By
Er. KAUSHAL KISHORE
Materials Engineer, Roorkee
NIEZBĘDNOŚĆ UTWARDZANIA
Konieczność utwardzania wynika z faktu, że hydratacja cementu może zachodzić tylko w kapilarach wypełnionych wodą. Dlatego też należy zapobiegać utracie wody przez odparowanie z kapilar. Odparowanie wody z betonu, wkrótce po jego ułożeniu, zależy od temperatury i względnej wilgotności otaczającego powietrza oraz od prędkości wiatru nad powierzchnią betonu. Utwardzanie jest niezbędne w produkcji betonu, aby mieć pożądane właściwości. Wytrzymałość i trwałość betonu będzie w pełni rozwinięta tylko wtedy, gdy jest on prawidłowo utwardzony. Ilość wody zarobowej w betonie w czasie układania jest zwykle większa niż wymagana do hydratacji, która musi być zachowana do utwardzania. Jednak nadmierna utrata wody przez odparowanie może zmniejszyć ilość zachowanej wody poniżej tego, co jest konieczne do rozwoju pożądanych właściwości. Potencjalnie szkodliwym skutkom parowania należy zapobiegać albo przez zastosowanie wody, albo przez zapobieganie nadmiernemu parowaniu.
METODA UTWARDZANIA
Dwa systemy utrzymywania zadowalającej zawartości wilgoci to: (1) ciągłe lub częste stosowanie wody przez sadzawki, natryski, pary lub nasycone materiały pokrywające, takie jak maty z burapsu lub bawełny, dywaniki, ziemia, piasek, trociny i słoma. (2) zapobieganie nadmiernej utracie wody z betonu, poprzez zastosowanie błonotwórczej mieszanki utwardzającej do świeżo położonego betonu. Utwardzanie wodą nie chłodniejszą o więcej niż 11 stopni C od betonu jest jednym z najbardziej efektywnych sposobów utwardzania betonu. Utwardzanie należy rozpocząć jak najszybciej po wylaniu betonu. Wszelkie opóźnienia w utwardzaniu będą prowadzić do odparowania wody zarobowej, a wczesne wysychanie może prowadzić do skurczu i pękania betonu. Jednak w praktyce, na niektórych budowach, regularne dostawy wody pitnej do utwardzania może nie być dostępne lub może to być niewygodne i ekspansywne. W takich miejscach zaleca się stosowanie mieszanki do utwardzania betonu zamiast utwardzania wodą.
KOMPOZYTY DO UTWARDZANIA BETONU
Mieszanka do utwardzania betonu składa się głównie z wosków, żywic naturalnych i syntetycznych oraz rozpuszczalników o wysokiej lotności w temperaturach atmosferycznych. Związek ten tworzy warstwę zatrzymującą wilgoć wkrótce po nałożeniu na świeżą powierzchnię betonu. Białe lub szare pigmenty są często włączone w celu zapewnienia odbicia ciepła, i aby związek widoczny na strukturze w celu kontroli. Związek utwardzający nie powinien być stosowany na powierzchniach, które mają otrzymać dodatkowy beton, farbę lub dachówkę, które wymagają pozytywnego wiązania, chyba że wykazano, że membrana może być zadowalająco usunięta przed kolejnym zastosowaniem, lub że membrana może służyć zadowalająco jako podstawa do późniejszego zastosowania.
Związek powinien być stosowany w jednolitym tempie. Typowe wartości pokrycia wynoszą od 0,20 do 0,25 m2/lit. Związek utwardzający może być nakładany w dwóch aplikacjach pod kątem prostym do siebie za pomocą opryskiwacza ręcznego lub mechanicznego zwykle przy ciśnieniu około 0,5 do 0,7 MPa. W celu uzyskania maksymalnego efektu na otwartych powierzchniach betonowych, mieszankę należy nakładać po wykończeniu i jak tylko zniknie wolna woda na powierzchni i nie będzie ona widoczna, ale nie tak późno, aby płynna mieszanka utwardzająca została wchłonięta przez beton.
Po usunięciu form, odsłonięta powierzchnia betonu powinna być natychmiast zwilżona wodą i utrzymywana w stanie wilgotnym do czasu nałożenia mieszanki utwardzającej. Tuż przed nałożeniem, beton powinien osiągnąć jednolicie wilgotny wygląd bez wolnej wody na powierzchni, a następnie należy natychmiast rozpocząć nakładanie mieszanki. Bardzo dobrze sprawdza się na dużych powierzchniach betonu, które są bezpośrednio narażone na działanie promieni słonecznych, silnych wiatrów i innych czynników środowiskowych. Może być stosowany do utwardzania:
- Betonowych chodników, pasów startowych na lotniskach, pokładów mostów, podłóg przemysłowych.
- Wyłożenia kanałów, zapór i innych konstrukcji związanych z nawadnianiem.
- Areny sportowe i lodowiska.
- Prefabrykowanych elementów betonowych
- Płyt dachowych, kolumn i belek
- Kominów, wież chłodniczych i innych wysokich konstrukcji.
BADANIE KOMPOZYTU UTWARDZAJĄCEGO
Mieszanka utwardzająca powinna być badana zgodnie z ASTM w zakresie następujących badań:
a) Retencja wody – Badanie należy przeprowadzić zgodnie z metodą badania C 156.
b) Współczynnik odbicia światła – określić współczynnik odbicia światła dziennego białej pigmentowanej mieszanki zgodnie z metodą E 97.
c) Czas schnięcia – badanie należy przeprowadzić zgodnie z normą ASTM C 309 pkt 10.3
d) Długotrwałe wiązanie – do rutynowych badań należy stosować metodę D 1309. W przypadku wątpliwości należy stosować metodę D 869.
e) Zawartość niewulfitów – Badanie zgodnie z metodą D 1644 metoda 4.
BADANIE EKSPERYMENTALNE
Z betonu o wskaźniku w/c 0,6, 0,5 i 0,4 odlano kostki o wymiarach 15 cm, po dziewięć kostek z każdego wskaźnika w/c. Po odlaniu kostki pozostawiono na otwartej przestrzeni, zgodnie z identycznymi warunkami panującymi na naszych lokalnych placach budowy. Z otwartej powierzchni kostek, gdy zniknął połysk powierzchni, wyodrębniono losowo 3 kostki o każdym stosunku w/c w celu nałożenia mieszanki utwardzającej. Po 24 godzinach wszystkie 27 kostek rozformowano, 3 kostki o każdym stosunku w/c trzymano na wolnym powietrzu. Pozostałe zestawy 3 kostek również trzymano w tym samym miejscu, ale przykryte mokrymi workami gunny. Utwardzano je przez 7 dni, zraszając wodą worki gnilne. Po tym czasie zaprzestano utwardzania. Kostki, które zostały zidentyfikowane do nałożenia mieszanki utwardzającej były również przechowywane w tym samym miejscu. Związek utwardzający nałożono pędzlem na pozostałe 5 powierzchni tych kostek.
Wszystkie kostki pozostawiono w tym samym otwartym miejscu przez 27 dni. Po tym czasie powierzchnie kostek powleczone związkiem utwardzającym oczyszczono gorącą wodą. Następnie wszystkie kostki zostały całkowicie zanurzone w czystej wodzie na 24 godziny, a następnie poddane badaniom w stanie nasyconej nawierzchni suchej. W tym okresie nie było opadów deszczu. Temperatura dzienna wynosiła od 34oC do 39oC, a temperatura nocna od 20oC do 27oC. Wyniki badań podano w tabeli 2.
WNIOSKI
1. Mieszanka do utwardzania betonu, pod warunkiem, że nie jest przebita lub uszkodzona, będzie skutecznie zapobiegać odparowaniu wody z betonu, ale nie pozwoli na wniknięcie wody w celu uzupełnienia ubytków powstałych w wyniku samoczynnego wysychania.
2. Na większości placów budowy, utwardzanie na mokro jest często stosowane tylko z przerwami, więc w praktyce mieszanka do utwardzania może prowadzić do lepszych wyników.
3. Tam, gdzie utwardzanie wodą jest niewygodne lub woda pitna do utwardzania nie jest dostępna, uszczelnienie świeżych powierzchni betonowych mieszanką utwardzającą jest najlepszym sposobem utwardzania.
Tablica – 1: ASTM C-309 specyfikacja mieszanki utwardzającej
| S.No. Szczegóły badania
1. Retencja wody – Utrata wody Po 72 godzinach w kg/m2 2. Współczynnik odbicia 3. Czas schnięcia |
Wymagania wg ASTM C-309
Nie więcej niż 0,55 Kg/m2 Białopigmentowana mieszanka badana zgodnie z niniejszą specyfikacją powinna wykazywać. Współczynnik odbicia światła dziennego/światła nie mniejszy niż 60% współczynnika odbicia tlenku magnezu. Nie więcej niż 4 godziny. |
Tabela – 2: Średnia wytrzymałość na ściskanie kostki
| Sl.
Nr. |
Stan utwardzenia |
Stosunek W/C | OPC 43 Grade Kg/m3 | 28-dni wytrzymałość na ściskanie N/mm2 |
| W powietrzu | ||||
| Utwardzane na mokro | ||||
| Mieszanka utwardzająca (Roffcure WB 2) | ||||
| Na powietrzu | ||||
| Uzdrawianie na mokro | ||||
| Mieszanka utwardzająca (Roffcure WB 2) | ||||
| W powietrzu | ||||
| Utwardzany na mokro | ||||
| Mieszanka utwardzająca (Roffcure WB 2) |
1.Birt, J.C., Curing concrete – an appraisal of attitudes, practices and knowledge. CIRIA Rep. 43, 1981, 31, pp.
2.R. Shalon and D. Ravina, Studies in concreting in hot countries RILEM Int. Symp. On concrete and reinforced concrete in Hot countries, Haifa, July, 1960.
3.ASTM C-156, Standard Test Method for water retention by concrete curing materials.
4.ASTM C-309, Standard specification for liquid membrane-forming compound for curing concrete.
5.Kishore Kaushal – Seminar on Construction Admixtures, School of Building Science & Technology, Ahmedabad, December 17, 1994, pp. 110-112.
We at engineeringcivil.com are thankful to Er. Kaushal Kishore za przedłożenie artykułu na temat mieszanki utwardzającej beton. Będzie to bardzo pomocne dla kolegów inżynierów budownictwa i odpowie na wiele pytań, które pojawiają się z powodu różnych problemów związanych z utwardzaniem betonu.