Modyfikacja mieszanek betonowych

Jako domieszki klasyfikowane są preparaty, których udział nie przekracza 5% w stosunku do zawartości cementu. Większą ilość dodatkowych składników określa się jako dodatki, głównie w postaci modyfikowanych surowców mineralnych, metali, tworzyw sztucznych bądź związków polimerowych.

Dodatki i domieszki dostępne są w postaci proszków bądź płynów, a szczegółowe własności produktu i normy dozowania określa karta techniczna opracowana przez producenta. Jednoczesne dodanie preparatów o różnych własnościach może być przeprowadzone jedynie w przypadku dopuszczalności tego przez wytwórców wszystkich składników.

Domieszki betonowe na trudne warunki

Temperatura otoczenia bardzo mocno wpływa na szybkość wiązania mieszanki betonowej. Podczas mrozu świeży beton prawie nie twardnieje, a w upalne dni szybko gęstnieje i w tym stanie nie nadaje się do użycia. Domieszanie preparatu przeciwmrozowego pozwala na prowadzenie robót betoniarskich przy znacznych spadkach temperatury poniżej 0 st C.

Mechanizm ich oddziaływania może polegać na obniżeniu temperatury zamarzania wody zarobowej bądź spowodować przyspieszenie procesu wiązania cementu i intensyfikacji wydzielania ciepła hydratacji. Również domieszka środka plastyfikującego mieszankę betonową pozwoli na zmniejszenie ilości wody zarobowej i przygotowanie betonu o niższym wskaźniku c/w (cement/woda) i użycie w niskich temperaturach.

Wysoka temperatura powietrza bądź znaczna odległość betoniarnia - plac budowy sprawiają, że beton zbyt szybko "zesztywnieje" (przejdzie ze stanu plastycznego w twardy) co uniemożliwi jego aplikację. W takich warunkach pomocne będą domieszki opóźniające wiązanie, dzięki ich wpływie na zmniejszenie rozpuszczalności składników cementu w wodzie zarobowej.

Przykład domieszki do betonu stosowanej przy wysokich temperaturach otoczenia

Przyspieszenie wiązania i uelastycznienie betonu

Domieszki skracające czas wiązania i twardnienia betonu stosowane są głównie do produkcji betonów natryskowych, szybkowiążących, prefabrykatów bądź do zastosowań uszczelniających. Ich podstawową zaletą jest szybkie przejście betonu ze stanu plastycznego w stan sprężysty.

Powoduje to znaczne przyspieszenie procesu twardnienia betonu zwiększając zatem przyrost jego wytrzymałości i możliwość użycia w niskich temperaturach. Domieszki te dodawane są w ilości 0,5-5,0% w stosunku do masy cementu, co pozwala osiągać maksymalną wytrzymałość betonu już po 6 godzinach.

Uzyskanie uelastycznionej konsystencji mieszanki betonowej umożliwia aplikacja preparatu - plastyfikatora, który posiada właściwości zmniejszające siły tarcia mieszanki i napięcia powierzchniowego wody. Pozwala to na łatwiejsze zwilżenie cząstek kruszywa oraz spoiwa przez wodę, przez co mieszanka staje się bardziej plastyczna.

Powoduje też zmniejszenie wskaźnika c/w (nawet o 30%), poprawia urabialność, ułatwia przetłaczanie mieszanki betonowej oraz zmniejsza naprężenia w betonie przy zmianach temperatury np. w wylewkach na ogrzewaniu podłogowym. Przy zastosowaniu odpowiedniego składu kruszywa (eliminacja kruszyw gruboziarnistych) uzyskuje też zdolność do samozagęszczenia mieszanki betonowej.

Beton do zastosowań specjalnych

Zwiększoną mrozoodporność betonu, jego szczelność bądź minimalizację skurczu podczas wiązania można uzyskać dzięki domieszkom napowietrzającym, zwiększającym wodoodporność bądź objętość betonu podczas wiązania.

Preparaty napowietrzające wytwarzają dużą ilość mikropęcherzyków powietrza w świeżej mieszance betonowej. Powstałe w ten sposób pory ograniczają podciąganie kapilarne wody i podwyższają mrozoodporność betonu.

Zamarzająca woda może dzięki nim zwiększyć swoją objętość bez niszczenia struktury materiału. Domieszki te stosowane są do betonów narażonych na stałe oddziaływanie niekorzystnych warunków otoczenia.

Polepszenie szczelności betonu uzyskuje się dzięki domieszkom zmniejszającym absorpcję kapilarną stwardniałego betonu, co utrudnia penetrację i przepływ wody w strukturze materiału. Domieszki o działaniu fizycznym zmniejszają przekrój porów i kapilar, a te o działaniu chemicznym wchodzą w reakcję z niektórymi składnikami cementu, tworząc związki nierozpuszczalne, które wypełniają pustki w betonie.

Brak skurczu a nawet pęcznienie podczas wiązania zapewnia dodatek domieszki o działaniu ekspansywnym w trakcie hydratyzacji cementu (efekt zwiększenia objętości). Domieszki te stosuje się głównie w betonach iniekcyjnych, wylewanych w formach czy zaprawach kotwiących.

Dodatki do betonu

Dodatki zmieniające własności betonu dodawane są na ogół w ilości przekraczającej 5% masy cementu tworząc niezwiązaną chemicznie strukturę przestrzenną lub związek reagujący z lepiszczem cementowym. Wypełniacze to głównie wióry stalowe bądź włókna polimerowe pełniące rolę tzw. zbrojenia rozproszonego, które wzmacnia i stabilizuje strukturę betonu.

Z kolei dodatki, które wpływają na proces wiązania cementu aplikowane są w formie pyłu krzemionkowego bądź związków polimerowych (żywic) co pozwala na uzyskanie niedostępnych innymi środkami własności betonów tworzonych z ich udziałem.

Mikrokrzemionka zwiększa trwałość betonu, poprzez zwiększenie jego wytrzymałości na ściskanie, mrozoodporność, odporność korozyjną, szczelność oraz zmniejszenie nasiąkliwości. Dodanie jej w odpowiedniej ilości (7 – 10%) redukuje pory kapilarne, a także, modyfikuje mikrostrukturę zaczynu cementowego oraz styk kruszywo-zaczyn cementowy.

Dodatek związków polimerowych tworzy polimerobeton (PCC), który dzięki dużej zawartości żywicy znacząco zwiększa wytrzymałość betonu zwłaszcza na rozciąganie. Wykorzystywany jest głównie do produkcji prefabrykowanych wyrobów cienkościennych bądź napraw renowacyjnych (reprofilacja).

Z betonu PCC wykonuje się elementy narażone na stałe oddziaływanie wody lub cieczy o średniej agresywności chemicznej, a także elementy odwodnień powierzchniowych narażone na obciążenia mechaniczne.

autor: Redakcja BudownicwaB2B
oprac.: Maja Wychowaniec
zdjęcia: Meex, Lafarge