Betoane cu lianti anorganici

Betoane cu lianti anorganici

1 Definitii si clasificare

Betoanele sunt produse artificiale cu aspect de conglomerat care se obtin in urma intaririi unor amestecuri bine omogenizate de liant, apa si agregate (nisip+pietris+piatra sparta). La acestea se mai adauga aditivi si adaosuri.

In afara materialelor de baza betonul mai poate sa contina si anumite adaosuri inerte sau active care-i imbunatatesc proprietatile.

Amestecul de liant si apa formeaza o pasta care in urma unor procese fizico-chimice, se intareste transformandu-se intr-o substanta solida (denumita piatra de ciment) care leaga intre ele granulele de agregat, dand astfel caracterul monolit al betonului.

Agregatele care in majoritatea cazurilor nu intra in contributie cu liantul si apa, alcatuiesc scheletul rigid al betonului, imprimandu-i o serie de caracteristici fizico-mecanice si chimice imbunatatite fata de piatra de ciment.

In industria constructiilor, betonul si in special cel armat si comprimat, reprezinta principalul material de constructii, folosit la structuri, datorita avantajelor pe care le are:

-durabilitate;

-folosirea materialelor granulare naturale sau artificiale (agregatele);

-executarea elementelor de constructie sub orice forma;

-rezistenta la foc (totusi limitata in timp);

-caracterul monolit si masivitatea constructiilor;

-costul redus fata de alte materiale.

In functie de actiunile mediului inconjurator asupra betonului acesta poate fi degradat in perioada de exploatare. Actiunile agresive ale mediului sunt clasificate ca mai jos (conform EN 2006-1/2002 ):

Tabelul 1-Clase de expunere:

X 0-nici un risc de coroziune sau atac;

Coroziunea prin combatere (expunere la aer si umiditate):

-XC1-uscat sau permanent umed;

-XC2-umed, rareori uscat;

-XC3-umiditate moderata;

-XC4-alternanta umiditatii si uscarii.

Coroziunea data de cloruri (fara cele de origine marina):

-XD1-umiditate moderata;

-XD2-umed,rar uscat;

-XD3-alternanta umiditatii cu uscarea.

Coroziunea data de clorurile din apa de mare:

-XS1-expunere la aer cu aerosoli marini;

-XS2-imersie permanenta;

-XS3-zone de marnaj (alternanta umed-uscat), zone supuse stropirii sau cetei saline.

Atacul prin ingfhet-dezghet cu sau fara agenti pentru dezghet:

-XF1-saturatie moderata, apa fara agenti de dezghetare;

-XF2-saturatie moderata, apa cu agenti de dezghetare;

-XF3-saturatie puternica, apa fara agenti de dezghetare;

-XF4-saturatie puternica, apa cu agenti de dezghetare sau apa de mare.

Atac chimic:

-XA1-mediu cu agresivitate chimica slaba;

-XA2-mediu cu agresivitate chimica moderata;

-XA3-mediu cu agresivitate chimica intensa.

NOTA: Agresivitatile sunt prezentate cantitativ in talelul 2 din SR EN 206-1/2002.

In functie de caracteristicile fizico-mecanice, betonul proaspat sau intarit se clasifica (conform SR EN 206-1/2002-Partea1:"Specificatie ,performanta,producere si conformitate"-standardul EN 206-1 inlocuieste partial STAS 3662-86 si anume clasificarea betonului dupa lucrabilitate(tasare, grad de compactare, remodelare    VE-BE),rezistenta la compresiune si densitate aparenta) astfel:

a)            Dupa clasa de consistenta betonul proaspat se clasifica conform EN 12350-2,3,4,5 (consistenta reprezinta gradul de mobilitate al betonului proaspat sub actiunea greutatii proprii sau a unor forte exterioare care actioneaza asupra lui):

CLASE DE TASARE

CLASE VE-BE

CLASE DE COMPACTARE

CLASE DE RASPANDIRE

Din ratiuni de lipsa de sensibilitate a metodelor de incercare de la anumite valori, se recomanda a se utiliza incercarile de mai sus numai pentru:

-inaltime a tasarii intre10 si 210 mm;

-timp de incercare VE-BE intre 30 si 5 secunde

-grad de compactare intre 1.04 si 1.46

-diametru de raspandire intre 340 mm si 620 mm.

b)            Dupa densitatea aparenta (raportul dintre masa betonului si volumul sau aparent ) betonul proaspat se casifica conform SR EN 2006:

Clasele de densitate (masa volumica) pentru betonul usor sunt date in tabelul 9 din SR EN 206-1/2002:

c)            Dupa gradul de gelivitate ( numarul de cicluri de inghet- dezghet la care trebuie sa reziste betonul): G 50; G 100; G 150.

d)            Dupa gradul de impermeabilitate (presiunea maxima a apei pana la care aceasta patrunde in epruvete, fara a depasi adancimea limita prescrisa)-conform NE 012/99:

e)            -Dupa clasa de rezistenta la compresiune pentru betoane normale sau grele:

C 8/10; C 12/15; C 16/20; C 20/25; C 25/30; C 30/37; C 35/45; C 40/50; C 45/55; C 50/60; C 55/67; C 60/75; C 70/85; C 80/95; C 90/105; C 100/115.(tabelul 7 din SR EN 206-1).

- Dupa clasa de rezistenta la compresiune pentru betoanele usoare(LC): LC 8/9; LC 12/13; LC 16/18; LC 20/22; LC 25/28; LC 30/33; LC 35/38; LC 40/44; LC 45/50; LC 50/55; LC 55/60; LC 60/66; LC 70/77; LC 80/88.(tabelul 8 din SR EN 206-1).

Definitie: Clasa betonului este definita pe baza rezistentei caracteristice    (f_ck cilindru / f_ck cub) care este rezistenta la compresiune in N/mm², determinata pe cilindri(de 150/300 mm sau pe cuburi cu latura de 150 mm) la varsta de 28 de zile, sub a carei valoare se pot situa statistic cel mult 5% din rezultate.

f)              In functie de conditiile de preparare a betonului:

-manual;

-mecanic:-pe santier sau in fabrici de betoane (cu functionare ciclica sau continua).

g)            In functie de modul de armare:

-beton armat cu armatura flexibila,

-beton cu armare dispersa ( fibre de otel, fibre de sticla, fibre de carbon),

-beton armat cu armatura rigida (profile laminate),

-beton precomprimat.

h)            In functie de destinatie:

-betoane obisnuite (constructii civile, industriale, agricole, poduri),

-betoane hidrotehnice (baraje, ecluze, canale),

-betoane rutiere,

-betoane cu destinatii speciale: antiacide, refractare, rezistente la uzura, pentru protectia contra incendiilor.

2. Betonul normal

Materiale componente

La realizarea elementelor si structurilor de beton, beton armat si beton precomprimat executate monolit sau prefabricat se pot utiliza:

-betoane normale care au o densitate aparenta cuprinsa in limitele 2000-2600 Kg/m³ si la prepararea carora se utilizeaza agregate naturale grele, un liant hidraulic unitar sau cu adaosuri active, apa, adaosuri, aditivi.

-betoane cu agregate usoare naturale sau artificiale (frecvent se utilizeaza betoanele cu agregate artificiale de tipul granulitului).

Betonul normal are in prezent cea mai larga utilizare pentru realizarea elementelor si structurilor din beton simplu, beton armat si beton precomprimat.

Materialele utilizate nu vor contine substante care pot avea efecte daunatoare asupra rezistentei si durabilitatii betonului sau care pot provoca coroziunea armaturilor.

Se vor utiliza doar materiale cu calitatile cerute in SR EN 2006-1/2002. In cazul in care materialele nu sunt prevazute in normativ, vor avea un agrement tehnic european sau vor fi in concordanta cu standarde nationale corespondente.

2.1. Cimentul

La realizarea betonului normal se utilizeaza cimentul Portland cu sau fara adaos de zgura, tras sau cenusa.

Proprietatile cimentului care, asa cum s-a aratat, sunt functie de proprietatile constituentilor mineralogici, se transmit, mai mult sau mai putin atenuate, asupra betonului.

Alegerea tipului de ciment este in functie de: conditiile de serviciu si expunere, conditiile de executie si tehnologia adoptata, clasa,dimensiunile structurii (masivitate).

Cimentul influenteaza proprietatile betonului nu numai prin calitate, ci si prin cantitate (dozaj).

2.2. Apa de amestecare ( SR EN 1008/1997)

Apa de amestecare in beton are urmatoarele roluri:

-reactioneaza cu cimentul pentru a forma piatra de ciment;

-umezeste suprafata agregatelor pentru a da consistenta necesara punerii in opera a betonului.

NOTA: Se poate folosi si apa reciclata din fabricile de betoane, conform normativului.

S-a constatat ca pentru formarea pietrei de ciment este necesara o cantitate de 25-30% apa din masa cimentului, iar pentru betoanele cu consistenta foatre vartoasa este necesara o cantitate de apa de 35% apa.

Rezulta ca intotdeauna cantitatea de apa de amestecare este mai mare decat cea strict necesara reactiilor de hidratare ale cimentului.

Acest exces de apa se evapora dupa intarirea liantului, piatra de ciment formata continand o serie de pori care influenteaza in mod direct caracteristicile betonului intarit.

Volumul porilor formati depinde nu doar de cantitatea de apa care se adauga la prepararea betonului, ci si de raportul dintre cantitatea de apa A si cantitatea de ciment C, dintr-un beton (notat si W/C in SR EN 206-1).

Datorita acestui fapt la analiza influentei pe care o are apa de amestecare asupra caracteristicilor betonului se ia in considerare raportul apa/ciment (A/C ). Pentru betonul greu obisnuit, acest raport variaza in limite foarte largi ( 0.35-0.7 ).

Intre raportul A/C si dozajul de ciment exista o corelatie stransa, pentru un beton de consistenta constanta: la cresterea dozajului de ciment ( C ) se poate reduce raportul A/C.

Un ciment cu finete mai mare de macinare va necesita un raport A/C mai mare (sau aditivi).

Apa folosita la prepararea betoanelor trebuie sa indeplineasca anumite conditii de calitate, in caz contrar compromite durabilitatea acestora.

Apa de amestecare utilizata la prepararea betoanelor poate sa provina din reteaua publica sau din alta sursa, caz in care trebuie sa indeplineasca anumite conditii tehnice prevazute in SR EN 1008/97: sa fie limpede si fara miros, sa aiba reactie neutra, slab alcalina sau slab acida.

2.3. Agregatele

La executarea elementelor si constructiilor din beton si beton armat cu densitatee aparenta normala (2000-2600 Kg/m³) se folosesc agregate cu densitate normala (1201-2000 Kg/m³) provenite din sfaramarea naturala si/sau concasarea rocilor.

Granulozitatea agregatelor este verificata cu ajutorul sitelor sau ciururilor cu dimensiunile ochiurilor conform reglementarilor in vigoare SR EN 13242/2003, SR EN 12620/2003 -Agregate grele, SR EN 13055/2003 -Agregate usoare: 0.2; 1; 2; 4; 8; 16; 31.5; 63 (+ seriile 1 si 2 de site suplimentare).

-Pentru obtinerea unui amestec cu un dozaj optim de ciment si o cantitate mica de apa se recomanda utilizarea unei combinatii de agregate care sa contina o cantitate redusa de nisip si o proportie mai mare a agregatelor mari.

-In general granulozitatea agregatelor se alege in functie de conditiile de turnare, compactare, precum si de tipul agregatelor ce se folosesc. In anumite cazuri, pentru ca betonul sa nu segrege in timpul transportului, turnarii si compactarii, pentru a fi suficient de lucrabil si usor de compactat trebuie sporita cantitatea de parte fina sau se adauga aditivi plastifianti, superplastifianti, hiperplastifianti.

-Dimensiunea granulei minime a agregatului se stabileste in functie de dimensiunile caracteristice ale elementelor de constructie, respectandu-se conditiile de la betonul armat:

Φ_max≤ 1/4 D

Φ_max≤ d-5mm

Φ_max≤ 1.3 c

unde: D=dimensiunea cea mai mica a elementului structural;

d= distanta intre barele de armatura;

c= stratul de acoperire cu beton a armaturii.

-Rocile din care provin agregatele trebuie sa fie inerte fata de ciment, sa nu fie alterabile, sa fie rezistente la inghet- dezghet, la incendii, etc.

NOTA:- Balastul, ca amestec natural, se poate folosi doar in betoane cu clasa mai mica decat C12/15.

-In beton se por utiliza, in proportie de pana la 5%, si agregate recuperate din apa de spalare sau din betonul proaspat; daca procentul este mai mare ele vor fi sortate si vor satisface cerintele normativelor pentru agregate.

Daca agregatele contin silice (SiO₂) sensibila la atacul alcaliilor (Na₂O si K₂O) si betonul lucreaza in mediu umed se vor intreprinde masuri de prevenire a reactiilor daunatoare silice- alcalii (masuri verificate din punct de vedere al eficacitatii inainte de aplicare; masurile sunt prevazute in Raportul Tehnic CEN CR 1901).

2.4. Aditivii pentru betoane

Aditivii sunt substante anorganice sau organice care se adauga in cantitati mici la prepararea betonului, avand drept scop imbunatatirea caracteristicilor tehnice ale acestuia (atat ca beton proaspat cat si ca beton intarit).

-Aditivii trebuie sa indeplineasca cerintele din reglementarile specifice sau agrementele tehnice in vigoare.

-Aditivii nu trebuie sa contina substante care sa influenteze negativ proprietatile betonului sau sa produca coroziunea armaturii (exemplu:clor).

-Principalele grupe de aditivi care se intalnesc in practica curenta a betoanelor sunt diferite in functie de efectul principal pe care aditivul il are asupra betonului. Acestea sunt:-aditivi reducatori de apa;

-aditivi intens reducatori de apa;

-aditivi plastifianti- marirea durabilitatii betonului, imbunatatirea lucrabilitatii si reducerea tendintei de segregare;

-aditivi superplastifianti;

-aditivi acceleratori de priza;

-aditivi intarzietori de priza;

-aditivi acceleratori de intarire:

-aditivi antrenori de aer;

-aditivi anti-inghet (antigel);

-aditivi impermeabilizatori;

-aditivi inhibatori de coroziune, etc.

Utilizarea aditivilor la prepararea betoanelor are drept scop:

-imbunatatirea lucrabilitatii betonului destinat executarii elementelor cu armaturi dese, sectiuni subtiri , inaltime mare de turnare, turnare sub apa.

-punerea in opera a betoanelor prin pompare.

-imbunatatirea gradului de impermeabilitate in cazul recipientilor sau a elementelor expuse la intemperii sau situate in medii agresive.

-imbunatatirea comportarii la inghet-dezghet.

-realizarea betoanelor de clasa superioara.

-reglarea procesului de intarire, intarziere sau eccelerare de priza in functie de cerintele tehnologice.

-cresterea rezistentei si a durabilitatii prin imbunatatirea structurii betonului.

Aditivii pot fi folositi cate unul sau in amestecuri bine studiate.

Cantitatea totala de aditivi la 1 m³ de beton nu va depasi:

-dozajul maxim recomandat de producator;

-50 grame/Kg de ciment (in starea de livrare, fac exceptie cazurile in care a fost experimentata influenta unei cantitati mai mari de aditiv asupra performantelor betonului).

Aditivii cu dozaje de pana la 2g/Kg de ciment vor fi dizolvati intr-o parte din apa pentru prepararea betonului.

Cantitati de aditivi livrati in solutie de peste 3 l/m³ de beton vor fi luati in calcul la determinarea raportului A/C.

Betoanele fluide (cu consistenta mai mare decat S4, V4, C3 sau F4) se produc prin utilizarea de aditivi puternic reducatori de apa, superplastifianti sau hiperplastifianti.

2.5.Adaosuri

Adaosurile sunt materiale anorganice fine ce se pot adauga in beton (in cantitati de peste 5% substanta uscata fata de masa cimentului) in vederea imbunatatirii caracteristicilor acestuia sau pentru a realiza proprietati speciale.

Adaosurile pot imbunatati urmatoarele caracteristici ale betoanelor:

-lucrabilitatea;

-gradul de impermeabilitate;

-rezistenta la agenti chimici agresivi.

Exista doua tipuri de adaosuri:

-inerte (tip I) -inlocuitor partial al partii fine din agregate, caz in care se reduce cu circa 10% cantitatea de nisip 0-4mm din agregate. Folosirea adaosului inert conduce la imbunatatirea lucrabilitatii si compactarii betonului.

-active (tip II) -caz in care se conteaza pe proprietatile hidraulice ale adaosului. Adaosuri active sunt: zgura granulata de furnal, cenusa, silice ultrafina,etc.

In cazul adaosurilor cu proprietati hidraulice, la calculul raportului A/C se ia in considerare cantitatea de adaos din beton ca parte lianta. Se va discuta de raportul A/C + K*adaos.

Coeficientul K a fost introdus pentru a realiza cerinta minima referitoare la dozajul de ciment. Valoarea lui K depinde de adaosul folosit dar si de tipul de ciment.

a)In cazul utilizarii cenusii volante de termocentrala se cere ca raportul cenusa/ciment sa fie mai mic de 0.33 (in mase); excedentul de cenusa peste valoarea de mai sus nu poate fi luat in considerare la raportul A/C +K*cenusa si nici la stabilirea dozajului minim de ciment.

Dozajul minim de ciment poate fi redus cu valoarea K*(continutul minim de ciment-200) Kg/m³.

Dozajul de ciment+cenusa volanta nu poate fi sub dozajul minim de ciment necesar in beton.

b)In cazul utilizarii adaosului de silice ultrafina (EN 13263/1998) (SUF) se admite un raport maxim silice ultrafina/ciment ≤0.11 (in mase).

Pentru betoane preparate cu cimenturi Portland sunt admisi urmatorii coeficienti K (pentru raportul A/C + K*SUF):

Observatie *-cu exceptia betoanelor din clasele de exploatare X C si X F pentru care K=1.

Cantitatea de ciment+K*SUF nu va fi inferioara dozajului minim de ciment pentru betonul proiectat (conform recomandarilor din normativ). Pentru betoane cu dozaj minim de ciment    mai mic de 300 Kg, continutul de ciment nu poate fi redus cu peste 30 Kg/m³ (prin utilizarea SUF).

Prin atilizarea de adaosuri trebuie sa se obtina un beton cu performante echivalente cu ale betonului de referinta, in special in ce priveste durabilitatea (avand in vedere agresivitatea mediului si clasele de expunere).

Adaosurile nu trebuie sa contina substante care sa influenteze negativ proprietatile betonului sau sa provoace corodarea armaturii.

Transportul si depozitarea adaosurilor trebuie facuta in asa fel incat proprietatile fizico-chimice ale acestora sa nu sufere modificari.

2.Continutul de cloruri in beton

Continutul de cloruri se exprima prin masa ionilor de clor in raport cu masa cimentului. Clasele de continut de cloruri sunt date in tabelul 10 din SR EN 206-1/2002:

Observatie -Daca se folosesc adaosuri continutul de cloruri se refera la ciment+K*adaos.

Se admite utilizarea ca aditiv a CaCl₂ doar in betoane simple (este accelerator de priza).

2.7.Temperatura betonului

Betonul proaspat se va livra la o temperatura de cel putin 5⁰C.

Toate cerintele privind incalzirea sau racirea artificiala a betonului se stabilesc de comun acord intre poiectant, producator si utilizator.

2.8.Structura betonului

Betonul proaspat si apoi cel intarit au o structura complexa care influenteaza in mod hotarator toate caracteristicile sale tehnice.

Dupa amestecarea materialelor componente, punerea in opera si compactarea betonului proaspat, urmeaza o perioada de repaos, timp in care se produce o sedimentare a granulelor mai mari ale agregatului (figura 2.1.a) ceea ce conduce la o tasare a intregii mase de beton. O parte din cantitatea de apa se ridica deasupra granulelor sedimentate formand un spatiu plin cu apa care poate sa contina si aer antrenat in procesul de amestecare a betonului.

Cum dimensiunile spatiilor dintre agregatele mari sunt suficient de mici, sedimentarea particulelor fine se poate produce inainte ca sa inceapa priza cimentului, astfel incat apa de amestecare se gaseste in stare libera sau adsorbita pe suprafata granulelor.

Cu cat cantitatea de apa de amestecare este mai mare, cu aat apa libera, necuprinsa in procesul de hidratare este mai multa si circula in beton in timpul procesului de priza si intarire.

Prin formarea pietrei de ciment se inglobeaza intr-un tot unitar agregatele, formandu-se conglomeratul denumit beton intarit (figura 2.1.b).

Betonul intarit are o structura complexa formata din:

Faza solida- compusa din agregate si piatra de ciment, care la randul ei este formata din produsi cristalini si gelici cat si din nuclee de ciment nehidratate.

Faza lichida- compusa din apa din betonul intarit care se gaseste ca: apa de hidratare, apa absorbita in geluri, apa din porii capilari.

Faza gazoasa- se gaseste in porii capilari (aer, alte gaze).

Golurile si porii din betonul intarit care influenteaza in mod defavorabil proprietatile acestuia sunt:

a)      Porii de gel (<10μm)-greu accesibili apei lichide,

b)      Porii capilari (>10μm)-sunt pori deschisi si iau nastere prin evaporarea surplusului de apa de amestecare, care nu participa la procesul de hidratare si reprezinta circa 10-15% din volumul betonului. Sunt uniform raspanditi in matrice (piatra de ciment) si se vor umple partial pe timpul intaririi cu noile produse de hidratare.

c)      Porii sferici cu aer antrenat la amestecarea betonului sau datorita aditivilor antrenori de aer au dimensiuni de 50-100μm, sunt pori inchisi sau in legatura cu porii capilari, reprezentand 1-3% din volumul masei de beton. Acest volum de pori poate fi sporit cu ajutorul aditivilor, care dau pori sferici inchisi in proportie de 3-7% din volumul betonului.

d)      Porii de sub agregate -sunt pori inchisi si rezulta din evaporarea apei de sub agregate, care cuprinde eventual goluri de aer.

e)      Cavernele-sunt deschise, putand comunica intre ele.volumul lor poate atinge 5% din volumul betonului.

Porii mai mari de sub agregate si cavernele au dimensiuni de peste 200μm si apartin defectelor de structura; volumul lor trebuie limitat prin proiectarea compozitiei si prin tehnologia de punere in opera a betonului.

f)        Microfisuri si fisuri -apar in structura fazei hidratate si iau nastere ca urmare a modificarilor de volum a betonului in timpul prizei (contractia la uscare) si intaririi care se amplifica in timp datorita variatiilor de temperatura si umiditate (modificari care creeaza tensiuni interne).

Toate acestea confera betonului intarit caracterul unui corp pseudosolid cuprinzand faza solida, lichida si gazoasa prin: substanta solida; porii umpluti cu aer si vapori de apa; porii umpluti partial sau total cu apa.

Nu se pot utiliza betoane cu compactitate 100% (betonul este microporos si microfisurat). Se considera ca un beton este compact daca porozitatea totala este de 5-7%.

La betonul greu obisnuit cantitatea de pori (porozitatea totala) variaza intre 15-25% si influenteaza in mod sensibil caracteristicile betonului. Pentru obtinerea unui beton de calitate cat mai buna trebuie ca volumul de pori sa fie cat mai mic.

3.Notiuni de tehnologia betonului

Etapele de baza ale lucrarilor propriu-zise de beton sunt urmatoarele:

3.1. Stabilirea compozitiei betonului

3.2. Prepararea betonului

3.3. Transportul betonului

3.4. Punerea in opera (turnarea) si ingrijirea ulterioara a betonului

3.5. Tratarea betonului dupa turnare

3.1. Stabilirea compozitiei betonului

Parametrii de compozitie

Conform SR EN 206-1/2002, cerintele pentru ca betonul sa aiba durabilitate (sa reziste la actiunile agresive ale mediului) sunt formulate in termeni de valori limita in ceea priveste: -compozitia betonului;

-proprietatile betonului proaspat ;

-proprietatile betonului intarit.

Legat de compozitia betonului sunt formulate cerinte in functie de clasele de expunere a betonului, dupa cum urmeaza:

-tipuri si clase de materiale componente admise;

-raportul maxim apa/ciment;

-dozajul minim de ciment;

-clasa minima de rezistenta la compresiune a betonului;

-continutul minim de aer antrenat (cu aditivi) daca este cazul.

Valori limita recomandate pentru compozitia si proprietatile betonului (Anexa F-SR EN 206-1/2002):

Pentru ca betonul sa aiba durabilitatea dorita mai sunt si conditiile urmatoare:

-betonul sa fie corect pus in opera si tratat dupa turnare (ENV 13760-1);

-trebuie sa fie asigurat stratul de acoperire cu beton a armaturii (ENV 1992-1-1);

-structura de beton este imbunatatita si exploatata corect.

Compozitia betonului trebuie sa fie astfel alcatuita incat, in conditiile unui dozaj minim de ciment si ale unor caracteristici in stare proaspata ale betonului, impuse de tehnologia de executie, sa se realizeze cerintele de rezistenta, durabilitate, si dupa caz, a altor cerinte speciale prevazute prin proiect.

Stabilirea compozitiei betoanelor se face numai de catre laboratoare autorizate, parcurgandu-se urmatoarele etape:

-stabilirea parametrilor compozitiei;

-calculul componentelor;

-efectuarea de incercari preliminare;

-finalizarea compozitiei prin recalcularea componentilor ca urmare a rezultatelor incercarilor preliminare.

Tipul de ciment-se stabileste pe baza: clasei betonului, conditiilor de serviciu si expunere, caracteristicilor elementului (masivitatea).

Tipul de aditiv- se stabileste pe baza: conditiilor de transport si punere in opera, cerintelor de rezistenta si durabilitate impuse de proiect, caracteristicilor elementului (sectiuni, armare).

Raportul apa/ciment maxim- se stabileste pe baza: clasei betonului, gradului de omogenitate asigurat la prepararea betonului, gradului de impermeabilitate impus, conditiilor de expunere.

Dozajul de ciment- se stabileste pe baza conditiilor de serviciu si axpunere.

Consistenta betonului- se stabileste pe baza: conditiilor de transport, formei si dimensiunilor elementului, desimii armaturilor, modului de turnare si compactare.

Granula maxima a agregatelor- se stabileste pe baza formei si dimensiunilor elementelor.

Cantitatea de apa de amestecare- se stabileste pe baza: consistentei adoptate, marimii granulei maxime a agregatului, tipului de aditiv folosit.

Dozajul de ciment se mai stabileste si in functie de clasa betonului+tipul de ciment, raportul A/C si cantitatea de apa (A).

Granulozitatea agregatului total-se stabileste pe baza: dozajului de ciment, consistentei, tehnologiei de punere in opera, caracteristicilor elementelor de beton turnat (macroporos, granulozitate discontinua).

Stabilirea cantitatilor de agregate (pe clase granulare) si aditivi-se stabileste pe baza :dozajului de ciment, tipului de agregat, tipului de aditiv, porozitatii estimate a betonului.

A)    Metoda rapida privind stabilirea compozitiei betonului

a) Cantitatea de apa de amestecare A (l/m³) se stableste cu relatia:

in care: -N/P-raportul nisip/pietris (0/7)(7/Φ_max) se stabileste din curba granulometrica a agregatului total

-S-tasarea conului (cm) exprimand consistenta betonului care se prepara

-Φ_max-diametrul maxim al agregatului (mm)

b) Din relatia lui SKRAMTAEV se poate deduce raportul A/C:

in care: R_b-clasa betonului ce se propune a se obtine (N/mm²)

R_c-clasa cimentului ce se foloseste la prepararea betonului (N/mm²)

K=0.5 pentru A/C=0.4-0.65 si agregate concasate

K=0.45 pentru agregate de rau.

c) Dozajul de ciment C (Kg/m³) rezulta din relatia:

d) Cantitatea de agregat A_g (Kg/m³) in stare uscata este data de relatia:

in care: ρ_b-densitatea betonului proaspat (aproximativ 2400 Kg/m³)

e) Definitivarea compozitiei unui beton se face prin incercari preliminare in laborator.

B)     Stabilirea compozitiei betoanelor de clasa ≥C8/10

Pentru stabilirea compozitiei betoanelor de clasa cel putin egala cu C8/10 se stabilesc mai intai parametrii compozitiei conform celor prezentate mai sus, iar apoi se trece la calculul compozitiei initiale.

-Cerinte generale:

a)      Clasa de rezistenta

b)      Diametrul maxim al agregatelor

c)      Consistenta beronului proaspat

d)      Raportul maxim A/C in functie de cerintele privind durabilitatea, clasa de rezistenta a betonului, tipul de ciment

e)      Dozajul minim de ciment (Anexa F-SR EN 206-1/2002) si tipul de ciment

-Exemplu de notare a caracteristicilor betonului:

C16/20 - T₂ (S₂) - II AS 32.5 / 0-31, unde:

C16/20-clasa de rezistenta

S₂-consistenta dupa SR EN 206-1/2202

II AS 32.5-tipul de ciment

0-31-agregatul folosit

NOTA: Daca exista cerinte speciale privind permeabilitatea se poate intercala si valoarea acesteia: C16/20 - T₂ (S₂) -P8 - II AS 32.5 / 0-31

P8-permeabilitatea

-Pentru a determina compozitia unui beton trebuie hotarate (Anexa 1.4):

-dozajul de ciment (C)

-tipul si clasa cimentului (ANEXA 1.2)

-consistenta betonului proaspat si raportul A/C

-tipul de agregate, diametrul maxim al agregatelor si zona de granulozitate

-tipul dozajul de aditivi si adaosuri (daca este cazul)

Unele elemente de compozitie depind nu doar de caracteristicile dorite pentru betonul intarit ci si de tehnologia de transport si punere in opera (turnare, compactare).

1.Raportul A/C (tabelul 1.4.2)

2.Cantitatea de apa (tabelul 1.4.4) se stabileste avand in vedere consistentele recomandate in tabelul 1.4.3 in functie de tipul de element de constructie care urmeaza a fi turnat.

3. Cantitatea de ciment (C^/) se evalueaza alpicand relatia:

unde: A^/-cantitatea orientativa de apa de amestecare determinata conform normativului NE 012/99 tabelul I.4.4.

Valorile din tabel sunt pentru agregate de balastiera 031mm.

Cantitatea de apa se va corecta:

-reducere 10% pentru agregate 071mm;

-reducere 5% pentru agregate 040mm;

-reducere 10-20% in cazul folosirii de aditivi;

-spor 10% in cazul folosirii pietrei sparte;

-spor 20% in cazul folosirii agregatelor 0/7mm;

-spor 10% in cazul folosirii agregatelor 0/16mm;

-spor 5% in cazul folosirii agregatelor 0/30mm.

In cazul raportului A/C se adopta valoarea cea mai mica pentru asigurarea cerintelor de rezistenta si durabilitate.

Cantitatea de ciment rezultata se compara cu dozajul minim admis conform normativului.

4.Zonele de granulozitate recomandate pentru agregate (tabelul 1.4.5)

NOTA: *-granulozitatile din paranteza se adopta daca (la incercarile preliminare) betonul proaspat nu are tendinta de segregare.

Cantitatea totala de ciment+nisip sub 0.2mm se recomanda sa nu depaseasca valorile din tabelul 1.4.12:

NOTA:-cantitatea minima de ciment+nisip sub 0.2mm este de 350 Kg/m³.

-pentru dozaje intermediare de ciment se interpoleaza liniar.

5. Cantitatea de agregate in stare uscata A^'g se evalueaza aplicand relatia:

in care: ρ_c-densitatea aparenta a granulei de ciment egala cu 3.0 Kg/dm³;

ρ_ag-densitatea aparenta a agregatelor, in Kg/dm³, adoptata conform tabelului:

P-volumul de aer oclus egal cu 2% respectiv 20 dm³/m³; in cazul cazul utilizarii de aditivi antrenori de aer, aerul antrenat se stabileste conform fiselor tehnice ale aditivilor si diametrului maxim al agregatului (tabelul 1.5.3):

Proportia dintre diferite sorturi de agregate si cantitatile corespunzatoare pe sorturi se stabilesc astfel incat sa se asigure inscrierea in zona de granulozitate adoptata.

Densitatea aparenta a betonului proaspat se calculeaza cu relatia:

7. Pentru stabilirea compozitiei de baza se procedeaza in felul urmator:

-se prepara un amestec informativ de beton, luand in considerare cantitatile de ciment si agregate evaluate conform relatiilor de mai sus, la care se introduce apa de amestecare treptat pana la obtinerea consistentei dorite, determinandu-se, cantitatea de apa A (aditivul se introduce dupa prima cantitate de apa );

-se determina densitatea aparenta ρ_b;

-se recalculeaza cantitatea de ciment:

-se recalculeaza cantitate de agregate conform relatiei:

8. Pentru verificarea rezistentelor mecanice se prepara cate 3 amestecuri de beton de minim 30 litri fiecare, pentru din urmatoarele compozitii:

-compozitia de baza;

-compozitia suplimentara avand dozajul de ciment cu 7% dar minim 20 Kg/m³ fata de cel al compozitiei de baza:

-a doua compozitie suplimentara avand dozajul redus cu 7%, dar minim 20 Kg/m³ fata de cel al compozitiei de baza.

Din fiecare amestec de beton se confectioneaza minim 4 epruvete, rezultand in total cate 12 epruvete pentru fiecare compozitie. Confectionarea, pastrarea si incercarea epruvetelor se vor efectua conform prevederilor standardului.

9.Rezultatele obtinute la 28 de zile vor fi analizate in vaderea definitivarii compozitiei. Rezistenta medie pentru fiecare compozitie se corecteaza in functie de rezistenta efectiva a cimentului, aplicand relatia:

f^cor=c*f^/_c

unde:c=(1.15*clasa minima)/ f^ef_adm;

f^/_c-rezistenta betonului la 28 de zile obtinuta la incercarile preliminare;

f^ef_adm-rezistenta efectiva a cimentului.

Se adopta compozitia pentru care valoarea rezistentei corectata este mai mare cel putin egala cu rezistenta la 28 de zile pentru incercari preliminare.

3.2.Prepararea betonului

Dupa stabilirea compozitiei betonului, urmeaza dozarea materialelor si apoi prepararea betonului.

a) Dozarea se face:

-volumetric-numai pentru lucrari de mica importanta;

-gravimetric-in statii de betoane cu dozatoare care cantaresc exact materialele componente ale unei sarje.

b) Prepararea betonului se poate efectua:

-manual- pentru lucrari de mica importanta;

-mecanic-cu ajutorul betonierelor care asigura realizarea unui amestec omogen intr-un timp relativ scurt.

3.3.Transportul betonului

Pentru transportul betonului proaspat de la locul de preparare la locul de punere in opera trebuie indeplinite anumite conditii:

-asigurarea omogenitatii betonului;

-pastrarea intacta a compozitiei;

-evitarea inceputului de priza al cimentului, etc.

3.4.Punerea in opera a betonului

Punerea in opera a betonului cuprinde doua operatii:

a)-introducerea in cofraje (turnarea);

b)-compactarea betonului.

a) Turnarea betonului se poate face prin:

-pompare (cu ajutorul pompelor);

-injectare (-introducerea in cofraje; -injectarea cu mortar de ciment);

-turnare sub apa-necesita o incinta in care apa sa fie statatoare, betonul turnandu-se prin tuburi speciale.

-jgheaburi, burlane, bena si macara.

b) Compactarea betonului este o operatie prin care se urmareste umplerea completa a cofrajelor, o reducere a spatiilor dintre granule si eliminarea practica a aerului.

Exista mai multe procedee de compactare:

-vibrare-se aplica betonului socuri succesive,de o anumita frecventa, in acest mod betonul capata aspectul unui fluid ce poate lua forma cofrajelor.Se efectueaza cu vibratoare: de interior, de cofraj, placi vibratoare, mase vibratoare.

-vacuumare-proces de absorbtie a excesului de apa din masa betonului turnat prin creerea unui vacuum la suprafata betonului.

-centrifugare-metoda aplicata la executarea tuburilor din beton armat.

-presare-unele prefabricate cu decofrare imediata (dale).

-torcretare-procedeu de punere in opera a betonului cu ajutorul aerului comprimat (agregat-nisip 0-8mm).

3.5.Tratarea betonului dupa turnare

Mentinerea betonului in anumite conditii dupa turnare reprezinta o necesitate pentru asigurarea unei intariri corespunzatoare.

In acest sens, influenta umiditatii este esentiala pentru obtinerea unor betoane de calitate.

a) Umiditatea -are rolul de a asigura hidratarea mai departe a cimentului si de a impiedica deformatiile de contractie la uscare.

Asigurarea unei umiditati corespunzatoare se face prin mentinerea betonului in mediu umed intre 1-10 zile pentru cimenturi I, intre 3-12 zile pentru cimenruri II-V si intre 14-28 de zile pentru rezervoare.

b) Temperatura -influenteaza intr-o masura insemnata priza si intarirea cimentului din beton. Ea poate avea rol de :distrugere, de oprire, de incetinire sau accelerare a formarii structurii betonului.

Temperaturi mai mici de 0⁰C:

- intervenite in primele 24 de ore de la turnare, au drept efect o distrugere a structurii cristaline slabe, formate in primele ore, ca urmare a inghetarii unei cantitati de apa libera din beton.

-intervenite intre 1 si 3 zile de la turnare au ca efect o oarecare diminuare a rezistentelor finale ale betonului.

-intervenite peste 3 zile, nu au influente asupra structurii betonului in formare.

Temperaturi intre 0 si 4⁰C au drept efect o crestere insemnata a perioadei de priza.

Temperaturi intre 5 si 30⁰C sunt considerate relativ normale, temperatura de 20⁰C fiind considerata temperatura standard de pastrare.

c) Influenta simultana a temperaturii si umiditatii favorizeaza hidratarea si intarirea initiala a betonului proaspat, constituind procedee rapide de accelerare a intaririi betonului in primele zile.

Aceste procedee se numesc tratamente termice si se aplica cu bune rezultate in industria prefabricatelor.

Procedeele industriale cele mai utilizate sunt:

-aburirea- procedeu in care betonul se pastreaza intr-o atmosfera saturata de vapori de apa, la presiune obisnuita timp de 4-10 ore, la temperaturi de 70-90⁰C.

-autoclavizarea- procedeu in care betonul se pastreaza in autoclave etanse, intr-o atmosfera de vapori saturati, la temperaturi de 170-200⁰C si presiuni intre 2 si 16 atm timp de 6-10 ore.

-tratament cu apa calda la 60-80⁰C timp de 24 de ore pentru a spori rezistentele.

-incalzirea cu aer cald.

-incalzirea cu raze infrarosii.

-incalzirea cu campuri de inalta frecventa.

4.Caracteristicile betonului proaspat

Normativ:SR EN 206-1/2002

Starea betonului, din momentul amestecarii cimentului cu apa si agregatele pana la inceperea prizei cimentului este definita ca beton proaspat.

Conform SR EN 206-1/2002 asupra betonului proaspat se efectueaza urmatoarele determinari:

4.1. Consistenta -mobilitatea unui beton proaspat sub actiunea masei proprii sau a unor forte exterioare care actioneaza asupra lui si se poate determina prin metodele:

A) Metoda raspandirii- se foloseste pentru betoane de consistenta plastica-fluida si cu granule de maxim 40 mm.

Mod de lucru: se aseaza centric pe masa de raspandire trunchiul de con, cu baza mare in jos si se umple cu beton in conditiile stabilite de standard. Se scoate trunchiul de con, apoi se ridica de 15 ori partea mobila a mesei pana la un opritor distantat la 4 cm si se lasa sa cada liber. Se masoara apoi diametrele d si d₁ ale turtei de beton rezultate si se stabileste consistenta.

B)Metoda tasarii-se foloseste la betonul preparat cu agregate avand granula maxima pana la 100mm.

Tasarea se determina cu trunchiul de con din tabla galvanizata cu diametrul Φ 200 mm si inaltimea h=300 mm.

Se umple trunchiul de con, se ridica si se masoara apoi diferenta d dintre inaltimea trunchiului de con si inaltimea betonului dupa tasare. Tasarea exprimata in mmm reprezinta diferenta dintre aceste inaltimi.

C) Metoda vascozimetrului tip VE-BE- se recomanda la betoanele preparate cu agregate avand granula maxima pana la 40mm.

Mod de lucru: trunchiul de con se umple cu beton, se scoate si apoi se masoara tasarea pe o tija gradata, dupa ce s-a coborat discul translucid pe fata superioara a betonului. Se pune in functie vibratorul, incercarea fiind terminata cand betonul adera uniform la suprafata interioara a discului translucid.

Se inregistreaza timpul, in secunde, de la pornirea vibratorului pana la aderarea uniforma a betonului de discul translucid, timp care defineste consistenta betonului.

D) Gradul de compactare Walz-reprezinta raportul dintre inaltimea initiala a betonului si inaltimea betonului vibrat pana ce a atins densitatea aparenta maxima. Se urilizeaza la betoane cu agregate Φ 40, betoane foarte vartoase, slab plastice, plastice.

Mod de lucru: determinarea se efectueaza utilizand un vas prismatic cu baza 20x20 cm si h=40 cm, care se umple cu beton fara a se compacta. Se aseaza apoi, vasul pe o masa vibranta sau de soc si se compacteaza pana cand inaltimea h₁ a betonului din vas ramane constanta. Gradul de compactare este:

4.2.Densitatea aparenta

Se determina cu ajutorul vaselor volumetrice de vomul determinat. Se cantareste vasul gol, apoi se umple cu beton si se cpmpacteaza, se sterge bine vasul si se cantareste din nou.

(Kg/m³)

unde: m₁-masa vasului plin cu beton,

m-masa vasului gol,

V-volumul tiparului.

4.3.Verificarea continutului de apa din betonul proaspat

La efectuarea ecestei analize se verifica in special continutul de apa si continutul de agregate mari din betonul proaspat.

Pentru verificarea continutului de apa se iau din proba de beton doua probe de cate 5 Kg, carora li se determina continutul total de apa, prin incalzire puternica intr-o tava metalica nesmaltuita, pana la uscarea completa.

Se cantareste materialul uscat cu aceeasi precizie ca si betonul proaspat

Cantitatea de apa=%

unde m-masa materialului uscat.

Se va verifica si raportul apa/ciment luand cantitatea de ciment din registrul fabricii de betoane sau din inregistratorul calculatorului care conduce fabrica de betoane.

Nici un raport apa/ciment nu va depasi cu mai mult de 0.02 valoarea limita prescrisa in compozitia proiectata a betonului.

4.4.Verificarea continutului de agregate mari din beton

Determinarea continutului de agregate mari din beton (>8 mm) se face prin cernere si spalare sub curent de apa pe ciurul de 8 a unei cantitati de beton proaspat de 5 Kg.

Operatia continua pana cand rezulta limpede.

Materialul ramas pe ciur, se aduna, se usuca complet si se cantareste obtinandu-se cantitatea de agregate mari din beton.

Paportand masa pietrisului la masa probei de beton proaspat, supusa determinarii, se verifica daca acest raport corespunde cu cel indicat de reteta.

In mod similar, se poate determina granulozitatea agregatului total din beton prin spalare,uscare si cernere pe sitele si ciururile corespunzatoare sorturilor de agregate utilizate la prepararea betonului.

4.5.Cantitatea de aer oclus (EN 12350-7)

Este o verificare executata betoane turnate cu aditivi antrenori de aer, care antreneaza o cantitate mai mare de aer decat in absenta aditivului.

Determinarea evidentiaza cantitatea de aer antrenat la amestecarea componentilor, care nu trebuie sa depaseasca valoarea prescrisa in compozitia proiectata a betonului ( va fi peste 4% la betoanele supuse la inghet-dezghet- Anexa F din SR EN 206-1/2002), pentru ca astfel rezistentele mecanice ale betonului sa nu fie afectate.

5. Caracteristicile betonului intarit

5.1.Densitatea aparenta a betonului intarit

Se determina pe epruvete cubice sau cilindrice.

(Kg/m³)

5.2.Compactitatea -este o caracteristica importanta a betonului deoarece influenteaza alte proprietati cu ar fi: permeabilitatea, rezistenta la gelivitate, rezistente mecanice, rezistente la agenti chimici,etc.

5.3.Porozitatea- reprezinta volumul de goluri din unitatea de volum a betonului.

Aceste caracteristici ale betonului intarit sunt influentate de diversi factori, fie din compozitia betonului fie din mediul exterior.

a)            Cantitatea de ciment folosita la preparare influenteaza densitatea aparenta si implicit compactitatea si porozitatea.

-Se constata ca densitatea aparenta are un maxim la dozajul de ciment de 300-400 Kg/m³ cand pasta de ciment umple toate golurile dintre granulele de agregat.

-In situatia in care dozajele de ciment sunt mai mici decat cele optime pasta de ciment este insuficienta si nu umple golurile dintre granule, rezultand un beton poros si cu densitatea aparenta mai mica.

-Cand dozajul de ciment il depaseste pe cel optim, pasta este in cantitati mari si se interpune in spatiile dintre granule, reducand cantitatea de agregat.

b)            Raportul apa/ ciment influenteaza in mod hotarator densitatea, compactitatea si porozitatea betonului:

-la un raport apa/ ciment mare rezulta un beton poros ca urmare a evaporarii apei in exces, beton cu densitate aparenta mica si cu compactitate mica.

-la un raport apa/ ciment mic rezulta un beton cu lucrabilitate redusa si cu volum de goluri mare.

c)            Agregatele influenteaza cele trei caracteristici ale betonului, mai ales prin granulozitatea sa: crestera cantitatii de fractiuni fine necesita apa in exces si cresterea raportului apa/ ciment ceea ce influenteaza negativ rezistentele mecanice.

d)            Modul de punere in opera este un factor esential pentru asigurarea compactitatii.

5.4.Permeabilitatea- este caracterizata prin usurinta de patrundere a apei in masa lui.

Gradul de impermeabilitate fata de apa al betonului se caracterizeaza prin presiunea maxima pana la care epruvetele de beton, incercate in conditii standardizate (SR EN 206-.1/2002), nu prezinta infiltratii de apa pe fata opusa aceleia aflate in contact cu apa sub presiune.

Permeabilitatea se poate exprima in doua moduri:

-prin presiunea la care apa patrunde adoar 10 cm in epruveta (P¹⁰₈, de exemplu, pentru 8 atmosfere).

-prin presiunea la care apa nu strapunge complet epruveta.

Gradul de impermeabilitate se determina pe epruvete in forma de cuburi cu latura de 15 cm.

Permeabilitatea depinde de :

-compactitatea betonului;

-forma si natura porilor din masa betonului.

Impermeabilitatea betonului se poate mari actionand asupra urmatorilor factori:

-sporirea dozajului de ciment;

-folosirea unor agregate cu granulozitate buna, fara impuritati si cu forma corespunzatoare a granulelor;

-folosirea aditivilor plastifianti,superplastifianti sau hiperplastifianti.

5.5.Gelivitatea-sau rezistenta la inghet-dezghet a unui beton se defineste prin numarul maxim de cicluri inghet-dezghet succesive, pe care epruvetele de beton incepand cu o varsta de cel putin 28 de zile de la confectionare, pot sa le suporte fara sa sufere o reducere a rezistentei la compresiune mai mare de 25% fata de epruvetele martor.

Determinarea rezistentei la inghet-dezghet se efectueaza conform EN 12390-8 pe epruvete cubice (150x150x150) sau cilindrice (150x300). Numarul de epruvete este de

Pentru efectuarea incercarii, toate epruvetele se satureaza cu apa la temperatura de

( 205⁰C ).

Epruvetele destinate incercarii la inghet+dezghet se introduc in camera frigorifica ( 17⁰C2⁰C ) timp de 4 ore dupa care se scot si se introduc in apa 4 ore.

Dupa numarul de cicluri prescris se determina eventualele pierderi de masa sau de rezistenta la compresiune, pierderi care nu vor depasi valorile prescrise (vezi si capitolul I).

Rezistenta la inghet-dezghet depinde de compactitatea betonului si de gradul de impermeabilitate la apa.

Realizarea de betoane rezistente la inghet-dezghet se poate face prin:

-folosirea de ciment bogat in C₃S;

-folosirea de aditivi plastifianti, antrenori de aer;

-mijloace de compactare a betonului.

5. Rezistentele mecanice ale betonului

a)            Rezistenta la compresiune ( R_c) constituie principalul criteriu de apreciere a calitatii unui beton dand indicatii suficient de precise asupra rzistentei la alte solicitari, cat si asupra altor proprietati fizico-mecanice ale betonului.

Rezistenta la compresiune se determina pe epruvete cubice (150x150x150 mm) sau cilindrice (h=300 mm siΦ=150 mm) incercate la 28 de zile de la confectionare.

Clasa betonului se noteaza conventional cu C urmat de valoarea rezistentei caracteristice a betonului (N/mm²).

Exemplu :C 8/10; unde 8 reprezinta rezistenta pe cilindru, iar 10 reprezinta rezistenta pe cub.

Epruvetele se incarca perpendicular pe directia de turnare (in cazul cuburilor).

Incarcarea se aplica uniform pana la ruperea epruvetei.

b)            Rezistenta la intindere -prin incovoiere se face pe epruvete de 150x150x650 mm

Forta se aplica perpendicular pe directia de turnare a betonului continuu si uniform pana la rupere.

c)            Rezistenta la oboseala -reprezinta (0.5-0.8 )*R_c .Se aplica incarcari-descarcari repetate pana la extinderea fisurilor. Deformatiile la oboseala sunt de 2-4 ori mai mari decat la incarcari statice.

d)            Rezistenta la soc si la uzura este o incercare dinamica si se determina la fundatiile de masini, piste de aeroport, la drumuri, pardoseli industriale.

Rezistenta la soc creste cu clasa betonului (la clase egale rezista mai bine la soc betonul cu modul de elasticitate mai mic).

e)            Rezistenta la uzura -depinde de rezistenta la compresiune, de proprietatile agregatelor, de starea si de natura suprafetelor supuse la uzura (abraziune). Se determina cu aparatul de mai jos:

Observatie :La toate rezistentele mecanice conteaza viteza de incarcare:

-incarcari statice;

-incarcari dinamice.

5.7. Deformatiile betonului

a)      Dilatarea si contractia termica

b)      Contractia si umflarea

c)      Deformatiile sub actiunea incarcarilor

a)      Dilatarea si contractia termica se produce datorita temperaturilor exterioare sau degajarilor de temperatura la reactia cimentului cu apa.

-dilatarea termica creste cu dozajul de ciment ;

-are efect distructiv daca coeficientii de dilatare termica ai pietrei de ciment si agregatelor sunt mult diferiti.

-coeficientii de dilatare termica pentru betoane obisnuite variaza intre    (0.7-1.3)*10^-5.

b)      Contractia se produce la intarirea, la uscarea si la carbonatarea betonului

Umflarea se produce la umezirea betonului.

-contractia este principala cauza a fisurilor betonului; peste fisurarea din contractie se suprapune fisurarea datorita incarcarilor;

-fisurarea se produce cand efortul unitar de intindere depaseste R_t;

-si betonul proaspat sufera o reducere de volum dupa punerea in opera (contractia plastica);

-contractia de intarire (chimica) este de circa 0.04*10^-3 dupa o luna si de circa 0.1*10^-3 dupa 5 ani;

-la umflare doar o parte din contractie este reversibila (cea de uscare);

-perioada critica a contractiei de uscare este dupa punere in opera- priza, de ceea este necesara tratarea betonului dupa punerea in opera;

-contractia-umflarea se amortizeaza in timp prin imbatranirea gelurilor;

-pentru limitarea contractiei betonului este nevoie de:

-reducerea raportului A/C;

-alegerea corespunzatoare a cimentului si reducerea la minimul necesar a dozajului;

-agregate cu granulozitate buna si cu putina parte fina;

-compactare buna a betonului;

-tratarea corespunzatoare a betonuluio dupa punerea in opera.

c)      Deformatiile sub incarcari pot fi: elastice, plastice si pseudoplastice; la incarcari de lunga durata se produc deformatii prin curgere lenta.

-deformatii elastice-se produce la incarcare statica de scurta durata la 0.4-0.5 din R_c rezultand proportionalitatea efortului cu deformatia.

-modulul de elasticitate (liniar) se determina prin incercare la compresiune statica (pana la 0.3R_c):

(N/mm²)

-modulul de elasticitate creste cu clasa betonului ( obisnuit intre 17000-38000 N/mm²; pana la 50000 N/mm² si chiar peste la betoane de inalta rezistenta).

-deformatiile plastice se produc dupa depasirea nivelului de solicitare aratat la deformatiile elastice (dezvoltarea sistemului de fisuri) si se ajunge la incarcarea critica.

-deformatiile pseudoplastice duc la dezvoltarea considerabila a fisurilor sub incarcari care depasesc incarcarea critica.

-la descarcarea unei probe de beton ramane o deformatie remanenta (ε_r).

-deformatiile de curgere lenta (sub incarcari statice de lunga durata)- peste deformatia elastica instantanee (in momentul incarcarii) se suprapune o deformatie care se dezvolta lent in timp (datorita componentilor gelici din piatra de ciment care au proprietati vascoase si plastice).

-deformatia de curgere lenta este totusi proportionala cu marimea incarcarii; ea se amortizeaza dupa 3-5 ani (cristalizare treptata a componentilor gelici).

-si o parte din deformatia de curgere lenta este reversibila la descarcare (o parte este remanenta).

-un beton compact si cu rezistente mecanice ridicate are deformatii mai mici din cergere lenta.

5.8.Comportarea betonului la actiuni agresive

Comportarea betonului la atacul agentilor distructivi depinde de:

-stabilitatea pietrei de ciment;

-compactitatea betonului;

-de natura agregatelor;

-de natura agentului agresiv.

Cum distrugerea pietrei de ciment reprezinta un factor esential pentru durabilitatea betoanelor, tipurile de coroziune si mecanismele dupa care se produc, prezentate la studiul cimentului, raman valabile si la beton.

In plus, la beton mai pot aparea degradari din cauza fenomenelor fizice, biochimice si a incompatibilitatii agregatelor cu cimentul.

a)      Distrugerea prin fenomene fizice- se poate produce datorita:

-inghetului-dezghetului repetat;

-variatiilor de temperatura si actiunii fizice provocate de animite substante. De exemplu: uleiurile fluide patrund prin absorbtie capilara si se depun intre piatra de ciment si agregat, micsorand aderenta; de asemenea anumite saruri solubile pot fi absorbite prin capilarii, iar dupa evaporarea apei pot cristaliza in porii betonului distrugandu-i.

b)      Actiunea coroziva biochimica- este produsa de activitatea anumitor organisme (bacterii alge, muschi,etc) care dau nastere la substante care atacand componentii pietrei de ciment, il distrug.

c)      Incompatibilitatea agregatelor cu cimentul apare la betoane confectionate cu cimenturi bogate in alcalii si cu agregate care contin SiO₂ activ (opale,calcedonie,etc). La prepararea betonului alcaliile trec in solutie sub forma de hidroxizi si reactioneaza cu SiO₂ activ din agregate formand geluri, care au proprietatea de a se umfla in contact cu apa, solicitand si distrugand betonul.

Protectia betonului impotriva agentilor agresivi se face fie constructiv fie prin diverse tratamente.

-Protectia constructiva consta in alegerea unor cimenturi rezistente la coroziune, folosirea unor agregate stabile la agentii chimici respectivi, compatibile cu cimentul, realizarea unor betoane compacte.

-Tratamente specifice-se aplica suprafetelor elementelor de beton

-Fluatarea- consta in tratarea suprafetei de beton cu solutie de saruri ale acidului silicofluorhidric cu metale grele (fluanti).

-Ocratarea-se aplica la prefabricate-consta in hidratarea betonului cu tetrafluorina de siliciu gazoasa.

Ca substante anticorozive se folosesc: materiale bituminoase, materiale din polimeri sub forma de folii, lacuri, etc.

5.9.Factorii care influenteaza rezistentele betonului

a)            Cimentul-influenteaza rezistentele betonului atat prin calitate cat si prin cantitate (dozaj). Rezistentele constituentilor mineralogici ai cimentului se transmit, mai mult sau mai putin atenuate, asupra rezistentelor betonului, in practica alegerea tipului de ciment fiind in functie de specificul lucrarii.

Influenta cantitatii de ciment, exprimata prin dozaj, asupra rezistentelor mecanice, este prezentata in figura de mai jos.

Se constata ca R_c creste odata cu dozajul dar nu proportional. R_t creste mult mai lent, iar la anumita dozaje de ciment incepe sa scada.

Aceasta diminuare a cresterii rezistentelor la dozaje mai mari de ciment se datoreste efectului contractiei sporite a pietrei de ciment, care duce la aparitia fisurilor ce influenteaza negativ rezistentele.

b)            Apa de amestecare

La o valoare optima a raportului A/C rezulta un beton cu rezistente maxime.

Daca raportul A/C scade sub valoarea optima rezulta un beton prea vartos si greu de compactat, ramanand poros.

Daca raportul A/C depaseste valoarea optima, pitra de ciment este foarte poroasa si cu multe canale capilare deschise spre exterior datorita evaporarii aoei.

Ambele situatii duc la micsorarea rezistentelor mecanice.

c)            Agregatele-influenteaza rezistentele betonului prin granulozitate, forma granulelor, natura suprafetei.

d)            Aditivii-influenteaza favorabil rezistentele betonului marind lucrabilitatea betonului, reducand raportul A/C.

e)            Conditiile de pastrare si punerea in opera

Factorul cel mai important este modul de compactare al betonului proaspat, deoarece el influenteaza in cea mai mare masura compactitatea betonului si implicit rezistenta lui.

Procedeul de compactare cel mai folosit este vibrarea betonului care conduce la obtinerea unui beton bine compactat cu mai putine goluri.

f)              Tratarea betonului dupa turnare este o conditie esentiala pentru obtinerea unor betoanr de rezistenta corespunzatoare. Mentinerea betonului, in prima faza, la tempaeraturi scazute (0-4⁰C) si apoi la temperaturi normale (20⁰C) faciliteaza o imbunatatire a rezictentei la compresiune fata de conditii normale de temperatura. Aceasta comportare se explica prin hiodratarea mai profunda a cimentului, la temperaturi scazute, dar superioare punctului de inghet.

Betoane speciale

Conditiile deosebite in care se gasesc unele elemente de constructii in exploatare au condus la crearea unor tipuri de betoane speciale care sa asigure structurilor durabilitatea necesara. Acestea sunt:

1.Betoane rezistente la temperaturi inalte (refractare)

Sunt acele betoane care isi mentin caracteristicile fizico-mecanice esentiale in anumite limite, chiar dupa ce au fost supuse timp indelungat actiunii unor temperaturi ridicate.

Dupa temperatura la care sunt folosite acestea se clasifica in:

-beton termoizolant (refractaritate <1500⁰C, temperatura de folosire 200-1100⁰C)

-beton refractar (refractaritate >1700⁰C, temperatura de folosire 1100-1300⁰C)

-beton foarte refractar (refractaritate >1790⁰C, temperatura de folosire >1300⁰C).

Liantul folosit:

Ciment aluminos;

ciment Portland cu stabilizator ceramic.

Agregate :-samota;

-minereu de crom si magneziu:

-materiale bogate in oxid de aluminiu.

Aceste betoane sunt folosite in:-industria siderurgica, metalurgica, ceramica si a sticlei, industria cimentului, tehnica, nucleara, etc.

2.Betoane antiacide-sunt betoane de protectie anticoroziva.

Liant :

-sticla solubila (silicat de sodiu);

-rasini pe baza de polimeri.

Agregatele sunt alcatuite din roci rezistente la agenti chimici: cuart, granit, bazalt, tufuri vulcanice, etc.

3.Betoane de protectie impotriva radiatiilor-este materialul cel mai ieftin folosit in toate instalatiile unde exista surse radioactive.

Liant :

-ciment Potrland;

-lianti de alta natura (in dozaje ridicate).

Agregatele :-baritina:

-magnetitul;

-limonitul;

-agregate metalice.

4.Betoane hidrotehnice si de drumuri

Betoanele hidrotehnice se gasesc in contact permanent sau periodic cu apa.

Betoanele pentru drumuri sunt folosite la fundatii si imbracaminti rutiere (executate in doua straturi: rezistenta (10 cm);uzura (5 cm)).

5.Betoane usoare-sunt acele acele betoane care au o densitate aparenta mai mica decat cea a betonului greu obisnuit.

Clase de rezistenta pentru betoane usoare conform SR EN 206-1/2002:

Clasificarea dupa densitate:

Clasificare dupa utilizare:

-de rezistenta (pentru structuri);

-de rezistenta si izolatie termica;

-termoizolator.

Agregate folosite:

-naturale-diatomit, tufuri vulcanice, scorii bazaltice.

-artificiale-zgura de cazan, deseuri ceramice si produse fabricate special:argile expandate (granulit), zguri expandate, perlit expandat, etc.

Exemple de betoane usoare:

-betoane macroporoase;

-betoane celulare (autoclavizate) (BCA 35,BCA 50, GB 25,35,50).

-betoane cu agregate vegetale;

betoane de inalta rezistenta.

7.Produse din beton

-pavele din beton realizate prin vibropresare, turnate in forme diferite;

-dale;

-borduri din beton;

-elemente prefabricate din beton armat si precomprimat- stalpi (pentru linii electrice eariene), grinzi, piloti, fundatii;

-tuburi din beton precomprimat- pentru irigatii;

-garduri, spaliere de vie, pomi;

-blocuri inlocuitoare de caramida pentru zidarii;

-placi filtrante, placi termo-fono-izolante.