水泥发泡机的概念和技术现状和水泥发泡机的技术原理

（1）概念
　　发泡机实际是引气机，它的本质是将空气引入发泡剂水溶液，它的技术核心就是以什么样最佳的方式把空气引入水溶液。发泡机本身是不可能凭空产出泡沫来的，它是将空气引入发泡剂水溶液中均匀分散，实现液气尽可能大的接触界面，以使发泡剂中的表面活性物在液膜表面形成双电层并包围空气，形成一个个气泡。 　　因此，发泡机也等于是制泡机。它等于是把发泡剂水溶液与空气混合后制成了气泡。 　　泡沫混凝土的主体是泡沫，因而制泡沫的发泡机就成了泡沫混凝土生产的关键设备和主机。没有它，也就没有泡沫混凝土。
（2）技术现状
　　发泡机最早出现于国外，其原始机型是采用叶轮高速旋转制泡，故又名“打泡机”。后来随着技术的不断进步，发泡机的技术含量不断提高，新的机型不断出现，形成了不同的技术体系。我国早在上世纪50年代就开始使用发泡机，但不是专用的发泡机型，而是采用砂浆搅拌机。即将发泡剂直接加入砂浆搅拌机或混凝土搅拌机，让发泡机和砂浆或混凝土一起搅拌生成泡沫。后来，于上世纪70年代前后，开始出现专用的发泡机，即高速叶轮发泡机。以后又不断技术升级和换代，如今已发展为以高压充气为主体的第三代机型，基本可满足泡沫混凝土的需要。但与国外发达国家相比，我国的发泡机自动化程度还较低，发泡性能也还有一定的差距，需要进一步的提高。从发展趋势看，这一差距正逐步拉近和缩小。我国发泡机目前的主要优势是价格较低。进口机型大多10多万元/台，最高15～20万元/台，而国产机型大多几万元/台，简易最小机型甚至几千元/台，从价格上有一定的优势，所以适合国情，受到大多中小企业的欢迎。目前，国产机型也有仿制进口机型的，如仿制韩国的地暖发泡机。不过，这种仿制机型的价格已和进口机型大体相当，要普及性推广应用，还有一些价格上的阻力。随着技术升级和进步，国产机型随成本的提高价格上升是必然的，但不可能太高，这是由国情决定的。
　　国内外的发泡机不论有多少牌号，有多少机型，但从发泡原理来划分，目前广泛应用的只有高速叶轮型、高压空气型、鼓风中低压型等三类。它们同一类机型的不同，只是其附属设备与自动化控制方面的差异，发泡部分的结构是大体相同的。|||
　　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。 　　目前，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，因而我国目前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。这种方式目前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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