CN118324552B - 一种无机胶凝材料、泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无机胶凝材料，按照质量百分比计算，所述无机胶凝材料包括如下组分：煅烧煤矸石为40%~50%，硅酸盐水泥熟料为40%~45%，石膏为5%~10%，硫酸铝盐为1%~5%。本发明所述胶凝材料中，所含煤矸石粉最高可以达到50%，同时可保证3d强度不低于25MPa。本发明所述胶凝材料可大幅增加煤矸石粉的使用量，可有效消纳煤矸石粉，同时使的所制备胶凝材料早期强度更高，可满足泡沫混凝土快硬早强的要求。

Description

一种无机胶凝材料、泡沫混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种无机胶凝材料、泡沫混凝土及其制备方法。

背景技术

泡沫混凝土由于具有良好的保温隔热、轻质防震、耐火防水等特性，因而广泛应用于建筑工程中。目前，泡沫混凝土主要采用普通硅酸盐水泥或硫酸铝盐水泥制备。然而，一方面，由于凝结时间长、早期强度低和干缩量大，普通硅酸盐水泥在生产发泡水泥混凝土时常存在泡沫稳定性差、养护周期长和易开裂等问题。另一方面，硅酸盐熟料是普通硅酸盐水泥的主要成分，一般硅酸盐熟料的用量达到普通硅酸盐水泥总量的80%以上，而熟在烧成过程中由于烧成温度较高（1450℃以上），这使得普通硅酸盐水泥的煤耗、CO₂和氮氧化物排放量急剧升高。因此，采用普通硅酸盐水泥制备泡沫混凝土在技术、经济成本和环境负载上都有相当程度的制约。

由于煤矸石铝含量丰富、火山灰活性指数高且有一定的热值，煅烧后的煤矸石常作为活性矿物外加剂来与普通硅酸盐水泥协同制备快硬早强胶结材料，现有技术已进行了大量对煤矸石活性激发的研究以及水泥基胶凝材料体系掺入活化煤矸石后的水化机理和力学性能研究。例如：有研究发现煤矸石经机械活化后微观结构逐渐疏松且空隙增多，粒径也变得更规则，比表面积可达438.28 m²/kg，粒径满足GB/T 175-2007中对的水泥的细度要求。机械活化后的煤矸石由于其较大的比表面积使其可以与溶液接触充分，提高反应效率，可应用于水泥中充当矿物掺合料。但当机械活化煤矸石的掺用量达到胶凝材料总量的30%时，所制备的胶凝材料的各龄期抗压强度较低，远远低于快硬硫酸铝盐水泥相应龄期的抗压强度。还有研究发现在650℃高温下将煤矸石煅烧2小时后按一定比例掺入水泥中来制作胶砂试块，当煤矸石掺量为20%时，水泥胶砂试块的抗压强度降低幅度9.76%-14.9%，而当这种煅烧煤矸石掺量为10%时，水泥胶砂试块的抗压强度降低幅度为4.7%-8.3%。还有研究通过水泥胶砂力学强度测试，研究了煤矸石细度和煅烧温度对其火山灰活性的影响，结果表明，煤矸石的火山灰活性和细度为正相关，最佳煅烧温度为800℃，煅烧后煤矸石中的高岭石转变为偏高岭土。当以10%的比例取代普通硅酸盐水泥时，可以提高所制备胶凝材料的抗压和抗折强度；但是这些现有技术采用煤矸石的掺量都偏低，这对于大宗煤矸石的消耗和处理较为不利。现有技术将煤矸石利用高温活化技术进行处理后发现，煤矸石中的高岭土在煅烧过程中脱去羟基形成偏高岭土，用热活化煤矸石替代部分水泥后发现，随着煤煅烧煤矸石取代率的增加，所制备胶凝材料的早期强度明显下降，这主要是由于煅烧后的煤矸石早期参与水化反应的程度较低。现有技术为了研究热活化煤矸石制备低碳水泥的可行性，用20%掺量的热活化煤矸石制备水泥，结果表明20%的掺量可制得与普通硅酸盐水泥力学性能相当的胶凝材料，但由于煤矸石的掺入会导致整个体系需水量增加。

因此，这些研究都还存在问题，采用煅烧煤矸石粉制备无机胶凝材料时，煅烧煤矸石的掺量都小于20%，并且，随着煅烧煤矸石粉掺量的增加会使得所制备胶凝材料的早期力学性能出现明显的下降，这不利于煤矸石的应用推广。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种无机胶凝材料、泡沫混凝土及其制备方法，以解决现有技术中泡沫混凝土凝结时间长、早期强度低、干缩量大、且使用的硅酸盐熟料烧制温度高、能耗和排放物急剧升高；同时，在制备无机胶凝材料时煅烧煤矸石掺量少、且掺量增加会导致胶凝材料早期力学性能出现明显下降、不利于煤矸石应用推广的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种无机胶凝材料，按照质量百分比计算，所述无机胶凝材料包括如下组分：

煅烧煤矸石为40%~50%，硅酸盐水泥熟料为40%~45%，石膏为5%~10%，硫酸铝盐为1%~5%。

优选地，所述煅烧煤矸石通过如下方法获得：

将煤矸石粉碎后，在960℃~1050℃的条件下煅烧10~20min后，冷却，得到所述煅烧煤矸石。

优选地，升温速度为6~10℃/min。

优选地，所述石膏为无水硫酸钙，按照质量百分比计算，石膏中无水硫酸钙的质量分数为98%以上。

优选地，所述硫酸铝盐包括无水Al₂(SO₄)₃、 KAl(SO₄)₂·12H₂O、NaAl(SO₄)₂中的一种或多种。所述硫酸铝盐为白色粉末状的无水Al₂(SO₄)₃、 KAl(SO₄)₂·12H₂O、NaAl(SO₄)₂中的一种或多种，所述硫酸铝盐是细度为200目的粉体，遇水后可快速溶解。

本发明提供了一种无机胶凝材料的制备方法，制备上述无机胶凝材料，具体步骤如下：

步骤1：将煅烧煤矸石、硅酸盐水泥熟料、石膏和硫酸铝盐混合均匀，得到混合物料；其中，按照质量百分比计算，煅烧煤矸石用量为40%~50%，硅酸盐水泥熟料用量为40%~45%，石膏用量为5%~10%，硫酸铝盐用量为1%~5%；

步骤2：将步骤1得到的混合物料进行球磨，球磨结束后进行筛分，使得到的物料比表面积不低于500m²/kg，得到所述无机胶凝材料。

本发明提供了一种泡沫混凝土，所述泡沫混凝土包括上述无机胶凝材料、发泡剂和水；其中，所述发泡剂为磺酸盐发泡剂，且发泡剂和水的质量比为1：（15~30）。

优选地，所述泡沫混凝土通过如下方法制备获得：

（1）将水与发泡剂混合，制成发泡原浆，将发泡原浆注入到发泡机中制成泡沫备用；其中，发泡剂和水的质量比为1：（15~30）；

（2）采用上述无机胶凝材料或者上述制备方法制备得到的无机胶凝材料作为原料，然后与水混合，并控制水料比为0.5~0.6，得到混合材料浆料；

（3）将步骤（1）制备得到的泡沫与步骤（2）制备得到的浆料混合，得到所述泡沫混凝土。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明所述胶凝材料中显著提升了煅烧煤矸石的用量，主要是由于煅烧煤矸石粉本身为硅铝质材料，在大掺量煅烧煤矸石胶凝材料与水作用时可以溶出比普通硅酸盐水泥体系更多的Al³⁺，此时通过进一步补充硫酸铝盐，能够进一步提高其中Al³⁺的含量：一方面，随着Al³⁺浓度的提高，此时硫酸铝与水泥熟料水化形成的氢氧化钙反应生成聚合硫酸铝，由于聚合硫酸铝的分子量进一步增大，所带的电荷量也随之增大，当其被吸附到水泥颗粒表面时，能够中和水泥熟料颗粒表面的电荷，使得水泥颗粒表面双电层的ξ电位降低，水泥熟料颗粒之间的排斥力迅速减小，进而使得硅酸盐水泥熟料颗粒以及水化形成的水化硅酸钙凝胶微粒快速凝聚；另一方面，在水泥熟料水化形成的高碱性环境下，硫酸铝盐会发生水解反应并形成氢氧化铝的胶状沉淀，能够快速吸附料浆中的自由水，从而使得料浆体系的流动性降低、黏度增大。最终，上述两个方面的原因使得本发明所述胶凝材料在宏观上表现出快硬早强的特性。

2、本发明以所述胶凝材料为主要原材料制备了一种泡沫混凝土，所制备泡沫混凝土中煅烧煤矸石粉的用量可以达到50%，而水泥熟料的用量可以下降到40%。由于本发明所制备的胶凝材料中煅烧煤矸石的大量应用和硅酸盐水泥熟料用量的大幅度下降，可以使的所制备胶凝材料的碱度pH下降到10.5，碱度的下降能够有效降低胶凝材料对泡沫混凝土中纤维的侵蚀。

3、本发明采用易溶于水硫酸铝盐作为改性剂，能够使制备得到的胶凝材料具有较快的凝结时间，使胶凝材料的初凝时间和终凝时间分别缩短到8~25min和20~50min，从而在实现提高煅烧煤矸石掺量的同时也缩短了凝结时间，具有显著的快硬特性；同时，制备得到的胶凝材料具有较高的早期强度，3d强度能够达到25MPa以上，与普通硅酸盐水泥相比具有明显的早强作用。

附图说明

图1为实施例4~8和对比例1的抗压强度变化图。

具体实施方式

本发明将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员基于本发明所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中除非在具体情况下另外指出，本文所列出的数值范围包括上限和下限值，以及在该范围内的所有整数和分数，而不限于所限定范围时所列的具体值。

一、一种无机胶凝材料

本发明在对泡沫混凝土进行深入研究后发现，目前普通硅酸盐水泥和硫酸铝盐水泥是泡沫混凝土生产中广泛使用的胶结材料。但考虑到，第一，普通硅酸盐水泥存在生产能耗高、资源消耗和碳排放量大以及环境污染严重的缺点；第二，由于硫酸铝盐水泥是由优质铝矾土和天然石膏高温烧制而成，原材料的集中分布使其产地高度集中，这使的硫酸铝盐水泥的运输成本提高，应用范围被极大限制。同时，硫酸铝盐水泥后期强度容易出现倒缩也给发泡水泥混凝土制品的生产带来了极大挑战。第三，现有技术中煅烧煤矸石虽已被广泛应用于胶凝材料的生产。但本发明进一步发现，采用煤矸石制备胶凝材料时存在掺用量少和早期强度低的问题，尤其是，当煅烧煤矸石掺用量超过20%时，早期强度降低更为明显。故，本发明试图提高煅烧煤矸石的掺用量，但需要改进提高掺用量所带来的早期强度降低的问题。第四，本发明还发现，由于现有技术制备泡沫混凝土的胶凝材料中普通硅酸盐水泥用量过高，水化过程中碱度常常达到12~13，这种高碱性条件下会使得泡沫混凝土中抗裂纤维被侵蚀的情况加剧，因此，本发明在需要解决上述技术问题的基础上，还需要解决这一技术问题。

本发明对煤矸石的煅烧温度进行了调整，将其升高至960~1050℃这一范围，在这一温度下煅烧的煤矸石，其中含有的高岭石发生脱水、脱羟反应，晶相发生变化，结构遭到破坏，从而使得煅烧后煤矸石的活性得到增强。本发明在提高煅烧煤矸石掺量和降低水泥熟料用量时意外发现，加入适量的硫酸铝盐竟然能够解决本发明需要解决的上述技术问题。而在对大掺量煅烧煤矸石和较低水泥熟料用量的前提下，进一步探究添加硫酸铝盐所带来的影响时发现，由于煅烧煤矸石粉本身为硅铝质材料，在由大掺量煅烧煤矸石制备得到的胶凝材料与水作用时，能够溶出比普通硅酸盐水泥体系更多的Al³⁺，此时通过进一步补充硫酸铝，能够进一步提高体系中Al³⁺的含量。一方面，随着Al³⁺浓度的提高，此时硫酸铝与水泥熟料水化形成的氢氧化钙反应生成聚合硫酸铝，由于聚合硫酸铝的分子量进一步增大，所带的电荷量也随之增大，当其被吸附到水泥颗粒表面时，能够中和水泥熟料颗粒表面的电荷，使得水泥颗粒表面双电层的ξ电位降低，水泥熟料颗粒之间的排斥力迅速减小，使得硅酸盐水泥熟料颗粒、以及水化形成的水化硅酸钙凝胶微粒能够快速凝聚，这使得本发明所述胶凝材料的初凝时间、终凝时间得到大幅度缩短。也正是由于初、终凝时间的大福缩短，采用本发明所述无机胶凝材料制备得到的泡沫混凝土，也能够显著缩短高温养护时间、提高模具的周转效率和生产率。另一方面，在水泥熟料水化形成的高碱性环境下，硫酸铝可以发生水解反应并形成氢氧化铝的胶状沉淀，可以快速吸附料浆中的自由水，从而使的料浆体系的流动性降低、黏度增大。这两个方面的原因都使得本发明所述无机胶凝材料在宏观上表现出快硬早强的特性。而且，由于本发明中高耗能的水泥熟料用量进一步降低，能够明显降低本发明所述无机胶凝材料的煤耗、CO₂和氮氧化物排放量，降低生产成本；同时，硅酸盐水泥熟料用量的大幅度降低，能够使其制备得到的泡沫混凝土pH值下降至10.5，这能够有效降低对泡沫混凝土中抗裂纤维的侵蚀。

按照质量百分比计算，本发明所述无机胶凝材料包括如下组分：

煅烧煤矸石为40%~50%，硅酸盐水泥熟料为40%~45%，石膏为5%~10%，硫酸铝盐为1%~5%。

在一些实施例中，按照质量百分比计算，煅烧煤矸石的用量为40%~50%，煅烧煤矸石用量过低会导致体系中溶出性Al³⁺、Si⁴⁺浓度降低，从而导致可溶性硫酸铝盐用量加大或凝胶材料凝结速率降低，也使得凝胶材料中水泥熟料用量增大，资源和环境负载加重，成本上升；而用量过高会导致体系中Si⁴⁺、Al³⁺浓度过高，以致于凝结速度过快无法进行施工操作，同时用量过高或会由于反应不充分而使得早期强度出现下降，更对其后期强度的发展产生不利影响，故煅烧煤矸石用量可以为40%、45%、50%等，以及上述数值之间的所有范围和子范围。硅酸盐水泥熟料为硅酸盐水泥通过高温煅烧获得（煅烧温度为1400~1500℃），其中硅酸盐水泥主要成为C₃S、C₂S以及少量熔剂性矿物，其性能满足《GB/T21372-2024 硅酸盐水泥熟料》中的技术要求。本发明对硅酸盐水泥熟料的用量进行了适当的控制，硅酸盐水泥熟料用量过低会导致水泥熟料颗粒过少，早期强度下降；而用量过多，则会导致水泥熟料水化形成的体系碱性过高，会对泡沫混凝土中的玻璃纤维造成严重侵蚀，同时还会增加所制备胶凝材料的能源和资源消耗，增大碳排放和生产成本，故硅酸盐水泥熟料的用量可以为41%、42%、43%、44%、45%等，以及上述数值之间的所有范围和子范围。所述石膏为无水硫酸钙，按照质量百分比计算，石膏中无水硫酸钙的质量分数为98%以上。石膏用量过多会导致所制备胶凝材料出现“闪凝”和体积安定性不良，而用量过低会导致胶凝材料缓凝效果和强度下降，故石膏的用量可以为5%、6%、7%、8%、9%、10%等，以及上述数值之间的所有范围和子范围。所述硫酸铝盐包括无水Al₂(SO₄)₃、KAl(SO₄)₂·12H₂O、NaAl(SO₄)₂中的一种或多种。由于其他种类的硫酸铝盐溶解度低，导致其不能迅速溶出反应体系所需要的Al³⁺，从而起不到促进凝结和提高早期强度的作用，故选用无水Al₂(SO₄)₃、KAl(SO₄)₂·12H₂O、NaAl(SO₄)₂中的一种或多种。所述硫酸铝盐是细度为200目的粉体，遇水后可快速溶解。硫酸铝盐用量过低会导致胶凝体系中可溶出Al³⁺浓度过低，从而起不到促进凝结和提高早期强度的作用，而用量过高会导致胶凝材料出现“闪凝”，导致胶凝材料体系流动度降低，施工性能下降，故硫酸铝盐用量可以为1%、2%、3%、4%、5%等，以及上述数值之间的所有范围和子范围。应理解的是，在实施方案中，任意上述范围可以与任意其他范围相结合，只要使组合后各组分的用量满足100%即可。

在一些实施例中，所述煅烧煤矸石通过如下方法获得：

将煤矸石粉碎后，在960℃~1050℃的条件下煅烧10~20min后，冷却，得到所述煅烧煤矸石。其中，升温速度为6~10℃/min。将原块状煤矸石经破碎机破碎成直径小于6mm的颗粒，用陶瓷坩埚装适量破碎后的煤矸石粉并放入箱式电阻炉中，以6~10℃/min的升温速率将温度升至960~1050℃后恒温煅烧10~20min后取出，取出后采用吹风机快速冷却，以提高冷却速率，即得到煅烧煤矸石。经过高温煅烧后能够使的煤矸石中高岭石发生脱水、脱羟反应，晶相发生变化，结构遭到破坏，活性增强。煅烧温度过低会导致煤矸石中晶相发生变化的高岭石数量不足，煅烧后煤矸石活性不够，无法达到本发明所述技术效果；而煅烧温度过高会导致煤矸石中硅、铝质组分之间发生烧结反应并大量形成低活性的莫来石结晶，故煤矸石煅烧温度可以为960℃、980℃、1000℃、1030℃、1050℃等，以及上述数值之间的所有范围和子范围。煅烧时间过短会使得煤矸石活性化程度不够，而煅烧时间过长会导致煤矸石中硅、铝质组分之间发生烧结反应并大量形成低活性的莫来石结晶；同时还会增加煅烧的能耗，故煤矸石煅烧时间可以为10min、15min、20min等，以及上述数值之间的所有范围和子范围。

二、一种无机胶凝材料的制备方法

步骤1：将煅烧煤矸石、硅酸盐水泥熟料、石膏和硫酸铝盐混合均匀，得到混合物料；其中，按照质量百分比计算，煅烧煤矸石用量为40%~50%，硅酸盐水泥熟料用量为40%~45%，石膏用量为5%~10%，硫酸铝盐用量为1%~5%。此时混合采用复合式混料机进行，该复合式混料机为机械搅拌与气力均化式，将混合的物料送入搅拌机后，通过搅拌机底层多孔滤布对物料充入空气并实现流态化，从而达到均化目的；与此同时搅拌机内还设置一个带有多级叶片的搅拌装置，对流态化物料进行再次搅拌和活化，减少由于物料的密度不同而产生的分层现象。

步骤2：将步骤1得到的混合物料进行球磨，球磨时间为25~60min，球磨结束后进行筛分，使得到的物料比表面积不低于500m²/kg，得到所述无机胶凝材料。

本发明所述无机胶凝材料可按照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法的规定》（GB/T1346-2001）中固定的方法进行测试，从而获得本发明所制备胶凝材料的标准稠度需水量。

三、一种泡沫混凝土

所述泡沫混凝土包括上述无机胶凝材料、发泡剂和水；其中，所述发泡剂为磺酸盐发泡剂，且发泡剂和水的质量比为1：（15~30）。

所述泡沫混凝土通过如下方法制备获得：

（1）将水与发泡剂混合，制成发泡原浆，将发泡原浆注入到发泡机中制成泡沫备用；其中，发泡剂和水的质量比为1：（15~30）；

（2）采用上述无机胶凝材料或者上述制备方法制备得到的无机胶凝材料作为原料，然后与水混合，并控制水料比为0.5~0.6，得到混合材料浆料；

（3）将步骤（1）制备得到的泡沫与步骤（2）制备得到的浆料混合，得到所述泡沫混凝土。

四、实施例和对比例

实施例1

将煤矸石破碎成直径小于6mm的颗粒，随后升温至1000℃煅烧15min后取出冷却备用。

步骤1：将煅烧煤矸石、硅酸盐水泥熟料、石膏和硫酸铝盐混合均匀，得到混合物料；其中，按照质量百分比计算，煅烧煤矸石用量为40%，硅酸盐水泥熟料用量为45%，石膏用量为10%，硫酸铝盐用量为5%；

步骤2：将步骤1得到的混合物料进行球磨，球磨结束后进行筛分，使得到的物料比表面积不低于500m²/kg，得到所述无机胶凝材料。

实施例2

在实施例1的基础上进行调整，与其不同之处在于：按照质量百分比计算，煅烧煤矸石用量为50%，硅酸盐水泥熟料用量为40%，石膏用量为5%，硫酸铝盐用量为5%。

实施例3

在实施例1的基础上进行调整，与其不同之处在于：按照质量百分比计算，煅烧煤矸石用量为45%，硅酸盐水泥熟料用量为43%，石膏用量为8%，硫酸铝盐用量为4%。

将实施例1~3制备得到的无机凝胶材料，按照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法的规定》（GB/T1346-2001）中固定的方法测试所制备胶凝材料的标准稠度需水量，并在此基础上测试该胶凝材料的凝结时间和安定性。测试结果表明，实施例1~3制备得到的无机胶凝材料初凝结时间为8~25min，终凝时间为20~50 min。可见，本发明所述胶凝材料在实现煅烧煤矸石大掺量的同时也缩短了凝结时间。同时按照《水泥胶砂强度检验方法（ISO）法》（GB/T 17671-2021）中规定的方法进行强度测试，测试结果表明，所制备胶结材的3天抗压强度为25~27 MPa，与普通硅酸盐水泥相比，具有明显的快硬特性和早强作用。

本发明进一步对硫酸铝不同用量对所述无机胶凝材料凝结时间以及强度变化进行了研究，将无机胶凝材料其他组分用量固定，只改变硫酸铝用量，试验中各组水灰比均为0.5，具体各组分用量见表1，制备方法与实施例1完全相同。在此基础上，调整硫酸铝的用量。

表1（单位：份）

将实施例4~8和对比例制备得到的无机凝胶材料，按照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法的规定》（GB/T1346-2001）中固定的方法测试所制备胶凝材料的标准稠度需水量，并在此基础上测试该胶凝材料的凝结时间和安定性，测试结果如表2所示。

表2

同时按照《水泥胶砂强度检验方法（ISO）法》（GB/T 17671-2021）中规定的方法对实施例4~8和对比例进行强度测试，测试结果如图1所示。

从表2和图1结合能够看出：

（1）随着硫酸铝用量的增加，所述无机胶凝交材料的初凝时间和终凝时间出现了显著缩短，但用量过多会导致凝结时间过短，即：闪凝现象，导致无法施工；因此，在实际施工时，可根据施工需要对硫酸铝的用量进行调整，从而使得所述无机胶凝材料能够满足不同的施工需求。

（2）随着硫酸铝用量的增加，所述无机胶凝交材料的抗压强度出现了显著提升，无论是早期、中期还是后期，其抗压强度都有了显著提升，尤其是早期强度的提升最为显著，这也证明本发明所述无机胶凝材料具有优异的早期快硬性质；但由于对比例2凝结速度过快，即便其强度足够好，但加入水后胶凝材料迅速凝结，甚至无法将其倒入模具中。

实施例9

（1）将水与发泡剂混合，制成发泡原浆，将发泡原浆注入到发泡机中制成泡沫备用；其中，发泡剂和水的质量比为1：15；

（2）采用实施例1制备得到的无机胶凝材料作为原料，然后与水混合，并控制水料比为0.5，得到混合材料浆料；

（3）将步骤（1）制备得到的泡沫与步骤（2）制备得到的浆料混合，得到所述泡沫混凝土。选用5 L容积的铁桶作为容器，将上述搅拌好的料浆和气泡同时倒入搅拌桶中，调整泡沫和料浆的用量来制得干容重分别为800 kg/m³、900 kg/m³以及1000 kg/m³的三种泡沫混凝土料浆。将搅拌好的不同配比的泡沫混凝土料浆倒入模具（70.7 mm×70.7 mm×70.7mm的三联试模）中振捣刮平并在表面稍微凝固后覆盖保鲜膜保湿并进行带模养护。养护方法为将泡沫混凝土装入试模振捣刮平，置于30~60℃恒温养护箱中高温蒸养6~8h后放入标准养护箱养护至24h脱模，脱模后继续放于标准养护箱中养护，直至规定龄期时取出，按照《泡沫混凝土》（JG/T266-2011）中规定的方法进行抗压强度测试。

测试结果表明：所制备的干容重为800 kg/m³、900 kg/m³以及1000 kg/m³的泡沫混凝土的3 d抗压强度分别为3.5 MPa、5.6 MPa和7.4 MPa，7 d抗压强度分别为5.4 MPa、7.3 MPa和9.8 MPa；28 d抗压强度分别为8.6 MPa、10.1 MPa和13.2 MPa。所制备的混凝土满足《泡沫混凝土JG/T266-2011》中相应强度等级泡沫混凝土的强度要求。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种无机胶凝材料，其特征在于，按照质量百分比计算，所述无机胶凝材料由如下组分组成：

煅烧煤矸石的用量为40%~50%，硅酸盐水泥熟料的用量为40%~45%，石膏的用量为5%~10%，硫酸铝盐的用量为1%~5%；

所述煅烧煤矸石通过如下方法获得：

将煤矸石破碎成直径小于6mm的颗粒，以6~10℃/min的升温速率将温度升至960~1050℃后恒温煅烧10~20min后取出，取出后采用风冷快速冷却，即得到煅烧煤矸石；

所述无机胶凝材料的比表面积不低于500m²/kg。

2.根据权利要求1所述无机胶凝材料，其特征在于，所述石膏为无水硫酸钙，按照质量百分比计算，石膏中无水硫酸钙的质量分数为98%以上。

3.根据权利要求1所述无机胶凝材料，其特征在于，所述硫酸铝盐包括无水Al₂(SO₄)₃、KAl(SO₄)₂·12H₂O、NaAl(SO₄)₂中的一种或多种。

4.一种无机胶凝材料的制备方法，其特征在于，制备权利要求1~3任一项所述无机胶凝材料，具体步骤如下：

步骤1：将煅烧煤矸石、硅酸盐水泥熟料、石膏和硫酸铝盐混合均匀，得到混合物料；其中，按照质量百分比计算，煅烧煤矸石用量为40%~50%，硅酸盐水泥熟料用量为40%~45%，石膏用量为5%~10%，硫酸铝盐用量为1%~5%；

步骤2：将步骤1得到的混合物料进行球磨，球磨结束后进行筛分，使得到的物料比表面积不低于500m²/kg，得到所述无机胶凝材料。

5.一种泡沫混凝土，其特征在于，所述泡沫混凝土包括权利要求1~3任一项所述无机胶凝材料或者权利要求4所述制备方法制备得到的无机胶凝材料，还包括发泡剂和水；其中，所述发泡剂为磺酸盐发泡剂，且发泡剂和水的质量比为1：（15~30）。

6.根据权利要求5所述泡沫混凝土，其特征在于，所述泡沫混凝土通过如下方法制备获得：

（1）将水与发泡剂混合，制成发泡原浆，将发泡原浆注入到发泡机中制成泡沫备用；其中，发泡剂和水的质量比为1：（15~30）；

（2）采用权利要求1~3任一项所述无机胶凝材料或者权利要求4所述制备方法制备得到的无机胶凝材料作为原料，然后与水混合，并控制水料比为0.5~0.6，得到混合材料浆料；

（3）将步骤（1）制备得到的泡沫与步骤（2）制备得到的浆料混合，得到所述泡沫混凝土。