Кіріспе

Бетонға ауаның қасақана сіңірілуіБетонға ауа сіңіру – араластыру кезінде ауа сіңіретін затты қосу арқылы бетон қоспасында шағын ауа көпіршіктерін жасау процесі. Бұл зат – таңғыш (су мен қатты денелер арасындағы беттік кернеуді төмендететін беттік белсенді зат) болып табылады, ол қажетті мөлшердегі көпіршіктердің пайда болуына мүмкіндік береді. Көпіршіктер бетонды араластыру кезінде (қоспа сұйық күйде болғанда) пайда болады, және олардың көпшілігі бетон қатайғаннан кейін де сақталады. Ауа сіңіру бетонды орналастыру кезінде оның жұмысқа қабілетін жақсартады және қатайғаннан кейін беріктігін арттырады, әсіресе қырау мен еріту циклдеріне жиі ұшырайтын климатта. Сонымен қатар, бетонның жұмысқа қабілетін жақсартады, сондай-ақ роликпен тығыздалған бетоннан жасалған жолдарда да қолданылады. Тағы бір айырмашылық – өндіріс процесі: көбік бетонды жасау үшін көбік қоспасы жеке дайындалып, кейін цемент, құм және су қосылып араластырылады, ал ауа сіңірілген бетонға арнайы қоспалар немесе араластырғыштар қоспаға тікелей қосылып, қоспаның ішінде ұсақ ауа көпіршіктерін жасайды. АҚШ-та өндірілетін бетонның шамамен 85%-ы ауа сіңіретін заттарды қамтиды, олар бетон өндірісі технологиясының бес негізгі құрауышының бірі саналады.

Артықшылықтары

Ауаның сіңірілуі жаңа және қатайтылған бетонның қасиеттері үшін пайдалы. Жаңа бетонға ауа енгізу жұмыс істеуге қолайлы жағдай жасайды және оны өңдеу мен сорғылауды жеңілдетеді. Сонымен қатар, араластыру кезінде пайда болатын қақысыз процестер – бетонның су шығуы мен бөлінуінің алдын алуға көмектеседі. Қатайтылған бетонға ауа енгізу материалды нығайтады, себебі ол тоңу-еру циклдеріне жақсы төтеп береді. Бұдан басқа, ол жарықтарға төзімділігін арттырады, өрттен зақымдануға қарсы тұру қабілетін жақсартады және жалпы беріктігін арттырады. Сондықтан, бетонды жасағанда ауа қосу оны бастапқыда оңай өңдеуге мүмкіндік береді, ал кейіннен тіпті суық температурада немесе өртке ұшырағанда да берік болуына көмектеседі. Ауа енгізілген бетонның кішкентай ауа көпіршіктері ішкі серіппе ретінде әрекет етеді, соққы кезінде энергияны сіңіріп, соққы немесе діріл сияқты физикалық күштерге қарсы тұруды арттырады. Бұл соққыға төзімділіктің жақсаруы беткі зақымдануды азайтуға және жарықтардың немесе сынықтардың таралуын болдырмауға көмектеседі, осылайша жалпы беріктігін арттырады. Сонымен қатар, ауа қуыстары қысымды төмендету аймақтары ретінде әрекет етеді, тоңу-еру циклдері кезінде судың немесе ылғалдың кеңеюіне мүмкіндік береді, ішкі кернеу мен одан кейінгі жарылуды тудырмайды. Әртүрлі материалдар ауа енгізетін қоспалардың қасиеттеріне әртүрлі жолдармен әсер ете алады. Қосымша цементтік материал болып табылатын ұшқыш күл, өзінің кішігірім бөлшектерінің арқасында пастаны тығыздап, бетонның ағып тұруын және аяқталуын жақсартады. Ұшқыш күлдің төменгі меншікті салмағы, су мен цементтік материалдардың қатынасын (w/cm) қарапайым Портленд цементіне қарағанда арттырады. Ұшқыш күлдің әртүрлі түрлеріне ауа енгізетін қоспаның мөлшерін түзету қажет, себебі олардың химиялық құрамы мен ауа шығуының сипаттамалары әртүрлі. F класындағы ұшқыш күлге, C класындағы ұшқыш күлге қарағанда, қажетті ауа мөлшерін сақтау үшін қоспаның жоғары мөлшері қажет.

Өлшемі

Әдетте ауа көпіршіктерінің диаметрі шамалы болады және олар тығыз орналасқан. Олар құрайтын бос кеңістіктер аздап сығылып, қату кезінде туындайтын кернеуді азайтуға немесе сіңіруге көмектеседі. Ауа қосу технологиясы 1930 жылдары енгізілді және қазіргі заманғы бетонның көп бөлігі, әсіресе суық температураға ұшыраса, ауа қосылған болып келеді. Бұл көпіршіктер бетон қоспасындағы барлық ірі тас және үлкен құм бөлшектері үшін майлаушы ретінде әрекет етеді, осылайша бетонды жұмыс істеуге ыңғайлы етеді.

Тұтқыланған ауа

Қасақана енгізілген ауадан өзге, қатайған бетонның құрамында әдетте сіңірілген ауаның да белгілі бір мөлшері болады. Бұл ірі көпіршіктер, үлкен қуыстарды құрайды, олар "ұялы бетон" деп аталады және көбінесе енгізілген ауаға қарағанда біркелкі тарамайды. Бетонды дұрыс орналастыру, оның ішінде оны орнына жайғастыру және сіңірілген ауаны сығырып шығару үшін жиі қолданылатын дірілдеу, әсіресе қабырға қалыптарында, зиянды сіңірілген ауаны азайту үшін маңызды.

Көміртегі бар ұшқыш күлдің әсері

Көмірді жағудың қосалқы өнімі болып табылатын ұшқыш күлді бетон өндірісінде қоспа ретінде пайдалану, оның экологиялық және экономикалық артықшылықтарының арқасында кең таралған практика. Дегенмен, ұшқыш күлдегі қалдық көміртек, бетонның жұмысқа түсуін жақсарту және қатып-балу мен еру циклдеріне төзімділігін арттыру үшін қосылатын ауа енгізетін қоспалармен (АЭҚ) өзара әрекеттесе алады. Бұл мәселе, төмен NOx жану технологияларын енгізумен бірге күшейді. АЭҚ пен ұшқыш күлдің бетон қоспаларындағы өзара әрекеттесу механизмі қалдық көміртек әсерімен байланысты. Көміртек мөлшері және оның бөлшек мөлшері, беттік химиясы сияқты қасиеттері АЭҚ-тың сіңіру қабілетіне әсер етеді. Жағу кезінде қолданылатын отынның түрі, қалдық көміртек мөлшері мен қасиеттеріне әсер етеді. Битумдық көмірден алынған ұшқыш күлдегі көміртек мөлшері, суббитумдық көмірден немесе лигниттен алынған ұшқыш күлге қарағанда жоғарырақ, бірақ көміртек массасы бойынша АЭҚ-ты сіңіру қабілеті төмен. Бетонды пайдалану үшін ұшқыш күлдің сапасын жақсарту мақсатында әртүрлі арнайы өңдеу әдістері қолданылады. Озонмен өңдеу, жылулық өңдеу және физикалық тазалау сияқты техникалар өнімділікті арттыруда үміт береді.

Тарих

Ауаның араласуы 1930 жылдардың ортасында кездейсоқ жағдайда табылды. Ауа араластырғыш заттар (ААЗ) ішкі кернеу және тұздың қабыршақтануынан туындайтын қатып-еру зақымдарына төзімділікті арттыру мақсатында жасалған және жан-жақты зерттелген.