本发明涉及混凝土墙体及其制备技术领域，具体涉及一种自保温轻质混凝土墙体的制备方法。
背景技术：
建筑节能是实现低碳经济非常重要的一个方面。我国将在很长一段时期内继续大力贯彻执行建筑节能减排，发展绿色建筑和循环经济，建筑材料绿色化将成为其中发展的主要方向。泡沫混凝土所具有的多种优良性能，如轻质性好，不燃性好，保温隔热性能好，环保性能好，抗震性能好，可调节室内湿度的特点正好符合建筑材料绿色化的要求，再加上泡沫混凝土可以大量使用工业废渣，生产施工方便，价格低廉等性能赋予了它较高的性价比和经济效益潜力。
目前在工业和民用建筑中使用最多的普通混凝土墙体，虽然强度(一般为20-30mpa)能够基本满足建筑结构的要求，但是比较笨重。然而，现有的混凝土墙体和加气混凝土墙体都属于脆性材料，很容易因收缩而产生微裂缝，甚至完全破坏，无法满足建筑结构的要求，只能做非承重的隔墙或保温材料。因此，制备具有轻质高强、防水防开裂功能的泡沫混凝土墙体是紧迫需要的。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种自保温轻质混凝土墙体的制备方法，通过该方法制备得到的混凝土墙体具有重量轻、强度高，且保温效果优异的特点，能够满足建筑业对混凝土墙体性能指标要求，具有良好的应用前景。
为了实现上述目的，本发明提供一种自保温轻质混凝土墙体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将第一聚合物粉末和第二发泡剂混合均匀后进行纺丝，得到聚合物纤维；再将聚合物纤维、扩链剂、氧化石墨烯和碳酸盐置于第二聚合物粉末中，在60～100℃下反应15～60min，最后在150～180℃下煅烧30～50min，得到复合多孔纤维；
(2)将粉煤灰、水泥、细砂、硅藻土、轻骨料、复合多孔纤维和废旧橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物；
(3)将减水剂、其它助剂在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将第一发泡剂加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土前驱体；
(4)混凝土前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的20～60％为止，将模具盖好封紧，待发泡剂产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后进行养护。
通过上述技术方案，本发明通过在混凝土中加入具有多重孔结构的复合纤维，多孔结构一方面可以降低体系的质量，另一方面还可以阻挡声音和热量的传播，起到隔热隔音的作用。此外，由于该复合纤维由内芯和外壁双重结构构成，具有较高的强度，能够增强混凝土的强度。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种自保温轻质混凝土墙体，由如下重量份数的原料制成：粉煤灰25～45重量份、水泥15～35重量份、细砂15～30重量份、硅藻土5～12重量份、复合多孔纤维3～12重量份、轻骨料15～48重量份、废旧橡胶粒3～8重量份、第一发泡剂1～3重量份、减水剂0.5～1.5重量份、其它助剂0～5重量份；
所述复合多孔纤维由以下物质制成：第一聚合物粉末10～30重量份、第二聚合物粉末18～56重量份、第二发泡剂0.6～10重量份、碳酸盐1～6重量份、扩链剂10～30重量份、氧化石墨烯5～20重量份。
优选条件下，所述复合多孔纤维由以下物质制成：第一聚合物粉末20～24重量份、第二聚合物粉末18～22重量份、发泡剂2～6重量份、碳酸盐2～4重量份、扩链剂20～24重量份、氧化石墨烯10～15重量份。
根据本发明，本发明中通过将第二发泡剂与第一聚合物粉末混合，并进行静电纺丝，生成含有发泡剂的聚合物纤维，在聚合物纤维内部形成孔隙，因此，发泡剂是形成聚合物内部空隙的重要成分之一，优选情况下，所述第二发泡剂选自4,4-氧代双苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺、n,n’-二亚硝基五次甲基四胺中的至少一种。
优选条件下，所述所述第一聚合物粉末和第二聚合物粉末各自独立的选自聚偏氟乙烯粉末、聚对苯二甲酸乙二酯粉末、聚芳酯粉末、聚醋酸乙烯粉末、尼龙6粉末、聚甲基丙烯酸甲酯粉末、聚苯胺粉末、聚氧化乙烯粉末、聚乙烯吡咯烷酮粉末中的至少一种。
通过加入轻质骨料能够在不影响混凝土墙体强度的条件下降低混凝土墙体的质量，优选条件下，所述轻骨料选自黏土陶粒、浮石、聚乙烯泡沫塑料、蓖麻杆秸和木屑中的至少一种；所述轻骨料的粒径为1～5mm。
优选条件下，所述橡胶粒的粒径为1～5mm。
通过加入发泡剂能够在混凝土墙体内部性能气孔，从而进一步降低混凝土墙体的重量，优选条件下，所述发泡剂为铝粉、镁粉、锌粉、双氧水和松香皂中的至少一种。
优选条件下，所述减水剂选自nf型减水剂、fdn型减水剂、unf-2型减水剂、af型减水剂、s型减水剂和mf型减水剂中的一种。
为了进一步优化轻质混凝土墙体的综合性能以及施工性能，所述其它助剂选自稳泡剂、憎水剂、保水剂、早强剂和缓凝剂中的至少一种。其中，所述稳泡剂为十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、硬脂酸钠中的至少一种；所述憎水剂为有机硅憎水剂、硅烷基憎水剂、硬脂酸钙中的至少一种；所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基增强纤维素醚；所述早强剂为铝酸钠、碳酸锂、无水硫酸钠中的至少一种；所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸钠中的至少一种。
本发明还提供一种所述自保温轻质混凝土墙体的制备方法，包括如下步骤：
(1)将第一聚合物粉末和第二发泡剂混合均匀后进行纺丝，得到聚合物纤维；再将聚合物纤维、扩链剂、氧化石墨烯和碳酸盐置于第二聚合物粉末中，在60～100℃下反应15～60min，最后在150～180℃下煅烧30～50min，得到复合多孔纤维；
(2)将粉煤灰、水泥、细砂、硅藻土、轻骨料、复合多孔纤维和废旧橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物；
(3)将减水剂、其它助剂在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将第一发泡剂加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土前驱体；
(4)混凝土前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的20～60％为止，将模具盖好封紧，待发泡剂产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后进行养护。
本发明中首先将含有发泡剂的聚合物乳液进行静电纺丝，得到聚合物纤维，然后将聚合物纤维再置于含有碳酸盐的聚合物乳液中进一步反应，能够在聚合物纤维表面生成碳酸盐掺杂的复合纤维，然后复合纤维高温条件下煅烧，使得发泡剂和碳酸盐分解，从而生成多孔结构的复合纤维。
本发明中，在复合多孔纤维的制备过程中加入氧化石墨烯，是氧化石墨烯与多孔纤维进行进一步反应，将氧化石墨烯包覆在多孔纤维的表面，能够提高多孔复合纤维的强度，降低多孔纤维的收缩性能，从而提高混凝土的强度，降低混凝土的干缩率。
通过对废旧橡胶进行改性，能够在橡胶粒的表面引入带电官能团，与其它原料混合后通过电荷间相互作用，提高其结合力，从而提高混凝土的强度，优选条件下，所述废旧橡胶的改性工艺为：将废旧橡胶粒在ph为6～6.5的酸性溶液中浸泡3～5h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与peg400在水中混合均匀后，在80～120℃下搅拌反应1～2h，得到改性橡胶。
优选条件下，所述养护方法为用80℃蒸汽养护1～16天或自然养护28天，直到材料达到设计强度；或在60℃下加热，3小时后拆模；或在拆模之后，将混凝土墙体切割加工成各种尺寸的砌块或墙板，再进行蒸汽养护或自然养护。
本发明采用粉煤灰、水泥、细砂、蒙脱土、硅藻土和轻质骨料复合作为骨料，提高混凝土墙体的内部孔隙率，显著降低混凝土墙体的弹性模量，同时降低混凝土墙体的堆积密度和质量密度，具有轻质化的特点。复合多孔纤维的加入能够显著提高混凝土墙体的抗裂性能和强度，同时降低混凝土材料的导热系数，达到保温、隔热的效果。
实施例1
(1)将24kg聚对苯二甲酸乙二酯粉末、6kg4,4-氧代双苯磺酰肼混合均匀后进行纺丝，得到聚对苯二甲酸乙二酯纤维，纺丝工艺为：电源电压30kv，纺丝环境条件为温度25℃，相对湿度60％；多针头喷丝单元针头间距15cm，喷丝单元针头数量为45个；取22kg聚对苯二甲酸乙二酯纤维、20kg乙二醇、12kg氧化石墨烯和3kg碳酸钠置于12kg聚对苯二甲酸乙二酯粉末中，在80℃下反应45min，得到聚合物纤维，然后将聚合物纤维在160℃下煅烧40min，得到复合多孔纤维；
将4kg废旧橡胶粒在ph为6～6.5的酸性溶液中浸泡4h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与10kg马来酸酐在水中混合均匀后，在100℃下搅拌反应1h，得到改性橡胶；
(2)将粉煤灰35kg、水泥25kg、细砂23kg、硅藻土8kg、黏土陶粒10kg(1～5mm)、浮石10kg(1～5mm)、聚乙烯泡沫塑料10kg、复合多孔纤维5kg和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物；
(3)将聚羧酸减水剂(型号pasp-ca，购自山东远联化工有限公司)1.2kg、1kg十二烷基苯磺酸钠、0.5kg硬脂酸钙、0.5kg羟乙基甲基增强纤维素醚、0.5kg铝酸钠和0.5kg葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将2kg双氧水(5wt％)加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土前驱体；
(4)混凝土前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的50％为止，将模具盖好封紧，待双氧水产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后自然养护28天，直到材料达到设计强度，即得到自保温轻质混凝土墙体。
实施例2
(1)a、将20kg尼龙6粉末和2kg4,4-氧代双苯磺酰肼混合均匀后进行纺丝，得到尼龙6纤维，纺丝工艺为：电源电压30kv，纺丝环境条件为温度25℃，相对湿度60％；多针头喷丝单元针头间距15cm，喷丝单元针头数量为45个；取18kg尼龙6纤维、24kg1,3-丁二醇、10kg氧化石墨烯和2kg碳酸钾置于10kg尼龙6粉末中，在80℃下反应30min，得到聚合物纤维，然后将聚合物纤维在150℃下煅烧50min，得到复合多孔纤维；
将3kg废旧橡胶粒在ph为6～6.5的酸性溶液中浸泡3h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与9kg马来酸酐在水中混合均匀后，在120℃下搅拌反应1h，得到改性橡胶；
(2)将粉煤灰25kg、水泥35kg、细砂15kg、硅藻土12kg、聚乙烯泡沫塑料5kg(1～5mm)、蓖麻杆秸10kg、复合多孔纤维1kg和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物；
(3)将1.5kg将聚羧酸减水剂(型号pasp-ca，购自山东远联化工有限公司)、1kg十二烷基苯磺酸钠、1kg硬脂酸钙、1kg羟乙基甲基增强纤维素醚、1kg铝酸钠和1kg葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将1kg双氧水(5wt％)加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土前驱体；
(4)混凝土前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的50％为止，将模具盖好封紧，待双氧水产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后自然养护28天，直到材料达到设计强度，即得到自保温轻质混凝土墙体。
实施例3
(1)a、将10kg聚醋酸乙烯粉末和2kg偶氮二甲酰胺混合均匀后进行纺丝，得到聚醋酸乙烯纤维，纺丝工艺为：电源电压30kv，纺丝环境条件为温度25℃，相对湿度60％；多针头喷丝单元针头间距15cm，喷丝单元针头数量为45个；取9kg聚醋酸乙烯纤维、24kg新戊二醇15kg氧化石墨烯和4kg碳酸钠置于30kg聚醋酸乙烯粉末中，在75℃下反应45min，得到聚合物纤维，然后将聚合物纤维在180℃下煅烧30min，得到复合多孔纤维；
将6kg废旧橡胶粒在ph为6～6.5的酸性溶液中浸泡5h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与15kg马来酸酐在水中混合均匀后，在80℃下搅拌反应2h，得到改性橡胶；
(2)将粉煤灰45kg、水泥15kg、细砂30kg、硅藻土5kg、黏土陶粒10kg(1～5mm)、浮石18kg(1～5mm)、聚乙烯泡沫塑料20kg(1～5mm)、复合多孔纤维5kg和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物；
(3)将0.5kg将聚羧酸减水剂(型号pasp-ca，购自山东远联化工有限公司)、1kg十二烷基苯磺酸钠、0.5kg硬脂酸钙、1kg羟乙基甲基增强纤维素醚、0.5kg铝酸钠和1kg葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将3kg双氧水(5wt％)加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土前驱体；
(4)混凝土前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的50％为止，将模具盖好封紧，待双氧水产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后自然养护28天，直到材料达到设计强度，即得到自保温轻质混凝土墙体。
实施例4
(1)a、将30kg聚芳酯粉末、2-甲基-1,3-丙二醇和10kg偶氮二甲酰胺混合均匀后进行纺丝，得到聚芳酯纤维，纺丝工艺为：电源电压60kv，纺丝环境条件为温度35℃，相对湿度90％；多针头喷丝单元针头间距30cm，喷丝单元针头数量为90个；取28kg聚芳酯纤维、30kg2-甲基-1,3-丙二醇、5kg氧化石墨烯和6kg碳酸钾置于20kg聚芳酯粉末中，在100℃下反应15min，得到聚合物纤维，然后将聚合物纤维在150℃下煅烧50min，得到复合多孔纤维；
将8kg废旧橡胶粒在ph为6～6.5的酸性溶液中浸泡3h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与20kg马来酸酐在水中混合均匀后，在120℃下搅拌反应1.5h，得到改性橡胶；
(2)将粉煤灰40kg、水泥30kg、细砂20kg、硅藻土10kg、浮石10kg(1～5mm)、聚乙烯泡沫塑料10kg、复合多孔纤维2kg和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物；
(3)将0.8kg将聚羧酸减水剂(型号pasp-ca，购自山东远联化工有限公司)、1kg十二烷基苯磺酸钠、1kg铝酸钠和1kg葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将1kg双氧水(5wt％)加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土前驱体；
(4)混凝土前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的50％为止，将模具盖好封紧，待双氧水产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后自然养护28天，直到材料达到设计强度，即得到自保温轻质混凝土墙体。
实施例5
(1)将15kg聚甲基丙烯酸甲酯粉末和0.6kg4,4-氧代双苯磺酰肼混合均匀后进行纺丝，得到聚甲基丙烯酸甲酯纤维，纺丝工艺为：电源电压10kv，纺丝环境条件为温度15℃，相对湿度25％；多针头喷丝单元针头间距2cm，喷丝单元针头数量为6个；取13kg聚甲基丙烯酸甲酯纤维、10kg1,8-辛二醇、20kg氧化石墨烯和1kg碳酸钠置于5kg聚甲基丙烯酸甲酯粉末中，在60℃下反应60min，得到聚合物纤维，然后将聚合物纤维在180℃下煅烧30min，得到复合多孔纤维；
将5kg废旧橡胶粒在ph为6～6.5的酸性溶液中浸泡5h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与10kg马来酸酐在水中混合均匀后，在100℃下搅拌反应2h，得到改性橡胶；
(2)将粉煤灰30kg、水泥20kg、细砂25kg、硅藻土6kg、黏土陶粒10kg(1～5mm)、浮石15kg(1～5mm)、聚乙烯泡沫塑料15kg、木屑5kg、复合多孔纤维5kg和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物；
(3)将2kg将聚羧酸减水剂(型号pasp-ca，购自山东远联化工有限公司)在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中，继续搅拌60～150s得到混合浆料；最后将1.5kg双氧水(5wt％)加入到混合浆体中，搅拌均匀得混凝土前驱体；
(4)混凝土前驱体倒入模具内，并以达到模具容积量的50％为止，将模具盖好封紧，待双氧水产生气泡使拌和物膨胀，充满模具，静置1小时，等到6～8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模，然后自然养护28天，直到材料达到设计强度，即得到自保温轻质混凝土墙体。
对比例1
(1)将24kg聚对苯二甲酸乙二酯粉末、6kg4,4-氧代双苯磺酰肼混合均匀后进行纺丝，得到聚对苯二甲酸乙二酯纤维，纺丝工艺为：电源电压30kv，纺丝环境条件为温度25℃，相对湿度60％；多针头喷丝单元针头间距15cm，喷丝单元针头数量为45个；
将4kg废旧橡胶粒在ph为6～6.5的酸性溶液中浸泡4h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与10kg马来酸酐在水中混合均匀后，在100℃下搅拌反应1h，得到改性橡胶；
(2)将粉煤灰35kg、水泥25kg、细砂23kg、硅藻土8kg、黏土陶粒10kg(1～5mm)、浮石10kg(1～5mm)、聚乙烯泡沫塑料10kg、聚对苯二甲酸乙二酯纤维5kg和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物；
(3)混凝土墙体墙板的成型及养护工艺同实施例1。
对比例2
(1)取20kg乙二醇和3kg硝酸锌置于12kg聚对苯二甲酸乙二酯粉末中，在80℃下反应45min，得到聚合物纤维，然后将聚合物纤维在160℃下煅烧40min，得到复合多孔纤维；
将4kg废旧橡胶粒在ph为6～6.5的酸性溶液中浸泡4h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与10kg马来酸酐在水中混合均匀后，在100℃下搅拌反应1h，得到改性橡胶；
(2)将粉煤灰35kg、水泥25kg、细砂23kg、硅藻土8kg、黏土陶粒10kg(1～5mm)、浮石10kg(1～5mm)、聚乙烯泡沫塑料10kg、多孔聚对苯二甲酸乙二酯纤维5kg和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物；
(3)混凝土墙体墙板的成型及养护工艺同实施例1。
对比例3
(1)将4kg废旧橡胶粒在ph为6～6.5的酸性溶液中浸泡4h，得到酸化橡胶，将酸化橡胶与10kg马来酸酐在水中混合均匀后，在100℃下搅拌反应1h，得到改性橡胶；
(2)将粉煤灰35kg、水泥25kg、细砂23kg、硅藻土8kg、黏土陶粒10kg(1～5mm)、浮石10kg(1～5mm)、聚乙烯泡沫塑料10kg和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物；
(3)混凝土墙体墙板的成型及养护工艺同实施例1。
实验例1：对实施例1-5和对比例1-3中所制备的混凝土墙体的性能进行测试，实验结果如表1所示。
表1实施例1-5和对比例1-3中各混凝土墙体的性能表
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。