本发明涉及建筑材料技术领域，具体地指一种用于装配式钢结构建筑的自保温砌块泡沫混凝土材料及其制备方法。
背景技术：
面对能源日益紧张的情况，目前我国部分地区，如北京、天津等已经开始实施第三步节能设计标准，即节能率达到65％。传统的普通混凝土小型空心砌块保温隔热性能较差，为了满足建筑节能设计的要求，墙体自保温砌块应孕而生。墙体自保温砌块是在普通混凝土砌块的基础上，通过一些有效措施来提高砌块的保温隔热性能的一种功能砌块，即用该砌块所砌筑的单一墙体体系(自保温墙体)既可以起到保温隔热又可起到墙体结构围护的作用。
为了提高普通砌块的保温隔热性能，就要改变传统砌块传热系数高的缺点。这主要从两个方面进行改进：(1)改变砌块的孔洞排列和形状大小；(2)选用不同原材料。现有的自保温砌块分别从块型设计和原材料的选择上进行了研究和改进。如公开号为CN201089993的“Z型单腔自保温砌块”、公开号为CN201411814的“一种自保温插板砌块”、公开号为CN201137245的“复合自保温砌块”等绝大多数专利产品，公开的砌块结构主要由强度较高的外壳和空心或填充导热系数低的材料如有机泡沫塑料或低密度的无机材料等组成。用于填充的有机泡沫塑料是可燃的，也不耐高温；而用于填充的无机类不燃保温隔热材料如玻化微珠保温砂浆、聚苯颗粒保温砂浆，价格较高或具有很大的区域性限制，运输费用较高。公开号为CN102493593的“用于墙体自保温的煤矸石泡沫混凝土砌块”、公开号为CN202131705的“发泡水泥保温夹层砌块”等专利提出芯材或夹层采用低密度的泡沫混凝土可制得性能较好的自保温砌块，但并未公开所用芯材或夹层的制备方法与性能指标。
研究者普遍认为用于芯材及夹层的材料只要导热系数低就好，因此研究低密度泡沫混凝土的报道越来越多，而针对自保温砌块的特点及使用环境对装配式钢结构建筑用自保温砌块泡沫混凝土材料进行设计的研究几乎没有。低密度泡沫混凝土导热系数较低，具有很好的隔热性能，但其与砌块的粘结性能、抗剪切变形能力、抗渗透等性质同样重要。
技术实现要素：
本发明的目的提供了一种用于装配式钢结构建筑的自保温砌块泡沫混凝土材料及其制备方法，该泡沫混凝土材料为专门用于装配式钢结构建筑的材料，其可替代易燃、老化的轻质聚苯板，并具有较高的粘结强度、较低的压折比、低导热系数与吸水率、且与砌块同寿命、生产工艺简单、保温隔热性能良好及阻燃等特点，有效地增强了普通低密度泡沫混凝土芯材或夹层的抗剪切变形的能力，改善了易收缩开裂、粘结能力不强、易渗水等问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种用于装配式钢结构建筑的自保温砌块泡沫混凝土材料，所述泡沫混凝土材料的原料重量份比计由100份的水泥、2～15份的快硬硫铝酸盐水泥、5～20份的活性微硅粉、2～10份的橡胶粉、2～8份的乳胶粉、0～2份的聚丙烯纤维、0.2～1.5份的憎水剂、0.01～0.2份的烷基苯磺酸盐类引气剂、0.1～2份的减水剂、1.5～3份的发泡剂和24～50份的水组成。
进一步地，所述泡沫混凝土材料的原料重量份比计由100份的水泥、4～15份的快硬硫铝酸盐水泥、4～15份的活性微硅粉、3～8份的橡胶粉、3～8份的乳胶粉、0～2份的聚丙烯纤维、0.2～1.5份的憎水剂、0.01～0.2份的烷基苯磺酸盐类引气剂、0.1～2份的减水剂、1.5～3份的发泡剂和24～50份的水组成。
再进一步地，所述的水泥为P.O42.5级普通硅酸盐水泥；所述快硬硫铝酸盐水泥组成为熟料+石膏≥90％，石灰石≤10％，其抗压强度1d≥33MPa，3d≥42.5MPa，28d≥45.0MPa，比表面积应不小于350m2/kg，初凝≤30min，终凝≤60min。
再进一步地，所述活性微硅粉为无定形超细粉末，其主要成分是SiO2，活性微硅粉中SiO2含量为85～95％；所述活性微硅粉比表面积为15～27m2/g，松散容重为150～200kg/m3，活性指标≥85％。
再进一步地，所述橡胶粉为天然橡胶粉、废弃轮胎橡胶粉、改性橡胶粉中的任意一种。
再进一步地，所述乳胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚乳胶粉的混合物，其中，固含量为≥98％，细度0.5～8μm；所述聚丙烯纤维的长度为8～19mm。
再进一步地，所述的憎水剂为有机硅憎水剂，硬脂酸钙憎水剂和改性硬脂酸钙憎水剂中的任意一种。
再进一步地，所述的减水剂为聚羧酸类高性能减水剂，其中，固含量为35～50％，减水率18～35％；所述的发泡剂为动物蛋白发泡剂，使用时需要将且动物蛋白发泡剂与水按1:15～40的比例稀释后机械发泡。
本发明还提供了一种上述用于装配式钢结构建筑的自保温砌块泡沫混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份比水泥、快硬硫铝酸盐水泥、活性微硅粉、橡胶粉、乳胶粉、聚丙烯纤维、憎水剂、烷基苯磺酸盐类引气剂、减水剂、发泡剂和水组成；
2)将水泥、快硬硫铝酸盐水泥、活性微硅粉、橡胶粉、乳胶粉、聚丙烯纤维、憎水剂和烷基苯磺酸盐类引气剂混合均匀，得到混合物；
3)将将发泡剂与水按1:15～40混合，制得泡沫；
4)将减水剂和剩余的水加入混合物中，搅拌至均匀的浆体，再向浆体中掺入泡沫，混匀经浇筑养护成型。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明在装配式钢结构建筑用自保温砌块泡沫混凝土材料中加入可再分散乳胶粉，提高了芯材与基材的粘结强度以及泡沫混凝土的软化系数。
(2)本发明在装配式钢结构建筑用自保温砌块泡沫混凝土材料中加入橡胶粉，不仅可降低芯材或夹层的导热系数，与纤维、乳胶粉合用可显著降低泡沫混凝土的压折比，增强其抵抗变形与开裂的能力。
(3)本发明在装配式钢结构建筑用自保温砌块泡沫混凝土材料中加入表面活性剂引气剂，可降低浆体的表面张力，使得引入的泡沫易分散、稳定，形成良好的孔结构体系，有利于提高芯材或夹层的强度和降低其导热系数。
(4)本发明在装配式钢结构建筑用自保温砌块泡沫混凝土材料中加入憎水剂，提高了芯材或夹层的耐水性，从而使自保温砌块的抗渗漏问题得到缓解。
(5)本发明制备的泡沫混凝土表观密度在160～300kg/m3范围内，其抗压强度可达0.4～1.5MPa，压折比1～2.5，导热系数为0.0314～0.0502W/(m·K)，72h的体积吸水率5％～20％，粘结强度0.15～0.6MPa，较普通低密度泡沫混凝土性能优异。
(6)本发明制备的装配式钢结构建筑用自保温砌块泡沫混凝土相比于使用聚苯颗粒注塑在空心砌块砖中，生产工艺简单，成本低且为A级不燃材料；相比与聚苯板夹层，粘结性能好，耐久性好，有利于提高砌块的抗震性能；相比于普通低密度泡沫混凝土，性能更突出，针对性更强。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
首先称取水泥100份、快硬硫铝酸盐水泥9.1份、活性微硅粉10份、橡胶粉4.5份、乳胶粉3.6份、纤维0.9份、憎水剂0.7份、引气剂0.02份、减水剂0.5份、发泡剂1.5份、水32份。将粉料(水泥、快硬硫铝酸盐水泥、活性微硅粉、橡胶粉、乳胶粉、憎水剂、引气剂)与纤维在搅拌机中搅拌均匀；然后将减水剂与水加入搅拌机中搅拌至均匀浆体；同时将发泡剂与水按1:25的比例稀释发泡；最后将制得的泡沫与浆体混匀后即可浇筑成型，经养护后测定其表观密度为298kg/m3，抗压强度1.2MPa，压折比2，导热系数为0.0451W/(m·K)，72h的体积吸水率10％，粘结强度0.2MPa，在自然养护过程中无裂纹产生。
实施例2
首先称取水泥100份、快硬硫铝酸盐水泥9.5份、活性微硅粉14.3份、橡胶粉4.7份、乳胶粉3.8份、纤维0.9份、憎水剂0.7份、引气剂0.02份、减水剂0.6份、发泡剂1.5份、水35份。将粉料(水泥、快硬硫铝酸盐水泥、活性微硅粉、橡胶粉、乳胶粉、憎水剂、引气剂)与纤维在搅拌机中搅拌均匀；然后将减水剂与水加入搅拌机中搅拌至均匀浆体；同时将发泡剂与水按1:25的比例稀释发泡；最后将制得的泡沫与浆体混匀后即可浇筑成型，经养护后测定其表观密度为284kg/m3，抗压强度1.3MPa，压折比2，导热系数为0.0411W/(m·K)，72h的体积吸水率8％，与砂浆的粘结强度0.24MPa，在自然养护过程中无裂纹产生。
实施例3
首先称取水泥100份、快硬硫铝酸盐水泥9.5份、活性微硅粉13.3份、橡胶粉7.6份、乳胶粉5.7份、纤维0.9份、憎水剂0.7份、引气剂0.02份、减水剂0.6份、发泡剂1.6份、水38份。将粉料(水泥、快硬硫铝酸盐水泥、活性微硅粉、橡胶粉、乳胶粉、憎水剂、引气剂)与纤维在搅拌机中搅拌均匀；然后将减水剂与水加入搅拌机中搅拌至均匀浆体；同时将发泡剂与水按1:25的比例稀释发泡；最后将制得的泡沫与浆体混匀后即可浇筑成型，经养护后测定其表观密度为305kg/m3，抗压强度1.25MPa，压折比1.5，导热系数为0.0401W/(m·K)，72h的体积吸水率7％，与砂浆的粘结强度0.31MPa，在自然养护过程中无裂纹产生。
实施例4
首先称取水泥100份、快硬硫铝酸盐水泥4.5份、活性微硅粉5.5份、橡胶粉5.5份、乳胶粉6.7份、纤维1.4份、憎水剂0.8份、引气剂0.05份、减水剂0.8份、发泡剂1.8份、水32份。将粉料(水泥、快硬硫铝酸盐水泥、活性微硅粉、橡胶粉、乳胶粉、憎水剂、引气剂)与纤维在搅拌机中搅拌均匀；然后将减水剂与水加入搅拌机中搅拌至均匀浆体；同时将发泡剂与水按1:25的比例稀释发泡；最后将制得的泡沫与浆体混匀后即可浇筑成型，经养护后测定其表观密度为242kg/m3，抗压强度0.92MPa，压折比1.3，导热系数为0.0391W/(m·K)，72h的体积吸水率6％，与砂浆的粘结强度0.18MPa，在自然养护过程中无裂纹产生。
实施例5
首先称取水泥100份、快硬硫铝酸盐水泥4份、活性微硅粉4份、橡胶粉5.5份、乳胶粉6.9份、纤维1.2份、憎水剂0.8份、引气剂0.03份、减水剂0.7份、发泡剂2.5份、水29份。将粉料(水泥、快硬硫铝酸盐水泥、活性微硅粉、橡胶粉、乳胶粉、憎水剂、引气剂)与纤维在搅拌机中搅拌均匀；然后将减水剂与水加入搅拌机中搅拌至均匀浆体；同时将发泡剂与水按1:25的比例稀释发泡；最后将制得的泡沫与浆体混匀后即可浇筑成型，经养护后测定其表观密度为189kg/m3，抗压强度0.71MPa，压折比1.15，导热系数为0.0361W/(m·K)，72h的体积吸水率5.2％，与砂浆的粘结强度0.16MPa，在自然养护过程中无裂纹产生。
实施例6
首先称取水泥100份、快硬硫铝酸盐水泥10份、活性微硅粉15份、橡胶粉7份、乳胶粉8份、纤维1.2份、憎水剂0.6份、引气剂0.1份、减水剂1.2份、发泡剂3份、水31份。将粉料(水泥、快硬硫铝酸盐水泥、活性微硅粉、橡胶粉、乳胶粉、憎水剂、引气剂)与纤维在搅拌机中搅拌均匀；然后将减水剂与水加入搅拌机中搅拌至均匀浆体；同时将发泡剂与水按1:25的比例稀释发泡；最后将制得的泡沫与浆体混匀后即可浇筑成型，经养护后测定其表观密度为165kg/m3，抗压强度0.42MPa，压折比1，导热系数为0.0341W/(m·K)，72h的体积吸水率4.1％，与砂浆的粘结强度0.10MPa，在自然养护过程中无裂纹产生。
上述实施例中，所述的水泥为P.O42.5级普通硅酸盐水泥；所述快硬硫铝酸盐水泥组成为熟料+石膏≥90％，石灰石≤10％，其抗压强度1d≥33MPa，3d≥42.5MPa，28d≥45.0MPa，比表面积应不小于350m2/kg，初凝≤30min，终凝≤60min。
所述的活性微硅粉为无定形超细粉末，其主要成分是SiO2，含量85～95％，比表面积为15～27m2/g，松散容重为150～200kg/m3，活性指标≥85％。
所述的橡胶粉为废弃轮胎橡胶粉。
所述的乳胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚乳胶粉，固含量为≥98％，细度0.5～8μm。
所述的纤维为8～19mm的聚丙烯纤维。
所述的憎水剂为市售的硬脂酸钙有机硅憎水剂。
所述的引气剂为市售的烷基苯磺酸盐类引气剂。
所述的减水剂为聚羧酸类高性能减水剂，固含量为35～50％，减水率18～35％。
所述的发泡剂为动物蛋白发泡剂，且与水按1:15～40的比例稀释后机械发泡。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。