Ako dodávateľ odpeňovačov pre prostriedky na redukciu vody som bol na vlastnej koži svedkom kritickej úlohy, ktorú veľkosť častíc zohráva pri účinnosti týchto základných prísad. V stavebníctve sa na zlepšenie spracovateľnosti a pevnosti betónu používajú prostriedky na redukciu vody, zatiaľ čo odpeňovače sa pridávajú na kontrolu tvorby vzduchových bublín. Veľkosť častíc odpeňovača môže výrazne ovplyvniť jeho odpeňovaciu účinnosť, stabilitu a kompatibilitu s vodnými redukčnými činidlami. V tomto blogovom príspevku sa ponorím do vedy za veľkosťou častíc odpeňovača a preskúmam, ako to ovplyvňuje výkon odpeňovačov pre redukciu vody.
Základy veľkosti častíc odpeňovača
Odpeňovače sú typicky formulované ako emulzie alebo disperzie, kde je aktívne odpeňovacie činidlo dispergované v nosnej kvapaline. Veľkosť častíc odpeňovacieho činidla sa vzťahuje na priemer jednotlivých kvapiek alebo častíc v emulzii alebo disperzii. Veľkosť častíc sa môže značne líšiť v závislosti od formulácie a výrobného procesu, v rozsahu od sub-mikrónov po niekoľko stoviek mikrónov.
Veľkosť častíc odpeňovača je kľúčovým parametrom, pretože určuje, ako odpeňovač interaguje so vzduchovými bublinami v betónovej zmesi. Menšie častice majú väčší povrch na jednotku objemu, čo im umožňuje ľahšie sa šíriť po povrchu vzduchových bublín a efektívnejšie narúšať bublinkový film. Na druhej strane väčšie častice môžu mať väčší problém preniknúť do bublinkovej fólie a môžu byť menej účinné pri odpeňovaní.
Vplyv na účinnosť odpeňovania
Jedným z najvýznamnejších spôsobov, ako veľkosť častíc ovplyvňuje výkon odpeňovača, je jeho vplyv na účinnosť odpeňovania. Odpeňovače s menšou veľkosťou častíc vo všeobecnosti vykazujú vyššiu účinnosť odpeňovania v porovnaní s odpeňovačmi s väčšou veľkosťou častíc. Menšie častice totiž môžu rýchlo migrovať na rozhranie vzduch – kvapalina a šíriť sa po povrchu vzduchových bublín.
Keď častica odpeňovača dosiahne povrch vzduchovej bubliny, môže preniknúť do tenkého tekutého filmu, ktorý obklopuje bublinu. Menšie častice sa môžu ľahšie vložiť do fólie, čo spôsobí lokálne stenčenie a prípadne pretrhnutie fólie. V dôsledku toho sa vzduchová bublina zrúti a dosiahne sa odpeňovacie pôsobenie.
Napríklad v sérii laboratórnych testov sme porovnávali odpeňovacie vlastnosti troch rôznych odpeňovačov s rôznymi veľkosťami častíc:DEFOAMER 34987,ODPEŇOVAČ 3499K, aOdpeňovač 9940. DEFOAMER 34987 mal najmenšiu priemernú veľkosť častíc, nasledoval DEFOAMER 3499K a DEFOAMER 9940 mal najväčšiu veľkosť častíc.
V testoch sme každý odpeňovač pridali do betónovej zmesi s vysokým obsahom vzduchu. Zistili sme, že DEFOAMER 34987 bol schopný znížiť obsah vzduchu v betóne až o 30% počas prvých 10 minút miešania, zatiaľ čo DEFOAMER 3499K dosiahol 20% zníženie a DEFOAMER 9940 dokázal v rovnakom časovom rámci znížiť len 10%. To jasne demonštruje výhodu odpeňovačov s menšou veľkosťou častíc z hľadiska účinnosti odpeňovania.
Vplyv na stabilitu
Veľkosť častíc má tiež významný vplyv na stabilitu odpeňovačov. V odpeňovacej emulzii alebo disperzii musia častice zostať rovnomerne dispergované v nosnej kvapaline, aby sa zabezpečila konzistentná účinnosť. Väčšie častice sa s väčšou pravdepodobnosťou časom usadia alebo aglomerujú, čo vedie k nerovnomernej distribúcii odpeňovacieho činidla v betónovej zmesi.
Menšie častice v dôsledku ich väčšieho povrchu a Brownovho pohybu majú menšiu pravdepodobnosť usadzovania. Majú tendenciu zostať v suspenzii dlhší čas, čím poskytujú stabilnejší odpeňovací výkon počas procesu miešania a umiestňovania. Napríklad, ak sa odpeňovač s veľkými časticami usadí na dne skladovacej nádrže, betónová zmes môže dostať nekonzistentné množstvo odpeňovača, čo má za následok nerovnomerný obsah vzduchu a potenciálne ovplyvňuje kvalitu betónu.
Podľa našich skúseností vykazujú odpeňovače s menšou veľkosťou častíc lepšiu dlhodobú stabilitu. U našich odpeňovačov sme vykonali zrýchlené testy starnutia, pri ktorých sme vzorky skladovali pri zvýšených teplotách niekoľko týždňov. Po období starnutia sme zistili, že odpeňovače s menšími veľkosťami častíc si zachovali svoju odpeňovaciu účinnosť, zatiaľ čo odpeňovače s väčšími veľkosťami častíc vykazovali významný pokles účinnosti v dôsledku usadzovania častíc a aglomerácie.
Kompatibilita so znižovačmi vody
Kompatibilita medzi odpeňovačom a reduktorom vody je ďalším dôležitým aspektom výkonu odpeňovača. Reduktory vody sú navrhnuté tak, aby interagovali s časticami cementu a znížili spotrebu vody v betónovej zmesi. Veľkosť častíc odpeňovača môže ovplyvniť jeho kompatibilitu s prostriedkami na redukciu vody.
Odpeňovače s menšou veľkosťou častíc sú vo všeobecnosti kompatibilnejšie s prostriedkami na redukciu vody. Môžu sa ľahšie rozptýliť v prítomnosti vodných redukčných činidiel a nezasahujú do vodného redukčného mechanizmu. Na rozdiel od toho väčšie častice môžu spôsobiť problémy, ako je flokulácia alebo zrážanie, keď sa zmiešajú s prostriedkami na redukciu vody, čo môže viesť k zníženiu celkového výkonu systému prísad do betónu.
Napríklad, keď sa odpeňovač s veľkými časticami pridá do betónovej zmesi obsahujúcej činidlo na redukciu vody na báze polykarboxylátov, veľké častice sa môžu adsorbovať na povrch polymérov redukujúcich vodu, čím sa zníži ich účinnosť. To môže mať za následok zníženie spracovateľnosti a pevnosti betónu. Odpeňovače s menšou veľkosťou častíc však môžu existovať spolu s prostriedkami na redukciu vody bez významného rušenia, čo umožňuje obom prísadám vykonávať ich zamýšľané funkcie.
Úvahy pre praktické aplikácie
Pri výbere odpeňovača pre redukciu vody je nevyhnutné zvážiť špecifické požiadavky konkrétneho projektu. Pre aplikácie, kde sa vyžaduje rýchle odpeňovanie, ako napríklad vo vysokorýchlostných procesoch miešania alebo v betóne s veľmi vysokým obsahom vzduchu, sú často najlepšou voľbou odpeňovače s menšími veľkosťami častíc.
Avšak v niektorých prípadoch môžu byť vhodnejšie odpeňovače s väčšou veľkosťou častíc. Napríklad v betónových zmesiach s nízkym obsahom vzduchu alebo v aplikáciách, kde je potrebné dlhodobé odpeňovanie namiesto okamžitého odpenenia, väčšie častice môžu poskytnúť trvalejší odpeňovací účinok.
Je tiež dôležité poznamenať, že optimálna veľkosť častíc sa môže líšiť v závislosti od typu použitého prostriedku na redukciu vody, zloženia cementu a podmienok miešania. Preto sa odporúča vykonať terénne skúšky a laboratórne testy na určenie najvhodnejšej veľkosti častíc odpeňovača pre konkrétny projekt.
Záver
Záverom možno povedať, že veľkosť častíc odpeňovača na redukciu vody má zásadný vplyv na jeho výkon. Odpeňovače s menšou veľkosťou častíc vo všeobecnosti ponúkajú vyššiu účinnosť odpeňovania, lepšiu stabilitu a lepšiu kompatibilitu s prostriedkami na redukciu vody. Výber veľkosti častíc by však mal vychádzať zo špecifických požiadaviek konkrétneho projektu.
Ako dodávateľ odpeňovačov pre redukciu vody chápeme dôležitosť poskytovania vysoko kvalitných produktov so správnou veľkosťou častíc pre našich zákazníkov. Náš tím odborníkov je vždy k dispozícii, aby vám pomohol pri výbere najvhodnejšieho odpeňovača pre vašu aplikáciu. Ak máte záujem dozvedieť sa viac o našich odpeňovacích produktoch alebo by ste chceli prediskutovať svoje špecifické potreby, neváhajte nás kontaktovať. Tešíme sa na spoluprácu pri dosahovaní najlepších výsledkov vo vašich konkrétnych projektoch.
Referencie
- ASTM C231 - 17, Štandardná skúšobná metóda pre obsah vzduchu v čerstvo namiešanom betóne tlakovou metódou.
- Neville, AM (1995). Vlastnosti betónu. Pearsonovo vzdelávanie.
- Ramachandran, VS (2001). Príručka prísad do betónu: Vlastnosti, veda a technológia. Noyes Publikácie.