Wat is het mechanisme van luchtbelemmeringsmiddel?

Luchtbelemmerende middelen zijn meestal anionische oppervlakteactieve stoffen. Op het water-lucht grensvlak zijn de hydrofobe groepen naar de luchtzijde georiënteerd, terwijl op het cement-water grensvlak het cement of zijn hydratatie-ionen worden geadsorbeerd met de hydrofiele groepen. De hydrofobe groepen worden afgestoten van het cement en de hydratatie-ionen, waardoor een hydrofobe adsorptielaag ontstaat die de neiging heeft het luchtoppervlak te naderen. Door deze ionische benadering van het luchtoppervlak en de adsorptie van luchtbelemmerende moleculen aan het lucht-watergrensvlak wordt de oppervlaktespanning van water aanzienlijk verlaagd, wat resulteert in de vorming van talrijke kleine luchtbelletjes in het beton tijdens het mengen. Deze belletjes hebben een gerichte adsorptielaag met dezelfde lading, waardoor ze elkaar afstoten en gelijkmatig verdelen. Aan de andere kant slaan veel anionische luchtbelemmerende middelen calciumzouten neer in cementoplossingen met een hoog calciumgehalte, die op de bellenfilm adsorberen, waardoor effectief wordt voorkomen dat de bellen barsten. Het geïntroduceerde kleine, uniforme schuim kan gedurende een bepaalde periode stabiel blijven.

Uit het bovenstaande mechanisme blijkt dat de grensvlakactiviteit van luchtbelemmerende middelen vergelijkbaar is met die van waterreduceerders. Het verschil is dat de grensvlakactiviteit van waterreductiemiddelen hoofdzakelijk plaatsvindt op het grensvlak tussen vloeistof en vaste stof, terwijl de grensvlakactiviteit van luchtmeeslepende middelen hoofdzakelijk plaatsvindt op het grensvlak gas-vloeistof-vaste stof. Het is duidelijk dat de primaire functie van luchtbelemmerende middelen het introduceren van luchtbellen is, gevolgd door verspreiding en bevochtiging.

Wanneer droge mortel met luchtbelemmerende middelen wordt gemengd met water, verminderen de middelen de oppervlaktespanning en grensvlakenergie van water aanzienlijk, waardoor tijdens het mengen gemakkelijk talrijke kleine gesloten luchtbelletjes ontstaan. De meeste van deze bellen hebben een diameter van minder dan 200 μm.

Luchtbelemmerende middelen brengen door fysieke actie stabiele microbellen in de mortel. Dit vermindert de dichtheid van natte mortel, verbetert de verwerkbaarheid en verhoogt het rendement van natte mortel. De lucht die in de mortel wordt vastgehouden, verbetert de thermische isolatieprestaties van het beton, maar vermindert ook de sterkte ervan. De dosering van luchtbelemmerende middelen varieert afhankelijk van het type droge mortel en het gebruikte luchtbelemmerende middel, maar is meestal erg laag, doorgaans 0.002% tot 0,01 % van de cementmassa, niet meer dan 0,05% van de cementmassa.

Verschillende factoren beïnvloeden het luchtgehalte van mortel, waaronder de kenmerken en hoeveelheid cement en hulpstoffen, water-cementverhouding (water-bindmiddelverhouding), type en dosering van luchtbelvormers, kwaliteit en deeltjesverdeling van toeslagmaterialen, type en capaciteit van mortelmixer, mengtemperatuur, consistentie van het mengsel en omgevingstemperatuur. Hoewel de hoeveelheid toegevoegde luchtbelvormer zeer klein is, heeft deze een aanzienlijke invloed op de prestaties van droge mortel. De belangrijkste functies zijn:

Verbetering van de verwerkbaarheid van droge mortel

Door het inwerken van luchtbelemmerende middelen ontstaan ​​talrijke kleine gesloten luchtbelletjes in het betonmengsel. Deze microbellen werken als kogellagers en verminderen de wrijvingsweerstand tussen aggregaatdeeltjes, waardoor de vloeibaarheid van het betonmengsel toeneemt. Als de vloeibaarheid constant wordt gehouden, kan het watergehalte worden verminderd. Tegelijkertijd wordt, omdat het water gelijkmatig wordt verdeeld over het oppervlak van talrijke luchtbellen, de hoeveelheid vrij beweegbaar water verminderd, wat resulteert in een verminderde uitbloeding van natte mortel en dienovereenkomstig verhoogde waterretentie en cohesie.

Vermindering van de sterkte van droge mortel

Door de aanwezigheid van talrijke luchtbellen wordt het draagoppervlak van de mortel verkleind, waardoor de betonsterkte afneemt. Luchtbelemmerende middelen hebben echter een bepaald waterreducerend effect (met name luchtbelemmerende waterreduceermiddelen, die een significanter waterreducerend effect hebben). De verminderde water-cementverhouding compenseert de sterkte enigszins. De toevoeging van luchtbelemmerende middelen resulteert echter nog steeds in een afname van de sterkte van de mortel, vooral de druksterkte. Daarom moet de dosering van luchtbelemmerende middelen strikt worden gecontroleerd en moet de optimale dosering worden bepaald door middel van tests op het luchtgehalte, de verwerkbaarheid en de daarmee samenhangende sterkte van de mortel. Bovendien neemt door de aanwezigheid van talrijke luchtbellen de elastische vervorming van de mortel toe en neemt de elasticiteitsmodulus af, wat gunstig is voor het verbeteren van de scheurweerstand van de mortel.

Verbetering van de waterdichtheid en vorstbestendigheid van mortel

Luchtbelemmerende middelen verminderen het uitlekken van betonmengsels (doorgaans verminderen ze het uitlekken met 30% tot 40%). Als gevolg hiervan worden ook de capillaire kanalen voor bloedingen verkleind. Tegelijkertijd blokkeert of onderbreekt de aanwezigheid van talrijke gesloten microbellen de capillaire waterkanalen in de mortel, waardoor de poriënstructuur verandert en de ondoordringbaarheid van de mortel wordt vergroot. De bellen hebben een aanzienlijk elastisch vervormingsvermogen en bieden een dempend effect tegen de uitzettingsspanning veroorzaakt door bevriezing van water, waardoor de vorstbestendigheid van de mortel wordt verbeterd en de duurzaamheid ervan wordt vergroot. Bovendien vermindert de toevoeging van luchtbelemmerende middelen de dichtheid van de mortel, waardoor materiaal wordt bespaard en het bouwoppervlak wordt vergroot.

Factoren die het luchtgehalte van mortel beïnvloeden:

Kenmerken en hoeveelheid cement en hulpstoffen

Water-cementverhouding (water-bindmiddelverhouding)

Type en dosering van luchtbelemmerende middelen

Kwaliteit en deeltjesverdeling van aggregaten

Type en capaciteit mortelmixer

Mengtemperatuur

Consistentie van het mengsel

Omgevingstemperatuur