新型水泥发泡机的设计 1.docx

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新型水泥发泡机的设计 1.docx

新型水泥发泡机的设计1

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毕业设计（论文）

新型水泥发泡机的设计

DESIGNOFANEWTYPEOFFOAMEDCONCRETEMACHINE

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本人郑重声明：

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

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摘要

本文研究设计了一种新型水泥发泡机。

为解决普通发泡机发泡效果不好的问题，该设备采用高压引气的方式发泡，利用空气压缩机引气、液泵供液。

发泡剂溶液与空气在装有发泡球的发泡管中充分混合产生泡沫。

为了得到不同泡径的泡沫，该设备设计了两个发泡管。

在供液管路、进气管路与发泡管相连的部位分别安装了阀门以选择发泡的发泡管。

考虑到所需发泡量的不同，该设备还设计了双向供液方式（抽液管与盛液斗）。

本新型水泥发泡机不仅能够确保所制备的泡沫的稳定性，还能通过流量控制阀改变泡沫的密度。

关键词压缩空气型；发泡管；泡径；气液混合比

Abstract

Inthispaper,anewtypeofcementfoamingmachineisdesigned.Inordertosolvetheproblemthattheordinaryfoamingmachineisnotfoaming,theequipmentadoptsthewayofhighpressureairleadgas,andusesaircompressortoleadtheairandliquidpumptosupplyliquid.Thefoamingagentsolutionmixswiththeairinthefoamingpipecontainingfoamedspheres.InordertogetthebubblesindifferentDiameter,twofoamtubesweredesigned.respectively,isWeinstalledthevalvesrespectivelytoselectthefoamingpipeattheconnectingpartofthefoamingpipe,theinletpipeandthesupplyliquidpipe.Consideringthedifferenceoftheamountoffoamrequired,theliquidsuppliedfroomdifferentDirection（PumpingfluidandShengYedou）isalsodesigned.Thenewtypeofcementfoamingmachinecannotonlyensurethestabilityofthepreparedfoam,butalsochangethedensityofthefoambyflowcontrolvalve.

KeywordsCompressedairtypeFoamingtubeBubblediameterGas-liquidmixingratio

全套图纸外文文献

扣扣1411494633

摘要I

AbstractII

1绪论1

1.1泡沫混凝土的产生以及发展1

1.1.1泡沫混凝土的简介1

1.1.2泡沫混凝土的特性1

1.1.2泡沫混凝土的制备2

1.1.3泡沫混凝土的应用3

1.1.4泡沫混凝土在国内外的发展现状5

1.2设计要求及内容8

1.2.1设计要求8

1.2.2设计内容8

2发泡机的总体设计10

2.1发泡机的发泡发泡方法10

2.2发泡方式的选择及其工作原理11

2.2.1发泡方式的确定11

2.2.2空气压缩机型发泡机的优点12

2.3.1压缩空气型水泥发泡机工作原理12

2.3.2压缩空气型水泥发泡机工作原理图12

2.4压缩空气型总体设计方案的确定13

2.4.1供液装置的设计13

2.4.2进气装置的设计14

2.4.3液体控制装置的的设计14

2.4.4发泡管的设计16

2.4.5气阻消除装置的设计17

2.4.6控制系统的设计18

3具体配置的选型19

3.1液泵及空气压缩机的选型19

3.1.1空气压缩机的选型19

3.1.2液压泵的选型19

3.1.3阀的选型20

4.1机架设计的原则21

4.2机架材料的选择21

4.2.1机架材料的选用原则21

4.2.2机架材料截面形状的选择21

4.3机架结构的设计22

4.4支撑结构的设计23

4.4.1空压机与液泵的支撑结构设计23

4.2.2盛液斗的支撑结构设计24

4.4.3发泡管及储气管的支撑结构设计25

4.5机架强度校核26

4.5.1分析载荷情况26

4.5.2机架强度校核27

4.5.3支座底脚螺栓规格的选择27

5.1机箱设计的准则29

5.2机箱设计29

5.2.1顶部面层的设计29

5.2.2前立面板的设计30

5.2.3左立面板的设计30

5.2.4右立面板的设计31

6发泡机配置元件的安装和维护32

6.1空压机的安装和维护32

6.1.1空压机的安装32

6.1.2空压机的维护32

6.2清洗机的安装和维护32

6.2.1清洗机的安装32

6.2.2清洗机的维护32

结论33

致谢34

参考文献35

1绪论

1.1泡沫混凝土的产生以及发展

1.1.1泡沫混凝土的简介

泡沫混凝土是运用液泵供液、气泵送气的方式在水泥发泡机发泡系统中将发泡剂与空气充分地混合在一起来发泡，经过水泥发泡机发泡过程后，将现成的水泥浆与已生产出来的泡沫均匀、充分地混合在一起形成泡沫混凝土。

然后再使用与水泥发泡机相配套的混凝土压力泵传送系统，进行现场施工浇筑成的新型建筑材料。

这种材料具备了明显的保温、轻质的特点。

“轻质混凝土”、“发泡水泥”是泡沫混凝土别的两个叫法，是一种可以应用废渣、价格便宜、节能环保并且具备保温、防火特点的新型施工用料[1]。

泡沫混凝土是依据所需要的用途通过气泵将气体（空气或O2、CO2、N2）导入混凝土水泥浆中（一般利用化学亦或者物理的方法），然后养护成型具备有相当强度的泡沫混凝土。

制备泡沫混凝土的方法是利用水泥发泡机将发泡剂与气体充分混合形成泡沫后再与水泥浆混合。

具体操作为：

首先利用水泥发泡机将发泡剂与气体混合生产出泡沫，而后将泡沫混合进制备好的水泥料浆中，通过相互混合、充分搅拌、浇注成型、自然养护成泡沫混凝土。

1.1.2泡沫混凝土的特性

（1）轻质减重

泡沫混凝土的密度通常为

，在建筑施工中也使用超轻质的泡沫混凝土，这种泡沫混凝土的密度较一般的泡沫混凝土而言是很小的，它的密度仅为单位立方米160千克。

因为泡沫混凝土的密度小、质量轻，所以在建筑施工中可以采用这种轻质的材料，一般可以是建筑物自重降到百分之七十五，有的甚至可以降到百分之七十或者百分之六十。

譬如在楼面、立柱、层面或者内外墙的建筑结构里。

而且，在结构构件中，如果混凝土被这种新型的建筑材料替代的话，构件在承截能力方面将大大地提高。

所以，把泡沫混凝土运用在建筑施工之中是一种具有经济效益的道路。

（2）保温隔热

泡沫混凝土在隔音方面有着良好的性能，是因为它的多孔性特点。

泡沫混凝土经常用作各类建筑物的隔音措施，例如用作高速公路和楼层的隔音板，又比如地下式建筑物的顶层隔音板等等。

泡沫混凝土是不可燃烧的，因此它具有很好的耐火性能[2]。

而泡沫混凝正是一种无机材料，所以把泡沫混凝土运用进建筑物，这样建筑物的防火安全性能能后很好地提高。

（3）整体性能

能够通过现场浇筑的方式，将其和主要的工程建筑整体性地结合在一起多孔减震泡沫混凝土能够很好地把外界对它的冲击分散掉和吸收完。

（4）良好的防水能力

泡沫混凝土有着多而密的封闭孔，所以较其他混凝土吸收水分少，因此它的防水能力比较高。

（5）使用寿命长

现浇泡沫混凝土的寿命跟主体工程一致。

（6）易于加工

除了在场地、环境局限的工厂内易于加工生产各式各样的泡沫混凝土成品之外，泡沫混凝土还可以在施工现场墙体、屋面、地面的现浇工程中发挥它的作用。

它的加工不受场地的影响。

（7）具有环保效果

用于生产的发泡剂是不像其他建筑材料含有有毒物质的，比如甲醛、苯类有毒物质，因此使用泡沫混凝土这种施工材料是环保的，对环境是无污染的，对人体是无害的，是一种值得推广和使用的新型建筑材料。

（8）施工方便

在施工过程中，水泥发泡机的使用能够将施工过程自动化，利用压力泵可将生产出的泡沫混凝土输送到约两百米的竖直高度上去。

输送的体积在一个工作日里能够达到一百五到三百立方米。

（9）其他性能

泡沫混凝土虽然作为一种轻质的建筑和保温材料，但是它的抗压能力是很好的，一般能够承受0.5到22.2兆帕斯卡的压强。

它能够很好的吸收其所受的冲击能量。

另外，在其制备过程中，工业生产所残余的废渣得到充分的利用，因此，在价格方面，泡沫混凝土在市场销售中具有自身的价格优势和竞争力。

1.1.2泡沫混凝土的制备

制备泡沫混凝土的基础材料是很简单明了的，水、泡沫、水泥是必不可少的，不过在此基础材料的基础上还须添加一些其他的材料，分别为外加剂、骨料和填料。

与制备非泡沫混凝土一样，在制备泡沫混凝土过程中常添加的外加剂一般为促凝剂、防水剂、缓凝剂、以及减水剂。

并且在制备泡沫混凝土时一般用作填料和骨料的材料分别为：

膨胀珍珠岩、苯脱克细骨料、粉状煤灰、膨胀聚苯乙烯、细碎石屑、陶粒以及必不可少的砂子。

制备泡沫混凝土的过程有两种。

一种是干砂浆法制备泡沫混凝土，另一种则是湿砂浆法制备方法[3]。

其中湿砂浆法制备泡沫混凝土是以往工地施工过程中最常见的生产方式，这种制备方法最主要的生产设备就是搅拌机，它是先将水泥，砂子，水在搅拌机里充分搅拌混合成水泥浆，然后再将生产好的水泥砂浆用混凝土车运送到施工现场，到了施工现场后再将现场制备好的泡沫掺入已制备好的水泥砂浆，利用搅拌机再次充分搅拌混合，形成所需要的泡沫混凝土。

干砂浆法的生产方式就是比较直接了，直接将施工所需要的材料运送至施工现场，然后将运送至现场的制备材料利用搅拌机与水搅拌混合，在充分搅拌混合后，再加入已制备好的泡沫注入搅拌机，与之一起充分搅拌混合形成所需要的泡沫混凝土材料。

这两种方式在制备好泡沫混凝土后就可以直接用于现场施工了。

1.1.3泡沫混凝土的应用

（1）泡沫混凝土在我国的应用

最近几年以来，建筑施工的节能在我国越来越受到重视。

在政府的建筑施工节能政策的趋势下，我国建筑行业节能施工材料有了进一步的进展。

其中一项就是新型建筑节能保温材料-泡沫混凝土。

泡沫混凝土集节能、保温等优点于一体，以它这些良好的特性跻身于建筑节能材料的行列中，不但如此，泡沫混凝土也用于其他的方面。

当前，在我国它的应用情况大致如下几点：

用作泡沫混凝土砌块：

泡沫混凝土被运用作砌块。

在我国华南地区一带，泡沫混凝土通常被用作填充结构框架，一般密度等级为一立方900到1200千克，这种运用方式使泡沫混凝土轻质、隔热、高强的特点得到了充分的发挥。

尤以广东在广东省每年有达600000立方的泡沫混凝土被用作混凝土砌块。

在我国华北平原，泡沫混凝土理所当然地成为建筑保温材料了。

哈尔滨建筑大学研制出了用于城市楼房建设的新型混凝土砌块，这是一种规格为2003毫米的泡沫混凝土砌块。

这种砌块不导热、能抗冻、轻质、价格低廉、耐火、易于施工，一般被用作保温才来哦或者非承重材料。

用作轻质墙板：

目前市场上用于户与户、室与室之间隔断墙的材料大都价格比较高，因此限制了这些隔断材料的推广和使用。

我国科学家经过不懈地努力研究并且开发了泡沫混凝土轻质墙板的技术，这种技术的诞生，使其在隔断墙方面的应用得到了推广。

该产品由百分之十五以下的膨胀珍珠岩、一定量制备好的泡沫、百分之三十到百分之四十的粉煤灰以及百分之四十五到百分之六十五的硫铝酸盐水泥材料生产而成。

与以往的隔断墙材料相比，泡沫混凝土材料的隔断墙明显存在价格优势，有利于其推广和使用。

用作地基补偿：

自由沉降在建筑物施工过程中是一种普遍的现象，这种情况的产生是由于建筑物本身各部分因自重受力不均而导致的。

所以建筑物的自由沉降差别在建筑施工过程中也同样是难免的，这就需要在建筑施工过程中填加软质材料，发挥地基补偿的作用。

而泡沫混凝土恰好能做到这点。

（2）泡沫混凝土在国外的应用

近年来，国外许多国家，比如英美等欧洲国家，包括日韩等亚洲的国家不断地扩大泡沫混凝土在建筑施工领域中的应用，不但工程进度能够得到加快，而且工程的质量也不落下，也得到了很大地提高。

泡沫混凝土在国外的应用大致为：

用作挡土墙：

因为泡沫混凝土具备轻质的这一特点，将其填加入港口岩墙的后面，可以降低港口岸边岩墙垂直、侧向的双向载荷。

同时也是因为泡沫混凝土有着很好的粘着性，这种良好的特性使得泡沫混凝土不会水平向岩墙施加压力，能够保持岸墙的基本水平高度，减少沉降，缩减岸墙的维修和保养费用，起到了节约、节能的作用。

泡沫混凝土因其轻质还被用作岸堤、坡道边缘的稳固材料，它取代了原本的土壤，增加了边坡和路堤的稳定性

运动场地和跑道的修建：

泡沫混凝土具有轻质、渗水性好的特点，把它用作运动场的地面基础，再把人造草皮之类的覆盖在其上面。

曲棍球、网球和足球运动场的泡沫混凝土密度一般为每立方米800到900千克。

田径跑道则是在基础层上覆盖5毫米厚度的塑胶、多孔沥青表面。

用作钢筋混凝土夹芯：

将泡沫混凝土具有高强度、隔热性、轻质量等良好的特性应用在钢筋混凝土构件的夹芯之中。

废弃管线回填：

在当前建筑领域里，经常遇到废弃不用内剩有化学物质品或者油类物质的管道线路、废弃不用的排污水管、废弃的地下储油柜包括另类的地下空穴等，这些废弃的设施常常容易引发火灾或者地表的坍塌。

在这种情况下，就可以将制备好的泡沫混凝土填入这些废弃的设施中以杜绝后期可能引发的安全隐患[4]。

这种泡沫混凝土回填废旧设施的方法不但费用少，而且比较简易、稳定、安全。

在回填施工过程中，地下废弃管道的粗细以及地下的水位决定了所需采用的泡沫混凝土的密度，一般范围在每立方米600到1100千克。

贫混凝土填层：

在此施工过程中使用弯曲性较好的软质管路，但是泡沫混凝土对此在很大程度上展现出它的工作度和适应能力。

因为泡沫混凝土这样的特点，所以经常被用于此施工中。

在对隔热性能要求很高的情况下，便采用密度是500千克每立方米的泡沫混凝土，此时填层的厚度一般平均在0.1到0.2米之间。

在对隔热性能要求比较低的情况下，泡沫混凝土密度通常为1200千克每立方米，填层厚度为0.05米。

屋面边坡施工：

泡沫混凝土价格低、重量轻、施工速度较快等特点也使得它应用于屋面边坡的施工。

边坡的坡度一般为10毫米每米，厚度在3到20厘米之间，所采用的密度在每立方米800到1200千克之间。

储罐底部支撑：

将泡沫混凝土浇筑成凸形地基，然后装有化学品或者粗油的钢质储罐的底部刚好放置其上，这样就能够确保在焊接整个储罐底部的支撑时，整个储罐底部保持在最佳应力状态。

有了这样的底部支撑，储罐便可以使用薄板底部。

用作园林绿化：

园林中随处可见的垃圾箱、石凳以及奇形怪状的假山等都是泡沫混凝土应用于园林绿化的具体体现。

其他应用方面：

泡沫混凝土也可以应用于各种施工过程的填充，例如填充防火墙以起到绝缘防火作用，填充楼面以起到隔声作用;包括各种类型的线路隔离，比如供水管路的隔离、供电管线的隔离等等。

总而言之，泡沫混凝土用于建筑施工节能这一方面[5]。

在随后并且可能很长的一段时间内，泡沫混凝土的节能特性的运用都将是最主要的部分。

当然，随着泡沫混凝土应用领域的拓展以及其应用技术的不断研究和开发，泡沫混凝土被应用于其他方面的比重会慢慢的增加，这也是不可阻挡的一种趋势。

其用于建筑节能方面的具体情况有以下几个方面：

屋面的保温隔热：

其中水泥瓦、保温板、屋面隔热砖、夹心波瓦等属于制品类。

聚苯颗粒与泡沫复合保温隔热层、现浇泡沫混凝土屋面隔热层属于现浇类。

墙体的隔:

保温其中各类泡沫混凝土砌块、和各种内外保温墙板属于制品类。

现浇泡沫混凝土墙体属于现浇类。

墙面的隔热保温:

其中外墙内外保温系统、发泡文化砖以及文化石属于制品类。

用于喷涂墙面保温层属于现浇类。

地面的隔热保温:

其中地面保温板、砖属于制品类。

现浇地面保温层属于现浇类。

1.1.4泡沫混凝土在国内外的发展现状

泡沫混凝土有着普通泡沫混凝土不可相比拟的特性，那就是它的密度是随机可变的。

目前，在全球建筑行业中，泡沫混凝土被广泛地应用，并且应用的领域在其不断被研究开发的时代背景下得到不断地扩大。

（1）泡沫混凝土在国内的发展现状

在2010之前，这种新型建筑材料很少为人所知。

但是在央视新址、沈阳皇朝万鑫大厦、上海胶州路教师公寓这三把大火之后，泡沫混凝土便从此展现在人们的眼前，不断地为人所知晓。

在泡沫混凝土年产总量方面：

在过去的一年里，我国泡沫混凝土超过了两千五百万立方米的生产总量，这些生产出来的泡沫混凝土被用于各种工程领域，比如道桥隧工程领域、住宅领域、建筑隔热保温领域。

依据发泡方式的不同，泡沫混凝土的制备方法可分为化学法和物理法。

物理法一般应用于现浇类施工，譬如各种隔热保温层的现浇、桥路施工、泡沫混凝土回填、以及墙体的现浇。

相比较物理法发泡而言，化学法能够得到强度较高的泡沫混凝土，一般被应用于制品类，譬如复合夹心墙体及隔断墙、内外墙的保温板、装配式住宅等等。

在泡沫混凝土企业分布方面：

据统计，在过去的2014里我国有总数达一千多家泡沫混凝土企业。

企业分布数量由低到高的地域次序大致为：

青海、新疆、宁夏、广西、甘肃、云南、吉林、上海、江西、天津、福建、湖南、贵州、重庆、安徽、湖北、广东、内蒙古、陕西、黑龙江、浙江、北京、山西、辽宁、山东、河北、河南、四川、江苏；泡沫混凝土行业在所有地域中最不发达的是西藏和海南等地处偏远的省区，这些区域加大发展泡沫混凝土企业的力度。

在这一千多家泡沫混凝土企业中，约有百分之六十以上的泡沫混凝土企业以现浇为主，百分之二十的泡沫混凝土是以制品为主的，生产加工设备的企业只占了总数的百分之十左右，而以生产发泡剂为主的泡沫混凝土企业只占不足百分之十的比例。

企业分布见图1-1。

图1-12014年泡沫混凝土企业分布

在应用领域方面：

屋面保温隔热、现浇地暖绝热、回填、垫层是泡沫混凝土目前最大的应用领域。

我国当前的泡沫混凝土现浇类施工量已经居于世界第一的位置。

各种现浇类保温层施工技术已经发展到一定水平。

但是与国外泡沫混凝土相比，我国泡沫混凝土制品还是有很大的距离的，技术水平较之偏低，没有被普遍使用的产品，国外的整体规模跟我国相比也比较大。

在发泡剂方面：

发泡剂是制备泡沫混凝土的核心成分，目前，我国市场上发泡剂的主要种类有：

松香类发泡剂。

近几十年来，国内泡沫混凝土行业一直使用松香热聚物类或松香皂的发泡剂进行泡沫混凝土的制备。

这是我国第一代发泡剂，一直到现在仍然还在被大量地使用，这种发泡剂的缺点就是稳定性太差。

合成类发泡剂。

1980以后，表面活性剂工业在我国慢慢地开始发展，泡沫混凝土行业进入了应用合成类泡沫剂的时代，这种合成类发泡剂剂发泡多、起泡容易，但是它同时也对水泥的强度有影响，并且泡沫的壁厚太薄、稳定性也差。

蛋白类发泡剂。

1990年以后，国外的水泥发泡剂迅速发展，美、德、意等国家先后成功研究开发出此种新一类发泡剂。

这种在当时新型的发泡剂凭借其高稳定性的特性，顺利地打入我国的发泡剂市场，之后被广泛地应用在泡沫混凝土行业，这是我国的第三代发泡剂。

随后我国也紧跟国际步伐，开发出了植物蛋白发泡剂和动物蛋白发泡剂，这一类发泡剂后来被广泛地应用在沿海地区的建设之中。

我国的动植物蛋白泡沫剂也逐渐兴起，并且在某些地区得到了广泛应用。

复合型发泡剂。

随着建筑施工技术和要求的逐步提高，在这种大环境下，针对高要求的泡沫混凝土，复合型发泡剂也随之诞生了。

这种发泡剂具备多种成分、多种功能的特点，不再是以往单一成分、单一功能的水泥发泡剂。

这种复合型的水泥发泡剂就是我国的第四代发泡剂。

这一代发泡剂是由多种成分复合的，组分之间相互取长补短、优势互补。