CN111689790A - 轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法 - Google Patents

轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法，轻质高强水泥基泡沫保温材料包括如下重量比的材料制成：水35~65份、普通硅酸盐水泥0~75份、超细硅酸盐水泥5~70份、硫铝酸盐水泥0~10份、超细活性掺合料5~25份、发泡剂6~10份、助剂0.5~3.5份、聚丙烯纤维0.5~2份。制备时，先将水35~65份、助剂0.5~3.5份、聚丙烯纤维0.5~2份加入到搅拌装置搅拌15~40s，得到初始溶液；再将普通硅酸盐水泥0~75份、超细硅酸盐水泥5~70份、硫铝酸盐水泥0~10份、超细活性掺合料5~25份加入到初始溶液中搅拌10~20s，然后加入发泡剂搅拌后制得浆料，最后将浆料倒入模具内静停发泡、恒温恒湿养护。本发明得到的轻质高强水泥基泡沫保温材料强度高、吸水率低、保温性能好且密度小。

Description

轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种发泡保温建材，具体涉及一种轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法。
背景技术
近年来，外墙保温材料引起的建筑火灾频发，造成严重的人员伤亡与经济损失。建筑节能材料的防火性能成为焦点，因此具有优异燃烧性能的水泥基泡沫保温材料应用于建筑节能材料领域越来越受到人们关注。
水泥基泡沫保温材料具有A级燃烧性能、与基层相容性好、造价低等优点，是一种理想的建筑节能保温材料，但是其强度低、热工性能差也一直制约其应用。所以轻质高强水泥基泡沫保温材料一直是发泡水泥类材料的研究热点，同时也是难点。
为了提高水泥基泡沫保温材料的强度，申请号为2012102510508的中国专利公开了一种水泥基水性环氧树脂泡沫保温材料，该材料由水性环氧树脂、水泥、发泡剂、固化剂、调凝剂和稳泡剂混合而成，通过使用水性环氧树脂来改性水泥基泡沫材料，能够改善气泡的密闭性，提高保温效果，在一定程度上提高了材料的强度，但该水泥基泡沫保温材料还是存在密度大，强度低等情况。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种强度高、保温性能好且重量小的轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种轻质高强水泥基泡沫保温材料，其特征在于，它包括如下重量比的材料制成：水35~65份、普通硅酸盐水泥0~75份、超细硅酸盐水泥5~70份、硫铝酸盐水泥0~10份、超细活性掺合料5~25份、发泡剂6~10份、助剂0.5~3.5份、聚丙烯纤维0.5~2份。
进一步的，所述超细活性掺合料为硅粉、超细粉煤灰、超细矿渣中的一种，或者各自质量比大于零的任意两种或两种以上混合物。
进一步的，所述的超细硅酸盐水泥的比表面积大于650㎡/kg，超细矿渣的比表面积大于800㎡/kg，超细粉煤灰的比表面积大于1500㎡/kg，硅粉的比表面积大于15000㎡/kg。
这样，采用超细水泥、硅粉、超细粉煤灰、超细矿渣等细度不同、活性不同的材料配合使用，优化胶凝材料颗粒级配，增大胶凝材料堆积密实度，使水泥基泡沫保温材料的泡壁形成紧密堆积结构；调整胶凝材料活性梯度，保证胶凝材料持续地、充分地水化；同时，大比表面积粉体的粘聚作用，能够提高发泡水泥浆体的稳定性，进而降低有机类稳泡增稠剂的使用量。
（1）使用超细硅酸盐水泥作为胶凝材料
这种水泥具有超微粒特征，粒径细至微米级，甚至可以达到次纳米级。因为水泥颗粒的水化是从颗粒表面逐步向内部深入的。过大的水泥颗粒只有表面水化，内部未水化，表现为惰性。水泥颗粒越大，比表面积越小，水化的比例越小，相对活度发挥就越少，强度越低；反之，水泥颗粒越小，水化比例就越大，相对活性就越大，强度越高。所以超细硅酸盐水泥具有更高的强度，能表现出卓越的性能。采用超细硅酸盐水泥做水泥基泡沫保温板的主要胶凝材料，有助于提高水泥基泡沫保温材料泡壁的强度。
（2）优化粉体材料颗粒级配
通常情况下，P·O42.5R水泥的平均粒径(D50)大约为15μm，而比表面积750㎡/kg超细水泥的平均粒径(D50)大约为4.5μm，比表面积20000㎡/kg硅粉的平均粒径(D50)大约为0.1μm，比表面积1500㎡/kg超细粉煤灰的平均粒径(D50)大约为2.5μm，比表面积800㎡/kg超细矿粉的平均粒径(D50)大约为4μm。上述粉体材料的平均粒径（D50）排序大致为普通硅酸盐水泥＞超细硅酸盐水泥、超细矿粉＞超细粉煤灰＞硅粉。
以超细水泥作为胶凝材料，超细粉煤灰、超细矿渣、硅粉等超细粉末作为矿物掺合料，使粉体材料的平均粒度形成梯度分布，加宽了胶凝材料细颗粒的粒径分布范围，取代部分水泥后，有助于固体颗粒之间的空隙填充和细化，增大胶凝材料堆积密实度，形成紧密堆积结构。
分选的超细粉煤灰具有光滑球状微珠结构，将其掺入水泥净浆中可起到良好的“滚珠轴承”作用，同时利用自身的填充效应和分散效应，降低浆料的水灰比。磨细矿渣形貌虽然成棱角状，但由于超细矿粉与超细水泥相比，其矿物结构表面亲水性差，同时受填充效应和分散效应主导，也能表现出降低水灰比的作用。
硅粉由非常细的玻璃质颗粒组成，其多孔二氧化硅含量高，典型硅粉颗粒分布大多数小于1μm，平均粒径约0.1μm，为超细水泥平均粒径的2%，为超细粉煤灰、超细矿渣平均粒径的4%，作为平均粒径的第三梯度起填充作用。
（3）调整粉体材料活性梯度
通常情况下，普通硅酸盐水泥、超细硅酸盐水泥、硅粉、超细粉煤灰、超细矿渣的活性程度排序为：超细硅酸盐水泥＞普通硅酸盐水泥＞硅粉＞超细矿渣＞超细粉煤灰。
硅粉非常细而且硅含量高，是高效火山灰质材料。硅粉能与水泥水化过程中产生的石灰发生火山灰反应，生成稳定的水化硅酸钙胶结物，加强水泥石结构强度，保证浆体后期强度持续增强，为发泡水泥保温材料提供后期强度。但是掺硅粉的混凝土易产生塑性收缩裂缝。
超细矿粉在水泥浆料中可发生水硬性反应，可替代部分超细水泥，降低成本，并且具有提高早期强度，显著降低水泥浆料的水化热的功能。
超细粉煤灰虽然具有一定的火山灰性，但活性远低于超细水泥、硅粉等粉体材料，但是其具有自生胶凝性，能够降低水泥浆体的水化热，减少收缩开裂。
超细硅酸盐水泥、硅粉、超细粉煤灰、超细矿渣不同活性的粉体材料配合使用，这些微粒均匀分散到超细硅酸盐水泥浆体里，早期，超细水泥颗粒＜10μm，水化快。在后期，优于大量的Ca(OH)2生成，硅粉、超细矿渣、超细粉煤灰的火山灰效应得到发挥，不断与Ca(OH)2反应，消耗掉Ca(OH)2的同时增加了C-S-H凝胶的生成，生成的凝胶体有效填充早期形成的泡壁的大孔，使泡壁结构得到改善，强度得到提高，吸水率降低。
（4）超细粉煤灰、超细矿粉以及硅粉等粉体材料掺入超细水泥浆料中，由于超细矿物掺合料颗粒细小、比表面积大，会增大浆料中固体颗粒的总表面积，导致覆盖在固体颗粒表面的水膜层厚度降低，使固体颗粒间距变小，颗粒间摩擦等作用增强，从而导致浆料塑性粘度增大。
超细活性粉体材料的加入还可以截断水分迁移的通道，具有显著减少浆料泌水量的功能。
浆料塑性粘度的增大，泌水量的减少，均能提高酱料的稳定性，有助于气泡在浆料中更长久地存在，进而可以明显减少甚至是取消稳泡增稠剂的使用，而这些稳泡增稠剂基本上都为有机物，这些有机物会吸附在水泥等固体粒子表面形成一层膜，抑制胶凝材料的水化速度及程度，最后影响水泥基泡沫保温胚体的强度。
聚丙烯纤维能显著提高水泥基泡沫保温板材的抗折强度和柔韧性。
进一步的，所述助剂包括水溶性酸性物质、工业硬脂酸或硬脂酸盐、早强剂、稳泡增稠剂、高效减水剂中的任意一种，或各自质量比大于零的任意两种或两种以上混合物。这样，水溶性酸性物质能促进水泥中C3A水化反应，加速水泥水化，促进水泥浆料凝结。工业硬脂酸或硬脂酸盐具有稳泡和憎水作用，通过降低溶液表面张力和增加液膜表面弹性和厚度而稳定泡沫，同时具有憎水作用，在水泥浆体硬化后均匀的分散在水泥泡孔壁上具有憎水作用，降低保温材料的吸水率。无机早强剂进入水泥浆体中，能增加离子交换过程、增加液相离子浓度、促进水泥的水化作用，进而增加晶胚生成速度来增加水泥石强度，促进混凝土早期强度的发展，既具有早强功能，又具有一定减水增强功能。稳泡增稠剂能够有效降低固——液、液——液界面表面张力，在浆体中起到润湿、分散、起泡、稳泡作用，保证浆料的均匀性以及延长和稳定泡沫保持长久的性能。高效减水剂具有很好的减水效果，有了高效减水剂，使得硅粉代替部分超细水泥更加方便。早强剂可加速水泥水化速度，促进混凝土早期强度的发展，既具有早强功能，又具有一定减水增强功能。减水剂减水率可达20%以上，在混凝土坍落度基本相同的条件下能大幅度减少拌合水量，有了高效减水剂，使得硅粉代替部分超细水泥更加方便。
进一步的，所述助剂由以下任意一种或各自质量比大于零的任意两种或两种以上混合物组成：水溶性酸性物质0.2~1.5份、工业硬脂酸或硬脂酸盐0.5~2份、早强剂0.5~2份、稳泡增稠剂0.4~1份、高效减水剂0.4~1份。这样，表面活性剂配合高效减水剂使用后，能够提高浆料的流动性和稠度，从而充分地发挥超细粉体的“微粒填充”效应，提高泡壁的致密性、降低孔隙率，获得轻质高强的发泡水泥保温材料。
进一步的，所述水溶性酸性物质为硫酸铝、硫酸铝钾、氟铝酸钠中的一种，或者各自质量比大于零的任意两种或三种混合物；所述工业硬脂酸或硬脂酸盐为工业硬脂酸、工业硬脂酸钠、工业硬脂酸钙、工业硬脂酸锌或工业硬脂酸镁中的一种，或者各自质量比大于零的任意两种或三种或四种混合物。这样，硫酸铝水溶液中电离出SO2- 4与水泥水化产物Ca(OH)2生成次生石膏，加速C3A水化，促进水泥浆料凝结。硫酸铝钾水溶液呈酸性，水解后生成氢氧化铝加速水泥水化，促进水泥浆料凝结。水溶性酸性物质进一步缩短水泥浆料凝结时间，进一步保证泡沫保温材料胚体不坍塌。
进一步的，所述早强剂为无机早强剂，或有机早强剂，或者由无机早强剂和有机早强剂与减水组分混合而成的复合型早强剂；所述无机类早强剂包括氯盐、硫酸盐、硝酸盐、锂盐，有机早强剂包括三乙醇胺、三异丙醇胺、尿素、甲酸钙。这样，氯盐与水泥中的C3A反应生成不溶于水的水化氯铝酸盐，加速水泥中的C3A水化反应；锂盐因Li+具有半径小、极化作用强以及水化半径大，加快水化保护膜破裂，提高水泥中C3S和C2S的水化能力，还可以促进钙矾石晶体的形成，显著提高凝结速度和早期强度。甲酸钙在水中电离呈弱酸性，加速C3S的水化。早强剂进一步加速水泥中各组分的水化反应，加快水泥的凝结和硬化。
进一步的，所述稳泡增稠剂包括羧酸盐、硫酸脂盐、磺酸盐、磷酸酯盐、胺盐等离子型表面活性剂，或者如下任意一种非离子型表面活性剂：聚氧乙烯醚、烷基胺、烷基酰胺、酰胺类、油酸皂、月桂酸。这样，这些表面活性剂具有不对称的分子结构，整个分子分为亲水基和疏水基。在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体，将亲水基留在水中而将疏水基伸向空气，以减小排斥；而疏水基与水分子间的斥力相当于使表面的水分子受到一个向外的推力，抵消表面水分子原来受到的向内的拉力，即使水的表面张力降低从而延长和稳定泡沫保持长久性能。
一种轻质高强水泥基泡沫保温材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将如下重量比的配料加入到搅拌装置搅拌：水35~65份、助剂0.5~3.5份、聚丙烯纤维0.5~2份，搅拌时间为15~40s；S2，将普通硅酸盐水泥0~75份、超细硅酸盐水泥5~70份、硫铝酸盐水泥0~10份、超细活性掺合料5~25份加入到S1中制得的溶液中搅拌10~20s；S3，将2份发泡剂加入到S2制得的浆料中搅拌60~180s；S4，将5~8份发泡剂加入到S3制得的浆料中搅拌5~7s；S5，打开出料门，将搅拌装置内的浆料放入发泡模具内进行静停发泡，得到胚体；S6，将S5中静停发泡完成后的胚体在自然养护或恒温、恒湿条件下静置 8~12h拆模；S7拆模后的发泡水泥胚体养护3~7d后切割、包装，再自然养护至龄期。这样，S1先将聚丙烯纤维、助剂充分混合，保证聚丙烯纤维在水中的分散，助剂在水中的充分溶解；S2将超细硅酸盐水泥、超细活性掺合料与S1制得的溶液初步搅拌；S3将一定量的发泡剂加入到S2中，充分搅拌，进行初次发泡，引入一定量的气体，改善浆料的和易性，使浆料体积进行初步膨胀；S4第二次将发泡剂加入到S3制得的浆料中快速搅拌，使双氧水在集中几秒钟时间内迅即扩散均匀搅拌完毕，制得均匀性好、粘聚性好的浆料；S3、S4将发泡剂分两次加入，使得浆料的发泡分两次进行。因为所要制备的水泥基泡沫保温材料密度小，浆料体积需膨胀至10倍以上，第一次发泡剂的加入有引气和初步发泡的作用，改善浆料的和易性，保证第二次发泡剂加入后快速发泡的顺利进行。S5将S4制得的浆料放入专用发泡模具内进行静停发泡，发泡剂在浆料内继续发生反应产生气体，气体被浆料包裹，使得浆料内部形成密闭孔洞，体积膨胀达到密度减小的目的，再经水泥水化反应、硬化后制得水泥基泡沫保温材料。最后，制得的水泥基泡沫保温材料表观干密度120kg/m³~180kg/m³、抗压强度不小于0.3MPa、导热系数不大于0.055w/(m.k)、吸水率不大于10%。
进一步的，所述恒温温度为60℃±5℃，恒湿的湿度为80%±5%。这样，采用恒温恒湿的环境进行养护，能有效确保其养护环境稳定。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
对比例1：
本实施例提供的轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法，它包括制备水泥基泡沫保温材料的配比为：水35份、普通硅酸盐水泥75份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份、发泡剂8份。
制备水泥基泡沫保温材料包括如下步骤：S1，将水35份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份加入到搅拌装置中搅拌25s；S2，将普通硅酸盐水泥75份加入到S1制得的溶液中搅拌15s；S3，将2份发泡剂加入到S2制得的浆料中搅拌150s；S4，将6份发泡剂加入到S3制得的浆料中搅拌7s；S5，打开出料门，将搅拌装置内的浆料放入专用发泡模具内进行静停发泡；S6，静停发泡完成后的胚体在恒温60℃±5℃，恒湿80%±5%条件下静置 8~12h拆模；S7，拆模后的发泡水泥胚体养护5d后切割、包装，再自然养护至龄期。
对比例2：
本实施例提供的轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法，它包括制备水泥基泡沫保温材料的配比为：水35份、普通硅酸盐水泥70份、超细硅酸盐水泥5份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份、发泡剂8份。
制备水泥基泡沫保温材料包括如下步骤：S1，将水35份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份加入到搅拌装置中搅拌25s；S2，将普通硅酸盐水泥70份、超细硅酸盐水泥5份加入到S1制得的浆料中搅拌150s；S3，将2份发泡剂加入到S2制得的浆料中搅拌150s；S4，将6份发泡剂加入到S3制得的浆料中搅拌7s；S5，打开出料门，将搅拌装置内的浆料放入专用发泡模具内进行静停发泡；S6，静停发泡完成后的胚体在恒温60℃±5℃，恒湿80%±5%条件下静置8~12h拆模；S7，拆模后的发泡水泥胚体养护5d后切割、包装，再自然养护至龄期。
对比例3：
本实施例提供的轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法，它包括制备水泥基泡沫保温材料的配比为：水45份、普通硅酸盐水泥35份、超细硅酸盐水泥40份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份、发泡剂7份
制备水泥基泡沫保温材料包括如下步骤：S1，将水45份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份加入到搅拌装置中搅拌25s；S2，将普通硅酸盐水泥35份、超细硅酸盐水泥40份加入到S1制得的浆料中搅拌150s；S3，将2份发泡剂加入到S2制得的浆料中搅拌150s；S4，将6份发泡剂加入到S3制得的浆料中搅拌7s；S5，打开出料门，将搅拌装置内的浆料放入专用发泡模具内进行静停发泡；S6静停发泡完成后的胚体在恒温60℃±5℃，恒湿80%±5%条件下静置 8~12h拆模；S7拆模后的发泡水泥胚体养护5d后切割、包装，再自然养护至龄期。
对比例4：
本实施例提供的轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法，它包括制备水泥基泡沫保温材料的配比为：水55份、超细硅酸盐水泥75份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份、发泡剂7份。
制备水泥基泡沫保温材料包括如下步骤：S1，将水55份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份加入到搅拌装置中搅拌25s；S2，将超细硅酸盐水泥75份加入到S1制得的浆料中搅拌150s；S3，将2份发泡剂加入到S2制得的浆料中搅拌150s；S4，将6份发泡剂加入到S3制得的浆料中搅拌7s；S5，打开出料门，将搅拌装置内的浆料放入专用发泡模具内进行静停发泡；S6静停发泡完成后的胚体在恒温60℃±5℃，恒湿80%±5%条件下静置 8~12h拆模；S7拆模后的发泡水泥胚体养护5d后切割、包装，再自然养护至龄期。
实施例1：
本实施例提供的轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法，它包括制备水泥基泡沫保温材料的配比为：水60份、超细硅酸盐水泥55份、硅粉20份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份、发泡剂7份。
制备水泥基泡沫保温材料包括如下步骤：S1，将水60份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份加入到搅拌装置中搅拌25s；S2，将超细硅酸盐水泥55份、硅粉20份加入到S1制得的浆料中搅拌150s；S3，将2份发泡剂加入到S2制得的浆料中搅拌150s；S4，将6份发泡剂加入到S3制得的浆料中搅拌7s；S5，打开出料门，将搅拌装置内的浆料放入专用发泡模具内进行静停发泡；S6静停发泡完成后的胚体在恒温60℃±5℃，恒湿80%±5%条件下静置 8~12h拆模；S7拆模后的发泡水泥胚体养护5d后切割、包装，再自然养护至龄期。
实施例2：
本实施例提供的轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法，它包括制备水泥基泡沫保温材料的配比为：水55份、超细硅酸盐水泥55份、硅粉10份、超细粉煤灰5份、超细矿粉 5份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份、发泡剂7份。
制备水泥基泡沫保温材料包括如下步骤：S1，将水55份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份加入到搅拌装置中搅拌25s；S2，将超细硅酸盐水泥55份、硅粉10份、超细矿粉 5份、超细粉煤灰5份加入到S1制得的浆料中搅拌150s；S3，将2份发泡剂加入到S2制得的浆料中搅拌150s；S4，将6份发泡剂加入到S3制得的浆料中搅拌7s；S5，打开出料门，将搅拌装置内的浆料放入专用发泡模具内进行静停发泡；S6静停发泡完成后的胚体在恒温60℃±5℃，恒湿80%±5%条件下静置 8~12h拆模；S7拆模后的发泡水泥胚体养护5d后切割、包装，再自然养护至龄期。
实施例3：
本实施例提供的轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法，它包括制备水泥基泡沫保温材料的配比为：水50份、普通硅酸盐水泥20份、超细硅酸盐水泥35份、硅粉10份、超细粉煤灰5份、超细矿粉 5份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份、发泡剂7份。
制备水泥基泡沫保温材料包括如下步骤：S1，将水55份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份加入到搅拌装置中搅拌25s；S2，将普通硅酸盐水泥20份、超细硅酸盐水泥35份、硅粉10份、超细粉煤灰5份、超细矿粉 5份加入到S1制得的浆料中搅拌150s；S3，将2份发泡剂加入到S2制得的浆料中搅拌150s；S4，将6份发泡剂加入到S3制得的浆料中搅拌7s；S5，打开出料门，将搅拌装置内的浆料放入专用发泡模具内进行静停发泡；S6静停发泡完成后的胚体在恒温60℃±5℃，恒湿80%±5%条件下静置 8~12h拆模；S7拆模后的发泡水泥胚体养护5d后切割、包装，再自然养护至龄期。
实施例4：
本实施例提供的轻质高强水泥基泡沫保温材料及其制备方法，它包括制备水泥基泡沫保温材料的配比为：水50份、普通硅酸盐水泥10份、超细硅酸盐水泥35份、硫铝酸盐水泥10份、硅粉10份、超细粉煤灰5份、超细矿粉 5份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份、发泡剂7份。
制备水泥基泡沫保温材料包括如下步骤：S1，将水55份、聚丙烯纤维1.0份、助剂1.0份加入到搅拌装置中搅拌25s；S2，将普通硅酸盐水泥10份、超细硅酸盐水泥35份、硫铝酸盐水泥10份、硅粉10份、超细粉煤灰5份、超细矿粉 5份加入到S1制得的浆料中搅拌150s；S3，将2份发泡剂加入到S2制得的浆料中搅拌150s；S4，将6份发泡剂加入到S3制得的浆料中搅拌7s；S5，打开出料门，将搅拌装置内的浆料放入专用发泡模具内进行静停发泡；S6静停发泡完成后的胚体在恒温60℃±5℃，恒湿80%±5%条件下静置 8~12h拆模；S7拆模后的发泡水泥胚体养护5d后切割、包装，再自然养护至龄期。
性能检测：
对上述对比例1~4以及实施例1-实施例8所制备的水泥基泡沫保温板进行性能检测。干表观密度、抗压强度和体积吸水率按照GB/T 5486进行检测，导热系数按照GB/T 10294进行检测，检测结果如下:
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE001
从检测结果分析，上述对比例1和对比例2-4以及实施例1~4对比，对比例2-4和实施例1~4相较于实施例1，发泡水泥胚体的强度均有增长，导热系数和体积吸水率均有所降低。对比例2-4进行比较分析可以看出，超细水泥取代普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，发泡水泥胚体的强度会增加，并且强度随着超细水泥取代比例的增加而增加。这是因为超细水泥是一种高性能超微粒水泥，活性发挥更充分，水化更完全，采用超细硅酸盐水泥做水泥基泡沫保温板的主要胶凝材料，有助于提高水泥基泡沫保温材料泡壁的强度。
比较实施例1和对比例4可以看出，超细活性掺合料硅粉的加入，使得发泡水泥胚体的强度增加了27%，体积吸水率降低了20%。实施例1与对比例1比较，超细水泥和硅粉的混合使用制作出的发泡水泥胚体的强度是普通硅酸盐水泥单独使用制作的发泡水泥胚体强度的2倍以上，体积吸水率也大幅下降。这是因为硅粉的平均粒径约为超细水泥平均粒径的1%，能够渗透填充在超细水泥浆料中，增加泡壁致密性；同时硅粉具有高效火山灰的作用，与水泥水化过程中产生的Ca(OH)2发生火山灰反应，转化为稳定的C-S-H凝胶，加强水泥石结构的强度。所以，超细水泥与硅粉的配合使用，在增强泡壁本身强度的同时，还增加了泡壁的致密性、降低了泡壁的孔隙率。同时，硅粉的加入还能保证水泥基泡沫保温材料后期强度持续增长，得到性能更优的水泥基泡沫保温胚体。
比较实施例1和实施例2可以看出，超细粉煤灰、超细矿渣、硅粉的复配使用比单独使用硅粉作为掺合料的效果更优异。这是因为这些超细活性掺合料的复配使用，在增大胶凝材料堆积密实度，形成紧密堆积结构的同时，超细粉煤灰、超细矿渣填充效应、分散效应的主导，降低了水泥基泡沫保温胚体浆料的水灰比，两种或多种超细活性掺料的协同作用，使得填充效应、分散效应、降低水灰比、后期强度持续发展等几种效果得到叠加，从而制得制得泡孔大小更均匀、结构更规则，强度更高，吸水率更低的水泥基泡沫保温材料。
实施例2、实施例3与实施例4对比可以看出，在超细活性掺合料的种类和比例不变的条件下，普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥取代部分超细硅酸盐水泥均造成了水泥基泡沫保温板强度的降低，并且硫铝酸盐水泥的加入还会造成发泡水泥胚体后期强度的倒缩。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种轻质高强水泥基泡沫保温材料，其特征在于，它包括如下重量比的材料制成：水35~65份、普通硅酸盐水泥0~75份、超细硅酸盐水泥5~70份、硫铝酸盐水泥0~10份、超细活性掺合料5~25份、发泡剂6~10份、助剂0.5~3.5份、聚丙烯纤维0.5~2份。
2.根据权利要求1所述的轻质高强水泥基泡沫保温材料，其特征在于，所述超细活性掺合料为硅粉、超细粉煤灰、超细矿渣中的一种，或者以各自质量比大于零的任意两种或三种的混合物。
3.根据权利要求2所述的轻质高强水泥基泡沫保温材料，其特征在于，所述的超细硅酸盐水泥的比表面积大于650㎡/kg，超细矿渣的比表面积大于800㎡/kg，超细粉煤灰的比表面积大于1500㎡/kg，硅粉的比表面积大于15000㎡/kg。
4.根据权利要求1或2或3所述的轻质高强水泥基泡沫保温材料，其特征在于，所述助剂包括：水溶性酸性物质、工业硬脂酸或硬脂酸盐、早强剂、稳泡增稠剂、高效减水剂中的任意一种，或者以各自质量比大于零的任意两种或两种以上混合物。
5.根据权利要求1或2或3所述的轻质高强水泥基泡沫保温材料，其特征在于，所述助剂由以下任意一种或任意质量比的两种或两种以上混合物组成：水溶性酸性物质0.2~1.5份、工业硬脂酸或硬脂酸盐0.5~2份、早强剂0.5~2份、稳泡增稠剂0.4~1份、高效减水剂0.4~1份。
6.根据权利要求4所述的轻质高强水泥基泡沫保温材料，其特征在于，所述水溶性酸性物质为硫酸铝、硫酸铝钾、氟铝酸钠中的一种，或者各自质量比大于零的任意两种或三种混合物；所述工业硬脂酸或硬脂酸盐为工业硬脂酸、工业硬脂酸钠、工业硬脂酸钙、工业硬脂酸锌或工业硬脂酸镁中的一种，或者质量比大于零的任意两种或三种或四种混合物。
7.根据权利要求4所述的轻质高强水泥基泡沫保温材料，其特征在于，所述早强剂为无机早强剂，或有机早强剂，或者由无机早强剂和有机早强剂与减水组分混合而成的复合型早强剂；所述无机类早强剂包括氯盐、硫酸盐、硝酸盐、锂盐，有机早强剂包括三乙醇胺、三异丙醇胺、尿素、甲酸钙。
8.根据权利要求4所述的轻质高强水泥基泡沫保温材料，其特征在于，所述稳泡增稠剂包括羧酸盐、硫酸脂盐、磺酸盐、磷酸酯盐、胺盐等离子型表面活性剂，或者如下任意一种非离子型表面活性剂：聚氧乙烯醚、烷基胺、烷基酰胺、酰胺类、油酸皂、月桂酸。
9.一种轻质高强水泥基泡沫保温材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将如下重量比的配料加入到搅拌装置搅拌：水35~65份、助剂0.5~3.5份、聚丙烯纤维0.5~2份，搅拌时间为15~40s；S2，将普通硅酸盐水泥0~75份、超细硅酸盐水泥5~70份、硫铝酸盐水泥0~10份、超细活性掺合料5~25份加入到S1中制得的溶液中搅拌10~20s；S3，将2份发泡剂加入到S2制得的浆料中搅拌60~180s；S4，将5~8份发泡剂加入到S3制得的浆料中搅拌5~7s；S5，打开出料门，将搅拌装置内的浆料放入发泡模具内进行静停发泡，得到胚体；S6，将S5中静停发泡完成后的胚体在自然养护或恒温、恒湿条件下静置 8~12h拆模；S7拆模后的发泡水泥胚体养护3~7d后切割、包装，再自然养护至龄期。
10.根据权利要求9所述的轻质高强水泥基泡沫保温材料的制备方法，其特征在于，所述恒温温度为60℃±5℃，恒湿的湿度为80%±5%。
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