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水泥发泡机的原理

2022-2-19

来源:未知

点击数: 11467 作者:未知

发泡机就是能将发泡剂一定浓度的水溶液制成泡沫的设备。发泡剂本身是不能自动成为泡沫的，它必须通过发泡机的机械作用才能成为泡沫。发泡机和发泡剂是相互配合的一个技术体系，不能单独发挥作用，谁也离不开谁。二者之间，不能说谁主要，谁不主要，其作用是相当的。没有发泡剂，发泡机就出不来泡沫，失去了存在的价值。同样，没有发泡机，发泡剂再好，也不能成为泡沫，其用途也就失去。

不论何种发泡机，能够发泡的基本原理，就是将空气引入发泡剂溶液中。各种机型的变化在于引入气体的方式不同，因而效果也不同。泡沫的形成有两个必须的因素，一是发泡剂溶液，二是空气，二者缺一不可。没有发泡剂溶液，包围气体的液膜就不会形成，也就没有气泡。而没有气体，单有发泡剂溶液，泡也不能形成。在气泡的形成体系中，发泡剂溶液是分散介质，气体是分散相，气体分散于液体中，才能形成气泡，再由无数气泡组成泡沫。除了发泡剂性能这个重要因素外，气体引入发泡剂溶液是另外一个重要的因素。而气体引入液体，必须靠发泡机来完成，即发泡机采用一定的方法将气体引入液体中。不同的发泡机，引入气体的方法不同。总的来说，发泡机引入气体的方法有以下几种：

（1）慢速旋转叶片引入气体　这是一种将气体直接引入掺有发泡剂的砂浆（或混凝土浆）中的方法。搅拌机叶片在推动浆体时，空气随搅拌机叶片进入浆内，另外，大量空气在浆体翻转时被裹入浆内，还有一部分空气是由水泥、集料带入浆内的。三者相加，就是进入浆内的空气总量。其中，由搅拌叶片带入浆内的空气及叶片翻动浆体裹入的空气占主体。在空气进入浆体后，含有发泡剂表面活性物的液体将空气包围，在空气与液体的界面形成双电子层液膜，最终以液包气的方式形成浆体内的气泡。由于这种方式叶片的旋转速度慢、引入的气体少，所以气泡生成量小，发泡效果欠佳、效率较低。

（2）高速旋转叶片引入气体　这是一种依靠高速旋转叶片向发泡剂溶液中引入气体的方式。其气体的引入主要靠旋转叶片的作用力。这种机型的叶片一般要求高速旋转，转速应>700转/min，一般在700～1400r/min之间，叶轮端部的圆周速度应>20m/s，才能获得较满意的效果。一定的高速才能使叶轮在液体中暴露，和空气接触，引入空气。若转速太低，叶轮在液体中不暴露，引气量就很低。其合适的转速应以下叶轮在液体旋转时暴露为宜。叶轮引气的基本原理如下：当叶轮高速旋转时，带动发泡筒内的发泡剂溶液随之旋转，形成一个滚动的环流，并产生一个很大的旋涡。这时，位于发泡剂溶液顶部气液界面的气液两相粒子，就会相伴而下，呈快速螺旋状下降到旋涡的底部，在叶轮边缘2.5～5㎝处，形成一个湍流区。在这个区域内，气液两相粒子受到叶轮较强的剪切和冲击作用，分散成细小的分散体，很快地实现了气液的混合，使气体均匀分散于液体中，实现了气体的引入。其引入效率由转速、叶轮直径、叶轮距发泡筒的距离，叶轮叶片的形状等各种技术因素均有关，不是单一转速决定的。高速叶轮都有引气作用，只是效率、效果、能耗不同而已。

（3）利用压力引入气体　这是目前国内外最普遍使用的先进引气发泡方式，也是比较科学的一种引气方式，是泡沫混凝土高压、中压发泡机技术核心。前述两种技术向液体引气的方式都较慢、且不均匀，泡径大，特别是泡径无法控制，完全是依赖发泡机的随机性，无法保证泡径微小和泡沫均匀这两个最关键的技术指标。同时，其发泡量也是很难控制的。为了有效解决上述这些问题，压力引气发泡的的方式应运而生。无论从发泡量、发泡速度，还是泡径及泡沫均匀度等，都跨上了一个新台阶，有了很大的技术进步。它的主要原理就是利用各种可以产生空气压力的设备，把空气压入液相中，实现两相的均匀混合。在常压下，空气进入液体是较难的，而在一定压力下，则变得比较容易。这个空气压力不单是把气体压向液体中，同时也把液体压向气体中，实际是双相同时施压。这样，两相的混合就会速度快、效率高、均匀、气泡细小，达到了泡沫较理想的技术要求。我国所采用的压力设备主要是两种，一种是空气压缩机，另一种是鼓风机。空气压缩机产生是高压，鼓风机产生的是中低压。因此，空气压缩机发泡效果更好一些，而鼓风机发泡效果要略差一些。用空气压缩机发泡的，称为高压发泡机，用鼓风机发泡的，称为中低压发泡机。空气压缩机发泡优劣主要控制其压力与排气量，而鼓风机发泡，则主要控制其风压风量。由于空气压缩机制泡效果好，因而我国大多数发泡机采用的是空气压缩机。鼓风机发泡在我国也有不少应用，但相对于高压发泡，这种发泡方式还是较少的。高压空气发泡所制泡沫的沁水率低，气泡的泡径小，细密均匀，质量较高，鼓风发泡所制泡沫的泡径略大，总体质量不如高压发泡。

（4）高压射流引入气体这是近几年正在尝试而还没有普遍应用的发泡方式。其基本原理就是利用射流产生的强大分散力，实现气相和液相的瞬间大的表面接触，使二者均匀混合，并以液裹气形成泡沫。这种方式还看不出比高压空气发泡更多的优势，有待进一步的探索和完善。

任何一种技术设备都不会停留在原有基础上，都在发展和不断地出新。发泡机也是这样，今天普遍应用的高压发泡也许明天会过时。这就要靠大家去探索新的发泡原理，并根据新原理创新出更先进的发泡机。我们希望大家都参与探索。事实上，这种探索我们一直进行，并始终没有停止过。但探索的路是不平坦的，要搞出全新的东西不是一件容易的事。我们已经为此付出了不少代价，然而不会放弃。即使我们永远不会成功，也要做一个勇于创新的探索者。大家享受某种成果时，可能感到很简单。而去创造这种成果，那就不简单了。

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