Menu
Categories
Aditivi folositi la prepararea betoanelor
07/05/2007 * pentru structura constructiilor
Share

Aditivii sunt produse care intra in componenta betonului impreuna cu cimentul, apa si agregatele, fiind introdusi in amestec inainte sau in timpul omogenizarii (amestecarii) betonului. La noi in tara aditivii au fost utilizati si inainte de 1989 pentru anumite aplicatii speciale. Normativul C 140 prezinta retete de betoane cu anumite tipuri de aditivi, cum ar fi: flubet, disan, clorura de calciu etc.

Extinderea utilizarii aditivilor se justifica prin faptul ca betoanele rezultate au avantaje tehnice si economice deosebite, comparativ cu betonul neaditivat.

 

Aditivii, desi nu sunt intotdeauna ieftini, nu presupun obligatoriu cheltuieli suplimentare, deoarece utilizarea lor poate determina si anumite economii (de exemplu, in costul energiei necesare pentru compactare, in continutul de ciment din beton sau prin imbunatatirea durabilitatii betonului, fara a mai fi necesare alte masuri de siguranta).

Trebuie precizat ca, desi printr-o utilizare judicioasa aditivii imbuna­t­atesc calitatea materialului, acestia nu pot constitui un remediu pentru calitatea slaba a componentilor principali ai betonului, cauzata de greseli de dozaj, de operatiile de transport, de punere in opera si de compactare.

In general, aditivii sunt clasificati dupa rolul si influenta betonului proaspat si intarit. O clasificare dupa standardul britanic ASTM C 492-1992 al aditivilor este urmatoarea:

• Tip A – aditivi reducatori de apa;

• Tip B – aditivi intarzietori de priza;

• Tip C – aditivi acceleratori de priza;

• Tip D – aditivi reducatori de apa si intarzietori;

• Tip E – aditivi reducatori de apa si acceleratori;

• Tip F – aditivi reducatori de apa, foarte eficienti, denumiti si superplastifianti;

• Tip G – aditivi reducatori de apa, foarte eficienti si intarzietori, denumiti si superplastifianti si intarzietori.

In practica, aditivii sunt comercializati ca produse agrementate, iar prezentarea de reclama implica uneori multiple si variate avantaje. Unele dintre aceste avantaje se manifesta insa indirect, ca o consecinta a unor circumstante particulare. Din aceasta cauza, este foarte important ca, inainte de utilizarea lor, sa se inteleaga corect efectul specific al aditivilor. Mai mult, ASTM C494-1992 precizeaza ca efectul specific poate varia in functie de proprietatile si proportia celorlalti componenti din amestecul de beton. Proportia dife­ritilor aditivi, exprimata, de regula, in procente fata de cimentul din amestec, este recomandata de producator, dar de multe ori trebuie modificata in functie de conditiile concrete existente in teren.

Eficienta oricarui aditivi poate varia in functie de proportia sa in beton si, de asemenea, in functie de natura componentilor amestecului (in special, in functie de proprietatile cimentului).

Pentru unii aditivi, dozajul relevant este proportia de substanta uscata si nu cantitatea totala de lichid (solutie). In orice caz, cantitatea de apa adusa de solutia de aditivi trebuie considerata in cantitatea totala de apa de amestecare. Este important ca efectul aditivilor sa nu fie sensibil la variatii mici in proportia adaugata, deoarece aceste variatii apar accidental la prepararea betonului. Ceea ce trebuie subliniat este faptul ca utilizarea aditivilor nu poate substitui celelalte masuri necesare care trebuie luate in timpul executarii lucrarilor de constructii.

Principalele ratiuni pentru care se impune utilizarea aditivilor sunt:

• reducerea costului constructiilor;

• obtinerea mai eficienta a anumitor caracteristici, decat recurgand la alte mijloace;

• mentinerea calitatii betonului in timpul amestecarii, al transportului, punerii in opera si tratarii in diferite conditii de temperatura.

Proportia optima de aditiv poate fi determinata numai prin teste de labo­rator, avand, in mod evident, ca orientare recomandarile producatorilor. Principalele efecte ale aditivilor sunt cunoscute din literatura de specialitate, in articolul de fata prezentan­du-se doar anumite aspecte particulare de care trebuie sa se tina seama in cazul folosirii acestor tipuri de aditivi.

 

Aditivi reducatori de apa

Aditivii reducatori de apa sunt utilizati pentru:

• a micsoara cantitatea de apa de amestecare necesara in vederea producerii unui beton de o anumita tasare;

• a reduce raportul apa/ciment;

• a micsora cantitatea de ciment;

• a creste tasarea.

Aditivii reducatori de apa uzuali determina o scadere a cantitatii de apa cu 5%-10%.

Adaugand un aditiv reducator de apa in beton fara a micsora cantitatea de apa, se obtine o crestere a tasarii. Ceea ce este important de precizat este faptul ca in cazul celor mai multi aditivi reducatori de apa, prin adaugarea acestora in beton, se inregistreaza o scadere in timp a lucrabilitatii mai mare decat a betonului etalon fara aditivi. In astfel de situatii este necesar sa fie redusa durata de transport si punere in opera (fig. 1).

 

Aditivi mari reducatori de apa

Aditivii mari reducatori de apa (ASTM C494) prezinta proprietati specifice aditivilor din aceasta familie, avand totodata performante superioare. Sunt mari reducatori de apa si, prin utilizarea acestora, se pot obtine raporturi A/C scazute, rezistente ridicate ale betonului, chiar la tasari mari, putandu-se obtine o redu­cere a apei de pana la 12%-30%. Reducerea cantitatii de apa si a raportului A/C determina obtinerea unor performante deosebite ale betonului, cum ar fi:

• rezistente la compresiune mai mari de 70 MPa;

• atingerea unor rezistente mari la varste timpurii;

• reducerea permeabilitatii beto­nului, precum si alte avantaje asupra durabilitatii care decurg dintr-un raport A/C redus.

Aditivii mari reducatori de apa sunt, in mod evident, mai eficienti decat cei obisnuiti, in ceea ce priveste realizarea unor betoane cu tasari mari. Separarea apei este semnificativ mai redusa datorita cantitatii mici de apa utilizate. Aceasta poate conduce la dificultati in ceea ce priveste finisarea suprafetelor, in special in cazurile in care sunt conditii de mediu care favorizeaza o uscare rapida a betonului. Aditivii pot produce o scadere mai accelerata in timp a tasarii fata de betoanele fara aditivi.

De asemenea, poate avea loc o intarziere a timpului initial si final de priza, cu efecte asupra fisurarii betonului, in cazul in care nu se iau masuri eficiente de protectie si tratare.

 

Aditivi intarzietori de priza

O intarziere a prizei pastei de ciment se poate obtine prin adaugarea unui aditiv intarzietor, notat in continuare simplu „intarzietor“. In general, intarzietorii incetinesc si intarirea pastei de ciment, desi unele saruri pot accelera priza si, totodata, inhiba dezvoltarea rezistentelor mecanice fara sa modifice natura sau compozitia produsilor de hidratare.

Intarzietorii sunt utili in conditiile betonarii pe vreme calda, cand timpul normal de priza este scurtat din cauza efectului accelerator al temperaturii ridicate, ca si pentru prevenirea formarii unor imbinari neconsolidate.

In general, intarzietorii prelungesc perioada in care betonul proaspat poate fi transportat, pus in opera si compactat. Intarzierea intaririi determinata de acesti aditivi poate fi utila pentru executarea unor lucrari de finalizare arhitecturala a unor suprafete cu agregate aparente. Uneori, utilizarea intarzietorilor poate  influenta proiectarea structurilor (de pilda, in loc de construire segmentata se poate folosi turnarea masiva continua, printr-o  intarziere controlata a diferitelor sarje de turnare).

Nu se cunoaste cu exactitate mecanismul actiunii intarzietorilor. Se presupune ca ei modifica viteza de crestere a cristalelor sau morfologia acestora, prin adsorbtia lor pe suprafata peliculei de hidrocompusi, rapid formata la suprafata granulelor anhidre de ciment, prin aceasta diminuand viteza de crestere a nucleelor de hidroxid de calciu. Aceasta situatie determina o franare mai eficienta in avansarea reactiei de hidratare, comparativ cu cimentul neaditivat.

Actiunea este similara si pentru aditivii cu efect reducator de apa si intarzietor – de tip D, conform clasificarii ASTM.

Khalil si Ward au aratat ca relatia liniara intre caldura de hidratare si apa legata chimic nu este influentata de prezenta unor aditivi pe baza de lignosulfonat. Utilizarea intarzietorilor trebuie facuta cu multa atentie, deoarece dozati incorect, ei pot inhiba complet priza si intarirea betonului.

 

Aditivi acceleratori de priza

In primul rand, functia lor este de a accelera dezvoltarea timpurie a rezistentei betonului, adica a intaririi, desi, concomitent, ei pot accelera si priza betonului. Daca se cere o distinctie intre cele doua efecte ale aditivului, este util ca in agrement sa se faca precizari privind proprietatile de accelerare a prizei.

Acceleratorii pot fi folositi in conditii de betonare la temperaturi joase, in jur de -2 …-4 0C, la turnarea betonului in tipare sau in lucrari de reparatii urgente.

Alte avantaje ale utilizarii accele­ratorilor se concretizeaza in posibilitatea finisarii suprafetei betonului dupa un timp mai scurt, a aplicarii mai rapide a unor straturi de protectie, ca si posibilitatea de punere mai rapida in exploatare a elementelor respective.

Desi acceleratorii sunt de multe ori folositi in conditii de temperaturi foarte joase, ei nu sunt agenti antigelivi, acestia diminuand tempe­ratura de inghet a betonului, cu cel mult 2 0C. Astfel, la temperaturi foarte joase trebuie luate totdeauna masuri anti-inghet.

Cel mai uzual accelerator folosit timp de cateva decenii a fost clorura de calciu. Clorura de calciu este eficienta pentru accelerarea hidratarii silicatilor de calciu, mai ales a silica­tului tricalcic, probabil printr-o usoara modificare a pH-ului lichidului din pori sau drept catalizator al reactiei de hidratare.

Desi mecanismul actiunii sale nu este inca elucidat, nu exista indoieli ca aceasta substanta este un acce­lerator eficient si ieftin, dar prezinta dezavantajul generarii ionilor de clor in vecinatatea armaturii din otel, executand astfel o actiune puternic coroziva.

 

Aditivi plastifianti

Plastifiantii si superplastifiantii sunt, in fapt, aditivi mari reducatori de apa, in conformitate cu ASTM 1017. Acesti aditivi sunt adaugati in betonul prezentand o tasare si un raport A/C scazute sau normale, pentru a se realiza un beton cu tasare mare si, deci, foarte lucrabil. Betonul fluid nu necesita, in general, sa fie vibrat putin, fara a se produce fenomene de separare excesiva a apei sau segregari. Adaugarea in beton a unor aditivi plastifianti/ superplastifianti poate conduce la cresteri de tasari, de la 75 mm la circa 230 mm.

Betonul fluid este definit in ASTM C1017 ca fiind betonul cu tasare mai mare de 190 mm, astfel incat sa-si mentina proprietatile de coroziune.

ASTM C1017 prevede 2 tipuri de aditivi: tipul I – plastifianti si tipul II – plastifianti si intarzietori. Aditivii plastifianti sunt, in general, mai eficienti in producerea unor betoane fluide decat aditivii obisnuiti sau medii reducatori de apa. Efectul unor anumiti plastifianti consta in producerea de betoane fluide pentru o perioada de timp relativ redusa, de 30-60 min.; aceasta perioada este urmata de o pierdere rapida a lucrabilitatii (fig. 2).

Aceasta reducere a lucrabilitatii este influentata accentuat si de temperatura. Datorita acestei situatii, de multe ori se recomanda adaugarea aditivilor la locul punerii in opera a betonului. Timpul de priza a betonului poate fi accelerat sau intarziat in functie de compozitia chimica a aditivilor, proportia in care se adauga, interactiunea cu alti aditivi sau cu cimenturile utilizate. Anumiti plastifianti pot intarzia sfar­situl cu circa 4 ore. Dezvoltarea rezis­tentei lor in timp este comparabila cu cea a betoanelor obisnuite (fig. 3).

Chiar daca betoanele fluide nu separa total apa in exces, totusi unele cercetari au demonstrat ca, utilizand anumite tipuri de aditivi plastifianti, separarea apei a fost mai mare decat in cazul unor betoane etalon, la acelasi raport A/C. Dar, in acelasi timp, betonul continand plastifianti separa apa semnificativ mai putin, decat un beton etalon, la aceeasi tasare cu valori mari si continand o cantitate mai mare de apa. Betonul etalon cu tasare mare si raport apa/ciment scazut prezinta contractii mai mari decat un beton cu aceleasi caracteristici, la care s-au utilizat aditivi plastifianti.

 

Aditivi superplastifianti

Superplastifiantii sunt aditivi cu efect reducator de apa mult mai puternic decat aditivii discutati in paragraful precedent. De regula, superplastifiantii sunt mult diferiti in ceea ce priveste natura lor si permit obtinerea de betoane care, atat in stare proaspata, cat si dupa intarire, sunt substantial diferiti comparativ cu betoanele obtinute folosind aditivi de tip A – E. Din aceasta cauza, in ASTM C 494-92, superplastifiantii sunt clasificati separat, avand ca efect principal reducerea de apa de ordin superior, dar aceasta denumire este prea lunga si complicata. Pe de alta parte, trebuie admis ca denumirea de superplastifiant seamana a „super“-comercialism, dar a devenit larg acceptata si are cel putin meritul de a fi scurta si concisa.

Superplastifiantii sunt polimeri organici solubili in apa. Se obtin in procese complexe de polimerizare cu scopul de a realiza lanturi lungi cu masa moleculara mare. Prin urmare, sunt relativ scumpi. Pe de alta parte, fiind fabricati pentru un scop anume, caracteristicile lor privind lungimea lantului si un grad de reticulare mai redus pot fi optimizate.

Majoritatea superplastifiantilor se prezinta sub forma de saruri de sodiu, dar se produc si saruri de calciu care au insa o solubilitate mai mica. O consecinta a utilizarii sarurilor de sodiu este faptul ca introduc alcalii suplimentare in beton, ceea ce poate fi daunator pentru hidratarea cimentului si poate favoriza o eventuala reactie alcalii – agregat. Din aceasta cauza continutul de sodiu din aditiv trebuie cunoscut.

Actiunea principala a moleculelor lungi consta in infasurarea lor in jurul particulelor de ciment, conferindu-le o incarcare negativa mare, asa incat se resping reciproc. Aceasta determina deflocularea si dispersarea particulelor de ciment. Imbunatatirea lucrabilitatii ce rezulta din aceasta poate fi valorificata in doua moduri: prin producerea de beton cu o lucrabilitate foarte mare sau cu rezistente mecanice foarte mari.

A doua cale de folosire a superplastifiantilor consta in obtinerea unor betoane de lucrabilitate normala, dar care dezvolta rezistente mecanice foarte mari datorita unei diminuari importante a raportului apa/ciment. S-au folosit rapoarte apa/ciment reduse pana la 0,2, obtinandu-se betoane care, dupa 28 de zile dezvolta rezistenta la compresiune de aproximativ 150 Mpa. In general, superplastifiantii pot reduce necesarul de apa cu 25%-35%, fara a modifica lucrabilitatea betonului, determinand o crestere a rezistentei betonului intarit dupa 24 de ore cu 50%-75%; dupa perioade de intarire mai scurte, cresterea de rezistenta poate fi chiar si mai mare. Au fost preparate amestecuri care au dezvoltat, dupa 7 ore de intarire, rezistente la compresiune de 30 Mpa. In conditii de intarire prin aburire sau autoclavizare se pot obtine rezistente initiale si mai mari.

 

Bibliografie

1. Cod practic pentru executarea lucrarilor de beton, beton armat si beton precomprimat. Indicativ NE 012-99. Buletinul Constructiilor nr. 8-9, Bucuresti, 1999.

2. S.R. EN. 934-2 / 2003. Aditivi pentru beton, mortar si pasta. Partea 2: Aditivi pentru beton; Definitii, conditii, conformitate, marcare si etichetare.

3. S.R. EN. 934-4 / 2003. Aditivi pentru beton, mortar si pasta. Partea 4: Aditivi pentru paste pentru cabluri pretensionate; Definitii, conditii, conformitate, marcare si etichetare.

4. S.R. E.N. 934 – 6 / 2001. Aditivi pentru beton, mortar si pasta. Partea 6: Esantionare, control si evaluarea conformitatii.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 26 – mai 2007

Autori:
Nicolae FLOREA,
Petru MIHAI –  Universitatea Tehnica „Gh. Asachi“ – Iasi
Danut-Viorel GAMAN – Inspectoratul de Stat in Constructii – Iasi

 



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share
Lasă un răspuns
**** *