CN105314952B - 一种钙矾石胶体为模板剂的承重保温混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种承重保温混凝土及其制备方法，特别涉及以钙矾石胶体为模板剂，形成水相均匀的三维网络微孔结构，通过添加胶凝胶材料、细骨料、粗骨料、掺合料和外加剂，制备出一种均匀微孔结构的同时具备承重能力和保温功能的新型混凝土。本发明承重保温混凝土具有轻质、高强、低导热系数的特点，可在工厂预制成砖块、砌块和板材或装配式楼梯、墙板、楼板、阳台板、屋面板等部件，也可以在施工现场现浇，兼容目前加气混凝土生产工艺、发泡混凝土生产工艺和普通混凝土预制生产工艺，利于传统混凝土产业的转型升级，对推动我国住宅产业化和绿色建筑混凝土材料的发展有显著的现实意义。

Description

一种钙矾石胶体为模板剂的承重保温混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种承重保温混凝土及其制备方法，特别涉及以钙矾石胶体为模板剂，形成水相均匀的三维网络微孔结构，通过添加胶凝材料、细骨料、粗骨料、掺合料和外加剂，制备出一种同时具备承重能力和保温功能的新型混凝土。本发明承重保温混凝土具有轻质、高强、低导热系数的特点，可在工厂预制成砖块、砌块和板材或装配式楼梯、墙板、楼板、阳台板、屋面板等部件，也可以在施工现场现浇，对推动我国住宅产业化和绿色建筑混凝土材料的发展有显著的现实意义。

背景技术

随着住宅产业化和绿色建筑和在国内的迅速发展，对高性能的新型墙体材料提出了新的要求，特别是对同时具备承重能力和良好保温性能的承重保温一体化产品的需求尤为迫切。

国家标准GB50368-2005《住宅建筑规范》中明确规定，住宅结构用混凝土的强度等级不应低于C20；住宅结构中承重砌体材料的强度应符合下列规定：烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖的强度等级不应低于MU10，混凝土砌块的强度等级不应低于MU7.5。

另一方面，目前市场已有的墙体保温材料，加气混凝土、泡沫混凝土等强度普遍低于MU7.5，大部分的泡沫混凝土、保温砂浆、岩棉板、珍珠岩板、聚苯乙烯板、聚氨酯泡沫、酚醛树脂板等强度更是普遍低于0.5MPa。

为解决承重结构和保温功能之间的突出矛盾，研究人员采用了以下技术方案。

1）传统混凝土或钢结构包覆或填充保温材料的三明治复合结构。这是目前研究人员采取最多的技术方案。专利CN201210537679.9，公开了一种保温承重复合轻质建筑板材，包括轻钢骨架、轻质泡沫混凝土、连接件，连接件与竖向钢龙骨相连接,轻钢骨架周围整体浇注有轻质发泡混凝土。专利CN02159997.1公开了一种发泡水泥复合板及其生产制造方法，主要由主框架、发泡水泥芯材、钢桁架和面层构成；发泡水泥复合板是以发泡水泥为芯层，其上下设有由抗裂材料增强的面层，板周边或板内设有型钢或混凝土构成的主框架，在发泡水泥芯层内设有与主框架相连的钢桁架。专利CN201220496538.2公开了一种节能保温外墙板，由内而外依次为承重层、保温层、抗冲击层、装饰构成。专利CN201320487894.2公开了一种可作承重墙的泡沫陶粒混凝土复合板，包括纤维水泥板结构与泡沫陶粒混凝土层结构，泡沫陶粒混凝土层结构夹于两纤维水泥板之间。专利CN201310480236.5公开了一种混凝土复合自保温砌块，由芯料及将芯料四周进行包覆的轻集料混凝土砌块组成，芯料为保温层，轻集料混凝土砌块为承重层。专利CN200810064769.4公开了一种节能建筑承重墙体复合板，包括模具化成型额保温材料制成模块芯，与对应钢结构装配后按建筑模数积木式组合成直板和角形模块板芯与石棉纤维水泥板等建筑材料组合成复合保温承重墙板。专利CN200820174390.4公开了一种泡沫混凝土复合板包括泡沫混凝土芯材，芯材中间设置有钢或混凝土副筋，芯材的周边为各种型钢或混凝土框架,框架和芯材的顶面为面层。专利CN201310284009.5公开了一种整体承重保温墙板及其生产建筑工艺，两面层为混凝土，混凝土表面有玻璃纤维网，内有钢筋网，中间层为发泡水泥，钢筋穿过发泡水泥把两面层内的钢筋网连接，四周端面有凹槽，有预埋钢筋连接头，上部有两个吊装孔。此外专利CN201120049678.0轻质高强复合自保温隔热砌块、CN201320219267.0多层平行钢丝网架夹芯保温板及承重保温一体化墙体结构、CN200610092167.0一种自保温混凝土房屋结构体系、CN200710171204.1自保温绿色混凝土装配式大板及其制作方法、CN200910099504.2结构自保温混凝土墙板及其制作方法、CN201110215837.4自保温复合混凝土自承重砌块、CN201110364481.0一种混凝土自保温砌块和专利CN201120399380.2一种多排孔无冷热桥承重保温砌块也采取了该类型的技术方案。

2）传统混凝土制备过程中加入轻骨料和保温材料。专利CN200610012726.2公开了一种玻化微珠保温混凝土，其组分为玻化微珠、水泥、砂、石子、水、外掺料。专利CN201210102704.0公开了一种保温承重再生混凝土，采用的组分为复合轻骨掺料、水泥、再生细骨料、砂、再生粗骨料、石子、陶粒、粉煤灰、水、外加剂；所述的复合轻骨掺料为玻化微珠和气凝胶的混合物。专利CN200710300076.6公开了一种混凝土承重保温砖以浮石、水泥以及膨胀剂和石膏为主要原料,经过混合、搅拌、挤压成型的混凝土承重保温砖。专利CN201110270949.X公开了自保温砖、自保温砌块及其生产工艺 ，涉及一种水泥基胶凝剂为基材，以硅酸钙粉为主要保温隔热材料，还可与蛭石、硅藻土、玻化微珠的一种或者几种的复合制备、生产的自保温砖或者自保温砌块。专利CN201110084478.3公开了一种废弃纤维保温承重混凝土砌块的制作方法，把保温材料与废弃纤维混凝土砌块结合，提供了一种自保温砌块的新型砌块。专利CN201110222693.5公开了一种轻质颗粒和纤维混凝土系列自保温材料，将轻质密闭拒水颗粒和细旦的短纤维引进混凝土，有效解决了加气混凝土和泡沫混凝土等新型建材吸水率高、强度低、开裂等问题。专利CN201310557850.7公开了一种自保温混凝土，其配方组成为活化再生混凝土粉、矿渣、激发剂、细轻集料、，粗轻集料、铝渣。

3）增强型泡沫或加气混凝土。专利CN201110419707.2公开了一种用于墙体自保温的煤矸石泡沫混凝土砌块，由高强度煤矸石泡沫混凝土外壳和超低密度泡沫混凝土芯材组成。专利CN201110354321.8公开了一种泡沫混凝土，主要组分有水泥、细沙、发泡剂、补偿剂，容重为500～1200kg/m3。专利CN201210388664.0公开了一种加砂自保温发泡混凝土，其组成的物质由：石英砂，水泥，硅灰，纤维，外加剂，双氧水，水和胶。专利CN201010620953.X公开了一种制造陶粒自保温加气砌块的方法，所用原料为陶粒、陶粉、水泥、粉煤灰、泡剂发泡膨胀率、水，上述物料混合进入搅拌机机腔内搅拌、振动密实后进行护养、脱模、切割。

4）传统混凝土内部中空结构。专利CN200520001776.1公开了一种多功能承重砌块，呈立方体状，中心有两至三个孔洞,其向外的面层上有竖向分布的燕尾形凹凸槽，燕尾形凹凸槽的槽壁与槽底的夹角是30-90度。

以上专利的公开和应用，有利促进了我国承重保温墙体材料的发展，但仍然存在一些问题。1）传统混凝土或钢结构包覆或填充保温材料的三明治复合结构。需要至少把一种具备承重能力的高强度材料和一种低导热系数的保温材料结合起来，由于两种材料性质差异巨大，结合工艺往往比较复杂，不利于质量的控制，在使用过程中可能出现分离脱落的现象，所得成品也往往厚度较大，占用较多的建筑空间。2）传统混凝土制备过程中加入轻骨料和保温材料。可以在一定范围内通过控制轻骨料和保温材料的种类和比例来获得需要强度、密度和导热系数，实际操作中，轻骨料和保温材料与其他物料密度相差较大，不宜形成均匀混合的整体，从而导致产品内部的密度、强度、导热系数可能出现分布不均，产品因内部应力集中出现开裂等质量问题，影响应用过程中承重能力和保温效果。3）增强型泡沫或加气混凝土。现有的方法能一定程度上提升原有混凝土强度，但幅度有限，很难得到强度10MPa以上的产品，同时自身也很难达到节能65%的要求。4）传统混凝土内部中空结构。该法一般用于制作承重砌块，保温效果仍然欠佳。

为解决以上问题，本发明提出了一种新的承重保温混凝土及其制备方法。

发明内容

为解决传统承重保温混凝土存在的不足，本发明提出了一种以钙矾石为模板剂的承重保温混凝土及其制备方法，其包括以下步骤。

（1）制备钙矾石胶体。

所述钙矾石胶体，由硫酸铝与石灰反应生成或由铝酸钙与石膏反应生成或由钙矾石粉体与水混合而成，优选由硫酸铝与石灰反应生成。

所述钙矾石胶体，由硫酸铝与石灰反应生成时，先将硫酸铝溶于水，然后与石灰水在搅拌下混合，生成粘稠的钙矾石胶体。

所述钙矾石胶体，由硫酸铝与石灰反应生成时，先将硫酸铝溶于水，硫酸铝与水质量分数为1~50:100；石灰水由生石灰或熟石灰与水混合，优选生石灰与水混合，生石灰与水的质量分数为1~100:100。

所述钙矾石胶体为粘稠液，pH值为5~12，优选6~10，特别优选6.5~9。

（2）按比例称取胶凝材料、粗骨料、细骨料、掺合料，搅拌均匀，制得预混干料；

所述预混干料组成的质量分数比为胶凝材料：粗骨料：细骨料：掺合料=1~30:2~90：：1~400.1~5。

所述的胶凝材料包括水泥、石灰和石膏的一种或几种。所述水泥包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥，及以上水泥掺合矿渣、粉煤灰、火山灰和石膏形成的复合水泥。

所述细骨料包括细沙、玻化微珠、膨胀珍珠岩中的一种或几种。

所述粗骨料包括碎石、卵石、粘土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒、浮石、火山渣中的一种或几种。

所述掺合料包括粉煤灰、高炉矿渣、火山灰、沸石粉、蛭石粉、硅灰、硅微粉、硅藻土、膨润土、凹凸棒石粘土、稻壳灰中的一种或几种。

（3）将钙矾石胶体和纤维、外加剂混合，制得预混湿料。

所述预混湿料，其物料质量分数比是：钙矾石胶体：纤维：外加剂=10~1000:0.1~1：0.01~10。

所述的纤维增强材料包括玻璃纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、木纤维、纤维素纤维、海泡石纤维、水镁石纤维中的一种或几种。

所述外加剂包括减水剂、减缩剂、防水剂、增稠剂、泵送剂、早强剂、缓凝剂中的一种或几种。

（4）将预混干料和预混湿料混合，搅拌后注入模具得成型混凝土，养护。

所述预混干料和预混湿料混合，其物料质量分数比是，预混干料：预混湿料=1~100:1~100，优选1~0:1~10。

所述注入模具成型，获得产品包括砖块、砌块、板材和装配式墙体部件，同时还可以在施工现场现浇成型。

所述成型混凝土养护包括自然养护、蒸汽养护、浸水养护、覆膜养护。

首先介绍钙矾石胶体为模板剂制备承重保温混凝土的机理。

模板剂又叫结构导向剂，在微孔化合物生成过程中起着结构模板作用，诱导特殊结构的生成，在沸石分子筛的制备过程中广泛采用有机胺类和季铵离子作为模板剂。

钙矾石，又名结晶物水化硫铝酸钙，是一种无色到黄色的矿物晶体，其化学分子为：3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O，其中结晶水的数量与所处环境的温度和湿度有关。

自然界中存在钙矾石的天然矿物，不过引起研究人员的重视是其在水泥的水化产物中发现，由水泥水化过程中C—A—H凝胶(水化铝酸钙)与硫酸根离子结合产生结晶物水化硫铝酸钙(简称AFt)，AFt与天然矿物钙矾石的化学组成及晶体结构基本相同，并具有一定的膨胀性，能显著提升混凝土早期强度和抗收缩指标，通常被用来配置早强水泥或膨胀混凝土。

通过化学反应可以较为容易地获得钙矾石材料，其反应原理如下：

Al₂(SO₄)·18H₂O+6Ca(OH)₂ 3CaO·Al2O₃·3CaSO₄·32H₂O

还可以通过以下原理获得钙矾石：

CaO·Al2O₃+2CaO+3CaSO₄·2H₂O+30H₂O 3C₃A·3CaSO₄·32H₂O

在搅拌条件下，上述反应生成钙矾石长大，成为微小颗粒物，由于水溶液中的钙矾石具有多达32个结晶水，从而使得生成的钙矾石微小颗粒均匀悬浮于水相中而成为一种灰蓝色的粘稠胶体物质。如果视钙矾石为观察主体，则可以认为钙矾石颗粒团聚堆积成松散的三维网络结构，结构内部填充着水分。试验表明，钙矾石胶体具有较好的稳定性，可以长达数月不沉积于底部，也不会发生重结晶或交联而成为凝胶，同时还有一定的触变性，静置的钙矾石经搅拌后粘度会恢复到初始的水平。

实际上也可以理解为钙矾石胶体是介于溶胶和凝胶之间粘稠状胶体。胶体的基本粒子为1~100nm，基本粒子之间相互结合形成具有三维网络结构的纳米多孔骨架，故而，钙矾石胶体是在剪切力下仍然具有纳米多孔结构的粘稠性物质。

当结合剂和其他物质与钙矾石胶体混合时，由于胶体粘稠性和可剪切性，结合剂和其他物质可以均匀地分散在胶体中，直到逐步硬化从而具备了钙矾石胶体原有的纳米多孔结构。这就是本发明中钙矾石胶体发挥的模板剂作用。

简单归纳一下，我们可以发现钙矾石有以下非常独特的优异性质。

1）可以提高水泥的早期强度。

2）具有膨胀性可以避免水泥硬化过程中的收缩。

3）具有良好的胶体性质，可以形成稳定的粘稠水相胶体物质。

4）作为水泥自身的水化产物与水泥有很高的相容性。

5）相比有机类模板剂无毒无害，且不需要后期去除。

正是基于以上特性，钙矾石胶体被选为本发明的承重保温混凝土的模板剂。下面详述，钙矾石胶体在承重保温混凝土中发挥的作用。

我们知道，水泥的粒径大部分分布在3~45μm，而要形成胶体一般需要100nm以下，这就是为什么当水泥的水灰比较高时，大部分水泥颗粒并不能悬浮于水中，而是直接沉入底部。换句话说，我们不能通过多加水来获得较低密度的混凝土产品。不能实现低密度，就无法实现让混凝土具备良好的保温性能。

如前所述，目前已有的获得低密度混凝土办法主要是采用发泡技术、加气技术以及引入低密度的物料。但以上办法，要么以混凝土强度大幅下降为代价，甚至无法作为承重墙体材料来使用，要么强度要求满足了，保温性能又达不到要求，或者强度和保温性能都达到要求了，但防火性能和耐久性能又达不到要求，总之，基本处于鱼和熊掌不能兼得的两难境地。

但是，如果我们往钙矾石胶体中加入水泥等胶体材料，不论水泥的比例多少，都不会出现水泥沉底或团聚的现象，同时水泥和其他加入的物料可以均匀地分散在整个钙矾石胶体中，并通过在钙矾石胶体中发生的水化反应形成大量具有类似钙矾石胶体微孔结构的混凝土材料。由此我们看到钙矾石胶体在水泥胶凝材料的承重保温混凝土中，起到了非常好模板剂的作用。

当胶凝材料是石灰或石膏时，钙矾石胶体同样可以使得石灰、石膏和其他物料均匀分散在其内部，当石灰和石膏与物料中的硅质材料发生水化反应形成坚硬多孔结构时，钙矾石胶体同样起到了良好的模板剂的作用。

钙矾石胶体内部的水相不仅可以促进水泥的水化，同时还能达到水泥浸水养护的效果，钙矾石胶体作为晶种可以促成水泥水化过程中钙矾石的生成，提高水泥水化强度，缩短脱模时间，钙矾石的膨胀性还会抵消混凝土孔洞内部水分蒸发引起的收缩效应。

与硅溶胶与水泥反应剧烈，甚至会出现瞬凝不同，钙矾石胶体与水泥等胶凝材料的反应较为温和，不会出现快速凝结的情况，另外钙矾石胶体最终与胶凝材料水化产物相互反应交联成为单一的整体，而不是被简单的物理包覆在水泥结构中，这也是本发明技术方案可以显著降低混凝土密度获得良好的保温性能的同时，又能具有较高强度实现承重保温的一个重要原因。

下面详述本发明技术方案实施的控制要点和方案的技术特点。

步骤（1）所述钙矾石胶体，可以由硫酸铝与石灰反应生成或由铝酸钙与石膏反应生成或由钙矾石粉体与水混合而成。其中铝酸钙与石膏反应生成的方式中，铝酸钙和石膏均不溶于水，两者的水化反应过程较慢，不容易获得细小的钙矾石颗粒，形成钙矾石胶体质量不易控制；钙矾石粉体与水混合生产钙矾石胶体，要求钙矾石粉体有极细的粒度，获得钙矾石胶体可能还有较大颗粒的钙矾石影响胶体的稳定性。而硫酸铝与石灰反应的方式，硫酸铝可以完全溶解于水中，生石灰溶液水通过搅拌也可以获得极小的粒径，当硫酸铝和石灰在搅拌下混合是可以获得较小粒径的钙矾石，进而形成高品质的钙矾石胶体。故而优选硫酸铝与石灰反应生成钙矾石胶体。同理，所述石灰，优选生石灰。

硫酸铝与石灰反应生成时，硫酸铝溶液和石灰水的浓度越低，搅拌速度越快，二者反应生成钙矾石粒径也越小，但如果硫酸铝溶液和石灰水的浓度过低，形成的钙矾石颗粒虽然以溶胶的形式存在，但由于钙矾石颗粒太少，不能形成粘稠的胶体物，也就起不到均为分散水泥等胶凝材料，发挥模板剂的作用。同时，硫酸铝在水中的溶解度有一定的范围，不可能无限溶解，钙矾石胶体作为模板剂，从成本的角度考虑也不希望用太多。故而优选方案中会限定一个较佳的硫酸铝和石灰与水的比例。

试验发现，pH值对钙矾石胶体的粘稠度有显著的影响，硫酸铝溶液为酸性，石灰水为碱性，二者反应实际上是一种中和反应，当pH值过高或过低时钙矾石胶体的粘稠度会降低，当pH值7~9时，相同浓度的钙矾石胶体具有最高的粘稠度。

步骤（2）中选择合适的胶凝材料、粗骨料、细骨料和掺合料搭配，可以获得最佳的混凝土强度和其他综合性能。

对胶凝材料的选择还影响到产品后期的养护方式。如果选择水泥为主要胶凝材料，各种混凝土养护方式都可以适用。同时生产过程还可以兼容现有的发泡水泥设备，除了用钙矾石胶体代替了发泡剂，不再需要发泡剂和发泡机其余配料、混合、养护、切割、码垛等设备均可适用。同时完全兼容普通混凝土预制生产工艺和设备。

如果选择石灰和石膏为主要胶凝材料，则养护方式优选高效的蒸汽养护方式。同时生产过程可以兼容加气混凝土生产设备，除了钙矾石胶体代替了加气剂，其余配料、混合、养护、切割、码垛等设备均可适用。

细骨料中的玻化微珠、膨胀珍珠岩和粗骨料中的粘土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒、浮石、火山渣均为轻骨料，可以进一步降低所得混凝土的密度。

步骤（3）钙矾石胶体和预混干料混合的物料比，直接影响了所得混凝土的密度、强度和导热系数。总体上，钙矾石胶体比例越高，混凝土密度越低、导热系数越低、强度也越低，反之亦然。外加剂和增强纤维的加入可以改善混凝土施工和易性、泵送性和混凝土的防水性、抗收缩性和耐久性等。

借助相应的设备和模具，通过本发明技术方案可以获得承重保温砖、砌块、板材和各类装配式部件，也可以在施工现场现浇。

有益效果。

综上所述，相对于已有技术，本发明具有以下突出的优势。

1）本发明以钙矾石胶体为模板剂制备的承重保温混凝土，具有三维网络微孔结构，强度可达10~50MPa，导热系数为0.1~0.4w/m·k，干密度<2000kg/m³，不开裂，不粉化，真正现实了轻质高强高保温性能的承重保温一体化。

2）本发明以钙矾石胶体为模板剂制备的承重保温混凝土，为纯无机材料，防火性能好，环保无污染，耐久性高，可以与建筑物同寿命。

3）本发明以钙矾石胶体为模板剂制备的承重保温混凝土，原料低廉易得，工艺简单，物料相容性好，稳定性高，生产过程易于控制，有利于自动化大批量工业化生产。

4）本发明以钙矾石胶体为模板剂制备的承重保温混凝土，可以制备成砖块、砌块、板材和装配式楼梯、墙板、楼板、阳台板、屋面板等部件，也可以施工现场现浇，满足不同项目的需求。

5）本发明以钙矾石胶体为模板剂制备的承重保温混凝土，可以兼容目前加气混凝土生产工艺、发泡混凝土生产工艺和普通混凝土预制生产工艺，利于传统混凝土产业的转型升级。

具体实施方式。

下面提供了钙矾石胶体为模板剂的承重保温混凝土的具体实施方式，作为对本发明进一步详细说明。

实施例1。

取6.0kg硫酸铝溶于20.0kg水，配制硫酸铝溶液，取2.2kg生石灰溶于20.0kg水，配制石灰水。将石灰水置于容器内，在200r/min搅拌的情况下缓慢加入硫酸铝溶液，直到pH值为7.0，得到半透明钙矾石胶体。预混干料按如下配制并混合：硅酸盐水泥35.0kg，细沙38.0kg，玻化微珠8.0kg，粘土陶粒15.0kg，沸石粉1.0kg。将聚丙烯纤维0.5kg和减缩剂0.1kg加入制好的钙矾石胶体，搅拌3min后得预混湿料。再加入预混干料，继续搅拌5min。将所得混凝土浆料倒入模具制成砖块。自然养护28d后，所得样品干密度1070kg/m³，强度18MPa，导热系数0.18w/m·k。

实施例2。

取6.5kg硫酸铝溶于20.0kg水，配制硫酸铝溶液，取2.3kg生石灰溶于20.0kg水，配制石灰水。将石灰水置于容器内，在500r/min搅拌的情况下缓慢加入硫酸铝溶液，直到pH值为7.2，得到半透明钙矾石胶体。预混干料按如下配制并混合：硅酸盐水泥40.0kg，细沙50.0kg，玻化微珠8.0kg，卵石40.0kg，页岩陶粒20.0kg，硅微粉1.2kg。将玻璃纤维1.0kg和防水剂0.1kg加入制好的钙矾石胶体，搅拌5min后得预混湿料。再加入预混干料，继续搅拌8min。将所得混凝土浆料倒入模具制成板材。浸水养护28d后，所得样品干密度1310kg/m³，强度25MPa，导热系数0.20w/m·k。

实施例3。

取4.0kg硫酸铝溶于20.0kg水，配制硫酸铝溶液，取1.4kg生石灰溶于20.0kg水，配制石灰水。将硫酸铝溶液置于容器内，在1150r/min搅拌的情况下缓慢加入石灰水，直到pH值为7.5，得到半透明钙矾石胶体。预混干料按如下配制并混合：硫铝酸盐水泥12.0kg，细沙20.0kg，膨胀珍珠15.0kg，页岩陶粒15.0kg，硅灰0.8kg。将水镁石纤维1.0kg和缓凝剂0.1kg加入制好的钙矾石胶体，搅拌6min后得预混湿料。再加入预混干料，继续搅拌4min。将所得混凝土浆料倒入模具制成异形构件。自然养护14d后，所得样品干密度950kg/m³，强度15MPa，导热系数0.14w/m·k。

实施例4。

取4.5kg硫酸铝溶于20.0kg水，配制硫酸铝溶液，取1.6kg生石灰溶于20.0kg水，配制石灰水。将石灰水置于容器内，在2000r/min搅拌的情况下缓慢加入硫酸铝溶液，直到pH值为7.8，得到半透明钙矾石胶体。预混干料按如下配制并混合：硅酸盐水泥10.0kg，石灰10.0kg，石膏2.0kg，细沙28.0kg，玻化微珠7.0kg，粉煤灰陶粒15.0kg，火山灰2.0kg。将海泡石纤维1.0kg和增稠剂0.1kg加入制好的钙矾石胶体，搅拌6min后得预混湿料。再加入预混干料，继续搅拌4min。将所得混凝土浆料倒入模具制成砌块。160℃下蒸汽养护8h后，所得样品干密度890kg/m³，强度12MPa，导热系数0.12w/m·k。

实施例5。

取7.0kg硫酸铝溶于20.0kg水，配制硫酸铝溶液，取2.5kg生石灰溶于20.0kg水，配制石灰水。将石灰水置于容器内，在80r/min搅拌的情况下缓慢加入硫酸铝溶液，直到pH值为7.1，得到半透明钙矾石胶体。预混干料按如下配制并混合：硅酸盐水泥45.0kg，细沙50.0kg，玻化微珠5.0kg，碎石60.0kg，页岩陶粒30.0kg，硅灰5.0kg。将聚酯纤维1.0kg和减缩剂0.1kg加入制好的钙矾石胶体，搅拌6min后得预混湿料。再加入预混干料，继续搅拌10min。将所得混凝土浆料倒入模具制成板材。室温下覆盖塑料薄膜养护28d后，所得样品干密度1480kg/m³，强度36MPa，导热系数0.24w/m·k。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制。凡是依据本发明的技术和方法实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术和方法方案的范围内。

Claims (10)

1.一种以钙矾石为模板剂的承重保温混凝土的制备方法，其特征是，制备过程包括以下步骤：

（1）制备钙矾石胶体；

所述钙矾石胶体，由硫酸铝与石灰反应生成或由铝酸钙与石膏反应生成或由钙矾石粉体与水混合而成；

所述钙矾石胶体为粘稠液，pH值为5~12；

（2）按比例称取胶凝材料、细骨料、粗骨料、掺合料，搅拌均匀，制得预混干料；

所述预混干料组成的质量分数比为胶凝材料：细骨料：粗骨料：掺合料=1~30：1~40:2~90：0.1~5；

所述的胶凝材料包括水泥、石灰和石膏的一种或几种；

所述水泥包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥，及以上水泥掺合矿渣、粉煤灰、火山灰和石膏形成的复合水泥；

所述细骨料包括细沙、玻化微珠、膨胀珍珠岩中的一种或几种；

所述粗骨料包括碎石、卵石、粘土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒、浮石、火山渣中的一种或几种；

所述掺合料包括粉煤灰、高炉矿渣、火山灰、沸石粉、蛭石粉、硅灰、硅微粉、硅藻土、膨润土、凹凸棒石粘土、稻壳灰中的一种或几种；

（3）将钙矾石胶体和纤维、外加剂混合，制得预混湿料；

所述预混湿料，其物料质量分数比是钙矾石胶体：纤维：外加剂=10~1000:0.1~1：0.01~10；

所述的纤维增强材料包括玻璃纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、木纤维、纤维素纤维、海泡石纤维、水镁石纤维中的一种或几种；

所述外加剂包括减水剂、减缩剂、防水剂、增稠剂、泵送剂、早强剂、缓凝剂中的一种或几种；

（4）将预混干料和预混湿料混合，搅拌后注入模具得成型混凝土，养护；

所述预混干料和预混湿料混合，其物料质量分数比是，预混干料：预混湿料=1~100:1~100；

所述成型混凝土，包括砖块、砌块、板材和装配式楼梯、墙板、楼板、阳台板、屋面板部件，同时还可以在施工现场现浇成型。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（1）所述钙矾石胶体，由硫酸铝与石灰反应生成或由钙矾石粉体与水混合而成。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（1）所述的钙矾石胶体，由硫酸铝与石灰反应生成时，先将硫酸铝和石灰分别溶于水，再将两者混合，所述石灰包括生石灰或熟石灰，硫酸铝与水质量分数为1~50:100，生石灰与水的质量分数为1~100:100。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（1）所述钙矾石胶体为粘稠液，pH值为6~10。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（2）所述细骨料包括玻化微珠、膨胀珍珠岩中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（2）所述粗骨料包括粘土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒、浮石、火山渣中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（2）所述水泥包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（4）所述预混干料和预混湿料混合，其物料质量分数比是，预混干料：预混湿料=1~10:1~10。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤（4）所述成型混凝土养护包括自然养护、蒸汽养护、浸水养护、覆膜养护。

10.一种以钙矾石为模板剂的承重保温混凝土，其特征是，该混凝土以钙矾石粘稠液为模板剂具有三维网络微孔结构，强度可达10~50MPa，导热系数为0.1~0.4w/m·k，干密度 <2000kg/m³。