技术领域：
：本发明属于土木工程
技术领域：
，具体涉及一种泡沫混凝土发泡剂及其制备方法。
背景技术：
：：传统的泡沫混凝土是采用机械说的方法将发泡剂水溶液制成泡沫，再加入凝胶材料、水和外加剂等制成泡沫浆料，经混合搅拌、浇注成型或采用现浇的方式，再通过自然养护所形成的微孔轻质材料。由于在混凝土内部形成大量封闭的气泡孔，使混凝土具有轻质高强、绝热保温等良好的物理性能。传统的泡沫混凝土体积密度大，通常为500-1200kg/m3，导热系数大，随着近几年泡沫混凝土科学技术和生产工艺的进步、应用领域不断扩大，其弊端得到加强。发泡剂性能的优劣不仅会对浆体的流动性、泵送的难以性以及制品的稳定性造成重要影响，而且决定着泡沫混凝土的力学性能和耐久性能。泡沫混凝土发泡剂在我国已有60多年的历史，先后研究出四代物理发泡剂。(1)第一代发泡剂(松香树脂类发泡剂)：在20世纪50年代，工程技术人员研究出以松香为主要原料制成的松香树脂类发泡剂，如松香皂和松香热聚物发泡剂。适用于密度较大的泡沫混凝土的生产，主要用来提高混凝土的抗冻性和抗渗性。松香树脂类发泡剂具有生产工艺简单、成本较低等优点，但是泡沫稳定性和发泡倍数一般。(2)第二代发泡剂(合成类发泡剂)：20世纪80年代，随着我国精细化工的成熟，我国开发了多种合成类发泡剂。按照表面活性剂的离子性质分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性离子型表面活性剂四种。目前应用较多的为阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。阴离子型发泡剂起泡速率快、发泡倍数大，但是泡沫稳定性差、消泡也快。非离子型表面活性剂由于它的疏水基团在水溶液表面排列密集，使水溶液所形成的气泡液膜比较坚韧，不易破泡，但发泡能力差，发展前景不如阴离子型表面活性剂；(3)第三代发泡剂(蛋白型发泡剂)：20世纪末，国外的高性能蛋白型发泡剂进入中国，动物蛋白、植物蛋白发泡剂迅速发展，此类发泡剂泡沫十分稳定，可以长时间不消泡，而且发泡倍数非常好。植物蛋白发泡剂主要为茶皂素发泡剂，稳泡性能好，发泡能力小于阴离子型表面活性剂。动物蛋白发泡剂稳泡、发泡能力与植物蛋白相当，但是生产规模较低，不能广泛应用；近几年，随着泡沫混凝土的使用范围越来越广泛，第四代发泡剂正运用而生。(4)第四代发泡剂(复合型发泡剂)：综述前三类发泡剂，传统的发泡剂只是单一功能的发泡剂，有的发泡能力强、稳泡能力弱，有的稳泡能力强、发泡能力却一般，还有的成本过高，不能广泛应用。都存在一定的弊端，没有能完全达到泡沫性能技术要求的。解决上述单一成分发泡剂性能不佳的唯一方法，就是改为复合式的方法，生产复合型发泡剂，其主要成分由起泡剂和稳泡剂组成，稳泡剂主要为胶类物质，起泡剂主要为泌水性好、发泡倍数大、可生成泡沫坚韧的表面活性剂。通过互补法、协同法、增效法或增加功能法对发泡剂进行复合，在一定程度上弥补单一成分发泡剂的不足。技术实现要素：：本发明的目的在于提供一种泡沫混凝土发泡剂及其制备方法，解决现有技术中各种单一发泡剂成分功能不足，不能满足实际泡沫混凝土生产需要的问题，比如松香树脂类起泡力与稳泡性均较低、阴离子表面活性剂起泡好但稳泡性太差、蛋白类发泡剂稳定性好却起泡力低，复合型发泡剂没有较明显提高起泡力和稳定性的复合组成成分。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种泡沫混凝土发泡剂，包括阴离子表面活性剂、甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸脂(doe-120)，羟乙基纤维素(hec)和聚丙烯交联树脂(carbomer340)，其中：所述的阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(las)、十二烷基硫酸钠(k12)或脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠(aes)中的一种，其中：所述的阴离子表面活性剂的质量分数为0.3～0.9％，所述的甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸脂的质量分数为0.13～0.21％，所述的羟乙基纤维素的质量分数为0.01～0.04％，所述的聚丙烯交联树脂的质量分数为0.02～0.05％。所述的阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(las)，所述的阴离子表面活性剂的质量分数为0.7％；所述的甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸脂(doe-120)的质量分数为0.18％；所述的羟乙基纤维素(hec)的质量分数为0.02％；所述的聚丙烯交联树脂(carbomer340)的质量分数为0.03％。所述的泡沫混凝土发泡剂的制备方法，包括以下步骤：分别取相应质量分数的阴离子表面活性剂，甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸脂，羟乙基纤维素和聚丙烯交联树脂，混合并搅拌均匀，制得泡沫混凝土发泡剂。所述的方法制备的泡沫混凝土发泡剂经测试，发泡剂形成的气泡细腻丰富且独立不连通，发泡倍数为35～43.5，沉降距为6.8～7.4mm，泌水量为56～62ml。本发明的泡沫混凝土发泡剂组成成分及作用原理如下：现有的复合型发泡剂的组成成分为起泡剂和稳泡剂，选择取材方便、发泡能力显著、价格低廉的阴离子型表面活性剂为起泡体原料，但由于其产生的泡沫稳定性较差、易破裂等缺陷，必须和其他可以提高稳泡能力的发泡剂和外加剂复配，对其进行改性处理，进一步提升泡沫性能。根据现有规定可知，泡沫混凝土的实际生产中，发泡剂的质量分数不可以超过1％，依据《泡沫混凝土》(jg/t266-2011)，分别对泡沫混凝土发泡剂的发泡倍数、泡沫1h沉降距和泡沫1h泌水量进行测试，要求符合发泡剂性能指标的规定：泡沫体积与发泡剂水溶液之比即发泡倍数大于20倍，泡沫柱在单位时间内的沉降距小于10mm，单位体积的泡沫完全消失后的泌水量小于80ml。各组成成分介绍如下：十二烷基苯磺酸钠，简称las，结构式为c12h25oso3na,易溶于水,对碱和硬水不敏感,呈淡黄色或白色粉末，是非常出色的阴离子表面活性剂，起泡能力强，泡沫丰富且直径较大，易破裂，易与其他助剂复配，成本较低，生产合成工艺成熟完备，生物降解度较大，对环境污染影响小。甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸脂，简称doe-120，分子中含有乙氧基和酯基双官能团，属于非离子型表面活性剂，含有疏水-亲水-疏水基团，由于分子中的低级性基团没有同行电荷的排斥，会使溶液表面张力降低，表面活性增加，在低密度时能提高起泡性能。具有一定的增稠性能，使气泡液膜较坚韧，不易破裂。羟乙基纤维素，简称hec，呈白色或淡黄色，是一种无毒无味的纤维状或粉末状固体，属于非离子型可溶纤维素醚类。具有增稠、成膜、悬浮及粘合的作用外，其保水能力是甲基纤维素的2倍，具有较好的流动性。聚丙烯交联树脂，简称carbomer340，本身没有起泡能力，但随着发泡剂粘度的增加可以提高已产生的泡沫的稳定性，进而增加半衰期。本发明的有益效果：(1)选取的配制泡沫混凝土发泡剂的主要原材料都是最常用、成本最低、最容易合成的试剂，生产工艺完备，可大量生产广泛使用，产生的经济效益较大。工业上可以支撑高纯度的产品，其中最具有代表性的产品是十二烷基苯磺酸钠，碳原子数为12，性能最好，对稀酸和碱较为稳定，具有很高的表面活性，发泡力大。(2)单一功能的发泡剂效果一般，不能满足实际工程中泡沫混凝土发泡剂的要求，松香树脂类发泡剂的发泡稳泡效果一般、蛋白型发泡剂的产量有限且易变性。采用复合型发泡剂可以有效提高发泡剂的起泡能力和稳泡能力，充分利用各成分的功能，实现优势互补，协同增效，形成1+1大于2的效果。(3)生物降解度较大，对环境污染影响小，使用之后不会对生态环境造成过大危害，绿色环保。本发明对能源的生产和资源的利用、环境保护有重要意义，促进了土木材料发展向节约型转变，顺应了建设资源节约型和环境友好型社会的需求。具体实施方式：下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下操作中采用的泡沫质量测定仪型号为2152罗氏泡沫仪(改进的ross-miles法)实验(1)～(2)为确定本申请技术方案的最优配比的前期准备实验：实验(1)：寻找一种起泡能力强、泡沫稳定性较好的起泡剂，作为泡沫混凝土发泡剂的发泡母液，分别选取质量分数分别为0.3％、0.5％、0.7％、0.9％的十二烷基苯磺酸钠(las)、十二烷基硫酸钠(k12)和脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠(aes)。其中，对发泡剂产生的泡沫性能进行测试，保证发泡剂形成的气泡是细腻丰富且独立不连通的，依据《泡沫混凝土》(jg/t266-2011)，分别对泡沫混凝土发泡剂的发泡倍数、泡沫1h沉降距和泡沫1h泌水量进行测试，要求符合发泡剂性能指标的规定：泡沫体积与发泡剂水溶液之比即发泡倍数大于20倍，泡沫柱在单位时间内的沉降距小于10mm，单位体积的泡沫完全消失后的泌水量小于80ml。选择出市面上最常用典型、成本较低、发泡能力强的阴离子表面活性剂：十二烷基苯磺酸钠(las)、十二烷基硫酸钠(k12)和脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠(aes)三种，分别将不同阴离子型表面活性剂以0.3％、0.5％、0.7％、0.9％不同质量分数配置成发泡剂溶液，使用能够较准确的反应发泡剂性能的罗氏-迈尔斯法测试，在40度的操作温度下进行，将200ml发泡剂溶液从高900mm，内径为2.9mm细孔中流下，冲入盛有50ml同样温度和浓度的试液中，记录数据：200ml溶液流完时的泡沫高度h0和泡沫高度降为一半时的半衰期t1/2，作为发泡剂起泡能力和泡沫稳定性的评价标准，检测结果如表1所示。表1实验(1)中不同阴离子表面活性剂的发泡性能(注：起泡高度为h0，半衰期为t1/2)通过实验测试可知：las的起泡能力最佳，在0.7&之前增加幅度比较明显，0.7％之后的增幅较小，结合经济成本，因此选取十二烷基苯磺酸钠(las)的质量分数为0.7％为发泡主剂，单组份的阴离子表面活性剂的起泡能力较好，但是稳泡能力较差，形成的泡沫直径大且容易破裂，需要再加入稳泡剂进行复合，对泡沫的稳定性进行改进。将发泡剂母液与水按质量比1:20的比例混合后，用发泡机进行发泡，按照《泡沫混凝土(jg/t266—2011)》的规定，测试泡沫发泡剂的发泡倍数、1h沉降距和1h泌水量。①发泡倍数的测定：将制成的泡沫装满容积为250ml、直径60mm的无底玻璃桶内，将两端刮平，并测定其质量，发泡倍数m按照公式计算：式中：m－发泡倍数；v－玻璃桶容积，单位mm3；ρ为泡沫剂水溶液密度，单位g/mm3；g1为玻璃桶质量，单位g；g2为玻璃桶和泡沫的总质量，单位g。②1h沉降距的测定：用泡沫质量测定仪进行检测，测定1h后的沉降距(mm)。③1h泌水量的测定：同样使用泡沫质量测定仪检测，测定1h后泡沫所分泌出来的水量(ml)，即1h泌水量，测量结果如表2所示。表2不同质量分数las的泡沫性能las质量分数0.3％0.5％0.7％0.9％发泡倍数25293334沉降距43403229泌水量151146139136实验(2)：以0.7％十二烷基苯磺酸钠(las)为主发泡剂，分别复配aes、doe-120、carbomer340等表面活性剂或稳泡剂，通过高压空气发泡机制备泡沫，依据《泡沫混凝土》(jg/t266-2011)，分别对泡沫混凝土发泡剂的发泡倍数、泡沫1h沉降距和泡沫1h泌水量进行测试，如表3所示，要求泡沫体积与发泡剂水溶液之比即发泡倍数大于20倍，泡沫柱在单位时间内的沉降距小于10mm，单位体积的泡沫完全消失后的泌水量小于80ml，选择出符合发泡剂性能指标、最优性能的发泡剂和稳泡剂。表30.7％las与稳泡剂复配后的泡沫性能(注：各复配发泡剂的质量分数是相对于0.7％las的浓度)由以上实验可知，阴离子表面活性剂aes具有一定的增稠性，少量添加可以适当提升泡沫稳定性；doe-120浓度的增加可以明显提高泡沫的稳定性；由表可知，0.7％的十二烷基苯磺酸钠(las)为主发泡剂，复配0.18％的甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸脂(doe-120)时发泡能力强且稳泡能力不错，但是泌水量不满足要求，最后再加入carbomer340和hec进行改性，并将各组分质量分数扩大至合理范围，进而得出本申请的技术方案，并采用以下实施例1～3进行进一步说明：以下实施例1～3中，对制得的发泡剂进行性能测试的过程为：使用能够较准确的反应发泡剂性能的罗氏-迈尔斯法测试，在40度的操作温度下进行，将200ml发泡剂溶液从高900mm，内径为2.9mm细孔中流下，冲入盛有50ml同样温度和浓度的试液中，发泡剂产生的泡沫性能进行测试；实施例1一种泡沫混凝土发泡剂，包括质量分数为0.7％的十二烷基苯磺酸钠(las)、质量分数为0.18％的甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸脂(doe-120)，质量分数为0.02％的羟乙基纤维素(hec)和质量分数为0.03％的聚丙烯交联树脂(carbomer340)，四者质量比为1:1:1:1。该泡沫混凝土发泡剂的制备方法包括以下步骤：分别取质量分数为0.7％的十二烷基苯磺酸钠(las)、质量分数为0.18％的甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸脂(doe-120)，质量分数为0.02％的羟乙基纤维素(hec)和质量分数为0.03％的聚丙烯交联树脂(carbomer340)，四者按质量比1:1:1:1混合，并搅拌均匀，制得泡沫混凝土发泡剂；该泡沫混凝土发泡剂经测试，发泡剂形成的气泡细腻丰富且独立不连通，发泡倍数为43.5，沉降距为6.8mm，泌水量为56ml，如表4所示。表4实施例1制备的泡沫混凝土发泡剂的泡沫性能实施例2一种泡沫混凝土发泡剂，包括质量分数为0.3％的十二烷基硫酸钠(k12)、质量分数为0.13％的甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸脂(doe-120)，质量分数为0.01％的羟乙基纤维素(hec)和质量分数为0.02％的聚丙烯交联树脂(carbomer340)，四者质量比为1:1:1:1。该泡沫混凝土发泡剂的制备方法包括以下步骤：分别取质量分数为0.3％的十二烷基硫酸钠(k12)、质量分数为0.13％的甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸脂(doe-120)，质量分数为0.01％的羟乙基纤维素(hec)和质量分数为0.02％的聚丙烯交联树脂(carbomer340)，四者按质量比1:1:1:1混合，并搅拌均匀，制得泡沫混凝土发泡剂；该泡沫混凝土发泡剂经测试，发泡剂形成的气泡细腻丰富且独立不连通，发泡倍数为35，沉降距为7.4mm，泌水量为62ml。实施例3一种泡沫混凝土发泡剂，包括质量分数为0.9％的脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠、质量分数为0.21％的甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸脂(doe-120)，质量分数为0.04％的羟乙基纤维素(hec)和质量分数为0.05％的聚丙烯交联树脂(carbomer340)，四者质量比为1:1:1:1。该泡沫混凝土发泡剂的制备方法包括以下步骤：分别取质量分数为0.9％的脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠、质量分数为0.21％的甲基葡萄糖苷聚氧乙烯醚双油酸脂(doe-120)，质量分数为0.04％的羟乙基纤维素(hec)和质量分数为0.05％的聚丙烯交联树脂(carbomer340)，四者按质量比1:1:1:1混合，并搅拌均匀，制得泡沫混凝土发泡剂；该泡沫混凝土发泡剂经测试，发泡剂形成的气泡细腻丰富且独立不连通，发泡倍数为40，沉降距为7.1mm，泌水量为60ml。以上所述仅为本发明中的主要实例和较优选实例而已，并未列出全部实例，也不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内做的任何修改和改进，均应包括在本发明的保护范围之内。当前第1页12