Domieszki opóźniające

Podstawowym celem stosowania domieszek opóźniających jest opóźnienie wiązania cementu. Przedłużają one w ten sposób okres, w którym mieszanka betonowa może być transportowana, układana i zagęszczana, co jest przydatne np. przy wykonywaniu robót w wysokich temperaturach. Domieszki opóźniające wykorzystywane są także przy betonowaniu konstrukcji masywnych oraz wykonywaniu betonów architektonicznych. Ich mechanizm działania jest jednak słabo rozpoznany, a przy stosowaniu zaleca się daleko idącą ostrożność.

Szczegółowo domieszki opóźniające opisano w [104,122].

Domieszki opóźniające wykazują zwykle działanie uplastyczniające, często też, w celu zredukowania zmian parametrów Teologicznych w czasie, są stosowane razem z superplastyfikatorami SNF i SMF [122]. Wpływ dodania domieszki opóźniającej na właściwości reologiczne zaprawy z cementem o dużej zawartości C3A i superplastyfikatorem SNF przedstawiono na rys. 6.49. Dodanie domieszki opóźniającej w tym przypadku skutecznie redukuje zmiany parametrów Teologicznych zaprawy w czasie, równocześnie zmieniając jednak znacząco jej właściwości reologiczne. Bezpośrednio po zakończeniu mieszania wartość g zaprawy z domieszką opóźniającą w stosunku do zaprawy bez tej domieszki zmalała, natomiast wartość h wzrosła. W efekcie moment oporu ścinania zaprawy z domieszką opóźniającą jest początkowo wyraźnie większy niż zaprawy bez tej domieszki.

Tak znacząca zmiana właściwości Teologicznych mieszanki może istotnie wpływać na urabialność. Wskazuje to na konieczność starannego wyboru tak rodzaju, jak i dawki domieszki opóźniającej nie tylko ze względu na podstawowy efekt jej stosowania, ale również ze względu na jej wpływ na reologię mieszanki.

□ po 10 min 0 p o 6 O m in

bez R 1% R bez R 1% R

Czas [min]

Rys. 6.49. Wpływ domieszki opóźniającej R na właściwości reologiczne zapraw z superplastyfikatorem SNF (2% SNF3 wg tabl. 6.1; W/C = 0,55; cement C pi - 12%; Na2Oeą - 0,7; S 03 - 3%; S * - 370 m /k g ; metoda badania wg tabl. ⁶.⁸)

Fig. 6.49. Influence o f retarder R on rheological properties o f mortar containing SN F superplasticizer (2%

SNF3 acc. Table 6.1; W/C = 0,55; cement C pi - 12%; Na2Oeq - 0,7; S 03 - 3%; Sw, - 370 m2/kg;

testing m ethod acc. Table ⁶.⁸)

Stosowanie domieszek opóźniających w szczególnych przypadkach może powodować efekty przeciwne do oczekiwanych. W pracach [122,152] zrelacjonowano przypadki szybkiej utraty urabialności, a nawet błyskawicznego wiązania, po dodaniu domieszki opóźniającej.

W badaniach własnych autor również spotkał się z podobnymi efektami. W przypadku zapraw z cementami o zawartości 12% C3A i superplastyfikatorem PE3 dodanie niewielkiej ilości opóźniacza R powodowało gwałtowny zwiększenie tempa wzrostu wartości g w czasie, a większe dawki opóźniacza powodowały błyskawiczne wiązanie cementu już w trakcie procesu mieszania. Wyjaśnienie powyższych efektów wymaga przeprowadzenia szczegółowych badań, jednak zapewne związane są one z interakcją chemiczną opóźniacza i badanego superplastyfikatora PE, obniżającą efektywność ich działania i/lub powodującą zakłócenia procesu rozpuszczania siarczanów.

6.7.3. Pył krzemionkowy

Pył krzemionkowy (CSF), stosowany w technologii betonu stosunkowo od niedawna, jest obecnie najważniejszym ze względu na uzyskiwane efekty dodatkiem do betonu i stanowi niezbędny składnik betonów wysokowartościowych. Głównymi cechami CSF są wysoka zawartość amorficznej krzemionki i bardzo drobne uziamienie. CSF działa jako pucolana (wiążąc Ca(OH)2 tworzy fazę CSH) oraz jako mikrowypełniacz. Jego rola w betonie polega na uszczelnieniu i homogenizacji struktury zaczynu i strefy przejściowej zaczyn - kruszywo.

W wyniku tego znaczącej poprawie ulegają tak wytrzymałość, jak i trwałość betonu.

Szczegółowo właściwości CSF i jego wpływ na właściwości betonu przedstawiono w [1, 2, 25, 84, 104,122].

Ze względu na dużą powierzchnię właściwą CSF bardzo istotnie wpływa na właściwości reologiczne mieszanek betonowych. Problem ten potęguje fakt, że CSF z zasady stosowany jest do mieszanek o niskim wskaźniku W/C. Stąd też jego wpływ na zmiany parametrów Teologicznych mieszanek stanowi przedmiot wielu badań, np. [36, 39, 45, 46, 49, 121].

Szeroki przegląd badań wpływu CSF na reologię mieszanek betonów wysokiej wytrzymałości przedstawiono w [152].

Na rys. 6.50 przedstawiono typowy wpływ dodania CSF jako zamiennika cementu na właściwości reologiczne zapraw z różnymi superplastyfikatorami. Dodanie CSF powoduje wzrost wartości g i tempa wzrostu wartości g zapraw w czasie, niezależnie od rodzaju superplastyfikatora i rodzaju cementu, szczególnie jednak znaczący w przypadku zapraw z superplastyfikatorem SNF i SMF. Charakter zmian wartości g wskazuje jednak, że nie jest to efekt interakcji CSF z superplastyfikatorami. Przyspieszony wzrost wartości g przy dużych jej

Cement Skład chemiczny i mineralogiczny cementów CEM 142,5 - składniki [%1 Pow. wł.

[cm2/g]

S i0 2 CaO A120 3 Fe20 3 MgO Na2Ora

so3

A 19,29 64,06 5,69 2,82 1,37 0,83 2,77 64,07 6,96 10,31 8,57 3617

B

O i i ...- i - i i i O i--- ■ i---i i i

O 10 2 0 30 4 0 50 6 0 O 10 20 30 40 5 0 60

Czas [min] Czas [min]

Czas [min] Czas [min]

Rys. 6.50. Wpływ zamiany części cementu pyłem krzemionkowym C SF na g i h zapraw z superplastyfikatorami SMF, SN F i PC, a - zaprawy z cementem C E M 1 4 2 ,5 typu A; b - zaprawy z cementem C E M 1 42,5 typu B (SMF1, SN F I i P C I wg tabł. ⁶.1; W/C = 0,53; C SF = 10%; metoda badania w g tabl. 6.3) Fig. 6.50. Influence o f condensed silica fu m e CSF as cement partial replacement on g and h o f mortars

containing SMF, SN F and PC superplasticizers, a - mortars with A type C EM I 42,5; b - mortars with B type C EM I 42,5. (SMF1, SN FI, P C I acc. table 6.1; W/C = 0,53; CSF = 10%; testing m ethod acc. Table 6.3)

wielkościach tłumaczy się natomiast dobrze zmianami stanu struktury zaprawy i wpływem zjawisk kapilarnych [154], Wartość h zapraw w wyniku dodania CSF maleje. Zakres spadku wartości h zależy od wartości h zaprawy bez CSF - im jest ona większa, tym większy jest stopień jej redukcji w wyniku dodania CSF.

Odmienny wpływ CSF na właściwości reologiczne zapraw z superplastyfikatorami PE pokazują zależności przedstawione na rys. 6.51. Zastąpienie 5% cementu CSF w przypadku zapraw z superplastyfikatorem PE i z cementem o 1,1% zawartości Na2 0eq powoduje silny spadek wartości obu parametrów Teologicznych. Dalsze zwiększanie ilości CSF w zaprawie nie zmniejsza już wartości g, natomiast powoduje dalszy spadek wartości h. Przy 15% ilości

0 - 1 --- i--- 1--- 1---1 o - l --- 1--- 1--- 1---1

0 5 10 15 20 O 5 10 15 20

D aw ka C S F [% C w a g o w o ] D aw ka C SF [% C w a g o w o ]

Rys. 6.51. Wpływ zamiany części cementu pyłem krzemionkowym CSF na g i h zapraw z superplastyfikatorem P E (3% PE3 wg tabl. 6.1; W/C = 0,45; cement C ył - 12%; Na2Oeq - 1,1 lub 0,3%; SO s - 3%;

- 3 7Om²/kg; metoda badania wg tabl. ⁶.⁸)

Fig. 6.51. Influence o f condensed silica fu m e CSF as cement partial replacement on g and h o f mortars with P E superplasticizer (3% PE3 acc. Table 6.1; W/C = 0,45; cement C3A - 12%; N a2Oeq -1 ,1 or 0,3%;

S 0³ - 3%; Swt - 370m2/kg; testing method acc. Table ⁶.⁸)

CSF wartości g i h zaprawy lekko wzrastają, pozostając jednak wciąż na wyraźnie niższym poziomie niż dla zapraw bez CSF. Dodanie CSF redukuje również zakres zmian parametrów Teologicznych w czasie. Taki wpływ dodania CSF jest konsekwencją jego ingerencji w interakcję cementu z superplastyfikatorem. Cement zastosowany w omawianym przypadku charakteryzował się dużą zawartością Na2Oeq. Efektywność działania superplastyfikatorów PE w przypadku stosowania takich cementów, w wyniku zmiany konformacji polimeru w środowisku alkalicznym, wyraźnie spada (patrz rozdział 3). Wprowadzenie CSF w miejsce części cementu obniża stopień alkaliczności zaczynu, zwiększając efektywność działania superplastyfikatora PE w stopniu pozwalającym na częściowe lub, jak w omawianym przypadku, całkowite zniwelowanie niekorzystnych efektów dodania CSF. Wyniki badania zapraw z cementem o takiej samej zawartości C3A, lecz o mniejszej zawartości alkaliów, przedstawione na rys. 6.51 potwierdzają powyższą interpretację. Niska zawartość Na2 0eq w cemencie sprzyja efektywnemu działaniu superplastyfikatora PE, a wprowadzenie CSF nie wpływa już istotnie na, i tak dobrą, interakcję cementu z superplastyfikatorem.

W konsekwencji wprowadzenie CSF powoduje spodziewany wzrost wartości g i spadek wartości h. Podobne zależności uzyskano również dla zapraw z superplastyfikatorem PC, natomiast stosowanie CSF nie wpływa na efektywność działania superplastyfikatorów SNF.

Przedstawione zależności stanowią dobry przykład na to, jak złożony i trudny do przewidzenia może być wpływ CSF na właściwości reologiczne mieszanek cementowych, szczególnie gdy jest on stosowany razem z superplastyfikatorami nowych generacji i wysoko

reaktywnymi cementami o dużej zawartości alkaliów. Wpływ ten jest wypadkową zmian stanu struktury mieszanki spowodowanych dużą powierzchnią właściwą i o rząd wielkości mniejszym od cementu uziamieniem CSF oraz interakcją cementu z superplastyfikatorem w obecności CSF.