泡沫混凝土發泡劑的復配及性能研究

劉昕昊

摘要：研究了十二烷基硫酸鈉（SDS）的發泡性能與泡沫穩定性及十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酰胺（PAM）對其發泡性能的影響，并通過響應面優化試驗對復合發泡液的發泡性能進行了分析。結果表明：SDS 的最佳發泡濃度為 1.2%，且發泡性能優于 SDBS;與 1.2%SDS 復配時SDBS的最佳用量為 0.3%;PVA 的最佳用量為 0.003%，且能顯著提升SDS的發泡倍數;PAM 的最佳用量為 0.02%，能有效增強泡沫的穩定性。

關鍵詞：發泡劑;發泡性能;泡沫穩定性;泡沫混凝土

泡沫混凝土作為一種新型建筑節能保溫材料，因其具有質輕、防護性好、耐久等特點，近年來受到廣泛關注[1-2]。泡沫混凝土一般通過將發泡劑產生的泡沫混入到水泥、水和外加劑形成的漿料中，經過均勻攪拌、澆筑和養護成型的多孔建筑材料[3]。影響泡沫混凝土性能的因素較多，其中最重要的因素是發泡劑。目前國內外應用的發泡劑主要有松香類發泡劑、合成類發泡劑、蛋白質型發泡劑和復合型發泡劑特別是陰離子表面活性劑能較好地降低表面張力而發泡，但其泡沫穩定性相對較差[4-5]。本研究選用多種陰離子表面活性劑與穩泡劑進行復配，研究發泡體系的性能及穩泡劑對泡沫穩定性影響特征。

1試驗

1.1原材料

十二烷基硫酸鈉（SDS）、十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）：化學純，國藥集團化學試劑有限公司;聚乙烯醇（PVA）：化學純，聚合度 1700，醇解度 88%，西安天茂化工有限公司;聚丙烯（PAM）：化學純，相對分子質量 300 萬～700 萬，天津市鼎盛鑫化工有限公司;去離子水：自制。

1.2發泡劑的配制

采用去離子水配制系列不同質量濃度的十二烷基硫酸鈉發泡液、十二烷基苯磺酸鈉發泡液、復配混合發泡液，并添加一定量穩泡劑聚乙烯醇、聚丙烯酰胺的發泡液制得發泡劑。

2結果與討論

2.1SDS、SDBS 的發泡性能

陰離子表面活性劑 SDS、SDBS 在水溶液中能夠有效地降低其表面張力，具有良好的發泡性能，不同質量濃度下SDS、SDBS的發泡倍數、1 h 沉降距和1h泌水量。

SDS和SDBS溶液的發泡倍數均隨其濃度的增大呈先增大后減小，SDS 和 SDBS溶液濃度分別為1.2%和1.4%時發泡倍數最大，1 h 泌水量最小，且溶液濃度小于1.4%時，SDS的發泡倍數大于 SDBS。這是因為相同濃度下的SDS溶液較SDBS溶液的黏度高，且表面張力小過多的電荷作用產生較大的斥力，導致發泡倍數迅速減小。當SDS和SDBS濃度分別大于1.2%和1.4%時，1h沉降距呈直線上升。綜上分析可知，SDS和SDBS的最佳發泡濃度分別為 1.2%和 1.4%，且SDS的發泡性能優于 SDBS。

2.2SDS 與SDBS復合發泡劑的發泡性能

為了探索SDS與SDBS兩種陰離子表面活性劑在發泡過程中的相互作用，試驗固定SDS的濃度為1.2%，通過加入不同量的 SDBS，考察其用量對復合發泡劑發泡性能的影響。

復合發泡劑的發泡倍數隨SDBS用量的增加呈先增大后減小，SDBS 的加入在一定濃度范圍內能夠增大SDS的發泡倍數，具有較好的協同效應。發泡體系的1h沉降距和1h泌水量與發泡倍數結果呈現出較好的對應關系。綜上分析可知，與1.2%SDS 復配時SDBS 的最佳用量為 0.3。

2.3穩泡劑 PVA 對SDS發泡性能的影響

泡沫是氣體在液體中形成的分散體系，氣體與液體連續充分地接觸是產生泡沫的必要條件，發泡劑要具有良好的發泡性能，泡沫的穩定性尤為重要。

PVA 的加入能明顯提高SDS的發泡倍數，混合液的發泡倍數隨 PVA 的用量增加呈先增大后減小，這是由于 PVA 的加入，增大了發泡液的黏度，這是因為 PVA 向體系中引入較多的羥基，產生大量氫鍵，影響了泡沫的穩定性。

2.4穩泡劑 PAM 對SDS發泡性能的影響

PAM 作為助劑，具有減少水泥砂漿塑性收縮開裂的效果[6]，同時作為一種水溶性高分子材料，對溶液的黏度影響較大，對發泡液的發泡性能也有一定的影響。

PAM 的加入對發泡劑的發泡倍數沒有正面協同作用，且當其用量超過 0.02%時發泡劑的發泡倍數大幅減小;但 PAM 用量小于 0.02%時，能夠有效減小發泡液的1h沉降距，對1h泌水量減小也有一定的正面效應。綜上分析，PAM 較適宜的用量為 0.02%。

3結論

（1）SDS 與SDBS的最佳發泡濃度分別為 1.2%和1.4%，SDS 的發泡性能優于 SDBS;SDBS 與 1.2%SDS 復配時，其最佳用量為 0.3%。

（2）PVA 的加入能顯著提高SDS的發泡倍數，其最佳用量為 0.003%，較空白試樣發泡倍數增大了 37.1%;PAM 的加入并不能增大SDS的發泡倍數，但其能明顯提高泡沫的穩定性，其最佳用量為 0.02%。

參考文獻：

[1]宋安祥.泡沫混凝土研究新進展與研究現狀[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.固體發泡劑制備泡沫混凝土的試驗研究[J].新型建筑材料，2017（10）：97-99.

[4]豈珊珊，楊紅健.硫氧鎂水泥發泡劑研究[J].硅酸鹽通報，2019，38（4）：1253-1257.

[5]趙振國.應用膠體與界面化學[M].北京：化學工業出版社，2008：310-315.

[6]楊曉杰，董鵬.聚丙烯酰胺對水泥砂漿塑性收縮開裂性能的影響[J].建筑材料學報，2019，22（1）：1-6.