Гидродинамический фактор устойчивости
Цементный раствор и пена - это всего лишь сырье для производства пенобетона. Качество пенобетона как конечного продукта во многом определяется тщательностью их смешивания. В то же время именно на стадии перемешивания возможно наиболее активное разрушение пены. Эти два процесса - тщательное вымешивание пеномассы и сохранение стабильности ее ячеистой структуры - являются взаимоисключающими.
Частичное решение - как тщательно вымешать пеномассу и не разрушить при этом пену, лежит в плоскости анализа упруго-вязких характеристик пенных пленок. Из теории флотационных процессов известно, что вероятность внедрения, разрушения или отторжения минеральной частицы поверхностью пенного пузырька зависит как от характеристик этой минеральной частицы (в первую очередь геометрических), так и от гидродинамических параметров процесса их встречи - скорости сближения, формы и размеров пузырька и частицы, времени их контакта при соударении, массы частицы и т. д.
Вероятность закрепления частицы на пузырьке возрастает при скорости столкновения ее с пенным пузырьком в пределах 1,2-6,0 м/мин. Именно в этом скоростном диапазоне работает технологический регламент производства пенобетона, называемый методом сухой минерализации.
Диапазон ниже 1,2 м/мин - это область традиционного метода (с пеноге - нератором). Двигаясь на такой малой скорости, лопасти смесителя и пеномасса не способны причинить пене существенного ущерба. В то же время даже такое низкоскоростное механическое воздействие способно в полной мере запустить механизм повышения пластично-вязких характеристик цементной матрицы в присутствии слабых гидрофобизаторов, коими, как правило, и являются пенообразователи, применяемые в этой технологии.
При скоростях выше 6,0 м/мин твердые частицы отталкиваются упругими стенками пенных пузырьков, не разрушаясь. Такие скорости используется в так называемой баротехнологии. Благодаря специально подобранным пенообразователям с высокой скоростью адсорбции на границе «газ - жидкость» и в результате скоростного перемешивания лопатки смесителя способны вовлекать в пеномассу дополнительный воздух. Предварительно сформировавшиеся пенные пузырьки из-за высокой скорости встречи, подобно мячикам, отскакивают и от смесительных лопаток, и от движущейся пеномассы с минимальными разрушениями.
Разумеется, изменение скорости или даже направления потоков в смесителе чревато непредсказуемыми последствиями, и, прежде всего, изменением гидродинамических факторов устойчивости. Об этом следует обязательно помнить, копируя чью-либо удачную разработку или конструируя свою собственную. Порой замена «некрасиво торчащего» болта на лопатке смесителя способна превратить удачную конструкцию в источник непреходящей головной боли, - что делать с браком?
