CONTRIBUȚII PRIVIND TEHNOLOGIA ȘI UTILAJELE PENTRU PRODUCEREA ȘI PUNEREA ÎN OPERĂ A BETOANELOR AUTOCOMPACTANTE

Transcription

1 TEZĂ DE DOCTORAT = REZUMAT = CONTRIBUȚII PRIVIND TEHNOLOGIA ȘI UTILAJELE PENTRU PRODUCEREA ȘI PUNEREA ÎN OPERĂ A BETOANELOR AUTOCOMPACTANTE Conducător Științific: Prof. univ. dr. ing. Gheorghe Petre ZAFIU Doctorand Ing. Elena Cătălina ȘTEFANCU BUCUREȘTI 2013

2 Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing.

3 Învăţătura trebuie să fie uneori un drum, totdeauna un orizont. N. Iorga Cuvinte cheie : beton autocompactant, lucrabilitate, optimizare, rezistență, tehnologie, malaxor, centrală beton, turnare, elememnte prefabricate Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing.

4 Motto Mulțumiri Introducere STADIUL ACTUAL PRIVIND PRODUCEREA BETONUL AUTOCOMPACTANT Betonul autocompactant. Caracterizare generală Situația pe plan internațional și pe plan național privind producerea BAC. Studii de caz privind BAC în lucrări inginerești Reglementări pentru materialele componente și producerea BAC Reglementări pentru materialele componente ale BAC Reglementări pentru producerea BAC BETONUL DE CIMENT CONVENȚIONAL ȘI BETONUL AUTOCOMPACTANT Caracterizarea generală a betonului de ciment. Tipuri de beton special Betonul proaspăt Lucrabilitatea. Principii de măsurare Factorii de influenţă ai lucrabilităţii Betonul întărit Descrierea structurii betonului întărit Rezistenţa mecanică a betonului. Curbe efort-deformaţie Modulul de elasticitate Factorii principali de influenţă ai durabilităţii betonului CONDIȚII EXPERIMENTALE. PROCEDURI, METODE DE ÎNCERCARE ȘI APARATURĂ Metode de măsurare a lucrabilității BAC Testul de curgere sau răspândire din tasare Testul de curgere cu pâlnia în V și testul cu pâlnia V la T5 minute Testul cu cutia în formă de L Etapele desfășurării determinărilor realizate în cadrul laboratorului ICECON TEST Sinteza metodelor de încercare a rezistenței mecanice a BAC STABILIREA COMPOZIȚIEI BETONULUI AUTOCOMPACTANT Proiectarea compoziției BAC. Modele de proiectare a compoziției BAC Metoda de proiectare aplicată experimental pentru stabilirea compoziției BAC PERFORMANȚELE BETONULUI AUTOCOMPACTANT Compoziții de beton autocompactant realizate experimental (compoziții de bază) Etapele tehnologice stabilite în cadrul lucrării pentru producerea BAC Corelații între caracteristicile compoziționale și proprietățile BAC Rezistențele mecanice ale BAC și BV în medii diferite de expunere CONSIDERAȚII PRIVIND PROCESELE ȘI ECHIPAMENTELE TEHNOLOGICE PENTRU PRODUCEREA BETONULUI AUTOCOMPACTANT Procesul malaxării materialelor Cerințe actuale privind mașinile pentru prepararea amestecurilor Procedee de malaxare a materialelor și clasificarea utilajelor Specificații tehnice pentru malaxoarele de beton Termeni şi definiţii Specificații comerciale Evaluarea performanțelor tehnologice ale echipamentelor de preparare a BAC Introducere Criterii de evaluare a malaxoarelor Concluzii Instalații pentru prepararea centralizată a BAC Centrale pentru prepararea betonului Clasificarea centralelor de beton Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing

5 Echipamente pentru depozitarea materialelor componente Echipamente pentru dozarea materialelor componente Instalația de automatizare Tehnologii de lucru Echipamente pentru transportul și punerea în lucrare a BAC Transportul BAC Punerea în lucrare a BAC CONSIDERAȚII PRIVIND TEHNOLOGIILE DE PREPARARE ȘI PUNERE ÎN OPERĂ A BETONULUI AUTOCOMPACTANT Tehnologia de producere a betonului autocompactant Studiu de caz implementarea tehnologiei de preparare și punere în opera a BAC la producătorul de elemente prefabricate EUROPREFABRICATE Targoviște Proprietăți tehnologice Proprietăți ecologice Proiectarea compoziției BAC Încercări asupra caracteristicilor BAC (lucrabilitate și robustete) Concluzii privind tehnologia și operațiile tehnologice de producere a BAC Utilaje recomandate pentru prepararea betonului autocompactant Operațiile tehnologice stabilite experimental și puse în operă la beneficiar EUROPREFABRICATE Târgoviște Considerații tehnologice privind turnarea BAC 8. OBIECTIVELE LUCRĂRII. CONCLUZII FINALE. CONTRIBUȚII PERSONALE Obiectivele lucrării Concluzii finale Proprietăți generale ale BAC Condiții tehnologice specifice producerii BAC Aspecte definitorii referitoare la utilizarea BAC şi implementarea tehnologiei de producere a BAC Contribuții personale Valorificarea lucrării şi direcţii de cercetare pentru viitor BIBLIOGRAFIE ANEXE Anexa 1 Proceduri experimentale de măsurare a caracteristicilor reologice ale BAC Anexa 2 - Descrierea malaxoarelor pentru beton. Caracteristici dimensionale Anexa 3 Alcătuirea centralelor de beton pentru prepararea betonului Anexa 3.1 Structura centralelor de beton Anexa 3.2 Tipuri de depozite Anexa 3.3 Echipamente pentru dozarea materialelor componente Anexa 3.4 Exemple de centrale de beton moderne Anexa 4 - Configuraţia centralei automate a beneficiarului; Utilaje şi sistem de funcţionare Anexa 5 - Rapoarte de încercări. Calendar încercări BAC Beneficiar EUROPREFABRICATE Târgoviște 200 Anexa 6 - Calitatea elementelor prefabricate turnate cu BAC la Beneficiarul EUROPREFABRICATE Târgoviște, Imagini foto Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 5

6 Mulţumiri În primul rând doresc să mulţumesc conducătorului meu ştiinţific, domnului Prof. univ. dr. ing. Gheorghe Petre ZAFIU, pentru permanenta sa îndrumare, sprijinire, încurajare şi răbdare în perioada de elaborare a tezei, cu aport special în dezvoltarea capitolelor referitoare la tehnologie şi utilaje. Îmi exprim întreaga consideraţie şi mulţumire faţă de domnului Prof. univ. dr. ing. Radu Adrian PEICU pentru rigurozitatea şi atenta îndrumare acordată pe toată perioada stagiului de doctorat. Mulţumesc de asemenea şi celorlalţi membri ai comisiei de doctorat, domnului Prof. univ. dr. ing. Ion DAVID Preşedinte, Decan al Facultăţii de Utilaj Tehnologic din cadrul Universităţii Tehnice de Construcţii Bucureşti, doamnei Prof. univ. dr. ing. Maria GHEORGHE Referent oficial din partea Universităţii Tehnice de Construcţii Bucureşti, domnului Prof. Dr. ing. Dr. hc Polidor BRATU Referent oficial din cadrul Universităţii Dunărea de Jos Galaţi şi domnului Prof. univ. dr. ing. Gheorghe ENE Referent oficial din cadrul Universităţii Politehnice din Bucureşti pentru aprecierile făcute în urma parcurgerii acestei lucrări. Mulţumesc cadrelor didactice din Departamentul de Maşini de Construcţii şi Mecatronică pentru îndrumările şi sugestiile acordate cu ocazia susţinerii celor trei rapoarte de cercetare şi a tezei de doctorat în cadrul departamentului. Doresc să mulţumesc în mod special doamnei Prof. univ. dr. ing. Maria GHEORGHE, care m-a iniţiat în tainele betonului autocompactant încă din perioada studenţiei, am colaborat în cadrul unor proiecte de cercetare şi care mi-a verificat corectitudinea elaborarii capitolelor dedicate betonului autocompactant ca material de construcţii. De asemenea, mi-a fost alături la lucrările de cercetare efectuate în laboratorul Materiale de construcţii din cadrul Universităţii Tehnice de Construcţii Bucureşti, în laboratorul ICECON TEST Bucureşti şi la beneficiarul cercetării aplicate - EUROPREFABRICATE Targovişte. Îmi exprim de asemenea recunoştinţa faţă de domnul Prof. Dr. ing. Dr. hc Polidor BRATU atât pentru susţinerea morală, profesională şi sprijinul acordat în perioada stagiului de doctorat, cât şi pentru susţinerea materială în obţinerea unor materiale de specialitate necesare lucrărilor practice. Le mulţumesc tuturor colegilor de serviciu în mijlocul cărora am activat, în anii scurşi de la înscrierea în programul doctoral, care au manifestat înţelegere şi sprijin pentru activitatea mea de studiu. De asemenea mulțumesc, în special, colegilor din cadrul laboratorului ICECON TEST care m-au ajutat la pregătirea şi efectuarea lucrărilor practice. În încheiere, mulţumesc familiei mele pentru sprijinul permanent acordat şi părinţilor mei, care întotdeauna au subliniat importanţa unei bune educaţii. În mod special, doresc să-mi exprim profunda mea recunoştinţă faţă de mama, soţul şi fiul meu, pentru răbdarea, sprijinul şi încurajarea lor. Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 6

7 Teza de doctorat cuprinde 8 capitole dezvoltate pe 208 pagini, dintre care 150 pagini conţin capitolele, şi cuprinde: o introducere, opt capitole, bibliografia, şase anexe, 157 figuri (dintre care capitolele conţin 79 figuri) şi 25 tabele (dintre care capitolele conţin 20 tabele). Rezumatul lucrării de doctorat păstrează structura acesteia în ceea ce privește numerotarea capitolelor, figurilor, tabelelor și referințelor bibliografice. INTRODUCERE Betonul autocompactant (BAC) este materialul compozit cu reologie specifică, adică curge uşor, sub propria greutate, se consolidează, fără utilizarea vibraţiilor mecanice şi prezintă un risc minim de segregare. BAC prezintă o rezistență redusă la curgere și o vâscozitate plastică moderată, necesară pentru a menţine omogenitatea pe perioada de punere în lucrare şi, ulterior, până la începutul întăririi. BAC este un sistem complex de materiale - lianți, agregate, adaosuri de pulberi minerale și aditivi chimici de sinteză. Scopul principal al acestei teze de doctorat este obţinerea unei tehnologii de producere şi punere în operă a BAC utilizat cu precădere la fabricarea elementelor prefabricate din beton armat sau precomprimat, cu proiectarea unor compoziţii de BAC cu cerinţe iniţiale de calitate şi conformitate impuse atât de REGULAMENTUL (UE) NR. 305/2011 AL PARLAMENTULUI EUROPEAN ȘI AL CONSILIULUI, Ordonanţa Nr. 20 din privind stabilirea unor măsuri pentru aplicarea unitară a legislaţiei Uniunii Europene care armonizează condiţiile de comercializare a produselor şi cu Hotărârea Guvernului nr. 622/2004 cu modificările şi completările ulterioare privind stabilirea condiţiilor de introducere pe piaţă a produselor pentru construcţii, Legea 10/1995 privind calitatea în construcţii, cât şi de standardele europene şi normativele romaneşti în vigoare. Prin dezvoltarea prezentei teze de doctorat, am încercat să aduc o serie de contribuţii personale referitoare la aceasta problematică. Pentru obţinerea compoziţiilor de BAC propuse, s-a ales o o procedură de proiectare secvenţială în care se corelează metoda de calcul pe baza caracteristicilor de curgere ale pastei, cu metoda pe baza volumului minim de goluri intergranular, procedură CONCEPUTĂ ȘI REALIZATĂ ÎN CADRUL LABORATORULUI DE MATERIALE DE CONSTRUCȚII, Facultatea Construcţii Civile şi Industriale UTCB, sub conducerea şi îndrumarea dnei Prof. univ. dr. ing. Maria GHEORGHE. După obţinerea compoziţiilor de BAC impuse, s-au realizat teste experimentale pentru observarea caracteristicilor fizico-mecanice şi reologice ale BAC obţinute urmare definitivării compoziţiilor preliminare, iar rezultatele testelor au fost validate de rezultatele testelor experimentale. Lucrarea de faţă este structurată în două părţi ; primele patru capitole alcătuiesc partea I ce conține analiza stadiului actual şi cercetări privind comportarea reologică şi parametrică a materialelor componente pentru BAC, elemente generale privind BAC, proceduri şi încercări pentru BAC și evaluarea caracteristicilor fizico-mecanice şi reologice ale BAC, iar partea a II-a cuprinde consideraţii privind tehnologiile şi echipamentele de preparare şi punere în operă a BAC cu cercetări experimentale referitoare la obţinerea şi producerea BAC şi concluziile finale cu contribuţiile autoarei. Se menționează faptul că folosirea predilectă a cunoştinţelor de obţinere a compoziţiilor de BAC utilizate, cu precădere, în industria de prefabricate de beton, de producere şi punere în operă a acestuia este necesară pentru îndeplinirea cerinţelor tehnice, tehnologice şi economice a producătorilor de pe piaţa elementelor prefabricate. Originalitatea tezei de doctorat constă în fundamentarea, dezvoltarea și aplicarea unui concept de sinteză a procedurilor și metodelor parametrizate pentru producția marfă a BAC la punerea în operă fie in situ, fie în elemente de construcții prefabricate. Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 7

8 CAPITOLUL 1 STADIUL ACTUAL PRIVIND PRODUCEREA BETONUL AUTOCOMPACTANT 1.1 Betonul autocompactant. Caracterizare generală Se acceptă o definiţie a betonului autocompactant (BAC ) dată de cercetătorii în domeniu Khayat K.H., Hu C. şi Monty [30]: BAC este un beton foarte fluid, dar în acelaşi timp stabil care se împrăştie repede/uşor şi umple cofrajul, f[ră să fie compactat şi fără să prezinte o segregare semnificativă. Cu alte cuvinte, BAC este un beton foarte lucrabil, care poate curge în elementele structurale puternic armate sau complexe din punct de vedere geometric, sub greutate proprie, umplând golurile, fără a segrega, fără a avea nevoie de compactare prin vibrare. Lucrabilitatea BAC este mai mare decât cea mai înaltă clasă de lucrabilitate a betonului obişnuit/vibrat de înaltă performanţă, utilizat frecvent în centralele de fabricare a betonului prefabricat/precomprimat. Lucrabilitatea BAC se caracterizează prin următoarele proprietăţi: capacitatea de umplere determinată de curgerea fluidă, sub greutate proprie (fără vibrare),cu umplerea completă a spaţiilor în cofraje, inclusiv a spațiilor din jurul armăturilor; capacitatea de curgere determinată de curgerea prin deschideri, a căror dimensiune este comparativ egală cu mărimea agregatelor din amestec, fără segregări sau blocări de agregate (proprietatea este necesară în acele cazuri unde sunt forme sau secţiuni complexe şi armare deasă); stabilitatea (rezistenţa la segregare) capacitatea de menținere a omogenității în timpul transportului, a punerii în operă şi după punerea în operă. Un amestec de beton este considerat autocompactant dacă cele trei cerinţe de mai sus sunt îndeplinite. 1.2 Situația pe plan internațional și pe plan național privind producerea BAC. Studii de caz privind BAC în lucrări inginerești În 1986 profesorul Hajime Okamura de la Universitatea din Tokyo, Japonia (actualmente Institutul de Tehnologie Kochi) a introdus conceptul de Self Compacting Concrete SCC considerat cea mai revoluţionară descoperire în domeniul betonului în ultimii 50 de ani, iar în 1988 colectivul condus de cercetătorul japonez K. Ozawa, tot de la Universitatea din Tokyo, a reuşit să producă pentru prima oară BAC la nivel de prototip. Studii de caz A. Podul Ritto, Japonia Podul Ritto este un pod de tip super-dozat de tip pudră, cu tablă de oţel ondulată, deasupra New Meishin Expressway din Japonia (Fig. 1.5). Pilonul cel mai înalt are 65 metri. Pentru a preîntâmpină rezistența la cutremure, pentru construcţia pilonului principal, au fost folosite atât beton de rezistenţă sporită cât şi armături a căror rezistență la compresiune şi limită de curgere sunt de 50 Mpa, respectiv de 685 MPa. Aranjarea armăturii a fost foarte densă; de aceea, BAC a fost ales pentru a obţine cea mai eficientă ampalsare a pilonului. Fig. 1.5 Secțiune verticală și transversală (A-linia de legătură pentru Tokyo) [37] B. Viaductul Higashi-Oozu, Japonia La începutul construcţiei, a fost proiectat a se utiliza un beton vibrat, cu un nivel de răspândire din tasare de 80 mm. Totuşi, s-a descoperit că betonul normal vibrat, nu putea fi utilizat la formarea unei Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 8

9 suprafeţe de calitate superioară a grinzii datorită dimensiunilor acesteia şi de asemenea, datorită reclamaţiilor cauzate de zgomot şi vibraţii, din partea celor care locuiau în preajma staţiei. În acest caz, a fost ales BAC pentru fabricarea grinzilor. C. Proiectul Sondra Lanken din Suedia Experienţele cu BAC au fost în general bune. BAC a fost utilizat deoarece existau dificultăţi de construcţie în ceea ce priveşte compactarea prin vibraţii normale, în ceea ce priveşte cerinţele mari de estetică, de exemplu, în cazul tencuielilor de beton şi piatră, al structurilor subterane de instalaţii, intrărilor de tunel din piatră, pereţilor de susţinere cu înclinaţie negativă şi structurilor de relief. 1.3 Reglementări pentru materialele componente și producerea BAC Reglementări pentru materialele componente ale BAC Materialele componente, utilizate la realizarea BAC trebuie, în general, să satisfacă cerinţele normativului CP 012-1:2007- Cod de practică pentru producerea betonului [57]. Materialele adecvate pentru realizarea BAC nu vor conţine ingrediente nocive în cantități care ar putea fi dăunătoare calităţii, durabilităţii BAC sau să cauzeze coroziunea armăturii Reglementări pentru producerea BAC A) Ghidul European pentru beton autocompactant - European Guidelines for Self compacting Concrete. Specification. Production and Use, Final report, mai, 2005, EFNARC [49]. Bazat pe experienţa acumulată în producerea BAC în Europa, începând cu anul 1990, ultima variantă a ghidului publicată în mai 2005 prezintă domeniile de variaţie ale principalilor constituenţi ai BAC. B) Ghidul interimar pentru folosirea betonului autocompactant în fabricile de prefabricate (PCI 2003) TR-6-03 [51]. Materialul prezintă cele mai bune informaţii legate de BAC şi de modul în care este produs în mod curent în practică în industria de beton prefabricat/precomprimat din America de Nord. C) Procedura ICAR - Internaţional Center for Aggregates Research (martie 2007) [52] Cel mai recent material de sinteză privind compoziţia BAC a fost elaborat în SUA de Kohler E.P. şi Fowler D.W. sub auspiciile Fundaţia de Agregate pentru Tehnologie, Cercetare şi Educaţie (AFTRE), ICAR şi ale Universităţii din Texas (Austin). D) Recomandările Japan Society of Civil Engineers (JSCE) (1999) pentru proiectarea compoziţiilor de beton autocompactant [32] Sunt primele recomandări şi cuprind repere pentru stabilirea proporţiilor între principalii constituenţi. Recomandările JSCE (Japanese Society of Civil Engineers) din 1999 fac distincţie între trei tipuri de CAPITOLUL 2 BETONUL DE CIMENT CONVENȚIONAL ȘI BETONUL AUTOCOMPACTANT 2.1 Caracterizarea generală a betonului de ciment. Tipuri de beton special Betonul, ca material compozit, este alcătuit din matricea - piatră - ciment care include agregatele. Coeziunea puternică a betonului este dată de aderenţa pastei liante pe suprafaţa agregatelor. Matricea liantă, prin caracteristicile structurale şi aderenţa sa la agregat, dezvoltă rezistenţa mecanică - împreună cu agregatul, cu rol decisiv în micşorarea deformaţiilor şi de stopare a propagării fisurilor în beton. BAC este un beton special prin tehnologia de obținere și punere în lucrare, diferită de cea convențională. BAC este caracterizat în stare proaspătă de patru proprietăţi cheie, care măsoară lucrabilitatea [50]: capacitatea de umplere - curgere doar sub propria greutate şi de umplere completă a spaţiilor din cofraje; viteza de curgere/umplere a spaţiilor din cofraje, evaluată de vâscozitate; capacitatea de trecere - curgere prin deschideri înguste, uniform şi continuu, fără blocaje; Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 9

10 rezistenţa la segregare: stabilitate, omogenitate, fără separare apă-pastă-agregat, în timpul transportului şi punerii în operă. 2.2 Betonul proaspăt Lucrabilitatea. Principii de măsurare Lucrabilitatea este o proprietate complexă, definită prin aptitudinea betonului de a se compacta la densitatea maximă posibilă, cu un consum minim de lucru mecanic, în condiţiile păstrării omogenităţii. Rezistenţa mecanică a betonului, la un anumit dozaj, depinde în foarte mare măsură compactibilitate; de aceea lucrabilitatea este definită ca o proprietate fizică distinctă, fără să fie raportată la specificul unui tip de construcţie. Rezistenţa mecanică scade cu peste 10%, pentru 2% volum de goluri şi cu până la 30%, în cazul unui beton cu 5% goluri din volumul său, ca urmare a compactării necorespunzătoare (dar şi a evaporării apei în cursul întăririi) Factorii de influenţă ai lucrabilităţii Lucrabilitatea depinde de conţinutul de apă al amestecului de beton, de formă, starea suprafeţei şi dimensiunea maximă a agregatului. Cantitatea de apă necesară, pentru o lucrabilitate specificată, depinde esenţial de caracteristicile geometrice ale agregatului şi de volumul de materiale pulverulente (cu dimensiunea sub 0,125 mm) din amestecul de beton. Astfel, o creştere a D max de la 8 mm la 16 mm, conduce la reducerea cantităţii de apă, pentru aceeaşi consistenţă, cu aproximativ 12% pentru agregat de balastieră. În general, lucrabilitatea este îmbunătăţită de introducerea de adaosuri pulverulente: filerul de calcar, trassul (tuf vulcanic măcinat), microsilicea (SUF), cenuşa zburătoare de termocentrală, aditivii tensioactivi, superplastifianţi, puternic reducători de apă şi antrenatori de aer și cimenturile şi adaosurile minerale fin măcinate, creşterea (până la o anumită limită) a dozajului de ciment (la rapoarte A/C constante). 2.3 Betonul întărit Descrierea structurii betonului întărit Betonul este un tip de rocă artificială, formată prin aglomerare şi cimentare a agregatelor în matricea de ciment. Spre deosebire de beton, în rocile conglomerate formate tot prin cimentare, de tipul gresiilor silicioase, liantul a reacţionat cu agregatul, formând o structură integrată, cu mai puţine discontinuităţi fazale. Betonul este un material evolutiv, cu variaţia continuă a proprietăţilor structurale ale matricei - porozitate, grad de fisurare, mod de legare a apei. Rezistenţa mecanică a betonului, precum şi durabilitatea sunt influenţate de structura matricei, de conlucrarea matrice agregat şi de structura agregatului Rezistenţa mecanică a betonului. Curbe efort-deformaţie Comportarea betonului la solicitări mecanice este influenţată de structura specifică, de solid poros, microfisurat, preponderent la interfaţa matrice-agregat. Betonul, ca şi rocile, are o rupere preponderent fragilă, iar curba efort deformaţie ( - l ), descrie o comportare neliniară la rupere datorită prezenţei discontinuităţilor structurale la interfaţa matrice agregat. Curbele efort-deformaţie ale unui beton de înaltă rezistenţă (1) şi a betonului obişnuit (2), a agregatului şi a pietrei de ciment sunt descrise în fig. 2.3 [13]. Piatra de ciment, cu mai puţine discontinuităţi, mai omogenă decât betonul, prezintă o linearitate mai accentuată a curbei, dar deformaţiile, la acelaşi efort, sunt mai mari. La încărcări mici se produce deformaţia elastică corespunzătoare porţiunii lineare a curbei. În beton, cea mai mare parte a defectelor care controlează ruperea (pori, micro şi macrofisuri) este concentrată la interfaţa matrice agregat. Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 10

11 σ (MPa) Agregat Beton 1 Fig. 2.3 Comportarea betonului la rupere. Corelaţii, efort de compresiune deformaţie pentru beton, agregat şi piatra de ciment Beton 2 Piatra de ciment ε t -0,002 0,0 0,002 0,004 0,006 ε l (mm/m) Modulul de elasticitate Betonul supus încărcărilor se deformează instantaneu, în momentul aplicării forţei şi în decursul timpului, sub sarcină constantă şi de lungă durată, prezintă o comportare elasto-plastică, descrisă de curba efort-deformaţie ( - l ). Modulul de elasticitate creşte cu rezistenţa betonului. În fig se observă creşterea pantei odată cu rezistenţa la compresiune statică, ceea ce arată că modulul creşte mai repede în cazul betoanelor de clasă mare de rezistenţă. Modulul de elasticitate depinde, în acelaşi sens, de factorii de influenţă ai rezistenţei mecanice; creşte cu compactitatea matricei, cu densitatea şi proporţia volumică a agregatelor. Premizele importante pentru obţinerea unui beton rigid sunt: matricea cât mai compactă; proporţia volumică importantă de agregat grosier în raport cu volumul pulberilor; granulozitatea în domeniul favorabil, cu un volum intergranular minim. 50 Modulul de elasticitate static, GPa Beton normal, relaţie E-fc, după CEB Rezistenţa la compresiune, MPa Fig Corelaţie între modulul de elasticitate static şi rezistenţa la compresiune Factorii principali de influenţă ai durabilităţii betonului Proprietăţile betonului depind de structura matricei, de caracteristicile agregatelor, precum şi de conlucrarea dintre matrice şi agregat. Betonul prin stuctura sa de material microporos şi microfisurat, permite pătrunderea apei prin capilaritate, difuziune şi permeabilitate. Permeabilitatea determină Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 11

12 uşurinţa relativă cu care betonul devine saturat cu apă sub acţiunea unui gradient de presiune şi, de aceea, are un rol decisiv asupra durabilităţii [13]. Factorii intrinseci care controlează durabilitatea sunt: permeabilitatea betonului ; structura, compoziţia oxidică şi mineralogică a matricei ; structura petrografică a agregatului de care depinde stabilitatea chimică în raport cu alcaliile din ciment; conlucrarea matrice-agregat. CAPITOLUL 3 CONDIȚII EXPERIMENTALE. PROCEDURI, METODE DE ÎNCERCARE ȘI APARATURĂ 3.1 Metode de măsurare a lucrabilității BAC Betonul autocompactant este un beton special prin caracteristicile în stare proaspătă care îi stabilesc consistenţă şi îl diferenţiază de betonul convenţional (vibrat). Prin urmare, în lucrare este accentuată descrierea proprietăţilor reologice ale BAC proaspăt şi a metodelor de măsurare Aparatura și descrierea încercărilor pentru metodele de măsurare a lucrabilității sunt prezentate în ANEXA 1 și sunt enumerate, astfel : Testul de curgere sau răspândire din tasare Acest test este efectuat pentru a aprecia capacitatea de curgere pe orizontală a BAC, în absenţa obstacolelor Testul de curgere cu pâlnia în V şi testul cu pâlnia V la T5 minute Pâlnia în formă de V este folosită pentru a determina capacitatea de umplere şi vâscozitatea BAC, cu un conţinut de agregate cu dimensiunea maximă de 20 mm Testul cu cutia în formă de L Acest test evaluează capacitatea de curgere a BAC şi capacitatea de trecere a BAC printre barele matelice ale armăturii. 3.2 Etapele desfășurării determinărilor realizate în cadrul laboratorului ICECON TEST Pentru verificarea caracteristicilor lucrabilității BAC s-au realizat experimentări în laboratorul ICECON TEST în cadrul lucrării de cercetare Soluţie inovativă de optimizare a microstructurii compoziţiei BAC pentru realizarea performantă a elementelor prefabricate din beton - SICOBET, Programul Materiale noi, micro şi nanotehnologii MATNANTECH-CEEX -Proiect C 96/2006 [14]. Pentru această lucrare de cercetare, autoarea a fost responsabil de proiect din partea ICECON S.A. 3.3 Sinteza metodelor de încercare a rezistenței mecanice a BAC [13]. Încercarea betonului asupra rezistenţelor mecanice este în conformitate cu normele standard. CAPITOLUL 4 STABILIREA COMPOZIȚIEI BETONULUI AUTOCOMPACTANT 4.1 Proiectarea compoziției BAC. Modele de proiectare a compoziției BAC BAC are abilitatea de a curge la un nivel virtual uniform, sub acţiunea forţei gravitaţionale, fără segregare, timp în care, se elimină aerul şi umple complet cofrajul şi spaţiile dintre armaturi. Proiectarea amestecului este o etapă decisivă pentu producerea BAC. Metodele actuale au la baza experiența japoneză în domeniu Okamura, H. [36, 37]. Conform SCC Brite Euram Gudelines Task 9 end product, 2002 [54], sunt recomandate două procede de proiectare a compoziţiei BAC, şi anume: a) Metoda bazată pe calculul volumului minim de pastă, în corelaţie cu cerinţele elementului de beton, referitoare la clasa de rezistenţă, durabilitate, densitatea armăturii. Această metodă include modelarea caracteristicilor reologice ale pastei, mortarului şi betonului. b) Metoda volumelor absolute şi a volumului minim de goluri în mortar (constituent al BAC) şi beton. Cele mai multe metode (ghidurile EU preiau principiul lui Okamura) arată următoarele secvenţe: a) stabilirea volumului de aer antrenat (în medie, 2%) dacă nu sunt cerinţe suplimentare referitoare la clasa de rezistenţă la gelivitate. Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 12

13 b) determinarea volumului de agregat grosier implica cunoaşterea parametrilor : Dmax agregat şi tipul de agregat - natural sau concasat. Se precizează că volumul de agregat natural utilizat poate fi mai mare decât cel concasat. Se încearcă un volum de agregat grosier de 50-60% din densitatea sa în grămadă îndesată. c) determinarea conţinutului de nisip (cu particule mai mari de 0,125 mm şi sub 4 mm). Se consideră că nisipul este definit de densitatea sa în grămadă îndesată. Volumul optim de nisip în mortar este în domeniul %, în funcţie de proprietăţile pastei. d) proiectarea compoziţiei pastei se realizează pe principiul determinării raportului apă/pulberi pentru punctul de curgere zero βp. Acesta este raportul A/P pentru valoarea zero a răspândirii relative. Se prepară paste cu proporţie aleasă între ciment şi filer. Se încearcă răspândirea cu testul de tasare (conul mic) pentru diferite rapoarte Apa/pulberi de ex. 1,1; 1,2, 1,3 şi 1,4. Se reprezintă rezultatele grafic şi prin extrapolare se afla βp. e) determinarea raportului optim apă/pulberi şi a dozajului de aditiv superplastifiant în mortar se realizează pe baza determinărilor de tasare - conul mic şi de curgere cu pâlnia pentru mortar (de dimensiuni standard). Mortarele sunt realizate la diferite rapoarte apă/pulberi în domeniul [0,8...0,9] x βp şi diferite dozaje de superplastifiant. Superplastifiantul este determinat de reologia pastei. f) finalizarea proprietăţilor prin încercări cu metode standardizate (determinarea raportului optim între volumul de apă şi volumul de pulberi, A/P, deteminarea volumului de pastă, calculul volumului de agregat, a rapoartelor Vnisip/Vmortar şi Vagregat grosier/vbeton). 4.2 Metoda de proiectare aplicată experimental pentru stabilirea compoziţiei betonului autocompactant. [14] Procedură de calcul pentru BAC clasa C30/37 cu caracteristici specificate de lucrabilitate [13]. Cerinţe: clasa de rezistenţă: C30/37; clasa de durabilitate: nespecificată; clase de lucrabilitate: abilitatea de curgere dată de clasa de răspândire din tasare = SF2; vâscozitatea dată de T 500 = VS2; abilitatea de trecere prin barele armăturii test cutie L = PL3; stabil, fără tendinţa de segregare. Determinarea caracteristicilor compoziţionale ale BAC se realizează secvenţial. Se prezintă o procedură de proiectare secvenţiala în care se corelează metoda de calcul pe baza caracteristicilor de curgere ale pastei, cu metoda pe baza volumului minim de goluri intergranular [13]. Etapa I: selectarea materialelor şi determinarea caracteristicilor; Etapa II- calculul volumului de pulberi ; Etapa III : Calculul volumului de pastă ; Etapa IV Calculul volumului de agregat ; Etapa V: calculul raportului nisip/agregat grosier ; Etapa VI. Stabilirea granulozităţii agregatului ; Etapa VII. Corectarea volumului de pulberi în funcţie de volumul de nisip - fracția sub 0,125 mm ; Etapa VIII Recalcularea cantităţii de apă necesare şi a volumului real de pastă. Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 13

14 CAPITOLUL 5 PERFORMANȚELE BETONULUI AUTOCOMPACTANT 5.1 Compoziţii de beton autocompactant realizate experimental (compoziţii de bază) A) Componenţii principali ai betoanelor realizate au fost cimenturi Portland, filere minerale, agregate naturale grele şi aditivi superplastifianți puternic reducători de apă. Cimenturile utilizate preponderent au fost CEM I 42,5 R şi 52,5R, cu caracteristici conforme cu SR EN 197-1:2011 [55]. Compatibilitatea ciment-superplastifiant, se referă la stabilirea corelaţiei dintre micşorarea vâscozităţii reale sau convenţionale a pastei de consistenţă normală în funcţie de cantitatea de aditiv. Vâscozitatea pastei este influenţată de compoziţia cimentului (conţinutul de C 3 A, sulfaţi, alcalii) şi de suprafaţa specifică. Un aditiv SP este compatibil cu cimentul dacă are o contribuţie semnificativă la prelungirea duratei de menţinere constantă a lucrabilităţii iniţiale a betonului. Timpul de menţinere constantă a lucrabilităţii se determină experimental. Caracteristicile agregatului Compoziţiile orientative de BAC au fost optimizate în fig treceri, % Granulozitate agregate cu Dmax 16mm, pentru BAC AN -SR 13510:2006 curba: 1- defavorabila; 2 -utilizabila; 3-favorabila mm BAC-curba 1 BAC-curba 2 AN SR 13510:2006 AN SR 13510:2006 AN SR 13510:2006 Latura sita, mm Fig. 5.5 Proiectarea amestecului de BAC. Optimizarea distribuţiei granulometrice B) Prepararea BAC S-au realizat din fiecare compoziție 25 L de BAC în malaxor de laborator. Obținerea BAC a urmat schema secvențială privind ordinea de introducere a componenților. Secvența I - dozare agregate malaxare 1 minut Secvența II - dozare apă -2/3 din total malaxare 2 minute Secvența III - repaos malaxare 2 minute Secvența IV - pornire malaxor și dozare pulberi ciment + filere (adaosuri)-în cca 30 sec. Secvența V- dozare aditiv SP + restul de apă, 1/3 din total în cca 30 sec Secvența VI - malaxare pentru omogenizare amestec BAC min Secvența VII repaus 2 minute Secvența VIII malaxare finală 2 min. Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 14

15 C) Încercări asupra BAC proaspăt Betonul obţinut a fost încercat aupra caracteristicilor de lucrabilitate care îl definesc ca BAC, aplicând metodele de încercare conform Ghidul European pentru BAC, mai, S-au făcut încercări asupra caracteristicilor cheie pentru BAC, astfel: - fluiditate (consistenţă) prin determinarea răspândirii din tasare; - vâscozitate (viteza de curgere) măsurată de T500; - abilitate de trecere prin barele de armătură- test cutie L; - rezistența la segregare exprimată prin examinarea turtei de răspândire (separarea agregat în mijlocul turtei la segregare puternică, separare halou de pastă la segregare mai redusă, fără grămadă de agregat, fără halou de pastă, cu o dispersie omogenă a agregatului şi pastei denotă stabilitate şi coezivitate a betonului). Epruvete După efectuarea încercărilor s-au turnat epruvete cubice pentru încercările de densitate şi rezistenţă mecanică. Păstrarea şi încercarea s-au efectuat în conformitate cu SR :2009 [75]. D) Încercări asupra BAC întărit Probele de BAC au fost încercate pentru măsurarea caracteristicilor: densitatea aparentă; rezistențele mecanice, referitoare la rezistenţa la compresiune la 48 ore, 28, 56, 90 şi 180 zile ; rezistența la tracţiune din despicare la 28 de zile ; s-au determinat rezistențele medii la compresiune, f cm2 şi f cm28, raportul f cm2 /f cm28, pentru evaluarea vitezei de întărire, ca parametru esenţial cerut BAC pentru prefabricat ; s-a studiat evoluţia rezistențelor mecanice în corelaţie cu factorii compoziţionali de referinţă ai BAC dozaj ciment, tip şi cantitate de adaos, volum pulberi, rapoarte A/C şi Volum apa/volum pulberi, volum pastă, volum agregat, raport nisip/agregat grosier, curba granulometrică a agregatului total. 5.2 Etapele tehnologice stabilite în cadrul lucrării pentru producerea BAC Etapele şi operațiile tehnologice stabilite în cadrul lucrării pentru producerea BAC respectă procedurile de proiectare, producție secvențială și testare prezentate în capitolele anterioare. 5.3 Corelaţii între caracteristicile compoziţionale şi proprietăţile BAC Recomandări pentru compoziţii definitive BAC cu filer de calcar sau de tuf vulcanic Substituirea filerului de calcar cu tuf vulcanic măcinat sub 0,125 mm, este benefică pentru rezistenţa la segregare a BAC proaspăt şi îndeplinirea cerinţelor pentru clasa de rezistenţă la atac chimic (realizarea unui BAC rezistent la atac chimic). 5.4 Rezistențele mecanice ale BAC și BV în medii diferite de expunere Rezistența la compresiune nu este afectată negativ de mediul coroziv ; dimpotrivă, s-au înregistrat creșteri. Rezistenţa la încovoiere a prismelor păstrate în soluţie agresivă, nu scade în timp, aspect ce poate fi argumentat şi prin posibilitatea micşorării fisurilor de expansiune la precipitarea de hidrocompuşi nou formaţi prin hidratarea Ca(OH) 2. Rezistenţa la despicare a BAC a fost cel mai sensibil parametru la măsurarea influenţei mediului de expunere. Rezistența la carbonatare BAC a avut o rezistență la decarbonatare mai bună (sub 1 mm) decât BV (1,4 mm) ca urmare a compactității mai mari. Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 15

16 CAPITOLUL 6 CONSIDERAȚII PRIVIND PROCESELE ȘI ECHIPAMENTELE TEHNOLOGICE PENTRU PRODUCEREA BETONULUI AUTOCOMPACTANT 6.1 Procesul malaxării materialelor Cerinţe actuale privind maşinile pentru prepararea amestecurilor Următoarele cerinţe trebuie să fie satisfăcute de procesul de malaxare: repartizarea uniformă a granulaţiilor între ele; repartizarea uniformă a lianţilor şi a apei; repartizarea ireproşabilă din punct de vedere cantitativ a celor mai mici adaosuri; intrarea în acţiune totală a celor mai fine particule de liant; împiedicarea formării de cuiburi şi cocoloaşe; împiedicarea sfărâmării agregatelor, pentru a nu modifica compoziţia granulometrică iniţială Procedee de malaxare a materialelor şi clasificarea utilajelor Malaxoarele pot fi clasificate, în principal, după metoda de malaxare a componenţilor sau continuitatea procesului de malaxare. După metoda de amestecare a componenţilor, malaxoarele pot fi cu amestecare prin cădere liberă, cu amestecare forţată, cu amestecare combinată, vibratoare şi turbulenţe. Factorii determinanţi pentru calitatea malaxării sunt următorii: viteza de amestecare, forma şi dispunerea paletelor, configuraţia geometrică a tobei, gradul de umplere, durata de amestecare. 6.2 Specificaţii tehnice pentru malaxoarele de beton Figurile (anexa 1) definesc structura şi caracteristicile dimensionale ale malaxoarelor pentru beton. 6.3 Evaluarea performanțelor tehnologice ale echipamentelor de preparare a BAC Introducere Rezultatele sunt sensibil influenţate de execuţia corectă a fiecărei operaţii din fluxul tehnologic de producere BAC. Cerinţele de calitate pentru materiale, echipamente, maşini şi utilaje de preparare, transport şi punere în operă a betoanelor sunt elaborate pe baza prevederilor cuprinse în legile şi documentele normative specifice din ţară, cele europene şi internaţionale Criterii de evaluare a malaxoarelor Se verifică integritatea structurală. Structura oricărui malaxor trebuie să conţină următoarele componente: camera de malaxare (tobă, cuvă sau jgheab), rotor cu lame sau palete de amestecare, dispozitive de direcţie şi rotaţie, dispozitive de încărcare şi descărcare. Acestea trebuie să fie verificate dacă corespund cu specificaţiile producătorului. Se verifică dacă numărul de rotaţii pe minut a tobei sau a dispozitivelor de amestecat este conform cu specificaţiile producătorului. Încercări de performanţă ale procesului de malaxare Eficienţa malaxării este determinată de uniformitatea amestecului de beton şi de rezistenţa la compresiune a cuburilor sau a cilindrilor din beton, aceste eşantioane fiind prelevate după terminarea procesului de malaxare. Determinarea uniformităţii amestecului de beton include următoarele tipuri de determinări pentru diferite probe prelevate: conţinut de aer, conţinut de agregate pe unitatea de volum, conţinut de mortar pe unitatea de volum, consistenţă (tasare) Concluzii a) Determinarea eficienţei de malaxare Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 16

17 Cantitatea componentelor utilizate uzual corespunde unei capacităţi nominale a malaxorului cu amestecare discontinuă şi a productivităţii nominale pentru malaxoarele cu amestecare continuă conform specificaţiilor producătorului. Procedura prezentată permite, de asemenea, determinarea eficienţei de malaxare. b) Optimizarea duratei de malaxare Rezultatele încercărilor în funcţie de durata de malaxare v = f(t) sunt reprezentate în sistemul de coordonate şi curba este trasată prin extrapolare Instalații pentru prepararea centralizată a betoanelor Materialele procesate sunt: agregate minerale, ciment, adaosuri pulverulente (filer), apă și aditivi. Malaxarea (amestecarea) reprezintă procesul tehnologic în urma căruia trebuie să se obțină o distribuție omogenă a componentelor. Malaxarea betonului este realizată de echipamente specializate (malaxoare) de diverse forme gometrice şi care constau, în principal, dintr-un sistem de punere în mişcare a amestecului (tobă rotativă, rotor cu palete). Aceste echipamente au fost prezentate anterior (6.1, 6.2, 6.3) Centrale pentru prepararea betonului Centrala de beton trebuie să asigure recepţia şi gestionarea materialelor componente, prepararea betoanelor conform reţetelor stabilite, dirijarea transportului de beton către beneficiari, garantarea şi certificarea calităţii betonului livrat Clasificarea centralelor de beton După gradul de mobilitate la transport şi montare-demontare avem centrale mobile, centrale semimobile și centrale fixe. După schema tehnologică de organizare avem centrale într-o treaptă, prezentate în ANEXA 3 - A.3.1, (fig. A.3.1, A.3.2) și centrale în două trepte, prezentate în ANEXA 3-A.3.1 (fig. A.3.3, A.3.4) Echipamente pentru depozitarea materialelor componente (ANEXA 3-A.3.2, fig. A.3.5 A.3.10) Agregatele minerale pentru prepararea betoanelor trebuie depozitate astfel încât să fie îndeplinte următoarele cerinţe: evitarea contaminării cu alte materiale; evitarea amestecării sorturilor prin utilizarea unor silozuri de tip turn, amplasate în paralel, prevăzute cu pereţi despărţitori, utilizarea unor instalaţii în formă de stea, cu compartimente la nivelul solului pentru fiecare sort în parte (sistem de depozitare în padocuri), utilizarea unor buncăre de buzunar, montate în serie, alimentate cu agregate pe la partea superioară, cu ajutorul încărcătoarelor frontale cu cupa sau benzilor transportoare; depozitarea la suprafaţa solului trebuie să se facă numai pe platforme laterale, prevăzute cu pantă de scurgere şi rigole pentru evacuarea apei pluviale. Capacitatea depozitului trebuie să asigure o rezervă de agregate pentru asigurarea continuităţii producţiei, iar alimentarea acestuia trebuie efectuată ritmic. Cimentul se depozitează numai după recepţionarea cantitativă şi calitativă conform prevederilor codului de practică CP 012-1:2007- Cod de practică pentru producerea betonului. Depozitarea cimentului în vrac, în celule de tip siloz metalic, în care nu au fost depozitate anterior alte materiale. Trebuie marcat vizibil tipul de ciment. Adaosurile (cenuşă, zgură, praf de silice, filere) se depozitează în recipente sau cuve, prevăzute uneori cu sisteme de amestecare pentru menţinerea proprietăţilor fizico-chimice sau în silozuri prevăzute cu conducta metalică şi filtru cu saci pentru încărcare pneumatică, cu indicatoare de nivel, precum şi dispozitive pneumatice de spargere a bolţilor, pentru asigurarea unei descărcări cu debit constant. Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 17

18 Echipamente pentru dozarea materialelor componente (ANEXA 3-A.3.3, fig. A.3.11-A.3.17) Dozarea componentelor constă, în principal, în reproducerea în condiţii reale de preparare a proporţiilor cantitative stabilite în laborator, cu erori cât mai mici posibile. Procesul de dozare influenţează direct calitatea betonului preparat, în ceea ce priveşte consistența, clasa şi densitatea. Abaterile admise de Codul de practică CP-012:2007 sunt următoarele: agregate minerale: ± 3 %; ciment: ± 3 %; apă: ± 3 % (se corectează în funcţie de umiditatea agregatelor minerale); adaosuri: ± 3 %; aditivi: ± 5 %. Dozatoare de aditivi Având în vedere că aditivii au diferite compoziţii şi, ca urmare, diferite densităţti este necesar ca soluţia tehnică utilizată pentru etalonare şi dozare efectivă să ţină cont de acest lucru. Pe de altă parte, este mult mai eficientă dozarea aditivului în apă, înaintea introducerii ei în malaxor, deoarece în acest mod aditivul se poate dispersa mai bine în întreaga masă a betonului. Funcţie de modul de dozare al aditivului, dozatoarele se pot clasifica în două grupe: gravimetrice și volumetrice Instalația de automatizare Instalaţia de automatizare a unei centrale de beton trebuie să asigure urmărirea automată a nivelului materialelor din depozitele de consum (agregate, ciment şi aditivi) şi realimentarea acestora din depozitele de rezervă, dozarea automată cu mare precizie a componentelor, corecţia automată a dozei de apă în funcţie de umiditatea naturală a agregatelor, cu asigurarea fidelă a raportului apa/ciment, programarea automată a reţetelor pentru betoane, cu luarea în considerare a domeniului de variaţie a caracteristicilor componentelor (curba granulometrică a agregatelor, numărul de sorturi, marca cimentului etc.), posibilitatea de reprogramare în cazul modificării procesului tehnologic (variabile programabile sunt: timpul de malaxare, ordinea de introducere a componentelor şi repetarea unei reţete), emiterea unui buletin de livrare care să conţine: marca betonului, cantitatea de beton livrată, cantităţile de componente consumate, data şi ora de livrare, beneficiarul, mijlocul de transport, înregistrarea consumului lunar, însumat pe componente, semnalizarea şi blocarea sistemului în caz de avarie Tehnologii tip de preparare a BAC Pentru a produce un BAC de calitate, o centrală de beton trebuie să dispună de: depozite amenajate care să asigure menţinerea calităţii materialelor componente, laborator dotat corespunzător pentru efectuarea cel puţin a următoarelor încercări: determinări pe ciment: a stării de conservare, a începutului şi sfârşitului prizei şi constantei de volum; determinări pe agregate: a umidităţii, granulozităţii şi părții levigabile; deteminări pe BAC proaspăt: a consistenței, densităţii aparente şi temperaturii; determinări pe BAC întărit: marca betonului (rezistenţa la compresiune). Un sortiment de BAC preparat se caracterizează prin: marcă, consistență, dimensiune maximă a agregatelor, tipul de ciment utilizat, dozajul de ciment minim garantat, tipul aditivului utilizat şi destinaţia. La centralele automatizate, toate aceste caracteristici sunt înscrise de calculatorul de proces în buletinul de livrare a BAC. 6.5 Echipamente pentru transportul și punerea în lucrare a BAC La transportul și punerea în operă a BAC nu sunt cerințe speciale față de cele pentru betonul vibrat. Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 18

19 Astfel, sunt prezentate mai jos echipamente pentru transportul și punerea în lucrare a BAC, așa cum sunt utilizate ele în mod conventional, astăzi Transportul BAC [43] Autobetonierele ocupă un loc important în grupa maşinilor pentru lucrări de beton, realizând legătura între procesul de preparare şi procesul de punere în operă a betonului, contribuind la executarea unor construcţii de calitate ridicată Punerea în lucrare a BAC [45, 46] La executarea lucrărilor de construcții, care presupun un volum relativ mare de BAC turnat sau când accesul pentru benele distribuitoare este dificil, se recurge la metoda turnării continue, cu pompa de beton. În prezent au căpătat o largă utilizare autopompele de beton, care alimentate de autobetoniere, transportă betonul la locul de turnare cu ajutorul braţului distribuitor, format din 3-5 tronsoane articulate. Pompa de beton nu trebuie să afecteze compoziţia şi proprietăţile betonului. În acest scop se impune şi cerinţa ca betonul să fie pompabil şi pentru aceasta trebuie să îndeplinească mai multe condiţii: dozajul de ciment şi de agregate fine trebuie să fie suficient de mare; dimensiunea maximă a agregatelor nu trebuie să depăşească o treime din diametrul interior al conductei; betonul trebuie să fie plastic pentru a se asigura formarea unei pelicule de pastă de ciment pe pereţii interiori ai conductei în vederea reducerii rezistenţelor la deplasarea betonului prin conducte şi a reducerii uzurii conductelor. Aceste condiții sunt îndeplinite cu prisosință de BAC. CAPITOLUL 7 CONSIDERAȚII PRIVIND TEHNOLOGIILE DE PREPARARE ȘI PUNERE ÎN OPERĂ A BETONULUI AUTOCOMPACTANT 7.1 Tehnologia de producere și punere în lucrare a betonului autocompactant Etapele principale obligatorii ale procesului tehnologic complex al producerii și utilizării BAC sunt următoarele: Stabilirea compoziției BAC Stabilirea compoziției BAC se face pe baza normativelor (The European Guidelines for Self- Compacting Concrete Specification, Production and Use), ținând cont de cerințele specificate în proiect: clasa BAC; clasa de expunere; caracteristicile BAC obținut; gradul de omogenitate dorit ; gradul de impermeabilitate dorit; forma și dimensiunea minimă în care va fi turnat BAC; agregatul utilizat; consistența dorită ; modul de transport; modul de punere în operă; tipul de aditiv utilizat; Prepararea BAC Se face cu betoniere cu amestec prin cădere liberă a componenților sau malaxoare cu amestec forțat. Transportul BAC De la stația de preparare la locul turnării se face cu mijloace adecvate, pe distanțe cât mai scurte, astfel încât să nu se producă segregări sau pierderi de lapte de ciment. Turnarea BAC Turnarea și compactarea BAC trebuie să se efectueze înainte de începerea prizei. Înălțimea de cădere liberă nu trebuie să fie mai mare de 1,50 m, pentru a se evita segregarea. Turnarea unui element trebuie să fie continuă pentru a evita formarea rosturilor de lucru. Se iau măsuri pentru a se evita deformarea sau deplasarea armăturilor și a cofrajelor. Betonarea elementelor masive se va face în straturi de cm grosime. Tratarea BAC după turnare Nu necesită tratamente termice speciale. Decofrarea BAC Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 19

20 Se execută numai dupa ce BAC capătă rezistențele mecanice necesare pentru a putea suporta greutatea proprie și încărcările ce apar în timpul execuției lucrărilor Studiu de caz implementarea tehnologiei de preparare și punere în operă a BAC la producătorul de elemente prefabricate EUROPREFABRICATE Târgoviște FIȘĂ TEHNOLOGICĂ DE PRODUS (conform cerințelor beneficiarului) PRODUSUL : Beton autocompactant pentru elemente prefabricate, clasă de rezistență C40/50, Cod produs: BAC 40/50 - Probe de BAC turnate la EUROPREFABRICATE Târgoviște Poziție pe piață: BAC este cel mai nou și performant tip de beton, cu o pondere din ce în ce mai mare pe piața produselor de construcții. Determinarea caracteristicilor compoziţionale ale BAC se realizează secvenţial, conform cap 4, 4.2. Se evaluează prin turnări de probă în laborator performanţele compoziţiei proiectate şi se ajustează/corectează compoziţia pastei (dacă este cazul). Tabel 7.1 Compoziţia proiectată Compoziţia proiectată: BAC 40/50 turnare CIMENT 410 kg/m 3 Filer calcar 95 kg/m 3 Nisip (0-4) 920 kg Ag.grosier (4-8) 230 kg Ag.grosier (8-16) 493 kg Aditiv 6,31 kg 1,25% Pulbere 1,57% Ciment GLEMIUN Apă 192,5 l/m 3 A/P=0,381 A/C=0,47 Rezultate la 15 minute -răspândire SF=770 mm -T500 = 3 s -vâscozitate VF=12,5 s Rezultate la 45 minute -răspândire SF=740 mm -T500 = 4,2 s -vâscozitate VF=15,5 s -abilitate de trecere PL=0,88 -fără tendinţă de segregare -fără halou de pastă -fără grămadă centrală de agregate Rezistenţe pentru BAC întărit: f cm12h = N/mm 2 f cm24h = 49,87 N/mm 2 f cm72h = 60,9 N/mm 2 CONCLUZII: BAC FOARTE BUN, economic, care se încadrează în cerințele inițiale impuse. Rezistenţe iniţiale mari, ce permit transferul la 1 zi. Rezistenţe finale foarte mari (practic peste clasa C40/50, având în vedere ca la 3 zile s-a depășit rezistența clasei min 50 N/mm 2 ). Capacitate de răspândire şi umplere foarte bună (SF 700 mm). Compoziţia cea mai fluidă (VF=5,5 s) corespunzător clasei VF 1. Nu necesită corecţii esenţiale. Se poate studia varianta cu cantitate de aditiv reduse de la 1,25 % 1,20 % din masa de pulbere. Suprafeţele după decofrare arată impecabil Încercări asupra caracteristicilor BAC (lucrabilitate şi robusteţe) Rezultatele încercărilor necesare asupra caracteristicilor BAC în stare proaspătă sunt prezentate în tabelul Concluzii privind tehnologia şi operaţiile tehnologice de producere a betonului autocompactant Utilaje recomandate pentru prepararea betonului autocompactant În baza analizelor teoretice şi experimentale, a posibilităţilor şi oportunităţilor utilizării utilajelor existente la ora actuală, pentru tehnologia de preparare a BAC s-a propus utilizarea utilajelor Cătălina Elena ŞTEFANCU, Ing. 20