本发明属于混凝土领域，特别涉及一种陶粒发泡混凝土。
背景技术：
随着我国建筑行业的飞速发展，我国对于建筑材料的需求也越来越旺盛，尤其是混凝土及其相关材料。
混凝土，简称为“砼(tóng)”：是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。
泡沫混凝土是现在研究较多的混凝土，如CN104446633A公开了一种发泡混凝土的制备方法，具体步骤包括：按组分配比称取原材料：水泥，100份；水，50-100份；十二烷基硫酸钠，1-2.5份；蛋白类发泡剂，10-12份；硅藻粉，2-8份；制备水泥浆，按照比料称量水泥和水，加入搅拌机混合均匀；然后加入称量好的十二烷基硫酸钠，搅拌3分钟；接着加入1/3蛋白类发泡剂，以50转/分钟的速度搅拌1.5-3分钟后，加入剩余的蛋白类发泡剂，以80转/分钟的速度搅拌2-3分钟；最后进行浇注，静置养护形成混凝土成品。
但是泡沫混凝土性价比较低，并且其强度不高，具有很高的吸水率，同时收缩开裂程度也很严重。陶粒混凝土在一定程度上可以缓解这个问题，但是陶粒混凝土还存在一些问题：如流动性能差，结构存在很多的缺陷，一部分孔结构不合理，最后导致其保温性能低。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述问题，将泡沫混凝土和陶粒混凝土结合起来，研制出一种陶粒发泡混凝土及其制备方法，同时，通过优化原料组成及其含量，改善该混凝土的流动性，优化其孔结构分布，提高其保温性能。
一种陶粒发泡混凝土，由如下重量份原料组成，
普通硅酸盐水泥100-120份、陶粒80-90份、粉煤灰40-50份、河砂20-30份、纳米沸石粉20-30份、钠长石10-15份、复合发泡剂24-30份、减水剂5-10份、碳纤维3-5份、碳化钒1-2份、纤维素醚1-2份、三乙醇胺1-2份和十二烷基硫酸钠1-2份。
所述陶粒的原料包括如下重量份物质：煤矸石80-90份、麦秸秆10-20份、粘土10-20份；所述陶粒的制备方法：将80-90重量份煤矸石进行破碎、烘干、粉磨、筛分处理，得到粒径小于0.1mm的煤矸石粉料，将煤矸石粉料与10-20重量份麦秸秆和10-20重量份粘土混合均匀，喷雾造粒成球，随后在高温炉中烧结，随炉冷去，筛分后，即得到陶粒。
所述纳米沸石粉制备方法：将20重量份煅烧高岭土、5重量份氢氧化钾和200重量份去离子水混合，搅拌均匀，然后在95摄氏度下晶化2h，洗涤，干燥后，再在600℃下煅烧2h，即可得纳米沸石粉。
作为优选：所述复合发泡剂由固泡剂脂肪酸甲醇酰胺和碳酸氢钾以质量比1:12-15组成。
作为优选：所述纳米沸石粉尺寸为50-80nm。
作为优选：所述陶粒的粒径＞20mm，堆积密度小于250kg/m3，孔隙率大于40％；
作为优选：所述的陶粒发泡混凝土由如下重量份原料组成：
普通硅酸盐水泥110份、陶粒85份、粉煤灰45份、河砂25份、纳米沸石粉25份、钠长石12份、复合发泡剂25份、减水剂7份、碳纤维4份、碳化钒1份、纤维素醚1份、三乙醇胺1份和十二烷基硫酸钠1份。
一种上述陶粒发泡混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料
按上述重量份数计分别称取普通硅酸盐水泥、陶粒、河砂、纳米沸石粉、粉煤灰、钠长石、复合发泡剂、减水剂、碳纤维、碳化钒、纤维素醚、三乙醇胺和十二烷基硫酸钠；
(2)陶粒预处理
取自来水对陶粒进行饱水预湿处理，处理时间为3h；
(3)原料混合
依次将纳米沸石粉、粉煤灰、钠长石、普通硅酸盐水泥、河砂加入到饱水预湿后的陶粒混合，干拌均匀，然后将称量好的减水剂、碳纤维、碳化钒倒入其中进行拌合均匀得到混合物；
(4)发泡
将复合发泡剂、纤维素醚、三乙醇胺、十二烷基硫酸钠加入60℃的水中搅拌均匀得到混合溶液，然后倒入混合物中混合均匀，经高速搅拌机搅拌制成发泡混凝土料浆，搅拌时间为2min，将浆料浇注入模，静置24h后脱模，放入养护室进行养护，即得混凝土产品。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过创造性的把陶粒和泡沫两类物质结合到混凝土中，同时，对于混凝土的成分进行具有创造性的组合，从而弥补相应应用于混凝土中的不足，提高其流动性，优化结构组成，且提高该混凝土的强度以及防止开裂；
(2)具体来说，本发明的陶粒含量较多，但是通过加入粉煤灰、河砂来增强发泡混凝土的骨架结构，提高其抗压强度；同时，为了提高其流动性以及结构均匀度，本发明继续添加纳米沸石粉，三维结构的纳米沸石粉，可以与微米维度的陶粒组成三维多孔且均匀稳定的结构，从而优化了结构的稳定性；同时，三维多孔的结构，对于混凝土的保温性能也有很大的提高。同时，本发明在添加剂组分中，引入碳纤维和碳化钒，提高混凝土的韧性和刚性；同时，为了进一步提高发泡效果，本发明采用复合发泡剂，同时添加了纤维素醚、三乙醇胺和十二烷基硫酸钠，对于泡沫的稳定起到重要作用；
(3)本发明的陶粒发泡混凝土的制备方法工艺简单，环保，且便于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：
一种陶粒发泡混凝土，由如下重量份原料组成：
普通硅酸盐水泥110份、陶粒85份、粉煤灰45份、河砂25份、纳米沸石粉25份、钠长石12份、固泡剂脂肪酸甲醇酰胺1.8份、碳酸氢钾23.2份、减水剂7份、碳纤维4份、碳化钒1份、纤维素醚1份、三乙醇胺1份和十二烷基硫酸钠1份。
所述陶粒的原料包括如下重量份物质：煤矸石85份、麦秸秆15份、粘土15份；所述陶粒的制备方法：将85重量份煤矸石进行破碎、烘干、粉磨、筛分处理，得到粒径小于0.1mm的煤矸石粉料，将煤矸石粉料与15重量份麦秸秆和15重量份粘土混合均匀，喷雾造粒成球，随后在高温炉中烧结，随炉冷去，筛分后，即得到陶粒，陶粒的粒径为25mm，堆积密度为240kg/m3，孔隙率为52％。
所述纳米沸石粉的制备方法如下：
将20重量份煅烧高岭土、5重量份氢氧化钾和200重量份去离子水混合，搅拌均匀，然后在95摄氏度下晶化2h，洗涤，干燥后，再在600℃下煅烧2h，即可得纳米沸石粉，纳米沸石粉尺寸为70nm。
一种上述陶粒发泡混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料
按上述重量份数计分别称取普通硅酸盐水泥、陶粒、河砂、纳米沸石粉、粉煤灰、钠长石、固泡剂脂肪酸甲醇酰胺、碳酸氢钾、减水剂、碳纤维、碳化钒、纤维素醚、三乙醇胺、十二烷基硫酸钠；
(2)陶粒预处理
取自来水对陶粒进行饱水预湿处理，处理时间为3h；
(3)原料混合
依次将纳米沸石粉、粉煤灰、钠长石、普通硅酸盐水泥、河砂加入到饱水预湿后的陶粒混合，干拌均匀，然后将称量好的减水剂、碳纤维、碳化钒倒入其中进行拌合均匀得到混合物；
(4)发泡
将固泡剂脂肪酸甲醇酰胺、碳酸氢钾、纤维素醚、三乙醇胺、十二烷基硫酸钠加入60℃的水中搅拌均匀得到混合溶液，然后倒入混合物中混合均匀，经高速搅拌机搅拌制成发泡混凝土料浆，搅拌时间为2min，将浆料浇注入模，静置24h后脱模，放入养护室进行养护，即得混凝土产品，产品性能见表1。
实施例2：
一种陶粒发泡混凝土，由如下重量份原料组成：
普通硅酸盐水泥115份、陶粒86份、粉煤灰46份、河砂26份、纳米沸石粉26份、钠长石12份、固泡剂脂肪酸甲醇酰胺2份、碳酸氢钾28份、减水剂8份、碳纤维4份、碳化钒2份、纤维素醚2份、三乙醇胺2份和十二烷基硫酸钠2份。
所述陶粒原料包括如下重量份物质，煤矸石80份、麦秸秆20份、粘土20份；所述陶粒的制备方法：将80重量份煤矸石进行破碎、烘干、粉磨、筛分处理，得到粒径小于0.1mm的煤矸石粉料，将煤矸石粉料与80重量份麦秸秆和20重量份粘土混合均匀，喷雾造粒成球，随后在高温炉中烧结，随炉冷去，筛分后，即可得到陶粒，陶粒的粒径为30mm，堆积密度为220kg/m3，孔隙率为50％。
所述纳米沸石粉制备方法如下：
将20重量份煅烧高岭土、5重量份氢氧化钾和200重量份去离子水混合，搅拌均匀，然后在95摄氏度下晶化2h，洗涤，干燥后，再在600℃下煅烧2h，即可得纳米沸石粉，纳米沸石粉尺寸为80nm。
一种上述陶粒发泡混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料
按上述重量份数计分别称取普通硅酸盐水泥、陶粒、河砂、纳米沸石粉、粉煤灰、钠长石、固泡剂脂肪酸甲醇酰胺、碳酸氢钾、减水剂、碳纤维、碳化钒、纤维素醚、三乙醇胺、十二烷基硫酸钠；
(2)陶粒预处理
取自来水对陶粒进行饱水预湿处理，处理时间为3h；
(3)原料混合
依次将纳米沸石粉、粉煤灰、钠长石、普通硅酸盐水泥、河砂加入到饱水预湿后的陶粒混合，干拌均匀，然后将称量好的减水剂、碳纤维、碳化钒倒入其中进行拌合均匀得到混合物；
(4)发泡
将固泡剂脂肪酸甲醇酰胺、碳酸氢钾、纤维素醚、三乙醇胺、十二烷基硫酸钠加入60℃的水中搅拌均匀得到混合溶液，然后倒入混合物中混合均匀，经高速搅拌机搅拌制成发泡混凝土料浆，搅拌时间为2min，将浆料浇注入模，静置24h后脱模，放入养护室进行养护，即得混凝土产品，产品性能见表1。
实施例3：
一种陶粒发泡混凝土，由如下重量份原料组成，
普通硅酸盐水泥100份、陶粒80份、粉煤灰40份、河砂20份、纳米沸石粉20份、钠长石12份、固泡剂脂肪酸甲醇酰胺2份、碳酸氢钾24份、减水剂10份、碳纤维4份、碳化钒1份、纤维素醚1份、三乙醇胺2份和十二烷基硫酸钠1份。
所述陶粒原料包括如下重量份物质，煤矸石90份、麦秸秆10份、粘土16份；所述陶粒的制备方法：将90重量份煤矸石进行破碎、烘干、粉磨、筛分处理，得到粒径小于0.1mm的煤矸石粉料，将煤矸石粉料与10重量份麦秸秆和16重量份粘土混合均匀，喷雾造粒成球，随后在高温炉中烧结，随炉冷去，筛分后，即可得到陶粒，陶粒的粒径为45mm，堆积密度为200kg/m3，孔隙率为55％。
所述纳米沸石粉制备方法如下：
将20重量份煅烧高岭土、5重量份氢氧化钾和200重量份去离子水混合，搅拌均匀，然后在95摄氏度下晶化2h，洗涤，干燥后，再在600℃下煅烧2h，即可得纳米沸石粉，纳米沸石粉尺寸为60nm。
一种上述陶粒发泡混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料
按上述重量份数计分别称取普通硅酸盐水泥、陶粒、河砂、纳米沸石粉、粉煤灰、钠长石、固泡剂脂肪酸甲醇酰胺、碳酸氢钾、减水剂、碳纤维、碳化钒、纤维素醚、三乙醇胺和十二烷基硫酸钠；
(2)陶粒预处理
取自来水对陶粒进行饱水预湿处理，处理时间为3h；
(3)原料混合
依次将纳米沸石粉、粉煤灰、钠长石、普通硅酸盐水泥、河砂加入到饱水预湿后的陶粒混合，干拌均匀，然后将称量好的减水剂、碳纤维、碳化钒倒入其中进行拌合均匀得到混合物；
(4)发泡
将固泡剂脂肪酸甲醇酰胺、碳酸氢钾、纤维素醚、三乙醇胺、十二烷基硫酸钠加入60℃的水中搅拌均匀得到混合溶液，然后倒入混合物中混合均匀，经高速搅拌机搅拌制成发泡混凝土料浆，搅拌时间为2min，将浆料浇注入模，静置24h后脱模，放入养护室进行养护，即得混凝土产品，产品性能见表1。
实施例4：
一种陶粒发泡混凝土，由如下重量份原料组成：
普通硅酸盐水泥120份、陶粒90份、粉煤灰50份、河砂30份、纳米沸石粉30份、钠长石12份、固泡剂脂肪酸甲醇酰胺1.5份、碳酸氢钾22.5份、减水剂5份、碳纤维4份、碳化钒1份、纤维素醚2份、三乙醇胺1份和十二烷基硫酸钠2份。
所述陶粒原料包括如下重量份物质，煤矸石82份，麦秸秆18份，粘土10份；所述陶粒的制备方法：将82重量份煤矸石进行破碎、烘干、粉磨、筛分处理，得到粒径小于0.1mm的煤矸石粉料，将煤矸石粉料与18重量份麦秸秆和10重量份粘土混合均匀，喷雾造粒成球，随后在高温炉中烧结，随炉冷去，筛分后，即可得到陶粒，陶粒的粒径为55mm，堆积密度为210kg/m3，孔隙率为57％。
所述纳米沸石粉是由如下方法制备得到的：
将20重量份煅烧高岭土、5重量份氢氧化钾和200重量份去离子水混合，搅拌均匀，然后在95摄氏度下晶化2h，洗涤，干燥后，再在600℃下煅烧2h，即可得纳米沸石粉，纳米沸石粉尺寸为50nm。
一种上述陶粒发泡混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)备料
按上述重量份数计分别称取普通硅酸盐水泥、陶粒、河砂、纳米沸石粉、粉煤灰、钠长石、固泡剂脂肪酸甲醇酰胺、碳酸氢钾、减水剂、碳纤维、碳化钒、纤维素醚、三乙醇胺、十二烷基硫酸钠；
(2)陶粒预处理
取自来水对陶粒进行饱水预湿处理，处理时间为3h；
(3)原料混合
依次将纳米沸石粉、粉煤灰、钠长石、普通硅酸盐水泥、河砂加入到饱水预湿后的陶粒混合，干拌均匀，然后将称量好的减水剂、碳纤维、碳化钒倒入其中进行拌合均匀得到混合物；
(4)发泡
将固泡剂脂肪酸甲醇酰胺、碳酸氢钾、纤维素醚、三乙醇胺、十二烷基硫酸钠加入60℃的水中搅拌均匀得到混合溶液，然后倒入混合物中混合均匀，经高速搅拌机搅拌制成发泡混凝土料浆，搅拌时间为2min，将浆料浇注入模，静置24h后脱模，放入养护室进行养护，即得混凝土产品，产品性能见表1。
表1实施例1-4所制备的陶粒发泡混凝土的物化性能(单位/MPa)
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。