【摘要】本文提出一種較為簡單實用的方法和裝置表征泡沫的穩定性，并測試了不同因素對泡沫穩定性的影響。通過考察不同發泡方式、不同濃度、不同溫度等因素對泡沫性能的影響，得出如下結論：采用壓縮空氣發泡方式既經濟又高效；濃度越高的泡沫液，制得的泡沫穩定性相對越好；溫度越高的泡沫劑溶液制得的泡沫密度就越低，穩定性較差。

　　【關鍵詞】泡沫劑；泡沫穩定性； 泌水量；沉降距；半消時間

　　1 引言

　　隨著國家節能減排和墻體改革政策的實施，各種輕質保溫材料成為重點研究方向之一。泡沫混凝土材料以其環保、不燃、耐久、輕質保溫的優異特點受到了極大的關注。而泡沫劑作為泡沫混凝土材料的重要原材料，其性能始終影響著泡沫混凝土材料的最終綜合性能。

　　目前我國應用在泡沫混凝土的泡沫劑主要含有以下幾種。一是松香皂泡沫劑[1]。松香皂泡沫劑是使用較早的一種泡沫劑，是以松香和氫氧化鈉等為主要原料經過皂化反應制取，其主要成分為松香酸鈉，外觀呈淺黃褐色液體。其制造工藝簡單，材料成本較低，但其泡沫強度也較差，穩定時間短。二是蛋白型泡沫劑。可分為動物型蛋白 [2]和植物蛋白型泡沫劑，此類泡沫豐富、細密，韓國地暖施工中使用的泡沫劑80%為該種產品。三是化學合成類泡沫劑，其具有優良的起泡能力，近年來成為泡沫劑的主流產品。但這種泡沫劑存在泡壁薄、穩定性差的缺點。四是復合型泡沫劑。單一泡沫劑的性能不夠完善，因此復合型泡沫劑是解決綜合性能的有效方法之一。通過復配方法，實現互補、協同效應。復合型泡沫劑可含有起泡組分、增泡組分、穩泡組分、功能組分、調節組分等。

　　影響泡沫劑泡沫穩定性的因素錯綜復雜，除了泡沫劑自身內在因素外，外因也是影響重大，如濃度，溫度，發泡方式等等，同一種泡沫劑在不同的條件下泡沫的狀態很不一樣。本文提出一種較為簡單實用的方法和裝置表征泡沫的穩定性，并考察不同因素對泡沫穩定性的影響。

　　2 實驗原材料及方法

　　2.1 主要原材料及設備

　　復合泡沫劑,北京中建國信科技開發中心，自制；

　　松香型泡沫劑，某公司生產，市售；

　　粉劑泡沫劑，某公司生產，市售。

　　SP-Ⅱ發泡機，北京中建國信科技開發中心，自主設計開發；

　　高速電動攪拌機，金壇市中大儀器廠。

　　2.2 試驗方法

　　高速攪拌制泡方法：將一定稀釋比例的泡沫液100mL倒入1000mL的燒杯中，在轉速3000r/min的攪拌速度下攪拌發泡3min。

　　壓縮空氣發泡機制泡：將一定稀釋比例的泡沫液吸入SP-Ⅱ發泡機，通過壓縮空氣制泡。

　　泡沫密度的測定方法：將一定稀釋比例的泡沫劑溶液通過不同發泡方式制備出泡沫，然后裝入1000L玻璃容器裝入泡沫，并稱量其重量。通過計算即可得到其泡沫密度。

　　同時，通過一套較為適用的方法和裝置考察高性能泡沫劑不同發泡方式，不同濃度，不同泡沫劑溫度對泡沫穩定性的影響。

　　3 實驗結果及分析

　　3.1 泡沫劑穩定性的評價方法

圖1 檢測泡沫劑穩定性方法

　　由于我國目前沒有相關水泥基泡沫劑產品的國標或者行標，行業內沒有統一的方法來評價泡沫劑的穩定性。本文結合行業現狀，研究出一種較為簡單實用的方法和儀器裝置（如圖1）。裝置中漏斗的內直徑為10cm，筒深5cm。通過電子天平、直尺、秒表可以同時測定出泡沫經時泌水率和沉降距以及半消泡時間，用以表征和評價泡沫穩定性的優劣。

　　通過上述方法，在20℃條件下，通過高速攪拌方式制備出泡沫，比較了復合泡沫劑、某粉劑混凝土泡沫劑、某松香型泡沫劑，試驗結果如下表1。

表1：不同泡沫劑的泡沫的泌水量、沉降距以及半消時間

　　3.2 發泡方式對泡沫性能的影響

　　目前發泡方式有兩種，一是高速攪拌方式，另一種就是采用壓縮空氣發泡機發泡。本試驗對比兩種發泡方式考察高性能泡沫劑泡沫的密度變化及發泡倍數。高性能泡沫劑與水以1:10的比例混合，泡沫劑溶液為40℃下進行發泡，分別測定兩種發泡方式得到的泡沫的密度隨時間變化。試驗結果如圖2所示。

圖2 發泡方式對高性能泡沫劑的泡沫密度隨時間變化影響曲線

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　　從圖中可以看到，兩種發泡方式對泡沫性能有很大影響。高速攪拌方式產生的泡沫密度高達200g/l，而采用空氣壓縮發泡機發泡得到的泡沫密度只有50g/l。采用高速攪拌方式得到的泡沫含水率高，泌水快，泡沫密度隨時間延長快速下降，而采用壓縮空氣發泡方式的泡沫尺寸均一，細膩，泡沫密度隨時間變化小。在試驗中還發現通過采用高速攪拌機方式泡沫劑的發泡倍數低，僅為5-8倍，而采用壓縮空氣方式的發泡倍數高達20倍以上。用同量泡沫劑發泡，采用壓縮空氣方式發泡能得到更多的穩定的泡沫。因此，采用壓縮空氣發泡方式是一種既高效又經濟的方法。

　　3.3 不同濃度對泡沫性能的影響

　　為了考察泡沫劑溶液濃度對泡沫性能的影響，本試驗研究了高性能泡沫劑與水以質量1:10，1:20，1:40比例配置不同濃度泡沫劑溶液的性能。通過空氣壓縮發泡機發泡方式發泡，泡沫劑溶液溫度控制為40℃，測定泡沫密度隨時間的變化。

圖3 不同濃度高性能泡沫劑溶液的泡沫密度隨時間變化曲線

　　從圖曲線可以看到，隨著稀釋比例變大，泡沫劑濃度變小，得到泡沫的密度大，而且泌水快。這是因為隨著稀釋比例的增加，泡沫溶液粘度下降，泡沫含水多，泡壁上的液體流動性好，造成排液速度加快，這導致了泡沫密度損失快，泡沫泌水快。因此，泡沫劑溶液適當濃度也是影響泡沫性能重要因素。若泡沫劑稀釋過大，則制得的泡沫密度大，穩定性差，易泌水破泡；若泡沫劑溶液濃度太高則提高了成本，而且泡沫劑溶液濃度過大使得溶液過粘，則起泡性能差，發泡倍數低。因此，泡沫劑稀釋比例越大并不能說明泡沫劑越經濟，稀釋比例大了，制備出的泡沫密度就大，同樣體積的泡沫需要的泡沫液也就越多。應根據實際需要和施工要求確定最佳的泡沫劑稀釋濃度。

　　3.4  溫度對泡沫性能的影響

　　將不同溫度（10℃、20℃、30℃、40℃、50℃）的高性能泡沫劑溶液（1：10）通過壓縮空氣發泡制成泡沫，然后測定不同時間的泡沫密度。試驗結果圖4所示。

圖4 不同溫度對泡沫密度的影響（發泡機發泡）

　　由圖中發現隨著泡沫液溫度的提高，泡沫密度迅速降低，主要原因是泡沫劑是由具有一定分子量的聚合物組成。聚合物的粘度隨溫度的提高而降低，流動性變好，隨著溫度提高，泡沫劑溶液的粘度降低，易于起泡，制得的泡沫尺寸大，因此發泡倍數增大，所形成的泡壁變薄，液膜含溶液的量少，從而泡沫密度也就較低。試驗還發現，發泡液溫度越高，則泡沫的穩定性越差。這是由于高溫發泡液制得的泡沫密度輕，泡壁薄，只要稍微泌水就可能導致泡沫的破滅，同時高溫下分子運動劇烈，液體揮發速度快也是造成泡沫破裂的原因之一。

　　這表明，過低的發泡溫度得到的泡沫密度較大，泡沫含液量較大，有較多的泡沫液沒能轉化成泡沫，造成了較大的浪費，同時，發泡溫度也不能太高，否則從熱力學角度上講，溫度越高則分子運動越劇烈，熵值較高，體系不穩定，容易破泡。

　　4  結語

　　試驗結果表明：采用壓縮空氣發泡機制泡是既高效又經濟的方法；濃度大的泡沫液制得的泡沫穩定性要高于低濃度的泡沫液；不同溫度泡沫液制得的泡沫有所不同，溫度較高的泡沫液制得的泡沫密度較低，而溫度低的泡沫液制備出的泡沫密度較大，因此發泡溫度不能過低，否則泡沫含液量過大，影響了經濟性。但發泡液溫度也不能過高，否則泡沫的穩定性將變差。

　　參考文獻

　　[1] 屈志中，翟串梅，謝烈英.松香膠泡沫劑配制和使用的幾個問題.建筑技術[J],2004,35(10):756-758.

　　[2] 高波，王群力，周孝得.混凝土泡沫劑劑泡沫穩定性的研究.粉煤灰綜合利用[J].2004(1):13-16.

　　【作者簡介】 羅寧，男，碩士，建筑材料工業技術監督研究中心，主要從事泡沫劑及泡沫混凝土、新型保溫材料、防水材料、聚羧酸高效減水劑等外加劑的開發與生產。