[发明专利]基于二氧化硅的水泥基多孔材料及其制备方法

说明书

本发明涉及建筑材料技术领域，公开了基于二氧化硅的水泥基多孔材料及其制备方法，水泥基多孔材料主要由水泥、掺合料、水、外加剂以及二氧化硅分散液混合后凝结硬化得到；其中二氧化硅分散液是二氧化硅颗粒分散在水中形成的分散体系。本发明因水泥水化反应未能完全消耗引入的水，致使毛细孔空间的大量形成，水泥水化产物与球形状的二氧化硅表面发生火山灰反应，水泥水化产物在二氧化硅上生长、相互搭接，能够细化分割毛细孔空间，并在毛细孔空间中大量构筑出纳米孔空间，增加水泥复合多孔材料中纳米孔比例；同时通过纳米孔结构对毛细空间的构筑，强化了材料的微观结构，有利于材料强度的发展，使水泥基多孔材料的力学性能得到提高。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及基于二氧化硅的水泥基多孔材料及其制备方法。

背景技术

水泥基多孔材料因工艺简单、成本低、安全防火等优点在用作建筑保温隔热材料方面有着巨大的潜力，常见的水泥基多孔材料是指通过铝粉、双氧水等加气剂在水泥基材料内部引气成孔或通过预制泡沫、轻骨料等携带泡孔结构到水泥基材料内部而制备的具备丰富气孔结构的水泥基材料。

向水泥基材料内部引入更多的气孔结构可以实现材料超轻化并进一步提高其保温隔热性能，但是同时气孔的引入也会导致水泥基多孔材料力学性能大幅度弱化，特别是孔径在0.1μm以上的孔含量越高，多孔材料的力学性能就会显著降低。研究表明，气孔纳米化、合理的纳米孔比例和孔隙率在实现轻质高强、低导热的水泥基材料设计制备方面有巨大的潜力。

发明内容

基于以上问题，本发明提供基于二氧化硅的水泥基多孔材料及其制备方法，因水泥水化反应未能完全消耗引入的水，致使毛细孔空间的大量形成，水泥水化产物与球形状的二氧化硅表面发生火山灰反应，水泥水化产物在二氧化硅上生长、相互搭接，能够细化分割毛细孔空间，并在毛细孔空间中大量构筑出纳米孔空间，增加水泥复合多孔材料中纳米孔比例；同时通过纳米孔结构对毛细空间的构筑，强化了材料的微观结构，有利于材料强度的发展，使水泥基多孔材料的力学性能得到提高。

为实现上述技术效果，本发采用了以下技术方案：

一种基于二氧化硅的水泥基多孔材料，水泥基多孔材料主要由水泥、掺合料、水、外加剂以及二氧化硅分散液混合均匀后凝结硬化得到的多孔材料；其中，水灰比为0.2-2，外加剂用量为水泥、掺合料质量的0-30％；二氧化硅分散液是二氧化硅颗粒分散在水中形成的分散体系。

进一步地，掺合料是水泥及掺合料总质量的0-99％，掺合料主要是矿渣、粉煤灰、硅灰、膨胀剂或纤维中的任意一种或多种。

进一步地，外加剂包括减水剂、减缩剂、缓凝剂或早强剂中的任意一种或多种。

进一步地，水泥基多孔材料的干密度为50-1800kg/m³，孔隙率为20-98％，平均孔径为2-100nm，累计孔容积0.13-19.50cc/g。

进一步地，水泥基多孔材料的干密度为700-1250kg/m³，孔隙率为50-75％，平均孔径为25-35nm，累计孔容积0.45-1.45cc/g；其中，纳米孔平均孔径7-15nm，纳米孔容积为0.16-0.90cc/g。

为是实现上述技术效果，本发明还提供了基于二氧化硅的水泥基多孔材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将二氧化硅粉末加入水中用，采用机械搅拌、超声波分散、添加减水剂或添加表面活性剂方式中的任意一种或多种形式将二氧化硅分散在水中，形成的二氧化硅分散液；

S2、按配比称量水泥、掺合料、水、外加剂并搅拌均匀，制得基体材料；

S3、将制得的二氧化硅分散液与基体材料按任意比混合搅拌均匀制得中间浆体；

S4、将中间浆体成型养护，然后干燥后得到水泥基多孔材料。