泡沫混凝土发泡剂的复配及性能研究

刘昕昊

摘要：研究了十二烷基硫酸钠（SDS）的发泡性能与泡沫稳定性及十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酰胺（PAM）对其发泡性能的影响，并通过响应面优化试验对复合发泡液的发泡性能进行了分析。结果表明：SDS 的最佳发泡浓度为 1.2%，且发泡性能优于 SDBS;与 1.2%SDS 复配时SDBS的最佳用量为 0.3%;PVA 的最佳用量为 0.003%，且能显著提升SDS的发泡倍数;PAM 的最佳用量为 0.02%，能有效增强泡沫的稳定性。

关键词：发泡剂;发泡性能;泡沫稳定性;泡沫混凝土

泡沫混凝土作为一种新型建筑节能保温材料，因其具有质轻、防护性好、耐久等特点，近年来受到广泛关注[1-2]。泡沫混凝土一般通过将发泡剂产生的泡沫混入到水泥、水和外加剂形成的浆料中，经过均匀搅拌、浇筑和养护成型的多孔建筑材料[3]。影响泡沫混凝土性能的因素较多，其中最重要的因素是发泡剂。目前国内外应用的发泡剂主要有松香类发泡剂、合成类发泡剂、蛋白质型发泡剂和复合型发泡剂特别是阴离子表面活性剂能较好地降低表面张力而发泡，但其泡沫稳定性相对较差[4-5]。本研究选用多种阴离子表面活性剂与稳泡剂进行复配，研究发泡体系的性能及稳泡剂对泡沫稳定性影响特征。

1试验

1.1原材料

十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）：化学纯，国药集团化学试剂有限公司;聚乙烯醇（PVA）：化学纯，聚合度 1700，醇解度 88%，西安天茂化工有限公司;聚丙烯（PAM）：化学纯，相对分子质量 300 万～700 万，天津市鼎盛鑫化工有限公司;去离子水：自制。

1.2发泡剂的配制

采用去离子水配制系列不同质量浓度的十二烷基硫酸钠发泡液、十二烷基苯磺酸钠发泡液、复配混合发泡液，并添加一定量稳泡剂聚乙烯醇、聚丙烯酰胺的发泡液制得发泡剂。

2结果与讨论

2.1SDS、SDBS 的发泡性能

阴离子表面活性剂 SDS、SDBS 在水溶液中能够有效地降低其表面张力，具有良好的发泡性能，不同质量浓度下SDS、SDBS的发泡倍数、1 h 沉降距和1h泌水量。

SDS和SDBS溶液的发泡倍数均随其浓度的增大呈先增大后减小，SDS 和 SDBS溶液浓度分别为1.2%和1.4%时发泡倍数最大，1 h 泌水量最小，且溶液浓度小于1.4%时，SDS的发泡倍数大于 SDBS。这是因为相同浓度下的SDS溶液较SDBS溶液的黏度高，且表面张力小过多的电荷作用产生较大的斥力，导致发泡倍数迅速减小。当SDS和SDBS浓度分别大于1.2%和1.4%时，1h沉降距呈直线上升。综上分析可知，SDS和SDBS的最佳发泡浓度分别为 1.2%和 1.4%，且SDS的发泡性能优于 SDBS。

2.2SDS 与SDBS复合发泡剂的发泡性能

为了探索SDS与SDBS两种阴离子表面活性剂在发泡过程中的相互作用，试验固定SDS的浓度为1.2%，通过加入不同量的 SDBS，考察其用量对复合发泡剂发泡性能的影响。

复合发泡剂的发泡倍数随SDBS用量的增加呈先增大后减小，SDBS 的加入在一定浓度范围内能够增大SDS的发泡倍数，具有较好的协同效应。发泡体系的1h沉降距和1h泌水量与发泡倍数结果呈现出较好的对应关系。综上分析可知，与1.2%SDS 复配时SDBS 的最佳用量为 0.3。

2.3稳泡剂 PVA 对SDS发泡性能的影响

泡沫是气体在液体中形成的分散体系，气体与液体连续充分地接触是产生泡沫的必要条件，发泡剂要具有良好的发泡性能，泡沫的稳定性尤为重要。

PVA 的加入能明显提高SDS的发泡倍数，混合液的发泡倍数随 PVA 的用量增加呈先增大后减小，这是由于 PVA 的加入，增大了发泡液的黏度，这是因为 PVA 向体系中引入较多的羟基，产生大量氢键，影响了泡沫的稳定性。

2.4稳泡剂 PAM 对SDS发泡性能的影响

PAM 作为助剂，具有减少水泥砂浆塑性收缩开裂的效果[6]，同时作为一种水溶性高分子材料，对溶液的黏度影响较大，对发泡液的发泡性能也有一定的影响。

PAM 的加入对发泡剂的发泡倍数没有正面协同作用，且当其用量超过 0.02%时发泡剂的发泡倍数大幅减小;但 PAM 用量小于 0.02%时，能够有效减小发泡液的1h沉降距，对1h泌水量减小也有一定的正面效应。综上分析，PAM 较适宜的用量为 0.02%。

3结论

（1）SDS 与SDBS的最佳发泡浓度分别为 1.2%和1.4%，SDS 的发泡性能优于 SDBS;SDBS 与 1.2%SDS 复配时，其最佳用量为 0.3%。

（2）PVA 的加入能显著提高SDS的发泡倍数，其最佳用量为 0.003%，较空白试样发泡倍数增大了 37.1%;PAM 的加入并不能增大SDS的发泡倍数，但其能明显提高泡沫的稳定性，其最佳用量为 0.02%。

参考文献：

[1]宋安祥.泡沫混凝土研究新进展与研究现状[J].混凝土，2018（9）：152-156.

[2]Shin H C.Thermal conductivity of ternary mixtures for concrete pavements[J].Cement  & Concrete  Composites，2012，34（4）：575 - 582.

[3]戴民.固体发泡剂制备泡沫混凝土的试验研究[J].新型建筑材料，2017（10）：97-99.

[4]岂珊珊，杨红健.硫氧镁水泥发泡剂研究[J].硅酸盐通报，2019，38（4）：1253-1257.

[5]趙振国.应用胶体与界面化学[M].北京：化学工业出版社，2008：310-315.

[6]杨晓杰，董鹏.聚丙烯酰胺对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响[J].建筑材料学报，2019，22（1）：1-6.