发泡混凝土（5）

目前国内外生产泡沫混凝土的方式主要有如下三种：
第一种是将发泡剂溶入水中，然后和水泥均匀搅拌。该种方法由于在水泥浆中形成气泡，水泥浆粘度较大，且在搅拌初期料浆不均，一般不能充分发挥发泡剂的作用，因此，需要的发泡剂量大，成本较高，且泡径不匀，仅适用于微量引气混凝土。

第二种是采用高速搅拌叶片制取泡沫，国内的制泡技术目前主要是采用高速搅拌机，即将发泡剂溶液倒入高速搅拌机中，然后用搅拌机的高速叶片搅动发泡剂溶液来制取泡沫。然后用器皿将发好的泡沫取走，倒入水泥浆搅拌机中拌制成泡沫混凝土。高速搅拌机发泡，其上下泡径不均，发完的泡沫必须经过中间设备将泡沫倒入搅拌好的水泥浆中，中间环节会导致部分泡沫破灭。另外，本方法特点是必须先发泡，然后才能使用，过剩的泡沫过一段时间会破灭。
第三种是采用压缩空气制泡，国外多用此方法生产泡沫混凝土。利用压缩空气将发泡剂溶液和压缩空气穿过一个特制的发泡筒，在发泡筒内的混合室中进行混合，然后在压缩空气的作用下，将形成的泡沫吹出发泡筒，直接投入水泥搅拌机中拌制泡沫混凝土。发泡筒内有的采用磁片，有的采用玻璃球，有的采用铜网等。和前两种发泡工艺比较，压缩空气发泡设备比高速搅拌机稍复杂一点，但压缩空气发泡，一方面发泡效率较高，将发泡剂溶液完全吹制成泡沫，通过发泡筒后其泡径均匀，另一方面，可以将泡沫直接吹入搅拌好的水泥浆中，减少了中间环节，更好地防止了中间环节导致的泡沫破灭。此外，该方法是边搅拌水泥浆边发泡，需要多少泡沫就发多少，不存在过剩和中间环节的问题。

2.1 设计原则
根据我们所见到的国外的发泡设备，初步拟定了以下几个设计原则：
1) 能合理控制气液的比例关系；
2) 能合理控制气体的速度、流量；
3) 保证泡沫的连续性、均匀性、稳定性；
4) 保证设备本身的稳定工作。
2.2 结构与工作原理
发泡设备的工作原理如图 1 所示。容器 2 内装有发泡剂的溶液，有压缩空气机 1 产生压缩空气，分为两个气路，一支路直接接入发泡筒作为泡沫形成的气源和泡沫形成的推动力；另一支路接入压力容器内，推动压力容器内的发泡剂溶液进入发泡筒，压缩空气与发泡剂溶液的发泡筒的尾部进入发泡筒。 

发泡筒由筒壁、金属网格、网格固定材料、尾部料、气混合室和喷嘴组成。
发泡筒尾部封闭，另一端开口，封闭端同时引入两个喷嘴，一个是压缩空气，另一个是发泡剂溶液。在封闭端气、液进入处形成一个封闭的空间，称为混合室。其作用是使压缩空气和发泡剂溶液在此充分、均匀混合，产生雾状的液滴，保证产生的泡沫均匀、稳定。
气、液在离开混合室后就开始发泡，只不过此时量小，离开混合室后泡沫通过几十层的金属网。在通过网的过程中，气、液进—步混合，泡沫大量形成，由于网的作用，产生的气泡直径均匀、细小，并逐渐稳定从出口流出。
2.3 研制过程中的几个问题
2.3.1压缩空气压力的选择
用我们试制的设备，采用了不同压力的压缩空气进行了发泡试验，结果表明，随着压力值的增大，发泡速度加快，但泡沫稳定性稍差；反之，降低压力，发泡速度减慢，参照国外的设备及资料我们确定的压力为 0.5MPa 。
2.3.2
发泡剂液体与压缩空气的进入混合室方式
我们进行了气、液平行和垂直进入的试验，我们观察到气、液垂直进入混合室有利于气、液的混合与分散，发出的泡沫质量较好。进气喷嘴和进液喷嘴之间有一定的距离，使进入的液体一进入混合室，立即让压缩空气吹开、分散，然后进入拉泡和稳泡阶段。
2.3.3
发泡筒的尺寸
发泡筒的规格用由 ФD*L 表示。其中 D 为筒的内径， L 为筒的有效长度，内径 D 有泡沫产量和泡沫生产速度决定，一般泡沫出筒速度为 0.1 ～ 0 .2m ／ s ，根据泡沫需求量，就可确定内径 D 。发泡筒的有效长度由三部分构成：混合室的长度 L1 ，拉泡和稳泡段长度 I2 及泡沫出口长度 L3 ，其中 I1=1.2～ 1 ． 5D ， I3 二 1.5 ～ 2D ， L2 由拉泡层的层数和层间距决定，一般取 L2=8 ～ 10D ， L ／ D=10 ～ 12 。
2.3.4
拉泡网的选择
国外的发泡筒拉泡和稳泡段采用了不同的材料，有的采用磁片有的采用玻璃球，我们设计采用的是金属网格布，可采用不锈钢丝网和铜网，考虑道发泡筒的使用寿命，我们选择的是铜丝网。网孔尺寸对泡径有一定的影响，一般网孔尺寸小，泡径尺寸也小。同时网孔和网的层数也有关。
2.3.5
网的层数的选择
为了摸清网的层数对泡沫质量的影响，我们选择了 15 、20 、 25 、 30 、 50 层进行试验，试验结果表明：当网的层数很少时，泡沫产量较大，但泡径较大，泡沫稳定性较差。网的层数越多，泡沫越均匀稳定，但阻力较大，产量下降。所以根据试验结果，网层数在 20 ～ 30 较合适。