Domieszki do betonu

Chemia budowlana dodawana w niewielkich ilościach do mieszanek betonowych, oddziałuje z jej składnikami, zapewniając pożądany efekt. W ten sposób zmodyfikowany beton posiada ulepszone cechy, które przekładają się na większe możliwości konstrukcyjne i projektowe.

Czym różnią się dodatki od domieszek do betonu?

Według definicji zamieszczonej w normie PN-EN 934-2 „Domieszki do betonu, zaprawy i zaczynu. Cz. 2. Domieszki do betonu. Definicje, wymagania, zgodność, oznakowanie i etykietowanie”, domieszką do betonu jest substancja dodawana podczas wykonywania mieszanki betonowej, w ilości nieprzekraczającej 5% masy cementu, w celu zmodyfikowania właściwości mieszanki betonowej i (lub) stwardniałego betonu. Dodatkiem do betonu natomiast jest substancja, której zawartość przekracza 5% masy cementu. Dotyczy to składników niebędących podstawowymi surowcami do produkcji betonu, tj. piasek czy kruszywo.

Domieszkami do betonu mogą być zarówno związki organiczne, jak i nieorganiczne. Te z nich, które modyfikują więcej niż jedną cechę, nazywane są domieszkami wielofunkcyjnymi. W przypadku stosowania więcej niż jednego rodzaju domieszek należy pamiętać o ich wzajemnym wpływie. Zanim zostanie przygotowana mieszanka betonowa, należy sprawdzić kompatybilność dodatków i efektywność ich działania z cementem.

Ze względu na właściwości oraz efekt, jaki wywołują domieszki, są one dzielone na kilka grup, takich jak: uplastyczniające, upłynniające, napowietrzające, zwiększające więźliwość wody, przyspieszające wiązanie i twardnienie, opóźniające wiązanie oraz uszczelniające.

Domieszki zmniejszające ilość wody w betonie

Tę grupę stanowią plastyfikatory, które nie zmieniając konsystencji betonu, redukują ilość wody o około 2-5%. Dzięki nim mieszanka betonowa staje się plastyczna, a jej wytrzymałość na ściskanie wzrasta. Z chemicznego punktu widzenia są to zwykle fosforany lub wielopierścieniowe pochodne. Tego typu domieszki stosowane są m.in. do betonu towarowego, drogowego oraz posadzkowego.

Domieszki znacząco redukujące ilość wody w betonie

Do grupy tej należą superplastyfikatory, które zmniejszają ilość wody zarobowej o 12-40%. Najlepsze efekty można uzyskać, stosując polimerowe domieszki do betonu. W wyniku ich działania mieszanka betonowa upłynnia się, zmniejsza się porowatość betonu, a jego trwałość i wytrzymałość rośnie. Superplastyfikatory są wykorzystywane m.in. w produkcji betonu natryskowego, samozagęszczalnego i fabrykatów.

Domieszki napowietrzające beton

Domieszki tego typu umożliwiają wmieszanie pęcherzyków powietrza do masy betonowej i rozprowadzenie ich równomiernie w całej jego objętości. Dzięki tej modyfikacji beton staje się mrozoodporny i mniej nasiąkliwy, ale zmniejsza się jego wytrzymałość na ściskanie. Dodatek 1% powietrza do masy betonowej to spadek wytrzymałości o około 5Mpa. Najlepsze efekty można uzyskać, stosując jako domieszki sole kwasów organicznych. Domieszki napowietrzające stosowane są m.in. do betonu mostowego, nawierzchniowego oraz hydrotechnicznego.

Domieszki zwiększające więźliwość wody w betonie

Domieszki z tej grupy zapobiegają samoczynnemu wydzielaniu wody z mieszanki betonowej, czyli inaczej mówiąc – poprawiają jej retencję. W efekcie zwiększają spoistość betonu i poprawiają trwałość jego wierzchniej warstwy. Mają szczególne znaczenie w konstrukcjach betonowych układanych pod powierzchnią wody, w produkcji kostek brukowych czy betonu posadzkowego.

Domieszki przyspieszające wiązanie i twardnienie betonu

Tę grupę stanowią substancje, które skracają czas przechodzenia mieszanki betonowej ze stanu plastycznego w sztywny. W tym celu najczęściej stosowane są związki nieorganiczne, takie jak azotany, chlorki i fluorki metali, a także niskocząsteczkowe polietylenoglikole. Tego typu domieszki wykorzystywane są przy produkcji betonu wodoszczelnego, szybkowiążącego oraz natryskowego. Takie dodatki do betonu zwiększające wytrzymałość powodują podwyższenie ciepła hydratacji, ale mogą pogarszać urabialność masy betonowej.

Domieszki opóźniające wiązanie betonu

Są nimi zazwyczaj tlenki metali, cukry lub fosforany, które fizycznie utrudniają lub spowalniają proces wiązania cementu, dzięki czemu beton dłużej pozostaje płynny. Domieszki opóźniające są stosowane wtedy, gdy istnieje potrzeba połączenia ze sobą układanego warstwami betonu. Opóźnienie wywołane przez dodatek może trwać nawet kilkanaście godzin. Domieszki wykorzystywane są do betonowania w wysokich temperaturach, w produkcji betonu architektonicznego oraz mieszanek transportowanych na duże odległości.

Domieszki uszczelniające beton

Są to dodatki stosowane do betonu wodoszczelnego, których zadaniem jest zmniejszenie absorpcji kapilarnej mieszanki betonowej poprzez blokowanie porów kapilarnych. Domieszki uszczelniające pozwalają uzyskać powierzchnie betonowe odporne na wodę i agresywne środki chemiczne. Niektóre z nich sprawdzają się również jako przeciwmrozowe domieszki do betonu. Zmniejszają one nasiąkliwość betonu i zwiększają jego trwałość. Z tego względu są stosowane do produkcji betonu narażonego na niekorzystne warunki.

Dodatki do betonu – mikrokrzemionka

Wśród dodatków do betonu możemy wyróżnić składniki drobnoziarniste oraz nieorganiczne. Wprowadzanie ich do mieszanki ma na celu poprawę właściwości betonu lub też uzyskanie całkiem nowych. Dodatki klasyfikujemy na dwa typy. Pierwszy z nich to kruszywa wypełniające, a także pigmenty. Drugi typ możemy dodatkowo podzielić, pod względem właściwości, na pucolanowe – pył krzemionkowy oraz popiół lotny krzemionkowy oraz na hydrauliczne – granulowany żużel wielkopiecowy.

Pył krzemionkowy, zwany również mikrokrzemionką cieszy się dużą popularnością wśród dodatków do betonu. Powstaje on jako odpad w czasie produkcji żelazokrzemu, krzemu metalicznego oraz innych stopów krzemowych. Jednak kryje w sobie wyjątkowe właściwości chemiczne oraz fizyczne, które pozwalają na uzyskanie betonu o wytrzymałości rzędu 100÷150 MPa. Efekt ten jest możliwy dzięki temu, że pył krzemionkowy bardzo dobrze współdziała z domieszkami uplastyczniającymi, plastyfikatorami oraz superplastyfikatorami. A także dzięki szczególnym właściwościom pucolanowym mikrokrzemionki.

W ofercie Grupy PCC także dostępna jest mikrokrzemionka produkowana w Zakładach w Bakki. Ten wysokiej jakości produkt powstaje w zgodzie z aspektami zrównoważonej chemii. Obecne tam instalacje produkcyjne działają dzięki wykorzystaniu ekologicznej energii, która pochodzie ze źródeł geotermalnych wstępujących na Islandii. Dzięki temu uzyskiwana jest trzykrotnie niższa emisja dwutlenku węgla względem innych fabryk.

Plastyfikatory oraz superplastyfikatory do betonu

Domieszki do betonu, które zmniejszają ilość wody zarobowej należą do grupy redukującej wodę: są to plastyfikatory do betonu i superplastyfikatory do betonu. Pozytywny efekt stosowania domieszek w betonie to zmiana jego parametrów fizycznych. Wiąże się to ze zmianą ilości wody, cementu, dodatków mineralnych oraz możliwości wbudowania mieszanki we wcześniejszych niedostępnych miejscach jak i warunkach lub transporcie na duże odległości bez zmiany pożądanej konsystencji.

Podstawowym mechanizmem uplastycznienia betonu przez domieszkę jest to odpychanie elektrostatyczne, gdzie na ziarnach cementu adsorbują się cząsteczki polimerów z grupami funkcyjnymi o ładunku ujemnym. Dzięki temu zwiększa się dyspersja aglomeratów cementu w mieszance betonowej, co powoduje uwolnienie wody i zwiększenie ciekłości mieszanki.

Odpowiednio dobrany plastyfikator czy superplastyfikator pozwala uzyskać beton o właściwościach zaprojektowanych dla danego elementu konstrukcyjnego.

Plastyfikatory do betonu

Grupa PCC wyróżnia się na rynku jako producent plastyfikatorów. W ofercie można znaleźć szeroką gamę różnego rodzaju produktów. Wśród nich znaleźć można między innymi domieszki stosowane do tworzyw sztucznych, czy plastyfikatory do betonu. Produkty Grupy PCC są tworzone zgodnie z odpowiednimi normami i testowane. Dzięki temu klient może liczyć na sprawdzoną jakość oferowanego produktu. Poliuretany opatrzone znakiem „budownictwo ekologiczne”, świetnie sprawdzą się w projektach, dla których ważne jest budownictwo zrównoważone, które nie szkodzi środowisku.

Na co zwrócić uwagę przy doborze chemii do betonu?

Aspekt ekonomiczny, czyli koszt modyfikacji domieszką, oraz technologiczny, czyli ocena łatwości stosowania i wpływu efektu wprowadzenia dodatku na warunki procesu, są głównymi czynnikami decydującymi o wyborze chemii do betonu. Mnogość zależności wpływających na skuteczność ich działania sprawia sporo trudności. Należy więc skupić się na najważniejszych czynnikach, którymi są:

• właściwości oraz skład chemiczny domieszki,
• obecność oraz rodzaj i właściwości innych domieszek lub dodatków do betonu,
• wielkość aplikacji oraz moment dodania substancji pomocniczej w odniesieniu do momentu zmieszania cementu z wodą,
• długość mieszania oraz temperatura masy betonowej,
• kompatybilność cementu z domieszką.

Domieszki i dodatki do betonu stanowią obecnie najszybciej rozwijającą się grupę produktów w chemii budowlanej. Prace związane z badaniami i rozwojem tych substancji sprawiają, że beton staje się nowoczesnym materiałem wielofunkcyjnym. Jego zmodyfikowane właściwości pozwalają realizować coraz ciekawsze projekty konstrukcji budowlanych, jakie dotąd pozostawały w sferze wyobraźni architektów