LUCRĂRI PRACTICEDE

MATERIALE DE CONSTRUCŢII PENTRU INSTALAŢII

C U P R I N S Pag.

Introducere……………………………………………………………………………... 2Cap.1- PROPRIETĂŢI GENERALE ALE MATERIALELOR DE

CONSTRUCŢII…………………………………………………………..…..... 3 1.1.Lucrarea Nr. 1- Determinarea densităţii materialelor…………………….. 3

Cap.2 –LIANŢI MINERALI…………………………………………………….…….. 7 2.1.Lucrarea Nr.2 - Determinări asupra ipsosului de construcţii……………… 7 2.2.Lucrarea Nr.3 - Determinări asupra cimentului Portland……………...…. 12

Cap. 3- AGREGATE NATURALE GRELE PENTRU MORTARE ŞI BETOANE CU LIANŢI MINERALI……………………………………………………… 16 3.1.Lucrarea Nr.4 – Determinarea granulozităţii…………………………..…. 16 3.2.Lucrarea Nr.5 – Determinarea densităţii agregatelor şi a volumului de

goluri dintre granule………………………………..…… 20

Cap. 4 - MORTARE CU LIANŢI MINERALI……………………………………….. 244.1. Lucrarea Nr.6 – Stabilirea compoziţiei mortarelor……………………….. 24

Cap. 5 – BETOANE……………………………………………………………..……. 27 5.1.Lucrarea Nr.7 – Stabilirea compoziţiei betonului…………………….… 27 5.2.Lucrarea Nr.8 – Determinări asupra betonului proaspăt…………….….. 36 5.3.Lucrarea Nr.9 – Determinări asupra betonului întărit………………..…. 41 5.4.Lucrarea Nr.10 – Determinarea rezistenţei betonului prin metode

nedistructive ……………………………………..…… 47

Cap.6 – METALE…………………………………………………..………………… 51 6.1. Lucrarea Nr.11- Determinări asupra metalelor…………………..……… 51 6.2. Lucrarea Nr.12- Controlul îmbinărilor sudate prin roentgenografie si

gamagrafie…………………………………….…….… 57

Cap. 7 – LIANŢI BITUMINOŞI……………………………………………….…..…. 61 7.1.Lucrarea Nr.13-Determinări asupra lianţilor bituminoşi………….…....… 61

Cap.8 – MATERIALE DIN POLIMERI UTILIZATE ÎN INSTALAŢII ..……..…… 66 8.1.Lucrarea Nr.14 – Determinări asupra materialelor din polimeri……....… 66

Cap.9.- MATERIALE IZOLATOARE PENTRU INSTALAŢII ……………………. 74 9.1.Lucrarea Nr. 15 – Determinări pe materiale termo şi hidroizolatoare ..… 74

ANEXE – TABELE UTILEAnexa 1 – Ipsos de construcţii. Condiţii de calitate ( STAS 545/1 – 80) ……………. 81Anexa 2 – Tipuri de ciment conform standardelor naţionale române …………….….. 82

INTRODUCERE

Calitatea materialelor utilizate în construcţii şi, implicit, în instalaţiile din construcţii determină siguranţa şi durabilitatea acestora, constituind o componentă a sistemului calităţii.

Sistemul calităţii în construcţii cuprinde, printre altele, reglementări tehnice, referitoare la condiţiile minime de calitate ale materialelor utilizate, precum şi modalităţile de verificare a calităţii.

Producătorii de materiale de construcţii şi de instalaţii oferă o mare diversitate de produse, a căror caracteristici tehnice, performanţe şi limite de utilizare trebuie să fie bine cunoscute de către cercetători, proiectanţi, executanţi şi personalul de specialitate din exploatarea construcţiilor şi instalaţiilor din construcţii.

Cunoaşterea temeinică a materialelor de construcţii destinate instalaţiilor necesită cunoaşterea proprietăţilor lor fizico-chimice şi fizico-mecanice, precum şi a modului de comportare la solicitările ce apar în timpul exploatării instalaţiilor.

Manualul de faţă pune la dispoziţia viitorilor ingineri de instalaţii, un ghid practic pentru efectuarea încercărilor de laborator, destinate determinării caracteristicilor materialelor de construcţii pentru instalaţii, în concordanţă cu normele tehnice în vigoare.

Autorul

2

CAPITOLUL 1

PROPRIETĂŢI GENERALE ALE MATERIALELOR DE CONSTRUCŢII

LUCRAREA Nr. 1 DETERMINAREA DENSITĂŢII MATERIALELOR

1.1 Generalităţi

Densitatea reprezintă masa unităţii de volum, fiind o proprietate importantă a materialelor, utilizată, de obicei, la calculul greutăţii corpurilor, când se cunoaşte volumul lor, la calculul volumului corpurilor cu greutate cunoscută, etc.

Densitatea se calculează cu relaţia:

kg/m3

unde: m este masa, în kg; V = volumul, în m3.

Se pot defini următoarele tipuri de densitate, funcţie de semnificaţia lui V: densitatea, sau densitatea absolută, ρ, când V reprezintă volumul fazei solide (material

compact, fără pori şi goluri); densitatea aparentă, ρa, când V reprezintă volumul total al materialului, incluzând porii

şi golurile; densitatea aparentă în grămadă sau în vrac, ρag, pentru materiale granulare, pulberi,

paste, etc., când V reprezintă volumul materialului în grămadă.Se poate utiliza, de asemenea, noţiunea de densitate relativă (adimensională), definită

ca raport între masa unui material şi masa unui volum egal de apă, la temperatura de 40C.Determinarea densităţii materialelor se face astfel:

- se determină masa materialului prin cântărire; - se determină volumul materialului prin una din cele două metode următoare:

o prin calcul, pentru probele cu o formă geometrică regulată;o prin măsurarea volumului de lichid (inert în raport cu materialul) dezlocuit,

pentru probele de material cu formă neregulată, inclusiv sub formă de pulbere.

1.2.Metode de determinare a densităţii materialelor

Metodele de determinare a densităţii materialelor depind de caracteristicile acestora: compacte, poroase, cu forme geometrice regulate sau oarecare şi pot fi clasificate schematic ca în tabelul 1.1.

1.2.1 Determinarea densităţii pe corpuri cu formă oarecare constă în următoarele operaţiuni: -cântărirea probei pentru determinarea masei;

o -măsurarea volumului probei, folosind principiul dezlocuirii (fig. 1.1), cu un cilindru gradat.

3

Fig. 1.1

Determinarea se poate face şi printr-o metodă cu precizie mai mare, cântărind-o la o balanţă hidrostatică (fig. 1.2).

Metoda de determinare prin cântărire hidrostatică constă în următoarele operaţiuni:o -cântărirea probei în aer, (m1);o –cântărirea probei

scufundată în apă, (m2);o -densitatea se calculează cu

relaţia:

kg/m3

Tabelul 1.1Metode de determinare a densităţii materialelor. Clasificare.

Nr. crt.

Mărimea măsurată Natura materialului Forma materialului

Mod de lucru

1. Densitate absolută, ρ

Materiale compacte Geometrică Măsurare dimensiuni + cântărire

Oarecare Cântărire hidrostatică;Cilindru gradat

Materiale poroase Transformare în pulbere

-Biuretă şi balon cotat;-Picnometru

2. Densitate aparentă, ρa

Materiale compacte ρa = ρ

Materiale poroase- Porozitate

închisă

- Porozitate deschisă

Geometrică regulatăMăsurare dimensiuni + cântărire

Oarecare Cântărire hidrostatică;Cilindru gradat

Geometrică regulatăMăsurare dimensiuni + cântărire

Oarecare:-stabile la apă;

- instabile la apă

Saturare cu apă; cântărire hidrostatică sau cilindru gradat.Parafinare; cântărire hidrostatică sau cilindru gradat.

3. Densitate aparentă în grămadă sau în vrac,ρag

În stare afânată

În stare îndesată

Cântărire în vase cu capacitate standardizată

Idem

4

Fig. 1.2

Fig. 1.1

Conform legii a II-a a lui Newton, forţa este egală cu masa înmulţită cu acceleraţia gravitaţională. Greutatea corpurilor este o forţă, egală cu masa lor înmulţită cu acceleraţia gravitaţionlă. In fig.1.2 raportul forţelor figurate prin vectorii F1, F2 şi FA este următorul:

FA = F1 – F2 ;în care :

FA = V este greutatea volumului de apă dezlocuit de probă. F1 = m1. g este greutatea probe în aer ; F2 = m2. g este greutatea probei scufundată în apă;

Se poate scrie:

Rezultă relaţia:

[m3];

Înlocuind pe V în formula densităţii: , unde m = m1 rezultă:

1.2.2 Determinarea densităţii absolute pentru materialele poroase se poate face prin două metode:

metoda cu biureta şi balonul cotat ; metoda picnometrică.

Prima metodă (fig. 1.3) utilizează o biuretă umplută cu un lichid inert în raport cu materialul probei şi un balon cotat (vas cu reper) de aceeaşi capacitate cu biureta.

Se introduce materialul pulverulent în balonul cotat, care se aşează sub biuretă şi se lasă să curgă încet lichid, agitând uşor (pentru îndepărtarea aerului din probă) până când se atinge reperul de la gura balonului.

Volumul de lichid rămas în biuretă reprezintă volumul materialului pulverulent din balon.

Masa probei se determină prin cântărire, fiind reprezentată de diferenţa dintre masa balonului cotat cu material (m2) şi masa balonului cotat, gol (m1).

Observaţie: În cazul cimentului portland (care este un liant hidraulic ce reacţionează cu apa) se utililizează ca lichid de imersie benzina sau petrolul lampant, iar ca recipient volumetric, balonul Le Chateliere (SR EN 196-6:1994).

Metoda picnometrică este mai precisă şi constă în următoarele operaţiuni:

o cântărirea pentru determinarea masei picnometrului gol (A);o introducerea materialului pulverulent în picnometru şi cântărire pentru determinarea

masei picnometrului cu probă (C);o amestecarea probei cu lichidul inert si umplerea picnometrului până la linia de cotă;o cântărirea picnometrului plin cu material şi lichid inert (D);

5

Fig. 1.3

Densitatea absolută se calculează cu relaţia:

kg/m3

1.2.3 Densitatea aparentă in grămadă sau în vrac se determină în stare afânată sau în stare îndesată, utilizând vase volumetrice etalonate, cu capacitatea în funcţie de dimensiunea maximă a granulelor materialului:

, în kg/m3

unde:m1 este masa vasului gol , în kg;m2 – masa vasului plin cu material în stare afânată, sau îndesată, în kg ;V – volumul vasului, m3.

Pentru determinarea densităţii materialului în grămadă, în stare afânată se lasă să cadă materialul în vas, de la o înălţime de 10 cm, iar pentru starea îndesată, materialul se compactează în trei straturi succesive, prin batere sau vibrare, respectând indicaţiile standardului de determinare.

1.3. Calculul porozităţii, compactităţii şi a indicelui de goluri Se notează : v – volumul porilor; V – volumul materialului.Relaţiile de definire a porozităţii (P), compactităţii(C) şi a indicelui de goluri sunt

următoarele:

Porozitatea şi compactitatea sunt mărimi complementare:

C + P = 1 sau % C + % P = 100;

Indicele de goluri se poate calcula şi cu relaţia:

Porozitatea, compactitatea şi indicele de goluri se pot calcula practic, pe baza densităţilor determinate ca la punctul 2, folosind relaţiile:

Deci: ;

;

-Să se determine densitatea în grămadă în stare afânată şi îndesată a pietrişului (7 ÷31 mm) si a indicelui de goluri.

-Să se calculeze compactitatea, porozitatea si indicele de goluri pentru cărămida de argilă arsă.

6

CAPITOLUL 2

LIANŢI MINERALI

LUCREREA Nr.2 DETERMINĂRI ASUPRA IPSOSULUI DE CONSTRUCŢII

2.1 Generalităţi

Ipsosul de construcţii este un liant aerian (se întăreşte în mediu uscat), obţinut prin deshidratarea parţială a rocii de ghips, la temperaturi de până la 2000C, conform reacţiei:

CaSO4 . 2H2O → CaSO4 . 0,5H2O + 1,5H2OTestarea caracteristicilor fizico-mecanice ale ipsosului de construcţii se face conform

SR 10275 şi SR ISO 3049:1996. Probele medii luate conform indicaţiilor standardului de produs (STAS 545/1-80) se pregătesc pentru determinări astfel: ciuruire pe ciurul cu ţesătura de sârmă nr.2 (STAS 1077-67); trecerea se omogenizează şi se reduce prin metoda sferturilor la cca. 10 kg.

Principalele determinări fizico-mecanice asupra ipsosului de construcţii cerute de standardul de produs sunt:

Determinarea caracteristicilor fizice ale produsului sub formă de pulbere – SR ISO 3049:1996 Pregătirea probelor, determinarea gradului de alb şi prepararea pastei de

consistenţă normală – STAS 10275-1:1997; Timp de priză –STAS 10275-3:1982; Rezistenţe mecanice - STAS 10275-4:1997; Duritate şi coeficient de difuziune - 10275-5:1982; Contracţie sau dilatare axială şi expansiune - 10275-6:1982;

2.2.Determinarea gradului de alb se efectuează: a).Cu colorimetrul tricromatic (metoda de referinţă), prin măsurarea diferenţelor

dintre fascicolul de reflexie al probei şi cel al etalonului. Ca substanţă etalon se utilizează oxid de magneziu, cu indici de reflexie cunoscuţi.

Se efectuează trei măsurători pe coordonata „Z”, de pe curba tridimensională a cromaticităţii, rezultatul fiind media aritmetică a trei determinări care nu diferă între ele cu mai mult de 2,5% în valoare absolută.

b).Cu leucometrul (variantă) - se determină gradul de alb, folosindu-se filtrul albastru, prin măsurarea diferenţelor dintre factorul de reflexie al probei şi cel al etalonului , utilizând metoda fotoelectrică de compensare şi electrometrul ca instrument de zero.

2.3.Determinarea fineţei de măcinare se face prin cernere manuală. Se utilizează sitele nr. 075 şi 02 (sita nr.075 are latura ochiurilor de 0,75 mm, respectiv 64 ochiuri/cm2, iar sita nr.02 are latura ochiurilor de 0,2mm şi 900 ochiuri/cm2).

Se cântăreşte, cu o precizie de 0,1g, o probă de 100g ipsos, în prealabil uscat la masă constantă, la temperatura de 40±40C şi se trece prin cele două site specificate, începând cu sita cu dimensiunea ochiurilor mai mare, notată N1. Cernerea se efectuează prin aplicarea a cca. 125 oscilaţii/min. La fiecare aproximativ 25 oscilaţii, sita se roteşte cu 900. În timpul cernerii se va avea grijă ca ochiurile sitei să nu se înfunde cu material (se perie pe suprafaţa inferioară a sitei

7

cu o perie moale). Cernerea se consideră terminată, atunci când cantitatea de material care trece prin sită, timp de un minut este mai mică de 0,1 g.

Se cântăreşte materialul rămas pe sita N1(m1), iar materialul trecut prin sita N1 se trece în continuare prin sita a doua, N2. Se cântăreşte restul pe această sită (m2).

Rezultatul cernerii este dat de reziduul pe site, exprimat în procente:

, %;

, %.

2.4.Determinarea densităţii aparente constă în cântărirea unui volum de ipsos (1 dm3), obţinut prin turnarea ipsosului de la o anumită înălţime, în vasul de măsurare.

Pentru aceasta se utilizează un vas cilindric de 1 dm3

, cântărit în prealabil (m0); vasul, la care se ataşează o ramă prelungitoare , se umple cu ipsos utilizând dispozitivul de turnare din fig.2.1, astfel: se toarnă ipsosul pe ciur, în porţiuni de câte 100g , amestecând cu o paletă din lemn, pentru a uşura trecerea în vasul de măsurare; când vasul cilindric şi rama prelungitoare sunt pline cu ipsos se înlătură rama şi apoi surplusul de ipsos, prin răzuire cu ajutorul unei rigle metalice. Se cântăreşte vasul cu ipsos (m1).

Densitatea aparentă va fi:

g/dm3;

Rezultatul este media aritmetică a două determinări, care nu diferă între ele cu mai mult de 30%.

2.5.Determinarea cantităţii de apă de amestecare pentru obţinerea pastei de consistenţă normală - reprezentând cantitatea de apă care permite obţinerea unei turte, cu diametrul de 78 ÷ 80 mm. Determinarea se efectuează pe o cantitate de 200g ipsos, care se amestecă cu o cantitate de cca. 130 ml apă distilată, în care s-a dizolvat, în prealabil, 0,2 g citrat de sodiu.

Pasta obţinută se introduce într-un cilindru, aşezat pe o placă de sticlă. Prin ridicarea cilindrului, pasta de ipsos se întinde pe sticlă, formând o turtă, a cărei diametru este proporţional cu cantitatea de apă folosită în pastă.

Cantitatea de apă (A) necesară pentru obţinerea pastei de consistenţă normală, exprimată în procente de masă, se calculează cu formula:

A %:

8

Fig. 2.1

în care:d este densitatea apei, în g/mm3;V – volumul de apă folosit, în ml;m – masa probei, în g.

2.6. Determinarea timpului de prizăDeterminarea timpului de priză a ipsosului de construcţii se face conform

metodologiei dată de STAS 10275/3-82 şi constă în măsurarea timpului scurs de la prepararea pastei de consistenţă normală, până când aceasta opune o anumită rezistenţă la pătrunderea acului de tip Vicat în masa ei.

Timpul de priză se exprimă prin: începutul şi sfârşitul prizei.2.6.1 Aparatura necesară: aparat Vicat (fig.2.2.), cu masa părţii glisante de 300±2 g.,

inele metalice, sau de ebonită (fig.2.3).2.6.2 Metodologia de lucruSe cântăresc 200 g ipsos, cu o

precizie de 0,1g şi se presară într-o capsulă de porţelan, ce conţine apa corespunzătoare pentru pasta de consistenţă normală, (fără întârzietor de priză).

Pasta astfel obţinută se lasă în repaus 30 s, se amestecă timp de 1 min, se introduce în inelul aşezat pe o placă de sticlă şi se nivelează suprafaţa pastei cu ajutorul unui cuţit.

Inelul cu placa se aşează pe postamentul aparatului Vicat. Se coboară acul până atinge suprafaţa probei, apoi se lasă să pătrundă liber în pastă, sub masa proprie a părţii glisante. Încercarea se repetă la fiecare minut, schimbând de fiecare dată locul de încercare şi ştergând acul, după fiecare pătrundere în pastă.

Intervalul de timp, în minute, de la introducerea ipsosului în apă, până când acul pătrunde în pastă numai 30 mm (adâncime citită pe scala aparatului Vicat: 0÷40 mm) se consideră începutul prizei. Intervalul de timp, în minute, de la introducerea ipsosului în apă, până când acul lasă pe pastă o urmă uşor perceptibilă, fără să se înregistreze pe scală o înaintare, reprezintă sfârşitul prizei.

Rezultatul este media aritmetică a două determinări, care nu diferă între ele cu mai mult de 10 %. Diferenţa între începutul şi sfârşitul prizei reprezintă „timpul de priză”.

9

Fig. 2.2

Fig. 2.3

2.7.Determinarea rezistenţelor mecanice (la încovoiere şi la compresiune) se efectuează conform metodologiei STAS 10275/4 –91. Rezistenţele mecanice se determină pe epruvete prismatice, de 40x40x160 mm, confecţionate din pastă de consistenţă normală.

Pentru o determinare sunt necesare trei epruvete, care vor fi mai întâi supuse determinării de rupere la încovoiere, iar apoi, jumătăţile de prismă rezultate vor fi încercate la compresiune.

2.7.1 Mod de lucru: Se cântăresc 1200 g ipsos, care se presară treptat, în timp de 30 s, într-o capsulă de porţelan, conţinând apa necesară pentru pasta de consistenţă normală. Pasta astfel obţinută se lasă in repaus 30 s , după care se amestecă, timp de 1 min., se toarnă uniform în trei tipare, unse, în prealabil, cu ulei mineral. După un timp, echivalent cu începutul prizei se netezeşte suprafaţa, cu ajutorul unui cuţit, iar după două ore se decofrează.

Epruvetele care se încearcă la 2 ore se păstrează, până la încercare, în atmosfera laboratorului.

Epruvetele care se încearcă la 7 zile se păstrează 6 zile, în atmosfera laboratorului, după care se usucă în etuvă, la 40±4 0C, până la masă constantă.

Pentru încercarea la încovoiere se pot folosi aparate cu acţionare electrică, hidraulică sau mecanică , cu precizia de citire a forţei de 1 %, care să asigure o creştere constantă a forţei, cu o viteză de 50±5 N/s.

Epruvetele se aşează în dispozitivul de fixare, ca în fig.2.4. Rezistenţa la încovoiere R i

se calculează cu relaţia:

N/mm2

în care:F - forţa de rupere la încovoiere, în N;1 – distanţa dintre cele două reazeme, în mm;h – latura secţiunii prismei, în mm.

Rezultatul încercării este dat de media aritmetică a rezultatelor încercărilor pe cele trei epruvete ; dacă unul din rezultatele parţiale se abate cu mai mult de 10% faţă de valoarea medie, acesta se elimină din calculul mediei.

Pentru încercarea epruvetelor la compresiune se foloseşte o presă, care permite creşterea uniformă a forţei de compresiune, cu 1,5 ± 0,5 N/mm2.s . Pentru aceasta se folosesc jumătăţile de prismă (1), rezultate de la încercarea la încovoiere, care se supun încercării la compresiune (fig. 2.5), prin intermediul a două plăci de oţel inoxidabil (cu duritatea de 60 HRC), cu o suprafaţă plană, şlefuită, de 40x40 mm şi grosime minimă de 10 mm.

Rezistenţa la compresiune (Rc) se calculează cu formula:

N/mm2

în care:G este sarcina de rupere, în N;A – aria solicitată a jumătăţii de prismă, în mm2.

10

Fig. 2.4

Fig. 2.5

Conform standardului de produs: Ipsos pentru construcţii STAS 545/1 – 80, ipsosul de construcţii se fabrică în două sortimente: tipul A şi B, care trebuie să îndeplinească condiţiile de calitate din tabelul 2.1.

Tabelul 2.1Ipsos de construcţii. Condiţii de calitate (STAS 545/1-80)

Caracteristici Tip A Tip BConţinutul în CaSO4. ½ H2O, % min. 75 65Fineţea de măcinare:- rest pe sita nr. 075: % max.- rest pe sita nr. 02: % max.

215

417

Timp de priză, în [min.] - început: - minim- sfârşit: - minim -maxim

51030

4630

Rezistenţa la încovoiere, N/mm2, minim:- după două ore- după 7 zile

1,53,0

1,02,0

Rezistenţa la compresiune, N/mm2, minim:- după două ore- după 7 zile

3,58,0

3,07,0

11

LUCRAREA Nr.3 DETERMINĂRI ASUPRA CIMENTULUI PORTLAND

3.1 Generalităţi

Cimentul portland este un liant hidraulic silicios, obţinut prim măcinarea fină a clincherului de ciment portland, cu un adaos de 3 ÷5 % ghips, pentru reglarea timpului de priză. Clincherul se obţine prin arderea, la cca.14500C, a unui amestec fin măcinat, de calcar si argilă, urmată de o răcire bruscă.

Încercările fizice asupra cimentului portland se execută conform indicaţiilor standardului SR EN 196/1,2,3,6,7:1994 ÷1995 şi a STAS 8133 –78 (starea de conservare).

3.2 Determinarea stării de conservare

Determinarea se execută conform prescripţiilor standardului STAS 8133 –78.Proba de ciment destinată încercărilor fizice, luată conform SR EN 196/7:1995, se

reduce, prin metoda sferturilor, la cca.5 kg, se cântăreşte şi se cerne integral, prin sita cu ţesătura de sârmă nr.1 (STAS 1077 – 67).

Cernerea se face cu scopul îndepărtării eventualelor impurităţi. Dacă rămân pe sită granule aglomerate, acestea se sfărâmă între degete, se trec prin sită şi se adaugă la proba cernută.

Granulele aglomerate, formate din ciment alterat, care nu se pot sfărâma între degete, se separă, se cântăresc şi se raportează procentual la masa probei.

Starea de conservare a cimentului se apreciază (conf. tabelului 3.1), în funcţie de reziduul obţinut la cernere, astfel:

r = , %

unde:m este masa reziduului, în g;

Tabelul 3.1

Aprecierea stării de conservare, funcţie de reziduul pe sita nr. 1

Reziduu, „r”, [%] Starea de conservare0 Bună – ciment nealterat.max. 10 % Ciment cu început de alterare, ce poate fi utilizat în funcţie de

rezultatele încercărilor fizico-mecanice la vârsta de 2 (7) zile sau, în lipsa acestora va fi considerat de marcă inferioară şi folosit la betoane de clasă cel mult C 6/7,5.

peste 10 % Ciment cu început de alterare, utilizabil numai la prepararea mortarelor.

3.3 Determinarea fineţei de măcinare

12

Fineţea de măcinare a cimentului se poate aprecia prin reziduul la cernere (în %), pe sitele specificate în standardul de produs, sau prin metoda permeabilităţii la aer ( suprafaţa specifică Blaine , în cm2/g sau m2/g), reglementată prin SR EN 196 –6 :1994.

3.3.1 Determinarea fineţei de măcinare prin cernere Pentru cernere se folosesc sitele nr.02 (900 ochiuri/cm2) şi nr.009 (4900 ochiuri/cm2),

luându-se probe de aprox. 10 g ciment, cântărit la o balanţă (analitică) cu precizia de 10 mg. Procedura de sitare este executată manual de către un operator abil şi experimentat.Sita se scutură prin mişcări de rotaţie, planetare şi liniare, până când nu mai trece prin

ea nici un pic de material fin. Se cântăreşte reziduul obţinut, care se exprimă în procente din masa iniţială a probei luată în lucru. Rezultatul determinării reprezintă media a două determinări.

3.3.2.Determinarea suprafeţei specifice Blaine se face cu permeabilimetrul Blaine şi

se calculează cu relaţia:

, în cm2/g,

unde:

k - constanta aparatului;S – suprafaţa specifică a cimentului, în cm2/g ;ρ – densitatea cimentului, în g/cm3;e – porozitatea stratului de ciment tasat;η – vâscozitatea aerului la temperatura de încercare, în Pa .s (m-1.kg.s-1);t - timpul, în s.Metoda constă în măsurarea timpului necesar unui volum de aer , la presiune şi

temperatură cunoscute, pentru a străbate un strat de ciment tasat în condiţii definite.Cu ajutorul permeabilimetrului se măsoară suprafeţe specifice de max. 8000 cm2/g. O metodă mai exactă, care măsoară suprafeţe specifice mult mai mari (0,2 ÷ 1000

m2/g) este metoda BET, bazată pe adsorbţia azotului la temperaturi joase.

3.4 Determinarea consistenţei standard

Se face conform prescripţiilor SR EN 196-3, pct.5 şi precede determinarea timpului de priză, care se efectuează pe pastă de ciment de consistenţă standard (normală).

Pasta de consistenţă standard (normală) are o rezistenţă specifică la penetrarea unei sonde standardizate ( sonda Tetmeyer – anexă a aparatului Vicat) şi este considerată corespunzătoare atunci când sonda, ce pătrunde în pastă sub propria ei greutate se opreşte la o distanţă de 5 ÷ 7 mm, faţă de placa de bază, pe care este aşezat inelul cu proba.

Pentru stabilirea cantităţii de apă necesară se utilizează cantităţi variabile de apă de amestecare, amestecarea putându-se efectua mecanizat (malaxor cu paletă şi amestec forţat), sau manual, cu condiţia obţinerii aceloraşi rezultate.

Cantitatea de apă corespunzătoare vâscozităţii standard a pastei se înregistrează cu o precizie de 0,5 %, fiind conţinutul în apă al pastei de consistenţă standard.

Pentru prepararea pastei se cântăreşte o probă de 500g ciment (cu precizia de 1g), care se introduce în vasul malaxorului, împreună cu 125 g apă (pentru început).

Amestecarea se face conform programului automat corespunzător, cu durata totală de 3 min., după care, pasta obţinută se introduce în tiparul inelar, aşezat pe placa de bază a aparatului Vicat. Încercarea propriu-zisă se execută prin penetrarea sondei, sub propria ei greutate , în pastă si notarea distanţei rămase până la placa de bază.

13

Încercarea se repetă, până când se obţine o pastă corespunzătoare ca vâscozitate, la care sonda se opreşte, la o distanţă de 6±1 mm de placa de bază. Pe pasta cu această consistenţă se efectuează determinarea timpului de priza al cimentului.

Apa pentru amestecarea pastei de consistenţă standard se exprimă în procente şi se calculează cu relaţia:

% H2Ocn = ,

în care:m - masa apei folosită pentru prepararea pastei, în g (sau volumul apei în cm3; considerând densitatea apei egală cu 1);m1 – masa cimentului luat pentru determinare, în g.

3.5.Determinarea timpului de priză

Se face conform SR EN 196-3, pct.6 , pe pastă de ciment de consistenţă standard şi constă în măsurarea intervalului de timp scurs, de la prepararea pastei de ciment, până când acul aparatului Vicat nu mai străbate complet pasta de ciment, ci se opreşte la distanţa de 4±1 mm, de placa de bază (începutul prizei) şi până când acul pătrunde în pastă (pe faţa opusă a probei , întoarsă după constatarea începerii prizei), pe o adâncime de maxim 0,5 mm (sfârşitul prizei). Măsurătorile de penetraţie se fac la intervale de timp convenabile, de ex. 10 min, pentru determinarea începutului prizei si cca. 30 min. pentru determinarea sfârşitului prizei.

Începutul prizei se notează cu o precizie de 5 min., iar sfârşitul prizei se înregistrează la cca. 15 min. din momentul în care acul nu penetrează în pastă mai mult de 0,5 mm.

3.6 Determinarea stabilităţii (constanţei de volum)

Se efectuează conform SR EN 196-3, pct.7, cu aparatul Le Chatelier.Determinarea se face concomitent pe două epruvete, confecţionate din aceeaşi pastă de

ciment, de consistenţă standard. Scopul principal al determinării este de a aprecia riscul posibil al expansiunii (dilatării) ulterioare, datorită hidratării oxizilor de calciu şi/sau magneziu liberi, eventual prezenţi în ciment, datorită calităţii necorespunzătoare a clincherului.

Tiparele pentru confecţionarea epruvetelor se numesc inele cu ace Le Chatelier. Proba cu tiparul se lasă să se întărească 24 ore în apă, la 20±1 0C, după care se scoate din apă, se măsoară distanţa dintre acele inelului ,”A”, cu o precizie de 0,5 mm şi se introduce într-o baie de apă, care se aduce la fierbere treptat, în cca 30 min., unde se menţine timp de 3h±5 min.

După fierbere se măsoară distanţa „B” dintre acele tiparului (cu o precizie de 0,5mm), se lasă proba să se răcească până la 20±2 0C, când se măsoară din nou distanţa dintre acele inelului, ”C”. Diferenţa (B-C), exprimată în mm indică constanţa de volum a cimentului în timpul fierberii, care, pe media celor două determinări paralele nu trebuie să depăşească 10 mm.

Pentru fiecare epruvetă se notează distanţele „A” şi „C” şi se calculează diferenţa (C-A), cu o precizie de 0,5 mm.

Se notează media aritmetică a diferenţelor corespunzătoare celor două probe, valoarea obţinută comparându-se cu prescripţia standardului de produs, privind condiţia de conformitate.

3.7 Determinarea rezistenţelor mecanice ale cimentului se efectuează conform SR EN 196-1:1995 şi constă în determinarea rezistenţelor la compresiune şi încovoiere (facultativ) a unor epruvete de formă prismatică, cu dimensiunile de 40x40x160 mm. Epruvetele se încearcă la încovoiere, iar jumătăţile de prisme, rezultate în urma acestei încercări se supun încercării la compresiune.

Pentru fiecare termen de încercare sunt necesare trei epruvete - pentru încercarea la încovoiere, respectiv, 6 jumătăţi de epruvetă - pentru încercarea la compresiune.

14

Aceste epruvete se confecţionează dintr-un amestec de mortar plastic, conţinând o parte de ciment şi trei părţi de nisip standardizat, cu un raport apă/ciment = 0,5.

Prepararea mortarului plastic se face conform metodologiei standard, prin amestecarea într-un malaxor planetar, cu amestec forţat, a următoarelor materiale: 450g ciment,1350g nisip normal poligranular şi 225 cm3apă. Din acest amestec se toarnă 3 epruvete, corespunzătoare unui termen de încercare. Timpul total în care se execută operaţia de preparare a unei astfel de porţii de mortar este de 4 min ± 5 sec. Turnarea epruvetelor se face în matriţă cu trei cuiburi, în trei straturi succesive, compactate fiecare prin 60 şocuri, într-un interval de 55 ÷ 62 sec, la o masă de şoc, cu acţionare automată. După confecţionare, tiparele conţinând epruvetele se păstrează 24 ore în aer umed (umiditate min. 90%), la o temperatură de 20±2 0C, după care se decofrează şi se introduc în apă, în bazine de păstrare, unde se menţin până la termenele de încercare: 2,7,28 zile.

Condiţiile de încercare şi de calcul ale rezistenţelor mecanice sunt identice cu cele descrise la ipsos.

Tipurile de ciment, conform standardelor naţionale (SR) sunt prezentate în anexa nr.1.In anexa nr.2 sunt prezentate tipurile de ciment conform standardelor profesionale din

România (SP).

CAPITOLUL 3

15

AGREGATE NATURALE GRELE PENTRU MORTARE ŞI BETOANE CU LIANŢI MINERALI

Agregatele sunt materiale granulare, provenite prin sfărâmarea naturală, sau artificială, a rocilor , care servesc la prepararea mortarelor, betoanelor, la lucrări de drumuri, etc.

În funcţie de densitatea în grămadă, în stare afânată, agregatele se clasifică în: agregate grele (ρga>1200 kg/m3) şi agregate uşoare (ρga<1200 kg/m3).

Un alt criteriu important de clasificare îl constituie mărimea granulelor componente, în funcţie de care, agregatele poartă diferite denumiri convenţionale (vezi tabelul nr.4.2), ca de exemplu: nisip, pietriş, piatră spartă, balast, etc.

Condiţiile tehnice ( natura rocii, conţinutul de impurităţi, caracteristicile fizico – mecanice, caracteristicile geometrice, granulozitatea) precum şi metodele de încercare specifice agregatelor naturale grele pentru mortare şi betoane cu lianţi minerali sunt prescrise de către standardele în vigoare (STAS 1667-76 şi STAS 4606-80).

LUCRAREA Nr.4 DETERMINAREA GRANULOZITĂŢII AGREGATELOR

4.1 Generalităţi

Granulozitatea (compoziţia granulometrică) este definită prin conţinutul , în procente, în sorturi cu granule de mărimi diferite, denumite sorturi granulometrice de agregate. Limitele mărimii granulelor de agregate se apreciază prin cernere, cu ciururi şi site standardizate (tab. 4.1)

Tabelul 4.1Notaţiile convenţionale ale sitelor sau ciururilor utilizate la determinarea

granulozităţii

Notaţia convenţională a sitei sau ciurului

Ţesături de sârmă, conf.STAS 1077-67, sau table perforate cu

ochiuri pătrate: STAS 1078-73, cu latura interioară a ochiului, [mm]

Table perforate cu ochiuri rotunde

STAS 1078-73, cu latura interioară a

ochiului, [mm]0,213716315071125

0,20,82,55,612,525,040,056,0100,0

-1,03,157,1016,031,550,071,0125,0

Prin sort de agregate se înţeleg agregatele care rămân între două site, sau ciururi, prevăzute în standarde.

Sortul de agregate elementar este format din agregatele care rămân între două site, sau ciururi consecutive, din seria de standarde.

16

Sortul se notează cu notaţia convenţională, corespunzătoare sitei, sau ciurului, pe care agregatul rămâne integral (dmin), separată printr-o liniuţă de cea a sitei, sau ciurului, prin care trece integral (dmax.). Exemple de notare: sort 0,2÷1; sort 1÷3; etc.

În funcţie de provenienţă, de mărimea granulelor şi de seria de site, sau ciururi, folosite la determinarea granulozităţii, agregatele se clasifică conform tabelului nr.4.2.

Agregatul obţinut prin combinarea a două, sau mai multe sorturi, astfel încât să satisfacă cerinţele impuse de scopul utilizării poartă denumirea de agregat total.

Tabelul 4.2Clasificarea agregatelor în funcţie de mărimea granulelor şi de provenienţă

Intervalul de granulozitatedmin÷dmax

Denumirea agregatuluiProvenit din sfărâmarea

naturală a rocilorProvenit din sfărâmarea

artificială a rocilor0 ÷7 Nisip natural

(uzual denumit „nisip)Nisip de concasare

7 ÷71 Pietriş Piatră spartă71 ÷ 125 Piatră mare Piatră spartă mare0 ÷ 31

sau0 ÷ 71

Balast pentru betoane(Amestec natural de nisip şi

pietriş)

Compoziţia granulometrică a agregatului este o condiţie tehnică de mare importanţă, în cazul betoanelor grele fiind necesar un agregat, cu o compoziţie granulometrică astfel încât să rezulte un volum minim de goluri, în timp ce, pentru realizarea betoanelor uşoare (de densitate redusă) este necesară prezenţa golurilor.

In funcţie de domeniul de utilizare, agregatele trebuie să satisfacă anumite condiţii de granulozitate.

4.2 Principiul metodei

Metoda constă în cernerea unei anumite cantităţi (funcţie de dimensiunea maximă a granulelor) de agregat uscat (tab.nr. 4.3), prin ciururile şi sitele corespunzătoare ( tab. nr.1), cântărindu-se cantităţile rămase pe fiecare ciur, sau sită şi calculându-se, apoi, trecerile în procente.

Tabelul 4.3

Mărimea probei pentru determinarea granulozităţii, funcţie de dimensiunea maximă a granulei

Dimensiunea maximă a granulei ,mm Masa probei, kg0,2 0,11 0,53 17 516 15

31,5 2571 50

17

Granulozitatea agregatelor se exprimă sub forma curbei de granulozitate, arătându-se trecerile procentuale, în funcţie de diametrele ochiurilor, din valorile trecerilor putându-se calcula, prin scădere, cantitatea din fiecare sort.

Curba de granulozitate se obţine trecând pe axa absciselor diametrul ochiurilor ciururilor (sitelor) întrebuinţate, la scară obişnuită, scară logaritmică sau combinată ( scară logaritmică până la 7,1 mm, iar peste acest diametru, la scară obişnuită), iar pe axa ordonatelor, trecerile procentuale, corespunzătoare. Pe acelaşi grafic se trasează şi curbele limită, impuse de domeniul de utilizare al agregatului, sau recomandate (fig. 4.1), evidenţiindu-se astfel dacă agregatul studiat întruneşte condiţiile de granulozitate impuse.

In cazul livrării agregatului pe sorturi, acestea se combină, conform condiţiilor de granulozitate impuse de standardul de produs.

Sorturile uzuale de agregate care se livrează sunt:0÷3; 3÷7; 7÷16; 16 ÷ 31 .Sorturile de agregate trebuie să fie caracterizate printr-o granulozitate continuă, în aşa

fel încât să nu lipsească granule de dimensiuni cuprinse în limitele ce definesc sortul.

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

25

42

60

80

65

55

31

19

22

40

1 3 7 16 31S c a rã

lo g a r itm ic ãS c a rã

o b isn u itã

Tre

ceri

[%

]

100

95

Fig.4.1 - Limitele de granulozitate ale agregatului total (0-31 mm), pentru betoane de clasăC 8/10 (B 150) ….C16/20 (B 600) şi al betoanelor de clasă superioară ( >C16/20 ) când se utilizează

agregate din piatră spartă

Pentru agregatul cu curba limită superioară (fig.4.1), sorturile vor fi combinate în următoarele proporţii:

- sort 0÷0,2 -10 %;- „ 0,2÷1 -15 %;- „ 1÷3 -17 %;- „ 3÷7 -18 %;- „ 7÷16 -20 %;- „ 16÷31 -20 %.

Aparatură-Balanţă tehnică cu sarcina maximă de 1 kg, sau 10 kg, funcţie de diametrul maxim al granulelor agregatului;-Setul corespunzător de ciururi şi site.

18

4.3 Mod de lucruSitele sau ciururile se aşează în poziţie orizontală, pe o cutie de bază,, în ordinea

crescătoare a dimensiunilor. Se cântăreşte cantitatea corespunzătoare de agregat, M în [g] şi se varsă pe ciurul de deasupra coloanei de cernere (cu ochiurile cele mai mari), începându-se cernerea, care se face manual sau mecanic, cu şocuri pe direcţia orizontală sau verticală.

Odată operaţia de cernere începută, se urmăreşte vizual terminarea cernerii pe ciurul cu ochiurile cele mai mari; în acel moment ciurul poate fi scos, ceea ce uşurează operaţiunea în continuare. Granulele prinse în ochiuri sunt scoase , fie prin apăsare uşoară de sus în jos, fie prin lovirea uşoară a ramei , fie prin ştergerea, cu o pensulă, pe dosul suprafeţei de sitare, în cazul agregatelor fine şi se adaugă la restul rămas pe ciurul, sau sita respectivă. Se continuă astfel, până când operaţia de cernere este terminată, adică, atunci când prin toate ciururile şi sitele nu mai trec cantităţi apreciabile de material. Controlul se face scuturând fiecare suprafaţă de cernere, deasupra unei coli de hârtie albe.

Se va considera cernerea terminată, dacă toate agregatele, care ar mai trece prin ciur, sau prin sită, timp de 1 minut, nu reprezintă mai mult de 0,1 % din masa probei luată în lucru.

Cantitatea care, eventual ar mai trece prin ciur la acest control se varsă pe ciurul următor.

Pentru uşurarea cernerii se recomandă ca separarea sortului 0÷1 în 0÷0,2 şi 0,2÷1, sau alte sorturi să se efectueze numai pe 100 g din fracţiunea 0÷1, calculându-se apoi cantitatea din sorturile respective, corespunzătoare întregii cantităţi de sort 0÷1, din proba iniţială (cantitatea existentă în ladă). Se cântăresc, cu exactitate, fracţiunile rămase pe ciururi şi site şi fracţiunea care trece prin sita 020.Suma tuturor fracţiunilor, exprimată în grame se scade din cantitatea iniţială de agregat. Restul nu trebuie să depăşească 0,5 % , din masa iniţială a probei uscate.

Pierderile se adaugă la restul obţinut pe sita 020. Pentru determinarea cantităţii procentuale de agregat, care trece prin fiecare sită, sau ciur se adună resturile de pe sitele, sau ciururile, mai mici decât cele ale sitei, sau ciurului respectiv, inclusiv pierderile şi masa agregatului care trece prin sita 020, iar suma obţinută se exprimă în procente, faţă de masa iniţială a probei (%). Rezultatul este media aritmetică a trei determinări paralele.

4.4 Prelucrarea rezultatelorCu rezultatele obţinute astfel se face un tabel de forma:

Nr. crt. Diametrul ochiului ciurului

mmRest,

gTreceri,

g

1. 31,5 R1 = T1 = R2+T2=2. 16 R2 = T2 = R3+T3=3. 7,1 R3 = T3 = R4+T4=4. 3,15 R4= T4 = R5+T5=5. 1,0 R5 = T5 = R6+T6 +P =6. 0,2 R6 + P = T6 =

Se trasează curba de granulozitate folosind pentru axa absciselor scara combinată (semilogaritmică).

4.5 Interpretarea rezultatelor

- Se trasează curbele limită impuse de domeniul de utilizare a agregatului;- Se trag concluzii asupra posibilităţii de utilizare a agregatului în starea în care

se găseşte iniţial (nesortat);

19

- Se calculează compoziţia granulometrică a agregatului studiat.

LUCRAREA Nr.5

DETERMINAREA DENSITĂŢII AGREGATELOR SI A VOLUMULUI DE GOLURI DINTRE GRANULE

5.1.Determinarea densităţii (densităţii absolute)

Se utilizează metoda picnometrică (Vezi Lucrarea Nr.1).

5.1.1 Principiul metodeiMetoda constă în determinarea volumului absolut al probei de agregat, adus la forma

de pulbere uscată, îndeplinind anumite condiţii de fineţe, obţinută prin mojarare din proba de agregat de analizat, prin dezlocuire cu un lichid cu care agregatul nu reacţionează (de ex. apa); volumul de lichid dezlocuit fiind determinat prin cântărire, cu un picnometru şi pe baza densităţii cunoscute a lichidului utilizat.

Densitatea va fi dată de relaţia :

în g/cm3

în care:m este masa probei de pulbere, în g; (m = m3-m2);m1- masa picnometrului umplut cu lichid, în g;m2- masa picnometrului gol şi uscat, în g;m3- masa picnometrului cu proba de pulbere, în g;m4- masa picnometrului cu proba de pulbere, umplut cu lichid (apă) până la semn, în g;ρ1- densitatea lichidului folosit, în g/ cm3.

5.1.2 Aparatură- Balanţă analitică;- Etuvă electrică;- Exicator cu clorură de calciu;- Capsulă de 50 cm3 , metalică sau de porţelan;- Piuliţă din oţel;- Mojar de agat;- Pâlnie de stclă;- Sită cu ţesătură de sârmă 0125, STAS 1077-67;- Baie de nisip;- Picnometru tarat la 200C, cu capacitatea de 50 cm3,cu dop de sticlă prevăzut cu tub

capilar.

5.1.3Mod de lucruDin proba reprezentativă de agregat se ia o cantitate de 600 g agregate, care se pisează,

mai întâi în piuliţă de oţel, iar apoi se reduce, prin metoda sferturilor şi se mojarează în mojarul de agat. După mojarare, întreaga cantitate de material, transformată în pulbere, trebuie să treacă prin sita nr. 0125, apoi se reduce din nou, prin metoda sferturilor, reţinându-se într-o capsulă metalică, sau de porţelan, o cantitate de 150 g. Capsula cu material se usucă în etuvă, la 105 ÷1100C, până la masă constantă, apoi se lasă să se răcească, în exicatorul cu clorură de calciu, până la cca. 20 oC.

20

- Se determină, cu balanţa analitică, masa (m1) picnometrului umplut cu apă până la reper.

- Se goleşte picnometrul de apă, se usucă şi se cântăreşte cu balanţa analitică (m2).

- În funcţie de capacitatea picnometrului se introduce cu o pâlnie cca. 10 g , sau cca . 30 g material în pulbere, uscat, trecut integral prin sita nr. 0125 şi se cântăreşte din nou (m3).

Peste materialul din picnometru se toarnă apă distilată, până la cel mult jumătate din volumul acestuia, după care picnometrul se fierbe pe baia de nisip , cca .15÷20 minute, agitându-se pentru a îndepărta aerul şi pentru a evita lipirea materialului.

Se scoate picnometrul de pe baia de nisip şi se răceşte cca.30 minute, se umple cu apă distilată şi se lasă într-o cameră, la cca. 20 0C, pentru depunerea materialului în suspensie. După 24 ore se completează apa care s-a evaporat, se pune dopul picnometrului, având grijă ca apa să deverseze la partea superioară a tubului capilar şi să nu rămână bule de aer în picnometru.

Se usucă picnometru la exterior cu o hârtie de filtru, după care se cântăreşte, la balanţa analitică (m4).

5.1.4 Prelucrarea rezultatelorSe calculează densitatea cu relaţia de mai sus, comparându-se valoarea obţinută cu

valoarea din literatură, sau cu cea impusă de domeniul de utilizare a agregatului.

5.2 Determinarea densităţii aparente a agregatului cu dmin>7,1 mm

5.2.1 Principiul metodeiŞtiind că masa probei poate fi determinată uşor prin cântărire, metoda constă în

determinarea volumului aparent al unei probe reprezentative de agregat (cca. 1 kg), în prealabil saturată cu apă şi introdusă într-un coş, sau o plasă de sârmă, volumul dezlocuit fiind determinat (pe baza principiului lui Arhimede), cu o balanţă hidrostatică.

Densitatea aparentă va fi dată de relaţia:

kg/m3

în care:m – masa agregatului uscat, în [kg];m1 – masa agregatului saturat cu lichid, cântărit în aer, în kg;m2- masa agregatului saturat cu lichid, cântărit în apă, în kg;ρapă – densitatea apei la temperatura de lucru (200C).Rezultatul se consideră media aritmetică a trei determinări paralele.

5.2.2 Aparatură- Balanţă tehnică cu sarcina max. de 2 kg ;- Balanţă hidrostatică cu un coş din plasă de sârma sau tablă perforată;- Set de ciururi, conf. STAS 1667 – 76; - Vas cilindric de sticlă.

5.2.3 Mod de lucruDin agregatul de analizat se formează, prin metoda sferturilor, o probă de minim 5 kg. În

cazul în care proba conţine bucăţi cu dimensiunea minimă mai mare de 71 mm, acestea se sparg în granule, care să treacă prin ciurul cu ochiuri rotunde, cu diametrul de 71 mm (STAS 1078 – 73).

21

Proba se usucă, până la masă constantă, apoi se cerne printr-un ciur, cu dimensiunea ochiurilor corespunzătoare limitei inferioare a sortului care urmează a fi supus determinării.

Din materialul rămas pe acest ciur se cântăresc trei probe, a câte 1000 g fiecare. Probele se supun saturării cu apă, timp de 4 ore. După scoaterea probei din apă se şterg granulele cu o cârpă umedă şi stoarsă şi apoi se cântăresc, mai întâi în aer, cu balanţa tehnică (m1), apoi în apă, cu balanţa hidrostatică (m2).

5.2.4 Prelucrarea rezultatelorSe calculează densitate aparentă a agregatului cu relaţia de mai sus şi se compară cu

cerinţele de densitate impuse de scopul utilizării lui.

5.3 Determinarea densităţii în grămadă

Agregatele, fiind materiale granulare se caracterizează prin densitatea în grămadă (ρg), definită ca masă a unităţii de volum de material granular, aşa cum se prezintă.

5.3.1 Principiul metodeiMetoda constă în determinarea masei unor volume standardizate de agregat, măsurate cu

ajutorul unor vase de volum cunoscut, funcţie de dmax al granulelor agregatului.Densitatea în grămadă în stare afânată sau îndesată ρg(a,î) va fi dată de relaţia:

, în kg/m3

în care:m1 este masa vasului gol, în kg;m2 – masa vasului umplut cu material (în stare afânată sau îndesată), în kg;V – volumul vasului în dm3.

5.3.2 Aparatură- Sursă de căldură;- Balanţă cu clasa de precizie III (STAS 3308-78);- Vase volumetrice cu pereţii suficient de rigizi, pentru a nu se deforma şi cu dimensiunile

conform tabelului 5.1;- Riglă metalică;- Scafă.

Tabelul 5.1Vase utilizate la determinarea densităţii în vrac (grămadă) a agregatelor

Diametrul maximal agregatului

dmax ,[mm]

Volumul vasului,[dm3]

Dimensiunile vasului, [mm]Diametru interior Înălţime interioară

7,1 1 108 10931,5 5 185 186

> 31,5 10 234 233

5.3.3 Mod de lucruAgregatele se usucă pe tava de oţel nesmălţuită, până când, apropiind de suprafaţa

materialului o placă de sticlă rece, aceasta nu se mai abureşte.Se alege din tab. 5.1 vasul necesar determinării, în funcţie de dmax al granulelor

agregatului supus determinării şi se cântăreşte (m1).

22

Umplerea vasului se va face după cum urmează: -pentru densitatea în grămadă în stare afânată, (ρga) se introduc agregatele cu o scafă ,

prin cădere liberă de la înălţimea de 100 mm, până la formarea deasupra vasului a unui con, după care se înlătură surplusul de agregate, prin răzuire cu rigla metalică.

-pentru densitatea în grămadă în stare îndesată (ρgî), agregatele se introduc în trei straturi succesive de grosime egală. Pentru fiecare strat, vasul se bate de 50 ori , cu fundul de o masă de lemn, de la înălţimea de cca. 50 mm.

La turnarea ultimului strat se va adăuga la vas un prelungitor, de forma unei rame cilindrice, de acelaşi diametru, înalt de 50 mm, care se înlătură după operaţiunea de tasare, surplusul îndepărtându-se prin răzuire .

Pentru îndesare se poate folosi şi o masă vibratoare, cu 3000 vibraţii/min. şi cu amplitudinea de 0,3-0,35 mm, pe care se aşează vasul cu material şi cu prelungitor şi se vibrează timp de 3 minute.

Se cântăreşte vasul plin cu material, m2.

5.4 Determinarea volumului de goluri dintre granule

5.4.1 Principiul metodei

Metoda constă în determinarea volumului de goluri , pe baza volumului de apă care intră in ele (pentru agregat cu dmax> 7,1 mm), agregatele cu dmax< 7,1 mm nesaturându-se cu apă.

Volumul de goluri, Vg va fi dat de relaţia:

, %;

în care:m2 este masa vasului umplut cu agregat saturat (respectiv, nesaturat), în kg;m3 - masa vasului umplut cu agregat saturat (respectiv, nesaturat), completat cu apă, în kg;V – volumul vasului întrebuinţat, în dm3.

5.4.2 Aparatura este aceeaşi ca la determinarea densităţii în grămadă plus un set de ciururi.

5.4.3 Mod de lucruSe introduc agregatele într-un vas cu apă pentru a se satura, până la masă constantă,

după care se trec pe un ciur cu diametrul ochiurilor mai mic decât cel care a servit la separarea fracţiunii respective, pentru a permite apei să se scurgă. După 30 min se toarnă agregatul cu o scafă, de la înălţimea de 100 mm, în vasul corespunzător determinării densităţii în grămadă. Se nivelează şi se cântăreşte (m2), se umple apoi cu apă potabilă şi se cântăreşte din nou (m3).

5.4.4 Prelucrarea rezultatelorSe calculează volumul de goluri cu relaţia de mai sus.În cazul în care se cunoaşte densitatea aparentă ρa şi densitatea în grămadă, în stare

afânată şi uscată, ρga a agregatelor, volumul de goluri Vg (%) se poate calcula şi cu relaţia :

Se compară valorile pentru volumul de goluri, obţinute cu cele două relaţii.

CAPITOLUL 4

23

MORTARE CU LIANŢI MINERALI

Mortarele sunt amestecuri bine omogenizate de lianţi, nisip şi apă, în care se mai pot introduce diverse adaosuri cu efect plastifiant, acceleratori sau întârzietori de priză,, de impermeabilizare, colorante, etc.

Ele se clasifică după tipul liantului folosit sau după domeniul de utilizare, în funcţie de acesta existând mortare obişnuite şi mortare speciale. Mortarele obişnuite servesc ca elemente de legătură (mortarele de zidărie), de protecţie şi finisaj (mortarele de tencuială).

LUCRAREA Nr.6

STABILIREA COPMZIŢIEI MORTARELOR

6.1 Generalităţi

Stabilirea tipului şi dozajului de liant, a agregatelor şi a adaosurilor se face în funcţie de marca prescrisă a mortarului, de lucrabilitatea necesară, de umiditatea mediului ( la mortarele de zidărie) şi în funcţie de elementele de construcţie pe care se aplică, de adeziunea la suport, de cerinţele estetice arhitectonice (la mortarele de tencuială). Mortarele de zidărie şi tencuială se referă la suport : cărămidă, înlocuitor de cărămidă, beton şi beton celular.

Compoziţia principalelor tipuri de mortare utilizate în construcţii este precizată prin normative ( Ex.:”Instrucţiuni tehnice privind compoziţia şi prepararea mortarelor de zidărie şi tencuială, C 17 – 82”) sau se stabileşte prin determinări prealabile. Marca mortarului reprezintă o valoare convenţională privind rezistenţa la compresiune considerată la proiectare şi care trebuie realizată de mortarul pus în lucrare, verificarea efectuându-se conform STAS 2634 – 80.

Scara de mărci precum şi rezistenţa minimă care trebuie realizată sunt stabilite prin STAS 1030-85.

În tabelul nr.6.1 se dau compoziţiile unor mortare de zidărie, iar în tabelul nr. 6.2 se dau compoziţiile unor mortare de tencuială, aplicate într-un singur strat, stabilite experimental pentru nisip cu umiditatea de 2 %, care pot fi folosite fără alte încercări preliminare de verificare a caracteristicilor. Se foloseşte, în general, nisip natural de carieră sau de râu, conform STAS 1667 – 76 „Agregate naturale grele pentru mortare şi betoane uşoare”.

Când se foloseşte nisip uscat, dozajul se va corecta pe şantier, prin mărirea cu 10 % a dozajului de liant şi plastifiant.

Varul din reţetele de mortar este sub formă de pastă cu consistenţa de 12 cm. În cazul utilizării nisipului cu altă umiditate se va face corecţia de dozaj, în funcţie de înfoierea nisipului.

La mortarele de o anumită marcă se pot folosi diverse formule empirice pentru calculul dozajului aproximativ de liant şi plastifiant. (De ex.: în cazul mortarelor mixte, varul sau argila sunt considerate plastifianţi).

În lucrarea de faţă se vor prepara: un mortar de var şi un mortar de ciment – var, cu anumite caracteristici fizico-mecanice impuse.

24

Tabelul 6.1Dozaje uzuale la mortarele de zidărie cu var şi ciment

Marca mortarului,şi notaţia

Tipul mortaruluiMateriale pentru 1 m3 de mortar

Ciment II B-M 32,5

kg

Var pastă sau şlam de

carbidkg

Nisip,kg

M 10 Z Var 100 130 1660M 25 Z Var – ciment 140 130 1660M 50 Z Ciment – var (argilă) 200 115 1600M 100 Z Ciment – var (argilă) 250 75 1600M 100 Z Ciment 290 - 1600

Tabelul nr.6.2Dozaje uzuale la mortarele de tencuială cu var şi ciment

Marca mortarului şi

notaţia

Tipul mortarului

Materiale pentru 1 m3 de mortarCiment,

kgVar pastă sau

şlam de carbid,kg

Nisip,kg

M 4 TM 10 TM 25 TM 50 TM 100 TM 100 T

varvar-cimentvar-cimentciment-varciment-var

ciment

-125155250340350

50032526011060-

155015001500145013501550

6.2 Prepararea unui mortar de tencuială , M 4 T, de var

6.2.1 Stabilirea dozajului componenţilor: se face în funcţie de caracteristicile cerute:- compoziţie 1:4, în volume;- consistenţa: 80 mm;- nisip de carieră, având masa de 10 kg, conţinând 60 % sortul 0÷3 mm şi 40 % sortul

3,15 ÷ 7,1 mm.

6.2.2 Materiale componente

- Nisip – 10 kg (compus din 60 % sortul 0-3 mm şi 40 % sortul 3,15 – 7,1 mm). Cantitatea de nisip se calculează în funcţie de cantitatea de mortar ce trebuie preparată.

- Apă – se adaugă până la obţinerea consistenţei dorite, măsurându-se în kg, (A kg);- Var – sub formă de pastă de consistenţă 12 mm ,(x kg).

Calculul lui x se face în funcţie de compoziţia impusă, cu formula:

, în kg

în care:

25

este densitatea pastei de var de consistenţă 12 cm; = densitatea în grămadă, în stare afânată a nisipului (obţinut prin amestecarea celor

6 kg nisip sort 0÷3,15 mm cu 4 kg sort 3,15 ÷7,1 mm).Dacă pasta de var are o consistenţă diferită de 12 cm, volumul echivalent necesar din

aceasta se obţine prin înmulţirea volumului necesar de pastă de consistenţă 12 cm cu coeficientul K dat de relaţia:

,

în care:

ρ a 12 = densitatea pastei de var de consistenţă 12 cm, în kg/m3;

ρa = densitatea pastei luate în lucru, în kg/m3.Cantitatea de pastă de var luată în lucru va fi :

, în kg

6.3 Prepararea unui mortar de ciment – var ,având următoarele caracteristici:- mortar de zidărie, de ciment – var, cu marca de min. 5 N/mm2;- consistenţa mortarului : 80 mm;- nisip compus din 60 % sort 0÷3,15 mm şi 40 % sort 3,15 ÷ 7,1 mm.

6.3.1 Materiale componente

- nisip (cu caracteristicile de mai sus), 10 kg;- ciment tip I 32,5 ( P 40), C , kg;- var sub formă de pastă cu consistenţa 120 mm, V12, kg;- apă: se adaugă treptat, dintr-o cantitate de apă oarecare, aproximativ 1,5 l, măsurată cu

cilindrul gradat, până la obţinerea consistenţei dorite.Calculul cantităţilor de ciment şi var se face ca mai sus, pe baza compoziţiei cerute a

mortarului (tabel 6.1) şi a densităţii materialelor componente (densitatea în vrac a cimentului, în stare afânată, ρga c şi densităţile pastei de var: luată in lucru şi de consistenţa dorită, 12cm), sau se pot folosi diverse formule empirice , ca de exemplu, pentru mortare de zidărie:

Dc= ;

Dp= 170 ( 1 – 0,002 Dc),în care:

Dc este dozajul de ciment, în kg/m3 nisip;Mm – marca mortarului, în N/mm2;- Mc – marca cimentului, în N/mm2;- K - coeficient de corecţie, egal cu 0,7 (corespunzător încercării cimentului pe mortar

normal)

6.3.2 Prepararea mortarului

Folosind cantităţile calculate, se cântăresc materialele componente (ciment, pastă de var, nisip), măsurându-se o cantitate de apă cu cilindrul gradat (cca. 1,5 l).

Se amestecă cimentul cu nisipul şi cu pasta de var, transformată în prealabil în lapte de var, cu o porţiune din apa măsurată, omogenizând bine şi adăugând din apa rămasă, atât cât este nevoie, pentru a se obţine consistenţa dorită a mortarului.

26

Se notează cantitatea totală de apă introdusă în mortar.

CAPITOLUL 5

BETOANE

LUCRAREA Nr.7STABILIREA COMPOZIŢIEI BETONULUI

7.1 Generalităţi

Betonul este un conglomerat artificial obţinut prin întărirea unui amestec bine omogenizat de liant, agregat apă şi eventual, aditivi.

Compoziţia unui beton va fi aleasă în aşa fel încât cerinţele privind rezistenţa şi durabilitatea acestuia să fie asigurate conform tabelului 7.1.

Tabelul 7.1.Cerinţe minime de asigurare a durabilităţii pentru beton în funcţie de clasele de

expunere

Clasa de expunere

Clasa de beton, min.

Grad de impermea-

bilitate, min.

Grad de gelivi-

tate, min.

Agregate rezistente la îngheţ-dezgheţ

Aer antrenat

Raport A/C, max.

1 C 12/15 P 4 - - - 0,65*

2a)C16/20

b) C18/22,5P 4P 8

-G100(150)

-da

-da

0,500,45

3 C 25/30 P 12 G 150 da da 0,40

4a). C 20/25b1). C 25/30b2). C 25/30

P 8P 12P 12

-G 100G 150

-dada

-dada

0,450,400,40

5

a).C18/22,5b).C 18/22,5c). C 18/22,5

d). C 25/30

P 8P 8P 12P 12

-- -

0,500,500,450,45

Clasele de expunere reprezentând condiţiile de mediu la care este expus betonul sunt clasificate în normativul de betoane după cum urmează:

- mediu uscat – moderat sau sever;- mediu umed - moderat sau sever; - mediu marin – subacvatic sau de suprafaţă;- mediu chimic agresiv –cu patru trepte de agresivitate.

27

La stabilirea compoziţiei betonului se urmăreşte determinarea cantităţilor de materiale necesare pentru prepararea unui m3 de beton proaspăt. Compoziţia betonului trebuie astfel stabilită încât să asigure obţinerea lucrabilităţii, durabilităţii şi rezistenţelor necesare, în condiţiile utilizării unui dozaj minim de ciment.

Pentru stabilirea compoziţiei betonului trebuie să se cunoască:- caracteristicile fizico – mecanice şi chimice ale betonului de preparat;- caracteristicile materialelor utilizate la preparare (ciment, agregat, apă, aditivi);- condiţii de punere în operă şi întărire;- dimensiunea minimă a elementului de construcţie şi gradul de armare.

Metodele de calcul a compoziţiei betonului se pot grupa în două categorii: metode cu dozaj de ciment impus (din ce în ce mai puţin utilizată) şi metode bazate pe clasa betonului.

Stabilirea compoziţiei betonului se face numai de către laboratoare autorizate, parcurgându-se următoarele etape:

a. stabilirea parametrilor compoziţiei;b. calculul componenţilor;c. efectuarea încercărilor preliminare;d. finalizarea compoziţiei, prin recalcularea componenţilor, ca urmare a rezultatelor

încercărilor preliminare.Alegerea compoziţiei se va face prin încercări preliminare urmărindu-se realizarea

cerinţelor.

7.2 Parametrii compoziţionali şi factorii de care trebuie să se ţină seama la stabilirea acestora, conform normativului pentru betoane în vigoare: NE 012-99 sunt prezentaţi în tabelul 7.2

Tabelul 7.2Parametrii compoziţiei betonului

Nr. crt. Parametrul

compoziţionalFactorii pe baza cărora se stabileşte

Prevederile din normă(NE 012-99) care se aplică

1. Tipul de ciment - clasa betonului- condiţiile de serviciu şi de expunere- caracteristicile elementului (masivitate)

cap.4, pct.4.1-2; Anexa 1.2

2. Tipul de aditiv -condiţiile de transport şi de punere în operă-cerinţele de rezistenţă şi durabilitate , impuse prin proiect-caracteristicile elementului (secţiune, armare)

cap.4,pct.4.4.; cap.16, pct.16.1; Anexa I.3

3. Raportul A/C, max. -clasa betonului -gradul de omogenitate asigurat la prepararea betonului-gradul de impermeabilitate impus prin proiect-condiţiile de expunere

pct.3.3.1; Tabel I.4.2; Anexa I.7, pct.3.3.2 şi pct.3.3.4;Tab. 5.4

4. Dozajul min. de ciment

-condiţii de serviciu şi expunere cap.5, pct.5.2.2.; Tab.5.5, pct.3.4

5. Consistenţa betonului

-condiţii de transport şi punere în operă-forma şi dimensiunile elementelor-desimea armăturilor

pct. 3.5; tab. I.4.3

6. Cantitatea de apă de amestecare

-consistenţa adoptată-mărimea granulei max. a agregatului

pct. 3.6; Tab.I.4.4

28

-tipul de aditiv folosit7. Granula max. a

agregatelor-forma şi dimensiunile elementelor-desimea armăturilor-condiţiile de preparare şi transport

pct. 3.7

8. Granulozitatea agregatului total

-dozajul de ciment-consistenţa-tehnologia de punere în operă

pct.3.8;Tab. I.4.5

7.2.1-Tipul de ciment şi de aditiv se stabileşte de către proiectant şi poate fi modificat de către executant numai cu acordul proiectantului.

7.2.2-Valoarea maximă a raportului A/C pentru realizarea clasei betonului se stabileşte în funcţie de clasa cimentului şi gradul de omogenitate al betonului, conform tabelului 7.3, cu următoarele precizări:

-valorile din tabel sunt valabile pentru gradul II de omogenitate a betonului; pentru gradul I, valorile cresc cu 0,05, iar pentru gradul II , scad cu 0,05;

-în cazul utilizării agregatelor de piatră concasată, valorile din tabel se măresc cu 10 %;-în cazul accelerării întăririi betonului prin tratare termică, ţinând seama de reducerea

rezistenţelor finale, valorile raportului A/C prevăzute în tabel vor fi considerate valabile pentru gradul I de omogenitate, urmând ca pentru gradul II să fie diminuate cu 0,05.

Tabelul 7.3Valorile maxime ale raportului A/C pentru realizarea condiţiei de clasă

(pentru efectuarea încercărilor preliminare)

Clasa betonuluiClasa cimentului

32,5 42,5 52,5C 8/10 0,75C 12/15 0,65C 16/20 0,55 0,65C 18/22,5* 0,53 0,62C 20/25 0,50 0,60C 25/30 0,45 0,55 0,60C 28/35* 0,40 0,50 0,55C 30/37 0,47 0,53C 32/40* 0,45 0,50C 35/45 0,40 0,47C 40/50 0,45C 45/55 0,42C 50/60 0,40

*Clase de beton care nu se regăsesc în normele europene

7.2.3 Dozajul minim de ciment pentru betonul simplu şi pentru betonul armat, în funcţie de condiţiile de expunere se stabileşte conform prescripţiilor din normativul de betoane NE 012-99, tabelul 7.4 şi este valabil în cazul folosirii agregatelor 0-31 mm. În cazul utilizării agregatelor 0-16 mm, dozajele se sporesc cu 10 %.

Dozajul de ciment este determinat în funcţie de clasa de rezistenţă a betonului, precum şi de cantitatea de apă necesară pentru a se obţine o anumită consistenţă a betonului proaspăt .

7.2.4 Consistenţa betonului proaspăt (măsură a lucrabilităţii) poate fi determinată prin următoarele metode: tasarea conului, remodelare VE-BE, grad de compactare şi răspândire.

29

Clasificarea în clase de lucrabilitate , funcţie de metoda folosită pentru determinare este prezentată în tabelele 7.5 ; 7.6 ; 7.7.

Având în vedere că cea mai folosită metodă este cea a tasării conului, cu excepţia betoanelor foarte vârtoase , în prezenta lucrare s-a făcut referire la această metodă.

Consistenţa cerută betonului depinde de felul şi dimensiunea elementului structural, prezenţa şi amplasarea armăturii, tipul echipamentului de transport şi punerea în operă a betonului , de posibilităţile de compactare şi condiţiile de mediu în timpul turnării. Pentru fiecare din aceste situaţii normativul prevede consistenţa orientativă.

Tabelul 7.4Dozajul minim de ciment pentru asigurarea cerinţelor de durabilitate

Clasa de expunere Grad de agresivitate

Dozajul minim de ciment [kg/m3] pentru:Beton simplu Beton armat

1a /- 150 250b - 180 275

2a - 200 290b - 300 325

3 - 325 365

4

a S 300 325I 350 390

b S 300 325I 325 365

ANA AS ANA AS

5

a FS 225 (180) 2401 260 270b S 300 (230) 3301

3001325 3601

3402

c I 350 (280) 3302

3103390 3652

3503

dFI-1

350 (+)(280)

4102

3703390 (+) 4502

4103

FI-2 4102(+)4103

4502 (+)4503

FI / 3 4103(+) 4503 (+)

Notaţii:ANA – ape naturale agresive, cu excepţia celor cu agresivitate sulfatică şi a Mării

Negre;AS – agresivitate sulfatică;1 - Ciment II A-S;2 – Ciment H I ; H II A-S;3 – Ciment SR I; SR II A-S;(+) – măsuri suplimentare de protecţie;( ) - valorile din paranteză se vor adopta pentru betoane suport sau de egalizare.

Tabelul 7.5

30

Lucrabilitatea betonului proaspăt conform metodei de tasare a conului

Clasa Tasarea conului, mmT2 30±10T3 70±20

T3/T4 100±20T4 120±20

T4/T5 150±30

Tabelul 7.6

Lucrabilitatea betonului proaspăt conf. metodei gradului de compactare (Waltz)

Clasa Grad de compactare (Waltz) , [Gc]C0 > 1,46C1 1,45 – 1,26C2 1,25 – 1,11C3 1,10 – 1,04

Tabelul 7.7Lucrabilitatea betonului proaspăt conf. metodei de remodelare Vébé

Clasa Remodelare VébéV0 > 31V1 30 – 21V2 20 – 11V3 10 – 5V4 < 4

7.2.5. Granulozitatea agregatelor şi dimensiunea granulei maxime a agregatuluiPentru obţinerea unui amestec cu un dozaj optim de ciment şi o cantitate mică de apă se

recomandă utilizarea unei combinaţii de agregate care să conţină o cantitate redusă de nisip şi o proporţie mai mare a agregatelor mari.

În general, granulozitatea agregatelor se alege funcţie de condiţiile de turnare, compactare precum şi de tipul agregatelor ce se folosesc. În anumite cazuri, pentru ca betonul să nu segrege în timpul transportului turnării şi compactării, pentru a fi uşor lucrabil şi uşor de compactat trebuie sporită cantitatea de parte fină.

Dimensiunea granulei maxime a agregatului se stabileşte în funcţie de dimensiunile caracteristice ale elementelor, respectându-se condiţiile:

φmax ≤ ¼ D*φmax ≤ d – 5 mmφmax ≤ 1,3 c

unde:D este dimensiunea cea mai mică a elementului structural;d – distanţa dintre barele de armătură;c – stratul de acoperire cu beton al armăturii;

- In cazul plăcilor se poate adopta relaţia: φmax ≤ 1/3 D, iar în cazul recipienţilor şi/sau monolitizărilor φmax ≤ 1/6 .

31

7.3.Efectuarea încercărilor preliminare

7.3.1 Stabilirea compoziţiei pentru betoanele de clasă <C8/10 ( <B150)

Conform normativului de betoane în vigoare (NE 012-99), compoziţia betoanelor de marcă mai mică de C 8/10 se stabileşte conform datelor din tabelul 7.7:

Tabelul 7.7Betoane de clasă <C8/10 ( <B150)

Clasa betonului

Domeniul de utilizare

Dmax.

agregat[mm]

Dozaj min. ciment**[kg/m3]

Total agregat (în stare uscată), Ag, [kg/m3]

Apa, orientativ,[l/m3]

C 2,8 /3,5* Umplutură sau egalizare

31 115 2055 16071 105 2115 140

C 4/5 Fundaţii 31 150 2020 16071 135 2085 140

C 6/7,5* Fundaţii sau elevaţii

31 180 1990 16071 160 2060 140

*Aceste clase de beton nu se regăsesc în normele europene;** Independent de tipul de ciment.

Proporţia dintre diferitele sorturi de agregate se adoptă astfel încât agregatele să se încadreze în limitele prevăzute de normativ în ceea ce priveşte granulozitatea agregatului total, tab. 7.8, 7.9, 7.10(Anexa I.4, tabelul I.4.5 ptr. zonele de granulozitate recomandate, tabelul I.4.8. ptr. 0-31 mm şi I.4.11 ptr. 0-71mm).

Tabelul 7.8Zonele de granulozitate recomandate (de NE 012-99)

Clasa de tasareDozajul de ciment ,kg/m3

<200 200 –300 300 -400 >400T2 I I (II*) II (III*) IIIT3 ; T3/T4 I I (II*) II (III*) IIIT4; T4/T5; T5 - I I (II*) II (III*)

Tabelul 7.9Limitele zonelor de granulozitate pentru agregate 0-31 mm

Zona Limita % treceri în masă prin sită sau ciur0,2 1 3 7 16 31

I max. 10 40 50 70 90 100min. 3 31 41 61 81 95

II max. 7 30 40 60 80 100min. 2 21 31 51 71 95

III max. 5 20 30 50 70 100min. 1 10 20 40 60 95

Tabelul 7.10Limitele zonelor de granulozitate pentru agregate 0-71 mm

32

Limita % treceri în masă prin sită sau ciur0,2 1 3 7 16 25 31 40 71

max. 8 18 32 45 61 70 77 84 100min. 1 6 13 22 38 50 57 68 95

Cu compoziţia astfel stabilită se prepară un amestec pentru definitivarea cantităţii de apă de amestecare (A) corespunzătoare lucrabilităţii cerute.

Totodată se determină densitatea aparentă a betonului proaspăt (ρb) şi se corectează cantitatea de agregate (Ag) aplicând relaţia: Ag= ρb – C – A, în kg/m3 (7.1)în care:

C – cantitatea de ciment, conform tab. 7.5, în kg/m3Alegerea compoziţiei se va face prin încercări preliminare, urmărindu-se realizarea rezistenţelor cerute. In acest scop se prepară două amestecuri de beton de câte min.30 l ;

- primul amestec având compoziţia de bază stabilită conform tabelului 7.4;- al doilea amestec, având dozajul de ciment sporit cu 20 kg/m3, faţă de cel al compoziţiei

de bază şi menţinând constante cantităţile de apă şi de agregate.Din fiecare amestec se confecţionează minim 6 epruvete. Confecţionarea şi păstrarea

epruvetelor se va face conform STAS 1275-88 (Incercări pe betonul întărit. Determinarea rezistenţelor mecanice).

Epruvetele se încearcă la 7 zile, iar pe baza rezultatelor obţinute se adoptă dozajul de ciment care, la această vârstă, asigură o rezistenţă cel puţin egală cu clasa betonului. Se definitivează compoziţia betonului aplicând relaţia (7.1).

7.3.2 Stabilirea compoziţiei pentru betoanele de clasă ≥ C8/10 (≥B150)

Pentru stabilirea compoziţiei betoanelor de clasă cel puţin egală cu C8/10 se stabilesc mai întâi parametrii conform prevederilor din tabelul 7.1., apoi se trece la calculul compoziţiei iniţiale.

Cantitatea de ciment (C1) se evaluează aplicând relaţia:

C1 = (7.2)

unde:A1 - cantitatea orientativă de apă de amestecare, care se alege în funcţie de clasa şi

lucrabilitatea betonului, tipul şi dimensiunea maximă a agregatelor, urmând indicaţiile din tabelul 7.11 (I.4.4 din normativ):

Tabelul 7.11Cantitatea orientativă de apă de amestecare

Clasa betonuluiCantitatea de apă de amestecare A1 , [l/m3], pentru clasa de consistenţă:

T2 T3 T3/ T4 T4

< C 8/10 160 170 -C 8/10 - C 20/25 170 185 200 220

≥ C 25/30 185 200 215 230

A/C – valoarea cea mai mică a raportului maxim pentru asigurarea cerinţelor de rezistenţă (clasă) si de durabilitate. Raportul apă:ciment se adoptă în funcţie de clasa betonului şi clasa cimentului, conform indicaţiilor din tabelul 7.2.

Cantitatea de ciment rezultată se compară cu dozajul minim admis ,tab.7.3. Cantitatea de agregate în stare uscată Ag

1 se evaluează cu relaţia:

33

(7.3)

în care:ρc este densitatea cimentului, egală cu 3,0 kg/dm3;ρag – densitatea aparentă a agregatelor, în kg/dm3, adoptată conform tabelului 7.12, dacă

nu se dispune de determinări în conformitate cu STAS 4606-80;P - volumul de aer oclus, egal cu 2,0 %, respectiv 20 dm3/m3; în cazul utilizării de

aditivi antrenori de aer, aerul antrenat se stabileşte conform tabelului 7.13.Tabelul 7.12

Densitatea aparentă a agregatelor

Tipul rocii Densitatea aparentă, ρag, kg/dm3

Silicioasă (agregate de balastieră) 2,7Calcaroasă 2,3 – 2,7Granitică 2,7Bazaltică 2,9

Tabelul 7.13Volumul de aer antrenat

Dimensiunea max. a

agregatului,[mm]

7 10 16 20 31 40 71

Aer antrenat, % (±0,5%)

6 6 5 5 4,5 4 3,5

Densitatea aparentă a betonului proaspăt se calculează cu relaţia:ρb

1= A1+ C1 +Ag1 (7.4)

Proporţiile dintre diferitele sorturi de agregate şi cantităţile corespunzătoare, se stabilesc astfel încât să se asigure înscrierea în zona de granulozitate adoptată.

Pentru stabilirea compoziţiei de bază se procedează astfel:- se prepară un amestec informativ de beton de minim 30 litri, luând în considerare

cantităţile de ciment şi agregate evaluate cu relaţiile 7.2 şi 7.3, la care se introduce apa de amestecare treptat, până la obţinerea consistenţei dorite, determinându-se astfel cantitatea de apă A ( aditivul se introduce după prima cantitate de apă);

- se determină densitatea aparentă: ρb;- se recalculează cantitatea de ciment cu relaţia 7.2:

C1 = ;

- se recalculează cantitatea de agregate cu relaţia:

(7.5)

Atât la prepararea amestecului informativ cât şi a amestecurilor preliminare prevăzute mai

jos se vor utiliza agregate uscate.

Pentru verificarea rezistenţelor mecanice se prepară câte trei amestecuri de beton, de minim 30 litri fiecare, pentru fiecare din următoarele compoziţii :

- compoziţia de bază rezultată conform calculului de mai sus;

34

- o compoziţie suplimentară având dozajul de ciment sporit cu 7 %, dar minim 20 kg/ m3, faţă de cel al compoziţiei de bază, menţinând cantităţile de apă şi de agregate din compoziţia de bază;

- o a doua compoziţie suplimentară, având dozajul de ciment redus cu 7 %, dar minim 20 kg/ m3, (numai dacă dozajul rezultat nu este sub cel minim admis), menţinând cantităţile de apă şi de agregate din compoziţia de bază.Din fiecare amestec de beton se confecţionează minimum 4 epruvete, rezultând în total

câte 12 epruvete pentru fiecare compoziţie. Confecţionarea, păstrarea şi încercarea epruvetelor se vor efectua conform prevederilor din STAS 1275-88.

Câte 6 din epruvetele confecţionate pentru fiecare compoziţie se încearcă la vârsta de 7 zile.Se adoptă compoziţia preliminară pentru care , cu dozajul minim de ciment, rezistenţa betonului la vârsta de 7 zile este cel puţin egală cu procentele din rezistenţa la 28 zile, de mai jos :

- 55 % - pentru cimenturi tip H, II B, SR.- 65 % - pentru cimenturi tip II A, I ;- 75 % - pentru cimenturi tip R.

Rezultatele obţinute la vârsta de 28 zile pe restul de câte 6 epruvete vor fi analizate în vederea definitivării compoziţiei. Rezistenţa medie pentru fiecare compoziţie se corectează în funcţie de rezistenţa efectivă a cimentului, aplicând relaţia:

fcor = c . fc1 (7.6)

unde:c = (1,5 . clasa cimentului) / fcim

ef;fc

1- rezistenţa betonului la 28 zile obţinută la încercările preliminare;fcim

ef – rezistenţa efectivă a cimentului.Se adoptă compoziţia pentru care valoarea rezistenţei corectată este mai mare sau cel

puţin egală cu rezistenţa la 28 zile, indicată în tabelul 7.14: Tabelul 7.14

Rezistenţa la compresiune la 28 zile minimă pentru încercărilepreliminare

Clasa betonului fc preliminară, N/mm2

cilindru cubC 8/10 14,5 18C 12/15 19 23,5C 16/20 23 29

C 18/22,5 26 32C20/25 29 36C 25/30 33,5 42C 28/35 37,5 47C 30/37 38,5 48C32/40 41 51,5C 35/45 45 56,5C 40/50 50 62,5C 45/55 54 67,5C 50/60 58 73

Obs. Valorile sunt valabile pentru gradul II de omogenitate.Pentru gradul I, respectiv III de omogenitate se scade, respectiv se adaugă la valorile

prevăzute în tabel, valoare Δ, conform tabelului 7.15:Tabelul 7.15

Clasa betonului Δ, N/mm2,

Δ,N/mm2

35

(cilindru) (cub)C 8/10 ÷ C20/25 2,5 3C 28/35 ÷ C35/45 3 4C 40/50 ÷ C50/60 4 5

In cazuri urgente se poate adopta preliminar compoziţia betonului pe baza rezistenţei obţinute la 7 zile, dacă aceasta atinge cel puţin valorile procentuale din rezistenţa la 28 zile prezentate mai sus.

Compoziţia astfel stabilită se va corecta pe baza rezultatelor încercărilor la vârsta de 28 zile.

LUCRAREA Nr.8

DETERMINĂRI ASUPRA BETONULUI PROASPĂT

8.1 Generalităţi

Betonul proaspăt, amestec bine omogenizat de ciment, agregate, apă şi eventual aditivi, reprezintă starea betonului din momentul amestecării cimentului cu apa şi agregatele până la punerea în operă, care nu trebuie să depăşească începutul prizei.

Pentru a fi siguri că betonul preparat va avea în construcţie caracteristicile cerute, se fac determinări asupra lui atât în stare proaspătă, cât si pe betonul întărit..

Determinările ce se impun a fi făcute pe betonul proaspăt sunt prescrise de standardul STAS 1759-88 şi de norma tehnică NE 012-99 şi sunt următoarele:

- densitatea aparentă;- lucrabilitatea; - conţinutul de agregate fine ( granule cu dmax≤ 3,15 mm);- timpul începutului de priză.

Determinarea caracteristicilor betonului proaspăt se face la un interval de max. 10 min. de la preparare şi de max. 30 min. pentru celelalte determinări. Intervalul de timp se consideră de la descărcarea din betonieră sau din mijlocul de transport. Probele de beton proaspăt se prelevează în conformitate cu prevederile STAS 1275-88, cu frecvenţa prevăzută în STAS 1799-88 , ambele prevăzute în normativul de betoane NE 012-99.

8.2 Determinarea lucrabilităţii betonului proaspăt

Consistenţa betonului proaspăt defineşte mobilitatea acestuia sub acţiunea greutăţii proprii sau a unor forţe exterioare.

Lucrabilitatea se caracterizează prin lucrul mecanic minim de punere în operă, tendinţă de segregare redusă şi coeziune bună a componenţilor.

În funcţie de consistenţa betonului ( de la foarte vârtos la fluid) sunt definite, conform STAS 3622-86 trei metode de determinare.

8.2.1 Determinarea lucrabilităţii prin metoda tasării conului

36

Metoda constă în măsurarea tasării betonului proaspăt, sub greutatea proprie şi se aplică betoanelor cu dimensiunea max. a agregatelor de cel mult 120 mm..

Aparatura:- trunchi de con cu înălţimea de 300 mm (pentru betoanele cu dimensiunea max. a

agregatelor ≤ 40 mm), sau de 450 mm (pentru betoanele cu dimensiunea max. a agregatelor > 40 mm), din tablă galvanizată de min. 2 mm grosime, conform fig. 8.1.

- vergea din oţel rotund, cu diametrul de 16 mm şi lungimea de 600 mm, cu capetele rotunjite;

- riglă metalică de 600 mm lungime;- scafă metalică, mistrie, riglă gradată de 500 mm lungime.

Mod de lucru

Trunchiul de con, cu interiorul umezit în prealabil se aşează pe o suprafaţă plană orizontală, rigidă, umezită şi neabsorbantă. Se umple trunchiul de con cu beton în trei straturi, fiecare corespunzând unei treimi din înălţimea acestuia. Fiecare strat se compactează prin aplicarea, de la o înălţime de 100 mm, a câte 25 împunsături cu vergeaua metalică , repartizate uniform pe toată suprafaţa betonului. Pentru stratul interior, împunsăturile se aplică pe toată grosimea, în spirală , de la perimetru către centru. La următoarele straturi, vergeaua trebuie să pătrundă uşor şi în stratul situat dedesubt. Pentru a umple si compacta stratul superior se montează prelungitorul şi se umple cu beton în exces.

După compactarea stratului superior se înlătură prelungitorul, se nivelează suprafaţa betonului cu rigla metalică şi se lasă 3 secunde în repaus; se ridică în 5-10 secunde trunchiul de con, printr-o mişcare verticală constantă, evitându-se deplasări laterale sau răsuciri ale acestuia.

Intervalul de timp de la începerea umplerii până la ridicarea completă a trunchiului de con nu trebuie să depăşească 15 secunde.

Imediat după ridicarea trunchiului de con se măsoară diferenţa ( ht) dintre înălţimea acestuia şi punctul cel mai ridicat al betonului tasat.(fig.8.2). Această diferenţă, măsurată în mm exprimă tasarea betonului. Valoarea se rotunjeşte la 10 mm.

Metoda nu este aplicabilă pentru tasări mai mici de 10 mm, sau pentru prăbuşiri sau

ruperi parţiale ale betonului, după două încercări consecutive.

Ca rezultat se ia media aritmetică a două determinări, efectuate la un interval de max. 10 minute şi care nu diferă între ele cu mai mult de:

10 mm, pentru tasare ≤ 40 mm;20 mm, pentru tasare de 50-90 mm;

37

Fig. 8.1

Fig. 8.2

30 mm, pentru tasare ≥ 100 mm.In tabelul 7.5 este dată clasificarea lucrabilităţii betonului proaspăt determinata prin

metoda de tasare a conului.

8.2.2 Metoda gradului de compactare (Walz)

Metoda se aplică betoanelor cu dimensiunea maximă a agregatului de 40 mm şi constă în stabilirea raportului dintre înălţimea iniţială a betonului introdus într-un recipient (vas) de formă dată şi înălţimea betonului compactat (corespunzătoare densităţii maxime) în recipientul respectiv.

Aparatură

- recipient prismatic din tablă de oţel, de 2 mm grosime, cu dimensiunile interioare de 200x200x400 mm;- mistrie;- riglă metalică;- utilaj de compactare (masă vibrantă de laborator, cu frecvenţa de cca. 3000 oscilaţii/min. şi amplitudine de 0,5 mm, sau vibrator interior cu diametrul de max. 40 mm.;- dispozitiv de măsurare, riglă gradată în mm.

Mod de lucru

Vasul prismatic, cu suprafaţa interioară bine curăţată şi umezită se aşează pe masa vibrantă. Se introduce betonul în vas, lăsându-l să cadă liber de pe părţile laterale ale mistriei, de la cele patru margini superioare ale vasului. După umplerea vasului se înlătură excesul de beton, cu ajutorul riglei metalice, evitând îndesarea (fig. 8.3 a). Se compactează apoi betonul prin vibrare, până când nu se mai constată reducerea volumului.

După compactare se determină valoarea „s”, în mm (fig. 8.3b) ca medie a distanţelor dintre suprafaţa betonului compactat şi marginea superioară a vasului, măsurată în cele 4 colţuri , cu rigla gradată sau cu dispozitivul de măsurare.

Gradul de compactare se calculează cu relaţia:

, în care:

h1 este înălţimea interioară a recipientului, în mm;h2 - înălţimea betonului compactat, în mm;s – valoarea medie a distanţei dintre suprafaţa betonului compactat şi marginea superioară a vasului prismatic, în mm.In cazul utilizării dispozitivului de măsurare se obţine direct gradul de compactare sau

clasa de lucrabilitate a betonului (tab. 7.6).In anexa la standard se dau valorile gradului de compactare Gc corespunzătoare valorilor

„s”.

8.2.3 Metoda de remodelare Vébé

38

2 0 0 2 0 0

5

h1h1 h2

a) b) Fig. 8.3

Această metodă se aplică betoanelor cu dimensiunea maximă a agregatului de 40 mm, fiind utilă în special pentru betoane cu lucrabilitate redusă. Metoda constă în stabilirea duratei ( timp Vébé) în care proba de beton se remodelează (trece de la forma iniţială tronconică în forma cilindrică) sub efectul vibrării.

Aparatură

- consistometru ( aparat Vébé), fig. 8.4, compus dintr-un recipient cilindric (1) din metal, cu dimensiunile interioare D= 240±2 mm şi h =200 mm, prins pe o masă vibrantă (2), vasul tronconic (3) de la metoda tasării, prevăzut cu prelungitor (4) şi un braţ metalic rotativ (5), de care este prinsă o tijă (6) gradată în mm; de braţul tijei este prins un disc transparent (7) din material plastic, cu d= 230±2 mm şi g=h=10±2mm şi o greutate adiţională, astfel ca tija, discul şi greutatea să totalizeze 2750±50 g;

- vergea metalică de compactare, cu diametrul de 16 mm şi lungimea de 600 mm, cu extremităţile rotunjite;

- cronometru cu ceas care măsoară timpul cu o precizie de 0,5 secunde.

Mod de lucruIn recipientul cilindric fixat de masa vibrantă se

pune tiparul tronconic, care se umple cu beton ca la metoda tasării. Se ridică tiparul şi se aduce discul uşor la suprafaţa betonului, citindu-se pe tija (6) tasarea betonului.

Se pune masa vibrantă în funcţiune în acelaşi timp cu cronometrul. Prin discul transparent se urmăreşte remodelarea betonului; în momentul în care faţa interioară a discului transparent este complet acoperită cu beton se opreşte cronometrul şi vibrarea.

Rezultate concludente se obţin pentru timpi de remodelare cuprinşi între 5 şi 30 secunde.

Observaţii: Valorile tasării, a gradul de compactare şi a timpilor de remodelare Vébé în funcţie de consistenţă, respectiv lucrabilitate sunt impuse prin norme (tab. 7.7).

8.3 Determinarea densităţii aparente a betonului proaspăt

Determinarea densităţii aparente constă în determinarea masei unei probe de beton proaspăt şi raportarea ei la volumul probei respective, în stare compactată.

Aparatură- cântar pentru max.100 kg., cu precizie de 0,05 %;- recipient metalic etanş, de formă cilindrică sau paralelipipedică, cu pereţii netezi

şi rigizi, având cea mai mică dintre dimensiuni egală cu cel puţin de 4 ori dimensiunea max. a granulelor agregatului din beton, conf. prescripţiilor standardului (STAS 1759-88), prevăzut cu un prelungitor, (vezi tab. 8.2)

Tabelul 8.2

39

Fig. 8.4

Volumul recipientului,

dm3

Dimensiunile interioare ale recipientului Diametrul max. al granulei

agregatului,mm

Diametrul,mm

Latura secţiunii,

mm

Înălţimea,mm

1 108 - 109 3,152 136 - 137 7,15 185 - 186 1610 234 - 235 31,5 (40 )16* - 200 400

*Se recomandă a se utiliza cu prioritate.

-mistrie;-riglă metalică.-utilaj de compactare ( masă vibrantă de laborator cu frecvenţa aproximativă de 3000 oscilaţii / min şi amplitudinea de 0,5 mm, sau vibrator de interior cu frecvenţa de 1200 oscilaţii / min şi cu diametrul de max. ¼ din diametrul interior al recipientului.

Mod de lucru

Se determină masa (m) vasului gol; se montează prelungitorul la partea superioară şi se umezeşte suprafaţa interioară a acestora, cu o cârpă umedă. Se introduce betonul proaspăt în vas, cu ajutorul mistriei şi se compactează prin vibrare. Compactarea se consideră terminată când nu se mai constată eliminarea de bule de aer din beton, iar suprafaţa betonului este orizontală şi cu aspect lucios. Se îndepărtează prelungitorul, se elimină excesul de beton prin nivelare cu rigla metalică şi se determină masa (m1) a recipientului umplut cu beton.

Densitatea aparentă a betonului (ρa) se calculează cu formula:

kg/m3

în care:m1 – masa recipientului umplut cu beton, în kg.;m - masa recipientului gol, în kg.;V - volumul interior al recipientului, în m3 (verificat în prealabil cu apă).Rezultatul se consideră media aritmetică, rotunjită la 10 kg/m3, a două determinări, care

nu diferă între ele cu mai mult de 5 %.

8.4 Determinarea conţinutului de agregate fine , cu dmax ≤ 3,15 mm, din betonul proaspăt

Prin această determinare se urmăreşte verificarea respectării granulozităţii agregatului total din beton. Se aplică la betoanele cu dmax.≤ 40 mm.

Aparatură:

- recipient metalic pentru prelevarea probei;- cântar pentru max. 100 kg., cu precizia de 0,05%;- ciur cu diametrul ochiurilor de 3,15 mm (STAS 1077-78);- mistrie;- tavă de oţel.

40

Mod de lucru

Se cântăreşte o cantitate de 12 kg beton proaspăt, care se pune pe un ciur cu ochuri de 3,15 mm. Se procedează la separarea sub jet de apă a probei , cantitatea de agregate cu granule mai mari de 3,15 mm rămasă pe ciur se lasă să se zvânte pe o cârpă absorbantă şi apoi se cântăreşte.

Conţinutul relativ de agregate fine, cu granule având diametrul maxim de 3,15 mm (p3) se evaluează cu formula:

% p3 = ,

în care:Ag- masa agregatului total (în stare uscată) prevăzută în reţetă 1 m3 de beton, în kg ;m – masa agregatelor cu dmax > 3,15 mm rămase pe ciur, în kg ;200 – raportul dintre volumul de 1 m3 beton şi volumul ocupat de 12 kg de beton considerat ca având densitatea aparentă de 2400 kg/m3 .Observaţie: Metoda se poate aplica şi pentru determinarea cantităţii relative de agregate

şi de alte dimensiuni, prin utilizarea unui ciur corespunzător, sau poate fi aplicată pentru reconstituirea curbei granulometrice a agregatelor din beton.

LUCRAREA Nr.9

DETERMINĂRI ASUPRA BETONULUI ÎNTĂRIT

9.1 Generalităţi

Betonul este un conglomerat artificial, coerent, alcătuit din piatră de ciment şi agregate.Partea activă din betoane o reprezintă liantul şi apa. Acestea formează o pastă ce se

întăreşte ca urmare a unor procese fizico-chimice de hidratare şi hidroliză, rezultând piatra de ciment, care leagă între ele granulele de agregat, dând betonului caracterul de monolit.

Piatra de ciment, denumită şi matrice reprezintă faza continuă, iar agregatele formează faza dispersă.

Determinările care se efectuează asupra betonului întărit sunt:- rezistenţe mecanice – conf. STAS 1275-88;- densitate, compactitate, absorbţie de apă şi porozitate – conf. STAS 2414-91;- contracţie axială – conf. STAS 2833-80;- rezistenţă la îngheţ-dezgheţ - conf. STAS 3518-89;- verificarea impermeabilităţii la apă – conf. STAS 3519-76;- verificarea reacţiei alcalii – agregat – conf. STAS 5440-70;- modul de elasticitate static la compresiune – conf. STAS 5585-71;- încercări nedistructive – cof. STAS 6652/1-82.

In lucrarea de faţă se prezintă două dintre cele mai uzuale determinări distructive pe betonul întărit: rezistenţele mecanice şi rezistenţa la îngheţ-dezgheţ.

9.2. Determinarea rezistenţelor mecanice ale betonului întărit

41

9.2.1 Principiul metodei constă în aplicarea unei forţe uniform crescătoare şi determinarea valorii forţei corespunzătoare momentului ruperii epruvetei.

În funcţie de scopul urmărit se deosebesc următoarele tipuri de determinări ale rezistenţelor betonului:

- preliminare, care au ca scop stabilirea compoziţiei betonului ce urmează a fi folosit la executarea lucrării de construcţie, stabilirea regimului de tratare termică, etc.;

- de control pe faze, care au ca scop determinarea rezistenţei betonului la diferite faze ale procesului de execuţie a lucrării (decofrare, tratare termică, transfer, manipulare, livrare), în vederea comparării lor cu rezistenţele de control prescrise pentru fazele respective;

- de verificare a rezistenţei la compresiune (pentru verificarea clasei betonului);- de verificare a rezistenţei la întindere sau la încovoiere a betonului.

9.2. 2 Epruvete

Epruvetele se confecţionează din beton proaspăt sub formă de cuburi sau prisme, sau se extrag carote de formă cilindrică din elementul de construcţie din beton întărit.

Epruvetele cubice au dimensiunile conform tabelului 9.1Tabelul nr. 9.1

Latura epruvetei cubice, [mm] Aria nominală a secţiunii de referinţă a epruvetei, [mm2]

Dimensiunea max. a granulelor

agregatului, [mm]Dimensiune Abateri, ±100 0,50 10 000 20141 0,75 20 000 31,5150 0,75 22 500 31,5200 1,00 40 000 40300 1,50 90 000 71

Epruvetele prismatice au dimensiunile conform tabelului 9.2:Tabelul nr. 9.2

Dimensiuni în mm, ± Dimensiunea max. a agregatului, dmax, [mm]100x100x400 25100x100x550 25150x150x600 40200x200x800 50

9.2.3 Confecţionarea epruvetelor

Epruvetele de aceeaşi formă, confecţionate din aceeaşi probă de beton, păstrate în aceleaşi condiţii şi încercate la aceeaşi vârstă constituie o serie.

Pentru încercarea la compresiune, o serie este constituită din minim 3 epruvete, cu excepţia următoarelor cazuri în care numărul de epruvete este de:

- minim 6, pentru încercările preliminare, efectuate pe cuburi cu latura de 100; 141; 150 sau 200 mm ;

- minim 2, pentru încercările de control pe fază, dar numai în condiţii de continuitate a producţiei şi de constanţă a rezultatelor, însă în afara încercărilor pentru livrare, la care seria este constituită din trei epruvete.

42

Pentru încercarea la întindere sau încovoiere, o serie este constituită din min. 3 epruvete, cu excepţia epruvetelor de 100x100x550 mm, la care seria este alcătuită din min.2 epruvete.

9.2.4 Aparatură

- recipient pentru luarea probelor, din material neabsorbant;- tipare metalice cu prelungitoare demontabile, cof. STAS 2320-88;- masă vibratoare de laborator, cu frecvenţa de 3000 ± 200 vibraţii/min şi

amplitudinea de 0,35±0,02 mm, sau vibrator de interior cu frecvenţa de 12 000 vibraţii/min si cu diametrul buteliei de min. ¼ din dimensiunea min. a epruvetelor;

- vergea de compactare din oţel beton, cu diametrul de 16 mm, lungimea de 500-600 mm şi capete rotunjite;

- mistrie;- perii de sârmă;- riglă metalică.

9.2.5 Luarea probelor

Volumul unei probe trebuie să fie de cel puţin 1,5 ori volumul total al epruvetelor care se confecţionează. La staţiile de betoane proba se prelevează din mijlocul de transport, după încărcarea completă a acestuia ( din autoagitatoare, prin descărcarea unei cantităţi de beton cel puţin egală cu de trei ori volumul epruvetelor).

La locul de punere în operă proba se prelevează la descărcarea din autoagitator, din şuvoiul care curge pe jghiab, la trei intervale diferite.

Proba trebuie ferită de acţiunea directă a agenţilor atmosferici şi trebuie omogenizată bine înainte de introducerea în tipare.

9.2.6 Mod de lucru

Tiparele metalice, bine curăţate se ung pe feţele interioare cu un ulei mineral. Confecţionarea epruvetelor trebuie să se facă la cel mult 30 min. de la luarea probelor,

dar fără să se depăşească perioada limită admisă până la punerea în operă a betonului, prevăzută în prescripţiile tehnice legale în vigoare.

Compactarea betonului în tipare se face prin vibrare sau manual (numai pentru betoanele cu lucrabilitate L4 fără aditivi superplastifianţi).

9.2.7 Confecţionarea epruvetelor compactate prin vibrare

Tiparele cu prelungitorul montat se umplu cu beton, cu un exces de cca. 50 mm, care se îndeasă cu mistria sau cu vergeaua pe lângă pereţii interiori ai tiparului.

Durata vibrării se stabileşte în funcţie de lucrabilitatea betonului, astfel încât să se obţină o compactare corespunzătoare a acestuia, fără segregare; durata vibrării se menţine aceeaşi pentru toate epruvetele unei serii.

Semnele exterioare care arată că betonul este bine compactat sunt următoarele:- suprafaţa betonului se aplatizează şi devine orizontală;- nu mai ies bule de aer din beton.

După compactare se înlătură rama prelungitoare, se netezeşte suprafaţa betonului cu rigla metalică, astfel:

- imediat după compactare, pentru betoanele cu lucrabilitate L0, L1 şi L2;

43

- după 15-30 min, pentru cele cu lucrabilitate L3, L4 şi L5.După confecţionare, tiparele cu epruvete trebuie protejate cu folii de polietilenă pentru

evitarea evaporării apei din beton.

9.2.8 Păstrarea epruvetelor

Tiparele cu beton trebuie păstrate 20 ± 4 h la temperatura de 20 ± 30C şi umiditate relativă de 65 ± 5%, protejate ca mai sus, după care se decofrează. În cazul betoanelor cu întărire lentă (preparate cu cenuşă, aditivi întârzietori, etc.), intervalul se prelungeşte la minimul necesar asigurării integrităţii epruvetelor la decofrare.

In cazul încercărilor de control pe fază, tiparele cu beton, acoperite, se păstrează în condiţiile de mediu ale betonului din lucrare.

Epruvetele se păstrează în regim de umiditate ridicată până la vârsta de 7 zile şi apoi în regim cu umiditate normală pînă la vârsta de încercare , cu excepţiile prevăzute de normele în vigoare.

9.2.9 Determinarea rezistenţei la compresiune

Principiul metodei

Rezistenţa la compresiune se determină prin aplicarea unei forţe uniform crescătoare pe epruvete cubice, cilindrice, sau. orientativ, pe fragmente de prismă rezultate de la încercarea de rezistenţă la întindere.

Aparatură

Pentru efectuarea determinării este necesară o presă hidraulică cu precizia de 1 %, a cărei forţă maximă a treptei de funcţionare adoptată să fie egală cu cel mult de 8 ori forţa de rupere a epruvetelor supuse încercării de compresiune, cu două platane de metal, cu duritatea Vikers de cel puţin 600 HV, conform STAS R 883-70, ( fig.9.1).

Se admite şi utilizarea preselor cu precizia de 3 %, până la ieşirea lor din uz.

Platanul superior (1) trebuie să fie prevăzut cu un dispozitiv cu rotulă (2) al cărui centru să coincidă cu centrul platanelor, în vederea transmiterii uniforme şi centrate a forţei.

Termenele de încercare a epruvetelor

Încercările preliminare se efectuează la vârsta de 7 şi 28 zile. Pentru betoanele speciale (tratate termic, glisate, hidrotehnice, etc.) încercările se pot efectua şi la alte vârste, prevăzute în normele specifice.

Încercările de verificare a rezistenţei la compresiune (clasa betonului), întindere sau încovoiere a betonului se efectuează la vârsta de 28 zile, cu excepţia betoanelor destinate amenajărilor hidrotehnice, pentru care verificarea se face la 90 zile.

Clasa betonului reprezintă rezistenţa la compresiune, determinată pe cuburi cu latura de În cazul încercărilor pe faze, termenul de încercare se apreciază în funcţie de valoarea

procentului din rezistenţa la compresiunea cărei realizare se urmăreşte precum şi în funcţie de

44

Fig. 9.1Determinarea rezistenţei la compresiune

sortimentul de ciment şi condiţiile de temperatură din perioada de întărire a betonului, conform prescripţiilor în vigoare.

Înainte de efectuarea determinărilor, se verifică dimensiunile (cu şublerul) şi forma epruvetelor ( ex.: planitatea- cu o riglă metalică şi cu o sondă gradată). Diferenţa dintre valorile extreme obţinute prin măsurare nu trebuie să fie mai mare de 1 % din latura epruvetei.

Pe platanul inferior (3) se gravează pătrate sau cercuri având arii egale cu ariile de bază ale epruvetelor care sunt supuse încercărilor, sau cele două diagonale ale pătratelor, respectiv două diametre perpendiculare ale cercurilor.

Mod de lucru

Încercarea pe epruvete cubice şi cilindriceSe supun la încercare epruvete cu aceeaşi stare de umiditate pe care au avut-o în mediul

de păstrare, respectiv din locul de extracţie (în cazul carotelor), verificate şi eventual cu feţele rectificate conform procedurii standardizate. Epruvetele curăţate se aşează între platanele presei, în aşa fel încât direcţia de încercare să fie perpendiculară pe direcţia de turnare.

Centrarea epruvetei pe platanul inferior se face ţinând seama de liniile gravate pe acesta.Forţa se aplică continuu şi uniform până la ruperea epruvetelor, cu o creştere constantă

de 0,6 ± 0,4 N/mm2.s, dar astfel încât încercarea să dureze minim 30 secunde.Rezistenţa la compresiune, determinată pe epruvete cubice sau cilindrice se calculează

cu formula:

N/mm2 ; MPa,

în care:P - forţa de rupere, citită pe cadranul presei, în N;A – aria nominală sau reală, după caz, a secţiunii de referinţă, în mm2;Rezultatul se rotunjeşte la 0,1 N/mm2.Rezistenţa la compresiune pentru o serie de epruvete cubice se stabileşte ca medie

aritmetică a rezultatelor obţinute. Dacă unul din rezultate se abate cu mai mult de 20 % faţă de medie, acesta se elimină.

Rezistenţa la compresiune determinată pe fragmente de prismă se calculează în acelaşi mod, A fiind aria suprafeţei unei plăcuţe metalice intermediare utilizate la rupere.

9.3 Determinarea rezistenţei la îngheţ – dezgheţ (gradul de gelivitate)

9.3.1.Generalităţi

Gradul de gelivitate reprezintă numărul de cicluri de îngheţ – dezgheţ la care trebuie să reziste betonul, în condiţii standard, fără ca rezistenţa sa la compresiune să scadă cu mai mult de 25 %, faţă de epruvetele martor, sau modulul de elasticitate dinamic să nu se reducă cu mai mult de 15 %, faţă de valoarea lui iniţială.

Gradele de gelivitate ale betonului sunt: G 50; G 100 şi G 150, cifra reprezentând numărul de cicluri de îngheţ-dezgheţ la care rezistă betonul în condiţiile impuse de norma de calitate : STAS 3622 - 86. Incercarea se face conform STAS 3518 – 89.

9.3.2 Determinarea gradului de gelivitate prin metoda distructivă

45

Principiul metodei constă în stabilirea scăderii rezistenţei la compresiune a epruvetelor încercate, faţă de epruvetele martor ( confecţionate din acelaşi beton, în acelaşi timp şi conservate în aceleaşi condiţii până în momentul începerii încercării ).

Epruvetele utilizate sunt cuburi cu latura de 100, 200 sau 300 mm, iar determinarea se execută la vârsta de 28 zile .

Aparatura constă dintr-o cameră frigorifică, care menţine temperaturi constante de (- 17±2) 0C, un echipament adecvat pentru dezgheţarea probelor în apă, la (20±5) 0C şi un aparat de control a temperaturii.

Mod de lucruCu 4 zile înainte de efectuarea determinării gradului de gelivitate, toate epruvetele se

introduc în baia de apă cu temperatura de (20±5) 0C, pentru saturare.Epruvetele destinate încercării se introduc în camera frigorifică, unde se menţin timp de

4 ore la temperatura de (- 17±2) 0C, după care se scot şi se introduc într-o baie de apă a cărei temperatură se menţine constantă la (20±5) 0C, unde se păstrează încă 4 ore.

Ciclurile se repetă, până se ajunge la numărul prescris în norma de calitate.După efectuarea numărului de cicluri de îngheţ-dezgheţ stabilit, epruvetele se supun la

încercarea de compresiune, câte 3 din epruvetele de încercare şi 3 epruvete martor, determinându-se pierderea de rezistenţă.

Încercarea se opreşte dacă pierderea de rezistenţă la compresiune este mai mare de 25% faţă de epruvetele martor de aceeaşi vârstă; în caz contrar se continuă ciclurile până la atingerea numărului prescris de norma de calitate.

9.3.3 Determinarea gradului de gelivitate prin metoda nedistructivă

Metoda constă în determinarea scăderii modulului de elasticitate dinamic, Ed, determinat pe baza frecvenţei de rezonanţă (fig. 9.2) a epruvetelor supuse încercării de îngheţ-dezgheţ, faţă de modulul determinat pe aceleaşi epruvete înainte de a fi supuse la îngheţ-dezgheţ.

46

Fig. 9.21- epruvetă prismatică de beton ; 2- reazeme ; 3- traductorul emiţător de vibraţii ;

4- traductorul receptor

Epruvetele utilizate sunt prisme cu dimensiunile de 100x100x550 mm, iar determinarea se execută pe epruvete de beton cu vârsta de 28 zile.

Aparatura este aceeaşi cu cea de la metoda distructivă, iar pentru determinarea Ed se va folosi un aparat de încercări dinamice capabil să măsoare frecvenţa de rezonanţă cu o precizie de 1%.

Mod de lucru

- Ciclurile de îngheţ – dezgheţ se efectuează ca la metoda anterioară, determinându-se Ed pe fiecare epruvetă în parte, înainte de începerea ciclurilor de îngheţ-dezgheţ, după ce au fost scoase din apă;

- După efectuarea ciclurilor de îngheţ-dezgheţ indicate se determină Ed pentru fiecare epruvetă şi se calculează reducerea faţă de valoarea iniţială a acesteia;

- Incercarea se opreşte când se constată că reducerea Ed a atins valoarea limită (25%) , sau când s-a realizat numărul de cicluri prescris.

LUCRAREA Nr.10

DETERMINAREA REZISTENŢEI BETONULUI PRIN METODE NEDISTRUCTIVE

Încercarea prin metode nedistructive a betonului este reglementată prin STAS 6652/1 – 82 şi normativul C 26 –85, publicat în Buletinul construcţiilor nr. 8/85 şi 2/87.

10.1 Încercarea betonului cu sclerometrul (metoda reculului)

Determinarea constă în corelarea durităţii superficiale a betonului cu rezistenţa la compresiune (echivalentă cu cea obţinută pe cuburi cu latura de 200 mm) în masa lui, în construcţii sau elemente de construcţii din beton, beton armat sau beton precomprimat, cu agregate obişnuite.

Principiul metodei îl constituie măsurarea energiei elastice a unui dispozitiv mobil (tijă de percuţie), după aplicarea sa pe suprafaţa betonului ce se încearcă. Energia elastică remanentă este proporţională cu mărimea reculului liniar, sau unghiular, pe care-l suferă dispozitivul mobil, după ciocnirea sa cu betonul.

Metoda se foloseşte la încercări de sondaj, făcute direct pe construcţie, pentru obţinerea de indicaţii privind calitatea, sau omogenitatea betonului turnat în construcţie, precum şi la încercări nedistructive , preliminare, cu caracter orientativ.

Pentru obţinerea unor informaţii mai precise, aceste încercări sunt completate cu alte încercări nedistructive , ca cele ultrasonice cu impuls, sau distructive, prin extragerea de carote, etc.

Sclerometrele pot fi:- de energie mică: tip L- cu recul liniar şi tip P cu recul unghiular;

47

- de energie medie: 0, 0225 N.m;- de tip N – cu recul liniar, cel mai utilizat;- de energie de impact mare, tip M.

Sclerometrul este prevăzut cu o scală, pe care se citeşte reculul în unităţi întregi, fără zecimale. Rezultatele care diferă cu 6 sau mai multe unităţi de recul, faţă de valoarea medie se exclud. Asupra citirilor se aplică corecţii de etalonare şi de unghi de încercare. Etalonarea sclerometrului se face pe o nicovală de control, din oţel, cu duritatea de HB = 50 N/mm2, când trebuie să indice un recul de 80. Dacă nu indică această valoare, citirile se corectează, utilizând relaţia:

(10.1)

în care:ncor este indicele de recul corectat;net – indicele de recul măsurat în locul diviziunii 80, la etalonare;nef - indicele de recul măsurat în timpul încercării pe beton.Intre indicele de recul şi rezistenţa la compresiune există o relaţie de forma:

Rc = a . nb (10.2)

în care a şi b sunt constante ce depind de caracteristicile betonului.Pentru transformarea indicelui de recul în rezistenţă la compresiune se folosesc tabele sau grafice, ca cel din fig. 10.1, unde Ct = 1,00 , pentru un beton de referinţă, numit „standard”.

Betonul de referinţă este preparat cu ciment portland normal, dozaj 300 kg/m3, agregat de râu, cu dmax= 30 mm, având fracţiunea 0-1 mm = 12 %.

La betoanele ce diferă de betonul de referinţă se calculează coeficientul total unic de influenţă Ct (pentru betoane cu umidităţi reduse), sau C’

t (pentru betoane păstrate sub apă).

Ct = Cc . Cd . Cu . Ca . Cm

(10.3)unde:

Ct este coeficient de influenţă al tipului de ciment;

Cd - coeficient de influenţă al dozajului;

Cu- coeficient de influenţă al umidităţii betonului;

Ca - coeficient de influenţă al naturii agregatului, 1 pentru agregate de râu neconcasate;Cm - coeficient de influenţă al

maturităţii betonului.Maturitatea betonului se apreciază cu

relaţia:f = t ( T + 10 ) (10.3)

unde:

48

Fig. 10.1

t este vârsta betonului;T – temperatura de întărire.

10.2 Încercarea betonului cu metode acustice de impuls, ultrasonice

Incercarea cu ultrasunete se bazează pe măsurarea caracteristicilor de propagare a unor impulsuri constituite din vibraţii de frecvenţe valabile, cuprinse în domeniul ultrasonor (40 – 100 kHz). Caracteristicile măsurate pot fi:

- timpul sau viteza de propagare a undelor longitudinale;- timpul sau viteza de propagare a undelor de dilatare;- timpul sau viteza de propagare a undelor de placă;- timpul sau viteza de propagare a undelor transversale;- timpul sau viteza de propagare a undelor de suprafaţă;- atenuarea ultrasunetelor.

In cadrul lucrării se va determina rezistenţa la compresiune, pe baza vitezei longitudinale de propagare a ultrasunetelor, (VL), pentru determinarea căreia se va utiliza betonoscopul N – 2703 ( de fabricaţie românească , care măsoară timpul de propagare (t), în secunde. Pe baza spaţiului parcurs se calculează viteza de propagare:

, m/s (10.4)

unde:l este spaţiul parcurs, în [m].Rezistenţa la compresiune a betonului

Rc se poate exprima în funcţie de viteza de propagare longitudinală a ultrasunetelor, cu o relaţie exponenţială de forma:

Rc= a . eb.v

unde: a şi b sunt coeficienţi dependenţi de

biografia betonului.Pentru determinarea lor se foloseşte

curba caracteristică a unui beton „standard”, preparat cu ciment portland normal, dozaj de 300 kg/m3 , cu agregate de râu 0-31 mm, vârsta de 28 zile, păstrat în condiţii standard ( 7 zile în apă şi 21 zile în aer).

Curba caracteristică a betonului standard este reprezentată în fig. 10.2 pentru valoarea Ct=1.

Rezistenţa la compresiune a betonului

de încercat, diferit de cel standard se obţine calculând coeficientul de influenţă total (Ct) cu

relaţia:

Ct = Cc . Cd . Ca . Cg . CØ . Cu . Cm . Cp (10.4)unde:

Ct este coeficient de influenţă al tipului de ciment;

49

Fig. 10.2

Cd - coeficient de influenţă al dozajului;Ca - coeficient de influenţă al naturii agregatului, 1 pentru agregate de râu neconcasate;Cg - coeficient de influenţă al fracţiunii fine a agregatului (0-1 mm);CØ - coeficient de influenţă al dimensiunii maxime a agregatului;Cu- coeficient de influenţă al umidităţii betonului;Cm - coeficient de influenţă al maturităţii betonului.Cp - coeficient de influenţă al adaosurilor la betoane.

10.2 Determinarea rezistenţei betonului prin metoda nedistructivă combinată

Metoda se bazează pe legătura ce există între o combinare a două măsurători nedistructive: viteza longitudinală de propagare a impulsurilor ultrasonice şi duritatea superficială a betonului , exprimată prin indicele de recul, pe de o parte şi rezistenţa betonului la compresiune, pe de altă parte.

Aparatura necesară este alcătuită din betonoscop – pentru măsurarea vitezei de propagare a impulsurilor ultrasonice în beton şi sclerometru, pentru măsurarea durităţii superficiale a betonului, cu ajutorul indicelui de recul.

Prin această metodă, precizia determinării rezistenţei este superioară altor metode nedistructive, nu obligă la cunoaşterea umidităţii şi maturităţii betonului şi este mai puţin influenţată de variaţiile necontrolate ale dozajului şi tipului de ciment, sau a granulozităţii agregatului; încercarea este rapidă, datorită interpretării simultane a măsurătorilor efectuate cu cele două metode.

Pentru determinarea rezistenţei betonului prin această metodă se utilizează curbele de egală rezistenţă ale betonului de referinţă (fig. 10.3), sau tabelele corespunzătoare şi coeficientul de influenţă total Ct:

Rc = Rref . Ct ; ( 10.5)

Ct = Cc . Cd . Ca . Cg . CØ ( 10.6)

Aplicaţie :

50

Fig. 10.3

Se va determina rezistenţa la compresiune prin cele trei metode şi se va compara cu cea obţinută prin încercarea distructivă. Coeficienţii de influenţă, variabili de la o metodă la alta, conform tabelului, vor însoţi aparatura de încercare.

Coeficienţi de influenţă

Metoda reculului Metoda cu impuls ultrasonic

Metoda combinată

Cc

Cd

Ca

Cu

Cg

C Ø

Cp

0,87 – 10,67 – 1,24

1,000,94 – 1,52

---

0,85 –1,140,46 –1,380,82 – 6,000,80 – 1,040,96 – 1,280,94 – 1,711,00 – 1,40

0,90 – 1,090,38 – 1,38

1,00-

0,97 – 1,150,96 – 1,09

-

CAPITOLUL 6

MATERIALE METALICE

LUCRAREA Nr. 11 DETERMINĂRI ASUPRA METALELOR

11.1 Generalităţi

Metalele sunt solide policristaline, cu microstructură grăunţoasă, caracterizate printr-o aşezare ordonată a atomilor sau ionilor în spaţiu. Metalele cristalizează, aproape în totalitatea lor, în sistemele cubic şi hexagonal, acestea fiind sistemele cele mai compacte. Compactitatea mare, precum şi caracterul electropozitiv pronunţat, ce permite mobilitatea electronilor de valenţă explică o serie de proprietăţi ale metalelor ca: tenacitate, ductilitate, maleabilitate, conductivitate electrică şi termică.

După natura lor, metalele se împart în: feroase şi neferoase, ambele utilizate în construcţii, primele având ponderea cea mai mare ( în această categorie intrând aliajele fierului cu carbonul).

Caracteristicile metalelor depind mult de structură şi se determină prin încercări : fizice, mecanice, tehnologice, metalografice şi chimice.

Încercările se fac în anumite condiţii, stabilite în mod convenţional şi reglementate prin norme (standarde, etc.)

Determinările asupra metalelor, cuprinse în prezenta lucrare sunt:- Încercarea la tracţiune – SR EN 10 002-1:1995;- Încercarea la încovoiere prin şoc (Charpy) – SR EN 10 045-1: 1994:- Determinarea durităţii: - Metoda Brinell – SR EN 10 003 – 1:1997;

- Metoda Rockwell – STAS 493 –91.

51

11.2 Încercarea la tracţiune

Principiul metodei – constă în aplicarea, în general până la rupere, pe dire4cţia axei longitudinale a epruvetei, a unei încărcări de tracţiune, în vederea determinării anumitor caracteristici mecanice.

Aparatură- Şubler;- Maşină de încercat cu creştere uniformă şi lentă a încărcării şi care asigură o

precizie de 1% din încărcarea totală;- Extensometre, care trebuie să asigure precizia de 5% din lungimea de

determinat. Extensometrele trebuie să permită măsurarea simultană a lungirilor pe două fibre, respectiv pe două feţe opuse.

Termeni. Simboluri. Formule.

d0 – diametrul secţiunii iniţiale a epruvetei în porţiunea calibrată, măsurat înainte de încercare;

du – diametrul minim al epruvetei în secţiunea de rupere, măsurat după încercare;a0 – grosimea epruvetei plate în porţiunea calibrată, măsurată înainte de încercare:au – grosimea minimă a epruvetei plate în secţiunea de rupere, măsurată după încercare;bo – lăţimea epruvetei plate în porţiunea calibrată, măsurată înainte de încercare;bu – lăţimea minimă a epruvetei plate în secţiunea de rupere, măsurată după încercare;Lc– lungimea calibrată a epruvetei, care reprezintă lungimea porţiunii cu secţiune redusă

a epruvetei;Lo– lungimea iniţială, care reprezintă distanţa dintre reperele extreme care se iau în

considerare, ale porţiunii calibrate, măsurată înaintea aplicării unei încărcări;Lu – lungimea ultimă, care reprezintă distanţa dintre reperele extreme care se iau în

considerare, ale porţiunii calibrate, măsurată după rupere;S0 - aria secţiunii iniţiale a porţiunii calibrate;Su – aria minimă a secţiunii după rupere;F - forţă curentă de tracţiune aplicată epruvetei în timpul încercării;Fmax– forţa max. de tracţiune;Fu – forţă ultimă de tracţiune, corespunzătoare momentului ruperii epruvetei;Fc – forţa de tracţiune la care apare creşterea lungirii fără mărirea forţei;Fcs- forţa max. de tracţiune care se înregistrează în timpul alungirii epruvetei fără

creşterea forţei, (se determină numai din diagrame înregistrate);Fci– forţa de tracţiune minimă care se înregistrează în timpul alungirii epruvetei fără

creşterea forţei, (se determină numai din diagrame înregistrate);Rc - limita de curgere aparentă :

Rc= Fc/S0 N/mm2;Rcs - limita de curgere superioară:

Rcs= Fcs/S0 N/mm2;Rci - limita de curgere inferioară:

Rci= Fci/S0 N/mm2;Rp– limita de curgere convenţională (pentru o alungire neproporţională prescrisă)

reprezintă raportul dintre F corespunzătoare unei alungiri neproporţionale prescrise şi S0;

Rr – limita de curgere remanentă (pentru o alungire remanentă prescrisă);Rt – limita de întindere convenţională (pentru o alungire totală prescrisă);Rm – rezistenţa la rupere:

Rm= Fmax/S0 N/mm2;

52

ΔL – alungirea epruvetei (diferenţa dintre lungimea iniţială si finală a epruvetei deformate):

ΔL = Lu – Lo mm;A – alungirea totală, alungirea determinată la aplicarea unei forţe:

, %

Ap - alungirea neproporţională, determinată pe curba caracteristică convenţională la tracţiune;

Ar – alungirea remanentă, măsurată după descărcarea epruvetei;An – alungirea la rupere, determinată la epruvetele încercate până la rupere:Z - gâtuire la rupere:

, %;

Diagrama încercării la tracţiune este reprezentarea în coordonate rectangulare a variaţiei lui F în funcţie de lungirea epruvetei ΔL, (fig. 11.1 şi 11.2).

Curba caracteristică convenţională la tracţiune este reprezentarea în coordonate rectangulare a variaţiei raportului F/S0 în funcţie de alungirea totală a epruvetei ΔL/L0 (fig.11.1 şi 11.2).

Epruvetele utilizate sunt reprezentate în fig. 11.3 şi au secţiunea circulară (epruvete rotunde – fig. 11.3 a, b, c, f) sau dreptunghiulară (epruvete plate – fig.11.3 d,e,g ), cu raportul dintre laturi mai mic de 4:1.

Fig. 11.1 Fig. 11.2

Epruvetele se clasifică în :a) epruvete proporţionale normale, cu factorul dimensional n=5;b) epruvete proporţionale lungi, cu factorul dimensional n=10;Factorul dimensional n se determină astfel:

pentru orice secţiune;

pentru secţiunea circulară.

Lungimea calibrată normală a epruvetei (Lc), se alege astfel:

53

a) la epruvete rotunde: Lc = L0 + 2 d0;b) la epruvete plate: Lc = L0 + ; La epruvete rotunde prelucrate, capetele de prindere pot fi: cilindrice (fig. 11.3a), conice

(fig. 11.3b) şi filetate (fig. 11. 3c). La epruvetele plate prelucrate, capetele de prindere pot fi: fără bolţ (fig. 11. 3d) şi cu bolţ (fig. 11. 3e).

Epruvetele neprelucrate au capetele de prindere conform fig. 11.3f şi 11. 3g.

Mod de lucru- Se măsoară, înainte de încercare: do sau a0 şi b0 ,în două plane transversale diferite, pe

lungimea porţiunii calibrate. Media măsurătorilor reprezintă valoarea pentru calculul lui S0.

54

Fig.11.3

-Se marchează pe porţiunea calibrată a epruvetei lungimea iniţială Lo= n . d0 (n = 5 sau 10).

-Se fixează capetele epruvetei între fălcile maşinii de încercat, avându-se în vedere centrarea epruvetei în aşa fel încât să se realizeze coaxialitatea epruvetei cu fălcile;

-Se porneşte maşina de încercat aplicându-se o viteză de încărcare de max. 10 N/mm2.s , pentru determinarea lui Rc şi de max. 30 N/mm2.s pentru determinarea lui Rcs şi Rci, pe baza diagramei înregistrată a încercării la tracţiune.

Se notează Fc, Fmax şi Fu în timpul încercării;După rupere se măsoară: du, au , bu şi Lu. Rezultatele se trec în buletinul de încercări. 11.3 Încercarea la încovoiere prin şoc (rezilienţa) pe epruvete Charpy

Definiţie Rezistenţa la încovoiere prin şoc (rezilienţa) se defineşte ca raportul dintre energia

consumată la rupere (W) şi aria secţiunii iniţiale (So) a epruvetei, în planul de simetrie a crestăturii.

Principiul metodei constă în determinarea energiei consumate la ruperea dintr-o singură lovitură cu un ciocan pendul a unei epruvete prevăzută la mijloc cu o crestătură şi care este aşezată liber pe două reazeme.

Încercarea serveşte la aprecierea tenacităţii metalelor.Aparatura

- Şubler;- Ciocan pendul care îndeplineşte condiţiile tehnice din SR EN 10 045-2:1994.

Epruvetele utilizate sunt bare prismatice, de 10x10x55 mm, 7,5x10x55 mm sau 5x10x55 mm, prevăzute la mijloc cu o crestătură în formă de U sau V, pe o adâncime de 2,3 sau 5 mm(fig. 11.4).

Mod de lucru- Se măsoară dimensiunile epruvetei în dreptul crestăturii, în planul de simetrie al

acesteia;- Se aşează epruveta pe reazeme astfel ca ciocanul – pendul să lovească faţa opusă

a epruvetei în dreptul crestăturii, în planul de simetrie al acesteia;- Se lasă să cadă ciocanul- pendul liber, iar acesta în căderea sa , izbind epuveta o

va rupe:- Se citeşte pe cadranul aparatului energia consumată la rupere.

Interpretarea rezultatelor

Formula după care se calculează rezistenţa la încovoiere prin şoc este:KCU Wc/h / b = W / S0 j/cm2;

în care:KCU; KCV – rezilienţa pe epruvete cu crestătura în U sau în V;Wc – energia potenţială iniţială a ciocanului-pendul, în j;

55

Fig. 11.4

h – adâncimea crestăturii, în mm;b – lăţimea epruvetei, în mm.Valoarea rezilienţei este media a trei determinări.11.4 Determinarea durităţii

DefiniţieDuritatea este proprietatea unui material de a se opune pătrunderii unui corp dur şi

nedeformabil în masa lui.

Scopul determinăriiÎncercarea se face pentru a stabili capacitatea metalelor de a se opune acţiunilor care tind

să distrugă suprafaţa acestora.Metodele de determinare a durităţii sunt:

- Brinell (HB);- Vikers (HV);- Rockwell (HR);- Poldi (HP).

În lucrare se vor prezenta numai primele două metode.

Principiul metodelorPentru metoda Brinell încercarea constă în apăsarea cu o forţă cunoscută, F, un timp dat,

a unui penetrator cu bilă din oţel dur, cu diametrul D, pe suprafaţa epruvetei de încercat şi măsurarea diametrului d a urmei lăsate de bilă (calotă sferică) după îndepărtarea forţei (fig.11.5a).

Pentru metoda Vikers încercarea constă în apăsarea cu o forţă cunoscută, F, un timp dat, a unui penetrator cu vârf de diamant, în formă de piramidă dreaptă, cu baza un pătrat şi cu unghiul diedru la vârf, al feţelor opuse ale piramidei de 136 ± 0,5 0, pe suprafaţa epruvetei de încercat şi măsurarea diagonalei d a urmei lăsate de penetrator (piramidă dreaptă cu baza pătratică), după îndepărtarea forţei (fig. 11.5b).

Aparatura-Aparat pentru determinarea durităţii prevăzut cu sistem de măsurare a dimensiunilor

urmei.

Epruvete utilizateEpruvetele trebuie să aibă suprafeţele plane şi lipsite de defecte, iar grosimea lor să fie

de cel puţin 8 ori mai mare decât adâncimea urmei.

Mod de lucru

56

a) b)Fig. 11.5

-Se aşează epruvetele de încercat pe suportul aparatului şi se verifică perpendicularitatea axei penetratorului pe suprafaţa epruvetei.

-Se aduce penetratorul aparatului în contact cu suprafaţa epruvetei şi se aplică forţa prescrisă în mod lent şi progresiv, menţinându-se timpul indicat de aparat.

-Se măsoară caracteristicile urmei.

Interpretarea rezultatelorDuritatea Brinell (HB) se calculează cu formula:

, N/mm2;

în care:S = este aria calotei sferice, în mm;D - diametrul bilei, în [mm];d - diametrul calotei sferice, în mm ;Duritatea Vikers (HV) se calculează cu formula:

Lungimea calibrată normală a epruvetei (Lc), se alege astfel:c) la epruvete rotunde: Lc = L0 + 2 d0;d) la epruvete plate: Lc = L0 + ; La epruvete rotunde prelucrate, capetele de prindere pot fi: cilindrice (fig. 11.3a), conice

(fig. 11.3b) şi filetate (fig. 11. 3c). La epruvetele plate prelucrate, capetele de prindere pot fi: fără bolţ (fig. 11. 3d) şi cu bolţ (fig. 11. 3e).

Epruvetele neprelucrate au capetele de prindere conform fig. 11.3f şi 11. 3g.în care:

S = este aria urmei, în mm;

d - diagonala urmei, în mm;Rezultatele determinărilor se trec în buletinul de încercare.

LUCRAREA Nr. 12 CONTROLUL ÎMBINĂRILOR SUDATE PRIN

ROENTGENOGRAFIE SI GAMAGRAFIE

12.1 Principiul metodelor. Consideraţii generale.

Roentgenografia şi gamagrafia sunt metode radiometrice de control ce permit punerea în evidenţă a heterogenităţilor fizice (fisuri, retasuri, porozităţi) sau chimice (segregări mari de elemente cu număr atomic foarte diferit) dintr-un material, prin absorbţie diferenţială de radiaţii electromagnetice, de lungime de undă mică (raze roentgen, raze gama), care, după ce străbat materialul de cercetat, impresionează un film folosit ca detector, potrivit cu intensitatea lor în fiecare punct.

Innegrirea filmului depinde de cantitatea de radiaţie primită, astfel încât se obţine un clişeu care este umbra obiectului. Porţiunile mai groase, sau mai dense din piesă apar pe clişeu mai luminate, iar cele mai subţiri sau mai puţin dense apar mai întunecate, datorită cantităţii mai mari de radiaţii care trec.

57

Dacă ne imaginăm un obiect prezentând o cavitate paralelipipedică (fig.12.1), plasat la distanţa L de o sursă punctiformă şi la distanţa d de un film, raportul dintre imagine şi obiect este

egal cu .

Deci, în cazul unei surse punctiforme se poate obţine o imagine mărită a obiectului, apropiindu-l de sursă.

In realitate, sursa nu este niciodată punctiformă, ci ea prezintă o lărgime l şi umbra obiectului este înconjurată de o penumbră, a cărei lărgime este egală cu l.d/L.

Pentru a diminua penumbra, trebuie să se diminueze d, care nu poate fi mai mică decât grosimea probei, l –fiind fixă pentru o anumită sursă dată.

Penumbra depinde mai ales de l, dar nu putem să o mărim prea mult, căci luminarea obiectului variază cu l/L2 şi atunci ar trebui mărit timpul de expunere.

Este necesar să găsim un compromis între timpul de expunere şi diminuarea de claritate a imaginii.

Puterea separatoare a clişeului corespunde distanţei minime necesare dintre defecte, pentru a putea separa două penumbre.

Contrastul corespunde celei mai mici variaţii de grosime, dh, detectabile.Se demonstrează că el este independent de grosimea h a obiectului, cu condiţia să se

găsească în partea lineară a curbei caracteristice a emulsiei (fig. 12.2).

unde:I este intensitatea radiaţiei;t – timpul de expunere sau luminarea;

D este înnegrirea sau

densitatea fotografică.Sensibilitatea fiind aproximativ

proporţională cu energia absorbită, radiaţiile de lungime de undă mari sunt mai active decât cele cu lungime de undă scurtă. Este posibil să se îmbunătăţească sensibilitatea prin utilizarea de ecrane (intensificatoare) întăritoare, fluorescente sau metalice.

Sensibilitatea dh/h este independentă de grosimea şi de natura obiectului. Ea este cu atât mai mare, cu cât panta curbei caracteristice este mai mare.

In practică, sensibilitatea este egală cu 2%. Aceste consideraţii permit să se înţeleagă de ce, având în vedere timpii de expunere, se alege roentgenografia pentru elementele uşoare sau de grosime mică şi gamagrafia, pentru elementele grele sau foarte groase.

Normele în vigoare care prescriu condiţiile de calitate şi modul de efectuare a determinărilor pentru îmbinările sudate sunt:

- SR EN 25 817 :1993 Îmbinări sudate. Condiţii de calitate.

58

lo g D

lo g i t

Fig. 12.2

Fig. 12.1

- STAS 6606/1-86 Defectoscopie cu radiaţii penetrante. Controlul îmbinărilor sudate prin topire.

- STAS 10 138 – 75 Defectoscopie cu radiaţii penetrante. Condiţii de observare a radiografiilor.

Obiectul lucrării îl constituie controlul gamagrafic şi roentgenografic al îmbinărilor sudate.

12.2 Controlul gamagrafic al îmbinărilor sudate

Aparatură şi materiale necesare - Bare din oţel cu Ø 20, 25 şi 30 mm, sudate cap la cap;- Instalaţie de gamadefectoscopie (G.D.P.-3 tip IFA), acţionată de la distanţă (fig.

12.3), cu sursă radioactivă având λ0 cunoscută;- Ecrane intensificatoare, din plumb de 0,15 mm;- Indicatori de calitate a imaginii.

Aceştia au forma unor piese cu trepte şi găuri , diametrele găurilor fiind egale cu grosimea treptelor, care se aşează pe suprafaţa pieselor controlate (de obicei, cea mai apropiată de sursa de radiaţie).

Calitatea imaginii se exprimă prin indicele de vizibilitate (N), care este numărul de ordine al treptei pe care gaura este vizibilă clar, numerotarea începând de la treapta care reprezintă 5 % din grosimea piesei de controlat şi se face în sensul scăderii grosimii treptelor.

- Litere şi cifre din plumb. Acestea servesc la identificarea (marcarea) locului căruia îi corespunde radiografia. Dimensiunile literelor şi cifrelor se aleg în funcţie de grosimea materialului de cercetat.

Mod de lucruAvând în vedere consideraţiile anterioare, durata expunerii şi distanţa minimă dintre

sursa de radiaţie şi film se stabilesc pe bază de tabele sau relaţii semiempirice.

59

Fig. 12.3 Instalaţie de gamadefectoscopie acţionată de la distanţă

1- dispozitivul de acţionare de la distanţă a sursei radioactive; 2- containerul sursei radioactive; 3- cap de radiere; 4- manivelă; 5- tub metalic cauciucat; 6- cablu metalic; 7- racordul între cablul 6 şi sursa radioactivă: 8- susrsa radioactivă; 9- container de plumb; 10- dop obturator; 11- tub metalic cauciucat; 12- chingă de fixare; 13- film fotografic; 14- piesă de controlat.

- Se aşează sub piesă filmul fotografic, aflat între două ecrane intensificatoare de plumb, învelit în hârtie neagră.

- Se aşează indicatorii de calitate a imaginii (I.C.I) pe faţa piesei controlate, cea mai apropiată de sursa de radiaţie, spre marginea filmului, cu treptele mai subţiri către exterior. Se marchează filmul cu litere sau cu cifre de plumb.

- Se controlează vizual suprafaţa piesei, remediind eventualele defecte (se îndepărtează stropii de sudură şi zgură, straturile de protecţie anticorozivă, etc.).

- Se montează capul de iradiere (fig. 12.3)în poziţia aleasă, la distanţa γ, fixându-se cu ajutorul chingii. Se stabileşte legătura prin intermediul unor tuburi flexibile de ghidaj a coteinerului, atât cu capul de iradiere, cât şi cu dispozitivul de comandă a sursei.

Aceste tuburi flexibile de ghidaj formează astfel traseul de circulaţie al sursei radioactive, care se deplasează prin interiorul tubului cu ajutorul unui cablu flexibil , prin acţionarea manivelei dispozitivului de comandă.

Se deblochează conteinerul sursei. Se răsuceşte manivela dispozitivului de comandă până când sursa ajunge în capul de iradiere. Se lasă proba la iradiat, conform timpului adoptat.

După iradiere, se readuce sursa în conteiner, prin răsucirea în sens invers a manivelei dispozitivului de comandă. Se blochează conteinerul sursei.

Se demontează instalaţia, urmând în sens invers operaţiunile de mai sus.Filmele obţinute se developează într-o cameră obscură, ţinându-se timp de 3-5 minute,

într-o soluţie de revelator (la 200C) şi apoi 5 – 20 minute, în fixator.

12.3 Controlul roentgenografic al îmbinărilor sudate

Controlul roentgenografic al îmbinărilor sudate se realizează cu aparatura corespunzătoare, (generatorul de raze X), parcurgându-se aceleaşi etape, prezentând şi unele particularităţi de examinare şi de interpretare a radiografiilor.

60

CAPITOLUL 7

LIANTI BITUMINOSI

LUCRAREA Nr. 13DETERMINĂRI ASUPRA LIANTILOR BITUMINOSI

13.1 Generalităţi

Lianţii bituminoşi sunt lianţi de natură organică, naturali sau artificiali, de culoare închisă, variind de la brun la negru, formaţi din amestecuri complexe de hidrocarburi.

Compoziţia lor chimică este complexă, astfel încât separarea lor în substanţe chimice pure nu este posibilă şi din acest motiv, bitumurile se analizează pe grupe de substanţe separate, cu ajutorul solvenţilor selectivi.

Compoziţia chimică şi proprietăţile fizico-mecanice ale bitumurilor variază în timp, sub efectul căldurii, oxigenului, razelor ultraviolete, care produc oxidări, condensări şi polimerizări, concomitent cu modificarea conţinutului în asfaltene, carbene, carboide.

Structura fizicăBitumurile sunt considerate ca făcând parte din sistemele coloidale cu structuri de tip

sol- pentru bitumurile fluide şi gel – pentru bitumurile semisolide.Bitumurile se caracterizează prin: consistenţă, plasticitate, putere liantă, hidrofobie,

adezivitate, etc.Pentru stabilirea domeniilor de folosire, bitumurile trebuie să satisfacă o serie de cerinţe

de calitate, care se referă la: limita de plasticitate, consistenţa, adezivitatea, capacitatea de tragere în fire, etc.

Principalele încercări fizico-mecanice care se efectuează asupra bitumurilor sunt:- determinarea punctului de picurare;- determinarea punctului de înmuiere – Metoda cu inel şi bilă – STAS 60-69;- determinarea punctului de rupere Fraas;- determinarea penetraţiei – STAS 42 – 80;- determinarea ductilităţii – SR 61 – 97;- determinarea conţinutului în substanţe solubile în sulfură de carbon-

13.2 Determinarea punctului de picurare

Punctul de picurare se defineşte ca fiind temperatura la care bitumul devine atât de fluid încât se deformează şi lasă să cadă, prin propria greutate o picătură, printr-un orificiu cu un diametru standardizat.

Aparatură şi materiale- aparat Ubbelhode (fig.13. 1 ).

Fig. 13.1 – Aparatul Ubbelhode. 1- baie cu apă sau glicerină; 2 – lichid folosit pentru încălzire (apă sau

glicerină); 3 – termometru cu mercur, cu domeniul de măsurare 0 – 200 0C, cu diviziuni de 0,5 0C; 4 – dop

din cauciuc; 5 – cupă din alamă sau niplu; 6 – foiţă din azbest; 7 – eprubetă; 8 – manşon de fixare a

termometrului.

Mod de lucru

61

Se introduce bitumul încălzit în cupa din alamă (5), terminată la partea inferioară cu un orificiu circular. În bitum se introduce rezervorul termometrului şi ambele se fixează rigid cu ajutorul manşonului 8.

Dispozitivul astfel pregătit se introduce în eprubeta (7), care are la partea inferioară o hârtie de azbest (6), iar la partea superioară este etanşata cu dopul (4).

Se introduce eprubeta în baia (1) care se încălzeşte uniform. Temperatura la care cade prima picătură de bitum din niplu pe hârtia de azbest se numeşte punct de picurare al bitumului.

13.3 Determinarea punctului de înmuiere

Determinarea punctului de înmuiere se face prin metoda cu inel şi bilă.Prin punct de înmuiere se înţelege temperatura la care o probă de bitum introdusă într-

un inel, în anumite condiţii, se înmoaie suficient ca să permită trecerea prin inel a unei bile de un anumit diametru şi de o anumită masă.

Temperatura se citeşte în momentul în care bila atinge placa aparatului.

Aparatură şi materiale

- aparat, prezentat în fig. 13.2;- glicerină.

Fig. 13.2 Aparat pentru determinarea punctului de înmuiere 1-vas de sticlă folosit ca

baie de apă; 2- inele de alamă, lustruite; 3- placă de alamă cu trei orificii;(două pentru

aşezarea inelelor, iar al treilea pentru termometru; 4- placă de alamă pe care cad

bilele; 5 – lichidul din baie (poate fi apă, pentru încercarea bitumurilor cu punct de înmuiere până la 600C şi glicerină, pentru bitumuri cu

punct de înmuiere de peste 800C; 6 – termometru cu mercur, cu interval de măsurare 0 – 200 0C, cu diviziuni de 0,50C; 7 – inele de

alamă lustruite.

Mod de lucru

Se introduce bitumul încălzit în inelele de alamă (7), aşezate pe o placă de sticlă, unsă în prealabil cu glicerină. După răcire, fiecare inel se aşează deasupra unuia din orificiile plăcii de alamă (3), iar pe bitumul din inel se aşează bila (2), cu diametrul standardizat.

Se încălzeşte baia de lichid cu o viteză de 50C /min; temperatura la care bila atinge placa inferioară a aparatului (4) se consideră punctul de înmuiere.

Punctul de înmuiere este cu aproximativ 10 0C mai mic decât punctul de picurare.

13.4 Determinarea punctului de rupere Fraas

Punctul de rupere Fraas dă indicaţii asupra comportării bitumurilor la temperaturi scăzute. Prin răcire, bitumurile îşi pierd treptat plasticitatea, devin rigide şi în masa lor se produc fisuri.

62

Metoda constă în îndoirea, în condiţii determinate, a unei plăci subţiri de oţel , acoperită cu o peliculă de bitum, la temperaturi din ce în ce mai scăzute, până ce apar fisuri la suprafaţa peliculei.

Aparatură şi materiale- aparat pentru determinarea punctului de rupere Fraas, prezentat în fig. 13.3.

Fig.13.3 – Aparat pentru determinarea punctului de rupere Fraas; 1- vas Dewar; 2 – amestec de răcire, format din gheaţă cu sare, alcool, eter etilic sau acetonă şi

zăpadă carbonică. Se poate folosi şi agregat de răcire; 3 şi 5 – dopuri pentru etanşare; 4 – eprubetă; 6 – tijă mobilă; 7 – plăcuţă metalică; 8 – termometru; 9 – tub de alimentare cu amestec de răcire.

Mod de lucruBitumul încălzit se toarnă sub

formă de peliculă subţire pe placa de oţel (7). Se răceşte placa şi se introduce în lăcaşul ei, de pe tija mobilă (6). De-a lungul tijei se montează termometrul (8) şi dispozitivul astfel pregătit se introduce în eprubeta (4); sistemul se etanşează prin dopul (5).

Eprubeta (4) se introduce, la rândul ei , în vasul de răcire (1), închis cu dopul (3).În vasul (1) se introduce amestec de răcire, format din eter sau , uneori, acetonă în

amestec cu bioxid de carbon.Pe măsură ce temperatura coboară, la fiecare scădere cu 1 0C, tija se lasă în jos şi

curbează plăcuţa cu bitum. Se notează temperatura la care s-a produs fisurarea peliculei de bitum, sub acţiunea efortului de încovoiere şi acesta este punctul de rupere Fraas.

Punctul de rupere Fraas reprezintă limita inferioară de plasticitate a bitumurilor.

13.5 Determinarea penetraţiei

Prin penetraţie se înţelege adâncimea de pătrundere în masa bitumului (de analizat)a unui ac metalic, sub o anumită sarcină, în condiţii determinate; se exprimă în zecimi de milimetru.

Aparatură şi materiale- penetrometrul Richardson, prezentat în fig. 13.4.

Fig. 13.4 Penetrometrul Richardson. 1 – postament tip trepied, prevăzut cu o nivelă, cu ajutorul căruia aparatul este adus în poziţie orizontală; 2 – baie de apă; 3 – capsulă pentru determinarea

penetraţiei, confecţionată din metal sau sticlă termorezistentă; 4 – ac de penetraţie, din oţel inoxidabil; 5 – tijă, care împreună cu

63

5

4

3

6

1

2

78

9

6

5

4

3

2

1

contragreutatea, trebuie să cântărească 100 g ; contragreutatea cântăreşte 50 g; 6 – dispozitiv cu cadran divizat în zecimi de milimetru şi prevăzut cu ac indicator.

Mod de lucruBitumul încălzit se introduce în capsula (3), cu dimensiuni standardizate, se lasă să se

răcească si apoi se pune în vasul (2), la o temperatură de 25 ± 0,5 0C, unde se păstrează timp de o oră. Vasul astfel pregătit se aşează sub acul penetrometrului (4), fixat în tija (5). Se coboară tija până ce vârful acului atinge suprafaţa bitumului şi se potriveşte poziţia indicatorului la „o”, pe cadranul (6). Se lasă tija să pătrundă în bitum, sub propria greutate, timp de 5 secunde. După acest interval de timp se citeşte poziţia acului de pe cadranul (6) şi aceasta reprezintă penetraţia, în zecimi de milimetru.

13.6 Determinarea ductilităţii

Metoda de determinare a ductibilităţii bitumurilor constă în determinarea alungirii maxime, până la rupere, a unei probe de bitum, turnată într-o formă, de construcţie specială şi supusă întinderii cu o viteză constantă, la o temperatură constantă.

Aparatura şi materialele necesare pentru efectuarea determinării sunt prezentate în fig. 13.5.

a). Matriţă din alamă, formată din 4 părţi componente: două detaşabile (1,2) şi două fixe (3,4); b). b).Ductilmetru- format dintr-o baie (2), în interiorul căreia se află un cursor (4), care asigură întinderea probei cu o viteză constantă. La capătul băii se găseşte o placă cu trei ştifturi ce corespund altor trei ştifturi aşezate pe cursor. Tot pe cursor se găseşte un indicator (5), c e se deplasează de-a lungul unei tije gradate în cm (1) şi care este fixată pe marginea laterală a băii.

Mod de lucruBitumul, de cercetat, topit

se toarnă în matriţă şi se lasă să se răcească la temperatura camerei. Matriţa se aşează pe o placă de sticlă sau de faianţă, unsă în prealabil cu ulei sau cu glicerină.

După ce bitumul s-a răcit (după 30-40 min. de la turnare), matriţa se introduce într-o baie de apă, unde este menţinută timp de 1,5 h la temperatura la care urmează să se facă încercarea. După acest interval de timp, matriţele cu bitum se scot din baie şi se fixează în ductilmetru, cu ajutorul ştifturilor de la cursor şi de la placa fixă, după care se scot părţile laterale.

Apa din ductilmetru trebuie să aibă o temperatură egală cu aceea de încercare, nivelul trebuie să fie cu cel puţin 25 mm

64

Fig. 13.5 Determinarea ductilităţii bitumurilor

deasupra matriţei. Se pune în funcţiune cursorul ductilmetrului, cu o viteză de 50 mm/min şi bitumul începe să se întindă.

Lungimea firului de bitum, exprimată în mm, citită la indicator în momentul ruperii lui, reprezintă ductilitatea bitumului.

13.7 Stabilitatea bitumurilor

Se referă la modul în care se comportă bitumurile la temperaturi ridicate. Se apreciază prin modificarea valorilor unor caracteristici ale probelor de bitum supuse încercării, cum ar fi: punctul de înmuiere, penetraţia, punctul de rupere Fraas şi pierderea de masă prin încălzire . Primele trei determinări au fost deja prezentate, iar pierderea de masă prin încălzire se va descrie în cele ce urmează.

Pierderea de masă prin încălzire dă indicaţii asupra modului de comportare a bitumului în timp, întrucât pierderea substanţelor volatile, producerea de condensări şi polimerizări conduc la apariţia unor modificări în compoziţia bitumului.

Metoda constă în determinarea pierderii de masă a bitumului, după ce a fost supus încălzirii, timp de 5 ore, la 163 0C, într-o etuvă.

Aparatură şi materiale- bitumul de analizat;- vase cilindrice de alamă, cu fundul plat;- etuvă termoreglabilă, care poate menţine temperatura cu o precizie de ± 1 0C;- exicator.

Mod de lucruBitumul topit se toarnă în capsule, după care se lasă să se răcească la temperatura

camerei. Capsulele cu bitum se cântăresc şi se notează cu M1.Se introduce capsula în etuvă, unde se lasă timp de 5 ore, la 163 0C, după care se scoate,

se introduce într-un exicator, unde se răceşte până la temperatura camerei.. Se recântăreşte capsula cu bitum şi se notează cu M2.Pierderea de masă, exprimată în procente se calculează cu relaţia:

%Pierdere de masă =

În cazul în care se cere şi aprecierea modificării valorilor altor caracteristici ale bitumului , după încălzire se procedează în felul următor:

Conţinutul vaselor , rămas după determinarea pierderii de masă se topeşte, prin introducerea lor în etuvă, la temperatura de cca. 1600C (cel mult 15 min.), se amestecă , apoi se determină, după cerinţă, următoarele caracteristici:

- punctul de înmuiere;- penetraţia la 25 0C;- punctul de rupere Fraas.

13.8 Determinarea conţinutului de substanţe solubile în sulfură de carbon

Aparatură şi materiale- proba de analizat;- sulfură de carbon;- filtru;- balanţă.

65

Mod de lucruSe cântăreşte o cantitate de bitum M , în grame şi se dizolvă în sulfură de carbon. Se

filtrează soluţia obţinută printr-un filtru de masă cunoscută (M1, în grame) ,iar diferenţa M2 – M1

reprezintă cantitatea de substanţe insolubile din bitum (a).Rezultatul determinării se exprimă astfel:M – (M2 – M1) = M – M2 + M1 = a

şi se raportează procentual la masa probei iniţiale, M:% a = a/M . 100

CAPITOLUL 8 MATERIALE DIN POLIMERI UTILIZATE ÎN INSTALAŢII

LUCRAREA Nr. 14DETERMINĂRI ASUPRA MATERIALELOR DIN POLIMERI

14.1. Generalităţi

Materialele din polimeri conţin drept component esenţial un polimer înalt (cu grad ridicat de polimerizare) şi care într-un anumit stadiu al transformării lor în produs finit pot fi fasonate prin curgere.

Substanţele macromoleculare pot fi de natură organică, anorganică sau mixtă. Dintre aceste trei grupe de substanţe, numai cele organice şi mixte se folosesc în industria materialelor de construcţii, fiindcă numai acestea se pot deforma plastic în procesul de fabricaţie.

Toate proprietăţile acestor materiale sunt determinate de natura compusului macromolecular constituent, de structura şi de masa lui moleculară.

Polimerii constituenţi ai materialelor plastice sunt substanţe formate din molecule caracterizate prin repetarea uneia sau mai multor tipuri de unităţi monomerice.

În funcţie de proprietăţile substanţelor formate din macromolecule, acestea se pot împărţi în următoarele grupe:

- elastomeri, formaţi din macromolecule monodimensionale sau filiforme, liniare sau ramificate şi caracterizate prin elasticitate mare;

- plastomeri, care pot fi, la rândul lor, de două feluri:a) termoplastici, formaţi din macromolecule bidimensionale, ce îşi măresc

reversibil plasticitatea la încălzire;b) termoreactivi, care sunt formaţi, de asemenea din macromolecule

bidimensionale, dar care, la încălzire trec în structură tridimensională şi devin rigizi.

Pentru stabilirea domeniului de utilizare a polimerilor trebuie să se facă o serie de încercări fizico-mecanice şi chimice, dar şi cercetări de durată, pentru verificarea comportării lor la acţiunea diverşilor factori externi, cum ar fi:

- încercări mecanice;- încercări termice;- încercări de duritate.

14.2 Încercări mecanice

14.2.1 Proprietăţile mecanice ale polimerilor

66

1

2

3

4

i

Proprietăţile mecanice ale polimerilor depind, în general, de doi factori:- temperatură;- grad de polimerizare.

Curbele caracteristice pentru solicitarea la întindere sunt diferite, în funcţie de structura şi de starea în care se găseşte materialul format din polimeri naturali şi sunt prezentate în fig. 14.1.

Curba 1 este specifică unui polimer sticlos , caracterizat prin rigiditate mare şi deformaţie plastică redusă.

Curba 2 reprezintă deformaţia sub sarcină a unui polimer sticlos, care are şi o deformaţie plastică destul de mare.

Curba 3 este caracteristică polimerului aflat într-o stare supraelastică, iar curba 4 reprezintă deformaţia polimerului la temperaturi mai mari decât temperatura de curgere.

Pentru această situaţie, la sarcini statice, polimerul reprezintă practic numai deformaţii plastice şi curge chiar, la acţiunea unei sarcini mici.

14.2.2 Rezistenţa la compresiune

Metoda de determinare a comportării la compresiune a materialelor plastice constă în aplicarea unei forţe asupra unei epruvete standardizate, în condiţii precizate de temperatură, umiditate şi viteză de lucru.

Se definesc şi se calculează următoarele caracteristici:a) tensiunea de compresiune:

N/mm2

în care:P este sarcina totală suportată de epruvetă, în N;S0 – aria secţiunii drepte minime iniţiale a epruvetei, în mm2.b) limita de curgere la compresiune;

N/mm2

în care:Pc este sarcina totală suportată de epruvetă la limita de curgere, în [N].c) deformarea relativă la compresiune, la limita de curgere:

. 100 %

în care:h0 este înălţimea iniţială a epruvetei, în mmhc – înălţimea epruvetei la înălţimea de curgere, în mm

d) rezistenţa la compresiune (R)este tensiunea de compresiune maximă, suportată de epruvetă în timpul încercării de compresiune. Ea poate să coincidă cu tensiunea de compresiune suportată de epruvetă în momentul ruperii, sau să fie mai mare ca aceasta. Se exprimă în N/mm2].

e) deformarea relativă la rupere:

. 100 , %

67

Fig. 14.1

în care:hr este înălţimea epruvetei în momentul ruperii.

14.2.3 Determinarea caracteristicilor la tracţiuneCaracteristicile la tracţiune ale materialelor plastice sunt următoarele:a) rezistenţa la tracţiune şi alungirea la limita de curgere;b) rezistenţa la tracţiune şi alungirea la rupere;c) rezistenţa la tracţiune maximă şi modulul de elasticitate.Rezistenţa la tracţiune reprezintă sarcina la tracţiune pe unitatea de suprafaţă a secţiunii

drepte iniţiale a sectorului calibrat al epruvetei şi se exprimă în N/ mm2.Alungirea reprezintă creşterea distanţei între două repere, practicate în sectorul calibrat

al epruvetei, produsă de sarcina de tracţiune şi se exprimă în procente din distanţa iniţială între repere.

Limita de curgere reprezintă primul punct al curbei „sarcină – alungire”, pentru care se produce o creştere a alungirii, fără creşterea sarcinii de tracţiune şi se exprimă în N/mm2.

Epruvetele au forma din figura 14.2. Dimensiunile şi modul lor de obţinere diferă în funcţie de natura materialului plastic utilizat.

Viteza de încerc are se stabileşte în funcţie de natura materialului supus încercării.

În timpul încercării epruvetelor a căror secţiune se micşorează mult înainte de rupere, sarcina poate să scadă până la o anumită valoare, după ce a atins valoarea maximă, astfel încât, sarcina maximă şi cea de rupere nu sunt identice.

Se calculează:- rezistenţa la tracţiune la limita de curgere, cu relaţia:

N/mm2

în care:Fc este sarcina la tracţiune la limita de curgere;S0 - aria secţiunii drepte iniţiale, în [mm2].

- alungirea la limita de curgere:

. 100 , %

în care:Lc este distanţa dintre repere în momentul atingerii limitei de curgere, în [mm];Lo - distanţa iniţială între repere, în [mm].

- rezistenţa la tracţiune, la sarcina maximă:

N/mm2

în care:

68

Fig. 14.2

Fm este sarcina maximă la tracţiune, în N;

- rezistenţa la tracţiune, la rupere:

, N/mm2

în care:Fr este sarcina de tracţiune, la rupere, în N;-alungirea la rupere:

. 100 ,%

în care:Lr este distanţa între repere, în momentul ruperii, în mm

- modulul de elasticitate:

, N/mm2

în care:Fe este sarcina corespunzătoare distanţei Lo între repere, în N;Le – distanţa între repere, pentru un punct de pe porţiunea liniară a curbei, în mm;

- efortul unitar, la o alungire dată Ae, în N/mm2;

Ae – alungirea corespunzătoare unui punct de pe porţiunea liniară a curbei, în mm

14.2.4 Determinări experimentale de efectuat:

Determinarea caracteristicilor mecanice ale unui plastomer de tip p.v.c. plastifiat:

L0 - lungimea iniţială între repere, în [mm];Lr – lungimea în momentul ruperii, în [mm];Ld,r – lungimea după rupere, în [mm].a). alungirea la rupere:

. 100 , %

b). rezistenţa la tracţiune, la sarcina maximă:

N/mm2

c). alungirea în domeniul plastic:

ΔLplastic= Ld,r – Lc , mm

d). alungirea totală:

ΔLt = Lr – Lo , mm

69

d). alungirea în domeniul elastic:

ΔLelastic= ΔLt –ΔLplastic , mm

Determinarea caracteristicilor mecanice ale unui plastomer de tip p.v.c. rigid:

a). Lr – lungimea în momentul ruperii, în [mm];

b). alungirea la rupere:

. 100 %

c). rezistenţa la tracţiune, la sarcina maximă:

N/mm2

d). alungirea totală:ΔLt = Lr – Lo mm

Determinarea caracteristicilor mecanice ale unui elastomer(vezi fig. 14.3) :

- b este grosimea inelului:

b = , mm

- h este înălţimea inelului:- So = 2 bh;- Lo = Π( )

- Lr se măsoară la determinare;- Ld,r se măsoară la determinare;

- alungirea în domeniul plastic:ΔLp= Ld,r – Lc , mm

- alungirea totală:ΔLt = Lr – Lo , mm

- alungirea în domeniul elastic:

ΔLe= ΔLt –ΔLp mm

- alungirea la rupere:

. 100 %

- rezistenţa la tracţiune, la sarcina maximă:

, N/mm2

14.3 Determinarea rezistenţei la încovoiere

70

Fig. 14.3

Rezistenţa la încovoiere poate fi determinată diferit, în funcţie de modul în care se aplică sarcina (static sau dinamic).

14.3.1Determinarea rezistenţei la încovoiere statică:

Se determină pentru materiale plastice rigide, la temperatura camerei. Încercarea la încovoiere statică este încercarea mecanică prin care o epruvetă în

formă de prismă dreptunghiulară rezemată la capete se supune acţiunii unei sarcini aplicate cu viteză constantă, perpendicular pe axa epruvetei, la mijlocul distanţei dintre reazeme.

Tensiunea de încovoiere la un moment dat al încercării ( ), în [N/mm2] este tensiunea maximă din secţiunea în care se aplică sarcina şi se calculează cu relaţia:

, N/mm2 în care:

P este sarcina, în N;L – distanţa dintre reazeme, în mm;b – lăţimea epruvetei, în mm;h – grosimea epruvetei, în mm];Aparatul utilizat pentru determinare este

„Dynstatul”, prezentat în fig. 14.4. Acesta este format dintr-un stativ (1), care este prevăzut la partea superioară cu un disc fix (2) şi un disc mobil (3), prevăzut cu un ac indicator şi o manivelă (4), care, prin rotire, deplasează discul mobil de la dreapta spre stânga.

Solidar cu discul este şi ciocanul – pendul (5), care este legat de disc prin intermediul epruvetei, fixată între piesele fixe (7 şi 8). Ciocanul se află iniţial în poziţie verticală, în partea inferioară şi se ridică în partea dreaptă, prin rotirea manivelei , antrenând cu el şi acul indicator şi crescând continuu momentul de încovoiere.

În momentul ruperii epruvetei, ciocanul cade şi se întrerupe şi rotirea manivelei. Se citeşte pe discul mobil (3) valoarea momentului de încovoiere necesar pentru ruperea epruvetei şi se calculează:

N/mm2

în care:M este momentul de încovoiere, în N.mm, citit

pe cadran;W este modulul de rezistenţă, în mm2, calculat

cu relaţia:

mm2

14.3.2Determinarea rezistenţei la încovoiere prin şoc (dinamică):

71

Fig. 14.4

Metoda utilizată se referă la stabilirea rezistenţei la şoc , cu aparatul „Dynstat”, în scopul aprecierii fragilităţii şi a tenacităţii materialelor plastice.

Încercarea constă în ruperea unei epruvete printr-o singură lovitură, aplicată acesteia prin intermediul unei mase pendulare, cu o greutate bine determinată.

Epruveta folosită are o crestătură în direcţia de lovire. Proba se prinde în aparat, ca în fig. 14.5, în dispozitivul (1). Pendulul se fixează într-un unghi de 90 0 faţă de probă, după care se declanşează căderea ciocanului (5), prin mânuirea opritorului (6), care antrenează şi indicatorul (3). Se citeşte pe cadranul (2) lucrul mecanic consumat pentru ruperea epruvetei şi se calculează rezistenţa la şoc cu relaţia:

KJ/m2

în care:A este lucrul mecanic, citit pe scala aparatului, în KJ;b este lăţimea epruvetei, în [m];h este grosimea epruvetei, în [m].

14.4 Determinarea rezistenţei la forfecare

Rezistenţa la forfecare se determină pe epruvete cu grosimea de 0,1 ÷ 12,7 mm. Conform metodei, o epruvetă, având o formă determinată se supune unui efort de forfecare, transmis prin intermediul unor suporturi metalice.

Rezistenţa la forfecare se defineşte cu relaţia:

N/mm2;

în care:F este forţa de forfecare, în N;S – aria secţiunii supusă forfecării, rezultată din circumferinţa poansonului (Πd) şi

grosimea (h) epruvetei.S = Π.d.h mm2;

în care:d = 11 mm;h = 0,1 ÷ 12,7 mm.

Aparatul utilizat este de tip dinamometru – tracţiune (fig. 14.6) şi estze construit astfel încât epruveta (4) să poată fi fixată rigid, atât în blocul fix (2), cât şi în cel mobil (1). Cele două blocuri se îmbină prin şurubul (3).

14.5 Încercări termice

14.5.1Determinarea rezistenţei la incandescenţă a materialelor plastice rigide

Determinarea constă în punerea în contact a unei epruvete din material plastic rigid cu o suprafaţă adusă la incandescenţă.

72

Fig. 14.5

1

2

4

3F

Fig. 14.6

Aparatul utilizat este o etuvă prevăzută cu o bară din carbură de siliciu, care se încălzeşte la 955±5 0C (fig. 14.7). Epruveta (1), cântărită şi măsurată în lungime se fixează prin clema (2) şi suportul (3), astfel încât capătul epruvetei să poată fi adus în contact cu bara de carbură de siliciu. Epruveta se menţine în contact cu bara de siliciu timp de 3 minute, după care se răceşte la temperatura ambiantă, se recântăreşte şi se măsoară lungimea.

Se calculează pierderea în greutate (P), în g, şi de lungime, (S), în mm.În funcţie de valoarea produsului P.S, în g.mm, materialele plastice se încadrează în

clase de ardere conform standardului de condiţii de calitate.

14.5.2 Determinarea temperaturii de aprindere şi de autoaprindereTemperatura de aprindere este temperatura minimă a aerului din apropierea epruvetei,

la care gazele combustibile degajate de material se aprind de la flacăra exterioară.Temperatura de autoaprindere este temperatura minimă a aerului din apropierea

epruvetei, la care gazele combustibile degajate de material se aprind în absenţa unei flăcări de iniţiere. Autoaprinderea este marcată prin apariţia flăcării sau explozia gazelor rezultate.

14.6 Determinarea durităţii materialelor plastice

Această determinare se poate face prin două metode:a). cu ajutorul durometrului Shore;b). prin metoda de penetrare cu bila.În lucrare va fi prezentată pe larg cea de a doua metodă. 14.6.1 Determinarea durităţii materialelor plastice prin metoda penetrării cu bila

Metoda constă în determinarea durităţii sub sarcină a materialelor plastice rigide, cu ajutorul unui penetrator cu bilă.

Duritatea, conform acestei metode, corespunde raportului dintre forţa aplicată unei bile şi ari urmei sferice lăsată de aceasta în materialul de încercat, după aplicarea forţei o perioadă de timp.

Sarcina de încercare Fm este standardizată în funcţie de natura materialului şi se lasă să acţioneze timp de 30 secunde. Se măsoară adâncimea de penetrare hr. Duritatea prin penetrare cu bila se calculează cu relaţia:

N/mm2;

în care:H este duritatea prin penetrare cu bila;Fr – sarcina de încercare redusă, corespunzătoare adâncimii reduse a urmei, în N;

Fr= f(Fm, hr, h, D) , în N;în care:

hr este adâncimea de penetrare redusă a urmei, în mm;hr= 0,08 – pentru determinări a durităţii straturilor superficiale ale epruvetei, penetrare limitată la adâncimi mici, până la 100 mm;hr= 0,25 – pentru adâncimi de penetrare de până la 350 mm;

D – diametrul bilei, în mm;

73

Fig. 14.7

CAPITOLUL 9

MATERIALE IZOLATOARE PENTRU INSTALAŢII

LUCRAREA Nr. 15DETERMINĂRI ASUPRA MATERIALELOR TERMO ŞI

HIDROIZOLATOARE

Materialele izolatoare sunt utilizate pentru a asigura protecţia clădirilor împotriva variaţiilor climatice, de temperatură, a mişcărilor seismice, a vibraţiilor şi zgomotelor generate de maşini în funcţiune, de circulaţia vehiculelor, etc.

Funcţie de rolul pe care îl îndeplinesc, materialele izolatoare pot fi: termo-, fono-, vibro- şi hidroizolatoare.

După natura lor pot fi: minerale (vată minerală, fibre refractare, fibre din sticlă), organice (materiale hidroizolatoare bituminoase cu suport de fibre de sticlă sau din aluminiu).

Funcţie de structura lor, materialele izolatoare pot fi: coerente (BCA, spume din polimeri, etc.), şi necoerente (vată minerală, perlit, pudră de cauciuc, etc.).

Determinări asupra materialelor termo-fono-hidro şi vibroizolatoare

Cele mai cunoscute materiale termoizolatoare pentru construcţii sunt:- vata minerală;- produse pe bază de vată minerală (fâşii, saltele, şnur, pâslă, plăci, cochilii);- produse din plută.

Deoarece produsele termoizolatoare au ,de cele mai multe ori, şi proprietăţi fono şi vibroizolatoare, condiţiile de calitate includ, în general, şi parametrii specifici acestora din urmă.

15.1Determinări asupra produselor din vată minerală

Determinările asupra vatei minerale şi a produselor derivate din aceasta se referă la următoarele caracteristici: densitate aparentă, coeficient de revenire, tasare, higroscopicitate, modul de elasticitate static şi dinamic,, conductivitate termică şi absorbţie acustică.

15.1.1Determinarea densităţii aparente

a).Determinarea densităţii aparente a produselor din vată minerală

EpruveteSe taie din produs epruvete cu suprafaţa de

500x500mm.Aparatură

74

Ac gradat (fig. 15.1), plăci metalice standard, pentru asigurarea unei tasări de 1000 N/m2.

Mod de lucruSe măsoară grosimea epruvetelor cu acul gradat, după

care se supun la o tasare de 100 N/m2 şi se calculează volumul lor. Se cântăresc cu o precizie de 1 %.

Exprimarea rezultatelorDensitatea aparentă se calculează cu relaţia:

, kg/m3;

în care:m este masa epruvetei, în kg;V – volumul determinat, în m3.

b).Determinarea densităţii aparente a vatei minerale

Principiul metodeiDensitatea aparentă a vatei minerale se determină utilizând un vas cilindric cu diametru

cunoscut, în care se introduce o anumită cantitate de material. Se tasează proba în vas, timp de 5 minute (o încărcare de 2000 N/m2), după care se citeşte înălţimea stratului de material pe generatoarea vasului cilindric. Cunoscându-se diametrul acestuia, se află volumul probei.

Epruvete500 g vată minerală.AparaturăÎn figura 15.2 este prezentat aparatul folosit la

efectuarea determinării, care se compune dintr-un vas cilindric (1), un disc metalic (2) cu diametrul de 200 mm şi masa de 7 kg, un dispozitiv de ridicat (4) şi o scală gradată (3).

Proba se supune unei încărcări de 2000 N/m2, prin coborârea discului. După 5 minute se citeşte înălţimea probei h, pe rigla gradată.

Exprimarea rezultatelorSe calculează volumul masei m de vată minerală

astfel:

m3;

iar densitatea aparentă va fi:

kg/m3;

în care:m este masa probei;V - volumul probei.

15.1.2 Determinarea coeficientului de revenire

Coeficientul de revenire reprezintă raportul dintre grosimea iniţială şi grosimea finală a unei epruvete, rezultată după îndepărtarea unei încărcări mecanice.

75

Fig. 15.1

Fig. 15.2

Această mărime oferă informaţii referitoare la capacitatea vatei minerale, sau a produselor pe bază de vată minerală, de a se deforma elastic, în cursul solicitărilor.

AparaturăPentru efectuarea determinării se utilizează aparatul prezentat în figura 15.3.EpruveteSe utilizează trei epruvete, cu suprafaţa de

100x100mm, care se cântăresc cu o precizie de 1 %.Mod de lucru

Pe postamentul aparatului (1) se aşează epruveta, peste care se coboară placa (2), cu masa corespunzătoare unei încărcări de 1000 N/m2. Se citeşte grosimea iniţială, h , pe scala (3), prin intermediul barei (4). Se supune epruveta la o încărcare de 2000 N/m2, prin coborârea plăcilor (5 şi 6). Se lasă epruveta sub sarcină timp de 15 minute, după care se ridică dispozitivul, cu ajutorul şurubului (7).

Se lasă epruveta în repaus timp de 15 minute, după care se citeşte, pe scală, grosimea finală, h1. Rezultatul este media a trei determinări.

Exprimarea rezultatelorCoeficientul de revenire se calculează cu formula:

în care:h este grosimea iniţială a epruvetei,. în mm; h1 este grosimea finală a epruvetei,. în

[mm];Se calculează un coeficient K, mediu pentru cele trei determinări.

15.1. 3 Determinarea tasării

Principiul lucrăriiTasarea vatei minerale, sau a produselor din aceasta reprezintă micşorarea grosimii lor,

sub acţiunea unei încărcări mecanice. Rezultatul se exprimă cantitativ, sub forma raportului între diferenţa dintre grosimea iniţială a plăcii şi grosimea ei, după ce a fost supusă unei tasări, prin încărcare mecanică.

EpruveteDe aceleaşi dimensiuni ca în lucrarea precedentă.AparaturăSe utilizează aparatul din figura 15.3.Mod de lucruTasarea se determină în paralel cu determinarea coeficientului de revenire.Se determină grosimea nominală, h, sub încărcarea de 1000 N/m2 şi grosimea finală h2,

sub încărcarea de 2000 N/m2, la 15 minute de la încărcare.Exprimarea rezultatelorTasarea se calculează cu relaţia:

%;

în care:

76

Fig. 15.3

h este grosimea nominală a epruvetei, în mm;h2 – grosimea epruvetei la 15 minute după încercare.

15.1.4 Determinarea modulului de elasticitate static

Modulul de elasticitate , E este o mărime fizică ce descrie tăria forţelor de legătură dintre particulele materiale şi caracterizează deformaţiile elastice, care pot fi : de întindere sau de răsucire.

Pentru un modul de elasticitate mare, deformaţiile sunt mici, conform legii lui Hooke:

N/mm2;

în care:este efortul unitar (F/ S0), în N/mm2;

ε este deformaţia Δl/l0.În cazul materialelor pe bază de vată minerală se determină modulul de elasticitate în

condiţii statice, prin acţionarea unei forţe constante, F, asupra epruvetei şi înregistrarea deformaţiei Δh/h.

AparaturăSe utilizează aparatul din figura 15.3.EpruveteSunt necesare trei epruvete cu dimensiunea de 200x200 mm.Mod de lucruSe determină grosimea iniţială h, a epruvetei , la încărcarea de 100 N/mm2 şi grosimea

finală h’, sub încărcarea de 2000 N/mm2, la 15 min. după aplicarea încărcării.Exprimarea rezultatelorDeformaţia se calculează astfel:

în care:h este grosimea nominală a probei, în mm2;h’ - grosimea finală, în mm;Se ştie că:

,

deci:

N/mm2;

unde:F este încărcarea, în N/mm2;

S0 - suprafaţa epruvetei, în mm2;

- deformaţia.

Rezultatul încercării este media a trei determinări.

77

Interpretarea rezultatelorTabelul 15.1

Caracteristicile fizico-mecanice ale vatei minerale şi ale plăcilor din vată minerală

Nr. crt.

Caracteristici U.M. Conform standardelor Rezultate experimen

taleVată minerală Plăci din vată

mineralăTip 60 Tip 70 G100 G140

1.2.

3.

4.

5.

6.

Densitate aparentăCoeficient de revenire după îndepărtarea încărcăturii de 2000 N/m2, minimTasare sub încărcarea de2000 N/m2, max. Modul de elasticitate la sarcină maximă:-static-dinamicConductivitatea termică la o0C, max.Coeficient de absorbţie acustică, x (50 mm grosime şi frecv. peste 400 Hz)

kg/m3

-

%

N/m2

W/m,oKKcal/m.h.0C

60

-

0,0380,033

0,8÷1

70

-

00,035

0,8÷1

100

0,9

10

1÷215÷300,0360,031

0,5÷1

140

0,9

5

1÷215÷300,0360,031

0,5÷1

Notă: Densitatea vatei minerale este cea la încărcarea de 1000 N/m2.

15.2 Determinări asupra produselor hidroizolatoare

Etanşeizarea construcţiilor şi a elementelor portante ale acestora: fundaţii, ziduri de sprijin, etc. se realizează folosind materiale hidroizolatoare corespunzătoare şi respectând următoarele cinci reguli fundamentale:

- izolaţia hidrofugă trebuie să fie înconjurată din toate părţile de elemente de construcţie rigide;

- izolaţia nu trebuie să transmită decât forţe care acţionează perpendicular pe planul ei;- forţele care acţionează asupra izolaţiei trebuie să fie uniform repartizate, sau să

prezinte o variaţie continuă;- eficienţa unei izolaţii rezistentă la presiune hidrostatică este asigurată numai atunci

când, fiind încadrată de elemente de construcţie rigide , asupra ei se exercită permanent o presiune de min. 1 N/mm2;

- temperatura la suprafaţa înzidită a hidroizolaţiei trebuie să fie cu cel puţin 30 0C sub punctul de înmuiere al liantului şi să nu fie mai mare de 40 0C.

Factorii care acţionează asupra hidroizolaţiilor sunt:

78

a). apa subterană, meteorică sau acumulată şi canalizată artificial îşi manifestă efectele negative prin presiunea hidrostatică, absorbţia în masa bituminoasă, eroziune, coroziune, acţiune de îngheţ-dezgheţ, biodeteriorare;

b). radiaţiile solare;c). solicitările termice şi mecanice;d).compuşii organici, uleiurile, produsele petroliere, care atacă hidroizolaţiile bituminoase.Cele mai frecvent utilizate hidroizolaţii au la bază materiale bituminoase.În funcţie de modul de aplicare a lor, la rece, sau la cald, de natura stratului bituminos,

cu sau fără suport ( fibre minerale, sau din sticlă), materialele hidroizolatoare bituminoase se realizează sub formă de :

- hidroizolaţii sub formă de pelicule;- hidroizolaţii din mastic sau din asfalt turnat;- hidroizolaţii bituminoase cu suporturi de rezistenţă (care pot fi: hârtie, carton, pânză,

ţesături din fibre minerale sau din sticlă, etc.).Hidroizolaţiile sub formă de pelicule cuprind, în general, bitumurile tăiate (bitum

dizolvat în solvenţi organici), suspensiile şi emulsiile de bitum (bitum dispersat în apă). Determinări asupra materialelor hidroizolatoare pe bază de bitum

15.2.1 Determinări asupra bitumurilor tăiate Bitumurile tăiate sunt soluţii coloidale de bitum în solvenţi organici. Fiind volatili,

solvenţii organici se evaporă după aplicarea pe suporţi, bitumul rămânând sub formă de peliculă, ce poate funcţiona ca strat de amorsare.

Determinarea aderenţei la suport

Principiul metodei Aderenţa sau adezivitatea este adeziunea faţă de suprafeţe uscate sau umede (prin

aditivare cu substanţe tensioactive) a soluţiilor de bitum. Determinarea este calitativă şi constă în cercetarea aderenţei unei pelicule de bitum , prin tragere cu mâna sau desprindere cu un cuţit.

Mod de lucruSe aplică, prin pensulare sau prin turnare, o peliculă de bitum tăiat, pe o lamelă metalică

de 150x105x 1,5 mm, şlefuită, spălată cu benzină. Se lasă să se usuce în mediul ambiant, maxim 10 minute.

După uscarea complectă se mai aplică un strat de 5±1 mm. Se încearcă după 6 ore să se dezlipească stratul de bitum tăiat, prin desprindere cu cuţitul sau prin tragere cu mâna.

Aderenţa este bună dacă pelicula nu se desprinde.

15.2. 2 Determinări asupra emulsiilor şi suspensiilor bituminoase

Bitumul se utilizează sub formă de emulsii, întrucât prin natura lui hidrofobă, nu aderă la suporturi umede. Emulsia de bitum este un amestec de bitum, apă şi emulgatori.

Suspensia de bitum este o dispersie apoasă de bitum fillerizat, cu var gras pastă. Se numeşte „subif” şi se foloseşte la noi în ţară, în mod curent în hidroizolaţii.

a).Determinarea adezivităţii subifului

În principiu, determinarea se efectuează după modul de lucru descris mai sus.Epruvete

79

Placă de sticlă, de 50x100 mm , subif diluat, cu o concentraţie a bitumului de 30÷35 %.Mod de lucruPe placa de sticlă, degresată cu lapte de var şi uscată se aplică un strat de 0,5÷1 mm

subif. Se usucă în exicator, la 20±3 0C. După 24 ore se scoate din exicator şi se introduce într-un vas cu apă, unde se ţine încă 24 ore, la temperatura de 10±3 0C. Dacă după acest timp, filmul de pe placă nu se desprinde la o frecare uşoară cu mâna se consideră că materialul are o adezivitate bună.

15.2. 3 Determinări asupra masticurilor bituminoase

Masticurile bituminoase sunt amestecuri de bitumuri cu diverse fillere, putând fi utilizate, atât la cald, cât şi la rece.

a). Determinarea flexibilităţii

Principiul determinăriiFlexibilitatea este o deformaţie elastică a unei pelicule de mastic, aplicată pe un suport

(carton, pânză), la 18÷20 0C. EpruveteDouă fâşii de carton, de 10x150x150 mm, impregnate cu bitum.Mod de lucruSe acoperă cele două epruvete cu un strat de 2 mm grosime de mastic bituminos. După

două ore de la confecţionare se introduc în apă, cu temperatura de 18÷20 0C, apoi se îndoaie după circumferinţa unei bare, cu diametrul de 30 mm, cu partea acoperită cu mastic înspre exterior. Stratul de mastic este flexibil dacă nu fisurează în urma acestei operaţiuni.

15.2. 3 Determinări asupra materialelor izolatoare bituminoase cu suport de rezistenţă

a). Determinarea stabilităţii la cald

Determinarea constă în examinarea aspectului unei epruvete din carton, pânză, ţesătură din fibre minerale sau din sticlă, etc., bituminoasă, după expunerea, în poziţie verticală, la o temperatură cuprinsă între 20÷50 0C.

EpruveteSe utilizează epruvete cu suprafaţa de 50x100 mm, acoperite cu bitum.Mod de lucruEpruvetele se introduc într-o etuvă cu temperatura reglabilă, unde se menţin în poziţie

verticală timp de două ore. Se examinează vizual, în ceea ce priveşte scurgerea sau deplasarea bitumului de acoperire. Se consideră că materialul este stabil la cald dacă nu se constată scurgeri sau deplasări ale stratului de bitum pe suport, în acest interval de temperatură.

b). Determinarea flexibilităţii

Flexibilitatea se determină calitativ, pe direcţia longitudinală şi transversală a epruvetelor.

EpruveteSe utilizează epruvete cu suprafaţa de 50x200 m, acoperite cu bitum.Mod de lucruSe introduc epruvetele în apă, la temperatura de 20±2 0C, timp de 15 minute. Se scot

epruvetele din apă şi se îndoaie încet, după o placă metalică, cu dimensiunea de 30x100x100

80

mm. Materialul se consideră flexibil dacă pe suprafaţa epruvetelor nu se observă fisuri sau dezlipiri ale straturilor de bitum.

Anexa nr.1

IPSOS DE CONSTRUCTII. CONDIŢII DE CALITATE (STAS 545/1 – 80)

Caracteristici Tip A Tip B

Coţinutul în CaSO4. ½ H2O, % min. 75 65Fineţea de măcinare:- rest pe sita nr. 075: % max.- rest pe sita nr. 02: % max.

215

417

Timp de priză, minute- început: minim- sfârşit: -minim -maxim

51030

4630

Rezistenţa la încovoiere, N/mm2, minim:- după două ore- după 7 zile

1,53,0

1,02,0

Rezistenţa la compresiune, N/mm2, minim:- după două ore- după 7 zile

3,58,0

3,07,0

81

ANEXA nr.2TIPURI DE CIMENT

CONFORM STANDARDELOR NAŢIONALE ROMÂNE

Tip Sort Standard român (SR)

Adaos Clase de rezistenţă% Tip

1 2 3 4 5 6

Ciment Portland (fără adaos)I Ciment Portland SR 388 - - 32,5; 42,5;

52,5; 32,5 R; 42,5R; 52,5R.

Cimenturi compozite (cu adaos)II A-M Ciment Portland

compozit

SR 1500

6 ÷ 20

Amestec de: zgură, cenuşă, puzzolană,

calcar. 32,5; 42,5;52,5;

32,5R; 42,5R;52,5R

II A – S Ciment Portland cu

zgură

Zgură granulată de furnal

II A - V

Ciment Portland cu cenuşă

Cenuşă de termocentrală

II A – P

Ciment Portland cu puzzolană naturală Tras

II A – L

Ciment Portland cu calcar Calcar

II B – M Ciment Portland

compozit 21 ÷ 35

Amestec de: zgură, cenuşă, puzzolană,

calcar.

32,5; 42,5;32,5R; 42,5R;

II B – S Ciment Portland cu

zgură

Zgură granulată de furnal

II B – P

Ciment Portland cu puzzolană naturală Tras

II B – L

Ciment Portland cu calcar Calcar

III ACiment de furnal

36 ÷ 65 Zgură granulată de furnal

32,5; 32,5R

82

IV A Ciment puzzolanic 11 ÷35 Puzzolană şi cenuşă

32,5; 42,5; 32,5R

83