Domieszki do betonu. Rodzaje domieszek do betonu, za jakie właściwości betonu odpowiadają

Domieszki do betonu mają nieocenione zalety - wpływają na właściwości betonu. Domieszki do betonu to m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające, opóźniające lub przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Jakie są rodzaje domieszek do betonu i jak go modyfikują?

W artykule:

• Domieszki do betonu - rodzaje modyfikatorów
• Domieszki do betonu - plastyfikatory i superplastyfikatory
• Domieszki do betonu - surowce do produkcji
• Dozowanie domieszek do betonu
• Domieszki do betonu opóźniające wiązanie
• Domieszki do betonu - skutki uboczne
• Domieszki do betonu - dobór modyfikatora
• Domieszki do betonu przyspieszające wiązanie
• Domieszki do betonu napowietrzające
• Domieszki do betonu uszczelniające

Domieszki do betonu - rodzaje modyfikatorów

Beton, materiał budowlany znany od prawie dwóch wieków, wciąż poddawany jest modyfikacjom. Nie byłoby to jednak możliwe bez rozwoju i powstawania nowych, skuteczniejszych domieszek do niego dodawanych. Zużycie domieszek do betonu stale rośnie. Na przykładzie rynku niemieckiego można zauważyć, że w ciągu ostatnich 20 lat, odnotowano pięciokrotny wzrost zużycia dodatków i domieszek na 1 tonę zużytego cementu. Do domieszek betonowych zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Dodatki, to m. in. pyły krzemionkowe i zbrojenie rozproszone, na przykład włókna stalowe, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego.

Domieszki do betonu - plastyfikatory i superplastyfikatory

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. W efekcie zastosowania preparatów uplastyczniających cząstki mieszanki betonowej zostają naładowane jednoimiennie. Powoduje to wzajemne odpychanie się cząstek siłami elektrostatycznymi, a tym samym lepszą urabialność mieszanki. Stosowanie domieszek uplastyczniających i upłynniających niesie ze sobą wiele korzyści dla zakładów produkujących beton, zakładów prefabrykacji i przedsiębiorstw budowlanych, wykonujących prace betonowe.

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.

Patrz też: Beton. Konsystencja mieszanki betonowej i jej urabialność a trwałość betonu

Domieszki do betonu - surowce do produkcji

Do produkcji domieszek uplastyczniających stosuje się sole sulfonowanych melaminowo-formaldehydowych polimerów (SMF), sole sulfonowanych naftalenowo-formaldehydowych polimerów (SNF) oraz sulfonaty ligninowe i ich mieszaniny. Domieszki te wpływają na równomierne rozłożenie kruszywa w mieszance, a tym samym na jednorodność mieszanki betonowej oraz na jednakowe zwilżenie ziaren kruszywa. 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.

Dozowanie domieszek do betonu

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.

Patrz też: Naprawa betonu. Czym kierować się przy wyborze systemu rekonstrukcji betonu

Domieszki do betonu opóźniające wiązanie

Głównymi składnikami domieszek do betonu opóźniających wiązanie są fosforany, cukry i tlenki metali. Po zastosowaniu takich domieszek na powierzchni ziaren klinkieru cementowego tworzy się otoczka, hamująca dostęp wody i blokująca powstawanie zarodków krystalizacji, na których pojawiają się produkty hydratacji. Domieszki opóźniające stosuje się w przypadku dłuższego transportu betonu, by zapobiec procesowi 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 do betonu opóźniające wiązanie działają również uplastyczniająco.

Patrz też: Beton specjalny

Domieszki do betonu - 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.

Domieszki do betonu - 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.

Patrz też: Materiały do produkcji prefabrykatów betonowych

Domieszki do betonu 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 do betonu 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 do betonu uszczelniające

Zmniejszają one 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.