劉萍，唐愛(ài)東，王健雁，艾陳祥，張崇，冼詩(shī)翔，潘春躍

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硬脂酸鈣穩(wěn)泡機(jī)制及其對(duì)發(fā)泡水泥保溫板泡孔結(jié)構(gòu)的影響

劉萍，唐愛(ài)東，王健雁，艾陳祥，張崇，冼詩(shī)翔，潘春躍

(中南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083)

以硬脂酸鈣為主穩(wěn)泡劑制備輕質(zhì)發(fā)泡水泥保溫板，通過(guò)考察硬脂酸鈣對(duì)發(fā)泡水泥泡沫穩(wěn)定性、疏水性和泡孔結(jié)構(gòu)等影響，提出硬脂酸鈣在化學(xué)發(fā)泡水泥中的穩(wěn)泡機(jī)制。研究結(jié)果表明：硬脂酸鈣在化學(xué)發(fā)泡水泥中的穩(wěn)泡機(jī)制為硬脂酸鈣吸附在水泥顆粒表面使其呈現(xiàn)部分疏水性，進(jìn)而吸附在氣泡的氣液界面上使泡沫達(dá)到穩(wěn)定。優(yōu)化穩(wěn)泡劑成分和用量所制備的高性能輕質(zhì)發(fā)泡水泥保溫板符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品密度為220 kg/m3，抗壓強(qiáng)度為0.63 MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0.042 W/(m·K)，體積吸水率為9.8%。

建筑材料；硬脂酸鈣；穩(wěn)泡劑；發(fā)泡水泥保溫板；泡孔結(jié)構(gòu)

近年來(lái)，無(wú)機(jī)輕質(zhì)發(fā)泡水泥保溫板因其密度小、多孔隔音、導(dǎo)熱系數(shù)低、不燃等優(yōu)點(diǎn)被視為有機(jī)保溫材料的理想替代品[1?2]，廣泛應(yīng)用于外墻保溫、屋頂保溫隔熱、地面保溫等[3?4]。輕質(zhì)發(fā)泡水泥保溫板多采用化學(xué)發(fā)泡方式，雙氧水的發(fā)泡速率適中易于控制，環(huán)保無(wú)毒，是最常用的化學(xué)發(fā)泡劑。穩(wěn)泡劑可以控制泡孔結(jié)構(gòu)使得發(fā)泡水泥板質(zhì)量小、強(qiáng)度高[5]。根據(jù)氣液兩相泡沫穩(wěn)定理論，泡沫穩(wěn)定性主要取決于液膜的強(qiáng)度、厚度及氣體析出的速率。若增大溶液的黏度，則液膜排液速率減慢，氣泡內(nèi)氣體析出的速度降低，泡沫穩(wěn)定性增加。表面活性劑類(lèi)穩(wěn)泡劑可以降低液體的表面張力，是起泡與穩(wěn)泡的必要條件[6?7]。另外，蛋白質(zhì)類(lèi)穩(wěn)泡劑和具有較好水溶性的高分子類(lèi)化合物以及脂肪酸和脂肪醇可以增大基液黏度及增溶，提高泡沫表面膜的彈性和黏度，因此，也具有很好的穩(wěn)泡效 果[6, 8?9]。含油相或含固體顆粒的泡沫通常稱(chēng)為水基三相泡沫。發(fā)泡水泥漿體的泡沫是由氣、液、固相經(jīng)化學(xué)發(fā)泡而形成的不穩(wěn)定體系[10]，為穩(wěn)定固體三相泡沫，需要考慮固體顆粒對(duì)于泡沫穩(wěn)定性的影響。人們探究了多種表面活性劑，如陳偉紅等[11]研究了氟碳表面活性劑的添加量對(duì)空心微珠三相泡沫在油面穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)氟碳表面活性劑因具有疏水疏油特性，顯著降低了泡沫中水分的析出速度，使三相泡沫內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)被保持。楊娜[12]研究了表面活性劑SDS形成的油?水?氣三相泡沫的穩(wěn)定性影響因素，發(fā)現(xiàn)三相泡沫含油量越大，泡沫穩(wěn)定性越強(qiáng)。董曉強(qiáng)等[13]研究了疏水改性聚合物與表面活性劑的復(fù)配體系，對(duì)聚合物與表面活性劑在氣液界面上的不同吸附構(gòu)型及其泡沫穩(wěn)定性的變化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)泡沫膜的穩(wěn)定性與表面活性劑的濃度有關(guān)。秦波濤[14]闡述了固體三相泡沫在防止煤炭自燃領(lǐng)域的應(yīng)用及穩(wěn)泡機(jī)理。目前，人們對(duì)固體三相泡沫在發(fā)泡混凝土領(lǐng)域[15?16]中的穩(wěn)泡機(jī)理還較少。硬脂酸鈣屬于疏水性長(zhǎng)鏈羧酸鹽類(lèi)表面活性劑，其在發(fā)泡水泥保溫板中穩(wěn)定固體三相泡沫的機(jī)理研究還未見(jiàn)報(bào)道。為此，本文作者選用硬脂酸鈣作為固體三相泡沫穩(wěn)泡劑，探究硬脂酸鈣的穩(wěn)泡機(jī)理及其對(duì)發(fā)泡水泥保溫板泡孔結(jié)構(gòu)的影響。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)優(yōu)化穩(wěn)泡劑配方制備高性能發(fā)泡水泥保溫板。

1 實(shí)驗(yàn)

試劑為：硬脂酸鈣(CA，邵陽(yáng)天堂化工有限公司生產(chǎn)(國(guó)標(biāo)))；十二烷基硫酸鈉(SDS，天津博迪化工股份有限公司生產(chǎn))；十二烷基苯磺酸鈉(SDBS，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))；坪湘牌復(fù)合硅酸鹽水泥PC325，自來(lái)水；工業(yè)級(jí)雙氧水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5% (武漢永清化工生產(chǎn))。

儀器為：發(fā)泡水泥保溫板設(shè)備1套(山東天翼機(jī)械，TYF?01)；量筒；恒速攪拌器(BEVS 2501)；塑料模具直徑為10 cm，高為15 cm；接觸角測(cè)量?jī)x(上海方瑞儀口服限公司制造，JCY)；水桶；萬(wàn)能壓力試驗(yàn)機(jī)(TST?B605S)；電子天平(LT1000B)；導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀(QTM?500)。

1.1 水泥試件疏水性測(cè)試

分別將表面活性劑(SDS，SDBS和CA) 0.6份與100份 PC325水泥混合，并加入50份常溫水，攪拌約3 min，使水泥漿表面自然流平，保持平整，在室溫中靜置養(yǎng)護(hù)7 d后，在烘箱中干燥至恒質(zhì)量。將水泥制塊脫模，切割成矩形方塊，利用接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量水滴在水泥試塊表面的接觸角。

1.2 泡沫穩(wěn)定性測(cè)試

泡沫穩(wěn)定性常以泡沫半衰期表征，半衰期為泡沫體積破滅一半時(shí)所需要的時(shí)間[17]。制備三相泡沫所需的各組分，其特性見(jiàn)表1。

表1 各組分特性

3種表面活性劑(SDS，SDBS和CA)均為0.6份，分別與100份粉煤灰、80份自來(lái)水混合，機(jī)械攪拌約3 min，加入5.8份雙氧水?dāng)嚢杓s10 s，迅速轉(zhuǎn)移至 500 mL量筒中，觀察加入不同類(lèi)型表面活性劑的粉煤灰漿發(fā)泡體積和泡沫穩(wěn)定半衰期。

1.3 硬脂酸鈣對(duì)發(fā)泡水泥保溫板性能的影響

為了觀察硬脂酸鈣的添加量對(duì)發(fā)泡水泥保溫板泡孔結(jié)構(gòu)、抗壓強(qiáng)度等性能的影響，只添加硬脂酸鈣制備發(fā)泡水泥保溫板。

PC325水泥100.00份，硬脂酸鈣分別為0，0.50，0.75和1.00份，水為50.00份，雙氧水5.80份，水溫隨環(huán)境溫度的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。制備發(fā)泡水泥保溫板，脫模切割，在自然條件下養(yǎng)護(hù)28 d，測(cè)試前干燥。

1.4 發(fā)泡水泥保溫板的制備

以無(wú)機(jī)鹽作為增強(qiáng)劑，硬脂酸鈣為穩(wěn)泡劑主要成分，優(yōu)化配方，制備一種復(fù)合穩(wěn)泡增強(qiáng)劑。利用發(fā)泡水泥保溫板生產(chǎn)設(shè)備制備保溫板，養(yǎng)護(hù)并測(cè)試。

往料罐中加入100份 PC325復(fù)合硅酸鹽水泥、3份自制穩(wěn)泡增強(qiáng)劑，加入48份清水(54 ℃，視環(huán)境溫度而定)，機(jī)械攪拌120 s左右；加入5.2份雙氧水，攪拌8~10 s后將漿料快速倒入模具，靜置，待發(fā)泡停止后加蓋塑料薄膜保濕，室溫靜置養(yǎng)護(hù)24 h后脫模，72 h后切割，進(jìn)行后期養(yǎng)護(hù)。

1.5 發(fā)泡水泥保溫板性能測(cè)試

發(fā)泡水泥保溫板性能測(cè)試參數(shù)為干密度、抗壓強(qiáng)度、軟化系數(shù)和體積吸水率。根據(jù)GB/T 5486—2008“無(wú)機(jī)硬質(zhì)絕熱制品實(shí)驗(yàn)方法”提供的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面活性劑對(duì)水泥制品表面疏水性的影響

將3種不同表面活性劑加入水泥漿中制備成未發(fā)泡水泥試塊，測(cè)試其表面的接觸角，研究表面活性劑對(duì)水泥制品表面疏水性的影響。將水泥制塊脫模，并將脫模后的樣品切割成矩形方塊。在自然條件下養(yǎng)護(hù)7 d后在恒溫干燥箱中干燥至恒質(zhì)量，用接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量水泥制塊表面的水滴接觸角，結(jié)果如圖1所示。對(duì)于不添加表面活性劑的水泥試塊表面，水滴會(huì)立即浸濕并消失在水泥塊表面。添加了SDS和SDBS的水泥試塊表面水滴接觸角接近于0°(見(jiàn)圖1(a)和圖1(b))，即水泥試塊表面為親水性。而加入硬脂酸鈣的水泥試塊，其表面水滴接觸角接近于90°(見(jiàn)圖1(c))，可以認(rèn)為是疏水性表面，即硬脂酸鈣可以吸附在水泥顆粒表面，進(jìn)而使顆粒表面轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷浴?/p>

3種表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)如圖2所示。雖然表面活性劑分子都具有親水端和疏水端，但硬脂酸鈣不溶于水，疏水端有2條碳十八烷基鏈，所以，其吸附在水泥顆粒表面時(shí)，表面呈現(xiàn)出疏水性。而十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉均易溶于水，疏水端均只有1條碳十二烷基鏈，吸附在水泥顆粒表面，其表面仍然呈現(xiàn)出親水性。

當(dāng)硬脂酸鈣的添加量分別為0， 0.05，0.25，0.50，0.75和1.00份時(shí)(水泥均為100.00份)，得到未發(fā)泡的水泥試塊，測(cè)試其上、下表面的接觸角，研究不同添加量的硬脂酸鈣對(duì)水泥制品表面疏水性的影響，結(jié)果如圖3所示。從圖3可見(jiàn)：隨著硬脂酸鈣添加量增多，水泥試塊表面的疏水性越強(qiáng)，最大接觸角為87°；在硬脂酸鈣添加量超過(guò)0.75%后，水泥試塊下表面的疏水性要比上表面的疏水性強(qiáng)，且上表面疏水性有減弱趨勢(shì)，說(shuō)明增加硬脂酸鈣的量會(huì)導(dǎo)致水泥顆粒分散不均勻，因此，硬脂酸鈣的添加量以低于0.75%較好。

(a) SDS；(b) SDBS；(c) CA

圖2 表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)式

1—下表面；2—上表面。

2.2 不同表面活性劑對(duì)三相泡沫穩(wěn)定性的影響

根據(jù)粉煤灰的化學(xué)發(fā)泡效果評(píng)價(jià)不同表面活性劑對(duì)泡沫的穩(wěn)定作用。3種表面活性劑對(duì)粉煤灰的穩(wěn)泡效果見(jiàn)表2。

表2 不同表面活性劑對(duì)粉煤灰三相泡沫穩(wěn)定性的影響

從表2可知：不添加任何表面活性劑的對(duì)照組，堿性粉煤灰漿與雙氧水混合，雙氧水釋放出O2，但無(wú)法穩(wěn)定形成三相泡沫。這說(shuō)明單純的粉煤灰漿由化學(xué)發(fā)泡法無(wú)法形成泡沫，需添加表面活性劑以降低液體表面張力。加入了SDS的粉煤灰漿發(fā)泡體積最大，泡孔細(xì)小，泡沫半衰期為15 min；SDS作為穩(wěn)泡劑在發(fā)泡過(guò)程中易發(fā)生氣泡合并，最終破裂坍塌，泡沫半衰期為3 min。這是因?yàn)镾DBS碳鏈上帶有苯環(huán)，分子之間的相互作用力不如SDS強(qiáng)烈，分子排列不夠致密，導(dǎo)致泡沫易合并[18]。加入了硬脂酸鈣的粉煤灰漿形成的三相泡沫孔徑均勻，氣泡呈現(xiàn)出球狀。隨著時(shí)間延長(zhǎng)，雖然可以觀察到液膜排液現(xiàn)象，但其穩(wěn)定性并未受到影響。

3種表面活性劑對(duì)粉煤灰三相泡沫穩(wěn)泡效果如圖4所示。從圖4(c)可見(jiàn)：加入硬脂酸鈣的粉煤灰漿形成的三相泡沫孔徑均勻且穩(wěn)定，氣泡呈現(xiàn)出球狀。部分疏水性固體顆?？梢允谷嗯菽€(wěn)定性增強(qiáng)。親水性固體顆粒存在于泡沫液膜之間，液膜排液流出，接著是氣體擴(kuò)散，最后，固體骨架網(wǎng)絡(luò)坍塌[19?21]，固體三相泡沫在較短時(shí)間內(nèi)破滅。而部分疏水性固體顆粒會(huì)吸附在體系內(nèi)氣泡的氣液界面上，使其具有聚結(jié)穩(wěn)定性，可以減緩液膜變薄的速率，降低泡沫內(nèi)氣體擴(kuò)散速率[20, 22?23]，所以，泡沫的穩(wěn)定時(shí)間更長(zhǎng)。

當(dāng)在粉煤灰漿液中加入不同量的硬脂酸鈣時(shí)，其泡沫半衰期和發(fā)泡倍數(shù)如圖5所示。從圖5可見(jiàn)：在雙氧水加量一致的條件下，當(dāng)硬脂酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0~0.75%時(shí)，發(fā)泡倍數(shù)與泡沫半衰期均逐漸增大。這說(shuō)明硬脂酸鈣加量越多，體系中疏水性顆粒越多，泡沫越穩(wěn)定，進(jìn)一步證明疏水性固體顆?？奢^好地穩(wěn)定固體三相泡沫。當(dāng)硬脂酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.75%時(shí)，發(fā)泡倍數(shù)繼續(xù)增大，泡沫半衰期略有降低，這可能是因?yàn)榘l(fā)泡倍數(shù)過(guò)大，泡沫液膜厚度變得更小，致使泡沫穩(wěn)定性降低[24]。

(a) SDS; (b) SDBS; (c) CA

(a) 泡沫半衰期；(b) 發(fā)泡倍數(shù)

2.3 不同表面活性劑對(duì)發(fā)泡水泥保溫板泡孔結(jié)構(gòu)的影響

與粉煤灰不同，水泥是無(wú)機(jī)顆?；旌衔?，會(huì)因發(fā)生水化作用而固化。不同表面活性劑對(duì)水泥的穩(wěn)泡效果如圖6所示。從圖6可見(jiàn)：3種表面活性劑作為發(fā)泡水泥保溫板的穩(wěn)泡劑其穩(wěn)泡效果不同；表面活性劑加量均為水泥質(zhì)量的0.6%，以SDS作為穩(wěn)泡劑并不能穩(wěn)定水泥三相泡沫；靜停發(fā)泡一段時(shí)間后，撥開(kāi)表面，內(nèi)部為透明泡沫，未形成水泥骨架結(jié)構(gòu)，幾十分鐘后，漿料仍未固化；加入SDBS作為穩(wěn)泡劑，發(fā)泡過(guò)程中會(huì)鼓起大泡，短時(shí)間內(nèi)小氣泡合并成大泡，最終泡沫破裂而塌陷；以硬脂酸鈣作為穩(wěn)泡劑時(shí)，發(fā)泡水泥泡孔均勻，孔徑為1.5~2.0 mm。圖6(c)所示為用玻棒撥開(kāi)未完全固化漿體的穩(wěn)泡效果，可以看到已經(jīng)形成水泥骨架結(jié)構(gòu)。顯然，硬脂酸鈣適合作為發(fā)泡水泥保溫板的穩(wěn)泡劑，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與粉煤灰三相泡沫穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

表面活性劑硬脂酸鈣在水泥/粉煤灰漿中的行為見(jiàn)圖7。從圖7可見(jiàn)：硬脂酸鈣對(duì)水泥三相泡沫的作用機(jī)理分為4個(gè)階段。1) 水泥顆粒與水拌合，相互接觸后立即發(fā)生水化，固相與液相之間開(kāi)始以離子形式發(fā)生物質(zhì)交換。由水分子向物質(zhì)表面提供H+，熟料中的Ca2+進(jìn)入溶液，液相中SO42?，OH?，Al(OH)4?，K+和Na+等離子濃度迅速增加，數(shù)分鐘之內(nèi)就開(kāi)始出現(xiàn)第1批空心針狀水化產(chǎn)物(鈣礬石)，顆粒聚集[25?26]。硬脂酸鈣吸附在水泥顆粒或水泥顆粒聚集體的表面，形成部分疏水性顆粒；2) 向均勻的水泥漿中加入H2O2并快速攪拌，使得H2O2均勻分散在漿料中，在堿性條件下分解釋放出氧氣，形成氣泡；氣泡慢慢變大，疏水固體顆粒會(huì)漸漸吸附到氣泡的氣液界面上并形成一層剛性壁壘，阻止氣泡進(jìn)一步變大。3) 泡沫之間形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抑制了泡沫的運(yùn)動(dòng)，三相泡沫變得更加穩(wěn)定。4) 隨著時(shí)間延長(zhǎng)，水泥水化經(jīng)過(guò)加速期、減速期和穩(wěn)定期，形成的水化產(chǎn)物C?S?H由低密度逐漸生長(zhǎng)為高密度，水泥漿逐漸硬化，氣泡內(nèi)氣體擴(kuò)散消失，形成水泥骨架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[27?28]。

(a) SDS；(b)SDBS；(c)CA

圖7 硬脂酸鈣對(duì)水泥三相泡沫作用機(jī)理示意圖

2.4 硬脂酸鈣對(duì)發(fā)泡水泥保溫板泡孔結(jié)構(gòu)的影響

PC.325水泥100.00份，硬脂酸鈣分別為0，0.50，0.75和1.00份，水為50.00份，雙氧水5.80份制備發(fā)泡水泥保溫板。自然養(yǎng)護(hù)至28 d，討論硬脂酸鈣對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)的影響。圖8所示為保溫板橫截面泡孔結(jié)構(gòu)實(shí)物圖。利用Image Pro Plus軟件對(duì)發(fā)泡水泥板橫截面進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)其Feret直徑分布。不同硬脂酸鈣添加量的發(fā)泡水泥保溫板泡孔直徑分布見(jiàn)圖9。

由圖9所示泡孔孔徑分布可知：當(dāng)硬脂酸鈣的加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0時(shí)，孔徑分布在3~5 mm范圍內(nèi)的比例達(dá)到36.2%；當(dāng)硬脂酸鈣的加量為0.50%時(shí)，孔徑分布在1~2 mm范圍內(nèi)的比例達(dá)42.0%；當(dāng)硬脂酸鈣的加量為0.75%時(shí)，孔徑分布在1~2 mm范圍內(nèi)的比例達(dá)48.7%；當(dāng)硬脂酸鈣的加量為1.00%時(shí)，孔徑分布在1~2 mm范圍內(nèi)的比例為45.6%，且67.3%的泡孔直徑分布在0.6~2.0 mm范圍內(nèi)，與0.75%樣品的泡孔孔徑相比有減小的趨勢(shì)。說(shuō)明添加硬脂酸鈣能有效地控制發(fā)泡水泥的孔徑，硬脂酸鈣的用量為0.75%最好。

硬脂酸鈣添加量/%：(a) 0；(b) 0.50；(c) 0.75；(d) 1.00

圖9 不同硬脂酸鈣添加量的發(fā)泡水泥保溫板泡孔直徑分布

Fig. 9 Pore size distribution of foam cement insulation board with different dosages of calcium stearate

不同硬脂酸鈣加量制備的發(fā)泡水泥保溫板的性能見(jiàn)圖10。分析圖10可知：不加硬脂酸鈣時(shí)，發(fā)泡水泥板的泡孔直徑較大，多分布在3~5 mm范圍內(nèi)，孔隙率較高，抗壓強(qiáng)度低；當(dāng)硬脂酸鈣加量在0.50%~ 0.75%范圍內(nèi)時(shí)，泡孔直徑越來(lái)越多地集中在1~2 mm范圍內(nèi)，孔徑減小，孔隙率逐漸降低，抗壓強(qiáng)度增高；當(dāng)硬脂酸鈣加量為1.00%時(shí)，泡孔直徑更小，多分布在0.6~2.0 mm范圍內(nèi)，但因?yàn)橛仓徕}越多，發(fā)泡倍數(shù)越大，孔隙率再次升高，抗壓強(qiáng)度降低。圖10中樣品28 d時(shí)的密度大于7 d時(shí)的密度，說(shuō)明隨著時(shí)間延長(zhǎng)，水泥水化程度加深，水化產(chǎn)物由低密度變?yōu)楦呙芏萚29]。

由以上結(jié)果可知：泡孔直徑隨著硬脂酸鈣加量的增多而逐漸減?。粚?duì)于保溫板強(qiáng)度，硬脂酸鈣加量不宜超過(guò)0.75%。

2.5 高性能發(fā)泡水泥保溫板的制備

利用上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論，加入增強(qiáng)劑，優(yōu)化配方制備出復(fù)合穩(wěn)泡增強(qiáng)劑。自制復(fù)合穩(wěn)泡劑性能優(yōu)良，在發(fā)泡水泥保溫板中添加量?jī)H為3.00%。根據(jù)GB/T 5486—2008“無(wú)機(jī)硬質(zhì)絕熱制品實(shí)驗(yàn)方法”提供的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試。分別測(cè)試水泥保溫板的干密度、抗壓強(qiáng)度、軟化系數(shù)、體積吸水率等性能，測(cè)試結(jié)果如表3所示。由表3可知：發(fā)泡水泥板性能指標(biāo)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

(a) 密度和孔隙率；(b) 抗壓強(qiáng)度

表3 發(fā)泡水泥保溫板性能(28 d)

3 結(jié)論

1) 討論了發(fā)泡水泥保溫板中穩(wěn)泡劑的穩(wěn)泡作用與穩(wěn)泡機(jī)理。硬脂酸鈣作為一種有效的穩(wěn)泡劑成分，在 PC325水泥中添加量為0.75%較合適。

2) 硬脂酸鈣作為穩(wěn)泡劑的穩(wěn)泡機(jī)理為：通過(guò)攪拌硬脂酸鈣與水泥漿料，使硬脂酸鈣逐漸吸附在水泥顆粒表面，水泥顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠质杷灶w粒，進(jìn)而吸附在氣泡的氣液界面上，阻止氣泡進(jìn)一步變大與合并，因此，可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定氣泡；隨后，水泥凝結(jié)固化，而泡孔結(jié)構(gòu)被保留，形成輕質(zhì)發(fā)泡水泥保溫材料。硬脂酸鈣的加量越多，泡孔孔徑越小。

3) 應(yīng)用自制的復(fù)合穩(wěn)泡增強(qiáng)劑制備了發(fā)泡水泥保溫板，經(jīng)過(guò)28 d自然養(yǎng)護(hù)，密度為220 kg/m3，抗壓強(qiáng)度達(dá)到0.63 MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0.042 W/(m·K)，吸水率為9.8%，達(dá)到并超過(guò)了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為新型建筑材料的研制與開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)。

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(編輯 陳燦華)

Foam stabilizing mechanism of calcium stearate and its effects on pore structure of foam cementthermal insulation board

LIU Ping, TANG Aidong, WANG Jianyan, AI Chenxiang, ZHANG Chong, XIAN Shixiang, PAN Chunyue

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Light weight foam cement thermal insulation board was prepared by using self-made composite foam stabilizer with calcium stearate as principal component. The foam stabilizing mechanism of the calcium stearate in chemical foaming cement was proposed by studying the effects of calcium stearate on foam stability, hydrophobicity and pore structure. The results show that the foam stabilizing mechanism is that cement particles are firstly absorbed by calcium stearate and then partly presented hydrophobic, and subsequently they are absorbed on gas-liquid interface of the bubbles to achieve a stable equilibrium state of the bubbles. The as-prepared lightweight foam cement thermal insulation board using self-made composite foam stabilizer meets the requirements of the national standard. The absolute dry density is 220 kg/m3, the compressive strength reaches 0.63 MPa, the thermal conductivity is 0.042 W/(m·K) and the water absorption rate after 28 d of curing period is only 9.8%.

building materials; calcium stearate; foam stabilizer; foamed cement insulation board; pore structure

10.11817/j.issn.1672-7207.2018.05.005

TQ172.4

A

1672?7207(2018)05?1054?08

2017?06?10；

2017?08?12

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51674293，51374250)；中南大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新類(lèi)校級(jí)米塔爾創(chuàng)新項(xiàng)目(MX2016428)；大學(xué)生自由探索項(xiàng)目(ZY2016563) (Projects(51674293, 51374250) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (MX2016428) supported by the College Students’ Innovative Mittal Innovation of Central South University; Project(ZY2016563) supported by the College Students' Free Exploration)

唐愛(ài)東，博士，教授，從事功能材料化學(xué)研究；E-mail: adtang@csu.edu.cn