题目：氨基酸型复合发泡剂与泡沫混凝土的制备及其性能研究

泡沫混凝土是一种新型节能环保建筑材料，具有保温、隔热等优点，目前被广泛应用于软基处理、桥头处理和路基填方等方面。制备性能优异的泡沫混凝土，发泡剂的性能起关键性作用。本课题制备了一类氨基酸型阴离子表面活性剂-脂肪酰基甘氨酸钠；研究了不同碳链长度表面活性剂发泡剂泡沫性能；考察了不同碳链长度的表面活性剂分别与阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) 复配时，其脂肪基长度、配比及添加剂的掺量对复合型发泡剂性能的影响，进而优选出性能优异的发泡剂。进一步将优选出的不同体系的复合型发泡剂做为引泡剂，制备泡沫混凝土，测定其抗压强度、干密度、导热系数；研究了不同隔热添加剂对泡沫混凝土隔热性能的影响。本课题具体内容包含以下几方面：

1. 以正辛酰氯、月桂酰氯、棕榈酰氯及甘氨酸为原料合成了不同碳链长度的三种氨基酸型阴离子表面活性剂，即正辛酰基甘氨酸钠 (N-8)、月桂酰基甘氨酸钠(N-12)、棕榈酰基甘氨酸钠 (N-16)。采用红外光谱和质谱等手段对其结构进行表征。采用半衰期法、电导率法等方法，研究了单一阴离子表面活性剂的起泡性和泡沫稳定性。同时，对比了三种表面活性剂分别与阳离子表面活性剂 (CTAB) 复配而形成的复合发泡剂溶液的外观状态、起泡性和泡沫稳定性。结果表明：在发泡剂水溶液中，表面活性剂掺量为0.60%，此时，在不同长度碳链的三种表面活性剂中，单一组分的N-12表面活性剂起泡能力最强；N-12与CTAB复配时，复合发泡剂表现出优异的起泡性和泡沫稳定性，当以CTAB为主表面活性剂，质量比为1:2时，发泡剂溶液呈现粘稠状态，半衰期为115 min，发泡量约为1000 mL，复合发泡剂泡沫性能优异；当以N-12为主表面活性剂，质量比为2:1时，发泡剂溶液澄清透亮，半衰期为75 min，发泡量约为980 mL，复合发泡剂泡沫性能也较优异。

2. 基于以上研究结果，制备了一种阴-阳离子型表面活性剂复合型发泡剂，其中N-12为主表面活性剂，CTAB为阳离子表面活性剂，黄原胶为稳泡剂。利用表面张力、粘度法、电导率法、体积法及半衰期法研究了表面活性剂的质量比和黄原胶掺量对该发泡体系的影响。通过分析发泡体系的发泡量和泡沫稳定性，优选出表面活性剂最佳质量比和黄原胶掺量。结果表明：在发泡剂水溶液中，发泡剂掺量为0.65%，此时，当N-12与CTAB质量比为2:1、黄原胶掺量为0.05 g时，发泡剂的起泡量和半衰期分别为830 mL和165 min。同时，利用优选出的发泡剂制备泡沫混凝土，其中发泡剂水溶液掺量约为9.11%，m水泥:m粉煤灰:m水: m外加剂=21:14:15:0.18，测试其干密度、抗压强度和导热系数，结果分别为0.535 kg/m3，2.09 MPa，0.145 W/m·K。进一步测试了隔热添加剂木质素纤维、硅溶胶及陶粒对泡沫混凝土性能的影响，结果表明，木质素纤维的加入能增强泡沫混凝土的性能，使泡沫混凝土的抗压强度增加了15%，导热系数降低了20%。

3. 基于表面活性剂静电相互作用，以CTAB为主表面活性剂，N-12为阴离子表面活性剂，黄原胶为稳泡剂。采用相同的方法进行研究分析，结果表明：在发泡剂水溶液中，发泡剂掺量为0.62%，当N-12与CTAB较佳质量比为1:2、黄原胶掺量为0.025 g时，发泡剂的起泡量和半衰期分别为930 mL和215 min。当发泡剂水溶液掺量约为7.42%，m水泥:m粉煤灰:m水: m外加剂=21:14:15:0.18时，该条件下所制备的泡沫混凝土的抗压强度为2.85 MPa，干密度为0.540 kg/m3，导热系数为0.138 W/m·K。同样，木质素纤维的加入也能明显增加泡沫混凝土抗压强度，使其增加了30%，导热系数降低了23%。