AGREGATE PENTRU MORTARE SI BETOANE

A.       GENERALITATI

1. Definitie

Agregatele sunt materiale granulare de dimensiuni variabile provenite natural sau artificial prin spargere sau concasare.

Ele constituie scheletul de rezistenta al mortarelor si betoanelor. Reprezinta aproximativ 80% din totalul volum al componentilor.

Din punct de vedere chimic sunt considerate inerte, cu toate ca pe suprafata lor de contact au loc reactii chimice ale cimentului cu apa.

2. Clasificare

a)       Dupa provenienta: -agregate naturale

-agregate artificiale

b)       Dupa densitatea in gramada in stare afânata: -agregate grele j_{g. afânat}> 1200kg/m³

-agregate usoare j_{g. afânat} <=1200kg/m³

c)        Dupa forma granulelor: -agregate cu forme -rotunjite

-poliedrice

-lamelare (ex. mica)

-aciculare

d)       Dupa granulozitate: - cu granulozitate continua (exista toate sorturile)

- cu granulozitate discontinua (posibil sa lipseasca un sort)

- monogranulare (prezenta unui singur sort)

B.       AGREGATE GRELE COMPACTE

Se caracterizeaza prin densitate in gramada ridicata putând fi folosite la prepararea betoanelor si mortarelor.

Agregate naturale: - nisip (0-7mm);

- pietris (7-70mm);

- balast.

Agregate artificiale (obtinute prin spargere, concasare).

C.       AGREGATE USOARE POROASE

Se caracterizeaza prin j_{g. afanat} <=1200kg/m³. Prezinta rezistente mecanice inferioare primei categorii. Se folosesc pentru prepararea mortarelor si betoanelor termo si fonoizolante la care nu se cer conditii de rezistenta.

Se clasifica dupa densitatea in gramada in 3 categorii:

-agregate foarte usoare j_{g. afanat} <= 600 kg/m³

-agregate semiusoare j_{g. afanat} variaza intre 600-900 kg/m³

-usoare j_{g. afanat} variaza intre 900-1200kg/m³

Dupa provenienta avem agregate naturale si artificiale.

1.Agregate usoare naturale -majoritatea materialelor care intra in aceasta categorie provin din solidificarea magmei.

a)     Piatra Ponce -este u 434q1612e n agregat ce provine prin solidificarea magmei in prezenta vaporilor de apa si a gazelor.

Ca urmare a acestui fapt rezulta o sructura poroasa. Se caracterizeaza printr-o densitate in gramada afanata in jur de 700kg/m³ iar diametrul este intre 3-30mm. Rezistentele mecanice (rezistenta la compresiune) ajung pana la valoarea 120 daN/cm² .

R_c [ daN/cm² ; N/mm² ]

b)    Scava bazaltica -provine din solidificarea cu viteze mari tot in prezenta vaporilor de apa si a diferitelor gaze, a topiturii bazaltice. Este de culoare rosu-inchis cu granule avand diametrul intre 0,2-30mm.

Densitatea in gramada afanata este in jur de 900kg/m³. iar R_c =150 daN/cm².

c)     Tufurile vulcanice -rezulta in urma proceselor de cimentare a cenusilor vulcanice. Datorita modului de cimentare tufurile vulcanice prezinta densitati in gramada variabile (700-1000kg/m³). R_c =100-150 daN/cm² ;diametrul particulelor :=0-30mm.

2.Agregate usoare artificiale -provin in urma proceselor de valorificare a unor deseuri industriale sau prin prelucrarea termica a unor roci.

a) Granulit -se prezinta sub forma de granule obtinute in urma procesului de expandare a argilei la temperaturi in jur de 1100^oC. Pentru a realiza expandarea (structura poroasa) au loc simultan 2 procese: degajarea de gaze si aparitia partiala a topiturii datorita temperaturii ridicate.

Initial argilei i se da forma de granule dupa care are loc arderea. Fasonarea argilei se face cu un continut redus de apa. Structura granulitului este poroasa in interior si amorfa in exterior. Se poate livra pe sorturi granulometrice. Prezinta diametre variabile iar densitatea aparenta este intre 500-900 kg/m³, iar R_c variaza intre 100-150daN/cm².

b) Zgura expandata -se obtine prin racirea brusca a zgurii de furnal (fluida) cu o cantitate redusa de apa. Prezinta diametre variabile 0-30mm si R_c =50-150daN/cm² j_{g. afanat} =500-1000kg/m³.

c) Sparturile ceramice -provin din procesul de fabricatie al materialelor ceramice, motiv pentru care vor avea caracteristici diferite in functie de produsul ceramic.

d) Perlitul expandat -provine prin expandarea perlitului care e o roca sticloasa ce prezinta o structura stratificata lamelara si un continut redus de apa. Se obtine prin expandare un agregat foarte poros (j_{g. afanat} =180kg/m³) .R_c sunt reduse pana in 50 daN/cm². Se utilizeaza cu succes la mortarele termo si fenoizolante.

D.       CARACTERISTICILE AGREGATELOR

1.GRANULOZITATEA -reprezinta caracteristica principala a agregatelor in care este aratat raportul existent intre diametrele particulelor dintr-un amestec si trecerile realizate prin ciururi standardizate.

Se numeste sort elementar cantitatea de material existent intre 2 ciururi sau site.

Ex : 0-0,2

0,2-1,0

1,0-3,0

3,0-7,0

Totalitatea sorturilor elementare realizeaza sortul final al tipului de agre sortul final al tipului de agreerminarea granulozitatii este metoda cernerii. Ca urmare rezulta o analiza granulometrica a amestecului ce urmeaza a fi pus in opera. Se traseaza curba de granulozitate determinand trecerile rezultate prin fiecare ciur sau sita. Se compara curba obtinuta cu valorile curbelor standardizate.

Pentru fiecare marca de beton exista domenii delimitate de 2 curbe in care se va realiza incadrarea.

Cele 2 situatii dezavantajoase in care amestecul de balast nu se poate utiliza sunt urmatoarele:

-cand curba este in afara domeniului deasupra limitei superioare. Aceasta inseamna are parte fina multa ce va necesita un consum mare de apa ce va duce la aparitia de fisuri.

-cand curba este situata sub limita inferioara (sub curba 2%) rezulta o cantitate mare de agregate grosiere. In aceasta situatie rezulta o cantitate mare de ciment; apar fisuri.

Ambele situatii sunt fenomene negative.

2.FORMA GRANULELOR -daca se admite ca a-lungime, b-latime, c-inaltime a unei granule se considera agregate cu forma corespunzatoare in situatia in care:

b/a>=0,66 si c/a>=0,33

3.INFOIEREA NISIPULUI - este caracteristica esentiala pentru mortare si nisip in ceea ce priveste actiunea acestuia cu apa. Se observa ca marind cantitatea de apa pana la un anumit punct volumul nisipului creste. Totodata are loc o scadere a densitatii in gramada a nisipului.

Inf(%) =[(100+u) j_gr uscat/ j_gr umed] - 100

u -umiditatea

4.REZISTENTELE MECANICE -sunt reprezentate de rezistenta la strivire in stare uscata a agregatelor. Se foloseste un dispozitiv in care se introduc agregate in prealabil uscat la 105+5^oC.

(%) R_striv= m₂/ m₁ *100

m₁ -masa agregatului

m₂ -masa agregatului ramas in urma sortarii pe sita de 7 mm

5. REZISTENTA LA INGHET-DEZGHET se determina pentru agregatele ce urmeaza a fi supuse acestui proces.

E.       CONDITII DE CALITATE IMPUSE AGREGATELOR -se refera la continutul in diverse substante peste limita standardelor.

Ex.:continutul in argila e limitat la o valoare de 0,5% intru-cat in cantitati prea mari produce puncte de minima rezistenta in masa materialului intarit.

Ex.:continutul in humus

Humusul e realizat din resturile organice si din transformarile pe care le sufera acestea pot duce in cantitati mari la aparitia unor fenomene negative cum ar fi: intarzierea procesului de priza, micsorarea aderentei pastei de ciment la agregate.

Pentru a arata prezenta humusului se trateaza agregatul cu solutie de NaOH. Daca culoarea este galbuie cantitatea de humus nu produce actiuni negative, daca tinde spre maro agregatul nu se poate utiliza.

Ex.:continutul in parti levigabile este dat de prezenta unei cantitati mari de praf in agregat. Aceasta va duce la o marire a cantitatii de apa decat cea normala duce la aparitia fisurilor.

Ex.:continutul de saruri solubile -prezenta sarurilor intr-un procent mai mic de 2% nu perturba nimic.

CAP.IV  LIANTI MINERALI

A.       GENERALITATI

Definitie

Liantii minerali sunt pulberi minerale care in amestec cu apa formeaza paste vascos-plastice, care ulterior se intaresc. Perioada de timp in care isi pierd plasticitatea se numeste timp de priza.

Liantii au rolul de a lega intr-un tot unitar agregatele.

2) Clasificare

Se face in functie de rezistenta acestora fata de mediul umed in 2 tipuri:

- lianti minerali nehidraulici (care se intaresc si se comporta bine numai in mediul uscat: argile, ipsos, var)

- lianti minerali hidraulici (care se intaresc si se comporta bine si in mediul umed si in cel uscat: silicioase-calcar+argile-, aluminoase-calcar+bauxita-).

B LIANTI MINERALI NEHIDRAULICI

1. Argile -fac parte din categoria liantilor minerali nehidraulici care se intaresc si se comporta bine numai in mediul uscat. Din punct de vedere chimic sunt complexi hidroalumino-silicati.

mSiO₂*nAl₂O₃*pH₂O

In functie de raportul m/n si de valoarea p se clasifica in 2 tipuri:

a)             argile caolinitice m/n=2; p=1

2SiO₂*Al₂O₃*H₂O

b)            argile montmorillonitice m/n=4;p=1

4SiO₂*Al₂O₃*H₂O

Argilele caolinitice se folosesc in industria ceramica deoarece se caracterizeaza prin plasticitate si contractie redusa.

Argilele montmorillonitice se caracterizeaza prin plasticitate ridicata, variatii de volum mari la schimbarea umiditatii, contractii pronuntate.

Prezinta o capacitate de cimentare mare, deci se foloseste ca lianti. Totusi domeniul de aplicabilitate este redus din cauza sensibilitatii pe care o prezinta la variatiile de umiditate. Practic sunt materiale sensibile la umezire. Pentru a putea fi utilizate argilele sunt supuse la diferite procedee.

Ex. de stabilizare a argilelor:

1) Stabilizarea cu degresanti se foloseste pentru argilele utilizate pentru elementele de constructii ce functioneaza numai in mediul uscat. Operatiunea se obtine prin amestecarea argilelor cu material degresant (nisipuri, cozi de orez, paie tocate).

2) Stabilizarea prin amestecare cu ciment -este o metoda costisitoare deoarece se foloseste liantul ciment. Nu se vor folosi cimenturi de marci superioare.

3) Stabilizarea cu compusi macromoleculari se foloseste prin amestecarea argilelor cu substante chimice macromoleculare sub forma de solutii. Se realizeaza astfel o rezistenta sporita a argilelor la actiunea apei. Ex.:latexul de cauciuc.

4) Stabilizarea prin silicatizare reprezinta amestecarea argilelor cu o solutie de silicat de sodiu (sticla solubila).

Conditiile impuse argilelor ca lianti

Pentru a se utiliza ca lianti argilelor le sunt cerute anumite conditii in ceea ce priveste consistenta, respectiv omogenizarea, astfel:

-consistenta argilelor sa fie vartos-plastica

-sa fie omogenizate

-la punerea in opera sa se asigure o buna comportare in timp.

Folosit ca liant in mortare si betoane argila trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

-sa prezinte o granulozitate adecvata

-sa nu contina acizi humici ce pot perturba procesul de priza si de intarire

-sa nu contina sulfuri

-continutul de saruri solubile sa fie foarte redus.

2. Varul gras

a)    Definitie

Este un liant nehidraulic care se intareste si se comporta bine numai in mediul uscat. Se utilizeaza sub forma de pasta sau sub forma de praf macinat.

b)    Obtinere

Tehnologia de obtinere a varului gras este urmatoarea:

1)extragerea materiilor prime calcaroase

2)eliminarea impuritatilor

3)arderea CaCO₃ ^oC CaO +CO₂

Arderea calcarului pentru obtinerea varului are loc la 1200^oC. Peste aceasta temperatura rezulta un material numit "var supraars" care se stinge in timp.

4)stingerea varului bulgar stingrea in praf

stingerea in pasta CaO +H₂O Ca(OH)₂

Sau

4)macinarea varului bulgar var nestins macinat

In praf

Se folosesc gropi betonate in care varul se introduce in straturi de aproximativ 20cm fiecare strat stropindu-se cu o cantitate de apa. Se realizeaza la o inaltime de 1,5 m. Se lasa in repaus in jur de 7 zile dupa care materialul rezultat se cerne prin sita de 1.

In pasta

In groapa de var au loc procesele de stingere respectiv hidratarea granulelor care nu au fost stinse in prima etapa. Se pastreaza materialul astfel obtinut in jur de 16-60 zile. Se realizeaza astfel transformarea laptelui de var in pasta prin eliminarea apei in exces.

Varul nestins macinat se obtine prin macinarea varului bulgar si se depoziteaza in silozuri, se poate ambala in saci.. Stingerea se face la locul de punere in opera in momentul prepararii mortarelor.

c)     Intarirea varului

Timpul de priza la var nu poate fi depistat deoarece priza are loc instantaneu. Pentru mortarele pe baza de var(nisip+var+apa) se disting 2 procese unul fizic si unul chimic.

Procesul fizic: consta in pierderea apei din pasta de var coloidala prin fenomenul de absorbtie de catre materialele poroase pe care se aplica. Are loc si o evaporare a apei. Intarirea fizica la materialele poroase decurge intr-un timp scurt permitand exectarea zidariilor rapid.

Procesul chimic: este de durata fiiind precedat de proces fizic. Pasta de var intra in reactie cu CO₂ din atmosfera Ca(OH)₂ +CO₂ CaCO₃ +H₂O. Procesul chimic de intarire prin carbonatare nu este posibil in absenta materialului poros. In cazul in care se utilizeaza varul supraars au loc anumite fenomene (impuscare) din cauza stingerii lente a varului.

d) Conditii de calitate impuse varului ca liant (se refera la varul pasta):

-cantitatea de apa necesara stingerii varului bulgar. Se folosesc cutii de stingere din lemn captusite cu tabla galvanizata in care se introduc 5 kg var bulgari si 6 l apa. Se amesteca si se lasa in repaus 24 ore. Se studiaza suprafata pastei obtinute avand urmatoarele situatii:

1) suprafata plana (apa introdusa este suficienta)

2) apa in exces la suprafata pastei , se elimina si se masoara scazandu-se din cantitatea initiala

3) suprafata cu crapaturi (apa insuficienta)

-randamentul in pasta -reprezinta cantitatea de var pasta in litri obtinuta dintr-o anumita cantitate de var bulgari. Datorita dimensiunilor standardizate ale cutiei determinarea propriu-zisa consta in masurarea inaltimii pastei de var obtinut in cutie.

R_p = h/m (l/kg)

-densitatea patei de var -reprezinta raportul dintre masa pastei si volumul acestuia. Se foloseste vasul volumetric de 1 dm³.

-consistenta pastei de var -reprezinta plasticitatea amestecului in functie de care are loc punerea in opera a pastei de var. Determinarea experimentala se face cu un dispozitiv numit "con etalon". Pentru consistenta plastica conul etalon va patrunde in pasta intre 10-12 cm.

-determinarea partilor nestinse -se spala pe sita de 0,2 o anumita cantitate de var pasta sub jet puternic.

3. Lianti pe baza de ipsos

a) Ipsosul de constructii

Liantii pe baza de ipsos se obtin in urma procesului de deshidratare si disociere termica a pietrei de ghips sub efectul temperaturilor de ardere.

Piatra de ghips se gaseste in natura sub 2 forme:

-ca ghips, rezulta ipsosul de constructii

-ca alabastru, rezulta ipsosuri speciale

CaSO₄*2H₂O

Ghipsul face parte din categoria rocilor sedimentare de precipitatie rezultand prin depunerea din solutii suprasaturate de sulfat de calciu hidratat.

Toti liantii pe baza de ghips se obtin prin arderea acestuia la diferite temperaturi.

Obtinerea ipsosului de constructii

CaSO₄*2H₂O 300^oC CaSO₄*0,5H₂O-1,5H₂O

Procesul tehnologic de obtinere este urmatorul:

1.extragerea materiei prime, respectiv a ghipsului

2.eliminarea impuritatilor

3.arderea

4.macinarea si ambalarea in saci

Conditii de calitate impuse ipsosului ca liant

1.priza ipsosului e reprezentata de tipul de priza, adica timpul in care ipsosul isi pierde plasticitatea. Timpul de priza se determina cu aparatul Vicat. Este delimitat de un inceput si un sfarsit de priza. Priza nu incepe mai devreme de 4 min si nu se sfarseste mai devreme de 10 min.

2.macinarea este o conditie obligatorie ce trebuie indeplinita deoarece in functie de aceasta rezulta cantitatea de apa necesara prepararii pastei. Se determina prin cernere si in functie de calitatea ipsosului standardele prevad anumite cantitati ca si resturi pe sita,respectiv calitatea A-12%, calitatea B-15%.

3.cantitatea de apa necesara pentru obtinerea pastei se realizeaza prin mai multe metode (laborator)

4.rezistentele mecanice ale ipsosului se determina la un interval de 2ore si 7zile. Se determina rezistenta la intindere.

Culoarea ipsosului :pentru calitatea A este alb galbui; calitatea B este alb cenusiu

b) Ipsosuri speciale

Cimentul de anhidrid (CaSO₄ ) -se obtin din anhidridul natural sau artificial la care se pot adauga diferite substante numite activatori de reactie.

Anhidridul natural se obtine în urma extragerii zacamintelor naturale existente în scoarta terestra, urmata de macinarea rocii respective.

Anhidridul artificial se obtine prin arderea ghipsului la temperaturi între 650-750^o C.

Acest tip de ipsos nu are capacitate proprie de întarire, fiind insolubil în apa. Pentru a putea fi utilizat, la fabricarea lui se folosesc activatori de reactie (ex. CaO).

Ipsosul de pardoseala (CaSO₄ + CaO) -prezinta în componenta si CaO, avand capacitate proprie de întarire. Se obtine prin arderea ghipsului la 800-100^oC. Se utilizeaza pentru executarea pardoselei interioare sau pentru mortarele folosite la tencuieli.

Ipsosul de mare rezistenta -se obtine prin deshidratarea partiala a ghipsului în anumite dispozitive numite autoclave, la presiuni de 1,3 atmosfere. Temperatura de deshidratare variaza între 110-130^oC. Se obtine un material cu rezistente mecanice superioare, avand priza si întarire rapida. Aceste caracteristici sunt cauzate de structura compacta a ipsosului dupa întarire.

Ipsosul alauinat -se obtine prin arderea în 2 faze:

I -la 120-200^oC

II -la 500-600^oC

Ipsosul obtinut dupa prima faza se amesteca cu o solutie de alaun (K₂SO₄ *Al₂(SO₄)₃) si se arde apoi în a doua etapa; dupa care are loc macinarea. Este un liant cu rezistente mari la compresiune R_c =300daN/ cm². Se foloseste la lucrari decorative ( imita marmura).

Ipsosul de structura (de modelaj) se obtine prin deshidratarea piatrei de ghips la temperaturi în jur de 170-200^oC. Se obtine un liant avid de apa, care are o priza rapida. Se foloseste la elementele de structura sau la instalatii sanitare sau electrice.

Ipsosul macroporos -se obtine prin amestecarea ipsosului de constructii cu o cantitate excedentara de apa 200%. Prin întarire se formeaza o structura poroasa. Prezinta în acest caz, proprietati termo si fenoizolante.

Ipsosul celular -se obtine prin amestecarea ipsosului de constructii cu substante generatoare de spuma sau gaze. Se realizeaza astfel o structura poroasa, porii avand forma unor compartimente (celule). Se utilizeaza deasemenea ca elemente termo si fenoizolante.

Ipsosul cu polimeri -se obtin prin introducerea în pasta de ipsos a unor solutii de polimeri ( ex. latex de cauciuc + pasta de ipsos => materiale de rezistenta la impermeabilitate).

C.     LIANŢI HIDRAULICI (Cimenturi)

Def. Liantii hidraulici sunt materiale pulverulente care în amestec cu apa formeaza paste plastice, care ulterior se întaresc si rezista atat în mediul umed, cat si în mediul uscat.

Cimenturi silicatice (portland):

a) Def.: este un liant nehidraulic obtinut prin macinarea clincherului de ciment, cu un adaos obligatoriu de 3-5 % ghips, care are rolul de a regla timpul de priza.

Clincherul de ciment portland se obtine în cuptoare rotative la 1450-1500^oC din materii prime calcaroase si argiloase:

calcar 75-77%

argila 23-25%

b) Tehnologia de obtinere:

Argila -se extrage din cariere cu ajutorul excavatoarelor, se macina în concasoare; se transforma în pasta prin adaos de apa, dupa care se depoziteaza în silozuri. Din siloz, prin intermediul unui dozator este trecuta într-o moara, unde are loc o macinare bruta.

Calcarul -se extrage din cariere cu ajutorul unor masini speciale sau a explozibililor; se macina într-un concasor cu falci; se depoziteaza într-un siloz. Apoi, prin intermediul unui dozator trece împreuna cu argila si eventualele adaosuri de corectie, într-o moara, unde are loc macinarea. În moara se adauga o cantitate corespunzatoare de apa în asa fel încat sa se obtina o pasta fluida numita barbotina. Se omogenizeaza, trecandu-se într-un siloz de pasta. De aici are loc trecerea într-un cuptor rotativ, unde se produce clincherizarea, respectiv transformarea pastei fluide, într-un semifabricat. Dupa racirea clincherului, are loc macinarea, moment în care se introduce si ghipsul pentru a regla timpii de priza.

c) Compozitia oxidica: în compozitia cimentului portland exista 4 oxizi principali:

-CaO 60-67%

-Si O₂ 20-24%

-Al₂O₃ 47%

-Fe₂O₃ 2-6%

d) Componentii mineralogici: apar ca urmare a procesului de ardere, fiind compusi din mai multi oxizi

3*CaO*SiO₂ - C₂S -CaO -C

(silicat alit -SiO₂ -S

trialcic) -Al₂O₃ -A

-Fe₂O₃ -F

2*CaO*SiO₂ -C₂S

(silicat bicalcic =belit)

3*CaO*Al₂O₃ -C₃A (celit)

4*CaO*Al₂O₃*F₂O₃ -C₄AF (feroaluminat tricalcic =celit1)

Aceste constituiente mineralogice nu se gasec în stare pura, ci sub forma de solutii solide. Componentul principal este celitul, de unde provine si denumirea cimenturilor.

e) Caracteristicile principale ale cimenturilor:

starea de conservare -reprezinta modalitatea de pastrare a cimentului, de la livrare la punerea în opera. Cimentul se livreaza fie în saci (50 kg) sau vrac. Daca depozitarea nu are loc în conditii corespunzatoare cimentul nu mai poate fi utilizat.

Starea de conservare se determina prin cernerea unei cantitati de ciment si studierea reziduului obtinut. Pot fi 3 situatii:

-sa nu existe reziduu -stare de conservare corespunzatoare

-reziduul de pe sita sa se sfarame usor cu mana, cantitate mica =>cimentul se poate utiliza, dar nu la lucrari de rezistenta -stare de conservare necorespunzatoare

-cimentul total alterat prezinta în mare mase calcaroase, pietrificate (cimentul vrac) -stare de conservare necorespunzatoare

densitatea specifica este în jur de 3000kg/m³. In functie de tipul de ciment, se determina astfel: pentru cimentul vrac φ= 900-1400 kg/m³.

apa pentru pasta de consistenta normala -reprezinta cantitatea de apa necesara obtinerii unei paste plastice, de consistenta numita normala. Reprezinta în jur de 23-34% din cantitatea totala. Se exprima întotdeauna raportata la ciment A/C. Raportul A/C este dat în tabele, în functie de tipul de ciment utilizat si rezulta cantitatea de apa necesara. Experimental (în laborator) determinarea cantitatii de apa se face cu aparatul Vicat, la care se înlocuieste acul cu sonda ( Tetnayer).

Se considera cantitatea de apa suficienta, cand distanta de la partea inferioara a sondei si placa de sticla este între 5-7mm. Determinarea se realizeaza prin încercari. Este important de cunoscut cantitatea de apa, deoarece în functie de aceasta se vor dezvolta rezistentele mecanice, precum si deformatiile ciment instant.

finetea de macinare si suprafata specifica

Finetea de macinare nu este o metoda suficienta pentru a reflecta caracteristicile cimentului, deoarece nu da nici o indicatie asupra raportului existent între fractiunile fine ale cimentului, fractiuni care au un rol important în hidratare.

Pentru aceasta s-a introdus si notiunea de suprafata specifica, definita prin suprafata totala totala a granulelor dintr-un gram de ciment.

Unitatea de masura cm²/g pentru suprafata specifica

Pentru cimenturile normale valoarea suprafetei specifice este dev 2000-4000cm²/g.

Interdependenta dintre suprafata specifica si proprietatile pastei de ciment sau a pietrei de ciment, se apreciaza dupa cum urmatoarele considerente:

Viteza reactiilor de hidratare creste odata cu suprafata specifica, astfel particulele cu dimensiuni maxime de 1μ se hidrateaza îm 24 ore. Particulele de 1μ se hidrateaza în mai multe zile lent.

Cantitatea de apa pentru pasta de consistenta normala, creste odata cu suprafata specifica => piatra de ciment poroasa => rezistente mecanice reduse.

La cimenturile fin macinate, caldura de hidratare se degaja într-un timp scurt, datorita hidratarii rapide rezulta tensiuni interne ce vor produce în final fisuri, crapuri.

Rezistentele mecanice cresc pana la o anumita valoare a suprafetei specifice (pana la 5000cm²/g), dupa care are loc o scadere a acestora.

În concluzie, finetea de macinare are efecte contrare asupra unor caracteristici, motiv pentru care se determina si suprafata specifica optima.

priza cimentului

Priza reprezinta fenomenul de pierdere a plasticitatii pastei de ciment. La cimenturi, priza nu începe mai devreme de o ora si nu sfarseste mai tarziu de 10 ore. Determinarea experimentala se realizeaza în laborator, cu aparatul Vicat → vezi ipsos. Spre deosebire de ipsos exista 2 diferente în determinare si anume:

-dupa începutul prizei, se întoarce inelul tronconic cu partea inferioara în sus

-acul Vicat va patrunde în pasta, din sfert în sfert de ora

rezistentele mecanice

Rezistentele mecanice la ciment se determina pe mortare întarite. Mortarele sunt confectionate cu nisip poligranular (exista 4 sorturi). Se determina pe epruvete confectionate 3 bucati de 4*4*16cm. Initial se determina rezistenta la încovoiere, iar pe bucatile rezultate rezistenta la compresiune.

Determinarea rezistentei la compresiune se face la un interval de 28 zile de la preparare rezultand marca cimentului. Exprimarea marcii se face în N/mm² sau Mpa (megaPascali). Exista 3 tipuri de R_c : -32,5 N/mm²

-42,5 N/mm²

-52,5 N/mm²

constanta de volum -reprezinta proprietatea cimenturilor de a-si pastra constant volumul, dupa întarire.

Metodele folosite în laborator sunt: metoda turtelor si metoda inelului cu ace Le Chatelier

Metoda turtelor: se determina cantitatea de apa si se fac 2 turte din 200g ciment.

Dupa ce turtele s-au întarit si s-au fiert, se studiaza suprafata acestora.

- daca suprafata este plana, fara fisuri, cimentul îsi pastreaza volumul constant si dupa întarire.

- daca prezinta fisuri de la margine catre centru are loc fenomenul de contractie -caz negativ, cimentul nu se poate utiliza

- daca prezinta fisuri din centru catre margini catre margini are loc fenomenul de expansiune a cimentului -caz negativ, cimentul nu se poate utiliza.

f) Tipuri de cimenturi:

Incepand din 1995 în Romania au fost adoptate noile tipuri de cimenturi, în conformitate cu standardele internationale. Cimenturile se clasifica dupa compozitie în 2 tipuri:

cimenturi unitare -care se obtin din calcar si argila + ghips

cimenturi compozite -cu adaosuri la care, pe langa materiile prime de baza, se introduc diverse substante. Acestea schimba caracteristicile initiale ale cimentului unitar.

Cimenturile unitare -se caracterizeaza printr-o rezistenta la compresiune la 28 zile de 32,5 -42,5 sau 52,5. Notatia acestora se face astfel:

I 32,5 I 32,5 R (R -întarire rapida)

(ciment unitar, R_c)

I 42,5 I 42,5 R

Tot în aceasta categorie intra si cimenturile hidrotehnice: HI 32,5 ; cimentul rezistent la sulfati SRI 32,5.

Tot din categoria cimenturi unitare intra cimenturile folosite în anumite domenii:

cimenturi cu întarire rapida ( cu rezistente initiale mari RIM) -prezinta un timp de priza foarte redus 7-30minute, folosindu-se pentru lucrari ce trebuie decofrate rapid. Prezinta o suprafata specifica mare 3500cm²/g.

Ciment Portland cu caldura de hidratare redusa: -se folosesc pentru executarea unor lucrari masive (baraje, fundatii) unde caldura de hidratare în cantitate mare ar duce la aparitia de fisuri, crapaturi.

Cimenturile compozite (cu adaosuri):

Adaosurile sunt substante care se introduc în compozitia cimenturilor unitare pentru a schimba caracteristicile initiale ale acestora.

Dupa mecanismul de actiune, în procesele de hidratare si întarire avem 3 tipuri de adaosuri: -cimentoide

-hidraulice

-inerte

Adaosurile cimentoidale -se caracterizeaza prin aceea ca fac priza si se întaresc în amestec cu apa, prin forte proprii. Procesul de priza, spre deosebire de cel al cimentului Portland, este mai lent, iar rezistentele mecanice sunt mai reduse.

Ex.: - cenusile de termocentrala (volante) se obtin prin arderea carbunilor în termocentrale. Carbunii nu sunt puri, ci contin si resturi de calcar si argila, rezulta ca cenusile, care sunt captate prin intermediul unor filtre, pot avea caracter cimentoidal.

- zgura de furnal -este un produs secundar, obtinut în procesul de fabricatie a fontei din minereurile de fier sau a otelului. Obs. :conform cercetarilor, nu toate minereurile de fier contin impuritati de argila si calcar.

Adaosuri hidraulice -se caracterizeaza prin faptul ca în stare fin macinata nu fac priza si nu se întaresc, însa contin Al₂O₃ si Si₄O₃ care actioneaza cu Ca(OH)₂ rezultat în urma hidratarii cimentului. Aceste adaosuri au rol de a reactiona cu Ca(OH)₂. Se obtine astfel o marire a rezistentelor mecanice care duc la formarea structurii de rezistenta.

Ex -unele zguri de furnale, unele cenuse si tufuri vulcanice, argila arsa, bauxita calcinata care se obtine la o temperatura de 600^oC.

Adaosuri inerte -au rolul de a micsora pretul de cost al cimentului.

Ex.: nisip silicios sau marul

Obs. Pentru cimenturile cu adaosuri notatiile sunt diferite, în sensul ca este exprimat continutul de adaosul prin cifra initiala de notare.

Cimenturi aluminoase:

a)        Def.: cimentul aluminos este un liant hidraulic, care se întareste si rezista, atat în mediul uscat cat si în cel umed, care se obtine prin arderea, respectiv macinarea unui amestec de calcar + bauxita (CaCO₃ + Al₂O₃*nH₂O). În acest caz, clincherul este macinat, fara adaos de ghips. Prezinta priza si întarire rapida. Temperatura de obtinere 1200-1250^oC.

b)        Compozitia oxidica: -Al₂O₃ -30-80%

-CaO -20-45%

-în unele situatii, cand calcarul este impurificat cu Fe₂O₃ sau Si₂O₃, mai apar 2 componenti SiO₂ -5% si Fe₂O₃ 5-10%.

c) Compozitia mineralogica:

- 3CaO*Al₂O₃ -C₃A -aluminat tricalcic 60-80% din întreaga compozitie

- 2CaO*SiO₂ -C₂S -silicat bicalcic 20-40% din compozitie

Obs . In functie de cantitatea de Al₂O₃ avem 2 tipuri de cimenturi aluminoase:

- aluminoase propriu-zise Al₂O₃ (%) =60%

- suprealuminoase Al₂O₃ (%) >60%

d) Caracteristici: se caracterizeaza printr-o priza normala, cu un început de priza între 0-3 h si un sfarsit de priza între 3,5-5,5 h.

întarire rapida -se caracterizeaza printr-o întarire rapida, astfel ca numai dupa 24 ore atinge 80-90% din rezistenta finala la 28 zile. Marca, în acest caz nu se mai determina la 28 zile ci la 3 zile pe mortare confectionate, cu un raport ciment-agregat ˝ (la silicioase Ľ ). Se folosesc pentru confectionarea betoanelor refractare. Se fabrica în cantitati reduse. Se mai utilizeaza la interventii rapide, reparatii, precum si la lucrari executate pe timp friguros (se degaja o cantitate mica de caldura).