TEMAT I CEL ĆWICZENIA: Ocena właściwości dyspergujących domieszek do betonu.

DATA: 21.11.2005

PODSTAWY TEORETYCZNE:

Zastosowanie domieszek jest obecnie znacznie szersze niż dodatków. Odpowiednimi substancjami chemicznymi możemy upłynnić konsystencję mieszanki betonowej, co ułatwia transport lub układanie, lub też uplastyczniać ją co nadaje jej nowe właściwości mechaniczne <np. zwiększona mrozoodporność czy wytrzymałość>

Stosowanie domieszek zmieniających konsystencję mieszanki betonowej umożliwia:

• zwiększenie ciepłości mieszanki betonowej przy tej samej ilości wody zarobowej, co ułatwia transport i układanie,

• zmniejszenie ilości wody przy zachowaniu stałej konsystencji, dzięki czemu uzyskuje się beton o wyższej wytrzymałości,

• zmniejszenie zużycia cementu (o 10-20%) przy zachowaniu nie zmienionej wytrzymałości.

Rozróżnia się domieszki plastyfikujące (plastyfikatory), pozwalające na zmniejszenie ilości wody w granicach 8-16%, oraz domieszki upłynniające (superplastyfikatory), umożliwiające zmniejszenie ilości wody o 16-30%.

Mechanizmy upłynniania mieszanki mogą być zasadniczo trojakiego rodzaju:

· Elektrostatyczny - polegający na indukcji jednoimiennych ładunków na ziarnach cementu, ich wzajemne odepchnięcie się i uwolnienie wody znajdującej się wewnątrz, tak działa np. żywica naftalenowo - formaldehydowa,

· Hydrofilowy - powoduje zmniejszenie napięcia powierzchniowego wody, a tymsamym polepsza zwilżalność ziaren cementu, tak działa np. lignosulfonian,

· Smarny - powstawanie na ziarnach cementu warstwy "smarnej", która zmniejsza tarcie między cząsteczkami, przez co poruszają się one swobodniej w mieszance betonowej, tak działa np. żywica melaminowa.

Istnieją też takie domieszki, które powodują powstawanie drobnych (20 - 250 μm) i równomiernie rozłożonych w mieszance pęcherzyków gazu. Powoduje to wzrost mrozoodporności, gdyż woda, która znajdowała się w maleńkich kanalikach wewnątrz betonu (kapilarach) podczas zamarzania zwiększała swoją objętość i tym samym rozsadzała beton. Tymczasem po zastosowaniu domieszek napowietrzających woda ta może wejść w te puste miejsca powstałe podczas reakcji. Jednak stosowanie domieszek napowietrzających powoduje spadek wytrzymałości betonu.

Inną grupą modyfikatorów betonu, są domieszki skracające lub przedłużające czas wiązania (lub twardnienia). Powodują one podwyższenie lub obniżenie temperatury. Zwykle do celu przyspieszania stosowało się chlorek wapniowy, jednak powoduje on korozję stali zbrojeniowej, więc można go używać tylko wtedy gdy zbrojenia nie ma. Jego dobrym zamiennikiem okazał się mrówczan wapniowy. Skuteczny jest również azotyn sodowy, ale jest również wysoce toksyczny. Do opóźniania zaś stosuje się związki nieorganiczne, przede wszystkim fosforany, które zmniejszają rozpuszczalność składników cementu, głównie wapna i glinianów i tym samym zmniejszają początkową szybkość wiązania cementu. Niektóre z nich tworzą również warstewki ochronne na ziarnach cementu.

PRZEBIEG:

Do każdego z pięciu cylindrów miarowych (250 cm³) wlałem 100 cm³ H₂O destylowanej.

Wlewam do nich kolejno domieszki (nr kolby; stężenie roztw.; nazwa domieszki)

1. 1-procentowa domieszka sulfonowanej żywicy melaminowo-formaldehydowej,

2. 1-procentowa domieszka polikondensatu kwasu naftanosulfonowego,

3. 0,5-procentowa domieszka lignosulfonianu wapniowego,

4. 0,5-procentowa domieszka sulfonowanego kwasu naftaleno-formaldehydowego,

5. Bez domieszek

Zawartość każdej kolby kolejno przelewałem do miski, dodawałem 100g cementu, mieszałem i przelewałem spowrotem do kolby.

Notowałem objętość początkową w każdej kolbie (różnice wynikały z niemożliwości całkowitego przelania zaczynu do kolby) a następnie co 10 minut robiłem pomiar objętości sedymentującego osadu.

Pomiary zakończyłem, gdy stan wszystkich zaczynów ustabilizował się.

KOŃCOWE WYNIKI:

WNIOSKI:

Dodatek domieszek upłynniających zmniejsza gęstość mieszanki zarobowej. Wszystkie badane domieszki spowodowały to zjawisko, choć w różnym stopniu. Najskuteczniejszy okazał się sulfonowany kwas naftaleno-formaldehydowy. Dzięki tym właściwościom domieszki te pozwalają wytwarzać mieszankę cechującą się większą plastycznością, wymagającą mniejszej ilości wody (zwiększenie wytrzymałości i ekologiczności).

BIBLIOGRAFIA: Ćwiczenia laboratoryjne z chemii budowlanej, praca zbiorowa pod red. Lecha Czarneckiego, OWPW 1999

---