ęęłęóDomieszki do betonów

Tagi:

beton,

domieszki do betonu,

domieszki napowietrzające,

domieszki opóźniające wiązanie,

domieszki przyspieszające wiązanie,

domieszki uszczelniające,

plastyfikator,

superplastyfikator

Zalety modyfikatorów są często nieocenione, a ich zużycie stale wzrasta. Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające, opóźniające lub przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające.

Typy modyfikatorów

Beton, materiał budowlany znany od prawie dwóch wieków, wciąż poddawany jest modyfikacjom. Nie byłoby to jednak możliwe bez rozwoju i powstawania nowych, skuteczniejszych dodatków i domieszek. Zalety modyfikatorów są często nieocenione, a ich zużycie stale wzrasta. Na przykładzie rynku niemieckiego można zauważyć, że w ciągu ostatnich 20 lat, odnotowano pięciokrotny wzrost zużycia dodatków i domieszek na 1 tonę zużytego cementu. Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Dodatki, to m. in. pyły krzemionkowe i zbrojenie rozproszone, na przykład włókna stalowe, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego.


Plastyfikatory i superplastyfikatory

Plastyfikatory to domieszki obniżające napięcie powierzchniowe wody zarobowej w stopniu umożliwiającym ograniczenie jej zużycia o około 10% i przy zachowaniu tej samej konsystencji. Superplastyfikatory natomiast powodują powstawanie wokół ziaren cementu podwójnej warstwy jonowej, dzięki której zmniejszają się siły tarcia i następuje intensywna dyspersja zaczynu cementowego. Superplastyfikatory umożliwiają redukcję zużycia wody zarobowej o 30 do 35%, przy zachowaniu projektowanej konsystencji. Plastyfikatory i superplastyfikatory zmniejszają tarcie wewnętrzne mieszanki i napięcie powierzchniowe wody. Dzięki temu cząstki wody łatwiej zwilżają cząstki spoiwa i kruszywa, a mieszanka betonowa jest bardziej plastyczna. W efekcie zastosowania preparatów uplastyczniających cząstki mieszanki betonowej zostają naładowane jednoimiennie. Powoduje to wzajemne odpychanie się cząstek siłami elektrostatycznymi, a tym samym lepszą urabialność mieszanki. Stosowanie domieszek uplastyczniających i upłynniających niesie ze sobą wiele korzyści dla zakładów produkujących beton, zakładów prefabrykacji i przedsiębiorstw budowlanych, wykonujących prace betonowe.

Funkcją plastyfikatorów i superplastyfikatorów jest przede wszystkim:

• obniżenie wskaźnika w/s (woda/spoiwo),

• zmniejszenie wodożądności składników mieszanki betonowej (ograniczenie tworzenia się rys skurczowych),

• poprawa urabialności i ułatwienie transportu mieszanki betonowej (pompowalności),
  zwiększenie szczelności betonu - poprawa odporności na działanie czynników agresywnych,

• podwyższenie wytrzymałości końcowej,

• napowietrzenie mieszanki betonowej (zwiększenie mrozoodporności betonu),

• umożliwienie szybszego rozdeskowania i lepszego wykorzystania form (wysoka wczesna wytrzymałość i szybszy przyrost wytrzymałości),

• poprawa trwałości konstrukcji betonowych,

• poprawa wyglądu betonu, co ma znaczenie dla architektury obiektu.

Surowce
Do produkcji domieszek uplastyczniających stosuje się sole sulfonowanych melaminowo-formaldehydowych polimerów (SMF), sole sulfonowanych naftalenowo-formaldehydowych polimerów (SNF) oraz sulfonaty ligninowe i ich mieszaniny. Domieszki te wpływają na równomierne rozłożenie kruszywa w mieszance, a tym samym na jednorodność mieszanki betonowej oraz na jednakowe zwilżenie ziaren kruszywa. Najczęściej dozowane są w ilości od 1 do 5% w stosunku do masy spoiwa. Zastosowane w maksymalnych dawkach, określonych przez producenta, powodują jednak zwiększenie napowietrzenia mieszanki betonowej, a w konsekwencji opóźnienie czasu wiązania cementu.

Dozowanie
Domieszki uplastyczniające można dozować:

• przed dodaniem wody do mieszanki - wtedy uzyskuje się jednak najsłabszy efekt działania domieszki,

• łącznie z wodą zarobową,

• po dodaniu wody zarobowej (w wypadku transportu samochodowego) zapobiega się w ten sposób segregacji składników mieszanki. Część domieszki powinno się dodać w trakcie wykonywania mieszanki, a resztę na krótko przed betonowaniem.

Efekt działania modyfikatorów uplastyczniających zależy od ilości i rodzaju domieszki, ilości i rodzaju cementu (klasy, rozdrobnienia), ilości wody zarobowej, a także od rodzaju i jakości kruszywa.


Domieszki opóźniające wiązanie

Głównymi składnikami domieszek opóźniających wiązanie są fosforany, cukry i tlenki metali. Po zastosowaniu takich domieszek na powierzchni ziaren klinkieru cementowego tworzy się otoczka, która hamuje dostęp wody i blokuje powstawanie zarodków krystalizacji, na których pojawiają się produkty hydratacji. Domieszki opóźniające stosuje się w wypadku dłuższego transportu betonu, by zapobiec rozpoczęciu procesu wiązania. Modyfikatory te, dodane w ilości 0,2-2,0% w stosunku do ilości cementu, pozwalają zmniejszyć ilość wody zarobowej nawet o 10% i opóźnić czas wiązania o 3 do 24 godzin. Domieszki opóźniające wiązanie działają również uplastyczniająco.

Skutki uboczne
Trzeba zaznaczyć, że po zastosowaniu tych domieszek mogą wystąpić skutki uboczne. Na przykład w wyniku wydłużenia czasu między początkiem a końcem wiązania betonu istnieje niebezpieczeństwo powstawania rys skurczowych, a na skutek opóźnienia czasu twardnienia może zmniejszyć się wytrzymałość początkowa betonu. Zastosowanie opóźniaczy organicznych w połączeniu z niektórymi cementami może spowodować gwałtowne przyspieszenie wiązania, dlatego korzystniejsze jest stosowanie opóźniaczy nieorganicznych. Przedozowanie może doprowadzić do powstania niekontrolowanych porów powietrznych, które obniżają wytrzymałość.

Dobór modyfikatora
To, jaką zastosuje się domieszkę opóźniającą, zależy od rodzaju składników mieszanki, jej żądanej konsystencji, czasu i intensywności mieszania, temperatury betonowania i dojrzewania oraz od tego, czy zastosowane będą inne domieszki. Użycie tej samej ilości domieszki opóźniającej z cementem hutniczym daje lepsze efekty niż z cementem portlandzkim. Również kruszywo lekkie ogranicza działanie domieszki w wyniku jej absorpcji. Nie jest korzystna dla tych domieszek wysoka temperatura otoczenia, przyspieszająca reakcję hydratacji. Zaleca się stosowanie krótszego czasu mieszania, co ma zapobiegać zniszczeniu działania otoczki utworzonej przez domieszkę, a jednocześnie zapewniać właściwą urabialność w trakcie transportu. Stosowanie domieszek opóźniających z innymi domieszkami powinno być zastrzeżone w instrukcji producenta. Nie wszystkie bowiem rodzaje domieszek można stosować jednocześnie.

Domieszki przyspieszające wiązanie

Odmienne działanie mają domieszki przyspieszające wiązanie i twardnienie. Stosowane są głównie w betonach natryskowych, szybkowiążących, uszczelniających i wodoszczelnych. Stosowane w ilości od 0,5 do 5,0% w stosunku do masy cementu pozwalają osiągnąć maksymalną wytrzymałość betonu już po 6 godzinach. Dzięki nim można szybciej demontować formy i dlatego są stosowane przy produkcji wyrobów betonowych. Domieszki te mogą wywoływać skutki uboczne: niższą wytrzymałość końcową, większy skurcz przy zastosowaniu maksymalnych lub wyższych od dopuszczonych przez producenta dawek, a efekty uzależnione są od rodzaju cementu.


Domieszki napowietrzające

Domieszki te poprzez redukcję napięcia powierzchniowego wody zarobowej wprowadzają do mieszanki pory powietrzne w kształcie kuleczek o średnicy 0-0,3 mm, co powoduje przerwanie istniejącego systemu kapilarnego betonu. Zastosowanie tych domieszek w betonach pozwala wykonywać elementy trwałe i odporne na działanie czynników atmosferycznych oraz agresywnego środowiska. Do grupy takich elementów zalicza się np. płyty chodnikowe, kanały odwadniające, podjazdy garażowe, stopnie schodów, mury betonowe, zbiorniki w oczyszczalniach ścieków.
Stosowane są najczęściej jako domieszki poprawiające mrozoodporność, podwyższające trwałość betonu i zmniejszające jego nasiąkliwość.


Domieszki uszczelniające

Zmniejszają one nasiąkliwość betonu poprzez hydrofobizację systemu kapilar. Mają działanie uplastyczniające, pozwalają także uzyskać szczelną strukturę betonu. Domieszki należące do tej grupy w wysokim stopniu poprawiają trwałość i odporność betonu na działanie środowiska agresywnego.
Domieszki uszczelniające są drogie, dlatego częściej stosowane są domieszki upłynniające i technologie betonów wodoszczelnych, w których wskaźnik w/s jest bardzo niski