[發(fā)明專利]基于二氧化硅的水泥基多孔材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011238530.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN112408876B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣俊;李軍;盧忠遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B28/00
• 分類號(hào): C04B28/00;C04B28/04;C04B38/00;C04B14/06
• 代理公司: 成都春夏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51317
• 代理人: 夏琴

本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了基于二氧化硅的水泥基多孔材料及其制備方法，水泥基多孔材料主要由水泥、摻合料、水、外加劑以及二氧化硅分散液混合后凝結(jié)硬化得到；其中二氧化硅分散液是二氧化硅顆粒分散在水中形成的分散體系。本發(fā)明因水泥水化反應(yīng)未能完全消耗引入的水，致使毛細(xì)孔空間的大量形成，水泥水化產(chǎn)物與球形狀的二氧化硅表面發(fā)生火山灰反應(yīng)，水泥水化產(chǎn)物在二氧化硅上生長、相互搭接，能夠細(xì)化分割毛細(xì)孔空間，并在毛細(xì)孔空間中大量構(gòu)筑出納米孔空間，增加水泥復(fù)合多孔材料中納米孔比例；同時(shí)通過納米孔結(jié)構(gòu)對(duì)毛細(xì)空間的構(gòu)筑，強(qiáng)化了材料的微觀結(jié)構(gòu)，有利于材料強(qiáng)度的發(fā)展，使水泥基多孔材料的力學(xué)性能得到提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于二氧化硅的水泥基多孔材料及其制備方法。

背景技術(shù)

水泥基多孔材料因工藝簡單、成本低、安全防火等優(yōu)點(diǎn)在用作建筑保溫隔熱材料方面有著巨大的潛力，常見的水泥基多孔材料是指通過鋁粉、雙氧水等加氣劑在水泥基材料內(nèi)部引氣成孔或通過預(yù)制泡沫、輕骨料等攜帶泡孔結(jié)構(gòu)到水泥基材料內(nèi)部而制備的具備豐富氣孔結(jié)構(gòu)的水泥基材料。

向水泥基材料內(nèi)部引入更多的氣孔結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)材料超輕化并進(jìn)一步提高其保溫隔熱性能，但是同時(shí)氣孔的引入也會(huì)導(dǎo)致水泥基多孔材料力學(xué)性能大幅度弱化，特別是孔徑在0.1μm以上的孔含量越高，多孔材料的力學(xué)性能就會(huì)顯著降低。研究表明，氣孔納米化、合理的納米孔比例和孔隙率在實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)高強(qiáng)、低導(dǎo)熱的水泥基材料設(shè)計(jì)制備方面有巨大的潛力。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上問題，本發(fā)明提供基于二氧化硅的水泥基多孔材料及其制備方法，因水泥水化反應(yīng)未能完全消耗引入的水，致使毛細(xì)孔空間的大量形成，水泥水化產(chǎn)物與球形狀的二氧化硅表面發(fā)生火山灰反應(yīng)，水泥水化產(chǎn)物在二氧化硅上生長、相互搭接，能夠細(xì)化分割毛細(xì)孔空間，并在毛細(xì)孔空間中大量構(gòu)筑出納米孔空間，增加水泥復(fù)合多孔材料中納米孔比例；同時(shí)通過納米孔結(jié)構(gòu)對(duì)毛細(xì)空間的構(gòu)筑，強(qiáng)化了材料的微觀結(jié)構(gòu)，有利于材料強(qiáng)度的發(fā)展，使水泥基多孔材料的力學(xué)性能得到提高。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)采用了以下技術(shù)方案：

一種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、摻合料、水、外加劑以及二氧化硅分散液混合均勻后凝結(jié)硬化得到的多孔材料；其中，水灰比為0.2-2，外加劑用量為水泥、摻合料質(zhì)量的0-30％；二氧化硅分散液是二氧化硅顆粒分散在水中形成的分散體系。

進(jìn)一步地，摻合料是水泥及摻合料總質(zhì)量的0-99％，摻合料主要是礦渣、粉煤灰、硅灰、膨脹劑或纖維中的任意一種或多種。

進(jìn)一步地，外加劑包括減水劑、減縮劑、緩凝劑或早強(qiáng)劑中的任意一種或多種。

進(jìn)一步地，水泥基多孔材料的干密度為50-1800kg/m³，孔隙率為20-98％，平均孔徑為2-100nm，累計(jì)孔容積0.13-19.50cc/g。

進(jìn)一步地，水泥基多孔材料的干密度為700-1250kg/m³，孔隙率為50-75％，平均孔徑為25-35nm，累計(jì)孔容積0.45-1.45cc/g；其中，納米孔平均孔徑7-15nm，納米孔容積為0.16-0.90cc/g。

為是實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明還提供了基于二氧化硅的水泥基多孔材料的制備方法，包括如下步驟：

S1、將二氧化硅粉末加入水中用，采用機(jī)械攪拌、超聲波分散、添加減水劑或添加表面活性劑方式中的任意一種或多種形式將二氧化硅分散在水中，形成的二氧化硅分散液；

S2、按配比稱量水泥、摻合料、水、外加劑并攪拌均勻，制得基體材料；

S3、將制得的二氧化硅分散液與基體材料按任意比混合攪拌均勻制得中間漿體；

S4、將中間漿體成型養(yǎng)護(hù)，然后干燥后得到水泥基多孔材料。