Stosowanie domieszek chemicznych do betonu w okresie niskich temperatur

Położenie geograficzne Polski i wynikający z niego wilgotny klimat kontynentalny zapewniają pracownikom firm budowlanych pełne spektrum wyzwań, z jakimi można mierzyć się przy wykonywaniu konstrukcji. Napięte harmonogramy i krótkie terminy, wymagają prowadzenia prac wykonawczych w niesprzyjających warunkach pogodowych, do których zaliczyć możemy niskie temperatury w okresie pomiędzy późną jesienią a początkiem wiosny. Szereg problemów do rozwiązania mają również producenci tych materiałów stosowanych w budownictwie, które są wrażliwe na oddziaływanie niskich temperatur. Mieszanka betonowa, a później twardniejący beton stanowią dobry przykład materiału, wobec którego należy stosować liczne zabiegi technologiczne, aby zapewnić warunki konieczne dla osiągnięcia wyspecyfikowanych parametrów.

Jednym z podstawowych składników mieszanki betonowej jest woda. Chemicznie czysta woda, osiąga maksymalną gęstość w 4°C. Gęstość wody gwałtownie spada w temperaturze 0°C podczas zamarzania. Roztwór wodny znajdujący się w porach kapilarnych betonu podobnie jak czysta woda również zwiększa swoją objętość podczas zamarzania. Jego większa objętość w stanie stałym powoduje wytworzenie ciśnienia zdolnego osłabić lub zniszczyć strukturę betonu. Woda stanowi substrat w hydratacji cementu będącej procesem egzotermicznym. Zamrożenie nawet części wody stanowi przeszkodę dla tego procesu chemicznego, podczas którego uwalniane jest ciepło, co stanowi dalsze zagrożenie w warunkach niskich temperatur. W wyniku postępującej hydratacji beton uzyskuje wytrzymałość. Powyżej pewnego krytycznego poziomu wytrzymałości, tj. ok. 5 [MPa] beton nie jest już tak wrażliwy na niską temperaturę. Do podstawowych sposobów ochrony mieszanki i betonu należeć będzie zatem utrzymywanie odpowiednio wysokiej temperatury oraz szybkości, z jaką zachodzi hydratacja cementu w betonie.

Do osiągnięcia powyższej wymienionych celów można posłużyć się metodami fizycznymi i chemicznymi.

Fizyczne podgrzewanie kruszywa i ogrzewanie wody zarobowej do zadanej temperatury powoduje, że mieszanka wysyłana z wytwórni betonu ma wyższą temperaturę.

Metodami chemicznymi można nazwać dobór właściwego cementu, o dużej dynamice uwalniania ciepła hydratacji, jak i dobór odpowiedniego zestawu domieszek chemicznych. W przypadku domieszek przyspieszających wiązanie i/lub twardnienie, niekiedy potocznie i nietrafnie nazywanych „przeciwmrozowymi”, składnik domieszki wpływa na temperaturę zamarzania wody lub przyspiesza reakcje hydratacji. Domieszka, która przyspiesza hydratację z jednej strony powoduje wzmożone uwalnianie ciepła, z drugiej zaś skraca czas do osiągnięcia wytrzymałości, powyżej której beton jest znacząco bardziej odporny na mróz. Do domieszek CEMEX Admixtures z tej kategorii zaliczyć można Isoxel 877 i Isola Isofrost KC45.

Nie tylko modyfikując dynamikę rozwoju wytrzymałości, ale i projektując wyższą wytrzymałość betonu przy zadanej dynamice jej przyrostu uzyskujemy pożądany efekt w postaci skrócenia newralgicznego okresu, w którym beton może łatwo ulec zniszczeniu w niskiej temperaturze. Niewielka ilość wody w stosunku do cementu, to także większe stężenie roztworu wodnego w betonie i dalsze obniżenie temperatury zamarzania. W tym zadaniu pomogą nowoczesne domieszki upłynniające CEMEX z linii Isoflow, umożliwiając produkcję betonu przy niskim wskaźniku wodno-cementowym (spoiwowym).

Osobną kwestią jest beton, dla którego wyspecyfikowano wymaganie mrozoodporności. Beton mrozoodporny projektowany jest poprzez odpowiedni dobór jakościowy i ilościowy składników mieszanki, z reguły z użyciem domieszek napowietrzających, takich jak CEMEX Admixtures Isosphere 60. Rozległe zagadnienie produkcji betonów mrozoodpornych wykracza poza zakres niniejszego artykułu.

Stosując domieszki chemiczne należy pamiętać, że same w sobie stanowią pomoc w uzyskaniu zamierzonego efektu, nie zaś gwarancję jego uzyskania. Należyte wyprodukowanie i dostarczenie nawet najlepiej zaprojektowanej mieszanki betonowej stanowi zaledwie połowę sukcesu – drugą połowę stanowić będzie właściwa pielęgnacja świeżo ułożonego betonu.

Wysokie tempo rozwoju cywilizacyjnego, stawia równie wysokie wymagania przed budownictwem. Oczekiwane szybkie tempo prac, efektywne wykorzystanie sprzętu i czasu pracowników, rotacja form i szalunków podyktowane są względami ekonomicznymi. Wymienione czynniki skłaniają firmy z sektora budowlanego do szukania nowoczesnych rozwiązań. Do takich zaliczyć można mieszanki betonowe współcześnie produkowane z użyciem zaawansowanych domieszek chemicznych.