随着中国市场经济快速发展，降低建材耗能已成为实现绿色建筑的重要途径。泡沫轻质材料以轻质、保温、大流态和良好的抗震等性能被广泛地运用到许多工程中，但也出现了力学性能低、水稳定性差、发泡剂发泡率低和不稳定等问题。本文采用母液和阴离子表面活性剂复配，制备了一种新型高性能发泡剂，基于对发泡和稳泡优化设计，将该发泡剂分别应用到气泡混合轻质土和泡沫混凝土两种不同轻质材料中，系统研究了各组分对材料力学性能、孔结构及微观结构影响，主要内容如下：
　　(1)将母液和阴离子表面活性复配并掺醇类物质稳泡制备高性能发泡剂，通过配比优化，提升了发泡剂起泡和稳泡能力；利用正交试验，确定了最优配比，泡沫发泡倍数达50倍，1h沉降距为3.1mm，1h无泌水；通过光学显微镜观察比较不同时期的泡沫液膜厚度，发现其厚度变化比较稳定；测试该类发泡剂对泡沫轻质材料浆体容重影响，得到浆体容重和泡沫掺量关系函数。
　　(2)将该发泡剂掺到气泡混合轻质土中，研究了水胶比、粉煤灰和原料土掺量对气泡混合轻质土物理和力学性、干缩变形、抗冻性和水稳定性等性能的影响，通过回归分析，得到了三个组分与该性能间的关系函数；通过直接测量和CT扫描等方法测试基体的孔隙率和平均孔径，比较分析了不同测试方法异同点，提出了CT扫描法对基体孔隙结构识别的误差规律；通过扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)等仪器对基体材料的微观结构进行了分析，阐明了微观结构对基体性能的影响机理。
　　(3)将该发泡剂应用到保温防水型泡沫混凝土，通过复掺橡胶粉和有机硅防水剂，提升了基体材料的防水和保温性能，研究这两种组份对基体物理和力学性能的影响，并研究了其微观结构；结果表明，掺入适当橡胶粉，可提高基体保温和防水性能，但会降低基体力学性能和浆体流动性；同时掺入橡胶粉和有机硅防水剂，可弥补这一不足，两者的最佳掺量均为3wt%；通过CT断面图分析可见大量橡胶粉使基体中泡沫上浮，形成连通孔隙，降低了基体的力学及保温性能。
　　(4)通过有限元分析，研究了泡沫混凝土应力场和温度场分布，建立了等间距和等孔隙有限元分布的泡沫混凝土基体模型，比较分析了试验与模拟结果误差，结果表明孔隙形貌和分布直接影响应力场和温度场分布，计算结果和实验结果误差较小，可对实测结果进行预测。