Tekst: Karolina Szczerbowska

Beton jako materiał budowlany, wykorzystywany jest w budownictwie od starożytności. Najprościej rzec ujmując, to mieszanina głównie cementu, kruszywa i wody, które po wymieszaniu dają materiał lepko-plastyczny. Następnie dzięki hydratacji cementu przechodzi w ciało stałe, które podczas dojrzewania zmienia swoje właściwości. Beton jest więc materiałem końcowym powstającym w wyniku wiązania mieszanki betonowej. Wyróżniamy różne rodzaje betonu o różnym składzie i właściwościach.

Ale czy beton krwawi?

Słowo „bleeding” można tłumaczyć z języka angielskiego jako „krwawienie”. Jednak w tym przypadku, nie jest to dosłowne krwawienie, a nazwa pewnego zjawiska związanego z mieszanką betonową.

W technologii betonu istnieje zjawisko odsączania wody z mieszanki betonowej, zwane „bleedingiem”.

Jest to zjawisko znane w technologii betonu i stosunkowo często spotykane w pracach betonowych, wpływające na m.in. parametry mechaniczne i trwałość wykonywanych elementów, a jego znajomość pozwala na odpowiednie zaprojektowanie mieszanki betonowej do danych potrzeb. Jednak należy zwrócić uwagę na fakt, że jest to zjawisko niezwykle złożone i zależne od wielu czynników, które mogą przyczynić się do jego spotęgowania lub ograniczenia.

Zjawisko „bleedingu”

Zjawisko „bleedingu”, czyli jak wcześniej opisywaliśmy odsączanie wody z mieszanki betonowej, jest zjawiskiem samoistnym i związane jest z gęstościami poszczególnych składników mieszanki betonowej. Dokładnie chodzi o różnicę w gęstości pomiędzy wodą wchodzącą w skład mieszanki, a składnikami stałymi tj. kruszywem i cementem. Woda będąc składnikiem mieszanki betonowej o najmniejszej gęstości wypierana jest w górę w wyniku osiadania składników o większym ciężarze właściwym [1].

Proces odsączania wody z mieszanki betonowej rozpoczyna się od jej zabudowania, i ma miejsce aż do rozpoczęcia procesów twardnienia (wiązania spoiwa). Zgodnie z opracowaniem [3]: „Wydzielanie wody występuje bezpośrednio po zabudowaniu mieszanki betonowej, zazwyczaj w okresie od 3 do 5 godzin. Okres ten jest ograniczony przez rozpoczęcie procesów wiązania spoiwa zawartego w mieszance betonowej, które powoduje intensywne hamowanie migracji wody poprzez zmianę struktury mieszanki betonowej oraz chemiczne związanie wody w produktach hydratacji”.

W przypadku zjawiska bleedingu wyróżnia się dwa rodzaje:

1. Bleeding powierzchniowy – tutaj woda wydziela się na powierzchni mieszanki betonowej, najczęściej jest on spotykany i widoczny w posadzkach betonowych oraz nawierzchniach betonowych;
2. Bleeding wewnętrzny inaczej zwany kanałowy [2] – w tym przypadku woda gromadzi się w wolnych miejscach (przestrzeniach) w całej objętości mieszanki betonowej, najczęściej występuje w przypadku elementów pionowych i elementów o znacznej wysokości [2], [3], np. w przypadku wykonywania ścian czy słupów, filarów, kolumn.

Odsączanie wody z mieszanki betonowej w ilości umiarkowanej nie jest niebezpieczne, a nawet korzystne, ponieważ pozwala na uzupełnienie braków wody w strefie przypowierzchniowej spowodowanych jej parowaniem. Można powiedzieć, że umiarkowany bleeding zapobiega przesuszaniu powierzchni betonu [3].

Jednak zbyt duży bleeding jest zjawiskiem negatywnym, które wpływa na obniżenie wytrzymałości i trwałości betonu, a w przypadku posadzek betonowych może powodować wzrost ścieralności oraz przyczynia się do powstania zjawiska delaminacji. Pomimo, że jest to zjawisko samoistne, może ono być zwiększone poprzez np. wibracje. Nadmierne odsączanie wody powoduje wzrost wskaźnika w/c w części powierzchniowej.

Zjawisko „bleedingu” a skład mieszanki betonowej

Poprzez odpowiedni dobór ilościowy i jakościowy składników betonu możemy wpływać na kontrolę bleedingu. W dużej mierze na to bleedingu mają wpływ:

• cement: zarówno jego rodzaj, jak i stopień zmielenia;
• kruszywo: odpowiedni dobór kruszywa, a dokładnie dobór odpowiedniego uziarnienia, jest tutaj istotny. W szczególności kruszywa drobnego – zgodnie z [2] i [3] zaleca się, by zawartość frakcji <0,25mm nie była mniejsza niż 5%, w konsekwencji tego zawartość odpowiedniej jakości piasków 0/2 mm w zakresie frakcji poniżej 0,25 mm powinna zawierać się w przedziale 13%÷15-18%. Zastosowanie piasku o małej zawartości frakcji drobnej wpływa na wzrost bleedingu.
• dodatki mineralne takie jak popiół lotny i pył krzemionkowy: dodatki te wpływają na organicznie odsączania wody z mieszanki betonowej. Stosuje się je m.in. w przypadku gdy stosujemy piaski o małej ilości frakcji <0,25mm.W przypadku popiołu lotnego jego stopień zmielenia również wpływa na opisywane zjawisko.
• domieszki chemiczne: Domieszki zwiększające więźliwość wody wpływają na obniżenie zjawiska i najczęściej są wykorzystywane w przypadku składu mieszanki, w którym zastosowane zostały piaski o niewielkiej zawartości frakcji <0,25 mm. Domieszki opóźniające wiązanie spoiwa, wydłużające początek wiązania mogą przyczynić się do zwiększenia zjawiska. Wśród domieszek chemicznych można znaleźć domieszki dedykowane do mieszanek podatnych na zjawisko odsączania wody z mieszanki betonowej.

Badanie zjawiska „bleedingu”

By zaprojektować mieszankę betonową, której receptura będzie odpowiednia do danej realizacji prac budowlanych, umożliwiającą wykonanie elementów o zadanych właściwościach mechanicznych i trwałości, podczas projektowania mieszanki powinno się brać pod uwagę opisywane zjawisko. Już na etapie projektowania i wykonywania zarobów próbnych obserwuje się mieszankę pod względem występowania zjawiska bleedingu.

Istnieje kilka metod badania odsączania wody z mieszanki betonowej zgodnie z [4] większość z tych metod jest oparta na pomiarze ilości wydzielającej się na powierzchni betonu wody w odniesieniu do całkowitej ilości wody w mieszance betonowej (ewentualnie w odniesieniu do powierzchni, z której się wydzieliła).

Polska Norma PN-EN 480-4:2008 [5] określa metodę oznaczania względnej ilości cieczy, która wydzieli się z próbki świeżo przygotowanej mieszanki betonowej. Metoda określona w tej normie stosowana jest to mieszanek betonowych wykonanych z kruszyw i największym wymiarze ziarn do 50 mm. Wynikiem jest ilość samoczynnie wydzielającej się cieczy, który zapisuje się jako procent całkowitej ilości cieczy z zaokrągleniem do 0,1%.

Badanie zjawiska bleedingu przeprowadza się również wg ASTM C 232 („Standard Test Methods for Bleeding of Concrete”). ASTM C 232 określa 2 metody badania zjawiska bleedingu, które uwzględniają poddanie mieszanki dodatkowym wibracjom. Metoda A przeznaczona jest dla mieszanek, które po ułożeniu nie są poddawane wibracjom i zagęszczanie następuję za pomocą pręta. Natomiast metoda B przeznaczona jest do badania mieszanek, które po ułożeniu mogą być poddane wibracjom – zagęszczanie wibratorem.

Obecnie nie ma wytycznych, wymagań czy określonych kryteriów związanych z ilością wody mogącą wydzielić się z mieszanki betonowej, a badania bleedingu w mieszance betonowej dają jedynie możliwość sprawdzenia, jak zachowa się ona w miejscu wbudowania.

Skutki „bleedingu”

Wśród skutków zjawiska bleedingu można wymienić:

• Wzrost wskaźnika w/c w strefie powierzchniowej;
• Zbyt duży bleeding powoduje obniżenie wytrzymałości i trwałości elementu;
• Wzrost ścieralności posadzek betonowych
• Wzrost ścieralności nawierzchni betonowych;
• Zjawisko delaminacji w nawierzchniach z betonu zatartego na gładko – zjawisko to bardzo dobrze obrazowo zostało opisane w opracowaniu [1]: „w przypadku zatarcia wierzchniej warstwy ułożonej mieszanki betonowej, obojętne czy stosowane są posypki utwardzające czy nie, formuje się cienka warstewka powierzchniowa (ok. 1÷5, a nawet 7mm), która jest bardziej zagęszczona od mieszanki zalegającej poniżej. Skoro jest bardziej zagęszczona, to jest również mniej przepuszczalna dla wyciskanych z dolnych partii zabetonowanego elementu wody zarobowej i banieczek powietrza. Dlatego zatrzymują się one pod tą zatartą warstwą. Tworzy się wtedy swoisty film wodno-powietrzny, który skutecznie oddziela od siebie dwie warstwy betonu o różnych właściwościach. Po wyschnięciu tej wody nigdy nie nastąpi już połączenie się (sklejenie) tych dwóch warstw” ;
• Delaminacja warstwy posypki utwardzającej w wyniku wydzielania wody wraz z niespalonymi częściami węgla [2]
• Obniżenie wytrzymałości i wodoszczelności elementów w wyniku powstania soczewek wodnych na skutek zatrzymania migrującej na powierzchnię wody przez kruszywo grube. Zgodnie z opracowaniem [2] utworzone w ten sposób pustki znacząco wpływają na wspomnianą wytrzymałość i wodoszczelność;

Wyroby budowlane i chemia budowlana a zjawisko bleedingu

Obecnie na rynku wyrobów budowlanych i chemii budowlanej można spotkać produkty, związane ze zjawiskiem bleedingu zarówno w postaci dodatków, jak i produktów np. zapraw, w których zjawisko bleedingu zostało zminimalizowane. Jednym z producentów tego typu wyrobów jest włoska firma Azichem. W jej asortymencie znajdziemy produkty takie, jak:

• FLUID CABLE: produkt dodawany do cementu w celu uzyskania, po zmieszaniu z małą ilością wody, płynnych zapraw iniekcyjnych, z których nie następuje odsączanie wody (bleeding);
• GROUT CABLE: Zaprawa cementowa o wysokiej ciekłości, przeznaczona do iniekcji o bardzo wysokiej płynności i stabilności bez efektu „bleedingu”. Stosowana m.in. do mocowania, kotwienia i naprawy konstrukcji betonowych i murowych, wypełnień kabli sprężających, kotwienia elementów stalowych takich jak, śruby, kotwy, łączniki;
• GROUT MICRO-J: Mikrozaprawa cementowa, bezskurczowa, samopoziomująca, która nie wykazuje zjawiska bleedingu.
• MIKROSANA: bezcementowa mieszanka spoiwowa, zalecana do iniekcji wzmacniających w konstrukcjach murów z cegły, kamienia lub mieszanych. Jej wyjątkowa płynność, w połączeniu z wyjątkowo małym rozmiarem cząstek, pozwala na wypełnienie porów lub pęknięć mniejszych niż 1,5 mm.

Podsumowanie

Zjawisko odsączania wody z mieszanki betonowej jest zjawiskiem samoistnym i złożonym, na które ma wpływ wiele czynników zarówno tych powodujących jego spotęgowanie, jak i jego zmniejszenie. Zjawisko to ma wpływ na właściwości mechaniczne i trwałość betonu, a jego znajomość umożliwia jego kontrolowanie. Ma ono w konsekwencji istotny wpływ na właściwości mechaniczne i trwałość wykonywanych elementów, dlatego tak ważne jest jego uwzględnienie już na samym początku projektowania receptury mieszanki betonowej.