Beton napowietrzony – czym właściwie jest?

Mianem betonu napowietrzonego określa się specjalny typ betonu, do którego podczas procesu technologicznego wprowadzane jest powietrze. Uznaje się, że mieszanka betonowa zawierająca powyżej 4% powietrza pozwala na uzyskanie tworzywa mrozoodpornego. Pęcherzyki muszą być jednak wprowadzane w odpowiedni sposób – przy zachowaniu odpowiedniej wielkości, ilości i odległości pomiędzy cząsteczkami powietrza. Ważne, aby zastosowana domieszka była w pełni kompatybilna z cementem wykorzystanym do produkcji mieszanki. Okazuje się więc, że choć napowietrzanie betonu wydaje się pozornie proste, wymaga od wykonawców sporej wiedzy i doświadczenia.

Co daje napowietrzanie betonu?

Napowietrzanie mieszkanki betonowej ma za zadanie wprowadzić do struktury cementu dodatkowe pory powietrzne o właściwym kształcie, rozmiarze i rozmieszczeniu. Napowietrzenie określa się jednym z głównych procesów technologicznych mających na celu podniesienie odporności betonu na niszczące działanie mrozu.

Korozja mrozowa, czyli cykliczne zamrażanie i rozmrażanie, powoduje uszkodzenia struktury elementu wskutek zamarzania wody w porach kapilarnych betonu. Przemianie fazowej woda-lód towarzyszy zmiana objętości o około 9%. Ze względu na to, że cała kapilara jest wypełniona wodą, powstający lód nie ma wolnych przestrzeni na kompensację zwiększonej objętości. W wyniku tego wewnątrz tworzy się wysokie ciśnienie, które generuje naprężenia wewnętrzne. Ich wartości przekraczają poziom wytrzymałości betonu na rozciąganie, powodując uszkodzenie struktury konstrukcji.

Aby uniknąć zarysowań, złuszczeń i odprysków stosuje się beton napowietrzony, czyli materiał z dodatkiem domieszek napowietrzających. Ma to szczególne znaczenie zwłaszcza w Polsce, gdzie strefa klimatyczna warunkuje wielokrotne przechodzenie betonu przez 0°C. Oznacza to każdorazowe zwiększanie objętości wody w trakcie zamarzania – tym samym może mieć destrukcyjny wpływ na trwałość elementu.

Odpowiadając na pytanie, co daje napowietrzenie betonu, można stwierdzić, że wprowadzenie powietrza powoduje przede wszystkim poprawę mrozoodporności materiału. Oprócz tego wpływa też na:

• zwiększenie objętości zaczynu cementowego,
• obniżenie tarcia wewnętrznego,
• ułatwienie poślizgu między poszczególnymi ziarnami kruszywa,
• zmniejszenie tendencji do segregacji składników,
• poprawę urabialności mieszanki betonowej.

Na czym polega działanie domieszki napowietrzającej?

Wiele osób zastanawia się, na czym polega działanie domieszki napowietrzającej. Poprawne napowietrzenie betonu jest możliwe dzięki umieszczeniu drobnych, regularnie rozmieszczonych, sferycznych pęcherzyków powietrznych. Nie mogą one być ze sobą połączone i jednocześnie powinny przerywać system porów kapilarnych w betonie.

Prawidłowo napowietrzony beton powinien cechować się:

• zawartością powietrza na poziomie od 4 do 6%,
• jak największą zawartością mikroporów poniżej 0,3 mm,
• wskaźnikiem rozmieszczenia porów poniżej 0,2–0,25 mm.

Napowietrzenie mieszanki betonowej uzyskuje się poprzez zastosowanie domieszki napowietrzającej jako składnika kompozycji. Kontrolowane wprowadzanie porów powietrznych nie jest łatwe, ponieważ konieczne okazuje się precyzyjne określenie optymalnej ilości domieszki. Zalecane przez producenta przedziały dozowania są zazwyczaj dość szerokie, a efektywność w przypadku tego rodzaju produktu zależy od wielu czynników. Należy również pamiętać, że wprowadzenie dodatkowej ilości porów skutkuje obniżeniem wytrzymałości betonu na ściskanie. Każdy 1% dodatkowego powietrza powoduje spadek wytrzymałości na ściskanie o około 5-10%.

Co wpływa na napowietrzenie betonu?

Stosowanie domieszek napowietrzających jest jednym z najskuteczniejszych sposobów na zabezpieczenie betonu przed wpływem mrozu. Znajdują one zastosowanie wszędzie tam, gdzie na powierzchnię betonową oddziałują czynniki atmosferyczne. Należy pamiętać, że zawartość powietrza i rozkład porów zależy od kilku czynników. Oto one:

• intensywność mieszania – za krótki czas mieszania nie pozwala domieszce na wprowadzenie maksymalnej ilości powietrza przy wybranym dozowaniu. Z kolei za długi – w przypadku mieszalników dwuwałowych – może spowodować redukcję ilości powietrza. W większości przypadków wystarcza 75-sekundowy czas od momentu wprowadzenia domieszki napowietrzającej. Znaczenie ma również tempo obrotów – zbyt duże powoduje zwiększenie ilości wprowadzanego powietrza;
• konsystencja betonu – do uzyskania odpowiedniej aplikacji i działania domieszki konieczne jest zastosowanie wystarczającej ilości wody, z drugiej strony zbyt duża ilość wody spowoduje utratę powietrza;
• temperatura świeżego betonu – ze wzrostem temperatury obniża się ilość uzyskanego powietrza, a więc z jej wzrostem powinno zostać zwiększone dozowanie domieszki napowietrzającej;
• jakość domieszek napowietrzających – warto pamiętać, że rodzaj surowca i jego koncentracja nie zawsze świadczy o jakości danej domieszki;
• rodzaj cementu – pozytywne wyniki mrozoodporności uzyskuje się dla różnych rodzajów cementów pod warunkiem przeprowadzenia prawidłowego napowietrzenia;
• dodatki do betonu — odradza się wykorzystywanie popiołów lotnych w betonach napowietrzonych;
• dozowanie domieszek napowietrzających – na ostateczną zawartość i strukturę powietrza wpływa sposób wprowadzania domieszki do zarobu. Zaleca się jej dozowanie dopiero po wstępnym zmieszaniu kruszyw, cementu i wody.

Znajomość wpływu wyżej podanych czynników powinna ułatwić projektowanie i wykonywanie betonów napowietrzonych. Poszukując produktów wysokiej jakości, warto zdecydować się na ofertę sprawdzonych producentów z dziedziny chemii budowlanej. Duży wybór domieszek napowietrzających do betonu można znaleźć w asortymentach wielu firm. Skuteczność i trwałość przeprowadzonych procesów zależy od wszystkich wymienionych aspektów, co powinno zostać uwzględnione przed rozpoczęciem działań. Trzeba wiedzieć, że finalna mrozoodporność betonu napowietrzonego zależy w dużej mierze od jakości zastosowanych materiałów.