Kakšen vpliv ima dodajanje sredstev za zmanjševanje vode na kakovost in učinkovitost betona?

Ob nenehni gradnji in razvoju gradbenih projektov ima beton kot eden najbolj temeljnih gradbenih materialov pomemben vpliv na celotno kakovost gradnje. Z dodajanjem sredstev za zmanjševanje vode betonu je mogoče učinkovito izboljšati njegovo učinkovitost. Vendar pa je pri tem ključnega pomena ustrezna kontrola odmerjanja sredstev za zmanjševanje vode. Količina dodanega sredstva za zmanjšanje vode močno vpliva na kakovost in učinkovitost betona. Zato je bistveno nadzorovati doziranje sredstva za zmanjševanje vode z mikroskopske perspektive, da bi izboljšali kakovost in učinkovitost betona.

1. Analiza delovanja in delovanja sredstev za zmanjševanje vode

Sredstva za zmanjševanje vode, znana tudi kot disperzanti, so zunanji dodatki, ki se uporabljajo pri oblikovanju betona. Pri uporabi v betonskih mešanicah pomagajo ohranjati dobro obdelavnost in učinkovito nadzorujejo vsebnost vode. Kot površinsko aktivno sredstvo lahko sredstvo za zmanjševanje vode izboljša površinsko aktivnost betona. Sredstva za zmanjševanje vode učinkovito nadzorujejo količino vode v betonski mešanici, s čimer izboljšajo trdnost, vzdržljivost in neprepustnost betona, optimizirajo njegovo učinkovitost in zagotavljajo dobre surovine za gradbene projekte. To pomaga izpolnjevati standarde za mehanizirano gradnjo, nadzoruje gradbeni hrup in zmanjšuje porabo cementa.

Cement, ki je zrnat material, ima običajno premer delcev med 7-80 mikronov. Je fine teksture in praškaste snovi. Cementni delci imajo na splošno polarno površino, ki kaže močno hidrofilnost. Drobni delci cementa imajo izjemno veliko specifično površino. Sredstva za redukcijo vode zagotavljajo, da je ob ohranjanju obdelavnosti betona nadzorovana vsebnost vode, kar posledično izboljša obdelavnost betona. Obstaja več vrst sredstev za zmanjševanje vode, vključno z navadnimi sredstvi za zmanjševanje vode in visoko učinkovitimi sredstvi za zmanjševanje vode. Običajna sredstva za redukcijo vode praviloma zmanjšajo vsebnost vode za več kot 5%, po enem tednu pa se lahko tlačna trdnost betona poveča za 10%. Po enem mesecu se tlačna trdnost poveča za 5%. Visoko učinkovita sredstva za zmanjševanje vode lahko znatno zmanjšajo vsebnost vode in tako zagotovijo, da beton ostane v zelo tekočem stanju, s stopnjo zmanjšanja vode, ki je večja od 10 %. Po treh dneh se lahko tlačna trdnost betona poveča za 25%. Najpomembnejša lastnost betona ultra visoke trdnosti je njegova visoka fluidnost in nizko vodocementno razmerje. Zato so potrebna visoko učinkovita sredstva za zmanjševanje vode ali metode ultra-doziranja. Vendar pa je ključnega pomena, da pravilno nadzirate doziranje, da izboljšate učinkovitost in kakovost betona.

2. Vpliv odmerka visoko učinkovitega sredstva za zmanjševanje vode na kakovost in zmogljivost betona

1. Vpliv na tlačno trdnost betona

Ena ključnih mehanskih lastnosti betona je njegova tlačna trdnost, ki pomembno vpliva na ostale lastnosti betona. Običajno tlačna trdnost cementne paste vpliva na trdnost betona. Poroznost, gostota in trdnost cementne paste so povezane na naslednji način:
R=ARC(C/WB)
kje:
R - Tlačna trdnost betona
A, B - Empirične konstante
RC - trdnost cementa

Z uporabo zgornje formule lahko sklepamo, da vodocementno razmerje in stopnja hidratacije cementne paste neposredno vplivata na tlačno trdnost betona. Dodajanje sredstva za zmanjševanje vode v beton močno zmanjša vodocementno razmerje in znatno zmanjša poroznost cementne paste, zaradi česar je bolj gosta in tesna. Posledica tega je povečanje tlačne trdnosti betona.

2. Vpliv na vzdržljivost betona

(1) Vpliv na odpornost proti zmrzovanju in odmrzovanju
Vodocementno razmerje in vsebnost zraka močno vplivata na odpornost betona proti zmrzovanju in odmrzovanju. Študije so pokazale, da je odpornost betona proti zmrzovanju in odmrzovanju neposredno sorazmerna z vodocementnim razmerjem. Z znanstvenim dodajanjem sredstev za zmanjšanje vode je mogoče optimizirati in izboljšati odpornost betona proti zmrzovanju in odmrzovanju. Beton ima praznine različnih velikosti, glede na velikost por pa se spreminjajo tudi lastnosti vode v teh porah. Struktura mehurčkov v betonu je povezana z njegovo odpornostjo proti zmrzovanju in odmrzovanju. Odpornost proti zmrzovanju in odmrzovanju se lahko izboljša, če se vsebnost zraka poveča za približno 2 %, če pa vsebnost zraka preseže 6 %, lahko to zmanjša trdnost betona in negativno vpliva na njegovo vzdržljivost. Optimalna vsebnost zraka je med 2%-5%.

(2) Vpliv na korozijo jekla
Sodobna gradnja pogosto uporablja armiranobetonske konstrukcije. Trdnost, stabilnost in vzdržljivost teh struktur so povezane s karbonatizacijo betona. Prisotnost ogljikovega dioksida v zraku povzroči korozijo betona, postopoma pretvarja kalcijev hidroksid v kalcijev karbonat in s tem izgublja alkalnost. Če ogljikov dioksid prodre v jekleno ojačitev, lahko sčasoma razjeda pasivno plast, kar povzroči kemično korozijo jekla. Tudi če se uporabljajo dodatki z določenimi količinami klorida (Cl-), dodajanje sredstev za zmanjševanje vode pomaga nadzorovati stopnjo karbonizacije, s čimer se povečajo protikarbonacijske lastnosti cementa in zmanjša korozija armaturnega jekla. To izboljša vzdržljivost betona in zagotovi dolgotrajno uporabo konstrukcije.

(3) Vpliv na prepustnost
Vodocementno razmerje je povezano s prepustnostjo betona. Če vodocementno razmerje preseže 0.55, bo količina vode za mešanje presegla potrebno vodo za hidratacijo cementa, zaradi česar bo v mešanici ostala odvečna voda. S tem se poveča poroznost in prepustnost betona. Če pa je vodocementno razmerje prenizko in ne doseže želene obdelavnosti, se lahko poškoduje struktura betona, kar negativno vpliva na njegovo nepropustnost.

3. Vpliv na uporabnost betona

Na sposobnost obdelave betona vpliva več dejavnikov, vključno z vrsto cementa, vsebnostjo vode, količino uporabljenih dodatkov, temperaturo in drugimi dejavniki. Kadar so drugi dejavniki skladni, imata vrsta in doziranje sredstva za zmanjševanje vode pomembno vlogo pri obdelavnosti betona. Padec se običajno uporablja za merjenje uporabnosti, vrednost padca pa je sorazmerna s količino uporabljenega sredstva za zmanjšanje vode. Na splošno opazimo naslednji vzorec:
Doziranje sredstva za zmanjševanje vode=0.5% teže cementa, kar poveča upad. Če pa odmerek preseže 0,5 %, se lahko padec znatno zmanjša. Običajni odmerek sredstev za zmanjševanje vode je okoli 0,25 % in ni priporočljivo preseči te količine, ker lahko pospeši strjevanje. Za visoko učinkovita sredstva za zmanjševanje vode je tipični odmerek med 0,50 %-0,75 %.

4. Vpliv na čas strjevanja betona

V praktičnih inženirskih aplikacijah je čas strjevanja betona ključnega pomena za gradbene operacije. Zmerno dodajanje zaviralcev lahko učinkovito nadzoruje čas strjevanja betona. Ko pa količina sredstva za zmanjševanje vode preseže določeno raven, lahko to vpliva na čas strjevanja betona in lahko celo privede do zakasnjenega strjevanja. Temperatura vpliva tudi na beton s sredstvi za zmanjševanje vode. Ko se temperatura dvigne, se reakcija hidratacije cementa pospeši, kar lahko vpliva na hitrost vezanja in strjevanja betona.

5. Vpliv na reološke lastnosti betona

Za pridobitev visokokakovostnega betona je nujno treba razbiti viskoznostno strukturo, s čimer zagotovimo, da so delci cementa popolnoma razpršeni v vodnem mediju. Na nastanek cementnega gela lahko vplivajo različni dejavniki. Če sveže zmešanemu betonu dodamo določeno količino sredstva za zmanjševanje vode, se električni naboj na delcih cementa poveča, kar povzroči povečane odbojne sile med delci, kar posledično vpliva na viskoznost. S tem se poveča stabilnost disperzijskega sistema in izboljša pretočnost betona. Cementna zmes ima različna stanja: razredčeno, koagulirano in tiksotropno. Ta stanja so posledica neprekinjenega ločevanja in razkroja koagulirane strukture v cementni brozgi, kar odraža strižno hitrost in povzroči zmanjšano odpornost in viskoznost. Z dodajanjem sredstva za zmanjševanje vode v določenem razmerju se ojačajo tiksotropne lastnosti betona. To je zato, ker imajo delci cementa adsorpcijske lastnosti in ustrezen električni potencial se poveča. Povečane vibracije bodo povečale pretočnost betona, medtem ko bo odsotnost sredstva za zmanjševanje vode zmanjšala njegove tiksotropne lastnosti.