Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Domieszki do betonów

Domieszki do betonu | Mieszanki betonowe | Beton | Wytrzymałość betonu
Domieszki do betonów | Concrete additives
Domieszki do betonów | Concrete additives
Archiwum autorek

Stosowanie domieszek chemicznych, takich jak superplastyfikatory, polikarboksylaty czy ultrasuperplastyfikatory, pozwala poprawiać cechy użytkowe betonów, a także optymalizować koszty ich produkcji.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »

Obecna oferta domieszek do betonów to bardzo duża grupa substancji. Dzięki ich zastosowaniu można modyfikować różnorodne właściwości betonów, a przede wszystkim poprawiać ich cechy mechaniczne, odporność na środowisko agresywne, jednorodność strukturalną czy trwałość.

Lista aprobowanych i deklarowanych substancji stosowanych jako składniki domieszek oraz dotyczące ich wymagania ogólne zawarte są w normie PN-EN 934-1:2009 [1].

Historia stosowania domieszek do betonów

Kompozyty cementowe zaczęto modyfikować w 1. połowie XX w. Dzięki zastosowaniu plastyfikatorów w postaci niemodyfikowanych lignosulfonianów uzyskiwano wówczas beton o korzystniejszych parametrach przy jednoczesnej redukcji cementu, co pozwalało takżee obniżyć koszty produkcji.

Te pozytywne doświadczenia dały początek dalszym poszukiwaniom domieszek chemicznych, usprawniających proces technologiczny wytwarzania betonu, a także poprawiających cechy użytkowe.

Tak pojawiła się na przełomie lat 60. i 70. XX w. grupa domieszek zwanych superplastyfikatorami, do której zalicza się: polikondensaty sulfonowanego naftalenu i formaldehydu oraz melaminy i formaldehydu (SNF lub NFS), sulfonowany kondensat melaminowo-formaldehydowy (SMF), natomiast w latach 80. i 90. – grupa polikarboksylatów (PCC). Początek XXI w. to era ultrasuperplastyfikatorów tworzonych na bazie polikarboksyloeterów (PCE) i modyfikowanych lignosulfonianów.

Charakterystyka domieszek chemicznych

ABSTRAKT

W artykule przedstawiono historię stosowania domieszek do betonów. Scharakteryzowano domieszki chemiczne dostępne obecnie na rynku oraz opisano przykładowe badania ich skuteczności.

The article presented the history of concrete additives usage. Chemical additives currently available on the market as well as their example efficiency tests were described.

Badania laboratoryjne w zakresie modyfikacji kompozytów cementowych prowadzone na całym świecie pozwoliły usystematyzować domieszki chemiczne w następujące grupy:

  • redukujące ilość wody (uplastyczniające),
  • znacznie redukujące ilość wody (upłynniające),
  • napowietrzające,
  • przyspieszające wiązanie,
  • opóźniające wiązanie,
  • uszczelniające,
  • kompleksowe (wpływające na kilka właściwości mieszanki lub stwardniałego betonu).

Domieszki są dozowane podczas wykonywania mieszanki betonowej, w ilości nieprzekraczającej 5% w odniesieniu do masy cementu, w celu modyfikacji właściwości mieszanki betonowej lub stwardniałego betonu.

Grupy domieszek według normy

Charakterystyka domieszek do betonów zawarta jest w normie PN­‑EN 934-2+A1:2012 [2]. Domieszki zdefiniowano w niej w sposób następujący:

  • domieszka redukująca ilość wody – uplastyczniająca – pozwala na redukcję zawartości wody zarobowej w mieszance betonowej bez wpływu na jej konsystencję lub bez zmniejszenia ilości wody zwiększa opad stożka/rozpływ albo ma wywołać oba te efekty jednocześnie;
  • domieszka znacznie redukująca ilość wody – upłynniająca – pozwala na znaczne zmniejszenie zawartości wody w mieszance betonowej bez wpływu na jej konsystencję lub bez zmniejszenia ilości wody znacznie zwiększa opad stożka/rozpływ albo ma wywołać oba te efekty jednocześnie;
  • domieszka zwiększająca więźliwość wody – ma skutkować zmniejszeniem ubytków wody przez zmniejszenie jej samoczynnego wydzielania, na poziomie £ 50% w stosunku do mieszanki kontrolnej. Jej stosowanie poprawia spoistość i pompowalność mieszanki;
  • domieszka napowietrzająca – wprowadza podczas mieszania określoną ilość drobnych, równomiernie rozłożonych pęcherzyków powietrza, które na trwałe pozostają w stwardniałym betonie;
  • domieszka przyspieszająca wiązanie – pozwala skrócić czas procesu przechodzenia mieszanki betonowej ze stanu plastycznego w sztywny;
  • domieszka przyspieszająca twardnienie – pozwala przyspieszyć narastanie wytrzymałości betonu, lecz niekoniecznie wpływa na czas wiązania;
  • domieszka opóźniająca wiązanie – przedłuża czas do rozpoczęcia procesu przechodzenia mieszanki ze stanu plastycznego w stan sztywny;
  • domieszka uszczelniająca – zmniejsza absorpcję kapilarną stwardniałego betonu przez utrudnienie wnikania i transportu wody w głąb struktury materiału;
  • domieszka opóźniająca wiązanie/redukująca ilość wody/uplastyczniająca – łączy w sobie oddziaływanie domieszki redukującej ilość wody/uplastyczniającej, jako działanie podstawowe, z działaniem domieszki opóźniającej wiązanie, jako działanie dodatkowe;
  • domieszka przyspieszająca wiązanie/znacznie redukująca ilość wody/upłynniająca – łączy w sobie oddziaływanie domieszki redukującej ilość wody/uplastyczniającej, jako działanie podstawowe, z działaniem domieszki przyspieszającej wiązanie, jako działanie dodatkowe.

Domieszka redukująca ilość wody – uplastyczniająca

Zgodnie z wymaganiami zawartymi w normie PN-EN 934­‑2+A1:2012 [2] zastosowanie domieszki uplastyczniającej powinno umożliwić zmniejszenie ilości wody zarobowej o min. 5% w stosunku do mieszanki kontrolnej o identycznej konsystencji, w efekcie wprowadzenia superplastyfikatora redukcja ta powinna zaś wynosić min. 12%.

Przeczytaj: Konstrukcje betonowe i murowe – projektowanie z uwagi na warunki pożarowe według eurokodów

Oczekuje się, że dzięki obniżeniu wskaźnika w:c przy jednoczesnym zastosowaniu omawianych domieszek nastąpi wzrost wytrzymałości na ściskanie stwardniałego betonu, tj. w przypadku plastyfikatora – po 7 i 28 dniach o min. 10%, a w przypadku superplastyfikatora – po 1 dniu o min. 40%, a po 28 dniach o min. 15% w stosunku do betonu kontrolnego.

Domieszka znacznie redukująca ilość wody – upłynniająca

Może być stosowana również w celu zwiększenia ciekłości mieszanki, przy zachowaniu stałych proporcji głównych składników. W normie PN-EN 934-2+A1:2012 [2] sprecyzowano minimalne wymagania odnośnie do zwiększenia opadu stożka (na poziomie 120 mm) i zwiększenia rozpływu (160 mm), przy czym konsystencja mieszanki po 30 min od momentu dodania domieszki nie powinna być niższa od wartości początkowej konsystencji mieszanki kontrolnej.

Domieszka napowietrzająca

Wprowadzana jest do mieszanki w celu wytworzenia przerywających ciągłość kapilar kulistych porów powietrznych o średnicach rzędu 20–250 mm [3], co skutkuje zwiększeniem mrozoodporności kompozytu. Stąd zaleca się ich stosowanie w przypadku kompozytów narażonych na cykliczne zamrażanie-rozmrażanie (klasy ekspozycji XF2, XF3, XF4 według normy PN-EN 206-1:2003 [4]).

Objętościowa zawartość powietrza w napowietrzonej mieszance powinna kształtować się na poziomie 4–6% i jednocześnie być wyższa o co najmniej 2,5% w odniesieniu do mieszanki kontrolnej. Należy zwrócić uwagę, iż efektywne oddziaływanie domieszki na odporność mrozową betonu uwarunkowane jest prawidłowym rozlokowaniem porów (współczynnik rozmieszczenia £ 0,2 mm).

Negatywnym skutkiem działania domieszki napowietrzającej jest osłabienie matrycy cementowej, co przekłada się na obniżenie wytrzymałości na ściskanie kompozytu, przy czym spadek ten po 28 dniach dojrzewania nie powinien przekraczać 25% wartości wyznaczonej w odniesieniu do betonu kontrolnego.

Domieszka przyspieszająca wiązanie

Znajduje zastosowanie głównie przy projektowaniu betonów natryskowych oraz przy wykonywaniu awaryjnych napraw. Początek wiązania mieszanki z omawianą domieszką nie powinien nastąpić przed upływem 30 min w temp. 20°C, a w temp. 5°C powinien być o co najmniej 60% krótszy niż w przypadku mieszanki kontrolnej.

Zastosowanie domieszki przyspieszającej wiązanie może prowadzić do obniżenia wytrzymałości na ściskanie po 28 dniach dojrzewania betonu, jednak zgodnie z normą PN-EN 934-2+A1:2012 [2] wartość ta powinna wynosić co najmniej 80% wytrzymałości betonu kontrolnego, a po 90 dniach przekraczać wytrzymałość betonu niemodyfikowanego.

Domieszka przyspieszająca twardnienie

Jej zastosowanie ma na celu poprawę dynamiki narastania początkowej wytrzymałości mechanicznej betonu, dlatego wykorzystywane są one głównie w prefabrykacji.

POBIERZ E-BOOK [bezpłatnie]
warunki techniczne
Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki
– stan na 2014 r.

Zobacz też: Nanocementy i nanobetony

Zgodnie z wymaganiami normowymi w temp. 20°C jednodniowa wytrzymałość na ściskanie betonu z domieszką powinna stanowić co najmniej 120% wytrzymałości betonu kontrolnego, natomiast w temp. 5°C po dwóch dniach – co najmniej 130%. Niektóre domieszki przyspieszające twardnienie mogą powodować obniżenie 28-dniowej wytrzymałości kompozytu, które jednak nie powinno przekraczać 10%.

Domieszka opóźniająca wiązanie

W praktyce budowlanej często niezbędne jest opóźnienie początku wiązania spoiwa cementowego, np. w celu prawidłowego ­wbudowania mieszanki, która ma być przez długi czas transportowana, a także przy dużych objętościach układanego betonu lub podczas betonowania w okresie letnim.

Wymagania stawiane domieszkom opóźniającym wiązanie, sformułowane w normie PN­‑EN 934­‑2+A1:2012 [2] odnoszą się zarówno do czasu początku wiązania modyfikowanej zaprawy (co najmniej o 90 min dłuższy niż w przypadku mieszanki kontrolnej), jak i do końca wiązania (czas wydłużony nie więcej niż o 360 min).

Z uwagi na możliwość obniżenia początkowej wytrzymałości betonów modyfikowanych opóźniaczami wiązania sformułowano wymagania dotyczące 7-dniowej oraz 28-dniowej wytrzymałości na ściskanie: odpowiednio ³ 80% i ³ 90% wytrzymałości betonu kontrolnego.

Inny podział domieszek

Podział domieszek na grupy i typy przedstawiony został w pracy „Beton i jego technologie” [1] (TABELA).

TABELA. Podział domieszek na grupy i typy [1]

Jak widać, według tego podziału wyróżnia się domieszki modyfikujące pojedyncze cechy oraz takie, które oddziałują kompleksowo na kilka właściwości. Należy przy tym pamiętać, że podczas poprawiania jednej cechy może dojść do pogorszenia innej lub działania drugorzędnego.

Przykładem mogą być domieszki opóźniające wiązanie oraz napowietrzające, które oprócz działania podstawowego mogą wywołać efekt uplastycznienia mieszanki.

Podobnie jest ze stosowaniem jednocześnie dwóch i więcej domieszek, które nie zawsze dają efekt synergii lub wzajemnie intensyfikują działanie podstawowe. Tak więc istotne jest ustalenie na podstawie badań laboratoryjnych ich wzajemnego oddziaływania w celu sprawdzenia oczekiwanych właściwości zarówno mieszanki, jak i stwardniałego betonu.

Ocena skuteczności domieszek

Skuteczność stosowanych domieszek chemicznych ocenia się według wytycznych zawartych w grupie norm PN-EN 480, w częściach od 1 do 14 [5].

FOT. 1–2. Obraz przekroju poprzecznego betonu niemodyfikowanego (B1) wykonany mikroskopem stereoskopowym przy 10-krotnym powiększeniu  |  Fot. Archiwum autorek

Na FOT. 1–6 przedstawiono przykładowe obrazy przekroju poprzecznego betonu niemodyfikowanego (B1) (FOT. 1–2) oraz dwóch betonów z domieszkami: upłynniającą (B2) (FOT. 3–4) i napowietrzającą (B3) (FOT. 5–6). Betony wykonano eksperymentalnie z użyciem cementu CEM I 42,5R w celu sprawdzenia skuteczności działania zastosowanych domieszek.

FOT. 1–2. Obraz przekroju poprzecznego betonu niemodyfikowanego (B1) wykonany mikroskopem stereoskopowym przy 10-krotnym powiększeniu  |  Fot. Archiwum autorek

Punktem wyjścia była ta sama recepta składników podstawowych, przy stosunku w:c  =  0,5. Mieszanka B2 uzyskała lepszą płynność niż B1, podobnie jak mieszanka B3. Na podstawie badania wytrzymałości na ściskanie betony B1 i B2 sklasyfikowano jako C30/37, a beton B3 – jako C16/20.

FOT. 3–4. Obraz przekroju poprzecznego betonu z udziałem superplastyfikatora (B2) wykonany mikroskopem stereoskopowym przy 10-krotnym powiększeniu  |  Fot. Archiwum autorek

Na podstawie analizy FOT. 1–6 można zauważyć, iż w matrycy betonu B1 występują pory wynikające z niedogęszczenia mieszanki w formach, czego już nie zauważa się w przypadku betonu B2 – z udziałem superplastyfikatora.

FOT. 3–4. Obraz przekroju poprzecznego betonu z udziałem superplastyfikatora (B2) wykonany mikroskopem stereoskopowym przy 10-krotnym powiększeniu  |  Fot. Archiwum autorek

Widoczne są jednak wyraźne pory powstałe w wyniku niedostatecznego samoodpowietrzenia superplastyfikatora, wskazujące na zbyt szybkie zaformowanie betonu. Może to być przyczyną przypisania go do tej samej klasy wytrzymałości co beton B1.

FOT. 5–6. Obraz przekroju poprzecznego betonu z udziałem domieszki napowietrzającej (B3) wykonany mikroskopem stereoskopowym przy 10 krotnym powiększeniu  |  Fot. Archiwum autorek

Obraz betonu B3 ukazuje wyraźnie zwiększoną ilość porów, jednak o średnicy o wiele mniejszej niż w przypadku betonów B1 i B2. Dobrze ten stan ukazują zdjęcia mikroskopowe (FOT. 7–8).

FOT. 5–6. Obraz przekroju poprzecznego betonu z udziałem domieszki napowietrzającej (B3) wykonany mikroskopem stereoskopowym przy 10 krotnym powiększeniu  |  Fot. Archiwum autorek

Podsumowanie

Warto przeczytać

Konstrukcje żelbetowe
– naprawa rys metodą iniekcji
cz. 1

Naprawa rys w konstrukcjach żelbetowych metodą iniekcji cz. 2

Betony nowej generacji, po które sięga obecnie większość wykonawców, muszą nie tylko spełniać wymagania dotyczące klasy wytrzymałości. Muszą być również trwałe przy oddziaływaniu czynników zewnętrznych w danej klasie ekspozycji według normy PN-EN 206-1:2003 [4].

Przedstawiona charakterystyka domieszek chemicznych może być pomocna przy projektowaniu kompozytów cementowych mających oczekiwane właściwości użytkowe, jednak ich efektywność wciąż wymaga prowadzenia próbnych badań laboratoryjnych.

FOT. 7–8. Mikrostruktura betonu z domieszką napowietrzającą (B3) w powiększeniu 250- i 200 krotnym  |  Fot. Archiwum autorek

Wynika to z różnorodności stosowanych substancji modyfikujących właściwości betonów i możliwości ich wzajemnego oddziaływania.

FOT. 7–8. Mikrostruktura betonu z domieszką napowietrzającą (B3) w powiększeniu 250- i 200 krotnym  |  Fot. Archiwum autorek

Osobnym problemem jest kompatybilność domieszek ze spoiwem cementowym i dodatkami mineralnymi. Dlatego zagadnienia modyfikacji betonów pozostają wciąż w sferze zainteresowań naukowców i są przedmiotem wielu prac badawczych prowadzonych w ośrodkach naukowych.

Literatura

  1. PN-EN 934-1:2009, „Domieszki do betonu, zaprawy i zaczynu. Część 1: Wymagania podstawowe”.
  2. PN-EN 934-2+A1:2012, „Domieszki do betonu, zaprawy i zaczynu. Część 2: Domieszki do betonu. Definicje, wymagania, zgodność, oznakowanie i etykietowanie” (oryg.).
  3. P. Łukowski, „Domieszki do zapraw i betonów”, Polski Cement, Kraków 2003.
  4. PN-EN 206-1:2003, „Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność”.
  5. PN-EN 480, „Domieszki do betonu, zaprawy i zaczynu. Metody badań”, Części 1–14.
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 11/12/2012

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jak zatrzymać ciepło i ochronić dom przed zimnem?


Komfortowy i energooszczędny dom zapewnia swoim mieszkańcom izolację od gorąca, zimna, hałasu oraz... wysokich rachunków za ogrzewanie i klimatyzację... ZOBACZ »


Poznaj nowoczesne rozwiązania budowlane

Czego użyć do izolacji ścian, a czym ocieplić dach?

Obok wiedzy na temat produktów, równie istotna jest znajomość technologii, którą... czytaj dalej » Niski poziom ochrony cieplnej generuje wysokie koszty utrzymania budynku, stanowiące duże obciążenie budżetu... czytaj dalej »


Zgarnij bony o wartości 100zł. Zobacz jak »

Tłumienie dźwięków uderzeniowych i drgań budynków. Zobacz »

3 kroki do Super CashBack
czytaj dalej »

Zapewnienie dobrej wibroakustyki dla budynku to coraz częściej wyzwanie dla świadomych i wymagających... czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Jak zapewnić trwałość mocowania elewacji?


Wsporniki przejmują ciężar muru i za pomocą zabetonowanych szyn kotwiących lub kotew przekazują go na ścianę nośną... ZOBACZ »


Czego jeszcze nie wiesz o ognioodporności płyt PIR?

Uszczelnianie obiektów inżynieryjnych - jak to robią specjaliści?

W zależności od wymagań izolacyjności, czy odporności ogniowej możemy dobrać odpowiedni rodzaj płyt...
czytaj dalej »

Jak prawidłowo chronić ściany fundamentwe i zapewnić gwarancję żywotności obiektu? czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dowiedz się więcej o hydroizolacji dachów »

Popularność tego materiału rośnie. Dlaczego?

Dostarczamy innowacyjne systemy hydroizolacji oraz pokryć dachowych, mające na celu zmianę sposobu życia i pracy naszych klientów... czytaj dalej » To nowoczesny materiał termoizolacyjny, który zdobył... czytaj dalej »

Jak mocować elewacje wentylowane?


Jak w realnych warunkach zachowują się różne systemy mocowań elewacji wentylowanych? ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Jak zapobiegać problemom z wilgocią budynków?


Poprawny dobór materiałów do wykonania hydroizolacji budynku i prawidłowe ich wbudowanie to podstawowe warunki, których spełnienie pozwoli uniknąć późniejszych problemów z wilgocią... ZOBACZ »


mgr inż. Agata Wygocka
mgr inż. Agata Wygocka
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Budownictwa i Architektury, Katedra Dróg, Mostów i Materiałów Budowlanych więcej »
dr inż. Teresa Rucińska
dr inż. Teresa Rucińska
Autorka ukończyła Wydział Budownictwa i Architektury Politechniki Szczecińskiej. Pracuje w Katedrze Fizyki Budowli i Materiałów Budowlanych Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szcze... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Alpha Dam Alpha Dam
O FIRMIE Alpha Dam Sp. z o.o. produkuje od ponad 10 lat profesjonalne materiały wodochronne i przeciwwilgociowe dla budownictwa.  Do 2008...
10/2019

Aktualny numer:

Izolacje 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Konserwacje i renowacje systemów ociepleń
  • - Odporność ogniowa elementów drewnianych
Zobacz szczegóły
Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

W aktualnych przepisach prawa podatkowego nie znajdziemy wielu ulg, które obowiązywały w poprzednich latach. Wśród nich jest ulga remontowo- modernizacyjna. Niektórzy...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.