Задържан от въздуха бетон
Увличането на въздуха в бетона се постига чрез добавяне на определено количество пенообразувател към цимента и смесване на вода. Вътре в бетонната смес се появяват много от най-малките въздушни мехурчета и общият им обем трябва да бъде 3 - 6% от обема на бетона. Такива добавки осигуряват на бетонната смес подобрена обработваемост в сравнение с обичайната обработваемост, а в втвърдено състояние - повишена устойчивост на замръзване и водоустойчивост. Но тези подобрения се постигат само при точно определени условия; неспазването им не само отрича всички тези полезни резултати, но може и да намали качеството на бетона, до заплахата от пълната му непригодност.
Пенообразуващите добавки, използвани за тези цели, обикновено са с органичен произход: това са дървесни смоли, мастни киселини, сапуни в комбинация с омокрящи агенти, забавители и ускорители. Има много различни видове захващащи въздуха добавки. Тяхната способност да образуват пяна и да отделят въздушни мехурчета с малък диаметър с повърхностно напрежение е от съществено значение: без да влизат в някакви забележими химични взаимодействия с цимента, те осигуряват стабилността на бетонната смес.
За да се установи количеството добавка, необходимо за постигане на желания резултат, като се вземат предвид факторите на технологичния ред, във всеки случай е необходимо предварително да се определи количеството въздух, което вече се съдържа в бетона, преди добавянето на добавката. Установява се от измерването на разликите в плътността при променливо хидростатично или пневматично налягане, а промяната в обема на бетонната смес води до съответните стойности на обема на въздуха, определени с помощта на закона на Mariotte. Възможно е също да преброите въздушни мехурчета под микроскоп в тънък участък от втвърден бетон, но този метод е трудоемък и изисква голямо внимание.
Вече описахме свойствата на прясната бетонова смес, като дадехме основните й характеристики - адхезия, коефициент на вътрешно триене, вискозитет, способност за разслояване, водоотделяне. Сега е навременно да повдигнем въпроса какъв ефект има задържаният в бетона въздух върху тези основни свойства.
Както бе споменато по-горе, изследването на бетон под микроскоп разкрива, че порите в него обикновено се различават в изключително разнообразни форми и размери, най-често доста големи - над няколко десети от милиметъра. В бетона със задържан въздух тези пори придобиват форма, близка до сферична, а размерите са много по-малки. Тези мехурчета, разположени между зърната на инертния материал, по-специално между зърната на пясъка, са обвити в тънки филми с повърхностно напрежение. Укрепвайки се върху твърди зърна, те възбуждат между последните сили на сближаване, въпреки цялата си незначителност те все още са осезаеми. Най-хубавото е, че това явление може да се сравни с това, което се случва, когато яйцата се разбиват в снега. Протеинът, обогатен с проникващи в него въздушни мехурчета, се превръща в пяна (каша), която, имайки вътрешна кохезия и следователно структура, благодарение на това придобива свойствата на твърдо вещество (запазване на формата).
Ще приготвим бетон от цимент, пясък и воден разтвор. Той има малко близо до нула сцепление и някакъв коефициент на триене. Сега ще заменим част от пясъка с въздушни мехурчета и ще извършим тест за срязване, за да измерим вътрешния коефициент на трън. В резултат на плъзгане, пясъчните зърна ще извършват въртеливо движение, тъй като формата им е неправилна, тези движения ще създадат турбуленция в околната среда и следователно ще изпитват съпротива, колкото по-големи, толкова по-остри са неравностите на формата. Въздушните мехурчета, от друга страна, са сферични и, което е важно, лесно се деформират. Следователно реакционните сили, противопоставящи се на движенията им, ще бъдат най-малките. Лесно е да се разбере, че подмяната на част от пясъка с въздух може да доведе до намаляване на устойчивостта на хлъзгане, с други думи, до намаляване на коефициента на вътрешния трън. Освен това омокрящият агент, който обикновено присъства във въздухозадържащите добавки, предотвратява коагулацията на цимента и пластификатора. В крайна сметка захващащата въздуха добавка и увлечения въздух, действайки заедно, значително намаляват вътрешното триене, докато капилярното напрежение подобрява адхезията.