Jak dobraç
domieszki
do betonu?
Domieszki są bardzo uŻytecznymi
technologicznie Ęrodkami modyfikacji
w"aĘciwoĘci betonu, ale ich w"aĘciwy
dobór, efektywne stosowanie oraz moŻliwe
z nich korzyĘci uwarunkowane są wieloma
czynnikami.
Wed"ug PN-EN 934-2 domieszką do betonu na- ku, jeĘli nie ma wczeĘniejszych doĘwiadczeł
z jej
zywa si´ materia" dodawany podczas wykonywa- stosowania. Pierwszy z nich jest problemem pro-
nia mieszanki betonowej, w iloĘci nie wi´kszej ducenta betonu, drugi  problemem wykonawcy
niŻ 5% masy cementu w betonie, w celu zmo- robót betonowych na placu budowy. Domieszka
dyfi kowania w"aĘciwoĘci ĘwieÅ»ej mieszanki beto- zwi´ksza koszt betonu dostarczanego wykonawcy,
nowej i/lub stwardnia"ego betonu. W zaleÅ»noĘci ale moÅ»e obniÅ»aç koszty wykonania konstrucji be-
od g"ównego efektu dzia"ania i modyfikowanych tonowej i/lub poprawiaç jej jakoĘç.
domieszkÄ… w"aĘciwoĘci, wyÅ»ej wymieniona nor- DecydujÄ…cÄ… rol´ w doborze domieszki odgrywa
ma wyróŻnia 10 rodzajów domieszek. Z mnogoĘci efektywnoĘç ekonomiczna jej uÅ»ycia. Ocena tej
ich rodzajów nie wynika, Å»e stosujÄ…c je moÅ»na efektywnoĘci wg [1] powinna byç oparta na re-
zmodyfikowaç dowolnÄ… w"aĘciwoĘç mieszanki i/lub zultatach moÅ»liwych do uzyskania dla danego be-
betonu. W przypadku wielu w"aĘciwoĘci (wysoka tonu, w przewidywanych warunkach prowadze-
wytrzyma"oĘç, mrozoodpornoĘç, przyĘpieszenie nia robót betonowych. Takie post´powanie jest
lub opóęnienie wiÄ…zania) mogÄ… one byç jedynym wskazane ze wzgl´du na to, Å»e efekty zastosowa-
Ęrodkiem do osiÄ…gni´cia poŻądanego rezultatu. nia domieszki zaleŻą w bardzo istotnym stopniu
Ale w innych przypadkach, bardziej ekonomicz- nie tylko od charakterystyk i pochodzenia cemen-
ne moÅ»e byç uzyskanie Żądanego rezultatu po- tu, obecnoĘci dodatków mineralnych, cech kruszy-
przez zmiany w sk"adzie betonu. Najcz´Ä˜ciej jed- wa i udzia"u tych sk"adników w betonie, ale rów-
nak rezygnuje si´ z takiej alternatywy, bowiem za- nieÅ» od temperatury mieszanki, stosowanej tech-
stosowanie domieszki jest znacznie "atwiejsze niÅ» nologii robót i warunków piel´gnacji. NaleÅ»y braç
zmiana sk"adu betonu. Jedyny k"opot w tym, Å»e pod uwag´ nie tylko wzrost kosztu produkcji mie-
efektywne zastosowanie domieszki musi byç po- szanki, zwiÄ…zany z wprowadzeniem domieszki
przedzone jej w"aĘciwym doborem. Ten zaĘ wy- jako dodatkowego sk"adnika  ale równieŻ  kosz-
maga uwzgl´dnienia wielu czynników majÄ…cych ty jej transportu, uk"adania i zag´szczania. Istot-
wp"yw na efekty zastosowania domieszki. Sze- ne znaczenie moÅ»e mieç takÅ»e zwi´kszenie tem-
roki wachlarz dost´pnych na rynku domieszek pa robót. Ocena efektu zastosowania domieszki do
oraz zróŻnicowanie sk"adu i sk"adników betonów danego betonu jest szczególnie istotna, gdy: jest
powodują, Że racjonalny dobór domieszki i jej iloĘci ona po raz pierwszy do niego uŻyta, stosowany
stanowi istotny problem, nie tylko technologiczny, jest inny cement, stosowane są równieŻ inne do-
ale równieŻ ekonomiczny. Szczególnie w przypad- mieszki, oraz gdy mieszanie, transport i uk"adanie
18
Numer specjalny 2003: Domieszki do betonu
technologie
fot. Micha" Braszczył
ski
betonu ma byç prowadzone w temperaturach od- " Superplastyfi katory SNF charakteryzujÄ… si´ sil-
miennych od zalecanych do prowadzenia robót niejszym, ale równieŻ krótkotrwa"ym dzia"aniem
betonowych. NaleÅ»y pami´taç, Å»e wiele domie- up"ynniajÄ…cym, szczególnie przy niskim w/c.
szek wp"ywa na wi´cej niÅ» jednÄ… w"aĘciwoĘç mie- Zalecane do stosowania przy w/c > 0,4, ale
szanki i/lub betonu, a takŻe, Że wp"yw niektórych w przypadku betonów z cementów o duŻej
domieszek zmienia si´ wraz ze zmianÄ… stosunku zawartoĘci C3A efekt up"ynnienia tymi super-
w/c, zmianą rodzaju kruszywa oraz jego uziarnienia plastyfi katorami jest bardzo wyraęnie s"abszy.
i zaleŻy od czasu, jaki up"yną" od wykonania mie- Stosowane w duŻych dawkach mogą znacząco
szanki. ChociaÅ» w takiej ocenie zasadnicze zna- opóęniaç czasy wiÄ…zania
czenie ma wp"yw domieszki na w"aĘciwoĘci mie- " Superplastyfi katory PC i PE charakteryzujÄ… si´
szanki i betonu, to równie istotne znaczenie, ze silnym i d"ugotrwa"ym dzia"aniem up"ynniającym
wzgl´du na prowadzenie robót betonowych, moÅ»e oraz znacznie lepszÄ… kompatybilnoĘciÄ… z ce-
mieç jej wp"yw na urabialnoĘç (pompowalnoĘç, mentami. Przy tym samym sk"adzie chemicz-
uk"adalnoĘç, zag´szczalnoĘç), szybkoĘç przyrostu nym mogÄ… si´ róŻniç efektem up"ynnienia ze
wytrzyma"oĘci, krotnoĘç uÅ»ycia deskowaÅ‚
, jakoĘç wzgl´du na róŻnÄ… mas´ czÄ…steczkowÄ… i struk-
powierzchni betonu itp. Od w"aĘciwego doboru do- tur´ polimeru. Zalecane sÄ… do stosowania w be-
mieszki zaleÅ»y efektywnoĘç techniczna i ekono- tonach o w/c < 0,45, a szczególnie do betonów
miczna dokonywanej niÄ… modyfikacji. wysokowartoĘciowych i samozag´szczalnych.
Z doborem kaÅ»dego rodzaju domieszki zwiÄ…zane sÄ… W tych ostatnich wyróŻniajÄ… si´ dzia"aniem
pewne, specyficzne dla tego rodzaju, problemy. Nie stabilizujÄ…cym struktur´ mieszanki. Silnie
sposób omówiç wszystkie z nich w krótkim artyku- opóęniajÄ… czasy wiÄ…zania. Przy wyÅ»szych W/C
le. Ze wszystkich rodzajów domieszek najcz´Ä˜ciej dajÄ… efekt up"ynnienia nie odbiegajÄ…cy istotnie
stosowanymi są: superplastyfi katory, domiesz- od superplastyfikatorów SNF.
ki opóęniające i domieszki napowietrzające. Dla- W kaŻdym z wymienionych rodzajów superpla-
tego teÅ» problemom ich doboru poĘwi´ciç naleÅ»y styfi katorów dost´pnych jest na rynku szereg do-
wi´cej uwagi. mieszek noszÄ…cych róŻne nazwy handlowe. Uzy-
skiwane nimi efekty up"ynnienia tej samej mie-
Dobór superplastyfikatorów szanki mogÄ… si´ bardzo istotnie róŻniç. ZaleŻą
Ten rodzaj domieszek zrewolucjonizowa" techno- one od kompatybilnoĘci superplastyfikatora z ce-
logi´ betonu, umoÅ»liwiajÄ…c rozwiÄ…zanie konfliktu, mentem, rodzaju i w"aĘciwoĘci innych domieszek
leŻącego od początku u podstaw technologii beto- i dodatków mineralnych w mieszance oraz tem-
nu, pomi´dzy dÄ…Å»eniem do wysokiej wytrzyma"oĘci peratury mieszanki i warunków otoczenia. Ponie-
i trwa"oĘci betonu (niskie w/c) a zapewnieniem waÅ» kompatybilnoĘç danego superplastyfikatora
dobrej jego urabialnoĘci (wysokie w/c). Dzi´ki z cementem uwarunkowana jest z jednej strony
temu sta"y si´ one niezb´dnym sk"adnikiem sk"adem chemicznym, masÄ… i strukturÄ… czÄ…steczki
betonów nowej generacji, takich jak betony superplastyfikatora oraz koncentracją polime-
wysokowartoĘciowe, samozag´szczalne czy betony ru w obj´toĘci domieszki, zaĘ z drugiej strony ro-
z proszków reaktywnych. Obecnie, podstawowym dzajem, sk"adem chemicznym i mineralnym oraz
celem ich stosowania jest uzyskanie wymaganych, stopniem przemia"u cementu, kompatybilnoĘç
z warunku dobrej urabialnoĘci, w"aĘciwoĘci reolo- superplastyfi katora z cementem jest problemem
gicznych mieszanki o niskim lub bardzo niskim sp´dzajÄ…cym sen z powiek producentów tych do-
stosunku w/c lub w/s. Obecnie najcz´Ä˜ciej stoso- mieszek. Problem ten  dotÄ…d nie rozwiÄ…zany
wanymi rodzajami superplastyfikatorów sÄ…:  sprowadza si´ do uzyskania takiego superpla-
 sole sulfonowanych polimerów naftalenowo- styfi katora, który dozowany w identycznej daw-
formaldehydowych (SNF) ce, bez wzgl´du na róŻnorodnoĘç wymienionych
 sole sulfonowanych polimerów melaminowo- charakterystyk cementu, powodowa"by taki sam
formaldehydowych (SMF) efekt up"ynnienia danej mieszanki. StÄ…d teÅ», do-
 polimery karboksylowe (polimery i kopolimery bór kompatybilnego z zastosowanym cementem
karboksylowych kwasów akrylowych (PC) oraz superplastyfikatora i jego dawki, zapewniający
polimery usieciowane (CLPC) najlepszy efekt up"ynnienia mieszanki, wymaga
 polietery (PE). przeprowadzenia porównawczych badał
efektów
Ostatnie dwa z wyŻej wymienionych rodzajów są super- up"ynnienia róŻnymi domieszkami tego rodzaju.
plastyfi katorami nowej generacji, charakteryzujÄ…cymi Do tego celu najbardziej odpowiedni jest reologicz-
si´ wysokÄ… efektywnoĘciÄ… dzia"ania. W handlowej po- ny test urabialnoĘci (RTU), wielokrotnie juÅ» oma-
staci, jako produkty dostarczane przemys"owi beto- wiany, m.in. w pracy [3]. OczywiĘcie, w przypad-
nów, wszystkie superplastyfikatory wyst´pujÄ… w for- ku braku takiej moÅ»liwoĘci, w praktyce mogÄ… byç
mie wodnych roztworów polimerów. Na podstawie stosowane w tym celu zalecenia i testy techniczne,
szerokich i kompleksowych badał
, przedstawionych podane w PN-EN 480 i PN-EN 206, stosownie do
w pracy [2], charakterystyk´ efektów i wskazania rodzaju domieszki.
zastosował
poszczególnych rodzajów superplastyfika-
torów moÅ»na okreĘliç nast´pujÄ…co: Domieszki opóęniajÄ…ce
" Superplastyfi katory SMF charakteryzujÄ… si´ re- Domieszki te stosowane sÄ… w celu opóęnienia
latywnie s"abym i krótkotrwa"ym dzia"aniem wiÄ…zania cementu, ze wzgl´du na róŻne okolicznoĘci
up"ynniajÄ…cym oraz przyĘpieszajÄ… znaczÄ…co cza- wyst´pujÄ…ce w prowadzeniu robót betonowych, ta-
sy wiÄ…zania. Wskazane sÄ… do stosowania w be- kie jak: koniecznoĘç zachowanie ciÄ…g"oĘci betono-
tonach o W/C > 0,5 na cementach o niskiej wania konstrukcji masywnych, przeciwdzia"anie
zawartoĘci C3A przyĘpieszeniu wiązania w wysokich temperatu-
19
budownictwo " technologie " architektura
rach otoczenia, zredukowanie egzotermii wiÄ…zania na mrozoodpornoĘç, charakterystyk napowie-
cementu. Przy stosowaniu opóęniaczy naleŻy trzenia czyli: wielkoĘci napowietrzenia, wielkoĘci
zachowaç duŻą ostroÅ»noĘç. SÄ… tego trzy przyczyny. p´cherzyków i ich rozstawu. Natomiast zwróçmy
Pierwsza, to bardzo zróŻnicowana natura chemicz- uwag´, Å»e zaleŻą one od wielu czynników, których
na tych domieszek. Druga, s"abo rozpoznany me- wp"yw naleÅ»y uwzgl´dniç dobierajÄ…c domieszk´
chanizm ich dzia"ania i wp"ywu na tworzenie si´ i jej iloĘç. Czynników tych jest wiele. IloĘç do-
mikrostruktury zaczynu. Trzecia zaĘ, to moÅ»liwoĘç mieszki napowietrzajÄ…cej zaleÅ»y od: kszta"tu ziaren
ca"kowitego zahamowania wiązania i twardnie- i uziarnienia kruszywa, powierzchni w"aĘciwej ce-
nia betonu przy niew"aĘciwym doborze iloĘci do- mentu i zawartoĘci w nim alkaliów, obecnoĘci do-
mieszki. Opóęnienie dozowania takiej domieszki datków mineralnych i ich iloĘci, obecnoĘci i iloĘci
wzgl´dem dodania wody do zarobu intensyfikuje superplastyfi katora lub plastyfikatora, konsystencji
jej dzia"anie. Jest ona bardziej efektywna w mie- i temperatury mieszanki oraz od twardoĘci wody.
szankach z cementami o wysokiej zawartoĘci Cement o wi´kszej mia"koĘci wymaga wi´kszej
C3A. Ze wzrostem temperatury maleje efekt iloĘci domieszki. Im mniejsza zawartoĘç alka-
dzia"ania domieszki. NaleÅ»y zwróciç uwag´, Å»e liów w cemencie, tym wymagana iloĘç domiesz-
domieszki opóęniajÄ…ce wykazujÄ… cz´sto dzia"anie ki wi´ksza. ObecnoĘç pylastych dodatków mi-
uplastyczniajÄ…ce mieszank´ i redukujÄ… znaczÄ…co neralnych w mieszance umoÅ»liwia zmniejsze-
zjawisko utraty urabialnoĘci, wyst´pujÄ…ce przy sto- nie iloĘci domieszki. Wprowadzenie domieszki
sowaniu superplastyfikatorów SNF i SMF. Ale efek- napowietrzającej do mieszanki z superplastyfikato-
ty ich stosowania, bez poprzedzających badał
rem pozwala na zmiejszenie jego iloĘci, wymaga-
sprawdzajÄ…cych, mogÄ… byç zaskakujÄ…ce. Relacjo- nej ze wzgl´du na urabialnoĘç. Z kolei wyÅ»sza tem-
nowane sÄ… przypadki szybkiej utraty urabialnoĘci, peratura mieszanki, wi´ksza jej p"ynnoĘç, podob-
a nawet b"yskawicznego wiązania, w rezulta- nie jak wzrost twardoĘci wody, powodują wzrost
cie dodania domieszki opóęniającej, np. w zapra- wymaganej iloĘci domieszki napowietrzającej.
wie na cemencie o wysokiej zawartoĘci C3A i z su- NaleÅ»y takÅ»e uwzgl´dniç zmniejszenie napowie-
perplastyfi katorem PE. Dlatego teÅ», aby uniknÄ…ç trzenia spowodowane transportem betonu mie-
zaskakujących i powaŻnych k"opotów na budowie, szarkami samochodowymi, pompami do betonu
zwiÄ…zanych z domieszkami opóęniajÄ…cymi, przed i jego zag´szczaniem po u"oÅ»eniu w deskowaniu.
ich zastosowaniem naleÅ»y koniecznie sprawdziç DobierajÄ…c zatem którąĘ z dost´pnych domieszek
doĘwiadczalnie efekty ich dzia"ania. napowietrzajÄ…cych i jej iloĘç, naleÅ»y uwzgl´dniç
wszystkie czynniki warunkujÄ…ce wymagany efekt
Domieszki napowietrzajÄ…ce jej zastosowania
Domieszki te stosowane sÄ… w celu podwyÅ»szenia Na koniec warto przytoczyç kilka bardzo waÅ»nych
mrozoodpornoĘci betonu. Wprowadzone do za- uwag ogólnych. Domieszki, których dzia"anie jest
robu, podczas mieszania sk"adników betonu, znane, gdy stosowane sÄ… oddzielnie, mogÄ… nie byç
powodują powstanie w mieszance bardzo licz- kompatybilne z innymi; z tej racji waŻne jest wyko-
nych mikrop´cherzyków powietrza, równo- nywanie zarobów próbnych przy wszelkich kombi-
miernie rozproszonych w ca"ej obj´toĘci zaczy- nacjach domieszek. Zdaniem autora, gdy mamy do
nu. Oprócz g"ównego efektu napowietrzenia, ja- czynienie z betonami nowej generacji, dobór do-
kim jest zwi´kszenie mrozoodpornoĘci betonu, mieszek ze wzgl´du na ich kompatybilnoĘç wyma-
wyst´puje równieÅ» efekt dodatkowy, w postaci po- ga wczeĘniejszych badaÅ‚
laboratoryjnych. Z uwagi
prawy urabialnoĘci mieszanki betonowej. Wszyst- na moÅ»liwe niekorzystne interakcje pomi´dzy do-
kie domieszki napowietrzajÄ…ce sÄ… substancjami mieszkami naleÅ»y dozowaç je osobno do zarobu,
powierzchniowo czynnymi, czyli zmniejszającymi w róŻne miejsca i w róŻnym czasie. Dla niektórych
napi´cie powierzchniowe fazy ciek"ej w zaczy- domieszek efekt ich dzia"ania zaleÅ»eç moÅ»e od
Pomiar wodoszczelnoĘci
nie. Pomił
my tu kwesti´ poŻądanych, ze wzgl´du tego, kiedy zostanÄ… wprowadzone do zarobu.
betonu
PodsumowujÄ…c, o ile stosowanie domieszek do be-
tonu jest juŻ dziĘ powszechne, to problemem jest
efektywnoĘç ich doboru, ze wzgl´du na jego liczne
i zróŻnicowane uwarunkowania.
prof. Janusz Szwabowski
Politechnika ÂlÄ…ska
Literatura
1. ACI Manual of Concrete Practice 2000, Part 1. Ameri-
can Concrete Institute
2. Go"aszewski J., Kszta"towanie urabialnoĘci mieszan-
ki betonowej superplastyfi katorami. Wydawnictwo Po-
litechniki ÂlÄ…skiej, Gliwice 2003
3. Szwabowski J., Go"aszewski J., Badanie efektywnoĘci
dzia"ania domieszek uplastyczniajÄ…cych i up"ynniajÄ…cych
reometrycznym testem urabialnoĘci. Kon. Nauk. Techn.
 Beton i Prefabrykacja , Jadwisin 2000
20
Numer specjalny 2003: Domieszki do betonu
fot. Micha" Braszczył
ski