[发明专利]一种多孔轻质自保温材料及其制备方法

说明书

本发明涉及建筑材料技术领域，具体公开了一种多孔轻质自保温材料及其制备方法。所述多孔轻质自保温材料包括如下组分：煤矸石粉、粉煤灰、减水剂、泡花碱、聚丙烯纤维、硅酸盐水泥、含铝固化剂、复合发泡剂、微硅粉和水。本发明制备的多孔轻质自保温材料干密度≤650kg/m³，抗压强度高达10MPa，厚度仅为在100mm‑300mm，传热系数可低至0.13W/(m²·K)，大大提高了同等容重的传统泡沫混凝土的抗压强度，不添加其他保温材料就能达到被动房保温标准，节能效果显著，并且成本比传统保温材料降低了50％‑70％，为泡沫混凝土在建筑材料领域的应用开辟了一条全新路径，具有大面积应用和推广的价值。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种多孔轻质自保温材料及其制备方法。

背景技术

我国是煤炭生产大国，每年生产约6-7亿吨煤矸石，大量的煤矸石基本都堆积在山沟和耕地上，一旦雨季到来溢出来的废水会给土壤、地下水造成严重污染，因此对煤矸石的二次利用成为研究热点。现阶段对煤矸石的利用率仅为30％左右，主要用于发电、提取各种铝制化合物和建筑用砖等方面，虽然这些应用实现了煤矸石的部分资源化利用，但是现有技术中煤矸石的利用率很低，甚至会造成二次污染。

现有技术中大多数工艺中仅将煤矸石作为普通砂石料用于建筑材料中，虽然也有一些利用煤矸石制作保温建筑材料的报道，但是其制备的材料传热系数高，保温性能远远达不到被动房的建筑标准(德国被动房研究所PHI的传热系数标准为低于0.15W/(m²·K))。此外，现有的煤矸石保温建筑材料还普遍存在成本高、材料厚重、抗压强度低以及节能标准无法满足被动房标准等问题。因此，本领域亟需开发一种成本低、保温性能和力学性能均满足被动房建筑标准的保温材料。

发明内容

针对现有技术中煤矸石保温建筑材料普遍存在传热系数高、成本高、材料厚重、抗压强度低以及节能标准无法满足被动房标准的问题，本发明提供一种多孔轻质自保温材料。

以及，本发明还提供上述多孔轻质自保温材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种多孔轻质自保温材料，包括如下重量份数的原料组分：煤矸石粉：55份-70份，粉煤灰：8份-12份，减水剂：0.3份-0.5份，泡花碱：0.2份-0.4份，聚丙烯纤维：0.5份-0.7份，硅酸盐水泥：15份-25份，含铝固化剂：0.02份-0.04份，复合发泡剂：0.4份-0.6份，微硅粉：7份-11份和水：35份-45份。

其中，所述复合发泡剂为质量比为3-5:0.8-1.1的动物蛋白发泡剂与氟碳发泡剂的混合物。

相对于现有技术，本发明提供的多孔轻质自保温材料使用煤矸石作为主体材料，大大降低了现有泡沫混凝土的成本；采用具有持续发泡能力的复合发泡剂，可以充分发挥出煤矸石自身的微膨胀性能，两者充分反应可以持续产生稳定的多孔结构，显著提升其保温性能，在此基础上加入优选的含铝固化剂可以进一步促进煤矸石和硅酸盐水泥与发泡剂、减水剂和聚丙烯纤维之间的交联作用，可使多孔轻质材料的强度提高60-70％。

本发明选择复合发泡剂与煤矸石、含铝固化剂等原料，各组分之间经充分反应形成多孔轻质泡沫混凝土材料，充分发挥了动物蛋白发泡剂和氟碳发泡剂持续发泡的能力以及煤矸石微膨胀和热值高的特点，使得制备的保温材料的保温性能和力学性能均满足被动房的建筑标准，在自保温材料中凸显出明显的优势和优异的效果。

本申请制备的多孔轻质自保温材料的干密度≤650kg/m³，抗压强度高达10MPa，厚度为100mm-300mm，传热系数可低至0.13W/(m²·K)不用其他保温材料就能达到被动房保温标准，节能效果显著，且相对于现有煤矸石保温材料成本降低了50％～70％，有利于工业推广和应用。