DOMIESZKA - materiał dodawany podczas wykonywania mieszanki betonowej w ilości nie przekraczającej 5% masy cementu w betonie, w celu zmodyfikowania właściwości mieszanki betonowej i/lub betonu

Domieszki modyfikujące cechy reologiczne mieszanki betonowej :

• środki uplastyczniające - zmniejszenie ilości wody zarobowej o 5% do 12%

• środki upłynniające (superplastyfikatory) - zmniejszenie ilości wody > 12% (superplastyfiaktory drugiej generacji nawet powyżej 30%)

Domieszki uplastyczniające – zastosowanie:

• mieszanki transportowane,

• mieszanki o konsystencji plastycznej

• przy betonowaniu większych masywów.

Dodawane są do wody zarobowej.

Domieszki upłynniające-zastosowanie:

-posadzki przemysłowe

-betony towarowe

-betony sprężane

-prefabrykaty

Zastosowania domieszek napowietrzających:

-Nawierzchnie drogowe i lotniskowe

-Zaprawy tynkarskie

-Okładziny zewnętrzne

- Budowle hydrotechniczne

Rozprowadzić w części wody zarobowej!

Domieszki przyspieszające twardnienie –zastosowanie:

-prefabrykacja

Domieszki opóźniające wiązanie

Dodawane z wodą zarobową Po zapoczątkowaniu hydratacji

Zastosowanie:

-betony architektoniczne

-ścianki szczelinowe w gruncie

-pompowanie mieszanki betonowej

-niedopuszczenie do nieszczelności w miejscach styków roboczych

-betonowanie w czasie upałów

Domieszki zwiększające objętość betonu

• Domieszki ekspansywne →preparaty iniekcyjne, zapraw naprawcze i przeznaczone do zakotwień

• Domieszki wytwarzające gaz →obudowy tuneli, wypełnienie kanałów w konstrukcjach kablobetonowych, beton komórkowy

• Domieszki spieniające →pianobeton

Ilość wody w betonie:

Efektywna zawartość wody

w/c= Zawartość cementu

Przydatność wody:

• Pitna

• Odzyskiwana z produkcji betonu

• Ze źródeł podziemnych

• Naturalna woda powierzchniowa i wody ze ścieków przemysłowych

• Morska, zasolona

• Z kanalizacji

Badania :

• Zawartość olejów i tłuszczów

• Detergentów

  • Barwa

• Zawiesina

• Kwasowość

• Substancje humusowe

• Chlorki, siarczany, alkalia…

!nie można zwiększać urabialności dodając wody!

NOTATKI KTÓRE BYŁY CZYTANE:

Chociaż domieszki, w odróżnieniu od cementu, kruszywa i wody nie są zasadniczym składnikiem mieszaniny betonowej, to jednak odgrywają ważna role i są stosowane coraz częściej, tak że w wielu krajach mieszanka betonowa bez domieszek jest obecnie czymś wyjątkowym. Zadaniem domieszek jest poprawa właściwości mieszanki betonowej i/lub betonu. Mogą być susbt. organicznymi i nieorganicznymi, działającymi chem., fiz. bądź fizykochemicznie. Działać mogą już podczas mieszania składników lub dopiero w betonie dojrzałym. Mogą modyfikować jedną lub kilka cech, przy czym możliwe jest, że poprawiając jedną pogarszają inna właściwość. Niektóre domieszki stosować można jednocześnie bez uszczerbku spodziewanego efektu, a niektórych nie można wspólnie stosować.

Mnogość tych zagadnień, a przede wszystkim skala wykorzystania betonów zaw. domieszki znalazły odzwierciedlenie w działalności normalizacyjnej. I tak domieszki są przedmiotem norm: oczywiście PN-EN 206-1, jednak podstawowym dokumentem dot. domieszek jest powołana tam PN-EN 934-2 zawierająca odpowiednie definicje i formułująca wymagania. Jeżeli chodzi o metody badań to są one przedmiotem serii norm PN-EN 480.

PN-EN 934-2 podaje następującą definicję:

domieszka – materiał dodawany podczas wykonywania mieszanki betonowej w ilości nie przekraczającej 5% masy cementu w betonie, w celu zmodyfikowania właściwości mieszanki betonowej i/lub betonu.

Większe zawartości to dodatki (o których mówili koledzy:). Do domieszek nie zalicza się substancji dodawanych w czasie mielenia klinkieru portlandzkiego.

Domieszki klasyfikuje się ze względu na skutki modyfikacji – decyduje główny kierunek oddziaływania. W przypadku, gdy dana domieszka oddziałuje na więcej niż jedną cechę, jest ona traktowana jako wielofunkcyjna (kompleksowa). Podział domieszek jest następujący (8.1)

Najliczniejszą grupę stanowią domieszki modyfikujące cechy reologiczne mieszanki betonowej. Wyróżnić można dwie grupy:

• środki uplastyczniające pozwalające na zmniejszenie ilości wody zarobowej o 5% do 12% bez pogorszenia konsystencji mieszanki betonowej

• środki upłynniające (superplastyfikatory) pozwalają na zmniejszenie ilości wody o więcej niż 12% (superplastyfiaktory drugiej generacji nawet powyżej 30%) bez pogorszenia konsystencji mieszanki betonowej.

Domieszki uplastyczniające to substancje organiczne, których działanie dyspergujące – zwiększające ruchliwość ziaren – zwiększa płynność zaczynu. Ich składnikiem są związki kwasu lignosulfonowego o b. silnie wydłużonych cząsteczkach o właściwościach hydrofilnych (silnie przyciągają wodę a jednocześnie energicznie adsorbują na powierzchni ziaren cementu i kruszywa. W wyniku tego procesu ziarna cementu zostają oddzielone od siebie (zdyspergowane) i dokładniej otulone wodą, lepiej zdyspergowane) wynikiem zastosowania jest większa jednorodność zaczynu, który wykazuje lepszą urabialność. Stosowanie takich preparatów jest b. korzystne w przypadku mieszanek transportowanych, mieszanek o konsystencji plastycznej i przy betonowaniu większych masywów. Domieszki uplastyczniające dodawane są do wody zarobowej w niewielkich ilościach (0.2-0.5% w stosunku do masy cementu). Ważna jest dokładność dozowania. Nadmiar domieszki jest niekorzystny, gdyż może opóźnić wiązanie i twardnienie betonu (wydłużają czas wiązania o ok. 20-50%).

Domieszki upłynniające zwiększają ciekłość mieszanek betonowych w sposób bardziej intensywny. Umożliwiają wytwarzanie betonów o bardzo niskim w/c i niemal dowolnej urabialności. Mechanizm ich działania jest złożony i zależy od natury chemicznej domieszki (rys. 8.2):

• polikondensaty sulfonowanej melaminy z formaldehydem (SMF)tworzą warstwy smarne, o gr. molekularnej, oddzielające poszczególne ziarna i stwarzające poślizg między cząstkami, zmniejszając tarcie wewnętrzne mieszanki bet.

• polikondensaty sulfonowanego naftalenu i formaldehydu (SNF) otaczają ziarna cementu ładunkami ujemnymi, powodującymi ich wzajemne odpychanie się, przeciwdziałające flokulacji (13.3). wg tego schematu działa większość produkowanych domieszek

• modyfikowane lignosulfoniany wapniowe lub sodowe (MLS) i inne zmniejszające napięcie powierzchniowe wody w stosunku do cementu i mikrowypełniaczy.

• Nowa generacja – zwiazki z grupy polikarboksylenów(PC), CAE, CLAP wykazują efekty sferyczne – długie łańcuchy polimeru fizycznie uniemożliwiają ziarnom cementu zbliżanie się do siebie. Działają one „zapobiegawczo” i są szczególnie efektywne, ponieważ często łączą różne mechanizmy.

Efekty zastosowania domieszek upłynniających:

• zwiększenie ciekłości mieszanki, a zatem poprawa jej urabialności

• zmniejszenie ilości wody zarobowej przy zachowaniu niezmienionej zawartości cementu, co prowadzi do zwiększenia wytrzymałości betonu (wzrost już w pierwszych godzinach od zmieszania z wodą)

• zmniejszenie zużycia cementu o 10-20%, przy zachowaniu nie zmienionej wczesnej wytrzymałości. Zmniejsza się też wydzielanie ciepła (8.3)

Domieszki upłynniające znajdują zastosowanie w: betonach towarowych, w prefabrykacji, w betonach sprężonych, natryskiwanych, pompowanych, architektonicznych, w betonach specjalnych np. fibrobetonach, przy wykonywaniu posadzek przemysłowych, przy elementach cienkościennych i zbrojonych. Domieszki nowej generacji pozwalają uzyskać BWW i BBWW oraz betony i zaprawy samozagęszczające.

Niedogodnością stosowania tych domieszek jest ograniczony czas ich właściwości upłynniania (60-90min.). Wydłużenie czasu upłynniania można uzyskać ustalając etapowanie dodawania domieszki, np. w węźle betoniarskim i bezpośrednio przed układaniem i zagęszczaniem mieszanki (13.6)

Domieszkami napowietrzającymi są substancje wytwarzające w czasie mieszania duża liczbę (rzędu 10^9 w m3 mieszanki betonowej) bardzo drobnych pęcherzyków powietrza, o kształcie kulistym równomierne rozmieszczonych w świeżej mieszance i pozostających po jej stwardnieniu.

Substancjami napowietrzającymi są związki powierzchniowo-czynne o działaniu hydrofobowym, zwłaszcza sole kwasów organicznych, np. abietyniany, lignosulfoniany, oleinianiy, sterayniany. Cząsteczki mają długą nitkową budowę o układzie biegunowym. Są wypychane z wody i gromadzą sie na jej powierzchni, poważnie obniżając napięcie powierzchniowe.(13.7) W czasie mieszania składników betonu domieszka działa spieniająco. W czasie twardnienia betonu pęcherzyki ulegają mineralizacji stając się jakby trwałym składnikiem betonu.(13.8)

Pęcherzyki te przerywają ciągłość kapilar. Utrudnia to podciąganie kapilarne wody w materiale i zmniejsza nasiąkliwość oraz podatność betonu na działanie mrozu (8.5); woda zamarzając w kapilarach, przy zwiększaniu swej objętości może wciskać się do pustych pęcherzyków, co zapobiega rozsadzaniu betonu. W rezultacie następuje znaczna poprawa mrozoodporności (może ona wzrosnąć nawet kilkudziesięciokrotnie). Dodatkowo, w czasie zagęszczania mieszanki pęcherzyki działają jak amortyzatory polepszając jej urabialność i podnosząc ciekłość.

Domieszki napowietrzające stosowane są głownie do betonów do budowli hydrotechnicznych i do wykonywania nawierzchni drogowych i lotniskowych, a także zapraw tynkarskich i okładzin zewnętrznych oraz wykonywanie betonu w okresie zimowym.

Napowietrzanie może spowodować spadek wytrzymałości(13.10). Niewskazane jest nadmierne dozowanie mieszanki. Z drugiej strony, przy zachowaniu stałej zawartości cementu i konsystencji, można zrekompensować utratę wytrzymałości prze zmniejszenie w/c.

Domieszki przyspieszające wiązanie skracają czas do rozpoczęcia przechodzenia mieszanki betonowej ze stanu plastycznego w stan sztywny. Ich działanie polega przede wszystkim na zwiększeniu początkowej szybkości reakcji zachodzących między składnikami cementu a wodą w zaczynie cementowym. (są też domieszki, np. Szkło wodne, które wywołują prawie natychmiastowe wiązanie, ale poważnie obniżają wytrzymałość.)(8.7)

W przeszłości główną taką domieszką był chlorek wapnia. Ze względu na korozję stali zbrojeniowej są one eliminowane z użycia (PN dopuszcza max 1% zawartości jonów chlorkowych w stosunku do masy cementu w betonie niezbrojonym, 0.2 w żelbecie, 0.1 w elementach sprężanych) i obecnie znaczenie praktyczne mają prawie wyłącznie domieszki bezchlorkowe (azotany, azotyny, fluorki i gliniany, zwłaszcza sodu). Znajdują one zastosowanie zwłaszcza przy betonowaniu natryskowym. Przyspieszenie wiązania jest także istotne w sytuacjach powstrzymywania wycieku wody podciśnieniem (tamponaż) lub dokonywania szybkich, doraźnych napraw.

Niedogodności związane z tymi domieszkami to zagrożenie dla zdrowia, możliwość zakłóceń w przebiegu wiązania i twardnienia betonu, niekiedy szkodliwe działanie na elementy metalowe.

Domieszki przyspieszające twardnienie zwiększają szybkość narastania wytrzymałości, (13.11) mogą także skracać czas wiązania. (nierozpuszczalne sole nieorganiczne, np. mrówczan wapniowy) stosowanie domieszek przyspieszających twardnienie przynosi efekty ekonomiczne, zwłaszcza w prefabrykacji, eliminując konieczność obróbki cieplnej.

Domieszki opóźniające przedłużają czas do rozpoczęcia przechodzenia mieszanki betonowej ze stanu plastycznego w stan sztywny. Zmniejszają one początkową szybkość wiązania cementu (zmniejszając rozpuszczalność jego składników). Właściwości takie mają przede wszystkim fosforany i niektóre związki organiczne.

Opóźnienie początku wiązania uzyskiwane przy użyciu różnych domieszek jest zróżnicowane i zależy w dużej mierze od temperatury (8.8). Domieszki te dodaje się w czasie wykonywania betonu, najczęściej równocześnie z wodą zarobową, najlepsze efekty osiąga się dodając modyfikator po zapoczątkowaniu hydratacji cementu. Można tez użyć go np. przy awarii betoniarki samochodowej.

Zakres stosowania domieszek opóźniających obejmuje: betonowanie w czasie upałów, transport mieszanki betonowej, układanie betonu w sposób ciągły na dużych powierzchniach i przy dużych objętościach, pompowanie mieszanki betonowej, wykonywanie betony architektonicznego, ścianek szczelinowych w gruncie, niedopuszczenie do nieszczelności w miejscach styków roboczych, itp.

Domieszki przeciwmrozowe umożliwiają przebieg reakcji cementu z woda w temp. ujemnych (nawet poniżej ) poprzez:

- obniżenie temperatury zamarzania wody w mieszance betonowej;

- przyspieszenie hydratacji cementu i wydzielanie ciepła hydratacji;

- obniżenie ilości wody zarobowej.

Zasadniczo są to związki stosowane jako środki przyspieszające, za najskuteczniejszą uważa się rodanek sodowy – skuteczny przyspieszacz nie stwarzający zagrożenia dla stali.

Domieszki zwiększające wodoodporność zmniejszają absorpcje kapilarną stwardniałego betonu, w ten sposób utrudniając penetracje i przepływ wody w materiale. Działają one głównie fizycznie, np. wypełniając pustki i kanaliki kapilarne, ale też chemicznie np. nadając hydrofobowość wgłębną. Substancjami stosowanymi jako uszczelniacze są proszki o dużym rozdrobnieniu, które jednak wykazują dużą wodożądność. Konieczne jest zatem stosowanie ich ze środkami upłynniającymi. (13.12)

Celem stosowania domieszek zwiększających objętość betonu, jest bądź przeciwdziałanie skurczowi podczas utwardzania, bądź uzyskanie specjalnej struktury betonu. Do takich modyfikatorów można zaliczyć:

- domieszki ekspansywne powodujące podczas hydratacji cementu pęcznienie zaprawy/betonu, np. związki reagujące z C3A. Znajdują one zastosowanie w preparatach iniekcyjnych (umożliwiają szczelne wypełnieni pustek), zaprawach naprawczych i przeznaczonych do zakotwień.

- wytwarzające gaz powodujący pęcznienie betonu, głownie sproszkowany glin. Zakres stosowania: obudowania tuneli, wypełnienie kanałów w konstrukcjach kablobetonowych (13.14)

Domieszki – inhibitory korozji stali to związki organiczne lub nieorganiczne o różnorodnym działaniu pasywującym żelazo lub innym utrudniającym korozję. W tym zakresie ciekawostka są migrujące inhibitory korozji, które mogą też być stosowane do utwardzonego tworzywa.

Wśród innych, rzadziej stosowanych domieszek wymienić można:

- zwiększające odporność chemiczną betonu, odporność na agresję biologiczna

- zwiększające więźliwość wody w mieszance betonowej

- zapobiegające wymywaniu cementu podczas betonowania pod woda

- zwiększające przyczepność betonu

- domieszki barwiące – pigmenty naturalne lub sztuczne

W wielu przypadkach zastosowanie tylko jednego rodzaju domieszki jest niewystarczające. Znacznym ułatwieniem jest wówczas możliwość użycia mieszanki kompleksowej. Są to preparaty o kombinowanym działaniu 2- lub nawet 3-funkcyjnym: uplastycznienie/upłynnienie – przyspieszenie/opóźnienie – napowietrznie/uszczelnienie. (8.9)

Główną ich wadą są niezmienne proporcje wchodzących w ich skład domieszek jednofunkcyjnych. Rozwiązaniem może być oferta dwóch wariantów tej samej domieszki kompleksowej (np. zimowa i letnia).

Skuteczność działania domieszki może zależeć od wielu czynników (8.10). Wiele domieszek wpływa na więcej niż jedną cechę betonu, czasem powodując zmiany ważnych właściwości. Dlatego wymagane jest każdorazowe sprawdzenie oddziaływania domieszki na beton w konkretnych warunkach (PN-EN 480). Pamiętać należy o tym, że 2 lub więcej domieszki mogą być niekompatybilne. Wprowadzanie ich do domieszek wymaga więc specjalistycznej wiedzy.