BETOANE CU LIANŢI MINERALI
A. Generalitati
Definitie Betoanele sunt materiale omogene, compozite, alcatuite din ciment, agregate (nisip si pietris), apa; iar pentru schimbarea caracteristicilor initiale adaosuri.
Ca si la mortare cimentul+ apa, prin întarire formeaza piatra de ciment cu rol de a uni agregatul, rezultand astfel partea activa. Agregatul constituie scheletul de rezistenta în ansamblu ciment+ agregat+ apa -partea pasiva. Ele nu trebuie sa influenteze reactiile de hidratare si hidroliza dintre ciment si apa.
Clasificarea betonului:
a) dupa modul de obtinere -manual
-mecanic
b) dupa tehnologia folosita -monolit(la fata locu 20220o149u lui)
-prefabricat (realizat în poligoane speciale)
c) dupa modul de armare -simplu
-armat
-armat..............cu armuri pretensionate (tub premo)
d) dupa densitatea aparenta a betonului proaspat
-foarte grele ρa > 2500 kg/m3
-grele 1700 < ρa < 2500
-semigrele 1700 < ρa < 2200
-usoare 1000 < ρa < 1700
-foarte usoare ρa < 1000
Obs. Pentru betonul întarit valorileb sunt cu 50-150kg/m3 mai mici.
e) dupa rezistenta la compresiune la 28 de zile -C 4/5
-C14/20
-C 20/25
-C 30/50
Ex: rezistenta la compresiune =4 (determinata pe cilindru) 150*100
Rezistenta la compresiune =5 (determinata pe cub) 150*150
B50 → B5 → C 4/5
f) dupa permeabilitate P410 ,P810 ,P1210 P420 ,P820 ,P1220
g) dupa gelivitate G50 ,G100 ,G150
h) dupa consistenta -foarte vartos
-vartos
-plastic
-slab plastic
-fluid
-foarte fluid
i) dupa varsta -beton proaspat →de la preparare pana la punere în opera
-beton în curs de întarire →de la punerea în opera pana la atingerea marcii
-beon întarit
j) dupa compactitate -b.compact (care admite un volum gol de 5-7% )
-b.semicompact (Vgol =7-20%)
-b.macroporos (Vgol =20-40%)
B. Caracteristicile betonului
In stare proaspata
a) Densitatea aparenta (ρa)
ρa. p.=m2 -m1/V [kg/m3]
m1 -masa tiparului
m2 -masa tiparului cu beton compactat
b) Lucrbilitatea -proprietatea acestora de a se pune în opera si de a nu separa apa de amestec în timpul transportului. Este o legatura de segregare.
c) Consistenta -mobilitatea acestuia sub actiunea fortelor proprii sau a fortelo exterioare ce actioneaza asupra lui. Metode de determinare a consitentei:
-tasarii
-vascozimetrului (VE-BE)
-compactometrului
1o) Metoda tasarii
Dimensiunea maxima a agregatelor folosite la beton la care determinarea consistentei se face cu aceasta metoda este 40mm.
Se foloseste pentru betoanele platice.
2o) Metoda vascozimetrului
Se foloseste un dispozitiv care masoara timpul (s) necesr remodelarii în cilindru a betonului aflat în trunchiul de con.
3o) Metoda compactometrului
hf -înaltimea finala (dupa vibrare)
Grad de compactare WALTZ -raportul dintre hi a betonului si hf.
Gc =40/ hf (marime adimensionala)
Dupa determinarea acestei valori se consultabelul →consistenta.
In stare întarita
a) Densitatea aparenta (ρa)
ρa.î.= m/V [kg/m3]
V =a*b*c
a=1/4*(a1 +a2 +a3 +a4)
b=1/4*(b1+b2 +b3 +b4)
c=1/4*(c1 +c2 +c3 +c4)
V=πD2*h/4
h=1/4*(h1 +h2 +h3 +h4)
D=1/4*(D1 +D2 +D3 +D4)
b) Permeablitatea
Se confectioneaza epruvete sub forma de cub sau cilindru ce sunt supuse preiunii apei (vezi capI).
c) Gelivitatea -conditiile de rezistenta si masa sunt criterii de baza.
d) Rezistenta la compresiune -se determina pe epruvete sub forma de cub sau cilindru. Determinarea se face la 28 zile de la preparare.
e) Rezistenta la încovoiere -se determina în mod indirect prin determinarea în prealabil a întinderii sau în mod direct...............
Prima determinare se face pe epruvete 100*100*500 (200*200*700). Pe o epruveta se fac 2 determinari. Valoarea obtinuta este:
Rtî =0,875*Pl/b*h2
Rt =0,59*Rtî .
C. Deformatiile betonului
Sunt cauzate de factori fizici (temperatura, umiditate) si solicitarile mecanice la care sunt supuse.
a) Dilatarea termica a betonului
Odata cu cresterea temperaturii, componentele betonului îsi maresc volumul. Fenomenul apare atat datorita cresterii temperaturii exterioare cat datorita degajarii de caldura ce apare în momentul amestecarii cimentului cu apa (caldura de hidratare). Cantitatea de caldura va fi mai mare cu cat cantitatea de ciment e mai mare. Daca se mareste dozajul de ciment creste dilatarea termica.
Aprecierea fenomenului se realizeaza prin masurarea epruvetelor prismatice înainte si dupa 28 de zile→coeficientul de dilatare liniara (e dat în tabel)
α=1*10-5 coeficientul de dilatare
b) Contractia si umflarea betonului
Sunt deformari determinate de modificarile ce apar la întarirea betonului sub efectul variatiilor de umiditate. Sunt deformari independente de actiunea sarcinilor exterioare si se dezvolta în timp.
Pastrat alternativ în apa si aer betonul prezinta fenomenul de contractie si umflare, fenomenul fiind ireversibil.
Din cauza umiditatii mediului apar perioade critice pentru beton si imediat dupa turnare. Trebuie mentinuta o anumitiditate necesara formarii sistemelor cristaline din inteior, a rezistentelor mecanice. Astfel se reduc deformarile
Contractia betonului creste odata cu dozajul de ciment.
Contractia la uscare a betonului se determina prin masurarea lungimilor la intervale de timp (7, 14, 28 zile).
Pentru a reduce fenomenul de contractie se iau urmatoarele masuri:
micsorarea raportului apa/ciment astfel încat sa se asigure lucrabilitatea
alegerea corespunzatoare a agregatelor
limitarea dozajului de ciment
compactarea betonului sa fie facuta corespunzator marcii
c) Deformarile betonului sub actiunea încarcarii mecanice
Sarc....de scurta si de lunga durata
I. Deformatii de scurta durata
→ deformatiile elastice -apar la încarcari mici. Sunt direct proportionale cu efortul produs (λ =E*ε) dar difera în functie de material.
Sunt deformari reversibile si nu se pot dezvolta în timp.
→ deformatii plastice
→ deformatii pseudoplasice.
II. Deformatii de lunga durata
Sub actiunea încarcarii de lunga durata apar deformari elastice urmand ca în timp sa apara deformari cauzate de materialele componente ale betonului si structura acestuia numita curgere lenta.
Aceste deformari dureaza zeci si sute de ani
D. Rezistenta betoanelor la agresiuni chimice
Coroziunea betoanelor -proces fizico-chimic de degradare sau distrugere a betoanelor sub actiunea agentilor chimici existenti în mediul de expluatare
Conditiile necesare ca betonul sa fie durabil sunt în functie de compozitia betonului, compactitatea acestuia, durata si intensitatea agentilor chimici.
Substantele agresive pentru beton pot actiona sub forma de solutii, gaze (CO2), uleiuri, grasimi.
Distrugerea betonului prin coroziune se produce prin degradarea pietrei de ciment. În unele situatii se distrug si agregatele calcaroase.
Determinarea rezistentelor în acestcaz se face urmarind modificarile ce apar la suprafata betonului si epruvetele pastrate în.........
Protectia betonului
Un beton e durabil la actiunea agentilor chimici daca prin alegerea materialelor componente se asigura o compactitate maxima.
Acestea sunt metode indirecte.
Cimentul folosit va fi rezistent la sulfati (vezi cimentul).
Agregatele prezinta o granulozitate continua si o rezistenta sporita la agresiunea coroziva.
Metodele directe reprezinta operatiile care se fac la suprafata betonului pentru a împiedica distrugerea acestuia. De regula betonul de la suprafata e tratat cu substante chimice.
Ex. fluctuarea -tratarea suprafetei de beton cu fluosilicati de Zn, Al.
Ca urmare a actiunii ac asupra cimentului si apei se formeaza fluoruri care sunt insolubile si bioxid de siliciu sub forma de gel care umple interspatiile formate în stratul de beton → mareste impermeabilitatea. Se aplica prin pensulare.
Ocratarea -tratarea sub presiune a suprafetei de beton cu fluorura de siliciu sub forma de gaz. Se realizeaza astfel stratul rezistent la coroziune. Se aplica pe piloti, tuburi de presiune, de canalizare.
Carbonatarea -tratarea suprafetei cu CO2 gazos realizand o marire a impermeabilitatii datorita Ca(OH)2 obtinut.
Tratamentul prin pelicula -se realizeaza prin acoperirea cu vopsele, lacuri. Se folosesc ca materiale bitum sub forma de emulsii.
Aplicarea de strat protector -se realizeaza în cazuri specifice prin aplicarea........cu ajutorul adezivilor.
Se pot realiza înzidiri, placari cu caramizi sau placi de sticla.
E. Tehnologia de executie a elementelor din beton (punerea în opera)
1. Prepareare betonului -se realizeaza în functie de cantitate în 2 moduri: manual si mecanic
Prepararea manuala -consta în amestecarea elementelor componente (ciment cu nisip, apoi cu pietris ) urmand ca pe parcurs sa se introduca apa de amestec pana la consistenta dorita.
Prepararea mecanica -se realizeaza în statii centralizate de beton ducand la obtinerea unor cantitati mari ce urmeaza a fi transportate la locul de punere în opera (statii de betoane).
2. Transportul betonului -se realizeaza în functie de cantitate si de distanta. Pentru cantitati mari (5 m3) se folosesc masini speciale (CIFRAROM) ce realizeaza pe parcursul drumului si amestecarea elementelor componente ale betonului.
3. Compactarea betonului -cea mai importanta etapa în realizarea elementelor de beton deoarece în functie de cum se realizeaza se va obtine structura finala. Se poate realiza prin mai multe metode în functie de marimea elementelor de beton si de importanta acestuia. Poate fi:
a) Manuala -se realizeaza pentru lucrari mici de beton prin batere cu maiul de lemn (pentru consistenta plastica) sau metalic (pentru consistenta vartoasa). Pentru betoanele cu consistenta fluid-plastica compactarea se obtine prin intermediul unor împunsaturi cu vergele metalice.
b) Mecanica -se obtine prin mai multe metode (presare, centrifugare, vibrare, vacuumare, torcretare).
Presarea -se utilizeaza pentru elementele prefabricate de dimensiuni mici ( placi, dale). Se folosesc presele hidraulice.
Centrifugarea -metoda folosita pentru obtinerea elementelor circulare cu goluri cilindrice în interior ( tuburi, stalpi pentru linii electrice aeriene -LEA ). Principiul metodei consta în: betonul de consistenta plastic-vartoasa e introdus într-un tipar ce se roteste cu mare viteza, sub actiunea fortelor centrifuge betonul e asvarlit strat dupa strat pe peretii tiparului pana la obtinerea grosimii cerute (formarea peretelui). Centrifugarea da rezultatate bune în situatia în care amestecul de beton e realizat cu un raport apa-ciment moderat cu agregate avand granulozitate buna si cimentul nu pra fin macinate. Se obtine astfel betonul compact de mare rezistenta ce se poate decofra dupa un timp scurt.
Vacuumarea -permite folosirea unui beton de consistenta fluida, usor de pus în opera prin care se realizeaza scoaterea excesului de aer prin intermediul vidului. Metoda e folosita în cazul elementelor prefabricate, în special sub forma de placi.
Vibrarea -cea mai utilizata metoda constand în aplicarea de socuri succesive în masa betoanelor plastice sau vartoase. Betonul supus unor asemenea socuri se transpune într-o miscare oscilatorie modificandu-se în final consistenta. Capata astfel aspectul unui fluid vascos de tipul pastelor care curg lent si poate lua forma cofragului usor. Betonul supus vibrarii se gaseste simultan sub actiunea unor forte exterioare si a unor forte interioare.
Fortele exterioare se realizeaza datoriota mijloacelor de vibrare si a fortelor gravitationale.
Fortele interioare sunt produse de vascozitatea amestecului, frecarea dintre elementele componente ale betonului între ele si fata de marginile (peretii) cofrajelor.
Vibrarea betonului se realizeaza cu vibratoare ce pot fi de mai multe tipuri:
- vibromese
- pervibratoare (vibratoare de adancime) ce sunt realizate dintr-un corp vibrator de forma unei tije (leme) ce se introduce în masa betonului
- vibrator de cofraj -se asambleaza lateral
- vibrator de suprafata -se asambleaza pe suprafata elementelor de beton
Obs.: Pentru a îmbunatati rezistentele mecanice ale betonului pentru obtinerea unei compactari maxime în perioada de priza betonului i se poate aplica o noua vibrare fata de cea initiala. Operatia se numeste revibrare.
Torcretarea -consta în realizarea unor elemente de beton compacte incluzand atat turnarea betonului cat si compactarea. Se obtine, prin intermediul unui dispozitiv -TORCRET -prin care betonul iese cu presiune si de la o distanta de 1,20 m se realizeaza compactarea strat dupa strat.
F.Influenta componentilor asupra caracteristicilor betonului
Caracteristicile betonului întarit depind în mare masura de compozitie, de modul în care intra într-un amestec materialele componente ale betonului.
Influenta cimentului
Cimentul constituie liantul în întreg ansamblu (are rolul de a lega într-un tot unitar, împreuna cu apa¸agregatele). Prin întarire cimentul + apa formeaza piatra de ciment.
Influenta cimentului cimentului se manifesta atat prin calitatea sa (compozi{ie mineralogica, marca, finete de macinare, timp de priza) cat si prin cantitate (dozaj kg/m3).
Finetea de macinare a cimentului influenteaza procesele de hidratare si de hidroliza precum si rezistentele mecanice ale betonului. Rezistentele mecanice cresc odata cu cresterea finetei de macinare a cimentului pana la un anumit punct dupa care vor scadea din cauza aparitiei fisurilor.
Marca -rezistenta la compresiune la 28 de zile a cimentului influenteaza marca betonului. Marind dozajul de ciment pana la o anumita valoare se obtin marci superioare atat pentru ciment cat si pentru beton.
Densitatea aparenta a betonului creste pana la o anumita valoare a dozajului de ciment dupa care începe sa scada.
În practica e necesar sa se aleaga ciment fin macinat, cunoscandu-se însa si suprafata specifica optima.
Influenta apei de amestecare
Apa participa intens la reactiilede hidratare si hidroliza ale cimentului si asigura totodata lucrabilitatea amestecului necesara punerii în opera a betonului.
Conditiile ce trebuiesc îndeplinite de apa de amestec sunt standardizate. Daca nu se respecta aceste condiitii se pot produce efecte negative asupra rezistentelor mecanice ale betonului. Caqntitatea de apa folosita se raporteaza mereu la cantitatea de ciment.
Raportul apa-ciment A/C influenteaza rezistentele mecanice: cu cat valoarea acestuia creste cu atat rezistentele mecanice scad.
Valoarea optima a raportului A/C depinde de mijloacele de compactare.
Influenta agregatelor
Agregatele intra în componenta betonului într-un procent de aproximativ 50% formand scheletul de rezistenta al acestuia. Dimensiunea maxima a particulelor agregatelor se stabileste în functie de dimensiunea minima a elementelor de beton. Se iau în considerare toate caracteristicile agregatelor si conditiile de calitate ale acestora.
Natura mineralogica -atat agregatele de concasare cat si cele naturale (de balastiera) trebuie sa provina din roci stabile nealterabile în apa. Nu se folosesc agregatele provenite din roci sistoase sau cele ce au o structura amorfa sau semicristalina.
Rezistenta la compresiune a agregatelor trebuie sa fie de 1,5 ori mai mare ca rezistenta betonului pentru a se asigura marca ceruta.
Impuritatile din agregate (argila, humus, saruri solubile) -nu trebuie sa depaseasca limitele impuse de standarde.
Forma granulelor -influenteaza caracteristici ca lucrabilitatea si compactibilitatea betonului din cauza volumului de goluri obtinut.
Granulozitatea agregatelor -este foarte importanta. În functie de aceasta se determina cantitatea de ciment si apa.
Din mai multe considerente e preferata o granulozitate continua (cu toate sorturile).
Influenta aditivilor
Aditivi -substante utilizate în cantitati reduse în componenta betonului ce au rolul de a schimba caracteristicile esentiale ale acestuia. Se introduc în apa de amestecare (deci trebuie sa fie solubile în apa).
În functie de rolul pe care-lm au pot fi:
-plastifianti -maresc plasticitatea amestecului
-acceleratori de priza -accelereaza procesul de priza
-întarzietori de priza -încetinesc procesul de priza
-impermeabilizatori -reduc permeabilitatea
-antigel -maresc rezistenta betonului la înghet-dezghet.
|
