Už od 30. let je efektivní využívání rozličných druhů přísad a příměsí, jež výrazně ovlivňují vlastnosti čerstvého i ztuhlého betonu, nezbytnou součástí technologie výroby betonu. Umožňují výrobu betonu s takovými parametry, jichž by se bez jejich použití nedalo dosáhnout. V moderním stavebnictví jsou vlastnosti betonu - jeho zpracovatelnost, pevnost a trvanlivost - rozhodující pro kvalitu konstrukce. Přísady představují takové složky betonových směsí, které se sice používají v malých množstvích (do 5 % hmotnosti cementu), ale výrazně cíleně ovlivňují vlastnosti čerstvé betonové směsi i ztuhlého betonu v široké škále podle potřeby a účelu použití betonu (umožňují například výrobu vysokopevnostních, samozhutnitelných a stříkaných betonů apod.). Krom toho umožňují betonování v nepříznivých povětrnostních podmínkách. Moderní betonové směsi obsahují kromě kameniva, cementu, vody a přísad také různé chemické příměsi. Ty jsou sice vždy zastoupené v nejmenším množství, ale dokážou zásadně změnit vlastnosti betonu. Klíčovým materiálem pro optimalizaci vlastností betonu je příměs snižující množství vody.
Co jsou plastifikátory?
V moderním stavebnictví hrají plastifikátory klíčovou roli v optimalizaci vlastností betonu. Plastifikátory jsou chemické přísady, které se přidávají do betonové směsi za účelem zlepšení její zpracovatelnosti bez zvýšení obsahu vody. Plastifikátor je chemická látka, díky které snadno připravíte vysokopevnostní beton tekuté konzistence při nízké spotřebě cementu. Plastifikátory jsou chemické látky, které se přidávají do betonu s cílem zlepšit jeho zpracovatelnost a snížit množství potřebné vody. Působením plastifikátorů se zvyšuje mobility betonové směsi, což vede ke snížení viskozity a zlepšení stékavosti. Plastifikátory umožňují dosáhnout vyšší plasticity při zpracování betonu a zároveň zachovat požadovanou pevnost a trvanlivost konstrukce. Plastifikační přísady dokážou snížit potřebné množství záměsové vody až o 20%.
Jak plastifikátory fungují?
Mletím cementového slinku získávají jednotlivá zrna cementu nové povrchové plochy, na nichž se vyskytují elektrostatické náboje, a to kladné i záporné. Plastifikátory snižují mezimolekulární síly mezi částicemi cementu, což umožňuje lepší pohyb a distribuci vodních molekul v betonové směsi. Plastifikační příměsi neutralizují povrchové napětí. Ve výsledku tak způsobují elektrostatické odpuzení zrn cementu, díky kterému je proces hydratace pomalejší. Po určitou dobu si tak beton s přidaným plastifikátorem zachová svou plasticitu.
- Plastifikační přísady, např. na bázi sulfonátů, mají řetězec molekul s negativním nábojem. Části tohoto řetězce se vážou na cementová zrna s pozitivním nábojem. Zbývající náboj, orientovaný směrem od zrn cementu, způsobuje elektrostatické odpuzování jednotlivých zrn cementu.
- Super(hyper)plastifikátory, např. na bázi polykarboxylátů, mají hlavní řetězec nesoucí záporný náboj, vázaný na zrna cementu, a postranní elektricky záporný řetězec, orientovaný do prostoru. Postranní řetězce jsou pohyblivé a rotují, takže vyplňují určitý prostor, a zrna cementu se nemohou k sobě přiblížit.
Plastifikátor vs. Superplastifikátor
Dva běžně používané termíny, změkčovadlo a superplastifikátor, často způsobují zmatek. Plastifikátor je typ chemické příměsi, která snižuje potřebu vody v betonových směsích o 5%-15%. Superplastifikátor je moderní dispergátor, který dokáže výrazně snížit poměr vody k cementu při zachování vynikající tekutosti. Dosahuje snížení obsahu vody 20%-40%, což vede k pevnějšímu a odolnějšímu betonu. Superplastifikátor také výrazně snižuje množství potřebné záměsové vody, a to o 15 až 40 %.
Druhy plastifikátorů podle chemického složení
Podle chemického složení rozdělujeme plastifikátory do 4 základních skupin. Dodávají se ve formě prášku nebo hnědé kapaliny.
Čtěte také: Plastifikátory: klíč k lepšímu betonu
-
Lignosulfonáty
Mezi první plastifikační přísady patřily lignosulfonáty, připravené ze sulfitových výluhů po chemickém zpracování dřeva. U nás se používaly už v 50. letech minulého století (plastifikátor S). Jejich nedostatkem byl zbytkový obsah sacharidů. MasterPozzolith 90 je typická přísada na bázi lignosulfonátů, kterou je možné použít pro výrobu běžného betonu, její výhodou je nízká cena a malé dávkování do běžných betonů. Nevýhodou je však jejich náročnější dávkování - aby byl plastifikátor efektivní, měl by se do směsi po přidání záměsové vody doplnit se zpožděním.
-
Naftalenové a melaminové kondenzáty
Brzy však přišly na trh další syntetické makromolekulární sloučeniny, a to produkty kondenzace sulfonovaného naftalenu nebo melaminu s formaldehydem. Použijte přísady na bázi melaminových pryskyřic (Melment) nebo polykarboxylát etherů (Glenium, Stachement), které vám nebudou směs provzdušňovat a docílíte tekuté konzistence s větší pevností, nižší nasákavostí a menšími objemovými změnami.
-
Polykarboxyláty (PCE)
V moderních betonových aplikacích se polykarboxylátový superplastifikátor (PCE) stal preferovanou volbou díky své vysoké účinnosti redukce vody, nízkému dávkování, vynikající tekutosti a ekologickým vlastnostem. Obvykle jsou vyrobené na bázi modifikovaných polykarboxylátů. Vyznačují se opravdu vysokým plastifikačním účinkem, kterým překonávají běžné plastifikátory. Početné superplastifikátory nové generace polykarboxylátového typu jsou syntetizované tak, aby se zvýšil prostorový efekt rozvětvených molekul upravením pobočného řetězce, který je u polykarboxylátů rozhodující. MasterGlenium ACE 300 je plastifikátor na bázi druhé generace polykarboxyl-éterů, jedná se o velmi koncentrovaný plastifikátor s výraznou redukcí vody v betonu. Dále také aktivně napomáhá k vývoji počátečních pevností betonu pro rychlejší odformování.
-
Solné plastifikátory
Jde o sodné nebo vápenaté soli, které zpožďují tuhnutí směsi. Neplní tak funkci urychlovače a nejsou primárně určené jako prostředek pro betonování v zimě. Vzhledem k vyššímu obsahu sušiny jsou cenově dostupné, navíc směs po přidání nenapěňují.
Ostatní typy přísad do betonu
Existují však i další typy stavební chemie, které dokážou zlepšit požadované vlastnosti betonu.
Čtěte také: Beton a podlahové topení
-
Urychlovače tuhnutí
V posledním období jsou stále významnější přísady urychlující tuhnutí, hlavně ty, které způsobují extrémně rychlé tuhnutí a tvrdnutí; používají se především při výrobě stříkaných betonů. Urychlovače tuhnutí jsou materiály, které se přidávají do betonu, aby se zkrátilo tuhnutí a urychlilo zvyšování začáteční pevnosti. Používají se hlavně při betonování pod studenou vodou, za chladného počasí a při betonování stříkaným betonem. Při betonování pod studenou vodou je možné namísto urychlovačů použít větší dávku portlandského cementu nebo předehřáté suroviny. Jako urychlovače se používají například rozpustné anorganické soli (chlorid vápenatý, fluoridy, uhličitany, tiokyanidy, dusitany a dusičnany) a rozpustné organické látky (trietanolamin TEA, mravenčan vápenatý, octan vápenatý).
-
Zpomalovače tuhnutí
Zpomalovače tuhnutí se naproti tomu používají při betonování v teplém podnebí nebo v případě, kdy by příliš rychlý vývin tepla mohl zhoršit mechanické vlastnosti struktury. Většinou jsou to vodorozpustné organické látky typu lignosulfonátů, hydroxykarboxylových kyselin, sacharidů atd. Vlastností většiny zpomalovačů je i snížení spotřeby směsové vody při stejné míře zpracovatelnosti, čili typické vlastnosti tzv. plastifikátorů, resp. superplastifikátorů.
-
Provzdušňující přísady
Cyklické zmrazování a rozmrazování má na trvanlivost betonu negativní vliv. K potlačení tohoto vlivu se používají provzdušňovací přísady. Provzdušňující přísady do betonu mají za úkol v betonu vytvořit již při míchání velmi malé vzduchové bublinky, které v něm zůstanou i po jeho zhutnění. Získá se tak přiměřené množství bublinek, čímž se zvýší vodotěsnost, trvanlivost a hlavně mrazuvzdornost betonu. Provzdušnění betonu by se mělo pohybovat v rozmezí 4 - 6 %. Nižší nemá vliv na odolnost. Vyšší vám výrazně sníží pevnost. Pozor: 1 % provzdušnění vám sníží výslednou pevnost betonu o cca 5% !! Požadované optimální parametry obsahu, tvaru a vzájemného rozmístění vzduchových dutin v betonu ovlivňuje vícero faktorů: proměnlivé složení vstupních surovin, míchání, technologie betonování a teplota. Nové komerčně dodávané provzdušňovací přísady mají zabezpečit ochranu betonu před působením cyklického zmrazování a rozmrazování vytvořením velmi stabilních bublinek vzduchu, které jsou malé a umístěné blízko sebe. U těchto přísad jde v podstatě o vícesložkovou směs mastných kyselin, solí sulfonových kyselin a stabilizátorů.
-
Těsnící (krystalizační) přísady
Těsnící (krystalizační) přísady mají za úkol zlepšit hutnost cementového kamene. U betonu velmi snižují jeho nasákavost. V případě menší poruchy betonu (praskliny) jsou schopné i dodatečně vytvářet nerozpustné sloučeniny (krystaly), které zmenšují nebo zcela zabraňují nasákávání vody (a to i řádech let po betonáži).
-
Pigmenty do betonu
S rozšiřováním možností využití betonu přišel na řadu i požadavek na jeho barvení. Do betonu však nelze použít k barvení jakékoli pigmenty. Prostředí v betonu je silně alkalické, a to má velký vliv především na organické látky. Proto je použití barviv na organické bázi silně omezeno. Požaduje se, aby barevné pigmenty byly světlostálé, nesmí tedy měnit odstín působením UV záření.
Čtěte také: Použití plastifikátorů v betonu
-
Rozptýlená výztuž do betonu
Rozptýlená výztuž do betonu zajišťuje pevnost betonu v tahu, za ohybu, také v rázu a houževnatosti. Je nutné, aby při aplikaci do betonu odolala vlákna tření a míchání s kamenivem.
Tixotropní látky
Termín "tixotropní" se vztahuje k vlastnostem určitých materiálů, které vykazují schopnost měnit svou viskozitu v závislosti na změně aplikovaného napětí nebo času. Tixotropní materiály jsou nestékavé nebo se chovají jako pevná látka za statických podmínek, ale při působení síly se stávají tekutými. Tato vlastnost je často spojována s gelovitou konzistencí. Příkladem tixotropní látky je například kečup, který zůstává na lžíci, dokud se na něj nevyvine tlak a přinutí ho změnit svou konzistenci. Tyto látky jsou další důležitou skupinou přísad do betonu, které ovlivňují jeho stékavost a to přesně opačně, než plastifikátory. Tixotropní látky mají schopnost způsobit zahustění betonové směsi při působení statického zatížení, například při stání nebo zastavení míchacího zařízení. Tato vlastnost je žádoucí při betonování svislých nebo převislých konstrukcí, protože zabraňuje stékání betonu.
Minerální příměsi (Aditions) do betonu
Pomocí chemických přísad s minerálními příměsemi v cementech podle EN 197-1 je možné připravit kvalitní malty a betony s požadovanými vlastnostmi.
-
Struska
V případě strusky se jedná o hrubozrnný materiál vyznačující se skelným leskem a ostrými hranami. Jako přísada do betonu může negativně ovlivnit rychlost některých reakcí, například tuhnutí betonu. Beton pak tuhne nerovnoměrně a tím se vnáší do betonu velké pnutí. Výsledkem je velké množství trhlin.
-
Vápenec mletý
Vápenec mletý je sice řazen do skupiny inertních směsí, ale čím je jeho struktura jemnější, tím lépe je pozorovatelná jeho určitá reaktivnost. Jemně mletý vápenec má přímý vliv na odstranění, nebo alespoň snížení odlučivosti vody a rovněž na stabilizaci barevnosti betonu.
-
Popílek
Popílek patří k mikroplnivům betonu, které vznikají nejčastěji odlučováním prachových částic při spalování hnědého a černého uhlí. Dá se použít jako hlavní přísada při výrobě cementu, ale i do cementu již hotového. Zabarvuje beton do tmavě šeda až černa. Jeho obsah by neměl překročit 33% hmotnosti cementu (Pozor: cement z cementárny již obsahuje popílek). Výrazně zpomaluje tuhnutí betonu. Váže na sebe velké množství vody a ta při vysychání způsobuje velké objemové změny = trhliny, smrštění. Tvoří velké výkvěty na povrchu betonu. Napomáhá zpracovatelnosti betonu (beton je soudržný - mazlavý, lepivý).
-
Sopečné sklo
Sopečné sklo má za úkol zlepšit zpracovatelnost čerstvého betonu a zvýšit hutnost ztvrdlého betonu.
Dávkování a aplikace plastifikátorů
Plastifikátory betonových směsí využijete i při přípravě betonu svépomocí a v menším množství. Pokud víte, jak správně namíchat beton, samotné přidání plastifikátoru pro vás bude jednoduché. Příměs můžete doplnit buď rovnou do hotové cementové směsi, nebo do záměsové vody. Dodržujte dávkování doporučené výrobcem. Například u plastifikátoru a urychlovače DenBraven doporučuje výrobce dávkování 0,75 l na 100 kg cementu při teplotě do -5 °C.
Dávkování cca 2dl koncentrátu na 120l betonu (1 míchačka nebo 2 kolečka). Pro aplikaci je lepší naředit koncentrát vodou 1:4 a řádně rozmíchat (nejlépe vrtačkou s míchadlem). Pak se dávkování provádí pohodlněji. Dva půllitry na míchačku (cejchovaný půllitr se na stavbě většinou najde).
Pokud se jako plastifikátor použije mazlavé mýdlo, musí se dávat do míchačky jako první, jinak beton spolehlivě "utopíte". Množství potřebné vody pro výrobu směsi se správnou konzistencí se při použití mazlavého mýdla výrazně sníží. Cenově se tento plastifikátor jevil jako nejvýhodnější a práce s takto upravenou směsí je výrazně pohodlnější (nelepí se na kolečka a lopaty, rychleji se zamíchá a krásně se zalije kolem celého obvodu trubek). Kvalita betonu je srovnatelná s vodonepropustnými betony z betonárny.
Důležitost správného výběru a rizika nesprávného použití
Široký sortiment různých přísad na trhu dává možnost velkého výběru, ale nedostatek potřebných informací může být příčinou nesprávného použití a nežádoucího efektu. Plastifikátory jsou důležité pro dosažení kvalitního betonu, který splňuje současné i budoucí stavební a environmentální normy. Výběr správného typu plastifikátoru a jeho správné dávkování může výrazně ovlivnit vlastnosti betonu a jeho aplikaci ve stavebnictví.
Funkce superplastifikátorů se poměrně často nesprávně interpretuje, což může zapříčinit nesprávné dávkování s následným neurčitým posunutím začátku tuhnutí. Toto riziko je mnohem nižší při aplikaci univerzálněji použitelných SP polykarboxylátového typu, např. polyakrylátů. Je třeba zdůraznit, že výroba kvalitních betonů je hi-technologií, která vyžaduje kvalifikovaný personál a důkladnější informovanost projektantů a technologů o problematice předmětných betonů.
Přesné určení struktury makromolekuly polymeru není jednoduché. Čistotu (homogenitu) produktu včetně obsahu nečistot je možno ověřit například infračervenou spektrofotometrií nebo chromatograficky. Průměrná molekulová hmotnost se pohybuje řádově v tisících až desítkách tisíců g/mol. S ohledem na jistou polydisperznost není neobvyklé, když dvě komerčně vyráběné přísady na stejné bázi mají různé složení a tím i odlišný efekt. U některých produktů bylo potřebné odstranit minoritní příměsi způsobující nežádoucí pěnění nebo tvorbu příčných vazeb.
Varování před používáním nevhodných látek (např. Jar)
Jar do betonu je pěkná blbost. Všechny důrazně před tímto krokem varuji. Jar není plastifikátor. Je sice pravda že to funguje v tom smyslu že beton stvrdne a při lití je beton plastický ale to je tak vše. Ve skutečnosti je to jako byste do betonu nic nedali možná dokonce naopak tím uškodíte. Ti lidé, co tu píší že to funguje, neví nic o stavařine, beton co si doma udělali znehodnotili. Ano stvrdnul jim, ale nemá danou pevnost. Když si nechám namíchat beton B20 (pozor dnes se již takto neznačí, dnes je to C16/20), to znamená že váš beton má pevnost 20 N/mm² (krychelná pevnost), když tam ale nalijete Jar, pevnost betonu je nejistá. Když nepoužijete mechanické zkoušky, nepoznáte B8 od B30, ale poznáte to až se vám začnou stropy prohýbat či praskat, a to díky tomu, že místo B20 tam máte nějakou B12, což způsobil Jar.
Již 5 let pracuji jako míchač na betonárce a poprvé slyším o přidání Jar do betonu. Pokud chci šetřit na betonu a používat "Jar", tak asi nejsem úplně v pořádku. Ten plastifikátor zase není tak drahý a nedostupný, aby se nedal objednat u jakéhokoli prodejce stavebnin. Jenom prosím dodržujte poměr a dobu míchání, jinak si vyrobíte sajrajt, který potom dloubete prstem, nebo na něj můžete poslat děti s kyblíčkem a lopatičkou. Cena plastifikátoru je asi 90,-Kč za litr na 100kg cementu. A při dnešní ceně cementu je to zanedbatelná částka v porovnání, jakou škodu mohu na majetku, nebo na životech způsobit, pokud tam "nase-ru" Jar.
Betonování za nízkých teplot
Nikdy nebetonujte, má-li v průběhu měsíce teplota klesnout pod 7°C. Doba tuhnutí betonu není časově omezena, čím je beton starší, tím je pevnější. Největší pevnost získá v průběhu 48 hodin, to je cca 70%, po dobu měsíce získá pevnost 95%. Když však teplota v průběhu tuhnutí, tvrdnutí, zrání či jak to nazýváte klesne pod 5°C, tento proces se zpomalí. Klesne-li teplota na 0°C, proces se zastaví a již nejde znova obnovit. Váš beton je tak znehodnocen.
Potřebujete-li betonovat za nižších teplot, použijte plastifikátor. S ním lze betonovat do -5°C. Beton pak přikryjte fólií, tím zamezíte úniku tepla. Beton totiž při tuhnutí vylučuje hydratační teplo, které je spojeno s chemickou reakcí, která v betonu probíhá. Betonování v zimě, resp. při nízkých teplotách, se řídí přísnými pravidly. Použití plastifikátorů a urychlovačů je pak při betonování v zimním období zásadní. Při přípravě betonu nesmí teplota klesnout pod 5 °C. Protože však směs s urychlovačem a plastifikátorem rychleji tuhne, může být nízkým teplotám vystavena mnohem dříve než směsi bez příměsí.
Využití plastifikátorů v praxi
V některých případech je použití plastifikátoru volitelné - stavebníkům usnadní práci a minimalizuje riziko vzniku trhlin a dalších vad. Své místo má při betonování podlah s podlahovým vytápěním (díky schopnosti nivelace), stejně tak při výrobě předpjatých a armovaných betonů.
Profesionální plastifikátory
Na našem e-shopu můžete najít v současné době čtyři druhy plastifikátorů do betonu - MasterPozzolith 90, MasterGlenium 124, MasterGlenium ACE 300 a MasterGlenium SKY 509. Jedná se o profesionální plastifikátory do betonu, které se standardně používají na betonárnách či v prefách. Rozdíl oproti standardním přísadám, které jsou pro koncové zákazníky dostupné (například v hobbymarketech či stavebninách), je zejména v koncentraci a počtu/druhu polymerů. Naše profi plastifikátory mají mnohem větší účinnost než standardně dostupné plastifikátory do betonu. Z toho důvodu je dávkování mnohem nižší a cenově vychází podobně.
Tabulka příkladů přísad a jejich použití
| Přísada | Použití |
|---|---|
| MasterPozzolith 90 | Univerzální plastifikační přísada, usnadňuje práci s betonem a zvyšuje jeho kvalitu a pevnost. |
| MasterGlenium SKY 509 | Superplastifikátor nové generace, ideální pro výrobu tekutého a vysoce pevného betonu. |
| MasterLife WP 1200 | Krystalizační přísada do betonu, zajišťuje vodotěsnost betonových konstrukcí. |
| MasterLife SRA 150 | Prášková přísada do betonu, která výrazně snižuje smrštění betonu. |
| Master X-Seed 100 | Inovativní přísada urychlující tvrdnutí betonu, podporuje rychlý nárůst počátečních pevností i při nízkých teplotách. |
| MasterSet R 433 | Zpomalovací přísada určená pro běžné, železobetonové i předpjaté betony. |
| MasterSet 10M (Zimní) | Přísada ideální pro betonování za nízkých teplot. Urychluje tuhnutí, zvyšuje hydratační teplo betonu a zajišťuje jeho odolnost vůči mrazu. |
| MasterKure 220WB | Ochranný nástřik na čerstvý beton, ideální pro velké plochy a podlahy či betony s nízkým vodním součinitelem (UHPC, GRFC, aj.). |
tags: #plastifikátory #do #betonu #druhy #vlastnosti #výběr