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. Urychlení tuhnutí a tvrdnutí betonu je ve stavební praxi velmi důležitým a žádaným zásahem při zhotovování betonových prvků a konstrukcí.
Funkce a princip urychlovačů
Základní funkcí přísad tohoto typu je urychlení nárůstu počátečních a krátkodobých pevností, spojené s urychlením vývinu hydratačního tepla a u mnoha přísad i zkrácení počátku a doby tuhnutí čerstvé betonové směsi.
Urychlení tuhnutí a tvrdnutí jsou z hlediska vlastností čerstvé betonové směsi a betonu dva naprosto odlišné pojmy, které je třeba rozlišovat. Tuhne vždy čerstvá betonová směs; při tvrdnutí se jedná o nárůst pevností již ztuhlého betonu. Jsou odlišné i z hlediska fyzikálně chemických procesů, probíhajících v různých fázích hydratace minerálů v zrnech cementu.
Použité přísady urychlující tuhnutí a tvrdnutí nesmějí mít nepřípustně velký vliv na dlouhodobé pevnosti a další fyzikálně mechanické vlastnosti betonu. Dosti často však ovlivňují reologii a stupeň provzdušnění čerstvé betonové směsi. Některé přísady také snižují teplotu bodu tání ledu, čímž zabraňují zmrznutí záměsové vody v tuhnoucím betonu. Usnadňují tak betonáže za mrazu - u některých je uváděna použitelnost až do teploty -15 °C.
Kdy je urychlení zrání betonu žádoucí?
Urychlení tvrdnutí je požadováno v prefabrikaci, kde se tak dá urychlit oběh forem při betonážích monolitických železobetonových konstrukcí a obecně při betonážích za nízkých venkovních teplot, kdy se zkracuje doba pro odbedňování. Urychlení tuhnutí je potřebné při speciálních činnostech, jako je např. torkretace, odstraňování následků různých havárií, kotvení velkých konstrukčních prvků a opravách betonových konstrukcí za provozu. Přitom je vždy požadováno i urychlení tvrdnutí betonu. Pro betonáže za mrazu je výhodou urychlený vývin hydratačního tepla a snížení teploty bodu tání ledu.
Čtěte také: Urychlovač tuhnutí betonu: podrobný rozbor
Faktory ovlivňující účinek urychlovačů
Před aplikací urychlujících přísad je vždy třeba ověřit jejich účinky. Účinnost urychlovače ovlivňuje:
- dávce přísady - obecně platí přímá úměrnost mezi dávkou přísady a výší jejího účinku, neznamená to však, že dávku lze zvyšovat neomezeně. Vyšší dávky mohou tuhnutí příliš urychlit nebo je naopak zabrzdit.
- druhu cementu - urychlovače ovlivňují hydrataci v počátečních fázích, kdy do reakcí vstupuje ze slínkových minerálů především trikalciumaluminát. Cementy s vyšším obsahem strusky a jiných hydraulických příměsí mají nižší podíl tohoto minerálu.
- druhu a dávce dalších použitých přísad - souvisí to i s následujícím faktorem: např. plastifikační přísady ovlivňují zpracovatelnost čerstvého betonu a nepřímo tedy jeho vodní součinitel, který má významný vliv na dosahované pevnosti.
- teplotě čerstvé betonové směsi a teplotě okolí - ovlivňují rychlost hydratačních reakcí. To platí obecně i při použití urychlujících přísad.
Druhy urychlujících přísad podle chemického složení
Přísady dělí podle chemického složení:
- Na bázi chloridu vápenatého (CaCl2): Jsou vysoce účinné, kromě urychlení tvrdnutí také zkracují počátek a dobu tuhnutí. Hlavní nevýhodou je vysoce korozivní účinek na ocelovou výztuž, takže nejsou vhodné k aplikaci při výrobě železobetonových prvků a konstrukcí.
- S thiokyanatanem sodným (NaSCN) nebo vápenatým (Ca(SCN)2): Výrazně urychlují tvrdnutí, na ocelovou výztuž působí rovněž velmi korozivně, podobně jako chloridy.
- S dusičnanem vápenatým (Ca(NO3)2): Nemají korozivní účinek na ocelovou výztuž, proto jsou vhodné i k použití při výrobě železobetonových prvků a konstrukcí.
- Obsahující hydroxidy nebo uhličitany alkalických kovů: Jejich působení spočívá ve velmi rychlé chemické reakci s alumináty obsaženými v zrnech cementu, čímž se zkrátí počátek a doba tuhnutí. Jsou vhodné všude tam, kde je potřeba rychlého ztuhnutí a ztvrdnutí betonové směsi.
- Síran draselný (K2SO4): Reaguje za přítomnosti vápníku a vody s alumináty v zrnech cementu za vzniku nerozpustného minerálu syngenitu. Dochází tak k urychlení tuhnutí betonové směsi.
Důležitá upozornění při používání urychlovačů
Čerstvé betonové směsi, obsahující urychlovače tuhnutí a tvrdnutí, je nutno zejména v letním období chránit během transportu před přehříváním a ztrátou vody. To platí pro jakoukoliv betonovou směs. Směsi s obsahem urychlovačů jsou však na zvýšení teploty a ztrátu vody citlivější.
Příklady produktů
SikaRapid® C-100
SikaRapid® C-100 je speciálně určen pro všechny aplikace, kde je vyžadováno rychlé dosažení počátečních pevností nebo kde je rozhodující dosáhnout vysokých počátečních pevností během prvních pár hodin.
Důležité informace:
Čtěte také: Využití urychlovačů tvrdnutí
- SikaRapid® C-100 musí být skladován v originálních, neotevřených a nepoškozených obalech, v suchu a za teplot +5 °C až +30 °C.
- Obecná pravidla a dobré zkušenosti při výrobě betonu, včetně jeho ukládání musí být aplikovány a dodrženy.
- Laboratorní testy musí být provedeny před betonáží na stavbě, především při použití nových receptur betonové směsi, anebo nových surovin betonu.
- V případě zmrznutí a/nebo vysrážení produktu, může být SikaRapid® C-100 použit po pomalém rozmrznutí při pokojové teplotě a intenzivním promíchání.
- SikaRapid® C-100 lze kombinovat s mnoha dalšími přísadami Sika. Nepoužívejte SikaRapid® C-100 v kombinaci s expandujícími, anebo smrštění redukujícími přísadami.
Master X-Seed 100
Master X-Seed 100 je pokročilá přísada na bázi nanočástic, která urychluje proces hydratace cementu a podporuje růst krystalů křemičitanů vápenatých v první fázi zrání (6-12 hodin). Tento produkt je optimalizován pro širokou škálu aplikací, zejména pro prefabrikované betonové výrobky, a je vhodnou alternativou proteplování.
Pro aktivaci přísady je nezbytné dosáhnout základní teploty čerstvého betonu min. 10 °C, ideálně 15 °C a více. Tento produkt je určen pro použití v betonových a maltových směsích.
Plastifikátory jako součást betonových směsí
Plastifikátor je chemická látka, díky které snadno připravíte vysokopevnostní beton tekuté konzistence při nízké spotřebě cementu. Protože některé typy dokážou urychlit počátek tuhnutí a tvrdnutí betonu, přidávají se do směsí pro betonování za nízkých teplot. 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. Plastifikátory betonových směsí využijete i při přípravě betonu svépomocí a v menším množství. 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.
Rozdělení plastifikátorů podle chemického složení:
Podle chemického složení rozdělujeme plastifikátory do 4 základních skupin.
Čtěte také: Tipy pro rychlejší zrání betonu
- Sodné nebo vápenaté soli: Dodávají se ve formě prášku nebo hnědé kapaliny. 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.
- Naftalenové: Dodávají se ve formě hnědého prášku či kapaliny podobně jako naftalenové. Protože se vyrábí z odpadu, který vzniká při výrobě papíru, jsou dostupné. Z toho důvodu se v minulosti využívaly nejčastěji. Nevýhodou je však jejich náročnější dávkování - aby byl plastifikátor efektivní, měl by se do směsi po přidání záměsové vody doplnit se zpožděním.
- Polykarboxyláty: Obvykle se vyrábí ve formě nažloutlé nebo čiré kapaliny. Mohou mít i podobu bílého prášku. Ve srovnání s běžně používanými naftalenovými plastifikátory nezpožďují tuhnutí.
- Superplastifikátory: Obvykle jsou vyrobené na bázi modifikovaných polykarboxylátů. Vyznačují se opravdu vysokým plastifikačním účinkem, kterým překonávají běžné plastifikátory. Superplastifikátor také výrazně snižuje množství potřebné záměsové vody, a to o 15 až 40 %.
Betonování v zimě a použití urychlovačů
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.
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.
tags: #urychlovače #zrání #betonu #vlastnosti #a #použití