Dnes už je efektivní využívání rozličných druhů přísad a příměsí nezbytnou součástí technologie výroby betonu. Tyto látky výrazně ovlivňují vlastnosti čerstvého i ztuhlého betonu a umožňují výrobu betonu s takovými parametry, jichž by se bez jejich použití nedalo dosáhnout.
Co jsou přísady do betonu?
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. Kromě toho umožňují betonování v nepříznivých povětrnostních podmínkách. Pomocí chemických přísad s minerálními příměsemi v cementech podle EN 197-1 je možné připravit kvalitní malty a betony s požadovanými vlastnostmi.
Typy přísad a jejich použití
Široký sortiment různých přísad na trhu dává možnost velkého výběru, ale nedostatek potřebných informací může být příčinou nesprávného použití a nežádoucího efektu.
Plastifikační přísady
Z různých druhů přísad do betonu se nejčastěji používají plastifikační přísady, které při nezměněné dávce vody zlepšují konzistenci (tekutost) čerstvého betonu nebo umožňují snížit dávku směsové vody a tím i vodní součinitel, přičemž snížení dávky vody neovlivní konzistenci. Díky hutné mikrostruktuře ztuhlého betonu se zvyšuje adheze pasty ku kamenivu či k výztuži, vodovzdornost, odolnost proti chemické korozi, pevnost a tím dlouhodobá stálost, resp. trvanlivost. 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.
Brzy však přišly na trh další syntetické makromolekulární sloučeniny, a to produkty kondenzace sulfonovaného naftalenu nebo melaminu s formaldehydem. 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.
Čtěte také: Přísady a příměsi: Co potřebujete vědět
Je třeba zdůraznit, že výroba kvalitních betonů je hi-technologií, která vyžaduje kvalifikovaný personál a důkladnější informovanost projektantů a technologů o problematice předmětných betonů. Většinou se vyrábějí ve formě vodních roztoků s hustotou 1,1 až 1,15, koncentrace účinné složky je 35 až 40 %. Jde hlavně o sodné, méně často vápenaté soli, pH vodních roztoků je okolo 7.
- 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. Většina přísad blokuje povrch zrn pojiva tak, že mají výrazný retardační (zpomalující) efekt, což umožňuje prodloužit míchání. Když se začátek tuhnutí už příliš oddálí, přidávají se k některým přísadám urychlovače tuhnutí. Početné superplastifikátory nové generace polykarboxylátového typu jsou syntetizované tak, aby se zvýšil prostorový efekt rozvětvených molekul upravením pobočného řetězce, který je u polykarboxylátů rozhodující. Přísadu superplastifikátorů je možné aplikovat i u plastbetonů, kde mohou modifikovat efekt příslušného polymeru (např.
Výzkum a vývoj nových přísad stále pokračuje. Mechanizmus působení superplastifikátorů na povrchu zrn pojiva, resp. Novotvary (hydráty), vzniklé počátečními reakcemi složek PC s vodou, mohou i samy, ale hlavně za přítomnosti SP značně ovlivňovat konzistenci směsi. Detailnější objasnění funkce SP je komplikováno nedostatečnou identifikací SP - jejich čistotou, stupněm polymerace, délkou a rozvětveností řetězců, typem a počtem modifikujících skupin v molekule (-OH, -COOH, -NH2, -CONH2, -PO(OH) 2, -SO3H atd.), složením minerálních fází směsi a jejich měrným povrchem, reakčními podmínkami atd.
Významnou úlohu má i přítomnost minoritních, lépe či hůře rozpustných složek v portlandském cementu (PC), jak ukazuje například vliv přítomnosti mlecí přísady, obsahu alkalií v surovině, rozličných oxidů kovů z alternativního paliva, přídavek síranu sodného.
Obr. 4: Shlukování částic cementu bez použití plastifikační přísady. Mletím cementového slinku získávají jednotlivá zrna cementu nové povrchové plochy, na nichž se vyskytují elektrostatické náboje, a to kladné i záporné.
Čtěte také: Plastifikační přísady: Přehled a aplikace
Obr. 5: Princip působení plastifikační přísady. 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.
Obr. 6: Princip působení super(hyper)plastifikátorů. Super(hyper)plastifikátory, např. na bázi polykarboxylátů, jejichž hlavní řetězec nese 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.
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), 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.
Provzdušňovací přísady
Cyklické zmrazování a rozmrazování má na trvanlivost betonu negativní vliv. K potlačení tohoto vlivu se používají provzdušňovací přísady. Požadované optimální parametry obsahu, tvaru a vzájemného rozmístění vzduchových dutin v betonu ovlivňuje vícero faktorů: proměnlivé složení vstupních surovin, míchání, technologie betonování a teplota. Optimalizovat recepturu pro provzdušněný, superplastifikovaný a současně i vysokopevnostní beton není jednoduché. 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. Použití provzdušňujících přísad pro betony vystavené povětrnostním vlivům a agresivnímu prostředí ve smyslu ČSN EN 206 je nezbytné.
Čtěte také: Vlhkost a beton: Jaké přísady použít?
Produkty a značky
Na trhu existuje celá řada výrobců a dodavatelů přísad do betonu a malt. Mezi významné patří:
- Cemex Admixtures: Řada vysoce kvalitních a inovativních materiálů, která vznikla historickým vývojem z přísad ISOLA. Společnost Cemex Admixtures a její přísady Cenex Admixtures se vyrábí na 8 místech po celé Evropě a plní poptávku po hotových betonových směsích, maltách a stěrkách, cementu a stavebních a prefabrikovaných výrobcích na hlavních trzích 12 různých zemí.
- Stachema: Nabízí širokou škálu přísad, včetně plastifikátorů (STACHEMENT), provzdušňovacích přísad (MICROPORAN, PORALAN STA), zpomalovačů tuhnutí (RETARDAL), urychlovačů tuhnutí (CYKLOSAL, EKOSAL, STACHENAL S4) a dalších speciálních přísad pro různé aplikace.
- Sika: Nabízí například vysoce účinný plastifikátor Sika® Plastiment® BV-40.
Příklady produktů a jejich použití
- Master X-Seed 100: Inovativní přísada urychlující tvrdnutí betonu, která podporuje rychlý nárůst počátečních pevností i při nízkých teplotách.
- MasterSet R 433: Zpomalovací přísada určená pro běžné, železobetonové i předpjaté betony.
- MasterKure 220WB: Ochranný nástřik na čerstvý beton, ideální pro velké plochy a podlahy či betony s nízkým vodním součinitelem (UHPC, GRFC, aj.).
- MasterSet 10M: (Zimní) přísada ideální pro betonování za nízkých teplot. Urychluje tuhnutí, zvyšuje hydratační teplo betonu a zajišťuje jeho odolnost vůči mrazu.
- MasterFinish DF 880: Odpěňovací přísada pro výrobu vysoce jakostního pohledového betonu, která zamezuje vzniku kaveren a zajišťuje vysoce kvalitní betonové povrchy.
- SEPAREN: Řada odformovacích prostředků pro různé druhy bednění.
- NOVAPOR: Ekologicky šetrný prostředek pro ošetření povrchu čerstvého betonu, který zamezuje předčasnému vyschnutí.
Tabulka vybraných přísad a jejich účinků
| Typ přísady | Účinek | Příklady produktů |
|---|---|---|
| Plastifikátory | Zlepšují zpracovatelnost, snižují spotřebu vody | STACHEMENT N, Sika® Plastiment® BV-40 |
| Urychlovače tuhnutí | Zkracují dobu tuhnutí a tvrdnutí | CYKLOSAL, Master X-Seed 100 |
| Zpomalovače tuhnutí | Prodlužují dobu zpracovatelnosti | RETARDAL 500, MasterSet R 433 |
| Provzdušňovací přísady | Zvyšují odolnost proti mrazu a rozmrazovacím látkám | MICROPORAN, PORALAN STA |
Údaje v literatuře o chemickém či fyzikálním efektu přísad jsou často neúplné, a dokonce protichůdné. Je to způsobeno rozmanitostí složení jak přísad, tak i složek použitých maltovin.
Tvorba příčných vazeb (crosslinking) mezi rozvětvenými molekulami SP ovlivňuje sterický (prostorový) a deflokulační efekt daného SP, stejně jako tvorba vazeb mezi hydratujícími slinkovými materiály a minerálními příměsemi. Hydroxid vápenatý se může tak jako portlandit CH vylučovat v krystalické formě.
Důležité je si uvědomit, že správný výběr a dávkování přísad je klíčové pro dosažení požadovaných vlastností betonu a malty. Proto je nezbytné mít dostatek informací a spolupracovat s kvalifikovanými odborníky.
tags: #přísady #do #malt #a #betonu #typy