基于二氧化硅的水泥基多孔材料及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。高。高。

【技术实现步骤摘要】
基于二氧化硅的水泥基多孔材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，具体涉及基于二氧化硅的水泥基多孔材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]基于以上问题，本专利技术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。
[0005]为实现上述技术效果，本发采用了以下技术方案：
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]为是实现上述技术效果，本专利技术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：
[0012]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；
[0013]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；
[0014]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；
[0015]S4、将中间浆体成型养护，然后干燥后得到水泥基多孔材料。
[0016]进一步地，步骤S3中二氧化硅分散液与基体材料的配比采用体积取代法进行计算，其中二氧化硅分散液的体积取代范围为水泥基多孔材料总体积的0-95％。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术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。
附图说明
[0018]图1为实施例2中不同干密度时基于二氧化硅的水泥基多孔材料和加气混凝土抗压强度曲线。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0020]实施例1：
[0021]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。
[0022]本实施例中基于二氧化硅的水泥基多孔材料的制备方法具体操作步骤如下：
[0023]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；
[0024]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；本实施例中的外加剂可以是减水剂、减缩剂、缓凝剂、早强剂等改善水泥、混凝土性能的添加剂。
[0025]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；
[0026]S4、将中间浆体成型养护，然后干燥后得到水泥基多孔材料。
[0027]在本实施例中，二氧化硅分散液携带大量水，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；球形状的二氧化硅颗粒存在于水泥浆体毛细孔空间内，
经过一定时间的养护，水泥水化产物在二氧化硅上生长以及水化产物与球形状的二氧化硅表面发生火山灰反应，水化产物相互搭接，产生相互作用；干燥除去毛细孔空间内的水分，但是因二氧化硅上水化产物相互搭接及产生的相互作用，细化分割大量水分引入而形成的毛细孔空间，大量构筑出纳米孔空间，实现了二氧化硅-水泥复合多孔材料纳米孔结构的构筑，增加纳米孔比例；而且，得益于成孔剂与水泥水化产物间的相互作用，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。
[0028]本实施例中的水泥、掺合料与水、外加剂混合形成的浆体可以与二氧化硅分散液以任意比混合。其中二氧化硅分散液与基体材料的配比采用体积取代法进行计算，二氧化硅分散液的体积取代范围为水泥基多孔材料总体积的0-95％，以此制得的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。
[0029]同时，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。这些活性掺合料也能在水泥水化以及凝结硬化过程中，通过自身水化反应产生纳米孔结构，或与水泥水化产物发生反应，相互搭接，分割毛细孔空间，形成纳米孔结构。
[0030]实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于二氧化硅的水泥基多孔材料，其特征在于：所述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％；所述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。2.根据权利要求1所述的水泥基多孔材料，其特征在于：所述掺合料是水泥及掺合料总质量的0-99％，所述掺合料主要是矿渣、粉煤灰、硅灰、膨胀剂或纤维中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的水泥基多孔材料，其特征在于：所述外加剂包括减水剂、减缩剂、缓凝剂或早强剂中的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的水泥基多孔材料，其特征在于：所述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。5.根据权利要求4所述的水泥基多孔材料，其特征在于：所述水泥基多孔材料的干密度为700-1250kg/m3，孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋俊，李军，卢忠远，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：