，缔合型脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯0.6％，聚羧酸盐减水剂0.3％，萘磺酸盐减水剂1.2％；水的质量为泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分质量和的112％。
实施例5
本实施例的自保温节能墙板由泡沫混凝土基体和埋设于泡沫混凝土基体中的钢骨架组成；钢骨架为六面呈网格状的长方体框架，长方体框架由直径为6mm的钢筋条纵横交错排布而制成，在长方体框架内含有规则排布、呈三角形状的钢支撑架，钢支撑架的上、下两端分别对应连接于长方体框架的上、下面，且在位于钢筋条与钢筋条的交汇处、钢支撑架与长方体框架交汇处通过焊接固定；钢骨架中任一表面与其相对墙板表面间的距离为22mm，墙板两侧面上设有便于拼接安装用的凹槽和凸榫状结构；泡沫混凝土基体由水和以下质量百分比的组分组成：普通硅酸盐水泥52％，矿渣硅酸盐水泥15％，硫铝酸盐水泥8％，Ⅰ级粉煤灰5％，Ⅱ级粉煤灰15.5％，短切玻璃纤维0.92％，十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠0.2％，十二烷基磺酸钠0.13％，聚乙二醇0.18％，椰油酸二乙醇酰胺1.7％，羟丙基甲基纤维素0.07％，三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物1.3％；水的质量为泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分质量和的60％。
对比例1
本对比例的自保温节能墙板由泡沫混凝土基体和埋设于泡沫混凝土基体中的钢骨架组成；钢骨架为六面呈网格状的长方体框架，长方体框架由直径为10mm的钢筋条纵横交错排布而制成，在长方体框架内含有规则排布、呈三角形状的钢支撑架，钢支撑架的上、下两端分别对应连接于长方体框架的上、下面，且在位于钢筋条与钢筋条的交汇处、钢支撑架与长方体框架交汇处用细钢筋丝捆扎固定；钢骨架中任一表面与其相对墙板表面间的距离为35mm，墙板两侧面上设有便于拼接安装用的凹槽和凸榫状结构；泡沫混凝土基体由水和以下质量百分比的组分组成：硫铝酸盐水泥75％，Ⅰ级粉煤灰16.84％，硬脂酸钙1.34％，氯化锂0.24％，碳酸钠0.24％，羟丙基甲基纤维素0.1％，聚羧酸盐减水剂0.28％，石墨粉0.5％，有机硅0.1％，氯化铁0.46％，聚丙烯短纤维0.3％，双氧水4.6％；水的质量为泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分质量和的45.6％，水的温度为23℃。
二、自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物的实施例
实施例1
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物，由以下质量百分比的组分组成：硅酸盐水泥25％，普通硅酸盐水泥55.5％，硫铝酸盐水泥12％，Ⅱ级粉煤灰4％，短切玻璃纤维0.83％，棕搁酸甘油酯0.2％，α-烯基磺酸钠0.42％，三硬脂酸甘油脂0.22％，阿拉伯树胶0.13％，羟丙基甲基纤维素0.15％，缔合型脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯1.2％，聚羧酸盐减水剂0.35％。
实施例2
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物，由以下质量百分比的组分组成：铝酸盐水泥80％，Ⅰ级粉煤灰12％，Ⅲ级粉煤灰4％，短切玄武岩纤维0.65％，十二烷基磺酸钠0.15％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.3％，植物蛋白稳泡剂0.2％，阿拉伯树胶0.11％，椰油酸二乙醇酰胺0.59％，聚羧酸盐减水剂0.6％，三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物0.9％，萘磺酸盐减水剂0.5％。
实施例3
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物，由以下质量百分比的组分组成：普通硅酸盐水泥53％，硫铝酸盐水泥12.5％，Ⅰ级粉煤灰13％，Ⅱ级粉煤灰12％，Ⅲ级粉煤灰7.5％，短切玻璃纤维0.63％，十二烷基硫酸铵0.14％，三硬脂酸甘油脂0.08％，羟丙基甲基纤维素0.3％，聚羧酸盐减水剂0.55％，萘磺酸盐减水剂0.3％。
实施例4
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物，由以下质量百分比的组分组成：硅酸盐水泥61％，火山灰硅酸盐水泥13％，硫铝酸盐水泥6％，Ⅱ级粉煤灰13.5％，短切玻璃纤维0.9％，短切玄武岩纤维0.41％，十二烷基苯磺酸钠0.2％，棕榈酸甘油酯0.3％，脂肪醇硫酸铵0.21％，松香热聚物0.28％，植物蛋白稳泡剂0.12％，羟丙基甲基纤维素0.18％，水溶性聚丙烯酸1.8％，缔合型脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯0.6％，聚羧酸盐减水剂0.3％，萘磺酸盐减水剂1.2％。
实施例5
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物，由以下质量百分比的组分组成：普通硅酸盐水泥52％，矿渣硅酸盐水泥15％，硫铝酸盐水泥8％，Ⅰ级粉煤灰5％，Ⅱ级粉煤灰15.5％，短切玻璃纤维0.92％，十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠0.2％，十二烷基磺酸钠0.13％，聚乙二醇0.18％，椰油酸二乙醇酰胺1.7％，羟丙基甲基纤维素0.07％，三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物1.3％。
对比例1
本对比例的自保温节能墙板用泡沫混凝土组合物，由以下质量百分比的组分组成：硫铝酸盐水泥75％，Ⅰ级粉煤灰16.84％，硬脂酸钙1.34％，氯化锂0.24％，碳酸钠0.24％，羟丙基甲基纤维素0.1％，聚羧酸盐减水剂0.28％，石墨粉0.5％，有机硅0.1％，氯化铁0.46％，聚丙烯短纤维0.3％，双氧水4.6％。
三、自保温节能墙板用泡沫混凝土的实施例
实施例1
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土，由以下质量百分比的组分组成：硅酸盐水泥25％，普通硅酸盐水泥55.5％，硫铝酸盐水泥12％，Ⅱ级粉煤灰4％，短切玻璃纤维0.83％，棕搁酸甘油酯0.2％，α-烯基磺酸钠0.42％，三硬脂酸甘油脂0.22％，阿拉伯树胶0.13％，羟丙基甲基纤维素0.15％，缔合型脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯1.2％，聚羧酸盐减水剂0.35％；水的质量为泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分质量和的125％；
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土由以下步骤制得：
1)按组分称取硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、短切玻璃纤维、羟丙基甲基纤维素、缔合型脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯和聚羧酸盐减水剂置于混料机中搅拌8min，制得预混干料；
2)在预混干料中添加占总水量77％的水，混合4min后制得料浆，同时将相应组成的棕搁酸甘油酯、α-烯基磺酸钠、三硬脂酸甘油脂、阿拉伯树胶和剩余的水放入均质乳化机内，以2800r/min的转速搅拌4min制得细小绵密、均匀稳定的泡沫；
3)将泡沫置入混料机内的料浆中，经3min混合后制得泡沫混凝土。
实施例2
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土，由以下质量百分比的组分组成：铝酸盐水泥80％，Ⅰ级粉煤灰12％，Ⅲ级粉煤灰4％，短切玄武岩纤维0.65％，十二烷基磺酸钠0.15％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.3％，植物蛋白稳泡剂0.2％，阿拉伯树胶0.11％，椰油酸二乙醇酰胺0.59％，聚羧酸盐减水剂0.6％，三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物0.9％，萘磺酸盐减水剂0.5％；水的质量百分比为泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分质量和的83％；
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土由以下步骤制得：
1)按组分称取铝酸盐水泥、Ⅰ级粉煤灰、Ⅲ级粉煤灰、短切玄武岩纤维、椰油酸二乙醇酰胺、聚羧酸盐减水剂、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物和萘磺酸盐减水剂置于混料机中搅拌6min，制得预混干料；
2)在预混干料中添加占总水量82％的水，混合7min后制得料浆，同时将相应组成的十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、植物蛋白稳泡剂、阿拉伯树胶和剩余的水放入均质乳化机内，以2000r/min的转速搅拌4min制得细小绵密、均匀稳定的泡沫；
3)将泡沫置入混料机内的料浆中，经3min混合后制得泡沫混凝土。
实施例3
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土，由以下质量百分比的组分组成：普通硅酸盐水泥53％，硫铝酸盐水泥12.5％，Ⅰ级粉煤灰13％，Ⅱ级粉煤灰12％，Ⅲ级粉煤灰7.5％，短切玻璃纤维0.63％，十二烷基硫酸铵0.14％，三硬脂酸甘油脂0.08％，羟丙基甲基纤维素0.3％，聚羧酸盐减水剂0.55％，萘磺酸盐减水剂0.3％；水的质量为泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分质量和的45％；
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土由以下步骤制得：
1)按组分称取普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、Ⅰ级粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰、Ⅲ级粉煤灰、短切玻璃纤维、羟丙基甲基纤维素、聚羧酸盐减水剂和萘磺酸盐减水剂置于混料机中搅拌10min，制得预混干料；
2)在预混干料中添加占总水量90％的水，混合3min后制得料浆，同时将相应组成的十二烷基硫酸铵、三硬脂酸甘油脂和剩余的水放入均质乳化机内，以1200r/min的转速搅拌5min制得细小绵密、均匀稳定的泡沫；
3)将泡沫置入混料机内的料浆中，经2min混合后制得泡沫混凝土。
实施例4
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土，由以下质量百分比的组分组成：硅酸盐水泥61％，火山灰硅酸盐水泥13％，硫铝酸盐水泥6％，Ⅱ级粉煤灰13.5％，短切玻璃纤维0.9％，短切玄武岩纤维0.41％，十二烷基苯磺酸钠0.2％，棕榈酸甘油酯0.3％，脂肪醇硫酸铵0.21％，松香热聚物0.28％，植物蛋白稳泡剂0.12％，羟丙基甲基纤维素0.18％，水溶性聚丙烯酸1.8％，缔合型脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯0.6％，聚羧酸盐减水剂0.3％，萘磺酸盐减水剂1.2％；水的质量为泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分质量和的112％；
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土由以下步骤制得：
1)按组分称取硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、短切玻璃纤维、短切玄武岩纤维、羟丙基甲基纤维素、水溶性聚丙烯酸、缔合型脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯、聚羧酸盐减水剂和萘磺酸盐减水剂置于混料机中搅拌5min，制得预混干料；
2)在预混干料中添加占总水量68％的水，混合7min后制得料浆，同时将相应组成的十二烷基苯磺酸钠、棕榈酸甘油酯、脂肪醇硫酸铵、松香热聚物、植物蛋白稳泡剂和剩余的水放入均质乳化机内，以3000r/min的转速搅拌3min制得细小绵密、均匀稳定的泡沫；
3)将泡沫置入混料机内的料浆中，经4min混合后制得泡沫混凝土。
实施例5
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土，由以下质量百分比的组分组成：普通硅酸盐水泥52％，矿渣硅酸盐水泥15％，硫铝酸盐水泥8％，Ⅰ级粉煤灰5％，Ⅱ级粉煤灰15.5％，短切玻璃纤维0.92％，十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠0.2％，十二烷基磺酸钠0.13％，聚乙二醇0.18％，椰油酸二乙醇酰胺1.7％，羟丙基甲基纤维素0.07％，三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物1.3％；水的质量为泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分质量和的60％；
本实施例的自保温节能墙板用泡沫混凝土由以下步骤制得：
1)按组分称取普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、Ⅰ级粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰、短切玻璃纤维、椰油酸二乙醇酰胺、羟丙基甲基纤维素、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物置于混料机中搅拌8min，制得预混干料；
2)在预混干料中添加占总水量83％的水，混合5min后制得料浆，同时将相应组成的十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇和剩余的水放入均质乳化机内，以1700r/min的转速搅拌6min制得细小绵密、均匀稳定的泡沫；
3)将泡沫置入混料机内的料浆中，经4min混合后制得泡沫混凝土。
对比例1
本对比例的自保温节能墙板用泡沫混凝土，由以下质量百分比的组分组成：硫铝酸盐水泥75％，Ⅰ级粉煤灰16.84％，硬脂酸钙1.34％，氯化锂0.24％，碳酸钠0.24％，羟丙基甲基纤维素0.1％，聚羧酸盐减水剂0.28％，石墨粉0.5％，有机硅0.1％，氯化铁0.46％，聚丙烯短纤维0.3％，双氧水4.6％；水的质量为泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分质量和的45.6％，水的温度为23℃；
本对比例的自保温节能墙板用泡沫混凝土由以下步骤制得：
1)按组分称取硬脂酸钙、氯化锂、碳酸钠、羟丙基甲基纤维素、聚羧酸盐减水剂、石墨粉和有机硅放入预混机中搅拌15min制得预混干料；
2)将相应组成的硫铝酸盐水泥、Ⅰ级粉煤灰、聚丙烯短纤维、预混干料和全部的水置入混料机中，混合5min后，制得净浆；
3)将相应组成的双氧水、氯化铁加入净浆中，混合1min后，制得泡沫混凝土。
试验例：
1)导热系数检测
将自保温节能墙板的实施例1-5和自保温节能墙板的对比例1按GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定-防护热板法规定》进行导热系数的检测，检测结果如表1所示。
表1自保温节能墙板的实施例1-5和对比例1的导热系数检测结果
Figure BDA0002224046770000141
2)物理性能、力学性能、热学性能和隔音性能检测
将自保温节能墙板的实施例1-5和自保温节能墙板的对比例1按GB/T 23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》进行物理性能、力学性能、热学性能和隔音性能的检测，检测结果如表2所示。
表2自保温节能墙板的实施例1-5和对比例1的物理性能、力学性能、热学性能和隔音性能检测结果
Figure BDA0002224046770000151
Figure BDA0002224046770000161
3)气孔检测
将自保温节能墙板的实施例1、3中的泡沫混凝土采用SEM进行气孔形貌、大小等的检测，结果如图1和图2所示。
本发明的泡沫混凝土具有高强度、高体积稳定等性能，保证了墙板的原始形状，有效避免了其内部气孔的破坏和坍塌，其中，无机纤维较现有技术中泡沫混凝土中使用的有机纤维，有效防止了墙板因干缩、温度变化等因素导致的微裂缝的形成，弥补了泡沫混凝土中的气孔对墙板强度的弱化影响，改善了墙板的抗变形能力和耐久性。本发明的泡沫混凝土不含促凝剂、憎水剂、石墨等，通过各原料组分配比科学、协同作用，使所得泡沫混凝土导热系数低、强度高、体积稳定、含水率低(见表1和表2)，降低了原料成本及石墨遇火易氧化挥发弱化产品性能的缺陷，大大提高了泡沫混凝土的安全性、可靠性和耐久性。
本发明的泡沫混凝土内分布大量的圆形气孔，其大小均匀，孔径分布在1～4μm(见图1和图2)，在相同的气孔率下，微小的气孔使其比较大气孔的泡沫混凝土具有多而分散的气孔壁，利于承受更多应力，并兼具低热导率和高隔音性能的优势，进而解决了泡沫混凝土力学性能和热导率不能兼顾的矛盾。
本发明的自保温节能墙板具有优异的隔热、保温、隔音、防火、力学等性能，满足并远优于GB/T 23451-2009即《建筑用轻质隔墙条板》的性能指标要求(见表1和表2)，在其面密度低至30～93kg/m2时，强度仍可达到3.6～9.5MPa，满足结构保温型强度(1～2.5MPa)和承重型强度(5～10MPa)的要求，拼装后可直接做保温墙板、隔墙、围护墙甚至承重墙(强度高于5MPa的墙板)使用，实现了保温与墙体为一体的建筑节能技术。
本发明的自保温节能墙板具有以下优点：
1)本发明的自保温节能墙板集结构和保温于一体，克服了现有墙体保温层和墙体间粘黏、锚固等环节不牢造成的保温层开裂、脱落等缺陷，且其与建筑同材质，均为耐久性大于50年的水泥、粉煤灰等无机非金属材料，实现了保温与建筑同寿命，避免了有机保温材料每50年需更换2～4次所造成的建筑损害、环境污染、经济损失及人力物力的浪费。
2)本发明的自保温节能墙板，通过乳化发泡，并添加稳泡剂和泡孔调节剂，保障了泡沫的均匀细腻度、不破裂性和气泡形状的稳定性，使墙板中均匀分布大量封闭式的微小气孔，赋予墙体极低的热导率(仅0.032～0.081W/mK)，满足我国75％节能标准的要求。此外，在相同的气孔率下，微小的气孔使其比较大气孔的泡沫混凝土具有多而分散的气孔壁，利于承受更多的应力，从而具备较高的强度，加之预埋钢筋骨架的存在，进一步提高了所制墙体的力学性能，其耐压强度可达3.6～9.5MPa，均满足结构保温型墙体强度(1～2.5MPa)的需要，部分甚至满足承重型墙体强度(5～10MPa)的要求，解决了泡沫混凝土一直存在的气孔率高但机械强度低的矛盾，现场安装后可直接作为隔墙、围护墙甚至承重墙使用，实现了保温与墙体为一体的建筑节能技术。
3)本发明的自保温节能墙板内部的微小气孔呈封闭式结构，赋予墙板极低的吸水性，使所制墙板具有优异的抗冻性，经15次冻融循环后墙板表面无任何变化且无裂纹产生，克服了市场现用岩棉、加气混凝土等高吸水保温材料冻融时伴随体积变化而导致的墙体开裂、破碎等缺陷，可应用在东北、内蒙等高吸水保温材料不能胜任的高寒地带。
4)本发明的自保温节能墙板表面光洁，免抹灰，无需特殊处理即可做装饰面层，增大了约2％的室内使用面积，克服了加气混凝土因蒸压工艺受限于设备以砌块为主并需双面抹灰的不足，以及有机保温材料裁剪形状和板面规则、单一的缺陷，较现有保温墙板具有更广泛的市场应用性。

Claims (7)

1.一种自保温节能墙板，其特征在于，包括自保温节能墙板用泡沫混凝土和金属骨架；所述自保温节能墙板用泡沫混凝土主要由水和以下质量百分比的原料制成：水泥65.5%~92.5%，粉煤灰4%~32.5%，无机纤维0.63%~1.31%，发泡剂0.14%~0.71%，稳泡剂0.08%~0.4%，泡孔调节剂0.3%~2.58%，减水剂0.35%~2%；
所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种；所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰、Ⅲ级粉煤灰中的至少一种；所述无机纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维中的至少一种；所述发泡剂为烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、脂肪酸甘油酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、α-烯基磺酸盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇硫酸盐中的至少一种；所述稳泡剂为蛋白质类稳泡剂、醇类非离子表面活性剂、钠盐缩合热聚物、亲水性胶体中的至少一种；所述泡孔调节剂为纤维素、丙烯酸聚合物、脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚衍生物中的至少一种；所述减水剂为聚羧酸盐减水剂、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物、萘磺酸盐减水剂中的至少一种；
所述金属骨架中任一表面与其相对墙板表面间的距离为10~40mm；所述金属骨架为包裹于泡沫混凝土中的长方体框架；所述金属骨架含有金属支撑架，所述金属支撑架为在长方体框架内规则排布、呈三角形状的金属架，金属支撑架的上、下两端分别对应连接于长方体框架的上、下面；所述自保温节能墙板的所有表面中任意两个相对的表面上具有凹槽和凸榫状结构。
2.如权利要求1所述的自保温节能墙板，其特征在于，水的质量为自保温节能墙板用泡沫混凝土中除去水组分以外其他全部组分组合物质量和的45%~125%。
3.如权利要求1所述的自保温节能墙板，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥。
4.如权利要求1所述的自保温节能墙板，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰和Ⅲ级粉煤灰。
5.如权利要求1所述的自保温节能墙板，其特征在于，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，所述玄武岩纤维为短切玄武岩纤维。
6.如权利要求1所述的自保温节能墙板，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂和萘磺酸盐减水剂。
7.如权利要求1所述的自保温节能墙板，其特征在于，所述自保温节能墙板用泡沫混凝土，由以下步骤制得：1）按组分称取水泥、粉煤灰、无机纤维、减水剂和泡孔调节剂，混合5~10min，制得预混干料；2）在预混干料中添加占总水量68~90%的水，混合3~7min，制得料浆，同时将相应组成的发泡剂、稳泡剂和剩余的水制备得到泡沫；3）将泡沫置入料浆中，混合2~4min，制得自保温节能墙板用泡沫混凝土。
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