低密度泡沫混凝土发泡剂的研究.pdf

2014年6月第6期
城市道桥与防洪
科技研究297
低密度泡沫混凝士发泡剂的研究
孙萌,陈巧志
(天津城建设计院有限公司,天津市300000
摘要:为研制出高质量泡涞以保证低密度泡沫混凝土的优良性能,通过理论研究确定发泡剂种类,以发泡剂的发泡倍数和泡
沫稳定性试验确定发泡剂的最佳用量,研究结果表明,动物蛋白发泡剂最适宜400kgym3以下的低密度泡沫混凝土;发泡剂溶液
的浓度在2.5%时发泡倍数最高,稳定性最好。
关键词:泡沫混凝士;动物蛋白发泡剂;发泡体积;发泡倍数
中图分类号:U414
文献标识码:B
文章编号:1009-7716(2014)06-0297-03
0引言
1.2合成类发泡剂
随着上世纪80年代我国表面活性工业的兴
泡沫混凝土作为一种低投入、低能耗、高产起,合成类发泡剂在我国出现并迅速发展。主要
出的节能材料,导热系数较小,并具有一定的强包括阴离子类、阳离子类、两性离子类、非离子
度,防水性、耐久性和防火性都非常突出,广泛类,其中阴离子类由于性能优于其他几种而受到
用于建筑和工业中,尤其在近几年,还被应用于普遍欢迎。这种发泡剂发泡速度非常快,而且发
航空军事等尖端领域。
泡倍数也较高,但是这种发泡剂形成的泡沫是
泡沫混凝土是由泡沫和浆体两部分组成,正“乳状泡沫”,稳定性非常差,在30分钟内泡沫就
是由于泡沫分散于浆体之间,浆体凝固以后就形开始变大,进而破灭。因此只能用于生产高密度
成了气泡,所以,泡沫是泡沫混凝土的物质基的泡沫混凝土。
础,也是必要条件』只有形成稳定、细密的泡1.3蛋白类发泡剂
沫才能保证泡沫混凝土具有细小、均匀的气孔
相比前两种发泡剂而言,蛋白类发泡剂是前
所以,高质量的泡沫是保证泡沫混凝土具有良好景较广阔的一类。这种发泡剂的发泡倍数在几种
性能的首要条件,也是研究泡沫混凝土的第一步。发泡剂中居于中等水平,最大的优势在于稳定性
发泡剂种类的选择
特别好,可以达到数小时不消泡。之所以有如此
好的稳定性,主要是由蛋白发泡剂的发泡机理决
1950年后,我国开始出现发泡剂,并迅速发定的,大分子蛋白质完全水解成小分子的同时还
展,先后出现松香类发泡剂、合成类发泡剂、蛋有一部分蛋白质发生不完全水解,在不完全水解
白类发泡剂、复合类发泡剂?。目前,这四种发的过程中形成了中小分子的混合物,这种混合物
泡剂在市场上共存,并且各有特点,所以选择的在液体中行成了具有一定粘度的胶体溶液,其中
过程中就要根据具体情况而定。
有一部分亲水基团,如羧基、羟基等,还有一部
1.1松香类发泡剂
分厌水基团,如烃基,这就构成了分子作用力的
松香发泡剂的主要原料为松香,最初是作为不对称性,从而降低了表面张力,形成界面,为
混凝土引气剂引入市场,经过一系列的改造而扩产生气泡提供条件;另ー方面由于这部分混合物
展为发泡剂。主要有松香皂和松香热聚物,这两的肽链在界面上展开,通过肽键之间的强作用
类发泡剂的性能相似,主要优点是发泡倍数较力,相互交织,在界面上形成一层保护网,使界
高,缺点是稳定性不够,不能制备600kgm2以下面不易破灭,在形成泡沫的同时又提高了泡沫的
的泡沫混凝土,而且松香皂类常温下是固体,使稳定性。所以,蛋白发泡剂相对于其他发泡剂
用过程中需要加热,工艺复杂,松香热聚物在生而言,稳定性是比较好的,不仅能够制得高密度
产过程中需要用到苯酚,具有毒性,因而一直没的泡沫混凝土,也适用于低密度,甚至超低密度
有较大的发展。
的泡沫混凝土。
收稿时间:2014-02-19
1.4复合类发泡剂
作者简介:孙萌(1981-),女,河北安国人,工程师,从事道
路设计工作。
复合类发泡剂的出现就是将几种发泡剂混
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合,使各种发泡剂取长补短,但是复合发泡剂属表1不同浓度下泡沫体积和泌水体积随时间的变化
于刚刚起步阶段,性能不够稳定,而且价格较
时间/h
浓度/%
体积
高,因此还不能为市场普遍接受
0
4
由于本试验中需要制备400kgm3以下的泡沫
泡沫体积mL148125120110100
混凝士,所以发泡剂必须具有足够的稳定性,根
泌水体积mI.3941424245
据各种发泡剂的性能,经过综合分析,本文采用
泡沫体积/mL180170165158150
泌水体积rmL3745474950
市售动物蛋白发泡剂,这种发泡剂大都是以动物
蹄脚、动物血胶或动物毛发为主要原料,加之各
泡沫体积/mL215200196190181
泌水体积mL,3842485050
种表面活性剂和化学药品,经加热,使其溶解
泡沫体积/mL190180177170
后,再进行稀释、过滤、高温脱水后制成。颜色
泌水体积/mL3842464850
呈棕褐色,有一种腐味,pH值在7左右。由于这
泡沫体积mL180170167163158
种发泡剂的稳定性特别好,可制得超低密度的泡
泌水体积/mL3246434547
沫混凝土
但由于动物蛋白发泡剂的发泡需要蛋白质的泡剂不能充分发挥作用,有一部分发泡剂被固定
不完全水解才能保证泡沫质量的,所以必须在水住,不能很好的发挥作用。从蛋白质的发泡机理
解与不水解之间达到一个平衡,这就要求发泡剂分析,浓度过小的状态、蛋白质在水解过程中产
的用量和发泡工艺必须达到最佳状态。本试验利生的亲水基团多于厌水基团,所以液体表面的分
用简易的攬拌器通过测定泡沫的发泡倍数、泌水子受到指向液体内部的力较大,因此表面张力较
量以及稳泡时间对上述两个参数进行探讨。
大,产生泡沫较少;而浓度过大时,则是产生的
厌水基团多于亲水基团,因此产生泡沫较多。
2试验原材料及设备
1.50%2%2.50%-3%-3.50%
(1)原材料:动物蛋白发泡剂、自来水。
(2)设备:磁力搅拌器,电动搅拌器,量筒,
电子秤等。
碎世是
3发泡剂最佳用量的确定
2,5
时间h
3.1试验过程
图1各浓度下泡沫体积随时间的变化图
(1)取50mL水放人标有刻度的细长容器中,
将发泡剂分别以1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、
3.5%五种不同的浓度加入
(2)用玻璃棒将发泡剂溶液搅拌均匀后,放
lh 2h
3
到磁力搅拌器上开始发泡,20min后,停止发泡,
静置,记录发泡体积和泌水体积。
浓度/%
3)每隔1h记录泡沫体积以及泌水体积,4h
图2各时间段泡沫体积随浓度的变化图
后,从中挑选发泡剂的最佳用量。
从图1中可以看出,浓度对发泡剂稳定性影
3.2试验结果分析
响不大,这主要是因为蛋白发泡剂本身的稳定性
根据上节的试验步骤进行试验,得到结果见特别好,这也是与其他发泡剂相比最大的优点
表
从微小的变化来看,随着浓度的增大,稳定性逐
结合图1和图2可以看出,浓度小于2.5%时,渐变好。从蛋白质的发泡机理分析,是因为发泡
发泡体积随着浓度的增大而増大,浓度大于25%剂的浓度越高,水解以后产生的中小分子混合物
时,发泡