Domieszki do betonu – rodzaje, zastosowanie i ilości

Zgodnie z obowiązującą normą PN-EN 934-2 [1], domieszką nazywa się substancję wprowadzoną do mieszanki w ilości nieprzekraczającej 5% masy cementu. Taki zakres stanowi podstawę do projektowania receptur, które mogą kształtować wytrzymałość, trwałość oraz odporność betonu na działanie warunków atmosferycznych lub czynników korozyjnych.

Zastosowanie domieszek ma sens wyłącznie wówczas, gdy jest poparte wiedzą o współdziałaniu z cementem, kruszywem i wodą oraz świadomością, jak dany środek wpłynie na właściwości betonu w różnych warunkach.

Kompatybilność domieszek z określonym rodzajem cementu

Zróżnicowany skład mineralogiczny może sprawić, że jedna domieszka sprawdzi się lepiej w przypadku cementu portlandzkiego CEM I niż w przypadku odmian z wysoką zawartością dodatków mineralnych. Badania wstępne oraz próby technologiczne przed wdrożeniem rozwiązania w skali przemysłowej bywają zatem niezbędne. Równie istotne jest sprawdzanie momentu dodania domieszki do mieszanki betonowej. W niektórych przypadkach zaleca się wprowadzenie domieszki razem z wodą zarobową, a w innych dopiero po wstępnym wymieszaniu składników.

Jakie są domieszki do betonu?

Najczęstszą grupą stosowanych domieszek są superplastyfikatory i plastyfikatory, które poprawiają reologię mieszanki. Ich zadaniem jest umożliwienie redukcji wody zarobowej, co finalnie przekłada się na wyższe parametry stwardniałego betonu, w tym na wytrzymałość na ściskanie, szczelność i mrozoodporność. Mechanizm działania domieszek nowszej generacji, bazujący na rozdzielaniu ziaren cementu i zapobieganiu ich łączeniu w aglomeraty, wpływa znacząco na jednorodność świeżej mieszanki, a także wspomaga zagęszczenie i przepływ w szalunkach. W prefabrykacji i przy betonach samozagęszczalnych pojawia się możliwość całkowitego wyeliminowania wibrowania, co usprawnia technologię produkcji elementów, zwłaszcza tych gęsto zbrojonych bądź o skomplikowanych kształtach. Wysoka jednorodność i ciekłość betonu SCC pozwala też otrzymać jednolite powierzchnie wolne od pustek i ubytków. Istotne jest przy tym zachowanie pełnej kontroli nad dawkowaniem: stosowanie nadmiernych ilości niektórych plastyfikatorów może powodować zbyt silne spienienie mieszanki i pogorszenie jej parametrów wytrzymałościowych, a przyspieszacze wiązania bywają nieprzewidywalne, gdy dochodzi do nieplanowanych przerw technologicznych czy postoju pompy do betonu.

W warunkach zimowych osiągnięcie satysfakcjonujących parametrów betonu może być utrudnione bez zastosowania domieszek przyspieszających wiązanie i twardnienie. Dzięki temu możliwe jest zachowanie dotychczasowego tempa prac, uniknięcie nadmiernego wydłużania cykli pielęgnacyjnych, a zarazem dostosowanie się do rosnących wymagań ekologicznych. W ofercie rynkowej dominuje więc szeroka gama domieszek, m.in. na bazie krzemianów, azotanu wapnia czy innych związków ułatwiających rozwój wczesnej wytrzymałości, przy czym dużą wagę przykłada się do produktów pozbawionych chlorków z uwagi na kwestię ochrony zbrojenia.

Domieszki napowietrzające wciąż pozostają jednym z najpopularniejszych sposobów nadawania betonowi odporności na cykliczne zamarzanie i rozmarzanie. Mechanizm ich działania bazuje na wprowadzeniu i utrzymaniu w mieszance mikropęcherzyków powietrza. Tak ukształtowana struktura przyczynia się do przerwania kapilar, a przez to do zmniejszenia podciągania kapilarnego wody. Efektem jest zachowanie stosunkowo dobrych właściwości betonu w warunkach niskiej temperatury. Przy tego rodzaju domieszkach konieczna jest jednak wzmożona uwaga na etapie mieszania i wibrowania, gdyż zbyt długie zagęszczanie może prowadzić do utraty cennego napowietrzenia.

Nierzadko konieczne staje się też korzystanie z domieszek wielofunkcyjnych. Na przykład preparaty łączące w sobie cechy uplastyczniające i opóźniające wiązanie pozwalają skuteczniej sterować konsystencją i urabialnością w trakcie długiego transportu lub przy betonowaniu masywnych konstrukcji w wyższej temperaturze.

Ile domieszki do betonu?

Dokładne dozowanie zależy od wielu czynników, w tym od rodzaju domieszki, zaleceń producenta, specyfiki betonu i warunków jego zastosowania, przy czym jak to zostało wspomniane w pierwszej części artykułu, należy pamiętać, że ilość domieszki nie może przekraczać 5% masy cementu w mieszance betonowej [1]. Typowe dozowanie dla różnych domieszek wynosi:

• Plastyfikatory – 0,2–1,5% masy cementu,
• Superplastyfikatory – 0,5–2% masy cementu,
• Domieszki napowietrzające – 0,1–0,5% masy cementu (prowadzą do zawartości powietrza w betonie na poziomie 3–6%),
• Domieszki przyspieszające wiązanie – 1–3% masy cementu,
• Domieszki opóźniające wiązanie – 0,2–1% masy cementu,
• Domieszki uszczelniające – 0,5–2% masy cementu.

Jakie są domieszki opóźniające wiązanie betonu?

Domieszki opóźniające wiązanie betonu pełnią ważną funkcję wszędzie tam, gdzie konieczne jest dłuższe utrzymanie mieszanki w stanie plastycznym. Stosuje się je między innymi w wysokich temperaturach, przy betonowaniu masywnych elementów bądź w sytuacjach, gdy w procesie technologicznym mogą wystąpić nieplanowane przerwy. Ich głównym zadaniem jest wydłużenie czasu urabialności betonu, aby poszczególne warstwy mieszanki mogły zostać ułożone i zagęszczone bez utraty spójności.

Zaletą domieszek opóźniających wiązanie jest więc możliwość kontroli przebiegu robót w warunkach podwyższonej temperatury lub podczas dłuższego transportu mieszanki. Tego rodzaju substancje pozwalają zachować pożądaną ciekłość i urabialność, pomagając uniknąć przedwczesnego związania betonu, które mogłoby prowadzić do nieodwracalnych wad konstrukcji.

Wadą, o której wspomina się w kontekście domieszek opóźniających wiązanie, jest możliwość znacznego spowolnienia twardnienia betonu. Bywa to szczególnie widoczne w wyższych dawkach lub przy braku starannego dozowania. Może wówczas dojść do niekontrolowanego obniżenia wytrzymałości początkowej, a w skrajnych przypadkach także wytrzymałości końcowej. Dodatkowo, przedozowanie domieszek opóźniających może prowadzić do powstawania niepożądanych porów w betonie, które negatywnie wpływają na jego trwałość. Dlatego niezwykle istotne jest utrzymanie ściśle ustalonego stężenia domieszki, a także monitorowanie parametrów mieszanki w trakcie całego procesu betonowania i pielęgnacji.

Zatem jaką domieszkę stosuje się do betonu?

Wybór domieszki zależy od wymagań technologicznych i warunków środowiskowych stosowania betonu. Podstawowe rodzaje domieszek i ich wpływ na mieszankę betonową i stwardniały beton to:

• Plastyfikatory i superplastyfikatory – zmniejszają ilość wody zarobowej, poprawiają urabialność mieszanki, zwiększają szczelność i jednorodność betonu.
• Domieszki napowietrzające – wprowadzają mikropory powietrza, poprawiając odporność betonu na mróz.
• Domieszki przyspieszające wiązanie i twardnienie – skracają czas wiązania betonu i przyspieszają przyrost wytrzymałości początkowej, co może być wykorzystywane w warunkach niższych temperatur oraz w prefabrykacji, gdy zachodzi potrzeba szybszej produkcji.
• Domieszki opóźniające wiązanie – wydłużają czas wiązania betonu, co jest istotne w wysokich temperaturach lub podczas długiego transportu mieszanki.
• Domieszki uszczelniające – poprawiają wodoodporność betonu, zmniejszając jego nasiąkliwość.

Literatura
[1] PN-EN 934-2 Domieszki do betonu, zaprawy i zaczynu — Część 2: Domieszki do betonu — Definicje, wymagania, zgodność, oznakowanie i etykietowanie

[2] Łukowski P. Domieszki do betonu, „Inżynier Budownictwa”, 2007, Dostępny w Internecie: https://inzynierbudownictwa.pl/domieszki-do-betonu-2/ (dostęp: 04 marca 2025 r.)

[3] Michalik K., Sendecki P.: Domieszki do betonów w praktyce budowlanej, „Inżynier Budownictwa”, 2015, dostępny w Internecie: https://inzynierbudownictwa.pl/domieszki-do-betonow-w-praktyce-budowlanej/ (dostęp: 04 marca 2025 r.)

[4] Górczyński M., Owsiak D.: Domieszki stosowane w produkcji prefabrykatów betonowych, „Materiały Budowlane” 1/2024 (nr 617), s. 69–70. Dostępny w Internecie: www.materialybudowlane.info.pl (dostęp: 04 marca 2025 r.)