本发明属于新型绿色建筑材料领域，具体涉及一种采用风积沙的承载保温型泡沫混凝土材料及其制备方法。
背景技术：
中国西北地区建设条件复杂且环境恶劣，广泛分布有软弱土地基和沙漠地带，不利于基础建设及经济发展。目前，针对软弱土地基主要采用堆载预压法、换填土方等传统方法来夯实岩层来稳固基础工程，然而这些方法存在压实强度低、固结周期长和路基不均匀沉降等工程问题。承载型泡沫混凝土以其低成本，高比强，快固结等特点极大地提高了建设效率与风沙治理水平，但其强度仍不能满足结构要求。另外，西北地区早晚温差大，而建筑保温性普遍较差导致建筑能耗的显著增大，实现建筑保温是缓解环境资源压力的有效措施。保温型泡沫混凝土是建筑中常见的墙体保温材料，通常与其他结构材料制成复合保温墙板用于建筑保温，但工程应用过程繁琐。而承载型泡沫混凝土的保温性能较差。因此为了扩大泡沫混凝土在建筑结构的应用范围，改善其承载及保温性能具有重要意义。
通常承载型泡沫混凝土的制备为了减少胶凝材料的使用与控制收缩会掺入细砂。细砂来源于天然河砂的筛分或石英砂，二者均对环境造成巨大压力。而西北地区广泛分布的风积沙属于特细砂，且纯度高、表面圆滑。不仅对泡沫体系影响小，而且就地取材能大幅降低泡沫混凝土的生产成本，实现从治砂向用砂的治理观念的转变。但由于风积沙的内聚力低，使所制备的浆料易分层离析，会对泡沫混凝土的性能产生不利影响。改善风积沙浆料的工作性是高效利用风积沙资源的技术基础。
技术实现要素：
发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提供一种采用风积沙的承载保温型泡沫混凝土材料及其制备方法。
技术方案：为了实现上述目的，本发明公开了一种采用风积沙的承载保温型泡沫混凝土材料，其主要由以下重量份比例的原料制成：
普通硅酸盐水泥200-450份
硅灰50-160份
风积沙450-730份
稳泡剂1-3份
聚丙烯纤维1-5份
减水剂4-7份
发泡剂1-2份
水105-240份
所述的普通硅酸盐水泥为pii·52.5级普通硅酸盐水泥；
所述的硅灰其平均粒径大小d50为0.18μm，比表面积不小于15000m2/kg；
所述的风积沙的细度模数为1.2-1.4，粒径为0.08-0.63mm，密度为2.55-2.70g/cm3，吸水率为0.6-0.8％；
所述的稳泡剂为羟丙基甲基纤维素，白色粉末，黏度为20000mpa·s；
所述的聚丙烯纤维的长度为9～12mm，抗拉强度大等于400mpa，密度为0.91g/cm3；
所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量大于等于40％(质量含量)，减水率大于等于30％。
所述的发泡剂为市售复合型发泡剂。
所述水为自来水或饮用水，符合《混凝土用水标准》(jgj63-2006)的要求。
所述采用风积沙的承载保温型泡沫混凝土材料，按照所述比例按以下步骤制备：
(1)将发泡剂、稳泡剂混合均匀，并加水稀释，再预先制备泡沫备用；
(2)取普通硅酸盐水泥、硅灰、聚丙烯纤维及风积沙充分搅拌均匀得到混合干料；
(3)向混合干料中加入减水剂与水搅拌均匀得到混合浆体；
(4)向混合浆体中加入步骤(1)所得预制泡沫并搅拌均匀后装模，一定龄期后脱模并标准养护。
本发明制备的承载保温型泡沫混凝土，能够改善风积沙在泡沫混凝土中的离析问题，同时保证所制备的泡沫混凝土兼具低导热系数和高抗压强度的特点。风积沙资源丰富，且圆形度高，可代替天然骨料制备承载保温型泡沫混凝土。掺入聚丙烯纤维、硅灰用于改善基体的内聚力及孔结构。所制备的承载保温型泡沫混凝土，具有抗压强度高、导热系数小、环保低碳的特点。可应用于承重保温一体化墙体系统及特殊环境下的基础工程。
技术效果：相比现有的承载型泡沫混凝土，本发明使用风积沙作为原料减少了对天然骨料的依赖，不仅实现有效治沙而且降低环境压力与生产成本。通过掺入硅灰改善风积沙浆体的工作性及其硬化浆体的孔结构，提高了承载型泡沫混凝土的抗压强度及其保温性能。
具体实施方式
下面结合具体实例，进一步阐明本发明。
以下实施例所用的原料均选择如下：
普通硅酸盐水泥为pii·52.5级普通硅酸盐水泥；
硅灰其平均粒径大小d50为0.18μm，比表面积不小于15000m2/kg；
风积沙的细度模数为1.2-1.4，粒径为0.08-0.63mm，密度为2.55-2.70g/cm3，吸水率为0.6-0.8％。；
稳泡剂为羟丙基甲基纤维素，白色粉末，黏度为20000mpa·s；
聚丙烯纤维的长度为9～12mm，抗拉强度大等于400mpa，密度为0.91g/cm3
减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量大于等于40％(质量含量)，减水率大于等于30％；
发泡剂为市售复合型发泡剂；
水为自来水或饮用水，符合《混凝土用水标准》(jgj63-2006)的要求。
实施例1
一种采用风积沙的承载保温型泡沫混凝土材料，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥350.0份，硅灰150.0份，风积沙500.0份，稳泡剂2.5份，聚丙烯纤维2.6份，减水剂6.3份，发泡剂1.1份，水200.0份。
制备方法：
(1)将发泡剂、稳泡剂按重量份称重且混合均匀，并按1：50的质量比加水稀释，再利用发泡机预先制备泡沫，得预制泡沫，备用；
(2)按重量份称取普通硅酸盐水泥、硅灰、聚丙烯纤维及风积沙充分搅拌均匀得到混合干料；
(3)向所得混合干料中加入减水剂与水并搅拌均匀得到混合浆体；
(4)向混合浆体中加入步骤(1)中所得预制泡沫并搅拌均匀后装模，24h后脱模，并置于标准养护室中养护28d。
实施例2
一种采用风积沙的承载保温型泡沫混凝土材料，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥336.0份，硅灰144.0份，风积沙480.0份，稳泡剂2.4份，聚丙烯纤维2.7份，减水剂6.0份，发泡剂1.0份，水240.0份。
制备方法：
(1)将发泡剂、稳泡剂按重量份称重且混合均匀，并按1：50的质量比加水稀释，再利用发泡机预先制备泡沫，得预制泡沫，备用；
(2)按重量份称取普通硅酸盐水泥、硅灰、聚丙烯纤维及风积沙充分搅拌均匀得到混合干料；
(3)向所得混合干料中加入减水剂与水并搅拌均匀得到混合浆体；
(4)向混合浆体中加入步骤(1)中所得预制泡沫并搅拌均匀后装模，24h后脱模，并置于标准养护室中养护28d。
实施例3
一种采用风积沙的承载保温型泡沫混凝土材料，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥289.7份，硅灰124.1份，风积沙620.7份，稳泡剂2.1份，聚丙烯纤维2.5份，减水剂5.2份，发泡剂1.3份，水165.5份。
制备方法：
(1)将发泡剂、稳泡剂按重量份称重且混合均匀，并按1：50的质量比加水稀释，再利用发泡机预先制备泡沫，得预制泡沫，备用；
(2)按重量份称取普通硅酸盐水泥、硅灰、聚丙烯纤维及风积沙充分搅拌均匀得到混合干料；
(3)向所得混合干料中加入减水剂与水并搅拌均匀得到混合浆体；
(4)向混合浆体中加入步骤(1)中所得预制泡沫并搅拌均匀后装模，24h后脱模，并置于标准养护室中养护28d。
实施例4
一种采用风积沙的承载保温型泡沫混凝土材料，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥425.0份，硅灰75.0份，风积沙500.0份，稳泡剂2.5份，聚丙烯纤维2.6份，减水剂6.3份，发泡剂1.1份，水200.0份。
制备方法：
(1)将发泡剂、稳泡剂按重量份称重且混合均匀，并按1：50的质量比加水稀释，再利用发泡机预先制备泡沫，得预制泡沫，备用；
(2)按重量份称取普通硅酸盐水泥、硅灰、聚丙烯纤维及风积沙充分搅拌均匀得到混合干料；
(3)向所得混合干料中加入减水剂与水并搅拌均匀得到混合浆体；
(4)向混合浆体中加入步骤(1)中所得预制泡沫并搅拌均匀后装模，24h后脱模，并置于标准养护室中养护28d。
实施例5
一种采用风积沙的承载保温型泡沫混凝土材料，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥350.0份，硅灰150.0份，风积沙500.0份，稳泡剂2.5份，聚丙烯纤维1.6份，减水剂6.3份，发泡剂1.1份，水200.0份。
制备方法：
(1)将发泡剂、稳泡剂按重量份称重且混合均匀，并按1：50的质量比加水稀释，再利用发泡机预先制备泡沫，得预制泡沫，备用；
(2)按重量份称取普通硅酸盐水泥、硅灰、聚丙烯纤维及风积沙充分搅拌均匀得到混合干料；
(3)向所得混合干料中加入减水剂与水并搅拌均匀得到混合浆体；
(4)向混合浆体中加入步骤(1)中所得预制泡沫并搅拌均匀后装模，24h后脱模，并置于标准养护室中养护28d。
实施例6
一种采用风积沙的承载保温型泡沫混凝土材料，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥350.0份，硅灰150.0份，风积沙500.0份，稳泡剂2.5份，聚丙烯纤维2.6份，减水剂6.3份，发泡剂1.1份，水200.0份。
制备方法：
(1)将发泡剂、稳泡剂按重量份称重且混合均匀，并按1：50的质量比加水稀释，再利用发泡机预先制备泡沫，得预制泡沫，备用；
(2)按重量份称取普通硅酸盐水泥、硅灰、聚丙烯纤维及风积沙充分搅拌均匀得到混合干料；
(3)向所得混合干料中加入减水剂与水并搅拌均匀得到混合浆体；
(4)向混合浆体中加入步骤(1)中所得预制泡沫并搅拌均匀后装模，24h后脱模，并置于标准养护室中养护28d。
实施例7
一种采用风积沙的承载保温型泡沫混凝土材料，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥200份，硅灰50份，风积沙450份，稳泡剂1份，聚丙烯纤维1份，减水剂4份，发泡剂1份，水105份。
制备方法：
(1)将发泡剂、稳泡剂按重量份称重且混合均匀，并按1：50的质量比加水稀释，再利用发泡机预先制备泡沫，得预制泡沫，备用；
(2)按重量份称取普通硅酸盐水泥、硅灰、聚丙烯纤维及风积沙充分搅拌均匀得到混合干料；
(3)向所得混合干料中加入减水剂与水并搅拌均匀得到混合浆体；
(4)向混合浆体中加入步骤(1)中所得预制泡沫并搅拌均匀后装模，24h后脱模，并置于标准养护室中养护28d。
实施例8
一种采用风积沙的承载保温型泡沫混凝土材料，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥450份，硅灰160份，风积沙730份，稳泡剂3份，聚丙烯纤维5份，减水剂7份，发泡剂2份，水240份。
制备方法：
(1)将发泡剂、稳泡剂按重量份称重且混合均匀，并按1：50的质量比加水稀释，再利用发泡机预先制备泡沫，得预制泡沫，备用；
(2)按重量份称取普通硅酸盐水泥、硅灰、聚丙烯纤维及风积沙充分搅拌均匀得到混合干料；
(3)向所得混合干料中加入减水剂与水并搅拌均匀得到混合浆体；
(4)向混合浆体中加入步骤(1)中所得预制泡沫并搅拌均匀后装模，24h后脱模，并置于标准养护室中养护28d。
对比例1
一种采用风积沙的承载保温型泡沫混凝土材料，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥450份，风积沙450份，稳泡剂2.5份，减水剂6.3份，发泡剂1.1份，水180份。
制备方法同上。
性能检测：
对实施例1～6及对比例1的泡沫混凝土测试性能，结果如表1。
表1性能测试结果
与对比例1相比，实施例1～6中所掺入的适量的聚丙烯纤维及风积沙骨料起到协同效应，显著减小制品的干燥收缩且提升了材料可靠性及抗压强度；另外硅灰的掺入既增加了风积沙浆体的内聚力，使得风积沙浆体离析问题得到有效控制，也改善了孔结构的封闭性，提高了制品的保温性能及防水性能。