Wat is een luchtinsluitingsmiddel?
Luchtinsluitende middelen zijn doorgaans anionische oppervlakteactieve stoffen die worden gebruikt in materialen op cementbasis.
Veel voorkomende typen zijn:
- Op hars gebaseerde luchtinsluitende middelen
- Alkylsulfonaten zoals SDS en AOS
Deze moleculen bevatten:
- Een hydrofiele groep die water aantrekt
- Een hydrofobe groep die water afstoot.
Wanneer beton met water wordt gemengd, verlagen luchtbelvormende additieven (AEA's) de oppervlaktespanning van het mengwater, waardoor er tijdens het mengen lucht in het mengsel kan worden ingesloten. Dit proces creëert kleine, gesloten en stabiele luchtbellen. doorgaans kleiner dan 200 μmDeze luchtbellen zijn door de hele mortel verdeeld en vormen een gecontroleerd luchtporiënsysteem dat een sterke invloed heeft op zowel de verwerkbaarheid in verse toestand als de duurzaamheid van het uitgeharde beton.
Hoe werken luchtbelvormende middelen in beton?
Luchtinsluiting vindt plaats via drie primaire mechanismen binnen mortelsystemen.
Vermindering van oppervlaktespanning
Oppervlakteactieve moleculen hopen zich op bij de lucht-watergrensvlakwaardoor de oppervlaktespanning wordt verlaagd en er tijdens het mengen gemakkelijker luchtbellen kunnen ontstaan.
Belstabilisatie
Elke bel is omgeven door een dunne laag oppervlakteactieve stof die voorkomt dat de bellen samensmelten.
Deze stabilisatie zorgt ervoor dat microbellen de processen van mengen, pompen en plaatsen overleven.
Modificatie van de poriënstructuur
Na het uitharden blijven deze bubbels bestaan als gesloten luchtholtes binnen de betonmatrix.
Het luchtporiënsysteem onderbreekt de capillaire poriënnetwerken, waardoor duurzaamheidseigenschappen zoals vorst-dooiweerstand en waterdichtheid verbeteren.
Belangrijkste functies van luchtbelvormende middelen in beton
Luchtinsluitende middelen fungeren als microstructuurregulatoren die de eigenschappen van zowel vers als uitgehard beton verbeteren.
Verbeterde verwerkbaarheid van beton
De ingesloten microbellen functioneren als “kogellagers” tussen aggregaatdeeltjes.
Voordelen zijn onder andere:
- Een gladdere betonconsistentie
- Verbeterde pompbaarheid en spuitbaarheid.
- Gemakkelijker te strijken en uit te smeren
Dit is met name gunstig voor beton dat vervaardigd zand, dat doorgaans een ruwe deeltjesvorm en een hoger gehalte aan steenpoeder heeft.
Verbeterde vochtretentie en minder bloedingen.
Ingesloten luchtbellen zorgen voor een gelijkmatigere verdeling van het water binnen de betonmatrix.
Dit helpt:
- Voorkom snelle wateropname door de ondergrond.
- Verminder oppervlakkige bloedingen
- Ondersteun een consistente cementhydratatie.
Een betere waterverdeling draagt bij aan een stabielere microstructuurontwikkeling tijdens het uitharden.
Verbeterde vorst-dooiweerstand
Een van de belangrijkste voordelen van luchtinsluiting is verbeterde vorst-dooi duurzaamheid.
Wanneer water bevriest en uitzet in de poriën van het beton, fungeren de ingesloten luchtbellen als expansiekamerswaardoor interne druk wordt verlicht.
Dit voorkomt scheuren, afschilfering en afbrokkeling in koude klimaten.
Verbeterde waterdichtheid
De ingesloten luchtbellen onderbreken de capillaire kanalen in het uitgeharde beton.
Dit vermindert:
- Waterpenetratie
- Schadelijk ionentransport
- Corrosie risico
Hierdoor wordt de duurzaamheid van cementgebonden bouwmaterialen aanzienlijk verbeterd.
Regelgeving inzake dichtheid en krimp
Door luchtinsluiting neemt de dichtheid van de mortel enigszins af.
Dit zorgt voor:
- Hogere materiaaldekking
- Verbeterde economische efficiëntie
- Verminderde krimp tijdens het drogen
Een te hoog luchtgehalte kan echter een negatieve invloed hebben op de mechanische sterkte.
Toepassingen van luchtbelvormende middelen in beton
| Toepassingsgebied | Primaire functie | Technische punten en effecten |
| Pleistermortel & Gespoten mortel | Verbetering van de pompbaarheid en sproeibaarheid | Microbelletjes verbeteren de smering, verminderen de pompweerstand en minimaliseren verstoppingen. Ze verhogen ook de thixotropie van de pasta, waardoor uitzakken na het aanbrengen wordt voorkomen. De dosering moet nauwkeurig worden gecontroleerd om overmatig sterkteverlies te voorkomen. |
| Metselmortel | Verbeterde gewrichtsvulling, verminderde waterabsorptie | AEA's verbeteren de smeerbaarheid van mortel, waardoor blokken gelijkmatiger geplaatst kunnen worden en de voegen beter gevuld worden. De luchtbellen blokkeren de capillaire poriën, waardoor de waterabsorptie van het metselwerk afneemt en de stabiliteit verbetert.
|
| Zelfnivellerende | Krimp verminderen, scheuren voorkomen | Verbetert effectief het krimpgedrag van vloermortels tijdens het drogen, waardoor het risico op uitholling en scheurvorming wordt verminderd. |
| Warmte- | Het verlagen van de thermische geleidbaarheid | Isolatiemortel: Door de lage warmtegeleidingscoëfficiënt van lucht te benutten, verbeteren de talrijke gesloten poriën de isolerende werking van de mortel aanzienlijk. |
| Waterdicht maken van beton | Toenemende ondoorlaatbaarheid | Door de capillaire poriën te onderbreken, verhogen AEA's de weerstand van de mortel tegen waterpenetratie aanzienlijk, waardoor de waterdichtingswerking wordt verbeterd. |
| Tegellijmen en voegmiddelen | Verbetering van de antislip-eigenschappen | De juiste hoeveelheid luchtbellen kan de thixotropie van de pasta verhogen, waardoor tegels tijdens het plaatsen niet verschuiven en het voegen soepeler verloopt. |
Compatibiliteit met andere betonadditieven
In moderne betonmengsels worden luchtbelvormende middelen doorgaans samen met andere functionele additieven gebruikt.
Deze toevoegingen kunnen onder meer zijn:
- Hydroxypropylmethylcellulose
- Hydroxyethylmethylcellulose
- Herdispergeerbaar polymeerpoeder
- Cellulosevezel
Cellulose-ethers reguleren het waterbindend vermogen en de reologie, terwijl polymeerpoeders de hechting en flexibiliteit verbeteren. Samen met luchtbelvormende middelen vormen ze een uitgebalanceerd additievensysteem voor het optimaliseren van de mortelprestaties.
Aanbevolen dosering van luchtbelvormende middelen in beton
| Morteltype | Gebruikelijke AEA-dosering |
|---|---|
| Pleistermortel | 0.002-0.005% |
| Metselmortel | 0.003-0.008% |
| Isolatiemortel | 0.005-0.01% |
Een te hoge dosering kan leiden tot:
Verminderde druksterkte
Verminderde bindingssterkte
daarom Nauwkeurige doseringscontrole is essentieel..
Belangrijke aandachtspunten bij het gebruik van luchtinsluitende middelen
Gevoeligheid van grondstoffen
Grondstoffen zoals kunstmatig zand en vliegas kan de prestaties van AEA beïnvloeden.
Een hoog gehalte aan steenpoeder kan oppervlakteactieve stoffen adsorberen en de efficiëntie van de luchtinsluiting verminderen.
Compatibiliteit met andere additieven
Sommige toevoegingen aan mortel kunnen de luchtinsluitingsefficiëntie beïnvloeden.
Laboratoriumonderzoek wordt aanbevolen om de optimale combinatie van additieven te bepalen.
Conclusie
Luchtinsluitende middelen zijn belangrijk additieven voor droog betonmengsels die de microstructuur van cement en de bouwprestaties reguleren.
Door stabiele microscopische luchtbellen te introduceren, verbeteren ze:
- Beton verwerkbaarheid
- Vorst-dooi duurzaamheid
- Ondoordringbaarheid
- Controle op krimp
In de juiste combinatie met cellulose-ethers, polymeerpoeders en andere functionele additieven helpen luchtbelvormende middelen fabrikanten bij het ontwikkelen van hoogwaardige droge mortelsystemen.
