Генерация пены

Характеристики

Пенообразователь для бетона может быть органическим или синтетическим. Синтетика, по сравнению с натуральным продуктом, имеет более низкую цену и применяется для производства изделий невысокого качества.

При использовании химии увеличивается время изготовления блоков. Прочность пенобетона будет ниже. Попытка улучшить качество приведет к подорожанию производства и снижению его рентабельности.

Некоторые пластификаторы вступают в реакцию с синтетикой, и поэтому выбор компонентов ограничен.

Цена за кг образователя пены варьируются от 70 р. и выше. Использовать синтетику можно как в схемах, основанных на баротехнологии, так и в классических вариантах с пеногенератором:

1. Баротехнология — процесс менее затратный, простой. Базовые компоненты искусственного камня — вода, цемент, песок или зола — вводятся в герметичный смеситель вместе с пенообразователем. Затем в емкости для смешивания повышается давление, при котором состав перемешивается. В процессе размешивания происходит насыщение раствора воздухом. Для ускорения и регулирования структурообразования возможно использование функциональных добавок.
2. Пеногенератор нужен для того, чтобы изготовить пену отдельно. Он представляет собой емкость, в которую заливается образователь пены. Состав из нее подается в камеру смешивания, где соединяется с воздухом от насоса или компрессора. Эмульсия через жиклер или сопло Лаваля поступает в пенопатрон, предназначенный для вспенивания исходного вещества. На выходе получается пена, качества которой меняются за счет регулировки вентилей подачи пенообразующей эмульсии и воздуха. Они ставятся перед камерой смешивания вместе запорными кранами.

Пенообразователи органические (белковые или протеиновые)

Относятся к более качественным добавкам. При их использовании получают бетон, полностью соответствующий ГОСТ 25485 — 89.

Органика имеет ряд достоинств:

1. Искусственный камень готовится быстрее.
2. После заполнения формы масса бетона более устойчива.
3. Состав блоков более натурален.
4. Можно делать бетон высокой плотности.

Натуральные образователи являются лучшим выбором, но стоят дороже. Поэтому многие производители стройматериалов предпочитают самостоятельное изготовление состава и производящих пену установок — пеногенераторов.

Промышленностью выпускаются разные виды органических образовательной пены.

Например, протеиновый состав «Эталон» представляет из себя темно-коричневую жидкость с плотностью при 20° С 1110 кг/м3. Состав застывает при -250°С, имеет водородный показатель рН около 7, не изменяет своих свойств при размораживании. Хранить его можно при температуре — 50°С…+ 40°С в оригинальной упаковке в течение 24 месяцев в месте, куда не попадают прямые солнечные лучи.

Техническая пена, которая получится при использовании «Эталона», будет иметь следующие характеристики:

• пенообразователи разводится от 1:60 до 1:40 в зависимости от нужной концентрации рабочего раствора;
• в качестве растворителя используется вода;
• пена при равномерной микропористой структуре имеют белый цвет;
• кратность — 7-50;
• из 1 кг образования пены получают 830 л пены при стойкости не менее 98%.

Структура пен

Двухмерная пена

Треугольники Плато между воздушными пузырьками в пене

Для пен, особенно высокократных, характерна ячеистая пленочно-каналовая структура, в которой заполненные газом ячейки разделены тонкими плёнками — стенками пузырьков. Три сходящиеся плёнки, расположенные под углом 120°, образуют канал (треугольник Плато, канал Плато — Гиббса, канал Гиббса — Плато; см. рисунок), четыре канала с углом между ними около 109°28′ сходятся в одной точке и образуют узел. Наиболее типичной формой ячейки в монодисперсной пене является пентагональный додекаэдр (двенадцатигранник с пятиугольными гранями), часто с 1-3 дополнительными гранями; среднее число плёнок, окружающих ячейку, обычно близко к 14. В низкократной пене форма ячеек близка к сферической и размер плёнок мал.

СИСТЕМЫ ПЕННОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ ПОЖНЕФТЕХИМ

Склады и складские помещения с хранением ЛВЖ и ГЖ по СП 5

Резервуары с нефтью и нефтепродуктами, резервуарные парки

Сливоналивные эстакады (железнодорожные эстакады слива и налива нефтепродуктов, установки тактового налива)

Сливоналивные эстакады (автомобильные эстакады слива и налива нефтепродуктов)

Самолетные и вертолетные ангары, ангары для крупногабаритной техники

Вертолетные площадки и вертодромы

Маслоподвалы и другие объекты с хранением и обращением ЛВЖ и ГЖ

Морские нефтяные и нефтегазовые платформы (шельфовые)

Морские пирсы, причалы, суда, танкеры

Масляные силовые трансформаторы, реакторы

Технологические наружные установки (переработка нефти и нефтепродуктов)

Склады, складские здания и помещения по СП 155

Состав пенобетона

Популярность этого материала на рынке во многом объясняется простотой его изготовления, доступной стоимостью и отличными эксплуатационными характеристиками. Изготавливается пенобетон из недорогих материалов, которые можно с лёгкостью приобрести в большинстве строительных магазинов. Основными компонентами являются:

• Портландцемент, с прочностью не ниже М400.
• Вода.
• Песок.
• Пенообразователь.

В зависимости от соотношения используемых компонентов показатели плотности конечного материала могут колебаться в диапазоне 60−600 кг/м3. Для изготовления легких разновидностей блоков песок не используется, а в качестве добавки возможно применение керамзита.

Качество полученного материала будет во многом зависеть от используемого песка, который не должен содержать посторонних примесей. Водоцементное соотношение в растворе составляет не менее 0,38, что позволяет обеспечить заданную плотность материалу. Следует четко соблюдать рецептуру приготовления, тщательно вымеряя используемые массовые доли тех или иных компонентов.

Технология изготовления

Залогом качества изготовленных своими руками пеноблоков станет равномерное распределение портландцемента в готовой смеси. Для такого равномерного распределения цемент замешивают с сухим песком до получения однородного цвета и лишь после этого добавляют воду и пенообразователь.

Для изготовления пеноблоков потребуется использовать стандартную гравитационную бетономешалку, которая способна работать на невысоких оборотах. Только в этом случае удается добиться максимально возможной пористости материала, а изготовленные блоки будут отличаться прочностью, надежностью и долговечностью.

Также возможно изготовление пеноблоков с использованием скоростных смесителей небольшого объёма. По этой технологии цемент в бетономешалке смешивают с сухим песком, тщательно перемешивают, добавляют воду и пенообразователь, после чего на высокой скорости осуществляют замешивание раствора с образованием большого количества мелких воздушных ячеек. Полученную смесь формуют в разборных формах, в которых пенобетон застывает и затвердевает в течение нескольких суток.

Белковые и синтетические концентраты

Прообразом современных пенообразователей является бычья кровь и экстракт из мыльного корня, которые использовались строителями в конце XIX и начале XX века. Такой ячеистый бетон отличался прочностью и великолепными показателями эффективности. Сегодня в качестве пенообразователей применяют специальные химикаты, которые характеризуются простотой использования и полной безопасностью для человека. Соответственно, такой материал отличается экологической чистотой, и при этом по показателям теплоэффективности он превосходит дерево и керамический кирпич.

Всё, что останется сделать, это загрузить полученную пену в бетономешалку, добиться равномерности стройматериала и использовать для его формовки разборные пластиковые или деревянные формы.

Также возможно добавление в воду концентрата пенообразователя непосредственно при смешивании раствора в миксере, работящем на высоких оборотах. За счёт турбулентности и быстрого вращения лопастей в бетономешалке образуется пена, после чего в полученную смесь добавляют песок и цемент. Качество такого раствора, приготовленного по упрощенной технологии, будет несколько хуже, нежели у материала, выполненного с использованием пеногенераторов.

https://youtube.com/watch?v=5XFdJPaHL78

Эксплуатационные характеристики и свойства ячеистого бетона будут зависеть от типа используемого пенообразователя. На сегодняшний день наибольшее распространение получили два следующих типа компонентов:

• Белковые.
• Синтетические.

Также недостатком синтетических пенообразователей является меньшая прочность стеновых блоков, поэтому такой материал можно использовать исключительно для возведения лёгких одноэтажных домиков.

Белковые пенообразователи изготавливаются из сырья животного происхождения. Наибольшее распространение получила технология гидролиза бычьей крови. Также для производства таких компонентов может использоваться древесная зола, в которую добавляют небольшое количество мыльного раствора. Именно натуральные протеиновые пенообразователи для пенобетона считаются одними из самых лучших, так как отличаются полной экологичностью, обеспечивая необходимую прочность и плотность готового материала.

Применение

Пена в пожаротушении

В ряде случаев практического применения пен важны такие их свойства, как вязкость, теплопроводность, электропроводность, оптические свойства и т. д. Пены находят широкое применение во многих отраслях промышленности и в быту:

• В быту: пенные моющие средства для ванн, чистки ковров и мебели.
• В пожаротушении: при возгорании ёмкостей с легко воспламеняющимися жидкостями, при тушении пожаров в закрытых помещениях — в подвалах, на судах и в самолётах.
• В строительстве: устройство кровли, гидроизоляция и утепление фундаментов, звукоизоляция стен.
• В горнорудной промышленности: использование пенной флотации для обогащения полезных ископаемых; предотвращение промерзания полигонов для добычи полезных ископаемых открытым способом в условиях Крайнего Севера; изготовление взрывоустойчивых и изолирующих перемычек в шахтах и рудниках.
• В отделке текстильных материалов.
• В кулинарии: кондитерские пены, муссы, торты, бисквиты и др.
• В сфере развлечений: пенные вечеринки, дискотеки, шоу.

Пены с твёрдыми тонкими стенками (аэрогели, пенопласты) широко используются для изготовления тепло- и звукоизолирующих материалов, спасательных средств, упаковки и др.

Свойства пен

Пены по своей природе близки к концентрированным эмульсиям, но дисперсной фазой в них является газ, а не жидкость. Пены получают из растворов поверхностно-активных веществ. Для повышения их устойчивости в растворы ПАВ добавляют высокомолекулярные вещества, повышающие вязкость растворов.
В качестве характеристик пены используется комплекс свойств, всесторонне характеризующих пену.

• Пенообразующая способность раствора — количество пены, выражаемое её объёмом (см³) или высотой столба (м), которое образуется из заданного постоянного объёма пенообразующего раствора при соблюдении некоторых стандартных условий пенообразования в течение постоянного времени.
• Кратность пены, которая представляет собой отношение объёма пены к объёму раствора, пошедшего на её образование.
• Стабильность (устойчивость) пены — её способность сохранять общий объём, дисперсность и препятствовать вытеканию жидкости (синерезису). Часто в качестве меры стабильности используют время существования («жизни») выделенного элемента пены (отдельного пузырька или пленки) или определённого объёма пены.
• Дисперсность пены, которая может быть охарактеризована средним размером пузырьков, распределением их по размерам или поверхностью раздела «раствор-газ» в единице объёма пены.

Критерии выбора генераторов пены для пожаротушения промышленных объектов

Выберите характеристику:
—Устойчивость к высоким температурамУстойчивость к взрывуУстойчивость к ветруВозможность испытаний без подачи пены в нефтепродуктФорма струиОптимальный генератор пены

«+» — требуется, «-» — не требуется

Транспортировка и хранение

По ГОСТу пенообразователи не включены в реестр опасных веществ, поэтому на них действуют обычные требования к перевозке.

На заводе перед погрузкой тара очищается, удаляются следы любых реактивов. Для расчета предела заполнения берется величина не более 95%, затем емкость герме-тично закрывается. На пломбе обязательно указываются: страна-производитель, дата выпуска, идентификатор партии, количество продукции, номер места и вес.

Перевозка подобных грузов проводится железнодорожными составами (в цистернах с универсальным механизмом слива, в крытых вагонах). Для транспортировки по автомобильным трассам пенообразователь загружается в бочки из металла или полимерного материала. Фторсодержащие вещества перевозят также в стеклянной таре.

Установка подогрева – главная особенность перевозки в зимнее время.

Если пенообразователь во время транспор-тировки замерзает, рекомендация по работе с таким раствором выглядит следующим образом:

1. Его отправляют в помещение с температурой 20-30 0С.
2. Оставляют размораживаться, не разбавляя.
3. Перемешивают и затем разгружают.

Действия можно проводить несколько раз, на заводские характеристики растворов это не влияет.

Стационарное хранение пенообразователя осуществляется в концентрированном виде. Его размещают в закрытые емкости с полимерным покрытием или в тару из нержавейки

Особенно важно соблюдать этот принцип с фторсодержащими веществами. Недопустимо хранить пенообразователи в обычных железобетонных емкостях без специального покрытия

Чтобы качества продукта оставались неизменными, нужно обеспечить температуру в помещении от 5 до 40ºС. Оптимальной считается около 20ºС. При соблюдении правил можно хранить пенообразователь довольно долгое время. Минимальный срок годности – 10 лет.

Фторированные пенообразователи:

Особое место в нашем ассортименте занимают фторированные пенообразователи для пожаротушения.

— пенообразователи ПО-6ТФ, ПО-6ТФ марка Б применяются для тушения нефтепродуктов и топлив, могут применяться для различных способов тушения:  при подаче пены навесными струями, при подслойном способе тушения, в ручных огнетушителях, спринклерных системах и других видах пожарной техники.  Обеспечивают быстрое тушение путем формирования на горящей поверхности водной пленки, подавляющей испарение и окисление горючего. ПО-6ТФ марка Б специально разработан для подслойного тушения нефтепродуктов пеной низкой кратности. ПО-6ТФ и ПО-6ТФ марка Б могут выпускаться с температурой застывания от минус 5°С до минус 35ºС и ниже.

— пенообразователи ПО-6ТФ-У, ПО-6ТФ-У марка Б предназначены для тушения пожаров классов А и В с применением пены низкой и средней кратности, включая тушение в классе В углеводородных топлив и водорастворимых (полярных) жидкостей. За счет формирования на горящей поверхности полимерной пленки, подавляющей испарение и окисление горючего, предотвращается повторное возгорание даже при повреждении слоя пены. ПО-6ТФ-У марка Б применяется в виде пены низкой кратности.

— концентрированные пенообразователи ПО-3ТФ, ПО-3ТФ марка Б применяются в рабочей концентрации 3% с использованием пресной и морской воды для тушения нефтепродуктов и топлив, могут применяться в различных способах тушения:  при подаче пены навесными струями, при подслойном способе тушения, в ручных огнетушителях, спринклерных системах и других видах пожарной техники. ПО-3ТФ марка Б разработан для подслойного тушения нефтепродуктов пеной низкой кратности. ПО-3ТФ и ПО-3ТФ марка Б могут выпускаться с температурой застывания от минус 5°С до минус 35ºС и ниже.

Каждый пенообразователь для пожаротушения производства АО  «ИВХИМПРОМ»  отличается стабильным составом, постоянством свойств и «большим запасом» показателей качества  при длительном хранении.

Наряду с поставкой высококачественной конкурентоспособной отечественной продукции АО  «ИВХИМПРОМ» может предложить потребителю широкий комплекс послепродажных услуг – консультации по вопросам организации хранения и условиям применения, оказания услуг анализа качества и определения пригодности пенообразователя любого типа, находящегося на хранении, а также утилизации снимаемых с хранения на компенсационной основе.

Что такое пенообразователь

В 2007 г. были утверждены новые правила по работе с растворами для образования вещества. Требования биобезопасности для людей и природы, порядок их примене-ния, перевозки, хранения и т. д. раскрыты в официальных рекомендациях МЧС России от 27.08.2007 г. При их разработке учтены ГОСТы продукции, НПБ 304-2001, международные и европейские стандарты.

Скачать полный текст документа можно на сайтах юридической направленности. Действующая до этого дня инструкция 1996 г. утратила силу.

Быстро охладить вертикальные стальные резервуары (РВС), устранить возгорание внутри зданий, на АЗС, в складских помещениях с горючими материалами – во всех ситуациях требуется применение пенообразователей.

Тушение пожара проводится разными способами, в т. ч. и с помощью стационарных модулей (например, УВП-400).

На предприятиях также применяются установки водяного и пенного автоматического пожаротушения:

• дренчерные. Запуск производится после срабатывания противопожарной сигнализации;
• спринклерные. Система срабатывает при изменениях температуры внутри помещения. При достижении критического уровня открывается тепловой замок, и из подключенного трубопровода подается водный или пенный раствор;
• спринклерно-дренчерные – разнообразные сочетания первых двух систем;
• роботизированные монтируются на больших объектах и управляются программами. Существуют также модульные компактные устройства, создающие высокократную пену;
• системы с принудительным пуском.

Узел управления контролирует все, что входит в автоматическую установку: трубопроводная арматура, запорные элементы и другие. При этом нормативы и ГОСТы содержат четкие требования к гидравлическому и пневматическому давлению, мощности потребляемой электроэнергии, количеству насадок, времени срабатыванию автоматических установок.

Детальная информация видна на видео:

Классификация

Вещества для образования пены могут состоять из разных химических элементов.

Общепринята классификация видов растворов по этому признаку:

• синтетические;
• фторсинтетические;
• протеиновые;
• фторпротеиновые.

Еще одно определяющее качество – характеристики воды. Она содержит разную концентрацию неорганических солей, поэтому выпускаются вещества для обычной, жесткой или морской структуры.

По степени вредности для природной среды пенообразователи делятся на:

• «мягкие», которые быстро распадаются на безопасные элементы;
• «жесткие», медленно или совсем не разлагаются в естественных условиях.

Характеристики

Производство таких пенообразователей имеет невысокую себестоимость, технология хорошо отработана. Низкая цена – причина повсемест-ного использования и популярности растворов.

Однако они уступают другим видам средств по эффективности тушения. В состав пенообразо-вателя общего назначения для пожаротушения входят анионные углеводородные ПАВ, а также ингибитор коррозии.

По внешнему виду это однородная жидкость желтого или коричневого оттенка, без осадка и посторонних примесей.

Вот некоторые характеристики пенообразователей:

• плотность (марка ПО-ЗНП имеет максимальное значение, не менее 1100 кг м3. Если тушение огня проводится из бака пожарной машины, требуется добавление воды в пропорции 1:2);
• водородный (рН);
• процент концентрации (например, на 1 л вещества при 4% потребуется 24 литра воды);
• кинематическая вязкость.