本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種泡沫混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、節(jié)約能源，減少碳排放，是當(dāng)今社會經(jīng)濟發(fā)展的主旋律。隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，對于建筑材料的節(jié)能降耗，綠色環(huán)保，提出了更高的要求。要獲得室內(nèi)舒適的生活環(huán)境，節(jié)約冬季采暖和夏季制冷的能耗，降低噪聲污染，主要靠建筑節(jié)能保溫材料。泡沫混凝土是加氣混凝土的一種，由于具有特殊的性能和優(yōu)點，在現(xiàn)代工業(yè)中扮演著重要的角色，但是其在抗壓、保溫和降噪等方面的性能有待進(jìn)一步加強。天然植物纖維在我國分布廣泛，種類繁多，每年產(chǎn)量高達(dá)千億噸，其具有環(huán)保、價廉、可再生等優(yōu)勢。越來越多的研究者開發(fā)利用價格低廉、生態(tài)環(huán)保的植物纖維作為混凝土的增強材料。其中，絲瓜絡(luò)纖維是一種輕質(zhì)的多孔植物纖維材料，其不僅資源豐富、可再生可降解、環(huán)保無毒，而且其密度低(0.02g/cm3～0.04g/cm3)、孔隙率高(79％-93％)、比強度和比模量高的天然結(jié)構(gòu)特點，也使得絲瓜絡(luò)在越來越多的領(lǐng)域開始應(yīng)用，并且具有良好的應(yīng)用前景。

2、植物纖維在堿性水泥基體中易發(fā)生水解，導(dǎo)致其抗拉強度降低。此外，水化產(chǎn)物在植物纖維管腔內(nèi)沉積，使其變得僵硬而失去韌性，易于脆斷。這些耐久性問題極大地制約了植物纖維在建筑材料領(lǐng)域的應(yīng)用。植物纖維與水泥基體之間形成良好的鍵合是發(fā)揮植物纖維增韌效應(yīng)的關(guān)鍵。植物纖維是天然有機纖維，吸濕性較高，體積穩(wěn)定性差，在水泥基體中不斷地充濕與干燥，形成界面薄弱層。較弱的界面黏結(jié)使植物纖維在較低荷載下迅速脫黏并從基體中滑移。此外，植物纖維的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠等均為多糖類物質(zhì)，在水泥堿性環(huán)境中水解為不同種類的糖，在水泥顆粒表面形成吸附層，阻礙水泥的水化反應(yīng)，嚴(yán)重影響了纖維與水泥基體界面的黏結(jié)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一個目的在于，通過增強材料對絲瓜絡(luò)纖維進(jìn)行改性制得改性絲瓜絡(luò)，然后將其與水泥、煤灰粉和細(xì)砂等原料混合制備泡沫混凝土，以解決現(xiàn)有技術(shù)中泡沫混凝土在抗壓、耐久性、吸聲降噪和保溫等性能差的問題。

2、本發(fā)明的第二個目的在于，提供上述泡沫混凝土的制備方法，為其制備合成提供一種可工業(yè)化生產(chǎn)的途徑。

3、為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明實施例采用了如下的技術(shù)方案：

4、第一方面，本發(fā)明提供了一種泡沫混凝土，其包括以下重量份數(shù)的原料：水泥65份～75份、粉煤灰11份～15份、細(xì)砂5份～7份、改性絲瓜絡(luò)4.8份～7.2份、發(fā)泡劑0.2份～0.7份、穩(wěn)泡劑0.1份～0.4份、減水劑1.2份～1.5份、黏合劑0.4份～0.7份和水35份～45份；其中，所述改性絲瓜絡(luò)為表面涂覆增強材料的絲瓜絡(luò)，所述增強材料包括碳納米管和煅燒高嶺土。

5、本發(fā)明通過將絲瓜絡(luò)表面涂覆由碳納米管和煅燒高嶺土組成的增強材料對絲瓜絡(luò)進(jìn)行改性，少量碳納米管植入絲瓜絡(luò)纖維中，此外大部分碳納米管與煅燒高嶺土協(xié)同包覆于絲瓜絡(luò)纖維表面。煅燒高嶺土包裹一部分碳納米管，碳納米管又可以纏繞煅燒高嶺土，兩者協(xié)同增強比單一增強涂層在提高抗壓強度方面具有更好的效果。碳納米管與煅燒高嶺土的協(xié)同強化效果，助于絲瓜絡(luò)纖維基體形成強度更好的界面。改性絲瓜絡(luò)增強混凝土，以此制得的泡沫混凝土在耐久性、抗壓、吸聲和保溫等方面的綜合性能得到提升。

6、優(yōu)選地，所述增強材料中碳納米管和煅燒高嶺土的質(zhì)量比為1:8～10。

7、優(yōu)選地，所述絲瓜絡(luò)與增強材料的質(zhì)量比為1:0.2～0.3。

8、優(yōu)選地，所述碳納米管外徑為10～20nm、長度為10～30μm；本發(fā)明中所述碳納米管購自江蘇先豐納米材料科技有限公司，屬于多層碳納米管，貨號為698849。所述煅燒高嶺土中sio2含量為70％～75％。

9、優(yōu)選地，所述改性絲瓜絡(luò)的制備方法包括如下步驟：

10、將絲瓜絡(luò)原料經(jīng)粉碎、篩選制得長度為0.2～0.5cm的絲瓜絡(luò)纖維后，在堿溶液中浸泡0.5～1h，得預(yù)處理絲瓜絡(luò)；

11、將預(yù)處理絲瓜絡(luò)浸入黏附溶液中，取出，表面涂覆所述增強材料，干燥，得改性絲瓜絡(luò)。

12、本發(fā)明中將絲瓜絡(luò)用堿溶液浸泡的目的在于去除絲瓜絡(luò)纖維表面的木質(zhì)素、半纖維素和油脂等物質(zhì)，使纖維的比表面積增大，以便于后續(xù)對纖維表面進(jìn)行改性，也有助于加強纖維與水泥等基體之間的錨固作用。

13、優(yōu)選地，所述堿溶液為質(zhì)量濃度為3％～6％的氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液；所述黏附溶液為天然乳膠水溶液。

14、優(yōu)選地，所述水泥為硅酸鹽水泥；本發(fā)明實施例中以52.5等級或42.5等級的普通硅酸鹽水泥為例進(jìn)行說明。所述黏合劑包括過300目篩的天然乳膠粉。

15、優(yōu)選地，所述粉煤灰為ⅰ級粉煤灰、ⅱ級粉煤灰、ⅲ級粉煤灰中的至少一種；所述減水劑為聚羧酸鹽減水劑，其固含量≥40％，減水率≥40％。

16、優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑為烷基硫酸鹽、烷基苯磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、α-烯基磺酸鹽、烷基聚氧乙烯醚硫酸鹽或脂肪醇硫酸鹽中的至少一種；所述穩(wěn)泡劑為非離子表面活性劑，包括脂肪醇聚氧乙烯醚或壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一種。

17、第二方面，本發(fā)明提供了上述泡沫混凝土的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

18、步驟一、按照設(shè)計配比稱取各組分，將稱取的水泥、粉煤灰、細(xì)砂、改性絲瓜絡(luò)、穩(wěn)泡劑、細(xì)砂、減水劑、黏合劑和水混合均勻，得漿料；

19、步驟二、將發(fā)泡劑加水?dāng)嚢柚瞥膳菽?，加入所述漿料，繼續(xù)攪拌，得泡沫混凝土。

20、在上述制備方法中，步驟二中的加水量按照發(fā)泡劑質(zhì)量的30倍～40倍確定；步驟一中的加水量為總設(shè)計加水量去除步驟二中的加水量計算得到。

21、本發(fā)明提供的制備方法步驟簡單、易行，便于上述泡沫混凝土的工業(yè)化生產(chǎn)。

22、本發(fā)明通過將碳納米管和煅燒高嶺土復(fù)配后對絲瓜絡(luò)纖維進(jìn)行改性，與水泥、粉煤灰和細(xì)砂等原料共同制備出一種新型泡沫混凝土，與其他泡沫混凝土相比，本發(fā)明提供的泡沫混凝土在耐久性、抗壓、吸聲和保溫等方面的綜合性能得到提升。

技術(shù)特征：

1.一種泡沫混凝土，其特征在于：其包括以下重量份數(shù)的原料：水泥65份～75份、粉煤灰11份～15份、細(xì)砂5份～7份、改性絲瓜絡(luò)4.8份～7.2份、發(fā)泡劑0.2份～0.7份、穩(wěn)泡劑0.1份～0.4份、減水劑1.2份～1.5份、黏合劑0.4份～0.7份和水35份～45份；

2.如權(quán)利要求1所述的泡沫混凝土，其特征在于：所述增強材料中碳納米管和煅燒高嶺土的質(zhì)量比為1:8～10。

3.如權(quán)利要求1所述的泡沫混凝土，其特征在于：所述絲瓜絡(luò)與增強材料的質(zhì)量比為1:0.2～0.3。

4.如權(quán)利要求1所述的泡沫混凝土，其特征在于：所述碳納米管外徑為10～20nm、長度為10～30μm。

5.如權(quán)利要求1～4任一項所述的泡沫混凝土，其特征在于：所述改性絲瓜絡(luò)的制備方法包括如下步驟：

6.如權(quán)利要求5所述的泡沫混凝土，其特征在于：所述堿溶液為質(zhì)量濃度為3％～6％的氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液；和/或

7.如權(quán)利要求1所述的泡沫混凝土，其特征在于：所述水泥為硅酸鹽水泥；和/或

8.如權(quán)利要求1所述的泡沫混凝土，其特征在于：所述粉煤灰為ⅰ級粉煤灰、ⅱ級粉煤灰、ⅲ級粉煤灰中的至少一種；和/或

9.如權(quán)利要求1所述的泡沫混凝土，其特征在于：所述發(fā)泡劑為烷基硫酸鹽、烷基苯磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、α-烯基磺酸鹽、烷基聚氧乙烯醚硫酸鹽或脂肪醇硫酸鹽中的至少一種；和/或

10.如權(quán)利要求1～9任一項所述的泡沫混凝土的制備方法，其特征在于：所述制備方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于建材領(lǐng)域，具體公開了一種泡沫混凝土及其制備方法。本發(fā)明提供的泡沫混凝土包括以下原料：水泥、粉煤灰、細(xì)砂、改性絲瓜絡(luò)、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、減水劑、黏合劑和水；所述改性絲瓜絡(luò)為表面涂覆增強材料的絲瓜絡(luò)，所述增強材料包括碳納米管和煅燒高嶺土。本發(fā)明通過將碳納米管和煅燒高嶺土復(fù)配后對絲瓜絡(luò)纖維表面進(jìn)行改性，與水泥、粉煤灰和細(xì)砂等原料共同制備一種泡沫混凝土，與其他泡沫混凝土相比，本發(fā)明提供的泡沫混凝土在耐久性、抗壓、吸聲和保溫等方面的綜合性能均得到顯著提升。

技術(shù)研發(fā)人員：劉克俊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京生態(tài)家園科技集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/31