地聚物泡沫混凝土、泡沫混凝土夹芯复合保温墙板及制备

摘要

本发明提供一种无机地聚物泡沫混凝土、及应用该无机地聚物泡沫混凝土制备的复合墙板、以及它们的制备方法，其中，该无机地聚物泡沫混凝土包括如下重量份的各组分：400～500份无机地聚物胶凝材料和0.5～10份发泡剂；其中，所述无机地聚物胶凝材料包括2～20重量份的活性硅铝质材料、4～30重量份的碱金属盐水溶液、1～20份无机填料、0.05～3份调凝剂。本发明的无机地聚物泡沫混凝土可制得轻质、高强的无机地聚物泡沫混凝土夹芯复合保温墙板，本发明提供的制备方法工艺简单、生产效率高，可实现建筑外墙的保温—装饰一体化施工。

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种无机地聚物泡沫混凝土、及应用该无机地聚物泡沫混凝土制得的超轻高强地聚物泡沫混凝土夹芯复合保温墙板、以及它们的制备方法。

背景技术

建筑能耗约占我国能源总消耗量的30％，且呈现逐年增长趋势，实行建筑节能对能源资源紧缺的我国尤为重要和必要。使用保温材料是实现建筑节能的有效途径，聚氨酯泡沫板和挤塑聚苯乙烯板是目前应用最广泛的保温材料，具有质轻、导热系数低、保温性能好的优点，但却存在易燃、易老化、耐久性差的缺陷，而特别是高易燃性已经成为建筑安全的一个重大隐患。无机保温材料具有绿色环保、耐火、耐久、高强等突出优点，近年来，以传统水泥为基体的泡沫混凝土作为其中一种无机保温材料得到了迅猛发展。然而，水泥基泡沫混凝土存在凝结时间长、强度低、收缩大、易开裂、吸水率高的缺陷，制约了泡沫混凝土的大规模应用。另一方面，当前的建筑外墙外保温节能系统普遍存在施工工艺复杂、效率低、易开裂、使用寿命短等缺点，严重影响建筑物的节能效果。

在国家大力推进建筑工业化的形势下，开发适用于工业化装配式建筑的新型墙体材料及保温隔热体系对于实现建筑节能目标具有重要的现实意义。

发明内容

本发明为弥补现有技术的不足，提供一种无机地聚物泡沫混凝土、及应用该无机地聚物泡沫混凝土制备的复合墙板、以及它们的制备方法。本发明的无机地聚物泡沫混凝土可制得轻质、高强的无机地聚物泡沫混凝土夹芯复合保温墙板，本发明的制备方法工艺简单、生产效率高，可实现建筑外墙的保温—装饰一体化施工。

本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：

本发明第一方面提供一种无机地聚物泡沫混凝土，包括如下重量份的各组分：400～500份无机地聚物胶凝材料和0.5～10份发泡剂；其中，所述无机地聚物胶凝材料包括2～20重量份的活性硅铝质材料、4～30重量份的碱金属盐水溶液、1～20份无机填料、0.05～3份调凝剂。

进一步的，所述活性硅铝质材料为矿渣、粉煤灰、赤泥、煤矸石、沸石粉、煅烧高岭土及膨润土中的至少一种。

进一步的，所述碱金属盐溶液为碱金属磷酸盐水溶液、碱金属氢氧化物水溶液、碱金属 硅酸盐水溶液中一种或几种混合而成。作为一种优选方案，所述的碱金属例如为钾或钠，碱金属盐水溶液的质量浓度优选在10～40％。

优选的，所述无机填料为石灰石粉、无水石膏和磨细天然砂粉中的至少一种，目的在于降低无机地聚物胶凝材料拌合物的粘聚性，改善其流动性和可浇筑性。

优选的，所述发泡剂为物理发泡剂或化学发泡剂，其中，化学发泡剂优选为双氧水、铝粉中至少一种，物理发泡剂优选为动物蛋白、植物蛋白或复合发泡剂中的至少一种，其中采用双氧水或铝粉时为化学发泡方式，采用动物蛋白、植物蛋白或复合发泡剂时为物理发泡方式。

优选的，所述调凝剂为碳酸锂、硼酸、硫酸铝或氯化钡中的至少一种。

本发明第二方面提供一种制备如上文所述的无机地聚物泡沫混凝土的方法，包括如下步骤：

1)将碱金属盐水溶液、活性硅铝质材料、无机填料、调凝剂混合、搅拌，得无机地聚物胶凝材料；

2)采用物理发泡方式时，将物理发泡剂用水稀释后(用水稀释主要是为了达到制备泡沫的目的，作为一种具体方式，可以优选按照1:10～30的质量比例稀释)，加入到发泡机中进行发泡制备泡沫，将制得的泡沫加入步骤1)制备的无机地聚物胶凝材料中，搅拌至混合均匀，得无机地聚物泡沫混凝土；当采用化学发泡方式时，将化学发泡剂加入步骤1)制得的无机地聚物胶凝材料中，经静停发泡，得无机地聚物泡沫混凝土。

本发明第三方面提供一种超轻高强地聚物泡沫混凝土夹芯复合保温墙板，包括夹芯保温层、和分别设于夹芯保温层相对两侧面的装饰面板，其中，所述夹芯保温层由上文所述的无机地聚物泡沫混凝土制得。

作为一种具体实施方案，所述装饰面板可选自硅钙板、玻镁板、石膏板、铝板、天然石材或人造石材。

本发明第四方面提供一种制备如上文所述的超轻高强地聚物泡沫混凝土夹芯复合保温墙板的方法，包括如下步骤：

1)将碱金属盐水溶液、活性硅铝质材料、无机填料、调凝剂混合、搅拌，得无机地聚物胶凝材料；

2)采用物理发泡方式时，将物理发泡剂用水稀释后(具体的，可以按照1:10～30的比例稀释)，加入到发泡机中进行发泡制备泡沫，将制得的泡沫加入步骤1)制备的无机地聚物 胶凝材料中，搅拌至混合均匀，得无机地聚物泡沫混凝土；当采用化学发泡方式时，将化学发泡剂加入步骤1)制得的无机地聚物胶凝材料中，经静停发泡，得无机地聚物泡沫混凝土；

3)将装饰面板插入钢模具内相对的两侧，并将制得的无机地聚物泡沫混凝土灌入插有装饰面板的模具内，根据浆体发泡能力确定实际浇筑量，使得浆体停止发泡时，其上表面略高于模具顶部，待无机地聚物泡沫混凝土达到初凝状态，塌模现象停止时，截去模具表面多余的浆体，在常温下静置养护1～2天，将钢模板脱开后，得超轻高强地聚物泡沫混凝土夹芯复合保温墙板。

本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

(1)本发明采用无机地聚物取代水泥作为胶凝材料制备泡沫混凝土，无机地聚物是一种新型环保胶凝材料，产品无须高温煅烧，强度发展快，耐久性好，其在新型墙体材料领域的应用可促进传统材料产业的节能减排，符合国家绿色环保、低碳节能的可持续发展战略。

(2)本发明制备的无机地聚物泡沫混凝土的干表观密度为150～300kg/m³，28d抗压强度为1.0～2.0MPa。相比普通泡沫混凝土，所制备的无机地聚物泡沫混凝土具有密度低、强度高的优点，其与面板的界面粘结性好，可解决现有水泥基泡沫混凝土夹芯保温板粘结强度低导致的面板脱离问题，有效保证墙体施工质量和结构耐久性。

(3)无机地聚物泡沫混凝土强度发展快，所制备的夹芯保温复合墙板无需蒸养，常温养护，工艺简单，可大大提高企业生产效率，为生产企业带来显著经济效益，从而推动新型墙体材料产业健康快速发展。

(4)利用本发明的无机地聚物泡沫混凝土制备的夹芯复合保温墙板具有超轻、高强的特点，抗压强度达到3.5～6.0MPa，可实现建筑外墙保温-装饰一体化施工，能克服当前其它外墙外保温节能系统施工工艺复杂、效率低、容易开裂、装饰性差、使用寿命短等缺点，是一种综合性价比优越的外墙外保温节能体系，可在建筑工业化装配式墙体中推广应用，具有广阔的应用前景。

与传统水泥相比，以铝硅质原料在碱激发条件下制备的地聚合物，具有原料来源广泛、制备工艺简单、过程绿色和强度高、凝结时间可调等优异性能，是一种新型绿色无机胶凝材料。以地质聚合物作为胶凝材料，采用不同发泡方式制备功能性泡沫地质聚合物，并以无机泡沫地聚物为保温夹芯层，制成保温—装饰一体化复合墙板，能克服当前其它外墙外保温节能系统施工工艺复杂、效率低、容易开裂、装饰性差、使用寿命短等缺点，是一种综合性价比优越的外墙外保温节能体系。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明：

实施例中的份数为重量份。

实施例1

一种超轻高强地聚物泡沫混凝土夹芯复合保温墙板，按照如下步骤制备：

1)按照如下配方称取各组分：硅酸钠溶液20份(硅酸钠溶液质量浓度25％，模数2.0)、矿渣15份、石灰石粉3份、氯化钡0.5份，经混合、搅拌，制得无机地聚物胶凝材料。

2)称取1份河南华泰建材开发有限公司的HT型复合发泡剂和15份水，搅拌均匀，将稀释后得到的发泡液加入发泡机中进行发泡，制备出细小、均匀的泡沫待用；

3)取400份步骤1)制得的无机地聚物胶凝材料和步骤2)制得的泡沫混合、搅拌，得到干密度等级为250kg/m³的无机地聚物泡沫混凝土；

4)将两块尺寸为2440mm×500mm×50mm的硅钙板插入钢模具内相对的两侧，将制得的无机地聚物泡沫混凝土灌入插有装饰面板的钢模具内，根据浆体发泡能力确定实际浇筑量，使得浆体停止发泡时，其上表面略高于模具顶部，待无机地聚物泡沫混凝土达到初凝状态，塌模现象停止时，用钢丝截去模具表面多余的浆体，在常温下静置养护1～2d，将钢模板脱开后，得超轻高强地聚物泡沫混凝土夹芯复合保温墙板，抗压强度达4.8MPa，导热系数0.11w/(m.K)。

实施例2

一种超轻高强地聚物泡沫混凝土夹芯复合保温墙板，按照如下步骤制备：

1)按照如下配方称取各组分：硅酸钠和氢氧化钠的混合溶液15份(溶液质量浓度30％，模数2.0)、煅烧高岭土10份、石灰石粉1份、碳酸锂0.2份，经混合、搅拌，制得无机地聚物胶凝材料；

2)称取1份东莞市塘厦深海建筑材料厂生产的SH-1261型动物蛋白发泡剂和20份水，搅拌均匀，将稀释后得到的发泡液加入发泡机中进行发泡，制备出细小、均匀的泡沫待用；

3)取步骤1)制得的无机地聚物胶凝材料500份和步骤2)制得的泡沫混合、搅拌，得到干密度等级为300kg/m³无机地聚物泡沫混凝土；

4)将两块尺寸为2440mm×500mm×50mm硅钙板插入模具内相对的两侧，将制得的无机地聚物泡沫混凝土灌入插有装饰面板的模具内，根据浆体发泡能力确定实际浇筑量，使得浆 体停止发泡时，其上表面略高于模具顶部，待无机地聚物泡沫混凝土达到初凝状态，塌模现象停止时，用钢丝截去模具表面多余的浆体，在常温下静置养护1～2d，将钢模板脱开后，得超轻高强地聚物泡沫混凝土夹芯复合保温墙板，抗压强度达5.5MPa，导热系数0.13w/(m.K)。

实施例3

一种超轻高强地聚物泡沫混凝土夹芯复合保温墙板，按照如下步骤制备：

1)按照如下配方称取各组分：硅酸钾溶液15份(溶液质量浓度25％，模数2.0)、煅烧高岭土10份、矿渣3份、石灰石粉2份、氯化钡0.8份，经混合、搅拌，制得无机地聚物胶凝材料。

2)将10份质量浓度为30％的双氧水溶液和450份步骤1)制得的无机地聚物胶凝材料混合，搅拌均匀，经静停发泡制得无机地聚物泡沫混凝土料浆。

3)将两块尺寸为2440mm×500mm×50mm玻镁板插入模具内相对的两侧，并将制得的无机地聚物泡沫混凝土料浆灌入插有装饰面板的模具内，使得浆体发泡稳定后的上表面略高于模具顶部，待无机地聚物泡沫混凝土达到初凝状态，塌模现象停止时，用钢丝截去模具表面多余的浆体，在常温下静置养护1～2d，将钢模板脱开后，得到干密度为200kg/m³的超轻高强地聚物泡沫混凝土夹芯复合保温墙板，抗压强度达4.4MPa，导热系数0.09w/(m.K)。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。