dodatki


Materiały pomocnicze do nauki przedmiotu „Materiały Budowlane” na kierunku „Budownictwo” na Wydziale Inżynierii WAT.

Na prawach rękopisu. Prawa autorskie zastrzeżone. Wyrażam zgodę na kserowanie wyłącznie na potrzeby studentów Wydziału Inżynierii WAT.

mgr inż. Tadeusz Błażejewicz

DODATKI I DOMIESZKI DO BETONÓW

  1. Ogólne zasady stosowania domieszek.

Według PN-EN 934-2 : 1999 „Domieszki do betonu, zaprawy i zaczynu. Domieszki do betonu. Definicje i wymagania” domieszką nazywa się materiał dodawany podczas wykonywania mieszanki betonowej w ilości nie większej niż 5% masy cementu w betonie. Domieszki wprowadza się w celu zmodyfikowania właściwości mieszanki betonowej lub betonu. Celowe jest wprowadzenie domieszek tylko do prawidłowo zaprojektowanych mieszanek betonowych oraz w tych przypadkach, gdy nie można uzyskać wymaganych efektów technicznych (lub koszt uzyskania jest wyższy) w wyniku projektowania betonu zwykłymi metodami (bez dodatku domieszek). Ilości domieszek podawane są zawsze w procentach masy cementu (a nie betonu). Stosowanie domieszek wymaga głębokiej wiedzy oraz sprawdzenia działania domieszki w konkretnej recepcie mieszanki na etapie projektowania betonu. Przy stosowaniu kilku domieszek łącznie, należy stosować domieszki pochodzące od jednego producenta i korzystać z tabeli mieszalności domieszek. Całkowita ilość domieszek nie powinna przekraczać 50 g na kg cementu (chyba, że przebadano wpływ większych ilości na właściwości i trwałość betonu). W przypadku dozowania domieszek w ilości mniejszej niż 2 g na kg cementu, domieszkę należy wymieszać z częścią wody zarobowej w celu jednorodnego rozprowadzenia w całej masie mieszanki. Jeżeli całkowita ilość domieszek ciekłych przekracza 3 litry na m3 betonu, wodę zawartą w domieszkach należy uwzględnić przy wyliczaniu współczynnika w/c.

Wyróżnia się następujące rodzaje domieszek:

2. Domieszki uplastyczniające.

Ich działanie polega na obniżeniu napięcia powierzchniowego wody, dzięki czemu woda lepiej zwilża ziarna cementu i kruszywa tworząc na nich otoczki i mieszanka staje się bardziej ciekła. Cząsteczki plastyfikatora wykazują również pewne działanie smarne zwiększające ciekłość. Ponadto hydrofilowe i posiadające ładunek elektryczny grupy sulfonowe plastyfikatora powodują jednoimienne naładowanie cząstek cementu i ich wzajemne odpychanie, co zwiększa efekt dyspergowania cementu w wodzie, zapobiega sedymentacji i zwiększa ciekłość mieszanki. Zaczyn cementowy z dodatkiem plastyfikatora sedymentuje znacznie dłużej, a na podstawie pomiaru czasu sedymentacji zaczynów z różnymi plastyfikatorami można ocenić skuteczność plastyfikatora. Plastyfikatory umożliwiają (przy zachowa-niu konsystencji mieszanki) obniżenie ilości dozowanej wody o co najmniej 5% (do 15%), dzięki czemu obniża się skurcz mieszanki podczas twardnienia, maleje nasiąkliwość i rośnie mrozoodporność, a wytrzymałość końcowa może wzrosnąć do 12%. Przy zachowaniu składu mieszanki dodatek plastyfikatora umożliwia zmianę konsystencji mieszanki na bardziej ciekłą (o 1stopień w dół), poprawia urabialność mieszanki i wygląd powierzchni betonu.

Ponieważ plastyfikatory zwiększają odporność na rozsegregowanie i mają lekki efekt opóźniania początku wiązania, są chętnie stosowane przez producentów betonu towarowego. Większość produktów handlowych jest oparta o sole lignosulfonianów - produktów odpadowych powstających przy produkcji celulozy z drewna. Odpadowe lignosulfoniany zawierają cukier drzewny, który powoduje silne opóźnienie wiązania cementu i spadki wytrzymałości. Plastyfikatory są oczyszczane metodą fermentacji z nadmiaru cukrów, lecz zawsze zawierają pewne śladowe ilości cukru i mają działanie opóźniające proces wiązania. Dlatego plastyfikatory muszą być stosowane w małych ilościach, nie przekraczających 0,5% (0,2 ÷ 0,5%) masy cementu licząc na suchą masę plastyfikatora. Produkty handlowe są dostępne w różnej postaci: jako suche proszki (do rozpuszczenia w wodzie zarobowej) lub jako roztwory wodne o różnym stężeniu i o różnym stopniu oczyszczenia z cukrów. Największą zaletą plastyfikatorów jest to, że ich efekt uplastyczniający jest nieograniczony w czasie (trwa aż do związania betonu). Plastyfikatory mogą być dodawane do wszystkich betonów, zarówno na cementach portlandzkich, jak i hutniczych. Okres gwarancji produktu wynosi 12 miesięcy. Wersja podstawowa plastyfikatora nie ma działania napowietrzającego. Istnieją odmiany:

Plastyfikatory najlepiej dozować do już wymieszanej mieszanki i przemieszać 1 ÷ 3 minut, można też dozować z wodą zarobową. Jest to jedna z najtańszych domieszek. Krajowe produkty noszą nazwę handlową Klutan lub Klutanit.

3. Domieszki upłynniające.

Mechanizm ich działania jest analogiczny, jak plastyfikatorów. Przy zachowaniu stosunku w/c umożliwiają zmianę konsystencji o 2 do 3 stopni w dół, a przy zachowaniu konsystencji umożliwiają obniżenie ilości dodawanej wody o co najmniej 12% (do 30 ÷ 40%). Powoduje to wzrost wytrzymałości betonu o 20 ÷ 40%, poprawę mrozoodporności do 50%, zmniejszenie skurczu i poprawę urabialności. Przy zachowaniu konsystencji i stosunku w/c umożliwiają obniżenie zużycia cementu o 10 ÷ 15%. Stosowane są często do bieżącej regulacji konsystencji mieszanki przed rozładunkiem w przypadku wahań uziarnienia kruszywa. Dozowane są w ilości od 0,3 do 5% (najczęściej 1 ÷ 2%) masy cementu. Najczęściej dozowane są do wstępnie wymieszanej mieszanki betonowej. Ich czas działania jest ograniczony, dlatego dla wydłużenia okresu ciekłości można superplastyfikatory dozować porcjami: dozowanie pierwotne w węźle betoniarskim i wtórne przed rozładunkiem betonowozu.

Działanie plastyfikujące zależy od wielu czynników:

Dlatego też każdorazowo należy sprawdzić przydatność superplastyfikatora w danej recepcie mieszanki. Przedozowanie SP może znacznie opóźnić proces wiązania i twardnienia betonu. SP na ogół wywołują pewien efekt napowietrzający i tam, gdzie jest on niekorzystny, powinny być stosowane SP modyfikowane domieszką niszczącą pianę (tego typu SP nie można stosować łącznie ze środkami napowietrzającymi). Produkowane są następujące odmiany superplastyfikatorów:

  1. Na bazie sulfonowanych żywic melaminowo-formaldehydowych, zachowujące ciekłość mieszanki przez około 40 ÷ 60 minut.

  2. Na bazie sulfonowanych żywic naftalenowo-formaldehydowych, zachowujące ciekłość mieszanki przez około 60 ÷ 90 minut, efektywne zwłaszcza w betonach z dużą ilością cementu i dużą zawartością drobnych frakcji kruszywa.

  3. Polikarboksyetery (tzw. SP nowej generacji, np.: Addiment FM 37), o długim czasie działania (do kilku godzin) i bardzo silnym efekcie upłynnienia.

  4. Polimery akrylowe (np.: Mapefluid X 404), o długim czasie działania (do kilku godzin) o działaniu opóźniającym początek wiązania lecz nie opóźniającym twardnienia, o silnym efekcie upłynnienia.

Mogą być również dostępne handlowe mieszanki w/w SP o specjalnym przeznaczeniu, np.:

Przy projektowaniu betonów z dodatkiem SP należy uwzględnić ich działanie wstawiając do obliczeń wskaźniki wodne lub współczynnik konsystencji dla konsystencji odpowiednio wyższej. Stosowanie SP jest podstawą otrzymywania betonów wodoszczelnych, betonów drogowych, betonów wysokiej wytrzymałości i tzw. betonów samorozlewnych (z zawartością frakcji pylastych do 40%).

4. Domieszki napowietrzające.

Są to hydrofobowe związki powierzchniowo-czynne, obniżające napięcie powierzchniowe i umożliwiające wytworzenie się w mieszance betonowej bardzo drobno-dyspersyjnej piany, o średnicy pęcherzyków około 20 μm. Pęcherzyki te powinny być rozłożone w całej masie betonu, w odległościach nie większych niż 0,2 mm, co można sprawdzić pod mikroskopem w świetle odbitym. Pęcherzyki przerywają ciąg porów kapilarnych w betonie, obniżają podciąganie kapilarne wody i zmniejszają nasiąkliwość, a tym samym zwiększają mrozoodporność betonu. Stanowią też one rezerwuar objętości dla zwiększającej objętość zamarzającej w porach wody. Beton mrozoodporny w obecności środków odladzających dla uzyskania mrozoodporności musi zawierać domieszkę napowietrzającą (jest to wymóg normowy). Drobne pęcherzyki piany działają też podobnie jak pyły o kształcie kulistym, tj. poprawiają urabialność mieszanki i zwiększają jej kohezję (spoistość). Dzięki temu nie następuje wypływanie zaczynu na powierzchnię (bleeding) i nawierzchnia się nie łuszczy. Stopień napowietrzenia betonów nawierzchniowych zależy od zakresu uziarnienia kruszywa i dla betonów drobnoziarnistych (do 8 mm) nie powinien przekraczać 7 - 8% obj., a dla gruboziarnistych (do 31,5 mm) 3,5 do 4,5%. Każdy 1% dodatkowo wprowadzonego powietrza obniża wytrzymałość betonu o około 3 ÷ 4%, co należy uwzględnić przy projektowaniu betonu zwiększając c/w. Stopień napowietrzenia bada się metodą ciśnieniową (wykorzystując prawo Boyla - Mariotta p ⋅ V = const., gdy t = const.). Tworzenie się mikropęcherzyków zależy od składu betonu, tj. ilości cementu i drobnych frakcji, konsystencji mieszanki, czasu mieszania oraz intensywności zagęszczania mieszanki. Niektóre operacje technologiczne, jak transport mieszanki metodą pompowania, zagęszczanie przez próżniowanie, mogą niszczyć strukturę piany. Środki napowietrzające stosuje się w bardzo małych ilościach, dlatego większość produktów handlowych to roztwory wodne o małym stężeniu (20%). Dozuje się je w ilości od 0,02 do 0,5% w przeliczeniu na suchą masę (Abiesod 84), rozpuszczone w wodzie zarobowej. Mieszanie powinno trwać co najmniej 3 minuty. Ponieważ uzyskanie dobrego i stabilnego napowietrzenia jest trudne, opracowano technologię napowietrzania za pomocą mikrobalonów z polietylenu wypełnionych powietrzem. Mikrobalony o wymiarach mikrometrów, pokryte bardzo cienką błonką z tworzywa, działają analogicznie jak pęcherzyki przy typowym napowietrzaniu. Domieszka ma postać białej pasty (zawiesina wodna). Przy jej stosowaniu można wprowadzić ściśle określoną ilość pęcherzyków i o ściśle określonych wymiarach (20 ÷ 80 μm). Jest to jedna z najdroższych domieszek (Addiment MHK).

5. Domieszki przyspieszające wiązanie.

Są one stosowane do szybkich napraw, do tamponażu (w górnictwie) i do torkretu. Domieszki przyspieszające początek wiązania na ogół obniżają wytrzymałość końcową betonu. Są to substancje zasadowe: węglan sodu lub potasu, szkło wodne, trójetanoloamina. Dozuje się je w ilości 3 ÷ 5%. Są w stanie skrócić czas do początku wiązania do 1 minuty.

6. Domieszki przyspieszające twardnienie (narastanie wytrzymałości).

Całkowicie powinny być wyeliminowane domieszki zawierające jon chlorkowy (bardzo popularny dotychczas chlorek wapniowy stosowany do żelbetu w ilości do 2%, a do betonu do 4%) ze względu na możliwość wystąpienia korozji chlorkowej stali zbrojeniowej. Norma PN-EN 206-1 : 2003 przewiduje następujące klasy zawartości chlorków w betonie (maksymalna procentowa zawartość jonu Cl‾ w stosunku do masy cementu):

Przy stosowaniu chlorku wapniowego w granicach przyjętego dozowania, ilość wprowadzonych jonów chlorkowych przekraczała w/w kryteria. Przyspieszacze twardnienia bezchlorkowe oparte są o sole kwasu mrówkowego. Orientacyjne dozowanie wynosi od 0,5 do 2% masy cementu. Niektóre domieszki mogą powodować zwiększony skurcz lub spadek końcowej wytrzymałości betonu o około 10%. Po 24 godzinach beton z domieszką uzyskuje wytrzymałość o 20% do 80% wyższą, niż beton kontrolny bez domieszki. Zastosowanie domieszki umożliwia skrócenie o 50% czasu rozformowania betonu monolitycznego lub zrezygnowanie z naparzania w prefabrykacji.

7. Domieszki opóźniające wiązanie.

Domieszki te tworzą warstewki ochronne na ziarnach cementu i zmniejszają rozpuszczalność składników klinkieru portlandzkiego, wydłużając czas do wystąpienia początku wiązania (zgęstnienia mieszanki). Czas opóźnienia w krańcowych przypadkach może dochodzić do kilku dni. Przy typowym dozowaniu na poziomie 0,2 ÷ 2% masy cementu opóźnienie wiązania jest rzędu od 1,5 do 24 godzin. W większości przypadków wytrzymałość końcowa betonu nie ulega obniżeniu. Domieszki opóźniające są stosowane:

Występują 2 typy opóźniaczy:

Domieszki organiczne (cukrowe) są bardzo efektywne już w niewielkich ilościach, ale mogą dawać dużo efektów ubocznych:

Domieszki fosforanowe nie wykazują tych wad, są bezpieczniejsze w stosowaniu, ale działają dopiero przy wyższych dawkach (1 ÷ 2%). Zalecana ilość domieszek zależy od rozdrobnienia cementu (od powierzchni ziaren) i rośnie wraz z rozdrobnieniem. Domieszki działają tylko na klinkier portlandzki, więc dla cementów hutniczych i mieszanych z duża ilością dodatków (B) należy stosować mniejsze ilości domieszki. Przy przedozowaniu może dojść do reakcji przeciwnej i przyspieszenia wiązania. Mieszanie mieszanki betonowej z domieszkami powinno być krótkie, aby nie zniszczyć otoczki na ziarnach cementu.

8. Domieszki zwiększające więźliwość wody w mieszance betonowej.

Obniżają one ilość wody wydzielającej się samoczynnie w czasie wiązania mieszanki betonowej o co najmniej 50%. Mieszanka betonowa z domieszkami jest bardziej spoista, lepiej nadaje się do pompowania, może być układana pod wodą. Jako domieszki stosowane są rozpuszczalne w wodzie pochodne celulozy, modyfikowane poliakryloamidy i polimery akrylowe.

9. Domieszki przeciwmrozowe.

Umożliwiają one betonowanie w ujemnych temperaturach (do około -10oC) poprzez:

Należy całkowicie wyeliminować domieszki chlorkowe, a przede wszystkim chlorek wapniowy. Domieszki bezchlorkowe są mniej skuteczne, a niektóre mogą powodować obniżenie wytrzymałości końcowej betonu. Ilość dostępnych domieszek przeciwmrozowych jest niewielka. W kraju są dostępne:

Domieszki przeciwmrozowe są stosowane niechętnie, raczej preferuje się ogrzewanie składników mieszanki betonowej i zabezpieczenie termoizolacyjne ułożonej ciepłej mieszanki aż do momentu osiągnięcia przez beton odporności na zamarzanie. Wpływ temperatury podczas wiązania na narastanie wytrzymałości jest znacznie większy, niż domieszek przeciwmrozowych.

10. Domieszki zwiększające wodoodporność.

Ograniczają one co najmniej o 50% absorpcję kapilarną wody wskutek hydrofobizacji ścianek kapilar w betonie (stearynianem wapnia) oraz zatykania kapilar przez substancje pęczniejące w wodzie (bentonit). Stosowane są do betonów stykających się z wodą pod ciśnieniem (Hydrobet). Ich znaczenie jest obecnie niewielkie, gdyż zostały zastąpione przez superplastyfikatory, umożliwiające wytwarzanie betonów wodoszczelnych przez redukcję ilości porów kapilarnych w betonie.

11. Domieszki ekspansywne.

Są to związki reagujące z glinianem trójwapniowym podczas hydratacji cementu i tworzące uwodnione sole o dużej objętości (sól Candlota). W zależności od typu i ilości zastosowanej domieszki można uzyskać obniżenie skurczu betonu, betony bezskurczowe lub betony ekspansywne (o kontrolowanym pęcznieniu nie powodującym kruszenia betonu). Znane są też domieszki powodujące silne pęcznienie już w stwardniałym zaczynie, wykorzystywane do niewybuchowego kruszenia konstrukcji betonowych.

Domieszki ekspansywne są stosowane przy wykonywaniu bezskurczowych (bezdylatacyjnych) betonowych posadzek przemysłowych (zwłaszcza w magazynach wysokiego składowania), do iniekcji kanałów w konstrukcjach wstępnie sprężonych, do zapraw kotwowych i naprawczych itp.

12. Migrujące inhibitory korozji stali.

Są to domieszki przywracające powłokę pasywującą stal zbrojeniową w skarbonatyzowanym (pH < 11) lub skorodowanym betonie. Są one skuteczne w przypadku wprowadzenia inhibitorów do zapraw naprawczych do żelbetu, gdyż po odtworzeniu otuliny inhibitory znajdują się przy powierzchni stali. Możliwe jest też nanoszenie migrujących inhibitorów korozji na powierzchnię betonu, skąd substancje czynne dyfundują do stali (Sika FerroGard 903 firmy Sika). Uzyskany efekt zależy od szybkości dyfuzji, a głębokość penetracji może dochodzić do 8 cm. Inhibitory korozji wypierają także jony chlorkowe z powierzchni stali pod warunkiem, że zawartość chlorków nie przekracza 2% masy cementu.

13. Domieszki spęczniające i pianotwórcze.

Domieszki pianotwórcze służą do produkcji pianobetonów, pianogipsów i zapraw ciepłochronnych. Służą one do wytwarzania w agregacie pianotwórczym drobnodyspersyjnej piany, do której dodawane są spoiwa i drobnoziarniste kruszywa. Domieszki spęczniające produkowane są na bazie proszku glinowego, który w reakcji z alkaliami cementu wydziela gazowy wodór spieniający mieszankę. Służą do wypełniania pustek w górotworze lub konstrukcjach betonowych i murowych.

14. Dodatki do betonów.

Stosowane są w ilości ponad 5% masy cementu, najczęściej w postaci suchego proszku. Najbardziej popularne i dobrze przebadane dodatki z czasem wprowadzane są do cementów (cementy popiołowe, cementy pucolanowe, cement krzemionkowy), co eliminuje konieczność transportu , magazynowania, ważenia i dozowania pylastych składników na placu budowy. Dosyć powszechnie stosowane są nadal 2 dodatki:

a) Popioły lotne wg PN-EN 450 : 1998.

Mogą one być krzemionkowe, o właściwościach pucolanowych, lub wapienne, o właściwościach hydraulicznych. Mogą być dodawane do cementu portlandzkiego CEM I w ilości do około 35%. Straty prażenia (zawartości niedopalonego węgla, który może reagować z wilgocią dając efekt pęcznienia) popiołu powinny być nie większe niż 5%. Zawartość związków siarki (które mogą z cementem tworzyć sól Candlota dając efekt pęcznienia) nie powinna być większa (w przeliczeniu na SO3) niż 3%. Popiół lotny nie powinien wykazywać nadmiernej promieniotwórczości naturalnej. Popioły lotne dodaje się w celu zastąpienia części cementu popiołem i obniżenie ilości wydzielanego ciepła wiązania (przy betonowaniu konstrukcji masywnych). Dodaje się je również w celu poprawy urabialności mieszanki, szczególnie przy betonach lekkich, a także dla obniżenia kosztu mieszanki.

b) Mikrokrzemionka.

Jest to krzemionka o rozdrobnieniu koloidalnym, o silnych właściwościach pucolanowych. Aby ułatwić dozowanie i obniżyć jej wodożądność, produkowana jest najczęściej w postaci zgranulowanej wraz z superplastyfikatorem (może też występować jako zawiesina wodna). Stosuje się ją w ilości do 10% masy cementu (wyjątkowo do 15%). Przy zadozowaniu zbyt dużej ilości mikrokrzemionki mogłoby dojść do związania całej ilości portlandytu w betonie i spadku pH betonu, a tym samym utraty trwałości betonu oraz właściwości pasywujących w stosunku do stali. Dodatek mikrokrzemionki powoduje:

Zastosowanie mikrokrzemionki umożliwiło otrzymywanie betonów wysokiej wytrzymałości (BWW - wytrzymałość do 120 MPa). Mikrokrzemionka jest dodatkiem do wszystkich zapraw naprawczych do żelbetu (zwiększa tiksotropię, obniża dyfuzję CO2, zwiększa wytrzymałość).

WODA ZAROBOWA

Jakość wody powinna odpowiadać PN-88/B-32250. Do betonu nadaje się woda pitna nie zmineralizowana, spełniająca następujące wymagania:



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
T5 UKŁAD HYDRAYLICZNY PODNOSZENIA OSPRZĘT DODATKOWY
Rola badań dodatkowych w diagnostyce chorób wewnętrznych wykład
z dodatki
BADANIA DODATKOWE CZ II
Propedeutyka Pediatrii wykłady dodatkowe
Badania dodatkowe
dodatkowy artykul 2
5 Wplyw dodatkow na recyklingu Nieznany
Ćw Dodatkowe zadanie RKP i RKZ
materiały dodatkowe leśna
czesci mowy - dodatkowa tabela (1), Filologia polska II rok, fleksja i składnia
Seattle, RPG, Neuroshima, dodatkowe materiały
Środki stylistyczne i rodzaje rymów - powtórzenie wiadomości., Sql, Projekty, prace domowe, dodatkow
zadania - stężenia, Notatki i materiały dodatkowe, Chemia, materiały od Romka
MELATONINA, II rok, II rok CM UMK, Giełdy, od Joe, biochemia, BIOCHEMIA, GIEŁDY - EGZAMIN, Dodatkowe
Dodatkowe zagadnienia na egzamin teoretyczny z Farmakologii, med, Med2, Med2, Farmakologia (pajro)
w 1 - wartość pieniądza w czasie - zadania dodatkowe, wszop ZZIP, II semestr, finanse i rachunkowość

więcej podobnych podstron