Zastosowanie środków przeciwpieniących w betonie

Zanim beton zostanie wibrowany, zawiera dużą liczbę pęcherzyków powietrza. Należą do nich głównie pęcherzyki powietrza wprowadzone podczas mieszania, transportu i wylewania betonu, pęcherzyki powietrza wprowadzone przez dodanie reduktorów wody oraz drobne pęcherzyki powietrza wprowadzone przez dodanie-środków porywających powietrze.

(1) Pęcherzyki powietrza wprowadzone podczas mieszania, transportu i zalewania betonu. Te pęcherzyki powietrza mają stosunkowo dużą średnicę, są nierównomiernie rozmieszczone i wysoce niestabilne. Mają tendencję do łączenia się w większe pęcherzyki i łatwo pękają. Dlatego nazywane są bąbelkami niestabilnymi. Te niestabilne pęcherzyki wprowadzone w wyniku mieszania mechanicznego mają niekorzystny wpływ na płynność betonu oraz właściwości mechaniczne i trwałość stwardniałego betonu.

(2) Pęcherzyki powietrza wprowadzone przez-środki redukujące wodę. Środki-redukujące wodę mogą wprowadzić pewną ilość pęcherzyków powietrza. Ze względu na tę samą siłę odpychania elektrostatycznego, pęcherzyki te znajdują się pomiędzy cząstkami cementu, podobnie jak łożyska kulkowe, rozpraszając cząstki cementu i zwiększając efekt ślizgowy pomiędzy cząstkami cementu. Jednakże te pęcherzyki są nierównej wielkości, nieregularnego kształtu i niestabilne. W miarę transportu i wibracji mają one tendencję do gromadzenia się i łączenia w duże pęcherzyki, które ostatecznie przelewają się na powierzchnię betonu i tworzą widoczne pęcherzyki, co powoduje-defekty przypominające plaster miodu.

(3) Pęcherzyki powietrza wprowadzone przez środki-porywające powietrze. Czynniki-porywające powietrze mogą powodować powstawanie w betonie wielu drobnych pęcherzyków o wymiarach od (20-200) µm i równomiernie rozmieszczonych. Pęcherzyki te mają na powierzchni stosunkowo twardą warstwę cieczy. Z termodynamicznego punktu widzenia potencjał elektromotoryczny warstwy cieczy jest stosunkowo wysoki, co może zapobiegać koalescencji pęcherzyków i sprawiać, że pęcherzyki są stosunkowo stabilne i mniej podatne na pękanie. Różnią się one zasadniczo od pęcherzyków powietrza wprowadzanych przez środki zmniejszające ilość wody i korzystnie wpływają na nieprzepuszczalność i inną trwałość betonu.

Środki przeciwpieniące korzystnie wpływają na eliminację pęcherzyków powietrza w betonie. Dodając środki przeciwpieniące, z jednej strony można w pewnym stopniu wyeliminować pęcherzyki powietrza pomiędzy betonem a szalunkiem, skutecznie zapobiegając lub eliminując występowanie na powierzchni betonu powierzchni o strukturze plastra miodu i chropowatości, dzięki czemu powierzchnia betonu charakteryzuje się większą płaskością i połyskiem. Z drugiej strony środki odpieniające mogą w znaczący sposób wyeliminować pęcherzyki powietrza wewnątrz betonu, zmniejszając zawartość powietrza i porowatość wewnętrzną betonu oraz poprawiając właściwości mechaniczne i trwałość betonu. Odpieniacze w betonie eliminują głównie pęcherzyki powietrza wprowadzone przez reduktor wody. Dlatego też w inżynierii środki przeciwpieniące są często łączone z polimerowymi kwasowymi reduktorami wody, aby rozwiązać problem nadmiernego napowietrzania powodowanego przez polimerowe kwasowe reduktory wody.

Ze względu na dużą zawartość gazu i wysoką aktywność powierzchniową roztworu głównego superplastyfikatora polikarboksylanowego, a także dobrą zdolność zatrzymywania pęcherzyków, stosowany bezpośrednio w betonie będzie powodować niekorzystne skutki, takie jak wysoka zawartość gazów w betonie, liczne widoczne pęcherzyki i niska wytrzymałość. Dlatego należy wymieszać odpowiednią ilość środka przeciwpieniącego, aby wyeliminować pęcherzyki powietrza w betonie. Podstawowe badania wydajności związku odpieniacza i superplastyfikatora polikarboksylanowego obejmują na ogół kompatybilność między odpieniaczem i superplastyfikatorem, a także wpływ odpieniacza na właściwości użytkowe betonu.

Trudność w łączeniu środka przeciwpieniącego z reduktorem wody na bazie-polikarboksylanu polega na problemie kompatybilności między nimi. Testując stan rozpuszczania środka przeciwpieniącego w rozcieńczalniku wody na bazie polikarboksylanu-, można ocenić kompatybilność między środkiem przeciwpieniącym a reduktorem wody. Jeżeli środek przeciwpieniący dobrze rozpuszcza się w rozcieńczalniku wody na bazie-polikarboksylanu i nie oddziela się przez długi czas, kompatybilność jest dobra i można go łączyć z reduktorem wody; natomiast środka przeciwpieniącego o słabej kompatybilności nie można łączyć z reduktorem wody i można go dodawać jedynie do betonu samodzielnie. Kiedy do zaczynu cementowego dodaje się środek odpieniający i środek zmniejszający pianę na bazie polikarboksylanu-, można również zbadać początkową płynność i utratę płynności zaczynu cementowego w czasie, aby ocenić kompatybilność środka przeciwpieniącego i środka zmniejszającego pianę na bazie-polikarboksylanu. Środek przeciwpieniący o dobrej kompatybilności z reduktorem wody na bazie polikarboksylanu- powinien być takim środkiem, który nie ma znaczącego niekorzystnego wpływu na początkową płynność i utratę płynności zaczynu cementowego w czasie.

Wpływ środka przeciwpieniącego na właściwości betonu przejawia się w dwóch aspektach: wydajności roboczej betonu i właściwościach mechanicznych po stwardnieniu. Ogólnie rzecz biorąc, wpływ środka przeciwpieniącego na właściwości użytkowe betonu ocenia się poprzez badanie osiadania i utraty opadu, zawartości gazów i wytrzymałości betonu. Lepsze działanie mają środki odpieniające, które mogą znacznie zmniejszyć zawartość gazów w betonie, mają niewielki wpływ na osiadanie i ubytek betonu oraz znacznie poprawiają wytrzymałość betonu.