本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的自保溫砌塊泡沫混凝土材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
面對能源日益緊張的情況，目前我國部分地區(qū)，如北京、天津等已經(jīng)開始實施第三步節(jié)能設(shè)計標準，即節(jié)能率達到65％。傳統(tǒng)的普通混凝土小型空心砌塊保溫隔熱性能較差，為了滿足建筑節(jié)能設(shè)計的要求，墻體自保溫砌塊應(yīng)孕而生。墻體自保溫砌塊是在普通混凝土砌塊的基礎(chǔ)上，通過一些有效措施來提高砌塊的保溫隔熱性能的一種功能砌塊，即用該砌塊所砌筑的單一墻體體系(自保溫墻體)既可以起到保溫隔熱又可起到墻體結(jié)構(gòu)圍護的作用。
為了提高普通砌塊的保溫隔熱性能，就要改變傳統(tǒng)砌塊傳熱系數(shù)高的缺點。這主要從兩個方面進行改進：(1)改變砌塊的孔洞排列和形狀大??；(2)選用不同原材料?，F(xiàn)有的自保溫砌塊分別從塊型設(shè)計和原材料的選擇上進行了研究和改進。如公開號為CN201089993的“Z型單腔自保溫砌塊”、公開號為CN201411814的“一種自保溫插板砌塊”、公開號為CN201137245的“復(fù)合自保溫砌塊”等絕大多數(shù)專利產(chǎn)品，公開的砌塊結(jié)構(gòu)主要由強度較高的外殼和空心或填充導(dǎo)熱系數(shù)低的材料如有機泡沫塑料或低密度的無機材料等組成。用于填充的有機泡沫塑料是可燃的，也不耐高溫；而用于填充的無機類不燃保溫隔熱材料如?；⒅楸厣皾{、聚苯顆粒保溫砂漿，價格較高或具有很大的區(qū)域性限制，運輸費用較高。公開號為CN102493593的“用于墻體自保溫的煤矸石泡沫混凝土砌塊”、公開號為CN202131705的“發(fā)泡水泥保溫夾層砌塊”等專利提出芯材或夾層采用低密度的泡沫混凝土可制得性能較好的自保溫砌塊，但并未公開所用芯材或夾層的制備方法與性能指標。
研究者普遍認為用于芯材及夾層的材料只要導(dǎo)熱系數(shù)低就好，因此研究低密度泡沫混凝土的報道越來越多，而針對自保溫砌塊的特點及使用環(huán)境對裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑用自保溫砌塊泡沫混凝土材料進行設(shè)計的研究幾乎沒有。低密度泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)較低，具有很好的隔熱性能，但其與砌塊的粘結(jié)性能、抗剪切變形能力、抗?jié)B透等性質(zhì)同樣重要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的提供了一種用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的自保溫砌塊泡沫混凝土材料及其制備方法，該泡沫混凝土材料為專門用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的材料，其可替代易燃、老化的輕質(zhì)聚苯板，并具有較高的粘結(jié)強度、較低的壓折比、低導(dǎo)熱系數(shù)與吸水率、且與砌塊同壽命、生產(chǎn)工藝簡單、保溫隔熱性能良好及阻燃等特點，有效地增強了普通低密度泡沫混凝土芯材或夾層的抗剪切變形的能力，改善了易收縮開裂、粘結(jié)能力不強、易滲水等問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的自保溫砌塊泡沫混凝土材料，所述泡沫混凝土材料的原料重量份比計由100份的水泥、2～15份的快硬硫鋁酸鹽水泥、5～20份的活性微硅粉、2～10份的橡膠粉、2～8份的乳膠粉、0～2份的聚丙烯纖維、0.2～1.5份的憎水劑、0.01～0.2份的烷基苯磺酸鹽類引氣劑、0.1～2份的減水劑、1.5～3份的發(fā)泡劑和24～50份的水組成。
進一步地，所述泡沫混凝土材料的原料重量份比計由100份的水泥、4～15份的快硬硫鋁酸鹽水泥、4～15份的活性微硅粉、3～8份的橡膠粉、3～8份的乳膠粉、0～2份的聚丙烯纖維、0.2～1.5份的憎水劑、0.01～0.2份的烷基苯磺酸鹽類引氣劑、0.1～2份的減水劑、1.5～3份的發(fā)泡劑和24～50份的水組成。
再進一步地，所述的水泥為P.O42.5級普通硅酸鹽水泥；所述快硬硫鋁酸鹽水泥組成為熟料+石膏≥90％，石灰石≤10％，其抗壓強度1d≥33MPa，3d≥42.5MPa，28d≥45.0MPa，比表面積應(yīng)不小于350m2/kg，初凝≤30min，終凝≤60min。
再進一步地，所述活性微硅粉為無定形超細粉末，其主要成分是SiO2，活性微硅粉中SiO2含量為85～95％；所述活性微硅粉比表面積為15～27m2/g，松散容重為150～200kg/m3，活性指標≥85％。
再進一步地，所述橡膠粉為天然橡膠粉、廢棄輪胎橡膠粉、改性橡膠粉中的任意一種。
再進一步地，所述乳膠粉為醋酸乙烯酯與乙烯共聚乳膠粉的混合物，其中，固含量為≥98％，細度0.5～8μm；所述聚丙烯纖維的長度為8～19mm。
再進一步地，所述的憎水劑為有機硅憎水劑，硬脂酸鈣憎水劑和改性硬脂酸鈣憎水劑中的任意一種。
再進一步地，所述的減水劑為聚羧酸類高性能減水劑，其中，固含量為35～50％，減水率18～35％；所述的發(fā)泡劑為動物蛋白發(fā)泡劑，使用時需要將且動物蛋白發(fā)泡劑與水按1:15～40的比例稀釋后機械發(fā)泡。
本發(fā)明還提供了一種上述用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的自保溫砌塊泡沫混凝土材料的制備方法，包括以下步驟：
1)按重量份比水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、活性微硅粉、橡膠粉、乳膠粉、聚丙烯纖維、憎水劑、烷基苯磺酸鹽類引氣劑、減水劑、發(fā)泡劑和水組成；
2)將水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、活性微硅粉、橡膠粉、乳膠粉、聚丙烯纖維、憎水劑和烷基苯磺酸鹽類引氣劑混合均勻，得到混合物；
3)將將發(fā)泡劑與水按1:15～40混合，制得泡沫；
4)將減水劑和剩余的水加入混合物中，攪拌至均勻的漿體，再向漿體中摻入泡沫，混勻經(jīng)澆筑養(yǎng)護成型。
本發(fā)明的有益效果在于：
(1)本發(fā)明在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑用自保溫砌塊泡沫混凝土材料中加入可再分散乳膠粉，提高了芯材與基材的粘結(jié)強度以及泡沫混凝土的軟化系數(shù)。
(2)本發(fā)明在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑用自保溫砌塊泡沫混凝土材料中加入橡膠粉，不僅可降低芯材或夾層的導(dǎo)熱系數(shù)，與纖維、乳膠粉合用可顯著降低泡沫混凝土的壓折比，增強其抵抗變形與開裂的能力。
(3)本發(fā)明在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑用自保溫砌塊泡沫混凝土材料中加入表面活性劑引氣劑，可降低漿體的表面張力，使得引入的泡沫易分散、穩(wěn)定，形成良好的孔結(jié)構(gòu)體系，有利于提高芯材或夾層的強度和降低其導(dǎo)熱系數(shù)。
(4)本發(fā)明在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑用自保溫砌塊泡沫混凝土材料中加入憎水劑，提高了芯材或夾層的耐水性，從而使自保溫砌塊的抗?jié)B漏問題得到緩解。
(5)本發(fā)明制備的泡沫混凝土表觀密度在160～300kg/m3范圍內(nèi)，其抗壓強度可達0.4～1.5MPa，壓折比1～2.5，導(dǎo)熱系數(shù)為0.0314～0.0502W/(m·K)，72h的體積吸水率5％～20％，粘結(jié)強度0.15～0.6MPa，較普通低密度泡沫混凝土性能優(yōu)異。
(6)本發(fā)明制備的裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑用自保溫砌塊泡沫混凝土相比于使用聚苯顆粒注塑在空心砌塊磚中，生產(chǎn)工藝簡單，成本低且為A級不燃材料；相比與聚苯板夾層，粘結(jié)性能好，耐久性好，有利于提高砌塊的抗震性能；相比于普通低密度泡沫混凝土，性能更突出，針對性更強。
具體實施方式
為了更好地解釋本發(fā)明，以下結(jié)合具體實施例進一步闡明本發(fā)明的主要內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于以下實施例。
實施例1
首先稱取水泥100份、快硬硫鋁酸鹽水泥9.1份、活性微硅粉10份、橡膠粉4.5份、乳膠粉3.6份、纖維0.9份、憎水劑0.7份、引氣劑0.02份、減水劑0.5份、發(fā)泡劑1.5份、水32份。將粉料(水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、活性微硅粉、橡膠粉、乳膠粉、憎水劑、引氣劑)與纖維在攪拌機中攪拌均勻；然后將減水劑與水加入攪拌機中攪拌至均勻漿體；同時將發(fā)泡劑與水按1:25的比例稀釋發(fā)泡；最后將制得的泡沫與漿體混勻后即可澆筑成型，經(jīng)養(yǎng)護后測定其表觀密度為298kg/m3，抗壓強度1.2MPa，壓折比2，導(dǎo)熱系數(shù)為0.0451W/(m·K)，72h的體積吸水率10％，粘結(jié)強度0.2MPa，在自然養(yǎng)護過程中無裂紋產(chǎn)生。
實施例2
首先稱取水泥100份、快硬硫鋁酸鹽水泥9.5份、活性微硅粉14.3份、橡膠粉4.7份、乳膠粉3.8份、纖維0.9份、憎水劑0.7份、引氣劑0.02份、減水劑0.6份、發(fā)泡劑1.5份、水35份。將粉料(水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、活性微硅粉、橡膠粉、乳膠粉、憎水劑、引氣劑)與纖維在攪拌機中攪拌均勻；然后將減水劑與水加入攪拌機中攪拌至均勻漿體；同時將發(fā)泡劑與水按1:25的比例稀釋發(fā)泡；最后將制得的泡沫與漿體混勻后即可澆筑成型，經(jīng)養(yǎng)護后測定其表觀密度為284kg/m3，抗壓強度1.3MPa，壓折比2，導(dǎo)熱系數(shù)為0.0411W/(m·K)，72h的體積吸水率8％，與砂漿的粘結(jié)強度0.24MPa，在自然養(yǎng)護過程中無裂紋產(chǎn)生。
實施例3
首先稱取水泥100份、快硬硫鋁酸鹽水泥9.5份、活性微硅粉13.3份、橡膠粉7.6份、乳膠粉5.7份、纖維0.9份、憎水劑0.7份、引氣劑0.02份、減水劑0.6份、發(fā)泡劑1.6份、水38份。將粉料(水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、活性微硅粉、橡膠粉、乳膠粉、憎水劑、引氣劑)與纖維在攪拌機中攪拌均勻；然后將減水劑與水加入攪拌機中攪拌至均勻漿體；同時將發(fā)泡劑與水按1:25的比例稀釋發(fā)泡；最后將制得的泡沫與漿體混勻后即可澆筑成型，經(jīng)養(yǎng)護后測定其表觀密度為305kg/m3，抗壓強度1.25MPa，壓折比1.5，導(dǎo)熱系數(shù)為0.0401W/(m·K)，72h的體積吸水率7％，與砂漿的粘結(jié)強度0.31MPa，在自然養(yǎng)護過程中無裂紋產(chǎn)生。
實施例4
首先稱取水泥100份、快硬硫鋁酸鹽水泥4.5份、活性微硅粉5.5份、橡膠粉5.5份、乳膠粉6.7份、纖維1.4份、憎水劑0.8份、引氣劑0.05份、減水劑0.8份、發(fā)泡劑1.8份、水32份。將粉料(水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、活性微硅粉、橡膠粉、乳膠粉、憎水劑、引氣劑)與纖維在攪拌機中攪拌均勻；然后將減水劑與水加入攪拌機中攪拌至均勻漿體；同時將發(fā)泡劑與水按1:25的比例稀釋發(fā)泡；最后將制得的泡沫與漿體混勻后即可澆筑成型，經(jīng)養(yǎng)護后測定其表觀密度為242kg/m3，抗壓強度0.92MPa，壓折比1.3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.0391W/(m·K)，72h的體積吸水率6％，與砂漿的粘結(jié)強度0.18MPa，在自然養(yǎng)護過程中無裂紋產(chǎn)生。
實施例5
首先稱取水泥100份、快硬硫鋁酸鹽水泥4份、活性微硅粉4份、橡膠粉5.5份、乳膠粉6.9份、纖維1.2份、憎水劑0.8份、引氣劑0.03份、減水劑0.7份、發(fā)泡劑2.5份、水29份。將粉料(水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、活性微硅粉、橡膠粉、乳膠粉、憎水劑、引氣劑)與纖維在攪拌機中攪拌均勻；然后將減水劑與水加入攪拌機中攪拌至均勻漿體；同時將發(fā)泡劑與水按1:25的比例稀釋發(fā)泡；最后將制得的泡沫與漿體混勻后即可澆筑成型，經(jīng)養(yǎng)護后測定其表觀密度為189kg/m3，抗壓強度0.71MPa，壓折比1.15，導(dǎo)熱系數(shù)為0.0361W/(m·K)，72h的體積吸水率5.2％，與砂漿的粘結(jié)強度0.16MPa，在自然養(yǎng)護過程中無裂紋產(chǎn)生。
實施例6
首先稱取水泥100份、快硬硫鋁酸鹽水泥10份、活性微硅粉15份、橡膠粉7份、乳膠粉8份、纖維1.2份、憎水劑0.6份、引氣劑0.1份、減水劑1.2份、發(fā)泡劑3份、水31份。將粉料(水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、活性微硅粉、橡膠粉、乳膠粉、憎水劑、引氣劑)與纖維在攪拌機中攪拌均勻；然后將減水劑與水加入攪拌機中攪拌至均勻漿體；同時將發(fā)泡劑與水按1:25的比例稀釋發(fā)泡；最后將制得的泡沫與漿體混勻后即可澆筑成型，經(jīng)養(yǎng)護后測定其表觀密度為165kg/m3，抗壓強度0.42MPa，壓折比1，導(dǎo)熱系數(shù)為0.0341W/(m·K)，72h的體積吸水率4.1％，與砂漿的粘結(jié)強度0.10MPa，在自然養(yǎng)護過程中無裂紋產(chǎn)生。
上述實施例中，所述的水泥為P.O42.5級普通硅酸鹽水泥；所述快硬硫鋁酸鹽水泥組成為熟料+石膏≥90％，石灰石≤10％，其抗壓強度1d≥33MPa，3d≥42.5MPa，28d≥45.0MPa，比表面積應(yīng)不小于350m2/kg，初凝≤30min，終凝≤60min。
所述的活性微硅粉為無定形超細粉末，其主要成分是SiO2，含量85～95％，比表面積為15～27m2/g，松散容重為150～200kg/m3，活性指標≥85％。
所述的橡膠粉為廢棄輪胎橡膠粉。
所述的乳膠粉為醋酸乙烯酯與乙烯共聚乳膠粉，固含量為≥98％，細度0.5～8μm。
所述的纖維為8～19mm的聚丙烯纖維。
所述的憎水劑為市售的硬脂酸鈣有機硅憎水劑。
所述的引氣劑為市售的烷基苯磺酸鹽類引氣劑。
所述的減水劑為聚羧酸類高性能減水劑，固含量為35～50％，減水率18～35％。
所述的發(fā)泡劑為動物蛋白發(fā)泡劑，且與水按1:15～40的比例稀釋后機械發(fā)泡。
其它未詳細說明的部分均為現(xiàn)有技術(shù)。盡管上述實施例對本發(fā)明做出了詳盡的描述，但它僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部實施例，人們還可以根據(jù)本實施例在不經(jīng)創(chuàng)造性前提下獲得其他實施例，這些實施例都屬于本發(fā)明保護范圍。