Prestandaoptimering av ultralätt skumbetong med dimetikon-infunderad organosilikonförening

Bygga med lättare, smartare väggar

Moderna byggnader kräver väggar som inte bara är starka utan också lätta, brandsäkra och bra på att hålla värme inomhus. Ultralätt skumbetong erbjuder redan låg vikt och utmärkt isolering, men är ofta för svag och tar upp för mycket vatten för krävande användning. Denna studie undersöker hur en vanlig silikonbaserad ingrediens, dimetikon, kan justera de små luftbubblorna i skumbetong så att materialet blir både lättare och starkare, samtidigt som det bättre motstår vatten och hårt väder.

Därför spelar bubblor roll i betong

Skumbetong framställs genom att blanda cement, sand, vatten och ett skum fullt av luftbubblor. Bubblorna gör materialet mycket lättare, vilket är attraktivt för höga byggnader och energieffektiva väggar. När bubblorna däremot är stora och ojämna förlorar betongen styrka och får genomgående kanaler som låter vatten och salter tränga in. Ingenjörer eftersträvar en variant som behåller fördelarna med luftfyllt betong — låg vikt, god isolering, brandmotstånd — utan att göra materialet till en ömtålig svamp.

En silikonvinkel i receptet

Forskarna testade att tillsätta små mängder dimetikon, en silikonförening som används i många vardagsprodukter, till ultralätt skumbetong. De förberedde flera blandningar med samma måldensitet men olika dimetikonhalter, från 0,5% till 2,5% av cementvikten. Genom att noggrant dispergera dimetikon i vatten och sedan blanda in det i en skumrik cementblandning syftade de till att ändra hur bubblor bildas och hålls på plats, och att utvärdera hur detta påverkade flyt, härdningstid, vattenrörelse, styrka och värmeöverföring.

Vad som händer inne i de små porerna

Detaljerade tester visade att dimetikon fungerar både som en skumstabiliserare och vattenavvisare. Det sänker vattnets ytspänning i blandningen, vilket hjälper bubblor att bildas lättare och hålla sig åtskilda istället för att slå ihop till stora hålrum. Mikroskopiska bilder och porstorleksmätningar visade att betongen med dimetikon innehöll betydligt fler små, välformade porer och mycket färre stora, sammanhängande tomrum. Denna förfinade interna struktur minskade hur snabbt vatten kunde suga in eller luft flöda igenom, och minskade transporten av skadliga klorider med upp till ungefär en tredjedel jämfört med obehandlad betong.

Starkare, torrare, men fortfarande lätt

Dessa mikronivåförändringar gav överraskande stora prestationsvinster. Vid bästa doseringen, kring 2% dimetikon, fördubblades betongens styvhet och tryckhållfasthet mer än och dess motstånd mot sprickbildning i drag mer än tredubblades, samtidigt som den förblev extremt lätt, med en torr densitet nära 450 kilogram per kubikmeter. Materialet krympte mindre vid torkning, absorberade avsevärt mindre vatten och visade lägre sammanhängande porositet. Termiskt beteende förändrades också: eftersom pornätverket blev tätare och den solida matrisen tätare ökade både värmeledningsförmåga och värmediffusivitet något, men höll sig fortfarande inom det intervall som är lämpligt för isoleringsmaterial.

Hitta den optimala nivån

Genom att jämföra alla blandningar fann studien att cirka 2% dimetikon gav den bästa balansen: det bevarade betongens ultralätta karaktär samtidigt som det gav avsevärt högre styrka och hållbarhet samt kraftigt förbättrat motstånd mot fukt- och saltinträngning. Högre doser gav endast små ytterligare fördelar och började försämra bearbetbarheten. I praktiska termer innebär detta att ett relativt enkelt silikonbaserat tillsatsmedel kan förvandla skör skumbetong till ett mer robust, vattenavvisande och fortfarande välisolerande byggmaterial, vilket gör det mer gångbart för energieffektiva, långlivade väggar och andra lätta bärande element.

Citering: Othuman, M.A.O., Tobbala, D.E., Omar, R. et al. Performance optimization of ultra-lightweight foamed concrete using dimethicone-infused organosilicon compound. Sci Rep 16, 8108 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39334-5

Nyckelord: skumbetong, lätta byggmaterial, silikontillsatser, porstruktur, värmeisolering