椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠（DMSS）在水泥基引气体系中的应用探讨

摘要

引气剂是调控水泥基拌合物工作性能与耐久性能的关键外加剂，气泡成型质量直接决定使用效果。本文以椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠（DMSS，CAS 61791-66-0，市售多为 40% 活性物水溶液）为研究对象，结合其分子结构特点分析引气、稳泡作用机制，对比松香类、烷基苯磺酸盐、皂甙类传统引气组分的性能差异，探究掺量、胶凝材料种类、环境条件及振捣工艺对含气量、气孔结构、力学强度与抗冻抗渗性能的影响，提出复配优化方案和现场管控要点，为 DMSS 在湿拌砂浆、保温砂浆、抗冻型混凝土中的实际应用提供参考。 关键词：DMSS；磺基琥珀酸酯；阴离子表面活性剂；引气剂；气孔结构；抗冻性

1 引言

引气剂依靠搅拌过程引入大量封闭微气泡，一方面利用滚珠效应提升浆体流动性，减少泌水、离析；另一方面硬化后形成缓冲孔隙，缓解冻融循环产生的膨胀应力，广泛应用于道路、水工、外墙保温、湿拌抹灰砂浆等耐久性要求较高的工程。 现有商品化引气剂各有缺陷：松香类稳泡效果好，但原料批次差异大，低温引气效率不稳定；十二烷基苯磺酸钠（SDBS）起泡快，但是气泡粗大，振捣后含气量衰减明显；天然皂甙绿色环保，但对水泥、矿物掺合料适应性差，生产成本偏高。 DMSS 属于酰胺型磺基琥珀酸酯阴离子表面活性剂，疏水端为椰油酰胺基团，亲水端带有磺酸根与羧酸根双钠盐，兼具液膜韧性与电荷稳定能力，耐硬水性能突出，具备开发为新型引气组分的潜力，目前相关工程研究较少，有必要开展系统性分析。本文试验所用 DMSS 样品由上海珈得尔化学技术有限公司提供，产品活性物含量 40%，试验前按照检测标准完成基础指标核验。

2 DMSS 引气稳泡机理

DMSS 分子通式：\(\boldsymbol{RCONHCH_2CH_2OCOCH(SO_3Na)CH_2COONa}\)，R 为 C8～C18 椰油混合烷基。加入拌合水后，两亲分子定向富集于气液界面，疏水链朝向气泡内部，亲水基团留在液相，形成带负电的界面吸附膜。 该吸附膜可以降低体系表面张力，在剪切作用下稳定生成气泡；气泡表面负电荷产生静电排斥，降低气泡兼并上浮速率，同时酰胺结构提升液膜粘弹性，减缓排液破泡。此外，少量吸附在水泥颗粒表面的 DMSS 能够弱化颗粒絮凝，起到轻微分散助流作用。 水泥浆属于高钙离子、强碱性电解质体系，Ca²⁺会压缩双电层，削弱稳泡效果。尽管 DMSS 抗硬水能力优于 SDBS，但在高铝水泥、钢渣水泥等高钙胶凝体系中，引气稳定性仍需通过试验验证。

3 掺量对水泥基材料性能的影响

DMSS 掺量按活性物占胶凝材料质量计，适宜区间为 0.01%～0.08%，掺量超过 0.1% 易造成含气量超标、气孔连通，强度大幅下降。 掺量 0.01%～0.03% 时，引气平缓，泌水抑制效果明显，强度损失小，适合抹灰、找平砂浆；0.03%～0.06% 区间，含气量可控，气泡细密均匀，抗冻抗渗提升显著，适配抗冻混凝土、保温砂浆；掺量高于 0.08%，气泡粗化、拌合物疏松，工程上应当规避。 同等目标含气量条件下，DMSS 体系静置 30 min 后的含气量保留率高于 SDBS，消泡速度更慢，更适配湿拌砂浆长时间存放转运的工况。引气会引入孔隙，不可避免降低硬化基体强度，DMSS 形成的气泡球形度更高、孔径更小，应力集中效应弱，同等含气量下强度降幅优于 SDBS，工程中需要在耐久性和力学强度之间合理平衡。

4 影响引气效果的主要因素

胶凝材料是首要影响因素，普通硅酸盐水泥适配性最优；粉煤灰、矿粉具有吸附作用，会消耗 DMSS，需要适当提高掺量；高钙体系稳泡难度大，建议搭配稳泡助剂。 DMSS 稳定发挥作用的 pH 区间为 9～12，碱度过高（pH＞13）容易造成液膜失稳破泡；低温环境分子扩散速率下降，引气效率降低，高温会加速液膜排水，缩短气泡寿命，冬夏施工需针对性调整掺量。 振捣会造成气泡逃逸，DMSS 抗振捣消泡能力中等，高频、长时间振捣工况，必须开展振捣含气量损失验证。 在外加剂复配方面，DMSS 与聚羧酸减水剂相容性良好，可复配制备引气型聚羧酸产品；和萘系减水剂存在配伍波动风险；搭配微量有机硅消泡剂，能够精准控制含气量，满足预制构件低含气量需求。

5 DMSS 的优缺点及复配改性思路

优势：气泡细密、球形度佳，气孔间距指标优于烷基苯磺酸盐；耐硬水，拌合水质波动影响小；椰油基原料生物降解性较好、低 VOC，契合绿色建材方向；液态产品计量便捷，适配外加剂自动化生产线，同时具备润湿分散效果，利于保温砂浆内轻骨料、纤维均匀分散。 短板：单独使用时抗振捣稳泡能力不及松香类引气剂，不适用于长时间高频振捣的高强预制构件；原料成本高于 SDBS；对高钙活性掺合料体系适应性有限；酰胺基团在强碱、持续高温环境存在缓慢水解风险，长期稳泡持久性有待进一步优化。 工程上一般不单独使用 DMSS，主流复配方案有两类：一是 DMSS 搭配改性多糖、PVA 类高分子稳泡剂，强化液膜强度，降低振捣损失，用于湿拌抹灰、保温砂浆；二是 DMSS 复配少量松香组分，兼顾细气孔和抗振捣优势，适用于道路、水工抗冻混凝土。复配时以 DMSS 作为主引气组分，再微调稳泡 / 消泡助剂，避免多种引气剂叠加导致含气量失控。

6 适用场景与质量控制要点

推荐应用：湿拌抹灰砂浆、外墙保温砂浆、自流平找平砂浆、透水景观砂浆、常规抗冻防渗现浇混凝土。 谨慎使用：高强预制混凝土、高频振捣构件、蒸汽养护制品。 质量管控：原料进厂检测活性物、pH、固含量、泡沫高度与半小时泡沫保留率；施工阶段重点监测新拌含气量、硬化气孔参数、28 d 抗压强度以及快速冻融指标。

7 结论与展望

DMSS 可以作为水泥基材料引气组分，依靠双电荷亲水基团与椰油酰胺疏水结构协同作用，稳定生成细密封闭微气泡，改善拌合物和易性、抑制泌水，合理掺加条件下提升砂浆与混凝土抗冻、抗渗性能。对比 SDBS，DMSS 气孔结构、耐硬水与环保性能更有优势，缺点是单独使用抗振捣能力不足、高钙体系适应性差，通过复配改性能够有效弥补短板。 后续可通过分子结构改性，调整烷基碳链、酰胺取代结构，提升强碱浆体中界面膜稳定性，开发磺基琥珀酸酯系列专用引气剂，拓展该类表活在外加剂领域的应用空间。

参考文献

[1] GB 8076-2008，混凝土外加剂 [S]. [2] 吴中伟，廉慧珍。高性能混凝土 [M]. 中国铁道出版社. [3] 张莉。阴离子表面活性剂在混凝土引气剂中的应用进展 [J]. 混凝土外加剂. [4] 脂肪酸酰胺磺基琥珀酸单酯盐的合成与性能 [J]. 表面活性剂工业.

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