Ποιος είναι ο μηχανισμός του παράγοντα που συμπαρασύρει τον αέρα;

Οι παράγοντες που συμπαρασύρουν τον αέρα είναι κυρίως ανιονικά επιφανειοδραστικά. Στη διεπιφάνεια νερού-αέρα, οι υδρόφοβες ομάδες προσανατολίζονται προς την πλευρά του αέρα, ενώ στη διεπιφάνεια τσιμέντου-νερού, το τσιμέντο ή τα ιόντα ενυδάτωσης του απορροφώνται με τις υδρόφιλες ομάδες. Οι υδρόφοβες ομάδες απωθούνται από το τσιμέντο και τα ιόντα ενυδάτωσης του, σχηματίζοντας ένα στρώμα υδρόφοβης προσρόφησης που τείνει να πλησιάζει την επιφάνεια του αέρα. Λόγω αυτής της ιοντικής προσέγγισης στην επιφάνεια του αέρα και της προσρόφησης των μορίων του παράγοντα που παρασύρει αέρα στη διεπιφάνεια αέρα-νερού, η επιφανειακή τάση του νερού μειώνεται σημαντικά, με αποτέλεσμα το σχηματισμό πολυάριθμων μικροσκοπικών φυσαλίδων αέρα στο σκυρόδεμα κατά την ανάμιξη. Αυτές οι φυσαλίδες έχουν ένα κατευθυντικό στρώμα προσρόφησης με το ίδιο φορτίο, με αποτέλεσμα να απωθούνται μεταξύ τους και να κατανέμονται ομοιόμορφα. Από την άλλη πλευρά, πολλοί ανιονικοί παράγοντες που συμπαρασύρουν τον αέρα καθιζάνουν άλατα ασβεστίου σε διαλύματα τσιμέντου υψηλής περιεκτικότητας σε ασβέστιο, τα οποία προσροφούνται στο φιλμ φυσαλίδων, εμποδίζοντας αποτελεσματικά τις φυσαλίδες να σκάσουν. Ο εισαγόμενος μικρός, ομοιόμορφος αφρός μπορεί να παραμείνει σταθερός για ορισμένο χρονικό διάστημα.

Από τον παραπάνω μηχανισμό, μπορεί να φανεί ότι η διεπιφανειακή δραστηριότητα των παραγόντων που συμπαρασύρουν τον αέρα είναι παρόμοια με αυτή των μειωτών νερού. Η διαφορά είναι ότι η διεπιφανειακή δραστηριότητα των μειωτών νερού εμφανίζεται κυρίως στη διεπιφάνεια υγρού-στερεού, ενώ η διεπιφανειακή δραστηριότητα των παραγόντων που παρασύρουν αέρα εμφανίζεται κυρίως στη διεπιφάνεια αερίου-υγρού-στερεού. Είναι σαφές ότι η κύρια λειτουργία των παραγόντων που παρασύρουν τον αέρα είναι να εισάγουν φυσαλίδες αέρα, ακολουθούμενες από ενέργειες διασποράς και διαβροχής.

Όταν το ξηρό κονίαμα που περιέχει παράγοντες που συμπαρασύρουν τον αέρα αναμιγνύεται με νερό, οι παράγοντες μειώνουν σημαντικά την επιφανειακή τάση και τη διεπιφανειακή ενέργεια του νερού, προκαλώντας τον εύκολο σχηματισμό πολυάριθμων μικροσκοπικών κλειστών φυσαλίδων αέρα κατά την ανάμιξη. Οι περισσότερες από αυτές τις φυσαλίδες έχουν διάμετρο κάτω από 200 μm.

Οι παράγοντες που παρασύρουν τον αέρα εισάγουν σταθερές μικροφυσαλίδες στο κονίαμα μέσω φυσικής δράσης. Αυτό μειώνει την πυκνότητα του υγρού κονιάματος, βελτιώνει την εργασιμότητα και αυξάνει την απόδοση του υγρού κονιάματος. Ο αέρας που συγκρατείται στο κονίαμα ενισχύει τη θερμομονωτική απόδοση του σκυροδέματος αλλά και μειώνει την αντοχή του. Η δοσολογία των παραγόντων που συμπαρασύρουν τον αέρα ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο του ξηρού κονιάματος και του χρησιμοποιούμενου παράγοντα που παρασύρει τον αέρα, αλλά είναι συνήθως πολύ χαμηλή, γενικά 0.002% έως 0,01. % της μάζας του τσιμέντου, που δεν υπερβαίνει το 0,05% της μάζας του τσιμέντου.

Διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν την περιεκτικότητα του κονιάματος σε αέρα, συμπεριλαμβανομένων των χαρακτηριστικών και της ποσότητας τσιμέντου και προσμείξεων, αναλογία νερού-τσιμέντου (αναλογία νερού-σύνδεσης), τύπος και δοσολογία παραγόντων που παρασύρουν αέρα, ποιότητα και κατανομή σωματιδίων των αδρανών, τύπος και χωρητικότητα αναμικτήρας κονιάματος, θερμοκρασία ανάμειξης, συνοχή του μείγματος και θερμοκρασία περιβάλλοντος. Παρόλο που η ποσότητα του παράγοντα που προστίθεται για την απομάκρυνση του αέρα είναι πολύ μικρή, έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση του ξηρού κονιάματος. Οι κύριες λειτουργίες του είναι:

Βελτίωση της εργασιμότητας του ξηρού κονιάματος

Η ενσωμάτωση παραγόντων που παρασύρουν αέρα σχηματίζει πολυάριθμες μικροσκοπικές κλειστές φυσαλίδες αέρα στο μείγμα του σκυροδέματος. Αυτές οι μικροφυσαλίδες λειτουργούν σαν ρουλεμάν, μειώνοντας την αντίσταση τριβής μεταξύ των σωματιδίων των αδρανών, αυξάνοντας έτσι τη δυνατότητα ροής του μίγματος σκυροδέματος. Εάν η ικανότητα ροής διατηρείται σταθερή, η περιεκτικότητα σε νερό μπορεί να μειωθεί. Ταυτόχρονα, καθώς το νερό κατανέμεται ομοιόμορφα στην επιφάνεια πολλών φυσαλίδων αέρα, μειώνεται η ποσότητα του νερού που μετακινείται ελεύθερα, με αποτέλεσμα μειωμένη αιμορραγία του υγρού κονιάματος και αντίστοιχα αυξημένη κατακράτηση και συνοχή νερού.

Μείωση της αντοχής του ξηρού κονιάματος

Λόγω της παρουσίας πολυάριθμων φυσαλίδων αέρα, η φέρουσα περιοχή του κονιάματος μειώνεται, οδηγώντας σε μείωση της αντοχής του σκυροδέματος. Ωστόσο, οι παράγοντες που παρασύρουν τον αέρα έχουν μια ορισμένη δράση μείωσης του νερού (ειδικά οι μειωτήρες νερού που παρασύρουν αέρα, οι οποίοι έχουν πιο σημαντική μείωση του νερού). Η μειωμένη αναλογία νερού-τσιμέντου αντισταθμίζει σε κάποιο βαθμό την αντοχή. Ωστόσο, η προσθήκη παραγόντων που παρασύρουν τον αέρα εξακολουθεί να έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της αντοχής του κονιάματος, ιδιαίτερα της αντοχής σε θλίψη. Επομένως, η δοσολογία των παραγόντων που παρασύρουν αέρα θα πρέπει να ελέγχεται αυστηρά και η βέλτιστη δόση θα πρέπει να προσδιορίζεται μέσω δοκιμών για την περιεκτικότητα σε αέρα, την εργασιμότητα και τη σχετική αντοχή του κονιάματος. Επιπλέον, λόγω της παρουσίας πολυάριθμων φυσαλίδων αέρα, η ελαστική παραμόρφωση του κονιάματος αυξάνεται και ο συντελεστής ελαστικότητας μειώνεται, γεγονός που είναι ευεργετικό για τη βελτίωση της αντίστασης στη ρωγμή του κονιάματος.

Ενίσχυση της στεγανότητας και της αντοχής στον παγετό του κονιάματος

Οι παράγοντες που παρασύρουν τον αέρα μειώνουν την αιμορραγία των μιγμάτων σκυροδέματος (γενικά μειώνουν την αιμορραγία κατά 30% έως 40%). Κατά συνέπεια, μειώνονται και τα τριχοειδή κανάλια για την αιμορραγία. Ταυτόχρονα, η παρουσία πολλών κλειστών μικροφυσαλίδων μπλοκάρει ή διακόπτει τα τριχοειδή κανάλια νερού στο κονίαμα, αλλοιώνοντας τη δομή των πόρων και ενισχύοντας τη στεγανότητα του κονιάματος. Οι φυσαλίδες έχουν σημαντική ικανότητα ελαστικής παραμόρφωσης, παρέχοντας ένα αποτέλεσμα απορρόφησης έναντι της τάσης διαστολής που προκαλείται από το πάγωμα του νερού, βελτιώνοντας έτσι την αντοχή του κονιάματος στον παγετό και αυξάνοντας την αντοχή του. Επιπρόσθετα, η προσθήκη παραγόντων αερισμού μειώνει την πυκνότητα του κονιάματος, εξοικονομώντας υλικά και αυξάνοντας την επιφάνεια κατασκευής.

Παράγοντες που επηρεάζουν την περιεκτικότητα του κονιάματος σε αέρα:

Χαρακτηριστικά και ποσότητα τσιμέντου και προσμείξεων

Αναλογία νερού-τσιμέντου (αναλογία νερού-συνδετικού)

Τύπος και δοσολογία παραγόντων που παρασύρουν αέρα

Ποιότητα και κατανομή σωματιδίων αδρανών

Είδος και χωρητικότητα αναμικτήρα κονιάματος

Θερμοκρασία ανάμιξης

Συνοχή του μείγματος

Θερμοκρασία περιβάλλοντος