CN102887663B - 一种泡沫混凝土用复合型发泡剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种泡沫混凝土用复合型发泡剂及其制备方法。由表面活性剂、蛋白类发泡剂、稳泡剂、促凝剂和减水剂组成。本发明在表面活性剂溶液中复掺少量的蛋白类发泡剂和稳泡剂，显著改善表面活性剂溶液的起泡能力和泡沫稳定时间，为制备低密度等级（≤500Kg/m³）的泡沫混凝土创造了有利条件。另外，复掺促凝剂可以促进水泥浆体的凝结，有效防止塌模的发生，复掺减水剂可以改善新拌泡沫混凝土的工作性，同时降低用水量，提高泡沫混凝土的强度。本发明产品功能多样化，不再局限于只制备出泡沫，同时兼具促凝和减水作用，适合用于制备低密度等级泡沫混凝土。

Description

一种泡沫混凝土用复合型发泡剂及其制备方法

技术领域

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种泡沫混凝土用复合型发泡剂及其制备方法。

背景技术

我国自从2005年开始推行建筑保温节能工程以来，保温隔热材料得到迅速发展。目前，常见的保温材料主要分为有机保温材料、无机保温材料和复合保温材料。其中，有机保温材料包括膨胀聚苯乙烯、挤塑聚苯乙烯、发泡聚氨酯和膨胀聚苯颗粒等，无机保温材料包括膨胀珍珠岩、闭孔珍珠岩、膨胀蛭石、中空玻化微珠及岩棉(石棉)等，而复合保温材料是以隔热材料、农作物秸秆及通过发泡方式生产的空心材料等为原材料，与硅酸盐胶凝材料或石膏复合而加工生产的一类材料，如膨胀聚苯颗粒保温砂浆。这几类保温材料都具有其各自的优缺点：1）有机保温材料具有保温隔热性能好、可加工性强和致密性好等优点，但存在易发生形变、耐久性差及易燃烧等缺点；2）无机保温材料具有防火性好、性能稳定和耐久性好等优点，但存在容重稍高及保温隔热效果稍差等缺点；3）复合保温材料具有保温隔热性能好、变形系数小、原材料来源广泛及能消纳废弃物等一系列优点，是一种较理想的保温材料。泡沫混凝土是将发泡剂溶液通过机械方法制成的泡沫，加入到含硅和钙的材料（水泥、粉煤灰、矿渣粉、石灰和石英砂等）、外加剂、纤维及水等制成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型和养护而成的一种轻质多孔建筑材料。其作为一种复合保温材料，具有质轻、保温隔热、隔音吸声和不燃等显著优点，而且在生产过程中还可以大量利用粉煤灰和矿渣等工业废弃物。当前，泡沫混凝土正被广泛地研究及生产应用。

发泡剂作为制备泡沫混凝土的关键技术之一，其质量的好坏直接影响泡沫混凝土的性能。目前，市场上发泡剂的种类很多，但是质量参差不齐，主要包括松香类、合成类表面活性剂、蛋白类和复合型。松香类发泡剂是第一代发泡剂，其主要有松香皂和松香热聚物等。合成类表面活性剂发泡剂是第二代发泡剂，这类发泡剂易起泡，发泡倍数高，但是存在泡壁薄、稳定性差以及对混凝土强度影响大等缺点。蛋白类发泡剂是第三代发泡剂，其主要分为植物蛋白和动物蛋白两类，这类发泡剂泡沫稳定性好，但是发泡倍数较合成类表面活性剂稍差。复合型发泡剂是***发泡剂，这类发泡剂不再是单一的组分，而是由多种功能组分复合而成。目前国内发泡剂总体上功能偏少及稳定性差，以致所制备的泡沫混凝土制品强度差，因此，复合型发泡剂的研究是制备优异性能的泡沫混凝土的关键。

本发明制备的泡沫混凝土用复合型发泡剂由表面活性剂、蛋白类发泡剂、稳泡剂、促凝剂和减水剂组合而成，其不仅发泡倍数高，泡沫稳定性好，而且能显著提高泡沫混凝土的强度，是一种性能优异的发泡剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发泡倍数高、泡沫稳定时间长及提高泡沫混凝土强度的复合型发泡剂及其制备方法。

本发明提出了一种泡沫混凝土用复合型发泡剂及其制备方法，该发泡剂是将表面活性剂和蛋白类发泡剂作为发泡溶液，利用稳泡剂改善泡沫稳定时间，并且通过添加促凝剂和减水剂来改善泡沫混凝土浆体及硬化混凝土的性能。

本发明提出的泡沫混凝土用复合型发泡剂，由表面活性剂、蛋白类发泡剂、稳泡剂、促凝剂和减水剂组成，各组分的重量比为：

表面活性剂                 100

蛋白类发泡剂               0.1-10

稳泡剂                     0.1-5

促凝剂                     10-60

减水剂                     10-90。

各组份较佳的重量比为：

表面活性剂                 100

蛋白类发泡剂               1-5

稳泡剂                     0.5-3

促凝剂                     20-50

减水剂                     50-80。

本发明中，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠溶液中的一种，溶液的质量浓度为0.6%。

本发明中，所述蛋白类发泡剂为动物蛋白发泡剂溶液，其质量浓度为30%。

本发明中，所述稳泡剂为月桂酰二乙醇胺溶液，该溶液为月桂酰二乙醇胺溶解于50℃—60℃的水中而成，质量浓度为10%。

本发明中，所述促凝剂为CaCl₂或Fe(NO₃)₃.9H₂O中的一种。

本发明中，所述减水剂为萘磺酸盐系或聚羧酸系高效减水剂中的一种。

本发明提出的泡沫混凝土用复合型发泡剂的制备方法，具体步骤如下：

（1）分别准确称量表面活性剂和水，配制质量浓度为0.6%的表面活性剂溶液；

（2）准确称量蛋白类发泡剂，将其加入步骤（1）所得的表面活性剂溶液中，缓慢搅拌均匀；

（3）将月桂酰二乙醇胺溶解于50℃—60℃的水中，配制成质量浓度为10%的溶液，将一定量的月桂酰二乙醇胺溶液掺入步骤（2）所得的溶液中，缓慢搅拌均匀；

（4）准确称量促凝剂和减水剂，将其分别加入步骤（3）所得的溶液中，缓慢搅拌均匀即可。

本发明提出的泡沫混凝土用复合型发泡剂不仅发泡性能优异，而且兼具促凝和减水的作用。

本发明中，表面活性剂溶液和少量蛋白类发泡剂作为主要发泡溶液。液体表面张力的大小直接影响气泡的形成，表面张力越低，其气泡就越容易形成。本发明采用十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸等高活性的表面活性剂，其溶液的起泡能力强，发泡倍数大，但是表面活性剂溶液制备出的泡沫的稳定时间短，这样泡沫会在胶凝体系凝结硬化前破裂，导致泡沫混凝土塌模。而蛋白类发泡剂的显著优点为泡沫的稳定时间长，因此，通过在表面活性剂溶液中复掺少量的蛋白类发泡剂，可以明显改善其泡沫稳定性，同时发泡倍数也不受太大影响。

发泡剂最基本的两大性质是起泡能力和泡沫稳定性。泡沫是气体分散在液体中的粗分散体系，由于体系存在大量的气-液界面，属于热力学不稳定体系，所以泡沫最终还是趋于破坏的。造成泡沫破坏的主要原因有重力排液、表面张力排液和气泡内气体的扩散。泡沫稳定性主要取决于液体析出的快慢和液膜的强度，增大溶液的粘度和液膜的粘弹性，可以解决泡沫因上述原因造成的自身破裂问题。本发明中采用月桂酰二乙醇胺，提高液膜的粘弹性，从而改善泡沫的稳定时间。

目前发泡剂的品种很多，但是基本上功能都很单一，只用于制备泡沫，而对胶凝体系不产生其他作用，而本发明通过复掺促凝剂，可以缩短水泥浆体的凝结时间，提高早期强度，可以更好的防止塌模现象的发生。通过复掺减水剂，可以改善新拌泡沫混凝土的工作性，并且通过减少用水量，改善硬化泡沫混凝土的强度。

本发明为泡沫混凝土用复合型发泡剂，该发泡剂的发泡倍数高，制备的泡沫稳定时间长，而且能改善泡沫混凝土的性能，适合用于配制低密度泡沫混凝土。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1，一种泡沫混凝土用复合型发泡剂及其制备方法，该发泡剂按表面活性剂100，蛋白类发泡剂0.1，稳泡剂0.1，促凝剂10，减水剂10的重量比配制而成。制备方法为先配制质量浓度为0.6%的表面活性剂溶液，并将月桂酰二乙醇胺溶解于50℃—60℃的水中，配制成质量溶度为10%的溶液，然后依次按上述重量比将蛋白类发泡剂、月桂酰二乙醇胺溶液、促凝剂和减水剂掺入表面活性剂溶液中，最后搅拌均匀。这种发泡剂的发泡倍数为35，1h沉陷距为12mm，1h泌水量70ml。

实施例2，一种泡沫混凝土用复合型发泡剂及其制备方法，该发泡剂按表面活性剂100，蛋白类发泡剂1，稳泡剂0.5，促凝剂20，减水剂30的重量比配制而成。制备方法为先配制质量浓度为0.6%的表面活性剂溶液，并将月桂酰二乙醇胺溶解于50℃—60℃的水中，配制成质量溶度为10%的溶液，然后依次按上述重量比将蛋白类发泡剂、月桂酰二乙醇胺溶液、促凝剂和减水剂掺入表面活性剂溶液中，最后搅拌均匀。这种发泡剂的发泡倍数为46，1h沉陷距为8mm，1h泌水量60ml。

实施例3，一种泡沫混凝土用复合型发泡剂及其制备方法，该发泡剂按表面活性剂100，蛋白类发泡剂5，稳泡剂3，促凝剂50，减水剂70的重量比配制而成。制备方法为先配制质量浓度为0.6%的表面活性剂溶液，并将月桂酰二乙醇胺溶解于50℃—60℃的水中，配制成质量溶度为10%的溶液，然后依次按上述重量比将蛋白类发泡剂、月桂酰二乙醇胺溶液、促凝剂和减水剂掺入表面活性剂溶液中，然后搅拌均匀。这种发泡剂的发泡倍数为50，1h沉陷距为7mm，1h泌水量40ml。

实施例4，一种泡沫混凝土用复合型发泡剂及其制备方法，该发泡剂按表面活性剂100，蛋白类发泡剂10，稳泡剂5，促凝剂60，减水剂90的重量比配制而成。制备方法为先配制质量浓度为0.6%的表面活性剂溶液，并将月桂酰二乙醇胺溶解于50℃—60℃的水中，配制成质量溶度为10%的溶液，然后依次按上述重量比将蛋白类发泡剂、月桂酰二乙醇胺溶液、促凝剂和减水剂掺入表面活性剂溶液中，最后搅拌均匀。这种发泡剂的发泡倍数为40，1h沉陷距为10mm，1h泌水量80ml。

Claims (5)

1.一种泡沫混凝土用复合型发泡剂，其特征在于该发泡剂由表面活性剂、蛋白类发泡剂、稳泡剂、促凝剂和减水剂组成，各组分的重量比为：

表面活性剂                 100

蛋白类发泡剂               0.1-10

稳泡剂                     0.1-5

促凝剂                     10-60

减水剂                     10-90；

其中：所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠溶液中的一种，溶液的质量浓度为0.6%；所述稳泡剂为月桂酰二乙醇胺溶液，该溶液为月桂酰二乙醇胺溶解于50℃—60℃的水中而成，质量浓度为10%；所述促凝剂为CaCl₂或Fe(NO₃)₃.9H₂O中的一种。

2.根据权利要求1所述的泡沫混凝土用复合型发泡剂，其特征在于各组份的重量比为：

表面活性剂                 100

蛋白类发泡剂               1-5

稳泡剂                     0.5-3

促凝剂                     20-50

减水剂                     50-80。

3.根据权利要求1所述的泡沫混凝土用复合型发泡剂，其特征在于所述蛋白类发泡剂为动物蛋白发泡剂溶液，其质量浓度为30%。

4.根据权利要求1所述的泡沫混凝土用复合型发泡剂，其特征在于所述减水剂为萘磺酸系或聚羧酸系高效减水剂中的一种。

5.一种权利要求1所述的泡沫混凝土用复合型发泡剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）分别准确称量表面活性剂和水，配制质量浓度为0.6%的表面活性剂溶液；

（2）准确称量蛋白类发泡剂，将其加入到步骤（1）所得的表面活性剂溶液中，缓慢搅拌均匀；

（3）将月桂酰二乙醇胺溶解于50℃—60℃的水中，配制成质量浓度为10%的溶液，将一定量的月桂酰二乙醇胺溶液掺入步骤（2）所得的溶液中，缓慢搅拌均匀；

（4）准确称量促凝剂和减水剂，将其分别加入步骤（3）所得的溶液中，缓慢搅拌均匀即可。