[发明专利]一种硫酸钙晶须气凝胶泡沫混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硫酸钙晶须气凝胶泡沫混凝土及其制备方法。本发明所述硫酸钙晶须气凝胶泡沫混凝土，其制备原料包括胶凝材料、气凝胶粉体、硫酸钙晶须、增稠剂、发泡剂和水；其中，所述胶凝材料、气凝胶粉体、硫酸钙晶须的质量比为1:0.01～0.3:0.001～0.01；所述硫酸钙晶须直径为1～10μm，长径比10～500，廉价的硫酸钙晶须掺入在气凝胶泡沫混凝土基体中，高长径比的晶须具有很强的柔性、粘结效率高，能减少气凝胶泡沫混凝土基体裂纹的扩张，显著改善了气凝胶泡沫混凝土的力学性能和成块性，还简化了制备工艺。可广泛应用于建筑墙体保温、道路填充、屏障隔声等领域。

技术领域

本发明属于土木建筑与保温材料领域，具体涉及一种硫酸钙晶须气凝胶泡沫混凝土及其制备方法。

背景技术

泡沫混凝土是一种节能、环保型墙体保温材料，具有密度小、保温隔热性好、隔音耐火性强和抗震性优良等特点，被广泛用于建筑节能等领域。但轻质的泡沫混凝土也存在一定的局限性，例如强度低、吸水开裂等缺点。

随着泡沫混凝土的快速发展，目前，市面上已出现掺杂各种外加料的泡沫混凝土，而气凝胶泡沫混凝土是其中最为轻质的泡沫混凝土；气凝胶是一种轻质多孔、非晶体固体材料，具有超级保温隔热性能，将气凝胶掺入泡沫混凝土中具有降低泡沫混凝土的自重和填充气孔孔隙的潜在优势，有望在低孔隙率下制备出低密度，低导热的泡沫混凝土。专利CN205804646 U提出了一种气凝胶泡沫混凝土保温防火板，该板具有低密度、低导热系数、低吸水率，但气凝胶与胶凝材料之间常常因为界面强度低，导致泡沫混凝土力学性能显著降低，且容易导致气凝胶粉体从混凝土基体中脱落，严重影响泡沫混凝土的工程应用。文献《轻质低导热气凝胶泡沫混凝土的制备与性能实验研究》实验制备出一种密度270.2kg/m³、导热系数0.069W/(m.K)的超轻质泡沫混凝土，但制做的泡沫混凝土存在孔径大小不均匀、强度低等缺点，难以获得较高力学性能的超轻泡沫混凝土。

近年来，在人工控制条件下以单晶形式生长制得纤维—晶须，其直径非常小(微米数量级)而且原子排列高度有序，使其具有高强度、高模量和高伸长率，在复合材料增强方面取得了显著的效果，明显优于其他短切纤维或纤维毡。其中，硫酸钙晶须是以生石膏为原料经特定工艺及配方合成的硫酸钙纤维状单晶体，具有单晶形式、均匀横截面和完善的内部结构，使其具有高强度、高模量、高韧性耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、无毒等特点，作为增强材料具有广泛应用前景。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种硫酸钙晶须气凝胶泡沫混凝土保温材料，该保温材料在具有超轻、良好保温隔热性能的同时，也使得气凝胶泡沫混凝土具有良好的力学性能和稳定性。

将硫酸钙晶须用于气凝胶泡沫混凝土增强，一方面利用硫酸钙晶须的针状完善结构和高强度、高模量、高伸长率，可取得较短切纤维或纤维毡更好的泡沫混凝土增强效果；另一方面，由于硫酸钙晶须的微细直径与气凝胶粉体纳米尺寸更为接近，可获得更好的界面优化性能，从而有效提高泡沫混凝土的稳定性和可靠性。

本发明的另一目的在于提供了一种硫酸钙晶须气凝胶泡沫混凝土的制备方法。克服现有技术中制备工艺复杂、气凝胶与混凝土结合程度不高等问题。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种硫酸钙晶须气凝胶泡沫混凝土材料，其制备原材料包括胶凝材料、气凝胶粉体、硫酸钙晶须、增稠剂、发泡剂和水；其中，所述胶凝材料、气凝胶粉体、硫酸钙晶须的质量比为1:0.01～0.3:0.001～0.01；所述硫酸钙晶须呈均匀分散状，直径为1～10μm，长径比为10～500。

所述硫酸钙晶须气凝胶泡沫混凝土材料是先将增稠剂和水配制成增稠水，将发泡剂和水制成泡沫；然后将胶凝材料、气凝胶粉体、硫酸钙晶须和增稠水制成硫酸钙晶须气凝胶混凝土浆体，再将硫酸钙晶须气凝胶混凝土浆体与泡沫混合得到混合浆体，最后将混合浆体进行静置及养护后得到。

进一步地，所述硫酸钙晶须呈均匀分散状。