一种新型水泥泡沫剂的制作方法

本发明是轻质土专用泡沫剂，尤其涉及一种新型水泥泡沫剂。

背景技术：

1、现浇泡沫轻质土的核心材料为泡沫剂，又名泡沫轻质土专用泡沫剂，水泥泡沫剂是指能够降低液体表面张力，并在液膜表面双电子层排列而包围空气，形成气泡，再由单个气泡组成泡沫，从而产生大量均匀而稳定的泡沫，用以生产泡沫轻质土的外加剂。目前从第一代松香类泡沫剂、第二代合成类泡沫剂逐渐发展到第三代蛋白类泡沫剂。第一代松香类泡沫剂泡沫稳定性和发泡倍数都一般，第二代合成类泡沫剂起泡能力强，但泡沫稳定性较差。第三代蛋白类泡沫剂稳定性好，但发泡倍数不高，现在我国的泡沫剂正处于第三代泡沫剂向第四代复合类泡沫剂转变的过渡期，泡沫剂成分也由原来的单一组分逐渐发展为多组分复合。目前市面水泥泡沫剂产品繁多，且配方保密，无法准确检测真实成分，导致质量参差不齐，影响最终的施工效果。

2、现浇泡沫轻质土料浆所用的泡沫剂属于有机材料，在水泥浆中搅拌成型后，泡沫剂附着在水泥颗粒表面，阻碍水泥材料的水化进程，在水泥浆稳定之前泡沫容易消减，造成整体稳定性不好，浇筑高度往往受到泡沫剂种类的制约，浇筑太高会发生塌陷现象，整体或部分出现消泡以后，现浇泡沫轻质土表面出现沉陷开裂。水泥泡沫剂的性能对现浇泡沫轻质土的成型有着关键的影响，与硬化现浇泡沫轻质土的孔径大小、均匀性和连通性有着密切联系。性能优良的泡沫剂是制备高质量现浇泡沫轻质土的必要条件。泡沫质量的好坏对现浇泡沫轻质土的最终质量有着重要影响，泡沫不稳定，浆体中孔易破坏，容易引起连通孔、大孔的形成，导致硬化后孔隙率增大，更严重的会出现塌陷等质量问题。

3、基于上述存在的问题，本技术目的在于开发质量稳定的第四代水泥泡沫剂产品。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新型水泥泡沫剂，解决上述技术问题，开发制得质量稳定的第四代水泥泡沫剂产品。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种新型水泥泡沫剂，所述泡沫剂的组分包括起泡表面活性剂、稳泡表面活性剂、增稠剂、早强剂和水，所述起泡表面活性剂由质量比为1：(1～3)的十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵组成，所述稳泡表面活性剂为硬脂酰乳酸钠，所述起泡表面活性剂与稳泡表面活性剂的质量比为(1～2):1，它们质量之和占泡沫剂总量的50％～60％；

4、所述增稠剂为氢甲基纤维素钠，占泡沫剂总量的2％～5％；

5、所述早强剂为氯化钙，占泡沫剂总量的2％～5％；

6、其余为水，它们的质量总和为100％；

7、所述泡沫剂的制备方法，先按质量比称取十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、硬脂酰乳酸钠、氢甲基纤维素钠、氯化钙备用，在反应瓶加入水，同时进行加热处理，在加热状态下依次添加十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵，搅拌使其溶解，得溶液a；向溶液a中加入硬脂酰乳酸钠继续搅拌均匀，充分反应后温度冷却至室温加入氢甲基纤维素钠和氯化钙，最后搅拌均匀后得到成品。

8、十二烷基硫酸钠(sds)和十六烷基三甲基溴化铵(ctab)作为复配体系表面活性剂，溶于水后的溶液中阴阳离子会发生相互作用，从而显著提高泡沫的稳定性能，当sds和ctab混合后，它们之间会形成电荷相反的离子，即所谓的胶束，这些胶束可以很好地吸附在气泡膜上，并形成一个均匀的覆盖层，有效地防止了气泡的破裂和泡沫的消失。当复配体系发生絮凝后，生成的疏水小颗粒会吸附在气泡膜上，进一步增加了表面活性剂和气泡膜之间的相互作用力，从而使泡沫稳定性能显著提高。此外，这些疏水小颗粒还可以起到“填充”气泡膜上的微小裂缝和孔洞的作用，进一步增加了气泡膜的密封性和稳定性。总体来说，当sds和ctab作为复配体系表面活性剂溶液中的阴阳离子发生相互作用时，能够显著提高泡沫的稳定性能，这种效应主要是通过表面活性剂和气泡膜之间的相互作用力增强、疏水小颗粒的吸附和填充以及气泡膜的密封性增强等多个方面来实现的。硬脂酰乳酸钠乳液加入后发泡体积达到最大，硬脂酰乳酸钠乳液的加入，泡沫半衰期均得到了显著的提高，泡沫孔径小且均匀细腻，根据marongoni的理论说明，气泡分布越窄，越均匀，泡沫越稳定。

9、sds与硬脂酰乳酸钠乳液反应后，体系溶液黏度增大，首先增加了液膜的表面黏度，液膜排液速率减小，延缓了plateau压力差和重力引起的液膜内液体的迁移，阻止膜的变薄，延缓液膜的破裂；其次液相黏度增大，既增加了液膜的表面强度，又降低了气体在液膜中的溶解度，从而减少了液膜的透气性。因此，在硬脂酰乳酸钠乳液的作用下，泡沫会变得非常稳定。对ctab与硬脂酰乳酸钠乳液反应后，除了硬脂酰乳酸钠乳液能提高液相黏度，起到延缓析液时间的作用外；还有一个不可忽略的因素，即阴阳离子间的相互作用。一方面，ctab与硬脂酰乳酸钠乳液表现出强烈的协同作用，大大降低了溶液的表面张力，增加了泡沫的稳定性能；另一方面，ctab/硬脂酰乳酸钠乳液混合液膜由于正、负电荷间强烈的库仑力的吸引，使液膜具有很高的表面强度，增加了泡沫稳定性。

10、作为本发明优选技术方案，所述起泡表面活性剂由质量比为1：2的十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵组成，所述稳泡表面活性剂为硬脂酰乳酸钠，所述起泡表面活性剂与稳泡表面活性剂的质量比为1:1，它们质量之和占泡沫剂总量的55％。

11、上述质量比为最优的配比，该水泥泡沫剂制备的泡沫满足各项评价指标，稳定性最好，1h泌水率为0，发泡倍数为800～1200。

12、作为本发明优选技术方案，所述泡沫剂的组分还包括α-生育酚和苯甲酸钠，它们均占泡沫剂总量的1～2％，制备过程中只需在添加氢甲基纤维素钠和氯化钙的时候同时加入α-生育酚和苯甲酸钠即可。

13、以上添加α-生育酚和苯甲酸钠，是为了提高水泥泡沫剂的使用性能，不仅抗氧化还防霉，同时可以保证添加物对环境没有影响；添加适量的α-生育酚，提高产品的抗氧化能力，并保持稳定性和延长使用寿命，α-生育酚还具有一定的抗菌作用，在环保型水泥泡沫剂中可以起到防霉作用。

14、优选地，所述泡沫剂通过加入水进行稀释得到泡沫剂水溶液，其稀释倍率为1:(40～60)。

15、作为本发明的优选技术方案，所述泡沫剂中所采用的水为150ppm的硬水。这是因为在制备水泥泡沫剂时，硬度较高的水可以帮助稳定泡沫，并且在泡沫生成过程中会通过电化学反应促进水泥凝固。具体来说，水中含有的离子如钙、镁等会与溶解在水中的羧酸类物质(如脂肪酸、cmc等)形成络合物，从而增加了表面张力和黏度，使泡沫更加稠密和坚固。此外，水中的钙离子还能够与水泥中的硅酸盐发生反应，加速水泥水化反应的同时促进泡沫的凝固，以达到最佳的泡沫效果和强度。

16、优选地，所述加热处理是加热至40℃的状态下进行反应。控制温度在40℃下可以避免水泥泡沫剂中的胶体等组分变性失活，从而保证产品的稳定性和泡沫形成效果。

17、综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：该水泥泡沫剂是一种物理发泡表面活性剂兼具优异的稳泡性能、抗硬水能力、具有较长的泡沫的半衰期以及促进水泥水化作用的能力。硬脂酰乳酸钠乳液是种高效稳泡剂，且与sds、ctab复配协同性好，表现出特有的稳泡性能，使sds的半衰期可延长至64min，ctab可达至120min。表面活性剂溶液中的阴阳离子作用可显著提高泡沫的稳定性能，当体系发生絮凝后，生成的疏水小颗粒吸附在气泡膜上，使泡沫稳定性显著提高。sds、ctab和硬脂酰乳酸钠乳液复配体系的泡沫与水泥浆体相容性好，可用于泡沫混凝土的生产，且该泡沫剂成分简单，制得的泡沫混凝土强度高。

18、泡沫和水泥浆混合以后，水泥浆取代了水相，但是水泥浆的比重远大于水溶液的比重，水泥浆有呈下沉的趋势，通过在泡沫剂中添加氢甲基纤维素钠，增大液体的阻力，可以防止水泥浆沉淀分层；此外缩短水泥的凝结时间，添加氯化钙，降低消泡的时长，也有利于优质的泡沫轻质土的形成。