Lisandid ja lisaained

Betooni omadusi saab mõjutada lisaks tsemendi, vee ja täitematerjali valikule ka lisandite ja lisaainetega. Kuigi mõlemaga saab mõjutada värske ja kivinenud betooni omadusi, on tegemist erinevate betooni koostisosadega.

Lisandid on ained, mida lisatakse betoonile üldjuhul suhteliselt väikestes kogustes, et mõjutada värske või kivinenud betooni kindlaid omadusi. Nendega saab muuta näiteks segu töödeldavust, veevajadust, tardumist, tugevuse arengut, õhusisaldust, mahumuutusi ja vastupidavust.

Lisaained on peeneteralised anorgaanilised materjalid, mida kasutatakse betoonis teatud omaduste parandamiseks või eriomaduste saavutamiseks.

Lisandite ja lisaainete toime võib olla omavahel tihedalt seotud. Sama eesmärgi saavutamiseks võib olla vaja muuta nii sideainesüsteemi kui ka kasutada sobivat lisandit. Seetõttu käsitleme neid siin ühel lehel, kuid eraldi rühmadena.

Lisandite ja lisaainete mõju betoonile sõltub alati ka ülejäänud betooni koostisest ja tingimustest. Tulemust mõjutavad muu hulgas tsement ja teised sideained, vesi-tsementtegur, täitematerjalid, temperatuur, doseering, teiste lisandite ja lisaainete kasutamine ning betooni valmistamise, paigaldamise ja järelhoolduse tingimused.

Õhu manustamine võib parandada ka värske betooni töödeldavust ja vähendada vee eraldumist. Muude tingimuste võrreldavuse korral tähendab suurem õhusisaldus üldjuhul väiksemat survetugevust, sest õhupoorid vähendavad kandva materjali osa.

Osa sellest tugevuse vähenemisest võib kompenseerida väiksema veekoguse ja vesi-tsementteguriga, sest õhu manustamine võib parandada värske betooni töödeldavust.

Seetõttu ei ole eesmärk võimalikult suur õhusisaldus, vaid konkreetse betooni ja kasutuskeskkonna jaoks sobiv õhupooride süsteem.

Üks paisumise protsent või üks mahukahanemise number ei kirjelda kogu süsteemi käitumist. Oluline on vaadata mahumuutust ajas ja konkreetsetes tingimustes.

Ühtegi lisandit ei saa vaadelda ülejäänud betoonist eraldi. Iga komponent muudab süsteemi ning ühe omaduse parandamisega võivad kaasneda muutused ka teistes omadustes.

Lisandi toime ei sõltu ainult lisandi tüübist ja doseeringust, vaid kogu betooni koostisest. Tsement, täitematerjalid, vesi, temperatuur ja teised lisandid võivad tulemust muuta. Seetõttu ei tähenda isegi tootja soovitatud doseerimisvahemik, et kogu selle vahemiku ulatuses saadakse konkreetse betooniga soovitud tulemus. Eriti mitme lisandi samaaegsel kasutamisel tuleb nende sobivust ja vajalikku doseeringut kontrollida katsesegudega.

Lisandite kõrval saab betooni omadusi mõjutada ka lisaainetega, kuid nende roll betooni koostises ja toimemehhanismid on teistsugused.

Lisaained jagatakse nende toime järgi kahte põhirühma: I ja II tüüpi lisaaineteks.

I tüüpi lisaained on peaaegu inertsed ehk sideainesüsteemi keemilistes reaktsioonides vähe osalevad materjalid, mille mõju tuleneb eelkõige nende füüsikalistest omadustest. Need võivad mõjutada näiteks betooni terastikulist koostist, tihedust, töödeldavust ja muid omadusi, kuid nende enda keemiline osalemine sideaine reaktsioonides on väike.

II tüüpi lisaained on putsolaansete või latentsete hüdrauliliste omadustega materjalid. Need võivad osaleda sideainesüsteemi reaktsioonides ning mõjutada seetõttu betooni tugevuse arengut, pooristruktuuri ja vastupidavust.

Kaltsineeritud savi kasutatakse ka kombineeritud sideainesüsteemides. Üks näide on LC3 (Limestone Calcined Clay Cement), kus kaltsineeritud savi kasutatakse koos lubjakiviga, et vähendada portlandtsemendiklinkri osakaalu. Sellises süsteemis ei toimi komponendid üksteisest sõltumatult, vaid nende omavaheline koostoime mõjutab sideaine reaktsioone ja kujunevaid omadusi.

Lisaaine mõju ei sõltu ainult sellest, millist materjali betooni lisatakse. Oluline on mõista, kuidas see materjal sideainesüsteemis toimib, millise kiirusega tema reaktsioonid kulgevad ja milliseid tingimusi nende reaktsioonide toimumiseks vaja on. Sama lisaaine võib mõjutada korraga värske betooni omadusi, tugevuse arengut, soojuseraldust, pooristruktuuri ja vastupidavust.

Seetõttu ei saa lisaaine kasutamise tulemust hinnata ainult ühe omaduse järgi. Näiteks aeglasem varajase tugevuse areng võib kaasneda tihedama hilisema pooristruktuuriga, väiksem soojuseraldus võib vähendada temperatuuripragunemise riski ning väga peen lisaaine võib parandada kivinenud betooni omadusi, kuid samal ajal suurendada värske segu veevajadust ja nõudlikkust järelhoolduse suhtes.

Lisaainete kasutamisel tuleb seetõttu arvestada kogu betooni koostise ja valmistamise tehnoloogiaga. Sobiv tsement, vesi-tsementtegur, täitematerjalid, lisandid, segamine, paigaldamine ja järelhooldus peavad moodustama toimiva terviku. Heade omadustega lisaaine ei suuda üksi kompenseerida süsteemi teistes osades tehtud valikuid või vigu.