本发明涉及可承重的建筑保温材料技术领域，尤其涉及一种高强度高应变低导热系数的保温隔音防火一体板的制备方法。
背景技术：
目前建筑保温材料主要分为三大类：有机保温材料、无机保温材料、无机胶凝材料与保温骨料复合的保温材料。目前国内市场，80％以上的建筑保温材料仍是有机保温建筑材料，其中最常用的则是EPS保温板，XPS保温板(挤塑式聚苯乙烯保温板)和PU(聚氨酯泡沫)保温板、酚醛保温板等，这些材料的导热系数低、节能效果较好，体系应用相对成熟，但致命的缺陷是防火性能差，而且燃烧时烟雾多和烟毒性大，而且这些材料与基层墙体粘结能力差、耐候性差、易霉变，施工时容易发生起鼓、裂缝等问题，这些问题大大降低其使用寿命。无机保温材料方面的应用比如泡沫混凝土、岩棉、玻璃棉、珍珠岩等，这些材料均为A级不燃材料，虽不易起火，但其保温性能相对较差、吸水率大、密度高、脆性大易开裂、造价也相对较高，对于保温隔热效果要求较高的情况下，这些无机保温材料的厚度往往会超过60mm，最厚可大200mm以上，会大幅降低建筑物室内使用面积，从而限制其在节能要求较高的建筑物中的大规模应用。为了制备性能更加优良的保温材料，最近几年，对无机胶凝材料与保温骨料复合的保温材料的研究和使用则越来越多，其中主要是关于水泥胶凝体系与聚苯颗粒、玻化微珠、膨胀珍珠岩、陶粒等保温骨料复合的保温材料的研究和使用，基于无机水泥胶凝体系自身不可燃，提高了保温材料的防火性能，但现有水泥基保温材料受保温骨料或物理化学引气的影响，这类保温材料的强度普遍偏低，大部分只能用于内墙或夹层的装饰与保温，无法用于环境条件复杂的外墙装饰保温或承重结构自体保温，而且脆性大、耐久性差、抗风压能力差、易开裂、施工程序复杂、使用成本高，从而大大限制其适用范围；而且这类水泥基保温材料和大部分无机保温材料一样，也都存在抗裂和韧性差的缺陷，在对其进行墙体粘、锚安装的过程中就已经发生开裂现象，耐候性极差，使用寿命大打折扣。
专利CN104294939A和专利CN102979206A均公开了“无机保温砂浆复合真空隔热保温材料及其制备方法”，这两个专利均用无机保温砂浆包裹保温隔热板进行成型制备，但这两个专利中的保温砂浆采用普通砂浆，存在易开裂、抗渗性和抗冻性差的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高强度高应变低导热系数的保温隔音防火一体板及其制备方法，以解决现有的保温隔热板存在的无法用于环境条件复杂的外墙装饰保温或承重结构自体保温的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高强度高应变低导热系数的保温隔音防火一体板，由真空隔热保温材料和包覆在其外围的包覆层组成，所述包覆层的材质为高强度高应变水泥基复合材料；该保温隔音防火一体板的总厚度为14～30mm。
其中，所述高强度高应变水泥基复合材料的组成为：拌合水用量用水灰比表示为0.20～0.25，纤维的体积百分含量为1～2％，其它组份由以下质量百分含量的组分组成：水泥25％～43％，硅灰7％～14％，钙粉7％～26％，粉煤灰7％～22％，砂子19～26％，改性剂0.019～0.038％，减水剂2.962％～2.981％。
所述真空隔热保温材料的厚度为2～6mm，所述包覆层的厚度为6～12mm。
所述真空隔热保温材料由芯材和高强度阻气铝箔组成，高强度阻气铝箔包裹在芯材的外围，并与芯材之间通过抽真空封装。
所述芯材为纳米微孔隔热板、聚氨酯、中空陶瓷棉、硅丝保温棉、气凝胶毡、气凝胶板、纳米微孔隔热板、EPS保温板、XPS保温板、酚醛保温板中的一种，所述芯材的厚度为3～6mm。
所述的高强度阻气铝箔为普通市售厚度为0.1mm～0.2mm铝箔。
所述水泥为标号为42.5级普通硅酸盐水泥；所述硅灰的SiO2含量大于92％；所述钙粉的碳酸钙含量大于95％wt，平均粒径为5～20μm；所述粉煤灰为优质F类I级低钙粉煤灰，其中游离CaO的质量含量<1％，所述的砂子为普通河沙，粒径不大于600μm。
所述纤维为聚乙烯醇纤维或聚乙烯纤维中的一种，纤维长度为6mm～12mm，直径为12～39μm，弹性模量不低于25GPa，极限抗拉强度不低于1200MPa。
所述改性剂为氨基硅烷改性剂，所述氨基硅烷改性剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。
所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂，其固含量≥40％，减水率≥40％。
一种制备高强度高应变低导热系数的保温隔音防火超薄一体板的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)高强度高应变水泥基复合材料的制备：将按预定配合比称量好的氨基硅烷改性剂和减水剂与水混合，配制成溶液，然后将按预定配比称量好的硅灰与配制好的溶液在水泥砂浆搅拌机中混合，以140r/min的转速慢搅1-2分钟；然后依次加入按预定配比称量好的水泥、钙粉、粉煤灰、砂子，以140r/min的转速慢搅1-2分钟，再以285r/min的转速快搅2-4分钟；然后加入预先称量好的纤维，以140r/min的转速慢搅1-2分钟，以285r/min的转速快搅4-6分钟；
(2)高强度高应变低导热系数的保温隔音防火超薄一体板的制备：在模具底面先平摊一层6～12mm厚的由步骤(1)制得的高强度高应变水泥基复合材料，再放入2～6mm厚的真空隔热保温材料，该真空隔热保温材料的横截面的面积小于模具底面的面积，且真空隔热保温材料的四个侧面与模具之间均保持相同的距离，距离范围为6～12mm，然后再在其上面浇筑6～12mm厚的高强度高应变水泥基复合材料，同时真空隔热材料的四个侧面与模板之间也浇筑足够量的高强度高应变水泥基复合材料，使高强度高应变水泥基复合材料将整个真空隔热保温材料包覆，形成保护层并振动成型，然后用抹子将其表面抹平，静置12～24h后脱模，20℃标准养护28天或60℃～90℃蒸汽养护3天，即得到高强度高应变低导热系数的保温隔音防火超薄一体板。
有益效果：本发明提供了一种高强度高应变低导热系数的保温隔音防火超薄一体板及其制备方法。所制的保温隔音防火超薄一体板，具有强度高、厚度薄、导热系数低、韧性高、吸水率低、抗冻性优良、整体性好、防火等级高、吸声隔音、制备工艺简单、施工简单、适用性广、环保、节能等特点。不仅可用于外墙、地面、屋面保温，更重要的是可用于墙体与地面承重结构，有效弥补了墙体保温材料强度低的缺陷，具有很好的实用性，大大提高了建筑节能效率。
本发明的一体板在截面总厚度14～30mm情况均具有一系列现有保温隔热有机与无机材料均不可比拟的超高性能，不仅导热系数极低、收缩率低、抗冻等级高、防火等级高，最主要的是具有很高的强度和韧性，可直接用于墙体承重结构和一些建筑外墙的隔音保温防火，具有很好的实用性，大大提高了建筑节能效率，具有很好的应用前景。
相比于现有技术中，专利CN104294939A和专利CN102979206A均公开了“无机保温砂浆复合真空隔热保温材料及其制备方法”，这两个专利均用无机保温砂浆包裹保温隔热板进行成型制备，但这两个专利中的保温砂浆与本专利中的高强高应变水泥基材料完全是两个不同的体系，普通砂浆易开裂、抗渗性和抗冻性差，根本无法通过推演这两个专利所述方法来制备本方法中的材料，本发明具有显著的创新性。
附图说明
图1为本发明制备的保温隔音防火超薄一体板。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
名词解释：
高强度高应变水泥基复合材料：是指平均抗压强度超过30MPa且在单轴拉伸荷载下的极限延伸率不小于3％的水泥基复合材料。
力学性能、线性收缩率、吸水率、抗冻性测定：将养护至龄期的试样在60℃烘干至恒重，参照JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》中的相关测试方法进行测定。
韧性(四点弯曲试验)：试验用试件为100mm×100mm×400mm的棱柱体，标准养护至28d，参照JSCE-SF4标准，利用MTS 810进行测试，加载方式为按位移加载，加载速率0.5mm/min，跨中挠度由LVDT实时记录。通过试验获得四点弯曲试验荷载-跨中挠度曲线，从而得到最大弯曲荷载与对应的跨中挠度。
导热系数测试：采用DRE-2C导热系数测试仪进行，该导热系数测试仪是采用瞬态平面热源法(Transient Plane Source Method，TPS)，基于TPS瞬态平面热源技术，用Hot Disk作为探头的导热系数测定仪。
实施例1
一种高强度高应变低导热系数的保温隔音防火超薄一体板，由真空隔热保温材料和包覆在其外围的高强度高应变水泥基复合材料组成。
真空隔热保温材料包括芯材和高强度阻气铝箔，高强度阻气铝箔包裹在芯材的外围，并与芯材之间通过抽真空封装。其中，芯材为纳米微孔隔热板，芯材的厚度为4mm。高强度阻气铝箔为普通市售厚度为0.1mm铝箔。
包覆在保温芯材外围的高强度高应变水泥基复合材料的厚度为6mm，其组成为：拌合水用量用水灰比表示为0.20，纤维的体积百分含量为1.3％，其它组份由以下质量百分含量的组分组成：水泥为43％，硅灰为14％，钙粉为7％，粉煤灰为7％，砂子为26％，改性剂为0.038％，减水剂为2.962％。其中，水泥为标号为42.5级普通硅酸盐水泥；硅灰为市售普通硅灰，其SiO2含量大于92％；钙粉的碳酸钙含量大于95％wt，平均粒径为5～20μm；粉煤灰为优质F类I级低钙粉煤灰，其中游离CaO的质量含量<1％；纤维为聚乙烯醇(PVAF)纤维，纤维长度为6mm～12mm，直径为12～39μm，弹性模量不低于25GPa，极限抗拉强度不低于1200MPa；改性剂为KH551(3-氨丙基三甲氧基硅烷)；减水剂为聚羧酸系高效减水剂，其固含量≥40％，减水率≥40％。
实施例2
一种高强度高应变低导热系数的保温隔音防火超薄一体板，由真空隔热保温材料和包覆在其外围的高强度高应变水泥基复合材料组成。
真空隔热保温材料由芯材和高强度阻气铝箔组成，高强度阻气铝箔包裹在芯材的外围，并与芯材之间通过抽真空封装。其中，芯材为气凝胶毡，其厚度为2mm。高强度阻气铝箔为普通市售厚度为0.2mm铝箔。
包覆在保温芯材外围的高强度高应变水泥基复合材料的厚度为9mm，其组成为：拌合水用量用水灰比表示为0.24，纤维的体积百分含量为1.7％，其它组份由以下质量百分含量的组分组成：水泥为28％，硅灰为8％，钙粉为19％，粉煤灰为20％，砂子22％，改性剂为0.024％，减水剂为2.976％。其中，水泥为标号为42.5级普通硅酸盐水泥；硅灰为市售普通硅灰，其SiO2含量大于92％；钙粉的碳酸钙含量大于95％wt，平均粒径为5～20μm；粉煤灰为优质F类I级低钙粉煤灰，其中游离CaO的质量含量<1％；纤维为聚乙烯醇(PVAF)纤维，纤维长度为6mm～12mm，直径为12～39μm，弹性模量不低于25GPa，极限抗拉强度不低于1200MPa；改性剂为KH902(3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷)；减水剂为聚羧酸系高效减水剂，其固含量≥40％，减水率≥40％。
实施例3
一种高强度高应变低导热系数的保温隔音防火超薄一体板，由真空隔热保温材料和包覆在其外围的高强度高应变水泥基复合材料组成。
真空隔热保温材料由芯材和高强度阻气铝箔组成，高强度阻气铝箔包裹在芯材的外围，并与芯材之间通过抽真空封装。其中，芯材为聚氨酯保温板，其厚度为6mm。高强度阻气铝箔为普通市售厚度为0.15mm铝箔。
包覆在保温芯材外围的高强度高应变水泥基复合材料的厚度为6mm，其组成为：拌合水用量用水灰比表示为0.23，纤维的体积百分含量为1.5％，其它组份由以下质量百分含量的组分组成：水泥为33％，硅灰为7％，钙粉为15％，粉煤灰为22％，砂子为20％，氨基硅烷改性剂为0.019％，减水剂为2.981％。其中，水泥为标号为42.5级普通硅酸盐水泥；硅灰为市售普通硅灰，其SiO2含量大于92％；钙粉的碳酸钙含量大于95％wt，平均粒径为5～20μm；粉煤灰为优质F类I级低钙粉煤灰，其中游离CaO的质量含量<1％；纤维为聚乙烯(PE)纤维，纤维长度为6mm～12mm，直径为12～39μm，弹性模量不低于25GPa，极限抗拉强度不低于1200MPa；改性剂为KH792(N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷)；减水剂为聚羧酸系高效减水剂，其固含量≥40％，减水率≥40％。
实施例4
一种高强度高应变低导热系数的保温隔音防火超薄一体板，由真空隔热保温材料和包覆在其外围的高强度高应变水泥基复合材料组成。
真空隔热保温材料由芯材和高强度阻气铝箔组成，高强度阻气铝箔包裹在芯材的外围，并与芯材之间通过抽真空封装。其中，芯材为XPS保温板(挤塑式聚苯乙烯保温板)，其厚度为6mm。高强度阻气铝箔为普通市售厚度为0.13mm铝箔。
包覆在保温芯材外围的高强度高应变水泥基复合材料的厚度为12mm，其组成为：拌合水用量用水灰比表示为0.25，纤维为体积百分含量为2％，其它组份由以下质量百分含量的组分组成：水泥为25％，硅灰为7％，钙粉为26％，粉煤灰为20％，砂子19％，改性剂为0.032％，减水剂为2.968％。其中，水泥为标号为42.5级普通硅酸盐水泥；硅灰为市售普通硅灰，其SiO2含量大于92％；钙粉的碳酸钙含量大于95％wt，平均粒径为5～20μm；粉煤灰为优质F类I级低钙粉煤灰，其中游离CaO的质量含量<1％；纤维为聚乙烯(PE)纤维，纤维长度为6mm～12mm，直径为12～39μm，弹性模量不低于25GPa，极限抗拉强度不低于1200MPa；改性剂为KH791(N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷)；减水剂为聚羧酸系高效减水剂，其固含量≥40％，减水率≥40％。
实施例5
一种高强度高应变低导热系数的保温隔音防火超薄一体板，由真空隔热保温材料和包覆在其外围的高强度高应变水泥基复合材料组成。
真空隔热保温材料由芯材和高强度阻气铝箔组成，高强度阻气铝箔包裹在芯材的外围，并与芯材之间通过抽真空封装。其中，芯材为中空陶瓷棉，其厚度为2mm。高强度阻气铝箔为普通市售厚度为0.17mm铝箔。
包覆在保温芯材外围的高强度高应变水泥基复合材料的厚度为6mm，其组成为：拌合水用量用水灰比表示为0.22，纤维为体积百分含量为1.0％，其它组份由以下质量百分含量的组分组成：水泥为37％，硅灰为9％，钙粉为8％，粉煤灰为20％，砂子23％，氨基硅烷改性剂为0.021％，减水剂为2.978％。其中，水泥为标号为42.5级普通硅酸盐水泥；硅灰为市售普通硅灰，其SiO2含量大于92％；钙粉的碳酸钙含量大于95％wt，平均粒径为5～20μm；粉煤灰为优质F类I级低钙粉煤灰，其中游离CaO的质量含量<1％；纤维为聚乙烯(PE)纤维，纤维长度为6mm～12mm，直径为12～39μm，弹性模量不低于25GPa，极限抗拉强度不低于1200MPa；改性剂为KH602(N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷)；减水剂为聚羧酸系高效减水剂，其固含量≥40％，减水率≥40％。
实施例1-实施例5所述的高强度高应变低导热系数的保温隔音防火超薄一体板的制备方法，包括以下步骤：
(1)高强度高应变水泥基复合材料的制备：将按预定配合比称量好的氨基硅烷改性剂和减水剂与水混合，配制成溶液，然后将按预定配比称量好的硅灰与配制好的溶液在水泥砂浆搅拌机中混合，以140r/min的转速慢搅1-2分钟；然后依次加入按预定配比称量好的水泥、钙粉、粉煤灰、砂子，以140r/min的转速慢搅1-2分钟，再以285r/min的转速快搅2-4分钟；然后加入预先称量好的纤维，以140r/min的转速慢搅1-2分钟，以285r/min的转速快搅4-6分钟；
(2)高强度高应变低导热系数的保温隔音防火超薄一体板的制备：在模具底面先平摊一层6～12mm厚的由步骤(1)制得的高强度高应变水泥基复合材料，再放入2～6mm厚的真空隔热保温材料，该真空隔热保温材料的横截面的面积小于模具底面的面积，且真空隔热保温材料的四个侧面与模具之间均保持相同的距离，距离范围为6～12mm，然后再在其上面浇筑6～12mm厚的高强度高应变水泥基复合材料，同时真空隔热材料的四个侧面与模板之间也浇筑足够量的高强度高应变水泥基复合材料，使高强度高应变水泥基复合材料将整个真空隔热保温材料包覆，形成保护层并振动成型，然后用抹子将其表面抹平，静置12～24h后脱模，20℃标准养护28天或60℃～90℃蒸汽养护3天，即得到高强度高应变低导热系数的保温隔音防火超薄一体板。
相关参数测试结果如表1所示。
表1
表1所测的结果显示，本发明制备的高强度高应变低导热系数的保温隔音防火超薄一体板的各项性能优良，不仅可用于外墙、地面、屋面保温，更重要的是可用于墙体与地面承重结构，有效弥补了墙体保温材料强度低的缺陷，具有很好的实用性，大大提高了建筑节能效率。
图1为本发明制备的保温隔音防火超薄一体板照片，其尺寸300mm*300mm*6mm；
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。