DOMIESZKI UPLASTYCZNIAJĄCE I UPŁYNNIAJĄCE str. 1 A10

Transkrypt

1 DMIESZKI UPLASTYZIAJĄE I UPŁYIAJĄE str. 1 A10 Stosowaie domieszek uplastycziających (plastyfikatorów) i upłyiających (superplastyfikatorów) pozwala a uzyskaie właściwej kosystecji mieszaki betoowej. Kosystecja lub ciekłość mieszaki betoowej defiiowaa jest jako zdolość do odkształceń (rozpływu) pod wpływem obciążeia. Kosystecja jest kluczową cechą techologiczą mieszaki betoowej, poieważ wpływa a łatwość jej przemieszczaia się w deskowaiu, a tym samym w zaczym stopiu decyduje o urabialości. Urabialość ie jest mierzalą właściwością mieszaki betoowej, ale od iej zależy łatwość wymieszaia składików mieszaki betoowej, zabudowy i wykończeia, przy zachowaiu jedorodości składu. Duża powierzchia właściwa (duża eergia powierzchiowa) oraz różoimiee ładuki obece a ziarach cemetu powodują tworzeie się aglomeratów w zaczyie cemetowym. Efektem czego jest spadek urabialości (oraz kosystecji) mieszaki betoowej. Wydawałoby się, że dodatek wody jest dobrym i skuteczym rozwiązaiem, ależy jedak pamiętać, iż przy tej samej zawartości cemetu w składzie mieszaki betoowej korekta kosystecji wodą spowoduje zwiększeie współczyika wodocemetowego, a więc pogorszeie właściwości mechaiczych oraz trwałości betou (rys. 1). Wytrzymałość, Szczelość, dporość korozyja Urabialość 0,2 0,4 0,6 0,8 w/c Rys. 1. Wpływ w/c a właściwości mechaicze, trwałość betou oraz urabialość W celu uzyskaia mieszaki betoowej o odpowiediej urabialości, z jedoczesym zapewieiem odpowiediego poziomu wytrzymałości, ależy zastosować w składzie związki dyspergujące (rys. 2), których główym zadaiem będzie zapobiegaie tworzeiu się aglomeratów ziare cemetu. Domieszki dyspergujące Plastyfikatory (redukujące ilość wody zarobowej) Superplastyfikatory (zaczie redukujące ilość wody zarobowej) Rys. 2. Podział domieszek dyspergujących Domieszki I geeracji Domieszki II geeracji

2 str. 2 Domieszki dyspergujące moża podzielić a: plastyfikatory domieszki redukujące ilość wody (uplastycziające) umożliwiające zmiejszeie zawartości wody (5 12%) w daej mieszace betoowej bez wpływu a jej kosystecję lub które bez zmiejszaia ilości wody powodują zwiększeie opadu stożka/rozpływu, lub wywołują oba te efekty jedocześie, superplastyfikatory domieszki zaczie redukujące ilość wody (upłyiające) umożliwiają zacze zmiejszeie zawartości wody (12 40%) w daej mieszace betoowej bez wpływu a jej kosystecję, lub które bez zmiejszaia ilości wody powoduje zacze zwiększeie opadu stożka/rozpływu, lub wywołują oba te efekty jedocześie. Rozróżić moża cztery podstawowe mechaizmy dyspersji ziare cemetu: elektrostatyczy, hydrofilowy, smary, steryczy. Mechaizm elektrostatyczy dpychaie elektrostatycze występuje podczas absorbowaia się a ziarach cemetu cząsteczek domieszki o ujemym ładuku. Utworzoe a powierzchi jedoimiee ładuki powodują odpychaie się ziare cemetu rozbijają utworzoe aglomeraty i zapobiegają powstawaiu owych. Efektem jest poprawa kosystecji mieszaki betoowej (rys. 3). ładuki elektrycze + domieszka Rys. 3. Elektrostatyczy mechaizm upłyiaia mieszaki betoowej Mechaizm hydrofilowy Mechaizm hydrofilowy dotyczy domieszek, które są związkami powierzchiowo czyymi. Wyikiem ich działaia jest spadek apięcia powierzchiowego a graicy wodapowierzchia cemetu (rys. 4). Ziara cemetu są lepiej zwilżae, poprawioa zostaje efektywość wykorzystaia wody zarobowej. Dodatkowym utrudieiem aglomeracji ziare cemetu jest utworzeie a powierzchi zorietowaych, dipolowych cząsteczek wody. Woda Ziaro cemetu + domieszka Rys. 4. Hydrofilowy mechaizm upłyiaia mieszaki betoowej

3 str. 3 Mechaizm smary Domieszki chemicze absorbując się a ziarach cemetu tworzą warstwy smare, oddzielające poszczególe ziara stwarzają poślizg między cząsteczkami (rys. 5), zmiejszając tym samym tarcie wewętrze mieszaki betoowej. warstewka smara + domieszka Rys. 5. Mechaizm smary upłyiaia mieszaki betoowej Mechaizm steryczy Mechaizm steryczy występuje w przypadku domieszek chemiczych polimerowych II geeracji. Jest domiującym efektem w przypadku polimerów o tzw. budowie grzebieiowej, które osadzają się a ziarach cemetu (rys. 6), uiemożliwiając utworzeie się aglomeratów. Mechaizm te powoduje ajefektywiejsze upłyieie mieszaki betoowej. + domieszka Rys. 6. Steryczy mechaizm upłyiaia mieszaki betoowej Plastyfikatory to substacje orgaicze, podstawową grupę staowią domieszki a bazie soli kwasów ligosulfoiaowych (wapia, sodu, amou) produktu uboczego z przemysłu papiericzego (rys. 7). Mechaizmem upłyieia mieszaki betoowej jest efekt elektrostatyczy, rzadziej hydrofilowy. Działaiem uboczym plastyfikatorów może być opóźieie czasu wiązaia oraz apowietrzeie mieszaki betoowej. Wymagaia wobec domieszek plastyfikujących stawia orma PE 9342 Domieszki do betou, zaprawy i zaczyu zęść 2: Domieszki do betou Defiicje, wymagaia, zgodość, ozakowaie i etykietowaie tabela 1. H H H Rys. 7. Budowa chemicza ligosulfoiau, LS [1] H

4 str. 4 Tabela 1. Wymagaia ormy PE 9342 dla domieszek uplastycziających Wymagaie Zachowaie stałej kosystecji Efekt działaia Zmiejszeie ilości wody zarobowej w mieszace badaej 5% w porówaiu z mieszaką kotrolą Wytrzymałość a ściskaie po 7 i 28 diach betou wykoaego z użyciem plastyfikatora powia wyosić co ajmiej 110% wytrzymałości betou kotrolego bjętościowa zawartość powietrza w mieszace modyfikowaej może być maksymalie 2% większa w stosuku do mieszaki kotrolej Superplastyfikatory to grupa domieszek chemiczych cechująca się silym upłyieiem mieszaki betoowej. Moża podzielić je a domieszki I i II geeracji, różiące się między sobą budową strukturalą, a co za tym idzie efektem działaia. Wymagaia wobec domieszek upłyiających stawia orma PE 9342 tabela 2. Tabela 2. Wymagaia ormy PE 9342 dla domieszek upłyiających Wymagaie Efekt działaia Zmiejszeie ilości wody zarobowej w mieszace badaej 12% w porówaiu z mieszaką kotrolą Wytrzymałość a ściskaie betou badaego po 1 diu Zachowaie stałej kosystecji 140% wytrzymałości betou kotrolego bjętościowa zawartość powietrza w mieszace modyfikowaej może być maksymalie 2 % większa w stosuku do mieszaki kotrolej Zachowaie stałego współczyika w/c Zwiększeie opadu stożka 120 mm od początkowego 30 ±10 mm Zwiększeie rozpływu 160 mm od początkowego 350 ±20 mm Po 30 mi od dodaia domieszki kosystecja mieszaki badaej ie powia zmiejszyć się poiżej wartość początkowej kosystecji mieszaki kotrolej Wytrzymałość a ściskaie betou badaego po 28 diach ie miejsza iż 90 % betou kotrolego bjętościowa zawartość powietrza w mieszace modyfikowaej może być maksymalie 2 % większa w stosuku do mieszaki kotrolej Do superplastyfikatorów I geeracji zalicza się domieszki chemicze zbudowae w oparciu o sulfoowae żywice aftaleowoformaldehydowe (SF), sulfoowae żywice melamioformaldehydowe (SMF) lub sulfoowae żywice melamioaftaleowoformaldehydowe (rys. 8). Podstawowym mechaizmem działaia jest odpychaie elektrostatycze jak w przypadku plastyfikatorów, jedak ich działaie jest bardziej efektywe. Wyika to z faktu, iż domieszki te są produktami sytezowaymi przemysłowo, posiadają miej zaieczyszczeń.

5 str. 5 a) b) c) Rys. 8. Budowa chemicza a) sulfoowaa żywica aftaleowoformaldehydowe (SF), b) sulfoowaa żywica melamioformaldehydowa (SMF), c) sulfoowaa żywica melamioaftaleowoformaldehydowa Superplastyfikatory II geeracji to ajowsza grupa domieszek uplastycziających. Bazą surowcową są pochode polikarboksylaów (P), składają się z główego łańcucha polikarboksylaowego, do którego dołączae są podstawiki (łańcuchy bocze) posiadające steryczy mechaizm działaia rys. 9 i 10. Superplastyfikatory II geeracji Kopolimery kwasu akrylowego z akrylaami AE Sieciowae żywice akrylowe LAP Polietery karboksylowe PE Rys. 9. Podział superplastyfikatorów II geeracji z uwagi a łańcuchy bocze

6 str. 6 a) b) c) H H H m = = m = p = H p m r Rys. 10 Budowa chemicza domieszek upłyiających II geeracji [1] a) kopolimer kwasu akrylowego z akrylaami AE, b) sieciowaa żywica akrylowe LAP, c) polieter karboksylowy PE Wpływ a efektywość działaia domieszki z grupy superplastyfikatorów II geeracji ma budowa łańcucha polimerowego (rys. 11). Polimery posiadające długi główy łańcuch z podstawikami o krótkim łańcuchu powodują iezacze upłyieie oraz krótkie utrzymaie kosystecji (rys. 11a). Polimery o krótkich główych łańcuchach, oraz długich boczych skutkują silym upłyieiem mieszaki betoowej (rys. 11b,c). zęstość występowaia łańcuchów boczych wpływa a utrzymaie kosystecji w czasie im częstość wyższa tym dłuższy efekt upłyieia. a) b) c) Rys. 11 Rodzaje łańcuchów domieszek polimerowych Z praktyczego puktu widzeia, rezultaty stosowaia domieszek upłyiających mogą być trojakiego rodzaju (rys. 12): zwiększeie ciekłości mieszaki, co prowadzi do poprawy jej urabialości, bez zwiększaia zawartości wody zarobowej (rys. 13), zwiększeie wytrzymałości i trwałości betou, poprzez ograiczeie porowatości w wyiku zmiejszeia zawartości wody zarobowej (obiżeie współczyika w/c), zmiejszeie ilości wydzielaego ciepła, w wyiku zmiejszeia zużycia cemetu (awet 10 20%), bez obiżaia wytrzymałości betou.

7 str. 7 BET z domieszkami kształtowaie właściwości Zwiększeie wytrzymałości woda iższe w/c wyższa trwałość i wytrzymałość zachowaa urabialość cemet woda Zmiejszeie ilości cemetu zbliżoa trwałość, wytrzymałość i urabialość miejszy skurcz i ciepło hydratacji Poprawa urabialości bez zmia zbliżoa trwałość, wytrzymałość lepsza urabialość Rys. 12. Efekty stosowaia domieszek upłyiających Rozpływ mieszaki betoowej z plastyfikatorem lub superplastyfikatorem zwiększeie wytrzymałości betou upłyieie mieszaki bez domieszek Zawartość wody zarobowej Rys. 13. Poglądowe przedstawieie wpływu domieszek upłyiających i uplastycziających a właściwości mieszaki betoowej Stosowaie domieszek uplastycziających i upłyiających pozwala a korzyste modyfikowaie właściwości mieszaki betoowej i betou stwardiałego. Możliwe jest projektowaie kostrukcji betoowych o wysokiej wytrzymałości, odporości a działaie środowiska i walorach architektoiczych oraz wykoaie tych kostrukcji w trudych warukach techiczych. Główe korzyści techicze wyikające ze stosowaia domieszek przedstawioo a rys. 14.

8 str. 8 produkcja mieszaek o zwiększoej urabialości zacząco ułatwia proces wykoaia kostrukcji oraz zmiejsza pracochłoość i eergochłoość, ie wpływając przy tym a cechy techicze betou Korzyści techicze stosowaia domieszek reologiczych produkcja urabialych mieszaek o obiżoej zawartości wody i iskim współczyiku w/c umożliwia wdrożeie do praktyczego stosowaia owych geeracji betoów wysokiej wytrzymałości, wysokowartościowych, samozagęszczalych, itp. produkcja urabialych mieszaek o iskiej zawartości cemetu pozwala ograiczyć skurcz betou i ilość wydzielaego ciepał, przez co możliwe jest wykoywaie betoowych kostrukji maywych Rys. 14. Korzyści techicze wyikające ze stosowaia domieszek upłyiających i uplastycziających