Utjecaj zračnih pora na kvalitetu betona

Trajnost betona – Utjecaj zračnih pora na kvalitetu betona

U ovom broju članku detaljno razrađujemo otpornost betona na utjecaj smrzavanja i smrzavanja-soli, temeljem ispitivanja sadržaja, veličine i rasporeda zračnih pora u betonuUmjetnim uvlačenjem zraka u beton nastaju pore, koje imaju funkciju smanjenja naprezanja od hidrostatskog tlaka, koji nastaje kao posljedica smrzavanja vode. Uvučene pore (umjetne) mogu biti djelotvorne samo u slučaju jednolike raspodjele, da nisu ispunjene vodom nego zrakom te da učestalo presijecaju kapilare u strukturi betona. Otpornosti betona na smrzavanje najviše doprinose pore veličine < 30 µm.

Raspored i veličina zračnih pora

Da bi se postigli opisani učinci umjetnih zračnih pora u betonu potrebno je u svježe mješavine betona dodavati aditive naziva \’aeranti\’ ili uvlačivači zraka. Beton s aerantom dobro je koncipiran u slučaju ako sadržaj zračnih pora u betonu odgovara propisanom koeficijentu rasporeda i veličine zračnih pora koje se određuju u svježem betonu, a prema europskoj normi oznake EN 12 350-7.Za klasifikaciju stupnja otpornosti betona na smrzavanje i smrzavanje-sol, koristi se određen koeficijent rasporeda i veličine zračnih pora. Uz ukupan sadržaj zračnih pora, kao relevantne veličine uzimaju se koeficijent poroziteta L 300 (sadržaj zračnih pora < 30 µm) i faktor razmaka pora \’AF\’.Faktor razmaka pora AF je vrijednost uzeta iz idealnog pornog sustava za razmak jedne točke u cementnom kamenu do najbliže umjetne zračne pore. Sadržaj zračnih pora određuje se brojenjem pora u očvrsnutom betonu. Za spomenutu namjenu koristi se uređaj naziva \’air void analyzer\’. Ovim aparatom može se ispitivati sadržaj zračnih pora i u svježem betonu, ali kao približne vrijednosti.Ispitivanje otpornosti betona na djelovanje smrzavanja-soli provodi se ubrzanom metodom kontrole, na način da se agresivni utjecaj povećava snižavanjem temperature smrzavanja i povećanjem brzine odmrzavanja. Efekt uvođenja novih materijala u sastav betona s izradom usporednih sastava bez tih materijala, može se dokazati povećanje otpornosti na smrzavanje-sol. Dakle, nema univerzalnog recepta za optimalan sastav betona otpornog na smrzavanje-sol. Takav optimalan sastav može se dokazati samo empirijski.Postoje tri metode za kontrolu utjecaja smrzavanja na zaštitni sloj betona. To je tzv. plate ispitivanje (švedski postupak). Alternativni postupak je s kockom. Probni uzorci se izlažu cikličkom utjecaju smrzavanja i odmrzavanja ili, pak, smrzavanju-soli. Kao kontrolna tekućina koristi se otopina destilirane vode s tri posto NaCl.Kod postupka ispitivanja otpornosti na smrzavanje-sol, mjeri se postotak gubitka mase ispitnog uzorka ili vizualnim praćenjem oštećenja površine uzorka na koji je aplicirana opisana agresivna otopina. Spomenutim ispitivanjima dokazan je pozitivan utjecaj aeranata na otpornost betona na smrzavanje ili utjecaj smrzavanja-soli.Kod djelovanja smrzavanja uočen je pad dinamičkog E modula. No, ovaj postupak se ne koristi za valoriziranje otpornosti betona na smrzavanje.

Smjernice za otpornost na smrzavanje

Temeljem dugogodišnjeg praktičnog iskustva propisani su minimalni zahtjevi za sastav betona za svaki razred izloženosti agresiji (opisano u prošlom broju). Primjerice, kod razreda izloženosti XF1, beton je izložen samo utjecaju smrzavanja jer je riječ o vertikalnim betonskim površinama, dok je kod razreda izloženosti oznake XF3 beton izložen također kiši i smrzavanju, ali na horizontalnim betonskim površinama. Ove se smjernice odnose uglavnom na betonska pročelja, koja su rijetko izložena kritičnom stupnju zasićenosti vlagom. Kod spomenutih konstruktivnih elemenata dovoljno je ograničiti vodocementni faktor (w/c) na vrijednost maksimalno 0,60. Pritom treba paziti da i agregat za izradu betona zadovoljava sve uvjete otpornosti na smrzavanje prema aktualnim važećim normama. Kod razreda izloženosti oznake XF3 treba koristi beton sastava s vodocementnim faktorom w/c = 0,5, a ako se koristi aerant, w/c može iznositi 0,55.

Smjernice za otpornost na smrzavanje-sol

Za betone otporne na smrzavanje-sol predviđena su dva razreda izloženosti. To je razred izloženosti oznake XF2, koji je prisutan na vertikalnim površinama na prometnicama zasićenim vlagom i razred izloženosti oznake XF4, na betonskim kolnicima i mostovima.Isto kao kod razreda izloženosti XF3, može se koristiti beton razreda izloženosti XF2 s aerantom i vodocementnim faktorom w/c < 0,55 ili, pak, nešto gušći beton bez aeranta s w/c< 0,50. Još veći zahtjevi postavljaju se na beton razreda izloženosti oznake XF4. Kod ovog betona ne smije se koristiti vodocementni faktor w/c > 0,50 i neophodno je potreban umjetno uvučen zrak u vidu mikropora (sadržaj mikropora > četiri posto zapremine). U praksi je dokazano da se otpornost na smrzavanje-sol postiže i bez dodatka aeranta, kod betona zemno-vlažne konzistencije s vodocementnim faktorom w/c < 0,40. Za agregat za izradu spomenutog betona postavljeni su oštriji zahtjevi za otpornost na smrzavanje-sol. Preporuke za izradu kvalitetnih sastava dati su u tablici 1.

Dodaci betonu: Aeranti

Aeranti su dodaci betonu čija je zadaća povećati sadržaj zraka u betonu i time povećati otpornost betona na smrzavanje ili na djelovanje smrzavanja-soli. Aerirajući dodaci su materijali koji sadrže molekularne grupe s hidrofilnim (privlače vodu) i hidrofobnim (odbijaju vodu) djelovanjem. Spomenute molekule imaju sposobnost da u kontaktu s vodom stvaraju sitne zračne pore. Zračne pore u betonu povećavaju otpornost betona na smrzavanje, odnosno djelovanje smrzavanja i soli te utječu na vodonepropusnost betona pomoću tzv. \’efekta kugličnog ležaja\’. Opis porijekla i djelovanja aerirajućih supstanci dati su u tablici 2.Za zahtjevanu otpornost betona na smrzavanje ili smrzavanje-sol postoji koeficijent sadržaja pora u betonu koji se postiže dodavanjem aeranta. Koeficijent sadržaja zraka određuje se mjerenjem sadržaja mikropora – L300 (vidljivo u dijagramu) i faktora razmaka pora AF. Faktor razmaka pora AF je teoretski najmanji razmak između dvije susjedne mikropore, mjeren od ruba do ruba. U tablici 3. su date upute za pripremu svježeg betona s uvučenim zrakom. Zahtjevani sadržaj zračnih pora u očvrslom betonu u korelaciji s faktorom razmaka pora dan je u tablici 4.

Faktori za stvaranje zračnih pora

Osnovni faktori utjecaja na stvaranje zračnih pora u betonu su:

  • sadržaj finih čestica (pijesak ili \’filer\’ čestica < 0,125 mm)
  • sadržaj finog morta u mješavini
  • način miješanja i trajanje miješanja betona (najmanje 45 sekundi)
  • konzistencija betona (sadržaj zraka se povećava s konzistencijom
  • temperatura betona
  • vrijeme transporta
  • utjecaj ispitivanja (mjesto i način ispitivanja)
  • način ugradnje betona (crpka, kibla)
  • način zgušnjavanja – kompaktiranja (površinsko i dubinsko vibriranje)
  • vrsta cementa
  • kvaliteta drugih aditiva i dodanih materijala (leteći pepeo i slično)
  • vrijeme – moment dodavanja aeranta.

Upute za uporabu aeranata

 

Aerant se ne smije predozirati jer dolazi do stvaranja prevelikog, a ne optimalnog sadržaja zračnih pora. Kod povećanja sadržaja zraka za jedan posto u odnosu na projektiran sastav, dolazi do pada projektirane čvrstoće betona za 1,5 do 2,0 N/mm2.Kod kombinirane uporabe aditiva, primjerice s plastifikatorima i superplastifikatorima, treba paziti da su spomenuti dodaci kompatibilni s korištenim aerantom. U tablici 5. dati su podaci o efektivnoj supstanci aeranta te način njihovog djelovanja i primjene. (M. M. Č.)

Izvor: PRO Gradnja