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.
Plastifikátory betonových směsí
Plastifikátor je chemická látka, díky které snadno připravíte vysokopevnostní beton tekuté konzistence při nízké spotřebě cementu. Plastifikační příměsi neutralizují povrchové napětí a 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.
Druhy plastifikátorů
Podle chemického složení rozdělujeme plastifikátory do 4 základních skupin:
- Sodné nebo vápenaté soli: Dodávají se ve formě prášku nebo hnědé kapaliny a 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. Nevýhodou je však jejich náročnější dávkování - aby byl plastifikátor efektivní, měl by se do směsi po přidání záměsové vody doplnit se zpožděním.
- Polykarboxylátové: 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 %.
Použití plastifikátorů
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.
Betonování v zimě
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.
Čtěte také: Urychlovač tuhnutí betonu: podrobný rozbor
Aplikace plastifikátorů
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.
Další typy stavební chemie
Kromě plastifikátorů existují i další typy stavební chemie, které dokážou zlepšit požadované vlastnosti betonu:
- Urychlovače: Fungují na podobném principu jako plastifikátory.
- Zpomalovače: Mají opačný efekt.
Urychlovače tuhnutí a tvrdnutí
Urychlení tuhnutí a tvrdnutí betonu je ve stavební praxi velmi důležitým a žádaným zásahem při zhotovování betonových prvků a konstrukcí. 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. Jsou odlišné i z hlediska fyzikálně chemických procesů, probíhajících v různých fázích hydratace minerálů v zrnech cementu. Tuhne vždy čerstvá betonová směs; při tvrdnutí se jedná o nárůst pevností již ztuhlého betonu.
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.
Čtěte také: Faktory ovlivňující tuhnutí betonu
Faktory ovlivňující účinnost urychlovačů
Před aplikací urychlujících přísad je vždy třeba ověřit jejich účinky. Účinnost urychlovačů ovlivňují:
- 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 - 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.
Kdy je urychlení tuhnutí a tvrdnutí požadováno?
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.
Přísady podle chemického složení
Přísady dělí podle chemického složení:
- Vesměs se jedná o přísady 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.
- Jejich základní složkou je thiokyanatan sodný (NaSCN) nebo vápenatý (Ca(SCN)2). Výrazně urychlují tvrdnutí, na ocelovou výztuž působí rovněž velmi korozivně, podobně jako chloridy.
- Základní složkou je většinou dusičnan vápenatý (Ca(NO3)2). Nemají korozivní účinek na ocelovou výztuž, proto jsou vhodné i k použití při výrobě železobetonových prvků a konstrukcí.
- Přísady na bázi CaCl2, NaSCN, Ca(SCN)2 a Ca(NO3)2 obecně vytvářejí při reakci s trikalciumaluminátem a vodou komplexní sloučeniny, které krystalují s velkým množstvím vody podobně jako ettringit, vznikající v počátečních fázích hydratace trikalciumaluminátu v přítomnosti sádrovce. Na rozdíl od něho ale nebrzdí další hydratační reakce, pouze odeberou přebytečnou vodu z hydratující směsi. Tuhnoucí směs je hutnější a počáteční pevnosti jsou tak vyšší.
- Obsahují 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. Při svém vzniku se tento minerál vyznačuje vysokou nukleační rychlostí (vyšší, než má ettringit, který za normálních okolností vzniká v hydratující směsi přednostně). Dochází tak k urychlení tuhnutí betonové směsi.
Doporučení
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.
Čtěte také: Betonování v extrémních teplotách
tags: #urychlovace #tuhnutí #a #tvrdnutí #betonu #složení