本發(fā)明涉及一種多孔混凝土的其制備方法，特別涉及纖維增強納米多孔混凝土的制備方法，屬于建筑材料領域。
背景技術：
目前制備多孔混凝土主要有以下三種方式1）在混凝土制備過程中加入多孔材料。2）在混凝土制備過程中加引入發(fā)泡或加氣工藝。3）在混凝土制備過程中同時加入多孔材料和引氣或發(fā)泡工藝。以上的制備方法仍然存在一些問題。1）傳統混凝土制備過程中加入多孔材料。理論上可以通過控制多孔材料的種類和比例來獲得需要強度、密度和導熱系數，實際操作中，多孔材料往往密度較小且容易破碎，與其他物料不宜形成均勻混合的整體，從而導致產品內部的密度、強度、導熱系數可能出現分布不均，產品因內部應力集中出現開裂等質量問題。2）在混凝土制備過程中加引入發(fā)泡或加氣工藝。該法的主要問題一般只能獲得強度較低的混凝土產品，不能作為承重結構，雖然一些改進的做法一定程度上可以提升原有混凝土強度，但幅度有限，很難得到強度較大的產品，同時自身也很難達到節(jié)能的要求。3）在混凝土制備過程中同時加入多孔材料和引氣或發(fā)泡工藝。該法理論上也能在一定程度上緩解強度和導熱系數的矛盾，實際實踐中，改進效果不是很明顯。
技術實現要素：
為解決以上問題，本發(fā)明提出了一種新的纖維增強納米多孔混凝土的制備方法，其包括以下步驟。
（1）制備預混料；
將觸變性膠體、纖維、添加劑球磨混合，得到預混料；觸變性膠體為無機觸變性膠體中一種或幾種；所述無機觸變性膠體包括氧化鋁膠體、氧化鈦膠體、氧化鋯膠體、氫氧化鐵膠體、五氧化二釩膠體、氧化硅-氧化鋁膠體、硅酸鎂鋁、硅酸鎂鋰、蒙脫石、鈉基膨潤土、有機膨潤土、白土、凹凸棒石粉、氣相二氧化硅、氣凝膠、預剪切硅凝膠；所述氧化硅-氧化鋁膠體，由硅溶膠與鋁溶膠生產，將硅溶膠用水稀釋，硅溶膠與水質量分數為1~50:100，得稀釋硅溶膠；鋁溶膠用水稀釋，鋁溶膠與水質量分數為1~50:100，得稀釋鋁溶膠。將硅溶膠與鋁溶膠按1~100:1~100混合得粘稠狀的氧化硅-氧化鋁膠體。
所述預剪切硅凝膠，是在硅溶膠變稠即將轉變?yōu)槟z時，或在已經變成凝膠后，對硅凝膠進行攪拌等剪切處理制成硅凝膠漿料。
所述纖維包括玻璃纖維、、聚酯纖維、聚丙烯纖維、木纖維、纖維素纖維、碳纖維；
所述添加劑包括減水劑、減縮劑、防水劑、增稠劑、泵送劑、早強劑、緩凝劑中的一種或幾種；
所述預混料，其物料質量分數比是觸變性膠體：纖維：添加劑=10~1000:1~100:0.01~1。
（2）將預混料與水泥混合；
將預混料與水泥加入帶有碾輪的混合機中，攪拌均勻后得到漿料；所述水泥包括硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥，及以上水泥摻合礦渣、粉煤灰、火山灰和石膏形成的復合水泥；其物料質量分數比是，預混料：水泥=1~100:1~100，優(yōu)選1~10:1~10。
（3）模壓成型；
將步驟（2）所述的漿料注入模具中，成型得到纖維增強納米多孔混凝土。
所述注入模具成型，獲得產品包括磚塊、砌塊、板材和裝配式墻體部件，同時還可以在施工現場現澆成型。
首先介紹觸變性膠體為模板劑制備納米多孔混凝土的機理。
模板劑又叫結構導向劑，在微孔化合物生成過程中起著結構模板作用，誘導特殊結構的生成，在沸石分子篩的制備過程中廣泛采用有機胺類和季銨離子作為模板劑。
觸變性膠體，一類具有觸變結構的膠體，其具有以下特點：(1)從有結構到無結構，或從結構的拆散作用到結構的恢復作用是一個等溫可逆轉換過程；(2)體系結構的這種反復轉換與時間有關，即結構的破壞和結構的恢復過程是時間的函數。同時結構的機械強度變化也與時間有關。實際上，觸變性是體系在恒溫下“凝膠-溶膠”之間的相互轉換過程的表現，對于觸變性膠體，只用機械力(振搖等)，不需加熱就可使凝膠變?yōu)槿苣z；不需冷卻，只需靜置一定時間，又由溶膠變?yōu)槟z。
實際上也可以理解為觸變性膠體是介于溶膠和凝膠之間粘稠狀膠體。膠體的基本粒子為1~100nm，基本粒子之間相互結合形成具有三維網絡結構的納米多孔骨架，故而，簡單的來說，觸變性膠體就是在剪切力下仍然具有納米多孔結構的粘稠性物質。
當結合劑和其他物質與觸變性膠體混合時，由于膠體粘稠性和可剪切性，結合劑和其他物質可以均勻地分散在膠體中，直到逐步硬化從而具備了觸變性膠體原有的納米多孔結構。這就是本發(fā)明中觸變性膠體發(fā)揮的模板劑作用。
無機膠體觸變劑一般具有棒狀或片狀的結構，比表面積較大、表面帶有電荷，具較好的懸浮性，吸水后會膨脹膠化從而具有膠黏性和觸變性。其中氧化鋁膠體還具有易分散性、水溶可逆性、穩(wěn)定性等特性。氧化硅-氧化鋁膠體目前研究較少，這里稍作介紹。
氧化硅-氧化鋁膠體，由硅溶膠與鋁溶膠反應生成，其反應原理如下：
SiO2·nH2O+Al2O3·mH2OAl2O3·SiO2·(m+n)H2O
在攪拌條件下，上述反應生成氧化硅-氧化鋁膠體不能長大，成為微小顆粒物，由于水溶液中的氧化硅-氧化鋁膠體具有眾多水合羥基，從而使得生成的氧化硅-氧化鋁膠體微小顆粒均勻懸浮于水相中而成為一種粘稠膠體物質。如果視氧化硅-氧化鋁膠體為觀察主體，則可以認為氧化硅-氧化鋁膠體顆粒團聚堆積成松散的網絡結構，結構內部填充著水分。試驗表明，氧化硅-氧化鋁膠體具有較好的穩(wěn)定性，可以長達數月不沉積于底部，也不會發(fā)生重結晶或交聯而成為凝膠，同時還有較好的觸變性，靜置的氧化硅-氧化鋁膠體經攪拌后粘度會恢復到初始的水平。
硅凝膠是一種剛性凝膠，本來不具備觸變性，即硅溶膠轉化為硅凝膠后不能通過攪拌的方式再由硅凝膠轉變成硅溶膠。不過硅凝膠性脆，在高剪切力下可以破碎成顆粒細小的硅凝膠，這些硅凝膠表面有高活性的羥基和并帶有電荷，加上硅凝膠內部90%以上體積都是水，故而可以懸殊于水中，在與結合劑和其他物質混合時，也能起到增稠防沉降的作用，并起到了一定的納米多孔模板劑的作用。
下面詳述本發(fā)明技術方案實施的控制要點和方案的技術特點。
硅溶膠與鋁溶膠反應生成氧化硅-氧化鋁膠體時，硅溶膠溶液和鋁溶膠水的濃度越低，攪拌速度越快，二者反應生成氧化硅-氧化鋁膠體粒徑也越小，但如果硅溶膠溶液和鋁溶膠水的濃度過低，形成的氧化硅-氧化鋁膠體顆粒雖然以膠體的形式存在，但由于氧化硅-氧化鋁膠體顆粒太少，不能形成粘稠的膠體物，也就起不到均為分散水泥等結合劑，發(fā)揮模板劑的作用。從成本的角度考慮，氧化硅-氧化鋁膠體作為模板劑也不希望用太多。故而優(yōu)選方案中會限定一個較佳的硅溶膠和鋁溶膠與水的比例。
步驟中觸變性膠體在預混料中的物料比，直接影響了所得隔熱材料的密度、強度和導熱系數?？傮w上，觸變性膠體比例越高，隔熱材料密度越低、導熱系數越低、強度也越低，反之亦然。外加劑和增強纖維的加入可以改善隔熱材料施工和易性、和隔熱材料的防水性、抗收縮性、抗裂性和耐久性等。
借助相應的設備和模具，通過本發(fā)明技術方案可以獲得多孔混凝土磚、多孔混凝土板材、多孔混凝土構件和多孔混凝土砂漿。
有益效果
綜上所述，相對于已有技術，本發(fā)明具有以下突出的優(yōu)勢。
1）本發(fā)明制備的纖維增強納米多孔混凝土，具有三維網絡微孔結構，強度可達0.2~50MPa，導熱系數為0.04~0.4w/m·k，干密度〈2000kg/m3，不開裂，不粉化，可僅作為墻體保溫材料，也可作為承重保溫一體化功能墻體。
2）本發(fā)明制備的纖維增強納米多孔混凝土，為純無機材料，防火性能好，環(huán)保無污染，耐久性高，可以與建筑物同壽命。
3）本發(fā)明制備的纖維增強納米多孔混凝土，原料低廉易得，工藝簡單，物料相容性好，穩(wěn)定性高，生產過程易于控制，有利于自動化大批量工業(yè)化生產。
4）本發(fā)明制備的纖維增強納米多孔混凝土，因內部具有納米多孔結構，有較好的隔聲和吸音性能，還可以作為隔聲吸音材料；有較大的吸附能力，還可以作為水處理和空氣凈化材料。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
實施例1
取4.0kg濃度40%的鋁溶膠溶于50.0kg水，配制稀釋鋁溶膠，靜置2d，得到半透明觸變性氧化鋁膠體。預混料按如下配比球磨混合：氧化鋁膠體54kg，聚酯纖維0.1kg，防水劑0.1kg。然后將預混料中加入硅酸鹽水泥40.0kg在混合機中混合攪拌，所得粘稠膏體注入磨具，90℃蒸汽養(yǎng)護6h，得納米多孔混凝土砌塊，密度1360kg/m3，強度14MPa，導熱系數0.17w/m·k。
實施例2
取5.0kg濃度30%硅溶膠溶于30.0kg水，配制稀釋硅溶膠，取4.0kg濃度40%的鋁溶膠溶于45.0kg水，配制稀釋鋁溶膠。將稀釋鋁溶膠置于容器內，在700r/min攪拌的情況下緩慢加入稀釋硅溶膠，得到半透明觸變性氧化硅-氧化鋁膠體。預混料按如下配制并球磨混合：氧化硅-氧化鋁膠體75.0kg，玻璃纖維1.0kg和減縮劑0.1kg。然后將預混料中加入鋁酸鹽水泥30.0kg混合攪拌，所得漿料倒入模具，自然養(yǎng)護28d后，得納米多孔混凝土板材，密度1480kg/m3，強度15MPa，導熱系數0.19w/m·k。
實施例3
取10.0kg預剪切硅凝膠和0.1kg聚乙烯醇加水40.0kg，浸泡24h，然后以2600r/mim的速度剪切分散3h，制得粘稠預剪切硅凝膠-聚乙烯醇觸變性膠體。預混料按如下配比球磨混合：粘稠預剪切硅凝膠-聚乙烯醇觸變性膠體50.0kg，碳纖維1.0kg，防水劑劑0.1kg。然后將預混料中加入硅酸鹽水泥10.0kg，混合攪拌，所得漿料倒入模具，薄膜養(yǎng)護28d后，得納米多孔混凝土砂漿，密度230kg/m3，導熱系數0.054w/m·k。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式的限制。凡是依據本發(fā)明的技術和方法實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術和方法方案的范圍內。