Stabilitet hos luftbubblor i härdande betong

Utförs vid YKI, Ytkemiska Institutet, Material- och Färgsektionen

För olika typer av betongmaterial är det viktigt att ha en kontrollerad lufthalt i proverna. Somliga tillämpningar kräver en hög lufthalt, medan andra kräver en låg halt eller ingen luft alls. Luft bildas i betongen när man blandar den och man kan tillsätta kemikalier antingen för att stabilisera eller destabilisera de bubblor som bildas. I litteraturen finns väl beskrivet hur luftbubblorna fördelar sig i det färdiga hårda materialet, men hittills finns inga studier på vad som händer med luftbubblorna under blandningen och härdningen av betongen. Kunskap om vad som händer med luftbubblorna under härdningen skulle kunna ge mycket värdefull information om vilka mekanismer som är viktigast för stabiliteten hos bubblorna. Denna kunskap kan i sin tur användas för att designa kemikalier som är bättra anpassade för att få exakt den lufthalt man önskar i sin betong. Den största anledningen till att inga studier finns gjorda på luftbubblornas stabilitet under härdningen av betong är förmodligen att det är svårt att komma på någon teknik som går att använda i härdande betong. I detta projektarbete planerar vi att pröva att frysa små prover av betong i flytande kväve för att få en momentan frysning av strukturen efter en viss härdningstid. Dessa prover måste sedan delas för att kunna studeras i mikroskop.

Flera företag är intresserade av att använda sig av denna frysningsmetod för att studera hur deras tillsatsmedel påverkar luftbubblornas stabilitet under härdningen av betong. Ett lyckat projekt kommer därför att leda till att vi utvecklar en metod som kan användas i många sammanhang på YKI.
Projektet går ut på att utarbeta en metod för att studera luftbubblors stabilitet under härdningen av betong. Eftersom betong är ett väldigt komplext system planerar vi att välja att arbeta med cementpasta som modellsystem för betongen. Från en större blandning av cementpasta kommer små prover att tas ut efter olika härdningstid och frysas i flytande kväve. Dessa prover delas sedan för att få fram rena ytor som är representativa för bulk materialet. När väl bra frysta ytor har fåtts fram ska dessa ytor studeras i mikroskop (ljusmikroskop eller elektronmikroskop) för att få fram en bild av hur luftbubblorna fördelar sig i materialet. Vi planerar även att analysera bilderna m.h.a. bildanalys för att få fram parametrar som luftbubblornas storlek och form samt avstånden mellan bubblorna.
Arbetet i detta projekt kommer att vara mycket praktiskt med många beslut om hur man bäst får representativa prover, hur man delar ett prov på lämpligt sätt m.m men det kommer också att innehålla avancerade instrument så som ESEM (Environmental Scanning Electron Microscopy) och bildanalys.

Kontaktperson:
Dr Annika Kauppi, YKI
[email protected] / Tel. 08-790 97 95

YKI, Ytkemiska Institutet AB är ett internationellt ledande kunskapsföretag med syfte att stärka sina kunders konkurrenskraft med hjälp av spjutspetskunskap inom tillämpad ytkemi. YKIs kunder omfattar ledande företag inom bioteknik, läkemedel, livsmedel, massa och papper, industrikemikalier, konsumentprodukter, polymerer och färger. Vi är ett 90-tal anställda och finns i Stockholm nära KTH. Läs mer om YKI på vår webbplats: www.surfchem.kth.se