Aditivii pentru beton sunt substanţe care acţionează în mod fizico  chimic in reacţia cu cimentul.În mod obişnuit se găsesc în formă lichidă şi nu în formă de pulbere, deoarece  lichidul se dispersionează mult mai uşor in masa betonului.

Se adaugă la cantităţi mici (max.5% din cantitatea de  cimentului) :

• În timpul preparării betonului neapărat împreună cu apa de amestecare sau
• La betonul semiumed  cu puţin înaintea betonării, întrucât trebuie luate măsuri pentru o bună amestecare la turaţii înalte a vehiculului de amestecare de minimum 4-5 minute.

Aditivii pentru beton oferă diverse îmbunătăţiri :

• La betonul proaspăt facilitează transportul,pomparea si obtinerea unei  lucrabilitati  mai  bune sau /şi
• La betonul întărit, îmbunătăţind în principal rezistenţa sa mecanică,  criteriu  ce  influenţează pozitiv siguranta si durabilitatea construcţiilor structurale.

În ţările UE referitor la aditivii pentru beton se aplică standardul ΕΝ 934-2 Aditivi pentru beton, mortar şi pasta-Partea 2:Aditivi pentru beton- Definiţie, conditii, conformitate, marcare si etichetare.

Conform directivei comunitare 89/106/CEE despre Produse de Construcţii (in Romania aceasta directiva fiind preluata  prin H.G. 622 /2004 - Conditii de introducere  pe piata a produselor  pentru constructii)  acest standard a fost armonizat în mod obligatoriu cu legislaţia tuturor statelor membre ale UE, şi în consecinţă este în vigoare ca standard naţional pe plan european.Deci aditivii pentru beton trebuie conformaţi cu cerinţele standard-ului EN 934-2 iar acest fapt să fie indicat prin marcajul  CE.

Aditivii sunt caracterizati prin eficacitatea lor, adică eficienţa lor conform destinaţiei de utilizare. In afara unei acţiuni principale, un aditiv poate avea mai multe acţiuni secundare (eficacitate multiplă).

Conform  standardului EN 934-2 aditivii pentru beton sunt clasificaţi în 11 tipuri ,  dintre care 8 au eficacitate simplă iar 3 au eficacitate dublă.

Cerinţele standard-ului pentru aditivi se disting în cerinţe generale  care se aplică asupra tuturor tipurilor şi se referă la proprietăţi fizico - chimice (vezi Tabelul 1) şi cerinţe speciale  pentru fiecare tip aparte (vezi Tabelurile 2 până şi 12).

Pe marcajul  CE este  obligatoriu de indicat  numarul tabelulului ( ex : T 2 ) , cu cerinţele căruia trebuie conformat fiecare aditiv.Este bine ca utilizatorul să caute la care tip se referă tabelul respectiv, deoarece în aşa fel va face o comparaţie reală a  produselor  concurente.De multe ori în descrierea tipului produsului este înscripţionată în mod eronat numai acţiunea sa principală ex.  puternic reductor de apă / superplastifiant , deşi se raportează corect la tabelurile 11.1 şi 11.2, care înseamnă că acest produs este concomitent şi puternic reducator  de apa / intârzietor de priză a betonului !

Aici se pune:

a)  problema informării tehnice corecte, deoarece întârzierea poate fi nedorită ex. la construcţia de pardoseală industrială  şi

b) problemă de concurenţă neloială şi inducere in eroare,deoarece un superplastifiant si un întârzietor este în mod cert mai scump decât un Întârzietor-superplastifiant.

Prezentăm in continuare tipurile de aditivi cu tabelurile corespunzătoare de cerinţe speciale a standardului EN 934-2.

1. Reductor de apă / Plastifiant (Tabelul 2)

Aditiv care permite reducerea conţinutului de  apă a   betonului fără ca totuşi să fie redusă lucrabilitatea sau care creşte  fluiditatea (lucrabilitatea) fără adăugare de apă. Este vorba în principiu despre o acţiune de  plastifiere, care are rezultat diferit dacă    adăugarea se efectuează în timpul preparării sau la un betonul semiumed la care adaugarea de apa si aditiv se fac in autobetoniere la  locul de  punere in opera ( distante  foarte mari intre statii de betoane  si  locul de punere in opera -100 - 200 Km)

Principalii componenţi activi ai acestor aditivi sunt substanţele tensoactive. Aceste substanţe sunt absorbite pe particule de ciment, conferindu-le o sarcină superficială negativă, care determină respingerea declasând fenomenul de defloculare, prin care se produce stabilizarea dispersării lor, şi respingerea bulelor de aer, care nu se mai pot ataşa de particulele de ciment. Deoarece fenomenul de floculare blochează o parte din apa amestecului şi, în plus, suprafeţele de contact între particulele de ciment nu participă la hidratarea timpurie, aditivii reducători de apă determină creşterea suprafeţei cimentului care participă la hidratarea iniţială şi, în plus, măresc cantitatea de apă disponibilă pentru reacţiile de hidratare.

Încărcarea electrostatică determină formarea, în jurul fiecărei granule de ciment, a unui film de molecule de apă orientate, prin care se împiedică o apropiere prea strânsă a particulelor între ele (fig.1). În acest caz, particulele prezintă o mobilitate mai mare, iar apa nemaifiind captată în formaţiuni floculate, devine disponibilă pentru a lubrifia amestecul, ceea ce îmbunătăţeşte lucrabilitatea sa. Cum efectul de dispersie a particulelor de ciment determină expunerea contactului cu apa şi deci hidratării timpurii a unei suprafeţe de ciment mai mari, se constată o creştere a rezistenţei mecanice a betonului cu o viteză mai mare , comparativ cu un beton având acelaşi raport A/C, dar preparat fără aditivi reducători de apă .

Fig. 1.  – Modul de acţiune al aditivilor reducători de apă

O distribuţie mai uniformă a cimentului dispersat în masa de beton poate contribui, de asemenea la dezvoltarea unor rezistenţe mecanice mai mari, deoarece procesul de hidratare este favorizat. Deşi aditivii reducători de apă influenţează viteza hidratării cimentului, natura produşilor de hidratare rămâne neschimbată , la fel ca şi caracteristicile structurale ale pietrei de ciment. În consecinţă, utilizarea aditivilor reducători de apă nu modifică rezistenţa betonului la îngheţ-dezgheţ , cu condiţia ca raportul A/C să nu crească odată cu utilizarea de aditivi.

Un alt aspect ce trebuie avut în vedere la folosirea aditivilor este pericolul segregării betonului şi al separării de apă (mustuirea betonului). Eficienţa reducătorilor de apă în ceea ce priveşte rezistenţa betonului variază în funcţie de compoziţia cimentului şi este maximă în cazul cimenturilor cu conţinut scăzut de alcalii sau de C₃A.

2. Reductor   puternic de apă - Superplastifiant (Tabelurile 3.1 şi 3.2 )

Aditiv cu eficienţa anteriorului , dar la o intensitate mult mai mare. Acţiunea principală a acestor superplastifianti consta in faptul ca moleculele lungi constă în înfăşurarea lor în jurul particulelor de ciment..

Acesti aditivii puternic reducători de apă sunt în mod evident mai eficienţi decât cei obişnuiţi, în ceea ce priveşte realizarea unor betoane cu tasări mari. Separarea apei este semnificativ mai redusă datorită cantităţii mici de apă utilizate.

Acţiunea principală  a acestor  superplastifianti  consta  in faptul ca moleculelor lungi constă în înfăşurarea lor în jurul particulelor de ciment, conferindu-le o încărcare negativă mare, aşa încât se resping reciproc. Aceasta determină deflocularea şi dispersarea particulelor de ciment. Îmbunătăţirea lucrabilităţii ce rezultă din aceasta, poate fi valorificată în două moduri: prin producerea de beton cu o lucrabilitate foarte mare sau cu rezistenţe mecanice foarte mari.

La un anumit raport A/C şila un anumit conţinut de apă de amestecare, acţiunea dispersantă a superplastificanţilor îmbunătăţeşte lucrabilitatea betonului în mod tipic prin creşterea tasării de la 70 mm la 200 mm, fără ca aceasta să diminueze coeziunea betonului proaspăt (fig. 2) . Betonul rezultat poate fi pus în operă cu un efort de compactare mic sau chiar fără compactare şi nu reprezintă fenomene de segregare sau de separare de apă în exces. Un asemenea amestec este definit ca “beton fluid” şi este foarte util pentru umplerea unor spaţii dens armate, a unor zone greu accesibile sau locuri unde se impune o punere în operă foarte rapidă. Un beton fluid corespunzător compactat asigură o cimentare normală a armăturii . 

Fig. 2  – Corelaţia între valoarea răspândirii şi conţinutul de apă a betonului cu şi fără superplastifiant

A doua cale de folosire a superplastifianţilor constă în obţinerea unor betoane de lucrabilitate normală, dar care dezvoltă rezistenţe mecanice foarte mari datorită unei diminuări importante a raportului apa / ciment.

3. Stabilizator (Tabel 4)

Aditiv care acţionează împotriva fenomenului  de separare a apei  de amestecare din masa betonului şi urcarea ei la suprafaţă.

4. Aditiv antrenor de aer  (Tabelul 5)

Aditiv care introduce în timpul amestecării o cantitate controlata de bule de aer mici, dispersate omogen, care ramân ulterior in masa  betonului  întărit. Această structură de beton provoacă  pe o parte reducerea rezistenţei mecanice, dar conferă rezistenţă sporita la inghet . Apa inclusă în masa betonului poate fără obstacole să se dilate, când va îngheţa, fără a prejudicia coeziunea in structura  betonului .

5. Accelerator de priza  (Tabelul 6)

Aditiv , care reduce timpul de intarire a betonului  din starea sa plastică la forma solidă.  Intarirea  rapidă este importantă la construcţia de pardoseli industriale, unde interesează traficul rapid.

6. Accelerator de întărire (Tabelul 7)

Aditiv care accelerează rezistenţa iniţială cu sau fără influenţă asupra timpului de  intarire. Întărirea betonului  nu evoluează în mod neapărat în acelaşi fel .Un beton, care s-a întărit după o oră,  poate prezenta o rezistenţă mai mică la  compresiune după şase ore de exemplu faţă de un beton care s-a întarit după trei ore dar la şase ore a căpătat o rezistenţă crescută.

Aditivii   acceleratori de  întărire sunt utilizati   cu prioritate la  prepararea  betoanelor utilizate  la  realizarea prefabricatelor, unde  trebuie să aiba  loc decofrarea  rapida a acestor  elemente. Alta utilizare importanta a acestor  aditivi  este   prepararea betoanelor la temperaturi scazute ( perioada de timp friguros ) , unde   betonul trebuie să capete o rezistenţă iniţială mai mare faţă de  presiunea din cauza  apei îngheţate din structura betonului .

7. Întârzietor (Tabelul 8)

Aditiv care creşte timpul de intarire a betonului din starea plastică la starea solidă.   Întârzierea intarii betonului  prezintă interes deosebit pentru betonul transportant  la mari distanţe precum şi în timpul   betonării de volume mari,  unde nu este dorită oprirea fluxului de  turnare a  betoanelor .

8. Aditivi impermeabilizanti in masa ( reductor al absorbţiei apei ) (Tabelul 9)

Trecerea apei prin beton ( permeabilitatea ) este  o  problemă complexă care necesită clarificări şi definiţii. Betonul etanş este un termen foarte general si trebuie aşadar să se faca  o distincţie între:

• absorbţia capilară a apei care vine în contact simplu (făra  presiune) cu betonul şi
• a intrării apei cu presiune în beton.

Standard-ul EN 934-2 defineşte conform cerinţelor tabelului 9 aditivii impermeabilizanti  in masa ( reductor de absorbţie capilară a apei) iar verificarea se face comparativ pe mortar de testare  şi nu pe beton. Standard-ul nemţesc DIN 1048 este mult mai riguros deoarece cere  betonului   cu impermeabilitate redusă, pătunderea apei după aplicarea de presiune 0,5 Ν/mm² sau 5 bar pentru 3 zile şi nopţi nu trebuie să depăşească 5 cm.

Pentru satisfacerea cerinţei de mai sus în afara utilizării unui aditiv impermeabilizant (reducator  de absorbţie a apei)  conform EN 134-2 este sigur nevoie de o  compoziţie specială a betonului (conţinut în ciment şi adaosuri  inerte ,  adăugare redusă a apei de amestec) dar şi respectarea riguroasă a tehnicii de şantier (vibrare corespunzatoare şi tratarea betonului proaspăt pentru evitarea creării de fisuri din cauza  compozitiei  betonului ).E bine la acest punct să fie finalizată imaginea    problemei  “beton etanş” să fie prezentat un sumar al cauzelor, adica  posibilele căi de intrare a apei:

• Pori capilari ai mortarului (mortar de ciment întărit)
• Cavităţi (goluri) în structura betonului  precum şi fisurări, din cauza calităţii şi prelucrării  betonului proaspăt.
• Fisurări provocate de presiunea – încărcarea betonului întărit..

Un aditiv impermeabilizant (reducator  de absorbţie a apei)   acoperă prima categorie de căi de intrare   a apei: blochează în mod fizico - chimic porii capilari, după reacţia aditivului cu cimentul. Este evident că fiecare aditiv  reductor de apă/plastifiant acţionează împotriva creării de cavităţi la betonul proaspăt (a doua categorie a căilor de intrare  a apei).

Cu ocazia acestei influenţe pozitive indirecte asupra reducerii permeabilităţii  betonului poartă denumirea de "impermeabilizator /reductor de apă / plastifiant .

Aşadar se creează fenomenul de informare eronată - concurenţă neloială, deoareceutilizatorul este îndrumat către o comparaţie eronată a diferitelor produse: unul  în mod cert mai scump reducatorul  de apă cu unul  ieftin  - plastifiant.

Numai comparaţia  datelor tehnice declarate de producator  cu  cerinţele  speciale  ale standard-ului EN 934-2 permite evaluarea corectă a  acestor  aditivi .

9. Întârzietor - Reductor de apă - Plastifiant (Tabelul 10)

Aditiv care oferă acţiunile combinate unui reductor de apă /plastifiant(acţiunea principală) şi unui intârzietor (acţiune suplimentară).

Utilizarea unui Întârzietor de priza  cu acţiunea suplimentară de reductor de apă/plastifiant contribuie la prepararea de  betoane de calitate înaltă cu rezistenţă crescută.În plus permite prin compoziţia corectă  reducerea costului betonului.

10. Întârzietor- puternic reductor de apă/Superplastifiant(Tabelurile 11.1 şi 11.2)

Aditiv care ofera acţiunile combinate unui Reductor de apa de grad înalt/Superplastifiant (acţiune principală) şi unui Întârzietor(acţiune suplimentară).

11. Accelerator de priza - Reductor de apă / Plastifiant (Tabelul 12)

Aditiv care oferă acţiunile combinate unui Reductor de apă /Plastifiant(acţiunea principală) şi unui Întarzietor (acţiune suplimentară)

CONCLUZII FINALE

Problematica utilizarii aditivilor la prepararea  betoanelor prezintă o problema deosebit de importanta, de  complexitate ridicată datorită numărului foarte mare de produse concurente existente la acest moment pe piaţă, fiecare aditiv având propriile mecanisme de acţionare, efectele sale asupra betoanelor fiind de obicei personalizate. Practic, nu există doi aditivi diferiţi a căror influenţă asupra betoanelor să fie identică, sub toate aspectele fizico-mecanice.

Astfel, caracteristicile fizico-mecanice care se îmbunătăţesc (unele chiar considerabil) diferă de la aditiv la aditiv. Mai mult, studiile au demonstrat faptul că efectele aceluiaşi tip de aditiv sunt diferite pe clase diferite de beton.

Rezultă că, pentru alegerea unui anumit tip de aditiv, este necesar ca proiectantul să stabilească pe baza unei decizii multicriteriale, care este cea mai necesară proprietate de material care trebuie îmbunătăţită.