[发明专利]一种超低表观密度、抗开裂的水泥基材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明一种超低表观密度、抗开裂的水泥基材料及其制备方法，具体是制备一种可代替易燃轻质聚苯板，既可用于外墙保温、屋面保温以及制作非承重墙体，又可解决水泥基材料易开裂、难修复等问题的表观密度为80kg/m³～150kg/m³的轻质水泥基材料的方法，属于建筑材料技术领域。

技术背景

水泥基材料是结构工程中用量最大的人造建筑材料。轻质水泥基材料一般用于高层建筑的内墙材料和其他非承重结构，主要发挥保温绝热作用，故对轻质水泥基材料的强度并没有过高的要求。实际工程应用中，轻质水泥基材料的密度等级一般是300-1200kg/m³，只有粘土砖的1/3-1/10。由于轻质水泥基材料密度小，将其应用于建筑物的内外墙体、层面、楼面和立柱等部位，可以使建筑物的自重降低25%左右。随着建筑物向高层、大跨方向发展，建筑材料的自重也越来越受到人们的关注。

由于轻质水泥基材料的表观密度还有进一步降低的空间，国内外相继展开了对超轻质水泥基材料的研究。秦璜等以硅酸盐水泥为主要原料，添加适宜的外加剂，制得密度290kg/m³，28d抗压强度可达1.1MPa的轻质水泥基材料。蔡娜等以粉煤灰0.4、水料比0.54、稳泡剂WH0.30%、发泡剂FP5.0%、碳酸锂0.34%和1.2%的聚丙烯纤维制备出容重279kg/m³、强度为0.51MPa的轻质水泥基材料。杨树新等以膨胀珍珠岩为轻集料，快硬水泥为胶结料，通过空压制泡法引入微小气泡，制成密度小于200kg/m³的超轻型水泥基材料芯材保温砌块。杨奉源等制备的191kg/m³EPS-FC强度可达0.42MPa。徐文等在研究降低外墙外保温用轻质水泥基板密度的试验中测得的最低密度为187kg/m³。北京广慧精研泡沫混凝土科技公司研究的作为机场跑道阻滞材料的水泥基材料，绝干密度为180-280kg/m³、抗压强度0.2-0.6MPa。扈士凯等研究了磨细矿渣、粉煤灰、膨润土等矿物掺合料对低容重水泥基材料基本性能的影响，测得含矿渣的最低密度为193kg/m³，含膨润土的最低密度为187kg/m³，含粉煤灰的最低密度为176kg/m³。中国建筑材料科学研究院研究的轻质水泥基材料，表观密度可低至150kg/m³。

水泥基材料的结构在基础、钢筋或内部相邻部分的约束下因水化反应而产生体积收缩，水泥基材料的收缩因受到约束会引起拉应力，由于其早龄期的抗拉强度不高，其收缩易引起开裂。至今为止其易开裂、难修复等问题依旧困扰着工程界，尤其是其早龄期开裂将对构筑物整个生命周期产生影响，严重限制了其在工程中的广泛应用。轻质水泥基材料由于疏松多孔，强度低，尤其易于收缩开裂，如何经济有效地解决其收缩开裂问题，是影响其实际应用的重要问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种可代替易燃轻质聚苯板，既可用于外墙保温、屋面保温以及制作非承重墙体，又可解决水泥基材料易开裂、难修复等问题的表观密度为80kg/m³～150kg/m³的轻质水泥基材料的制备工艺。

为了达到上述目的，本发明经过长期对低表观密度80kg/m³的水泥基材料与收缩开裂权重值之间的关系研究，寻找相关材料来抑制轻质水泥基材料的收缩开裂程度。本发明采用物理发泡的方法，制备得到表观密度为80kg/m³～150kg/m³轻质水泥基材料，该方法低成本、低能耗，所得材料轻质、保温、隔热且具有良好施工性能。同时解决了用该材料做成的外墙保温、屋面保温以及制作非承重墙体易开裂、难修复等问题，即具有良好防裂性能。

具体方案是：

第一步，先按重量份数量取水泥：有机纤维：植物纤维：早强剂：促凝剂，减水剂：水=500：0-3：0-3：1-14：45-70：1-1.5：150-325；然后将水泥，有机纤维，植物纤维一起放入容器内，用搅拌器搅拌均匀待用；接着，将早强剂，促凝剂，减水剂与水，充分混合后倒入搅拌器中，搅拌均匀，得到浆体；

第二步，先按重量份数量取发泡剂：水=1：30-80，然后将发泡剂和水混合均匀，倒入发泡机中发泡，得到泡沫溶液，将泡沫溶液静置5-8min，得到泡沫；