Domieszki chemiczne
Domieszkami chemicznymi nazywamy środki chemiczne dodawane do mieszanki betonowej bezpośrednio lub w czasie procesu jej przygotowywania. Domieszkami są składniki dodawane do mieszanki betonowej w ilości nie przekraczającej 5 % w stosunku do masy cementu (składniki, które są dodawane do mieszanki betonowej w ilości większej od 5% to dodatki).
Domieszki stosuje się w celu polepszenia właściwości mieszanki betonowej i betonu stwardniałego.
Wymagania jakie muszą spełniać środki chemiczne stosowane jako domieszki, a także podział domieszek precyzuje Polska Norma PN EN 934-2:1999 „Domieszki do betonu, zaprawy i zaczynu. Domieszki do betonu. Definicje i wymagania”. Wyróżnia ona osiem podstawowych grup domieszek ze względu na ich działanie:
zmniejszające ilość wody (plastyfikatory),
znacznie zmniejszające ilość wody (upłynniacze),
napowietrzające,
przyspieszające wiązanie,
przyspieszające twardnienie,
opóźniające wiązanie,
uszczelniające,
działające wielofunkcyjnie.
W praktyce stosuje się najczęściej środki należące do trzech grup: plastyfikatory lub upłynniacze (superplastyfikatory SP tradycyjne i nowej generacji), domieszki napowietrzające (w celu poprawy trwałości i mrozoodporności betonu) oraz środki opóźniające wiązanie (umożliwiają transport betonu towarowego do klienta, wydłużając czas między wyprodukowaniem w betoniarni, a wykorzystaniem przez odbiorcę).
Plastyfikatory i upłynniacze
Plastyfikatory to domieszki powodujące zmniejszenie ilości wody zarobowej, umożliwiając jej zużycie nawet o około 10% bez zmiany konsystencji mieszanki betonowej. Osiągane to jest przez zmniejszenie napięcia powierzchniowego wody. Dzięki temu cząsteczki wody łatwiej zwilżają ziarna cementu i kruszywa, a cała mieszanka staje się przez to bardziej plastyczna.
Plastyfikatory możemy podzieli na:
sole kwasów lignosulfonowych LG,
sole kwasów hydroksykarboksylowych HK,
polimery hydroksylowane.
Upłynniacze (superplastyfikatory) natomiast powodują zmianę sił tarcia, umożliwiając większą dyspersję zaczynu cementowego. Dzięki temu możliwa jest redukcja ilości wody zarobowej nawet o 35% bez zmiany konsystencji mieszanki. Stosowanie plastyfikatorów i upłynniaczy niesie ze sobą korzyści zarówno dla zakładów produkujących beton czy prefabrykaty, a także dla podniesienia jakości betonu.
Upłynniacze możemy podzieli na:
sulfonowane kondensaty melaminowo-formaldehydowe SMF i naftaleno-formaldehydowe SNF,
modyfikowane sole kwasów lignosulfonowych MLG,
inne np. sulfonowane aminy aromatyczne AS.
Dzięki stosowaniu tych środków otrzymujemy:
obniżenie współczynnika w / s (woda / spoiwo),
zmniejszenie wodożądności składników mieszanki betonowej (ograniczenie tworzenia się rys skurczowych),
poprawienie urabialności i ułatwienie pompowania mieszanki betonowej,
podwyższenie wytrzymałości końcowej betonu w porównaniu do identycznej mieszanki bez dodatku plastyfikatorów,
zwiększenie wytrzymałości wczesnej i szybszy przyrost wytrzymałości (umożliwia szybsze zdjęcie szalunków),
poprawa trwałości konstrukcji betonowych,
poprawa wyglądu betonu, co ma znaczenie dla architektury obiektu.
Środki te 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.
Domieszki napowietrzające
Są to środki podobnie jak plastyfikatory zmniejszające napięcie powierzchniowe wody zarobowej. Dzięki temu umożliwiają wprowadzenie do mieszanki betonowej powietrza w postaci bąbelków o średnicy do 0,3 mm. Powoduje to przerwanie istniejącego w betonie systemu kapilarnego, co znacznie poprawia trwałość betonu na działanie czynników atmosferycznych.
Zastosowanie tych domieszek pozwala na wykonanie trwałych i odpornych na działanie czynników atmosferycznych elementów betonowych, takich jak: płyty chodnikowe, korytka odwadniające, murki betonowe, ściany zbiorników wodnych, itp.
Domieszki przyspieszające wiązanie
Pozwalają na osiągnięcie maksymalnej wytrzymałości betonu już po 6 godzinach. Domieszki te stosuje się w produkcji betonów wodoszczelnych i uszczelniających oraz szybkowiążących.
Stosowane są w ilości od 0,5 do 5,0% w stosunku do masy cementu. Stosowanie tych domieszek może spowodować mniejszą wytrzymałość końcową betonu oraz większy skurcz.
Domieszki opóźniające wiązanie
Są to środki powodujące powstanie na ziarnach cementu otoczki uniemożliwiającej dostęp wody i blokujące powstawanie zarodków krystalizacji, na których szczególnie szybko powstają produkty hydratacji cementu. Domieszki te mają również działanie uplastyczniające. Stosowane są w ilości 0,2 - 2 % w stosunku do ilości cementu i pozwalają na opóźnienie czasu wiązania od 3 do 24 godzin.
W technologii betonu domieszki te stosuje się w trzech głównych przypadkach:
w wypadku dłuższego transportu betonu, by zapobiec rozpoczęciu procesu wiązania,
w budowlach masywnych w celu zmniejszenia intensywności wydzielania ciepła hydratacji oraz zmniejszenia różnicy temperatur między blokiem betonowym, a otoczeniem, w celu zminimalizowania ryzyka powstania rys temperaturowych,
w czasie pracy w trakcie upalnych dni dodatek opóźniaczy powoduje spowolnienie reakcji hydratacji i ilości wydzielanego ciepła. Ma to na celu poprawę wytrzymałości betonu ponieważ dojrzewanie betonu w wysokiej temperaturze powoduje obniżenie jego wytrzymałości końcowej.