Millist mõju avaldab vett vähendavate ainete lisamine betooni kvaliteedile ja jõudlusele?

Pideva ehituse ja ehitusprojektide arendamisega mõjutab betoon kui üks põhilisemaid ehitusmaterjale oluliselt ehituse üldist kvaliteeti. Lisades betoonile vett vähendavaid aineid, saab selle toimivust tõhusalt parandada. Selle võtmeks on aga vett vähendavate ainete annuste õige kontroll. Lisatud veesisaldust vähendava aine kogus mõjutab tohutult betooni kvaliteeti ja toimivust. Seetõttu on betooni kvaliteedi ja toimivuse parandamiseks oluline kontrollida veesisaldust vähendava aine annust mikroskoopiliselt.

1. Vett redutseerivate ainete toimimise ja funktsioonide analüüs

Vett redutseerivad ained, tuntud ka kui dispergeerivad ained, on betooni valmistamisel kasutatavad välised lisandid. Betoonisegudes kasutamisel aitavad need säilitada head töödeldavust ja tõhusalt kontrollida veesisaldust. Pindaktiivse ainena võib vett vähendav aine parandada betooni pinnaaktiivsust. Veesisaldust vähendavad ained kontrollivad tõhusalt vee hulka betoonisegus, parandades seeläbi betooni tugevust, vastupidavust ja mitteläbilaskvust, optimeerides selle toimivust ja pakkudes head toorainet ehitusprojektide jaoks. See aitab täita mehhaniseeritud ehituse standardeid, kontrollib ehitusmüra ja vähendab tsemendi kasutamist.

Tsemendi, mis on granuleeritud materjal, osakeste läbimõõt on tavaliselt 7-80 mikronit. See on peene tekstuuriga ja pulbrilise ainega. Tsemendiosakestel on tavaliselt polaarne pind, millel on tugev hüdrofiilsus. Tsemendi peenosakestel on erakordselt suur eripind. Veesisaldust vähendavad ained tagavad, et säilitades betooni töödeldavuse, kontrollitakse veesisaldust, mis omakorda suurendab betooni töödeldavust. Veesisaldust vähendavaid aineid on mitut tüüpi, sealhulgas tavalised veesisaldust vähendavad ained ja kõrge efektiivsusega veesisaldust vähendavad ained. Tavalised vett vähendavad ained vähendavad veesisaldust üldjuhul rohkem kui 5% ja ühe nädala pärast võib betooni survetugevus tõusta 10%. Ühe kuu pärast suureneb survetugevus 5%. Kõrge efektiivsusega veesisaldust vähendavad ained võivad oluliselt vähendada veesisaldust, tagades betooni püsimise väga vedelas olekus ning vee vähenemise määr on suurem kui 10%. Kolme päeva pärast võib betooni survetugevus tõusta 25%. Ülikõrge tugevusega betooni silmapaistvaim omadus on selle kõrge voolavus ja madal vee-tsemendi suhe. Seetõttu on vaja suure tõhususega vett vähendavaid aineid või ultra-doseerimismeetodeid. Betooni jõudluse ja kvaliteedi parandamiseks on aga ülioluline annust õigesti kontrollida.

2. Kõrgetõhusa veesisaldust vähendava aine doseerimise mõju betooni kvaliteedile ja jõudlusele

1. Mõju betooni survetugevusele

Betooni üks peamisi mehaanilisi omadusi on selle survetugevus, mis mõjutab oluliselt betooni teisi omadusi. Tavaliselt mõjutab tsemendipasta survetugevus betooni tugevust. Tsemendipasta poorsus, tihedus ja tugevus on seotud järgmiselt:
R=ARC(C/WB)
Kus:
R – Betooni survetugevus
A, B - Empiirilised konstandid
RC – tsemendi tugevus

Kasutades ülaltoodud valemit, võib järeldada, et tsemendipasta vee-tsemendi suhe ja hüdratatsiooniaste mõjutavad otseselt betooni survetugevust. Veesisaldust vähendava aine lisamine betoonile vähendab oluliselt vee-tsemendi suhet ja vähendab oluliselt tsemendipasta poorsust, muutes selle tihedamaks ja tihedamaks. Selle tulemusena suureneb betooni survetugevus.

2. Mõju betooni vastupidavusele

(1) Mõju külmumis-sulamiskindlusele
Vee-tsemendi suhe ja õhusisaldus mõjutavad oluliselt betooni külmumis-sulamiskindlust. Uuringud on näidanud, et betooni külmumis-sulamiskindlus on otseselt võrdeline selle vee-tsemendi suhtega. Lisades teaduslikult vett vähendavaid aineid, saab betooni külmumis-sulamiskindlust optimeerida ja parandada. Betoonis on erineva suurusega tühimikud ja ka vee omadused nendes poorides muutuvad sõltuvalt pooride suurusest. Betooni mullide struktuur on seotud selle külmumis-sulamiskindlusega. Külmumis-sulamiskindlus võib paraneda, kui õhusisaldust suurendatakse umbes 2%, kuid kui õhusisaldus ületab 6%, võib see vähendada betooni tugevust ja mõjutada negatiivselt selle vastupidavust. Optimaalne õhusisaldus on vahemikus 2%{11}}%.

(2) Mõju terase korrosioonile
Kaasaegses ehituses kasutatakse sageli raudbetoonkonstruktsioone. Nende konstruktsioonide tugevus, stabiilsus ja vastupidavus on seotud betooni karboniseerumisega. Süsinikdioksiidi olemasolu õhus põhjustab betooni korrosiooni, muutes kaltsiumhüdroksiidi järk-järgult kaltsiumkarbonaadiks, kaotades seega leeliselisuse. Kui süsinikdioksiid tungib läbi terasarmatuuri, võib see aja jooksul passiveerimiskihti korrodeerida, mille tulemuseks on terase keemiline korrosioon. Isegi kui kasutatakse teatud koguses kloriidi (Cl-) sisaldavaid lisandeid, aitab vett redutseerivate ainete lisamine kontrollida karboniseerumise kiirust, parandades seeläbi tsemendi karboniseerumisvastaseid omadusi ja vähendades armatuurterase korrosiooni. See parandab betooni vastupidavust ja tagab konstruktsiooni pikaajalise kasutuse.

(3) Mõju läbilaskvusele
Vee-tsemendi suhe on seotud betooni läbilaskvusega. Kui vee-tsemendi suhe ületab 0,55, ületab segamisvee kogus tsemendi hüdratatsiooniks vajalikku vett, jättes segusse liigse vee. See suurendab betooni poorsust ja läbilaskvust. Kui aga vee-tsemendi suhe on liiga madal ja ei saavuta soovitud töödeldavust, võib betooni struktuur kahjustuda, mis mõjutab negatiivselt selle läbilaskvust.

3. Mõju betooni töödeldavusele

Betooni töödeldavust mõjutavad mitmed tegurid, sealhulgas tsemendi tüüp, veesisaldus, kasutatud lisandite kogus, temperatuur ja muud tegurid. Kui muud tegurid on kooskõlas, mängib veesisaldust vähendava aine tüüp ja annus betooni töödeldavuses olulist rolli. Langust kasutatakse tavaliselt töödeldavuse mõõtmiseks ja languse väärtus on võrdeline kasutatud veesisaldust vähendava aine kogusega. Üldiselt täheldatakse järgmist mustrit:
Veesisaldust vähendava aine annus=0,5% tsemendi massist, mis suurendab langust. Kui aga annus ületab 0,5%, võib langus oluliselt väheneda. Veesisaldust vähendavate ainete tüüpiline annus on umbes 0,25% ja seda kogust ei ole soovitatav ületada, kuna see võib kiirendada tardumist. Suure tõhususega veesisaldust vähendavate ainete puhul on tüüpiline annus vahemikus 0,50%-0,75%.

4. Mõju betooni tardumisajale

Praktilistes insenerirakendustes on betooni tardumisaeg ehitustööde jaoks ülioluline. Mõõdukas aeglustajate lisamine võimaldab tõhusalt kontrollida betooni tardumisaega. Kui aga veesisaldust vähendava aine kogus ületab teatud taseme, võib see mõjutada betooni tardumisaega ja põhjustada isegi hilinenud tardumist. Temperatuur mõjutab ka vett vähendavate ainetega betooni. Temperatuuri tõustes kiireneb tsemendi hüdratatsioonireaktsioon, mis võib mõjutada betooni tardumist ja kõvenemise kiirust.

5. Mõju betooni reoloogilistele omadustele

Kvaliteetse betooni saamiseks on hädavajalik purustada viskoossusstruktuur, tagades tsemendiosakeste täieliku hajumise veekeskkonnas. Tsemendigeeli moodustumist võivad mõjutada mitmesugused tegurid. Kui värskelt segatud betoonile lisada teatud kogus vett vähendavat ainet, suureneb tsemendiosakeste elektrilaeng, mis põhjustab osakeste vahelise tõukejõu suurenemist, mis omakorda mõjutab viskoossust. See suurendab dispersioonisüsteemi stabiilsust ja parandab betooni voolavust. Tsemendilobril on erinevad olekud: lahjendatud, koaguleeritud ja tiksotroopne. Need olekud tulenevad tsemendilobris oleva koaguleeritud struktuuri pidevast eraldumisest ja lagunemisest, mis peegeldab nihkekiirust ja mille tulemuseks on vastupidavuse ja viskoossuse vähenemine. Lisades kindlas vahekorras vett vähendavat ainet, tugevdatakse betooni tiksotroopseid omadusi. Seda seetõttu, et tsemendiosakestel on adsorptsiooniomadused ja vastav elektripotentsiaal suureneb. Suurenenud vibratsioon suurendab betooni voolavust, samas kui vett vähendava aine puudumine vähendab selle tiksotroopseid omadusi.