本发明涉及水泥基建筑材料，尤其是涉及一种低密度高强固碳泡沫混凝土及其制备方法。
背景技术：
1、泡沫混凝土具有密度低、保温性能好、降噪频率宽的优点，越来越受到人们的青睐，泡沫混凝土产量每年以20%增速增长。
2、然而，泡沫混凝土采用的胶凝材料通常为普通硅酸盐水泥，而普通硅酸盐水泥的生产在消耗大量能源的同时也会产生大量的二氧化碳等大气污染物。
3、随着环保要求的提高，水泥基泡沫混凝土的成本越来越高，已经不能满足人们低成本生产的需求。
4、因此，低成本泡沫混凝土的研究和生产需求愈加迫切。
5、随着对工业固体废弃物研究的不断深入，钢渣等工业固体废弃物的水化反应活性陆续被发现，而且多种固废和水泥制备的胶凝材料水化反应之间还存在着协同促进作用。
6、以钢渣替代少部分水泥制备泡沫混凝土既能够利用工业固体废弃物，减少二氧化碳排放，另一方面又能降低泡沫混凝土的生产成本。
7、然而钢渣对水泥的替代率通常较低，大约在10%左右，随着钢渣掺量的不断增加，泡沫混凝土抗压强度、保温性能明显降低，初凝时间较长，且含有大量游离的氧化钙(f-cao)和氧化镁(f-mgo)，容易导致水泥基材料出现膨胀开裂等安定性不良问题，限制了钢渣在泡沫混凝土行业的大规模使用。
8、二氧化碳作为一种具有低导热系数的工业废气，可以与水泥发生反应生产纳米碳酸钙，填充纳米孔隙，因此二氧化碳泡沫混凝土与普通泡沫混凝土相比，可以提高泡沫混凝土强度，理论上具备更加优良的的导热性能。
9、然而，二氧化碳泡沫稳定性较差，将二氧化碳泡沫加入到水泥浆体中易破裂，造成泡沫混凝土干密度增加，泡沫混凝土干密度的增加对保温性能的消极影响远高于二氧化碳气体低导热系数的积极影响。
10、例如，现有技术cn114656207a公开了一种基于钙渣碳化的泡沫混凝土，主要由硅质原料、钙渣、轻集料、水和泡沫组成，制备过程中采用二氧化碳气体进行发泡，并成型后在二氧化碳气氛中进行养护，其干密度在750kg/m3以上，cn116199463a同样利用二氧化碳气体进行发泡，并进行碳化养护，其干密度在630kg/m3以上，cn114315301a公开以工业废气为气体发泡的大掺量钢渣泡沫混凝土，上述现有技术单纯采用二氧化碳气体进行发泡容易导致泡孔破裂，无法进一步降低干密度，cn115925381a利用全固废在空气氛围中制备轻质复合浆材，在固化过程中吸收二氧化碳，由于未利用二氧化碳进行发泡，因此其干密度可以实现进一步降低，但力学性能低，固碳量低，cn115677378a公开固废基泡沫凝胶材料，将其用于矿井填充，制备过程中添加工业固体废物、转化剂、胶凝剂、交联剂、发泡剂、水并通入二氧化碳，该方法搅拌过程裹入部分二氧化碳，用于矿井堵漏隔绝空气，其泡孔较大，制备得到的浆料抗压强度低，保温效果较差。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种低密度高强固碳泡沫混凝土，具体的，本发明以水泥和钢渣作为主要组分，经复合改性后的发泡剂在二氧化碳气氛下通过快速搅拌进行发泡，使泡沫包裹二氧化碳，并在泡沫混凝土制备过程中继续通入二氧化碳气体作为稳泡剂、增稠剂和促凝剂，制备得到的泡沫混凝土孔隙结构致密，体积稳定性好，力学性能高，保温效果好。
2、具体的，本发明低密度高强固碳泡沫混凝土的制备方法，包括如下步骤：
3、1）按质量份称取水泥35-60份，钢渣16-24份，混合均匀，得干混料，
4、2）按质量份称取发泡剂0.5-1份，三乙醇胺0.025-0.05份，三聚磷酸钠0.025-0.05份，水20-40份，混合均匀，在二氧化碳气氛环境中加入发泡剂快速搅拌发泡，得泡沫，
5、3）在干混料中加入水30-40份，倒入泡沫，以9-15l/min的速度通入二氧化碳气体，搅拌，混合均匀，得浆料，
6、4）将浆料成型、养护，即得。
7、本发明采用钢渣替代部分水泥作为胶凝材料，并在泡沫混凝土制备过程中两次使用二氧化碳，第一次是在泡沫制备过程中使用二氧化碳作为发泡气体，通过快速搅拌进行发泡，使泡沫包裹二氧化碳，二氧化碳可与水泥和钢渣发生反应，产生纳米碳酸钙和纳米碳酸镁，以其为成核质点会促进硅酸钙的水化，使其快速水化生成颗粒状的csh凝胶，提高泡沫混凝土强度，缩短泡沫混凝土凝结时间，但发明人研究发现，采用二氧化碳为发泡气体利用快速搅拌使发泡剂发泡得到的泡沫稳定性较差，究其原因，二氧化碳相对分子质量高于空气且微溶于水，因此以二氧化碳作为发泡气体通过快速搅拌制备的二氧化碳泡沫稳定性较差，并且二氧化碳易与水泥和钢渣发生化学反应，因此在与水泥浆体拌合过程中容易产生泡沫破裂的现象，经大量实验，本发明利用三乙醇胺和三聚磷酸钠对发泡剂进行改性，形成包覆二氧化碳气体的稳定泡沫；第二次是在泡沫混凝土原料混合过程中，通过再次通入二氧化碳气体并控制流速，使再次通入的二氧化碳气体作为稳泡剂、增稠剂和促凝剂，再次提高二氧化碳泡沫的稳定性，降低泡沫混凝土干密度，改善孔结构，提高泡沫混凝土的力学性能和保温性能，同时也可以提高固碳效果，降低碳排放。
8、本发明稳定的泡沫会将二氧化碳封存在泡沫混凝土内部，由于初凝时间加快，会阻碍泡沫之间的聚集效应，使泡沫更加致密，减少有害孔隙的形成，封存在泡沫混凝土内部的部分二氧化碳也会和水泥、钢渣中游离的氧化钙和氧化镁发生反应产生纳米碳酸钙和碳酸镁，填充孔隙，减少游离氧化钙和氧化镁含量，提高泡沫混凝土强度和体积稳定性。
9、同时，二氧化碳作为一种具有低导热系数的气体，并基于以二氧化碳做为发泡气体对泡沫混凝土孔隙结构的改善效果，因此可以进一步提高泡沫混凝土的保温性能。
10、优选的，步骤1）中所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的至少一种。
11、优选的，步骤1）中混合速率为80-90r/min，混合时间为2-3min。
12、优选的，步骤2）中所述发泡剂为动物蛋白发泡剂、植物蛋白发泡剂、十二烷基苯磺酸钠的至少一种。
13、优选的，步骤2）中快速搅拌速率为2200-2500r/min，快速搅拌时间为3-5min。
14、优选的，步骤3）中以9-12l/min的速度通入二氧化碳气体。
15、优选的，步骤3）中搅拌速率为80-90r/min，搅拌时间为7-10min。
16、优选的，步骤4）中养护采用标准养护。
17、本发明还涉及低密度高强固碳泡沫混凝土，具体的，由上述制备方法制备得到。
18、本发明还涉及上述低密度高强固碳泡沫混凝土在保温工程中的应用。
19、本发明具有以下技术优势：
20、1.本发明采用钢渣替代部分水泥作为胶凝材料，成本低，实现工业固废高价值利用，以二氧化碳为发泡气体，二氧化碳会对钢渣进行碳化，提高安定性与力学性能，
21、2.本发明采用三乙醇胺和三聚磷酸钠对发泡剂进行改性，以二氧化碳为发泡气体，利用高速搅拌进行发泡，可以得到包覆二氧化碳气体的稳定泡沫，
22、3.本发明在水泥浆体拌合过程中再次通入二氧化碳气体，通过控制流速，使再次通入的二氧化碳气体实现稳泡、增稠和促凝作用，进一步加强了泡沫的稳定性，
23、4.本发明泡沫混凝土可实现干密度在500kg/m3以下，孔隙结构更加致密、强度高、保温性能好、体积稳定性高，
24、5.本发明泡沫混凝土制备工艺简单，消纳固废，低碳环保。
1.一种低密度高强固碳泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述低密度高强固碳泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的至少一种。
3.根据权利要求1所述低密度高强固碳泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤1）中混合速率为80-90r/min，混合时间为2-3min。
4.根据权利要求1所述低密度高强固碳泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述发泡剂为动物蛋白发泡剂、植物蛋白发泡剂、十二烷基苯磺酸钠的至少一种。
5.根据权利要求1所述低密度高强固碳泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2）中快速搅拌速率为2200-2500r/min，快速搅拌时间为3-5min。
6.根据权利要求1所述低密度高强固碳泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤3）中以9-12l/min的速度通入二氧化碳气体。
7.根据权利要求1所述低密度高强固碳泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤3）中搅拌速率为80-90r/min，搅拌时间为7-10min。
8.根据权利要求1所述低密度高强固碳泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤4）中养护采用标准养护。
9.低密度高强固碳泡沫混凝土，其特征在于，由权利要求1-8任一项制备方法制备得到。
10.权利要求9所述低密度高强固碳泡沫混凝土在保温工程中的应用。
