泡沫混凝土發(fā)泡原理與發(fā)泡工藝的研究

徐月梅+吳小琴+徐亞玲+劉晶

（上海城建物資有限公司 上海 200063）

【摘 要】 詳細闡述了泡沫混凝土的發(fā)泡及氣孔形成原理，通過對發(fā)泡工藝的研究，在發(fā)泡筒中加入鋼絲球拉泡網(wǎng)對發(fā)泡設(shè)備進行改進。與傳統(tǒng)工藝相比，該設(shè)備生產(chǎn)的泡沫穩(wěn)定可靠、泌水很低、密細均勻，各方面性能均滿足泡沫混凝土生產(chǎn)技術(shù)要求。

【關(guān)鍵詞】 泡沫混凝土；發(fā)泡原理；拉泡網(wǎng)；發(fā)泡工藝

Researching on foaming and foaming technique principle of foamed concrete

Xu Yue-mei,Wu Xiao-qin,Xu Ya-ling,Liu Jing

(Shanghai urban construction material Co.LTD Shanghai 200063) 

【Abstract】 The foaming and pore formation principle of foamed concrete is described in detaily in this paper. For improving the foaming equipment, we installed steel balls foaming net in the foaming tube after researching the foaming technique. Compared with the traditional foaming technique, the foam produced by our equipment has excellent quality.

【Key words】 Foamed concrete;Foaming principle;Steel balls foaming net;Foaming technique

1.前言

（1）泡沫混凝土又稱為發(fā)泡水泥、輕質(zhì)混凝土等，它是通過機械方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫，然后再將泡沫加入到含硅質(zhì)材料（砂、粉煤灰）、鈣質(zhì)材料（石灰、水泥）、水及外加劑等組成的料漿中，經(jīng)攪拌均勻澆筑成型各種所需規(guī)格，養(yǎng)護而成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)保溫材料。它的突出特點就是在混凝土內(nèi)形成泡沫孔，使混凝土輕質(zhì)化和保溫隔熱化［1］。

（2）近幾年人們對泡沫混凝土的研究主要圍繞發(fā)泡劑與發(fā)泡工藝進行。泡沫混凝土的發(fā)泡工藝大體上分為兩種：一種是將發(fā)泡基料通過攪拌的形式來提取泡沫，另外一種是將發(fā)泡基料利用空氣吹泡提取泡沫。

（3）本次研究的創(chuàng)新點在于，發(fā)泡設(shè)備中所使用的拉泡網(wǎng)與普通生產(chǎn)工藝中的拉泡網(wǎng)不同。清潔用致密纏繞鋼絲球形成的拉泡網(wǎng)網(wǎng)孔均勻，通過它生成的泡沫對混凝土封閉氣孔的形成有重大影響，從而生產(chǎn)出符合工程要求的泡沫混凝土。

2. 泡沫混凝土發(fā)泡原理

泡沫混凝土是通過發(fā)泡機的發(fā)泡系統(tǒng)將發(fā)泡劑用機械方式充分發(fā)泡，并將泡沫與水泥漿均勻混合，然后經(jīng)過發(fā)泡機的泵送系統(tǒng)進行現(xiàn)澆施工或模具成型的一個物理過程。泡沫劑是泡沫混凝土中的主要成分，它在機械攪拌的作用下，能形成大量穩(wěn)定的泡沫。攪拌使泡沫混凝土中的膠凝材料硬質(zhì)微粒黏附到泡沫的外殼上面，泡沫的氣泡就變?yōu)榛ハ喔糸_的單個氣泡。單個氣泡在毛細管作用之下會產(chǎn)生變形而變成多面體。拌合物中的細孔分布的愈均勻、尺寸愈小，則泡沫混凝土強度愈高［2］。通常機械發(fā)泡所制的泡沫混凝土泡徑的大小可以通過人工控制，一般都小于3mm。

3.泡沫混凝土氣孔形成原理

制出合格的泡沫，只是生產(chǎn)泡沫混凝土的第一步，只有泡沫順利混入膠凝材料漿體，經(jīng)凝結(jié)作用固定在混凝土內(nèi)，形成泡沫混凝土，才能最終體現(xiàn)泡沫的價值。泡沫在形成混凝土的過程中，將發(fā)生一系列性能、形態(tài)的變化，并對混凝土產(chǎn)生重要的影響［3］。研究泡沫在混凝土內(nèi)如何形成氣孔，對指導生產(chǎn)具有現(xiàn)實意義。

用發(fā)泡機制出的泡沫最終成為泡沫混凝土的氣孔一般要經(jīng)歷以下過程：

3.1 氣液界面向氣——液——固界面的轉(zhuǎn)變。

泡沫本來是氣液兩相體系，由液膜包圍氣體。而膠凝材料漿體是水和膠凝材料顆粒形成的液——固兩相體系。泡沫混入膠凝材料漿體，二者就變成氣——液固三相體系，即料漿由氣泡、水、固體顆粒三相組成。這一變化使氣泡的液膜隨之發(fā)生重大變化。

3.1.1 氣泡由單純的液膜變成液固復合膜。

氣泡的膜層上大量黏附水泥等固體顆粒。原來的氣泡液膜是很薄的，只有幾納米，黏附固體顆粒后，液膜變厚。因而氣泡在進入水泥等膠凝漿體后，一般穩(wěn)定性增加。單獨的泡沫只能存留幾十分鐘或者幾個小時，而混入漿體后，存留時間在延長，一般可延長2~3倍。這為固泡創(chuàng)造了良好的條件。

3.1.2 氣泡受到的擠壓力變大。

泡沫在單獨存在時，由于泡間液量很小只受到氣泡相互的擠壓力。因為泡沫很輕，所以它們相互間的擠壓力是極小的。但當泡沫混入水泥漿體后，由于漿體的密度大，對泡沫的擠壓力較大。這種情況在重集料漿體內(nèi)更為明顯。因此，若泡沫的液膜韌性差，不夠堅固時很容易被擠壓力破壞，引起泡沫的迅速破滅。從這一點講，穩(wěn)定性差的泡沫在漿體內(nèi)難以存留。泡沫的破滅往往從擠壓力較大的下部漿體開始。

3.1.3 氣泡的形狀發(fā)生改變。

泡沫在混入漿體前雖也呈多邊形或不規(guī)則形，但變形小大體仍保持圓球形。但當它們混入漿體后，由于不均衡擠壓力的作用，氣泡形狀發(fā)生較大的改變，不規(guī)則性增加。在這一轉(zhuǎn)變階段，泡沫的機械強度仍以液膜為主。

3.2 氣——液——固界面向氣 ——固界面的過渡。

（1）氣——液——固界面向氣 ——固界面的過渡從澆注成型后或現(xiàn)場澆注后開始，到漿體初凝后結(jié)束。該階段，也就是膠凝材料的靜停階段，泡沫開始進行，黏附在氣泡膜上的膠凝顆粒慢慢生成膠凝物質(zhì)，產(chǎn)生一定的強度，但強度仍然很弱，不足以支撐泡沫體。因此，這時的泡沫強度是一種復合強度，既有泡沫初始的液膜強度，也有膠凝物質(zhì)產(chǎn)生的附著層強度。在水化作用剛剛開始和初期，泡沫液膜的強度仍起主導的作用，而在后期接近初凝時，凝膠作用產(chǎn)生的強度則占主導地位。

（2）這一階段是泡沫混凝土生產(chǎn)最關(guān)鍵的一個階段。盡快讓膠凝材料產(chǎn)生大量的膠凝物質(zhì)來彌補因泡沫液膜逐漸減薄而喪失的泡沫強度，阻止泡沫在漿體初凝前破滅，是能否成功在下一步形成氣孔的技術(shù)核心。因此在這一過程中，采用快凝性膠凝材料，或者采用各種促凝措施等十分必要。

3.3 氣——固界面形成。

（1）氣——固界面形成階段泡沫將發(fā)生質(zhì)的變化，泡沫層將由液——氣——固三相界面轉(zhuǎn)變?yōu)闅狻探缑?，泡沫變成氣孔，被膠凝物質(zhì)固定在混凝土內(nèi)，形成泡沫混凝土。

（2）當膠凝材料初凝后，水化開始加快進行，大量水化熱使泡沫液膜的水分蒸發(fā)。同時膠凝材料的水化，需要大量的水，泡沫液膜及泡間的水被水化消耗。這就使泡沫的液膜 逐漸減薄，最后完全消失。原來附著在氣泡膜上的水化生成物，在水膜減薄的過程中，逐漸取代水膜，形成了一個包圍氣體的膠凝層。當泡沫液膜消失時，膠凝層完全封閉了空氣，形成氣孔壁。于是泡沫完成了向氣孔轉(zhuǎn)變的全過程，最終形成了氣孔。而原來泡沫的液膜，也變成了堅固的混凝土氣孔壁。

4. 發(fā)泡設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理

4.1 發(fā)泡機的工作原理。

如圖1、圖2所示，利用壓縮空氣將發(fā)泡劑溶液和壓縮空氣穿過一個特制的發(fā)泡筒，在發(fā)泡筒內(nèi)的混合室中進行混合，然后在壓縮空氣的作用下，將形成的泡沫吹出發(fā)泡筒，在拉泡網(wǎng)的作用下形成滿足要求的泡沫，直接與水泥攪拌機中的水泥漿混合制成泡沫混凝土。

4.2 發(fā)泡筒。

4.2.1 發(fā)泡筒的尺寸。

發(fā)泡筒的規(guī)格用D* Lcm表示。其中D為筒的內(nèi)徑，L為筒的有效長度，內(nèi)徑D有泡沫產(chǎn)量和泡沫生產(chǎn)速度決定，一般泡沫出筒速度為0.1～0.2m/s，根據(jù)泡沫需求量，就可確定內(nèi)徑D。我們選用發(fā)泡筒的尺寸為10*80。

4.2.2 發(fā)泡筒的構(gòu)成。

發(fā)泡筒由筒壁、鋼絲球網(wǎng)格、網(wǎng)格固定材料、尾部料、氣混合室和噴嘴組成。

4.2.3 發(fā)泡筒工作原理。

發(fā)泡筒尾部封閉，另一端開口;封閉端同時引入兩個噴嘴，一個是壓縮空氣，另一個是發(fā)泡劑溶液。在封閉端氣、液進入處形成一個封閉的空間，稱為混合室。其作用是使壓縮空氣和發(fā)泡劑溶液在此充分、均勻混合，產(chǎn)生霧狀的液滴，保證產(chǎn)生的泡沫均勻、穩(wěn)定。氣、液在離開混合室后就開始發(fā)泡，只不過此時量小，離開混合室后泡沫通過十幾個鋼絲球拉泡網(wǎng)。在通過鋼絲球的過程中，氣、液進一步混合，泡沫大量形成，由于鋼絲球的作用，產(chǎn)生的氣泡直徑均勻、細小，并逐漸穩(wěn)定從出口流出［4］。

4.2.4 拉泡網(wǎng)的選擇。

國內(nèi)外的發(fā)泡筒拉泡網(wǎng)采用了不同的材料，有的采用磁片有的采用玻璃球，考慮到工程實效性與經(jīng)濟適用性，我們設(shè)計采用的是清潔用鋼絲球。

國內(nèi)的鋼絲球原料屬于一種改拔絲，經(jīng)過改拔后制作成線徑0.13mm的如同頭發(fā)絲粗細的鋼絲清潔球，致密的一匝一匝的纏繞，它對發(fā)泡過程起到了舉足輕重的作用。

4.2.5 拉泡網(wǎng)個數(shù)的選擇。

為了摸清鋼絲球的層數(shù)對泡沫質(zhì)量的影響，我們選擇了在發(fā)泡筒內(nèi)放入5、8、10、12、15個鋼絲球進行試驗，試驗結(jié)果表明:當網(wǎng)的個數(shù)很少時，泡沫產(chǎn)量較大，但泡徑較大，泡沫穩(wěn)定性較差。鋼絲球的個數(shù)越多，泡沫越均勻穩(wěn)定，但阻力較大，產(chǎn)量下降。所以根據(jù)試驗結(jié)果，網(wǎng)層數(shù)在10~12較合適。

4.3 鋼絲球拉泡網(wǎng)與傳統(tǒng)工藝中拉泡網(wǎng)對泡沫混凝土性能影響的對比。

（1）經(jīng)過多次試驗調(diào)整，用鋼絲球拉泡網(wǎng)生成的泡沫，可完全滿足泡沫混凝土對泡沫指標的要求。同時，我們將此拉泡網(wǎng)的發(fā)泡情況與傳統(tǒng)工藝拉泡網(wǎng)的發(fā)泡情況進行對比，測試結(jié)果如表1所示。

（2）由表1的數(shù)據(jù)可以看出：兩種拉泡網(wǎng)發(fā)泡工藝指標是有明顯區(qū)別的，同樣的發(fā)泡劑，采用普通拉泡網(wǎng)，其發(fā)泡倍數(shù)小，穩(wěn)泡性能也明顯不如使用鋼絲球拉泡網(wǎng)好。

表1 兩種拉泡網(wǎng)發(fā)泡參數(shù)對比

發(fā)泡工藝 項目 要求指標 試驗結(jié)果

普通拉泡網(wǎng)

鋼絲球拉泡網(wǎng) 發(fā)泡倍數(shù) >20 18

1h沉降距mm <10 14

1h泌水量ml <80 82

發(fā)泡倍數(shù) >20 21

1h沉降距mm <10 9

1h泌水量ml <80 75

4.4 鋼絲球拉泡網(wǎng)發(fā)泡的物理過程。

物理充氣發(fā)泡技術(shù)的運用是形成輕質(zhì)混凝土微孔的關(guān)鍵成分，氣——液——固界面向氣 ——固界面的過渡過程。通過鋼絲球與發(fā)泡劑在管道中的接受作用，能夠盡快讓膠凝材料產(chǎn)生大量的膠凝物質(zhì)，從而彌補了因泡沫液膜逐漸減薄而喪失的泡沫強度，阻止泡沫在漿體初凝前破滅［5］。從而能夠完美的形成氣孔，提高泡沫混凝土強度、增加保溫效果等性能。

從根本上來說，鋼絲球主要提高了泡沫混凝土的以下四個基本技術(shù)要求：

4.4.1 增強了泡沫的穩(wěn)定性。

穩(wěn)定性好的泡沫，其液膜堅固、機械強度好，不易在漿體擠壓下破滅或過度變形。

4.4.2 增加了泡沫的均勻性。

理論要求生成泡沫時，氣孔的理想孔徑分布越窄越好，發(fā)泡劑穿過鋼絲球所生成的氣孔大小一致、均勻穩(wěn)定，有效的避免了壓應力在大泡孔處集中而降低的抗壓強度。

4.4.3 生成泡徑小。

經(jīng)過鋼絲球后生成的泡徑，基本保護在0.1~1mm之間，試驗表明，1mm泡徑的泡沫混凝土抗壓強度，要比3mm泡徑的泡沫混凝土至少高20%。

4.4.4 生成泡沫為海綿狀泡沫。

泡沫含水量大小直接影響生成泡沫的種類是水多泡少的乳狀泡沫還是泡多水少的海綿狀泡沫。經(jīng)過鋼絲球作用的泡沫，含水量小，是適宜生產(chǎn)使用的海綿狀泡沫。 5. 總結(jié)（1）在長期的試驗中我們發(fā)現(xiàn)，不少泡沫對膠凝材料的膠凝過程有妨礙，不但降低泡沫混凝土強度，有時甚至使硬化后的混凝土基本喪失強度，像一般散砂。這一般是由于所生成的泡沫穩(wěn)定性差造成的，其實質(zhì)就是泡沫的氣泡結(jié)構(gòu)不堅牢，容易破裂，導致氣泡破裂后空氣跑掉，從而導致漿體缺乏支撐而造成胚體破壞。在氣泡破滅之后，漿體失去支撐，體積縮小，易造成塌模，對泡沫混凝土施工產(chǎn)生非常壞的影響。（2）泡沫混凝土的性能在很大程度上是由于氣孔結(jié)構(gòu)來決定的。球形封閉氣孔，孔徑分布均勻細小，泡沫混凝土不透水，不透氣。不透氣保溫性好，不透水則防水抗潮及耐久性好。氣孔均勻細小則混凝土的抗壓強度高。穩(wěn)定性越好的泡沫，抵抗外力的能力就越強。就越不易變形。從而能夠更好的應用到工程項目中。（3）經(jīng)過鋼絲球過渡后的泡沫，與傳統(tǒng)拉泡網(wǎng)工藝相比，起泡穩(wěn)定可靠，泌水很低，密細均勻，外表像海綿，幾個小時都不會消。各方面都滿足泡沫混凝土生產(chǎn)技術(shù)要求。同時也初步解決了在泡沫混凝土生產(chǎn)過程中遇到的泡沫不宜儲存的局限。參考文獻［1］ 〖ZK(#〗張磊，楊鼎宜.輕質(zhì)泡沫混凝土的研究及應用現(xiàn)狀［J］.混凝土，2005( 8):44~48.［2］ 閆振甲，何艷群泡沫混凝土實用生產(chǎn)技術(shù)［M］.北京;化學工業(yè)出版社，2006.6.［3］ 李 良. 泡沫混凝土中的泡沫成型機理研究［J］.砌塊與墻板，2010 (12):41~43.［4］ 李啟金，李國忠，余徉輯，蔣曉妹. 輕質(zhì)泡沫混凝土新型制備方法的研究［J］.砌塊與墻板，2012 (17):25~28. ［5］ 范麗，張建旭.泡沫穩(wěn)定性對泡沫混凝土的影響以及穩(wěn)定措施［J］.建筑與工程，［基金項目］上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會科研項目《復合型輕質(zhì)混凝土在世博軸綜合利用改建項目中的研究與應用》（建管2013-009-005）。國家科技部“十二五”課題《村鎮(zhèn)建筑節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)集成與示范》（2011BAJ08B10）。 ［文章編號］1619-2737（2014）05-22-791

如圖1、圖2所示，利用壓縮空氣將發(fā)泡劑溶液和壓縮空氣穿過一個特制的發(fā)泡筒，在發(fā)泡筒內(nèi)的混合室中進行混合，然后在壓縮空氣的作用下，將形成的泡沫吹出發(fā)泡筒，在拉泡網(wǎng)的作用下形成滿足要求的泡沫，直接與水泥攪拌機中的水泥漿混合制成泡沫混凝土。

4.2 發(fā)泡筒。

4.2.1 發(fā)泡筒的尺寸。

發(fā)泡筒的規(guī)格用D* Lcm表示。其中D為筒的內(nèi)徑，L為筒的有效長度，內(nèi)徑D有泡沫產(chǎn)量和泡沫生產(chǎn)速度決定，一般泡沫出筒速度為0.1～0.2m/s，根據(jù)泡沫需求量，就可確定內(nèi)徑D。我們選用發(fā)泡筒的尺寸為10*80。

4.2.2 發(fā)泡筒的構(gòu)成。

發(fā)泡筒由筒壁、鋼絲球網(wǎng)格、網(wǎng)格固定材料、尾部料、氣混合室和噴嘴組成。

4.2.3 發(fā)泡筒工作原理。

發(fā)泡筒尾部封閉，另一端開口;封閉端同時引入兩個噴嘴，一個是壓縮空氣，另一個是發(fā)泡劑溶液。在封閉端氣、液進入處形成一個封閉的空間，稱為混合室。其作用是使壓縮空氣和發(fā)泡劑溶液在此充分、均勻混合，產(chǎn)生霧狀的液滴，保證產(chǎn)生的泡沫均勻、穩(wěn)定。氣、液在離開混合室后就開始發(fā)泡，只不過此時量小，離開混合室后泡沫通過十幾個鋼絲球拉泡網(wǎng)。在通過鋼絲球的過程中，氣、液進一步混合，泡沫大量形成，由于鋼絲球的作用，產(chǎn)生的氣泡直徑均勻、細小，并逐漸穩(wěn)定從出口流出［4］。

4.2.4 拉泡網(wǎng)的選擇。

國內(nèi)外的發(fā)泡筒拉泡網(wǎng)采用了不同的材料，有的采用磁片有的采用玻璃球，考慮到工程實效性與經(jīng)濟適用性，我們設(shè)計采用的是清潔用鋼絲球。

國內(nèi)的鋼絲球原料屬于一種改拔絲，經(jīng)過改拔后制作成線徑0.13mm的如同頭發(fā)絲粗細的鋼絲清潔球，致密的一匝一匝的纏繞，它對發(fā)泡過程起到了舉足輕重的作用。

4.2.5 拉泡網(wǎng)個數(shù)的選擇。

為了摸清鋼絲球的層數(shù)對泡沫質(zhì)量的影響，我們選擇了在發(fā)泡筒內(nèi)放入5、8、10、12、15個鋼絲球進行試驗，試驗結(jié)果表明:當網(wǎng)的個數(shù)很少時，泡沫產(chǎn)量較大，但泡徑較大，泡沫穩(wěn)定性較差。鋼絲球的個數(shù)越多，泡沫越均勻穩(wěn)定，但阻力較大，產(chǎn)量下降。所以根據(jù)試驗結(jié)果，網(wǎng)層數(shù)在10~12較合適。

4.3 鋼絲球拉泡網(wǎng)與傳統(tǒng)工藝中拉泡網(wǎng)對泡沫混凝土性能影響的對比。

（1）經(jīng)過多次試驗調(diào)整，用鋼絲球拉泡網(wǎng)生成的泡沫，可完全滿足泡沫混凝土對泡沫指標的要求。同時，我們將此拉泡網(wǎng)的發(fā)泡情況與傳統(tǒng)工藝拉泡網(wǎng)的發(fā)泡情況進行對比，測試結(jié)果如表1所示。

（2）由表1的數(shù)據(jù)可以看出：兩種拉泡網(wǎng)發(fā)泡工藝指標是有明顯區(qū)別的，同樣的發(fā)泡劑，采用普通拉泡網(wǎng)，其發(fā)泡倍數(shù)小，穩(wěn)泡性能也明顯不如使用鋼絲球拉泡網(wǎng)好。

表1 兩種拉泡網(wǎng)發(fā)泡參數(shù)對比

發(fā)泡工藝 項目 要求指標 試驗結(jié)果

普通拉泡網(wǎng)

鋼絲球拉泡網(wǎng) 發(fā)泡倍數(shù) >20 18

1h沉降距mm <10 14

1h泌水量ml <80 82

發(fā)泡倍數(shù) >20 21

1h沉降距mm <10 9

1h泌水量ml <80 75

4.4 鋼絲球拉泡網(wǎng)發(fā)泡的物理過程。

物理充氣發(fā)泡技術(shù)的運用是形成輕質(zhì)混凝土微孔的關(guān)鍵成分，氣——液——固界面向氣 ——固界面的過渡過程。通過鋼絲球與發(fā)泡劑在管道中的接受作用，能夠盡快讓膠凝材料產(chǎn)生大量的膠凝物質(zhì)，從而彌補了因泡沫液膜逐漸減薄而喪失的泡沫強度，阻止泡沫在漿體初凝前破滅［5］。從而能夠完美的形成氣孔，提高泡沫混凝土強度、增加保溫效果等性能。

從根本上來說，鋼絲球主要提高了泡沫混凝土的以下四個基本技術(shù)要求：

4.4.1 增強了泡沫的穩(wěn)定性。

穩(wěn)定性好的泡沫，其液膜堅固、機械強度好，不易在漿體擠壓下破滅或過度變形。

4.4.2 增加了泡沫的均勻性。

理論要求生成泡沫時，氣孔的理想孔徑分布越窄越好，發(fā)泡劑穿過鋼絲球所生成的氣孔大小一致、均勻穩(wěn)定，有效的避免了壓應力在大泡孔處集中而降低的抗壓強度。

4.4.3 生成泡徑小。

經(jīng)過鋼絲球后生成的泡徑，基本保護在0.1~1mm之間，試驗表明，1mm泡徑的泡沫混凝土抗壓強度，要比3mm泡徑的泡沫混凝土至少高20%。

4.4.4 生成泡沫為海綿狀泡沫。

泡沫含水量大小直接影響生成泡沫的種類是水多泡少的乳狀泡沫還是泡多水少的海綿狀泡沫。經(jīng)過鋼絲球作用的泡沫，含水量小，是適宜生產(chǎn)使用的海綿狀泡沫。 5. 總結(jié)（1）在長期的試驗中我們發(fā)現(xiàn)，不少泡沫對膠凝材料的膠凝過程有妨礙，不但降低泡沫混凝土強度，有時甚至使硬化后的混凝土基本喪失強度，像一般散砂。這一般是由于所生成的泡沫穩(wěn)定性差造成的，其實質(zhì)就是泡沫的氣泡結(jié)構(gòu)不堅牢，容易破裂，導致氣泡破裂后空氣跑掉，從而導致漿體缺乏支撐而造成胚體破壞。在氣泡破滅之后，漿體失去支撐，體積縮小，易造成塌模，對泡沫混凝土施工產(chǎn)生非常壞的影響。（2）泡沫混凝土的性能在很大程度上是由于氣孔結(jié)構(gòu)來決定的。球形封閉氣孔，孔徑分布均勻細小，泡沫混凝土不透水，不透氣。不透氣保溫性好，不透水則防水抗潮及耐久性好。氣孔均勻細小則混凝土的抗壓強度高。穩(wěn)定性越好的泡沫，抵抗外力的能力就越強。就越不易變形。從而能夠更好的應用到工程項目中。（3）經(jīng)過鋼絲球過渡后的泡沫，與傳統(tǒng)拉泡網(wǎng)工藝相比，起泡穩(wěn)定可靠，泌水很低，密細均勻，外表像海綿，幾個小時都不會消。各方面都滿足泡沫混凝土生產(chǎn)技術(shù)要求。同時也初步解決了在泡沫混凝土生產(chǎn)過程中遇到的泡沫不宜儲存的局限。參考文獻［1］ 〖ZK(#〗張磊，楊鼎宜.輕質(zhì)泡沫混凝土的研究及應用現(xiàn)狀［J］.混凝土，2005( 8):44~48.［2］ 閆振甲，何艷群泡沫混凝土實用生產(chǎn)技術(shù)［M］.北京;化學工業(yè)出版社，2006.6.［3］ 李 良. 泡沫混凝土中的泡沫成型機理研究［J］.砌塊與墻板，2010 (12):41~43.［4］ 李啟金，李國忠，余徉輯，蔣曉妹. 輕質(zhì)泡沫混凝土新型制備方法的研究［J］.砌塊與墻板，2012 (17):25~28. ［5］ 范麗，張建旭.泡沫穩(wěn)定性對泡沫混凝土的影響以及穩(wěn)定措施［J］.建筑與工程，［基金項目］上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會科研項目《復合型輕質(zhì)混凝土在世博軸綜合利用改建項目中的研究與應用》（建管2013-009-005）。國家科技部“十二五”課題《村鎮(zhèn)建筑節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)集成與示范》（2011BAJ08B10）。 ［文章編號］1619-2737（2014）05-22-791

如圖1、圖2所示，利用壓縮空氣將發(fā)泡劑溶液和壓縮空氣穿過一個特制的發(fā)泡筒，在發(fā)泡筒內(nèi)的混合室中進行混合，然后在壓縮空氣的作用下，將形成的泡沫吹出發(fā)泡筒，在拉泡網(wǎng)的作用下形成滿足要求的泡沫，直接與水泥攪拌機中的水泥漿混合制成泡沫混凝土。

4.2 發(fā)泡筒。

4.2.1 發(fā)泡筒的尺寸。

發(fā)泡筒的規(guī)格用D* Lcm表示。其中D為筒的內(nèi)徑，L為筒的有效長度，內(nèi)徑D有泡沫產(chǎn)量和泡沫生產(chǎn)速度決定，一般泡沫出筒速度為0.1～0.2m/s，根據(jù)泡沫需求量，就可確定內(nèi)徑D。我們選用發(fā)泡筒的尺寸為10*80。

4.2.2 發(fā)泡筒的構(gòu)成。

發(fā)泡筒由筒壁、鋼絲球網(wǎng)格、網(wǎng)格固定材料、尾部料、氣混合室和噴嘴組成。

4.2.3 發(fā)泡筒工作原理。

發(fā)泡筒尾部封閉，另一端開口;封閉端同時引入兩個噴嘴，一個是壓縮空氣，另一個是發(fā)泡劑溶液。在封閉端氣、液進入處形成一個封閉的空間，稱為混合室。其作用是使壓縮空氣和發(fā)泡劑溶液在此充分、均勻混合，產(chǎn)生霧狀的液滴，保證產(chǎn)生的泡沫均勻、穩(wěn)定。氣、液在離開混合室后就開始發(fā)泡，只不過此時量小，離開混合室后泡沫通過十幾個鋼絲球拉泡網(wǎng)。在通過鋼絲球的過程中，氣、液進一步混合，泡沫大量形成，由于鋼絲球的作用，產(chǎn)生的氣泡直徑均勻、細小，并逐漸穩(wěn)定從出口流出［4］。

4.2.4 拉泡網(wǎng)的選擇。

國內(nèi)外的發(fā)泡筒拉泡網(wǎng)采用了不同的材料，有的采用磁片有的采用玻璃球，考慮到工程實效性與經(jīng)濟適用性，我們設(shè)計采用的是清潔用鋼絲球。

國內(nèi)的鋼絲球原料屬于一種改拔絲，經(jīng)過改拔后制作成線徑0.13mm的如同頭發(fā)絲粗細的鋼絲清潔球，致密的一匝一匝的纏繞，它對發(fā)泡過程起到了舉足輕重的作用。

4.2.5 拉泡網(wǎng)個數(shù)的選擇。

為了摸清鋼絲球的層數(shù)對泡沫質(zhì)量的影響，我們選擇了在發(fā)泡筒內(nèi)放入5、8、10、12、15個鋼絲球進行試驗，試驗結(jié)果表明:當網(wǎng)的個數(shù)很少時，泡沫產(chǎn)量較大，但泡徑較大，泡沫穩(wěn)定性較差。鋼絲球的個數(shù)越多，泡沫越均勻穩(wěn)定，但阻力較大，產(chǎn)量下降。所以根據(jù)試驗結(jié)果，網(wǎng)層數(shù)在10~12較合適。

4.3 鋼絲球拉泡網(wǎng)與傳統(tǒng)工藝中拉泡網(wǎng)對泡沫混凝土性能影響的對比。

（1）經(jīng)過多次試驗調(diào)整，用鋼絲球拉泡網(wǎng)生成的泡沫，可完全滿足泡沫混凝土對泡沫指標的要求。同時，我們將此拉泡網(wǎng)的發(fā)泡情況與傳統(tǒng)工藝拉泡網(wǎng)的發(fā)泡情況進行對比，測試結(jié)果如表1所示。

（2）由表1的數(shù)據(jù)可以看出：兩種拉泡網(wǎng)發(fā)泡工藝指標是有明顯區(qū)別的，同樣的發(fā)泡劑，采用普通拉泡網(wǎng)，其發(fā)泡倍數(shù)小，穩(wěn)泡性能也明顯不如使用鋼絲球拉泡網(wǎng)好。

表1 兩種拉泡網(wǎng)發(fā)泡參數(shù)對比

發(fā)泡工藝 項目 要求指標 試驗結(jié)果

普通拉泡網(wǎng)

鋼絲球拉泡網(wǎng) 發(fā)泡倍數(shù) >20 18

1h沉降距mm <10 14

1h泌水量ml <80 82

發(fā)泡倍數(shù) >20 21

1h沉降距mm <10 9

1h泌水量ml <80 75

4.4 鋼絲球拉泡網(wǎng)發(fā)泡的物理過程。

物理充氣發(fā)泡技術(shù)的運用是形成輕質(zhì)混凝土微孔的關(guān)鍵成分，氣——液——固界面向氣 ——固界面的過渡過程。通過鋼絲球與發(fā)泡劑在管道中的接受作用，能夠盡快讓膠凝材料產(chǎn)生大量的膠凝物質(zhì)，從而彌補了因泡沫液膜逐漸減薄而喪失的泡沫強度，阻止泡沫在漿體初凝前破滅［5］。從而能夠完美的形成氣孔，提高泡沫混凝土強度、增加保溫效果等性能。

從根本上來說，鋼絲球主要提高了泡沫混凝土的以下四個基本技術(shù)要求：

4.4.1 增強了泡沫的穩(wěn)定性。

穩(wěn)定性好的泡沫，其液膜堅固、機械強度好，不易在漿體擠壓下破滅或過度變形。

4.4.2 增加了泡沫的均勻性。

理論要求生成泡沫時，氣孔的理想孔徑分布越窄越好，發(fā)泡劑穿過鋼絲球所生成的氣孔大小一致、均勻穩(wěn)定，有效的避免了壓應力在大泡孔處集中而降低的抗壓強度。

4.4.3 生成泡徑小。

經(jīng)過鋼絲球后生成的泡徑，基本保護在0.1~1mm之間，試驗表明，1mm泡徑的泡沫混凝土抗壓強度，要比3mm泡徑的泡沫混凝土至少高20%。

4.4.4 生成泡沫為海綿狀泡沫。

泡沫含水量大小直接影響生成泡沫的種類是水多泡少的乳狀泡沫還是泡多水少的海綿狀泡沫。經(jīng)過鋼絲球作用的泡沫，含水量小，是適宜生產(chǎn)使用的海綿狀泡沫。 5. 總結(jié)（1）在長期的試驗中我們發(fā)現(xiàn)，不少泡沫對膠凝材料的膠凝過程有妨礙，不但降低泡沫混凝土強度，有時甚至使硬化后的混凝土基本喪失強度，像一般散砂。這一般是由于所生成的泡沫穩(wěn)定性差造成的，其實質(zhì)就是泡沫的氣泡結(jié)構(gòu)不堅牢，容易破裂，導致氣泡破裂后空氣跑掉，從而導致漿體缺乏支撐而造成胚體破壞。在氣泡破滅之后，漿體失去支撐，體積縮小，易造成塌模，對泡沫混凝土施工產(chǎn)生非常壞的影響。（2）泡沫混凝土的性能在很大程度上是由于氣孔結(jié)構(gòu)來決定的。球形封閉氣孔，孔徑分布均勻細小，泡沫混凝土不透水，不透氣。不透氣保溫性好，不透水則防水抗潮及耐久性好。氣孔均勻細小則混凝土的抗壓強度高。穩(wěn)定性越好的泡沫，抵抗外力的能力就越強。就越不易變形。從而能夠更好的應用到工程項目中。（3）經(jīng)過鋼絲球過渡后的泡沫，與傳統(tǒng)拉泡網(wǎng)工藝相比，起泡穩(wěn)定可靠，泌水很低，密細均勻，外表像海綿，幾個小時都不會消。各方面都滿足泡沫混凝土生產(chǎn)技術(shù)要求。同時也初步解決了在泡沫混凝土生產(chǎn)過程中遇到的泡沫不宜儲存的局限。參考文獻［1］ 〖ZK(#〗張磊，楊鼎宜.輕質(zhì)泡沫混凝土的研究及應用現(xiàn)狀［J］.混凝土，2005( 8):44~48.［2］ 閆振甲，何艷群泡沫混凝土實用生產(chǎn)技術(shù)［M］.北京;化學工業(yè)出版社，2006.6.［3］ 李 良. 泡沫混凝土中的泡沫成型機理研究［J］.砌塊與墻板，2010 (12):41~43.［4］ 李啟金，李國忠，余徉輯，蔣曉妹. 輕質(zhì)泡沫混凝土新型制備方法的研究［J］.砌塊與墻板，2012 (17):25~28. ［5］ 范麗，張建旭.泡沫穩(wěn)定性對泡沫混凝土的影響以及穩(wěn)定措施［J］.建筑與工程，［基金項目］上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會科研項目《復合型輕質(zhì)混凝土在世博軸綜合利用改建項目中的研究與應用》（建管2013-009-005）。國家科技部“十二五”課題《村鎮(zhèn)建筑節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)集成與示范》（2011BAJ08B10）。 ［文章編號］1619-2737（2014）05-22-791