מהו המנגנון של חומר סחף אוויר?

סוכני סחף אוויר הם בעיקר חומרים פעילי שטח אניונים. בממשק מים-אוויר, הקבוצות ההידרופוביות מכוונות לצד האוויר, בעוד שבממשק המלט-מים, המלט או יוני ההידרציה שלו נספגים עם הקבוצות ההידרופיליות. הקבוצות ההידרופוביות נדחות מהמלט ומיוני ההידרציה שלו, ויוצרות שכבת ספיחה הידרופוביה הנוטה להתקרב אל פני האוויר. בשל גישה יונית זו למשטח האוויר וספיחה של מולקולות גורמי אוויר בממשק האוויר-מים, מתח הפנים של המים מופחת באופן משמעותי, וכתוצאה מכך נוצרות בועות אוויר זעירות רבות בבטון במהלך הערבוב. לבועות הללו יש שכבת ספיחה כיוונית עם אותו מטען, מה שגורם להן לדחות אחת את השנייה ולהתפזר באופן שווה. מאידך, חומרים אניוניים רבים גוררים אוויר אניוניים מזרזים מלחי סידן בתמיסות צמנט עתירות סידן, הנספגים על גבי סרט הבועות, ובכך מונעים למעשה את התפוצצות הבועות. הקצף הקטן והאחיד המוכנס יכול להישאר יציב לתקופה מסוימת.

מהמנגנון הנ"ל ניתן לראות שפעילות הממשק של חומרים מכניסי אוויר דומה לזו של מפחיתי מים. ההבדל הוא שפעילות הממשק של מפחיתי מים מתרחשת בעיקר בממשק נוזל-מוצק, בעוד שפעילות הממשק של חומרים גורמי אוויר מתרחשת בעיקר בממשק גז-נוזל-מוצק. ברור שהתפקיד העיקרי של סוכני סחף אוויר הוא החדרת בועות אוויר, ולאחר מכן פעולות פיזור והרטבה.

כאשר טיט יבש המכיל חומרים סוחפי אוויר מעורבב עם מים, החומרים מפחיתים באופן משמעותי את מתח הפנים ואת אנרגיית הממשק של המים, מה שגורם למספר רב של בועות אוויר זעירות סגורות להיווצרות בקלות במהלך הערבוב. לרוב הבועות הללו יש קטרים ​​מתחת ל-200 מיקרומטר.

סוכני סחף אוויר מכניסים מיקרו-בועות יציבות לתוך המרגמה באמצעות פעולה פיזית. זה מפחית את הצפיפות של טיט רטוב, משפר את יכולת העבודה ומגדיל את התפוקה של טיט רטוב. האוויר המוחזק בטיט משפר את ביצועי הבידוד התרמי של הבטון אך גם מפחית את חוזקו. המינון של חומרי סחף אוויר משתנה בהתאם לסוג המרגמה היבשה וחומר סחף האוויר המשמש, אך הוא בדרך כלל נמוך מאוד, בדרך כלל 0.002% עד 0.01 % ממסת המלט, לא יעלה על 0.05% ממסת המלט.

גורמים שונים משפיעים על תכולת האוויר של טיט, כולל המאפיינים והכמות של מלט ותערובות, יחס מים-צמנט (יחס מים-קושר), סוג ומינון של חומרי סחף אוויר, איכות ופיזור החלקיקים של אגרגטים, סוג וקיבולת מערבל טיט, טמפרטורת ערבוב, עקביות התערובת וטמפרטורת הסביבה. למרות שכמות חומר סחף האוויר המוסף קטנה מאוד, יש לה השפעה משמעותית על הביצועים של טיט יבש. הפונקציות העיקריות שלו הן:

שיפור יכולת העבודה של טיט יבש

שילובם של חומרים סוחפי אוויר יוצר בועות אוויר זעירות סגורות רבות בתערובת הבטון. מיקרו-בועות אלו פועלות כמו מיסבים כדוריים, מפחיתות את התנגדות החיכוך בין חלקיקים מצטברים, ובכך מגבירה את יכולת הזרימה של תערובת הבטון. אם יכולת הזרימה נשמרת קבועה, ניתן להפחית את תכולת המים. יחד עם זאת, מכיוון שהמים מפוזרים באופן שווה על פני השטח של בועות אוויר רבות, כמות המים הניתנים להזזה באופן חופשי מצטמצמת, וכתוצאה מכך ירידה בדימום של טיט רטוב ובהתאמה מוגברת אצירת המים והלכידות.

הפחתת החוזק של טיט יבש

בשל נוכחותן של בועות אוויר רבות, שטח נושא העומס של המרגמה מצטמצם, מה שמוביל לירידה בחוזק הבטון. עם זאת, לחומרי סחף אוויר יש השפעה מסוימת של הפחתת מים (במיוחד למפחיתי מים מכניסי אוויר, שיש להם השפעה משמעותית יותר להפחתת מים). יחס המים-צמנט המופחת מפצה במידה מסוימת על החוזק. עם זאת, תוספת של חומרי סחף אוויר עדיין גורמת לירידה בחוזק המרגמה, במיוחד בחוזק הלחיצה. לפיכך, יש לשלוט בקפדנות על המינון של חומרים מכניסי אוויר, ולקבוע את המינון האופטימלי באמצעות בדיקות על תכולת האוויר, יכולת העבודה והחוזק הנלווה של המרגמה. בנוסף, עקב נוכחותן של בועות אוויר רבות, העיוות האלסטי של המרגמה גדל, ומודול האלסטי פוחת, מה שמועיל לשיפור עמידות הסדקים של המרגמה.

שיפור האטימות ועמידות הכפור של טיט

חומרים מכניסי אוויר מפחיתים את הדימום של תערובות בטון (בדרך כלל מפחיתים את הדימום ב-30% עד 40%). כתוצאה מכך, גם התעלות הנימים לדימום מופחתות. במקביל, נוכחותן של מספר רב של בועות מיקרו סגורות חוסמת או קוטעת את תעלות המים הנימים במרגמה, משנה את מבנה הנקבוביות ומשפרת את אטימות המרגמה. לבועות יכולת דפורמציה אלסטית משמעותית, המספקות אפקט ריפוד נגד מתח ההתפשטות הנגרם מקפיאת מים, ובכך משפרות את עמידות המרגמה לכפור ומגדילות את עמידותה. בנוסף, הוספה של חומרים מכניסי אוויר מפחיתה את צפיפות הטיט, חיסכון בחומרים והגדלת שטח הבנייה.

גורמים המשפיעים על תכולת האוויר של טיט:

מאפיינים וכמות של מלט ותערובות

יחס מים-צמנט (יחס מים-קושר)

סוג ומינון של חומרים גורמי אוויר

איכות וחלוקת חלקיקים של אגרגטים

סוג וקיבולת מערבל טיט

טמפרטורת ערבוב

עקביות התערובת

טמפרטורת הסביבה