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水泥发泡剂与泡沫混凝土知识库
国内主要的三种泡沫混凝土发泡剂

能够产生泡沫的物质很多,但并不是只要能产生泡沫的物质就可以用作泡沫混凝土发泡剂。发泡剂应该具有足够的稳定性,保证在泡沫与砂浆混合是不破裂,并对胶凝材料的凝结和硬化过程无不利的影响。目前,泡沫混凝土发泡剂主要有:树脂皂类发泡剂、铝粉发泡剂、植物蛋白发泡剂、石油磺酸铝发泡剂、动物蛋白发泡剂、水解血胶发泡剂、松香酸皂类泡沫混凝土发泡剂等。主要产品型号有:CON-A 型泡沫剂、CCW-95 型固体泡沫剂、u 型发泡剂、HJ-3 型磺酸盐系列微泡剂、CLY-99 型憎水发泡剂系列、CPV 发泡剂等。泡沫混凝土的泡沫混凝土发泡剂种类型号繁多,但从化学组成来看,主要有表面活性剂,蛋白质两大类物质。掺加极少量这类物质就可以显著降低溶液表面张力,促进泡沫的稳定,进而提高泡沫混凝土性能。

水泥发泡剂发泡外观

1 蛋白质类泡沫混凝土发泡剂

蛋白质类发泡剂的发泡原理是蛋白质的降解。蛋白质大分子中肽键的断裂,会生成易溶解的蛋白质小分子,随着溶液中蛋白质小分子的增加,疏水基团逐渐增多,使得表面张力降低,形成界面。此外,由于分子中特殊基团间会形成氢键,强烈的氢键作用可以保证溶液形成强度较高的泡沫液膜,从而使发泡剂生成稳定的泡沫。但蛋白质类发泡剂易受温度和酸度等外部环境影响而变性,这是影响蛋白质类发泡剂发展的重要因素。

蛋白质类发泡剂总体上可分为动物蛋白发泡剂和植物蛋白发泡剂。动物蛋白发泡剂通常是以牛、羊等动物的角质蛋白为原材料,按比例向其中加入定量的氢氧化钠、氯化镁、盐酸等试剂,在一定温度条件下制得的暗褐色黏性液体。动物蛋白发泡剂具有发泡倍数高、强度高、稳定性好、造价低廉等特点,在日本、美国等工业化国家已经广泛使用。植物蛋白发泡剂是以天然高分子材料为原料,经过复杂的化学变化制备而成。这种发泡剂通常是淡黄色透明液体,溶解于水,几乎不受水硬度的影响,而且无毒、无味,发泡能力很强,泡沫细密丰富。但由于制备时采用的各种天然高分子原材料质量稳定性无法保证,造成植物蛋白发泡剂产品的发泡性能稳定较差,无法实现大面积推广应用。目前,广泛应用的仍然是动物蛋白发泡剂。

2 表面活性剂类泡沫混凝土发泡剂


表面活性剂具有良好的表面活性,是制备发泡剂的优良试剂。作为两亲性物质,表面活性剂的物理、化学性质均取决于其分子结构。同浓度条件下,极性基团的亲水作用越强,表面活性剂在水中溶解度越大,起泡性能就越好;但由于泡沫表面膜层含水较多,导致排液速度快,泡沫稳定性较差。此外,由于表面活性剂在混凝土中的性质与其在水溶液中的性质经常会相差很大,因此表面活性剂与水泥颗粒的相容性是决定泡沫混凝土性能的重要因素。

松香树脂类发泡剂是应用最早也是最普遍的表面活性剂类发泡剂,其主要品种有松香皂和松香热聚物。松香皂的化学结构比较复杂,属阴离子表面活性剂,生产工艺简单、成本低,其最大优点是与水泥相容性好,可与水泥中的钙离子反应,生成不溶性盐,对泡沫稳定性有一定的增强作用,但松香皂在使用时需要加热熔解,而且其发泡倍数和泡沫稳定性都很一般,可以在泡沫混凝土技术要求不高时选用。松香热聚物的生产是以有毒性的苯酚为原料,与松香皂相比性能大体相当,但其生产成本和价格都较高,而且存在安全隐患和环境问题。

近些年,人们一直致力于不同表面活性剂的复配研究,通过对阴、阳离子表面活性剂复配研究表明:复配体系的活性、黏度较单组分体系均有很大提高,且具有强烈电性作用,可以很好地减慢泡沫内部的排液速度,增加泡沫稳定性,从而否定了阴、阳离子表面活性剂复配后可能失活的观点。

3 蛋白质-表面活性剂复合型泡沫混凝土发泡剂

蛋白质与表面活性剂复合型发泡剂是通过改变溶液的界面张力而进一步增强其表面活性的,混合体系中界面吸附机理主要是置换和增溶。Galvez-Ruiz 等研究了蛋白质-表面活性剂复合发泡剂发泡效果,结果表明蛋白质和表面活性剂界面上的情况能够影响泡沫的稳定性。膜上吸附活性剂分子越多,弹性愈强,致密度越高,因此泡沫内气体不易透过液膜扩散到外面,泡沫可以较长时间稳定存在。在国内,业内人士研究了烷基苯磺酸盐等物质对发泡剂发泡效果的影响,研究表明,当在30 mL 发泡液中掺加烷基苯磺酸盐0.2 g 时,发泡液发泡性和泡沫稳定性均有明显改善:发泡倍数为16.7,泡沫稳定时间大于3 h。在国外,复合发泡剂研究较早,如美国研制的由烷基磺酸碱金属盐和水解蛋白质复合组成的液体发泡剂、日本采用蛋白质添加适量的阳离子表面活性剂配成的混合发泡剂等。

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