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水泥發(fā)泡機的原理

2022-2-19

來(lái)源:未知

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發(fā)泡機就是能將發(fā)泡劑一定濃度的水溶液制成泡沫的設備。發(fā)泡劑本身是不能自動(dòng)成為泡沫的，它必須通過(guò)發(fā)泡機的機械作用才能成為泡沫。發(fā)泡機和發(fā)泡劑是相互配合的一個(gè)技術(shù)體系，不能單獨發(fā)揮作用，誰(shuí)也離不開(kāi)誰(shuí)。二者之間，不能說(shuō)誰(shuí)主要，誰(shuí)不主要，其作用是相當的。沒(méi)有發(fā)泡劑，發(fā)泡機就出不來(lái)泡沫，失去了存在的價(jià)值。同樣，沒(méi)有發(fā)泡機，發(fā)泡劑再好，也不能成為泡沫，其用途也就失去。

不論何種發(fā)泡機，能夠發(fā)泡的基本原理，就是將空氣引入發(fā)泡劑溶液中。各種機型的變化在于引入氣體的方式不同，因而效果也不同。泡沫的形成有兩個(gè)必須的因素，一是發(fā)泡劑溶液，二是空氣，二者缺一不可。沒(méi)有發(fā)泡劑溶液，包圍氣體的液膜就不會(huì )形成，也就沒(méi)有氣泡。而沒(méi)有氣體，單有發(fā)泡劑溶液，泡也不能形成。在氣泡的形成體系中，發(fā)泡劑溶液是分散介質(zhì)，氣體是分散相，氣體分散于液體中，才能形成氣泡，再由無(wú)數氣泡組成泡沫。除了發(fā)泡劑性能這個(gè)重要因素外，氣體引入發(fā)泡劑溶液是另外一個(gè)重要的因素。而氣體引入液體，必須靠發(fā)泡機來(lái)完成，即發(fā)泡機采用一定的方法將氣體引入液體中。不同的發(fā)泡機，引入氣體的方法不同?？偟膩?lái)說(shuō)，發(fā)泡機引入氣體的方法有以下幾種：

（1）慢速旋轉葉片引入氣體　這是一種將氣體直接引入摻有發(fā)泡劑的砂漿（或混凝土漿）中的方法。攪拌機葉片在推動(dòng)漿體時(shí)，空氣隨攪拌機葉片進(jìn)入漿內，另外，大量空氣在漿體翻轉時(shí)被裹入漿內，還有一部分空氣是由水泥、集料帶入漿內的。三者相加，就是進(jìn)入漿內的空氣總量。其中，由攪拌葉片帶入漿內的空氣及葉片翻動(dòng)漿體裹入的空氣占主體。在空氣進(jìn)入漿體后，含有發(fā)泡劑表面活性物的液體將空氣包圍，在空氣與液體的界面形成雙電子層液膜，最終以液包氣的方式形成漿體內的氣泡。由于這種方式葉片的旋轉速度慢、引入的氣體少，所以氣泡生成量小，發(fā)泡效果欠佳、效率較低。

（2）高速旋轉葉片引入氣體　這是一種依靠高速旋轉葉片向發(fā)泡劑溶液中引入氣體的方式。其氣體的引入主要靠旋轉葉片的作用力。這種機型的葉片一般要求高速旋轉，轉速應>700轉/min，一般在700～1400r/min之間，葉輪端部的圓周速度應>20m/s，才能獲得較滿(mǎn)意的效果。一定的高速才能使葉輪在液體中暴露，和空氣接觸，引入空氣。若轉速太低，葉輪在液體中不暴露，引氣量就很低。其合適的轉速應以下葉輪在液體旋轉時(shí)暴露為宜。葉輪引氣的基本原理如下：當葉輪高速旋轉時(shí)，帶動(dòng)發(fā)泡筒內的發(fā)泡劑溶液隨之旋轉，形成一個(gè)滾動(dòng)的環(huán)流，并產(chǎn)生一個(gè)很大的旋渦。這時(shí)，位于發(fā)泡劑溶液頂部氣液界面的氣液兩相粒子，就會(huì )相伴而下，呈快速螺旋狀下降到旋渦的底部，在葉輪邊緣2.5～5㎝處，形成一個(gè)湍流區。在這個(gè)區域內，氣液兩相粒子受到葉輪較強的剪切和沖擊作用，分散成細小的分散體，很快地實(shí)現了氣液的混合，使氣體均勻分散于液體中，實(shí)現了氣體的引入。其引入效率由轉速、葉輪直徑、葉輪距發(fā)泡筒的距離，葉輪葉片的形狀等各種技術(shù)因素均有關(guān)，不是單一轉速決定的。高速葉輪都有引氣作用，只是效率、效果、能耗不同而已。

（3）利用壓力引入氣體　這是目前國內外最普遍使用的先進(jìn)引氣發(fā)泡方式，也是比較科學(xué)的一種引氣方式，是泡沫混凝土高壓、中壓發(fā)泡機技術(shù)核心。前述兩種技術(shù)向液體引氣的方式都較慢、且不均勻，泡徑大，特別是泡徑無(wú)法控制，完全是依賴(lài)發(fā)泡機的隨機性，無(wú)法保證泡徑微小和泡沫均勻這兩個(gè)最關(guān)鍵的技術(shù)指標。同時(shí)，其發(fā)泡量也是很難控制的。為了有效解決上述這些問(wèn)題，壓力引氣發(fā)泡的的方式應運而生。無(wú)論從發(fā)泡量、發(fā)泡速度，還是泡徑及泡沫均勻度等，都跨上了一個(gè)新臺階，有了很大的技術(shù)進(jìn)步。它的主要原理就是利用各種可以產(chǎn)生空氣壓力的設備，把空氣壓入液相中，實(shí)現兩相的均勻混合。在常壓下，空氣進(jìn)入液體是較難的，而在一定壓力下，則變得比較容易。這個(gè)空氣壓力不單是把氣體壓向液體中，同時(shí)也把液體壓向氣體中，實(shí)際是雙相同時(shí)施壓。這樣，兩相的混合就會(huì )速度快、效率高、均勻、氣泡細小，達到了泡沫較理想的技術(shù)要求。我國所采用的壓力設備主要是兩種，一種是空氣壓縮機，另一種是鼓風(fēng)機?？諝鈮嚎s機產(chǎn)生是高壓，鼓風(fēng)機產(chǎn)生的是中低壓。因此，空氣壓縮機發(fā)泡效果更好一些，而鼓風(fēng)機發(fā)泡效果要略差一些。用空氣壓縮機發(fā)泡的，稱(chēng)為高壓發(fā)泡機，用鼓風(fēng)機發(fā)泡的，稱(chēng)為中低壓發(fā)泡機?？諝鈮嚎s機發(fā)泡優(yōu)劣主要控制其壓力與排氣量，而鼓風(fēng)機發(fā)泡，則主要控制其風(fēng)壓風(fēng)量。由于空氣壓縮機制泡效果好，因而我國大多數發(fā)泡機采用的是空氣壓縮機。鼓風(fēng)機發(fā)泡在我國也有不少應用，但相對于高壓發(fā)泡，這種發(fā)泡方式還是較少的。高壓空氣發(fā)泡所制泡沫的沁水率低，氣泡的泡徑小，細密均勻，質(zhì)量較高，鼓風(fēng)發(fā)泡所制泡沫的泡徑略大，總體質(zhì)量不如高壓發(fā)泡。

（4）高壓射流引入氣體這是近幾年正在嘗試而還沒(méi)有普遍應用的發(fā)泡方式。其基本原理就是利用射流產(chǎn)生的強大分散力，實(shí)現氣相和液相的瞬間大的表面接觸，使二者均勻混合，并以液裹氣形成泡沫。這種方式還看不出比高壓空氣發(fā)泡更多的優(yōu)勢，有待進(jìn)一步的探索和完善。

任何一種技術(shù)設備都不會(huì )停留在原有基礎上，都在發(fā)展和不斷地出新。發(fā)泡機也是這樣，今天普遍應用的高壓發(fā)泡也許明天會(huì )過(guò)時(shí)。這就要靠大家去探索新的發(fā)泡原理，并根據新原理創(chuàng )新出更先進(jìn)的發(fā)泡機。我們希望大家都參與探索。事實(shí)上，這種探索我們一直進(jìn)行，并始終沒(méi)有停止過(guò)。但探索的路是不平坦的，要搞出全新的東西不是一件容易的事。我們已經(jīng)為此付出了不少代價(jià)，然而不會(huì )放棄。即使我們永遠不會(huì )成功，也要做一個(gè)勇于創(chuàng )新的探索者。大家享受某種成果時(shí)，可能感到很簡(jiǎn)單。而去創(chuàng )造這種成果，那就不簡(jiǎn)單了。

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