Введение. Не вызывает сомнения актуальность получения материалов, отличающихся пониженным коэффициентом теплопроводности и относительно высокими физико-механическими свойствами. Ячеистые материалы на минеральном сырье наиболее полно соответствуют данным критериям по своим эксплуатационным характеристикам. Анализ работ в области получения ячеистых бетонов, позволяет сделать вывод, что одним из основных факторов качества пенобетонов в числе прочих является пена [1–15]. Пена для пенобетонов – это высококонцентрированная дисперсная система с газовой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой. Её формирование возможно лишь в присутствии пенообразователя. На сегодня существует множество разновидностей и марок пенообразователей имеющих свои достоинства и недостатки [6–9]. Выбор пенообразователя для приготовления пенобетона должен исходить из множества технологических признаков, которые способны влиять на получаемую пену и композит: плотность, кратность, стойкость, стойкость в поризуемом растворе. В свою очередь данные признаки зависят от природы пенообразователей и их свойств. В работе предлагается рассмотрение влияния природы и свойств пенообразователей на свойства пен и их устойчивость в растворах вяжущих минеральных систем.Методология. Основными характеристиками пенообразователей являются кратность, стойкость во времени и стойкость в поризуемом растворе. Кратность пены определяется значением отношения объема полученной пены к объему использованного для её формирования раствора пенообразователя:К=VпVпо,  (1)где Vп – объем полученной пены, л; Vпо – объем раствора пенообразователя из которого была получена пена, л.Стойкость пены определяется временем, в течение которого не происходит осаждения столба пены. Однако, с учетом различной природы пенообразователей, для чистоты эксперимента, стойкость пены оценивалась временем выделения из пены жидкости в количестве 50 % от использованного для её формирования раствора пенообразователя.Кроме выше обозначенных показателей, стойкость пены определяется коэффициентами стойкости по синерезису (Ксп ) и объему (КVп ), характеризующие процессы водоотделения:Ксп=1-Мсρп, (2) КVС=1-Vн-VτVн, (3)где Мс  – масса синерезиса 1 л пены (количество выделившейся воды), г; ρп  – плотность пены, г/л; Vτ – изменяемый во времени объем пены, л; Vн  – начальный объем пены, л.Физический смысл явления синерезиса состоит в стекании избыточной жидкости из плёнок пены в места их стыков и последующем вытекании под действием гравитации в нижние слои пены. Таким образом, утончение плёнок приводит к коалесценции пузырьков пены. Итогом указанного процесса становится снижение устойчивости пены и сокращение времени ее «жизни».Стойкость пены в поризованном растворе рассчитывается отношением объема полученной пеносмеси к сумме исходных объемов пены и цементного раствора в раздельности:Сцтп=VцтпорVцт+Vпен, (4)где Vцтпор  – объем полученного поризованного теста, л; Vцт  – объем цементного теста, л; Vпен  – объем пены, л.Определение данного показателя осуществляется по следующей методике. Для формирования 1 л поризованной смеси в равных количествах смешивается цементное тесто с В/Ц=0,4 и пена. Далее производится перемешивание смеси в течение 1 минуты и замер высоты ее столба. После по формуле 1 рассчитывается значение стойкости пены в поризованном растворе. Пену следует считать удовлетворительной, если значение Сцтп =0,8–0,85, качественной – если Сцтп >0,95. В качестве растворов применяли портландцементный раствор и наноструктурированное вяжущее (НВ) различного состава (из гранита и песка). Определение стойкости осуществлялось при естественной влажности приготовленных НВ. В работе использовались синтетические пенообразователи (ПО) – Пеностром и ПБ–Люкс, протеиновые – Reniment SB31L, Foamin, Foamcem, Эталон и GreenFroth. Последний ПО имеет разновидности: – GreenFroth классический, получаемый из животного белка;– GreenFroth V, производимый из растительного белка.Основные технические характеристики пенообразователей, указанные производителями, приведены в таблице 1. Таблица 1 Технические характеристики пенообразователейНазвание ПОТипПлотность, кг/м3Водородный показатель pHВязкость при 20 °С, сСтоксПеностромАнионного типа на основе сульфанатов1020–10908,7 ± 1,340 ± 5ПБ ЛюксАнионного типа на основе сульфанатов1040–11009,2 ± 1,325 ± 5Reniment SB31LГидролизат белков1100–11407 ± 0.517 ± 5FoaminГидролизат белков1080–11207.0 ± 1.010 ± 5GreenFrothГидролизат белков1130–11706.7 ± 0.310 ± 5GreenFroth VРастительный белок1000–10406.7 ± 0.310 ± 5  Пены получали путем перемешивания водного раствора пенообразователя в концентрациях, рекомендованных производителями. Перемешивание проводилось с использованием лабораторной верхнеприводной мешалки RW16 в течение 5 минут, до формирования стойкой однородной пены.Основная часть. Согласно результатам, белковые пенообразователи характеризуются повышением кратности с увеличением концентрации ПО. Синтетические ПО имеют пик мицелообразования, после которого кратность начинает снижаться (рис. 1).Плотность пены является основной характеристикой, которая оказывает непосредственное влияние на плотность готового изделия. На основе практического опыта выяснено, что необходимо применять пену с плотностью 0,05–0,07 г/см3, хотя данный параметр выбирается с точки зрения проектируемой плотности конечного материала. Согласно полученным данным, увеличение концентрации протеиновых пенообразователей в растворе приводит к снижению плотности пены, что, очевидно, связано с увеличением объема сформированной пены (рис. 2, а). При этом оптимальной плотности соответствует максимальная кратность пен.В случае синтетических добавок увеличение концентрации рабочего раствора практически не изменяет плотность пены по отношению к начальному значению при минимальной концентрации (рис. 2, б). Однако, при использовании Пенострома в малых концентрациях отмечается высокая плотность пены, которая снижается более чем на 30 % уже при концентрации раствора равной 1 %. Наилучшей стойкостью характеризуются пенообразователи Reniment SB31L и GreenFroth классический. При этом растительный гидролизат GreenFroth V обладает самой низкой стойкостью среди белковых пенообразователей сопоставимой с синтетическими пенообразователями (рис. 3).С учетом вышеописанного определены оптимальные дозировки ПО, после которых увеличение дозировки становится не эффективным с технической и экономической точки зрения: Reniment SB31L – 6 %, GreenFroth V – 5 %, GreenFroth классический – 4 %, Foamin – 2 %,ПБ–Люкс – 2 %, Пеностром – 1 %.Исследование эффекта синерезиса (рис. 4) разделило пены на две группы. Первая группа пен - Greenfroth, Reniment, Foamin - характеризуются стойкой пеной в первые 15-20 минут, затем начинается медленное водоотделение. Наибольшей стойкостью обладает пена на основе гидролизата животного белка марки Greenfroth. Вторая группа пен: Пеностром, ПБлюкс, Greenfroth V отличаются падением стойкости в первые 10 минут. Прогнозируемо в эту группу попали пены на основе синтетических пенообразователей, а также выяснилось, что пены на основе гидролизата растительного белка обладают таким же течением синерезиса, как пены на пенообразователе аннионого типа на основе сульфанатов. Анализ кинетики изменения объема пены подтверждают данные по синерезису (рис. 5).  а)    б)   Рис. 1. Зависимость кратности пены от концентрации пенообразователей:а) протеиновые; б) синтетические  а) б) Рис. 2.  Зависимость плотности пены от концентрации пенообразователей а) органические пенообразователи; б) синтетические пенообразователи а) б) Рис. 3. Зависимость стойкости пены от концентрации пенообразователей:а) протеиновых; б) синтетических Рис. 4. Кинетика устойчивости пен во времени по синерезису  Рис. 5. Кинетика устойчивости пен во времени по объему   Стойкость в поризуемом растворе определялась согласно вышеописанной методике. Исследования проводились с целью оценки сохраняемости ячеистой структуры пены при смешении со связующими. Так, пониженная стойкость (менее 0,8) говорит об увеличении плотности, обусловленной недостатками компонентов смеси. В связи с этим, была исследована поризация различных минеральных систем. Для сравнения в случае наноструктурированного бесцементного вяжущего эксперимент проводили как при начальной (исходной) влажности суспензии, так и при разбавлении системы в соответствии с методикой до В/Т=0,4.  Таблица 2 Стойкость пены в различных поризованных растворахПенообразовательReniment SB31LПеностромПБ–ЛюксFoaminGreenFrothGreenFroth VКонцентрация ПО, %612245Портландцемент 0,960,980,940,960,990,99НВ из песка0,890,980,950,980,850,62НВ из песка (В/Т = 0,4) 0,980,990,990,980,980,74НВ из гранита (ВАВС)0,550,610,550,900,820,55НВ из гранита (В/Т = 0,4) 0,600,760,600,990,950,60 Согласно полученным данным стойкости в цементном растворе (таблица 2) пенообразующие добавки обеспечивают формирование качественной пеной, так как значения Сцтп  больше и близки к 0,95. В наноструктурированном вяжущем пены также показывают высокую стойкость, кроме пены на органическом пенообразователе растительного происхождения GreenFroth V, где стойкость ниже удовлетворительной. Значения стойкости поризованых растворов ВАВС имеют низкие показатели для большинства пенообразователей, кроме Foamin и GreenFroth, которые имеют высокие значения стойкости пены. Выводы. На основе полученных результатов, можно охарактеризовать использованные пенообразующие добавки с учетом их состава и природы.Протеиновые пенообразователи по степени эффективности, оцениваемой с учетом данных о кратности пен, стойкости по синерезису и в поризуемом растворе можно ранжировать в следующей последовательности (по уменьшению качества пены): Foamin® Reniment SB31L® GreenFroth.Reniment SB31L обеспечивает относительно низкую кратность – 7–10, но высокую стойкость пены – 80–120 мин. Пена на его основе отличается хорошей стойкостью в поризованных растворах цементного теста и наноструктурированного вяжущего. Пенообразователь Foamin: кратность пены не превышает 15, стойкость варьируется от 30 до 50 мин. Протеиновый пенообразователь Foamin обладает самыми лучшими показателями стойкости в поризованных растворах и достигает качественной отметки со всеми видами минеральных вяжущих.GreenFroth классический и на растительных белках обладает диаметрально различными характеристиками. Кратность GreenFroth классический достигает 15–25, стойкость 50–120 мин, GreenFroth V обладает кратностью около 10, стойкость 20–25 минут. Растительный GreenFroth имеет неудовлетворительные показатели стойкости в поризованных растворах бесцементных вяжущих, когда как GreenFroth V на растительных ПАВ имеет качественные значения для растворов с В/Ц=0,4 и удовлетворительные для наноструктурированных вяжущих с естественной влажностью.Синтетические пенообразователи Пеностром и ПБ-Люкс имеют схожие показатели кратности и стойкости. Значение показателей: кратность 10–12 и 12–13, стойкость 8–10 и 17–20 мин. для пенообразователей Пеностром и ПБ-Люкс соответственно. Источник финансирования. Грант Президента для молодых кандидатов МК-5980.2018.8; Программа развития опорного университета на базе БГТУ им. В.Г. Шухова.