Koks yra oro įtraukimo agento mechanizmas?

Orą sutraukiančios medžiagos dažniausiai yra anijoninės aktyviosios paviršiaus medžiagos. Vandens ir oro sąsajoje hidrofobinės grupės yra orientuotos į oro pusę, o cemento ir vandens sąsajoje cementas arba jo hidratacijos jonai yra adsorbuojami su hidrofilinėmis grupėmis. Hidrofobinės grupės yra atstumiamos nuo cemento ir jo hidratacijos jonų, suformuojant hidrofobinį adsorbcijos sluoksnį, kuris linkęs artėti prie oro paviršiaus. Dėl šio joninio priartėjimo prie oro paviršiaus ir orą sutraukiančių agentų molekulių adsorbcijos oro ir vandens sąsajoje vandens paviršiaus įtempis žymiai sumažėja, todėl maišymo metu betone susidaro daug mažyčių oro burbuliukų. Šie burbuliukai turi kryptingą adsorbcijos sluoksnį su tuo pačiu krūviu, todėl jie atstumia vienas kitą ir pasiskirsto tolygiai. Kita vertus, daugelis anijoninių orą sutraukiančių medžiagų nusodina kalcio druskas didelio kalcio kiekio cemento tirpaluose, kurios adsorbuojasi ant burbuliukų plėvelės ir veiksmingai neleidžia burbulams sprogti. Įterptos mažos, vienodos putos tam tikrą laiką gali išlikti stabilios.

Iš aukščiau pateikto mechanizmo matyti, kad orą sutraukiančių medžiagų sąsajos aktyvumas yra panašus į vandens reduktorių. Skirtumas yra tas, kad vandens reduktorių paviršinis aktyvumas daugiausia vyksta skysčio ir kietos medžiagos sąsajoje, o orą sutraukiančių agentų paviršinis aktyvumas daugiausia vyksta dujų, skysčio ir kietos medžiagos sąsajoje. Akivaizdu, kad pagrindinė orą sutraukiančių medžiagų funkcija yra oro burbuliukų įvedimas, o po to vyksta sklaidos ir drėkinimo veiksmai.

Kai sausas skiedinys, kuriame yra orą sutraukiančių medžiagų, maišomas su vandeniu, medžiagos žymiai sumažina vandens paviršiaus įtempimą ir paviršių energiją, todėl maišymo metu lengvai susidaro daug mažų uždarų oro burbuliukų. Daugumos šių burbuliukų skersmuo yra mažesnis nei 200 μm.

Orą sutraukiančios medžiagos fiziškai veikiant į skiedinį patenka stabilių mikroburbuliukų. Tai sumažina šlapio skiedinio tankį, pagerina apdirbamumą ir padidina šlapio skiedinio išeigą. Skiedinyje sulaikytas oras pagerina betono šilumos izoliacijos savybes, bet taip pat sumažina jo stiprumą. Orą sutraukiančių medžiagų dozė skiriasi priklausomai nuo sauso skiedinio tipo ir naudojamos orą sutraukiančios medžiagos, tačiau paprastai ji yra labai maža, paprastai 0.002% iki 0,01 % cemento masės, neviršijant 0,05 % cemento masės.

Skiedinio oro kiekiui įtakos turi įvairūs veiksniai, įskaitant cemento ir priedų charakteristikas bei kiekį, vandens ir cemento santykį (vandens ir rišiklio santykį), orą sugeriančių medžiagų tipą ir dozavimą, užpildų kokybę ir dalelių pasiskirstymą, užpildų tipą ir talpą. skiedinio maišytuvas, maišymo temperatūra, mišinio konsistencija ir aplinkos temperatūra. Nors pridedamas orą sutraukiančios medžiagos kiekis yra labai mažas, jis turi didelę įtaką sauso skiedinio veikimui. Pagrindinės jo funkcijos yra šios:

Sauso skiedinio darbingumo gerinimas

Įmaišius orą sutraukiančių medžiagų betono mišinyje susidaro daug mažų uždarų oro burbuliukų. Šie mikroburbuliukai veikia kaip rutuliniai guoliai, sumažindami atsparumą trinčiai tarp užpildo dalelių ir taip padidindami betono mišinio takumą. Jei takumas yra pastovus, vandens kiekis gali būti sumažintas. Tuo pačiu metu, kai vanduo tolygiai pasiskirsto daugybės oro burbuliukų paviršiuje, sumažėja laisvai judančio vandens kiekis, dėl to sumažėja šlapio skiedinio nutekėjimas ir atitinkamai padidėja vandens sulaikymas bei sukibimas.

Sauso skiedinio stiprumo mažinimas

Dėl daugybės oro burbuliukų sumažėja skiedinio laikančioji sritis, todėl sumažėja betono stiprumas. Tačiau orą sutraukiančios medžiagos turi tam tikrą vandens kiekį mažinantį poveikį (ypač orą sutraukiančios vandens reduktorius, kurie turi didesnį vandens kiekį mažinantį poveikį). Sumažintas vandens ir cemento santykis tam tikru mastu kompensuoja stiprumą. Tačiau pridėjus orą sutraukiančių medžiagų, vis tiek sumažėja skiedinio stiprumas, ypač gniuždymo stipris. Todėl orą sutraukiančių medžiagų dozė turi būti griežtai kontroliuojama, o optimali dozė turėtų būti nustatyta atliekant oro kiekio, darbingumo ir susijusio skiedinio stiprumo bandymus. Be to, dėl daugybės oro burbuliukų, skiedinio elastinė deformacija didėja, tamprumo modulis mažėja, o tai naudinga gerinant skiedinio atsparumą įtrūkimams.

Skiedinio nepralaidumo ir atsparumo šalčiui didinimas

Orą sutraukiančios medžiagos sumažina betono mišinių kraujavimą (paprastai sumažina kraujavimą 30–40 %). Dėl to sumažėja ir kapiliariniai kraujavimo kanalai. Tuo pačiu metu daug uždarų mikroburbuliukų blokuoja arba nutraukia kapiliarinius vandens kanalus skiedinyje, pakeičia porų struktūrą ir padidina skiedinio nepralaidumą. Burbuliukai turi didelę elastinę deformaciją, suteikdami amortizacinį poveikį nuo plėtimosi įtempių, atsirandančių dėl vandens užšalimo, taip pagerindami skiedinio atsparumą šalčiui ir padidindami jo ilgaamžiškumą. Be to, pridėjus orą sugeriančių medžiagų, sumažėja skiedinio tankis, taupomos medžiagos ir padidėja statybos plotas.

Veiksniai, įtakojantys oro kiekį skiedinyje:

Cemento ir priedų charakteristikos ir kiekis

Vandens ir cemento santykis (vandens ir rišiklio santykis)

Orą sutraukiančių medžiagų tipas ir dozavimas

Užpildų kokybė ir dalelių pasiskirstymas

Skiedinio maišytuvo tipas ir talpa

Maišymo temperatūra

Mišinio konsistencija

Aplinkos temperatūra