CN205777030U - 一种气凝胶泡沫混凝土砌块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种气凝胶泡沫混凝土砌块，其特征在于，由气凝胶泡沫混凝土制备而成，所述气凝胶泡沫混凝土由气凝胶粉体和泡沫混凝土组成，所述气凝胶粉体由内部疏水层和表面亲水层构成，所述表面亲水层厚度为0.1~100μm。由本实用新型公开的气凝胶泡沫混凝土砌块砌筑的保温墙体具有更加优异的抗拉应力性能、抗裂性能、防渗漏性能，可广泛适用于绿色建筑和超低能耗以及近零能耗建筑的外墙、自保温墙体等领域。

Description

一种气凝胶泡沫混凝土砌块

技术领域

本实用新型涉及一种建筑材料，尤其涉及一种气凝胶泡沫混凝土砌块。

背景技术

随着社会的进步，能源危机、环境恶化等问题日趋严重。2006年，《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》首次提出“节能减排”概念，提出了“十一五”期间（2006-2010年）单位国内生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。“节能”促进“减排”，在国内生产总能耗中，建筑能耗占33%，由此可知，建筑节能是节能减排的重中之重。据统计，墙体结构的热损失相对最高，对墙体采取保温隔热措施是建筑节能的关键步骤。

目前，墙体保温措施多是在外墙外保温系统，施工工序多，常用的外墙保温材料多为有机可燃材料，如发泡聚氨酯、发泡聚苯乙烯（EPS、XPS），不能和建筑同寿命，具有脱落、易燃等安全隐患。因此，气凝胶泡沫混凝土砌块将会在墙体保温领域占有一席之地。

泡沫混凝土具有高强度、低成本等优势。研究表明，泡沫混凝土的保温隔热性能和力学性能相互制约，如何在保证抗压强度的前提下大幅度提高泡沫混凝土的绝热性能是制约泡沫混凝土使用的关键问题。

气凝胶是一种具有三维网络骨架结构和纳米级孔洞的轻质无机固体材料，具有极高的孔隙率、比表面积，极低的密度和固含量，化学惰性和不燃性，表现出优异的轻质、保温隔热、防火、隔音、减震吸能等特性，导热系数可低至0.013W/m·K。可以推测，气凝胶有能力大幅度提高泡沫混凝土的隔热性能。

建筑用砌块普遍采用直角六面体矩形砌块，左右相邻砌块只能靠竖缝中的砂浆粘结，竖缝中的砂浆容易流失，影响粘结强度，进而降低墙体的抗渗漏性、抗拉应力等性能。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种气凝胶泡沫混凝土砌块。

一种气凝胶泡沫混凝土砌块，由气凝胶泡沫混凝土制备而成，所述气凝胶泡沫混凝土由气凝胶粉体和泡沫混凝土构成，所述气凝胶粉体由内部疏水层和表面亲水层构成，所述表面亲水层厚度为0.1~100μm。

在其中一个实施例中，所述气凝胶泡沫混凝土砌块左右两侧对称分布燕尾榫头和燕尾榫槽。

在其中一个实施例中，所述燕尾榫头和所述燕尾榫槽的倾斜角为0~90°。

一种气凝胶泡沫混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：

（1）气凝胶粉体改性；

（2）将步骤（1）得到的气凝胶粉体与胶凝材料干混，然后加水湿混；

（3）将步骤（2）得到的湿混合料与发泡剂混合，搅拌；

（4）将步骤（3）得到的湿混合料成型。

在其中一个实施例中，所述步骤（1）包括疏水改性步骤；所述疏水改性为在密闭的疏水改性剂气相环境中对气凝胶粉体进行疏水改性；所述疏水改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述步骤（1）还包括表面亲水改性步骤；所述表面亲水改性为采用表面亲水改性溶液对疏水气凝胶粉体表面进行改性；所述表面亲水改性溶液是表面活性剂和低表面张力溶剂的水溶液或低表面张力溶剂的水溶液；所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种或多种；所述阴离子型表面活性剂为脂肪醇磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、甘油脂肪酸酯硫酸盐、硫酸化蓖麻酸盐、环烷硫酸盐、脂肪酰胺烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪酸甲酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐中的一种或多种；所述阳离子型表面活性剂为脂肪族铵盐；所述两性表面活性剂为烷基氨基酸、羧酸基甜菜碱、磺基甜菜碱、磷酸酯甜菜碱、烷基羟基氧化胺中的一种或多种；所述非离子型表面活性剂为脂肪族聚酯、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烯加成物、失水山梨醇酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基酯酰胺中的一种或多种；所述低表面张力溶剂为丙酮、正己烷、正戊烷、正庚烷、乙醇、异丙醇、叔丁醇、丙二醇、甘油中的一种或多种混合物；所述表面亲水改性步骤中，还包括外加物理场作用步骤；所述外加物理场作用步骤为远红外辐射、搅拌、超声波处理、球磨中的一种。

在其中一个实施例中，所述步骤（1）还包括干燥处理步骤；所述干燥处理步骤为远红外干燥、喷雾干燥、微波干燥、常压干燥、超临界干燥、亚临界干燥、冷冻干燥中的一种。

在其中一个实施例中，所述步骤（2）和/或步骤（3）中还可以加入相变储能材料、轻骨料、掺合料、纤维、阻燃剂、木粉、外加剂中的一种或多种；所述相变储能材料为微胶囊包覆的无机水和盐、高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸中的一种或多种；所述轻骨料为陶粒、炉渣、膨胀蛭石、火山石、膨胀珍珠岩、玻化微珠、轻砂、聚氨酯泡沫颗粒、聚苯乙烯泡沫颗粒的一种或多种；所述掺和料为增钙粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磷渣粉中的一种或多种；所述纤维为聚苯乙烯纤维、聚丙烯纤维、木质素纤维、耐碱玻璃纤维、钢纤维中的一种或多种；所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种；所述外加剂为所述表面活性剂、减水剂、憎水剂、促凝剂、缓凝剂、增稠剂、稳泡剂、防腐剂中的一种或多种；所述减水剂为聚羧酸类减水剂、木质素磺酸钠盐减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂中的一种或多种；所述憎水剂为硬磺酸盐憎水剂、有机硅憎水剂中的一种或多种；所述促凝剂为硅酸钠、硫酸铝、硝酸钠、硝酸钙、硫酸钠、碳酸钠、碳酸锂中的一种或多种；所述缓凝剂为柠檬酸、多聚磷酸钠、骨胶蛋白质、硼砂中的一种或多种；所述增稠剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、膨润土、白炭黑、淀粉中的一种或多种；所述稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硅树脂聚醚乳液、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺中的一种或多种；所述防腐剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、1,3,5-三(2-羟乙基)均三嗪、六氢-1,3,5-三乙基-三嗪中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氯氧镁水泥、石膏、石灰、水玻璃、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、氟碳树脂中的一种或多种；所述发泡剂为松香类发泡剂、合成类表面活性剂发泡剂、植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂、双氧水发泡剂、碳酸氢铵发泡剂、偶氮二甲酰胺发泡剂、铝粉发泡剂中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述成型为浇筑成型和/或切割成型。

上述一种气凝胶泡沫混凝土砌块的导热系数为0.03~0.09 W/m·K，抗压强度为3.0~15.0MPa，具有更加优异的抗拉应力性能、抗裂性能、防渗漏性能，可广泛适用于绿色建筑和超低能耗以及近零能耗建筑的外墙、自保温墙体等领域。

附图说明

图1为本实用新型一种气凝胶泡沫混凝土砌块的结构示意图；

图2为本实用新型一种气凝胶泡沫混凝土砌块立体图；

图3为本实用新型一种气凝胶泡沫混凝土砌块的结构示意图。

其中1为燕尾榫头，2为燕尾榫槽，3为气凝胶泡沫混凝土砌块。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

本实用新型的气凝胶泡沫混凝土砌块一种实施例，由气凝胶泡沫混凝土制备而成，所述气凝胶泡沫混凝土由气凝胶粉体和泡沫混凝土构成，所述气凝胶粉体由内部疏水层和表面亲水层构成，所述表面亲水层厚度为0.1~100μm。

如此，本实用新型将气凝胶粉体与泡沫混凝土复配，使得气凝胶粉体在泡沫混凝土中均匀分布，气凝胶粉体仍保持纳米多孔结构；与市场上现有泡沫混凝土相比，本实用新型的气凝胶泡沫混凝土在不降低力学性能的前提下，显著提高保温隔热性能。

本实施例中，所述气凝胶泡沫混凝土砌块左右两侧对称分布燕尾榫头1和燕尾榫槽2。

如此，相比矩形砌块，本实用新型的气凝胶泡沫混凝土砌块之间具有较高的粘结强度和抗剪切强度。

本实施例中，所述燕尾榫头1和所述燕尾榫槽2的倾斜角为0~90°。

如此，本实用新型的燕尾榫头和燕尾榫槽满足以下边长关系：a>b>c>d、f>e，燕尾榫头可以放置于燕尾榫槽内，并且可以调控燕尾榫头与燕尾榫槽的间距，阻断空气对流传热，提高砌体隔热性能。本实用新型的气凝胶泡沫混凝土砌块左右两侧对称分布燕尾榫头和燕尾榫槽，砌体受到拉力时，砌块与砂浆的粘结强度以及抗剪切强度明显高于具有矩形形状的凸起和凹槽的砌块之间的粘结强度，防渗漏性能也明显增加。

一种气凝胶泡沫混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：

（1）气凝胶粉体改性；

（2）将步骤（1）得到的气凝胶粉体与胶凝材料干混，然后加水湿混；

（3）将步骤（2）得到的湿混合料与发泡剂混合，搅拌；

（4）将步骤（3）得到的气凝胶泡沫混凝土成型。

此外，粒径为1~10000μm的气凝胶粉体均适用于本实用新型。

此外，本实用新型步骤（2）还可以为将胶凝材料干混，然后加水湿混，湿混时加入步骤（1）得到的气凝胶粉体。

如此，本实用新型的气凝胶泡沫混凝土砌块的制备方法具有工艺简单、工艺周期短、利废环保等优势，非常适合工业化生产。

本实施例中，所述步骤（1）包括疏水改性步骤；所述疏水改性步骤为在密闭的疏水改性剂气相环境中对气凝胶粉体进行疏水改性；所述疏水改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

如此，由于现有气凝胶制备方法中，前躯体、置换溶剂和干燥工艺对气凝胶的疏水性有极大的影响，如果气凝胶的表面与水的接触角大于90°，可以不预先进行疏水改性，直接进行表面亲水改性；如果气凝胶的表面与水的接触角小于90°，则需要预先进行疏水改性；在密闭的疏水改性剂气相环境中对气凝胶粉体进行疏水改性，除了显著提高气凝胶粉体的改性效果，确保后续亲水改性时内部纳米多孔结构不被破坏外，还显著提高改性效率和生产效率，降低生产成本。

本实施例中，所述步骤（1）还包括表面亲水改性步骤；所述表面亲水改性步骤为采用表面亲水改性溶液对疏水气凝胶粉体表面进行改性；所述表面亲水改性溶液是表面活性剂和低表面张力溶剂的水溶液或低表面张力溶剂的水溶液；所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种或多种；所述阴离子型表面活性剂为脂肪醇磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、甘油脂肪酸酯硫酸盐、硫酸化蓖麻酸盐、环烷硫酸盐、脂肪酰胺烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪酸甲酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐中的一种或多种；所述阳离子型表面活性剂为脂肪族铵盐；所述两性表面活性剂为烷基氨基酸、羧酸基甜菜碱、磺基甜菜碱、磷酸酯甜菜碱、烷基羟基氧化胺中的一种或多种；所述非离子型表面活性剂为脂肪族聚酯、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烯加成物、失水山梨醇酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基酯酰胺中的一种或多种；所述低表面张力溶剂为丙酮、正己烷、正戊烷、正庚烷、乙醇、异丙醇、叔丁醇、丙二醇、甘油中的一种或多种；所述表面亲水改性步骤中，还包括外加物理场作用步骤；所述外加物理场作用步骤为远红外辐射、搅拌、超声波处理、球磨中的一种。

如此，采用表面活性剂和低表面张力溶剂的水溶液或低表面张力溶剂的水溶液，在对疏水气凝胶粉体表面进行亲水改性处理过程中具有表面协同亲水改性效应，可显著提高表面亲水改性溶液在气凝胶粉体表面的润湿扩展速率，同时显著减缓向气凝胶粉体内部的润湿扩展，通过调控改性溶液的用量，可以精确地实现对气凝胶粉体表面亲水层厚度的调控，低表面张力溶剂不仅与水以及表面活性剂具有表面协同亲水改性效应，而且可以大大地降低进入气凝胶粉体表层纳米孔中的亲水改性溶液的毛细管力，很容易通过干燥工艺将气凝胶粉体表层纳米孔中的亲水改性溶液蒸发出来，而不破坏其纳米多孔结构，使得气凝胶粉体呈现内部疏水、表面亲水、表面亲水层仍保留纳米多孔结构且表面亲水层厚度为0.1~100μm的结构特征，与胶凝材料之间具有良好的界面结合；外加物理场作用可以显著提高表面亲水改性溶液的活性以及与气凝胶粉体的接触几率，降低表面活性剂用量，提高气凝胶粉体的表面亲水改性速率，降低成本，提高生产效率。

本实施例中，所述步骤（1）还包括干燥处理步骤；所述干燥处理步骤为远红外干燥、喷雾干燥、微波干燥、常压干燥、超临界干燥、亚临界干燥、冷冻干燥中的一种。

如此，如果亲水改性后的气凝胶粉体与胶凝材料复合时，表层残余的亲水改性溶液会影响界面结合，需预先干燥处理；利用上述干燥工艺，在确保气凝胶粉体表层纳米孔结构不被破坏的前提下，将气凝胶粉体表层纳米孔中残余的表面亲水改性溶液蒸发出来，提高气凝胶粉体与胶凝材料之间的界面结合强度。

本实施例中，所述步骤（2）和/或步骤（3）中还可以加入相变储能材料、轻骨料、掺合料、纤维、阻燃剂、木粉、外加剂中的一种或多种；所述相变储能材料为微胶囊包覆的无机水和盐、高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸中的一种或多种；所述轻骨料为陶粒、炉渣、膨胀蛭石、火山石、膨胀珍珠岩、玻化微珠、轻砂、聚氨酯泡沫颗粒、聚苯乙烯泡沫颗粒的一种或多种；所述掺和料为增钙粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磷渣粉中的一种或多种；所述纤维为聚苯乙烯纤维、聚丙烯纤维、木质素纤维、耐碱玻璃纤维、钢纤维中的一种或多种；所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种；所述外加剂为所述表面活性剂、减水剂、憎水剂、促凝剂、缓凝剂、增稠剂、稳泡剂、防腐剂中的一种或多种；所述减水剂为聚羧酸类减水剂、木质素磺酸钠盐减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂中的一种或多种；所述憎水剂为硬磺酸盐憎水剂、有机硅憎水剂中的一种或多种；所述促凝剂为硅酸钠、硫酸铝、硝酸钠、硝酸钙、硫酸钠、碳酸钠、碳酸锂中的一种或多种；所述缓凝剂为柠檬酸、多聚磷酸钠、骨胶蛋白质、硼砂中的一种或多种；所述增稠剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、膨润土、白炭黑、淀粉中的一种或多种；所述稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硅树脂聚醚乳液、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺中的一种或多种；所述防腐剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、1,3,5-三(2-羟乙基)均三嗪、六氢-1,3,5-三乙基-三嗪中的一种或多种。

如此，相变储能材料可以通过相变吸收或释放大量热能，具有储能作用，本实用新型的气凝胶泡沫混凝土用于建筑物墙体，可以调节建筑室内温度，提高建筑舒适度，节约能源，并且，加入相变储能材料可以提高本实用新型的气凝胶泡沫混凝土的抗冻融性能；轻骨料具有低的密度、高的抗压强度、良好的绝热性能，添加轻骨料可以提高气凝胶泡沫混凝土力学性能、绝热性能，不明显增加或降低其密度；使用掺合料可以提高混凝土的和易性、黏聚性，降低混凝土的塌落度，有利于气凝胶泡沫混凝土的孔径分布均匀，进而提高气凝胶泡沫混凝土的力学性能和绝热性能；并且，使用掺合料有利于工业废料的使用，降低气凝胶泡沫混凝土的成本，节能利废；添加纤维可以提高气凝胶泡沫混凝土的抗折等力学性能；添加阻燃剂可以提高本实用新型的气凝胶泡沫混凝土的防火等级，由于氢氧化镁、氢氧化铝等阻燃剂遇火发生脱水吸热反应，延长基体温度升高的速率；添加木粉可以提高气凝胶泡沫混凝土与锚固件、螺钉之间的强度；添加表面活性剂可以提高胶凝材料对纤维、轻骨料等表面的润湿效率，进而提高胶凝材料与纤维、胶凝材料与轻骨料之间的界面结合强度；添加减水剂可以改善混凝土流动性和坍塌度，降低用水量，提高气凝胶泡沫混凝土的力学性能；添加憎水剂可以显著降低气凝胶泡沫混凝土、特别是具有通孔结构的气凝胶泡沫混凝土的吸水率，提高气凝胶泡沫混凝土的抗冻融性和耐候性；添加促凝剂加速胶凝材料的固化速率，可以降低气凝胶泡沫混凝土的初凝时间，减少气凝胶泡沫混凝土孔径，使得气凝胶泡沫混凝土孔径分布均匀，提高气凝胶泡沫混凝土力学性能和绝热性能；添加缓凝剂可以减缓胶凝材料的固化速率，当使用石膏时，由于石膏固化速率过快，需要添加缓凝剂调节硬化时间；添加增稠剂可以增加混凝土粘度，提高泡沫混凝土泡孔的稳定性和孔隙率，使得气凝胶泡沫混凝土泡孔的形状多为规则的球型，进而提高气凝胶泡沫混凝土的力学性能和绝热性能；添加稳泡剂可以提高气凝胶泡沫混凝土的泡孔稳定性和孔隙率，进而提高气凝胶泡沫混凝土的力学性能和绝热性能；添加防腐剂可以避免气凝胶泡沫混凝土发生霉变，提高其使用寿命和耐久性；本实用新型采用干混-湿混的两步混合工艺，解决因气凝胶粉体与其他材料的比重差大混合时引起分层，实现改性气凝胶粉体在混凝土中的均匀混合，同时减少气凝胶粉体对发泡过程的影响，有利于控制发泡质量，实现低的导热系数。

本实施例中，所述胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氯氧镁水泥、石膏、石灰、水玻璃、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、氟碳树脂中的一种或多种；所述发泡剂为松香类发泡剂、合成类表面活性剂发泡剂、植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂、双氧水发泡剂、碳酸氢铵发泡剂、偶氮二甲酰胺发泡剂、铝粉发泡剂中的一种或多种。

如此，发泡剂类型对气凝胶泡沫混凝土的孔型、孔径分布、吸水率、保温性能有较大影响，本实用新型既可以通过物理发泡方式制备气凝胶泡沫混凝土，也可以通过化学发泡方式制备气凝胶发泡混凝土，本实用新型制得的气凝胶泡沫混凝土或发泡混凝土具有优异保温隔热、隔音、防火性能。

本实施例中，所述成型为浇筑成型和/或切割成型。

如此，本实用新型既可以利用预先制备具有燕尾榫头和燕尾榫槽的模具，通过浇筑成型制备气凝胶泡沫混凝土砌块，也可以后期对气凝胶泡沫混凝土砌块进行切割，制得具有燕尾榫头和燕尾榫槽的气凝胶泡沫混凝土砌块。

上述一种气凝胶泡沫混凝土砌块的导热系数为0.03~0.09 W/m·K，抗压强度为3.0~15.0MPa，具有更加优异的抗拉应力性能、抗裂性能、防渗漏性能，可广泛适用于绿色建筑和超低能耗以及近零能耗建筑的外墙、自保温墙体等领域。

下面为具体实施例部分。

实施例1

采用以下步骤制备SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块：

（1）使用接触角测量仪检测待处理的SiO₂气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为31°，然后将粒径为88μm的SiO₂气凝胶粉体放置于真空加热炉中，用容器将称量后的三甲基氯硅烷放置于真空加热炉中，加热气化，疏水改性1.5h，得到疏水SiO₂气凝胶粉体，用接触角测量仪检测疏水SiO₂气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为150°；

（2）在室温下，按质量比1:0.5:1000称取正己烷、烷基苯磺酸钠以及去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；

（3）按疏水SiO₂气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水SiO₂气凝胶粉体放入由过滤网制成的盛具中，一同浸入表面亲水改性溶液中，1min后取出；

（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的SiO₂气凝胶板材放置于远红外干燥炉中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对SiO₂气凝胶粉体的横截面进行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为0.1μm；

（5）按配比依次称取步骤（4）制得的改性SiO₂气凝胶粉体、425普通硅酸盐水泥、陶粒、可再分散乳胶粉、羟甲基纤维素、聚羧酸类减水剂、硫酸钠，进行干法混合，得到干混合料；

（6）将步骤（5）得到的干混合料加水进行湿法混合，得到湿混合料；

（7）使用发泡机对含有动物蛋白发泡剂的水溶液发泡，动物蛋白发泡剂与水的体积比为1:20，制得泡沫体；

（8）将步骤（6）得到的湿混合料与泡沫体混合，机械搅拌1min，即得SiO₂气凝胶泡沫混凝土；

（9）将步骤（8）得到的湿料浇筑到具有燕尾榫头和燕尾榫槽的模具中，密封，24h后脱模；

（10）塑料膜密封后，20℃温度和95%RH湿度条件下，自然养护28d，得到SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块。表1为本实施例制得的SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块的性能指标。

表1 SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块的性能指标

实施例2

采用以下步骤制备SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块：

（1）使用接触角测量仪检测待处理的SiO₂气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为45°，然后将粒径为89μm的SiO₂气凝胶粉体放置于真空加热炉中，用容器将称量后的六甲基二硅氮烷放置于真空加热炉中，加热气化，疏水改性1.5h，得到疏水SiO₂气凝胶粉体，用接触角测量仪检测疏水SiO₂气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为146°；

（2）在室温下，按质量比1:0.8:120称取烷基苯磺酸钠、正己烷和去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；

（3）按疏水SiO₂气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水SiO₂气凝胶粉体与表面亲水改性溶液混合，机械搅拌15min后，转速为2000转/min，过滤；

（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的SiO₂气凝胶粉体放置于鼓风干燥箱中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对SiO₂气凝胶粉体的横截面进行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为6.0μm；

（5）按配比依次称取步骤（4）制得的改性SiO₂气凝胶粉体、425普通硅酸盐水泥、陶粒、可再分散乳胶粉、淀粉、聚羧酸类减水剂、硫酸铝，进行干法混合，得到干混合料；

（6）将步骤（5）得到的干混合料加水进行湿法混合，得到湿混合料；

（7）泡沫体制备，使用发泡机对含有十二烷基硫酸钠发泡剂的水溶液发泡，十二烷基硫酸钠发泡剂和水的体积比为1:20，制得泡沫体；

（8）将步骤（6）得到的湿混合料与泡沫体混合，机械搅拌1min，即得SiO₂气凝胶泡沫混凝土；

（9）将步骤（8）得到的湿料浇筑到立方模具中，密封，24h后脱模，自然养护5d后，切割成具有燕尾榫头和燕尾榫槽的砌块，继续养护23d，得到SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块。表2为本实施例制得的SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块的性能指标。

表2 SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块的性能指标

实施例3

采用以下步骤制备SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块：

（1）使用接触角测量仪检测待处理的粒径为0.3mm的 SiO₂气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为148°，则该SiO₂气凝胶粉体具有疏水性；

（2）在室温下，按质量比1:0.4:0.3:130称取脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、正己烷、乙醇和去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；

（3）按疏水SiO₂气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水SiO₂气凝胶粉体与表面亲水改性溶液混合，机械搅拌15min后，转速为2500转/min，过滤；

（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的SiO₂气凝胶粉体放置于远红外干燥炉中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对SiO₂气凝胶粉体的横截面进行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为11.1μm；

（5）按配比依次称取步骤（4）制得的改性SiO₂气凝胶粉体、525普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、陶粒、可再分散乳胶粉、羟甲基纤维素、聚羧酸类减水剂、硫酸钠，进行干法混合，得到干混合料；

（6）将步骤（5）得到的干混合料加水进行湿法混合，得到湿混合料；

（7）将步骤（6）得到的湿混合料与碳酸氢铵发泡剂混合，机械搅拌2min；

（8）将步骤（7）得到的湿料浇筑到具有燕尾榫头和燕尾榫槽的模具中，发泡，密封，24h后脱模；

（9）塑料膜密封后，切割成型，自然养护28d，得到SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块。表3为本实施例制得的SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块的性能指标。

表3 SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块的性能指标

实施例4

采用以下步骤制备SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块：

（1）使用接触角测量仪检测待处理的SiO₂气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为45°，然后将粒径为67μm的SiO₂气凝胶粉体放置于真空加热炉中，用容器将称量后的三甲基氯硅烷放置于真空加热炉中，加热气化，疏水改性1.5h，得到疏水SiO₂气凝胶粉体，用接触角测量仪检测疏水SiO₂气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为146°；

（2）在室温下，按质量比1:1:1000称取脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、烷基苯磺酸钠、正己烷和去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；

（3）按疏水SiO₂气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水SiO₂气凝胶粉体放入由过滤网制成的盛具中，一同浸入表面亲水改性溶液中，2min后取出；

（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的SiO₂气凝胶粉体放置于鼓风干燥箱中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对SiO₂气凝胶粉体的横截面进行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为1.3μm；

（5）按配比依次称取步骤（4）制得的改性SiO₂气凝胶粉体、425普通硅酸盐水泥、陶粒、可再分散乳胶粉、羟乙基纤维素、聚羧酸类减水剂、硝酸钠，进行干法混合，得到干混合料；

（6）将步骤（5）得到的干混合料加水进行湿法混合，得到湿混合料；

（7）泡沫体制备，使用发泡机对含有植物蛋白发泡剂的水溶液发泡，植物蛋白发泡剂和水的体积比为1:20，制得泡沫体；

（8）将步骤（6）得到的湿混合料与泡沫体混合，机械搅拌1min，即得SiO₂气凝胶泡沫混凝土；

（9）将步骤（8）得到的湿料浇筑到具有燕尾榫头和燕尾榫槽的模具中，密封，24h后脱模；

（10）塑料膜密封后，自然养护28d，得到SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块。表4为本实施例制得的SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块的性能指标。

表4 SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块的性能指标

实施例5

采用以下步骤制备SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块：

（1）使用接触角测量仪检测待处理的SiO₂气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为31°，然后将粒径为22μm的SiO₂气凝胶粉体放置于真空加热炉中，用容器将称量后的六甲基二硅氮烷放置于真空加热炉中，加热气化，疏水改性2.5h，得到疏水SiO₂气凝胶粉体，用接触角测量仪检测疏水SiO₂气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为150°；

（2）在室温下，按质量比1:0.5:15称取正己烷、甘油以及去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；

（3）按疏水SiO₂气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水SiO₂气凝胶粉体放入由过滤网制成的盛具中，一同浸入表面亲水改性溶液中，1min后取出；

（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的SiO₂气凝胶板材放置于远红外干燥炉中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对SiO₂气凝胶粉体的横截面进行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为99.2μm；

（5）按配比依次称取步骤（4）制得的改性SiO₂气凝胶粉体、425普通硅酸盐水泥、半水石膏、聚羧酸类减水剂、柠檬酸钠、氢氧化镁、微胶囊包覆十八烷，进行干法混合，得到干混合料；

（6）将步骤（5）得到的干混合料加水和丙烯酸乳液进行湿法混合，得到湿混合料；

（7）泡沫体制备，使用发泡机对由发泡剂、丙烯酸乳液和水组成的发泡剂溶液发泡，动物蛋白发泡剂和水的体积比为1:0.05:80，制得泡沫体；

（8）将步骤（6）得到的湿混合料与泡沫体混合，机械搅拌1min，即得SiO₂气凝胶泡沫混凝土湿料；

（9）将步骤（8）得到的湿料浇筑到具有燕尾榫头和燕尾榫槽的模具中，密封，24h后脱模；

（10）塑料膜密封后，自然养护28d，得到SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块。表5为本实施例制得的SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块的性能指标。

表5 SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块的性能指标

实施例6

采用以下步骤制备SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块：

（1）使用接触角测量仪检测待处理的粒径为177μm的 SiO₂气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为141°，则该SiO₂气凝胶粉体具有疏水性；

（2）在室温下，按质量比1:100称取丙酮和去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；

（3）按疏水SiO₂气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水SiO₂气凝胶粉体与表面亲水改性溶液混合，球磨处理25min后，取出过滤；

（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的SiO₂气凝胶粉体放置于鼓风干燥箱中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对SiO₂气凝胶粉体的横截面进行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为6.5μm；

（5）按配比依次称取步骤（4）制得的改性SiO₂气凝胶粉体、粉煤灰、可再分散乳胶粉、羟乙基纤维素、聚羧酸类减水剂、聚丙烯纤维，进行干法混合，得到干混合料；

（6）将步骤（5）得到的干混合料加水玻璃和水进行湿法混合，得到湿混合料；

（7）将步骤（6）得到的湿混合料与铝粉发泡剂混合，机械搅拌5min；

（8）将步骤（7）得到的湿料浇筑到具有燕尾榫头和燕尾榫槽的模具中，发泡，密封，24h后脱模；

（9）塑料膜密封后，切割成型，自然养护28d，得到SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块。表6为本实施例制得的SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块的性能指标。

表6 SiO₂气凝胶泡沫混凝土砌块的性能指标

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种气凝胶泡沫混凝土砌块，其特征在于，由气凝胶泡沫混凝土制备而成，所述气凝胶泡沫混凝土由气凝胶粉体和泡沫混凝土构成，所述气凝胶粉体由内部疏水层和表面亲水层构成，所述表面亲水层厚度为0.1~100μm。

2.根据权利要求1所述一种气凝胶泡沫混凝土砌块，其特征在于，所述气凝胶泡沫混凝土砌块左右两侧对称分布燕尾榫头和燕尾榫槽。

3.根据权利要求2所述一种气凝胶泡沫混凝土砌块，其特征在于，所述燕尾榫头和所述燕尾榫槽的倾斜角为0~90°。