Ilmaa sisältävien aineiden vaikutukset tuoreen betonin ominaisuuksiin

Ilmaa kuljettavat aineet voivat muuttaa merkittävästi tuoreen betonin ominaisuuksia.

Lukuisten pienten itsenäisten ilmakuplien johdosta betoniin nämä pallomaiset kuplat parantavat betonin työstettävyyttä huomattavasti, toimien kuulalaakereina. Lisääntynyt tahnan tilavuus ja voiteleva vaikutus seokseen sekä tahnan lisääntynyt viskositeetti ja myötöraja parantavat merkittävästi ilmapitoisen betonin työstettävyyttä, plastisuutta ja koheesiokykyä, mikä tekee siitä huomattavasti paremman kuin ei. ilmaa sisältävä betoni. Ilmaa kuljettavien aineiden aiheuttamat hienot kuplat toimivat kuten hienoja kiviaineksia, kompensoiden huonosti luokiteltuja kiviaineksia, erityisesti sellaisia, joissa ei ole hienojakoisia hiukkasia, jolloin betoni näyttää runsaalta laastilta. Nämä pienet kuplat tukevat ja sitovat sementtihiukkasia, täyttäen niiden väliset raot, vähentäen tai poistaen siten veden virtausta sementin ja kiviaineshiukkasten ympäriltä ja vähentäen betonin vuotoa, laskeutumista ja segregaatiota. Lisäksi näiden kuplien "dispergoiva" tai "erottava" vaikutus lisää suuresti sementin tai hienon kiviaineksen vapaata (ei-kohesiivista) pinta-alaa, mikä parantaa seoksen viskositeettia ja työstettävyyttä.

Muuttumattomissa materiaalisuhteissa ilman mukana kulkeutuminen voi parantaa betonin juoksevuutta. Samaan lamaan verrattuna ilmapitoisella betonipastalla on vertaansa vailla oleva työstettävyys, juoksevuus, plastisuus, kaadettavuus ja tiivistyvyys verrattuna ei-ilmapitoiseen betonipastaan. Ilman imeytyminen voi myös vähentää sekoitusveden tarvetta ja vähentää painumahäviötä tuoreessa betonissa.

Rakennustekniikan ja kerrostalojen kehittyessä betonin pumpattavuus on noussut entistä tärkeämmäksi. Pumpattavuus on erityinen hyvän työstettävyyden muoto. Ilmanpoisto lisää betonin koheesiota ja voitelua materiaalien välillä, mikä vähentää virtauksen laajenemista ja estää liiallista segregaatiota ja vuotoa pumppauksen aikana. Siten ilmanpoisto parantaa tuoreen betonin pumpattavuutta. Pumpattavan betonin ilmapitoisuus ei kuitenkaan saa olla liian korkea, koska liiallinen ilmapitoisuus voi lisätä ilman kokoonpuristuvuutta, luoda tyydyttymättömiä olosuhteita, lisätä pumpun painehäviötä ja vähentää pumppauksen tehokkuutta. Tällaisen betonin ilmapitoisuuden suositellaan yleensä olevan alle 6 %. Nämä syyt johtavat ilmapitoisen betonin laajaan käyttöön pumppaus- ja massabetoniprojekteissa sekä tie- ja muissa maa- ja vesirakennusprojekteissa jopa ympäristöissä, joissa ei ole pakastesulatus- tai jäänpoistosuolavaatimuksia. Laihassa betonissa, kuivassa betonissa tai telalla tiivistetyssä betonissa sekä kevyessä kiviainesbetonissa ilman mukana kulkeutuminen voi parantaa huomattavasti suorituskykyä ja maksimoida ilmaa kuljettavien aineiden hyödyt.

Betonin pumpattavuus ei liity pelkästään lamaan, vaan myös paineen poistumisnopeuteen. Samoissa olosuhteissa verenvuodon väheneminen tarkoittaa parempaa pumpattavuutta. Siksi lähes kaikki pumppausaineet ulkomailla ja Shanghaissa sisältävät ilmaa kuljettavia komponentteja.

Ongelmia ja ratkaisuja ilmaa kuljettavien aineiden käytössä

Pääasiallinen syy ilmaa kuljettavien aineiden laajalle leviämiselle on monien insinöörien vanhentunut usko, että ilman kuljettaminen heikentää betonin lujuutta ja että ilmapitoisuuden lisääntyminen vaikuttaa betonin tilavuuden vakauteen. Tämä uskomus on erityisen vallitseva lujassa betonissa, jossa ilmaa kuljettavien aineiden käyttöä usein vältetään. Nämä näkymät ovat epätäydellisiä. Käyttämällä tehokkaita vedenpelkistysaineita yhdessä asianmukaisten ilmaa kuljettavien aineiden kanssa on täysin mahdollista valmistaa C70 tai jopa korkeampilaatuista HPC:tä (High Performance Concrete), joka ylittää vain tehokkailla vedenvähennysaineilla valmistetun betonin teknisen suorituskyvyn.

Ilmaa kuljettavien aineiden edistämisessä on välttämätöntä muuttaa näitä vanhentuneita uskomuksia ja kehittää korkealaatuisia ilmaa kuljettavia aineita. Erinomaisella ilmaa kuljettavalla aineella on ensin oltava hyvä vaahtokyky ja stabiilisuus sekä hieno kuplarakenne ja alhainen lujuushäviö. Sen on myös oltava erittäin mukautuva erilaisiin sementtityyppeihin, sekoitusmenetelmiin ja ympäristöolosuhteisiin. Lisäksi sen tulee olla vahvasti yhteensopiva muiden lisäaineiden kanssa ja sen tulee olla helppo ja turvallinen käyttää kohtuullisin kustannuksin.

Siksi uusien, tehokkaiden ilmaa kuljettavien aineiden kehittäminen on ratkaiseva tehtävä. Betoniteknologian jatkuvan kehityksen ja kypsymisen myötä korkean suorituskyvyn betoni, jossa yhdistyvät erinomainen työstettävyys, mekaaniset ominaisuudet ja kestävyys, on noussut ensisijaiseksi painopisteeksi. Ilmaa kuljettavien aineiden käytön laajentaminen korkean suorituskyvyn betoniin, kestävyyden ja työstettävyyden parantaminen vaikuttamatta merkittävästi lujuuteen, on avainkysymys uusien, tehokkaiden ilmaa kuljettavien aineiden kehittämisessä.