本发明专利涉及混凝土领域，特别是高强泡沫混凝土领域。
背景技术：
1、随着社会的蓬勃发展，高楼大厦的建设量逐渐增多，然而墙体过重的问题亦愈凸显，高层建筑墙体自重的减轻已经成为越来越多的建筑施工方急于解决的难题，顺应建筑节能减排和环境友好的要求，使得轻质高强混凝土成为发展和研究的重点。作为轻质混凝土的重要成员，泡沫混凝土是轻质混凝土的代表，泡沫混凝土具有很多优良特性，并有经济效益高，环境友好的特点，这使其广泛应用于建筑工业中，近年来尤其受到了越来越多的重视和研发。
2、泡沫混凝土目前已广泛应用于很多国家，成为墙体材料的主导产品。泡沫混凝土作为新型墙体材料使用，大大改善了建筑功能，也提高了施工效率，在满足建筑业、建材业和其它行业功能需求的同时，也提高了对粉煤灰、矿渣、煤矸石、建筑垃圾等工业固体废弃物的有效利用率，加速发展循环经济，实现绿色环保式发展，有利于环境无害化，对我国实施可持续发展战略具有重要意义。
3、近年来，泡沫混凝土的发展和应用非常迅速。泡沫混凝土多孔的特性，使得其密度较小，隔热保温能力突出，同时具有良好的隔音耐火性能，因此，泡沫混凝土主要用于建筑物内外墙体、屋面、楼地面、管道填充、假山园林等，这些应用集中于非承重结构，主要利用其轻质多孔的特性。然而，随着高强泡沫混凝土的研究，高强泡沫混凝土轻质高强的特性得到应用，例如用作挡土墙、钢筋混凝土夹芯构件、机场公路抢修等。本发明研发了一种新型掺浮石泡沫混凝土，在较为轻质的前提的下实现较高强度，又能提高废弃物利用，为提高工程经济效益和绿色可持续发展做出贡献。
技术实现思路
1、本发明的目的一是提供一种轻质高强的泡沫混凝土，使之相比于普通混凝土，在较低密度下仍具有较高强度。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
3、一种轻质高强泡沫混凝土，包括水泥，粉煤灰，硅灰，纳米二氧化硅，石灰粉，石英砂，膨胀珍珠岩，浮石，减水剂，泡沫，按照一定比例混合而成。按重量份数计算，包含以下组分：水20-25份，水泥50-60份，粉煤灰20-30份，硅灰12-18份，纳米二氧化硅3-5份，石灰粉1-3份，石英砂90-110份，减水剂1-1.5份；按体积份数计算，石英砂15-25份，膨胀珍珠岩10-20份，1-3mm集配浮石20-30份，3-5mm集配浮石40-60份，泡沫45-60份。
4、通过采用上述技术方案，掺浮石泡沫混凝土胶凝材料水化反应后结构更加致密，而粗细骨料密度很低，大大减小泡沫混凝土的密度。该种泡沫混凝土骨料集配连续均匀，弥补了普通泡沫混凝土无粗骨料导致强度不高的缺点。
5、普通硅灰的主要成分是大量无定形的sio2，其粒径小于1微米，平均粒径在0.1～0.3微米，外观为白色或灰白色粉体。硅灰的粒径非常小(比水泥细100倍以上)，比表面积大，可吸附大量自由水而减少泌水，减少自由水在集料界面上的聚集，使界面区结构密实。硅灰也可以填充水泥颗粒之间的空隙，改善混合料的流动性。硅灰有着很高的二氧化硅含量和高火山灰活性，它与水泥水化时产生的氢氧化钙发生反应，生成水化硅酸钙，可以加强与骨料的结合，改善混合料的均匀性，降低孔隙率和渗透性，提高泡沫混凝土强度。
6、纳米二氧化硅的主要成分是sio2，它的颗粒直径是纳米级的，在泡沫混凝土中添加纳米二氧化硅主要要三大作用：晶核作用，填充作用，高火山灰活性。
7、纳米二氧化硅表面活性键较多，ca(oh)2更容易在纳米sio2表面形成键合，生成c-s-h凝胶，降低ca(oh)2含量和细化ca(oh)2晶体；松散的c-s-h凝胶以纳米sio2为晶核发生聚集，形成以纳米sio2为核心的网状结构，进而成为整体、均匀、致密的二级界面结构；并且，纳米sio2微粒粒径小，水化成核点多，晶核作用显著。
8、纳米sio2粒度比水泥颗粒、矿物掺合料小数个数量级，可填充于10～100nm的微孔隙，在水泥基材料中充当“微骨料”，优化了粉料之间的级配，降低水泥基材料内部的总孔隙率，并且可以有效细化微观孔隙，优化水泥基材料孔结构，从而提高水泥基材料的密实度、强度和耐久性。在水泥基材料中加入纳米sio2后，c3s发生水化反应时，水化生成的ca(oh)2与分散在水泥基材料内部微小孔隙中的纳米sio2发生反应，生成网络状的c-s-h凝胶，提高了微观结构的密实程度，进而提高水泥基材料的强度。
9、纳米sio2表面能大，且含有大量不饱和si-o键和不同键合状态的羟基，因其表面欠氧，为非稳定状态的硅氧结构，具有高反应活性，可与水泥发生水化反应，对水泥的水化进程和微观结构产生影响，导致ca(oh)2含量的减少，c-s-h凝胶含量增加，c-s-h的钙硅比降低，孔隙结构致密，最终表现为力学性能增加，尤其是早期强度。
10、粉煤灰作为建材生产的一种主要功能辅料，掺入混凝土中可以节约资源实现可持续发展。研究发现粉煤灰代替部分水泥不仅可以密实水泥制品，而且其具有一定的潜在活性，活性sio2(玻璃体sio2)和活性al2o3(玻璃体al2o3)可以和水泥水化过程中的水化产物进行二次反应，进一步提高了水泥混凝土强度。另外，粉煤灰的形态多是球状玻璃体，所以在拌合物中会产生一定的“形态效应“，能一定程度增大浆体的流动性。
11、石灰具有强碱性，可以作为一种激发剂，与硅灰和粉煤灰中的氧化硅或氧化铝反应，提高泡沫混凝土的早期和最终强度，所以普遍应用于土木工程材料。
12、石英砂是由石英石破碎加工而成的，石英是一种坚硬的晶体矿物，其主要成分是sio2。它可以被添加在泡沫混凝土中作为一种细骨料，给泡沫混凝土提供更高的强度和刚度。
13、膨胀珍珠岩是一种天然非金属玻璃质酸性熔岩矿物质，容重较低，可以有效降低混凝土制品自重，对其热工性能的改善更为显著。
14、浮石容重小(0.3-0.4)，是一种多孔、轻质的玻璃质酸性火山喷出岩，其主要成分是sio2，其气孔体积占岩石体积的50％以上。浮石表面粗糙，颗粒容重为450kg/立方米左右，天然浮石孔隙率为7l.8-81％，吸水率为50-60％。它的特点是质量轻、强度高、耐酸碱、耐腐蚀，且无污染、无放射性等，是理想的天然、绿色、环保的产品，在保证强度和良好热工性能的前提下，能有效降低泡沫混凝土的密度。
15、由于高强泡沫混凝土的低水胶比，高效减水剂在制备高强泡沫混凝土时必不可少，其一方面通过释放部分游离水，使其在保持水胶比不变的情况下改善水泥浆体流动性；另一方面减水剂的润滑、吸附功能能够使水泥颗粒之间的滑动能力增强，进而加强水泥水化进程，从而改善泡沫混凝土的流动性与抗压强度。在水泥浆体中加入减水剂，泡沫能被水泥浆体很好地包裹，进而提高拌合物的流动性。但掺入的减水剂过量时，会降低泡沫混凝土流动性，导致泡沫混凝土的性能受到影响。
16、本发明进一步要求，所述石英砂采用40-70目级别。
17、本发明进一步要求，所述膨胀珍珠岩采用18-30目级别。膨胀珍珠岩和石英砂一起作为泡沫混凝土的轻骨料，和浮石粗骨料形成连续集配，为泡沫混凝土提供更高的强度和刚度。
18、本发明进一步要求，所述浮石采用为1-3mm和3-6mm两种集配。由于天然浮石孔隙率和吸水率都特别大，如果直接加入泡沫混凝土，会导致泡沫混凝土制品在养护期间内部部分水分被浮石颗粒吸收，减缓试件水化硬化，并造成胶凝材料与浮石界面水化反应不充分，所以3-6mm集配浮石颗粒预先用浓稠石灰乳进行包裹，并置于常温环境下自然晾干，以起到防止浮石吸水的作用。
19、本发明进一步要求，所述减水剂采用聚羧酸系高效减水剂，它具有水泥适应性好、掺量小、减水率高和增韧的效果，适宜配制高性能泡沫混凝土。
20、本发明进一步要求，所述泡沫由植物蛋白类发泡剂产生，此类发泡剂具有发泡性能好、发泡稳定持久、环保经济、泡沫破碎率低等特点。发泡方式采用物理发泡的方法，将发泡剂与水成一定比例进行稀释，将其加入空气压缩机进行发泡，从而形成均匀、稳定的泡沫。
21、本发明的目的二是提供一种轻质高强泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：
22、步骤一、将3-6mm集配浮石与适量浓稠石灰乳进行搅拌，包裹均匀后摊开，自然晾干三天；
23、步骤二、将泡沫混凝土的各原料分别按配比进行称量；
24、步骤三、将称量好的减水剂充分溶解于拌和水中；
25、步骤四、将其他称量好的干料加入搅拌机中搅拌为均匀的混合物料；
26、步骤五、在发泡机中按比例加入发泡剂和发泡所需拌和水，产生泡沫；
27、步骤六、将所需拌和水、泡沫和混合物料一起加入搅拌机充分搅拌3min即可制成该掺浮石泡沫混凝土。
28、与现有技术相比，本发明具有以下优势：
29、本发明提供了一种掺浮石泡沫混凝土，在常规无粗骨料泡沫混凝土的基础上，添加两种连续集配的浮石作为粗骨料，颗粒更细的膨胀珍珠岩和石英砂作为细骨料，这三种骨料互相填充，共同构成泡沫混凝土的骨架，与普通混凝土相比，这种泡沫混凝土结构与之相近，但粗细骨料轻化，达到了轻质高强的效果，为轻质高强泡沫混凝土的研究提供一种新方法。