本发明属于无机非金属材料技术领域，具体涉及一种自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术：
陶粒泡沫混凝土是一种优良的轻质墙体材料。其孔隙大多为封闭孔，保温性能及强度优于当前大量使用的加气混凝土。而以轻质陶粒作为骨料，可达到轻质高强的目的。
目前，陶粒泡沫混凝土中主要胶凝材料为硅酸盐水泥，其凝结时间长。因此为了防止泡沫在凝结之前破灭，一般加入促凝组份，这些组份可使水泥在较短时间内凝结，但对强度有负面影响。
在陶粒泡沫混凝土中，由于浆体与陶粒之间存在密度差，因此很容易导致集料上浮或下沉，使制品性能下降。目前现有技术中的陶粒泡沫混凝土生产中一般不掺或掺加少量的减水剂以抑制陶粒在浆体中的分层。由于流动性差，泡沫混凝土的填充性差，因此在成型后通过切割的方法得到性能、外观良好的制品。但这一过程造成材料的浪费，同时切割也有可能造成制品破损，进一步增大浪费。也有通过振捣使陶粒泡沫混凝土填充密实，但这一过程使泡沫破灭，制品性能不可控。
现有技术中的泡沫混凝土技术，如中国专利申请号为201610288193.4公开了一种陶粒泡沫混凝土砌块的制备方法，该发明以轻质陶粒、525#普通硅酸盐水泥、粉煤灰、石粉或矿粉或建筑垃圾粉、发泡剂、水为原料通过拌灰、成型、养护、切割等工序来生产陶粒泡沫混凝土砌块，该发明产品具有轻质、强度高、隔热保温性好、干燥收缩值小、抗渗性强、环保、寿命长、耐火、隔音效果好的优点，用此砌墙体无需做外保温，无需做防水，无需做隔音层。但是该发明的陶粒泡沫混凝土中没有增加浆体流动性的组份，其在模具内的填充性很差，必须进行振捣或硬化后进行切割。中国专利申请号201510135741.5，公开了一种玻璃纤维增强型玻化微珠陶粒泡沫混凝土及其制备方法和，该发明以水泥、粉煤灰、玻化微珠、溶胀陶粒、玻璃纤维、水、双氧水、减水剂、二氧化锰制备而成。该发明中掺入较高量的减水剂，可大大提高浆体的流动性，但是其以硅酸盐水泥为主要胶凝材料，没有掺加促凝剂，水泥凝结时间长；且掺入大量的粉煤灰，使水泥凝结时间进一步延长，因此很容易造成其掺加的陶粒和玻化微珠分层；同时凝结时间长也容易使泡沫破裂而造成试件塌陷，影响制品性能。
中国专利申请号为201510490064.9公开了一种网架型陶粒泡沫混凝土及其制备方法，该发明包括在网架型陶粒泡沫混凝土配方中所占质量百分比如下的各组分：胶凝材料、陶粒、细集料、减水剂、水；泡沫填充材料包括在网架型陶粒泡沫混凝土配方中所占质量百分比如下的各组分：胶凝材料、激发剂、发泡剂、减水剂、水，该发明提供的网架型陶粒泡沫混凝土同时具有较高的承重能力和良好的保温隔热性能，但是该发明的成型方法非传统的一次成型，而是先将陶粒制备成类似透水混凝土的骨架，然后在骨架中填充泡沫混凝土，该发明成型方法复杂，泡沫的填充质量受骨料堆积结构影响很大，很难控制，且成本较高。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现要素：
本发明为了克服现有技术的不足，提供了一种自密实硫铝酸盐水泥泡沫混凝土及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土，所述自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土包括：硫铝酸盐水泥陶粒混凝土和混凝土泡沫按照体积比为1∶1-3的比例搅拌而成。
如上所述的自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土，优选，按重量份数计，所述硫铝酸盐水泥陶粒混凝土包括如下组份：
胶凝材料，100份；混凝土用水，30-50份；减水剂，0.8-1.5份；轻质陶粒，80-150份；纤维，0.1-0.4份。
如上所述的自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土，优选，所述混凝土泡沫为由发泡剂与发泡剂用水按重量比1∶15-60的比例搅拌而成的溶液再经发泡机发泡所形成的轻质泡沫。
如上所述的自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土，优选，所述发泡剂为植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂和复合型发泡剂中的一种。
如上所述的自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土，优选，所述胶凝材料为由快硬硫铝酸盐水泥与粉煤灰按重量比1∶0-0.25的比例搅拌混合而成的粉末。
如上所述的自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土，优选，所述快硬硫铝酸盐水泥的等级为52.5或62.5；所述粉煤灰的等级为二级或一级。
如上所述的自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土，优选，所述轻质陶粒为粘土陶粒、页岩陶粒和粉煤灰陶粒中的一种，或者多种以任意比例混合而成的轻质陶粒。
如上所述的自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土，优选，所述纤维是聚合物纤维、玻璃纤维和矿物纤维中的一种，或多种以任何比例混合而成的纤维。
如上所述的自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土，优选，所述减水剂是萘系混凝土减水剂，减水率大于20％。
一种所述的自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)将胶凝材料、轻质陶粒、纤维按上述配比称量好后放入混凝土搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为0.5-2min，得混凝土干料；
2)按配比称量混凝土用水和减水剂；将称量后的减水剂倒入到混凝土用水中搅拌均匀，搅拌时间为0.5-1.5min；
3)再继续搅拌步骤1)中的混凝土干料，并在搅拌的过程中将步骤2)中搅拌均匀的混凝土用水和减水剂整体倒入至搅拌器中，搅拌2-4min后，得硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体，待用；
4)按配比称量发泡剂用水和发泡剂；将称量后的发泡剂倒入到发泡剂用水中搅拌均匀，搅拌时间为0.5-1.5min，得发泡剂溶液；
5)将步骤4)中的发泡剂溶液经发泡剂吹成混凝土泡沫，按照配比将混凝土泡沫加入到步骤3)中得到的硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体中，继续搅拌0.5-1.5min，得自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
1、在本发明的技术方案中由于掺加了高掺量的减水剂，本发明的自密实陶粒泡沫混凝土的扩展度在60cm以上，t50小于2s，其填充性非常好，在进行模具成型时表面状态与振捣泡沫混凝土表面相近，没有蜂窝、麻面等外观问题，边角完整，不需要进行修补，不需要进行切割，克服了现有陶粒泡沫混凝土制备过程中的问题。
2、本发明的技术方案以快硬硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料，其硬化快，不需要掺加促凝剂，混凝土强度不受影响；同时也较好地抑制了泡沫的破裂。
3、本发明还针对大流动性泡沫混凝土中陶粒上浮下沉的问题，加入纤维以形成纤维网，由于纤维直径小，表面积大，与水泥浆体之间的粘附力大，因此可以抑制陶粒在浆体中的上浮或下沉。同时硫铝酸盐水泥快硬的特性进一步抑制了陶粒在浆体中的运动，保证了泡沫混凝土的均匀性。
4、本发明制备方法简单操作简便，易控制，节能降耗，降低生产成本，可以得到大力的推广应用。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的具体实施例提供一种自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土及其制备方法，本发明制备的自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土，填充性非常好，在进行模具成型时表面状态与振捣泡沫混凝土表面相近，没有蜂窝、麻面等外观问题，边角完整，不需要进行修补，不需要进行切割，克服了现有陶粒泡沫混凝土制备过程中的问题；硬化快，不需要掺加促凝剂，混凝土强度不受影响；同时也较好地抑制了泡沫的破裂。本发明加入纤维以形成纤维网，可以抑制陶粒在浆体中的上浮或下沉。同时硫铝酸盐水泥快硬的特性进一步抑制了陶粒在浆体中的运动，保证了泡沫混凝土的均匀性。该制备方法简单操作简便，易控制，节能降耗，降低生产成本，可以得到大力的推广应用。
首先，本发明提供了一种自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土，该自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土包括：硫铝酸盐水泥陶粒混凝土和混凝土泡沫按照体积比为1∶1-3(例如1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、1.9、2、2.2、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9)的比例搅拌而成。
其中，本发明的硫铝酸盐水泥陶粒混凝土，按重量份数计，包括如下组份：胶凝材料，100份；混凝土用水，30-50份(例如33份、35份、36份、38份、40份、42份、44份、45份、46份、48份、49份)；减水剂，0.8-1.5份(例如0.9份、0.95份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.35份、1.4份、1.45份)；轻质陶粒，80-150份(例如85份、90份、95份、100份、105份、110份、115份、120份、125份、130份、135份、140份、145份)；纤维，0.1-0.4份(例如0.12份、0.15份、0.18份、0.2份、0.23份、0.25份、0.28份、0.3份、0.32份、0.35份、0.38份)。
本发明的混凝土泡沫为由发泡剂与发泡剂用水按重量比1∶15-60(例如17、20、23、25、28、30、33、35、37、40、45、48、50、53、55、58)的比例搅拌而成的溶液再经发泡机发泡所形成的轻质泡沫。优选地，所述发泡剂为市售的植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂、复合型发泡剂中的一种。
进一步优选地，胶凝材料为由快硬硫铝酸盐水泥与粉煤灰按重量比1∶0-0.25(例如0.05、0.08、0.1、0.12、0.14、0.15、0.17、0.18、0.2、0.21、0.22、0.23、0.24、0.245)的比例搅拌混合而成的粉末。优选地，快硬硫铝酸盐水泥的等级为52.5或62.5；优选地，粉煤灰的等级为二级或一级。
在本发明的具体实施例中，轻质陶粒为粘土陶粒、页岩陶粒和粉煤灰陶粒中的一种，或者多种以任意比例混合而成的轻质陶粒。优选地，轻质陶粒为2.5-10mm的连续级配陶粒，密度等级为400级。
在本发明的具体实施例中，纤维是聚合物纤维、玻璃纤维和矿物纤维中的一种，或多种以任何比例混合而成的纤维。优选地，纤维直径小于20μm(例如19μm、18μm、17μm、15μm、10μm、8μm、6μm、4μm、2μm、1μm)，长度大于10mm(例如12mm、14mm、15mm、18mm、20mm、30mm、35mm)。
在本发明的具体实施例中，减水剂是混凝土减水剂，减水剂是市售的萘系混凝土减水剂，减水率大于20％。
此外，本发明的具体实施例还提供一种自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
1)将胶凝材料、轻质陶粒、纤维按上述配比称量好后放入混凝土搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为0.5-2min(例如0.6min、0.7min、0.8min、0.9min、1min、1.2min、1.4min、1.6min、1.8min、1.9min)，得混凝土干料；
2)按配比称量混凝土用水和减水剂；将称量后的减水剂倒入到混凝土用水中搅拌均匀，搅拌时间为0.5-1.5min(例如0.6min、0.7min、0.8min、0.9min、1min、1.1min、1.2min、1.4min)；
3)再继续搅拌步骤1)中的混凝土干料，并在搅拌的过程中将步骤2)中搅拌均匀的混凝土用水和减水剂整体倒入至搅拌器中，搅拌2-4min(例如2.2min、2.4min、2.6min、2.8min、3min、3.2min、3.4min、3.6min、3.8min)后，得硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体，待用；
4)按配比称量发泡剂用水和发泡剂；将称量后的发泡剂倒入到发泡剂用水中搅拌均匀，搅拌时间为0.5-1.5min(例如0.6min、0.7min、0.8min、0.9min、1min、1.1min、1.2min、1.4min)，得发泡剂溶液；
5)将步骤4)中的发泡剂溶液经发泡剂吹成混凝土泡沫，按照配比将混凝土泡沫加入到步骤3)中得到的硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体中，继续搅拌0.5-1.5min(例如0.6min、0.7min、0.8min、0.9min、1min、1.1min、1.2min、1.4min)，得自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土。
实施例1
本实施例的一种自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
1)将胶凝材料100份快硬硫铝酸盐水泥、轻质陶粒80份、纤维0.1份按上述配比称量好后放入混凝土搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为1min，得混凝土干料；
2)按配比称量混凝土用水50份和减水剂0.8份；将称量后的减水剂倒入到混凝土用水中搅拌均匀，搅拌时间为1min；
3)再继续搅拌步骤1)中的混凝土干料，并在搅拌的过程中将步骤2)中搅拌均匀的混凝土用水和减水剂整体倒入至搅拌器中，搅拌3min后，得硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体，待用；
4)按发泡剂和发泡剂用水的比例为1∶15的比例；将称量后的发泡剂倒入到发泡剂用水中搅拌均匀，搅拌时间为1min，得发泡剂溶液；
5)将步骤4)中的发泡剂溶液经发泡剂吹成混凝土泡沫，按硫铝酸盐水泥陶粒混凝土和混凝土泡沫的体积比例为1∶2将混凝土泡沫加入到步骤3)中得到的硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体中，继续搅拌1min，得自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土。
实施例2
本实施例的一种自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
1)将胶凝材料75份快硬硫铝酸盐水泥和25份粉煤灰、轻质陶粒100份、纤维0.3份按上述配比称量好后放入混凝土搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为1min，得混凝土干料；
2)按配比称量混凝土用水35份和减水剂1.5份；将称量后的减水剂倒入到混凝土用水中搅拌均匀，搅拌时间为1min；
3)再继续搅拌步骤1)中的混凝土干料，并在搅拌的过程中将步骤2)中搅拌均匀的混凝土用水和减水剂整体倒入至搅拌器中，搅拌3min后，得硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体，待用；
4)按发泡剂和发泡剂用水的比例为1∶40的比例；将称量后的发泡剂倒入到发泡剂用水中搅拌均匀，搅拌时间为1min，得发泡剂溶液；
5)将步骤4)中的发泡剂溶液经发泡剂吹成混凝土泡沫，按硫铝酸盐水泥陶粒混凝土和混凝土泡沫的体积比例为1∶3将混凝土泡沫加入到步骤3)中得到的硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体中，继续搅拌1min，得自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土。
实施例3
本实施例的一种自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
1)将胶凝材料90份快硬硫铝酸盐水泥和10份粉煤灰、轻质陶粒150份、纤维0.4份按上述配比称量好后放入混凝土搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为2min，得混凝土干料；
2)按配比称量混凝土用水30份和减水剂1.5份；将称量后的减水剂倒入到混凝土用水中搅拌均匀，搅拌时间为0.5min；
3)再继续搅拌步骤1)中的混凝土干料，并在搅拌的过程中将步骤2)中搅拌均匀的混凝土用水和减水剂整体倒入至搅拌器中，搅拌4min后，得硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体，待用；
4)按发泡剂和发泡剂用水的比例为1∶60的比例；将称量后的发泡剂倒入到发泡剂用水中搅拌均匀，搅拌时间为1.5min，得发泡剂溶液；
5)将步骤4)中的发泡剂溶液经发泡剂吹成混凝土泡沫，按硫铝酸盐水泥陶粒混凝土和混凝土泡沫的体积比例为1∶1将混凝土泡沫加入到步骤3)中得到的硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体中，继续搅拌1.5min，得自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土。
实施例4
本实施例的一种自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
1)将胶凝材料95份快硬硫铝酸盐水泥和5份粉煤灰、轻质陶粒120份、纤维0.3份按上述配比称量好后放入混凝土搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为0.5min，得混凝土干料；
2)按配比称量混凝土用水35份和减水剂1.2份；将称量后的减水剂倒入到混凝土用水中搅拌均匀，搅拌时间为1min；
3)再继续搅拌步骤1)中的混凝土干料，并在搅拌的过程中将步骤2)中搅拌均匀的混凝土用水和减水剂整体倒入至搅拌器中，搅拌3min后，得硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体，待用；
4)按发泡剂和发泡剂用水的比例为1∶50的比例；将称量后的发泡剂倒入到发泡剂用水中搅拌均匀，搅拌时间为1min，得发泡剂溶液；
5)将步骤4)中的发泡剂溶液经发泡剂吹成混凝土泡沫，按硫铝酸盐水泥陶粒混凝土和混凝土泡沫的体积比例为1∶2将混凝土泡沫加入到步骤3)中得到的硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体中，继续搅拌1.5min，得自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土。
实施例5
本实施例的一种自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
1)将胶凝材料80份快硬硫铝酸盐水泥和20份粉煤灰、轻质陶粒110份、纤维0.25份按上述配比称量好后放入混凝土搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为1min，得混凝土干料；
2)按配比称量混凝土用水30份和减水剂1.4份；将称量后的减水剂倒入到混凝土用水中搅拌均匀，搅拌时间为1.5min；
3)再继续搅拌步骤1)中的混凝土干料，并在搅拌的过程中将步骤2)中搅拌均匀的混凝土用水和减水剂整体倒入至搅拌器中，搅拌2.5min后，得硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体，待用；
4)按发泡剂和发泡剂用水的比例为1∶45的比例；将称量后的发泡剂倒入到发泡剂用水中搅拌均匀，搅拌时间为1min，得发泡剂溶液；
5)将步骤4)中的发泡剂溶液经发泡剂吹成混凝土泡沫，按硫铝酸盐水泥陶粒混凝土和混凝土泡沫的体积比例为1∶2将混凝土泡沫加入到步骤3)中得到的硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体中，继续搅拌1.5min，得自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土。
实施例6
本实施例的一种自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
1)将胶凝材料85份快硬硫铝酸盐水泥和15份粉煤灰、轻质陶粒90份、纤维0.2份按上述配比称量好后放入混凝土搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为1min，得混凝土干料；
2)按配比称量混凝土用水42份和减水剂1.2份；将称量后的减水剂倒入到混凝土用水中搅拌均匀，搅拌时间为1min；
3)再继续搅拌步骤1)中的混凝土干料，并在搅拌的过程中将步骤2)中搅拌均匀的混凝土用水和减水剂整体倒入至搅拌器中，搅拌2min后，得硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体，待用；
4)按发泡剂和发泡剂用水的比例为1∶20的比例；将称量后的发泡剂倒入到发泡剂用水中搅拌均匀，搅拌时间为1min，得发泡剂溶液；
5)将步骤4)中的发泡剂溶液经发泡剂吹成混凝土泡沫，按硫铝酸盐水泥陶粒混凝土和混凝土泡沫的体积比例为1∶1.5将混凝土泡沫加入到步骤3)中得到的硫铝酸盐水泥陶粒混凝土浆体中，继续搅拌0.5min，得自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土。
按照按《自密实混凝土应用技术规程》(jgj/t283-2012)及《泡沫混凝土》(jg/t266-2011)的标准测定对上述实施例1-6得到的自密实硫铝酸盐水泥陶粒泡沫混凝土进行性能检测，相关性能指标检验结果见表1。
表1各实施例性能指标检验结果
综上所述，本发明具有如下有益技术效果：
1、在本发明的技术方案中由于掺加了高掺量的减水剂，本发明的自密实陶粒泡沫混凝土的扩展度在60cm以上，t50小于2s，具体指扩展度试验中浆体扩展到50cm所需要的时间小于2s；其填充性非常好，在进行模具成型时表面状态与振捣泡沫混凝土表面相近，没有蜂窝、麻面等外观问题，边角完整，不需要进行修补，不需要进行切割，克服了现有陶粒泡沫混凝土制备过程中的问题。
2、本发明的技术方案以快硬硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料，其硬化快，不需要掺加促凝剂，混凝土强度不受影响；同时也较好地抑制了泡沫的破裂。
3、本发明还针对大流动性泡沫混凝土中陶粒上浮下沉的问题，加入纤维以形成纤维网，由于纤维直径小，表面积大，与水泥浆体之间的粘附力大，因此可以抑制陶粒在浆体中的上浮或下沉。同时硫铝酸盐水泥快硬的特性进一步抑制了陶粒在浆体中的运动，保证了泡沫混凝土的均匀性。
4、本发明制备方法简单操作简便，易控制，节能降耗，降低生产成本，可以得到大力的推广应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。