63 hemijski dodaci betonu only]

Prof. dr DRAGICA JEVTIĆ, dipl.inž.tehn.

DODACI BETONUDODACI BETONU

Upotrebljavamo termin dodatak betonu ili aditiv (,,adjuvant" na francuskom, ,,admixture" na engleskom) koji označava svaki proizvod dodat pri mešanju uobičajenih sastavnih delova maltera i betona, koji je u tečnom stanju ili u obliku praha, a dozira se prema masi (težini) cementa, u cilju promene izvesnih željenih karakteristika maltera i betona bilo u svežem, bilo pri prelazu iz svežeg u očvrsilo stanje, bilo u očvrslom stanju.

Upotreba dodataka malteru i betonu u cilju promene, izvesnih osobina maltera i betona stara je isto toliko koliko i upotreba samog cementa tj. uopšte veziva. Rimljani su već upotrebljavali krv, svinjsku mast i mleko kao dodatke pucolanskom malteru, da poboljšaju konzistenciju svežeg maltera. Mada Rimljani to nisu znali, krv je aerant i na taj način ovaj dodatak je bez ikakve sumnje poboljšavao trajnost rimskog maltera. Posle otkrivanja cementa i betona, dodaci betonu su najpre bili potcenjivani, svakako zbog neuspele primene, pa čak jedno vreme smatrani „otrovom za cement".

Odlučni period nastupa kada se došlo do uverenja da dodaci koji su stvarali vazdušne mehurove u betonu povećavaju otpornost betona na uticaj mraza. Dakle, može se reći da je vazduh odigrao bitnu ulogu. S druge strane, kriterijum maksimalne gustine učinio je da se razviju plastifikatori, a prvi izveštaj o ovome tipu dodataka betonu bio je publikovan od strane Roša 1934. godine.

Primena dodataka betonu u nas nije ni približno jednaka kao u svetu; dodaci betonu su primenjeni uglavnom na velikim gradilištima i pri izradi hidrotehničkog betona.

DODACI BETONU PREMA JUS STANDARDIMA I VEZA SA EN 934/2

Dodaci betonu prema JUS standardima

Oblast Dodaci betonu obuhvataju sledeći domaći standardi:

- JUS U.M1.034 (1996) Dodaci betonu, Definicije i klasifikacije, pri čemu, ovaj standard se ne odnosi namineralne dodatke betonu;

- JUS U.M1.035 (1996) Dodaci betonu, kvalitet i proveravanjekvaliteta;

- JUS U.M1.036 (1996) Dodaci betonu, Priprema epruveta za ispitivanje uticaja dodataka na osobine betona;

- JUS U.M1.037 (1981) Dodaci betonu, Prethodno ispitivanje radi izbora dodataka betonu sa određenim agregatom i cementom;- JUS U.M1.038 (1996) Dodaci betonu, Određivanje potrebne

količine vode za cementni malter sa dodatkom;- JUS U.M1.039 (1982) Dodaci betonu, Ispitivanja fizičko-

hemijskih svojstava;- JUS U.M1.044 (1982) Dodaci betonu, Ispitivanje uticaja

dodataka na koroziju armature.

Prema ovim standardima tj. prema U.M1.034, dodaci betonu su podeljeni u sledeće grupe:

- superplastifikatori- plastifikatori- aeranti - usporivači vezivanja- ubrzivači vezivanja- ubrzivači procesa očvršćavanja- zaptivači- dodaci za betoniranje pri niskim

temperaturama.

Superplastifikatori: dodaci betonu koji smanjuju količinu vode za spravljanje betona date konzistencije za najmanje 12 %.

Plastifikatori: dodaci betonu koji pri jednakoj količini vode poboljšavaju obradivost betona ili pri jednakoj obradivosti betona omogućuju smanjivanje količine vode do 12 %.

Aeranti: dodaci betonu koji pri mešaju betona izazivaju stvaranje mehurića vazduha koji su ravnomerno raspoređeni u masi betona i koji povećavaju postojanost prema mrazu.

Usporivači vezivanja: dodaci betonu koji odgađaju početak i kraj vezivanja cementa.

Ubrzivači vezivanja: dodaci betonu koji ubrzavaju vezivanje cementa. Iz ove grupe izuzimaju se ubrzivači za mlazni beton (torkret-beton).

Ubrzivač procesa očvršćavanja: dodaci betonu koji ubrzavaju očvršćavanje betona.

Zaptivači: dodaci betonu koji hemijskim reakcijama ili mehaničkim putem povećavaju vodonepropustljivost betona.

Dodaci za betoniranje pri niskim temperaturama: dodaci betonu koji omogućavaju betoniranje pri temperaturama ispod +5°C.

Dodaci betonu mogu imati kombinovani uticaj na svojstva betona. U tom slučaju, u nazivu grupe dolazi na prvo mesto njegova osnovna karakteristika koja ima najveći uticaj na svojstva betona.

Na primer:

- aerant - plastifikator,- usporivač vezivanja - plastifikator i sl.

Hemijski dodaci betonu prema EN 934/2

Oni se, prema ovom standardu, dele na sledećegrupe:

1. Hemijski dodaci reduktori vode/plastifikatori(Water reducing/plasticizing admixture)

2. Hemijski dodaci visokog stepena redukcije vode/superplastifikatori (High range water reducing/superplasticizing admixture)

3. Dodaci zadrživači vode (Water retaining admixture)4. Hemijski dodaci aeranti (Air entraining admixture)5. Hemijski dodaci ubrzivači vezivanja (Set

accelerating admixture)

6. Hemijski dodaci ubrzivači procesa očvršćavanja (Hardening accelerating admixture)

7. Hemijski dodaci usporivači vezivanja (Set retarding admixture)

8. Hemijski dodaci zaptivači (Water resisting admixture)

9. Hemijski dodaci reduktori vode /plastifikatori sa efektom usporavanja vezivanja (Set retarding/waterreducing/plasticizing admixture)

10. Hemijski dodaci visokog stepena redukcijevode/superplastifikatori sa efektom usporavanjavezivanja (Set retarding/high range water reducing/superplasticizing admixture)

11. Hemijski dodaci reduktori vode/plastifikatori sa efektom ubrzavanja vezivanja (Set accelerating/ water reducing/plasticizing admixture).

Hemijski dodaci reduktori vode/plastifikatori omogućavaju smanjenje količine vode bez uticaja na konzistenciju betonske mešavine, ili koji ne utičući na sadržaj vode povećavaju sleganje/ rasprostiranje betonske mešavine, ili proizvode simultano oba efekta.

Hemijski dodaci visokog stepena redukcije vode/superplastifikatori omogućavaju bez uticaja na konzistenciju smanjenje sadržaja vode u visokom stepenu za datu betonsku mešavinu, ili koji bez uticaja na sadržaj vode povećavaju u značajnoj meri sleganje/rasprostiranje, ili proizvode simultano oba efekta.

Dodaci zadrživači vode smanjuju gubitak vode putem smanjenja izdvajanja vode na površini betona (bleeding).

Hemijski dodaci aeranti proizvode sitne mehuriće vazduha uniformno raspoređene, koji ostaju prisutni i u očvrslom betonu.

Hemijski dodaci ubrzivači vezivanja skraćuju vreme početka vezivanja (transformacija mešavine iz plastičnog u očvrslo stanje).

Hemijski dodaci ubrzivači očvršćavanja utiču na razvoj ranih čvrstoća betona, sa uticajem ili bez uticaja na vreme vezivanja.

Hemijski dodaci usporivači vezivanja produžavaju vreme transformacije mešavine iz plastičnog u očvrslo stanje.

Hemijski dodaci zaptivači smanjuju kapilarno upijanje očvrslog betona.

Hemijski dodaci reduktori vode/plasti-fikatori sa efektom usporavanja vezivanja po definiciji predstavljaju hemijske dodatke koji proizvode kombinovane efekte smanjenja sadržaja vode/efekat plastificiranja (primarni efekat) i efekat usporavanja vezivanja kao sekundarni efekat.

Hemijski dodaci visokog stepena redukcije vode/superplastifikatori sa efektom uspo-ravanja vezivanja čine one hemijske dodatke koji proizvode kombinovane efekte visokog stepena redukcije vode/superplastificirajući efekat kao primarni i efekat usporavanja vremena vezivanja kao sekundarni.

Hemijski dodaci reduktori vode /plastifikatori sa efektom ubrzavanja vezivanja imaju kombi-novani efekat redukcije vode/ plastifikacije (kao primarni efekat) kao i efekat ubrzavanja vezivanja (sekundarni efekat).

Ako se analizira klasifikacija prema EN 934/2, vidi se da postoje hemijski dodaci sa osnovnim, primarnim svojstvom, kao i oni koji poseduju kako primarni, tako i sekundarni efekat, tj. deluju simultano na svojstva betona. Naime, radi se o kombinovanom efektu smanjenja sadržaja vode, tj. efektu plastificiranja ili superplastificiranja i efektu usporavanja ili ubrzavanja vezivanja (hemijski dodaci pod brojevima 9, 10 i 11).

Prema EN 934/2 postoji posebna grupa dodataka zadrživači vode (Water retaining admixture) koja kao posebna grupa ne postoji u domaćim standardima, dok u domaćim standardima postoji tip Hemijski dodaci za betoniranje pri niskim temperaturama, koji nije prisutan u EN 934/2.

Kvalitet i proveravanje kvaliteta dodataka betonu ispituje se u svemu prema JUS U.M1.035 (1996). Prema ovom standardu precizno se navodi kako se uzima prosečni uzorak za ispitivanje dodatka betonu. Nadalje, navedena su sva hemijska i fizičko-hemijska ispitivanja dodataka koja treba obaviti kao i ispitivanje uticaja na osobine cementne paste i maltera i ispitivanje uticaja dodataka na osobine betona.

Tabela 1

Tabela 2

Tabela 3.1. Specifični zahtevi za hemijske dodatke visokog stepenaredukcije vode (hrwr)/superplastifikatore (za istu konzistenciju)

Svojstvo Referentni beton

Metoda ispitivanja Zahtevi

1

Redukcija vode

EN 480-1 referentni beton I

sleganje EN 12350-2 ili rasprostiranje EN 12350-5

Na ispitivanoj mešavini ≥ 12% u odnosu na kontrolnu mešavinu

2

Čvrstoća pri pritisku


prEN 12390-3:1999

na 1 dan: na ispitivanoj mešavini ≥ 140% u odnosu na kontrolnu mešavinu na 28 dana: na ispitivanoj mešavini ≥ 115% u odnosu na kontrolnu mešavinu

3

Sadržaj vazduha u svežem betonu


EN 12350-7

Povećanje do ≤ 2% na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu

Tabela 3.2. Specifični zahtevi za hemijske dodatke visokogstepena redukcije vode (hrwr) /superplastifikatore (prikonstantnom vodocementom faktoru)

Svojstvo Referentni beton Metoda ispitivanja Zahtevi 1

Porast konzistencije

EN 480-1 referentni beton IV


Porast sleganja ≥ 120 mm u odnosu na početno (30 ± 10) mm Porast rasprostiranja ≥ 160 mm u odnosu na početno (350 ± 20) mm

2

Zadržavanje konzistencije



30 min nakon doziranja dodatka konzistencija na ispitivanoj mešavini ne sme da padne ispod vrednosti prvobitne konzistencije na kontrolnoj mešavini

3 Čvrstoća pri

pritisku EN 480-1 referentni beton IV

prEN 12390-3:1999

na 28 dana: na ispitivanoj mešavini ≥ 90% u odnosu na kontrolnu mešavinu

4

Sadržaj vaz-duha u sve-žem betonu


EN 12350-7


Tabela 4. Specifični zahtevi za dodatke zadrživače vode(pri istoj konzistenciji)

Svojstvo Referentni beton Metoda ispitivanja Zahtevi

1 Izdvajanje vode (bleeding)

EN 480-1 referentni beton II

EN 480-4 Na ispitivanoj mešavini smanjenje od ≤ 50% u odnosu na kontrolnu mešavinu

2



prEN 12390-3:1999


3

Sadržaj vaz-duha u sve-žem betonu


EN 12350-7


Tabela 5. Specifični zahtevi za hemijske dodatke aerante(pri istoj konzistenciji)

Svojstvo Referentni beton Metoda ispitivanja

Zahtevi

1

Sadržaj vaz-duha u svežem betonu (uvučeni vazduh)

EN 480-1 referentni beton III

EN 12350-7 Povećanje od ≥ 2,5% po zapremini na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu; ukupan sadržaj vazduha 4% - 6% (zapreminski)a

2

Karakteristike pornog prosto-ra u očvrslom betonu

EN 480-1 referentni beton III

EN 480-11c Faktor razmaka (spacing factor) kod ispitivane mešavine ≤0,200 mm

3 Čvrstoća pri

pritisku EN 480-1 referentni beton III

prEN 12390-3:1999


a Svi zahtevi se odnose na istu ispitivanu mešavinu. b Dozaža se ne preporučuje, već treba prethodnim probama dostići zahtevani sadržaj vazduha c EN 480-11 je referentna metoda. Mogu se koristiti i druge metode za određivanje faktora razmaka (spacing factor) čime će se dobiti isti rezultati kao i za metodu EN 480-11.

Tabela 6. Specifični zahtevi za hemijske dodatke ubrzivačevremena vezivanja (pri istoj konzistenciji)

Svojstvo Referentni malter/beton

Metoda ispitivanja

Zahtevi

1

Početak vremena vezivanja

EN 480-1 malter

EN 480-2

Na 20oC: ≥30 min na ispitivanoj mešavini; Na 5oC: na ispitivanoj mešavini ≤ 60% u odnosu na kontrolnu mešavinu

2



prEN 12390-3:1999

na 28 dana: ≥ 80% u odnosu na kontrolnu mešavinu na 90 dana na ispitivanoj mešavini ≥ od kontrolne mešavine na 28 dana

3

Sadržaj vaz-duha u svežem betonu


EN 12350-7

Povećanje od ≤ 2% na ispitivanoj mešavini ≥ od kontrolne mešavine na 28 dana

Tabela 7. Specifični zahtevi za hemijske dodatke ubrzivače očvršćavanja (pri istoj konzistenciji)

Svojstvo Referentni beton Metoda ispitivanja

Zahtevi

1



prEN 12390-3:1999

na 20o C, posle 24 h: na ispitivanoj mešavini ≥ 120% u odnosu na kontrolnu mešavinu; na 20oC, posle 28 dana: na ispitivanoj mešavini ≥ 90% u odnosu na kontrolnu mešavinu; na 5oC, posle 48 h: na ispitivanoj mešavini ≥ 130% u odnosu na kontrolnu

2

Sadržaj vaz-duha u svežem betonu


EN 12350-7

Povećanje do ≤ 2% po zapremini na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu

Tabela 8. Specifični zahtevi za hemijske dodatke usporivačevremena vezivanja (pri istoj konzistenciji)


Metoda ispitivanja

Zahtevi

1

Vreme vezivanja

EN 480-1 malter

EN 480-2

Početak: na ispitivanoj mešavini ≥ kontrolna mešavina +90 min Kraj: na ispitivanoj mešavini ≤ kontrolna mešavina + 360 min

2 Čvrstoća pri

pritisku EN 480-1 referentni beton I

prEN 12390-3:1999

na 7 dana: na ispitivanoj mešavini ≥ 80% u odnosu na kontrolnu mešavinu na 28 dana: na ispitivanoj mešavini ≥ 90% u odnosu na kontrolnu mešavinu

3



EN 12350-7


Tabela 9. Specifični zahtevi za hemijske dodatke zaptivače

(pri istoj konzistenciji ili istom vodocementnom faktoru)a


Metoda ispitivanja

Zahtevi

1

Kapilarna apsorpcija

(upijanje)

EN 480-1 malter

EN 480-5

Ispitivanje na 7 dana, nakon 7 dana nege: na ispitivanoj mešavini ≤ 50% po masi u odnosu na kontrolnu mešavinu Ispitivanje na 28 dana posle 90 dana nege: na ispitivanoj mešavini ≤ 60% po masi u odnosu na kontrolnu mešavinu

2 Čvrstoća pri


prEN 12390-3:1999

na 28 dana: ≥ 85% u odnosu na kontrolnu mešavinu

3



EN 12350-7


a Sva ispitivanja se obavljaju ili pri istoj konzistenciji ili pri istom vodocementnom faktoru

Tabela 10. Specifični zahtevi za hemijske dodatke reduktore vode /plastifikatore sa efektom usporavanja vezivanja (za istukonzistenciju)


Metoda ispitivanja

Zahtevi

1 Čvrstoća pri


prEN 12390-3:1999


2

Vreme vezivanja

EN 480-1 malter

EN 480-2

Početak: na ispitivanoj mešavini ≥ od kontrolne mešavine + 90 min; Kraj: na ispitivanoj mešavini ≤ od kontrolne mešavine + 360 min

3 Redukcija vode


Sleganje EN 12350-2 ili rasprostiranje EN 12350-5


4



EN 12350-7


Tabela 11.1. Specifični zahtevi za hemijske dodatke visokogstepena redukcije vode (hrwr) /superplastifikatore saefektom usporavanja vezivanja (za istu konzistenciju)


Metoda ispitivanja

Zahtevi

1



prEN 12390-3:1999

na 7 dana: na ispitivanoj mešavini ≥ 100% u odnosu na kontrolnu mešavinu na 28 dana: na ispitivanoj mešavini ≥ 115% u odnosu na kontrolnu mešavinu

2

Vreme vezivanja

EN 480-1 malter

EN 480-2

Početak: na ispitivanoj mešavini ≥ od kontrolne mešavine + 90 min Kraj: na ispitivanoj mešavini ≤ od kontrolne mešavine + 360 min

3 Redukcija vode




4



EN 12350-7


Tabela 11.2. Specifični zahtevi za hemijske dodatke visokogstepena redukcije vode (hrwr) /superplastifikatore sa efektomusporavanja vezivanja (pri istom vodocementnom faktoru)


Metoda ispitivanja

Zahtevi

1

Zadržavanje konzistencije



60 min posle dodavanja hemijskog dodatka konzistencija ne sme da padne ispod vrednosti konzistencije dobijene na kontrolnoj mešavini

2



prEN 12390-3:1999


3 Sadržaj vazduha u svežem betonu


EN 12350-7


Tabela 12. Specifični zahtevi za hemijske dodatke reduktorevode/plastifikatore sa efektom ubrzavanja vezivanja (za istukonzistenciju)

Svojstvo Referentni beton/malter

Metoda ispitivanja

Zahtevi

1 Čvrstoća pri


prEN 12390-3:1999


2 Početak vremena vezivanja

EN 480-1 malter

EN 480-2

Na 20oC: na ispitivanoj mešavini ≥ 30 min na 5oC: na ispitivanoj mešavini ≤ 60% u odnosu na kontrolnu mešavinu

3 Redukcija vode




4



EN 12350-7


Konzistencija Referentni beton

Vrsta hemijskog dodatka

Sadržaj cementa4)

kg/m3 Sleganje2)

(mm) Rasprostiranje2)

(mm) reduktori vode/plastifikatori hrwr/superplastifikatori ubrzivači vezivanja ubrzivači očvršćavanja usporivači vezivanja

I

zaptivači

350 ± 5

70 ± 10

400 ± 20

II zadrživači vode3) 350 ± 5 120 ± 20 450 ± 20 III aeranti 350 ± 5 50 ± 10 350 ± 10 IV hrwr/superplastifikatori 350 ± 5 30 ± 10 350 ± 20

Tabela 14. Zahtevi za referentni beton

REZULTATI SOPSTVENIH ISPITIVANJAUticaj superplastifikatora na promenu konzistencije, čvrstoće i trajnosti betona

U daljem će se prikazati rezultati sopstvenih laboratorij-skih ispitivanja primene jednog superplastifikatora na bazi melmenta. Radi se o promeni konzistencije betona u zavisnosti od procenta upotrebljenog superplastifika-tora, kao i o čvrstoćama betona pri pritisku za slučaj kada se upotrebom superplastifikatora smanjuje potrebna količina vode u betonu uz uslov obezbedjenja iste konzistencije. Reprezentovaće se rezultati ispitiva-nja koji se odnose kako na mešavine betona spravljene bez dodatka superplastifikatora, tako i na one izrađene sa dodatkom superplastifikatora.

Kod svih betonskih mešavina bila je prisutna ista vrsta, klasa i količina cementa (PC 30z45B - 330 kg/m3) fabrike Beočin, kao i ista granulometrijska kompozicija agregata. Primenjen agregat je bio rečni, "Moravac", separisan u četiri uobičajene frakcije (0/4, 4/8, 8/16 i 16/31,5 mm). U granulometrijskoj kompoziciji bile su prisutne sledeće količine pojedinih frakcija 0/4-30%; 4/8-20%; 8/16-20% i 16,31,5-30%. Uzorci su spravljeni u laboratorijskoj protivstrujnoj mešalici kapaciteta 120 litara, tipa Eirich, a ugradjivani na vibro stolu Vibro-Verken sa 2890 vibracija/min i amplitudom cca 1 mm. Konzistencija betonskih mešavina ispitivana je na dva načina: preko mere sleganja (standard JUS U.M8.050) i preko Vebe metode (standard JUS U.M8.054).

Na sl. 1 prikazani su rezultati merenja konzistencije mešavina u funkciji vodocementnih faktora i upotrebljcne količine superplastifi-katora. Vodocementni faktori izradjenih mešavina, kao što se vidi, varirali su izmedju 0,35 i 0,70.

Sl. 1. Zavisnost konzistencije betona od vodocementnog faktora isadržaja superplastifikatora

Prema tome, dakle, tretirano je sedam betonskih mešavina bez dodatka superplastifikatora (elaloni) i sedam betonskih mešavina sa dodatkom superplastifikatora. Na spravljenim betonskim uzorcima, tj. na očvrslom betonu, odredjivana je čvrstoća pri pritisku nakon 28 dana. Rezultati ispitivanja prikazani su na sl. 2.

Na osnovu sprovodenih ispitivanja može se zaključiti da se pri modeliranju karakteristika betona u posmatranim slučajevima najveći efekti ostvaruju kod betona plastične konzistencije, kod kojih je vodocementni faktor izmedju 0,45 i 0,50. Betoni iste konzistencije bez superplastifikatora zahtevaju vodo-cementne faktore koji se kreću izmedju 0,50 i 0,55, što znači da se radi o razlikama u količini vode za oko 10%. Medjutim, pod ovakvim uslovima postoji osetna razlika u ostvarenim čvrstoćama betona; čvrstoće betona sa superplastifikatorom su za više od 30% iznad čvrstoća betona etalona (sl. 2).

Sl. 2. Zavisnost čvrstoće pri pritisku betona od vodo-cementnog faktora i sadržaja superplastifikatora

Sa sl. 1 zaključuje se da se primenom superpla-stifikatora širi područje prihvatljivih betonskih mešavina tj. i sa nižim vodocementnim faktorima, a uz primenu superplastifikatora, dobijaju se mešavine zadovolja-vajućeg stepena ugradljivosli. Koji procenat dodatka superplastifikatora treba dozirati da bi se dobila tražena konzistencija pokazaće prethodne probe kojima pri ovakvim ispitivanjima treba pokloniti posebnu pažnju. Visoki vodocementni faktori, kako pokazuju ova ispiti-vanja, ne treba da se kombinuju sa dodatkom super-plastifikatora, jer se time uz vrlo malo smanjivanje sadržaja vode za odredjenu konzistenciju, ostvaruju zanemarljivo mala povećanja čvrstoća pri pritisku. To je i potpuno razumljivo, jer ovakvi betoni već sami po sebi imaju potrebnu plastičnost, a dodatak superplasti-fikatora može da proizvede i štetan efekat u smislu pojave segregacije.

Na osnovu svega napred izloženog nameće se zaključak da se upotrebom superplastifikatora ne utiče samo na poboljšavanje tehnoloških karakteristika svežeg betona. Zahvaljujući smanjenoj količini vode, betoni spravljeni sa superplastifikatorima, po pravilu, imaju uvek manju kapilarnu poroznost od analognih betona spravljenih bez superplastifikatora, pa u svetlu poznatih stavova o strukturi betona proizilazi da će ovi betoni imati i poboljšane fizičko-mehaničke karakteristike, kao i povećanu trajnost.

Mogućnost dobijanja visokih ranih čvrstoća betona

Kao sledeći primer modifikovanja svojstava betona biće prikazana mogućnost dobijanja betona visokih ranih čvrstoća simultanom upotrebom superplastifikatora i jednog ubrzivača, što znači da će se dovoljno visoke vrednosti čvrstoća betona u kratkom roku dobiti uticanjem na proces hidratacije cementa kako na hemijskoj, tako i na fizičkoj osnovi. Pri ovome će se poći od uslova da predmetni beton i u svežem stanju zadovoljava odredjene uslove, a to su plastična konzistencija, mogućnost transportovanja i ugradjivanja pomoću betonske pumpe, kao i mogućnost njegovog kompak-tiranja primenom uobičajenih tipova vibratora. Drugim rečima neće se koristiti mešavine izuzetno krutih konzistencija (sa malo tečne faze), pošto je poznato da se visoke rane čvrstoće dobrim delom mogu ostvariti i na ovaj način, jer bi usvajanje ovakvih mešavina zahtevalo i primenu naročitih tehnoloških postupaka u fazi ugradjivanja (vrlo intenzivno vibriranje, presovanje i sl.).

Mehanizam simultanog delovanja superplastifikatora i ubrzivača na brzinu procesa hidratacije cementa, kao što je već pomenuto, svodi se na simultano ispoljavanje hemijskih i fizičkih efekata. Ubrzivači, kao što je poznato, intenziviraju reakciju hidrolize i hidratacije klinker minerala, a naročito trikalcijumsilikata (C3S). Putem odredjenih hemijskih reakcija povećava se specifična površina produkata hidratacije, menja se morfologija i dimenzionalni raspored gelskih i kapilarnih pora, čime se u krajnjoj liniji znatno brže ostvaruje relativno visok nivo kompaktnosti cementnog kamena, odnosno betona. Treba samo imati u vidu da su danas u primeni dve osnovne vrste ubrzivača: ubrzivači na bazi hlorida i tzv. bezhlorni ubrzivači. Čini se da u praktičnoj primeni prednost treba dati ovom drugom tipu ubrzivača, pošto supstance na bazi hlorida, ukoliko se primenjuju u znatnijim količinama mogu da prouzrokuju koroziju čelika u konstrukcijama od armiranog i prednapregnutog betona.

Za obezbedjenje visokih ranih čvrstoća betona, u konkretnom slučaju usvojeni su sledeći polazni parametri za projektovanje betona:

- čvrstoća pri pritisku, dobijena putem ispitivanja betonskih kocki sa ivicama 20 cm, nakon 16 h trebada iznosi min. 8 MPa;

- konzistencija sveže betonske mase, izraženaputem veličine sleganja Abramsovog konusa, trebada se kreće u granicama 8-10 cm;

- količina cementa i granulometrijski sastav agregata treba da odgovaraju poznatim kriterijumima za pravilnounošenje betona u oplatu putem betonske pumpe;

- usvojene količine dodataka betonu (ubrzivača i super-plastilikatora) treba da garantuju vreme obradljivostibetona od min 1 h, na temperaturi 20°C i pri relativnoj vlažnosti vazduha od 60 - 70%.

Konkretna betonska mešavina odabrana je nakon izvršenih prethodnih ispitivanaja efikasnosti više tipova superplastifikatora i ubrzivača nekoliko domaćih proizvodjača, pri čemu se kroz ova ispitivanja tražio odgovor na pitanje u vezi najpovoljnije kombinacije upotrebljenih dodataka i njihove kompatibilnosti sa upotrebljenim cementom (u datom slučaju odabran je cement PC 30z45B, fabrike Beočin) tako da je sa tim cementom kao optimalno rešenje dobijena kombinacija jednog bezhlornog ubrzivača u količini od 2% u odnosu na masu cementa, koji je bio u praškastom stanju, i jednog superplastifikatora na bazi melmenta u količini od 6% u odnosu na masu cementa, koji je bio u tečnom stanju.

Treba naglasiti da su zadovoljavajući rezultati u pogledu konzistencije svežeg betona dobijeni i sa količinom superplastifikatora od 3%, ali se pokazalo da se sa ovom količinom super-plastifikatora ne može obezbediti zahtevano vreme obradljivosti. Naime, beton sa manjim sadržajem superplastifikatora vrlo brzo ispoljava tendenciju smanjivanja veličine sleganja po Abramsu, tako da veličina sleganja posle 15 minuta pada na svega 5 - 6 cm što nije dovoljno pri primeni postupka unošenja sveže betonske mase u oplatu putem pumpe za beton.

S obzirom da je u pitanju ''pumpani" beton, kao i s obzirom na to da je u predmetnom agregatu bilo prisutno izuzetno malo čestica krupnoće ispod 0,25 mm, usvojena je količina cementa od 400 kg/m3, što je nešto više od uobičajeno potrebne količine za ovakvu vrstu betona. Upotrebljen je "savski" agregat, pran i separisan u četiri frakcije.

Sastav sveže betonske mešavine bio je:

Cement 400 kg/m3

Agregat 1870 kg/m3

Voda140 kg/m3

Superplastifikator 24 kg/m3

Ubrzivač 8 kg/m3

Zapreminska masa svežeg betona 2442 kg/m3

Sleganje h = 9 cmVebe t = 3,5 s.

Ispitivanje čvrstoće predmetnog betona vršeno je na uzorcima oblika kocke ivica 20 cm pri starostima betona od 8, 16 i 24 h, kao i nakon 28 dana. Rezultati ispitivanja prikazani su u narednoj tabeli.

Tabela 3. Zavisnost čvrstoća pri pritisku u funkciji vremena

45,6615,7710,444,31

28 dana24 časa16 časova8 časova

Čvrstoće pri pritisku (MPa)

Na osnovu prikazanih rezultata može se zaključiti da se simultanom upotrebom superplastifikatora i ubrzivača mogu relativno lako ostvariti dovoljno visoki nivoi ranih čvrstoća betona. Dobijene čvrstoće pri pritisku su tolike da se monolitne betonske konstrukcije već posle 16 časova mogu osloboditi pojedinih delova oplate (npr. bočnih strana u slučaju grednih nosača), a u pojedinim slučajevima već nakon 24 časa oplata se može ukloniti i u potpunosti. U slučaju fabričke proizvodnje betonskih elemenata i konstrukcija, pak, ostvarene visoke rane čvrstoće nakon 16 i 24 časa mogu značajno da povećaju stepen iskorišćenja kalupa (oplata), tako da se na ovaj način, a takodje i zbog uštede energije potrebne pri primeni odredjenih postupaka ubrzanog očvršćavanja (zaparivanje, zagrevanje putem električne struje i dr.), mogu ostvariti veoma povoljni ekonomski efekti.

Simultana upotreba superplastifikatora i zaptivača

Da bi se postigli željeni efekti, u praksi se veoma često kombinuju dva ili više dodatka betonu. Za izradu jednog plivačkog bazena postavljen je uslov čvrstoće pri pritisku - MB 35, čvrstoće pri zatezanju - min 2,0 MPa, vodonepropustljivosti - max. visina kvašenja prema DiN-u 1048 - 4 cm i minimalnog mogućeg skupljanja.

Prikazaće se rezultati laboratorijskih ispitivanja betonskih mešavina za predmetni plivački bazen, za pumpani beton, koje su spravljene sa Dmax = 31,5 mm (oznaka 1) ili sa Dmax - 16 mm (oznaka 2). U oba slučaja upotrebljen je cement PC 15z45B, Novi Popovac. Sastavi ovih mešavina prikazani su u tabeli 4, a mehaničke karakteristike u tabeli 5.

Tabela 4. Sastav mešavina za pumpani beton

10-119-10Sleganje po Abramsu (cm)24002460Zapreminska masa u svežem stanju (kg/m3)0,4350,406Fluidocementni faktor

7,67,00Zaptivač5,75,25Superplastifikator

13,3012,25Aditivi (ukupno kg/m3)0,4000,371Vodocementni faktor152130Voda

63016/31,56063948/164933544/87695900/4

18951968Agregat (kg/m3)380350Cement (kg/m3) PC15z45B

Tabela 5. Rezultati ispitivanja čvrstoće pri pritisku

0,67854,0536,67

54,50 53,90 53,75

36,2 37,0 36,8

2

0,77049,9638,43

49,5049,9050,50

38,239,038,1

1

28 dana7 dana

Odnosčvrstoće

Čvrstoća pri pritisku (MPa)Oznakabetona

Kao što se vidi, mada se radilo o betonskim mešavinama sa sleganjem izmedju 9- 11 cm (što se tražilo za pumpani beton), ove mešavine pokazale su visoke mehaničke karakteristike (50-54 MPa), i to uz primenu umerenih količina cementa (350-380 kg/m3).

Visine kvašenja prema DIN-u 1048 iznosile su max. 2,2 cm i 2,1 cm, za oznaku 1, i oznaku 2, respektivno, što je znatno niže od postavljenog zahteva.

Srednje vrednosti čvrstoća pri zatezanju cepa-njem iznosile su 2,21 MPa (oznaka 1) i 2,44 MPa (oznaka 2).

Uticaj superplastifikatora na vrstu cementa

Uticaj dodatka betonu superplastifikatora na svojstva betona u funkciji upotrebljene vrste cementa prikazaće se na sledećem primeru. Za eksperimentalna istraživanja primenjeni su cementi oznaka PC 45B i PC 30z45B istog proizvodjača, fabrike Beočin, što znači da se radilo o jednom čistom portland cementu i jednom komercijalnom cementu sa 30% zgure, na bazi istog portland cementnog klinkera. U oba slučaja klasa cementa je bila 45B, što znači brži prirast čvrstoće.

Usvojene su mešavine oznaka A, B i C, sa konstantnom količinom cementa od 350 kg/m3

betona, što u oblasti tehnologije betona predstavlja jednu srednju dozu cementa. Pored ovoga, ova doza je optimalna i sa gledišta primene superplastifikatora, pošto efekti dejstva superplastifikatora kao što je napred većrečeno, zavise i od upotrebljene količine cementa. Kod ovih ispitivanja, dakle, želelo se da se oceni efikasnost superplastifikatora, kako za slučaj uobičajenih (umerenih) količina cementa, tako i za slučaj umerenih doza samog superplastifikatora.

Mešavina oznake A odgovara betonu spravljenom sa čistim portland cementom, mešavina oznake B je isto tako beton spravljen sa čistim portland cementom, ali uz dodatak 2% superplastifikatora, dok je mešavina sa oznakom C beton spravljen od komercijalnog cementa PC 30z45B, takodje uz dodatak 2% superplastifikatora. Kod svih mešavina korišćen je agregat "Moravac" separisan i pran u ukupnoj količini od 1930 kg/m3 betona, pri čemu je njegov granulometrijski sastav definisan sledećim učešćem pojedinih kategorija zrna: 0/2 20%, 2/4 12%, 4/8 16%, 8/16, 21% i 16/31,5 31%.

Količina vode u pojedinim mešavinama odredjivana je na bazi uslova istih konzistencija, što znači da se težilo da se dobiju mešavine približno istih stepena ugradljivosti. Pošlo se od uslova da sve tri vrste betona (A, B i C) budu približno normalno plastične konzistencije tj. da imaju meru konzistencije 3-5 sekundi po Vebe-u. Ovaj uslov je zadovoljen sa vodocementnim faktorima prikazanim u tabeli 6.

Tabela 6. Vodocementm faktori i konzistencije betonskih mešavina A, B i C

2444324,25,520,429C

2432354,05,020,422B

2420383,55,5/0,504A

γb (kg/m3)(cm)(s)cm

Rasprosti-ranje

VebeSleganjeZapreminskamasa svež.bet.

Mere konzistencije%

dodatkaV/COznakauzoraka

Napominje se, da je kod betona oznake B i oznake C količina tečna faze smanjena u odnosu na beton oznake A za oko 18%, a za slučaj iste konzistencije.

Čvrstoće pri pritisku betonskih mešavina oznaka A, B i C prikazane su na sl. 3. Kao što se vidi, vrsta cementa i njegova kompati-bilnost sa upotrebljenim dodatkom, u ovom slučaju superplastifikatorom, bitno oprede-ljuje karakteristike betona.

Beton oznake C ima nešto sporiji prirast čvrstoće do starosti od oko 7 dana u odnosu na beton oznake B, dok docnije, prirast njegove čvrstoće postaje intenzivniji, tako da već pri starosti od 28 dana pokazuje najveće vrednosti čvrstoća. Beton oznake B u vremenu od 28 dana ima nešto nižu čvrstoću od betona C, dok je čvrstoća betona A u istom vremenu oko 40% manja od čvrstoće betona C.

Slika 3. Čvrstoća betona A, B i C u funkciji vremena

ZAKLJUČAK

Na osnovu svega izloženog, može se zaključiti da se znalačkom upotrebom dodataka betonu može značajno uticati na modeliranje karakteristika betona, kako u svežem, tako i u očvrslom stanju. Pri tome, neophodno je prethodnim probama odabrati procenat dodatka betonu i potvrditi njegovu kompatibilnost sa odredjenom vrstom cementa.

Ako se, na primer, superplastifikator kombinuje sa još nekim dodatkom betonu (ubrzivač, zaptivač, itd.) procenat dodatka i kompatibilnost sa odabranim superplastifikatorom takodje treba dokazati prethodnim probama na osnovu važećih standarda.

Na kraju treba istaći da ne treba očekivati da će se upotrebom dodataka betonu postići željeni kvalitet ako se po ostalim parametrima izrade betona nije pravilno postupilo. Dodaci betonu nisu neki čudotvorni proizvodi koji bi, na primer, poboljšali jošcement, ili omogućili da se od nepovoljne granulometrijske kompozicije napravi kvalitetan beton. Ako beton nema dobar granulometrijski sastav, ili je tokom ugradnje segregirao, nikakvi dodaci za povećanje nepropustljivosti betona neće koristiti. Upotreba dodatka betonu opravdana je samo onda kada su preduzete sve mere da se dobije kvalitetan beton, pa da se stručnom upotrebom dodataka betonu očekuje dalje poboljšanje.

Dodatke betonu ne treba primenjivati po svaku cenu, kao što ih ne treba apriori odbacivati.

Treba istaći i to da nema dodatka sa tako širokim spektrom dejstva kojim bi se mogle poboljšati sve željene osobine betona, tim pre što su neke od njih međusobno suprotne.

Mora se uvek znati šta pomoću dodataka betonu treba da se postigne i kakav će biti njhov uticaj na beton u svakom pogledu.

Na području modernog građevinarstva, dodaci betonu su nešto novo. Godinama je beton bio poznat kao mešavina cementa, agregata i vode. Danas se zna da se ovaj sastav može znalačkom i stručnom primenom dodataka betonu poboljšati, pa oni sve češće postaju četvrta komponenta betona.

Prema EN 934/2:2002 Hemijski dodaci za beton, malter i injekcione mase, tj. Admixtures for concrete, mortar and grout - Part 2: Concrete admixtures -Definitions, requirements, conformity, marking and labelling, po definiciji predstavljaju materije koje se dodaju za vreme procesa mešanja (spravljanja) betona u količini ne većoj od 5% u odnosu na masu cementa, da bi promenili svojstva betonske mešavine u svežem i/ili u očvrslom stanju.

HEMIJSKI DODACI BETONU PREMA EN 934/2

1. Hemijski dodaci reduktori vode/plastifikatori (Water reducing/plasticizing admixture)

2. Hemijski dodaci visokog stepena redukcije vode/superplastifikatori (High range water reducing/superplasticizing admixture)

3. Dodaci zadrživači vode (Water retaining admixture)

4. Hemijski dodaci aeranti (Air entraining admixture)

5. Hemijski dodaci ubrzivači vezivanja (Set accelerating admixture)

6. Hemijski dodaci ubrzivači procesa očvršćavanja (Hardening accelerating admixture)

7. Hemijski dodaci usporivači vezivanja (Set retarding admixture)

8. Hemijski dodaci zaptivači (Water resisting admixture)

9. Hemijski dodaci reduktori vode /plastifikatori sa efektom usporavanja vezivanja(Set retarding/water reducing/plasticizing admixture)

10. Hemijski dodaci visokog stepena redukcije vode/superplastifikatori sa efektomusporavanja vezivanja (Set retarding/high range water reducing/superplasticizing admixture)

11. Hemijski dodaci reduktori vode/plastifikatori sa efektom ubrzavanja vezivanja(Set accelerating/water reducing/plasticizing admixture).

Svojstvo Metoda ispitivanja Zahtevi 1 Homogenosta Vizuelno Homogenost bez tragova

segregacije.

2 Bojaa Vizuelno Uniformnost koja odgovara opisu proizvođača.

3 Aktivna

komponentaa

EN 480-6b IR spektar ne treba da pokaže značajnu promenu u odnosu na referentni spektar dat od strane proizvođača.

4

Zapreminska masa (samo za tečnosti)

ISO 758

D ± 0,03 ako je D > 1,10 D ± 0,02 ako je D ≤ 1,10 gde je D vrednost data od strane proizvođača.

5

Sadržaj suve materijea

EN 480-8c

0,95 T ≤ X < 1,05 T za T ≥ 20% 0,90 T ≤ X < 1,10 T za T < 20% T je vrednost koju daje proizvođač u % mase; X je rezultat ispitivanja u % mase.

Svojstvo Metoda ispitivanja Zahtevi

6 pH vrednosta ISO 4316 U opsegu koji navodi proizvođač ili ±1 od te vrednosti.

7

Uticaj na vezivanje pri maksimalnoj dozi

EN 480-2 sa maksimal-nom preporučenom do-zom na referentnom mal-teru sa 4 različite vrste cementa prema EN 480-1

Rezultati ispitivanja se prilažu.

8 Ukupan hlorad ISO 1158e ≤ 0,10% po masi, ili ne iznad procenta koji označava proizvođač

9 Hlor rastvoren u vodi (Cl)a

EN 480-10 ≤ 0,10% po masi, ili ne iznad procenta koji označava proizvođač

10 Sadržaj alkalija (Na2O ekvivalent)a

EN 480-12 Ne iznad procenta koji navodi proizvođač

11 Ponašanje prema koroziji

fg Bez pojave korozije na čeliku ugrađenom u beton

Svojstvo Referentni beton

Metoda ispitivanja Zahtevi

1 Redukcija vode




2 Čvrstoća pri pritisku


prEN 12390-3:1999 na 7 i 28 dana: na ispitivanoj mešavini ≥ 110% u odnosu na kontrolnu mešavinu

3 Sadržaj vazduha u svežem betonu


EN 12350-7 Povećanje do ≤ 2% na ispitivanoj mešavini u odnosu na kontrolnu mešavinu

Tabela 2. Specifični zahtevi za hemijske dodatke reduktorevode/plastifikatore (za istu konzistenciju)

Za spravljanje referentnog betona i maltera treba koristiti cement oznake CEM I, klase čvrstoće 42,5, u svemu prema ENV 197-1.

Upotrebljeni cement treba da sadrži 7-11% C3A (po masi), proračunatog iz hemijske analize u svemu prema EN 196-2.

Specifična površina cementa određena prema EN 196-6 treba da se kreće u granicama od 3200 cm2/g do 4000 cm2/g,.

REFERENTNI BETON I REFERENTNI MALTER

63 hemijski dodaci betonu only]

Documents