Politechnika Warszawska – Wydział Inżynierii Lądowej Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych |
|---|
| Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu materiały budowlane |
| Temat: Modyfikacja mieszanki betonowej domieszkami |
| Nr ćwiczenia: 4 |
Zespół nr: 8
|
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. Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające.
Plastyfikatory i superplastyfikatory
Charakterystyka
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.
Funkcja
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.
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
Działanie
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
Domieszki uszczelniające zmniejszają 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.
Przyjęcie składu wyjściowego betonu zwykłego na 1m³:
C – 350 kg
W – 160 dm³
K – 1920 kg
w tym:
0/2 mm –729,6 kg
2/8 mm – 518,4 kg
8/16 mm – 672 kg
Sprawdzenie warunku szczelności:
Obliczenie przewidywanej klasy wytrzymałości betonu
Wykonanie próbnej mieszanki betonowej bez domieszki
Skład na zarób :
C – 1,750 kg
W – 0,800 kg
K – 9,600 kg
w tym:
0/2 mm – 3,648 kg
2/8 mm – 2,592 kg
8/16 mm – 3,360 kg
Sprawdzenie objętości próbnej betonu:
4,8 dm³
Opad stożka:
0,5 cm
Czas zniszczenia stożka:
5-6 sek
Ilość składników na 1m³: taka sama jak w składzie wyjściowym
Wykonanie próbnej mieszanki betonowej z domieszką ( M2 )
C – 1,750 kg
W – 0, 400 kg
K – 9,600 kg
w tym:
0/2 mm – 3,648 kg
2/8 mm – 2,592 kg
8/16 mm – 3,360 kg
Przygotowanie domieszki:
Domieszka D w ilości 1% w stosunku do masy cementu ( C2 )
D=1% * 1,750 kg = 17,5g
Opad stożka:
S = 21 cm
do uzyskania tej konsystencji użyto łącznie 0,640 m3 wody
Sprawdzenie objętości :
V = 4,95dm3
Obliczenie ilości składników na 1m3 betonu
Sprawdzenie warunku szczelności:
Nie moje
Obliczenie szczelności:
S=0,748
Sprawdzenie porowatości : p = (1-S) * 100% = 2,52%
Obliczenie przewidywanej wytrzymałości betonu
C/W=2.73