本发明公开了一种发泡水泥保温材料及其制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术：
保温隔热材料与制品是影响建筑节能一个重要的影响因素，建筑保温材料的研制与应用越来越受到研究人员的普遍重视。轻质保温隔热材料主要以膨胀珍珠岩、矿物棉、玻璃棉、泡沫塑料、耐火纤维、硅酸盐绝热制品等为主，但膨胀珍珠岩制品、泡沫塑料等保温料浆有较高的吸水性，导致保温性能降低，有机泡沫保温材料的原料苯酚、甲醛难以除尽，挥发出来损害人体健康，聚苯乙烯泡沫保温材料易出现裂缝、脱落现象，易燃，安全系数低。发泡水泥是一种阻燃、利废、环保、节能、价格低、性能好的新型保温隔热建筑材料，发泡水泥以其轻质、保温、隔热、耐火及隔音的优良性能在各个领域得到了大量应用。
发泡水泥是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温防火材料。它属于气泡状绝热材料，突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化，是目前较为理想的新型建筑保温材料，应用前景广阔。然而，现阶段已大量应用的发泡水泥保温材料的密度一般均在250kg/m3以上，相比于有机建筑保温材料，它的密度过高、保温隔热性能差，因而无法有效取代有机建筑保温材料大规模应用。而对于密度小于250kg/m3的发泡水泥保温材料，现有的生产技术还不成熟，虽然很多企业自称能够生产，但这其中绝大多数企业生产的制品普遍存在强度低、导热系数偏高、废品率高等缺陷。此外生产时一般均采用硫铝酸盐水泥为胶凝材料，不但增加了制品的生产成本，更使得制品的耐久性差，难以满足使用年限的要求。已有方法对水泥-砂-石灰型的发泡水泥进行了试验研究，虽然获得了导热系数很小的发泡水泥，但存在抗压强度较低、干燥收缩率偏大，不能与保温隔热性能兼具的缺点。
因此，制备一种在提高发泡水泥保温材料力学性能的同时，能够使其保温隔热性能显著提高，成为了提高其性能亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是：针对传统发泡水泥保温材料保温性能及力学性能不佳的问题，提供了一种发泡水泥保温材料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种发泡水泥保温材料，是由以下重量份数的原料组成：50～60份水泥，10～20份粉煤灰，10～20份复合发泡剂，2～3份促凝剂，2～3份增稠剂，2～3份减水剂，40～50份水；
所述复合发泡剂制备步骤为：
（1）将纳米铝粉与猪油按重量比1：3～1：5加热搅拌，再进行真空冷冻粉碎，得包覆纳米铝粉；
（2）按重量份数计将10～20份包覆纳米铝粉，1～2份纳米铁粉，5～6份氟化钠，10～20份纳米二氧化硅和20～30份桃胶液搅拌混合，喷雾干燥，得包覆微球；
（3）将包覆微球加入管式炉，充氮高温炭化，逐级升温，继续充氮高温反应，随炉冷却至室温，即得复合发泡剂；
所述发泡水泥保温材料制备过程为：按原料组成称量各原料，将水泥，粉煤灰，复合发泡剂，促凝剂，增稠剂，减水剂和水搅拌混合，注模，静置发泡，脱模，静置，养护，即得发泡水泥保温材料。
所述水泥为硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥中的任意一种。
所述促凝剂为无水石膏或半水石膏中的任意一种。
所述增稠剂为甲基纤维素，羟丙基纤维素或羟乙基纤维素中的任意一种。
所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂，三聚氰胺高效减水剂或脂肪族高效减水剂中的任意一种。
步骤（2）所述桃胶液制备过程为：将桃胶与水按质量比1：50～1：100混合溶胀后，加热搅拌溶解，即得桃胶液。
本发明的有益效果是：
本发明技术方案通过添加复合发泡剂，首先，通过用猪油包裹纳米铝粉，一方面，避免纳米铝粉因氧化，而失去发泡效果，另一方面，猪油在后期水泥水化过程中，可以作为乳化剂，在搅拌过程中，使空气以微小气泡形式分散于体系中，起到辅助发泡的作用，其次，通过将纳米铝粉包覆在纳米铁粉，氟化钠，纳米二氧化硅和桃胶形成微球中，桃胶经高温炭化，再经高温以及纳米铁粉与氟化钠催化作用下，与部分二氧化硅反应生成坚硬的碳化硅包覆壳，在制备过程中，未反应的二氧化硅在水泥碱性体中缓慢反应溶解，使得碳化硅包覆壳形成多孔的结构，水分通过孔隙渗透入包覆体内部，与纳米氧化铝发生反应，生成氢氧化铝和氢气，氢气可在体系中形成大量的气泡，提高体系的孔隙率，降低体系的导热系数，增强了体系的保温性能，同时，在前期水泥水化过程中，氢氧化铝的生成可参与前期水化过程，使体系内部快速形成凝胶网络，并将反应剩余的坚硬多孔碳化硅空心微球固定于凝胶网络结构中，增强体系内部的束缚力的同时，使其内部结构更加紧密，另外，前期形成的凝胶网络使得体系的韧性提高，从而减少了体系中原生裂纹的产生，同时，凝胶网络的桥接作用阻碍了裂纹的发展、阻断了裂纹的连通，提升体系前期的力学性能。
附图说明
图1发泡水泥保温材料抗压强度及导热系数检测结果。
具体实施方式
将桃胶与水按质量比1：50～1：100加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20～30min后，静置溶胀3～4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为30～40℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌溶解30～40min，即得桃胶液；将纳米铝粉与猪油按重量比1：3～1：5加入单口烧瓶中，再将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45～60℃，转速为300～500r/min条件下，搅拌混合30～40min，得混合物料，随后再将混合物料置于冷冻粉碎机中冷冻粉碎15～25min，得包覆纳米铝粉；按重量份数计将10～20份包覆纳米铝粉，1～2份纳米铁粉，5～6份氟化钠，10～20份纳米二氧化硅和20～30份桃胶液加入2号烧杯中，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合20～30min，得混合浆液，再将混合浆料加入喷雾干燥机，于进口温度为100～150℃，出口温度为60～80℃，主盘转速为8000～12000r/min条件下，喷雾干燥，得包覆微球；将包覆微球加入管式炉，以60～90ml/min速率向炉内通入氮气，于温度为450～550℃条件下，炭化1～2h，随后逐级升温，继续以60～90ml/min速率向炉内通入氮气，于温度为1400～1500℃条件下，反应1～2h后，随炉冷却至室温，即得复合发泡剂；按重量份数计，依次取50～60份水泥，10～20份粉煤灰，10～20份复合发泡剂，2～3份促凝剂，2～3份增稠剂，2～3份减水剂，40～50份水加入混料机中，于转速为1200～1300r/min条件下高速搅拌混40～50min，得混合浆料，再将混合浆料注入模具中，静置发泡2～6h后，脱模，随后静置18～24h，得坯料，再将坯料置于养护箱内，于温度为20～30℃，相对湿度为90～95%条件下养护20～28天，即得发泡水泥保温材料。所述水泥为硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥中的任意一种。所述促凝剂为无水石膏或半水石膏中的任意一种。所述增稠剂为甲基纤维素，羟丙基纤维素或羟乙基纤维素中的任意一种。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂，三聚氰胺高效减水剂或脂肪族高效减水剂中的任意一种。
实例1
将桃胶与水按质量比1：100加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解40min，即得桃胶液；将纳米铝粉与猪油按重量比1：5加入单口烧瓶中，再将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，搅拌混合40min，得混合物料，随后再将混合物料置于冷冻粉碎机中冷冻粉碎25min，得包覆纳米铝粉；按重量份数计将20份包覆纳米铝粉，2份纳米铁粉，6份氟化钠，20份纳米二氧化硅和30份桃胶液加入2号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合30min，得混合浆液，再将混合浆料加入喷雾干燥机，于进口温度为150℃，出口温度为80℃，主盘转速为12000r/min条件下，喷雾干燥，得包覆微球；将包覆微球加入管式炉，以90ml/min速率向炉内通入氮气，于温度为550℃条件下，炭化2h，随后逐级升温，继续以90ml/min速率向炉内通入氮气，于温度为1500℃条件下，反应2h后，随炉冷却至室温，即得复合发泡剂；按重量份数计，依次取60份水泥，20份粉煤灰，20份复合发泡剂，3份促凝剂，3份增稠剂，3份减水剂，50份水加入混料机中，于转速为1300r/min条件下高速搅拌混50min，得混合浆料，再将混合浆料注入模具中，静置发泡6h后，脱模，随后静置24h，得坯料，再将坯料置于养护箱内，于温度为30℃，相对湿度为95%条件下养护28天，即得发泡水泥保温材料。所述水泥为硅酸盐水泥。所述促凝剂为无水石膏。所述增稠剂为甲基纤维素。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂。
实例2
将桃胶与水按质量比1：100加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解40min，即得桃胶液；按重量份数计将20份纳米铝粉，2份纳米铁粉，6份氟化钠，20份纳米二氧化硅和30份桃胶液加入2号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合30min，得混合浆液，再将混合浆料加入喷雾干燥机，于进口温度为150℃，出口温度为80℃，主盘转速为12000r/min条件下，喷雾干燥，得包覆微球；将包覆微球加入管式炉，以90ml/min速率向炉内通入氮气，于温度为550℃条件下，炭化2h，随后逐级升温，继续以90ml/min速率向炉内通入氮气，于温度为1500℃条件下，反应2h后，随炉冷却至室温，即得复合发泡剂；按重量份数计，依次取60份水泥，20份粉煤灰，20份复合发泡剂，3份促凝剂，3份增稠剂，3份减水剂，50份水加入混料机中，于转速为1300r/min条件下高速搅拌混50min，得混合浆料，再将混合浆料注入模具中，静置发泡6h后，脱模，随后静置24h，得坯料，再将坯料置于养护箱内，于温度为30℃，相对湿度为95%条件下养护28天，即得发泡水泥保温材料。所述水泥为硅酸盐水泥。所述促凝剂为无水石膏。所述增稠剂为甲基纤维素。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂。
实例3
将桃胶与水按质量比1：100加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解40min，即得桃胶液；将纳米铝粉与猪油按重量比1：5加入单口烧瓶中，再将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，搅拌混合40min，得混合物料，随后再将混合物料置于冷冻粉碎机中冷冻粉碎25min，得包覆纳米铝粉，即得复合发泡剂；按重量份数计，依次取60份水泥，20份粉煤灰，20份复合发泡剂，3份促凝剂，3份增稠剂，3份减水剂，50份水加入混料机中，于转速为1300r/min条件下高速搅拌混50min，得混合浆料，再将混合浆料注入模具中，静置发泡6h后，脱模，随后静置24h，得坯料，再将坯料置于养护箱内，于温度为30℃，相对湿度为95%条件下养护28天，即得发泡水泥保温材料。所述水泥为硅酸盐水泥。所述促凝剂为无水石膏。所述增稠剂为甲基纤维素。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂。
实例4
将桃胶与水按质量比1：100加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解40min，即得桃胶液；将纳米铝粉与猪油按重量比1：5加入单口烧瓶中，再将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，搅拌混合40min，得混合物料，随后再将混合物料置于冷冻粉碎机中冷冻粉碎25min，得包覆纳米铝粉；按重量份数计将20份包覆纳米铝粉，2份纳米铁粉，6份氟化钠，20份纳米二氧化硅和30份桃胶液加入2号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合30min，得混合浆液，再将混合浆料加入喷雾干燥机，于进口温度为150℃，出口温度为80℃，主盘转速为12000r/min条件下，喷雾干燥，得包覆微球，即得复合发泡剂；按重量份数计，依次取60份水泥，20份粉煤灰，20份复合发泡剂，3份促凝剂，3份增稠剂，3份减水剂，50份水加入混料机中，于转速为1300r/min条件下高速搅拌混50min，得混合浆料，再将混合浆料注入模具中，静置发泡6h后，脱模，随后静置24h，得坯料，再将坯料置于养护箱内，于温度为30℃，相对湿度为95%条件下养护28天，即得发泡水泥保温材料。所述水泥为硅酸盐水泥。所述促凝剂为无水石膏。所述增稠剂为甲基纤维素。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂。
对比例：上海某保温材料科技有限公司生产的发泡水泥保温板。
将实例1至4所得的发泡水泥保温材料制成板材与对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.抗压强度：试样在尺寸为100mm×100mm×100mm的试模中成型，脱模后在标准养护箱内养护至规定龄期。先测定试样尺寸，精确至1mm，并计算试样的受压面积，再采用液压式万能试验机以（2.0±0.5）kn/s的速度连续而均匀地对试样进行加荷，直至破坏，记录破坏荷载。抗压强度按公式（1）计算：
r=p/f（1）
式中：r—试样抗压强度（mpa）；p—破坏荷载（n）；f—受压面积（mm2）；
2.导热系数：试样在尺寸为200mm×200mm×10mm试模中成型，脱模，标准养护后烘干，然后参照gb/t10294，在drh-iii导热系数测试仪（护热平板法）上测定试样的导热系数。
具体检测结果见附图说明，由附图说明图1检测结果可知，本发明技术方案制备的发泡水泥保温材料的保温性能及力学性能显著提高，对其在保温材料领域及更广阔领域应用具有促进作用。