本发明涉及建筑混凝土技术领域，具体为一种发泡混凝土及其制备方法。
背景技术
常用的墙体保温材料有发泡聚苯乙烯、发泡聚氨酯、岩棉、保温砂浆、发泡玻璃、传统发泡混凝土等。发泡聚苯乙烯和发泡聚氨酯隔热性能优异，但是其遇火易燃、产生窒息性烟雾，严重威胁业主安全；岩棉隔热性能优异，但遇水失效，并且施工难度大；保温砂浆防火性能好，但是导热系数相对较高；发泡玻璃容易掉渣，成本较高，影响其工程应用。
与现有保温材料相比，发泡混凝土属于a级保温材料，且具有强度高、成本低等优势，但是其隔热保温性能不及有机泡沫保温材料。因此，进一步提高发泡混凝土的保温隔热性能具有重要意义。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种发泡混凝土及其制备方法，解决了发泡混凝土隔热保温性能不及有机泡沫保温材料的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种发泡混凝土及其制备方法，由气凝胶粉体、发泡混凝土和纤维组成，所述气凝胶粉体由内部疏水层和表面亲水层构成，所述表面亲水层厚度为0.1~100μm。
优选的，所述纤维毡为玻璃纤维毡、玄武岩纤维毡、氧化铝纤维毡、碳纤维毡、聚氯乙烯纤维毡中的一种或多种。
一种发泡混凝土及其制备方法，包括以下步骤：
第一步：
气凝胶粉体改性；
第二步：
气凝胶粉体与胶凝材料干混，然后加水湿混；
第三步：
湿混合料与化学发泡剂混合，搅拌；
第四步：
将第三步的湿混合料浸润至纤维料体中，发泡。
优选的，所述第一步包括疏水改性步骤；所述疏水改性步骤为在密闭的疏水改性剂气相环境中对气凝胶粉体进行疏水改性；所述疏水改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、n-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
优选的，所述第一步还包括表面亲水改性步骤；所述表面亲水改性步骤为采用表面亲水改性溶液对疏水气凝胶粉体表面进行改性；所述表面亲水改性溶液是表面活性剂和低表面张力溶剂的水溶液或低表面张力溶剂的水溶液；所述表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种或多种；所述阴离子型表面活性剂为脂肪醇磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、甘油脂肪酸酯硫酸盐、硫酸化蓖麻酸盐、环烷硫酸盐、脂肪酰胺烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪酸甲酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐中的一种或多种；所述阳离子型表面活性剂为脂肪族铵盐；所述两性表面活性剂为烷基氨基酸、羧酸基甜菜碱、磺基甜菜碱、磷酸酯甜菜碱、烷基羟基氧化胺中的一种或多种；所述非离子型表面活性剂为脂肪族聚酯、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烯加成物、失水山梨醇酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基酯酰胺中的一种或多种；所述低表面张力溶剂为丙酮、正己烷、正戊烷、正庚烷、乙醇、异丙醇、叔丁醇、丙二醇、甘油中的一种或多种。
优选的，所述表面亲水改性步骤中，还包括外加物理场作用步骤；所述外加物理场作用步骤为远红外辐射、搅拌、超声波处理、球磨中的一种。
优选的，所述第一步还包括干燥处理步骤；所述干燥处理步骤为远红外干燥、喷雾干燥、微波干燥、常压干燥、超临界干燥、亚临界干燥、冷冻干燥中的一种。
优选的，所述第二步和/或第三步中还可以加入相变储能材料、轻骨料、掺合料、纤维、阻燃剂、木粉、外加剂中的一种或多种；所述相变储能材料为微胶囊包覆的无机水和盐、高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸中的一种或多种；所述轻骨料为炉渣、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、玻化微珠、轻砂、聚氨酯泡沫颗粒、聚苯乙烯泡沫颗粒的一种或多种；所述掺和料为增钙粉煤灰、ⅱ级粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磷渣粉中的一种或多种；所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种；所述外加剂为所述表面活性剂、减水剂、憎水剂、促凝剂、缓凝剂、增稠剂、稳泡剂、防腐剂中的一种或多种；所述减水剂为聚羧酸类减水剂、木质素磺酸钠盐减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂中的一种或多种；所述憎水剂为硬磺酸盐憎水剂、有机硅憎水剂中的一种或多种；所述促凝剂为硅酸钠、硫酸铝、硝酸钠、硝酸钙、硫酸钠、碳酸钠、碳酸锂中的一种或多种；所述缓凝剂为柠檬酸、多聚磷酸钠、骨胶蛋白质、硼砂中的一种或多种；所述增稠剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、膨润土、白炭黑、淀粉中的一种或多种；所述稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硅树脂聚醚乳液、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺中的一种或多种；所述防腐剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、1,3,5-三(2-羟乙基)均三嗪、六氢-1,3,5-三乙基-三嗪中的一种或多种。
优选的，所述胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氯氧镁水泥、石膏、石灰、水玻璃、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、氟碳树脂中的一种或多种。
优选的，所述化学发泡剂为双氧水发泡剂、碳酸氢铵发泡剂、偶氮二甲酰胺发泡剂、铝粉发泡剂中的一种或多种。
有益效果如下：
1、本发明将纤维与发泡混凝土复配，使得纤维增强发泡混凝土中均匀分布，发泡混凝土仍保持纳米多孔结构；与市场上现有发泡混凝土相比，本发明的发泡混凝土具有更加优异的力学性能和保温隔热性能，可广泛适用于绿色建筑和超低能耗以及近零能耗建筑的外墙、自保温墙体、楼层隔板等领域。
2、本发明将发泡混凝土与纤维复合，可以显著提高发泡混凝土的抗折性能、抗压性能，有可能赋予发泡混凝土一定的柔韧性，并且可以降低发泡混凝土的干燥收缩值。
具体实施方式
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种发泡混凝土及其制备方法，由气凝胶粉体、发泡混凝土和纤维组成，气凝胶粉体由内部疏水层和表面亲水层构成，表面亲水层厚度为0.1~100μm，纤维毡为玻璃纤维毡、玄武岩纤维毡、氧化铝纤维毡、碳纤维毡、聚氯乙烯纤维毡中的一种或多种。
一种发泡混凝土及其制备方法，包括以下步骤：
第一步：
气凝胶粉体改性；
第二步：
气凝胶粉体与胶凝材料干混，然后加水湿混；
第三步：
湿混合料与化学发泡剂混合，搅拌；
第四步：
将第三步的湿混合料浸润至纤维料体中，发泡。
第一步包括疏水改性步骤；疏水改性步骤为在密闭的疏水改性剂气相环境中对气凝胶粉体进行疏水改性；疏水改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、n-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种，第一步还包括表面亲水改性步骤；表面亲水改性步骤为采用表面亲水改性溶液对疏水气凝胶粉体表面进行改性；表面亲水改性溶液是表面活性剂和低表面张力溶剂的水溶液或低表面张力溶剂的水溶液；表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种或多种；阴离子型表面活性剂为脂肪醇磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、甘油脂肪酸酯硫酸盐、硫酸化蓖麻酸盐、环烷硫酸盐、脂肪酰胺烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪酸甲酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐中的一种或多种；阳离子型表面活性剂为脂肪族铵盐；两性表面活性剂为烷基氨基酸、羧酸基甜菜碱、磺基甜菜碱、磷酸酯甜菜碱、烷基羟基氧化胺中的一种或多种；非离子型表面活性剂为脂肪族聚酯、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烯加成物、失水山梨醇酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基酯酰胺中的一种或多种；低表面张力溶剂为丙酮、正己烷、正戊烷、正庚烷、乙醇、异丙醇、叔丁醇、丙二醇、甘油中的一种或多种，表面亲水改性步骤中，还包括外加物理场作用步骤；外加物理场作用步骤为远红外辐射、搅拌、超声波处理、球磨中的一种，第一步还包括干燥处理步骤；干燥处理步骤为远红外干燥、喷雾干燥、微波干燥、常压干燥、超临界干燥、亚临界干燥、冷冻干燥中的一种，第二步和/或第三步中还可以加入相变储能材料、轻骨料、掺合料、纤维、阻燃剂、木粉、外加剂中的一种或多种；相变储能材料为微胶囊包覆的无机水和盐、高级脂肪烃、多元醇、多羟基羧酸中的一种或多种；轻骨料为炉渣、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、玻化微珠、轻砂、聚氨酯泡沫颗粒、聚苯乙烯泡沫颗粒的一种或多种；掺和料为增钙粉煤灰、ⅱ级粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磷渣粉中的一种或多种；阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种；外加剂为表面活性剂、减水剂、憎水剂、促凝剂、缓凝剂、增稠剂、稳泡剂、防腐剂中的一种或多种；减水剂为聚羧酸类减水剂、木质素磺酸钠盐减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂中的一种或多种；憎水剂为硬磺酸盐憎水剂、有机硅憎水剂中的一种或多种；促凝剂为硅酸钠、硫酸铝、硝酸钠、硝酸钙、硫酸钠、碳酸钠、碳酸锂中的一种或多种；缓凝剂为柠檬酸、多聚磷酸钠、骨胶蛋白质、硼砂中的一种或多种；增稠剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、膨润土、白炭黑、淀粉中的一种或多种；稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硅树脂聚醚乳液、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺中的一种或多种；防腐剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、1,3,5-三(2-羟乙基)均三嗪、六氢-1,3,5-三乙基-三嗪中的一种或多种，本发明将纤维与发泡混凝土复配，使得纤维增强发泡混凝土中均匀分布，发泡混凝土仍保持纳米多孔结构；与市场上现有发泡混凝土相比，本发明的发泡混凝土具有更加优异的力学性能和保温隔热性能，可广泛适用于绿色建筑和超低能耗以及近零能耗建筑的外墙、自保温墙体、楼层隔板等领域，本发明将发泡混凝土与纤维复合，可以显著提高发泡混凝土的抗折性能、抗压性能，有可能赋予发泡混凝土一定的柔韧性，并且可以降低发泡混凝土的干燥收缩值，胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氯氧镁水泥、石膏、石灰、水玻璃、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、氟碳树脂中的一种或多种，化学发泡剂为双氧水发泡剂、碳酸氢铵发泡剂、偶氮二甲酰胺发泡剂、铝粉发泡剂中的一种或多种。
操作方法：
采用以下步骤制备发泡混凝土：
（1）使用接触角测量仪检测待处理的sio2气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为55°，然后将粒径为56μm的sio2气凝胶粉体放置于真空加热炉中，用容器将称量后的六甲基二硅氮烷放置于真空加热炉中，加热气化，疏水改性1.5h，得到疏水sio2气凝胶粉体，用接触角测量仪检测疏水sio2气凝胶粉体表面与水的接触角，检测结果为147°；
（2）在室温下，按质量比1:1:100称取乙醇、正己烷以及去离子水，混合均匀，配置成表面亲水改性溶液；
（3）按疏水sio2气凝胶粉体和表面亲水改性溶液的体积比1:3，称取表面改性溶液，并倒入相应容器中，将经过步骤（1）的疏水sio2气凝胶粉体与表面亲水改性溶液混合，球磨处理25min后，取出过滤；
（4）将步骤（3）得到的表面含有亲水改性溶液的sio2气凝胶粉体放置于远红外干燥炉中，在120℃温度下，干燥0.5h，随炉冷却到50℃以下后取出，对sio2行检测，检测结果显示，表面亲水层厚度为7.9μm；
（5）按配比依次称取步骤（4）制得的改性sio2气凝胶粉体、425普通硅酸盐水泥、可再分散乳胶粉、羟甲基纤维素、聚羧酸类减水剂、硫酸钠，进行干法混合，得到干混合料；
（6）将步骤（5）得到的干混合料加水进行湿法混合，得到湿混合料；
（7）将步骤（6）得到的湿混合料与铝粉发泡剂混合，机械搅拌5min；然后在1.5mpa的空气压力下，将上述湿料浸润至150kg/m3的玄武岩纤维毡中，发泡，即得发泡混凝土。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。