CAP. 1 PROPRIETI GENERALE ALE MATERIALELOR

1.1. Generaliti Utilizarea materialelor se face pe baza unor proprieti fizice i mecanice care le

fac apte pentru a fi puse n oper. Aceste proprieti se determin n laboratoare specializate, prin analize i ncercri, pe probe recoltate conform normativelor.

Prin analize se determin compoziia chimic i mineralogic a materialului.ncercrile permit determinarea proprietilor fizice i mecanice ale materialului

luat ca un ntreg.Exist dou categorii principale de ncercri:

ncercri distructive, prin solicitri mecanice care distrug proba (epruveta), ncercri nedistructive (care, deoarece nu distrug materialul, se pot face i pe

materiale puse deja n lucrare, permind observarea construciilor n timp).ncercrile se fac pe probe obinute n condiiile din standard. Unele probe sunt

sub form de corpuri de prob (epruvete) de form i dimensiuni standardizate. Alte probe constau n cantitpi de material care se aleg dup diverse criterii (de exemplu: aggregate, var, etc.).

1.2. Proprieti fizice ale materialelor 1.2.1. Densitatea

Se determin prin metode adecvate fiecrui tip de material. Se poate discuta de: densitate absolut, densitate aparent, densitate n grmad (n vrac) i densitate n stiv (mai ales pentru material lemnos).

Densitatea reprezint masa unitii de volum exprimat n kg/m3.Densitatea absolut:

Vm

=

n care: m masa probei (kg), V volumul absolut (fr goluri sau pori; m3).Cu ct este mai mare cu att este de ateptat ca rezistenele mecanice s fie mai

ridicate.Densitatea aparent:

aa V

m=

n care: Va volumul apparent al epruvetei (probei) incluznd volumul porilor i al golurilor interioare.

Densitatea aparent redus indic bune proprieti fono i termoizolante. Tot densitatea aparent se folosete n calculul greutii construciilor.

Cteva valori ale acestor caracteristici sunt date n tabelul de mai jos (1.1).Tabelul nr. 1.1

Materialul [kg/m3] a [kg/m3]oel 7800-7900 7800-7850granit 2700-2800 2600-2800crmid 2500-2800 1600-1800sticl 2500-3000 1600-1800

vat mineral 2500-3000 200-400calcar 2400-2600 200-400beton greu 2400-2600 2000-2500beton uor 2400-2600 500-1800

Densitatea n grmad se determin pentru materiale granulare (de exemplu: nisip, pietri, balast, ):

gg V

m=

n care: Vg volumul de material granular (incluznd i golurile dintre granule).Densitatea n grmad se poate exprima pentru starea afnat sau ndesat a

materialului.Densitatea n stiv se determin n special pentru lemn dar se poate utiliza i

pentru prefabricate, crmizi, etc.:

ss V

m=

n care: Vs volumul stivei.

1.2.2. Compactitatea Compactitatea carcterizeaz gradul de umplere cu material solid al unitii de

volum de material poros. Se exprim n procente. Pentru materiale compacte (ex. sticla) ea va fi 100%:

100*100*VVC a

a

== (%)

n care sau folosit notaiile de mai sus.

1.2.3. Porozitatea i volumul de goluri Porozitatea reprezint, n procente, volumul total de pori i goluri din unitatea de

volum de material poros (volum aparent). Se poate determina o porozitate total:

( )%100*a

poritotaltot V

VP =

Se poate determina i o porozitate deschis (spre exteriorul epruvetei) sau aparent (Pa):

( )%100*;a

ideschiporia V

VP =

Porozitatea deschis este legat de absorbia de ap i influeneaz permeabilitatea i rezistena la nghe-dezghe a materialului. Se determin prin saturarea cu ap a probei.

Porozitatea nchis (Pi)de determin prin diferen:atoti PPP =

Pentru materialele granulare se determin volumul de goluri (volumul de spaii libere dintre granule la unitatea de volum de material n grmad n stare afnat sau ndesat). Se obine prin saturarea cu ap a materialului granular aflat ntr-un vas etalon.

1.2.4. Proprieti legate de contactul cu apa

Absorbia de ap se determin prin saturarea cu ap a materialului i este proprietatea materialului de a absorbi i de a reine apa. Se poate raporta apa absorbit la masa probei (absorbie masic, Am) sau la volumul ei aparent (absorbie volumic, Av).

( )%100*m

mmA sm

=

( )%100*a

sv V

mmA

=

n care: ms-masa probei saturate m-masa probei uscateCantitatea de ap pe care o conine un material reprezint umiditatea.Se poate

discuta de o umiditate relativ (Ur) i de o umiditate absolut (Ua).

( )%100*u

ur m

mmU

=

( )%100*m

mmU ua

=

n care: mu-masa materialului cu umiditatea care trebuie determinat m-masa materialului uscat n etuv pn la masa constant (la 1050C).Stabilitatea la ap se studiaz mai ales pentru materialele care lucreaz n structuri

de rezistent n stare saturat cu ap pe termen lung. Coeficientul de stabilitate la ap este K:

u

s

RR

K =

n care:Rs-rezistena la compresiune a materialului saturat cu ap Ru-rezistena la compresiune a materialului uscat.Permeabilitatea este proprietatea materialelor de a lsa apa sub presiune s le

penetreze.Coeficientul de permeabilitate reprezint cantitatea de ap care trece prin unitatea de suprafat i de grosime a probei n unitatea de timp, la o diferen de presiune de o unitate (Kp):

tSplQK p

=

n care: Q-cantitatea de ap penetrat prin prob, S-suprafaa perpendicular pe direcia de penetrare a apei, t-timpul(durata probei), p-diferena de presiune, l-grosimea probei.Permeabilitatea este datorat n special porilor capilari i depinde de distribuia

lor.Exist i situaia n care materiale au o bun impermeabilitate deoarece porii nu comunic ntre ei(de exemplu:betoane preparate cu aditivi antrenori de aer).

Pentru determinare se folosete un echipament numit permeametru.Se determin n special pentru betoane i se exprim prin urmtoarele

clase:P210,P410,P810,P1210,etc.(2,4,8,12-presiuni n bari- sau atmosfere- la dare apa ptrunde n prob pe nlimea de10 cm n cazul determinrii conform normativului)

Rezistena la nghe-dezghe sau rezistena la gelivitate este proprietatea unui material saturat cu ap de a nu pierde din rezistena mecanic sau din mas o parte mai mare dect cea admis de normativ.

Pierderea de rezistent se datoreaz creterii de volum de circa 9% a apei care nghea i tensiunii induse n structura intim a materialului.

Rezisten slab la gelivitate (nghe-dezghe repetat) au materialele cu pori capilari deschii.

Coeficientul de inmuiere la gelivitate este:

( )%100=u

gu

RRR

n care: Ru-rezistena la compresiune a probei martor uscate, Rg-rezistena la compresiune a probei supuse la inghe-dezghe (la un

numr de cicluri dorit).Pentru beton aceast prob este foarte important.Probele se satureazn ap la

20+50C i apoi se in 4 ore la congelator la 15- -200C (apoi ciclul se repet de n ori),Pentru beton se discut de clasele de gelivitate G50,G100,G150 (cifrele reprezint

numrul de cicluri de inghe-dezghe la dare a rezistat proba fr apierde mai mult de 25% din rezistena la compresiune fa de martor sau peste 5% din mas,prin exfoliere).1.2.5. Proprieti termice ale materialelor

nclzirea materialelor organice (polimeri) produce urmtoarele efecte:-nmuierea, ntre anumite limite de temperatur, ceea ce permite prelucrarea

acestor materiale(mase plastice),-descompunerea, cu degajare de gaze combustibile(ca H2,CH4,etc)(la anumite

temperaturi :autoaprinderea)nclzirea materialelor anorganice produce efectele urmtoare:-mrirea porozitii(disociere termic)-pierderea apei de cristalizare(de exemplu:ghips-ipsos)-reducerea porozitii prin topire parial: sub 8%-clincherizare, sub 2%-

vitrificare,-topirea parial sau total, n funcie de temperatur i materialNOT. Se numesc materiale refractare acele materiale care se nmoaie i se

deformeaz sub propria greutate la temperaturi peste 15800C-unele materialese exfoliaz la temperaturi ridicate(beton,unele roci)-unele materiale se distrug prin oc termic(variaie brusc de temperatur;de

exemplu:sticla)Refractaritatea este proprietatea materialelor de a rezista un timp ndelungat la

temperaturi ridicate.Din acest punct de vedere se poate prezenta urmtoarea clasificare:-materiale fuzibile-se nmoaie la temperaturi sub 13500C (de exemplu:crmizile),-materiale greu fuzibile-se nmoaie ntre 1350-15800C,-materiale refractare-suport temperaturi de peste 15800C (de exemplu:amota)Rezistena la foc, la temperaturi de circa 10000C, face ca materialale s se

comporte ,ai bine sau mai ru la incendii.n funcie de comportarea la foc avem:-materiale combustibile(polimerii),-materialegreu combustibile(lemnul impregnat cu substane ignufuge),-materiale necombustibile(nu ard dar se deformeaz prin pierderea rezistenei

mecanice:oel).Conductivitatea termic este proprietatea materialelor de a permite trecerea

cldurii prin masa lor atunci cnd ntre feele elementului de construcie exist o diferen de temperatur.

Coeficientul de conductivitate termic redus d unor materiale caracterul de materiale izolante(n principiu,materiale care au volum mare de pori i densitate aparent redus).Deoarece apa are un coeficient de conductivitate termic mai ridicat dect aerul (de 25 de ori) rezult c materialele umede sau saturate conduc mai bine cldura dect cele uscate (izolaiile termice trebuie meninute uscate).

Materiale cu conductivitate termic ridicat sunt metalele (oel,aluminiu,cupru-n ordinea cresctoare a conductivitii termice).

Dilatarea termic este creterea dimensiunilor i a volumului matrialului prin nclzire.Coeficientul de dilatare liniar () reprezint alungirea (l) unitii de lungime pentru o cretere a temperaturii cu un grad:

Tll

=

0

(grad-1)

n care: l0-lungimea la nceputul nclziriiT-creterea de temperatur.Similar se definete coeficientul de dilatare volumic():

TVV

=

0

(grad-1)

Din punctul de vedere al dilatrii termice exist materiale izortope(se dilat la fel n toate direciile) i materiale anizotrope.

Prin solicitri termice repetate materialul ppoate ceda prin oboseal termic.Pentru unele materiale fragile se pune problema rezistena la oc termic

(sticl,ceramic,roci monominerale-marmura),Rezistena la oc termic este mare la materialele cu coeficieni de dilatare redui i

cu structur omogen.1.3. Proprieti fizico-mecanice ale materialelor1.3.1.GeneralitiRezistena mecanic a unui material este capacitatea acestuia de a rezista la

tensiunile interioare(eforturi) care apar n structur ca urmare a incrcrilor exterioare.ncrcrile se fac distructiv sau nedistructiv, pe epruvete de form i dimensiuni

standardizate, cu maini i echipamente standardizate.Valorile rezistenelor mai depind i de viiteza de aplicare anrcrilor(vitez mic-

ncrcri statice, vitez mare-ncrcri dinamice) i de existena sau inexistena frecrii ntre epruvet i platanele mainii de ncercri(presei).

Efortul unitar care apare ca urmare a aplicrii ncrcrii exterioare este efort normal() i efort tangenial(). n solicitrile simple (compresiune,traciune) ele se determin prin raportul ntre fora care acioneaz (F) i seciunea iniial a epruvetei(S0):

0SF

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

cu relaia de transformare :1N/mm2=1Mpa=10daN/cm21.3.2.Deformaii mecanicen urma solicitrilor mecanice materialele i modific forma sau dimensiunile

(uneori,ambele) .Aceste modificri se numesc deformaii mecanice. Se pot ntlni urmtoarele tipuri:

-deformaii elastice,-deformaii plastice,-deformaii vscoase,

-deformaii mixte(elasto-plastice,etc).Dup mrimea deformaiilor produse naunte de rupere exist:-materiale tenace-cu deformaii plastice mari nainte de

rupere(cupru,aluminiu,oeluri de mic rezisten,etc),-materiale fragile-cu deformaii foarte mici nainte de rupere(fonta,oelurile de

mare rezisten,sticla,piatra,betonul.etc).NOT. Unele materiale poroase sunt influenate de umiditatea i pot suferi

deformaii de contracie-umflare. Contraciile se produc la uscarea materialului i dau ntinderi n structura materialului. Umflrile se produc prin cretere umiditii i dau compresiuni n structura materialului.

Deformaiile materialului prin contracioe-umflare se exprim n mm/m.Exemple de materiale care sufer asemenea deformaii: lemnul.betonul.etc.Deformaia elastic este reversibil i dispare la ncetarea aciunii forei

exterioare.Deformaia plastic este ireversibil deoarece n structura materialului se produc

ruperi ale legturilor chimice i modificri ale ordinii particulelor constituente.In practic orice deformaie elastic este nsoit de o minim deformaie plastic.

Limita de elasticitate este solicitrea pn la care deformaia elastic predomin iar cea plastic este foarte redus i n limite acceptate(la metale, de exemplu 0,01% din deformaia total).

n procesul de deformaie elastic se au n vedere:-alungirea specific longitudinal (sau scurtarea specific (la compresiune)):

0ll

=

n care: l-alungirea, l0-lungimea iniial.-contracia specific transversal (sau dilatarea):

0bb

t

=

in care: b-ngustarea seciunii, b0-limea iniial a seciunii.-modulul de elasticitate(YOUNG):

eE =

in care: e-efort uniotar la limita de plasticitate (E=efortul necesar producerii unei deformaii longitudinale unitare)Relaia =E* este numit legea lui HOOKE.-modulul de elasticitate transversal:

=G

Fig.1.1in care: -efort unitar tangenial, -deformaie unghiular specific(variaia unghiului de 900 din structur).

-coeficientul lui POISSON (sau coeficientul de contracie):

t=

Dup valorile constantelor elastice E, G, , msurate pe diferite direcii materialele se pot mpri n:

-materiale anizotrope- se comport diferit pe diferite direcii (au stratificae, inele, fibre; de exemplu: rocile sedimentare, lemnul),

-materiale izotrope- au o comportare elastic identic pe toate direciile (structur amorf sau cristalin foarte fin; de exemplu:oelul, sticla, cuprul, cauciucul,etc).

Deformaiile plastice apar la solicitri care duc la depirea limitei de elastiocitate (proporionalitate). Sunt deformaii permanente, care rmn i dup ncetarea aciunilor exterioare i se datoreaz ruperii interne i repoziionrii particulelor materialului. Trebuie remarcat c schimbarea de form nu duce la distrugerea materialului.

Se definete fluajul ca o deformaie plastic produs fr depirea limitei de elasticitate dar sub aciune de lung durat. Pentru beton , deformarea sub propria greutate n timp ndelungat se numete curgere lent.

Deformaiile vscoase se mai numesc i deformaii de curgere i sunt specifice corpurilor vscoese, cu structur amorf ( de exemplu: bitumul la anumite temperaturi, nainte de topire, n butoaie de carton, mortar sau beton proaspt,etc).

Curbe caracteristice efort-deformaien mod tradiional, comportarea materialelor la solicitri mecanice se studiaz cu

ajutorul diagramei efort-deformaie (-) la solicitarea de ntindere (mai rar compresiune).

Pentru materialele tenace diagrama ar putea avea aspectele urmtoare:

Trebuie precizat c modul de rupere al aceluiai material se poate schimba n funcie de viteza de ncrcare a probei (epruvetei) i de tempperatur.

In figura 1.2 se pot observa fazele comportrii materialului pe durata ncrcrii (la ntindere):

-punctul 1- p limita de proporionalitate (E variaz cu 5%),-punctul 2- e limita de elasticitate (deformaie plastic de 0,01% din deformaia

maxim-0,01),-punctul 3- c limita de curgere (se produc deformri neproporionale de 0,02%),-ntre punctele 3 i 3 se produce curgerea la efort constant iar din punctul 3

ncepe ecruisarea (o nou aezare a structurii care permite creterea efortului unitar pn la valoarea maxim max punctul 4),

-punctul 5-r reprezint efortul convenial de rupere ( el este sub valoarea max doar pentru c raportarea se face la seciunea iniial a epruvetei) ; n mod real ruperii i corespunde punctul 5 .

1.3.3.ncercri mecanice distructivencercrile mecanice distructive sunt cele care se ncheie cu distrugerea epruvetei.

n funcie de viteza de ncrcare ele pot fi statice sau dinamice (vitezele sunt trecute n normativele pentru fiecare material). n probele unice, ncrcarea se aplic de la valoarea zero la cea de rupere iar n alte cazuri ea se aplic sub forma unor cicluri de ncrcare-descrcare care merg pn la valori inferioare ncrcrii care ar putea rupe n mod direct

proba (se numesc ncrcri ciclice i au rolul de a permite constatarea comportrii materialului la oboseal mecanic).

Rezistena la compresiune staticSe realizeaz la pres, prin aplicarea uniform a forei (F) pn la ruperea

epruvetei cu seciunea iniial S0 :

0

max

SFRc = (daN/cm2 ;N/mm2=MPa)

Rezistena la intindere staticSe aplic o ntindere axial (F) la maina universal de ncercare (pres) pn la

ruperea epruvetei (seciunea S0):

0

max

SFRt =

MPamm

N2

Rezistena la ncovoiere staticEpruveta se poziioneaz orizontal, pe dou reazeme i este ncrcat

perpendicular pe axa longitudinal.

Fig 1.5M-momentw-modul de rezisten

223

hblF

wMRnc

== ( )MPan cazul betonului se poate determina rezistena la ntindere prin incovoiere

descris mai sus (relaia este empiric-experimental):

245,3

hblFRti

= ( )MPaDuritatea se determin prin aplicarea unei fore constante F usupra unei bile

(BRINELL) ,piramide (VICKERS) sau asupra unui con (ROCKWELL) din material foarte dur (oel, diamant) n contact cu faa materialului de studuiat (pregtit prin polizare).

Duritatea este raportul ntre fora aplicat F i suprafaa interioar a amprentei lsat pe material(Ab).

De exemplu , duritatea Brinell se determin cu relaia:

( )222

dDDDFHB

=

pi

MPa

mmN

2

n care: Ab-aria calotei sferice, D-diametrul bilei, d-diametrul amprentei (dD).Duritatea se poate exprima i prin scara convenional MOHS elaborat pe

principiul zgrierii:INDICE MOHS MATERIAL1 Talc,cret2 Ghips

3 Calcit ,anhidrit4 Fier 5 Apatit ,fier 6 Ortoclar ,sticla7 Cuar 8 Topaz 9 Comud 10 Diamant

Se mai pot cita i metode de determinare a densitii dup POLDY i dup SHORE.

Rezistena la compresiune dinamic (prin oc)Pentru determinarea acestei caracteristici a materialelor de construcie se las s

cad asupra epruvetei E(cub,cilindru,plac) o greutate de la nlimea h.

Fig 1.6Rezistena la compresiune prin oc este dat de raportul ntre lucrul mecanic

excitat de greutatea G (prin cderi repetate pn la distrugerea probei ) i volumul epruvetei (V):

( )V

hhhGVLR nocc

++==

21

3m

J

V

hGR

n

i

osc

=

1

3m

JOULE

Rezistena la ncovoiere prin oc (rezilien)Asupra unei epruvete (E) paralelipipedice (pe care s-a practicat o slbire de

seciune n form de V sau U) se las s cad un pendul greu.Rezistena (Kh) este raportul intre lucrul mecanic efectuat de pendulul (ciocanul)

de greutate G pentru a rupe epruveta cu seciunea A.

Fig 1.7

AhGK h

=

2cm

J

Aplicarea loviturii se face pe faa epruvetei opus zonei preludrate.ncercri cu caracter ciclicCea mai reprezentativ incercare din aceast categorie este rezistena la oboseal.Proba (epruveta ) supus la aceast ncercare este ncrcat i descrcat ciclic,

dup o lege bine definit (de obicei sinusoidal; pot fi i cicluri oscilante, pulsatoriisau alternante). Un exemplu practic de solicitare la oboseal este modul n care sunt solicitate grinzile unui pod, structura unei maini unelte,etc.

Sub sciunea solicitrilor ciclice n structura materialului apar transformri lente i continui.La anumite materiale (de exemplu betonul ) se dezvolt i se extinde treptat un sistem de microfisuri. n timp rezistena materialului scade, ajungndu-se n anumite limite ale solicitrilor, chiar la ruperea epruvetei sau a elementului de construcie studiat (se pot studia prefabricate sub form de grinzi, plci,etc).

Ruperea prin oboseal se produce la eforturi mai mari dect cele corespunztoare incercrilor distructive statice, uneori chiar sub limita de elasticitate i fr deformaii plastice.

Numrul de cicluri pe care l poate suporta materialul pn la cedare se definete ca anduran.

Exist totui un efort limit ( l ) sub a crei valoare, oricte cicluri s-ar produce, materialul nu mai cedeaz prin oboseal.

Rezistena la uzur este o alt proprietate a materialelor (de exemplu: pardoseli, drumuri) care se determin printr-o ncercare cu caracter ciclic.

Epruveta este apsat cu o for standard pe un disc metalic n rotaie. Pe disc se presar material abraziv (de exemplu nisip silicios) i se execut un numr standardizat de rotaii (cicluri) n funcie de material.

Se apreciaz rezistena la uzur cu relaia:

AmRuz =

2mKg

n care: m-pierderea de mas a probei (kg), A-suprafaa supus uzurii (n contact cu discul; m2).1.3.4 ncercri nedistructive ale materialeloraceste ncercri permit apreciarea proprietilor fizico-mecanice ale materialelor

fr distrugerea epruvetelor sau a elementelor de construcie studiate. Din acest motiv se pot utiliza i pe construcii aflate n exploatare.

Totui ele sunt considerate metode orientative, de control preliominar sau pentru urmrirea n timp a construciilor.

Se aplic mai multe categorii de ncercri nedistructive:a) incercri mecanice,b) incercri acustice,c) incercri atomice,d) incercri electrice i electronice.a) Metodele mecanice de ncercarese bazeaz pe interdependena ntrew

rezistena mecanic i duritate. Se folosesc dou metode mecanice: metoda amprentei (asemntoare metodei de la determinarea duritii) i metoda reculului (un berbec metalic proiectat cu o for dat pe suprafaa materialului sufer un recul, n funcie de duritatea i rezistena mecanic a materialului). n ambele cazuri aparatele folosite se numesc sclerometre. n funcie de amprenta lsat pe faa materialului sau de reculul msurat se citete rezistena mecanic din nite diagrame de etalonare (sau se poate calcula).

b) Metoda acustic const n strbaterea epruvetei de ctre un impuls ultrasonor i msurarea vitezei acestuia n material. n funcie de aceast vitez se poate aprecia rezistena mecanic (material compact-vitez mare-rezisten mecanic ridicat; exist curbe de etalonare sau tabele de relaie rezisten-vitez a ultrasunetelor n material).

Viteza sunetului n aer este de 340 m/s iar n diverse materiale solide ea este cu att mai mare cu ct rezistena este mai mare, putnd ajunge la 5000m/s.c)Metoda atomic const n utilizarea unui fascicul de radiaii ,x sau neutroni rapizi. Aceste radiaii interacioneaz cu atomii materialului (asemntor cu radiografiile medicale). Se pot determina urmtoarele caracteristici: densitatea, umiditatea, mrimea defectelor de material, poziia armturilor n beton, dozajul de bitum n betonul asfaltic, etc.c) Metodele electrice sau electronice permit determinrio ale eforturilor i

deformaiilor, modulilor de elasticitate, diametrului i poziiei armturilor n beton, etc.

De exemplu, eforturile i deformaiilor pot fi studiate cu mrci tensometrice a cror rezisten electric variaz cu alungirea sau comprimarea. Curentul care trece prin mrcile tensometrice variaz i este msurat cu nite aparate electronice numite puni tensometrice.Pentru alte caracteristici metodele variaz de la un tip de material la altul.

CAP. 2 PIATRA DE CONSTRUCII

I.Noiuni generale. Tipuri de rociI.1 MineraleleMineralele sunt substane naturale, n general solide, omogene din punct de

vedere fizico-chimic, care se formeaz n interiorul sau la suprafaa scoarei terestre.n natur mineralele apar cu structur:- cristalin (particulele constituiente sunt aranjate conform unor reguli de

simetrie);- amorf (particulele constituienta sunt dispuse dezordonat).Mineralele principale care intr n componena rocilor sunt: cuarul (SiO2),

feldspaii, micele, silicaii feromagnezieni, calcitul, magnezitul, dolomitul, ghipsulI.2.RocileRocile sunt asociaii de minerale i constituie scoara terestr.

II.ClasificareSe pot clasifica dup:

a) genez: - roci magmatice sau eruptive;- roci sedimentare;- roci metamorfice;

b) structur: - holocristalin (complet cristalizate);- hemicristalin (parial cristalizate i amorfe);- amorf (minerale amorfe);

c) textur (modul de aranjare n spaiu): - neorientat (masiv);- stratificat (straturile fiind alctuite din aceleai minerale);- istoas (straturi din minerale diferite).a1) Roci magmatice. S-au format n urma solidificrii magmei. Funcie de

adncimea la care s-a produs solidificarea magmei, aceste roci se clasific astfel:

- roci intrusive (de adncime). Datorit solidificrii lente a magmei se caracterizeaz printr-o structur holocristalin format din cristale mari i textur masiv neorientat. Din aceast grup fac parte: granitele, granodioritele, sienitele, dieritele, gabrourile.

- roci filoniene (de mic adncime). Au luat natere prin rcirea mai puin uniform a magmei n apropierea suprafeei litosferei. Din aceast cauz sunt alctuite din amestecuri de cristale de diferite mrimi. Reprezentativ pentru aceste roci este porfirul.

- roci efuzive (de suprafa). Din cauza vitezei de rcire mari a magmei se caracterizeaz printr-o structur hemicristalin (parial cristalizate i amorfe) sau numai prin structur amorf. Principalele roci efuzive sunt: riolitele, dacitele, andezitele, bazaltele.

n timpul erupiei vulcanilor datorit rcirii brute a lavei i a degajrii de gaze i vapori se formeaz roci cu structur vitroas i foarte poroas, cum sunt: lavele vulcanice, piatra ponce, cenuele i tufele vulcanice. Aceste roci se utilizeaz ca materiale de izolare termic, ca agregate uoare sau ca adaosuri hidraulice.

a2) Roci sedimentare. Dup genez se mpart n:- roci detritice. Sunt formate prin depunerea materialului rezultat n urma

dezagregrii i alterrii altor roci preexistente. Sub aciunea unor ageni fizici (variaii de temperatur, vnt, nghe), chimici i biologici rocile preexistente se fisureaz i se sfrm. Bucile de roc astfel rezultate pot fi transportate i sedimentate n timpul transportului. n acest mod se formeaz depozite de granule necimentate ntre ele rezultnd roci sedimentare necimentate: grohotiuri (granule cu muchii vii); prundiuri (granule cu muchii rotunjite); nisipuri (granule cu diametrul sub 8mm); prafuri (granule cu diametrul sub 0.05mm); argile (roci obinute din degradarea feldspaiilor).

Prin golurile depozitelor de granule pot s ptrund ape cu diverse substane dizolvate

sau n suspensie, care s precipite n goluri i s lege granulele, s le cimenteze,

rezultnd roci sedimentate cimentate:

breciile (din cimentarea grohotiurilor), pot fi utilizate ca piatr de ornament;

conglomeratele (din cimentarea prundiurilor); gresiile (cimentarea nisipurilor), folosite ca piatr spart, plci pentru

pavarea construciilor, pavaje; loessul (din cimentarea malurilor, prafurilor).

- roci de precipitaie. S-au format prin cristalizri i depuneri de soluii saturate. Au compoziie mineralogic simpl, predominant dintr-un mineral. Tipuri: ghips, folosit pentru fabricarea ipsosului sau ca adaos la cimentul

Portland;

anhidrit (cristalizri din bazine marine n urma evaporrii apei), folosit pentru fabricarea cimentului;

calcare, folosite pentru fabricarea varului, cimentului, ca piatr de construcii, placri, mpietruiri, ca agregate;

travertin, folosit ca plci pentru placri exterioare i interioare; dolomit, folosit ca agregat pentru fabricarea produselor refractare; magnezit, folosit la fabricarea produselor refractare.

- roci organogene. Sunt rezultate n urma depunerilor organice (vegetale, animale). Rocile organogene sunt: calcare cochilifere, se folosesc ca agregate uoare pentru lucrri de ......; diatomitul, folosit ca adaos hidraulic la prepararea lianilor; tripoli, ca adaosuri hidraulice la prepararea lianilor i la fabricarea

materialelor izolatoare.a3) Roci metamorfice rezult prin transformarea rocilor sedimentare i magmatice

(eruptive) care la un moment dat se afl n condiii cu totul deosebite celor n care s-au format. Textura rocilor este istoas. Principalele roci metamorfice sunt:

- gnaisurile (formate prin metamorfozarea rocilor eruptive), sunt utilizate la placri de ziduri....., la pavaje, ca agregate;

- cuarite (formate prin metamorfozarea gresiilor), folosite la fabricarea produselor refractare;

- marmuri (prin metamorfozarea calcarelor), folosite la placri interioare i exterioare, scri, pardoseli, mozaic etc.;

- ardeziile (formate prin metamorfozarea argilei), folosite pentru acoperiuri.

III.Extragerea pietrei naturaleProcedeele de extragere depind de: natura rocii, forma zcmntului, modul de

utilizare.Dup form se mpart n:- masive (roci eruptive, metamorfice i sedimentare); extragerea se face

manual, pentru roci stratificate, mecanic sau cu explozibil;- depozite granulare(balastiere), extragerea se face cu excavatoare sau

hidromecanizat.Piatra extras din carier poate fi folosit n construcii sub form brut sau dup

prelucrare.

IV.Materiale de construcii din piatr naturalPiatra natural are o larg utilizare n construcii folosindu-se ca agregate pentru

obinerea mortarelor i betoanelor, ca matrial de zidrie la lucrri de finisaje interioare i exterioare, la lucrri de drumuri, ci ferate, etc. Pentru umpluturi (prismuri descrctoare), pentru paturi de fundare, pentru filtre.

Dup modul de exploatare materialele din piatr natural se mpart n dou mari grupe:a) produse de balastier. Se extrag din depozite naturale de roci sedimentare necimentate. Se prezint sub form de granule de diferite marimi care se folosesc ca atare sau dup o prealabil sortare pe fraciuni i splare.

n mod curent produsele de balastier sunt denumite agregate naturale grele, avnd densitatea n grmad n stare afnat i uscat la minim 1200kg/m3.

n funcie de mrimea granulelor se clasific n:- nisip compus din granule 0/8mm; (nisip fin: 0/1mm, nisip mijlociu: 1/2mm,

nisip grunos: 2/4mm; 4/8mm), se utilizeaz la prepararea betoanelor i mortarelor, ca strat filtrant etc.;

- pietri compus din granule 8/63mm; poate fi sortat n sorturi: 8/16; 16/31,5; 31,5/63mm; se utilizeaz la prepararea betoanelor i mortarelor, la lucrri de drumuri;

- bolovani compus din granule 63/160mm;- balast n sorturile 1/31; 0/63mm, folosit la betoane de clase inferioare.

b) produse de carierDin categoria produselor de carier fac parte:- piatra brut se folosete sub form de buci aa cum rezult din

exploatarea carierelor; se folosete la executarea zidriilor, zidurilor de sprijin, fundaiilor;

- piatra prelucrat: moloane blocuri prelucrate pe feele vzute, folosite pentru zidrie; piatr de talil blocuri de form regulat cu toate feele prelucrate; se

utilizeaz pentru zidrii monumentale; plci de piatr utilizate la pardoseli i placaje; detalii de arhitectur blocuri pentru socluri, trepte, scri; pietre destinate mbrcminilor i ncadrrilor rutiere: pavele, calupuri,

benduri;- piatra spart: este agregat natural sfrmat artificial; se obine prin concasarea

rocilor; n funcie de mrimea granulelor deosebim: filer mrime maxim 0,09 mm, folosit pentru masticuri, betoane asfaltice; nisip de concasare - mrime maxim 8 mm, folosit pentru betoane

asfaltice, lucrri de drumuri; savur (0/8 mm) pentru lucrri de drumuri; split (8/40 mm) pentru lucrri de drumuri; criblur (4/40 mm) rezultat din dubla concasare a rocilor; se livreaz n

patru sorturi: 4/8 mm, 8/16 mm, 16/25 mm, 25/40 mm; se folosete pentru betoane asfaltice, lucrri de drumuri;

piatra spart 25/40 mm, 40/63 mm, 63/90 mm; se folosete pentru betoane asfaltice, lucrri de drumuri, pentru paturi de fundaie i prismuri descrctoare;

piatra de mozaic (0/31,5 mm).V. Condiii de calitate impuse pietrei de construciiRocile din care provin i se extrag materialele de construcie trebuie s satisfac

urmtoarele caracteristici:- s prezinte structur uniform i compact (examinare petrografic conform

normativului SR EN 12407-2002);

- s fie omogene din punct de vedere al compoziiei mineralogice, s nu prezinte tendine de alterare chimic sau degradare (examinare petrografic conform normativului SR EN 12407-2002);

- s aib absorbie de ap redus; s aib capacitate de prelucrare uoar;- s aib rezisten la uzur mare i uniform n toat structura.La piatra natural se determin urmtoarele caracteristici:- densitatea, densitatea aparent, compactitatea, porozitatea (conform SR EN

1936/2000);- absorbia de ap (conform SR EN 1925/2000);- rezistena la compresiune i rezistena la strivire (conform SR EN 1926/2000);- rezistena la gelivitate (conform SR EN 12371/2002).

CAP. 4 AGREGATE PENTRU BETOANE I MORTARE

4.1 GENERALITIAgregatele sunt materiale granulare provenite din sfrmarea natural sau

artificial a rocilor sau obinute prin alte procedee. Ele se utilizeaz la prepararea mortarelor i betoanelor precum i la alte lucrri de construcii.

Principalul act normative referitor la aggregate este SR EN 13242-2003. La acesta se adaug normativele din seriile EN 932, EN 933, EN 1097, EN 1367 i EN 1744.

Agregatele trebuie s provin din roci stabile, adic nealterabile la aer, ap, radiaie solar sau nghe. Nu se admit ca aggregate n mortare i betoane materialele provenite din roci feldspatice sau istoase.

Agregatele trebuie s fie inerte i s nu conduc la efecte duntoare asupra liantului folosit la prepararea mortarelor i betoanelor.

4.2 CLASIFICAREA AGREGATELORExist mai multe criterii de clasificare:

a) n funcie de mrimea granulelor:-provenite din sfrmarea natural a rocilor (agregate de balastier):

Nisip 0-8 mm Pietri 8-63 mm Piatr mare 63-125 mm Ballast (amestec natural) 0-31,5 sau 0-63 mm

- provenite din sfrmarea artificial a rocilor: Filer 0-0,125 mm i nisip de concasare 0-8 mm Piatr spart 8-63 mm Piatr spart mare 63-125 mm

b) n funcie de natura lor avem:- agregate minerale- agregate organice

c) n funcie de provenien exist:- agregate naturale (cele de mai sus)

- agregate artificiale (obinute prin tehnologii industriale)d) n funcie de densitatea n grmad n stare afnat i uscat exist:

- agregate uoare - g1200 kg/m3

e) n funcie de forma granulelor:- agregate poliedrice (de balastier, de concasare mai ales cele dublu concasate)- agregate lamelare (de balastier i uneori de concasare)- agregate aciculare (de concasare; nu sunt utilizabile n mortare i betoane de

ciment)f) n funcie de compoziia granulometric se pot utiliza dou tipuri de agregate:

- cu granulozitate continu (comin toate clasele de granulozitate sau sorturile - dup denumirea mai veche)- cu granulozitate discontinu (nu conin toate clasele de granulozitate pn la granula maxim a agregatului folosit)

4.3 CARACTERISTICI GEOMETRICESe numete sortare trecerea agregatelor printr-un set de site (ciururi) standardizate

(vezi i EN 933-2/98). Se numete clas de granulozitate (sau granular) agregatul care rmne ntre dou site consecutive din seria standardizat. Se poate nota cu d/D (d cea mai mic dimensiune a ochiurilor sitei - inferioare; D cea mai mare dimensiune a ochiurilor sitei - superioare). Se numete subdimensiune materialul care trece prin sita minim i supradimensiune materialul care rmne pe sita maxim dintre cele utilizate pentru descrierea granulozitii agregatului.

Exiat trei posibile combinaii de site (cu ochiuri ptrate): seria de baz: 0; 1; 2; 4; 8; 16; 31,5 (32); 63 mm seria de baz + 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 baz + seria 2: 0; 1; 2; 4; 6,3 (6); 8; 10; 12,5 (12); 14; 16; 20; 31,5; 40;

63; 80 mm.Determinarea granulozitpii (claselor de granulozitate d/D) se face conform EN

933-1/97. Granulometria trebuie s respecte condiiile din tabelul 2 din SR EN 13242/2003. Conform acestui tabel se definesc categoriile de agregate (notate G): GG (agregat grosier), GF (agregat fin) i GA (agregat amestec).

n tabelele 3 i 4 din acest normative sunt definite categoriile de tolerane pentru sortarea agregatelor grosiere (cu D/d > 2) GTG, a celor fine GTF i a agregatelor amestec GTA.

Forma agregatelorSe studiaz prin indicele de aplatizare (conform EN 933-3/97). Agregatele se trec

prin grtare standardizate i rezult % de treceri. Se utilizeaz mai ales pentru aggregate grosiere.

Indicele de aplatizare (ntre 20% i > 50%) este exprimat conform tabelului 5 din normative i este notat FL 20; FL 35; FL 50; FLDECLARAT sau FLNR (cnd nu se solicit).

Se poate solicita i indicele de form (conform EN 933-4/99). Se exprim conform tabelului 6 din normative i se noteaz SL (SL20, SL40, SL55, SLDECLARAT, SLNR).

Procentul de particule sfrmate sau sparte din totalul particulelor rotunjite din agregatele grosiere se determin conform EN 933-5/98. Se noteaz conform tabelului 7 din normative cu litera C i exist urmtoarele categorii: C90/3, C50/10, C50/30, etc.

Tabelul 7 SR EN 13242/2003Fraciunea de mas de particule sfrmate sau

zdrobite (%)

Fraciunea de mas de particule total rotunjite (%) Categoria (C)

90-100 0-3 C90/350-100 0-10 C50/1050-100 0-30 C50/30

- 0-50 CNR/50- 0-70 CNR/70

Valoarea declarat Valoarea declarat CDECLARATNu se solicit Nu se solicit CNR

Coninutul de pri fine pentru agregatul grosier, fin sau mixt (categoria este notat cu f, conform tabelului 8 din normative; de exemplu: f2, f4, fDECLARAT, fNR cnd nu se solicit.

La cerere se pot studia eventualele efecte negative ale prilor fine (mai ales dac ele reprezint peste 3% din mas).

4.4 CARACTERISTICI FIZICERezistena la fragmentare a agregatului grosier se determin prin coeficientul LOS

ANGELES (conform EN 1097-2/98). n funcie de coeficienii L.A. agregatele se impart n categorii conform cu tabelul 9 din normative. De exemplu: LA20, LA25, LA30, LA35, LA40, LA50, LA60, LADECLARAT, LANR (nu se solicit). Proba LA se realizeaz prin uzura agregatelor ntr-un tambur rotitor, n preyena a 11 bile din oel. Urmeaz cernerea.

Rezistena la fragmentare se poate determina i cu metoda prin impact (un ciocan cade de la o nlime de 370 mm de 10 ori asupra probei). Urmeaz cernerea. Categoriile n care se mpart agregatele conform ncercrii prin impact se noteaz SZ. De exemplu: SZ18, SZ22, SZ26, SZ32, SZ35, SZ38, SZDECLARAT, SZNR (cnd nu se solicit ncercarea).

Rezistena la uzur a agregatului grosier se determin cu aparatul micro-DEVAL, conform EN 1097-1/96. Aparatul const n 1-4 cilindrii orizontali care se pot roti. n cilindrii se introduc agregatele i o cantitate de bile de oel cu diametrul de 10 mm. (Numrul de rotaii i viteza de rotire sunt standardizate). Urmeaz cernerea probei. Conform tabelului 11 din normative, agregatele se impart dup coeficientul micro-DEVAL (MDE), n mai multe categorii: MDE 20, MDE 25, MDE 50, MDE DECLARAT i MDE NR (cnd nu se solicit).

Alte caracteristici fizice care se mai determin sunt: densitatea granulelor i absorbia de ap (conform EN 1097-6/200).

4.5 CARACTERISTICI CHIMICECaracteristicile chimice care se studiaz pentru agregate sunt (conform EN 1744-

1/98): cantitatea de sulfat solubil n acid (categorii notate cu AS),

cantitatea total de sulf (categoriile fiind notate cu S), determinarea altor constituieni, care altereaz stabilitatea i ntrirea betonului,

stabilitatea volumului i compoziiei zgurilor de furnal sau de oelrie, componenii solubili n ap, impuritile.

4.6 DETERMINRI PRIVIND DURABILITATEASe execut urmtoarele tipuri de determinri:

aciunea radiaiei solare asupra rocilor bazaltice (rezistena SONNENBRAND, notat SB); EN 1367-3/01 i EN 1097-2/98,

reyisten la nghe-dezghe (standarde EN 1367-1/99 i EN 1367-2/98); categoriile sunt notate cu F,

absorbia de ap (EN 1097-6/2000) ca prob legat i de rezistena la nghe-dezghe; categoriile sunt notate cu WA.Standardul SR EN 13242/2003 prevede i metodologia de evaluare a conformitii

calitii agregatelor, controlul produciei de aggregate, notarea i descrierea acestora, marcarea i etichetarea loturilor livrate ctre consummator.

4.7 ALTE STANDARDE PENTRU AGREGATEAvnd n vedere diversitatea domeniilor de utilizare a agregatelor s-a considerat

necesar i realizarea unor standarde specifice domeniilor respective. Structura general a acestor normative este asemntoare cu SR EN 13242-2003. Apar mici diferene, de cele mai multe ori referitoare la valori numerice sau la anumite particularizri.

Trebuie menionate urmtoarele 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 i ntre determinri apare i coninul de elemente cochiliere),

EN 13139/2003 Agregate pentru mortare, EN 13043/2003 Agregate pentru amestecuri bituminoase (mortare i betoane

asfaltice), EN 13383-1/2003 Anrocamente, EN 13055/2003 Agregate uoare.

n aceste normative mai sunt cerute, de la caz al caz, i ncercri ca: determinarea cantitii de cloruri (la aggregate de origine marin!) sau de CaCO3, determinarea stabilitii volumice ca diminuarea prin uscare (apropiat de

determinarea anterioar a nfoierii nisipului), determinarea rezistenelor la fragmentare, uzurp, slefuire sau abraziune datorit

pneurilor cu crampoane.

4.8 AGREGATE MINERALE UOARESe caracterizeaz prin:

densitate n grmad n stare afnat < 1200 kg/m3, structur poroas i permeabilitate mare la ap, rezistene mecanice, la nghe.dezghe i conductivitate termic mici.

Sunt utilizate la obinerea de mortare i betoane uoare, cu proprieti termo i fonoizolatoare.

Dup densitatea n grmad n stare afnat se clasific n:- agregate foarte usoare - g < 600 kg/mc- g < 600 kg/mc mijlocii - 600 1200 kg/mc

a) Agregate uoare naturale : provin din roci magmatice obinute prin solidificarea magmei n prezena vaporilor de ap :

- piatra ponce obinut prin solidificarea magmei n prezena vaporilor de ap sau gaze;

- scoria bazaltica obinut prin rcirea brusc a magmei sau lavei vulcanice n prezena vaporilor de ap;

- tuful vulcanic format din depozite de cenus vulcanic, cimentate natural cu calcar i argil;

- diatomitul provenit din acumularea scheletelor diatomee (coninut bogat n silice)

b) Agregate uoare artificiale reprezinta produse secundare industriale (zgura de furnal, sprturi ceramice, steril ars, cenus de termocentrala), fie sunt fabricate special (perlit, expandate):

- zgura de furnal topit este racit brusc fie cu vapori de ap sub presiune sau cu aer umed prin introducere n bazine cu ap; se obine astfel fie o expandare, fie o granulare.

- Agloporitul se obine prin sintetizarea (nclzire prin presare) a unor sterile de la minele de crbune sau de la prepararea crbunilor, a unor cenui de termocentrala, bogate n materiale combustibile;

- Sprturile ceramice sunt sfarmaturi de produse ceramice (crmizi, tigle, tuburi de drenaj) ce pot fi utilizate n betoane ca nlocuitor de pietri;

- Granulit obinut prin expandarea argilei expandabile (bogate n Fe2O3) prin nclzire la 11000 C; produsul se obine sub form de granule sferice cu suprafaa vitrificat i structur poroas; se livreaza pe sorturi i se utilizeaz la prepararea betoanelor uoare de umplutur, pentru betoane uoare portante i pentru. betoane armate si precomprimate;

- Perlitul expandat se obine prin expandarea rocii perlit natural (roca vulcanic sticloas cu un coninut ridicat de alcalii i apa i cu structur stratificat lamelar sau fibroas); se prezint sub form de nisip cu granule sub 5 mm. i se utilizeaz ca agregat pentru mortarele i betoanele termoizolante.

5 AGREGATE ORGANICEa) naturale vegetale deeuri ca : tala, rumegu, coji de orez. Acestea, nainte de a fi

folosite se mineralizeaz cu : clorur de calciu, sulfat de fier, hidroxid de calciu etc, cu scopul evitrii degradrii prin putrezire i a mririi aderenei la pasta de ciment.

b) Artificiale obinute prin expandarea compuilor macromoleculari tip stiropor, ampora, deeuri de cauciuc, etc.

CAP 3. LIANI ANORGANICI ( MINERALI )

1.Noiuni generaleLianii sunt materiale naturale sau artificiale pulverulente care, prin amestecare cu

ap sau cu soluii apoase ale unor sruri, dau o past plastic care cu timpul , se ntresc sub aciunea unor procese fizico-chimice, transformndu-se nrt-un corp rigid cu aspect de piatr.

Lianii se folosesc la legarea ntre ele a materialelor granulare ( nisip, pietri,etc.)sau a materialelor unitare ( crmizi, plci, blocuri, etc) n vederea obinerii diferitelor elemente de construcii.

Pentru acorespunde scopului propus, lianii trebuie:- s adere ct mai bine la materialele pe care le leag;- s se ntreasc ntr-un timp relativ scurt;- dup ntrire s nu prezinte variaii mari de volum care s compromit stabilitatea

elementelor de construcii.Lianii anorganici se pot clasifica conform schemei urmtoare:-lianii nehidraulici ( aerieni ) sunt liani care se ntresc n mediu uscat, iar dup ntrire nu rezist la aciunea apei. Aceti liani pot fi naturali sau artificiali.-lianii hidraulici se ntresc n mediu umed sau chiar n ap, iar dup ntrire rezist n efectul dizolvant al apei, care nu modific forma interioar a pietrei rezultate. Aceti liani pot fi unitari sau amestecai.

Lianii unitari sunt lianii care se obin prin mcinarea unui singur produs cu maxim 5% alte adaosuri.

Lianii amestecai (micti) provin din liani unitari, n care la mcinare, se introduc diferite adaosuri active (zgur metalurgic, tufuri vulcanice, cenu de termocentral ) al cror coninut variaz ntre 5 i 85% din masa liantului.

Lianii neclincherizaiLianii clincherizai rezult prin arderea amestecurilor de materii prime la

temperaturi la care apar topituri pariale. La rcire, topitura se solidific n porii produsului ars, conferindu-i o structur compact, de clincher (cu porozitate total mai mic de 8% ).

Aceti liani se numesc cimenturi i sunt formai din amestecuri complexe de silicai, aluminai i aluminoferii de calciu.

Dac n amestecul complex predomin silicaii de calciu, lianii se numesc cimenturi Portland sau silicioase, iar dac predomin aluminaii de calciu, lianii se numesc cimenturi aluminoase.

2. Lianii nehidraulici2.1.Liani nehidraulici-naturali=argilele2.1.1.Caracteristici generale.Compoziie i clasificareArgilele sunt alctuite preponderent din hidrosilicai de aluminiu cu compoziia

chimic variabil reprezentat prin formula general:m Al2O3 * n SiO2 * p H2On natur , argilele s-au format n urma dezagregrii feldspailor din rocile

eruptive, sub aciunea apelor carbonatate, sau prin precipitarea solurilor coloidale de silice i alumin din apele termale.

n funcie de mineralul care predomin se deosebesc mai multe tipuri de argile, i anume:

-argile caolinitice, n care predomin mineralul denumit caolinit-Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O-argile montmorilonitice, n care predomin ,montmorilonitul-Al2O3 * 4SiO2 * H2O + nH2O2.1.2. Proprietile argilelor

a) Argilele caolinitice se caracterizeaz prin plasticitate mic i prezint interes pentru industria ceramic.

b) Argilele montmorilonitice sunt active din punct de vedere chimic i sunt indicate pentru folosirea ca liani.

Argilele sunt formate din particule lamelare de maximum 5 cu un puternic caracter hidrofil.Datorit structurii lamelare i caracterului hidrofil, argilele si modific foarte mult volumul la variaia umiditii mediului nconjurtor.

Pentru reducerea sensibilitii argilelor la variaia umiditii, precum i pentru mrirea rezistenelor lor mecanice, se utilizeaz diferite metode de stabilizare.

2.1.3.Stabilizarea argilelorMecanismul de stabilizare al argilelor se explic pe baza unor particulariti

structurale ale argilelor.Astfel, particulele de argil, reprezentnd frnturi din reeaua cristalin, posed la

suprafaa lor sarcini electrice negative ( valene nesatisfcute ).Datorit potenialului electric negativ, argilele se comport ca un macroanion.n prezena apei care conine dizolvate diferite sruri, argila si neutralizeaz

sarcina electric negativ, prin adsorbia de cationi ( K+, Na+, Mg+, Ca2+, Al3+,etc).Capacitatea de adsorbie a cationilor este selectiv putnd fi exprimat prin seria:

Mg2+>Ca2+>K+>Na+.Cationii adsorbii de argil prezint tendina de hidratare ( atrag moleculele de ap

) i datorit acestui fapt, n jurul particulelor de argil se formeaz pelicule de ap. Formarea peliculelor de ap n jurul granulelor de argil, explic plasticitatea lor; peliculele de ap funcioneaz ca lubrifiani i totodat asigur legtura dintre particulele de argil. Mrimea peliculelor de ap depinde de natura argilei i de cea cationilor adsorbii.

Grosimea peliculei apoase se reduce cu creterea valenei cationilor din complexul adsorbit, conform seriei: Li+> Na+> K+> Mg2+> Ca2+> Ba2+> Al3+> Fe3+.

Rezult deci, c prin nlocuirea cationilor monovaleni din complexul adsorbit cu cationi bi i trivaleni se reduc peliculele de ap adsorbit, ceea ce duce la micorarea plasticitii argilelor i implicit la scderea contraciei la uscare i tendinei lor de fisurare.

Metode de stabilizare a argilelorFuncie de procesele preponderente n urma crora se realizeaz stabilizarea

argilei, metodele utilizate se clasific n: 1.Metode fizice:

a) stabilizarea cu degresani const n introducerea n masa argiloas a diferitelor substane degresante: nisip, amot, paie, rumegu, cenu, coji de orez, etc.n prezena siobstanelor degresante, peliculele apoase se reduc, ceea ce duce la

scderea plasticitii i a contraciei la uscare.

Argilele stabilizate cu degresani se folosesc la: confecionarea blocurilor de zidrie (chirpici), realizarea mortarelor de zidrie (sau paste), executarea zidurilor monolite (vltuci).

Pisele de construcii executate trebuie ferite de aciunea direct a apei i a precipitaiiloratmosferice.

b) stabilizarea prin hidrofobizare se realizeaz cu ajutorul substanelor tensioactive (rini, gudroane, bitumuri).

Aceste substane n contact cu argila (care este hidrofil), se orienteaz cu captul hidrofil spre argil i cu cel hidrofob spre exterior, formnd pe suprafaa argilei un filtru hidrofob, datorit cruia, argila devine mai puin sensibil la aciunea apei.

Argilele stabilizate prin hidrofobizare se folosesc la executarea straturilor rutiere, n construcii hidrotehnice i la impermeabilizarea canalelor de irigaie (cu straturi sau prin sedimentare).

2.Metode chimice:a) stabilizarea prin schimb ionic se bazeaz pe proprietatea argilei de a substitui

unii ioni din complexul adsorbit, care formeaz pelicule apoase groase n jurul granulelor, cu ali ioni care reduc peliculele respective.

n practic pentru stbilizarea argilei dup aceast metod se folosesc substane care n ap elibereaz ioni de Ca2+, ca de exemplu: clorur de calciu, var gras, cenu, zgtur, ciment Portland, etc. Mai des se utilizeaz cimentul Portland i varul.

Pmnturile argiloase stabilizate cu var ( 4-8% ) se utilizeaz mai ales la executarea terasamentelor i a drumurilor cu trafic redus.

Pmnturile argiloase stabilizate cu ciment ( 5-15% ) se utilizeaz la executarea oselelor cu trfic redus i a fundaiilor oselelor de mare trafic.

b) stabilizarea cu silicat de sodiu ( sticl solubil ). Argilele care conin calcar fin n masa lor, pot fi stabilizate cu soluie de silicat de sodiu( Na2SiO3 ).

Aceast metod se poate aplica fie la amestecarea direct a argilei cu soluie de silicat de sodiu, fie prin injectarea acesteia n terenurile care urmeaz a fi stabilizate.c) stabilizarea prin electroosmoz se aplic n cazul terenurilor mbibate cu ap pe

care sunt executate construcii. Se aplic electrozi prin care trece curent electric continuu. Apa migreaz spre catod de unde este ndeprtat.

d) Stabilizarea cu compui macromoleculari (compui epoxidici, latex de cauciuc,etc ). n principiu, metoda const n traterea argilei cu un monomer sau amestec de monomeri ( sub form de soluii apoase cu vscozitate mic ), care n urma procesului de policondensare sau polimerizare formeaz n masa argiloas, un polimer rezistent i hidrofob.

Stavilizarea cu compui macromuleculari se aplic la: diguri, baraje de pmnt, canale de irigaii, impermeabilizarea i consolidarea terenurilor de fundaie pentru diferite lucrri, la executarea straturilor rutiere, etc.2.2 Liani nehidraulici-artificiali2.2.1. Liani pe baz de ghips ( ipsosul )-roc sedimentar de precipitaie format prin cristalizare din bazine marine n urma evaporrii apei.n natur ghipsul (sulfat de calciu hidratat-CaSO4*2H2O) apare sub dou variati:-impurificat-denumit ghips;-pur-de culoare alb numit alabastru ( este folosit la confecionarea unor elemente ornamentale).

Zcminte de ghips se gsesc la Slnic i Pucioasa ( Ploieti ), Cmpulung-Muscel ( Arge ), Turda i Aghire ( Cluj ).n industrie, n funcie de temperatura de ardere a ghipsului se obin liani diferii, n care predomin un anumit rpodus conform tabelului 2:

Denumire Temperatura la care se obine,0C

Compoziie chimic Reactivitate n raport cu H2O

GHIPS - CaSO4*2H2O -HEMIHIDRAT

(substan de baz a ipsosului de construcii)

95-150 CaSO4*0,5H2O Priz rapid

ANHIDRIT 150-200 CaSO4 Priz rapidANHIDRIT INSOLUBIL

(component de baz al cimentului

anhidrit)

300-700 CaSO4 Face priz numai cu acticvatori

chimici

IPSOS DE PARDOSEAL

800-1200 x*CaSO4+y*CaOx>y

Priz lent

2.2.1.1. Procesul de fabricaie al ipsosului de construcie i de modelajIpsosul de construcii i de modelaj se obine prin deshidratarea parial a

ghipsului la temperaturi ce nu depesc 2000C.n cazul ipsosului de modelat se folosete roca de ghips mai curat. Componentul

de baz al acestor ipsosuri este sulfatul de calciu hemihidrat nsoit de cantiti reduse de anhidrit solubil i chiar de bihidrat.

Procesul tehnologic de obinere a ipsosului de construcii const n general din urmtoarele faze:

- extragerea materiei prime transport concasare - ardere (deshidratare ) mcinare ambalare n saci de 50 Kg.2.2.1.2 Priza i ntrirea ipsosuluiIpsosul amestecat cu ap se hidrateaz att n stare solid (n cazul cristalelor

buteroase), ct i prin intermediul soluiei i trece n sulfat de calciu hidratat, conform ecuaiei: CaSO4*0,5H2O+1,5H2OCaSO4*2H2O

Bihidratul rezultat se caracterizeaz printr-o solubilitate de circa 5 ori mai mic dect a hemihidratului, ceea ce determin formarea rapid a soluiei suprasaturate, din care hidratul ncepe s cristalizeze, sub forma unor cristale foarte mici. n momentul n care cristalele de bihidrat sunt mici i nconjurate cu pelicule de ap, pasta este plastic i uor lucrabil ( figura a ).

Hidratarea hemihidratului continu, iar cristalele de bihidrat cresc destul de repede i se mpslesc, mrind frecarea interioar. Ca urmare pasta i pierde treptat plasticitatea devenind rigid.

Transformarea pastei plastice ntr-o mas solid dar friabil, se numete priz. Priza se msoar n unitti de timp i se caracterizeaz printr-un nceput i un sfrit de priz, care se determin cu ajutorul aparatului VICAT.

Liantul cu priza terminat este format dintr-o mpslire de cristale aciculare, ntre care exist o cantitate destul de mare de soluie saturat de sulfat de calciu bihidrat, care mpiedic sudarea cristalelor ntre ele ( figura b).

Dup priz, urmeaz fenomenul de ntrire caracterizat prin creterea rezistenelor mecanice n timp i care se datorete uscrii produselor. Prin evaporarea excesului de ap folosit la amestecare, dizolvantul cristalizeaz i sudeaz cristalele iniiale ntre ele. n urma acestui fenomen, mpslirea de cristale se transfprm ntr-o mas de cristale concasate ( figura c ) care capt rezisten.

Procesul de ntrire continu pn la evaporarea complet a excesului de ap. Practic evaporarea apei se termin cup 7 zile, cnd rezistenele mecanice ating valori maxime.

Timpul de priz depinde de calitateas ipsosului, temperatura de ardere i fineea de mcinare.

n general ipsosul de construcii se caracterizeaz printr-o priz rapid: nceputul dup 5-10 minute de la amestecarea cu ap, iar sfritul dup cel mult 30 de minute.

Din acest motiv, la prepararea pastei de ipsos, se introduc n cantiti mici anumite substane chimice care ntrzie priza:

-laptele de var Ca(OH)2;-zahrul;-cleiul de gelatin.Aciunea ntrzietoare este n funcie de:-natura substanei;-cantitatea care se adaug.2.2.1.3. Caracteristicile ipsosului ntrit

a) n cursul ntririi ipsosul i mrete volumul cu aproximativ 1%, din care cauz ipsosul umple bine toate formele n care se toarn.

b) Dup ntrire, volumul rmne constant, fapt apreciat la executarea tencuielilor, care nu fisureaz la uscare.

c) n urma evaporrii excesului de ap, deoarece la preparare se folosete o cantitate mult mai mare de ap dect este necesar hidratrii ipsosului, produsul ntrit devine poros (porozitatea atinge circa 50% din volum ) din care cauz rezistenele mecanice sunt moderate. n schimb porozitatea ridicat confar produselor din ipsos rpoprieti de izolare termic i fonic.

d) Solubilitatea la ap a ipsosului ntrit, determin degradarea produselor treptat, dac sunt folosite neprotejate n mediu umed.

mbuntirea comportrii la umiditate a ipsosului ntrit se poate realiza prin: - Folosirea unor adaosuri care micoreaz porozitatea i solubilitatea: leie

bisulfibic; zgur metalurgic mcinat; amestec devar sau ciment Portland cu zgur de furnal; dextrin; polimeri organici; fibr de sticl.

- Tratamente superficiale de impermeabilizare: bitum; parafin; vopsele i rini sintetice.

2.2.1.4. ncercrile i condiiile de calitate ale ipsosului de construcii i de modelatPentru aprecierea condiiilor de calitate ale ipsosului se efectueaz urmtoarele

ncercri standardizate ( conform STAS 10275-1/97; 10275-2/82; 10275-3/82; 10275-4/91; 10275-5/82; 10275-6/82 ):

1)-gradul de alb- se determin n lumina alb cu leucometrul ZEISS i se exprim n %

2)-fineea de mcinare- se apreciaz prin reziduul exprimat n % pe care l las o prob de 100 g ipsos uscat la 40+50C; prin cernere pe site standardizate.

3)-densitatea se exprim n g/dm3 i se determin prin cntrirea unui volum de ipsos introdus intr-un vas cilindric cu capacitatea de 1 dm3.

4)-apa de amestecare pentru pasta de consisten normal ntr-un inel de diametrul =30mm i nlimea h=50mm se introduce pasta din 200g ipsos i o cantitate msurat de ap. Pasta este de consisten normal dac diametrul turtei este ntre 78-80mm.

5)-timpul de priz-se determin pe pasta de consisten normal cu aparatul VICAT. Intervalul de timp, exprimat n minute, de la introducerea ipsosului n ap i pn cnd acul ptrunde n past numai 30mm reprezint nceputul prizei.

Sfritul de priz este dat de intervalul de timp de la introducerea ipsosului n ap pn cnd acul las pe past o urm abia perceptibil.

6)-capacitatea de absorbie a apei-se exprim n % i se apreciaz prin cantitatea de ap absorbit de epruvetele de ipsos, pstrate timp de 10 ore n ap.

7)-rezistene mecanice- se exprim n MPa i se determin pe epruvete prismatice de 40*40*160mm. Epruvetele se ncearc la ncovoiere, iar jumtile de prism rezultate ,la compresiune la 2 ore i la 7 zile.

8)-contracia axial- se exprim n mm/m i se determin pe epruvete de 40*40*160mm cu dispozitiv cu ceas microcomparator se citete variaia lungimii epruvetelor la diferite intervale de timp standardizate.

9)-expansiunea ipsosului n timpul prizei- se exprim n mm/m i se msoar cu un dilatormetru, dup 24 de ore.

10)-coeficientul de difuzie- se exprim n mm/s i reprezint nlimea la care se ridic apa ntr-o epruvet, aezat cu unul din capete la suprafaa apei, la intervale de timp stabilite.

2.2.1.5. Ali liani pe baz de ipsosa) Ipsosul de modelaj se obine din piatr curat i este utilizat la stucaturi,

mulaje, n industria ceramic ( forme de turnare ) b) Ipsosul alaunat (alaun-sulfat dublu de aluminiu i potasiu-AlK(SO4)*12H2O)

rezult prin arderea n dou faze a materiei prime:-faza 1-arderea ghipsului la 150-2000C; produsul rezultat se amestec cu soluie de alaun, se ntrete i apoi se macin;-faza 2-produsul rezultat la faza 1 se arde la circa 6000C i apoi se macin din nou.Utilizare :din ipsosul alaunat se obin produse compacte care se pot lustrui, imitnd marmura.2.2.2.Liani artificiali-varulStandarde :SR EN 459-1/2003 i SR EN 459-1AC/2003

2.2.2.1.Materia prim i procesul de fabricaieMateria prim folosit la fabricarea varului gras este calcarul(denumit i piatra de

var) sau dolomitul.Calcarul utilizat trebuie s conin minim 95% CaCO3 restul fiind impuriti mai

ales de argil i nisip.La nclzire CaCO3 (carbonat de calciu) se disociaz n oxid de calciu (var gras) i

hidroxid de carbon:CaCo3CaO+CO2MgCO3MgO+CO2Reacia de descompunere a calcarului dei ncepe la 6600C, este cantitativ la

temperatura de 9000C.n industrie, deoarece calcarul se arde sub form de bulgri de dimensiuni 10-

15cm, pentru decarbonatare complet i pentru reducerea duratei de ardere, temperatura n cuptoare se ridic la 1100-12000C cnd rezult un var poros.

La temperaturi ridicate, impuritile argiloase din calcar reacioneaz cu CaO formnd aluminai, silicai i ferii de calciu fuzibili, care se depun pe granulele de var compactizndu-le, rezultnd astfel un var supraars care reacioneaz greu cu apa provocnd defecte n tencuieli(mpuc).

Arderea la temperaturi mici sau n timp scurt, are de asemenea efecte negative esupra varului, care coninnd calcar nedescompus care nu reacioneaz cu apa i micoreaz plasticitatea pastei de var.

Procesul de fabricaie al varului are urmtoarele faze principale:-extragere calcar-concasare-ardere.

NOT:-Var-denumire care definete toate formele fizice i chimice n care apar CaO i

MgO i/sau Ca(OH)2 i Mg(OH)2.-Varuri aeriene-n principal cele din CaO i Ca(OH)2; se ntresc lent n aer sub

efectul CO2; sunt liani nehidraulici.-Varuri nestinse (Q), Varuri hidratate(S),(pulbere, past sau lapte)-Varuri calcice (CL)-din CaO i Ca(OH)2 - fr materiale de adaos hidraulic

(CL90, CL80, CL70).-Varuri dolomitice (DL)-din CaO, MgO, Ca(OH)2 i Mg(OH)2 - fr adaosuri

hidraulice (DL85, DL80).-Varuri hidraulice naturale(NHL)-din calcinarea calcarului argilos sau silicios-fac

priz i se ntresc n prezena apei (liani hidraulici) dar i cu ajutorul CO2 din aer.(NHL2, NHL3.5, NHL5).

-Varuri hidraulice naturale cu adaos de materiale (Z)-hidraulice sau puzzolanice- de pn la 20%.

-Varuri hidraulice (HL) Ca(OH)2+silicai i aluminai de calciu (n funcie de materia prim) liani hidraulici; CO2 din aer i aduce contribuia la ntrire (HL2, HL.5, HL5).

OBSERVAIE:- La NHL i HL cifra e rezistena la compresiune la 28 de zile (MPa).- Compoziiile procentuale ale componenilor sunt date n SR EN 459-1 tabelele 1

i 2.

- Diversele tipuri de var se produc n rile Europei n funcie de materia prim disponibil.

2.2.2.2.Stingerea varului este operaia de tratare a varului cu ap i const n hidratarea oxidului de calciu conform ecuaiei:CaO+H2OCa(OH)2 +270 Kcal/Kg CaO

Stingerea varului are loc cu degajare mare de cldur i cu mrirea important a volumului (de 2-3 ori) ceea ce determin pulverizarea varului stins.

1.Stingerea n praf - se realizeaz cnd varul este tratat cu o cantitate limitat de ap (cu circa 64%), strict necesar obinerii hidroxidului de calciu, sub form de praf fin.

Stingerea varului n praf se realizeaz prin procedee:-normal-bulgrii de var gras se aeaz n straturi de 15-20 cm, n gropi betonate i

se stropesc cu apa necesar stingerii. Operaia se repet pn la obinerea unui strat de 1.5 m, peste care se aterne nisip (10 cm) i se las 2-3 zile, dup care varul stins n praf trece prin site.

-mecanic-n fabrici n diferite instalaii cu funcionare continu sau periodic.2.Stingerea n past se efectueaz:-normal-se realizeaz n lzi sau gropi de stingere- varul se stinge cu ap n exces

i se las cel puin 2 sptmni pentru stingerea tuturor particulelor. Apa n exces difuzeaz n pmnt, pe suprafa apar crpturi mari i de aceea se acoper cu nisip.

-mecanic-cu aparate cu funcionare continu.2.2.2.3.ntrirea varului grasn construcii varul se utilizeaz ca i component al mortarelor, adic amestecat cu

nisip i ap.Mortarele de var gras se aplic numai pe pietre de construcii din materiale

poroase (exemplu:crmizi, BCA,etc).Dup aplicarea pe materialul poros, ncepe ntrirea mortarului ca efect a dou

procese distincte:-un proces fizic-const n pierderea apei din mortar, prin absorbia de ctre

materialul poros i prin evaporare ceea ce conduce la rigidizarea mortarului.-un proces chimic-de lung durat. Prin porii materialului ptrunde dioxidul de

carbon din aer i produce carbonatarea hidroxidului de calciu ceea ce duce la mrirea rezistenelor mecanice i stabilitatea la ap a mortarului.

2.2.2.4. ncercrile i condiiile de calitate ale varului gras (SR EN 459-2/2003)1.Chimice2.Fizice:-rezistena la compresiune(En 196-1/94);-finee(En196-6/89);-stabilitate;-timp de priz(EN 196-3/94);-mortar standard(ap necesar pentru a obine valorile standard de mprtiere i

penetrare);-reinere de ap;-coninut de aer;-densitate aparent;-randament n past;-reactivitate (creterea temperaturii la stingere);

-ap liber (pierdere de ap prin uscare la 1050C).Observaie: Conformitatea caracteristicilor varului cu normativele se evalueaz

conform EN 459-3/2001-

A) La varul livrat bulgri se iau probe medie din 10 locuri fiferite i se determin:

a)-apa necesar pentru stingere-se exprim n l/Kg i se determin pe 5 Kg var care se introdoc n cutia de stingere (cu suprafaa de 1000cm2 i 40cm nlime) n care se introduc 6 litri de ap i se amestec. Se adaug ap msurata pn se obine o past omogen. Se noteaz cantitatea de ap i se las 24 de ore n repaos. Se scurge apa n cilindrul gradat i se scade din apa adugat.

b)-randamentul n past -reprezint raportul dintre cantitatea de past rezultat dup stingere i cantitatea de var nestins luat pentru determinare. Se msoar grosimea stratului de var past rezultat iar fiecare cm de nlime reprezint 1 litru de var past.

c)-reziduul la stingere se exprim n % i se determin pe 5 Kg past de var, rezultat de la stabilirea randamentului n past. Proba se dilueaz cu ap i se trece pe sita de 063mm. Reziduul se spal i se usuc dup care se cntrete.

d)-viteza de stingere 500cm3 ap distilat i 100g var trecut prin ciurul de 5mm se introduc n termos. La diferite intervale de timp, se noteaz indicaiile termometrului pn cnd temperatuta ncepe s scad. Valorile se trec n grafic i se compar cu curbele limit prescrise de domeniul de utilizare a varului.

B) La varul hidratat n pulbere se determin:a)-umiditatea;b)-densitatea aparent,c)-granulaia (rest pe sitele 063 i 009)Varul bulgri se livreaz n 2 clase de calitate.Varul hidratat se livreaz n 2 clase de calitate.Varul gras se folosete n:-industria siderurgic;-industria chimic;-agricultur i protecia mediului;-construcii pentru: -mortare de tencuial i zidrie; -stabilizarea pmnturilor, obinerea lianilor hidraulici; -zugrveli.3.Liani hidraulici 3.1.Liani hidraulici unitari3.1.1.Cimentul PORTLAND (ciment silicios) este primul liant hidraulic

clincherizat utilizat n construii. Se obine prin mcinarea fin a clincherului de ciment cu adaos de 3-5% ghips pentru reglarea timpului de priz.

Clincherul de ciment este un produs rezultat n urma arderii pn la clincherizare a unui amestec artificial sau natural de calcar i argil sau alte materii prime cu compoziie similar.

n general pemtru fabricarea cimentului PORTLAND se folosete un amestec de 75-77% calcar, 23-25% argil i eventual adaosuri: silicioase (diatomit), aluminoase (bauxit), feruginoase (cenu de pirit, minereu de fier), care au rolul de a corecta compoziia chimic a amestecului de materii prime.

Cimentul PORTLAND poate fi fabricat prin 3 procedee diferniate prin modul de preparare a amestecului:

a)-umed-amestecul de materii prime se macin mpreun cu apa rezultnd o past cu 30-45% ap.

b)-uscat-amestecul brut se obine sub forma unei pulberi fine.c)-combinat-amestecul brut se macin pe cale umed i naintea arderii se supune

filtrrii.La alegerea procedeului de fabricaie trebuie s se in cont de caracteristicile i

starea de zcmnt a materiei prime i de factorii tehnico-economici.Procedeul de fabricaie folosit n ar este pe cale umed.Amestecul brut sub form de past, omogenizat i corectat este trecut la ardere la

cel puin 14500C, n cuptoare circulare.Cuptorul rotativ este alctuit dintr-un tambur metalic, cptuit cu crmizi

refractare, cu lungime de 50-150 m i diametrul de 2.5-3.5 m. Se rotete cu 1-2 rotaii/minut i are o nclinaie fa de orizontal de 2-30.

-Amestecul brut introdus prin partea superioar se deplaseaz n contracurent cu gazele de ardere, trecnd prin zone cu temperaturi din ce n ce mai ridicate pn ajunge n zona de clincherizare cu temperatura de 1450-15000C. n aceast zon se desvresc reaciile chimice de formare a componenilor mineralogici i se obine un produs parial topit-clincher de ciment.

-clincherul astfel obinut se descarc pe la captul de jos al cuptorului, suferind a rcire brusc.

-dup cteva zile de pstrare n hala de clincher, acesta este trecut la mcinare n mori tubulare mpreun cu adaos de ghips pentru reglarea timpului de priz al cimentului. Fr ghips, cimentul ar avea o priz rapid (aproape instantanee).

3.1.1.1.Compoziia mineralogic a cimentului PORTLANDn urma reaciilor chimice dintre oxizii prezeni n materiile prime (calcar cu

argil arse la 14500C) se formeaz componenii mineralogici:-alitul (C3S)-belitul (C2S)-celitul I (C4AF)-celitul II (C3A)-cteodat-CaO, MgO,NaO,K2Olegai ntre ei cu o cantitate oarecare de faz sticloas.n cimentul obinuit acetia se gsesc n urmtoarele precente: alitul-37.5-60%;

belitul-15-37.5%; celitul I-10.18%; celitul II-7-15%; iar CaO-maxim 2%.Compoziia mineralogic a cimentului PORTLAND poate varia n limite largi n

funcie de:a)compoziia chimic a componenilor (materia prim utilizat),b)temperatura de ardere,c)viteza de rcire a clincherului.n funcie de proproiile n care componenii mineralogici intr n compoziia

cimentului, exist mai multe tipuri de ciment Portland, denumite dup componentul mineralogic preponderent n suma silicailor, respectiv aluminailor de calciu.

3.1.1.2.Priza i ntrirea cimentului PORTLAND

Cimentul PORTLAND amestecat cu ap formeaz o past plastic care cu timpul se rigidizeaz (face priz) i apoi se ntrete transformndu-se ntr-o piatr rezistent.

n prezena apei, componenii mineralogici sufer procese chimice de: hidratare (de combinare cu apa) i de hidroliz (de descompunere) n urma crora iau natere compui noi hidratai de natur gelic i cristalin.

Fonomenele fizico-chimice observate la microscop care au loc la hidratarea cimentului sunt redate schematic n figurile de mai jos:

1-n faza iniial granulele de ciment sunt dispersate n ap

2-dup un timp de aciune al apei, n urma reaciilor de hidratare i de hidroliz apar produse noi cristaline, mai nti hidrosilicoaluminati i hidroaluminai de calciu i apoi hidroxidul de calciu, iar n jurul granulelor de ciment pelicule de geluri de hidrosilicai de calciu.

Pelicula de geluri are grosimea dubl fa de grosimea granulelor de ciment din care provin.

3-pe msur ce hidratarea continu, peliculele de geluri din jurul granulelor de ciment se ngroa mpiedicnd difuziunea apei nspre nucleul nehidratat.

Granula de ciment continu ns s se hidrateze, pe seama apei libere i a adaosurilor din geluri, ceea ce determin contracia i fisurarea lor. Prin fisuri, apa ajunge din nou la granule i hidratarea continu, iar volumul de geluri i substane cristaline se mrete.

Astfel, granulele deciment cu nveliurile groase de geluri ajung s adere una de alta, prin peliculele de ap absorbit i s prind n masa lor i produsele cristaline.

4-dup procesul de priz urmeaz procesul de ntrire, care la ciment dureaz zeci de ani i se datorete att uscrii gelurilor (pierderea apei spre interiorul granulelor de ciment care continu s se hidrateze i spre exterior prin evaporare), ct i prin mbtrnirii i recristalizrii lor treptate.

Experimental s-a constatat c, granulele de ciment nu se hidrateaz complet niciodat, ci numai pe o adncime de civa microni, piatra hidratata reprezentnd 15-30% din volumul granulelor, funcie de dimensiunea lor. Din acest motiv, n cimentul ntrit n afar de produii cristalini i geluri se gsesc i nuclee nehidratate de ciment.

Procesul de priz i ntrire al cimentului poate fi accelerat sau ncetinit, n concordan cu unele cerine practice folosind anumite substane chimice:

a)Acceleratori de priz:-substane anorganice:HCl, NaOH, Ba(OH)2, CaCl2, BaCl2, Al3(SO)4.

-substane organice:formaldehide.b)ntrzietori de priz:-substane organice-soluii de zahr, acid oxalic, glicerin.-substane anorganice-ZnO, CcCl2.3.1.1.3.Caracteristici fizico-mecanice i chimice ale cimentuluiPrincipalele proprieti legate de utilizarea cimenturilor sunt:1.Viteza de hidratare-se apreciaz prin cantitatea de ap legat chimic de ctre

componenii mineralogici, n timp.

Se constat c C3A (celit II) i C4AF (celit I) se hidrateaz repede, C3S (alit) are hidratare moderat, iar C2S o hidratare lent.

2.Cldura de hidratare-reprezint cantitatea de cldur degajat n procesul de hidratare al cimentului.

Cea mai mare cantitate de cldur o degaj C3A (celit II) i mai ales n primele zile de hidratare. C3S (alitul) dezvolt o cantitate ridicat de cldur n primele zile, dup care degajarea crete lent. C4AF (celit I) prezint o curb parabolic de degajare i o cretere continu chiar la durate mari de ntrire.

De aici rezult c cimentul pentru construcii trebuie s fie bogat n belit i celit I.3.Rezistene mecanice-ale componentelor determinate la diferite vrste de ntrire

-C3S (alit) d cele mai mari rezistene i cu creteri nsemnate n primele zile de ntrire

-C2S (belit) are cea mai mic rezisten iniial,der crete considerabil n ani-C4AF (celit I) dezvolt rezistene medii n perioada iniial de ntrire, dup care

evoluia este lent-C3A (celit II) atinge rezistena maxim n primele 7 zile de ntrire, dup care se

plafoneaz i chiar scade.4.Gelivitatea componenilor mineralogici se manifest n acelai sens ca i

rezistenele mecanice.C3S (alit) se comport cel mai bine la nghe-dezghe, iar C3A (celit II ) cel mai

slab.5.Contracia:

- Plastic-reducerea de volum a pastei plastice datorit pierderii apei prin evaporare i absorbie de ctre cofraje i agregate.

- -Hidraulic-se produce n timpul ntririi datorit evaporrii apei i sugerii interioare; ea are drept consecin formarea de fisuri i de pori ce duce la la scderea rezistenelor mecanice.

- Termic-la rcirea elementelor de beton are loc contracia termic, care este cu att mai accenruat cu ct sunt mai masive.6.Comportarea la aciuni chimice agresive a cimentului ntrit-condiioneaz

durabilitatea construciilor din beton exploatate n medii agresive.Rezistena pietrei de ciment la aciunea diverilor aggeni chimici din mediul

nconjurtor depinde de: - compoziia mineralogic a cimentului;structura sa.

Aciunea distructiv a unor gaze cum sunt:-bioxidul de sulf (SO2)- din tunelele de cale ferat, zone cu termocentrale,etc;-H2S din canale colective;-CO2 din atmosfer reacioneaz cu ioni de calciu din componena pietrei de

ciment i i transform n carbonat de calciu insolubil.De aceea, se recomand ca piesele de beton care vor fi expuse la aciuni corozive

moderate s fie lsate n prealabil mai mult timp n aer spre a fi carbonatate, formndu-se la suprafaa lor un strat protector.

Din prezentarea fenomenelor de coroziune rezult c n cimentul ntrit componenii cei mai instabili la coroziune sunt:-hidroxidul de calciu i hidroaluminatul tricalcic.

Aceste considerente stau la baza alegerii cimenturilor rezistente la diferii ageni corozivi.

-Pentru lucrri care funcioneaz n medii agresive ce spal Ca(OH)2 sau l transform n sruri solubile, se folosesc cimenturi srace n alit sau cimenturi cu adaosuri de zgur sau tras, cimenturi care la hidratare elibereaz cantiti reduse de Ca(OH)2.

-Pentru lucrri n medii agresive care atac C3AH6 (hidroaluminatul tricalcic),sefolosesc cimenturi cu coninut ct mai redus de celit II i moderat n alit.

3.1.1.4.ncercrile i condiiile de calitate ale cimentului PORTLANDpentru precierea calitii asupra cimentului Portland se efectueaz o serie de

ncercri:1. Starea de conservare se determin prin cernerea probei medii (10Kg ) pe sita de

009. Dac rmn cocoloae, pietrificate, acester se cntresc i se exprim procentual raportndu-se la masa iniial.

NOT: Cimentul pietrificat nu se poate folosi dect dup o cernere prealabil i folosire la lucrri secundare.

2. Fineea de mcinare conform SR 196-6/94 se apreciaz convenional prin reziduul n procente, pe care l las cimentul uscat n prealabil la 1050C, pe sita de 009 sau cu aparatul BLAINE.

3. Apa de amestecare pentru pasta de consisten normal se determin cu aparatul VICAT (cu sond cilindric Tetmayer), sonda se las s cad liber de la suprafaa pastei de ciment introdus ntr-un inel metalic. Pasta se consider de consisten normal dac spnda dup 30 de secunde se oprete la 5-7 mm de placa de sticl pe care se afl inelul.

4.Priza conform SR 196-3/95 i SR 196-3/AC/97 se determoin cu aparatul Vicat pe pasta de consisten normal. nceputul i sfritul prizei la ciment se exprim n sferturi de ore.

Se consider c cimentul are priz normal, cnd aceasta nu ncepe mai devreme de o or i nu se termin mai trziu de 10 ore.

Priza prezint importan deosebit pentru punerea n oper a mortarelor i betoanelor de ciment care trebuie efectuate nainte de nceperea prizei cimentului.

5. Constana de volum sau stabilitatea conform cu SR 196-3/95 i SR 196-3/AC/97 se determin pe pasta de consisten nirmal prin 2 metode:

- pe turte confecionate i pstrate 24 de ore n mediu umed, apoi fierte 3 ore.

Dup rcire se examineaz i nu trebuie s prezinte ncovoieri sau crpturi de la margine ctre centru.(n caz contrar, cimentul este expansiv i nu se folosete n construcii).

- cu inelul cu ace Le Chatelier- se umple inelul cu past de consisten normal i dup 24 de ore de ntrire n mediu umed se msoar distana d1 dintre vrfurile acelor. Apoi probele se fierb 3 ore, dup rcire se msoar din nou distana d2 dintre ace. Diferena (d2-d1) nu trebuie s depeasc 10mm.

6. Densitatea (g/cm3)-absolut poate avea valori cuprinse ntre 2.8 i 3.2 g/cm3.Densitatea n grmad se determin cu vasul etalon i poate fi:-n stare afnat -cu valori ntre 900-1300 g/cm3;-n stare ndesat cu valori ntre 1450-1900 g/cm3.Valoarea de 1450 g/cm3 este folosit la calcularea silozurilor de ciment.3.1.1.5. Tipuri de ciment PORTLANDn funcie de destinaie se fabric cimenturi speciale, cu proprieti corespunztoare cerinelor impuse. Acestea sunt:- ciment cu rezistene iniiale mari -caracterizat prin ntrire rapid i rezistene

mecanice mari chiar dup 1 zi de ntrire. Se obine dintr-un clincher bogat n alit, mcinat mai finb dect n cazul cimentului obinuit. Este recomandat pentru lucrri cu infiltraii puternice. Se noteaz cu simbolul tipului cimentului i la urm R. Se utilizeaz pentru lucrri executate pe timp friguros.

- Ciment expansiv (E) -prezint n timpul ntririi o expansiune moderat i de durat limitat. Se utilizeaz ca material de etanare a rosturilor pentru diverse lucrri (tuneluri, diguri, etc).

- Ciment alb (SR 7055/96 ) obinut din calcar i argil ct mai srace n oxizi de fier, magneziu, crom, etc(compus din alit+belit+celit). Se utilizeaz la turnarea betoanelor decorative.

- Cimenturi colorate-fabricate din clincher alb cu pigmeni (oxizi de fier, de mangan, crom, ultramarin) n proporii de 0.2-7%.

- Ciment pentru sonde- folosit pentru cimentarea sondelor de petrol i gaze cnd sunt supuse la temperaturi i presiuni ridicate. Este un ciment rezistent la agresivitate sulfatic.

- Ciment pentru zidrie (SR EN 413-1-96, SR EN 413-2-96).3.1.2. Liani hidraulici unitari. Ciment aluminos.3.1.2.1.Materii prime, proces de fabricaie i compoziie mineralogic.-Este un liant hidraulic cu priz normal i ntrire rapid, obinut prin mcinarea

fin a produsului rezultat n urma arderii amestecului de calcar i bauxit (trioxid de aluminiu hidratat A2O3*nH2O).

-Se obine fie prin arderea amestecului de marerii prime pn la topire complet (ciment topit ), fie prin arderea pn la clincherizare (1200-12500C).Topitura sau clincherul rezultat se macin fr adaos de ghips.

-Compoziia mineralogic difer net de cea a cimentului Portland fiind funcie de: -compoziia mineralogic (aluminat monocalcic)-55-78% CA, maxim 29%

C2S, componeni minerali. -tratamentul termic la ardere i rcire.3.1.2.2. Hidratare, caracteristici tehnice i domenii de utilizare.

La amestecarea cimentului aluminos cu apa au loc reacii de hidratare a componenulor si cu bazicitate sczut, alturi de mici cantiti de hidrosilicai de calciu i hidroxid de aluminiu.

Comparativ cu cimentul Portland, cimentul aluminos necesit o cantitate mai mare de ap de hidratare (de circa 2 ori mai mult-50%), dezvolt cldur de hidratare sporit i cu vitez mai mare, prezint o cretere a rezistenelor mecanice n primele ore i zile de ntrire, are rezisten la gelivitate i coroziune mai bun, temperatura nu va depi 20-250C (peste aceast temperatur au loc transformri negative ale structurii pitrei de ciment, densitatea crete de 1.5-2 ori, apar contracii care duc la fisurare).

-Cimentul aluminos nu rezist la aciunea acizilor concentrai (rezist la pH >3.5-4, cu excepia HCl, HF, HNO3) i la aciunea alcaliilor.

-Se folosete la : -betoane cu rezistene mari i ntrire rapid; -betonri pe timp de iarn (temperatura n exploatare s fie mai

mare de 300C).-n mod curent nu se amestec cu cimentul Portland (cu adaos 20-80% ciment

Portland are o priz instantanee)-La temperaturi de peste 2000C piatra de ciment aluminos se comport mai bine

dect cea de ciment Portland (se deshidrateaz mai greu).-Arestabilitate termic pn la circa 1600-17000C, piatra deciment aluminos

suferind o ntrire ceramic. Se pot realiza betoane sau crmizi refractare.-n amestec cu cimentul Portland ( 20-80% ) se poate folosi la obinerea

infiltraiilor de ap prin anumite lucrri de gradate din beton ( priz instantanee). Dup ntrire acest amestec d rezistene mecanice mici.

-n betoanele de ciment aluminos se introduc adaosuri sau aditivi.3.2.Liani fidraulici micti-cimentul PORTLAND cu adaosuri activeNormative:SR 1500/96-Cimenturi compozite.SR 3011/96-Cimenturi cu cldur de hidratare redus i rezisten la sulfai.Lianii hidraulici micti sunt formai dintr-un liant unitar i adaos.Proporia de adaos din amestec variaz n limite largi funcie de proprietile

liantului.Cimenturile Portland cu adaosuri active sunt obinute prin mcinarea fin a unui

amestec de clincher de ciment Portland cu adaosuri active n anumite proporii i cu necesarul de ghips pentru reglarea timpului de priz.

Principalele adaosuri active sunt:a)- Zgura granulat de furnal (adaos cimentoid cu priz proprie la mcinare foarte

fin)-ciment tip II A-S, clase de rezisten 32.5, 52.5;-cimenturi compozite: tip IIB-S-32.5-52.5; tip IIIA-32.5-32.5 R; tip VA-

zgur+puzzolan;-cimenturi cu hidratare limitat: tip H II/A-S 32.5; tip H II/B-S 42.5; tip H III/A

52.5.-cimenturi cu rezisten la ap sulfatic: tip SR II/A-S 32.5; tip SR II/B-S 52.5.Proprieti: ntrire lent, termicitate joas (beton hidratat), sensibile la

temperaturi sczute, rezisten la agresivitate chimic.

b)-Cenu de termocentral (adaos hidraulic sau puzzolanic fr priz proprie care fixeaz calciul ntrindu-se n prezena Ca(OH)2 ).

-cimenturi compozite: tip IIA-V 32.5R-42.5R; tip IIA-M 32.5-42.5; IIB-M 32.5-42.5.

Proprieti: rezisten la aciune sulfatic.c)-Puzzolana (tras)(adaos hidraulic):-cimenturi tip IIAM 32.5-42.5; tip IIAP 52.5R; tip IIBM 32.5-42.5; tip IIB-P

32.5-42.5; tip VA 32.5-42.5-32.5R; tip SR II/A-S 32.5; tip SR II/A-P 42.5.d)- calcar (inert).NOT:S-zgur;P-puzzolane naturale (tras);V-cenu silico-aluminoas;H-ciment hidrotehnic;A;B-dou tipuri de ciment cu acelai adaos dar n procente diferite;M-orice adaos admis(vezi Sr 1500/1996);SR-trezistena la ape sulfatice.

SR 1500/1996- Cimenturi compozite uzuale de tip II, III, IV, V.Tip Denumire Simbol Clincher

(K)Zgur

granular(S)

PuzzolanNatural

(P)

PuzzolanIndustrial

(Q)

Cenu de termocentral

()V

Calcar(L)

II Ciment Potrtland cu zgur

II A-SII B-S

80-9465-79

6-2021-35

- - - -

II Ciment Portland

cu cenu

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

II Ciment portland

cu puzzolan natural

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

6-2021-35

6-2021-35

6-2021-35

6-2021-35

III Ciment de furnal

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

IV Ciment puzzolanic

IV-A 65-89 - 11-35 11-35 11-35 -

V Ciment compozit

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

NOT:Cimenturile conin ghips pentru reglarea prizei: 0-5% constitueni suplimentari unitari(aditivi).

SR 3011/1996-Cimenturi cu cldur de hidratare limitat i cu rezisten la aciunea apelor cu sulfai.Sort Tip Clincher (K) Zgur (S) Puzzolan

natural (P)Cimenturi cu cldur de hidratare limitat

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 rezisten la agresivitatea apelor cu coninut de sulfai

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 -

NOT: Cimenturile conin ghips pentru reglarea prizei.

3.3.Ali liani hidraulici3.3.1 Varul hidraulicse obine prin arderea moderat (900-10000C) a calcarelor marnoase ( cu circa 6-

20% argil). CaO format din descompunerea CaCO3 va reaciona parial, n stare solid, cu SiO2, Al2O3 i Fe2O3 provenite din argil i vor rezulta silicai, aluminai i ferii de calciu.

n varul hidraulic rmne o cantitate considerabil de CaO care, la amestecarea cu apa se va stinge ( rezultnd Ca(OH)2 ).

Priza i ntrirea se desfoar parial ca la varul nehidraulic, parial ca la ciment.Se poate utiliza la:

- mortare pentru lucrri exploatate att n mediu uscat ct i n mediu umed;- unele betoane de clas mic.n portul Constana s-au executat primele lucrri portuare cu amestec de var i cenu de Santorin n anul 1900.3.3.2.Cimentul ROMAN

Se obine prin mcinarea produsului rezultat prin arderea fr clincherizare ( la 1000-11000C ) a marnelor ( amestecuri naturale de calcar cu cel puin 25% argil).

La mcinare se mai pot introduce i diverse adaosuri active plus ghips ( maxim 5%, pentru reglarea prizei ).

Componenii si mineralogici vor fi: silicai, aluminai i ferii de calciu ( ca la varul hidraulic ) iar CaO liber trebuie s fie n cantitate redus ( pentru a nu se stinge n prezena apei; ca la cimentul Port