CUVÂNT INAINTE

Realizarea tuturor tipurilor de construcţii, civile, industriale, hidrotehnice,

de îmbunătăţiri funciare, căi de comunicaţii sau instalaţii, impune utilizarea unei

game largi de materiale de construcţii. Acestea trebuie să fie bine cunoscute din

punctul de vedere al proprietăţilor şi calităţilor lor pentru a putea fi luate în

considerare corect în procesul de proiectare şi pentru a le putea evalua corect

comportarea în perioada de exploatare a construcţiei realizate.

Introducerea de noi standarde de proiectare, în contextul aderării la

Uniunea Europeană şi aplicarea de tehnologii moderne de execuţie a

construcţiilor, impune adaptarea şi înnoirea metodelor de cercetare, producere şi

testare a meterialelor.

În procesul de industrializare a construcţiilor sunt necesare materiale

moderne şi cu proprietăţi superioare. De asemenea, pentru creşterea eficienţei

economice a construcţiilor, este necesară utilizarea unor materiale uşoare,

durabile şi cu proprietăţi mecanice superioare, materiale care să se preteze la

mecanizarea avansată a lucrărilor şi chiar la automatizarea unor operaţii.

În contextul actual al poluării globale trebuie promovate materiale

ecologice, cu cantităţi de energie înglobate la producere cât mai mici.

În alcătuirea lucrării intră 15 capitole, prezentând proprietăţile generale

ale materialelor şi cele mai utilizate clase de materiale puse în operă în perioada

actuală pentru realizarea construcţiilor.

Lucrarea este destinată studenţilor facultăţilor de construcţii dar poate fi

consultată şi de elevii liceelor de profil şi de specialişti din producţie.

Autorii.

3

4

CAP. 1 PROPRIETĂŢI GENERALE ALE MATERIALELOR

1.1 GENERALITĂŢI

Utilizarea materialelor se face pe baza unor proprietăţi fizice şi mecanice

care le fac apte pentru a fi puse în operă. Aceste proprietăţi se determină în

laboratoare specializate, prin analize şi încercări, pe probe recoltate conform

normativelor.

Prin analize se determină compoziţia chimică şi mineralogică a

materialului.

Încercările permit determinarea proprietăţilor fizice şi mecanice ale

materialului luat ca un întreg.

Există două categorii principale de încercări:

încercări distructive, prin solicitări mecanice care distrug proba

(epruveta),

încercări nedistructive (care, deoarece nu distrug materialul, se pot face şi

pe materiale puse deja în lucrare, permiţând observarea construcţiilor în

timp).

Încercările se fac pe probe obţinute în condiţiile din standarde. Unele

probe sunt sub formă de corpuri de probă (epruvete) de formă şi dimensiuni

standardizate. Alte probe constau în cantităţi de material care se aleg după

diverse criterii (de exemplu: agregate, var, etc.).

1.2 PROPRIETĂŢI FIZICE ALE MATERIALELOR

1.2.1 Densitatea

5

Se determină prin metode adecvate fiecărui tip de material. Se poate

discuta despre densitate absolută, densitate aparentă, densitate în grămadă (în

vrac) şi densitate în stivă (mai ales pentru material lemnos).

Densitatea reprezintă masa unităţii de volum exprimată în kg/m3.

Densitatea absolută:

1.1

în care : m – masa probei (kg),

V – volumul absolut (fără goluri sau pori; m3).

Cu cât r este mai mare cu atât este de aşteptat ca rezistenţele mecanice să

fie mai ridicate.

Densitatea aparentă:

1.2

în care: Va – volumul aparent al epruvetei (probei) incluzând volumul

porilor şi al golurilor interioare.

Densitatea aparentă redusă indică bune proprietăţi fono şi termoizolante.

Densitatea aparentă se foloseşte în calculul greutăţii construcţiilor.

Câteva valori ale acestor caracteristici sunt date în tabelul 1.1.

Tabelul nr. 1.1

Materialul r [kg/m3] ra [kg/m3]

oţel 7800-7900 7800-7850

granit 2700-2800 2600-2800

cărămidă 2500-2800 1600-1800

sticlă 2500-3000 -

6

vată minerală - 200-400

calcar 2400-2600 -

beton greu - 2000-2500

beton uşor - 500-2000

Densitatea în grămadă se determină pentru materiale granulare (de

exemplu nisip, pietriş, balast, …) :

1.3

în care : Vg – volumul de material granular (incluzând şi golurile dintre

granule).

Densitatea în grămadă se poate exprima pentru starea afânată sau îndesată

a materialului.

Densitatea în stivă se determină în special pentru lemn dar se poate

utiliza şi pentru prefabricate, cărămizi, etc.:

1.4

în care : Vs – volumul stivei.

1.2.2 Compactitatea

Compactitatea carcterizează gradul de umplere cu material solid al

unităţii de volum de material poros. Se exprimă în procente. Pentru materiale

compacte (ex. sticla) ea va fi 100%:

(%) 1.5

în care sau folosit notaţiile de mai sus.

7

1.2.3 Porozitatea şi volumul de goluri

Porozitatea reprezintă, în procente, volumul total de pori şi goluri din

unitatea de volum de material poros (volum aparent). Se poate determina o

porozitate totală:

1.6

Se poate determina şi o porozitate deschisă (spre exteriorul epruvetei) sau

aparentă (Pa):

1.7

Porozitatea deschisă este legată de absorbţia de apă şi influenţează

permeabilitatea şi rezistenţa la îngheţ-dezgheţ a materialului. Se determină prin

saturarea cu apă a probei.

Porozitatea închisă (Pi) se determină prin diferenţă :

1.8

Pentru materialele granulare se determină volumul de goluri (volumul de

spaţii libere dintre granule la unitatea de volum de material în grămadă – în

stare afânată sau îndesată). Se obţine prin saturarea cu apă a materialului

granular aflat într-un vas etalon.

1.2.4 Proprietăţi legate de contactul cu apa

8

Absorbţia de apă se determină prin saturarea cu apă a materialului şi este

proprietatea materialului de a absorbi şi de a reţine apa. Se poate raporta apa

absorbită la masa probei (absorbţie masică, Am) sau la volumul ei aparent

(absorbţie volumică, Av).

1.9

1.10

în care : ms - masa probei saturate cu apă

m - masa probei uscate

Cantitatea de apă pe care o conţine un material reprezintă umiditatea. Se

poate discuta de o umiditate relativă (Ur) şi de o umiditate absolută (Ua).

1.11

1.12

în care : mu - masa materialului cu umiditatea care trebuie determinată

m - masa materialului uscat în etuvă până la masă constantă (la

1050C).

Stabilitatea la apă se studiază mai ales pentru materialele care lucrează în

structuri de rezistentă care se pot afla în stare saturată cu apă pe termen lung.

Coeficientul de stabilitate la apă este K :

1.14

În care : R s- rezistenţa la compresiune a materialului saturat cu apă

9

Ru - rezistenţa la compresiune a materialului uscat.

Permeabilitatea este proprietatea materialelor de a lăsa apa sub presiune

să le penetreze.Coeficientul de permeabilitate reprezintă cantitatea de apă care

trece prin unitatea de suprafată şi de grosime a probei în unitatea de timp, la o

diferenţă de presiune de o unitate (Kp) :

1.15

în care : Q - cantitatea de apă penetrată prin probă,

S - suprafaţa perpendiculară pe direcţia de penetrare a apei,

t – timpul (durata încercării),

Δp - diferenţa de presiune,

l - grosimea probei.

Permeabilitatea este datorată în special porilor capilari şi depinde de

distribuţia lor. Există şi situaţia în care materiale au o bună impermeabilitate

deoarece porii nu comunică între ei (de exemplu : betoane preparate cu aditivi

antrenori de aer).

Pentru determinare se foloseşte un echipament numit permeametru.

Se determină în special pentru betoane şi se exprimă prin următoarele

clase : P210, P4

10, P810, P12

10, etc. (2, 4, 8, 12 - presiuni în bari- sau atmosfere- la

care apa pătrunde în probă pe înălţimea de 10 cm, în cazul determinării conform

normativului)

Rezistenţa la îngheţ-dezgheţ sau rezistenţa la gelivitate este proprietatea

unui material saturat cu apă de a nu pierde din rezistenţa mecanică sau din masă

o parte mai mare decăt cea admisă de normativ.

Pierderea de rezistentă se datorează creşterii de volum de circa 9% a apei

care îngheaţă în pori şi tensiunii induse în structura intimă a materialului.

10

Rezistenţă slabă la gelivitate (îngheţ-dezgheţ repetat) au materialele cu

pori capilari deschişi.

Coeficientul de inmuiere la gelivitate este :

1.16

în care : Ru - rezistenţa la compresiune a probei martor uscate,

Rg - rezistenţa la compresiune a probei supuse la ingheţ-

dezgheţ (la un număr de cicluri dorit).

Pentru beton această probă este foarte importantă. Probele se saturează în

apă la 20±50C şi apoi se ţin 4 ore la congelator la – 15 ÷ - 200C (apoi ciclul se

repetă de n ori).

Pentru beton se discută de clasele de gelivitate G50, G100, G150 (cifrele

reprezintă numărul de cicluri de ingheţ-dezgheţ la care a rezistat proba fără a

pierde mai mult de 25% din rezistenţa la compresiune sau peste 5% din masă,

prin exfoliere, faţă de martor).

1.2.5 Proprietăţi termice ale materialelor

Încălzirea materialelor organice folosite în construcţii (polimeri) produce

următoarele efecte :

- înmuierea, între anumite limite de temperatură, ceea ce permite

prelucrarea acestor materiale (mase plastice),

- descompunerea, cu degajare de gaze combustibile (ca H2, CH4,

etc); la anumite temperaturi se poate produce autoaprinderea,

Încălzirea materialelor anorganice folosite în construcţii produce efectele

următoare :

- mărirea porozităţii (disociere termică),

- pierderea apei de cristalizare (de exemplu : ghips-ipsos),

11

- reducerea porozităţii prin topire parţială : porozitate sub 8% -

clincherizare, porozitate sub 2% - vitrificare,

- topirea parţială sau totală, în funcţie de temperatură şi material,

- unele materiale se exfoliază la temperaturi ridicate (beton, unele

roci),

- unele materiale se distrug prin şoc termic (variaţie bruscă de

temperatură; de exemplu:sticla).

Notă. Se numesc materiale refractare acele materiale care se înmoaie şi se

deformează sub propria greutate doar la temperaturi peste 15800C

Refractaritatea este proprietatea materialelor de a rezista un timp

îndelungat la temperaturi ridicate. Din acest punct de vedere se poate prezenta

următoarea clasificare :

- materiale fuzibile - se înmoaie la temperaturi sub 13500C (de exemplu :

cărămizile),

- materiale greu fuzibile - se înmoaie între 1350-15800C,

- materiale refractare - suportă temperaturi de peste 15800C (de exemplu :

şamota)

Rezistenţa la foc la temperaturi de circa 10000C face ca materialale să se

comporte mai bine sau mai rău la incendii. În funcţie de comportarea la foc

avem :

- materiale combustibile (polimeri, lemn),

- materiale greu combustibile (lemnul impregnat cu substanţe ignufuge),

- materiale necombustibile (nu ard dar se deformează prin pierderea

rezistenţei mecanice : oţel).

Conductivitatea termică este proprietatea materialelor de a permite

trecerea căldurii prin masa lor atunci când între feţele elementului de construcţie

există o diferenţă de temperatură.

Coeficientul de conductivitate termică redus dă unor materiale caracterul

de materiale izolante (în principiu, materiale care au volum mare de pori şi

12

densitate aparentă redusă). Deoarece apa are un coeficient de conductivitate

termică mai ridicat decât aerul (de circa 25 de ori) rezultă că materialele umede

sau saturate conduc mai bine căldura decât cele uscate (izolaţiile termice trebuie

menţinute uscate).

Materiale cu conductivitate termică ridicată sunt metalele (oţel, aluminiu,

cupru – aşezate în ordinea crescătoare a conductivităţii termice).

Dilatarea termică este creşterea dimensiunilor şi a volumului matrialului

prin încălzire. Coeficientul de dilatare liniară (α) reprezintă alungirea (Δl)

unităţii de lungime pentru o creştere a temperaturii cu un grad :

(grad-1) 1.17

în care : l0 - lungimea la începutul încălzirii

ΔT - creşterea de temperatură.

Similar se defineşte coeficientul de dilatare volumică (γ) :

(grad-1) 1.18

Din punctul de vedere al dilatării termice există materiale izortope (se

dilată la fel în toate direcţiile) şi materiale anizotrope.

Prin solicitări termice repetate materialul poate ceda prin oboseală

termică.

Pentru unele materiale fragile se pune problema rezistenţei la şoc termic

(sticlă, ceramică, roci monominerale - marmura).

Rezistenţa la şoc termic este mare la materialele cu coeficienţi de dilatare

reduşi şi cu structură omogenă.

13

1.3 PROPRIETĂŢI FIZICO-MECANICE ALE MATERIALELOR

1.3.1 Generalităţi

Rezistenţa mecanică a unui material este capacitatea acestuia de a rezista

la tensiunile interioare (eforturi) care apar în structură ca urmare a încărcărilor

exterioare.

Încărcările, în cadrul încercărilor de laborator, se aplică distructiv sau

nedistructiv, pe epruvete de formă şi dimensiuni standardizate, cu maşini şi

echipamente standardizate.

Valorile rezistenţelor mai depind şi de viiteza de aplicare a înărcărilor

(viteză mică - încărcări statice, viteză mare - încărcări dinamice) şi de existenţa

sau inexistenţa frecării între epruvetă şi platanele maşinii de încercări (presei).

Efortul unitar care apare ca urmare a aplicării încărcărilor exterioare este

efort norma l(σ) şi efort tangenţial (τ). În solicitările simple (compresiune,

tracţiune) ele se determină prin raportul între forţa care acţionează (F) şi

secţiunea iniţială a epruvetei (S0) :

(N/mm2; daN/cm2; MPa) 1.19

Relaţia de transformare a unităţilor de măsură este :

1N/mm2 = 1MPa = 10daN/cm2

1.3.2 Deformaţii mecanice

În urma solicitărilor mecanice materialele îşi modifică forma sau

dimensiunile (uneori, ambele). Aceste modificări se numesc deformaţii

mecanice.

Se pot întâlni următoarele tipuri :

-deformaţii elastice,

-deformaţii plastice,

14

-deformaţii văscoase,

-deformaţii mixte (elasto - plastice, etc).

După mărimea deformaţiilor produse înainte de rupere există :

- materiale tenace - cu deformaţii plastice mari înainte de rupere

(cupru, aluminiu, oţeluri de mică rezistenţă, etc),

- materiale fragile - cu deformaţii foarte mici înainte de rupere

(fonta, oţelurile de mare rezistenţă, sticla, piatra, betonul, etc).

Notă. Unele materiale poroase sunt influenţate de umiditate şi pot suferi

deformaţii de contracţie - umflare. Contracţiile se produc la uscarea materialului

şi dau întinderi în structura materialului. Umflările se produc prin creştere

umidităţii şi dau compresiuni în structura materialului.

Deformaţiile materialului prin contracţioe-umflare se exprimă în mm/m.

Exemple de materiale care suferă asemenea deformaţii : lemnul, betonul,

etc.

Deformaţia elastică este reversibilă şi dispare la încetarea acţiunii forţei

exterioare.

Deformaţia plastică este ireversibilă deoarece în structura materialului se

produc ruperi ale legăturilor chimice şi modificări ale ordinii particulelor

constituente.

In practică orice deformaţie elastică este însoţită de o minimă deformaţie

plastică. Limita de elasticitate este solicitrea până la care deformaţia elastică

predomină iar cea plastică este foarte redusă şi în limite acceptate (la metale, de

exemplu, 0,01% din deformaţia totală).

În procesul de deformaţie elastică se au în vedere :

- alungirea specifică longitudinală (sau scurtarea specifică (la

compresiune) :

1.20

15

în care : Δl - alungirea,

l0 - lungimea iniţială.

- contracţia specifică transversală (sau dilatarea) :

1.21

în care : Δb - îngustarea secţiunii,

b0 - lăţimea iniţială a secţiunii.

- modulul de elasticitate (Young) :

1.22

în care : σe - efort uniotar la limita de plasticitate

E - efortul necesar producerii unei deformaţii longitudinale

unitare

Relaţia

σ =E ∙ ε 1.23

este numită legea lui Hooke.

- modulul de elasticitate transversal :

1.24

16

Fig.1.1 Deformarea transversală a materialului

şi determinarea modulului de elasticitate transversal

in care : τ - efort unitar tangenţial,

φ - deformaţie unghiulară specifică (variaţia unghiului de 900

din structură).

- coeficientul lui Poisson (sau coeficientul de contracţie) :

1.25

După valorile constantelor elastice E, G, μ, măsurate pe diferite direcţii,

materialele se pot împărţi în :

- materiale anizotrope - se comportă diferit pe diferite direcţii (au

stratificaţe, inele, fibre; de exemplu : rocile sedimentare, lemnul),

- materiale izotrope - au o comportare elastică identică pe toate direcţiile

(structură amorfă sau cristalină foarte fină; de exemplu : oţelul, sticla,

cuprul, cauciucul, etc).

Deformaţiile plastice apar la solicitări care duc la depăşirea limitei de

elasticitate (proporţionalitate). Sunt deformaţii permanente, care rămân şi după

încetarea acţiunilor exterioare şi se datorează ruperii structurii interne şi

repoziţionării particulelor materialului. Trebuie remarcat că schimbarea de

formă nu duce la distrugerea materialului.

Se defineşte fluajul ca o deformaţie plastică produsă fără depăşirea limitei

de elasticitate dar sub acţiunea de lungă durată a încărcărilor. Pentru beton,

deformarea sub propria greutate şi sub încărcări exterioare, în timp îndelunga,

se numeşte curgere lentă.

17

Deformaţiile vâscoase se mai numesc şi deformaţii de curgere şi sunt

specifice corpurilor vâscoese, cu structură amorfă (de exemplu : bitumul la

anumite temperaturi, înainte de topire, mortarul sau betonul proaspăt, etc).

Curbe caracteristice efort - deformaţie

Fig. 1.2 Încercarea la tracţiune pe oţel moale

În mod tradiţional, comportarea materialelor la solicitări mecanice se

studiază cu ajutorul diagramei efort - deformaţie (σ - ε) la solicitarea de

întindere (mai rar compresiune).

Pentru materialele tenace diagrama ar putea avea aspectele din figurile

1.2, 1.3, 1.4.

18

Fig. 1.3 Încercarea la tracţiune pe Cu sau Al

Pentru materialele cu rupere fragilă diagrama are aspectul următor:

Fig. 1.4 Încercarea la tracţiune pe fontă, sticlă sau beton

Trebuie precizat că modul de rupere al aceluiaşi material se poate

schimba în funcţie de viteza de încărcare a probei (epruvetei) şi de temperatură.

In figura 1.2 se pot observa toate fazele comportării materialului pe

durata încărcării (întindere) :

- punctul 1 - σ p – limita de proporţionalitate (E variază cu 10%),

19

- punctul 2 - σ e – limita de elasticitate (deformaţie plastică de 0,01% din

deformaţia maximă – numită şi σ001),

- punctul 3 - σ c – limita de curgere (se produc deformări neproporţionale

de 0,2%),

- între punctele 3 şi 3′ se produce curgerea la efort constant iar din

punctul 3′ începe ecruisarea (o nouă aşezare a structurii care permite

creşterea efortului unitar până la valoarea maximă σ max – punctul 4),

- punctul 5 - σ r – reprezintă efortul convenţial de rupere ( el este sub

valoarea σ max doar pentru că raportarea se face la secţiunea iniţială a

epruvetei) ; în mod real ruperii îî corespunde punctul 5′.

1.3.3 Încercări mecanice distructive

Încercările mecanice distructive sunt cele care se încheie cu distrugerea

epruvetei. În funcţie de viteza de încărcare ele pot fi statice sau dinamice

(vitezele sunt prevăzute în normativele pentru fiecare material). În probele

unice, încărcarea se aplică de la valoarea zero la cea de rupere iar în alte cazuri

ea se aplică sub forma unor cicluri de încărcare - descărcare care merg până la

valori inferioare încărcării care ar putea rupe în mod direct proba (se numesc

încărcări ciclice şi au rolul de a permite constatarea comportării materialului la

oboseală mecanică).

Rezistenţa la compresiune statică

Se realizează la presă, prin aplicarea uniformă a forţei (F) până la ruperea

epruvetei cu secţiunea iniţială S0 :

(daN/cm2 ; N/mm2 ; MPa) 1.26

20

Rezistenţa la intindere statică

Se aplică o întindere axială (F) la maşina universală de încercare (presă)

până la ruperea epruvetei (secţiunea S0):

(daN/cm2 ; N/mm2 ; MPa) 1.27

Rezistenţa la încovoiere statică

Epruveta se poziţionează orizontal, pe două reazeme şi este încărcată

perpendicular pe axa longitudinală.

Fig 1.5

1.28

în care : M - momentul încovoietor

w - modulul de rezistenţă

În cazul betonului se poate determina rezistenţa la întindere prin

încovoiere, descrisă mai sus cu relaţia (empirică - experimentală):

1.29

21

Duritatea se determină prin aplicarea unei forţe constante F asupra unei

bile (Brinell), piramide (Vickers) sau asupra unui con (Rockwell) din material

foarte dur (oţel, diamant) în contact cu faţa materialului de studuiat (pregătită

prin polizare).

Duritatea este raportul între forţa aplicată F şi suprafaţa interioară a

amprentei lăsată pe materia l(Ab).

De exemplu, duritatea Brinell se determină cu relaţia :

; 1.30

în care : Ab - aria calotei sferice,

D - diametrul bilei,

d - diametrul amprentei (d ≤ D).

Duritatea se poate exprima şi prin scara convenţională Mohs elaborată pe

principiul zgîrîerii :

Tab. 1.2

Indice Mohs Material1 talc, cretă2 ghips3 calcit, anhidrit4 fier5 apatit, fier6 ortoclar, sticla7 cuarţ8 topaz9 corund10 diamant

Se mai pot cita şi metode de determinare a densităţii după Poldy (vezi la

capitolul Metale) şi după Shore.

Rezistenţa la compresiune dinamică (prin şoc)

22

Pentru determinarea acestei caracteristici a materialelor de construcţie se

lasă să cadă asupra epruvetei E (cub, cilindru, placă) o greutate G, de la

înălţimea h.

Fig 1.6

Rezistenţa la compresiune prin şoc este dată de raportul între lucrul

mecanic excitat de greutatea G (prin căderi repetate până la distrugerea probei )

şi volumul epruvetei (V) :

1.31

1.32

Rezistenţa la încovoiere prin şoc (rezilienţă)

Asupra unei epruvete (E) paralelipipedice (pe care s-a practicat o slăbire

de secţiune în formă de V sau U) se lasă să cadă un pendul greu.

Rezistenţa la încovoiere prin şoc (Kh) este raportul între lucrul mecanic

efectuat de ciocanul pendulul de greutate G pentru a rupe epruveta cu secţiunea

A.

23

Fig 1.7 Ciocanul Charpy şi forma epruvetelor

1.33

Aplicarea loviturii se face pe faţa epruvetei opusă zonei prelucrate (cu

slăbire).

Încercări cu caracter ciclic

Cea mai reprezentativă încercare din această categorie este rezistenţa la

oboseală.

Proba (epruveta ) supusă la această încercare este încărcată şi descărcată

ciclic, după o lege bine definită (de obicei sinusoidală; pot fi şi cicluri oscilante,

pulsatorii sau alternante). Un exemplu practic de solicitare la oboseală este

modul în care sunt solicitate grinzile unui pod, structura unei maşini unelte, etc.

Sub acţiunea solicitărilor ciclice, în structura materialului apar

transformări lente şi continui. La anumite materiale (de exemplu la beton) se

dezvoltă şi se extinde treptat un sistem de microfisuri. În timp rezistenţa

materialului scade, ajungându-se în anumite limite ale solicitărilor, chiar la

ruperea epruvetei sau a elementului de construcţie studiat (se pot studia

prefabricate sub formă de grinzi, plăci, etc).

Ruperea prin oboseală se produce la eforturi mai mici decât cele

corespunzătoare încercărilor distructive statice, uneori chiar sub limita de

elasticitate şi fără deformaţii plastice.

24

Numărul de cicluri pe care îl poate suporta materialul până la cedare se

defineşte ca anduranţă.

Există totuşi un efort limită (σl) sub a cărei valoare, oricâte cicluri s-ar

produce, materialul nu mai cedează prin oboseală.

Rezistenţa la uzură este o altă proprietate a materialelor (de exemplu :

pardoseli, drumuri) care se determină printr-o încercare cu caracter ciclic.

Epruveta este apăsată cu o forţă standard pe un disc metalic în rotaţie. Pe

disc se presară material abraziv (de exemplu nisip silicios) şi se execută un

număr standardizat de rotaţii (cicluri) în funcţie de material (fig. 1.8).

Fig. 1.8

Se apreciază rezistenţa la uzură cu relaţia :

1.34

în care : m - pierderea de masă a probei (kg),

A - suprafaţa supusă uzurii (în contact cu discul; m2).

1.3.4 Încercări nedistructive ale materialelor

Aceste încercări permit apreciarea proprietăţilor fizico-mecanice ale

materialelor fără distrugerea epruvetelor sau a elementelor de construcţie

studiate. Din acest motiv se pot utiliza şi pe construcţii aflate în exploatare.

25

Totuşi ele sunt considerate metode orientative, de control preliminar sau pentru

urmărirea în timp a construcţiilor.

Se folosesc mai multe categorii de încercări nedistructive :

a) incercări mecanice,

b) incercări acustice,

c) incercări atomice,

d) incercări electrice şi electronice.

a) Metodele mecanice de încercare se bazează pe interdependenţa între

rezistenţa mecanică şi duritate. Se folosesc două metode mecanice : metoda

amprentei (asemănătoare metodei de la determinarea durităţii) şi metoda

reculului (un berbec metalic, proiectat cu o forţă dată pe suprafaţa materialului,

suferă un recul în funcţie de duritatea şi rezistenţa mecanică a materialului). În

ambele cazuri aparatele folosite se numesc sclerometre. În funcţie de amprenta

lăsată pe faţa materialului sau de reculul măsurat se citeşte rezistenţa mecanică

din nişte diagrame de etalonare (sau se poate calcula).

b) Metoda acustică constă în străbaterea epruvetei de către un impuls

ultrasonor şi măsurarea vitezei acestuia în material. În funcţie de această viteză

se poate aprecia rezistenţa mecanică (material compact - viteză mare - rezistenţă

mecanică ridicată; există curbe de etalonare sau tabele de corelaţie rezistenţă -

viteză a ultrasunetelor în material).

Viteza sunetului în aer este de 340 m/s iar în diverse materiale solide ea

este cu atât mai mare cu cât rezistenţa este mai mare, putând ajunge la 5000m/s.

Este bine ca materialele poroase să fie uscate deoarece porii saturaţi cu apă ar

putea lăsa impresia unei rezistenţe mai mari (ultrasunetele se propagă mai

repede în apă decât în aer).

c) Metoda atomică constă în utilizarea unui fascicul de radiaţii γ, x sau

neutroni rapizi. Aceste radiaţii interacţionează cu atomii materialului

(asemănător cu radiografiile medicale). Se pot determina următoarele

26

caracteristici : densitatea, umiditatea, mărimea defectelor de material, poziţia

armăturilor în beton, dozajul de bitum în betonul asfaltic, etc.

d) Metodele electrice sau electronice permit determinări ale eforturilor şi

deformaţiilor, modulilor de elasticitate, diametrului şi poziţiei armăturilor în

beton, etc.

De exemplu, eforturile şi deformaţiilor pot fi studiate cu mărci

tensometrice a căror rezistenţă electrică variază cu alungirea sau comprimarea.

Curentul care trece prin mărcile tensometrice, plasate pe suprafaţa epruvetei sau

elementului de construcţie supuse încercării, variază şi este măsurat cu nişte

aparate electronice numite punţi tensometrice.

Pentru alte caracteristici metodele variază de la un tip de material la altul.

CAP. 2 PIATRA DE CONSTRUCŢII

27

2.1 NOŢIUNI GENERALE. TIPURI DE ROCI

2.1.1 Mineralele

Mineralele sunt substanţe naturale, în general solide, omogene din punct

de vedere fizico-chimic, care se formează în interiorul sau la suprafaţa scoarţei

terestre.

În natură mineralele pot avea structură :

- cristalină (particulele constituente, cristalele, sunt aranjate conform

unor reguli de simetrie);

- amorfă (particulele constituente sunt dispuse dezordonat).

Mineralele principale care intră în componenţa rocilor sunt : cuarţul

(SiO2), feldspaţii, mica, silicaţii feromagnezieni, calcitul, magnezitul, dolomitul,

ghipsul.

2.1.2 Rocile

Rocile sunt asociaţii de minerale. Din ele este alcătuită scoarţa terestră.

Clasificarea rocilor se poate realiza după mai multe criterii :

a) geneză :

- roci magmatice sau eruptive;

- roci sedimentare;

- roci metamorfice;

b) structură :

- holocristaline (complet cristalizate);

- hemicristaline (parţial cristalizate, parţial amorfe);

- amorfe;

c) textură (modul de aranjare în spaţiu):

- neorientată (masivă);

- stratificată (straturile fiind alcătuite din aceleaşi minerale);

- şistoasă (straturi din minerale diferite).

28

d) mărimea cristalelor :

- fenocristale (>1 mm);

- microcristale (1 μm – 1 mm);

- criptocristale (<1 μm).

e) densitatea aparentă şi rezistenţa la compresiune :

- grele - ρa > 1800 kg/m3 şi Rc = 20 – 100 N/mm2

- uşoare - ρa < 1800 kg/m3 şi Rc = 4 – 15 N/mm2

Roci magmatice. S-au format în urma solidificării magmei. În funcţie de

adâncimea la care s-a produs solidificarea magmei, aceste roci se clasifică

astfel :

- roci intrusive (de adâncime). Datorită solidificării lente a magmei se

caracterizează printr-o structură holocristalină formată din cristale

mari şi textură masivă, neorientată. Din această grupă fac parte

granitele, granodioritele, sienitele, dioritele, gabrourile, diabazul.

- roci filoniene (de mică adâncime). Au luat naştere prin răcirea mai

puţin uniformă a magmei în apropierea suprafeţei litosferei. Din

această cauză sunt alcătuite din amestecuri de cristale de diferite

mărimi. Reprezentative pentru aceste roci sunt dacitele filoniene şi

porfirul.

- roci efuzive (de suprafaţă). Din cauza vitezei de răcire mari a magmei,

acestea se caracterizează printr-o structură holocristalină sau

hemicristalină (parţial cristalizate, parţial amorfe) sau numai prin

structură amorfă. Principalele roci efuzive sunt riolitele, dacitele

efuzive, trahitele, andezitele, bazaltele.

În timpul erupţiei vulcanilor, datorită răcirii bruşte a lavei şi a degajării de

gaze şi vapori, se formează roci cu structură vitroasă şi foarte poroasă, cum sunt

lavele vulcanice, piatra ponce, cenuşile şi tufele vulcanice. Aceste roci se

utilizează ca materiale de izolare termică, ca agregate uşoare sau ca adaosuri

hidraulice.

29

Roci sedimentare. După geneză se împart în :

# roci detritice . Sunt formate prin depunerea materialului rezultat în urma

dezagregării şi alterării altor roci preexistente. Sub acţiunea unor agenţi

fizici (variaţii de temperatură, vânt, îngheţ), chimici şi biologici rocile

preexistente se fisurează şi se sfărâmă. Bucăţile de rocă astfel rezultate

pot fi transportate şi sedimentate în timpul transportului. În acest mod se

formează depozite de granule necimentate între ele, rezultând roci

sedimentare necimentate :

grohotişuri (granule cu muchii vii);

prundişuri (granule cu muchii rotunjite);

nisipuri (granule cu diametrul sub 8mm);

prafuri (granule cu diametrul sub 0.05mm);

argile (roci cu granulaţie foarte fină rezultate din degradarea

feldspaţiilor).

Prin golurile depozitelor de granule pot să pătrundă ape cu diverse

substanţe dizolvate sau în suspensie, care să precipite în goluri şi să lege

granulele, să le cimenteze, rezultând roci sedimentate cimentate :

breciile (din cimentarea grohotişurilor), pot fi utilizate ca piatră

de ornament;

conglomeratele (din cimentarea prundişurilor);

gresiile (din cimentarea nisipurilor), folosite ca piatră spartă,

plăci pentru pavarea construcţiilor, pavaje;

loessul (din cimentarea mâlurilor sau prafurilor).

# roci de precipitaţie. S-au format prin cristalizări şi depuneri din soluţii

saturate. Au compoziţie mineralogică simplă, predominant dintr-un

mineral. Tipuri :

ghips, folosit pentru fabricarea ipsosului sau ca adaos la

cimentul Portland;

30

anhidrit (cristalizări din bazine marine în urma evaporării apei),

folosit pentru fabricarea cimentului;

calcare, folosite pentru fabricarea varului, cimentului, ca piatră

de construcţii, placări, pietruiri, ca agregate;

travertin, folosit ca plăci pentru placări exterioare şi interioare;

dolomit, folosit ca agregat pentru fabricarea produselor

refractare;

magnezit, folosit la fabricarea produselor refractare.

# roci organogene . Sunt rezultate în urma depunerilor organice (vegetale

sau animale). Rocile organogene sunt următoarele :

calcare cochilifere, se folosesc ca agregate uşoare;

diatomitul, folosit ca adaos hidraulic la prepararea lianţilor;

tripoli, utilizat ca adaos hidraulic la prepararea lianţilor şi la

fabricarea materialelor izolatoare.

Roci metamorfice rezultă prin transformarea rocilor sedimentare şi

magmatice (eruptive) care, la un moment dat, se află în condiţii cu totul

deosebite de temperatură şi presiune faţă de cele în care s-au format. Textura

rocilor este şistoasă. Principalele roci metamorfice sunt :

gnaisurile (formate prin metamorfozarea rocilor eruptive),

sunt utilizate la placări de ziduri de sprijin, la pavaje, ca

agregate;

cuarţite (formate prin metamorfozarea gresiilor), folosite la

fabricarea produselor refractare;

marmură (prin metamorfozarea calcarelor), folosită la

placări interioare şi exterioare, scări, pardoseli, mozaic, etc.;

ardeziile (formate prin metamorfozarea argilei), folosite

pentru acoperişuri.

2.2 EXTRAGEREA PIETREI NATURALE

31

Procedeele de extragere depind de natura rocii, de forma zăcământului şi

de modul de utilizare.

După formă se împart în:

- roci masive (roci eruptive, metamorfice şi sedimentare); extragerea se

face manual (pentru roci stratificate), mecanic sau cu explozibil;

- depozite granulare (balastiere); extragerea se face cu excavatoare sau

prin hidromecanizare.

Piatra extrasă din carieră poate fi folosită în construcţii sub formă brută

sau după prelucrare iar materialele granulare pot fi spălate şi sortate.

2.3 MATERIALE DE CONSTRUCŢII DIN PIATRĂ NATURALĂ

Piatra naturală are o largă utilizare în construcţii, folosindu-se sub formă

de agregate pentru obţinerea mortarelor şi betoanelor, ca matrial de zidărie, la

lucrări de finisaje interioare şi exterioare, la lucrări de drumuri, căi ferate,

pentru umpluturi (prismuri descărcătoare), pentru paturi de fundare, pentru

filter, etc..

După modul de exploatare, materialele din piatră naturală se împart în

două mari grupe :

a) P roduse de balastieră .

Se extrag din depozite naturale de roci sedimentare necimentate. Se

prezintă sub formă de granule de diferite marimi şi se folosesc ca atare sau după

o prealabilă sortare pe fracţiuni (după mărimea granulelor) şi spălare.

În mod curent produsele de balastieră sunt denumite agregate naturale

grele, având densitatea în grămadă în stare afânată şi uscată de minim 1200

kg/m3.

În funcţie de mărimea granulelor se clasifică în :

32

- nisip – compus din granule 0-8 mm; (nisip fin: 0-1 mm, nisip mijlociu:

1-2 mm, nisip grăunţos: 2-4 mm şi 4-8 mm), se utilizează la

prepararea betoanelor şi mortarelor, ca strat filtrant etc.;

- pietriş – compus din granule 8-63 mm; poate fi sortat în sorturi: 8-16;

16-31,5; 31,5-6 3mm; se utilizează la prepararea betoanelor, la lucrări

de drumuri, la realizarea de filtre, etc.;

- bolovani – material cu granule de 63-160 mm;

- balast – amestec natural în limita sorturilor 0-31 sau 0-63 mm, folosit

la betoane de clase inferioare, etc.

b) Produse de carieră

Din categoria produselor de carieră fac parte :

- piatra brută – se foloseşte sub formă de bucăţi, aşa cum rezultă din

exploatarea carierelor, la executarea zidăriilor, zidurilor de sprijin,

fundaţiilor;

- piatra prelucrată se poate utilize sub următoarele forme :

- moloane – blocuri prelucrate pe feţele văzute, folosite pentru

zidărie;

- piatră de talie – blocuri de formă regulată cu toate feţele

prelucrate; se utilizează pentru zidării monumentale;

- plăci de piatră – utilizate la pardoseli şi placaje;

- detalii de arhitectură – blocuri prelucrate pentru socluri,

trepte, scări;

- pietre destinate îmbrăcăminţilor şi încadrărilor rutiere :

pavele, calupuri, borduri;

- piatra spartă : este folosită ca agregat natural sfărâmat artificial; se

obţine prin concasarea rocilor; în funcţie de mărimea granulelor

deosebim:

- filer – mărime maximă a granulelor 0,09 mm, folosit pentru

masticuri, betoane asfaltice;

33

- nisip de concasare - mărime maximă a granulelor 8 mm,

folosit pentru mortareşi betoane asfaltice, lucrări de drumuri,

filter, etc.;

- savură (0-8 mm) – pentru lucrări de drumuri;

- split (8-40 mm) – pentru lucrări de drumuri;

- criblură (4-40 mm) – rezultată din dubla concasare a rocilor;

se livrează în patru sorturi: 4-8 mm, 8-16 mm, 16-25 mm şi 25-

40 mm; se foloseşte pentru betoane asfaltice, lucrări de drumuri,

etc.;

- piatra spartă – se livrează în trei sorturi : 25-40 mm, 40-63

mm şi 63-90 mm; se foloseşte pentru betoane asfaltice, lucrări

de drumuri, pentru paturi de fundaţie şi prismuri descărcătoare;

- piatra de mozaic (0-31,5 mm).

2.4 CONDIŢII DE CALITATE IMPUSE PIETREI DE CONSTRUCŢII

Rocile din care provin şi se extrag materialele de construcţie trebuie să

aibă următoarele caracteristici :

- să prezinte structură uniformă şi compactă (examinare petrografică

conform normativului SR EN 12407-2002);

- să fie omogene din punct de vedere al compoziţiei mineralogice, să

nu prezinte tendinţe de alterare chimică sau degradare (examinare

petrografică conform normativului SR EN 12407-2002);

- să aibă absorbţie de apă redusă;

- să poată fi prelucrată uşor;

- să aibă rezistenţă la uzură mare şi uniformă în toată structura.

La piatra naturală se determină următoarele caracteristici :

- densitatea, densitatea aparentă, compactitatea, porozitatea

(conform SR EN 1936-2000);

34

- absorbţia de apă (conform SR EN 1925-2000);

- rezistenţa la compresiune şi rezistenţa la strivire (conform SR EN

1926-2000);

- rezistenţa la gelivitate (conform SR EN 12371-2002).

CAP. 3 AGREGATE PENTRU BETOANE ŞI MORTARE

3.1 GENERALITĂŢI

35

Agregatele sunt materiale granulare provenite din sfărâmarea naturală sau

artificială a rocilor sau obţinute prin alte procedee. Ele se utilizează la

prepararea mortarelor şi betoanelor precum şi la alte lucrări de construcţii.

Principalul act normative referitor la agregate este SR EN 13242-2003.

La acesta se adaugă normativele din seriile EN 932, EN 933, EN 1097, EN

1367 şi EN 1744.

Agregatele trebuie să provină din roci stabile, adică nealterabile la aer,

apă, radiaţie solară sau îngheţ. Nu se admit ca agregate în mortare şi betoane

materialele provenite din roci feldspatice sau şistoase.

Agregatele trebuie să fie inerte şi să nu conducă la efecte dăunătoare

asupra liantului folosit la prepararea mortarelor şi betoanelor.

3.2 CLASIFICAREA AGREGATELOR

Există mai multe criterii de clasificare :

a) În funcţie de mărimea granulelor :

- provenite din sfărâmarea naturală a rocilor (agregate de

balastieră) :

- nisip 0-8 mm

- pietriş 8-63 mm

- piatră mare 63-125 mm

- balast (amestec natural) 0-31,5 sau 0-63 mm

- provenite din sfărâmarea artificială a rocilor:

- filer 0-0,125 mm şi nisip de concasare 0-8 mm

- piatră spartă 8-63 mm

- piatră spartă mare 63-125 mm

b) În funcţie de natura lor avem :

- agregate minerale

- agregate organice

36

c) În funcţie de provenienţă există :

- agregate naturale (cele de mai sus)

- agregate artificiale (obţinute prin tehnologii industriale)

d) În funcţie de densitatea în grămadă în stare afânată şi uscată există :

- agregate uşoare - rg1200 kg/m3 (proiect EN 13055)

- agregate grele - rg1200 kg/m3

e) În funcţie de forma granulelor:

- agregate poliedrice (de balastieră, de concasare – mai ales

cele dublu concasate)

- agregate lamelare (de balastieră şi uneori de concasare)

- agregate aciculare (de concasare; nu sunt utilizabile în

mortare şi betoane de ciment)

f) În funcţie de compoziţia granulometrică se pot utiliza două tipuri de

agregate:

- cu granulozitate continuă (comţin toate clasele de

granulozitate (sau sorturile - după denumirea mai veche)

- cu granulozitate discontinuă (nu conţin toate clasele de

granulozitate până la granula maximă a agregatului folosit)

3.3 CARACTERISTICI GEOMETRICE

Se numeşte sortare, trecerea agregatelor printr-un set de site (ciururi)

standardizate (vezi şi EN 933-2/98).

Se numeşte clasă de granulozitate (sau granulară) agregatul care rămâne

între două site consecutive din seria standardizată. Se poate nota cu d/D (d – cea

mai mică dimensiune - a ochiurilor sitei inferioare; D – cea mai mare

dimensiune - a ochiurilor sitei superioare).

37

Se numeşte subdimensiune materialul care trece prin sita minimă şi

supradimensiune materialul care rămâne pe sita maximă dintre cele utilizate

pentru aprecierea granulozităţii agregatului.

Exiată trei posibile combinaţii de site (cu ochiuri pătrate) :

- seria de bază : 0; 1; 2; 4; 8; 16; 31,5 (32); 63 mm

- seria de bază + seria 1: 0; 1; 2; 4; 5,6 (5); 8; 11,2 (11); 16; 22,4; 31,5;

45; 56; 63; 90 mm

- seria de bază + seria 2: 0; 1; 2; 4; 6,3 (6); 8; 10; 12,5 (12); 14; 16; 20;

31,5; 40; 63; 80 mm.

Determinarea granulozitpţii (claselor de granulozitate d/D) se face

conform EN 933-1/97. Granulometria trebuie să respecte condiţiile din tabelul 2

din SR EN 13242/2003. Conform acestui tabel se definesc categoriile de

agregate (notate G) : GG (agregat grosier), GF (agregat fin) şi GA (agregat

amestec).

În tabelele 3 şi 4 din acest normativ sunt definite categoriile de toleranţe

pentru sortarea agregatelor grosiere (cu D/d 2) – GTG, a celor fine – GTF şi a

agregatelor amestec – GTA.

Forma agregatelor

Se studiază prin indicele de aplatizare (conform EN 933-3/97).

Agregatele se trec prin grătare standardizate şi rezultă % de treceri. Se utilizează

mai ales pentru agregatele grosiere.

Indicele de aplatizare (între 20% şi 50%) este exprimat conform

tabelului 5 din normativ şi este notat FL 20; FL 35; FL 50; FLDECLARAT sau FLNR

(când nu se solicită).

Se poate solicita şi indicele de formă (conform EN 933-4/99). Se exprimă

conform tabelului 6 din normativ şi se notează SL (SL20, SL40, SL55, SLDECLARAT,

SLNR).

Procentul de particule sfărâmate sau sparte din totalul particulelor

rotunjite din agregatele grosiere se determină conform EN 933-5/98. Se notează

38

– conform tabelului 7 din normativ – cu litera C şi există următoarele categorii :

C90/3, C50/10, C50/30, … etc.

Tab. 3.1 (tab. 7 din SR EN 13242-2003)

Fracţiunea de masă de particule sfărâmate sau zdrobite (%)

Fracţiunea de masă de particule total rotunjite

(%)

Categoria (C)

90-100 0-3 C90/3

50-100 0-10 C50/10

50-100 0-30 C50/30

- 0-50 CNR/50

- 0-70 CNR/70

Valoarea declarată Valoarea declarată CDECLARAT

Nu se solicită Nu se solicită CNR

Conţinutul de părţi fine pentru agregatul grosier, fin sau mixt (categoria

este notată cu f, conform tabelului 8 din normativ; de exemplu : f2, f4,

fDECLARAT, fNR când nu se solicită).

La cerere se pot studia eventualele efecte negative ale părţilor fine (mai

ales dacă ele reprezintă peste 3% din masă).

3.4 CARACTERISTICI FIZICE

Rezistenţa la fragmentare a agregatului grosier se determină prin

coeficientul Los Angeles (conform EN 1097-2/98). În funcţie de coeficienţii LA

agregatele se impart în categorii conform cu tabelul 9 din normativ. De

exemplu: LA20, LA25, LA30, LA35, LA40, LA50, LA60, LADECLARAT, LANR (când nu

se solicită). Proba LA se realizează prin uzura agregatelor într-un tambur rotitor,

39

în prezenţa a 11 bile din oţel. Urmează cernerea şi exprimarea procentuală a

materialului sfărâmat.

Rezistenţa la fragmentare se poate determina şi cu metoda prin impact

(un ciocan cade de la o înălţime de 370 mm de 10 ori asupra probei). Urmează

cernerea şi exprimarea procentuală a materialului sfărâmat. Categoriile în care

se împart agregatele conform încercării prin impact se notează SZ. De

exemplu : SZ18, SZ22, SZ26, SZ32, SZ35, SZ38, SZDECLARAT, SZNR (când nu se

solicită încercarea).

Rezistenţa la uzură a agregatului grosier se determină cu aparatul micro-

Deval, conform EN 1097-1/96. Aparatul constă în 1 - 4 cilindrii orizontali care

se pot roti. În cilindrii se introduc agregatele şi o cantitate de bile de oţel cu

diametrul de 10 mm. Numărul de rotaţii şi viteza de rotire sunt standardizate.

Urmează cernerea probei şi exprimarea procentuală a materialului sfărâmat.

Conform tabelului 11 din normativ, agregatele se impart – după coeficientul

micro-Deval (MDE), în mai multe categorii : MDE 20, MDE 25, MDE 50, MDE DECLARAT şi

MDE NR (când nu se solicită).

Alte caracteristici fizice care se mai determină sunt : densitatea granulelor

şi absorbţia de apă (conform EN 1097-6/200).

3.5 CARACTERISTICI CHIMICE

Caracteristicile chimice care se studiază pentru agregate sunt (conform

EN 1744-1/98):

- cantitatea de sulfat solubil în acid (categorii notate cu AS),

- cantitatea totală de sulf (categoriile fiind notate cu S),

- determinarea altor constituenţi, care alterează stabilitatea şi întărirea

betonului, stabilitatea volumului şi compoziţiei zgurilor de furnal sau

de oţelărie,

- componenţii solubili în apă,

40

- impurităţile.

3.6 DETERMINĂRI PRIVIND DURABILITATEA

Se execută următoarele tipuri de determinări :

- acţiunea radiaţiei solare asupra rocilor bazaltice (rezistenţa

Sonnenbrand, notată SB şi determinată conform EN 1367-3/01 şi EN

1097-2/98),

- rezistenţa la îngheţ-dezgheţ (conform standardelor EN 1367-1/99 şi

EN 1367-2/98); categoriile sunt notate cu F,

- absorbţia de apă ( conform EN 1097-6/2000) ca probă legată şi de

rezistenţa la îngheţ-dezgheţ; categoriile sunt notate cu WA.

Standardul SREN 13242-2003 prevede şi metodologia de evaluare a

conformităţii calităţii agregatelor, controlul producţiei de agregate, notarea şi

descrierea acestora, marcarea şi etichetarea loturilor livrate către consummator.

3.7 ALTE STANDARDE PENTRU AGREGATE

Având în vedere diversitatea domeniilor de utilizare a agregatelor s-a

considerat necesară şi realizarea unor standarde specifice domeniilor respective.

Structura generală a acestor normative este asemănătoare cu SR EN 13242-

2003. Apar mici diferenţe, de cele mai multe ori referitoare la valori numerice

sau la anumite particularizări.

Trebuie menţionate următoarele normative:

- EN 12620-2003 – Agregate pentru betoane (este particularizat

nisipul la domeniul 0-4 mm, max 63 mm, filerul este definit de

limitele 0-0,125 mm şi între determinări apare şi conţinul de elemente

cochiliere),

- EN 13139-2003 – Agregate pentru mortare,

41

- EN 13043-2003 – Agregate pentru amestecuri bituminoase (mortare

şi betoane asfaltice),

- EN 13383-1/2003 – Anrocamente,

- EN 13055-2003 – Agregate uşoare.

În aceste normative mai sunt cerute, de la caz al caz, şi încercări ca :

- determinarea cantităţii de cloruri (la agregate de origine marină,

utilizabile după o spălare corespunzătoare şi după studiul atent al

compoziţiei chimice !) sau de CaCO3,

- determinarea stabilităţii volumice, cu diminuarea volumului prin

uscare (apropiată de determinarea anterioară a înfoierii nisipului),

- determinarea rezistenţelor la fragmentare, uzură, şlefuire sau

abraziune (datorată pneurilor cu crampoane).

3.8 AGREGATE MINERALE UŞOARE

Aceste materiale se caracterizează prin :

- densitate în grămadă în stare afânată 1200 kg/m3,

- structură poroasă şi permeabilitate mare la apă,

- rezistenţe mecanice, la îngheţ.dezgheţ şi conductivitate termică mici.

Sunt utilizate la obţinerea de mortare şi betoane uşoare, cu proprietăţi

termo şi fonoizolatoare.

După densitatea în grămadă în stare afânată se clasifică în:

- agregate foarte uşoare - ρg < 600 kg/m3

- agregate mijlocii - ρg 600 - 900 kg/ m3

- agregate uşoare - ρg 900 - 1200 kg/ m3

a) Agregatele uşoare naturale provin din roci magmatice provenite

din solidificarea magmei în prezenţa vaporilor de apă :

- piatra ponce – formată prin solidificarea magmei în prezenţa

vaporilor de apă sau a gazelor;

42

- scoria bazaltica – formată prin răcirea bruscă a magmei (lavei)

vulcanice în prezenţa vaporilor de apă;

- tuful vulcanic – format din depozite de cenusă vulcanică,

cimentate natural cu calcar şi argilă;

- diatomitul – provenit din acumularea scheletelor de diatomee (cu

conţinut bogat în silice – SiO2).

b) Agregatele uşoare artificiale reprezinta produse industriale

secundare (zgură de furnal, spărturi ceramice, steril ars, cenusă de

termocentrala) sau sunt fabricate special (perlit expandat) :

- zgura de furnal topită este racită brusc cu vapori de apă sub

presiune sau cu aer umed şi introducere în bazine cu apă; se obţine

astfel fie o expandare, fie o granulare.

- agloporitul se obţine prin arderea unor sterile de la minele de

cărbune sau de la prepararea cărbunilor sau a unor cenuşi de

termocentrala bogate în materiale combustibile (cu resturi de

cărbune);

- spărturile ceramice sunt sfarâmaturi de produse ceramice

(cărămizi, tigle, tuburi de drenaj) ce pot fi utilizate în betoane ca

înlocuitor de pietriş;

- granulitul este obţinut prin expandarea argilei bogate în Fe2O3 prin

încălzire la 11000 C; produsul se obţine sub formă de granule

sferice cu suprafaţa vitrificată şi structură poroasă; se livreaza pe

sorturi şi se utilizează la prepararea betoanelor uşoare de

umplutură, pentru betoane uşoare portante şi pentru. betoane

armate si precomprimate;

- perlitul expandat se obţine prin expandarea rocii perlit natural

(rocă vulcanică sticloasă, cu un conţinut ridicat de alcalii şi apa şi

cu structură stratificată lamelară sau fibroasă); se prezintă sub

43

formă de nisip cu granule sub 5 mm. şi se utilizează ca agregat

pentru mortarele şi betoanele termoizolante.

3.9 AGREGATE ORGANICE

Aceste materiale se pot împărţi în două clase :

a) agregate organice naturale (deşeuri vegetale) : talaş, rumeguş,

coji de orez. Acestea, înainte de a fi folosite se mineralizează cu

clorură de calciu, sulfat de fier, hidroxid de calciu etc., cu

scopul evitării degradării prin putrezire şi a măririi aderenţei cu

pasta de ciment.

b) agregate organice artificiale sunt obţinute prin expandarea

compuşilor macromoleculari tip stiropor, ampora, deşeuri de

cauciuc, etc.

CAP. 4 LIANŢI ANORGANICI ( MINERALI )

4.1 NOŢIUNI GENERALE

44

Lianţii sunt materiale naturale sau artificiale pulverulente care, prin

amestecare cu apă sau cu soluţii apoase ale unor săruri, dau o pastă plastică care

cu timpul, se întăreşte sub acţiunea unor procese fizico-chimice, transformându-

se înrt-un corp rigid cu aspect de piatră.

Lianţii se folosesc la legarea între ele a materialelor granulare (nisip,

pietriş, etc.) sau a materialelor unitare (cărămizi, plăci, blocuri, etc) în vederea

obţinerii diferitelor elemente de construcţii.

Pentru a corespunde scopului propus, lianţii trebuie :

- să adere cât mai bine la materialele pe care le leagă;

- să se întărească într-un timp relativ scurt;

- după întărire să nu prezinte variaţii mari de volum care să

compromită stabilitatea elementelor de construcţii.

Lianţii anorganici se pot clasifica conform schemei următoare :

- lianţii nehidraulici (aerieni) sunt lianţi care se întăresc în mediu

uscat iar după întărire nu rezistă la acţiunea apei. Aceşti lianţi pot fi

naturali sau artificiali.

- lianţii hidraulici se întăresc în mediu umed sau chiar în apă iar

după întărire rezistă în efectul dizolvant al apei, care nu modifică

forma interioară a pietrei rezultate. Aceşti lianţi pot fi unitari sau

amestecaţi.

Lianţii unitari sunt lianţii care se obţin prin măcinarea unui singur produs,

cu maxim 5% adaosuri.

Lianţii amestecaţi (micşti) provin din lianţi unitari în care, la măcinare, se

introduc diferite adaosuri active (zgură metalurgică, tufuri vulcanice, cenuşă de

termocentrală) al căror proporţie variază între 5 şi 85% din masa liantului.

Lianţii clincherizaţi rezultă prin arderea amestecurilor de materii prime la

temperaturi la care apar topiri parţiale. La răcire, topitura se solidifică în porii

produsului ars, conferindu-i o structură compactă numită clincher (cu porozitate

totală mai mică de 8% ).

45

Aceşti lianţi se numesc cimenturi şi sunt formaţi din amestecuri complexe

de silicaţi, aluminaţi şi aluminoferiţi de calciu.

Dacă în amestecul complex predomină silicaţii de calciu, lianţii se

numesc cimenturi Portland sau silicioase, iar dacă predomină aluminaţii de

calciu, lianţii se numesc cimenturi aluminoase.

Lianţii neclincherizaţi se obţin prin arderea amestecurilor de materii

prime la temperaturi inferioare celei la care s-ar produce clincherizarea.

4.2 LIANŢII NEHIDRAULICI

4.2.1 Lianţi nehidraulici naturali - argilele

4.2.1.1 Caracteristici generale. Compoziţie şi clasificare

Argilele sunt alcătuite preponderent din hidrosilicaţi de aluminiu cu

compoziţia chimică variabilă reprezentată prin formula generală:

m Al2O3 ∙ n SiO2 ∙ p H2O 4.1

În natură, argilele s-au format în urma dezagregării feldspaţilor din rocile

eruptive, sub acţiunea apelor carbonatate sau prin precipitarea solurilor

coloidale de silice şi alumină din apele termale.

În funcţie de mineralul care predomină se deosebesc mai multe tipuri de

argile, şi anume:

- argile caolinitice, în care predomină mineralul denumit caolinit –

Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2H2O 4.2

- argile montmorilonitice, în care predomină , montmorilonitul –

46

Al2O3 ∙ 4SiO2 ∙ H2O + nH2O 4.3

4.2.1.2 Proprietăţile argilelor

a) Argilele caolinitice se caracterizează prin plasticitate mică şi prezintă

interes pentru industria ceramică.

b) Argilele montmorilonitice sunt active din punct de vedere chimic şi

sunt indicate pentru folosirea ca lianţi.

Argilele sunt formate din particule lamelare de maximum 5μ, cu un

puternic caracter hidrofil. Datorită structurii lamelare şi caracterului hidrofil,

argilele îşi modifică foarte mult volumul la variaţia umidităţii mediului

înconjurător.

Pentru reducerea sensibilităţii argilelor la variaţia umidităţii, precum şi

pentru mărirea rezistenţelor lor mecanice, se utilizează diferite metode de

stabilizare.

4.2.1.3 Stabilizarea argilelor

Mecanismul de stabilizare al argilelor se explică pe baza unor

particularităţi structurale ale argilelor.

Astfel, particulele de argilă, reprezentând frânturi din reţeaua cristalină,

posedă la suprafaţa lor sarcini electrice negative (valenţe nesatisfăcute).

Datorită potenţialului electric negativ, argilele se comportă ca un macro

anion.

În prezenţa apei care conţine dizolvate diferite săruri, argila îsi

neutralizează sarcina electrică negativă, prin adsorbţia de cationi (K+, Na+, Mg2+,

Ca2+, Al3+, etc).

Capacitatea de adsorbţie a cationilor este selectivă putând fi exprimată

prin seria : Mg2+ > Ca2+ > K+ > Na+.

Cationii adsorbiţi de argilă prezintă tendinţa de hidratare (atrag

moleculele de apă) şi datorită acestui fapt, în jurul particulelor de argilă se

47

formează pelicule de apă. Formarea peliculelor de apă în jurul granulelor de

argilă explică plasticitatea lor. Peliculele de apă funcţionează ca lubrifianţi şi

totodată asigură legătura dintre particulele de argilă. Mărimea peliculelor de apă

depinde de natura argilei şi de a cationilor adsorbiţi.

Grosimea peliculei apoase se reduce cu creşterea valenţei cationilor din

complexul adsorbit, conform seriei : Li+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ > Al3+ >

Fe3+.

Rezultă că prin înlocuirea cationilor monovalenţi din complexul adsorbit

cu cationi bi şi trivalenţi se reduc peliculele de apă adsorbită, ceea ce duce la

micşorarea plasticităţii argilelor şi implicit la scăderea contracţiei la uscare şi a

tendinţei de fisurare.

Metode de stabilizare a argilelor

În funcţie de procesele preponderente în urma cărora se realizează

stabilizarea argilei, metodele utilizate se clasifică în :

1.Metode fizice :

a) stabilizarea cu degresanţi constă în introducerea în masa argiloasă a

diferitelor substanţe degresante : nisip, şamotă, paie, rumeguş, cenuşă,

coji de orez, etc.

În prezenţa siobstanţelor degresante, peliculele apoase se reduc, ceea ce

duce la scăderea plasticităţii şi a contracţiei la uscare.

Argilele stabilizate cu degresanţi se folosesc la confecţionarea blocurilor

de zidărie (chirpici), realizarea mortarelor (sau pastelor) de zidărie, executarea

zidurilor monolite (vălătuci).

Elementele de construcţii executate trebuie ferite de acţiunea directă a

apei şi a precipitaţiilor.

b) stabilizarea prin hidrofobizare se realizează cu ajutorul substanţelor

tensioactive (răşini, gudroane, bitumuri).

Aceste substanţe, în contact cu argila (care este hidrofilă), se orientează

cu capătul hidrofil spre argilă şi cu cel hidrofob spre exterior, formând pe

48

suprafaţa argilei un filtru hidrofob, datorită căruia, argila devine mai puţin

sensibilă la acţiunea apei.

Argilele stabilizate prin hidrofobizare se folosesc la executarea straturilor

rutiere, în construcţii hidrotehnice şi la impermeabilizarea canalelor de irigaţie

(cu straturi sau prin sedimentare).

2.Metode chimice :

a) stabilizarea prin schimb ionic se bazează pe proprietatea argilei de a

substitui unii ioni din complexul adsorbit, care formează pelicule

apoase groase în jurul granulelor, cu alţi ioni care reduc peliculele

respective.

În practică pentru stbilizarea argilei după această metodă se folosesc

substanţe care în apă eliberează ioni de Ca2+, ca de exemplu clorură de calciu,

var gras, cenuşă, zgură, ciment Portland, etc. Mai des se utilizează cimentul

Portland şi varul.

Pământurile argiloase stabilizate cu var (4-8%) se utilizează mai ales la

executarea terasamentelor şi a drumurilor cu trafic redus.

Pământurile argiloase stabilizate cu ciment (5-15%) se utilizează la

executarea şoselelor cu trfic redus şi a fundaţiilor şoselelor de mare trafic.

b) stabilizarea cu silicat de sodiu (sticlă solubilă). Argilele care conţin

calcar fin în masa lor pot fi stabilizate cu soluţie de silicat de sodiu

(Na2SiO3 ).

Această metodă se poate aplica fie prin amestecarea directă a argilei cu

soluţie de silicat de sodiu înainte de punerea în lucrare, fie prin injectarea

silicatului de sodiu în terenurile care urmează a fi stabilizate.

c) stabilizarea prin electroosmoză se aplică în cazul terenurilor îmbibate

cu apă pe care sunt executate construcţii. Se aplică electrozi prin care

trece curent electric continuu. Apa migrează spre catod de unde este

îndepărtată.

49

d) stabilizarea cu compuşi macromoleculari (compuşi epoxidici, latex de

cauciuc, etc.). În principiu, metoda constă în traterea argilei cu un

monomer sau amestec de monomeri (sub formă de soluţii apoase cu

vâscozitate mică) care, în urma procesului de policondensare sau

polimerizare, formează în masa argiloasă un polimer rezistent şi

hidrofob.

Stabilizarea cu compuşi macromuleculari se aplică la diguri, baraje de

pământ, canale de irigaţii, impermeabilizarea şi consolidarea terenurilor de

fundaţie pentru diferite lucrări, la executarea structurilor rutiere, etc.

4.2.2 Lianţi nehidraulici artificiali

4.2.2.1 Lianţi pe bază de ghips (ipsosul)

Ghipsul este o rocă sedimentară de precipitaţie formată prin cristalizare

din bazine marine în urma evaporării apei.

În natură ghipsul (sulfat de calciu hidratat - CaSO4∙2H2O) apare sub două

variatăţi:

- impurificată - denumită ghips;

-pură - de culoare albă, numită alabastru (este folosită la

confecţionarea unor elemente ornamentale).

Zăcăminte de ghips se găsesc la Slănic şi Pucioasa (Prahova),

Câmpulung-Muscel (Argeş), Turda şi Aghireş (Cluj).

În industrie, în funcţie de temperatura de ardere a ghipsului se obţin lianţi

diferiţi, în care predomină un anumit podus, conform tabelului 4.1.

Tab. 4.1

Denumire Temperatura la care se

obţine,0C

Compoziţie chimică

Reactivitate în raport cu H2O

Ghips - CaSO4∙2H2O -Hemihidrat 95-150 CaSO4∙0,5H2O Priză rapidă

50

(substanţă de bază a ipsosului de construcţii)

Anhidrit 150-200 CaSO4 Priză rapidăAnhidrit insolubil

(component de bază al cimentului

anhidrit)

300-700 CaSO4 Face priză numai cu acticvatori

chimici

Ipsos de pardoseală

800-1200 x∙CaSO4+y∙CaOx > y

Priză lentă

4.2.2.1.1 Procesul de fabricaţie al ipsosului de construcţii şi de modelaj

Ipsosul de construcţii şi de modelaj se obţine prin deshidratarea parţială a

ghipsului la temperaturi ce nu depăşesc 2000C.

În cazul ipsosului de modelaj se foloseşte roca de ghips mai curată.

Componentul de bază al acestor ipsosuri este sulfatul de calciu hemihidrat

însoţit de cantităţi reduse de anhidrit solubil şi chiar de bihidrat.

Procesul tehnologic de obţinere a ipsosului de construcţii are următoarele

faze : extragerea materiei prime, transport, concasare, ardere (deshidratare),

măcinare, ambalare în saci de 50 Kg.

4.2.2.1.2 Priza şi întărirea ipsosului

Ipsosul amestecat cu apă se hidratează atât în stare solidă (în cazul

cristalelor buteroase), cât şi prin intermediul soluţiei şi trece în sulfat de calciu

hidratat, conform ecuaţiei :

CaSO4∙0,5H2O + 1,5H2O → CaSO4∙2H2O 4.4

Bihidratul rezultat se caracterizează printr-o solubilitate de circa 5 ori mai

mică decât a hemihidratului, ceea ce determină formarea rapidă a soluţiei

suprasaturate, din care bihidratul începe să cristalizeze sub forma unor cristale

51

foarte mici. În momentul în care cristalele de bihidrat sunt mici şi înconjurate cu

pelicule de apă, pasta este plastică şi uşor lucrabilă (figura 4.1).

Fig. 4.1

Hidratarea hemihidratului continuă, iar cristalele de bihidrat cresc destul

de repede şi se împâslesc, mărind frecarea interioară. Ca urmare pasta îşi pierde

treptat plasticitatea devenind rigidă.

Transformarea pastei plastice într-o masă solidă dar friabilă, se numeşte

priză. Priza se măsoară în unităti de timp şi se caracterizează printr-un început şi

un sfârşit de priză, care se determină cu ajutorul aparatului Vicat.

Liantul cu priza terminată este format dintr-o împâslire de cristale

aciculare, între care există o cantitate destul de mare de soluţie saturată de sulfat

de calciu bihidrat, care împiedică sudarea cristalelor între ele (figura 4.2).

Fig. 4.2

După priză, urmează fenomenul de întărire, caracterizat prin creşterea

rezistenţelor mecanice în timp şi care se datoreşte uscării produselor. Prin

evaporarea excesului de apă folosită la amestecare, dizolvatul cristalizează şi

sudează cristalele iniţiale între ele. În urma acestui fenomen, împâslirea de

52

cristale se transformă într-o masă de cristale concrescute (figura 4.3) care capătă

rezistenţă.

Fig. 4.3

Procesul de întărire continuă până la evaporarea completă a excesului de

apă. Practic evaporarea apei se termină după 7 zile, când rezistenţele mecanice

ating valorile maxime.

Timpul de priză depinde de calitatea ipsosului, temperatura de ardere şi

fineţea de măcinare.

În general, ipsosul de construcţii se caracterizează printr-o priză rapidă :

începutul după 5-10 minute de la amestecarea cu apa iar sfârşitul după cel mult

30 de minute.

Din acest motiv, la prepararea pastei de ipsos se introduc în cantităţi mici

anumite substanţe chimice care întârzie priza :

- laptele de var - Ca(OH)2;

- zahărul;

- cleiul de gelatină.

Acţiunea întârzietoare este în funcţie de:

- natura substanţei;

- cantitatea care se adaugă.

4.2.2.1.3 Caracteristicile ipsosului întărit

Se pot evidenţia următoarele patru caracteristici importante :

53

a) În cursul întăririi ipsosul îşi măreşte volumul cu aproximativ

1%, din care cauză ipsosul umple bine toate formele în care se

toarnă,

b) După întărire volumul rămâne constant, fapt util la executarea

tencuielilor, care nu fisurează la uscare,

c) În urma evaporării excesului de apă, deoarece la preparare se

foloseşte o cantitate mult mai mare de apă decât este necesară

hidratării ipsosului, produsul întărit devine poros (porozitatea

atinge circa 50% din volum) din care cauză rezistenţele

mecanice sunt moderate. În schimb porozitatea ridicată confară

produselor din ipsos rpoprietăţi de izolare termică şi fonică,

d) Solubilitatea la apă a ipsosului întărit, determină degradarea

treptată a produselor, dacă sunt folosite neprotejate în mediu

umed.

Îmbunătăţirea comportării la umiditate a ipsosului întărit se poate realiza

prin :

- Folosirea unor adaosuri care micşorează porozitatea şi solubilitatea

: leşie bisulfibică, zgură metalurgică măcinată, amestec de var sau

ciment Portland cu zgură de furnal, dextrină, polimeri organici,

fibră de sticlă.

- Tratamente superficiale de impermeabilizare cu bitum, parafină,

vopsele şi răşini sintetice.

4.2.2.1.4 Încercările şi condiţiile de calitate ale ipsosului de construcţii şi de

modelaj

Pentru aprecierea condiţiilor de calitate ale ipsosului se efectuează

următoarele încercări standardizate (conform STAS 10275-1/97; 10275-2/82;

10275-3/82; 10275-4/91; 10275-5/82; 10275-6/82):

54

1 - gradul de alb - se determină în lumină albă, cu leucometrul Zeiss, şi se

exprimă în %

2 - fineţea de măcinare - se apreciază prin reziduul exprimat în % pe care

îl lasă o probă de 100 g ipsos uscat la 40±50C;â prin cernere pe site

standardizate.

3 - densitatea – se exprimă în g/dm3 şi se determină prin cântărirea unui

volum de ipsos introdus intr-un vas cilindric etalon cu capacitatea de 1 dm3.

4 - apa de amestecare pentru pasta de consistenţă normală – se determină

cu ajutorul unui inel de diametrul Φ=30mm şi înălţimea h=50mm în care se

introduce pasta rezultată din 200g ipsos şi o cantitate măsurată de apă. Pasta

este de consistenţă normală dacă diametrul turtei obţinute prin ridicarea inelului

de pe placa de sticlă este de 78 – 80 mm.

5 - timpul de priză se determină pe pasta de consistenţă normală cu

aparatul Vicat. Intervalul de timp, exprimat în minute, de la introducerea

ipsosului în apă şi până când acul pătrunde în pastă numai 30 mm reprezintă

începutul prizei. Sfârşitul de priză este dat de intervalul de timp de la

introducerea ipsosului în apă până când acul lasă pe pastă doar o urmă abia

perceptibilă.

6 - capacitatea de absorbţie a apei se exprimă în % şi se apreciază prin

cantitatea de apă absorbită de epruvetele de ipsos, păstrate timp de 10 ore în

apă.

7 - rezistenţe mecanice - se exprimă în MPa şi se determină pe epruvete

prismatice de 40x40x160 mm. Epruvetele se încearcă la încovoiere, iar

jumătăţile de prismă rezultate, la compresiune, la 2 ore şi la 7 zile de la turnare.

8 - contracţia axială se exprimă în mm/m şi se determină pe epruvete de

40x40x160mm cu un dispozitiv cu ceas microcomparator. Se citeşte variaţia

lungimii epruvetelor la diferite intervale de timp standardizate.

9 - expansiunea ipsosului în timpul prizei se exprimă în mm/m şi se

măsoară cu un dilatormetru, după 24 de ore.

55

10 - coeficientul de difuzie se exprimă în mm/s şi reprezintă înălţimea la

care se ridică apa într-o epruvetă, aşezată cu unul din capete la suprafaţa apei, la

intervale de timp stabilite.

4.2.2.1.5 Alţi lianţi pe bază de ipsos

În practică se mai utilizează două tipuri de lianţi pe bază de ipsos :

a)Ipsosul de modelaj se obţine din piatră de ghips curată şi este utilizat la

stucaturi, mulaje, în industria ceramică (forme de turnare), etc.

b)Ipsosul alaunat (alaunul este sulfatul dublu de aluminiu şi potasiu -

AlK(SO4)2 ∙12H2O) rezultă prin arderea în două faze a materiei prime :

- faza 1- arderea ghipsului la 150-2000C; produsul rezultat se amestecă

cu soluţie de alaun, se întăreşte şi apoi se macină;

- faza 2- produsul rezultat la faza 1 se arde la circa 6000C şi apoi se

macină din nou.

Din ipsosul alaunat se obţin produse compacte care se pot lustrui, imitând

marmura.

4.2.2.2 Lianţi nehidraulici artificiali – varul

4.2.2.2.1 Materia primă şi procesul de fabricaţie

Materia primă folosită la fabricarea varului este calcarul (CaCO3, denumit

şi piatra de var) sau dolomitul (MgCO3).

Calcarul utilizat trebuie să conţină minim 95% CaCO3 restul fiind

impurităţi mai ales de argilă şi nisip.

La încălzire, CaCO3 (carbonat de calciu) se disociază în oxid de calciu

(var ne stins) şi bioxid de carbon :

CaCO3 → CaO + CO2↑ 4.5

MgCO3 → MgO + CO2↑ 4.6

56

Reacţia de descompunere a calcarului, deşi începe la 6600C, este masivă

la temperatura de 9000C.

În industrie, deoarece calcarul se arde sub formă de bulgări cu dimensiuni

de circa 10-15cm, pentru decarbonatare completă şi pentru reducerea duratei de

ardere, temperatura în cuptoare se ridică la 1100-12000C, rezultând un var

poros.

La temperaturi prea ridicate, impurităţile argiloase din calcar reacţionează

cu CaO formând aluminaţi, silicaţi şi feriţi de calciu fuzibili, care se depun pe

granulele de var compactizându-le, rezultând astfel un var supraars care

reacţionează greu cu apa provocând defecte în tencuieli (se stinge cu întârziere

şi „împuşcă” tencuiala).

Arderea la temperaturi mici sau în timp scurt, are de asemenea efecte

negative esupra varului. Acesta conţine calcar nedescompus care nu

reacţionează cu apa şi astfel se micşorează plasticitatea pastei de var.

Procesul de fabricaţie al varului are următoarele faze principale: extragere

calcar – concasare - ardere.

Exixtă mai multe tipuri de varuri. Var este o denumire care defineşte

toate formele fizice şi chimice în care apar CaO şi MgO şi/sau Ca(OH)2 şi

Mg(OH)2 :

- Varuri aeriene - în principal cele din CaO şi Ca(OH)2; se întăresc lent în

aer sub efectul CO2; sunt lianţi nehidraulici,

- Varuri nestinse (Q), Varuri hidratate (S, pulbere, pastă sau lapte),

- Varuri calcice (CL) - din CaO şi Ca(OH)2 - fără materiale de adaos

hidraulic (CL90, CL80, CL70),

- Varuri dolomitice (DL) - din CaO, MgO, Ca(OH)2 şi Mg(OH)2 - fără

adaosuri hidraulice (DL85, DL80),

57

- Varuri hidraulice naturale (NHL) - din calcinarea calcarului argilos sau

silicios; fac priză şi se întăresc în prezenţa apei (lianţi hidraulici) dar şi cu

ajutorul CO2 din aer(NHL2, NHL3.5, NHL5),

- Varuri hidraulice naturale cu adaos de materiale hidraulice sau

puzzolanice de până la 20% (Z),

- Varuri hidraulice (HL) – formate din Ca(OH)2 plus silicaţi şi aluminaţi

de calciu (în funcţie de materia primă) – sunt lianţi hidraulici; CO2 din aer îşi

aduce contribuţia la întărire (HL2, HL.3,5, HL5).

Observaţie

- La NHL şi HL cifra e rezistenţa la compresiune la 28 de zile

(MPa).

- Compoziţiile procentuale ale componenţilor sunt date în SR EN

459-1 tabelele 1 şi 2.

- Diversele tipuri de var se produc în ţările Europei în funcţie de

materia primă disponibilă.

4.2.2.2.2 Stingerea varului

Stingerea varului este operaţia de tratare a varului cu apă şi constă în

hidratarea oxidului de calciu conform ecuaţiei:

CaO + H2O → Ca(OH)2 + 270 Kcal/Kg 4.5

Stingerea varului are loc cu degajare mare de căldură şi cu mărirea

importantă a volumului (de 2-3 ori) ceea ce determină pulverizarea varului stins.

Reacţia este similară pentru varurilr dolomitice (cu conţinut de MgO).

1. Stingerea în praf - se realizează când varul este tratat cu o cantitate

limitată de apă (cu circa 64% din masa lui), strict necesară obţinerii hidroxidului

de calciu, sub formă de praf fin.

Stingerea varului în praf se realizează prin următoarele procedee :

58

- manual - bulgării de var gras se aşează în straturi de 15-20 cm, în gropi

betonate şi se stropesc cu apa necesară stingerii. Operaţia se repetă până la

obţinerea unui strat de 1,5 m, peste care se aşterne nisip (10 cm) şi se lasă 2-3

zile, după care varul stins în praf se trece prin site.

- mecanic - în fabrici, în diferite instalaţii cu funcţionare continuă sau

periodică.

2. Stingerea în pastă se efectuează :

- manual - se realizează în lăzi sau gropi de stingere nebetonate - varul se

stinge cu apă în exces (cu circa 200-300 % din masa lui) şi se lasă cel puţin 2

săptămâni pentru stingerea tuturor particulelor. Apa în exces difuzează în

pământ, pe suprafaţă apar crăpături mari şi de aceea se acoperă cu nisip.

- mecanic - cu aparate cu funcţionare continuă.

4.2.2.2.3 Întărirea varului gras

În construcţii varul, ca liant, se utilizează ca component al mortarelor,

adică amestecat cu nisip şi apă (eventual şi alte combinaţii ; vezi capitolul

despre mortare).

Mortarele de var gras se aplică numai pe materiale de construcţii poroase

(exemplu : cărămizi, BCA, etc).

După aplicarea pe materialul poros, începe întărirea mortarului ca efect a

două procese distincte :

- un proces fizic, care constă în pierderea apei din mortar prin absorbţia

de către materialul poros şi prin evaporare, ceea ce conduce la rigidizarea

mortarului.

- un proces chimic de lungă durată : prin porii materialului pătrunde

dioxidul de carbon din aer şi produce carbonatarea hidroxidului de calciu ceea

ce duce la mărirea rezistenţelor mecanice şi stabilitatea la apă a mortarului.

Ca (OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O 4.7

59

4.2.2.2.4 Încercările şi condiţiile de calitate ale varului gras

Conform SR EN 459-2/2003 se efectuează încercări :

- fizice;

- chimice.

Încercările fizice sunt :

- rezistenţa la compresiune (En 196-1/94);

- fineţe (En 196-6/89);

- stabilitate;

- timp de priză (EN 196-3/94);

- mortar standard (apă necesară pentru a obţine valorile standard de

împrăştiere şi penetrare);

- reţinere de apă;

- conţinut de aer;

- densitate aparentă;

- randament în pastă;

- reactivitate (creşterea temperaturii la stingere);

- apă liberă (pierdere de apă prin uscare la 1050C).

Observaţie. Conformitatea caracteristicilor varului cu normativele se

evaluează conform EN 459-3/2001.

A - La varul livrat bulgăr,i pe o probă medie (recoltată din 10 locuri diferite) se

determină :

a) apa necesară pentru stingere se exprimă în l/Kg şi se determină pe 5 Kg

de var care se introdoc în cutia de stingere (cu suprafaţa de 1000cm2 şi 40cm

înălţime), peste care se introduc 6 litri de apă şi se amestecă. Se adaugă apă

măsurata până se obţine o pastă omogenă. Se notează cantitatea de apă utilizată

şi se lasă 24 de ore în repaos. Se scurge apa separată la suprafaţa pastei într-un

cilindru gradat şi se scade din apa adăugată.

60

b) randamentul în pastă reprezintă raportul dintre cantitatea de pastă

rezultată după stingere şi cantitatea de var nestins luată pentru determinare. Se

măsoară grosimea stratului de var pastă rezultat iar fiecare cm de înălţime

reprezintă 1 litru de var pastă.

c) reziduul la stingere se exprimă în % şi se determină pe 5 Kg pastă de

var, rezultată de la stabilirea randamentului în pastă. Proba se diluează cu apă şi

se trece prin sita de 063 mm. Reziduul se spală şi se usucă după care se

cântăreşte.

d) viteza de stingere se determină utilizând 500 cm3 apă distilată şi 100g

var stins în praf şi trecut prin ciurul de 5mm. materialele se introduc într-un

termos. La diferite intervale de timp se notează indicaţiile termometrului până

când temperatuta începe să scadă. Valorile se trec într-un grafic şi se compară

cu curbele limită prescrise de domeniul de utilizare a varului.

B - La varul hidratat în pulbere se determină:

a) umiditatea;

b) densitatea aparentă,

c) granulaţia (resturile pe sitele 063 şi 009)

Varul bulgări se livrează în 2 clase de calitate. Varul hidratat se livrează

în 2 clase de calitate.

Varul gras se foloseşte în :

- industria siderurgică;

- industria chimică;

- agricultură şi protecţia mediului;

- construcţii : mortare de tencuială şi zidărie,finisaje, ca plastifiant,

stabilizarea pământurilor, obţinerea lianţilor hidraulici, zugrăveli.

Standarde privitoare la var : SR EN 459-1/2003 şi SR EN 459-1AC/2003.

4.3 LIANŢI HIDRAULICI

61

4.3.1 Lianţi hidraulici unitari

4.3.1.1 Cimentul Portland (ciment silicios)

Este primul liant hidraulic clincherizat utilizat în construţii (SR

388/1995). Se obţine prin măcinarea fină a clincherului de ciment cu adaos de

3-5% ghips pentru reglarea timpului de priză.

Clincherul de ciment este un produs rezultat în urma arderii până la

clincherizare a unui amestec artificial sau natural de calcar şi argilă sau alte

materii prime cu compoziţie similară.

În general, pentru fabricarea cimentului Portland se foloseşte un amestec

de 75-77% calcar, 23-25% argilă şi eventual adaosuri : silicioase (diatomit),

aluminoase (bauxită), feruginoase (cenuşă de pirită, minereu de fier), care au

rolul de a corecta compoziţia chimică a amestecului de materii prime.

Cimentul Portland poate fi fabricat prin 3 procedee difernţiate prin modul

de preparare a amestecului de materii prime :

a) – umed - amestecul de materii prime se macină împreună cu apa

rezultând o pastă cu 30-45% apă.

b) – uscat - amestecul brut se obţine sub forma unei pulberi fine.

c) – combinat - amestecul brut se macină pe cale umedă şi înaintea arderii

se supune filtrării.

La alegerea procedeului de fabricaţie trebuie să se ţină cont de

caracteristicile şi starea de zăcământ a materiei prime şi de factorii tehnico-

economici.

Procedeul de fabricaţie folosit în România este cel umed.

Amestecul brut sub formă de pastă, omogenizat şi corectat, este trimis la

ardere la cel puţin 14500C, în cuptoare circulare şi rotative.

Cuptorul rotativ (fig. 4.4) este alcătuit dintr-un tambur metalic, căptuşit cu

cărămizi refractare, cu lungime de 50-150 m şi diametrul de 2.5-3.5 m. Se

roteşte cu 1-2 rotaţii/minut şi are o înclinaţie faţă de orizontală de 2-30.

62

Fig. 4.4

Amestecul brut introdus prin partea superioară se deplasează în

contracurent cu gazele de ardere, trecând prin zone cu temperaturi din ce în ce

mai ridicate până ajunge în zona de clincherizare cu temperatura de 1450-

15000C. În această zonă se desăvârşesc reacţiile chimice de formare a

componenţilor mineralogici şi se obţine un produs parţial topit - clincherul de

ciment.

Clincherul astfel obţinut se descarcă pe la capătul de jos al cuptorului,

suferind o răcire bruscă.

După câteva zile de păstrare în hala de clincher, acesta este trecut la

măcinare, în mori cu bile, împreună cu adaos de ghips pentru reglarea timpului

de priză al cimentului. Fără ghips cimentul ar avea o priză rapidă (asemănătoare

cu a ipsosului).

4.3.1.1.1 Compoziţia mineralogică a cimentului Portland

În urma reacţiilor chimice dintre oxizii prezenţi în materiile prime (calcar

şi argilă arse la 14500C) se formează următorii componenţi mineralogici:

- alitul (C3S),

63

- belitul (C2S),

- celitul I (C4AF),

- celitul II (C3A),

- câteodată se formează şi componenţi secundari nedoriţi, în

cantităţi reduse - CaO, MgO, Na2O, K2O (sunt dăunători pentru

ciment).

Notă. S-au folosit următoarele notaţii : C – CaO, S – SiO2, A – Al2O3, F –

Fe2O3.

Componenţii mineralogici sunt legaţi între ei cu o cantitate oarecare de

fază sticloasă. În cimentul obişnuit aceştia se găsesc în următoarele procente :

alitul-37,5 - 60%; belitul - 15-37,5%; celitul I – 10-18%; celitul II - 7-15%; iar

CaO - maxim 2%.

Compoziţia mineralogică a cimentului Portland poate varia în limite largi

în funcţie de:

a) compoziţia chimică a componenţilor (materia primă utilizată),

b) temperatura de ardere,

c) viteza de răcire a clincherului.

În funcţie de proproţiile în care componenţii mineralogici intră în

compoziţia cimentului, există mai multe tipuri de ciment Portland, denumite

după componentul mineralogic preponderent în suma silicaţilor, respectiv

aluminaţilor de calciu.

4.3.1.1.2 Priza şi întărirea cimentului Portland

Cimentul Portland amestecat cu apă formează o pastă plastică care cu

timpul se rigidizează (face priză) şi apoi se întăreşte transformându-se într-o

piatră rezistentă.

În prezenţa apei, componenţii mineralogici suferă procese chimice de

hidratare (de combinare cu apa) şi de hidroliză (de descompunere) în urma

cărora iau naştere compuşi noi, hidrataţi, de natură gelică şi cristalină.

64

Fonomenele fizico-chimice observate la microscop care au loc la

hidratarea cimentului sunt redate schematic în figurile de mai jos :

1 - în faza iniţială granulele de ciment sunt dispersate în apă

Fig. 4.5

2 - după un timp de acţiune al apei, în urma reacţiilor de hidratare şi de

hidroliză apar produse noi cristaline, mai întâi hidrosilicoaluminati şi

hidroaluminaţi de calciu şi apoi hidroxidul de calciu, iar în jurul granulelor de

ciment pelicule de geluri de hidrosilicaţi de calciu.

Fig. 4.6

Pelicula de geluri are grosimea dublă faţă de grosimea stratului de ciment

din care provine.

3 - pe măsură ce hidratarea continuă, peliculele de geluri din jurul

granulelor de ciment se îngroaşă împiedicând difuziunea apei înspre nucleul

nehidratat.

Granula de ciment continuă însă să se hidrateze, pe seama apei libere şi

aadsorbite din geluri, ceea ce determină contracţia şi fisurarea lor. Prin fisuri,

apa ajunge din nou la granula de ciment nehidratat şi hidratarea continuă, iar

volumul de geluri şi substanţe cristaline se măreşte.

65

Astfel, granulele de ciment cu învelişurile groase de geluri ajung să adere

una de alta, prin peliculele de apă absorbită şi să prindă în masa lor şi produsele

cristaline.

Fig. 4.7

4-după procesul de priză urmează procesul de întărire, care la ciment

durează zeci de ani şi se datoreşte atât uscării gelurilor (pierderea apei spre

interiorul granulelor de ciment care continuă să se hidrateze şi spre exterior prin

evaporare), cât şi îmbătrânirii şi recristalizării lor treptate.

Experimental s-a constatat că granulele de ciment nu se hidratează

complet niciodată, ci numai pe o adâncime de câţiva microni, partea hidratata

reprezentând 15-30% din volumul granulelor, în funcţie de dimensiunea lor (de

aceea cimenturile mai fin măcinate dau, la aceeaşi compoziţie mineralogică,

rezistenţe mecanice mai mari). Din acest motiv, în cimentul întărit în afară de

produşii cristalini şi de geluri se găsesc şi nuclee nehidratate de ciment.

Procesul de priză şi întărire a cimentului poate fi accelerat sau încetinit, în

concordanţă cu unele cerinţe practice, folosind anumite substanţe chimice :

a) Acceleratori de priză :

- substanţe anorganice : HCl, NaOH, Ba(OH)2, CaCl2, BaCl2,

Al2(SO4)3,

- substanţe organice : formaldehida.

b) Întârzietori de priză :

- substanţe organice - soluţii de zahăr, acid oxalic, glicerină,

- substanţe anorganice - ZnO, CuCl2, borax.

66

4.3.1.1.3 Caracteristici fizico-mecanice şi chimice ale cimentului

Principalele proprietăţi legate de utilizarea cimenturilor sunt :

1.Viteza de hidratare - se apreciază prin cantitatea de apă legată chimic

de către componenţii mineralogici, în timp (fig. 4.8).

Fig. 4.8

Se constată că C3A (celit II) şi C4AF (celit I) se hidratează repede, C3S

(alit) are hidratare moderată, iar C2S o hidratare lentă.

2.Căldura de hidratare - reprezintă cantitatea de căldură degajată în

procesul de hidratare a cimentului (fig. 4.9 ).

67

Fig. 4.9

Cea mai mare cantitate de căldură o degajă C3A (celit II) şi mai ales în

primele zile de hidratare. C3S (alitul) dezvoltă o cantitate ridicată de căldură în

primele zile, după care degajarea creşte lent. C4AF (celit I) prezintă o curbă

parabolică de degajare şi o creştere continuă chiar la durate mari de întărire.

De aici rezultă că compoziţia mineralogică a cimentului pentru construcţii

trebuie să fie aleasă în funcţie de viitoarele condiţii de preparare şi turnare a

betonului (lucrul pe timp friguros sau călduros, betonarea elementelor de

construcţii subţiri sau masive).

3.Rezistenţe mecanice ale componenţilor mineralogici, determinate la

diferite vârste de întărire, sunt prezentate în figura 4.10.

C3S (alit) dă cele mai mari rezistenţe şi cu creşteri însemnate în primele

zile de întărire.

C2S (belit) are cea mai mică rezistenţă iniţială dar creşte semnificativ în

timp îndelungat (ani).

C4AF (celit I) dezvoltă rezistenţe medii în perioada iniţială de întărire,

după care evoluţia acestora este lentă.

68

C3A (celit II) atinge rezistenţa maximă în primele 7 zile de întărire, după

care aceasta se plafonează şi chiar scade.

Fig. 4.10

Creşterea rezistenţelor cimenturilor, având îm vedere toţi componenţii

mineralogici (şi studiind problema pe un beton de ciment) se prezintă ca în

figura 4.11.

Fig. 4.11

69

4.Gelivitatea componenţilor mineralogici (rezistenţa la îngheţ – dezgheţ

repetat) se manifestă în acelaşi sens ca şi rezistenţele mecanice.

C3S (alit) se comportă cel mai bine la îngheţ-dezgheţ iar C3A (celit II ) cel

mai slab.

5.Contracţia poate îmbrăca următoarele forme :

- plastică - reducerea de volum a pastei plastice datorită pierderii

apei prin evaporare şi prin absorbţie de către cofraje şi agregate.

- hidraulică - se produce în timpul întăririi datorită evaporării apei şi

sugerii interioare (continuarea hidratării nucleelor de ciment pe

seama apei din geluri); ea are drept consecinţă formarea de fisuri şi

de pori care duc la scăderea rezistenţelor mecanice şi a durabilităţii.

- termică - la răcirea elementelor de construcţii din beton are loc

contracţia termică, care este cu atât mai accentuată cu cât acestea

sunt mai masive.

6.Comportarea la acţiuni chimice agresive a cimentului întărit

condiţionează durabilitatea construcţiilor din beton exploatate în medii agresive.

Rezistenţa pietrei de ciment la acţiunea diverşilor agenţi chimici din

mediul înconjurător depinde de :

- compoziţia mineralogică a cimentului;

- structura sa.

Se remarcă acţiunea mai mult sau mai puţin distructivă a unor gaze cum

sunt:

- bioxidul de sulf (SO2) din tunelele de cale ferată, din zonele

cu termocentrale,etc;

- H2S (hidrogen sulfurat) din canalele colectoare de canalizare;

- CO2 din atmosferă (reacţionează cu ionii de calciu din

componenţa pietrei de ciment şi îi transformă în carbonat de

calciu insolubil).

70

De aceea, se recomandă ca piesele de beton care vor fi expuse la acţiuni

corozive moderate să fie lăsate în prealabil mai mult timp în contact cu aerul

spre a fi carbonatate, formându-se la suprafaţa lor un strat protector.

Din prezentarea fenomenelor de coroziune rezultă că în cimentul întărit

componenţii cei mai instabili la coroziune sunt hidroxidul de calciu şi

hidroaluminatul tricalcic.

Aceste considerente stau la baza alegerii cimenturilor rezistente la diferiţi

agenţi corozivi.

Pentru lucrări care funcţionează în medii agresive care spală Ca(OH)2 sau

îl transformă în săruri solubile, se folosesc cimenturi sărace în alit sau cimenturi

cu adaosuri de zgură sau tras, cimenturi care la hidratare eliberează cantităţi

reduse de Ca(OH)2.

Pentru lucrări în medii agresive care atacă C3AH (hidroaluminatul

tricalcic), se folosesc cimenturi cu conţinut cât mai redus de celit II (C3A) şi

conţinut moderat de alit (C3S).

4.3.1.1.4 Încercările şi condiţiile de calitate ale cimentului Portland

Pentru aprecierea calităţii asupra cimentului Portland se efectuează o

serie de încercări conform seriei de normative SR 196 – 1, 2,…7 :

1. Starea de conservare se determină prin cernere (a unei cantităţi

standardizate, prelevate din proba medie de 10 kg) pe sita de 009. Dacă rămân

cocoloaşe pietrificate, acestea se cântăresc şi se exprimă procentual raportându-

se la masa iniţială.

NOTĂ. Cimentul cu început de alterare (pietrificare) nu se poate folosi

decât după o cernere prealabilă şi numai la lucrări secundare.

2. Fineţea de măcinare, conform SR 196-6/94, se apreciază convenţional

prin reziduul, în procente, pe care îl lasă cimentul (uscat în prealabil la 1050C)

prin cernere pe sita de 009 sau cu ajutorul aparatului Blaine, care măsoară

suprafaţa specifică a garanulelor de ciment (cm2/g , un ciment obişnuit are o

71

fineţe de măcinare de circa 2000 – 3000 cm2/g). Fiecare creştere a fineţii de

măcinare cu 1000 cm2/g poate aduce o creştere a rezistenţei la compresiune a

betonului de 20 – 25 % (măcinarea avansată este însă costisitoare).

3. Apa de amestecare pentru pasta de consistenţă normală se determină cu

aparatul Vicat (echipat cu sondă cilindrică Tetmayer, SR 227/94). Sonda se lasă

să cadă liber de la suprafaţa pastei de ciment introdusă într-un inel metallic

tronconic. Pasta se consideră de consistenţă normală dacă sonda, după 30 de

secunde, se opreşte la 5-7 mm de placa de sticlă pe care se află inelul. Apa

pentru pasta de consistenţă normală între 23 – 33 %, în funcţie de compoziţia şi

fineţea de măcinare a cimentului.

Fig. 4.12 Aparatul Vicat echipat cu sondă Tetmayer

4. Priza (conform SR 196-3/95 şi SR 196-3/AC/97) se determină cu

aparatul Vicat echipat cu ac, pe pasta de consistenţă normală. Începutul şi

sfârşitul prizei la ciment se exprimă în ore şi sferturi de ore (de exemplu, 2h şi

15 min).

Se consideră că cimentul are priză normală când aceasta nu începe mai

devreme de o oră (45 de minute pentru cimenturile 52,5 şi 52,5 R) şi nu se

termină mai târziu de 10 ore.

72

Priza prezintă importanţă deosebită pentru punerea în operă a mortarelor

şi betoanelor de ciment, operaţie care trebuie efectuată înainte de începerea

prizei cimentului.

Fig. 4.13 Aparatul Vicat echipat cu ac

5. Constanţa sau stabilitatea de volum (conform SR 196-3/95 şi SR 196-

3/AC/97) se determină, pe pasta de consistenţă normală, prin 2 metode :

- pe turte, confecţionate şi păstrate 24 de ore în mediu umed, apoi

fierte în apă 3 ore; după răcire turtele nu trebuie să prezinte

încovoieri sau crăpături de la margine către centru.(în caz contrar,

cimentul este considerat expansiv şi nu se foloseşte în realizarea

elementelor de construcţii).

- cu inelul cu ace Le Chatelier (se umple inelul cu pastă de

consistenţă normală şi după 24 de ore de întărire în mediu umed se

măsoară distanţa d1 dintre vârfurile acelor; apoi proba, cu inel cu

tot, se fierbe 3 ore; după răcire se măsoară din nou distanţa dintre

ace - d2; diferenţa d2-d1 nu trebuie să depăşească 10 mm).

6. Densitatea absolută (g/cm3) poate avea valori cuprinse între 2.8 şi 3.2

g/cm3 (în cazuri de excepţie sunt citate valori de 5 g/cm3).

73

Fig. 4.14 Constanţa de volum apreciată pe turte

Densitatea în grămadă se determină cu vasul etalon şi poate fi:

- în stare afânată - cu valori între 900-1300 g/cm3;

- în stare îndesată - cu valori între 1450-1900 g/cm3.

Valoarea de 1450 g/cm3 este folosită la calcularea silozurilor de ciment.

7. Rezistenţele mecanice se determină conform SR 196-1/95. Se

confecţionează epruvete prismatice de 40x40x160 mm din mortar

standardizat 1: 3, cu nisip poligranular cu diametre între 0,08 – 2,0 mm şi

raport apă/ciment de 0,5. Epruvetele se decofrează la 24 de ore şi apoi se

păstrează în apă până la încercare. Determinările de rezistenţe se pot face la

2, 7 sau 28 de zile. Prismele se încearcă la încovoiere îar jumătăţile rezultate

se supun la compresiune (între plăcuţe de oţel de 40x40 mm). Rezistenţa la

compresiune la 28 de zile defineşte clasa cimentului. În România se produc

cimenturi de 3 clase de rezistenţă : 32,5 – 42,5 – 52,5 (este vorba de

rezistenţa exprimată în N/mm2 ; în străinătate se produc şi cimenturi din

clasa 62,5).

În funcţie de evoluţia iniţială a rezistenţelor, pentru fiecare clasă de

rezistenţă sunt definite o clasă cu rezistenţă iniţială normală şi o clasă cu

rezistenţă iniţială mare - R (de exemplu, 32,5 şi 32,5 R).

74

4.3.1.1.5 Tipuri de ciment Portland

În funcţie de destinaţie se fabrică cimenturi speciale, cu proprietăţi

corespunzătoare cerinţelor impuse. Acestea sunt :

- Ciment cu rezistenţe iniţiale mari - 32,5R, 42,5R, 52,5R -

caracterizat prin întărire rapidă şi rezistenţe mecanice mari chiar

după 1 zi de întărire. Se obţine dintr-un clincher bogat în alit,

măcinat mai fin decât în cazul cimentului obişnuit. Este

recomandat pentru lucrări cu infiltraţii puternice de apă. Se

utilizează pentru lucrări executate pe timp friguros.

- Ciment expansiv (E) - prezintă în timpul întăririi o expansiune

moderată şi de durată limitată. Se utilizează ca material de etanşare

a rosturilor pentru diverse lucrări (tuneluri, diguri, etc).

- Ciment alb (SR 7055/96) - obţinut din calcar şi argilă cât mai

sărace în oxizi de fier, magneziu, crom, etc (compus din alit, belit

şi celit). Se utilizează la turnarea betoanelor decorative şi la

mozaicuri.

- Cimenturi colorate - fabricate din clincher alb şi pigmenţi (oxizi de

fier, de mangan, crom, ultramarin,…) în proporţii de 0,2-7%.

- Ciment pentru sonde - folosit pentru cimentarea sondelor de petrol

şi gaze când sunt supuse la temperaturi şi presiuni ridicate. Este un

ciment rezistent la agresivitate sulfatică.

- Ciment pentru zidărie (SR EN 413-1-96, SR EN 413-2-96).

4.3.1.2 Alţi lianţi hidraulici unitari. Cimentul aluminos.

4.3.1.2.1 Materii prime, proces de fabricaţie şi compoziţie mineralogică.

Este un liant hidraulic cu priză normală şi întărire rapidă, obţinut prin

măcinarea fină a produsului rezultat în urma arderii amestecului de calcar şi

bauxită (trioxid de aluminiu hidratat - A2O3 ∙ nH2O).

75

Se obţine fie prin arderea amestecului de marerii prime până la topire

completă (ciment topit), fie prin arderea până la clincherizare (1200-12500C).

Topitura sau clincherul rezultat se macină fără adaos de ghips.

Compoziţia mineralogică diferă net de cea a cimentului Portland fiind

dependentă de tratamentul termic la ardere şi de modul de răcire.

Compoziţia mineralogică evidenţiază următoarele : aluminat monocalcic

- CA - 55-78%, silicat bicalcic - C2S - maxim 29% şi componenţi minori.

4.3.1.2.2 Hidratare, caracteristici tehnice şi domenii de utilizare.

La amestecarea cimentului aluminos cu apa au loc reacţii de hidratare şi

hidroliză a componenţilor săi mineralogici cu formare de hidroaluminaţi de

calciu bazicitate scăzută, alături de mici cantităţi de hidrosilicaţi de calciu şi

hidroxid de aluminiu.

Comparativ cu cimentul Portland, cimentul aluminos necesită o cantitate

mai mare de apă de hidratare (de circa 2 ori mai mult, circa 50% din cantitatea

de cinent), dezvoltă căldură de hidratare sporită şi cu viteză mai mare, prezintă

o creştere mai mare a rezistenţelor mecanice în primele ore şi zile de întărire,

are rezistenţe la gelivitate şi la coroziune mai bune. Temperatura betonului

preparat nu va depăşi 20-250C (peste această temperatură au loc transformări

negative ale structurii pietrei de ciment, densitatea creşte de 1,5-2 ori, apar

contracţii care duc la fisurare).

Cimentul aluminos nu rezistă la acţiunea acizilor concentraţi (rezistă la

pH >3,5-4, cu excepţia HCl, HF, HNO3) şi la acţiunea alcaliilor.

Se foloseşte la :

- betoane cu rezistenţe mari şi întărire rapidă;

- betonări pe timp de iarnă (temperatura în exploatare să fie mai

mare de 300C).

În mod curent nu se amestecă cu cimentul Portland (cu adaos 20-80%

ciment Portland are o priză foarte rapidă).

76

La temperaturi de peste 2000C piatra de ciment aluminos se comportă mai

bine decât cea de ciment Portland (se deshidratează mai greu).

Are stabilitate termică până la circa 1600-17000C, piatra de ciment

aluminos suferind o „întărire ceramică”. Se pot realiza betoane sau cărămizi

refractare.

În amestec cu cimentul Portland (20-80%) se poate folosi la obturaerea

infiltraţiilor de apă prin anumite lucrări din beton degradate (priză

„instantanee”). După întărire acest amestec dă rezistenţe mecanice mici.

În betoanele de ciment aluminos nu se introduc adaosuri sau aditivi.

4.3.2 Lianţi hidraulici micşti - cimentul Portland cu adaosuri active

Principalele normative care se referă la aceşti lianţi sunt :

- SR 1500/96-Cimenturi compozite.

- SR 3011/96-Cimenturi cu căldură de hidratare redusă şi rezistenţă

la sulfaţi.

Lianţii hidraulici micşti sunt formaţi dintr-un liant unitar şi adaos (sau

adaosuri).

Proporţia de adaos din amestec variază în limite largi în funcţie de

proprietăţile dorite ale liantului.

Cimenturile Portland cu adaosuri active (sau cimentoide, adaosuri cu

priză proprie, dacă sunt foarte fin măcinate) sunt obţinute prin măcinarea fină a

unui amestec de clincher de ciment Portland cu diferite adaosuri în anumite

proporţii şi cu necesarul de ghips pentru reglarea timpului de priză.

Principalele adaosuri active sunt :

a) Zgura granulată de furnal (adaos cimentoid cu priză proprie la

măcinare foarte fină), prezentă în :

- cimenturi compozite : tip II A-S 32.5 - 52.5; tip II B-S 32,5-52,5; tip III

A 32,5-32,5 R; tip V A-zgură+puzzolană;

77

-cimenturi cu căldură de hidratare limitată : tip H II A-S 32.5; tip H II B-

S 42.5; tip H III A 52.5.

- cimenturi cu rezistenţă la apă sulfatică : tip SR II A-S 32.5; tip SR II B-

S 52.5.

Proprietăţi: întărire lentă, termicitate joasă (beton hidrotehnic), sensibile

la temperaturi scăzute, rezistenţă la agresivitate chimică.

b) Cenuşă de termocentrală - adaos hidraulic sau puzzolanic (fără priză

proprie) care fixează calciul, întărindu-se în prezenţa Ca(OH)2 - prezentă în

cimenturi compozite : tip II A-V 32,5R-42,5R; tip II A-M 32,5-42,5; II B-M

32,5-42,5.

Proprietăţi : rezistenţă la acţiune sulfatică.

c) Puzzolana (tras, adaos hidraulic), prezentă în cimenturi compozite tip :

II A-M 32,5-42,5; tip II A-P 52,5R; tip II B-M 32,5-42,5; tip II B-P 32,5-42,5;

tip V A 32,5-42,5-32,5R; tip SR II A-S 32,5; tip SR II A-P 42,5.

d) - Calcar (adaos inert care permite reducerea consumului de clincher),

prezent în cimenturi compozite tip : II A-L 32.5; II B-L 32,5.

NOTĂ. În notarea tipurilor de ciment s-au folosit următoarele simboluri :

S - zgură; P - puzzolane naturale (tras); V - cenuşă silico-aluminoasă; H -

ciment hidrotehnic; A;B - două tipuri de ciment cu aceleaşi adaosuri dar în

procente diferite; M - orice adaos admis (vezi Sr 1500/1996); SR-rezistenţa la

ape sulfatice.

Tab. 4.5 Cimenturi compozite uzuale de tip II, III, IV, V - SR 1500/1996

Tip Denumi-re

Simbol Clincher(K)

Zgură granu-lată(S)

Puzzo-lanăNatu-rală(P)

Puzzo-lanăindus-trială(Q)

Cenuşă de ter-mocen-trală(V)

Cal-car(L)

II Ciment Potrtland cu zgură

II A-SII B-S

80-9465-79

6-2021-35

- - - -

78

II Ciment Portland cu cenuşă

II A-V 80-94 - - - 6-20 -

II Ciment portland cu puzzo-lană naturală

II A-PII B-P

80-9465-79

- 6-2021-35

- - -

II Ciment Portland cu calcar

II A-LII B-L

80-9465-79

- - - - 6-2021-35

II Ciment Portland compozit

II A-MII B-M

80-9465-79

6-2021-35

III Ciment de furnal

III-A 35-64 36-65 - - - -

IV Ciment puzzo-lanic

IV-A 65-89 - 11-35 -

V Ciment compozit

V-A 40-64 18-30 18-30 -

NOTĂ. Cimenturile conţin ghips pentru reglarea prizei; 0-5% constituenţi

suplimentari minori (aditivi).

Tab. 4.6 Cimenturi cu căldură de hidratare limitată şi cu rezistenţă la acţiunea apelor cu

sulfaţi - SR 3011/1996

Sort Tip Clincher (K)

Zgură (S) Puzzolană naturală (P)

Cimenturi cu căldură de hidratare limitată

H I 100 - -H II A-S 80-94 6-20 -H II B-S 65-79 21-35 -H III A 35-64 36-65 -

Cimenturi cu rezistenţă la agresivitatea apelor cu conţinut de sulfaţi

SR I 100 - -SR II AS 80-94 6-20 -SR II A-P 80-94 - 6-20SR II B-S 65-79 21-35 -SR III A 35-64 36-65 -

NOTĂ. Cimenturile conţin ghips pentru reglarea prizei.

79

4.3.3 Alţi lianţi hidraulici

4.3.3.1 Varul hidraulic

Acest liant se obţine prin arderea moderată (900-10000C) a calcarelor

marnoase (cu circa 6-20% argilă).

CaO format din descompunerea CaCO3 va reacţiona parţial, în stare

solidă, cu SiO2, Al2O3 şi Fe2O3 provenite din argilă şi vor rezulta silicaţi,

aluminaţi şi feriţi de calciu. În varul hidraulic rămâne o cantitate considerabilă

de CaO care, la amestecarea cu apa se va stinge (rezultând Ca(OH)2 ).

Priza şi întărirea se desfăşoară parţial ca la varul nehidraulic, parţial ca la

ciment.

Se poate utiliza la :

- mortare pentru lucrări exploatate atât în mediu uscat cât şi în mediu

umed;

- unele betoane de clasă mică.

În portul Constanţa s-au executat primele lucrări portuare în jurul anului

1900, folosind ca liant pentru beto un amestec de var şi cenuşă vulcanică de

Santorin (insulă din Marea Egee, aparţinând Greciei).

4.3.3.2 Cimentul roman

Se obţine prin măcinarea produsului rezultat prin arderea fără

clincherizare (la 1000-11000C) a marnelor (amestecuri naturale de calcar cu cel

puţin 25% argilă).

La măcinare se mai pot introduce şi diverse adaosuri active plus ghips

(maxim 5%, pentru reglarea prizei).

Componenţii săi mineralogici sunt silicaţi, aluminaţi şi feriţi de calciu (ca

la varul hidraulic) iar CaO liber trebuie să fie în cantitate redusă (pentru a nu se

stinge în prezenţa apei, ca la cimentul Portland).

Utilizările cimentului roman pot fi :

80

- prepararea mortarelor şi betoanelor de clasă mică;

- realizarea de blocuri pentru zidărie (înlocuitori de cărămidă )

întărite prin tratamente hidrotermice (autoclavizare).

81

CAP. 5 MORTARE CU LIANŢI MINERALI

5.1 DEFINIŢIE

Mortarele sunt amestecuri bine omogenizate de liant, apă şi nisip, care se

întăresc aerian sau hidraulic în funcţie de natura liantului utilizat. La prepararea

mortarelor se pot utiliza şi diferite adaosuri ca plastifianţi, coloranţi, substanţe

impermeabilizatoare, substanţe care reglează priza, substanţe active hidraulic,

etc.

Mortarele servesc la legarea între ele a pietrelor naturale sau artificiale,

caz în care se numesc mortare de zidărie, la înfrumuseţarea elementelor de

construcţii – mortare de tencuieli sau au întrebuinţări speciale cum ar fi

decorarea pereţilor construcţiilor – mortare colorate, izolare fonică şi termică,

impermeabilizare la apă – mortare impermeabile, rezistenţă la acizi – mortare

antiacide, şape de pantă.

5.2 CLASIFICAREA MORTARELOR OBIŞNUITE

Mortarele obişnuite se calsifică după mai multe criterii :

a) după domeniul de folosire:

- mortare de zidărie;

- mortare de tencuială;

- alte utilizări.

b) după natura lianţilor:

- mortare pe bază de var, de var-ciment, de var-ipsos;

- mortare pe bază de ciment, de ciment-var, de ciment-argilă;

- mortare pe bază de ipsos, de ipsos-var;

- mortare pe bază de pământuri argiloase.

82

c) după rezistenţa la compresiune : M4, M10, M25, M50, M100

(daN/cm2).

Rezistenţele la compresiune ale mortarelor, determinate la 28 de zile,

reprezintă marca mortarului şi se notează cu M urmat de rezistenţa respectivă

(daN/cm2).

d) după densitatea aparentă :

- mortare grele : ρa > 1800 kg/m3;

- mortare semigrele : ρa = 1500-1800 kg/m3;

- mortare uşoare : ρa = 1000-1500 kg/m3;

- mortare foarte uşoare : ρa < 1000 kg/m3.

e) după consistenţă:

- mortare fluide;

- mortare plastice;

- mortare vârtoase.

5.3 CONSTITUENŢII PRINCIPALI AI MORTARELOR

Constituenţii principali ai mortarelor sunt lianţii, agregatele, apa şi

eventual aditivii şi adaosurile.

5.3.1 Lianţii

Varul este un liant de bază la prepararea mortarelor folosindu-se pentru

părţile aeriene şi mai puţin solicitate ale construcţiilor. În amestec cu cimentul

se poate folosi şi la elemente mai solicitate sau zidării de fundaţii care au

umiditate mare. Se poate folosi varul stins în pastă sau în praf sau varul nestins

măcinat.

Cimentul se foloseşte singur sau în amestec cu var sau argilă la prepararea

mortarelor utilizate la elemente de zidărie care preiau sarcini importante sau

funcţionează în apă sau în medii cu umiditate foarte mare (în care caz se

83

utilizează adaosuri – zgură metalurgică sau adaosuri hidraulice). La mortarele

de ciment adaosul de var sau argilă are drept scop îmbunătăţirea plasticităţii

mortarului. La prepararea mortarelor se foloseşte ciment Portland unitar sau

Portland cu adaosuri.

Ipsosul se utilizează ca atare sau împreună cu varul pentru prepararea

mortarelor care se găsesc permanent în mediu uscat (aerian). Prezenţa ipsosului

în mortarele de var-ipsos le măreşte rezistenţa şi scurtează timpul de întărire.

Argila se foloseşte la prepararea mortarelor pentru zidirea şi tencuirea

elemente aerine slab solicitate (maxim trei nivele) şi alcătuite din elemente

poroase (cărămizi, chirpici, ...).

5.3.2 Apa

Normativul în vigoare pentru apă este SR EN 1008/2003.

La prepararea mortarelor apa trebuie să fie din surse de apă potabilă.

Apele minerale corodează piesele metalice. Apele cu conţinut de

substanţe organice (zahăr, diverşi acizi, resturi de celuloză, etc.) împiedică

desfăşurarea prizei mortarelor de ciment.

5.3.3 Nisipul

Nisipul este agregatul cu granule până la 8 mm (0-1; 0-2; 0-4; 0-8 mm).

Clasificarea nisipurilor folosite la prepararea mortarelor se face după mai

multe criterii:

a) după provenienţă:

- naturale – de carieră, de râu, din lacuri, dune, de mare (după o

tratare specială);

- artificiale – obţinute prin concasare sau prin diferite tehnologii

industriale.

b) după forma şi natura suprafeţei:

- granule rotunde;

84

- granule colţuroase.

c) după granulozitate:

- nisipuri monogranulare;

- nisipuri poligranulare.

Granulozitatea nisipurilor influenţează mult caracteristicile mortarelor:

- când curba granulometrică se înscrie sub curba limită dată de

standarde nisipul respectiv este sărac în fracţiuni fine şi deci golurile

dintre granulele mari nu sunt bine umplute; mortarul confecţionat cu

un asemenea nisip este puţin lucrabil şi cu rezistenţe mici;

- când curba granulometrică se înscrie deasupra curbelor limită

granulele fine sunt în cantităţi foarte ridicate şi cantitatea de liant va fi

mai mare (pentru a caoperi suprafaţa tuturor granulelor);

- în cazul unui dozaj limitat de ciment trebuie o cantitate mai mare de

apă ceea ce duce la scăderea rezistenţelor.

Înfoierea este o caracteristică importantă a nisipului care influenţează

proprietăţile mortarelor. Cunoaşterea înfoierii este necesară la dozarea

volumetrică a componenţilor mortarelor care se raportează la materialul uscat.

5.4 STABILIREA COMPOZIŢIEI MORTARELOR ŞI PREPARAREA

LOR

5.4.1 Stabilirea compoziţiei

Compoziţia unui mortar reprezintă cantitatea volumetrică sau

gravimetrică a constituenţilor mortarului respectiv şi se exprimă prin raportul

liant / nisip sau prin cantităţile de constituenţi necesare la 1 m3 de mortar.

Dozajele de materiale componente se stabilesc:

- pe baza unor normative orientative, în funcţie de natura liantului

folosit şi de tipul mortarului;

- pe baza unor relaţii de calcul.

85

Pentru mortarele de ciment destinate zidăriilor dozajul de ciment - C - se

deduce din relaţia :

[kg/m3] 5.1

unde : Mm = marca mortarului (daN/cm2)

Mc = clasa cimentului (daN/cm2, deoarece relaţia este empirică)

K = coeficient de corecţie; pentru mortare normale K = 0,7

Pentru mortarele de tencuială dozajul de ciment se deduce din relaţia :

[kg/m3] 5.2

Pentru mortare cu lianţi ciment-var şi ciment-argilă se pot utiliza relaţiile

de mai sus pentru stabilirea dozajului de ciment, în cazul unor mortare de marcă

superioară lui M25, iar dozajele de var sau argilă - Dp (dozaj de plastifiant) se

calculează cu relaţiile:

- pentru mortare de zidărie:

[l/m3] 5.3

- pentru mortare de tencuială:

[l/m3] 5.4

unde: Dp = dozaj de var pastă cu consistenţă 12 cm sau pastă de argilă cu

consistenţă 13-15 cm.

86

5.4.2 Prepararea mortarelor

Prepararea mortarelor se face în malaxoare sau betoniere cu amestec

forţat (malaxare 1,5-2 min.) sau manual. Pentru mortare de var preparate

manual, în ladă în care se pune mai întâi varul şi apa apoi se adaugă treptat

nisipul, omogenizând.Mortarele de ciment se prepară pe platforme de beton prin

amestecarea nisipului şi cimentului după care se pune apa.

5.5 CARACTERISTICI ( PROPRIETĂŢI ) ALE MORTARELOR

5.5.1 Mortare proaspete

Pentru mortarele proaspete se determină următoarele caracteristici :

1. Consistenţa - mobilitatea mortarului sub acţiunea propriei greutăţi sau

a unor forţe exterioare care acţionează asupra lui.

Se exprimă prin adâncimea de pătrundere, în centimetri, a conului etalon

(fig. 5.1) măsurată pe generatoare.Valorile sunt stabilite în standard. De

exemplu, mortarele aplicate pe suport poros (cărămidă) vor fi mai fluide decât

cele aplicate pe suport compact (piatră).

Fig. 5.1

87

2. Tendinţa de segregare reprezintă caracteristica mortarelor proaspete de

a-şi modifica consistenţa şi a separa agregatele cu diametrul mai mare la fundul

vasului în care se află, sub influenţa unor şocuri sau a unui repaos mai

îndelungat.

Fig. 5.2

Se stabileşte prin determinarea consistenţelor din treimea superioară Cs şi

inferioară Ci a unui mortar care se introduce într-un vas cilindric (h=30cm şi

Φ=12.3cm; vasul se poate fracţiona în trei vase de câte 10 cm) şi se lasă în

repaos 30 de minute.

Tendinţa de segregare S este dată de relaţia:

(cm3)

5.5

Pentru mortare de zidărie : S ≤ 50 cm3,

Pentru mortarele de tencuială : S ≤ 40 cm3.

3. Capacitatea de reţinere a apei se determină prin :

88

a) vacuumare - se stabileşte consistenţa iniţială Cin şi consistenţa finală Cf după

vacuumare, csre se creează cu ajutorul unei instalaţii în care se creează o

depresiune de 50mm col Hg. Indicele de reţinere apei prin vacuumare este :

5.6

c) metoda cu strat absorbant - se introduce mortarul într-un inel care are la

partea superioară o hârtie de filtru, se aşează apoi inelul deasupra unui

material absorbant, lăsându-se o oră pentru ca apa din mortar să fie

absorbită. Indicele de reţinere a apei este :

5.7

în care : m - masă mortar, Δm - diferenţa dintre masa mortarului înainte şi după

absorbţia de apă.

Capacitatea de reţinere a apei va fi de minim 70% la vacuumare şi de

minim 90% la stratul absorbant.

5.5.2 Mortare întărite

Caracterizarea proprietăţilor mortarelor în timpul exploatării se poate face

prin :

a)Rezistenţe mecanice (compresiune şi întindere prin încovoiere).

Încercările se fac pe epruvete prismatice de 40·40·160 mm a căror parte

inferioară este înlocuită cu un suport poros pentru cazul mortarelor pe bază de

var.

Condiţiile de păstrare a epruvetelor, până la încercare, depind de natura

liantului :

89

- pentru lianţi hidraulici : 6 zile în mediu umed şi apoi în aer până la

încercare

- pentru lianţi nehidraulici : tot timpul în mediu uscat.

Termenul de încercare este de 28 de zile sau 90 de zile.

Rezistenţa la compresiune, care ne indică marca mortarului, se determină

pe resturile de prisme rămase de la încercarea la încovoiere.

b) Rezistenţa la îngheţ - dezgheţ se determină pe mortare supuse la 15

cicluri de ingheţ - dezgheţ.

Pierderea de masă trebuie să fie de maxim 5% iar scăderea de rezistenţă

de maxim 25%.

d) Adeziunea la stratul suport se determină utilizând un cilindru din

mortar de dimensiuni d=8cm şi h=2cm, turnat şi întărit pe stratul

suport. Se determină forţa F de smulgere a epruvetei de pe stratul

suport, adeziunea la suport Rs (daN) stabilindu-se cu relaţia :

(daN/cm2) 5.8

Fig. 5.3

în care : A - aria suprefeţei de contact mortar - suport poros (cm2)

d) Contracţia la uscare reprezintă micşorarea dimensiunilor epruvetelor ca

urmare a proceselor fizico-chimice din timpul întăririi şi mai ales datorită

evaporării apei. Se determină cu microcomparatorul (precizie de 0,01 mm).

90

5.6 TIPURI DE MORTARE

5.6.1 Mortare de zidărie

Pentru zidărie în mod curent se folosesc mortarele de var. Datorită

caracterului nehidraulic al varului, zidăriile cu mortar de var trebuie să se

găsească în mediu uscat.

În cazul folosirii unor materiale compacte de zidărie şi al funcţionării în

medii umede (fundaţii, socluri), se utilizează mortare cu lianţi amestecaţi (var şi

ciment sau adaosuri hidraulice).

Nisipul folosit la zidăriile de cărămidă este de 0-8 mm.

Fig. 5.4

Capacitatea de deformare sub încărcări a mortarului din rosturi este cu

mult mai mare decât a cărămizii astfel că acesta se deformează şi are tendinţa să

refuleze din rosturile zidăriei, în direcţia săgeţilor laterale (fig. 5.4). Datorită

aderenţei dintre mortar şi cărămizi, acestea vor fi solicitate la întindere de

forţele F.

91

Cărămida ca şi alte materiale (de tipul pietrelor) are o rezistenţă la

întindere cu mult mai mică decât la compresiune ( Ri=1/5...1/10 Rc ) şi la o

anumită valoare a încărcării P, începe să fisureze după direcţia V-V; în această

secţiune cărămizile lungi au cea mai mare valoare a efortului la întindere dat de

refularea mortarului.

Acest început al degradării, fisurarea după direcţia V-V, începe pentru

mortarul de var gras la 30% din încărcarea la rupere a zidului. Limita de fisurare

(încărcarea la care apar fisuri) poate fi apropiată de cea de rupere prin mărirea

rezistenţei mortarului. Astfel, se poate ca fisurarea să apară la 75% din

încărcarea la rupere a elementului de zidărie atunci când se foloseşte un mortar

cu rezistenţă la compresiune de 7 N/mm2 (70 daN/cm2). Prin îmbunătăţirea

mărcii mortarului peste această valoare, limita de fisurare nu mai creşte în mod

sensibil.

5.6.2 Mortare de tencuială

Tencuielile obişnuite sunt alcătuite, în general, din mai multe straturi,

care sunt :

- şpriţul - necesat pentru îmbunătăţirea aderenţei dintre stratul suport

(bază) şi straturile următoare ale tencuielii (2-3 mm); se execută dintr-un

mortar fluid;

-grundul - strat intermediar de 8-15 mm grosime, executat din mortar

vârtos-plastic cu nisip 0-4 mm;

- tinciul (sau stratul vizibil) - de maxim 5 mm grosime, executat din

mortar vârtos cu nisip fin 0-1 mm, care asigură o bună planeitate

tencuielilor;

- şmirul - primul strat la tencuielile pe rabiţ (rabiţ este o plasă din

împletitură de sârmă sau mase plastice) alcătuit din mortar de ipsos, care

la mărirea de volum din timpul prizei se ancorează bine în ochiurile

plasei.

92

Mortarele pentru tencuieli exterioare, supuse la acţiunea intemperiilor

(umiditate, vânt,etc.) trebuie să aibă o bună rezistenţă şi ca atare se execută

folosind ca liant cimentul plus varul (cu rol de plastifiant).

Mortarele pentru tencuieli interioare trebuie să aibă o aderenţă bună la

suport, tendinţă de fisurare redusă, lucrabilitate bună. Se folosesc mortare pe

bază de var, var-ciment sau var-ipsos.

În funcţie de elementul de construcţie care se tencuieşte şi de condiţiile de

funcţionare, există mai multe tipuri de tencuieli :

- tencuiala brută este folosită ca tencuială pe elemente cum sunt podurile

sau construcţiile agrozootehnice; se execută într-un singiur strat de circa 2

cm grosime, cu mortar cu nisip 0-8 mm;

- tencuiala sclivisită sau gletuită se aplică pe elemente de zidărie şi se

execută cu 2 straturi : grundul şi tinciul; asigură o bună compactitate şi

impermeabilitate şi dă suprafeţe netede. La tencuielile sclivisite stratul

vizibil este netezit cu drişca de oţel. În cazul tencuielilor gletuite, gletul

(stratul vizibil) poate fi var pastă (pe tencuieli mai proaspete) sau ipsosul

(pe tencuieli mai vechi) şi se aplică tot cu drişca de oţel. Gletul se aplică

pe acele tencuieli care urnează să fie tratate mai deosebit sau care

urmează a fi vopsite în ulei. În mod obişnuit în pasta de ipsos se adaugă

clei pentru o rezistenţă mai bună.

- tencuiala pe beton se aplică în trei straturi : şpiţ, grund şi tinci.

- tencuiala pe rabiţ se aplică atunci când se doreşte obţinerea unor

suprafeţe plane, cum sunt tavanele la planşeele cu nervuri din beton armat

sau în cazurile când se tencuiesc suprafeţe din materiale diferite

( exemplu : stâlpi din lemn şi zidărie de cărămidă); se execută în trei

straturi : şmirul, grundul şi tinciul.

NOTĂ. Se aplică şi tehnologia tavanelor suspendate din plăci de ipsos

armat sau ghips-carton sau placarea cu aceste materiale a pereţilor (uneori

93

pereţii sunt realizaţi doar din aceste plăci şi atunci se numesc pereţi de

compartimentare).

- tencuiala impermeabilă se foloseşte la protecţia suprafeţei elementelor

de construcţii care vin în contact permanent sau îndelungat cu umiditatea

mediului ambiant, cum ar fi zidurile subsolurilor, socluri, pereţii canalelor

sau tuburilor de scurgere, interiorul rezervoarelor sau bazinelor de apă,

etc. Se folosesc ca lianţi cimentul Portland unitar, cimentul cu zgură , cu

cenuşă sau cu tras. Se folosesc mortare grase, cu dozaj 1:2 (sau 1:3).

Mărirea impermeabilităţii se poate realiza prin folosirea unor adaosuri

tensioactive sau hidrofobizante (săpunuri de calciu sau aluminiu)

- tencuielile decorative se execută cu var stins în praf, cimenturi albe sau

colorate şi cu agregate din roci colorate (deşeuri de marmură, ceramică

etc). Cele mai obişnuite tencuieli decorative sunt :

a) cu praf de piatră, obţinute prin aplicarea peste grund a unui strat

drişcuit sau stropit din mortar de var gras cu praf de piatră şi adaos

de pigmenţi (coloranţi);

b) din piatră artificială (similipiatră), executate pe un grund din

mortar de ciment. Stratul vizibil, din mortar de ciment cu piatră

măruntă (griş de piatră) şi eventual pigmenţi. Se aplică peste

grundul stropit cu apă înainte de întărirea completă a acestuia.

c) tencuielile cu terasit se execută pe un grund din mortar de var cu

adaos de ciment, pe suprafaţa căruia se fac striuri crestate cu

mistria în două direcţii sau prin periere. Amestecul pentru stratul

vizibil se aduce pe şantier gata preparat, livrat de firmele

producătoare în stare uscată, în saci.

d) alte amestecuri în stare uscată, livrate în saci, inclusiv cu granule

din polimeri şi adaosuri.

5.6.3 Defecte în tencuieli

94

În tencuieli pot să apară defecte datorită folosirii necorespunzătoare a

materialelor componente sau datorită punerii greşite în operă :

a)defecte datorate folosirii necorespunzătoare a materialelor de

construcţie :

- împuşcăturile sunt produse de granule de var nestinse şi se manifestă

iniţial prin apariţia de crăpături, după care se produce desprinderea

bucăţilor de tencuială în jurul granulelor de var care, prin stingere cu apă

(umezeală) din aer îşi măresc volumul.

- petele şi eflorescenţele se produc dacă nisipul conţine multă argilă,

pirită sau săruri solubile.

b)defecte datorate unei puneri greşite în operă :

- tencuirea zidăriilor înainte ca mortarul din rosturi să se fi uscat duce la

apariţia de pete în dreptul rosturilor, deoarece umiditatea migrează prin

tencuială.

Rezultă că elementele de construcţii nu se tencuiesc decât după ce

mortarul din rosturi s-a uscat.

În plus tencuielele pe bază de ciment fisurează datorită contracţiilor, fiind

necesar a se menţine umede în primele şapte zile de la confecţionare.

Tencuielele trebuie ferite de scurgerile de ape din precipitaţii şi de cele

care pătrund prin capilaritate din terenul de fundaţie. Aceste ape pătează

tencuielile făcându-le inestetice.

95

CAP.6 BETOANE CU LIANŢI ANORGANICI

6.1 DEFINIŢII ŞI CLASIFICARE

Betoanele sunt produse artificiale cu aspect de conglomerat care se obţin

în urma întăririi unor amestecuri bine omogenizate de liant, apă şi agregate

(nisip plus pietriş sau piatră spartă).

În afara materialelor de bază betonul mai poate să conţină aditivi şi

diferite adaosuri inerte sau active, care-i îmbunătăţesc proprietăţile.

Amestecul de liant şi apă formează o pastă care în urma unor procese

fizico-chimice, se întăreşte, transformându-se într-o substanţă solidă (denumită

piatră de ciment) care leagă între ele granulele de agregat, dând astfel caracterul

monolit al betonului.

Agregatele care în majoritatea cazurilor nu intră în combinaţie cu liantul

şi apa, alcătuiesc scheletul rigid al betonului, imprimându-i o serie de

caracteristici fizico-mecanice şi chimice îmbunătăţite faţă de piatra de ciment.

În industria construcţiilor, betonul şi în special cel armat şi precomprimat,

reprezintă principalul material de construcţii folosit la realizarea structurilor de

rezistenţă şi a altor numeroase lucrări, datorită avantajelor pe care le are :

- durabilitate;

- folosirea materialelor granulare naturale sau artificiale

(agregatele);

- executarea elementelor de construcţie cu orice formă;

- rezistenţă la foc (totuşi limitată în timp);

- caracterul monolit şi masivitatea construcţiilor;

- costul redus faţă de alte materiale, etc.

96

În funcţie de acţiunile mediului înconjurător asupra betonului acesta

poate fi degradat în perioada de exploatare. Acţiunile agresive ale mediului sunt

clasificate ca mai jos (conform SR EN 2006-1/2002 şi SR 13510/2006 ) :

Tabelul 6.1 - Clase de expunere

1) - X 0 - nici un risc de coroziune sau atac;

2) Coroziunea prin carbonatare (expunere la aer şi umiditate):

- XC1 - uscat sau permanent umed;

- XC2 - umed, rareori uscat;

- XC3 - umiditate moderată;

- XC4 -alternanţa umidităţii şi uscării.

3) Coroziunea dată de cloruri (fără cele de origine marină):

- XD1 - umiditate moderată;

- XD2 - umed, rareori uscat;

- XD3 - alternanţa umidităţii cu uscarea.

4) Coroziunea dată de clorurile din apa de mare :

- XS1 - expunere la aer cu aerosoli marini;

- XS2 - imersie permanentă;

- XS3 - zone de marnaj (alternanţă umed-uscat), zone supuse stropirii

sau ceţei saline.

5) Atacul prin îngfheţ-dezgheţ cu sau fără agenţi pentru dezgheţare :

- XF1 - saturaţie moderată, apă fără agenţi de dezgheţare;

- XF2 - saturaţie moderată, apă cu agenţi de dezgheţare;

- XF3 - saturaţie puternică, apă fără agenţi de dezgheţare;

- XF4 - saturaţie puternică, apă cu agenţi de dezgheţare sau apă de mare.

6) Atac chimi :

- XA1 - mediu cu agresivitate chimică slabă;

- XA2 - mediu cu agresivitate chimică moderată;

- XA3 - mediu cu agresivitate chimică intensă.

97

NOTĂ. Agresivităţile sunt prezentate cantitativ în talelul 2 din SR EN

206-1/2002.

În funcţie de caracteristicile fizico-mecanice, betonul proaspăt sau întărit

se clasifică (conform SR EN 206-1/2002 – Partea 1 : ”Specificaţie ,

performanţă, producere şi conformitate”- care înlocuieşte parţial STAS 3662-86

şi anume clasificarea betonului după lucrabilitate (tasare, grad de compactare,

remodelare VE-BE, răspândire), rezistenţa la compresiune şi densitate aparentă

astfel :

a) După clase de consistenţă (lucrabilitate) betonul proaspăt se clasifică

conform EN 12350-2,3,4,5 şi CP 012/1-2007(consistenţa reprezintă

gradul de mobilitate al betonului proaspăt sub acţiunea greutăţii

proprii sau a unor forţe exterioare care acţionează asupra lui) :

Tab. 6.2 - Clase de tasare

Clasa Tasare în mmS1 De la 10 până la 40S2 De la 50 până la 90S3 De la 100 până la 150S4 De la 160 până la 210S5 ≥ 220

Tab. 6.3 - Clase VE-BE

Clasa VE-BE în secundeV0 ≥ 31V1 De la 30 până la 21V2 De la 20 până la 11V3 De la 10 până la 6V4* De la 5 până la 3

Tab. 6.4 - Clase de compactare

Clasa Indice de compactareC0* ≥ 1,46C1 De la 1,45 până la 1,26

98

C2 De la 1,25 până la 1,11C3 De la 1,10 până la 1,04C4 sub 1,04

(pentru betoane uşoare)

Tab. 6.5 - Clase de răspândire

Clasa Diametrul răspândirii în mmF1* ≤ 340F2 De la 350 până la 410F3 De la 420 până la 480F4 De la 490 până la 550F5 De la 560 până la 620F6* ≥ 630

*Din raţiuni de lipsă de sensibilitate a metodelor de încercare de la

anumite valori, se recomandă a se utiliza încercările de mai sus numai pentru:

- înălţime a tasării între 10 şi 210 mm;

- timp de încercare VE-BE între 30 şi 5 secunde

- grad de compactare între 1.04 şi 1.46

- diametru de răspândire între 340 mm şi 620 mm.

b) După densitatea aparentă (raportul dintre masa betonului şi volumul

său aparent ) betonul întărit se casifică conform SR EN 2006:

Tab. 6.6

Categorie beton Densitatea aparentă (kg/m3)

Greu >2600Normal 2000-2600

Uşor <2000

Tab. 6.7 - Clasele de densitate pentru betonul uşor - SR EN 206-1/2002

Clase de densitate

D 1,0 D 1,2 D 1,4 D 1,6 D 1,8 D 2,0

Densitatea aparentă (kg/m3)

800-1000

1000-1200

1200-1400

1400-1600

1600-1800

1800-2000

99

c) După gradul de gelivitate (numărul de cicluri de îngheţ - dezgheţ la

care trebuie să reziste betonul) există următoarele clase : G 50; G

100; G 150.

d) După gradul de impermeabilitate (presiunea maximă a apei la care

aceasta pătrunde în epruvete fără a depăşi adâncimea limită

prescrisă) - conform NE 012/99, completat cu NE 012-1/2007:

Tab. 6.8

Adâncimea de pătrundere a apei (mm) Presiunea maximăa apei (atm) 100 200

P210 P2

20 2P4

10 P420 4

P810 P8

20 8P12

10 P1220 12

P1610 P16

20 16

e) După clasa de rezistenţă la compresiune pentru betoane normale sau

grele(C) :

C 8/10; C 12/15; C 16/20; C 20/25; C 25/30; C 30/37; C 35/45; C 40/50; C

45/55; C 50/60; C 55/67; C 60/75; C 70/85; C 80/95; C 90/105; C 100/115

(tabelul 7 din SR EN 206-1).

După clasa de rezistenţă la compresiune pentru betoanele

uşoare(LC) : LC 8/9; LC 12/13; LC 16/18; LC 20/22; LC 25/28; LC 30/33;

LC 35/38; LC 40/44; LC 45/50; LC 50/55; LC 55/60; LC 60/66; LC 70/77;

LC 80/88 (tabelul 8 din SR EN 206-1).

Definiţie. Clasa betonului este definită pe baza rezistenţei caracteristice

(fck cilindru / fck cub) care este rezistenţa la compresiune în N/mm2, determinată

pe cilindri (cu înălţimea de 300 mm şi diametrul de 150 mm) sau pe cuburi (cu

latura de 150 mm) la vârsta de 28 de zile, sub a cărei valoare se pot situa

statistic cel mult 5% din rezultate.

f) În funcţie de modul de preparare a betonului :

100

-manual (cantităţi mici, la lucrări de importanţă redusă);

-mecanic, pe şantier sau în fabrici de betoane (cu utilaje cu

funcţionare ciclică sau continuă).

g) În funcţie de modul de armare :

-beton armat cu armătură flexibilă,

-beton cu armare dispersă (fibre de oţel, fibre de sticlă, fibre de

carbon),

-beton armat cu armătură rigidă (profile laminate sau carcase

sudate),

-beton precomprimat.

h) În funcţie de destinaţie:

-betoane obişnuite (construcţii civile, industriale, agricole, poduri),

-betoane hidrotehnice (baraje, ecluze, canale),

-betoane rutiere,

-betoane cu destinaţii speciale : antiacide, refractare, rezistente la

uzură, pentru protecţia contra incendiilor.

6.2. BETONUL NORMAL

La realizarea elementelor şi structurilor din beton, beton armat şi beton

precomprimat, executate monolit sau prefabricat, se pot utiliza :

- betoane normale care au o densitate aparentă cuprinsă în limitele 2000-

2600 kg/m3 şi la prepararea cărora se utilizează agregate naturale grele,

un liant hidraulic unitar sau cu adaosuri active, apă, adaosuri, aditivi.

- betoane cu agregate uşoare naturale sau artificiale (frecvent se utilizează

betoanele cu agregate artificiale de tipul granulitului).

Betonul normal are în prezent cea mai largă utilizare pentru realizarea

elementelor şi structurilor din beton simplu, beton armat şi beton precomprimat.

101

Materialele utilizate nu vor conţine substanţe care pot avea efecte

dăunătoare asupra rezistenţei şi durabilităţii betonului sau care pot provoca

coroziunea armăturilor.

Se vor utiliza doar materiale cu calităţile cerute în SR EN 2006-1/2002 şi

SR 13510/2006. În cazul în care materialele nu sunt prevăzute în normativ, vor

avea un agrement tehnic european sau vor fi în concordanţă cu standarde

naţionale corespondente. Materialele componente sunt prezentate mai jos.

6.2.1. Ciment

La realizarea betonului normal se utilizează cimentul Portland cu sau fără

adaos de zgură, tras, calcar sau cenuşă.

Proprietăţile cimentului care, aşa cum s-a arătat, sunt în funcţie de

proprietăţile constituenţilor mineralogici, se transmit, mai mult sau mai puţin

atenuate, asupra betonului.

Alegerea tipului de ciment este în funcţie de condiţiile de serviciu şi

expunere, condiţiile de execuţie şi tehnologia adoptată, clasă, dimensiunile

structurii (masivitate).

Cimentul influenţează proprietăţile betonului nu numai prin calitate ci şi

prin cantitate (dozaj).

6.2.2. Apa ( SR EN 1008/1997)

Apa de amestecare utilizată la prepararea betonului are următoarele roluri :

- reacţionează cu cimentul pentru a forma piatra de ciment;

- umezeşte suprafaţa agregatelor pentru a da consistenţa necesară

punerii în operă a betonului.

Notă. Se poate folosi şi apă reciclată din fabricile de betoane, conform

normativului.

102

S-a constatat că pentru reacţiile de hidratare şi hidroliză, care duc la

formarea pietrei de ciment, este necesară o cantitate de apă de 25-30% din masa

cimentului (după unii autori chiar 17-20 %).

Pentru betoanele cu consistenţă foarte vârtoasă, preparate fără aditivi

(rareori), este necesară o cantitate minimă de apă de 35% din masa cimentului.

Rezultă că întotdeauna cantitatea de apă de amestecare este mai mare

decât cea strict necesară reacţiilor de hidratare-hidroliză ale cimentului.

Acest exces de apă se evaporă după întărirea liantului, piatra de ciment

formată conţinând o serie de pori care influenţează în mod direct şi negativ

caracteristicile betonului întărit.

Volumul porilor formaţi depinde nu doar de cantitatea de apă care se

adaugă la prepararea betonului, ci şi de raportul dintre cantitatea de apă A şi

cantitatea de ciment C, dintr-un beton (notat şi W/C în SR EN 206-1; water -

apă).

Datorită acestui fapt la analiza influenţei pe care o are apa de amestecare

asupra caracteristicilor betonului se ia în considerare raportul apă/ciment (A/C).

Pentru betonul greu obişnuit, acest raport variază în limite foarte largi (0,35-

0,7).

Între raportul A/C şi dozajul de ciment există o corelaţie strânsă, pentru

un beton de consistenţă constantă : la creşterea dozajului de ciment (C) se poate

reduce raportul A/C.

Fig. 6.1

103

Un ciment cu fineţe mai mare de măcinare va necesita un raport A/C mai

mare (sau aditivi).

Apa folosită la prepararea betoanelor trebuie să îndeplinească anumite

condiţii de calitate, în caz contrar compromite durabilitatea acestora.

Apa de amestecare utilizată la prepararea betoanelor poate să provină din

reţeaua publică sau din altă sursă, caz în care trebuie să îndeplinească anumite

condiţii tehnice prevăzute în SR EN 1008/97: să fie limpede şi fără miros, să

aibă reacţie neutră, slab alcalină sau slab acidă, să nu conţină substanţe

organice.

6.2.3. Agregate

La executarea elementelor şi construcţiilor din beton şi beton armat cu

densitatee aparentă normală (2000-2600 kg/m3) se folosesc agregate cu

densitate normală (1201-2000 Kg/m3) provenite din sfărâmarea naturală şi/sau

concasarea artificială a rocilor.

Granulozitatea agregatelor este verificată cu ajutorul sitelor sau ciururilor

cu dimensiunile ochiurilor (de formă pătrată) conform reglementărilor în

vigoare (SR EN 13242/2003, SR EN 12620/2003 - Agregate grele, SR EN

13055/2003 - Agregate uşoare) : 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 mm (plus seriile 1 şi 2

de site suplimentare – vezi capitolul despre agregate).

Pentru 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 de agregate mari.

În general granulozitatea agregatelor se alege în funcţie de condiţiile de

turnare, compactare, precum şi de tipul agregatelor care se folosesc. În anumite

cazuri, pentru ca betonul să nu segrege (segregare este numită separarea la

suprafaţă a pastei de ciment şi nisip fin iar la partea inferioară, agregatele

grosiere) în timpul transportului, turnării şi compactării, pentru a fi suficient de

104

lucrabil şi uşor de compactat trebuie sporită cantitatea de parte fină sau se

adaugă aditivi plastifianţi, superplastifianţi sau hiperplastifianţi.

Dimensiunea granulei maxime a agregatului se stabileşte în funcţie de

dimensiunile caracteristice ale elementelor de construcţie, respectându-se

condiţiile de la betonul armat :

Φmax≤ 1/4 D 6.1

Φmax≤ d - 5mm 6.2

Φmax≤ 1,3 c 6.3

unde : D - dimensiunea cea mai mică a elementului structural;

d - distanţa între barele de armătură;

c - stratul de acoperire cu beton a armăturii.

Rocile din care provin agregatele trebuie să fie inerte faţă de ciment, să

nu fie alterabile, să fie rezistente la îngheţ- dezgheţ, la incendii, etc.

Notă. Balastul, ca amestec natural, se poate folosi doar în betoane cu

clasă mai mică decât C12/15.

În beton se pot utiliza, în proporţie de până la 5%, şi agregate recuperate

din apa de spălare sau din betonul proaspăt. Dacă procentul este mai mare ele

vor fi sortate şi vor satisface cerinţele normativelor pentru agregate.

Dacă agregatele conţin silice (SiO2) sensibilă la atacul alcaliilor (Na2O şi

K2O) şi betonul lucrează în mediu umed se vor întreprinde măsuri de prevenire

a reacţiilor dăunătoare silice - alcalii (măsuri verificate din punct de vedere al

eficacităţii înainte de aplicare; măsurile sunt prevăzute în Raportul Tehnic CEN

CR 1901).

6.2.4 Aditivi pentru betoane

105

Aditivii sunt substanţe anorganice sau organice care se adaugă în cantităţi

mici la prepararea betonului, având drept scop îmbunătăţirea caracteristicilor

tehnice ale acestuia (atât ca beton proaspăt cât şi ca beton întărit).

Aditivii trebuie să îndeplinească cerinţele din reglementările specifice sau

agrementele tehnice în vigoare.

Aditivii nu trebuie să conţină substanţe care să influenţeze negativ

proprietăţile betonului sau să producă coroziunea armăturii (exemplu : clor).

Principalele grupe de aditivi care se întâlnesc în practica curentă a

betoanelor sunt diferite în funcţie de efectul principal pe care aditivul îl are

asupra betonului. Acestea sunt :

- aditivi reducători de apă;

- aditivi intens reducători de apă;aditivi plastifianţi - mărirea

durabilităţii betonului, îmbunătăţirea lucrabilităţii şi

reducerea tendinţei de segregare;

- aditivi superplastifianţi şi hiperplastifianţi;

- aditivi acceleratori de priză;

- aditivi întârzietori de priză;

- aditivi acceleratori de întărire:

- aditivi antrenori de aer;

- aditivi anti îngheţ (antigel);

- aditivi impermeabilizatori;

- aditivi inhibitori de coroziune, etc.

Utilizarea aditivilor la prepararea betoanelor are drept scop :

-îmbunătăţirea lucrabilităţii betonului destinat executării

elementelor cu armături dese, cu secţiuni subţiri, în cazul înălţimii

mari de turnare sau turnării sub apă,

- punerea în operă a betoanelor prin pompare,

106

- îmbunătăţirea gradului de impermeabilitate în cazul recipienţilor

sau a elementelor expuse la intemperii sau situate în medii

agresive.

- îmbunătăţirea comportării la îngheţ-dezgheţ.

- realizarea betoanelor de clasă superioară.

- reglarea procesului de întărire, întârziere sau eccelerare de priză

în funcţie de cerinţele tehnologice.

- creşterea rezistenţei şi a durabilităţii prin îmbunătăţirea structurii

betonului.

Aditivii pot fi folosiţi câte unul sau în amestecuri bine studiate. Cantitatea

totală de aditivi la 1 m3 de beton nu va depăşi :

- dozajul maxim recomandat de producător;

- 50 g/kg de ciment (în starea de livrare; fac excepţie cazurile în

care a fost experimentată influenţa unei cantităţi mai mari de aditiv

asupra performanţelor betonului).

Aditivii cu dozaje de până la 2g/kg de ciment vor fi dizolvaţi într-o parte

din apa pentru prepararea betonului.

Cantităţile de aditivi livraţi în soluţie de peste 3 l/m3 de beton vor fi luate

în calcul la determinarea raportului A/C.

Betoanele fluide (cu consistenţă mai mare decât S4, V4, C3 sau F4) se

produc prin utilizarea de aditivi puternic reducători de apă, superplastifianţi sau

hiperplastifianţi.

6.2.5 Adaosuri

Adaosurile sunt materiale anorganice fine, care se pot adăuga în beton (în

cantităţi de peste 5% substanţă uscată faţă de masa cimentului) în vederea

îmbunătăţirii caracteristicilor acestuia sau pentru a realiza proprietăţi speciale.

Adaosurile pot îmbunătăţi următoarele caracteristici ale betoanelor :

- lucrabilitatea;

107

- gradul de impermeabilitate;

- rezistenţa la agenţi chimici agresivi.

Există două tipuri de adaosuri :

- inerte (tip I) - înlocuirea parţială a părţii fine din agregate, caz în

care se reduce cu circa 10% cantitatea de nisip 0-4 mm din

agregate. Folosirea adaosului inert conduce la îmbunătăţirea

lucrabilităţii şi compactităţii betonului.

- active (tip II) - caz în care se contează pe proprietăţile hidraulice

ale adaosului. Adaosuri active sunt zgura granulată de furnal,

cenuşa de termocentrală, silicea ultrafină (SUF), silice amorfă

precipitată, etc.

În cazul adaosurilor cu proprietăţi hidraulice, la calculul raportului A/C se

ia în considerare cantitatea de adaos din beton ca parte liantă. Se va discuta, în

acest caz, de raportul A/C + K · adaos.

Coeficientul K a fost introdus pentru a realiza cerinţa minimă referitoare

la dozajul de ciment. Valoarea lui K depinde de adaosul folosit dar şi de tipul de

ciment.

a) În cazul utilizării cenuşii volante de termocentrală se cere ca raportul

cenuşă/ciment să fie ≤ 0,33 (în mase). Excedentul de cenuşă peste valoarea de

mai sus nu poate fi luat în considerare la raportul A/C + K · cenuşă şi nici la stabilirea

dozajului minim de ciment.

Tab. 6.9

Tip ciment I 32.5 I 42.5 sau superiorKcenuşă volantă 0.2 0.4

Dozajul minim de ciment poate fi redus cu valoarea K · (dozajul minim

de ciment minus 200) kg/m3.

Dozajul de ciment+cenuşă volantă nu poate fi sub dozajul minim de

ciment necesar în beton.

108

b) În cazul utilizării adaosului de silice ultrafină (SUF - EN 13263/1998)

se admite un raport maxim silice ultrafină/ciment ≤ 0.11 (în mase).

Pentru betoane preparate cu cimenturi Portland sunt admişi următorii

coeficienţi K (pentru raportul A/C + K · SUF) :

Tab 6.10

Raport A/C K≤0.45 2>0.45 2*

Observaţie : * - cu excepţia betoanelor din clasele de expunere XC şi XF

pentru care K = 1.

Cantitatea de ciment+K · SUF nu va fi inferioară dozajului minim de

ciment pentru betonul proiectat (conform recomandărilor din normativ). Pentru

betoane cu dozaj de ciment mai mic de 300 Kg, conţinutul de ciment nu poate

fi redus (prin utilizarea SUF) cu peste 30 kg/m3.

Prin utilizarea de adaosuri trebuie să se obţină un beton cu performanţe

echivalente cu ale betonului de referinţă, în special în ce priveşte durabilitatea

(având în vedere agresivitatea mediului şi clasele de expunere).

Adaosurile nu trebuie să conţină substanţe care să influenţeze negativ

proprietăţile betonului sau să provoace corodarea armăturii.

Transportul şi depozitarea adaosurilor trebuie făcută în aşa fel încât

proprietăţile fizico-chimice ale acestora să nu sufere modificări.

6.2.6 Conţinutul de cloruri în beton

Conţinutul de cloruri se exprimă prin masa ionilor de clor în raport cu

masa cimentului.

Tab. 6.11 - Clasele de conţinut de cloruri (SR EN 206-1/2002)

Utilizarea betonului Clasa de cloruri conţinute

Conţinut maxim de clor (% ciment)

*Beton nearmat şi fără Cl 1,0 1,0

109

piese înglobate neprotejate anticoroziv

Beton armat sau cu piese metalice înglobate

Cl 0,2 0,2

Beton precomprimat Cl 0,1 0,1Cl 0,2 0,2

Observaţie: * - dacă se folosesc adaosuri, conţinutul de cloruri se referă la

ciment+K · adaos.

Se admite utilizarea ca aditiv a CaCl2 doar în betoane simple (este

accelerator de priză dar poate coroda armăturile).

6.2.7 Temperatura betonului

Betonul proaspăt se va livra la o temperatură de cel puţin 50C şi cel mult

300C. Toate cerinţele privind încălzirea sau răcirea artificială a betonului se

stabilesc de comun acord între poiectant, producător şi utilizator.

6.2.8 Structura betonului

Betonul proaspăt şi apoi cel întărit au o structură complexă care

influenţează în mod hotărâtor toate caracteristicile sale tehnice.

După amestecarea materialelor componente, punerea în operă şi

compactarea betonului proaspăt, urmează o perioadă de repaos, timp în care se

produce o sedimentare a granulelor de ciment şi a particulelor fine de agregat

între granulele mai mari ale agregatului (figura 6.2.a) ceea ce conduce la o

tasare a întregii mase de beton. O parte din cantitatea de apă se ridică deasupra

granulelor sedimentate formând un spaţiu plin cu apă care poate să conţină şi

aer antrenat în procesul de amestecare a betonului.

Cum dimensiunile spaţiilor dintre agregatele mari sunt suficient de mici,

sedimentarea particulelor fine se poate produce înainte ca să înceapă priza

cimentului, astfel încât apa de amestecare se găseşte în stare liberă sau adsorbită

pe suprafaţa granulelor.

110

Cu cât cantitatea de apă de amestecare este mai mare, cu aât apa liberă,

necuprinsă în procesul de hidratare este mai multă şi circulă în beton în timpul

procesului de priză şi întărire.

Prin formarea pietrei de ciment se înglobează într-un tot unitar agregatele,

formându-se conglomeratul denumit beton întărit (figura 6.2.b).

a b

Fig 6.2

Betonul întărit are o structură complexă formată din :

- faza solidă - compusă din agregate şi piatra de ciment, care la

rândul ei este formată din produşi cristalini şi gelici cât şi din nuclee de ciment

nehidratate,

- faza lichidă - compusă din apa din betonul întărit care se găseşte

ca apă de hidratare, apă absorbită în geluri, apă din porii capilari,

- faza gazoasă - se găseşte în porii capilari (aer, alte gaze).

Golurile şi porii din betonul întărit, care influenţează în mod defavorabil

proprietăţile acestuia, sunt :

a) porii de gel (<10 μm ; 1 μm = 10-9 m) - greu accesibili apei lichide,

b) porii capilari (>10 μm) - sunt pori deschişi şi iau naştere prin evaporarea

surplusului de apă de amestecare, care nu participă la procesul de hidratare şi

reprezintă circa 10-15% din volumul betonului. Sunt uniform răspândiţi în

matrice (piatra de ciment) şi se vor umple parţial pe timpul întăririi cu noile

produse de hidratare.

111

c) porii sferici cu aer antrenat la amestecarea betonului sau datorită

aditivilor antrenori de aer au dimensiuni de 50-100 μm, sunt pori închişi sau în

legătură cu porii capilari, reprezentând 1-3% din volumul masei de beton. Acest

volum de pori poate fi sporit cu ajutorul aditivilor, care dau pori sferici închişi

în proporţie de 3-7% din volumul betonului.

d) porii de sub agregate (în general, sub 200 μm) - sunt pori închişi şi

rezultă din evaporarea apei de sub agregate, care cuprinde eventual goluri de

aer.

e) cavernele - sunt deschise, putând comunica între ele; volumul lor poate

atinge 5% din volumul betonului.

Porii mai mari de sub agregate şi cavernele au dimensiuni de peste 200

μm şi aparţin defectelor de structură. Volumul lor trebuie limitat prin

proiectarea compoziţiei şi prin tehnologia de punere în operă a betonului.

f) microfisuri şi fisuri - apar în structura fazei hidratate şi iau naştere ca

urmare a modificărilor de volum ale betonului în timpul prizei (contracţia la

uscare) şi întăririi care se amplifică în timp datorită variaţiilor de temperatură şi

umiditate (modificări care creează tensiuni interne).

Toate acestea conferă betonului întărit caracterul unui corp pseudosolid

(cuprinzând faza solidă, lichidă şi gazoasă) prin substanţa solidă, porii umpluţi

cu aer şi vapori de apă, porii umpluţi parţial sau total cu apă.

Nu se pot realiza betoane cu compactitate 100% (betonul este microporos

şi microfisurat). Se consideră că un beton este compact dacă porozitatea totală

este de 5-7%. La betonul greu obişnuit porozitatea totală variază între 15-25% şi

influenţează în mod sensibil caracteristicile betonului. Pentru obţinerea unui

beton de calitate cât mai bună trebuie ca volumul de pori să fie cât mai mic.

6.3 NOŢIUNI DE TEHNOLOGIA BETONULUI

112

Etapele de bază ale lucrărilor din beton sunt următoarele :

3.1 Stabilirea compoziţiei betonului

3.2 Prepararea betonului

3.3 Transportul betonului

3.4 Punerea în operă a betonului

3.5 Tratarea betonului după turnare

6.3.1 Stabilirea compoziţiei betonului

Parametrii de compoziţie

Conform SR EN 206-1/2002, cerinţele pentru ca betonul să aibă

durabilitate (să reziste la acţiunile agresive ale mediului) sunt formulate în

termeni de valori limită în ceea ce priveşte :

- compoziţia betonului,

- proprietăţile betonului proaspăt,

- proprietăţile betonului întărit.

Legat de compoziţia betonului sunt formulate cerinţe în funcţie de clasele

de expunere a betonului, după cum urmează :

- tipuri şi clase de materiale componente admise,

- raportul maxim apă/ciment,

- dozajul minim de ciment,

- clasa minimă de rezistenţă la compresiune a betonului,

- conţinutul minim de aer antrenat (cu aditivi) dacă este cazul.

Valorile limită recomandate pentru compoziţia şi proprietăţile betonului

sunt prevăzute în Anexa F din SR EN 206-1/2002 şi SR 13510/2006.

Pentru ca betonul să aibă durabilitatea dorită se mai cer îndeplinite şi

condiţiile următoare :

- betonul să fie corect pus în operă şi tratat după turnare (ENV 13760-1);

- să fie asigurat stratul de acoperire cu beton a armăturii (ENV 1992-1-1);

- structura de beton să fie întreţinută şi exploatată corect.

113

Tab. 6.12 - Anexa F din SR EN 206-1/2002

CLASELE DE EXPUNERENici un risc

Coroziunea datorată carbonatării

Coroziunea datorată clorurilorApă de mare Alte surse

X0

XC

1

XC

2

XC

3

XC

4

XS

1

XS

2

XS

3

XD

1

XD

2

XD

3

Raport A/C

maxim

-

0,65

0,60

0,55

0,50

0,50

0,45

0,45

0,55

0,55

0,45

Clasă de rezistenţă minimă C

12

/ 15

C 2

0 / 2

5

C 2

5 / 3

0

C 3

0 / 3

7

C 3

0 / 3

7

C 3

5 / 4

5

C 3

5 / 4

5

C 3

5 / 4

5

C 3

0 / 3

7

C 3

0 / 3

7

C 3

5 / 4

5

Dozaj minim de

ciment (kg/m3)

-

260

280

280

300

300

320

340

300

300

320

Conţinut minim de aer (%)

- - - - - - - - - - -

Alte condiţii

- - - - - - - - - - -

CLASELE DE EXPUNERE

Atac prin îngheţ - dezgheţ Atac chimic

XF1 XF2 XF3 XF4 XA1 XA2 XA3

Raport A/C

maxim

0,55 0,55 0,50 0,45 0,55 0,50 0,45

Clasă de rezistenţă minimă

C 30 / 37 C 30 / 37 C 30 / 37 C 30 / 37 C 30 / 37 C30/37 C35/45

Dozaj minim de

ciment (kg/m3)

300 300 320 340 300 320 360

114

Conţinut minim de aer (%)

- 4 4 4 - - -

Alte condiţii

agregate cu rezistenţă suficientă la îngheţ–dezgheţ, conform EN 12620/2000

ciment rezistent la sulfaţi

Notă. Există o anexă F şi în SR 13510 – 2006, cu unele valori puţin

modificate. Se vor avea în vedere ambele, luând valorile acoperitoare.

Compoziţia betonului trebuie să fie astfel alcătuită încât, în condiţiile

unui dozaj minim de ciment şi ale unor caracteristici în stare proaspătă ale

betonului, impuse de tehnologia de execuţie, să se realizeze cerinţele de

rezistenţă, durabilitate, şi după caz, a altor cerinţe speciale prevăzute prin

proiect.

Stabilirea compoziţiei betoanelor se face numai de către laboratoare

autorizate, parcurgându-se următoarele etape :

-stabilirea parametrilor compoziţiei,

-calculul componentelor,

-efectuarea de încercări preliminare,

-finalizarea compoziţiei prin recalcularea componentelor ca urmare

a rezultatelor încercărilor preliminare.

Etapele de lucru sunt următoarele :

1. Tipul de ciment - se stabileşte pe baza clasei betonului, condiţiilor

de serviciu şi expunere, caracteristicilor elementului (masivitatea).

2. Tipul de aditiv - se stabileşte pe baza condiţiilor de transport şi

punere în operă, cerinţelor de rezistenţă şi durabilitate impuse de

proiect, caracteristicilor elementului (secţiuni, armare).

3. Raportul apă/ciment maxim - se stabileşte pe baza clasei betonului,

gradului de omogenitate asigurat la prepararea betonului, gradului

de impermeabilitate impus, condiţiilor de expunere.

115

4. Dozajul de ciment - se stabileşte pe baza condiţiilor de serviciu şi

expunere. Dozajul de ciment se mai stabileşte şi în funcţie de clasa

betonului, tipul de ciment, raportul A/C şi cantitatea de apă (A).

5. Consistenţa betonului - se stabileşte pe baza condiţiilor de transport,

formei şi dimensiunilor elementului, desimii armăturilor, modului

de turnare şi compactare.

6. Granula maximă a agregatelor - se stabileşte pe baza formei şi

dimensiunilor elementelor şi ţinând seama de desimea armăturilor.

7. Cantitatea de apă de amestecare - se stabileşte pe baza consistenţei

adoptate pentru betonul proaspăt, mărimii granulei maxime a

agregatului, tipului de aditiv folosit.

8. Granulozitatea agregatului total se stabileşte pe baza dozajului de

ciment, consistenţei, tehnologiei de punere în operă, caracteristicilor

elementelor de beton turnat (macroporos, granulozitate discontinuă).

9. Stabilirea cantităţilor de agregate (pe clase granulare) şi aditivi se

stabileşte pe baza dozajului de ciment, tipului de agregat, tipului de

aditiv, porozităţii estimate a betonului.

A - Metoda rapidă privind stabilirea compoziţiei betonului

a) Cantitatea de apă de amestecare A (l/m3) se stableşte cu relaţia:

6.4

în care :

N/P - raportul nisip/pietriş (0-8)(8-Φmax) se stabileşte din curba

granulometrică a agregatului total,

S - tasarea conului (cm) exprimând consistenţa betonului care se

prepară,

116

Φmax - diametrul maxim al agregatului (mm)

c) Din relaţia lui Skramtaev se poate deduce raportul A/C :

6.5

în care:

Rb - clasa betonului ce se propune a se obţine (N/mm2)

Rc - clasa cimentului ce se foloseşte la prepararea betonului

(N/mm2)

K = 0,5 pentru A/C=0,4 - 0,65 şi agregate concasate

K = 0,45 pentru agregate de râu.

c) Dozajul de ciment C (kg/m3) rezultă din relaţia :

6.6

d) Cantitatea de agregat Ag (kg/m3) în stare uscată este dată de relaţia :

6.7

în care : ρb - densitatea betonului proaspăt (aproximativ 2400 kg/m3)

e) Definitivarea compoziţiei betonului se face prin încercări preliminare

în laborator.

B - Stabilirea compoziţiei betoanelor conform normativelor în vigoare

Se au în vedere următoarele normative : SREN 206-1/2002, SR

13510/2006, NE 012/1999 completat cu NE 012-1/2007 şi CP 012-1/2007.

117

Pentru stabilirea compoziţiei betoanelor de clasă cel puţin egală cu C8/10

se stabilesc mai întâi parametrii compoziţiei conform celor prezentate mai sus,

iar apoi se trece la calculul compoziţiei iniţiale.

Cerinţe generale :

a) Clasa de expunere

b) Clasa de rezistenţă,

c) Diametrul maxim al agregatelor,

d) Consistenţa betonului proaspăt,

e) Raportul maxim A/C în funcţie de cerinţele privind durabilitatea, clasa

de rezistenţă a betonului, tipul de ciment (Anexa F - SR EN 206-1/2002 şi

SR 13510/2006),

f) Dozajul minim de ciment (Anexa F - SR EN 206-1/2002 şi SR

13510/2006) şi tipul de ciment (Anexa M – SR 13510/2006).

Exemplu de notare a caracteristicilor betonului : C16/20– S2–II AS 32,5/0-

31, unde:

C16/20 - clasa de rezistenţă,

S2 - consistenţa după SR EN 206-1/2002,

II AS 32,5 - tipul de ciment,

0-31 - agregatul folosit.

NOTĂ: Dacă există cerinţe speciale privind permeabilitatea se poate

intercala şi valoarea acesteia : C16/20 – S2–P8 – II AS 32,5 / 0-31, unde :

P8 – permeabilitatea.

Pentru a determina compoziţia unui beton trebuie hotărâte (Anexa 1.4 -

NE 012/1999 completat cu NE 012-1/2007):

-dozajul de ciment (C)

-tipul şi clasa cimentului (Anexa 1.2 - NE 012/1999 completat cu

NE 012-1/2007, Anexa F - SR EN 206-1/2002 şi SR 13510/2006,

Anexa M – SR 13510/2006)

-consistenţa betonului proaspăt şi raportul A/C

118

-tipul de agregate, diametrul maxim al agregatelor (în funcţie de

elementul de rezistenţă care urmează a fi executat) şi compoziţia

granulometrică (Anexa L – SR 13510/2006),

-tipul şi dozajul de aditivi şi adaosuri (dacă este cazul).

În Anexa L – SR 13510/2006 sunt date următoarele curbe

granulometrice pentru agregate, în funcţie de diametrul maxim al

agregatelor folosite :

119

1 – zonă defavorabilă

2 – zonă utilizabilă

3 – zonă favorabilă

4 – zonă favorabilă pentru compoziţie granulometrică discontinuă

5 – zonă defavorabilă

120

Fig. 6.3 Granulometriile agregatelor – SR 13510/2006 şi

CP 012-1/2007

Unele elemente de compoziţie depind nu doar de caracteristicile dorite

pentru betonul întărit ci şi de tehnologia de transport şi punere în operă (turnare,

compactare).

1. Raportul apă/ciment

Tab. 6.13 - Raportul A/C (tabelul 1.4.2, NE 012/1999 completat cu NE 012-

1/2007)

Clasa betonului

Clasa cimentului32,5 42,5 52,5

C8/10 0,75 - -C12/15 0,65 - -C16/20 0,55 0,65 -C20/25 0,50 0,60 -C25/30 0,45 0,55 0,60

Notă. Valorile se compară cu rapoartele A/C maxime din Anexa F (SR

EN 206-1/2002 şi SR 13510/2006) şi nu le vor depăşi pe acestea.

121

2. Cantitatea de apă A/ (tabelul 1.4.4 - NE 012/1999 completat cu NE

012-1/2007) se stabileşte având în vedere consistenţele recomandate în tabelul

1.4.3 în funcţie de tipul de element de construcţie care urmează a fi turnat şi de

modul de punere în operă.

3. Cantitatea de ciment (C/) se evaluează aplicând relaţia:

6.8

unde : A/ - cantitatea orientativă de apă de amestecare determinată

conform normativului NE 012/1999 completat cu NE 012-1/2007, tabelul I.4.4.

Tab. 6.14 - Cantitatea de apă de amestecare A/

Clasă beton Cantitatea A/ (l/m3) pentru clasa de consistenţăT1 (S1) T2 (S2) T3 (S3) T4 (S4)

C8/10....C20/25

170 185 200 220

≥C25/30 185 200 215 230Notă. Tasările în NE 012/1999 completat cu NE 012-1/2007 erau notate

cu T iar în SREN 206-1/2002 sunt notate cu S.

Valorile din tabel sunt pentru agregate de balastieră 0...31mm. Cantitatea

de apă se va corecta în funcţie de agregatele folosite :

- reducere 10% pentru agregate 0...63mm,

- reducere 5% pentru agregate 0...40mm,

- reducere 10-20% în cazul folosirii de aditivi,

- spor 10% în cazul folosirii pietrei sparte,

- spor 20% în cazul folosirii agregatelor 0/8mm,

- spor 10% în cazul folosirii agregatelor 0/16mm,

- spor 5% în cazul folosirii agregatelor 0/20mm.

În cazul raportului A/C se adoptă valoarea cea mai mică pentru asigurarea

cerinţelor de rezistenţă şi durabilitate.

122

Cantitatea de ciment rezultată se compară cu dozajul minim admis

conform normativelor, Anexa F - SR EN 206-1/2002 şi SR 13510/2006 şi se ia

cel puţin dozajul minim admis.

Cantitatea totală de ciment plus nisip sub 0,125 mm se recomandă să nu

depăşească valorile din Anexa F, amintită anterior.

Tab. 6.15

Dozaj de ciment (Kg/m3)

Ciment+Nisip < 0,125mm (kg/m3),

beton ≤ C50/60

Dozaj de ciment (Kg/m3)

Ciment+Nisip < 0,125mm (kg/m3) beton ≥ C50/60

≤ 300 400 ≤ 400 500300-400 Dozajul de ciment+

100400-450 Dozajul de ciment+

100≥ 400 500 450-500 550

≥ 500 600Notă. Pentru dozaje intermediare de ciment se interpolează liniar.

4. Cantitatea de agregate în stare uscată, A'g, se evaluează aplicând relaţia :

6.9

în care : ρc - densitatea aparentă a granulei de ciment egală cu 3.0

Kg/dm3;

ρag - densitatea aparentă a agregatelor, în Kg/dm3, adoptată

conform tabelului :

Tab. 6.16

Tipul rocii Densitatea aparentă - ρag

(kg/dm3)silicioasă (agregate de

balastieră)2,7

calcaroasă 2,3 – 2,7granitică 2,7bazaltică 2,9

123

P - volumul de aer oclus egal cu 2% respectiv 20 dm3/m3; în

cazul utilizării de aditivi antrenori de aer, aerul antrenat se

stabileşte conform fişelor tehnice ale aditivilor şi diametrului

maxim al agregatului (tabelul 3a – CP 012-1/2007):Tab. 6.17

Φmax agregat (mm) 8 16 22 31,5 63Aer antrenat (%) ≥6,

0≥5,

5≥5,

0≥4.

5≥4,

0

Proporţia dintre diferite sorturi de agregate şi cantităţile corespunzătoare

pe sorturi se stabilesc astfel încât să se asigure înscrierea în zona de

granulozitate 2 (utilizabilă), 3 (favorabilă) sau 4 (favorabilă pentru compoziţie

granulometrică discontinuă) din curbele granulometrice din normative,

prezentate în figura 6.3.

5. Densitatea aparentă a betonului proaspăt se calculează cu relaţia :

6.10

6. Pentru stabilirea compoziţiei de bază se procedează în felul următor :

- se prepară un amestec informativ de beton, luând în considerare

cantităţile de ciment şi agregate evaluate conform relaţiilor de mai

sus, la care se introduce apa de amestecare treptat până la obţinerea

consistenţei dorite, determinându-se, cantitatea de apă A (aditivul

se introduce după prima cantitate de apă ),

- se determină densitatea aparentă a amestecului informativ, ρb,

- se recalculează raportul A/C şi cantitatea de ciment

124

6.11

-se recalculează cantitate de agregate conform relaţiei:

6.12

7. Pentru verificarea rezistenţelor mecanice se prepară câte 3 amestecuri

de beton de minim 30 litri fiecare, pentru fiecare din următoarele compoziţii :

- compoziţia de bază,

- compoziţie suplimentară având dozajul de ciment mărit cu 7% dar

minim 20 kg/m3 faţă de cel al compoziţiei de bază,

- a doua compoziţie suplimentară, având dozajul redus cu 7%, dar minim

20 kg/m3 faţă de cel al compoziţiei de bază.

Din fiecare amestec de beton din cele menţionate mai sus se

confecţionează minim 3 epruvete, rezultând în total câte 9 epruvete pentru

fiecare compoziţie (cuburi sau cilindri ; conform Anexei A.4 – CP 012-1/2007).

Confecţionarea, păstrarea şi încercarea epruvetelor se vor efectua conform

prevederilor standardului SREN 12390-2/2002 (Pregătirea şi conservarea

epruvetelor pentru încercări de rezistenţă).

8. Rezultatele obţinute la 28 de zile de la turnarea epruvetelor 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 ∙ f/c 6.13

125

unde :

c = (1,15 ∙ clasa cimentului)/ fefcim,

f/c - rezistenţa betonului la 28 de zile obţinută la încercările

preliminare (rezistenţa medie),

fefcim - rezistenţa efectivă a cimentului (din încercări de laborator).

Se adoptă compoziţia pentru care valoarea rezistenţei corectate este mai

mare sau cel puţin egală cu rezistenţa la 28 de zile pentru încercări preliminare.

6.3.2 Prepararea betonului

După stabilirea compoziţiei betonului, urmează dozarea materialelor şi

apoi prepararea betonului.

a) Dozarea se poate face :

- volumetric - numai pentru lucrări de mică importanţă,

- gravimetric - în fabrici de betoane, cu dozatoare care cântăresc

exact materialele componente.

b) Prepararea betonului se poate efectua :

- manual - pentru lucrări de mică importanţă;

- mecanic - cu ajutorul betonierelor care asigură realizarea unui

amestec omogen într-un timp relativ scurt.

6.3.3 Transportul betonului

Pentru transportul betonului proaspăt de la locul de preparare la locul de

punere în operă se cer îndeplinite anumite condiţii :

- asigurarea omogenităţii betonului,

- păstrarea intactă a compoziţiei,

- evitarea începerii prizei cimentului.

6.3.4 Punerea în operă a betonului

Punerea în operă a betonului cuprinde două operaţii :

126

- introducerea în cofraje (turnarea),

- compactarea betonului.

a) Turnarea betonului se poate face prin :

- pompare (cu ajutorul pompelor),

- injectare (introducerea agregatelor grosiere în cofraje şi apoi

injectarea cu mortar de ciment),

- turnare sub apă - necesită o incintă în care apa să fie stătătoare,

betonul turnându-se prin tuburi speciale,

- cu ajutorul jgheaburilor, burlanelor, cu benă şi macara.

b) Compactarea betonului este o operaţie prin care se urmăreşte umplerea

completă a cofrajelor, o reducere a spaţiilor dintre granule şi eliminarea parţială

a aerului.

Există mai multe procedee de compactare :

- vibrare - se aplică betonului vibraţii de o anumită frecvenţă; în acest

mod betonul capătă aspectul şi comportarea unui fluid foarte vâscos şi poate lua

forma cofrajelor. Se efectuează cu vibratoare de interior (pervibratoare), de

cofraj, plăci şi rigle vibratoare, mese vibratoare,

- vacuumare şi vibro vacuumare - proces de absorbţie a excesului de apă

din masa betonului turnat, prin creerea unui vacuum la suprafaţa betonului,

- centrifugare - metodă aplicată la executarea tuburilor din beton şi a

stâlpilor pentru reţele electrice,

- presare şi vibro presare – realizarea unor prefabricate cu decofrare

imediată (dale, pavele),

- torcretare - procedeu de punere în operă a betonului, prin pulverizare cu

ajutorul aerului comprimat (folosind ca agregat nisip 0-2mm, 0-4mm, 0-8mm)

care asigură simultan şi compactarea.

6.3.5 Tratarea betonului după turnare

127

Menţinerea betonului în anumite condiţii după turnare reprezintă o

necesitate pentru asigurarea unei întăriri corespunzătoare.

În acest sens, influenţa umidităţii este esenţială pentru obţinerea unor

betoane de calitate.

Umiditatea are rolul de a asigura hidratarea în profunzime a cimentului şi

de a împiedica deformaţiile de contracţie la uscare.

Asigurarea unei umidităţi corespunzătoare se face prin menţinerea

betonului umed între 1-10 zile pentru betoane turnate cu cimenturi I (unitare),

între 3-12 zile pentru betoane turnate cu cimenturi II - V (compozite) şi între 14-

28 zile pentru betoane turnate în structura unor rezervoare.

Temperatura influenţează într-o măsură însemnată priza şi întărirea

cimentului din beton. Ea poate avea efect de distrugere, de oprire, de încetinire

sau accelerare a formării structurii betonului.

Temperaturi mai mici de 00C :

- intervenite în primele 24 de ore de la turnare, au drept efect

distrugerea structurii cristaline slabe, formate în primele ore, ca

urmare a îngheţării unei mari cantităţi de apă liberă din beton,

- intervenite între 1 şi 3 zile de la turnare au ca efect o oarecare

diminuare a rezistenţelor finale ale betonului şi implică riscuri

pentru construcţia turnată,

- intervenite peste 3 zile, nu au influenţe semnificative asupra

structurii în formare a betonului.

Temperaturi între 0 şi 40C au drept efect o creştere însemnată a perioadei

de priză şi întărire dar rezistenţele finale pot fi mai bune (hidratarea este mai

lentă dar poate fi mai profundă).

Temperaturi între 5 şi 300C sunt considerate relativ normale, temperatura

de 200C fiind considerată temperatura standard de întărire.

Influenţa simultană a temperaturii şi umidităţii favorizează hidratarea şi

întărirea iniţială a betonului proaspăt, constituind procedee rapide de accelerare

128

a întăririi betonului în primele zile. Aceste procedee se numesc tratamente

termice şi se aplică cu bune rezultate în industria prefabricatelor.

Procedeele industriale cele mai utilizate sunt :

- aburirea - procedeu în care betonul se păstrează într-o atmosferă saturată

de vapori de apă, la presiunea atmosferei, timp de 4-10 ore, la temperaturi de

70-900C,

- autoclavizarea - procedeu în care betonul se păstrează în autoclave

etanşe, într-o atmosferă de vapori saturaţi, la temperaturi de 170-2000C şi

presiuni între 2 şi 16 atmosfere, timp de 6-10 ore,

- tratament cu apă caldă la 60-800C timp de 24 de ore pentru a spori

rezistenţele,

-încălzirea cu aer cald (se va da atenţie evitării pierderii apei),

-încălzirea cu raze infraroşii,

-încălzirea cu câmpuri de înaltă frecvenţă (microunde).

6.4 CARACTERISTICILE BETONULUI PROASPĂT

Starea betonului, din momentul amestecării cimentului cu apa şi

agregatele până la începerea prizei cimentului este definită ca beton proaspăt.

Conform SR EN 206-1/2002 asupra betonului proaspăt se efectuează

următoarele determinări.

6.4.1 Consistenţa

Ea reprezintă mobilitatea unui beton proaspăt sub acţiunea masei proprii

sau a unor forţe exterioare care acţionează asupra lui şi se poate determina prin

patru metode (EN 12350 – 2, 3, 4, 5) :

A) Metoda răspândirii se foloseşte pentru betoane de consistenţă plastică

- fluidă şi cu granule de agregat de maxim 40 mm.

129

Mod de lucru : se aşează centric pe masa de răspândire trunchiul de con,

cu baza mare în jos şi se umple cu beton în condiţiile stabilite de standard. Se

scoate trunchiul de con, apoi se ridică de 15 ori partea mobilă a mesei până la

un opritor distanţat la 4 cm şi se lasă să cadă liber. Se măsoară apoi diametrele d

şi d1 ale turtei de beton rezultate (fig. 6.4) şi se stabileşte consistenţa. Se pot

utiliza şi mese de răspândire care execută automat numărul de şocuri prevăzut.

Fig. 6.4

B) Metoda tasării se foloseşte la betonul preparat cu agregate având

granula maximă până la 90 mm.

Tasarea se determină cu trunchiul de con din tablă galvanizată cu

diametrul superior de 100 mm, diametrul bazei de 200 mm şi înălţimea de 300

mm (fig. 6.5).

Fig. 6.5

130

Se umple trunchiul de con în straturi succesive, compactate prin

împungerea cu o vergea metalică, se ridică trunchiul de con, se aşează alături de

betonul tasat şi se măsoară apoi diferenţa d dintre înălţimea trunchiului de con şi

înălţimea betonului după tasare. Tasarea, exprimată în mm, reprezintă diferenţa

dintre aceste înălţimi.

C) Metoda vâscozimetrului VE-BE se recomandă la betoanele preparate

cu agregate având granula maximă până la 40mm (figura 6.6).

Mod de lucru : trunchiul de con al aparatului se umple cu beton şi apoi se

scoate, se măsoară tasarea pe o tijă gradată, după ce s-a coborât discul din

plexiglas pe faţa superioară a betonului. Se pune în funcţie vibratorul,

încercarea fiind terminată când betonul aderă uniform la suprafaţa inferioară a

discului din plexiglas.

Se înregistrează timpul, în secunde, de la pornirea vibratorului până la

aderarea uniformă a betonului la discul din plexiglas, timp care defineşte

consistenţa betonului.

Fig. 6.6

131

D) Gradul de compactare Walz reprezintă raportul dintre înălţimea

iniţială a betonului nevibrat, introdus în cutia paralelipipedică (20x20x40 cm) şi

înălţimea betonului vibrat până ce a atins densitatea aparentă maximă.

Fig.6.7

6.13

Se utilizează la betoane cu agregate până la 40 mm, betoane foarte

vârtoase, slab plastice sau plastice

Mod de lucru: determinarea se efectuează utilizând un vas prismatic cu

baza 20x20 cm şi h=40 cm, care se umple cu beton fără a se compacta. Se

aşează apoi, vasul pe o masă vibrantă sau de şoc şi se compactează până cănd

înălţimea h1 a betonului din vas rămâne constantă.

Gradul de compactare este :

6.14

6.4.2 Densitatea aparentă

132

Se determină cu ajutorul vaselor volumetrice cu volum standardizat. Se

cântăreşte vasul gol, apoi se umple cu beton şi se compactează, se şterge bine

vasul şi se cântăreşte din nou.

(Kg/m3) 6.15

unde :

m1 - masa vasului plin cu beton,

m - masa vasului gol,

V - volumul vasului.

6.4.3 Verificarea conţinutului de apă din betonul proaspăt

La efectuarea acestei analize se verifică în special conţinutul de apă şi

conţinutul de agregate mari din betonul proaspăt.

Pentru verificarea conţinutului de apă se iau din betonul studiat două

probe de câte 5 kg, cărora li se determină conţinutul total de apă, prin încălzire

puternică într-o tavă metalică nesmălţuită (pentru a nu mai fi timp pentru

producerea reacţiei ciment - apă), până la uscarea completă.

Se cântăreşte materialul uscat cu aceeaşi precizie ca şi betonul proaspăt.

Cantitatea de apă = % 6.16

unde : m - masa materialului uscat.

Se va verifica şi raportul apă/ciment luând cantitatea de ciment din

registrul fabricii de betoane sau din înregistratorul calculatorului care conduce

fabrica de betoane.

Nici un raport apă/ciment nu va depăşi cu mai mult de 0,02 valoarea

limită prescrisă în compoziţia proiectată a betonului.

133

6.4.4 Verificarea conţinutului de agregate mari din beton

Determinarea conţinutului de agregate mari din beton (peste 8 mm) se

face prin cernere şi spălare sub curent de apă pe ciurul de 8 mm a unei cantităţi

de beton proaspăt de 5 kg. Operaţia continuă până când rezultă apă limpede.

Materialul rămas pe ciur se usucă complet în etuvă şi se cântăreşte

obţinându-se cantitatea de agregate mari din beton.

Raportând masa pietrişului la masa probei de beton proaspăt supusă

determinării, se verifică dacă acest raport corespunde cu cel indicat în

compoziţia proiectată.

În mod similar, se poate determina granulozitatea agregatului total din

beton prin spălare, uscare şi cernere pe sitele şi ciururile corespunzătoare

sorturilor de agregate utilizate la prepararea betonului.

6.4.5 Cantitatea de aer oclus

Este o verificare executată conform EN 12350-7 pentru betoane turnate

cu aditivi antrenori de aer.

Determinarea evidenţiază cantitatea de aer antrenat la amestecarea

componenţilor, care nu trebuie să depăşească valoarea prescrisă în compoziţia

proiectată a betonului (va fi peste 4% la betoanele supuse la îngheţ-dezgheţ,

conform anexei F din SR EN 206-1/2002), pentru ca rezistenţele mecanice ale

betonului să nu fie afectate.

6.5 CARACTERISTICILE BETONULUI ÎNTĂRIT

6.5.1 Densitatea aparentă a betonului întărit

Se determină pe epruvete cubice sau cilindrice.

134

(kg/m3) 6.17

6.5.2 Compactitatea

Este o caracteristică importantă a betonului deoarece influenţează alte

proprietăţi cu ar fi permeabilitatea, rezistenţa la gelivitate (îngheţ - dezgheţ

repetat), rezistenţele mecanice, rezistenţele la agenţi chimici, etc.

6.5.3 Porozitatea

Reprezintă volumul de goluri din unitatea de volum a betonului.

Aceste caracteristici ale betonului întărit sunt influenţate de diverşi

factori, fie din compoziţia betonului fie din mediul exterior :

a - Cantitatea de ciment folosită la preparare influenţează densitatea

aparentă şi implicit compactitatea şi porozitatea.

Fig. 6.8

135

Se constată că densitatea aparentă are un maxim la dozajul de ciment de

300-400 Kg/m3, când pasta de ciment umple toate golurile dintre granulele de

agregat.

În situaţia în care dozajele de ciment sunt mai mici decât cele optime

pasta de ciment este insuficientă şi nu umple golurile dintre granule, rezultând

un beton poros şi cu densitatea aparentă mai mică.

Când dozajul de ciment îl depăşeşte pe cel optim, pasta este în cantităţi

mari şi se interpune în spaţiile dintre granule, reducând cantitatea de agregat.

b - Raportul apă/ciment influenţează în mod hotărâtor densitatea,

compactitatea şi porozitatea betonului.

La un raport apă/ciment mare rezultă un beton poros, ca urmare a

evaporării apei în exces, beton cu densitate aparentă mică şi cu compactitate

mică.

La un raport apă/ciment mic rezultă un beton cu lucrabilitate redusă şi cu

volum de goluri mare.

c - Agregatele influenţează caracteristicile betonului mai ales prin

granulozitatea sa : creştera cantităţii de fracţiuni fine necesită apă în exces

şi duce la creşterea raportului apă/ciment ceea ce influenţează negativ

compactitatea şi rezistenţele mecanice.

d - Modul de punere în operă este un factor esenţial pentru asigurarea

compactităţii.

6.5.4 Permeabilitatea

Este caracterizată prin uşurinţa de pătrundere a apei în masa betonului.

Gradul de impermeabilitate faţă de apă al betonului se caracterizează prin

presiunea maximă până la care epruvetele de beton, încercate în condiţii

standardizate (SR EN 206-1/2002), nu prezintă infiltraţii de apă pe faţa opusă

aceleia aflate în contact cu apa sub presiune sau nu prezintă, la despicare,

infiltraţii pe înălţimi peste cele prevăzute în standard.

136

Permeabilitatea se poate exprima în două moduri:

- prin presiunea la care apa pătrunde adoar 10 cm în epruvetă (P108,

de exemplu, pentru 8 atmosfere).

- prin presiunea la care apa nu străpunge complet epruveta.

Gradul de impermeabilitate se determină pe epruvete în formă de cuburi

cu latura de 15 cm.

Permeabilitatea depinde de :

- compactitatea betonului,

- forma şi natura porilor din masa betonului.

Impermeabilitatea betonului se poate mări acţionând asupra următorilor

factori:

- sporirea dozajului de ciment,

- folosirea unor agregate cu granulozitate bună, fără impurităţi şi cu

formă corespunzătoare a granulelor,

- folosirea aditivilor plastifianţi, superplastifianţi sau

hiperplastifianţi.

6.5.5 Gelivitatea sau rezistenţa la îngheţ-dezgheţ

Această caracteristică a unui beton se defineşte prin numărul maxim de

cicluri îngheţ - dezgheţ succesive, pe care epruvetele din beton (începând cu o

vârstă de cel puţin 28 de zile de la confecţionare) pot să le suporte fără să sufere

o reducere a rezistenţei la compresiune mai mare de 25% sau o pierdere de masă

de peste 5% faţă de epruvetele martor.

Determinarea rezistenţei la îngheţ - dezgheţ se efectuează conform EN

12390 - 8 pe epruvete cubice (150x150x150 mm) sau cilindrice (150x300 mm).

Numărul de epruvete este de 6.

Pentru efectuarea încercării, toate epruvetele se saturează cu apă la

temperatura de 20 50C .

137

Epruvetele destinate încercării la îngheţ - dezgheţ se introduc în camera

frigorifică (-170C 20C ) timp de 4 ore după care se scot şi se introduc în apă la

20 50C, 4 ore. Acest ciclu se repetă de câte ori este prescris.

După numărul de cicluri prescris se determină eventualele pierderi de

masă sau de rezistenţă la compresiune, pierderi care nu vor depăşi valorile

prevăzute (vezi şi capitolul 1).

Rezistenţa la îngheţ-dezgheţ depinde de compactitatea betonului şi de

gradul de impermeabilitate la apă.

Realizarea de betoane rezistente la îngheţ-dezgheţ se poate face prin :

- folosirea de ciment bogat în C3S,

- folosirea de aditivi : plastifianţi, antrenori de aer,

- mijloace de compactare a betonului.

6.5.6 Rezistenţele mecanice ale betonului

Rezistenţa la compresiune (Rc) constituie principalul criteriu de apreciere

a calităţii unui beton dând indicaţii suficient de precise asupra rzistenţei la alte

solicitări, cât şi asupra altor proprietăţi fizico - mecanice ale betonului.

Rezistenţa la compresiune se determină pe epruvete cubice (150x150x150

mm) sau cilindrice (h = 300 mm şi Φ = 150 mm) încercate la 28 de zile de la

confecţionare, după păstrarea în conformitate cu normativul.

Clasa betonului se notează convenţional cu C urmat de valoarea

rezistenţei caracteristice a betonului (N/mm2).

Exemplu : C 8/10, unde 8 reprezintă rezistenţa caracteristică determinată

pe cilindri, iar 10 reprezintă rezistenţa caracteristică determinată pe cuburi (în

N/mm2).

Epruvetele se încarcă, în cazul cuburilor, perpendicular pe direcţia de

turnare. Încărcarea se aplică uniform şi cu viteza pentru încărcări statice

prevăzută în normativ, până la ruperea epruvetelor.

138

Rezistenţa la întindere prin încovoiere (Rti) se face pe epruvete

prismatice de 150x150x650 mm

Forţa se aplică perpendicular pe direcţia de turnare a betonului, continuu

şi uniform până la rupere.

Rezistenţa la întindere prin despicare (Rtd) se realizează pe cuburi sau pe

cilindri, fixând epruveta între platanele maşinii de încercări (presei) între două

fâşii din carton presat sau şipci din lemn.

Rezistenţa la oboseală reprezintă aproximativ (0,5 - 0,8)Rc. Se aplică

epruvetei încărcări - descărcări repetate, până la extinderea fisurilor şi cedarea

epruvetei. Deformaţiile la oboseală sunt de 2 - 4 ori mai mari decăt la încărcări

statice.

Rezistenţa la şoc şi la uzură sunt încercări dinamice. Se determină la

betoanele folosite la fundaţii de maşini, piste de aeroport, drumuri, pardoseli

industriale, etc.

Fig. 6.9 Determinarea rezistenţelor mecanice (distructiv)

Rezistenţa la şoc creşte cu clasa betonului (la clase egale rezistă mai bine

la şoc betonul cu modul de elasticitate mai mic).

139

Rezistenţa la uzură depinde de rezistenţa la compresiune, de proprietăţile

agregatelor, de starea şi de natura suprafeţelor supuse la uzură (abraziune). Se

determină cu aparatul de mai jos :

Fig. 6.10

Observaţie. La toate rezistenţele mecanice contează viteza de încărcare

(aleasă conform normativului). Se departajează :

- încărcări statice,

- încărcări dinamice,

- aplicarea alternativă a încărcărilor (la oboseală).

6.5.7 Deformaţiile betonului

În betoane se pot produce următoarele tipuri de deformaţii :

a) Dilatarea şi contracţia termică

b) Contracţia şi umflarea

c) Deformaţiile sub acţiunea încărcărilor

Dilatarea şi contracţia termică se produce datorită temperaturilor

exterioare sau degajărilor de temperatură la reacţia cimentului cu apa.

Dilatarea termică creşte cu dozajul de ciment. Are efect distructiv dacă

coeficienţii de dilatare termică ai pietrei de ciment şi agregatelor sunt mult

diferiţi.

Coeficienţii de dilatare termică pentru betoane obişnuite variază între

(0,7 - 1,3)10-5. În mod curent se consideră valoarea 10-5.

Contracţia se produce la întărirea, la uscarea şi la carbonatarea betonului.

Umflarea se produce la umezirea betonului.

140

Contracţia este principala cauză a fisurilor betonului. Peste fisurarea din

contracţie se suprapune fisurarea datorată încărcărilor.

Fisurarea se produce când efortul unitar de întindere depăşeşte Rt.

Şi betonul proaspăt suferă o reducere de volum după punerea în operă

(contracţia plastică).

Contracţia de întărire (chimică) este de circa 0,04∙10-3 după o lună şi de

circa 0,1∙10-3 după 5 ani.

La umflare doar o parte din contracţie este reversibilă (cea de uscare).

Perioada critică a contracţiei de uscare este după punere în operă, în

perioada de priză, de aceea este necesară tratarea (menţinerea umedă) betonului

după punerea în operă.

Contracţia - umflarea se amortizează în timp prin îmbătrânirea gelurilor.

Pentru limitarea contracţiei betonului este nevoie de următoarele măsuri :

- reducerea raportului A/C,

- alegerea corespunzătoare a cimentului şi reducerea la minimul

necesar a dozajului,

- agregate cu granulozitate bună şi cu puţină parte fină,

- compactare bună a betonului,

- tratarea corespunzătoare a betonuluio după punerea în operă.

Deformaţiile sub încărcări pot fi elastice, plastice şi pseudoplastice. La

încărcări de lungă durată se produc deformaţii prin curgere lentă.

Deformaţii elastice se produce la încărcări statice de scurtă durată, la 0,4

– 0,5 din Rc, rezultând proporţionalitatea efortului cu deformaţia.

141

Fig. 6.11

Modulul de elasticitate (liniar) - μ - se determină prin încercare la

compresiune statică, până la 0,3Rc :

(N/mm2) 6.18

Modulul de elasticitate creşte cu clasa betonului (în mod obişnuit variază

între 17000 N/mm2 la C8/10 şi 38000 N/mm2 la C55/60; poate ajunge până la

50000 N/mm2 şi chiar peste la betoane de înaltă rezistenţă). Modulul de

elasticitate ridicat duce la ruperea casantă a betonului.

Deformaţiile plastice se produc după depăşirea nivelului de solicitare

arătat la deformaţiile elastice (prin dezvoltarea sistemului de fisuri). Se ajunge

la încărcarea critică.

Deformaţiile pseudoplastice duc la dezvoltarea considerabilă a fisurilor

sub încărcări care depăşesc încărcarea critică.

La descărcarea unei probe de beton rămâne o deformaţie remanentă (εr).

142

Fig. 6.12

Deformaţiile de curgere lentă (sub încărcări statice de lungă durată). Peste

deformaţia elastică instantanee (produsă în momentul încărcării) se suprapune o

deformaţie care se dezvoltă lent în timp (datorată componenţilor gelici din

piatra de ciment, care au proprietăţi vâscoase şi plastice).

Deformaţia de curgere lentă este totuşi proporţională cu mărimea

încărcării, ea amortizându-se după 3-5 ani (se produce cristalizarea treptată a

componenţilor gelici).

Şi o parte din deformaţia de curgere lentă este reversibilă la descărcare (o

parte este remanentă).

Un beton compact şi cu rezistenţe mecanice ridicate are deformaţii mai

mici din cergere lentă.

6.5.8 Comportarea betonului la acţiuni agresive

Comportarea betonului la atacul agenţilor agresivi depinde de :

- stabilitatea pietrei de ciment,

- compactitatea betonului,

- de natura agregatelor,

143

- de natura agentului.

Cum distrugerea pietrei de ciment reprezintă un factor esenţial pentru

scăderea durabilităţii betoanelor, tipurile de coroziune şi mecanismele după care

se produc, prezentate la studiul cimentului, rămân valabile şi la beton.

În plus, la beton mai pot apărea degradări din cauza fenomenelor fizice,

biochimice şi a incompatibilităţii agregatelor cu cimentul.

a) Distrugerea prin fenomene fizice se poate produce datorită :

- îngheţului - dezgheţului repetat,

- variaţiilor de temperatură şi acţiunii fizice provocate de animite

substanţe. De exemplu : uleiurile fluide pătrund prin absorbţie

capilară şi se depun între piatra de ciment şi agregat, micşorând

aderenţa; de asemenea anumite săruri solubile pot fi absorbite prin

capilare, iar după evaporarea apei pot cristaliza în porii betonului

distrugându-l.

b) Acţiunea corozivă biochimică este produsă de activitatea anumitor

organisme (bacterii, alge, muşchi, etc.) care dau naştere la substanţe

care atacând componenţii pietrei de ciment, o distrug.

c) Incompatibilitatea agregatelor cu cimentul apare la betoane

confecţionate cu cimenturi bogate în alcalii şi cu agregate care conţin

SiO2 activ (opale, calcedonie,etc). La prepararea betonului alcaliile trec

în soluţie sub formă de hidroxizi şi reacţionează cu SiO2 activ din

agregate formând geluri, care au proprietatea de a se umfla în contact cu

apa, solicitând şi distrugând betonul. Ţinând seama de cele de mai sus,

în anumite ţări, care nu dispun de surse suficiente de agregate, se

utilizează agregate de origine marină (în principal nisipuri).

Protecţia betonului împotriva agenţilor agresivi se face fie constructiv fie

prin diverse tratamente.

144

Protecţia constructivă constă în alegerea unor cimenturi rezistente la

coroziune, folosirea unor agregate stabile la agenţii chimici respectivi,

compatibile cu cimentul, realizarea unor betoane compacte.

Tratamente specifice se aplică pe suprafeţele elementelor din beton :

- Fluatarea constă în tratarea suprafeţei betonului cu soluţie de

săruri ale acidului silicofluorhidric cu metale grele (fluaţi).

- Ocratarea se aplică la prefabricate şi constă în tratarea betonului cu

tetrafluorură de siliciu gazoasă.

Ca substanţe pentru protecţii anticorozive se folosesc materiale

bituminoase, materiale din polimeri sub formă de folii, lacuri, etc.

6.5.9 Factorii care influenţează rezistenţele betonului

Se evidenţiază următorii factori cu influenţe asupra rezistenţelor

betoanelor : cimentul, apa de amestecare, agregatele, aditivii şi adaosurile,

condiţiile de punere în operă şi tratarea betonului după turnare.

Cimentul influenţează rezistenţele betonului atât prin calitate cât şi prin

cantitate (dozaj). Rezistenţele constituenţilor mineralogici ai cimentului se

transmit, mai mult sau mai puţin atenuate, asupra rezistenţelor betonului, în

practică alegerea tipului de ciment fiind în funcţie de specificul lucrării.

Influenţa cantităţii de ciment, exprimată prin dozaj, asupra rezistenţelor

mecanice, este prezentată în figura de mai jos.

Se constată că Rc creşte odată cu dozajul dar nu proporţional. Rt creşte

mult mai lent, iar începând de la anumite dozaje de ciment începe să scadă.

Această diminuare a creşterii rezistenţelor la dozaje mai mari de ciment

se datoreşte efectului contracţiei sporite a pietrei de ciment, care duce la apariţia

fisurilor, care influenţează negativ rezistenţele.

145

Fig. 6. 13

Apa de amestecare. La o valoare optimă a raportului A/C rezultă un

beton cu rezistenţe maxime.

Dacă raportul A/C scade sub valoarea optimă rezultă un beton prea vârtos

şi greu de compactat care rămâne poros.

Dacă raportul A/C depăşeşte valoarea optimă, piatra de ciment este foarte

poroasă şi cu multe canale capilare deschise spre exterior, datorită evaporării

apei.

Ambele situaţii duc la micşorarea rezistenţelor mecanice şi a durabilităţii.

Agregatele influenţează rezistenţele betonului prin granulozitate, forma

granulelor şi natura suprafeţei. Într-un eventual beton fără aditivi (situaţie rară)

contează şi diametrul maxim al agregatelor.

Aditivii influenţează favorabil rezistenţele betonului, mărind

lucrabilitatea betonului şi reducând raportul A/C.

Condiţiile de punere în operă. Factorul cel mai important este modul de

compactare a betonului proaspăt, deoarece el influenţează în cea mai mare

măsură compactitatea betonului şi implicit rezistenţa lui.

Procedeul de compactare cel mai folosit este vibrarea, care conduce la

obţinerea unui beton bine compactat, cu mai puţine goluri.

146

Tratarea betonului după turnare este o condiţie esenţială pentru obţinerea

unor betoane de rezistenţă corespunzătoare. Menţinerea betonului, în primă

fază, la temperaturi scăzute (0-40C) şi apoi la temperaturi normale (200C)

facilitează o îmbunătăţire a rezistenţei la compresiune faţă de condiţii normale

de temperatură. Această comportare se explică prin hidratarea mai profundă a

cimentului, la temperaturi scăzute dar superioare punctului de îngheţ.

6.6 BETOANE SPECIALE

Condiţiile deosebite în care se găsesc unele elemente de construcţii în

exploatare au condus la crearea unor tipuri de betoane speciale care să asigure

structurilor durabilitatea necesară. Acestea sunt prezentate mai jos.

6.6.1 Betoane rezistente la temperaturi înalte (refractare)

Betoanele refractare sunt acele betoane care îşi menţin caracteristicile

fizico-mecanice esenţiale, în anumite limite, chiar după ce au fost supuse timp

îndelungat acţiunii unor temperaturi ridicate.

După temperatura la care sunt folosite acestea se clasifică în :

- beton termorezistent (refractaritate <15000C, temperatura de

folosire 200-11000C),

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

1100-13000C),

- beton foarte refractar (refractaritate >17900C, temperatura de

folosire >13000C).

Lianţi folosiţi :

- ciment aluminos,

- ciment Portland cu stabilizator ceramic.

Agregate :

- şamota,

147

- minereu de crom şi magneziu,

- materiale bogate în oxid de aluminiu.

Aceste betoane sunt folosite în industria siderurgică, metalurgică,

ceramică şi a sticlei, industria cimentului, tehnologia nucleară, etc.

6.6.2 Betoane antiacide

Sunt betoane folosite în special pentru protecţie anticorozivă.

Lianţi folosibili :

- sticlă solubilă (silicat de sodiu),

- răşini sintetice (polimeri).

Agregatele trebue să fie alcătuite din roci rezistente la agenţi chimici :

cuarţ, granit, bazalt, tufuri vulcanice, etc.

6.6.3 Betoane de protecţie împotriva radiaţiilor

Sunt materialele cele mai ieftine şi în acelaşi timp eficiente folosite

pentru ecranare în toate instalaţiile unde există surse radioactive. Betoanele vor

trebui să fie grele sau foarte grele (densitate ridicată).

Lianţi utilizabili :

- ciment Potrland,

- lianţi de altă natură (în dozaje ridicate).

Agregatele folosibile :

- baritina (barita),

- magnetitul,

- limonitul,

- agregatele metalice.

6.6.4 Betoane hidrotehnice şi pentru drumuri

Betoanele hidrotehnice se găsesc în contact permanent sau periodic cu

apa.

148

Betoanele pentru drumuri sunt folosite la fundaţii şi îmbrăcăminţi rutiere.

Acestea se execută în două straturi : rezistenţă (minim 10 cm) şi uzură (minim 5

cm).

Pentru aceste categorii de betoane se vor lua măsurile pomenite anterior

pentru asigurarea unei bune durabilităţi în parallel cu proprietăţile mecanice

dorite. Se notează BcR 3,5 ; 4 ; 4,5 ; 5.

6.6.5 Betoane uşoare

Sunt acele acele betoane care au o densitate aparentă mai mică decât cea

a betonului greu obişnuit (sub 2000 kg/m3).

Clasele de rezistenţă pentru betoane uşoare, conform SR EN 206-1/2002,

sunt cele din tabelul următor.

Tab. 6.19 - Clase de rezistenţă pentru betoane uşoare

Clase de rezistenţă Rezistenţa caracteristică determinată pe cilindru

(N/mm2)

Rezistenţa caracteristică determinată pe cub

(N/mm2)LC 8/9 8 9

LC 12/13 12 13LC 16/18 16 18LC 20/22 20 22LC 25/28 25 28LC 30/33 30 33LC 35/38 35 38LC 40/44 40 44LC 45/50 45 50LC 50/55 50 55LC 60/66 60 66LC 70/77 70 77LC 80/88 80 88

Tab. 6.20 - Clasificarea betoanelor uşoare după densitate

Clase de densitate

D 1,0 D 1,2 D 1,4 D 1,6 D 1,8 D 2,0

149

Interval de

densitate (kg/m3)

800-1000

1000-1200

1200-1400

1400-1600

1600-1800

1800-2000

Clasificare betoanelor uşoare după utilizare :

- de rezistenţă (pentru structuri),

- de rezistenţă şi izolaţie termică,

- termoizolatoare.

Agregate folosite :

- naturale-diatomit, tufuri vulcanice, scorii bazaltice.

- artificiale - zgură de cazan, deşeuri ceramice şi produse fabricate

special : argile expandate (granulit), zguri expandate, perlit

expandat, etc.

Exemple de betoane uşoare :

- betoane macroporoase,

- betoane celulare (autoclavizate - BCA 35, BCA 50, gazbeton -

GB 25, 35, 50, cu nisip – GBN, cu cenuşă - GBC),

- betoane cu agregate vegetale.

6.6 Betoane de înaltă rezistenţă

Betoanele de mare rezistenţă fac parte din conceptul mai general de

betoane de înaltă performanţă, la care, pe lângă rezistenţele mecanice ridicate

se remarcă şi o durabilitate mult sporită. De asemenea şi celelalte performanţe

ale acestor betoane sunt superioare celor ale betoanelor obişnuite.

Utilizarea betoanelor cu performanţe înalte a cunoscut o creştere rapidă

în special la construcţiile care pun probleme nu numai din punct de vedere al

rezistenţelor mecanice cât şi al celorlalte proprietăţi ce caracterizează

durabilitatea.

150

Betoanele de înaltă rezistenţă sunt strâns legate de materialele

componente utilizate, de tehnologiile folosite dar şi de concepţia de proiectare

şi chiar de tipul de construcţie la care urmează să fie folosite.

Se acceptă în general că betoanele de înaltă rezistenţă sunt cele care au

Rc28 mai mare de 60 N/mm2 iar betoanele de foarte înaltă rezistenţă au Rc

28 peste

75N/mm2.

Betoanele de înaltă performanţă sunt împărţite în patru clase (după Rc28):

clasa I - 75N/mm2 ± 12N/mm2

clasa II - 100N/mm2 ± 12N/mm2

clasa III - 125N/mm2 ± 12N/mm2

clasa IV - peste 150N/mm2

Noţiunile de beton de înaltă rezistenţă şi foarte înaltă rezistenţă apar şi

în literatura de specialitate, astfel: în Marea Britanie (high strength concrete şi

ultra high strength concrete), în Franţa (beton á haute rezistance şi beton á tres

haute rezistance), în Germania (höhen festigkeit beton şi di zehr höhen

festigkeit beton) şi în Rusia (vîsocoprocinîi beton şi beton oceni

vîsocoprocinîi).

În definirea betoanelor de înaltă rezistenţă (BIR) şi a celor de foarte

înaltă rezistenţă (BFIR) este important să se aibă în vedere şi compoziţia lor:

1. BIR este un beton în care se introduc aditivi cu rolul principal de

reducere a cantităţii de apă de amestec şi sporirea rezistenţelor mecanice

(Rc între 50 şi 80 N/mm2)

2. BFIR este un beton în care pe lângă aditivi se introduc şi adaosuri cu

granulaţie foarte fină (silice ultrafină, cenuşă zburătoare de

termocentrală (pentru Rc între 80 şi 120 N/mm2 şi peste).

Împărţirea pe patru clase a betoanelor de înaltă perfomanţă are la bază şi

parametrii tehnici şi tehnologici aşa cum sunt prezentaţi mai jos:

Clasa I. Pentru prepararea acestor betoane se folosesc aceleaşi materiale

ca pentru betonul clasic dar cu reducerea raportului a/c la valori de 0,35

151

¸ 0,45. Se utilizează cimenturi obişnuite şi se poate introduce adaos de

silice ultrafină (SUF). Pentru o bună lucrabilitate se utilizează un aditiv

superplastifiant.

Clasa II Betoanele din această clasă se vor prepara cu materiale de

foarte bună calitate. Raportul a/c va fi sub 0,35. Se vor folosi cimenturi

de mărci superioare şi se recomandă adaosul de silice ultrafină.

Agregatele trebuie să provină din roci cu rezistenţe mecanice ridicate iar

diametrul maxim va fi de 10-12 mm. Este obligatorie utilizarea unui

aditiv superplastifiant, combinat eventual cu un agent reducător de apă.

Clasa III. Pentru betoanele din această clasă sunt necesare materiale cu

calităţi deosebite, adaosuri şi aditivi superplastifianţi iar raportul a/c

trebuie să coboare sub 0,25.

Clasa IV. Betoanele din această clasă necesită materiale cu calităţi

deosebite şi un raport a/c=0,16. Ele nu pot fi obţinute deocamdată decât

în laborator.

Cel puţin la clasele II, III, şi IV dar şi la clasa I tehnologia de preparare,

şi transport, de punere în operă şi de tratare după turnare trebuie respectată cu

foarte multă stricteţe.

Studierea şi punerea în practică a betonului de înaltă perfomanţă este

necesară ca urmare a neajunsurilor betonului clasic.

Principalele avantaje ale betonului de înaltă performanţă sunt:

reducerea greutăţii elementelor de construcţii cu 20-30% prin

reducerea secţiunii la aceeaşi capacitate portantă.

creşterea capacităţii portante a elementului de construcţie la

menţinerea aceleiaşi secţiuni utile.

reducerea consumului de ciment cu 10-20% prin folosirea cimenturilor

superioare şi datorită reducerii volumului de beton pus în operă.

reducerea necesarului de armătură cu 8-20%.

punerea mai bună în valoare a calităţii agregatelor.

152

lărgirea sferei de aplicaţii ale betonului la noi tipuri de elemente de

construcţii.

Betoanele de înaltă performanţă se impun cu necesitate la lucrări

speciale de construcţii şi îşi extind utilitatea la lucrări de artă şi la construcţii

civile.

O utilizare interesantă şi cu bune rezultate a acestor betoane este în

domeniul construcţiei platformelor marine de foraj şi extracţie a petrolului

(aceste lucrări solicită de la betonul utilizat rezistenţe mecanice ridicate,

durabilitate şi o viteză ridicată de execuţie).

Folosirea cea mai răspândită a betoanelor de înaltă rezistenţă este la

poduri, la clădirile înalte, la lucrări hidrotehnice maritime, fundaţii, lucrări cu

deschideri mari (supermagazine, garaje, etc.).

Între componentele de bază ale betoanelor de înaltă performanţă o

atenţie aparte trebuie acordată aditivilor şi adaosurilor.

Tipurile moderne de aditivi au evoluat după cum urmează:

aditivi pe bază de LSC (lignosulfonat de calciu).

aditivi pe bază de răşini naturale tratate cu sodă.

aditivi pe bază de acizi hidrocarboxilici.

aditivi pe bază de răşini sintetice

Adaosurile de silice ultrafină (SUF) şi cenuşă zburătoare de

termocentrală au o utilizare relativ mai recentă.

Studiul şi dezvoltarea utilizării betoanelor de înaltă perfomanţă pornesc

de la necesitatea îmbunătăţirii unora dintre caracteristicile betonului clasic

(fragilitatea, ruperea casantă, durabilitatea şi rezistenţele mecanice relativ

reduse) dar şi a utilizării aditivilor, adaosurile şi tehnologiilor avansate de

preparare, transport, punere în operă şi tratare după turnare.

Obţinerea betonului de înaltă performanţă are în vedere folosirea de

cimenturi, agregate, aditivi şi adaosuri care prin propriile performanţe de

153

calitate să permită realizarea parametrilor doriţi. Calităţile materialelor

componente ale betonului trebuie bine controlate şi stăpânite statistic.

Pentru că scăderea calităţii materialelor componente poate duce la

variaţii inacceptabil de mari ale calităţii betoanelor preparate, este necesar să

se impună şi să se controleze criterii de calitate pentru parametrii esenţiali:

a) pentru ciment: compoziţia chimică, timpii de început şi de sfârşit de

priză, influenţa asupra lor a raportului a/c şi a temperaturii de

hidratare; fineţea de măcinare şi rezistenţa mecanică ridicată

b) pentru aditivi: influenţa asupra timpului de priză, efectul de

defloculare şi optimizarea dozajului şi capacitatea de reducere a apei

(reducerea raportului a/c)

c) pentru adaosuri - în mod deosebit silicea ultrafină: granulometria şi

compoziţia chimică

d) pentru agregate: utilizarea de agregate de concasare din roci dure, cu

rezistenţa pe cub în stare saturată de 1,25 - 1,5 (sau chiar 2) ori clasa

betonului care urmează a fi preparat, granulometrie bună, forma

granulelor bună, diametrul maxim (nu va depăşi 14-16mm), proporţia

de agregat mare (57-75% din total agregate), părţile levigabile (sub

0,5% la agregatul mare şi sub 1% la nisip)

6.7 Produse din beton

Se pot realiza diverse produse prefabricate :

- pavele din beton realizate prin vibropresare sau turnate normal, în

forme diferite,

- dale şi borduri din beton,

- elemente prefabricate din beton armat şi precomprimat : stâlpi

(pentru linii electrice ariene), grinzi, piloţi, fundaţii, planşee, pereţi,

scări,

154

- tuburi din beton simplu, armat sau precomprimat, pentru instalaţii

de apă, pentru canalizare, pentru irigaţii, pentru cofraje pierdute,

- garduri, spaliere pentru vie şi pomi,

- blocuri înlocuitoare de cărămidă pentru zidării,

- plăci filtrante, plăci termo-fono izolante, etc.

CAP 7 METALELE

7.1 CARACTERISTICI STRUCTURALE ALE METALELOR

7.1.1 Structura metalelor

Metalele sunt solide policristaline cu microstructură grăunţoasă.

Microcristalele sunt formate din reţele spaţiale de ioni pozitivi şi un nor de

electroni, care oscilează printre planurile reticulare.

Majoritatea metalelor uzuale au reţele spaţiale cubice şi hexagonale. Din

16 metale folosite în construcţii, 12 cristalizează în sistem cubic şi 4 în sistem

hexagonal.

În sistem cubic metalele pot avea:

structură de cub centrat sau cu volum centrat (fig. 7.1-a);

- structură de cub cu feţe centrate (fig. 7.1-b).

În sistem hexagonal (fig. 7.1-c);, structura cea mai compactă este dată de

prisma dreaptă cu baza hexagon, în fiecare colţ al prismei şi în centrul bazelor

găsindu-se câte un ion.

155

a b c

Fig. 7.1

Trecerea unui metal din stare topită în stare solidă se face prin

cristalizare. Formarea reţelei cristaline începe să se producă la o temperatură

proprie fiecărui metal. În mod practic, pentru producerea cristalizării este

necesară o subrăcire.

7.1.2 Formele alotropice ale fierului

Transformările alotropice au loc în perioada de răcire, la temperaturile de

1390°C, 906°C şi 768°C. La temperatura de 1390°C, dintr-o structură cristalină

cubică centrată intern (specifică temperaturilor superioare acestei temperature)

se ajunge la o structură în reţea cubică cu feţe centrate şi apoi din nou, sub

906°C, în sistemul cubic centrat.

La temperatura de 768°C fierul mai suferă o transformare însă nu de

natură cristalină, ci magnetică.

La temperatură normală fierul α (cu structură cristalină cubică centrată

intern) are proprietăţi magnetice care dispar la temperatura de 768°C

(temperatura de transformare magnetică).

Fierul γ (cu structură în reţea cubică cu feţe centrate) este important

pentru faptul că are capacitate mare de a se alia cu alte elemente.

156

Fig. 7.2 Formele alotropice ale fierului

7.2 ALIAJE

Aliajele metalice rezultă din topirea împreună a mai multor elemente sau

prin introducerea în topitura unui metal a unor elemente de aliere. La

solidificarea acestor topituri se obţin aliajele.

157

Aliajele soluţie solidă sunt formate dintr-un singur fel de microcristale,

omogenitatea sistemului păstrându-se şi în stare solidă.

Soluţiile solide se formează în două feluri:

- soluţia solidă de substituţie, caracterizată prin în locuirea ionilor din

reţeaua cristalină a componentului de bază cu ioni ai altor elemente;

- soluţia solidă de pătrundere (de interstiţie), caracterizată prin faptul că

ionii străini ai elementelor care se dizolvă pătrund în golurile reţelei

cristaline ale elementului de bază.

Aliajele de amestec sunt formate din cel puţin două feluri de cristale,

rezultând sisteme neomogene.

Aliajele fier-carbon sunt foarte utilizate în practica construcţiilor. Fierul

dă cu carbonul o combinaţie chimică, o soluţie solidă şi aliaje de amestec.

Diagrama de echilibru a sistemului fier-carbon este prezentată în figura

7.3 (răcirea făcându-se repede)

Compusul chimic dat de fier şi carbon este Fe3C numit carbură de fier sau

cementită. Aceasta are un conţinut de 6.67% C şi se formează numai prin

încălzire la temperaturi mai mari de 1145°C. Prin răcire bruscă rămâne stabilă şi

la temperatura normală. Cementita este foarte dură, rezistentă la uzură dar

fragilă şi cu densitate mai mică decât ferita (Fe).

Soluţia solidă de carbon în γ ferită se numeşte austenită şi conţine maxim

1.7% carbon. Este stabilă numai la temperatură mai mare de 723°C care este

temperatura formării eutectoidului. La răcire austenita se descompune în α ferită

şi cementită sau în amestecul eutectoid al acestor două substanţe. Poate fi

stabilă şi la temperatură normală, dar numai prin aliere cu mangan sau nichel.

158

Fig. 7.3 Aliajele fier-carbon

Eutecticul sistemului ferită-cementită se numeşte ledeburită (eutectic este

aliajul corespunzător punctului din diagrama de mai sus în care cele două

metale cristalizează împreună, la o temperatură anume şi cu o compoziţie

constantă, la fel ca substanţa pură). Are structură lamelară cu lamele alternative

din austerită şi cementită.

Eutectoidul sistemului ferită-cementită se numeşte perlită. (eutectoid este

aliajul corespunzător punctului din diagrama de mai sus în care cele două

metale, care formau soluţia solidă, cristalizează împreună ca o substanţă pură).

Are structură lamelară α Fe şi cementită, dar mult mai fină. Poate însă avea şi o

structură globulară.

Eutectoidul se deosebeşte de eutectic prin faptul că se formează din

soluţia solidă şi are o structură mult mai fină.

159

Aspectul micoscopic al aliajelor ferită-cementită este prezentat în figura

7.3.

Fig. 7.3

7.3 TEHNOLOGIA FONTELOR ŞI OŢELURILOR

Materia primă pentru fabricarea fontei o constituie minereurile de fier

care conţin o parte utilă, în care fierul se găseşte în general sub formă de oxizi şi

o parte nefolositoare (gangă), formată din diferite amestecuri.

Pentru a putea fi utilizat direct, minereul trebuie să conţină minim 35%

fier, altfel sunt necesare operaţii de pregătire-preparare a materiei prime.

Principalele minereuri de fier utilizate la fabricarea fontei sunt :

- trioxid de fier anhidru – hematită;

- trioxid de fier hidratat – limonită;

- oxid magnetic de fier – magnetită;

- carbonat de fier – siderită;

- bisulfură de fier – pirită.

160

7.3.1 Elaborarea fontei

Fonta se fabrică în cuptoare înalte, numite furnale. Pentru fabricarea

fontei în furnal se introduce :

- minereu de fier natural sau preparat din care se elimină unele

impurităţi;

- cocs (obţinut din huilă, prin distilare uscată; are rol de combustibil)

– pentru reducerea oxizilor de fier şi pentru carburarea fierului

rămas liber;

- fondanţi - pentru eliminarea părţii nefolositoare (gangă) din

minereul de fier.

Minereul, fondanţii şi cocsul se încarcă pe la partea superioară a

cuptorului în straturi alternative. În furnal se suflă aer sub presiune la 1,2 - 2,5

atmosfere după ce a fost preîncălzit la 600-900°C. Materialele introduse se

încălzesc treptat. La temperaturi de 400-950°C se produce reducerea indirectă a

oxizilor de fier din minereuri cu ajutorul oxidului de carbon (CO) ce rezultă din

oxidarea cocsului cu aerul cald. Fierul redus, coborând prin cuptor, se saturează

treptat cu carbon. Rezultă în acest mod carbura de fier (cementită) care se

dizolvă în fier la temperaturi înalte (1250-1300°C) şi îl carburează. Rezultă

fonta, care se scurge, topită, în creuzetul postat la partea inferioară a furnalului.

În afară de carbon, fontele conţin cantităţi acceptabile de impurităţi ca Si,

Mn, P etc.

Fontele sunt de trei tipuri :

- fontă cenuşie (de turnătorie) – coloare datorată grafitului;

- fontă albă (de afinare) – conţine cementită, este foarte dură şi

serveşte la fabricarea oţelului;

- fonte speciale – conţin în proporţii diferite unul sau mai multe

elemente de aliere (Si, Al, Mn, Cr) şi se folosesc la obţinerea

oţelurilor speciale.

161

Produsele din fontă se caracterizează prin :

- rezistenţă mare la compresiune;

- rezistenţă la acţiunea agenţilor atmosferici.

Se folosesc, în afară de fabricarea oţelurilor, sub formă de plăci, blocuri

de reazem, obiecte tehnico-sanitare etc.

7.3.2 Elaborarea oţelurilor şi a produselor din oţel

Oţelul se fabrică din fontă, căreia i se reduce cantitatea de carbon.

Procedeele cele mai răspândite de obţinere a oţelurilor sunt :

- procedeul convertizorului;

- procedeul Siemens-Martin;

- procedeul electric.

Procedeul convertizorului constă în suflarea de aer sub presiune la 1,5 - 2

atmosfere, care oxidează fierul din fontă formând FeO şi acesta reacţionează cu

C, Mn, Si, P. Aceste reacţii se produc cu degajare de căldură, ceea ce ridică

temperatura metalului până la 1600°C. Oţelurile produse sunt de calitate slabă

datorită impurităţilor pe care le conţin.

Procedeul Siemens-Martin permite obţinerea de oţeluri de calităţi diferite

şi cu adaosuri de fontă, oţel vechi şi chiar de minereu de fier.

FeO necesar oxidării impurităţilor rezultă din fonta şi oţelul vechi sau din

minereul de fier.

Procedeul foloseşte un cuptor cu vatră, cu căptuşeală acidă sau bazică în

funcţie de natura fontei folosite.

Pentru obţinerea temperaturilor înalte necesare în spaţiul de lucru al

cuptorului se arde combustibil încălzit (în mod obişnuit, gaz) care înainte de a

intra în cuptor trece prin camerele regeneratoare. Zidăria acestor camere se

162

încălzeşte cu căldura gazelor evacuate din cuptor şi cedează căldura ei

amestecului combustibil. Temperatura în cuptor atinge 1700°C.

Durata unei şarje este de circa 5-6 ore. Procesele metalurgice pot fi bine

stăpânite şi ca urmare se obţin oţeluri de bună calitate şi cu compoziţie chimică

omogenă.

Procedeul electric pentru obţinerea oţelului este cel mai perfecţionat,

deoarece cantitatea de aer care pătrunde în cuptor este neânsemnată. Se obţine o

temperatură foarte înaltă şi se produc oţeluri de calitate superioară.

Pentru oxidarea impurităţilor se foloseşte fierul (oţelul) vechi. Ridicerea

temperaturii se face prin transformarea energiei electrice în energie termică prin

sistemul de arc electric, prin inducţie sau cu rezistenţe.

Procedeul se caracterizează prin consum ridicat de energie electrică la

tona de oţel, ceea ce face ca procedeul să fie folosit doar la elaborarea oţelurilor

speciale de scule, a oţelurilor inoxidabile, etc.

Oţelul elaborat în convertizoare sau în cuptoare se toarnă, mai întâi, în

oale de mare capacitate care sunt căptuşite cu materiale refractare. Conţinutul

acestor oale se toarnă apoi în forme speciale numite lingotiere, confecţionate din

fontă şi în care se realizează răcirea şi solidificarea oţelului.

Oţelul turnat în lingouri este un semifabricat, fiind supus ulterior la alte

operaţii, numite tratamente mecanice sau termice, pentru a se obţine produse

utilizabile.

Principalele tratamente mecanice sunt :

forjarea – prin care forma finală a piesei metalice se obţine prin batere

cu ciocanul sau prin presare; prin acest procedeu se execută pentru

industria construcţiilor buloane, scoabe, saboţi, etc.;

laminarea – prin care lingourile încălzite în prealabil la 900-1000°C

sunt trecute în instalaţii numite laminoare; produsele laminate sunt

163

utilizate în construcţii la instalaţii, la diverse echipamente

hidromecanice, la sprijiniri, la realizarea structurilor de rezistenţă, etc.;

trefilarea – procedeu prin care semifabricatul de oţel este tras printr-

un orificiu (filieră) cu secţiunea sub 10% din secţiunea acestuia; se

obţin : sârmă, ţevi cu pereţi subţiri, bare cu dimensiuni exacte, etc.;

matriţarea – procedeu prin care materialul se presează în tipare ce

corespund formei produsului.

Tratamentele mecanice se pot face la cald sau la rece.

Tratamentele termice folosite sunt :

recoacerea – tratament care constă în încălzirea oţelului la

temperatură înaltă şi apoi răcirea lentă; în felul acesta, oţelul revine la

structura iniţială (dinainte de tratamentele mecanice);

călirea – tratament pe care constă în încălzirea oţelului la temperatură

înaltă şi apoi răcirea bruscă; prin încălzire la temperatură înaltă, oţelul

suferă schimbări interne care îi îmbunătăţesc calităţile;

revenirea – tratament realizat pentru a îndepărta defectele călirii.

7.4 PROPRIETĂŢILE MECANICE ALE METALELOR

7.4.1 Încercarea la tracţiune

Se face pe epruvete de secţiune circulară sau dreptunghiulară, în maşina

de încercat (presă), cu o viteză de cel mult 1 daN/mm2·s, punându-se în

evidenţă, pentru oţelul moale, următoarele caracteristici de rezistenţă şi

deformaţii :

- Limita de proporţionalitate σp (σ10) care reprezintă efortul unitar la care

abaterea de la proporţionalitate dintre efortul unitar şi deformaţie (alungire)

atinge valoarea prescrisă de 10%.

164

- Limita de curgere σc, care are valorile extreme σcs σci. Până la limita de

curgere superioară (σcs) materialul se comportă tot elastic dar nu proporţional.

De la această valoare a efortului unitar, materialul intră în aşa-numita „zonă de

curgere“,iar deformaţiile sunt de natură plastică. Deformaţiile plastice ale

oţelului, numite şi deformaţii plastice de ordinul I, se datoresc alunecării

planurilor reticulare. Deformaţiile plastice se produc practic la un efort unitar

constant σc, valoare care se ia drept criteriu de stabilire a rezistenţelor limită ale

materialului.

Deformaţiile plastice ale metalelor (curgerea) apar datorită lunecărilor

(Fig.7.4-a) care duc la micşorarea (gâtuirea) progresivă a secţiunilor

transversale (Fig. 7.4-b).

Fig. 7.4

Lunecările se produc în planurile reticulare ale grăunţilor (cristalelor)

care alcătuiesc metalul respectiv.

- După consumarea palierului de curgere eforturile unitare pot să crească

din nou, până la valoarea maximă a efortului unitar denumită limită de rupere

(σr) sau rezistenţă la rupere Rm. Zona din grafic (sau perioada din timpul

încerdcării) în care eforturile cresc din nou se numeşte zona de ecruisare a

materialului.

După atingerea limitei de rupere, eforturile unitare încep să scadă până în

momentul când materialul se rupe, moment caracterizat prin deformaţia εr.

165

Această scădere a eforturilor unitare este fictivă şi se datoreşte faptului că

în relaţia de calcul a efortului unitar s-a stabilit că se ia aria iniţială A0 a

epruvetei şi nu cea reală A din momentul respectiv, care este dificil de măsurat

simultan cu încercarea materialului. Diagrama reală de rupere este cea punctată

(fig. 7.5).

- Modulul de elasticitate - E - se stabileşte pe domeniul de

proporţionalitate al diagramei σ-ε.

Pentru oţelurile de construcţie se poate lua aproximativ valoarea :

E = 2.1 · 106 daN/cm2 7.1

Fig. 7.5

- Alungirea specifică la rupere δn (An) se determină cu relaţia:

7.2

166

unde :

Lu = lungimea epruvetei după rupere (măsurată tot între reperele trasate

pe epruvetă), cuprinzând secţiunea ruptă în treimea mijlocie;

L0 = lungimea iniţială, măsurată între reperele trasate pe epruvetă înaintea

începerii încercării, putându-se lua 5d0 sau 10d0 şi rezultând δ5 respectiv

δ10;

d0 = diametrul iniţial al epruvetei.

- Gâtuirea Z rezultă aplicând formula :

7.3

unde :

Su = aria secţiunii transversale gâtuite şi rupte,

S0 = aria iniţială a secţiunii transversale

7.4.2 Încercarea la compresiune

Se face mai ales la aliajele de turnare. Efectuarea determinării se face pe

epruvete cilindrice cu diametrul şi înălţimea de 3 cm. Încercarea se face cu

presa hidraulică.

7.4.3 Duritatea metalelor

Se determină prin mai multe metode :

- Brinell

167

- Vickers

- Rockwell

- Poldi

Metoda Brinell de determinare a durităţii constă în apăsarea, cu o forţă F,

un timp standardizat, cu ajutorul presei de încercat, a unei bile de oţel de

diametrul D pe suprafaţa metalului studiat şi măsurarea diametrului d al urmei

lăsate de bilă după îndepărtarea sarcinii. Formula de calcul a durităţii Brinell

HB este :

7.4

Fig. 7.6

Metoda Vickers constă în apăsarea cu o sarcină F, un timp standardizat,

cu ajutorul presei de încercat, a unui penetrator piramidal, cu baza pătrată,

având prescris unghiul la vârf pe suprafaţa metalului studiat. Apoi, după

îndepărtarea sarcinii se măsoară diagonala d a urmei lăsate pe suprafaţa piesei

încercate (ca valoare medie a celor două diagonale). Relaţia de calcul este :

7.5

168

Fig. 7.7

unde : F se introduce în daN.

Metoda Rockwell constă în apăsarea unui penetrator (con de diamant sau

bilă de oţel) cu o forţă iniţială F0 şi apoi cu o suprasarcină F1 şi măsurarea

adâncimii remanente de pătrundere e, după îndepărtarea suprasarcinii,

menţinându-se sarcina iniţială aplicată.

Duritatea Rockwell este diferenţa dintre adâncimea convenţională dată -

E - şi adâncimea pătrunderii remanente e a penetrometrului sub o sarcină F1;

adâncimea se măsoară faţă de poziţia penetratorului sub sarcina iniţială F0.

Formula pentru calculul durităţii este:

7.6

Fig. 7.8

169

unde :

e = h3 – h1

E = luată cu valoarea convenţională 100 pentru o adâncime reală

de 0,20 mm.

Metoda Poldi este o metodă dinamică de determinare a durităţii.

Duritatea unei piese se face în funcţie de duritatea cunoscută a unei bare etalon,

prin raportul dintre diametrele celor două amprente pe care o bilă le lasă în cele

două piese. Cu ajutorul unui dispozitiv bila este presată între cele două piese

prin batere cu ciocanul.

Fig. 7.9

7.4.4 Rezilienţa sau rezistenţa la încovoiere prin şoc

Reprezintă raportul dintre lucrul mecanic consumat pentru ruperea

epruvetei şi aria secţiunii din dreptul crestăturii unde se produce ruperea.

Rezilienţa se determină pe epruvete de 10x10x55 mm sau de 5x10x55 mm.

Fig. 7.10 Ciocanul Charpy şi forma epruvetelor

170

7.4.5 Încercarea la îndoire

Este o încercare tehnologică şi serveşte la aprecierea capacităţii de

deformare plastică a epruvetelor. Încercarea constă în deformarea plastică a unei

epruvete rectilinii cu secţiune plină (circulară sau poligonală) prin îndoire lentă

şi continuă.

Încercarea se poate face:

- într-un dispozitiv cu role;

- într-o matriţă;

- prin îndoire completă.

Fig. 7.11

7.5 OŢELURI FOLOSITE ÎN CONSTRUCŢII

În funcţie de compoziţie şi structură, se folosesc oţeluri carbon, oţeluri

slab aliate şi oţeluri aliate.

Oţelurile carbon au în compoziţie Fe, C şi, în cantităţi reduse, Si, Mn, Al,

S, P, etc. Se împart în următoarele categorii :

171

- oţel carbon obişnuit – folosit în mod curent, fără tratament termic, la

construcţii metalice, construcţii de maşini, oţel beton, etc.;

- oţel carbon de calitate – oţel nealiat, supus în general la tratamente

termice şi termochimice;

- oţel carbon superior – la care se garantează şi conţinutul maxim de

impurităţi.

Oţelurile slab aliate şi aliate conţin elemente de aliare metalice sau

nemetalice, prin introducerea cărora se urmăresc fie mărirea rezistenţelor, fie

îmbunătăţirea comportării faţă de agenţii agresivi din mediul înconjurător.

Principalele elemente de aliere sunt : Si, Mn, Ni, Cr. Există următoarele tipuri :

- aliajele cu siliciu, care se obţin prin introducerea ferosiliciului în oţelul

topit; alierea cu siliciul este posibilă la oţelurile sărace în carbon şi face

oţelul rezistent la oboseală;

- aliajele cu mangan pentru construcţii metalice se realizează cu un

conţinut maxim de 0.8% Mn, deoarece manganul măreşte fragilitatea

oţelului; au duritate mare;

- aliajele cu nichel au aceleaşi proprietăţi ca şi aliajele cu mangan, dar

pentru procente duble de adaos de nichel;

- aliajele cu crom sunt inoxidabile şi au rezistenţe mecanice superioare.

Condiţiile tehnice generale pentru oţelurile de uz general pentru

construcţii sunt standardizate. În această categorie sunt incluse oţelurile carbon

şi slab aliate de uz general sub formă de produse deformate plastic la cald

(laminate, forjate, etc.), folosite în mod curent la construcţii metalice şi

mecanice.

Notarea acestor oţeluri se face prin simbolul OL urmat de două cifre care

reprezintă rezistenţa minimă de rupere la tracţiune în daN/mm2. Simbolul mărcii

se completează cu cifra 1, 2, 3 sau 4, reprezentând clasa de calitate

corespunzătoare caracteristicilor de calitate. De asemenea se mai completează

172

cu o literă care indică gradul de dezoxidare a oţelului : n – necalmat, s –

semicalmat şi k – calmat. În cazul în care nu se indică simbolul, se înţelege că

este vorba despre oţel necalmat. Exemplu : OL 34·1n sau OL 34·1, înseamnă

oţel de uz general cu rezistenţa minimă de rupere 34 daN/mm2, clasa de calitate

1, necalmat.

După domeniile de utilizare în construcţii oţelurile se mai pot clasifica în:

- laminate din oţel pentru construcţii metalice şi structuri de beton cu

armătură rigidă – OL;

- oţeluri pentru beton armat – OB, PC, plase sudate;

- oţeluri pentru beton precomprimat – SBPI, SBPA, STNB, STPB,

TBP (toroane).

7.5.1 Laminate din oţel

Din oţeluri de uz general pentru construcţii se obţin, prin laminare la cald,

o serie de produse folosite în construcţiile metalice şi în construcţii de beton cu

armătură rigidă :

- oţel I (I8 ÷ I40) şi oţel I economic (IE10 ÷ IE40)

h = 80÷400 mm; b = 42÷155 mm;

Fig. 7.11

- oţel U ( [ 5÷30) şi U economic ( [E 5÷30) 

173

Fig. 7.12

- oţel cornier L :

cu aripi egale : L 20x20x3 ÷ L 160x160x18;

cu aripi inegale : L 20x30x3 ÷L 100x150x14;

Fig. 7.13

- oţel pătrat : a = 8÷140 mm;

Fig. 7.14

- oţel rotund : d = 12÷58 mm şi oţel semirotund :

a = 5÷19 mm; b = 10÷38 mm;

174

Fig. 7.15

- ţeavă din oţel fără sudură : D = 42 ÷ 194 mm

Fig. 7.16

- ţeavă din oţel pătrată : a = 20 ÷ 42 mm

Fig. 7.17

- ţeavă din oţel dreptunghiulară : 30x18 ÷ 106x60 mm

Fig. 7.18

- bandă de oţel : 20x1 ÷ 500x5 mm

175

Fig. 7.19

- oţel lat : 12x5 ÷ 150x50 mm;

- platbandă : 160x6 ÷ 600x20 mm;

- tablă groasă (0,8 m x 5 mm ÷ 3 m x 150 mm) sau subţire

(neagră sau zincată ; 1000x2000x (0,7 ÷ 1) mm

- tablă striată : TS 5 ÷ TS 10 mm)

Fig. 7.20

- tablă ondulată, neagră sau zincată;

Fig. 7.21

- oţel T : T 2 ÷ T 5

176

Fig. 7.22

Alte produse din oţel pentru construcţii :

- şuruburi (păsuite, nepăsuite, de înaltă rezistenţă), şaibe şi piuliţe

- nituri

- electrozi şi sârmă pentru sudură

- sârmă neagră pentru legat armături

- sârmă zincată

- plase din sârmă de oţel

- scoabe, etc.

Pentru construcţii metalice se mai utilizează şi profilele din bandă de oţel

„formate la rece“. Profilele se execută, prin laminare, din bandă de oţel din OL

32, OL 34, OL 37.1, OL 37.2, OL 37.3.

7.5.2 Oţeluri pentru beton armat şi precomprimat şi pentru armare

dispersă

Pentru realizarea armăturilor utilizate la beton armat se foloseşte oţel

carbon de mărcile: OL 34, OL 37, OL 37 M II şi oţel slab aliat pentru

construcţii de mărcile: 19 M 14, 23 SM 15 şi 65 SM 11, care au conţinut mai

ridicat de Si şi Mn.

Sortimentele şi caracteristicile mecanice ale oţelurilor pentru armături

sunt următoarele :

- OB 00 – oţel beton declasat (pentru nerealizarea mărcii), lis

(neted), laminat la cald; diametre: 6; 7; 8; 10; 12; este utilizabil ca

armătură de repartiţie şi pentru legare (cofraje, etc.)

177

- OB 37 – oţel beton lis (neted), laminat la cald; diametre : 6; 7; 8;

10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40 mm; σc min = 255

N/mm2; σr min = 370 N/mm2.

- STNB, STPB – sârmă trasă netedă N şi profilată P; diametre: 3;

3.55; 4; 4.5; 5; 5.6; 6; 7.1; 8; 9; 10; 12 mm; σc = 400-510 N/mm2;

σr = 510-610 N/mm2.

- SPPB – sârmă deformată plastic la rece, cu profil periodic (SR

436 – 4/98); diametre : 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 6,5; 7; 7,5; 8; 8,5; 9; 9,5;

10; 10,5; 11; 11,5; 12 mm; σc = 460 N/mm2; σr = 510 N/mm2

- PC 52 – oţel cu profil periodic laminat la cald; diametre: 6; 7; 8;

10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40 mm; σc = 330

N/mm2; σr = 510 – 630 N/mm2

- PC 60 – oţel cu profil periodic laminat la cald; diametre: 6; 7; 8;

10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40 mm; σc = 350

N/mm2; σr = 590 – 710 N/mm2

- PC 90 – oţel cu profil periodic laminat la cald; diametre: 6; 7; 8;

10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40 mm; σc = 350

N/mm2; σr = 590 – 710 N/mm2

Armăturile cu profil periodic din oţel tip PC au două nervuri

longitudinale diametral opuse şi nervuri elicoidale la distanţe egale, înclinate la

55-65° faţă de nervurile longitudinale (Fig. 7.23).

178

- plase sudate – realizate din OB 37 sau PC 52, cu ochiuri pătrate

cu latura de 15, 20, 25 cm (sau la comandă), din sârme cu diametre

între 3 – 10 mm

Fig. 7.23

Oţelurile utilizate pentru betonul precomprimat sunt oţeluri de înaltă

rezistenţă care pot fi clasificate după tehnologia de fabricaţie :

- SBPI - sârmă de oţel patentată, lisă, trasă la rece cu sau fără tratamente

finale; diametre : 1,5 – 7 mm

- produse din sârmă de oţel patentată, trase la rece, cum sunt:

împletiturile din 2 sau 3 fibre, sârmă amprentată (SBPA) şi toroane

(TBP);

- sârme sau bare de oţel, de înaltă rezistenţă, slab aliate, laminate la

cald, netede sau cu profil periodic, ecruisate sau nu, cu sau fără

tratamente termice finale.

Procedeele de precomprimare cu largă răspândire utilizează mai ales

oţeluri din primele două categorii.

Se produc şi armături acoperite cu răşini epoxidice (mai ales cele de tip

PC) pentru lucrări în medii agresive.

179

7.5.3 Fibre din oţel pentru armare dispersă

Armarea dispersă a betoanelor cu diverse tipuri de fibre (oţel, carbon,

sticlă) a apărut în 1963 [7].

Fibrele din oţel se utilizează mai ales pentru betoane de înaltă rezistenţă

(Rc = 60 – 200 N/mm2). Secţiunea transversală a fibrelor poate fi circulară,

pătrată sau dreptunghiulară.

Forma fibrelor poate fi : dreaptă (fibre lise, cu ciocuri la capete), ondulată

sau asemănătoare agrafelor. Lungimea fibrelor (l) este de 2 – 70 mm (mai ales 2

– 30 mm). Diametrul - d - variază în limitele 0,15 – 1,2 mm dar sunt preferate

mai ales diametrele mici. Latura secţiunii fibrelor pătrate sau dreptunghiulare

este de ordinul a 0,5 – 1 mm. Raportul l/d variază în intervalul 20 – 100 (130)

iar σr = 100 – 340 N/mm2.

Se produc şi fibre galvanizate (zincate) sau acoperite cu răşini epoxidice.

Fibrele din oţel se introduc în betonieră odată cu celelalte componente ale

betonului. Dozajul de fibre la 1 m3 de beton va fi :

- în betoane până la clasa C 45/50 (1,6 – 27 % din dozajul de

ciment):

- fibre lise : 60 – 180 kg/m3

- fibre cu ciocuri : 28 – 90 kg/m3

- în betoane peste clasa C 45/50 (12,5 – 100 % din dozajul de

ciment):

- fibre lise : 100 – 600 kg/m3

- fibre cu ciocuri : 50 – 350 kg/m3

180

Notă. Dacă la armarea betonului se folosesc fibre din sticlă, acestea se

vor utiliza asemănător celor din oţel (dispers) iar dacă se folosesc fibre din

carbon, acestea se utilizează sub formă de cordoane.

7.6 METALE ŞI ALIAJE NEFEROASE

7.6.1 Aluminiul

Este un element care se găseşte în scoarţa pământului în cantitatea cea

mai mare după oxigen şi siliciu, circa 8%. Se extrage din bauxită, care este oxid

de Al hidratat. Purificarea aluminiului se obţine cu ajutorul curentului electric

(electroliză).

Proprietăţile principale ale aluminiului sunt :

- metal alb, strălucitor;

- ρ = 2700 kg/m3;

- rezistenţe mecanice reduse;

- oxidează cu uşurinţă şi se acoperă cu un strat de oxid care

blochează oxidarea în continuare;

- se poate lamina în bare, foi, profile, sau se poate trage în sârme.

Cele mai importante aliaje ale aluminiului sunt cu magneziul. După

conţinutul de magneziu, aliajele sunt :

- duraluminiul – 1% Mg (plus Cu, Mn, Si);

- magnaliu – 10-30% Mg;

- electron – 90% Mg;

Se întrebuinţează sub formă de sârmă, tablă, profile, tubulatură şi

feronerie.

181

7.6.2 Cuprul

Se găseşte în natură sub formă de oxizi, sulfuri şi carbonaţi. Aceste

minereuri conţin circa 7-10% Cu.

Proprietăţi principale :

- metal dur;

- ρ = 8940 kg/m3

- culoare roşiatică;

- bun conducător de căldură şi de electricitate;

- maleabil;

- se poate lamina în bare, foi, sau se poate trage în sârme.

Aliajele cele mai utilizate ale cuprului sunt :

- alama – aliaj de cupru cu zinc; poate fi roşie, galbenă sau albă;

este folosită pentru confecţionarea mânerelor de uşi;

- bronzul – aliaj de cupru cu staniu; serveşte la executarea

lucrărilor de instalaţii, a lagărelor, etc.

Se întrebuinţează sub formă de bare, sârmă, tablă, tubulatură, lagăre şi

feronerie.

7.6.3 Zincul

Se găseşte în natură sub formă de sulfură de zinc sau blendă.

Proprietăţi principale :

- culoare alb-cenuşie;

- ρ = 7140 kg/m3

- îşi pierde luciul în aer prin oxidare.

Întrebuinţări în construcţii :

- metal protector al tablei de acoperiş,

182

- protecţia anticorozivă a sârmei (pentru legare, plase, …),

- protecţia anticorozivă a tubulaturii pentru instalaţii, etc.

7.6.4 Plumbul

Se găseşte în natură sub formă de sulfură de plumb sau galenă.

Proprietăţi principale :

- metal cenuşiu-albastru;

- ρ = 11400 kg/m3

- metal moale, maleabil şi ductil;

- nu este atacat de acidul clorhidric,

- ecranează radiaţiile penetrante .

Aliajele plumbului:

- se poate alia cu staniul dând aliaje pentru lagăre sau pentru lipit;

- în aliaj cu staniul şi antimoniul se întrebuinţează în tipografie

pentru litere.

Întrebuinţări: instalaţii de apă-canal (în ultima vreme mai rar), aliaje de

lipit, izolaţii, protecţii cablaje subterane, ecranări în energetica nucleară, etc.

Trebuie manevrat cu grijă pentru că poate da boala profesională numită

saturnism.

7.7 COROZIUNEA METALELOR ŞI MIJLOACE DE APĂRARE

Coroziunea construcţiilor metalice este rezultatul unor procese chimice

(în mediu neelectrolit) sau electrochimice (în mediu electrolit) care se produc

când acestea vin în contact cu diverse substanţe chimice agresive, cu umezeala

183

condensată din atmosferă, cu apele din precipitaţii sau cu apele din terenuri,

inclusiv în prezenţa curenţilor vagabonzi.

Coroziunea chimică se produce prin oxidare, rezultând pelicule de oxizi

poroase (ca la fier) sau compacte (ca la aluminiu).

Coroziunea electrochimică se produce prin formarea de micro sau macro

pile electrice atunci când există un mediu electrolit (deplasarea ionilor din

mediul electrolit datorită curentului electric).

Coroziunea poate fi generală, intercristalină, selectivă (din aliaj este

atacat doar metalul sau unele metale) sau punctiformă.

Viteza de coroziune depinde de natura substanţei agresive, de PH, de

mişcarea mediului agresiv, de starea de eforturi din metal şi, evident, de metalul

în discuţie. Ea se poate raporta la masa metalului (g/h) sau la suprafaţa sa

(g/m2h) :

(g/h) 7.6

unde : Δm – pierderea de masă (g)

t – timp (ore)

Pentru protecţia metalelor contra coroziunii există trei metode :

alierea metalelor - prin care se obţin metale inoxidabile; nu poate fi

folosită în construcţii metalice datorită costului ridicat;

acoperirea cu straturi protectoare - procedeu folosit împotriva

coroziunii construcţiilor metalice; se realizează prin:

- scufundarea piesei de metal în topitura metalului de acoperire;

- galvanizare – acoperirea realizată prin electroliză;

- protecţie anodică sau catodică (cu Zn, Mg ; scumpă);

- metalizarea – prin pulverizarea metalului protector;

184

- placare (vălţuirea la cald) – constă în acoperirea tablelor de oţel

cu folii din aluminiu;

- aplicarea de straturi din compuşi chimici folosind :

- oxidarea, la piese de oţel şi aluminiu,

- fosfatarea;

- cromatarea;

- aplicarea de straturi de natură manganică şi nemetalică

(smalţuri);

- aplicarea de straturi de natură organică :

- lacuri;

- vopsele;

- emailuri.

• prevenirea coroziunii :

- alegerea materialului metalic potrivit în funcţie de agresivitatea

mediului ambiant,

- evitarea formării de micropile sau macropile electrice (prin

contactul a două metale diferite),

- prelucrarea îngrijită a suprafeţelor,

- măsuri asupra mediului agresiv :

- uscare,

- îndepărtarea gazelor sau a altor poluanţi,

- modificarea PH-ului,

- utilizarea de inhibitori de coroziune (vezi şi paragraful de

aditivi pentru beton).

185

CAP 8 MATERIALE CERAMICE

8.1 GENERALITĂŢI

Materialele ceramice se obţin în urma fasonării, uscării şi arderii la

temperaturi mari (9000-15000 C) a maselor argiloase.

Materia primă de bază folosită în industria produselor ceramice este

argila, care datorită plasticităţii sale, permite fasonarea diferitelor produse.

Transformări suferite de argilă pentru obţinerea produselor ceramice :

186

- prin încălzire până la 1100 C se evaporă numai apa liberă şi adsorbită (de

higroscopicitate) determinând o reducere de volum a masei denumită contracţie

la uscare (reversibilă); prin umezire argila devine din nou plastică.

-la temperaturi între 450-6000 C(funcţie de natura argilei) se pierde şi apa

legată chimic(de cristalizare), iar arggila devine poroasă şi sfărâmicioasă.

Această transformare este ireversibilă, deoarece la amestecare cu apa nu mai dă

mase plastice.

- când temperatura depăşeşte 7500C, dioxidul de siliciu (SiO2) şi trioxidul

de aluminiu (Al2O3) deveniţi activi în urma eliminării apei de cristalizare,

reacţionează între ei formând noi compuşi, care îi imprimă masei poroase

rezistenţe mecanice, chimice şi stabilitate la apă.

transformările produse la temperaturi mai mari de 7500 C condeuc la o nouă

reducere de volum a masei argiloase, denumită contracţie la ardere.

- la temperaturi mai mari de 10000 C, porozitatea începe să scadă din

cauza apariţiei topiturilor parţiale care umplu porii masei arse. În cazul în care

porozitatea scade sub 8% rezultă produse clincherizate, iar când este sub 2%

rezultă produse vitrificate.

- dacă încălzirea continuă, masa argiloasă începe să se înmoaie (datorită

unei proporţii mari de topitură), deformându-se sub propria greutate şi apoi se

topeşte.

Temperatura la care argila sub sarcină prezintă o deformaţie standard,

caracterizează refractaritatea ei.

Funcţie de refractaritate, argilele se clasifică în :

- argile fuzibile (cele mai răspândite) - refractaritate <11000C;

- argile vitrificabile - refractaritate =15000C;

- argile refractare - refractaritate >15000C.

În industria produselor ceramice, în afară de materia de bază – argila, se

mai utilizează şi materiale auxiliare care, funcţie de rolul pe care îl îndeplinesc

în masa argiloasă, se clasifică în :

187

- degresanţi - cu rol de a micşora plasticitatea şi implicit contracţia la

uscare a masei argiloase ; exemple:nisip, praf de şamotă, cenuşă, zgură şi

deşeuri lemnoase,

- fondanţi (topitori) - coboară temperatura de clincgerizare sau de

vitrificare a masei argiloase; exemplu:feldspatul,

- aglomeranţi - cu efect contrar degresanţilor (măresc plasticitatea

maselor argiloase) ; exemple : varul, melasa, dextrina, etc.

În funcţie de materia primă folosiă în fabricaţie şi de temperatura de

ardere, produsele ceramice pot fi :

- colorate - poroase (cărămizi, ţigle, tuburi de drenaj),

- albe - poroase (faianţa),

- clincherizate (plăci de gresie, cărămidă de clincher, tuburi de bazalt),

- vitrificate (porţelanul).

8.2 TEHNOLOGIA DE FABRICAŢIE A PRODUSELOR CERAMICE

Fazele procesului tehnologic de fabricaţie a produselor ceramice sunt :

a) Pregătirea masei ceramice :

- dozarea argilei şi a materialelor auxiliare,

- eliminarea impurităţilor dăunătoare (granule>7mm de pietriş şi >2mm

de calcar).

b) Fasonarea formelor crude - operaţie care dă forma definitivă a

produselor ceramice - se poate face :

- manual,

- mecanic, prin presare puternică în tipare absorbante din ipsos.

c) Uscarea formelor crude :

- natural - în şoproane,

- artificial - în uscătoare sub formă de camere sau tuneluri.

188

d) Arderea produselor ceramice - în cuptoare (circulare sau tunel) cu

funcţionare intermitentă sau continuă.

a) Decorarea produselor ceramice - acoperirea unor produse cu o peliculă

de material de calitate mai bună sau compactitate mai mare, spre a le conferi un

aspect frumos şi durabilitate mare. Pentru decorare se folosesc :

- angobele - aplicare de suspensii apoase de argile curate pe produsele

uscate (apoi se ard cu acestea).

- glazurile sau smalţurile - pelicule subţiri de sticle pe suprafaţa

produselor ceramice.

8.3 MATERIALE CERAMICE FOLOSITE ÎN CONSTRUCŢII

8.3.1 Cărămizi (materiale pentru zidării)

Cărămizile sunt produse ceramice brute, colorate, cu structură poroasă.

Se obţin prin ardere la 900-11500 C a formelor fasonate din argile

obişnuite, uşor fizibile, cu adaos de degresanţi.

Pentru zidării se utilizează următoarele tipuri de cărămizi şi blocuri :

- pline şi găurite,

- cu găuri verticale,

- cu găuri orizontale,

- găurite cu lambă şi uluc,

- radiale cu coşuri,

- blocuri ceramice (cu dimensiuni multiplu de format normal).

Cărămizile normale au dimensiunile : 240x115x63 mm (format normal)

sau 240x115x88 mm.

Densitatea cărămizilor este între 1000-1800 Kg/m3. Mărcile de cărămizi

fabricate se înscriu între 25 şi 200 daN/cm2. Absorbţia de apă se înscrie între

limitele de 8-20%.

189

-Cărămizi pline -Cărămizi găurite

-Cărămizi cu goluri orizontale -Cărămizi cu goluri verticale

-Cărămizi cu lambă şi uluc -Cărămizi radiale

Fig. 8.1

Verificarea calităţii cărămizilor se realizează conform STAS 456/73.

1. Verificări de ordinul I (cel putin o dată pe săptămână, la producător)

-curente : - determinarea ştirbiturilor la muchii şi colţuri,

- determinarea fisurilor pe feţele văzute,

- stabilirea proporţiilor de jumătăţi de cărămizi şi a celor

insuficient arse,

- verificarea culorii şi sunetului.

-periodice : - verificarea dimensiunilor;

- densitatea aparentă;

- absorbţia de apă;

- influenţa granulelor de var.

190

2. Verificări de ordinul II (executate trimestrial la întreprinderea

producătorului sau în laboratoare de specialitate) :

- rezistenţe la compresiune;

- rezistenţe la încovoiere;

- rezistenţe la cicluri de îngheţ-dezgheţ (gelivitate).

3. Verificări de ordinul III (executate în laboratoare de specialitate):

-determinarea coeficientului de transfer termic,

-determinarea indicelui de reducţie sonoră.

8.3.2 Materiale ceramice pentru învelitori

Realizarea de învelitori grele are la bază utilizarea unora dintre

următoarele materiale :

- ţigle : - ţigle solz;

- ţigle cu jgheab şi cioc;

- ţigle cu două jgheaburi laterale şi la capete;

- ţigle cu dublu falţ.

- olane - se utilizează pentru acoperişuri cu pantă mică.

- coame - materiale de închidere a muchiilor acoperişurilor cu învelitori

din ţiglă şi olane.(asemănătoare olanelor dar cu secţiune constantă şi jgheab la

un capăt);

Doliile se închid cu tablă (de preferinţă, zincată).

Ţigle solz Ţigle cu jgheab şi cioc Olane

191

Muchie de învelitoare Dolie

Fig. 8.2

8.3.3 Produse ceramice pentru placare

Aceste materiale se folosesc în scopuri decorative dar şi pentru protecţia

pereţilor, pardoselilor, piscinelor, etc. :

- Plăci de majolică (din argilă mai curată, acoperite cu glazură) - de

formă pătrată, L=20-100 mm, grosime de 5-9 mm,

- Cărămizi de placare - utilizate ca materiale de finisare a pereţilor.

A)-Formă iniţială B)-După spargere

C)-Aplicare

Fig. 8.3

192

- Plăci de faianţă (amestec 50% caolin şi argile curate cu 40% nisip şi

10% feldspat-fondant)- utilizate la finisarea pereţilor interiori în

încăperi cu umiditate ridicată (absorbţie apă=15-18%).

- Gresie ceramică (argilă clincherizabilă sau vitrificabilă cu sau fără

adaos de nisip sau feldspat, arse la temperaturi de 1200-13000 C)-

utilizată pentru pardoseli, placări, pavaje, etc.-de forme pătrate,

dreptunghiulare şi altele.

8.3.4 Alte produse ceramice

Tuburi de argilă arsă pentru drenaje - utilizate pentru drenarea şi captarea

apelor subterane la adâncimi mici şi solicitări mecanice slabe, precum şi la

lucrări de irigaţii.

Obiecte sanitare - fabricate din ceramică fină (argilă bogată în caolin,

nisip şi fondanţi, turnate în tipare de ipsos şi arse la 1150-1200 0C şi apoi

glazurate).

Cahle - fabricate din argilă fuzibilă, glazurată - pentru sobe.

8.3.5 Produse refractare

Sunt considerate materiale refractare acele materiale care rezistă la

temperaturi mai mari de 1580 0C. Principalele materiale, de acest tip, utilizate în

diverse lucrări sunt :

- Produse refractare „silica”- fabricate din cuarţite (>95% SiO2) şi

gresii curate fin măcinate (+Ca(OH)2 la 15000 C) -folosite la

cuptoare de topit sticla; cu refractaritate=1670-17900 C;

- Produse refractare silico-aluminoase-exemplu:şamota-argilă

refractară cu 30-45% Al2O3 cu refractaritate<18000 C;

- Produse refractare magnezice-din granule de MgO+Ca(OH)2 cu

refractaritate sub 19000 C;

193

- Produse suprarefractare-din oxid de zirconiu (ZrO2) cu

refractaritate mai mare de 20000 C.

CAP. 9 MATERIALE DIN STICLĂ

9.1 COMPOZIŢIE CHIMICĂ, STRUCTURA FIZICĂ ŞI TIPURI

PRINCIPALE DE STICLĂ

Sticla este un material rezultat în urma solidificării unei topituri, alcătuită

în majoritate din SiO2 necombinat (cca 70%) şi silicaţi complecşi de sodiu,

potasiu, calciu, plumb, etc. (funcţie de natura sticlei).

Materia primă de bază pentru fabricarea sticlei este nisipul silicios, curat,

lipsit în special de oxizi de fier (care colorează sticla în verde).

194

Întrucât SiO2 se topeşte foarte greu (la 1710ºC) se folosesc şi adaosuri

fondante (carbonat de sodiu – NaCO3 sau de potasiu – K2CO3) care reacţionează

în cuptor cu bioxidul de siliciu, formând silicaţi de sodiu sau de potasiu cu

punctul de topire coborât:

9.1

Deoarece aceşti silicaţi sunt solubili în apă, în amestecul de materii prime

se adaigă şi stabilizatori (CaCO3 sau PbO) care reacţionează cu bioxidul de

siliciu formând silicaţi de calciu sau de plumb:

9.2

Silicaţii nou formaţi, la rândul lor, reacţionează cu silicaţii de sodiu sau

de potasiu şi formează silicaţi complecşi, foarte greu solubili în apă şi astfel

sticla devine stabilă la acţiunea intemperiilor.

Pentru modificarea unor caracteristici tehnice, în afara materiilor prime

de bază, se folosesc şi o serie de substanţe auxiliare, ca de exemplu: diferiţi

oxizi metalici pentru obţinerea sticlelor colorate, fosfat de calciu (cenuşă de

oase) în vederea realizării unei sticle opalizate, bioxid de mangan sau de seleniu

care decolorează sticla, etc.

În funcţie de fondanţii sau stabilizatorii folosiţi la fabricare există

următoarele tipuri principale de sticlă:

- sticla calco-sodică – formată din SiO2 şi silicaţi de Ca şi Na; este sticla

obişnuită din care se fabrică majoritatea materialelor de construcţii;

- sticla calco-potasică – formată din SiO2 şi silicaţi de Ca şo K; se

foloseşte la fabricarea sticlei de laborator;

- sticla plumbo-potasică – formată din SiO2 şi silicaţi de Pb şi K; este

sticla cunoscută ca şi "cristal".

9.2 FABRICAREA PRODUSELOR DIN STICLĂ

195

Procesul de fabricaţie cuprinde următoarele faze:

- alcătuirea amestecului brut – materii prime fin măcinate şi dozate

şi apoi topite la cca 1450ºC;

- topirea amestecului;

- fasonarea produselor, realizată prin: sablare, presare, laminare,

tragere;

- recoacerea – constă în încălzirea produselor fasonate la 550-600ºC

apoi răcirea lor treptată;

- finisarea şi decorarea – se aplică în scopul eliminării defectelor, a

înfrumuseţării suprafeţelor produselor.

9.3 PRODUSE DE STICLĂ PENTRU PLANŞEE ŞI PEREŢI

LUMINOŞI

- pavele tip rotalit – folosite pentru executarea planşeelor luminoase;

- dale de sticlă pentru pereţi – confecţionate în formă pătrată prin

presare;

- profile U – produse din sticlă colorată şi incoloră;

- geam dublu termoizolant (Termopan) – executat din două foi de

geam, securizat sau obişnuit, distanţate prin intermediul unui

distanţier de sticlă, între foi fiind creat un spaţiu ermetic închis,

umplut cu aer uscat;

- cărămizi din sticlă – folosite pentru pereţi despărţitori interiori şi

exteriori, precum şi la casa scărilor;

- ţigle din sticlă – solzi şi jgheaburi – folosite la luminatoare.

9.4 MATERIALE TERMOIZOLATOARE DIN STICLĂ

196

- sticla spongioasă – obţinută din deşeuri de sticlă topite cu adaos de

calcar sau amestec de sulfat de sodiu şi cărbune (rezultă degajarea

CO2, deci o sticlă poroasă cu 70-90% pori; ρ = 100-500 kg/m3); se

foloseşte la executarea termoizolaţiilor la pereţi;

- vată de sticlă, saltele sau fâşii (cusute pe carton sau plasă de sârmă

zincată) – material fibros, obţinut prin centrifugarea sau suflarea unei

topituri vâscoase de sticlă.

- împâslituri de fibre de sticlăcu bitum sau cu răşini sintetice (pentru

izolarea conductelor)

9.5 PRODUSE DIN STICLĂ PENTRU FERESTRE ŞI

LUMINATOARE

- geam tras obişnuit – folosit pentru: oglinzi şi geam securit, vitrine şi

clădiri principale, clădiri de locuit, construcţii industriale;

- geam riglat – folosit pentru: luminatoare, ferestre pentru magazine;

- geam armat (armat cu reţea de sârmă de oţel) – utilizat pentru:

luminatoare, balcoane, parapete balcoane, scări, pereţi despărţitori,

copertine;

- geam ornament (sau sablat) – folosit pentru: ferestre, uşi, pereţi

despărţitori, luminatoare;

- geam şlefuit – folosit pentru: oglinzi, vitrine, ferestre;

- geam securit – folosit pentru: ferestre, uşi, pereţi despărţitori, parbrize

pentru autovehicule;

- geam securit emailat – utilizat pentru placarea pereţilor, pentru uşi;

- geam duplex şi triplex – se folosesc la elemente de construcţie

puternic solicitate;

- geam mat (sablat) – folosit la uşi, ferestre, pereţi despărţitori;

- geam givrat – utilizat la uşi, ferestre, pereţi despărţitori;

197

- geam antifoc;

- geam antiefracţie;

- geam termoizolant;

- geam cu autocurăţire – folosit pentru faţade, copertine; nu se pătează

după ploaie;

- oglindă cu depunere de aluminiu sau de argint.

9.6 PRODUSE DE STICLĂ PENTRU LUCRĂRI DE PROTECŢIE ŞI

FINISAJ

- plăci sticlă opaxit – plăci groase de sticlă opalizată, albe sau colorate,

cu faţa văzută netedă iar cea nevăzută prevăzută cu striuri pentru

sporirea aderenţei faţă de mortar;

- plăci de sticlă cristalizată – folosite pentru placarea pereţilor şi

executarea pardoselilor, a treptelor de scări;

- plăci de sticlă mozaic – fasonate din sticlă colorată şi opalizată; au

formă pătrată (20x20x4,5 mm; 40x40x5 mm).

9.7 FIBRE DE STICLĂ

Se fabrică din două tipuri de sticle :

- sticlă zirconică, rezistentă la alcalii (fibrele se pot utiliza la armarea

betonului),

- sticlă borosilicatică, care nu rezistă la alcalii (fibrele se pot utiliza la

armarea ipsosului, polimerilor sau altor materiale cu pH neutru sau

slab acid.

Există mai multe procedee pentru obţinerea fibrelor de sticlă (din care se

obţin şi materialele menţionate la izolaţii termice) :

- prin tragere (etirare) se obţin fibre cu grosimi de ordinul a 5-15 μm,

198

- prin suflare cu aer sau cu abur se obţin fibre cu grosimi sub 5 μm,

- prin centrifugare se obţin fibre cu grosimi de ordinul a 15-30 μm.

După obţinere, fibrele de sticlă pot primi un tratament de suprafaţă în

vederea îmbunătăţirii stabilităţii chimice.

În tabelul următor sunt prezentate, după [2], caracteristicile fibrelor din

sticlă zirconică, folosite la armarea betoanelor, comparativ cu caracteristicile

altor fibre.

Tip fibra Diametru

(μm)

ρa

(kg/m3)

Rt

(N/mm2)

E

(N/mm2)

ε

(%)

Sticlă

Zirconică

9-15 2500 1000-4000 70000-

80000

1-3

Oţel 5-800 7850 1000-3000 210000 3-4

Carbon 8-9 3200 1800-2600 200000-

300000

0,5-1

Polipropilenă 20-200 1900 500-800 3500-5000 20-25

Poliesteri 20-200 900 700-900 8000 11-13

199

Cap. 10 MATERIALE DIN POLIMERI

10.1 GENERALITĂŢI

Materialele din polimeri sunt materiale în alcătuirea cărora intră polimerii

şi diferite adaosuri cu un rol bine determinat.

Polimerii sunt substanţe moleculare, pot fi de natură: anorganică, organică sau

mixtă.

În industria materialelor de construcţii se folosesc polimeri organici şi

micşti, deoarece în cursul fabricaţiei numai aceştia trec printr-o fază plastică

ceea ce uşurează prelucrarea lor. De aceea aceste materiale se numesc şi „mase

plastice“ (denumire improprie, deoarece la materialele din polimeri utilizate în

200

construcţii nu plasticitatea constituie caracteristica fundamentală ci elasticitatea,

flexibilitatea şi rigiditatea lor, funcţie de domeniul de utilizare).

În funcţie de proprietăţile materialelor din polimeri, aceştia se pot împărţi

în:

- elastomeri – formaţi din molecule monodimensionale şi

caracterizate prin elasticitate mare;

- plastomeri termoplastici – alcătuiţi din macromolecule

bidimensionale şi care îşi măresc reversibil plasticitatea la

încălzire;

- plastomeri termoreactivi – alcătuiţi din macromolecule

bidimensionale dar care la încălzire trec în structuri tridimensionale

şi devin rigizi.

10.2 PROPRIETĂŢILE MATERIALELOR DIN POLIMERI ORGANICI

10.2.1 Proprietăţi fizico-chimice

Proprietăţile fizico-chimice depind de:

- compoziţie;

- structură;

- grad de polimerizare;

- orientarea macromoleculelor.

De aceea, unele din aceste proprietăţi variază în limite foarte largi. Astfel:

- densitatea aparentă poate fi cuprinsă între 15 şi 2000 kg/m3;

- conductivitatea termică este în general redusă, ceea ce

determină folosirea lor la executarea termoizolaţiilor.

Dezavantajele materialelor din polimeri:

- stabilitate termică redusă;

- coeficient de dilatare termică ridicat (de circa 2-15 ori mai mare

decât al oţelului: 25·10-6-125·10-6);

201

- îmbătrânire în timp – se manifestă prin pierderea elasticităţii şi

plasticităţii.

10.2.2 Proprietăţi mecanice

Rezistenţele mecanice sunt dependente de tăria legăturilor din interiorul

catenelor moleculare şi dintre catene, dar mai ales de gradul de polimerizare sau

de policondensare.

De regulă rezistenţele mecanice ale maselor plastice sunt de acelaşi ordin

de mărime ca rezistenţele materialelor de construcţii obişnuite; la unele,

rezistenţele de compresiune şi tracţiune sunt asemănătoare cu ale metalelor

(bronz, fontă şi chiar oţeluri).

Majoritatea acestor materiale au o mare rezistenţă la şoc, o rezistenţă la

uzură considerabilă şi o durabilitate apreciabilă, dacă sunt folosite în mod

potrivit.

Pot lua uşor forma dorită datorită diferitelor moduri de prelucrare.

Întrebuinţarea şi curăţarea se fac uşor.

Colorarea, eventual în mai multe culori, se poate face foarte bine fie în

masa materialului, fie la suprafaţa lui, în aşa fel încât materialul nu se

decolorează.

Sunt impermeabile la apă. Sunt rezistente la acţiunea substanţelor

chimice. Au bune proprietăţi de izolare electrică.

Dezavantajele materialelor din polimeri:

- nu sunt rezistente la temperaturi înalte, temperatura de înmuiere

aflându-se între 50°C şi 100°C;

- coeficientul de dilatare termică este de 2-8 ori mai mare decât al

materialelor obişnuite de construcţii.

10.3 ADAOSURI PENTRU MATERIALE DIN POLIMERI

202

Pentru a conferi materialelor din polimeri anumite caracteristici, la

obţinerea lor se folosesc diferite adaosuri.

După efectul produs în produsul finit, adaosurile se clasifică în

plastifianţi, stabilizatori sau antioxidanţi, substanţe de umplutură şi armare şi

pigmenţi.

Plastifianţii au rolul de a mări elasticitatea, plasticitatea şi rezistenţa la

şoc a polimerului, precum şi de a conserva proprietăţile lui fizico-mecanice,

într-un interval mai mare de temperatură; ca plastifianţi se utilizează substanţe

cu molecule mai mici decât macromoleculele polimerului .

Acţiunea plastifianţilor se explică prin intercalarea lor între

macromoleculele polimerului (fig. 1), provocând deformarea sau îndepărtarea

acestora (funcţie de cantitatea fabricată). În primul caz se îmbunătăţeşte

elasticitatea, iar în al doilea plasticitatea polimerului.

Stabilizatori sau antioxidanţi sunt adaosuri care întârzie procesul de

îmbătrânire în timp a polimerilor.

Acţiunea stabilizatorilor este diferită funcţie de natura lor chimică

(împiedică difuziunea oxigenului, absorb radiaţiile care accelerează oxidarea

sau reacţionează mai uşor cu oxigenul decât polimerul).

Substanţele de umplutură şi armare

- se utilizează sub formă de diferite pulberi (mică, grafit, negru de

fum, etc.) care îmbunătăţesc rezistenţele mecanice şi stabilitatea

termică;

- sub formă de fibre (de sticlă, celuloză, azbest) sau ţesături din fibre

vegetale sau minerale care având rol de armătură îmbunătăţesc

rezistenţele mecanice;

- sub formă de foi (hârtie, metale uşoare, furnir, etc.) care se

intercalează între masa polimerului, obţinându-se produse

stratificate sau compozite din polimeri cu rezistenţe mecanice

foarte mari şi cu deformaţii sub sarcină reduse.

203

Pigmenţii sunt pulberi minerale colorate care se folosesc la colorarea sau

opacizarea materialelor din polimeri.

10.4 ÎNCERCĂRI ASUPRA MATERIALELOR DIN POLIMERI

Pentru stabilirea caracteristicilor fizico-mecanice ale materialelor din

polimeri se determină :

- densitatea aparentă;

- rezistenţa la întindere şi alungirea la rupere;

- rezistenţa la compresiune, la încovoiere statică şi prin şoc;

- duritatea în grade Shore;

- flexibilitatea prin îndoire la 180° la un dorn;

- modulul de elasticitate;

- conductivitatea termică.

În scopul aprecierii comportării la diferiţi agenţi din mediul înconjurător,

asupra materialelor din polimeri se efectuează următoarele determinări :

- stabilitatea termică – se determină în scopul determinării temperaturii

maxime la care poate fi utilizat materialul sub sarcină; încercarea se

efectuează prin două metode: Martens şi Vicat;

- absorbţia de apă – se determină prin menţinerea epruvetelor (cântărite

în prealabil) sub apă la 20°C timp de 24 de ore sau la fierbere timp de

10 minute; cantitatea de apă absorbită se raportează la suprafaţa totală

a epruvetei (g/cm2);

- rezistenţa la agenţi chimici agresivi – se determină prin imersarea

epruvetelor timp standardizat în substanţe agresive şi stabilirea

modificărilor de aspect, masă, volum, rezistenţe mecanice sau alte

proprietăţi;

- comportarea la îmbătrânire – fenomen ce constituie în cazul

materialelor din polimeri un proces de durată, se datoreşte oxidării sub

204

acţiunea oxigenului atmosferic şi a razelor ultraviolete; în laborator se

fac încercări la îmbătrânire supunând epruvetele la iradiere cu raze

ultraviolete.

10.5 PRELUCRAREA MATERIALELOR DIN POLIMERI

Un mare avantaj al materialelor din polimeri este că pot fi prelucrate cu

uşurinţă spre a li se da forma dorită.

Principalele metode de prelucrare sunt următoarele :

- turnarea – folosită pentru obţinerea unor obiecte cu transparenţă mare

şi fără defecte optice, procedeul se aplică mai ales elastomerilor

fuzibili care se topesc şi apoi se toarnă în diferite tipare; prin răcire se

obţine produsul dorit;

- presarea – se aplică mai ales la polimeri termoreactivi prin exercitarea

unor presiuni asupra materialului ce se găseşte în tipare încălzite;

- laminarea – se efectuează prin trecerea polimerilor termoplastici

printr-o serie de valţuri încălzite obţinându-se benzi, ţevi, etc.;

- extrudarea – se realizează prin presare în filiere a polimerului adus în

stare plastică;

- expandarea şi înspumarea – sunt operaţii care se aplică în scopul

obţinerii unor polimeri cu pori numeroşi;

- peliculizarea – constă în aplicarea unor emulsii sau soluţii de polimeri

prin pulverizare sau suflare în mai multe straturi pe diferite obiecte

pentru a le proteja şi înfrumuseţa.

Pentru utilizarea în construcţii, materialele din polimeri pot fi prelucrate

prin aşchiere, tăiere, găurire, lipire, sudare, etc.

10.6 TIPURI DE POLIMERI

205

10.6.1 Materiale din polimeri derivate din produse naturale

Materiale pe bază de proteine - caseină rămasă de la separarea untului

din lapte; prin tratarea produselor rezultate din presarea amestecului de caseină,

pigmenţi şi materiale de umplutură cu aldehidă formică rezultă un material dur

numit „galalit“; din galalit se fabricau aparate electrotehnice.

Materiale pe bază de celuloză – principalele materiale pe bază de

celuloză sunt:

- fibra vulcan – se obţine din celuloză hidratată prin tratare cu o soluţie

concentrată de clorură de zinc; din fibra vulcan se fabrică plăci pentru

tablourile de siguranţă, garnituri, saboţi de frână, roţi dinţate, role

pentru benzi transportoare;

- esterii celulozei – se obţin prin tratarea celulozei cu un amestec de

acid sulfuric şi azotic sau acetic; se utilizează în special dizolvaţi în

solvenţi volatili, la obţinerea lacurilor şi emailurilor de calitate; când

se amestecă cu solvenţi în cantitate mai redusă rezultă o soluţie

vâscoasă numită „colodiu“, care se trage în fire şi filme ce se întăresc

după evaporarea solvenţilor şi rămân flexibile;

- celuloid – se obţine prin presarea la cald a nitraţilor de celuloză cu 10-

11% azot; se utilizează la confecţionarea plăcilor, mânerelor, etc.

Materiale pe bază de cauciuc – cauciucul natural este un polimer al

izoprenului ce se găseşte în latexul unor copaci, din care se obţine prin

concentrare şi coagulare; produsele de cauciuc se fabrică cu adaos de materiale

de umplutură şi vulcanizare; se fabrică: tuburi, benzi transportoare, curele de

transmisie, etc.

10.6.2 Materiale din polimeri de sinteză

După modul de obţinere, polimerii sintetici se clasifică în :

Polimeri de polimerizare:

206

- polietilena – obţinută prin polimerizarea etenei la diferite presiuni în

prezenţa catalizatorilor; se foloseşte sub formă de foi subţiri pentru

protecţia schelelor (tuburi);

- polipropilenă – obţinută prin polimerizarea propilenei; se utilizează

pentru conducte de transport a fluidelor calde;

- poliizobutena – obţinută prin polimerizarea izobutilenei în prezenţa

catalizatorilor la temperaturi scăzute; în amestec cu negru de fum şi

bitum se foloseşte sub formă de foi ca material hidroizolator;

- polistirenul – obţinut prin polimerizarea stirenului; se foloseşte sub

formă de plăci albe sau colorate la placarea pereţilor, la ferestrele

clădirilor.Poate fi expandat sau extrudat.

- policlorura de vinil – obţinută din polimerizarea clorurii de vinil în

prezenţa catalizatorilor; se foloseşte sub formă de tuburi PVC pentru

instalaţiile electrice, conducte de apă, jgheaburi, burlane,material

pentru învalitori, etc;

- poliacetatul de vinil (PAV) – obţinut din polimerizarea acetatului de

vinil; se utilizează sub formă de emulsie în apă neplastifiată

(ARACET E) sau plastifiată (ARACET EP) la : zugrăveli, tapete

semilavabile, adeziv în industria lemnului, fixarea parchetului pe

stratul suport, etc.;

- polimetaculatul de metil (plexiglas) – obţinut din polimerizarea

metaculatului de metil în prezenţa catalizatorilor; se foloseşte sub

formă de foi, benzi, produse fasonate în lucrări decorative luminoase,

ca ecrane acustice şi sub formă de plăci ondulate la acoperişuri.

Polimeri de policondensare:

- fenoplaste cu diferite grade de policondensare – obţinute prin

policondensarea fenolilor cu aldehide; se folosesc la obţinerea

lacurilor utilizate în electrotehnică şi la protecţii anticorozive ale

metalelor, ca adezivi la fabricarea plăcilor (PAL, PFL);

207

- aminoplaste – obţinute din policondensarea aminelor (melamină) cu

aldehida formică; se folosesc ca adezivi în industria lemnului şi la

obţinerea lacurilor rezistente (PFL melaminat);

- poliamide – obţinute prin policondensarea diaminelor cu acizii

dicarboxilici; se folosesc sub formă se fibre şi ţesături ci diferite

denumiri: nylon (SUA), relon (RO), capron (Rusia);

- poliesterii – obţinuţi prin policondensarea polialcoolilor cu acizi

policarboxilici; se folosesc la obţinerea vopselelor, emailurilor şi

lacurilor pentru finisaje şi protecţii anticorozive, lianţi

pentruprepararea mortarelor şi betoanelor cu rezistenţe mecanice şi

chimice foarte bune;

- răşinile epoxidice – obţinute prin policondensarea oxizilor de etilenă

(epoxizi) cu polifenoli, dialcooli sau amine; se utilizează ca adezivi

rezistenţi pentru diferite materiale (beton, metal, sticlă, lemn, etc.), la

pardoseli industriale, repararea elementelor de beton, straturi de

protecţie;

- poliuretanii – obţinuţi prin policondensarea dintre diizocianţi şi

alcooli; se utilizează ca spume flexibile la tapiţerii iar cele rigide la

izolaţii termice şi fonice;

- siliconii (polimeri de natură mixtă) – obţinuţi prin policondensarea

acizilor silicici cu substanţe organice; folosiţi ca siliconi lichizi şi ca

lubrefianţi şi la obţinerea lacurilor foarte rezistente; cauciucul de

siliconi se foloseşte pentru garnituri de etanşare ce lucrează în climat

variabil;foliişe de silicon (ca şi scotch-ul)se folosesc pentru etanşare.

208

CAP 11 MATERIALE BITUMINOASE

11.1 LIANŢI BITUMINOŞI (BITUMURI)

11.1.1 Generalităţi: definiţie, clasificare, compoziţie chimică, proprietăţi

Bitumurile sunt materiale organice, hidrofobe, de culoare închisă (brun

până la negru), care, în funcţie de temperatură, se prezintă ca mase rigid-

casante, plastice sau fluid-vâscoase.

După modul de formare se clasifică în:

- Bitumuri naturale – formate prin oxidarea naturală a ţiţeiurilor,

procesul petrecându-se la suprafaţa scoarţei. Când este amestecat cu

diferite pulberi minerale (calcar, argilă, nisip, etc.) se numeşte asfalt.

Când este impregnat în diferite roci sau în cărbune se numeşte bitum

de rocă, respectiv bitum de cărbune.

209

- Bitumuri artificiale – obţinute prin prelucrarea ţiţeiului (bitum de

petrol), fie prin distilarea uscată a lemnului sau cărbunilor (gudroane

şi smoală).

Bitumurile sunt amestecuri complexe de hidrocarburi lichide, solide sau

derivaţi ai acestora cu oxigenul, sulful şi azotul.

Prin tratarea bitumurilor cu solvenţi selectivi, se pot separa succesiv

grupe de substanţe care se aseamănă între ele prin: compoziţie, structură,

solubilitate, comportare la încălzire, etc. Astfel se pot separa următoarele grupe

de substanţe care intră în compoziţia bitumurilor:

- petrolenele (uleiurile) – substanţe de consistenţă fluid-vâscoasă; se

dizolvă în benzină uşoară;

- maltenele (răşini) – la temperatură obişnuită se prezintă ca mase

semisolide cu deformabilitate plastică mare; se dizolvă în benzină

uşoară (eter de petrol);

- asfaltenele – substanţe solide, friabile, de culoare neagră, alcătuite din

hidrocarburi aromatice, se dizolvă în tetraclorură de carbon (CCl4); din

asfaltene se pot separa ca grupe:

- carbenele – solubile în sulfură de carbon (CS2);

- carboidele – insolubile în solvenţi.

Compoziţia chimică a bitumurilor variază în limite largi fiind funcţie de

natura şi tehnologia lor de obţinere.

Din punct de vedere structural bitumurile sunt sisteme dieperse coloidale.

Bitumurile pot fi : - fluide – sunt sisteme coloidale de tip sol;

- semisolide – sunt sisteme coloidale de tip gel.

În bitumurile fluide mediul de dispersie este lichid, fiind alcătuit din

soluţia de maltene în petrolene, iar dispersoidul este format din micele de

asfaltene şi carbene cu pelicula adsorbită de maltene, faţă de care au o mare

afinitate (fig. a).

210

Prin reducerea mediului de dispersie din bitumurile fluide (prin evaporare

lentă sau prin oxidare naturală) micelele încep să se asocieze în grupări care

includ şi o parte a mediului de dispersie (fig. b). din această cauză, bitumurile

devin din ce în ce mai vâscoase, până se transformă în „masă plastică“.

Dacă procesul de asociere a micelelor continuă, se ajunge la bitumuri

„semisolide cu structură de gel“, la care micelele formează o reţea

tridimensională în ochiurile căreia rămâne dispersată soluţia de maltene în

petrolene (fig. c).

Dacă unui bitum semisolid i se adaugă uleiuri minerale el se transformă din nou

în bitum fluid.

Proprietăţile bitumurilor sunt:

Tixotropia - lichefierea reversibilă a unor geluri sub influenţa unor

acţiuni mecanice.Poate fi: izotermă sau sub variaţie de temperatură.

La bitumurile semisolide, legăturile dintre micele care alcătuiesc structura

tridimensională sunt slabe şi pot fi anulate prin aport de energie calorică sau

mecanică.

Astfel prin încălzirea bitumurilor semisolide creşte enegia cinetică,

provocând ruperea unor legături dintre micele şi transformarea lor într-un liant

plastic (gel-sol) la temperatură mai ridicată, toate legăturile se distrug şi bitumul

se topeşte, transformându-se într-un lichid vâscos (sol). La răcire fenomenele se

produc invers, datorită scăderii energiei cinetice.

Aceste transformări reversibile de structură denotă comportarea

tixotropică a bitumurilor.

Îmbătrânirea bitumurilor

În timp, bitumurile pierd din plasticitatea lor, transformându-se în mase

friabile, acest fenomen numindu-se îmbătrânire.

• Limite de plasticitate – definesc intervalul de temperatură în care

bitumurile pot fi utilizate fără a curge sau a deveni casante.

211

• Adeziunea bitumurilor pe suprafeţele diferitelor materiale depinde de

capacitatea lor de a umecta suprafeţele respective (de natura tensiunii

interfaciale superficiale)şi de adsorbţie (chemosorbţie) pe care acestea o

exercită asupra bitumurilor şi depinde şi de natura suprafeţei (aderă mai bine pe

suporturi bazice).

• Rezistenţa chimică.

Bitumurile se caracterizează prin rezistenţă bună la acţiunea corozivă a

unui număr mare de agenţi chimici cum sunt: bazele, sărurile, acizii.

În schimb nu rezistă la acţiunea uleiurilor, grăsimilor şi plastifianţilor utilizaţi în

industria maselor plastice.

11.1.2 Încercări asupra bitumurilor

Pentru aprecierea calităţii bitumurilor, conform metodelor standardizate,

se determină următoarele caracteristici :

- a) limitele de plasticitate – se apreciază prin punctul de înmuiere sau

de picurare (reprezintă limita superioară) şi prin punctul de rupere

(Frass) (reprezintă limita inferioară a intervalului);

- b) penetraţia – se apeciază prin adâncimea de pătrundere a unui ac de

dimensiuni standardizate, sub greutatea unei tije de 100 g, timp de 5 s,

în masa bitumului aflat la temperatura de 25°C; (penetrometrul

Richardson)

- c )ductilitatea – se defineşte prin alungirea în cm pe care o poate

suporta un bitum la temperatura de 25°c şi 0°c până la rupere;

- d) stabilitatea la încălzire – se determină prin menţinerea bitumului

timp de 5 ore la 163°c în etuvă, după care se calculează pierderea de

masă şi scăderea penetraţiei în % în raport cu bitumul iniţial.

11.2 MATERIELE BITUMINOASE UTILIZATE ÎN CONSTRUCŢII

212

11.2.1 Bitumuri naturale

Bitumul de lac se obţine prin încălzirea asfaltului natural, care în unele

regiuni formează lacuri întregi (insula Trinidad, Cuba, Siria, etc.). Prin încălzire

la 180°-200°C în cazane deschise apa se evaporă iar impurităţile minerale mari

se depun pe fundul cazanelor, rezultând un liant cu cel puţin 60% bitum

denumit bitum epurat.

Bitumul de extracţie sau natural se obţine din rocile în care se găseşte

impregnat, fie prin dizolvare în solvenţi organici (benzină), fie prin emulsionare

cu soluţie caldă de hidroxid de sodiu sau acid sulfuric. În ţară se extrage de la

Anina (şisturi bituminoase - carburant)şi Tătăruşi; se produce în şapte tipuri

notate cu DT-A, DT-B, …, DT-G. Se foloseşte la lucrări de drumuri şi

hidroizolaţie.

Bitumul de petrol se produce prin prelucrarea păcurii prin diferite metode

(distilare, oxidare, cracare, etc.). În ţară se fabrică cinci tipuri de bitum de petrol

:

- bitum neparafinos pentru drumuri – se livrează în şase tipuri notate cu

D, urmată de două cifre care reprezintă valoarea penetraţiei;

- bitum pentru lacuri şi amestecuri electroizolante – se livrează în două

tipuri E 110 şi E 125 (cifra = temperatura maximă pentru punctul de

înmuiere);

- bitum industrial neparafinos – se livrează în patru tipuri I 45/55; I

60/70; I 82/92; I 85/95 (cifrele = limitele valorilor punctului de

înmuiere);

- bitum pentru materiale şi lucrări de hidroizolaţii – se notează cu H şi

se livrează în cinci tipuri, funcţie de temperatura de înmuiere;

- bitum industrial parafinos – se foloseşte la aglomararea prafului de

cărbune (brichete); se notează cu Ip 85/100.

11.2.2 Gudroane şi smoală

213

Prin distilarea uscată (anaerobă) a cărbunilor şi lemnului rezultă cocsul

(din huilă) şi gudronul (un condens uleios).

Prin distilarea fracţionată a gudroanelor se obţin o serie de uleiuri uşoare

(gudron de drumuri) şi o masă semisolidă numită smoală.

Aceste materiale prezintă o serie de dezavantaje:

- conţin subştanţe toxice şi cancerigene;

- au un interval de plasticitate redus;

- îmbătrânesc rapid.

Se utilizează, în special în ţările care nu dispun de zăcăminte suficiente de

ţiţei pentru fabricarea bitumurilor din petrol, la lucrări de drumuri, izolaţii

hidrofuge şi anticorozive.

11.2.3 Soluţii bituminoase (bitumuri tăiate)

Se obţin prin dizolvarea bitumului topit în solvenţi organici volatili

(benzen, benzină, etc.). După aplicare pe diverse materiale, se întăresc în urma

evaporării solventului.

Se folosesc la:

- protecţia şi impermeabilizarea unor elemente din beton, metal,

zidărie, etc.;

- liant la prepararea mixturilor asfaltice;

- lucrări de amorsaj.

Au următoarele dezavantaje:

- sunt toxice, inflamabile;

- se aplică numai pe materiale uscate şi pot produce explozii (dacă se

folosesc în interiorul construcţiilor).

11.2.4 Emulsii bituminoase

214

Sunt dispersii de particule fine de bitum în apă, realizate cu ajutorul

emulgatorilor şi cu agitare mecanică puternică. În funcţie de rezistenţa pe care o

opun la distrugerea echilibrului, emulsiile se clasifică în :

- normale (se rup la contactul cu nisipul);

- semistabile (se strică echilibrul la amestecul cu filere);

- stabile (ruperea se produce în contact de lungă durată cu filerul).

Emulgatorii sunt săpunuri de sodiu sau potasiu ale acizilor graşi (1 -3%)

11.2.5 Suspensii bituminoase

Se realizează prin hidrofilizarea particulelor de bitum cu ajutorul filerelor.

Se numesc „suspensii de bitum filerizat“ (subif). Se fabrică în două tipuri :

- pentru lucrări de drumuri;

- pentru hidroizolaţii.

11.3 MASTICURI, MORTARE ŞI BETOANE CU LIANŢI BITUMINOŞI

11.3.1 Masticuri bituminoase

Sunt amestecuri omogene obţinute din bitum topit şi diferite pulberi

minerale (filere) uscate. Ca filere se folosesc pulberile de: calcar, diatomit,

cenuşă de termocentrală, talc, celuloză, azbest, cărbune, var stins în praf, etc.

Prin filerizare se îmbunătăţesc calităţile bitumului, şi anume :

- se măreşte domeniul de plasticitate prin creşterea punctului de

înmuiere şi scăderea punctului de rupere;

- creşte vâscozitatea (scade penetraţia) datorită frecărilor interioare;

- cresc rezistenţele mecanice şi se întârzie îmbătrânirea.

Masticurile bituminoase se utilizează la izolaţii hidrofuge, la rosturilor

dintre diferite elemente de construcţii. Exemplu: la drumuri, dalări canale pentru

transportul apei,etc.

215

11.3.2 Mortare şi betoane asfaltice

Prin amestecarea lianţilor bituminoşi cu agregate fine (filer, nisip) se

obţin mortare asfaltice, iar prin folosirea şi de pietriş, respectiv piatră spartă

rezultă betoane asfaltice. Aceste amestecuri se mai numesc şi mixturi asfaltice şi

pot fi de consistenţă fluidă, plastică sau vârtoasă, în funcţie de lucrabilitatea

necesară pentru punerea lor în operă.

În scopul măririi rezistenţei betonului asfaltic la solicitările care produc

deformaţii plastice, se impune mărirea frecării interioare din masa sa. Pentru

aceasta, la preparare se foloseşte un agregat cu granulozitate continuă şi cu un

volum minim de goluri, alcătuit din: filer, nisip, criblură.

Nisipul se foloseşte pentru a asigura o granulozitate continuă a

agregatului (filerul fiind mai mare de 0.2 mm, iar criblura mai mică de 3 mm).

Nisipul poate fi de râu sau de concasare.

Filerul are un rol foarte important şi complex, acţionând favorabil atât

asupra granulozităţii agregatului, cât şi asupra liantului bituminos (masticuri); în

betoanele asfaltice se folosesc filere de calcar sau var gras stins în praf, având

diametrul granulelor sub 0,2 mm.

Criblura reprezintă agregatul mare din amestecul de agregat şi se

caracterizează prin granule colţuroase; criblură: 3/8; 8/16; 16/25 mm. Se obţine

prin concasare dublă şi are diametru peste 3 mm.

Dozajul optim de bitum se stabileşte în laborator astfel: se prepară mai

multe amestecuri cu procente diferite de liant raportat la masa betonului din care

se confecţionează epruvete standardizate asupra cărora se determină Rc. Dacă

dozajul de liant bitumnos este :

prea mare - rezultă un beton uşor deformabil sub acţiunea

traficului;

prea mic - rezultă un beton necompact şi cu rezistenţe mecanice

reduse.

216

Stabilirea raportului optim dintre criblură, nisip şi filer se face prin

încercări preliminare pentru fiecare lot de agregate, în vederea obţinerii unui

agregat cu volum redus de goluri, care să necesite un dozaj minim de liant

pentru realizarea unui beton compact.

În practică, dozajul minim de liant (bitum) stabilit de laborator

(aproximativ 9% din betonul asfaltic), se reduce cu 2-4%, deoarece sub acţiunea

traficului intens, betonul se deformează plastic şi suferă o compactare

suplimentară . De aceea se recurge la armarea batonului asfaltic la intersecţii şi

în staţiile auto. În caz contrar, pe timp călduros, pe suprafaţa îmbrăcăminţii

rutiere se adună un exces de bitum care produce înmuierea şi vălurirea acesteia

sub acţiunea traficului.

Se pot executa trei tipuri de îmbrăcăminţi rutiere din beton asfaltic :

- îmbrăcăminţi turnate la cald;

- îmbrăcăminţi cilindrate la cald;

- îmbrăcăminţi cilindrate la rece.

217

CAP 12 LEMNUL DE CONSTRUCŢII

12.1 GENERALITĂŢI

Lemnul de construcţie rezultă din debitarea la anumite dimensiuni şi apoi

din prelucrarea în anumite forme a trunchiurilor arborilor şi a ramurilor groase,

precum şi a rădăcinilor acestora.

Datorită marii lui raspândiri în natură, precum şi a posibilităţii de a fi uşor

obţinut şi prelucrat, lemnul este folosit la tot felul de construcţii :

- definitive : case, poduri şi construcţii rurale (pătule, grajduri, etc.) ;

- provizorii : baracamente, şoproane, etc. ;

- la cladiri din alte materiale de construcţii (cărămidă, piatră, beton,

metal) lemnul este folosit la confecţionarea schelăriei, cofrajelor,

duşumelelor, grinzilor şi a tâmplăriei uşilor şi ferestrelor, a

mobilierului.

218

Avantajele lemnului de construcţie :

- se poate obşine în piese relativ lungi şi destul de groase, astfel încât

să reziste la sarcinile la care este supus în construcţie ;

- se prelucreazaă usor atât mecanic cât şi manual;

- se manipulează uşor, din cauza densităţii reduse;

- se asamblează uşor prin îmbinări, prindere cu scoabe, cuie, buloane

sau prin încleiere.

Dezavantajele lemnului de construcţie :

- se aprinde şi arde usor ;

- este puţin rezistent la acţiunea agenţilor externi, putrezind uşor şi

fiind atacat de insecte;

- are rezistenţa mecanică relativ mică.

In construcţii se folosesc :

- cu preponderenţă răsinoasele (brad, molid), datorită

caracteristicilor proprii acestor arbori (trunchi lung, drept şi gros),

cât şi usurinţei cu care se prelucreaza lemnul lor;

- mai rar şi foioasele (stejar, fag, tei, etc.) – când calitaţile specifice

acestora impun folosirea lor.

In construcţii, lemnul se întrebuinţează :

- brut : material lemnos brut, cu secţiune rotundă, cojit sau

necojit, curătat de crengi şi cioturi, provenit din trunchiurile

lungi şi drepte sau din crengile drepte şi groase, tăiate la

anumite lungimi, după destinaţie;

- prelucrat :

- cioplitura = orice piesă cu muchiile ascuţite sau tesite,

prelucrate din lemn rotund prin cioplire cu barda;

- cherestea (material fasonat sau ecarisat) : material lemnos

provenit din lemnul brut, tăiat la gater în direcţie

longitudinală şi având cel puţin două feţe plane şi paralele.

219

12.2 STRUCTURA LEMNULUI

12.2.1. Microstructura lemnului

Prin studiul microscopic al tesuturilor vegetale s-a observat că acestea

sunt constituite dintr-o mulţime de particule de forme şi marimi diferite, numite

celule vegetale şi sunt alcătuite din trei parţi distincte ca formă şi compoziţie

chimică : membrana celulară, protoplasma şi nucleul.

Membrana celulară

- la celulele tinere este formată din celuloză şi in propoţtie mică din

hemiceluloză (formată din CO2 atmosferic şi H2O prin fenomenul

denumit asimilaţie clorofiliană)

- la celulele îmbătrânite, membrana celulară se întăreşte, lemnul

căpătând rezistenţă mecanică.

Protoplasma şi nucleul – sunt formate din substanţe proteice complexe

(conţin atomi de carbon, H2, O şi azot).

Protoplasma are ca rol principal formarea ligninei, iar nucleul produce

înmulţirea celulelor prin diviziune.

După ce s-a terminat evoluţia celulelor, protoplasma şi nucleul dispar,

celula rămânând goală în interior.

În corpul plantei, celulele îşi schimbă forma şi se grupează in ţesuturi,

care îndeplinesc anumite funcţiuni.

Ţesuturile moarte ( nu se modifică în timp) :

- de conducere – servesc la conducerea sevei de la frunze spre

interiorul arborelui şi a apei cu săruri din pământ înspre frunze.

- de susţinere – dau rezistenţa lemnului; aceste ţesuturi se numesc

fibre lemnoase.

- mixte – au celule cu pereţi mult îngroşaţi si lignifiaţi, dar subţiaţi şi

ciuruiţi în anumite poziţii; au rol de susţinere şi de conducere.

220

Ţesuturile moarte, goale în interior, pot fi umplute cu celule fibroase care

măresc rezistenţa lemnului, proces numit duraminificare.

Ţesuturile de parenchim (ţesuturi vii) – se găsesc dispuse longitudinal şi

radial în cilindrul lemnos:

- raze medulare – ţesuturi dispuse radial, în formă de benzi înguste

printre ţesuturile moarte; au rolul de a conduce seva spre interiorul

şi periferia cilindrului lemnos;

- canale rezinifere sunt dispuse radial şi longitudinal în cilindrul

lemnos; la răşinoase au rolul de a produce şi înmagazina răşina.

12.2.2 Structura macroscopică a lemnului

Structura macroscopică poate fi cercetată într-o seţiune transversală (vezi

fig.), pornind de la exterior înspre axa cilindrului lemnos, putând fi distinse mai

multe zone.

Scoarţa – reprezintă 5% din volumul arborelui este alcătuită din două

straturi :

- ritidomul – format din ţesuturi moarte cu rolul de a proteja

arborele;

- stratul liber – format din vase liberiene, prin care circulă seva

descendentă.

Cambiul este format din celule vii cu care arborele creşte în perioada

vegetativă a anului, prin divizareaîin celulele de liber, înspre coajă şi celule de

lemn pe cilindrul lemnos.

Lemnul propriu-zis este format din inele anuale concentrice în care se

deosebesc următoarele zone diferite :

- alburn (zona exterioară), formată din ţesuturi lemnoase complet

îmbatrânite prin care circulă seva ascendentă;

221

- duramenul, format din ţesuturi complet îmbatrânite, umplute cu

celule fibroase ce impiedică circulaţia sevei şi măresc rezistenţa

lemnului;

- maduva, formată din ţesuturi rarefiate şi fără rezistenţă;

- canalul medular.

Orice arbore este alcătuit din :

- rădăcină

- trunchi (tulpină) – formează partea principală a

arborelui,reprezentând 60…85% din volumul total

- crengi şi frunze.

Fig. 12.1 Structura lemnului

12.3 PROPRIETAŢI FIZICO-MECANICE ALE LEMNULUI

12.3.1 Umiditatea lemnului

222

După taiere, lemnul conţine o cantitate mare de apă, care poate să ajungă

până la jumătate din masa sa. Această apă se poate găsi în trei stări diferite :

- apa liberă – constituie partea preponderentă şi circulă prin

ţesuturile vegetale. Această apă nu influeţeaza caracteristicile

mecanice ale lemnului.

- apa de higroscopicitate – este fixată prin adsorbţie pe pereţii

ţesuturilor vegetale şi are o influenţa importantă asupra

proprietaţilor lemnului;

- apa legata chimic, în proporţie de 1 %, se gaseşte în compoziţia

substanţelor ce alcătuiesc materialul lemnos.

Umiditatea unui arbore proaspăt doborât se reduce treptat prin evaporarea

apei libere şi apoi a unei parţi din apă de higroscopicitate până se stabileşte un

echilibru cu umiditatea atmosferică. Umiditatea lemnului nu este constantă in

toată masa sa ci este mai ridicată în ţesuturile tinere şi înspre partea superioară a

trunchiului arborelui; umiditatea variază şi după anotimp.

Cantitativ, umiditatea se determină pe probe medii mici, cântărite iniţial

pentru stabilirea masei în stare umedă mum şi apoi uscate la 1050C până la masa

constantă mus. Se determină umiditatea relativă şi umiditatea absolută :

12.1

12.2

Umiditatea depinde de esenţa lemnului, în tabelul 12.1[10] fiind date

umiditaţile absolute şi relative pentru trei specii de lemn, imediat după

doborâre.

Tab. 12.1

Felul arboreluiUmiditatea absolută % Umiditatea relativă %

Pin 80..90 44..47Molid 80..100 44..50

Mesteacăn 60..80 37..44

223

12.3.2 Densitatea lemnului

Densitatea reală a materialului lemnos este aceeaşi pentru toate speciile :

1500 kg/mc.

Densitatea aparentă este influenţată de esenţa şi umiditatea lemnului.

Densitatea se determină pe epruvete cubice (2cm.) sau prismatice (2x2x3

cm.) pentru umiditatea relativă standard de 15 %. În tabelul 12.2 sunt date

densitaţile pentru mai multe esenţe de lemn.

Tab. 12.2 [10, 11]

Felul arboreluiDensitatea aparentă, kg/mc, pt. Lemnul

Verde cu 15 % apă uscatBrad 1000 450 410Molid 740 480 430

Pin 700 520 490Stejar 1110 740 650Fag 1010 750 690

Frasin 920 760 680Salcâm 880 750 730

Tei 740 460 490

Umiditatea influenţează mult densitatea lemnului.

ρ2 = ρ 1[ 1 – 0,01(1 - Kv1) (u1 – u2)] 12.3

unde : ρ 1 = densitatea corespunzătoare umidităţii u1

ρ 2 = densitatea corespunz ătoare umidităţii u2

Kv1 – coeficient de umflare parţială în volum pentru. 1% variaţie de

umiditate.

Densitate aparentă, respectiv porozitatea lemnului influenţează direct

rezistenţele mecanice.

12.3.3 Rezistenţele mecanice şi determinarea lor

Rezistenţele mecanice sunt influenţate de :

224

- unghiul dintre direcţia forţei şi fibrele longitudinale

- umiditate

- prezenţa defectelor.

- Rezistenţele se determină pe epruvete mici, cu umiditate relativă de

15 %.

Încercarea la compresiune se poate efectua în două feluri :

- compresiune paralelă cu fibrele – se determină pe epruvete prismatice

de 20x20x60 mm. Epruvetele nu trebuie să aibă defecte şi să fie cât mai regulate

geometric. Rezistenţa la compresiune paralelă cu fibrele este de circa 5 -10 ori

mai mare decât cea perpendiculară. Această comportare se datorează faptului că

la solicitarea paralelă fibrele au cea mai mare rezistenţa şi cea mai mică

deformaţie.

RC || = N/A [N/mm2] 12.4

Din această încercare se determină şi modulul de elasticitate :

Fig. 12.2

225

- compresiune perpendiculară pe fibre se determină pe epruvete

prismatice de 20x20x60 mm., directia forţei putând fi tangenţială sau

radială la inele.

Încercarea la întindere se poate face în două moduri :

- întindere paralelă cu fibrele, pe epruvete confecţionate din lemn fără

defecte şi cu feţele paralele.

Ri || = N/A [N/mm2] 12.5

Şi la această încercare se determină modulul de elasticitate.

- intindere perpendiculară pe fibre, pe epruvete realizate în direcţie

radială şi în direcţie tangentială faţă de inele.

Încercarea la încovoiere se face conform schemei din figură. În cazul

încărcărilor statice se aplică relatia :

Rti = 1,5 P l/ bh2 [N/mm2] 12.6

Încercarea la încovoiere prin şoc se determină pe acelaşi fel de epruvete

cu ajutorul unui ciocan pendul. Încărcarea se aplică după schema din figura de

mai sus. Rezistenţa la încovoiere prin şoc este :

Ri = L/bh [Joule /mm2] 12.7

unde : L - lucrul mecanic consumat la ruperea epruvetei (Joule)

bh – secţiunea transversală a epruvetei (mm2)

Încercarea la forfecare se poate face în diferite situaţii funcţie de poziţia

planului de forfecare şi de direcţia de exercitare a forţei faţă de direcţia fibrelor :

- rezistenţa la forfecare transversală Rft, la care planul forţelor şi

direcţia forţei sunt perpendiculare pe fibre. Se deosebesc două cazuri :

226

când forţa este aplicată radial faţă de inelele anuale şi când este

aplicată tangential;

Fig. 12.3

- rezistenţa la forfecare longitudinală paralelă Rf ||, la care planul forţelor

şi forţa sunt paralele cu fibrele; planul forţelor poate fi radial sau

tangenţial faţă de inelele anuale;

- rezistenţa la forfecare longitudinală perpendiculară Rf p la care planul

de forfecare este paralel cu fibrele, iar direcţia forţei este

perpendiculară pe acestea. Planul forţelor poate fi radial sau tangenţial

faţă de inelele anuale.

Rezistenţa la forfecare se determină din relaţia :

Rf = P/A [N/mm2] 12.8

În funcţie de densitatea aparentă şi de rezistenţele mecanice există :

- material lemnos tare (stejar, frasin, salcâm, nuc, fag, etc.);

- material lemnos moale (brad, molid, tei, plop, salcie, etc.).

12.3.4 Contracţia şi umflarea lemnului

La scăderea conţinutului de apă din lemn acesta se contracta (îşi

micşorează volumul), iar la creşterea conţinutului de apă, lemnul se umflă (îşi

227

măreşte volumul); aceste variaţii de volum se datoresc caracterului hidrofil al

lemnului.

Modificările de volum sunt provocate, ca şi în cazul variaţiei

rezistenţelor, numai de apa de higroscopicitate. Fenomenele de contracţie şi de

umflare sunt reversibile dacă temperatura de uscare nu este mai mare de 110 0C.

Contracţiile sunt diferite funcţie de specia arborelui :

- contracţie mică – nucul şi plopul;

- contracţie mare – stejarul şi frasinul

Dacă materialul lemnos este uscat prea repede, după taiere, atunci

contracţiile sunt atât de mari încât pot produce crăpături în lemn, iar materialul

va fi rebutat.

12.4. ACŢIUNI AGRESIVE ŞI MIJLOACE DE PROTECŢIE

12.4.1 Protecţia lemnului fată de agenţi atmosferici, insecte şi putregaiuri

Metodele de protecţie a lemnului de construcţie, expus agenţilor atmosferici,

se împart în două categorii :

1. Protecţia la suprafată cuprinde :

Carbonizarea - se produce o distilare partială a lemnului la

suprafată, rezultând gudroane care pătrund în interiorul lui şi care

având acţiune antiseptică, îl feresc de putrezire, într-o oarecare

masură, dar nu pentru timp îndelungat;

Macadamul gudronat - constituie pentru stâlpi şi bulumaci o

protecţie mai bună decât carbonizarea. Se prepară din piatră spartă

de circa 10 mm., bine uscată amestecată cu gudron.

Catranul (produs secundar la fabricarea cocsului) – se întinde pe

suprafaţa lemnului cu pensula, după ce a fost încălzit în prealabil

pentru ca lemnul să fie bine acoperit. Prin cătrănire se protejeaza

228

capetele înzidite ale grinzilor de brad, precum şi ghermelele de la

uşi şi ferestre.

Carbolineumul (antiseptic obţinut din distilarea huilei) – folosit la

protecţia construcţiilor din lemn supuse intemperiilor. Se aplică la

suprafată, cu pensula, în 2-3 straturi. Pentru protecţia lemnului

aparent, expus intemperiilor, se folosesc vopsele de carbolineum.

2. Protecţia în profunzime se realizează prin impregnarea pieselor din

lemn cu antiseptice puternice, care trebuie să nu atace lemnul şi să pătrundă cât

mai uşor şi mai adânc în ţesutul lemnos, fixându-se pe acesta în aşa fel încât să

nu fie spălate de apă şi nici descompuse de agenţi naturali.

Antisepticele folosite sunt :

Ulei de creozot sau ulei de antracen,

Soluţii de sulfat de cupru (piatră vânătă),

Clorura de mercur, de zinc,

Florura de sodiu.

Impregnarea în profunzime se face prin :

Prin cufundarea lemnului în bazine cu antiseptic;

Prin injectarea soluţiei antiseptice, sub presiune, prin capetele

buştenilor;

Sub presiune, în autoclave.

12.4.2 Protecţia contra focului

Se asigură prin izolarea cât mai completă a lemnului de mediul

înconjurator prin :

Acoperire cu un strat de materiale incombustibile şi rele

conducătoare de caldură (azbest, şamotă, kiselgur), acoperite la

rândul lor cu foi metalice,

Tratare prin vopsire cu materiale ignifuge, care se aplică ca

orice vopsea, cu pensula sau prin stropire cu pulverizatorul.

229

Materiale ignifuge : varul, sticla solubila, vopsele ignifuge

fabricate pe baza de săruri metalice.

12.5 MATERIALE DE CONSTRUCTII DIN LEMN

12.5.1 Materiale lemnoase brute

În această categorie intră produsele la care operaţiile făcute asupra

cilindrului lemnos se reduc la retezări şi curăţiri de scoarţă. Aceste materiale

sunt tot mai mult înlocuite cu beton armat şi oţel. Există următoarele clase de

material lemnos brut :

- Lemnul rotund de foioase pentru construcţii, într-o singură calitate.

- Bilele, manelele şi prajinile – materiale lemnoase rotunde care provin

din esenţe de răşinoase şi se folosesc la alcătuirea schelăriilor.

- Lemnul rotund pentru piloţi, din raşinoase şi foioase, se confecţionează

în trei categorii, funcţie de dimensiunea la capătul subţire :

- A – 14..21 cm.

- B – 22..29

- C – 30..36 cm.

- Stâlpi pentru linii aeriene de energie electrică din răşinoase şi foioase cu

lungimi de 5 …14 m.

- Lemn rotund de mină din raşinoase sau foioase cu lungimi de 1,2 ..6 m.

12.5.2 Produse semifabricate din lemn

Aceste produse se obţin din lemn rotund prin cioplire sau tăiere. Din

această categorie fac parte :

- Cioplitura, obţinută prin cioplire cu toporul. Se foloseşte pentru

elemente de şarpantă ale acoperişurilor : grinzi, pane, capriori etc.;

traverse de cale ferată.

230

- Cheresteaua se obţine prin tăierea lemnului rotund în direcţie

longitudinală. Prin debitarea cherestelei se obţin scânduri,

lăturoaie, şipci, grinzi, rigle etc..

Principalele utilizări ale cherestelei sunt :

- Şipcile pentru garduri sau construirea mobilierului,

- Scândurile pentru astereală, tipare pentru beton, tavane,

lucrări de tâmplărie,

- Dulapii ca material de podire, consolidări de săpături,

material de tâmplărie de construcţii şi mobilier,

- Riglele ca material pentru şarpante, tâmplăria uşilor şi

ferestrelor

- Grinzile pentru elemente de rezistenţă la planşee, stâlpi,

poduri.

- Furnirul - se obţine prin tăierea trunchiurilor de foioase în foi

subţiri (0,4 …6 mm.) cu ajutorul unor maşini speciale. Tăierea se

poate face de-a lungul trunchiului sau tangenţial cu ajutorul maşinii

de derulare.

- Placajele rezultă din lipirea unui număr impar de foi de furnir,

astfel aranjate ca fibrele a două foi consecutive să facă un unghi

drept. Placajele pot fi :

- Placaj blindat cu foi metalice subţiri 0,2 …0,4 mm. Pe

ambele feţe;

- Placaj armat cu ţesături metalice sau textile între foile de

furnir;

- Placaj bachelitizat, impregnat cu răşini

fenolformaldehidice;

- Placaj melaminat;

- Placaj emailat rezultat prin turnarea sau pulverizarea mai

multor straturi de email sau lac pe baz de răşini sintetice.

231

Placajele se întrebuinţeaza la : construcţia mobilierului, uşi,

plafoane, cofraje pentru elementele de beton,etc..

- Panelurile sunt alcătuite dintr-un miez de şipci de lemn moale

lipite şi acoperite pe ambele feţe cu foi de furnir de bază cu direcţia

fibrelor perpendiculară pe cea a şipcilor. Au contracţii mici şi se

folosesc la : mobilier, pereţi despărţitori, uşi,etc..

Fig. 12.4 Panel

12.5.3 Produse finite din lemn

Din această categorie fac parte acele produse care se pun în operă fără să

sufere vreo modificare a dimensiunilor lor. Se utilizează următoarele materiale :

- Plăcile celulare – alcătuite dintr-un cadru rigid, având în interior o

serie de celule formate din fâsii de furnir sau placaj. Se folosesc la

construirea uşilor, panourilor de mobilier sau la construcţia

pereţilor despărţitori.

- Scânduri făltuite – confecţionate din scânduri de răşinoase ce se

rindeluiesc pe faţa văzută.

- Dusumele cu lambă şi uluc se fac din răşinoase şi sunt rindeluite

pe o fată.

- Parcheturi, folosite pentru executarea pardoselilor.

232

Fig. 12.5 Scânduri fălţuite (a) şi duşumele cu lambă şi uluc (b)

12.5.4 Materiale moderne din lemn

Acestea sunt produse obţinute prin modificarea structurii şi compoziţiei

lemnului, indiferent de esenţă :

- Plăci din aşchii de lemn (PAL) – se obţin prin aglomerarea

aşchiilor cu ajutorul unui adeziv sintetic sub acţiunea simultană a

temperaturii şi presiunii.

- Plăci fibrolemnoase (PFL) se fabrică din fibre de lemn a căror

coeziune primară rezultă din împâslirea fibrelor şi din proprietaţile

adezive proprii.

- Lemnul stratificat densificat (lignofolul) se obţine din foi de

furnir montate în placaj, impregnate cu raăşini formaldehidice şi

presate la 100 …150 atm. şi temperatură de 150 C.

233

Cap 13 MATERIALE DE FINISAJ

13.1 GRUNDURI

Grundurile sunt dispersii de pigmenţi şi materiale de umplutură în uleiuri

sicative (uleiuri vegetale) sau lacuri care după uscare dau pelicule dure şi mate.

Se utilizează ca prim strat care se aplică pe suprafaţa de vopsit pentru a asigura

legătura cu stratul de vopsea sau lac.

Grundurile utilizate în construcţii sunt :

234

- pe bază de ulei sicativ cu oxizi de plumb, fier, negru de fum sau oxid

de zinc (utilizate la grunduirea suprafeţelor de metal şi lemn);

- pe bază de nitrat de celuloză (pentru grunduirea metalului şi lemnului

în interior);

- grunduri de alchidali (utilizate pe tencuieli gletuite, lemn şi metal).

13.2 LACURI

Lacurile sunt soluţii peliculogene în solvenţi volatili, cu sau fără adaos de

ulei, care după întărire dau pelicule transparente şi lucioase.

În funcţie de natura substanţei peliculogene se deosebesc următoarele

tipuri principale de lacuri:

- lacuri pe bază de răşini – se referă la soluţii de colofoniu în alcool, de

răşini fenolformaldehidice în alcool, de răşini epoxidice în diverşi

solvenţi; se aplică pe: metal, lemn, beton, etc.;

- lacuri pe bază de derivaţi ai celulozei – se obţin din esteri ai celulozei

cu solvenţi organici (alcool, acetonă) şi adaos de plastifianţi; au

întărire rapidă şi sunt rezistenţe la temperatură şi intemperii;

- lacuri pe bază de bitum – formate dintr-o soluţie de bitum în benzen

sau white-spirt, cu sau fără adaos de colofoniu, bioxid de mangan şi

var; după întărire dau o peliculă neagră, lucioasă şi compactă; se

folosesc la protecţia pieselor de oţel contra coroziunii.

13.3 EMAILURI

Emailurile sunt suspensii de pigmenţi în diferite lacuri, cu sau fără adaos

de material de umplutură, care după întărire dau pelicule colorate şi opace,

rezistente la acţiunile exterioare. Pigmenţii folosiţi sunt: pulberi minerale sau

artificiale, colorate, insolubile în apă, solvenţi şi substanţe peliculogene.

235

Pigmenţii folosiţi trebuie să fie foarte fin măcinaţi, inerţi chimic, să nu se

decoloreze la soare, să fie compacţi pentru a nu absorbi uleiul sau lacul cu care

se amestecă.

13.4 VOPSELE

Vopselele sunt suspensii de pigmenţi în substanţe peliculogene, cu sau

fără adaos de material de umplutură. După uscare dau pelicule colorate, opace,

cu aspect mat sau semilucios. După natura substanţei peliculogene şi modul de

întărire sunt :

- vopsele pe bază de apă – suspensii de var, humă, ciment sau soluţii

coloidale de apă-clei;

- vopsele pe bază de ulei – sunt suspensii de pigmenţi în uleiuri sicative

(uleiuri vegetale);

- vopsele pe bază de polimeri – conţin pigmenţi şi materiale de

umplutură; se fabrică:

- vopsele pe bază de poliacetat de vinil (Vinarom), se aplică pe elemente

nemetalice;

- vopsele pe bază de alchidal (Romalchid), utilizate pe metal, beton,

lenm

236

CAP 14 ADEZIVI ŞI CHITURI

14.1 ADEZIVI

Adezivii se folosesc în straturi subţiri la lipirea între ele a diferitelor

materiale (fabricarea placajului, panelului, plăcilor, PAL, PFL, etc.), la fixarea

pe suport a materialelor (plăci ceramice, de sticlă, tapete, pardoseli din parchet,

materiale de izolaţie, etc.), precum şi la îmbinări de piese din lemn, metal,

materiale de polimeri, etc.

237

Adezivii pe bază de gelatină se livrează sub formă de plăci, granule, praf.

Pot avea culoare de la galben închis la brun. Gelatina este o substanţă proteică

ce se extrage din deşeuri de piei sau oase prin fierbere cu apă în autoclavă.

Adezivul este sensibil la umiditate.

Adezivii pe bază de caseină se prepară din caseină, substanţă proteică

extrasă din lapte, prin dizolvare în apă cu adaos de hidroxid de sodiu sau lapte

de var. Se foloseşte la rece după cel mult 7 ore de la preparare. Dau lipituri mai

puţin sensibile la umiditate.

Adezivii pe bază de polimeri sunt rezistenţi la umiditate şi prezintă o

capacitate de lipire superioară. Se folosesc în construcţii sub formă de soluţii de

răşini naturale sau sintetice în solvenţi volatili sau sub formă de emulsii apoase.

Exemple : poliacetatul de vinil (aracet), cauciuc natural sau artificial

(prenandez).

Adezivi pe bază de bitum (bitum topit) se folosesc la obţinerea unor

materiale termo şi fonoizolante.

14.2 CHITURI

Chiturile sunt amestecuri alcătuite dintr-un adeziv şi materiale de

umplutură fine (praf de cretă, ghips) care servesc la finisarea suprafeţelor

înainte de aplicarea unui material de vopsitorie, etanşarea rosturilor, protecţii

anticorozive, etc. Chiturile mai des utilizate în construcţii sunt:

- chit de tâmplărie – obţinut din ulei de in şi umplutură din făină de

lemn, cretă, ghips şi folosit la finisarea tâmplăriei;

238

- chit pentru geamuri – preparat din ulei vegetal sicativ şi praf de cretă

cu sau fără adaos de oxid de plumb sau fier; cel cu adaos de oxid se

foloseşte la etanşarea geamurilor în rame metalice;

- chituri pe bază de silicaţi alcalini – chituri rezistente la ulei, alcool,

acizi – se foloseşte la fixarea plăcilor, cărămizilor din gresie ceramică

şi la chituirea rosturilor între ele;

- chituri pe bază de bitum – alcătuite din bitum şi filer, cu sau fără

adaos de fibre celulozice; se utilizează la umplerea rosturilor dintre

elemente şi la hidroizolaţii;

- chituri pe bază de polimeri – principalele chituri fabricate în ţară sunt

pe bază de răşini sintetice.

Cap. 15 MATERIALE DE IZOLAŢIE

15.1 MATERIALE DE IZOLAŢIE TERMICĂ

Transmiterea căldurii de la un corp la altul se face de la sine când un corp

mai cald cedează căldură unuia mai rece sau cu consum de lucru mecanic când

239

căldura se transmite de la un corp cu temperatura mai scăzută la altul cu

temperatură mai ridicată. Transmiterea căldurii se face prin conducţie, prin

convecţie şi prin radiaţie.

Pentru ca un material să aibă proprietatea de izolare termică, valoarea

conductivităţii termice trebuie să fie mai mică de 0.3 Kcal/m·°C·h; această

condiţie este îndeplinită de materialele uşoare poroase având ρa < 1000 kg/m3.

În acelaşi timp, materialele de izolaţie termică trebuie să fie suficient de

rezistente, stabile la variaţii de temperatură, incombustibile sau greu

combustibile, etc.

Principalele materiale de izolaţie termică în funcţie de natura şi structura

lor sunt:

A. Materiale anorganice:

- betoane foarte uşoare;

- materiale de izolaţie termică pe bază de ipsos celular şi

macroporos;

- materiale de izolaţie termică pe bază de produse ceramice poroase;

- materiale de izolaţie termică pe bază de diatomit, care sunt:

- mase turnate;

- cărămizi;

- azlazurit;

- materiale de izolaţie termică pe bază de sticlă, care sunt:

- vată de sticlă;

- sticlă spongioasă;

- materiale de izolaţie pe bază de vată minerală;

- materiale de izolaţie pe bază de agregate uşoare naturale şi

artificiale;

- materiale de izolaţie pe bază de foi de aluminiu de 0.1-0.2 mm.

B. Materiale organice

Materiale de izolaţie termică pe bază de:

240

- materiale celulozice: - plăci PFL şi PAL;

- plăci de stufit;

- rumeguş şi talaş;

- plăci din maculatură;

- plută (expandată, bitumată) – se formează între scoarţa şi

cilindrul lemnos al unor stejari din regiunea Mării Mediterane

sau din Delta Dunării;

- polimeri (polistiren, PVC).

C. Mixte

Materiale de izolaţie termică pe bază de:

- agregate organice şi lianţi minerali:

- plăci de stabilit;

- plăci de talaş cu ipsos;

- betoane cu agregate vegetale;

- betoane cu agregate polimeri;

- agregate minerale şi lianţi organici:

- plăci de pastă minerală;

- plăci semirigide de vată minerală;

- plăci rigide de vată minerală.

15.2 MATERIALE DE IZOLAŢIE FONICĂ

Materialele de izolaţie fonică (fonoizolatoare) au proprietatea de a

împiedica transmterea sunetelor sau zgomotelor din impact, îndeplinind astfel

funcţia de confort fonic (acustic).

Aceste materiale sunt:

- fonoreflectante (cu ρa mare);

- fonoabsorbante (cu ρa redusă).

Materialele şi dispozitivele de izolaţie fonică se clasifică în:

241

- materiale poroase şi structuri pe bază de materiale poroase: plăci

fonoabsorbante din vată minerale, din pulberi monogranulare;

- materiale fonoreflectante: plăci subţiri alcătuite din placaj, PVC,

sticlă, PAL, etc.;

- rezonatori, structuri mixte, corpuri fonoabsorbante.

15.3 IZOLAŢII CONTRA VIBRAŢIILOR ŞI IMPACTULUI

Vibraţiile sunt produse de diverse maşini şi motoare în mişcare, iar

impactul este dat de solicitările dinamice izolate (lovirea pardoselilor în mers,

trântirea de obiecte grele, etc.). Asemenea de solicitări dinamice nu este permis

a fi transmse structurii de rezistenţă a construcţiilor deoarece le solicită în mod

suplimentar; datorită rigidităţii structurii, aceste solicitări sunt transmise în

întreaga construcţie.

Izolarea contra vibraţiilor se face prin fixarea maşinilor şi motoarelor de

părţile rigide ale construcţiei prin intermediul unui material absorbant (plută,

cauciuc, pâslă, arcuri, etc.).

Pentru izolarea contra impactului pardoseala nu se aşează direct pe

planşeu, ci prin intermediul unui strat absorbant format din diverse materiale

(PFL, PAL, vată minerală, pâslă minerală, plută, etc.).

15.4 MATERIALE DE IZOLAŢIE HIDROFUGĂ

Pentru realizarea durabilităţii construcţiilor sunt necesare izolaţii hidrifuge

care trebuie să fie:

- impermeabile;

- rezistente la acţiunea agresivă a apei;

- stabile la variaţii de temperatură.

Izolaţiile hidrofuge se pot realiza prin:

242

- hidrofobizarea porilor deschişi şi a canalelor capilare prin

impregnarea cu materiale hidrofobe;

- acoperire cu vopsele hdrofobe;

- izolarea cu materiale sub formă de foi flexibile şi hidrofobe;

- crearea unui strat superficial de granule mici şi hidrofobe.

În funcţie de materialul utilizat, izolaţiile hidrofuge sub formă de foi

flexibile sunt:

- materiale hidroizolatoare pe bază de bitum:

- cartoane bitumate;

- pânze bitumate;

- împâslituri din fibre de sticlă bitumate;

- pachete de foi bitumate cu foi de aluminiu (0.08-0.8 mm);

- materiale hidroizolatoare pe bază de polimeri:

- pânză de poliizobutenă, răşină;

- folii de polietilenă;

- foi de policlorură de vinil;

- cartoane bitumate – se fabrică din cartoane celulozice cu sau fără

fibre textile, prin impregnarea lor cu bitum; în ţara noastră se

fabrică următoarele tipuri de cartoane bitumate:

- carton bitumat impregnat;

- carton bitumat impregnat şi acoperit;

- carton bitumat perforat, blindat şi filerizat;

- pânze bitumate – se obţin din ţesături din fibre vegetale sau

sintetice care sunt impregnate cu bitum sau bitum;

- împâslituri din fibre de sticlă bitumate – se fabrică în trei tipuri:

- IA – presărate pe amble feţe cu nisip;

- IB – presărate pe o faţă cu nisip iar pe cealaltă cu mterial

de granulaţie mai mare (mărgăritar);

243

- IPB – perforată şi presărată pe o faţă cu nisip iar pe cealaltă

cu mterial de granulaţie mai mare (mărgăritar).

Determinări ale caracteristicilor tehnice ale cartoanelor, pânzelor şi

împâsliturilor bitumate:

- masa produsului – se determină pe epruvete de 500x500 mm; se face

prin cântărire;

- forţa de rupere, în daN, la tracţiune, longitudinal şi transversal pe sul –

pe epruvete de 50x250 mm; încercare în maşina de tracţiune;

- alungirea (%) – pe epruvete de 50x250 mm; încercare în maşina de

tracţiune;

- flexibilitatea:

- la 0°C: pe epruvete de 50x200 mm; se menţine 30 minute în apă

la 0°C apoi se îndoaie după o placă de lemn;

- la 20°C: pe epruvete de 50x200 mm; se menţine 30 minute în

apă la 20°C apoi se îndoaie după o placă de lemn;

- stabilitatea la cald – pe epruvete de 50x100 mm; se menţin 2 ore în

poziţie verticală în etuvă la 80°C;

- impermeabilitate – pe epruvete de 150x150 mm; acestea se menţin 72

ore la presiunea de 100 mm col. H2O.

16 BIBLIOGRAFIE

1. L.Crăciunescu, E.Popa – Materiale de construcţii, UTCB 1995

2. L.Şerban - Materiale de construcţii, Matrix Rom 1998

3. C.Robu – Lacuri şi vopsele, Ed. Tehn. Bucureşti 1993

4. C.Bob ş.a. – Chimie şi materiale de construcţii, IP Timişoara 1995

244

5. C.D.Hâncu – Betoane de înaltă rezistenţă aditivate, Ed. Ex Ponto Constanţa,

1999

6.C.D.Hâncu - Betoane de mare rezistenţă cu aditivare complexă şi

fundamentarea mecanismului aditivilor, teză de doctorat, Univ. Tehnică de

Construcţii, Bucureşti 1998

7. L.Nicolescu - Materiale de etanşare pentru construcţii hidrotehnice, Ed.Tehn.

Bucureşti 1994

8. C.Tsicura – Zugrăveli, vopsitorii, tapete, Europarmer Bucureşti 1997

9. I.Ionescu, T.Ispas, A.Popăescu – Betoane de înaltă performanţă, Ed. Tehnică

Bucureşti 1999

10 A Steopoe – Materiale de construcţie, Ed. Tehnică 1964 Bucureşti

11. C.Bob, P. Velica – Materiale de construcţii, EDP 1978

12. STANDARDE ROMÂNEŞTI CARE TRANSPUN STANDARDE

EUROPENE ARMONIZATE :

CIMENT

- SR EN 196-1:1995-Metode de încercări ale cimenturilor. Partea 1:

Determinarea rezistenţelor mecanice.

- SR EN 196-2:1995-Metode de încercări ale cimenturilor. Partea 2:

Analiza chimică a cimenturilor.

- SR EN 196-3:1995- Metode de încercări ale cimenturilor. Partea 3:

determinarea timpului de priză şi a stabilităţii.

- SR EN 196-6:1994- Metode de încercări ale cimenturilor. Partea 6:

Determinarea fineţii.

- SR EN 196-21:2006-Metode de încercări ale cimenturilor. Partea

21: determinarea conţinutului de cloruri, dioxid de carbon şi alcalii

din cimenturi.

- SR EN 197-1:2002: Ciment - Partea 1: Compoziţii, specificaţii şi

criterii de conformitate ale cimenturilor uzuale.

AGREGATE

245

- SR EN 932-1:2003 – Metode de eşantionare.

- SR EN 932-2: 2003 – Metode de reducere a unui eşantion de

laborator.

- SR EN 932-3: 1999 Încercări pentru determinarea caracteristicilor

generale ale agregatelor. Partea 3: Procedură şi tehnologie pentru

descrierea petrografică simplificată.

- SR EN 932-5: 2001 Încercări pentru determinarea caracteristicilor

generale ale agregatelor. Partea 5. Aparatură curentă şi calibrare.

- SR EN 933-1:2002 –Încercări pentru detreminarea caracteristicilor

geometrice ale agregatelor . Partea 1: Determinarea granulozităţii.

Analiza granulometrică prin cernere.

- SR EN 933-2:1998 - Încercări pentru detreminarea caracteristicilor

geometrice ale agregatelor. Partea 2: . Analiza granulometrică- Site de

control,dimensiuni nominale ale ochiurilor.

- SR EN 12620:2003-Agregate pentru betoane.

- SR EN 13055-1:2003- Agregate uşoare. Partea 1: Agregate uşoare

pentru betoane, mortare şi paste de ciment.

- SR EN 933-3:2002 - Încercări pentru detreminarea caracteristicilor

geometrice ale agregatelor . Partea 3: Determinarea formei

granulelor.- Coeficient de aplatizare.

- SR EN 933-4:2002 - Încercări pentru detreminarea caracteristicilor

geometrice ale agregatelor . Partea 4: Determinarea formei granulelor.

–Coeficient de formă.

- SR EN 933-5:2002 - Încercări pentru detreminarea caracteristicilor

geometrice ale agregatelor . Partea 5:- Evaluarea caracteristicilor

suprafeţei. Procentul de suprafaţă spartă a granulelor mari (pitră spartă

şi pietriş).

- SR EN 933-6:2002 - Încercări pentru detreminarea caracteristicilor

geometrice ale agregatelor . Partea 6. Evaluarea caracteristicilor

246

suprafeţei.- Determinarea coeficientului de trecere (curgere) prin sită a

agregatelor mari.

- SR EN 933-7:2002 - Încercări pentru detreminarea caracteristicilor

geometrice ale agregatelor . Partea 7. Determinarea conţinutului de

elemente cochiliare.- Procentul de cochilii în piatră spartă şi pietriş.

- SR EN 933-8:2002 - Încercări pentru detreminarea caracteristicilor

geometrice ale agregatelor . Partea 8. Evaluarea părţilor fine.-

Echivalent de nisip.

- SR EN 933-9:2002 - Încercări pentru detreminarea caracteristicilor

geometrice ale agregatelor . Partea 9.Evaluarea păţilor fine.- Încercare

cu albastru de metilen.

- SR EN 933-10:2002 - Încercări pentru detreminarea caracteristicilor

geometrice ale agregatelor . Partea 10. Determinarea părţilor fine.

Granulozitatea filerului (cernerea în jet de aer).

- SR EN 1367 - Încercări pentru determinarea caracteristicilor termice

şi alterabilităţii agregatelor.

- SR EN 1744 - încercări pentru determinarea caracteristicilor chimice

ale agregatelor.

- SR ISO 565:1997- Site de încercare. Ţesături metalice, table perforate

şi folii electroperforate. Dimensiuni nominale ale ochiurilor.

- SR EN 1097-1: 1998 – Încercări pentru determinarea caracteristicilor

mecanice şi fizice ale agregatelor. Partea 1 Determinarea rezistinţei la

uzură (micro Deval)

- SR EN 1097-2: 2002 – Încercări pentru determinarea caracteristicilor

mecanice şi fizice ale agregatelor. Partea 2 Determinarea rezistenţei la

sfărâmare.

- SR EN 1097-3: 2002 - Încercări pentru determinarea caracteristicilor

mecanice şi fizice ale agregatelor. Partea 3 Determinarea masei

volumice în vrc şi a porozităţii intergranulare.

247

- SR EN 1097-4: 2002 - Încercări pentru determinarea caracteristicilor

mecanice şi fizice ale agregatelor. Partea 4: determinarea porozităţii

filerului uscat, compactat.

- SR EN 1097-5: 2002 - Încercări pentru determinarea caracteristicilor

mecanice şi fizice ale agregatelor. Partea 5: Determinarea cantităţii de

apă, prin uscare în etuva ventilată.

- SR EN 1097-6: 2002- Încercări pentru determinarea caracteristicilor

mecanice şi fizice ale agregatelor. Partea 6: Determinarea masei

volumice reale şi a coeficientului de absorbţie a apei.

- SR EN 1097-7: 2002- Încercări pentru determinarea caracteristicilor

mecanice şi fizice ale agregatelor. Partea 7 Determinarea masei

volumice absolute a filerului – Metoda cu picnometru.

- SR EN 1097-8: - Încercări pentru determinarea caracteristicilor

mecanice şi fizice ale agregatelor. Partea 8 Deteminarea coeficientului

de şlefuire accelerată.

- SR EN 1097-9: - Încercări pentru determinarea caracteristicilor

mecanice şi fizice ale agregatelor. Partea 9. Metodă pentru

determinarea rezistenţei la uzură prin abraziune provocată de pneuri

cu crampoane încercare scandinavă.

- SR EN 1097-10: - Încercări pentru determinarea caracteristicilor

mecanice şi fizice ale agregatelor. Partea 10. Înălţimea de absorbţie a

apei.

- SR ISO 3310-1: 2000- Site pentru cernere. Condiţii tehnice şi

verificări. Partea 1. Site pentru cernere de ţesături metalice.

- SR ISO 3310-2: 2000 -Site pentru cernere. Condiţii tehnice şi

verificări. Partea 2. Site pentru cernere din table metalice perforate.

- SR EN 932-5:2001 – Încercări pentru determinarea caracteristicilor

generale ale agregatelor . Partea 5: Aparatură curentă şi calibrare.

- STAS 669-89: Lucrări de drumuri. Agregate naturalle de balastieră.

248

- STAS 667-97: Agregate naturale şi piatră prelucrată pentru drumuri.

Condiţii tehnice generale de calitate.

- STAS 1667-76 agregate naturale grele pentru betoane şi mortare cu

lianţi minerali.

- SR 2246:1996: Piatră spartă pentru balastarea liniilor de cale ferată.

- STAS 2386-79 Agregate minerale uşoare. Condiţii tehnice generale de

calitate.

- STAS 8177-68 Agregate din zgură expandată pentru betoane uşoare.

PIATRA NATURALĂ

- SR EN 1925: 2000 – Determinarea coeficientului de absorbţie a apei

prin capilaritate.

- SR EN 1926 : 2000 – determinarea rezistenţei la compresiune.

- SR EN 1936: 2000 – Determinarea densităţii reale şi densităţii

aparente şi a porozităţii totale şi deschise.

- SR EN 12407: 2002 – Examinarea petrografică

VAR PENTRU CONSTRUCŢII

- SR EN 459-1: 2003- Patea 1: Definiţii, caracteristici şi criterii de

conformitate.

BETON ÎNTĂRIT

- SR EN 206-1: 2002- Beton. Partea 1 : Specificaţie, performanţă,

producţie şi conformitate.

- SR EN 936-2: 2003 – Aditivi pentru beton, mortar şi pastă.- Partea 2:

Aditivi pentru beton- definiţii, condiţii, conformitate, marcare şi

etichetare.

- SR EN 1008: 2003 – Apa de prepareare pentru betoane- Secificaţii

pentru prelevare, încercare şi evaluare a aptitudinilor de utilizare a

apei incusiv a apelor recuperate din procese ale industriei de beton ca

apa de preparare pentru beton.

249

- SR EN 12390-1: 2005 – Încercare pe beton întărit. –Partea 1: Formula,

dimensiunile şi alte condiţii pentru epruvete şi tipare.

- SR EN 12390 -2: 2005 - Încercare pe beton întărit. – Partea 2:

Pregătirea şi conservarea epruvetelor pentru încercări de rezistenţă.

- SR EN 12390 -3: 2005 - Încercare pe beton întărit. – Partea 3:

Rezistenţa la compresiune a epruvetelor.

- SR EN 12390 -4: 2005 - Încercare pe beton întărit. – Partea 4:

Rezistenţa la compresiune. Caracteristicile maşinilor de încercare.

- SR EN 12390 -5: 2005 - Încercare pe beton întărit. – Partea 5:

Rezistenţa la întindere prin încovoiere a epruvetelor.

- SR EN 12390 -6: 2005 - Încercare pe beton întărit. – Partea 6:

Rezistenţa la întindere prin despicare a epruvetelor (înlocuieşte

STAS1275-88).

- SR EN 12390 -7: 2005 - Încercare pe beton întărit. – Partea 7:

Densitatea betonului întărit (înlocuieşte STAS 2414-1991).

- SR EN 12390 -8: 2005 - Încercare pe beton întărit. – Partea 8.

Adâncimea de pătrundere a apei sub presiune.

- SR EN 1262: 1999. Agenţi activi de suprafaţă. Determinarea valorii

pH-ului soluţiilor sau dispersiilor agenţilor activi pe suprafaţă.

- SR EN 12504-1:2002 Îcercarea betonului în structuri

- SR ISO 5725-1: 1997. Exactitatea (justeţea şi fidelitatea) metodelor de

măsurare şi a rezultatelor măsurătorilor. Partea 1: Principii generale şi

definiţii.

BETON PROASPĂT

- SR EN 1008:2003 Apa de preparare pentru betoane- înlocuieşte STAS

790-84

- SR EN 934-2: 2003- Aditivi pentru betoane, mortare şi paste. Partea –

2: Aditivi pentru beton.- definiţii, condiţii, conformitate, marcare şi

etichetare – înlocuieşte STAS 8573-78 şi STAS 8625-90.

250

- SR EN12350-1: 2003 –Încercare pe beton proaspăt- Partea 1

Eşantionare

- SR EN12350-2: 2003 - Încercare pe beton proaspăt- Partea 2

Încercarea la tasare- înlocuieşte parţial STAS1759-88.

- SR EN12350-3: 2003 - Încercare pe beton proaspăt- Partea 3:

Încercare Vebe-înlocuieşte parţial STAS1759-88.

- SR EN 12350-4: 2002 - Încercare pe beton proaspăt- Partea 4. Gradul

de compactare-înlocuieşte parţial STAS 1759-88.

- SR EN 12350-7: 2003 - Încercare pe beton proaspăt- Partea 7 Conţinut

de aer. Metoda prin presiune.

- SR EN 12350-5: 2005 - Încercare pe beton proaspăt- Partea 5-

Încercarea cu masa de răspândire.

- SR EN 12350-6: 2005 - Încercare pe beton proaspăt- Partea 6-

Densitate.

- SR EN 480-1:2003. Aditivi pentru beton, mortar şi pastă. Metode de

încercări. Partea 1: Beton şi mortar de referinţă pentru încercări.

- SR EN 480-2:2003. Aditivi pentru beton, mortar şi pastă. Metode de

încercări. Partea 2: Determinarea timpului de priză.

- SR EN 480-4:2003. Aditivi pentru beton, mortar şi pastă. Metode de

încercări. Partea 4: Determinarea exudării betonului.

- SR EN 480-5:2003. Aditivi pentru beton, mortar şi pastă. Metode de

încercări. Partea5: Determinarea absorbţiei capilare.

- SR EN 480-6:2003. Aditivi pentru beton, mortar şi pastă. Metode de

încercări. Partea 6: Analize în infraroşu.

- SR EN 480-8:2003. Aditivi pentru beton, mortar şi pastă. Metode de

încercări. Partea 8: Determinarea conţinutului de materal convenţional

uscat.

251

- SR EN 480-10:2003. Aditivi pentru beton, mortar şi pastă. Metode de

încercări. Partea10: Determinarea conţinutului de săruri solubile în

apă.

- SR EN 934-6: 2002- Aditivi pentru betoane, mortare şi paste. Partea –

6: Eşantionare, control şi evaluarea conformităţii.

- SR EN 480-11:2003. Aditivi pentru beton, mortar şi pastă. Metode de

încercări. Partea 11: Determinare caracteristicilor aerului antrenat în

betonul întărit.

- SR EN 480-12:2003. Aditivi pentru beton, mortar şi pastă. Metode de

încercări. Partea 12: Determinarea conţinutului de alcalii din aditivi.

- SR ISO 7890-1: 1998. Calitatea apei. Determinarea conţinutului de

azotaţi. Partea 1: Metoda spectofotometrică cu 2,6 difenil fenol.

PRODUSE TERMOIZOLANTE

- 13162/2003: Produse termoizolante pentru clădiri. Produse

fabricate din vată minerală MW. Specificaţii.

- 13163/2003: Produse termoizolante pentru clădiri. Produse

fabricate din polistiren expandat. Specificaţii.

- 13164/2003: Produse termoizolante pentru clădiri. Produse

fabricate din spumă de polistiren expandat. Specificaţii.

- 13165/2003: Produse termoizolante pentru clădiri. Produse

fabricate din spumă rigidă din polistiren. Specificaţii.

- 13166/2003: Produse termoizolante pentru clădiri. Produse

fabricate din spumă fenolică. Specificaţii.

- 13167/2003: Produse termoizolante pentru clădiri. Produse

fabricate din sticlă celulară. Specificaţii.

- 13168/2003: Produse termoizolante pentru clădiri. Produse

fabricate dinvată de lemn. Specificaţii.

- 13169/2003: Produse termoizolante pentru clădiri. Produse

fabricate din perlit expandat. Specificaţii.

252

- 13170/2003: Produse termoizolante pentru clădiri. Produse

fabricate dinplută expandată. Specificaţii.

- 13171/2003: Produse termoizolante pentru clădiri. Produse

fabricate din fibre de lemn. Specificaţii.

- 14063-1/2005: Produse termoizolante destinate utilizării la clădiri.

Izolaţie termică formată in situ pe bază de agregate uşoare de argilă

expandată. Partea 1: Specificaţie produse în vrac.

- 14316-1/2005: : Produse termoizolante destinate utilizării la

clădiri. Izolaţie termică formată in situpe bază de produse de perlit

expandat (EP). Partea 1: Specificaţie de produse liate şi în vrac.

- 14317-1/2005: Produse termoizolante destinate utilizării la clădiri.

Izolaţie termică formată in situ pe bază de vermiculit expandat

(EV). Partea 1: Specificaţii de produse liante şi în vrac înainte de

instalare.

MEMBRANE HIDROIZOLANTE

- 13707/2005: Foi flexibile pentru hidroizolaţii. Foi bituminoase

armate pentru hidroizolarea acoperişului. Definiţii şi caracteristici.

- 13859-2/2005: Foi flexibile pentru hidroizolaţii. Definiţii şi

caracteristici ale substanţelor. Partea 2: substraturi pentru pereţi

exteriori.

- 13967/2005: Foi flexibile pentru hidroizolaţii. Foi de material

plastic şi elastomeri care împiedică ridicarea apei prin capilaritate.

Definiţii şi caracteristici.

- 13969/2005: Foi flexibile pentru hidroizolaţii. Foi bituminoase care

împiedică ridicarea apei din sol. Definiţii şi caracteristici.

- 13970/2005: Foi flexibile pentru hidroizolaţii. Foi bituminoase

utilizate ca barieră de vapori. Definiţii şi caracteristici.

253

- 13984/2005: Foi flexibile pentru hidroizolaţii. Foi de material

plastic şi elastomeri utilizate ca barieră de vapori. Definiţii şi

caracteristici.

CUPRINS

CAP.1 PROPRIETĂŢI GENERALE ALE MATERIALELOR 5

1.1. Generalităţi

5

1.2. Proprietăţi fizice ale materialelor 5

1.2.1 Densitatea 5

254

1.2.2 Compactitatea 7

1.2.3 Porozitatea şi volumul de goluri 8

1.2.4 Proprietăţi legate de contactul cu apa 8

1.2.5 Proprietăţi termice ale materialelor 11

1.3. Proprietăţi fizico-mecanice ale materialelor

14

1.3.1.Generalităţi 14

1.3.2.Deformaţii mecanice 14

1.3.3.Încercări mecanice distructive 20

1.3.4 Încercări nedistructive ale materialelor 25

CAP. 2 PIATRA DE CONSTRUCŢII 28

2.1 Noţiuni generale. Tipuri de roci 28

2.1.1 Mineralele 28

2.1.2.Rocile 28

2.2 Extragerea pietrei naturale 32

2.3 Materiale de construcţii din piatră naturală 32

2.4 Condiţii de calitate impuse pietrei de construcţii 34

CAP. 3 AGREGATE PENTRU BETOANE ŞI MORTARE 36

3.1 Generalităţi 36

3.2 Clasificarea agregatelor 36

3.3 Caracteristici geometrice 37

3.4 Caracteristici fizice 39

3.5 Caracteristici chimice 40

3.6 Determinări privind durabilitatea 41

3.7 Alte standarde pentru agregate 41

3.8 Agregate minerale uşoare 42

3.9 Agregate organice 44

CAP. 4 LIANŢI ANORGANICI ( MINERALI ) 45

4.1 Noţiuni generale 45

255

4.2 Lianţii nehidraulici 46

4.2.1 Lianţi nehidraulici-naturali – argilele 46

4.2.2 Lianţi nehidraulici – artificiali 50

4.2.2.1 Lianţi pe bază de ghips (ipsosul) 50

4.2.2.2 Lianţi nehidraulici artificiali – varul 56

4.3 Lianţi hidraulici 62

4.3.1 Lianţi hidraulici unitari 62

4.3.1.1 Cimentul Portland (ciment silicios) 62

4.3.1.2 Alţi lianţi hidraulici unitari. Ciment aluminos. 75

4.3.2 Lianţi hidraulici micşti - cimentul Portland cu adaosuri active 77

4.3.3 Alţi lianţi hidraulici 80

4.3.3.1 Varul hidraulic 80

4.3.3.2 Cimentul roman 80

CAP. 5 MORTARE CU LIANŢI MINERALI 82

5.1 Definiţie 82

5.2 Clasificare 82

5.3 Constituienţii principali ai mortarelor 83

5.3.1 Lianţii 83

5.3.2 Apa 84

5.3.3 Nisipul 84

5.4 Stabilirea compoziţiei mortarelor şi prepararea lor 85

5.4.1 Stabilirea compoziţiei 85

5.4.2 Prepararea mortarelor 87

5.5 Caracteristici ( proprietăţi ) ale mortarelor 87

5.5.1 Mortare proaspete 87

5.5.2 Mortare întărite 89

5.6 Tipuri de mortare 91

5.6.1 Mortare de zidărie 91

5.6.2 Mortare de tencuială 92

256

5.6.3 Defecte în tencuieli 94

CAP.6 BETOANE CU LIANŢI ANORGANICI 96

6.1 Definiţii şi clasificare 96

6.2. Betonul normal 101

6.2.1. Cimentul 102

6.2.2. Apa de amestecare 102

6.2.3. Agregatele 104

6.2.4. Aditivii pentru betoane 105

6.2.5 Adaosuri 107

6.2.6 Conţinutul de cloruri în beton 109

6.2.7 Temperatura betonului 110

6.2.8 Structura betonului 110

6.3 Noţiuni de tehnologia betonului 112

6.3.1 Stabilirea compoziţiei betonului 113

6.3.2 Prepararea betonului 126

6.3.3 Transportul betonului 126

6.3.4 Punerea în operă a betonului 126

6.3.5 Tratarea betonului după turnare 127

6.4 Caracteristicile betonului proaspăt 129

6.4.1 Consistenţa 129

6.4.2 Densitatea aparentă 132

6.4.3 Verificarea conţinutului de apă din betonul proaspăt 133

6.4.4 Verificarea conţinutului de agregate mari din beton 133

6.4.5 Cantitatea de aer oclus 134

6.5 Caracteristicile betonului întărit 134

6.5.1 Densitatea aparentă a betonului întărit 134

6.5.2 Compactitatea 134

6.5.3 Porozitatea 135

6.5.4 Permeabilitatea 136

257

6.5.5 Gelivitatea sau rezistenţa la îngheţ-dezgheţ 137

6.5.6 Rezistenţele mecanice ale betonului 138

6.5.7 Deformaţiile betonului 140

6.5.8 Comportarea betonului la acţiuni agresive 143

6.5.9 Factorii care influenţează rezistenţele betonului 144

6.6 Betoane speciale 146

6.6.1 Betoane rezistente la temperaturi înalte (refractare) 147

6.6.2 Betoane antiacide 147

6.6.3 Betoane de protecţie împotriva radiaţiilor 148

6.6.4 Betoane hidrotehnice şi pentru drumuri 148

6.6.5 Betoane uşoare 148

6.6 Betoane de înaltă rezistenţă. 150

6.7 Produse din beton 154

CAP 7 METALELE 155

7.1 Caracteristici structurale ale metalelor 155

7.1.1 Structura metalelor 155

7.1.2 Formele alotropice ale fierului 156

7.2 Aliaje 157

7.3 Tehnologia fontelor şi oţelurilor 159

7.4 Proprietăţile mecanice ale metalelor 164

7.4.1 Încercarea la tracţiune 164

7.4.2 Încercarea la compresiune 167

7.4.3 Duritatea metalelor 167

7.4.4 Rezilienţa sau rezistenţa la încovoiere prin şoc 170

7.4.5 Încercarea la îndoire 170

7.5 Oţeluri folosite în construcţii 171

7.6 Metale şi aliaje neferoase 180

258

7.6.1 Aluminiul 180

7.6.2 Cuprul 181

7.6.3 Zincul 182

7.6.4 Plumbul 182

7.7Coroziunea metalelor şi mijloace de apărare 183

CAP 8 MATERIALE CERAMICE 186

8.1 Generalităţi 186

8.2 Tehnologia de fabricaţie a produselor ceramice 187

8.3 Materiale ceramice folosite în construcţii 188

CAP. 9 MATERIALE DIN STICLĂ 194

9.1 Compoziţie chimică, structura fizică şi tipuri principale de sticlă 194

9.2 Fabricarea produselor din sticlă 195

9.3 Produse de sticlă pentru planşee şi pereţi lemnoşi 195

9.4 Materiale termoizolatoare din sticlă 196

9.5 Produse de sticlă pentru ferestre şi luminatoare 196

9.6 Produse de sticlă pentru lucrări de protecţie şi finisaj 197

9.7 Fibre de sticlă 198

Cap. 10 MATERIALE DIN POLIMERI 200

10.1 Generalităţi 200

10.2 Proprietăţile materialelor din polimeri organici 200

10.2.1 Proprietăţi fizico-chimice 200

10.2.2 Proprietăţi mecanice 201

10.3 Adaosuri pentru materiale din polimeri 202

10.4 Încercări asupra materialelor din polimeri 203

10.5 Prelucrarea materialelor din polimeri 204

10.6 Tipuri de polimeri 205

10.6.1 Materiale din polimeri derivate din produse naturale 205

259

10.6.2 Materiale din polimeri de sinteză 206

CAP 11 MATERIALE BITUMINOASE 209

11.1 Lianţi bituminoşi (bitumuri) 209

11.1.1 Generalităţi: definiţie, clasificare, compoziţie chimică, proprietăţi 209

11.1.2 Încercări asupra bitumurilor 211

11.2 Materiele bituminoase utilizate în construcţii 212

11.2.1 Bitumuri naturale 212

11.2.2 Gudroane şi smoală 213

11.2.3 Soluţii bituminoase (bitumuri tăiate-cutback) 214

11.2.4 Emulsii bituminoase 214

11.2.5 Suspensii bituminoase 214

11.3 Masticuri, mortare şi betoane cu lianţi bituminoşi 215

11.3.1 Masticuri bituminoase 215

11.3.2 Mortare şi betoane asfaltice 215

CAP 12 LEMNUL DE CONSTRUCŢII 218

12.1 Generalităţi 218

12.2 Structura lemnului 219

12.2.1. Microstructura lemnului 219

12.2.2 Structura macroscopică a lemnului 220

12.3 Proprietaţi fizico-mecanice ale lemnului 222

12.3.1 Umiditatea lemnului 222

12.3.2 Densitatea lemnului 223

12.3.3 Rezistenţele mecanice şi determinarea lor 224

12.3.4 Contracţia şi umflarea lemnului 227

12.4. Acţiuni agresive şi mijloace de protecţie 227

12.4.1 Protecţia lemnului fată de agenţi atmosferici, insecte şi putregaiuri 227

12.4.2 Protecţia contra focului 229

12.5 Materiale de constructii din lemn 229

12.5.1 Materiale lemnoase brute 229

260

12.5.2 Produse semifabricate din lemn 230

12.5.3 Produse finite din lemn 231

12.5.4 Materiale moderne din lemn 232

Cap 13 MATERIALE DE FINISAJ 234

13.1 Grunduri 234

13.2 Lacuri 234

13.3 Emailuri 235

13.4 Vopsele 235

CAP 14 ADEZIVI ŞI CHITURI 237

14.1 Adezivi 237

14.2 Chituri 238

Cap. 15 MATERIALE DE IZOLAŢIE 238

16.1 Materiale de izolaţie termică 239

16.2 Materiale de izolaţie fonică 240

16.3 Izolaţii contra vibraţiilor şi impactului 241

15.4 Materiale de izolaţie hidrofugă 241

16. Bibliografie 244

261