Jaký je mechanismus provzdušňovacího činidla?

Vzduchová činidla jsou většinou aniontové povrchově aktivní látky. Na rozhraní voda-vzduch jsou hydrofobní skupiny orientovány na vzduchovou stranu, zatímco na rozhraní cement-voda jsou cement nebo jeho hydratační ionty adsorbovány hydrofilními skupinami. Hydrofobní skupiny jsou odpuzovány od cementu a jeho hydratačních iontů a vytvářejí hydrofobní adsorpční vrstvu, která má tendenci se přibližovat k povrchu vzduchu. Díky tomuto iontovému přiblížení k povrchu vzduchu a adsorpci molekul vzduch-strhávacího činidla na rozhraní vzduch-voda se výrazně snižuje povrchové napětí vody, což má za následek tvorbu četných drobných vzduchových bublinek v betonu během míchání. Tyto bubliny mají směrovou adsorpční vrstvu se stejným nábojem, což způsobuje, že se vzájemně odpuzují a rozdělují rovnoměrně. Na druhé straně mnoho aniontových vzduchových činidel sráží vápenaté soli v roztocích cementu s vysokým obsahem vápníku, které se adsorbují na bublinkový film, čímž účinně brání prasknutí bublin. Zavedená malá, stejnoměrná pěna může zůstat stabilní po určitou dobu.

Z výše uvedeného mechanismu je vidět, že mezifázová aktivita činidel strhujících vzduch je podobná jako u látek snižujících množství vody. Rozdíl je v tom, že mezifázová aktivita vodních redukčních činidel se vyskytuje hlavně na rozhraní kapalina-pevná látka, zatímco mezifázová aktivita vzduch-strhávacích činidel se vyskytuje hlavně na rozhraní plyn-kapalina-pevná látka. Je jasné, že primární funkcí vzduchových činidel je vnášet vzduchové bubliny, po kterých následuje disperze a zvlhčování.

Když se suchá malta obsahující provzdušňovací prostředky smíchá s vodou, prostředky výrazně snižují povrchové napětí a mezipovrchovou energii vody, což způsobuje, že se během míchání snadno tvoří četné malé uzavřené vzduchové bublinky. Většina těchto bublin má průměr pod 200 μm.

Provzdušňovací prostředky zavádějí do malty stabilní mikrobubliny fyzikálním působením. To snižuje hustotu vlhké malty, zlepšuje zpracovatelnost a zvyšuje výtěžnost mokré malty. Vzduch zadržený v maltě zvyšuje tepelně izolační vlastnosti betonu, ale také snižuje jeho pevnost. Dávkování provzdušňovačů se liší podle typu suché malty a použitého provzdušňovače, ale obvykle je velmi nízké, obecně 0.002 % až 0,01 % cementové hmoty, nepřesahující 0,05 % cementové hmoty.

Obsah vzduchu v maltě ovlivňují různé faktory, včetně vlastností a množství cementu a příměsí, poměr voda-cement (poměr voda-pojivo), druh a dávkování provzdušňovačů, kvalita a distribuce částic kameniva, druh a kapacita míchačka malty, teplota míchání, konzistence směsi a okolní teplota. Přestože množství přidaného provzdušňovače je velmi malé, má významný vliv na vlastnosti suché malty. Jeho hlavní funkce jsou:

Zlepšení zpracovatelnosti suché malty

Zabudování provzdušňovačů vytváří v betonové směsi četné malé uzavřené vzduchové bublinky. Tyto mikrobubliny působí jako kuličková ložiska, snižují třecí odpor mezi částicemi kameniva, čímž zvyšují tekutost betonové směsi. Pokud je tekutost udržována konstantní, lze snížit obsah vody. Současně s tím, jak je voda rovnoměrně rozložena na povrchu četných vzduchových bublin, se snižuje množství volně pohyblivé vody, což má za následek snížené vytékání vlhké malty a odpovídajícím způsobem zvýšenou retenci vody a soudržnost.

Snížení pevnosti suché malty

V důsledku přítomnosti četných vzduchových bublin se zmenšuje nosná plocha malty, což vede ke snížení pevnosti betonu. Provzdušňovací prostředky však mají určitý vodoodpudivý účinek (zejména provzdušňovače snižující vodu, které mají významnější vodoredukční účinek). Snížený poměr voda-cement do určité míry kompenzuje pevnost. Přídavek provzdušňovačů má však stále za následek snížení pevnosti malty, zejména pevnosti v tlaku. Proto by mělo být dávkování provzdušňovacích činidel přísně kontrolováno a optimální dávkování by mělo být stanoveno zkouškami obsahu vzduchu, zpracovatelnosti a související pevnosti malty. Navíc v důsledku přítomnosti četných vzduchových bublin se pružná deformace malty zvyšuje a modul pružnosti klesá, což je výhodné pro zlepšení odolnosti malty proti praskání.

Zvýšení nepropustnosti a mrazuvzdornosti malty

Provzdušňovače snižují krvácení betonových směsí (obecně o 30 % až 40 %). V důsledku toho jsou také sníženy kapilární kanály pro krvácení. Současně přítomnost mnoha uzavřených mikrobublinek blokuje nebo přerušuje kapilární vodní kanály v maltě, mění strukturu pórů a zvyšuje nepropustnost malty. Bubliny mají výraznou elastickou deformační schopnost, zajišťující tlumicí účinek proti dilatačnímu napětí způsobenému zmrznutím vody, čímž se zlepšuje mrazuvzdornost malty a zvyšuje se její trvanlivost. Navíc přidání provzdušňovacích činidel snižuje hustotu malty, šetří materiály a zvětšuje stavební plochu.

Faktory ovlivňující obsah vzduchu v maltě:

Charakteristika a množství cementu a přísad

Poměr voda-cement (poměr voda-pojivo)

Druh a dávkování provzdušňovačů

Kvalita a distribuce částic kameniva

Typ a kapacita míchačky malty

Teplota míchání

Konzistence směsi

Teplota okolí