• Nie Znaleziono Wyników

Domieszki opóźniające

W dokumencie XVI Zjazd PIIB (Stron 82-86)

Domieszki opóźniające, zgodnie z de-finicją normową, przedłużają czas do rozpoczęcia przechodzenia

mieszan-ki betonowej ze stanu plastycznego w stan sztywny. Zgodnie z wymaga-niami sformułowanymi w PN-EN 934-2 domieszka opóźniająca powinna wydłużać czas początku wiązania co najmniej o  90 minut w  stosunku do betonu kontrolnego, natomiast czas zakończenia wiązania nie powinien wydłużyć się o  więcej niż 360 mi-nut. Wytrzymałość na ściskanie be-tonu z domieszką po siedmiu dniach powinna wynosić co najmniej 80%, a  po 28 dniach – co najmniej 90%

wytrzymałości betonu kontrolnego.

Zawartość powietrza w  mieszance z domieszką może być najwyżej o 2%

większa niż w mieszance kontrolnej, chyba że producent zadeklaruje ina-czej.

Opóźniające działanie modyfikatorów polega przede wszystkim na blokowa-niu powierzchni ziaren cementu, co utrudnia dostęp wody i rozpuszczanie składników spoiwa. Na powierzchni ce-mentu adsorbują się duże cząsteczki organiczne albo – w przypadku domie-szek nieorganicznych – wytrącają się warstewki trudno rozpuszczalnych związków wapnia. Domieszki opóźnia-jące mogą również powodować zmiany równowag jonowych w fazie ciekłej za-czynu, zmniejszenie rozpuszczalności

0 1 2 3 4 5 6 7

czas wiązania, h zaw. CaCl2, % masy cementu 2,0%

1,5%

1,0%

0%

0,5%

a)

0 20 40 60 80 100

0 7 14 21 28

wytrzymć na ściskanie, MPa

czas, dni

bez domieszki 2% CaCl2 -4oC

4oC 23oC

b)

Rys. 2 Ι Przyspieszenie wiązania (a) i twardnienia (b) betonu pod wpływem domieszki CaCl2 (dane Kalifornijskiego Instytutu Technolo-gicznego)

Rys. 3 Ι Przyspieszenie wiązania cementu przez domieszkę zawierającą zarodki krystalizacji fazy C-S-H – szybsze uciąglenie struktury zaczynu

Rys. 4 Wpływ domieszek przyspieszających i opóź-niających wiązanie na przyrost wytrzyma-łości betonu (M. Venuat, Adjuvants et traite-ments des mortiers et betons, Paryż 1971) składników klinkieru i  hamowanie po-wstawania zarodków krystalizacji wo-dorotlenku wapnia.

Do opóźniaczy nieorganicznych na-leżą przede wszystkim dobrze roz-puszczalne w wodzie związki fosforu, boru, fluoru, chromu i arsenu, a tak-że tlenki metali: ołowiu, cynku, wa-nadu i cyny.

Fosforany, stosowane jako domiesz-ki opóźniające, to głównie fosfora-ny sodu, np. ortofosforafosfora-ny Na3PO4, Na2HPO4·2 H2O, a  zwłaszcza piro-fosforany, np. Na4P2O7·10 H2O.

Mechanizm ich działania polega na wytrącaniu na powierzchni cemen-tu nierozpuszczalnego fosforanu tri-wapnia Ca3(PO4)2. Podobnie działają fluorki, np. NaF powoduje powstanie nierozpuszczalnej warstewki difluorku wapnia CaF2.

Borany, np. dziesięciowodny heptaok-sotetraboran sodu Na2B4O7·10 H2O, opóźniają powstawanie etryngitu. Po-dobne zjawiska mają miejsce w obec-ności związków metali; tworzą się warstewki nierozpuszczalnych wodo-rotlenków i soli kompleksowych.

Spośród związków organicznych szcze-gólną skutecznością w  opóźnianiu wiązania betonu charakteryzują się węglowodany – glukoza, sacharoza,

skrobia, celuloza i  ich pochodne; za-wartość 0,05% cukru w stosunku do masy cementu umożliwia opóźnienie wiązania o  ok. 4 godz. Przedozowa-nie tego środka (zawartość rzędu 1%

masy cementu) może jednak całkiem zatrzymać wiązanie betonu.

Jako domieszki opóźniające są tak-że stosowane lignosulfoniany wapnia, sodu i  amonu, kwasy karboksylowe i hydroksykarboksylowe (np. kwas glu-konowy, kwas cytrynowy) oraz ich sole.

Skutkiem opóźnienia jest umiarkowa-ny, korzystny z  praktycznego punktu widzenia, rozkład szybkości wydziela-nia ciepła w czasie. Pozwala to, oprócz kontroli czasu wiązania, na zmniejsze-nie efektu samonagrzewania, co jest szczególnie istotne przy wykonywaniu konstrukcji masywnych i przy betono-waniu w  ciepłych porach roku. Pozy-tywnym skutkiem opóźnienia jest pra-widłowy rozwój mikrostruktury betonu i  możliwość osiągnięcia w  dłuższym okresie wyższej wytrzymałości.

Większość domieszek opóźniających odsuwa w  czasie zarówno początek, jak i  koniec wiązania oraz zmniejsza wytrzymałość początkową betonu.

Natomiast wytrzymałość w dłuższym okresie jest zwykle większa niż beto-nów bez domieszek (rys. 4).

Wielkość opóźnienia zależy od natu-ry chemicznej modyfikatora (natu-rys.  5) i  jego ilości, a  także od momentu wprowadzenia domieszki, rodzaju ce-mentu, składu betonu, temperatury składników mieszanki i  temperatury otoczenia.

Domieszki opóźniające dodaje się albo w  czasie wykonywania betonu, albo po kilku minutach (zwykle ok. dwóch) od pierwszego kontaktu wody z  ce-mentem. Wprowadzenie opóźniacza z  wodą zarobową eliminuje okres, w  którym składniki cementu reagują z wodą przy braku modyfikatora, jed-nak niektóre domieszki (np. lignosul-foniany) działają skuteczniej, kiedy są dodawane nieco później.

Działanie opóźniaczy jest w  szero-kim zakresie wprost proporcjonalne do zawartości domieszki. Czynni-kami wpływającymi na skuteczność są też współczynnik w/c oraz sto-pień rozdrobnienia cementu – po-nieważ opóźniacze osadzają się na powierzchni ziaren, w  przypadku cementu o  większym stopniu roz-drobnienia (większe rozwinięcie po-wierzchni) potrzebna jest większa zawartość domieszki.

Na efektywność działania modyfika-tora wpływa także skład chemiczny

wytrzymć na ściskanie, MPa

czas, dni

z opóźniaczem bez domieszki z przyśpieszaczem

i mineralogiczny cementu. Generalnie opóźniacze działają na fazy klinkiero-we, ich skuteczność maleje zatem ze wzrostem zawartości dodatków pucolanowych lub hydraulicznych w cemencie.

W  szczególnie istotny sposób sku-teczność domieszek opóźniających zależy od temperatury. Ponieważ

Rys. 6

Wpływ temperatury na skuteczność domie-szek opóźniających wiązanie (F. Massazza, M. Testolin, Latest developments in the use of admixtures for cement and concrete,

„Il Cemento” 2/1980) 0

5 10 15 20 25 30 35

0 0,2 0,4 0,6 0,8

początek czasu wzania, h

zawartość domieszki, % masy cementu

30oC 20oC 10oC wraz ze wzrostem temperatury roś-nie szybkość wszystkich reakcji chemicznych, działanie opóźniające modyfikatora jest tym słabsze, im temperatura jest wyższa (rys. 6).

Ubocznym skutkiem opóźnienia wią-zania cementu może być zwiększenie skurczu plastycznego, jako że wydłu-ża się czas pozostawania mieszanki

w stanie plastycznym; nie stwierdzo-no natomiast wpływu na skurcz wy-sychania.

Podsumowanie

Domieszki przyspieszające, które były jednymi z  pierwszych szeroko stosowanych modyfikatorów betonu, obecnie straciły nieco na znaczeniu.

Przyczyniło się do tego zagrożenie, jakie środki chlorkowe stwarzają dla trwałości betonu i  żelbetu, a  także rozwój technologii cementu i  beto-nu. W niektórych obszarach budow-nictwa domieszki te są jednak nadal szeroko stosowane.

Stale rozwijane są środki opóźniają-ce. Modyfikatory te są szczególnie użyteczne w  przypadku betonu to-warowego, wytwarzanego w oddale-niu od miejsca wbudowania, betono-wania w  wysokiej temperaturze lub wykonywania betonowych konstrukcji masywnych.

Środki regulujące szybkość wiązania i twardnienia betonu stanowią dobrą ilustrację znaczenia domieszek dla współczesnej technologii betonu.

Rys. 5 Ι Opóźnienie wiązania betonu (w/c = 0,45) przez różne domieszki

W dokumencie XVI Zjazd PIIB (Stron 82-86)