Ghid de proiectare pentru controlul fisurării elementelor masive şi pereńilor structurali de beton armat datorită contracńiei împiedicate

Transcript

1 CENTRUL DE CERCETARE ŞTIINłIFICĂ, TRANSFER TEHNOLOGIC ŞI IMPLEMENTARE INVENłII Ghid de proiectare pentru controlul fisurării elementelor masive şi pereńilor structurali de beton armat datorită contracńiei împiedicate - Draft redactarea I-a - Beneficiar: MDRT Contract nr. 7/..9 - Septembrie -

2 CUPRINS REFERINłE NORMATIVE SIMBOLURI UTILIZATE SCOP 6 DOMENIU DE APLICARE 6 MECANISMELE DE CONTRACłIE LIBERĂ A BETONULUI 6. ContracŃia termică 7. ContracŃia chimică 8. ContracŃia autogenă 8. ContracŃia la uscare 9.5 ContracŃia plastică.6 ContracŃia din tasarea agregatelor.7 ContracŃia din carbonatare FACTORII CARE INFLUENłEAZĂ CONTRACłIA LIBERĂ A BETONULUI. Cimentul. ConŃinutul de apă. Agregatele 5. Raportul între volumul elementului şi suprafańa expusă 5.5 Umiditatea relativă a aerului 8.6 Tratamentul 8.7 Timpul 8.8 Proiectarea amestecului de beton 9.8. Elaborarea specificańiei 9.8. Proiectarea reńetelor amestecului de beton (metoda volumului absolut) AplicaŃia 5 5 MODELE DE CALCUL PENTRU DEFORMAłIILE ÎN TIMP ALE BETONULUI 9 5. Calculul evoluńiei temperaturii în masa betonului AplicaŃia 5. Calculul deformańiilor din contracńia liberă a betonului 6 5. Calculul deformańiilor de curgere lentă a betonului 7 5. AplicaŃia 8 6 CONTROLUL FISURILOR DATORATE EFORTURILOR SECUNDARE DIN CONTRACłIA ÎMPIEDICATĂ 9 6. Mecanismul de fisurare 6. Controlul stărilor de eforturi secundare şi a fisurării 6. Metodologie de estimare şi control a efectelor contracńiei în activitatea de proiectare 6.. AplicaŃia 6. Metodologie de evaluare a efectelor contracńiei în activitatea de evaluare 7

3 REFERINłE NORMATIVE SR EN 99: Eurocod: Bazele proiectării structurilor SR EN 99:/NA:6 Eurocod: Bazele proiectării structurilor. Anexa nańională SR EN 99--: Eurocod : AcŃiuni asupra structurilor. Partea -: AcŃiuni generale. GreutăŃi specifice, greutăńi proprii, încărcări utile pentru clădiri SR EN 99--:/NA:6 Eurocod : AcŃiuni asupra structurilor. Partea -: AcŃiuni generale. GreutăŃi specifice, greutăńi proprii, încărcări utile pentru clădiri. Anexa nańională SR EN 99--5: Eurocod : AcŃiuni asupra structurilor. Partea -5: AcŃiuni generale. AcŃiuni termice SR EN 99--5:/NA:8 Eurocod : AcŃiuni asupra structurilor. Partea -5: AcŃiuni generale. AcŃiuni termice. Anexa nańională SR EN 99--: Eurocod : Proiectarea structurilor de beton. Partea -: Reguli generale şi reguli pentru clădiri SR EN 99--:/NB:8 Eurocod : Proiectarea structurilor de beton. Partea -: Reguli generale şi reguli pentru clădiri. Anexa nańională SR EN 997-: Eurocod 7: Proiectarea geotehnică. Partea : Reguli generale SR EN 997-:/NB:8 Eurocod 7: Proiectarea geotehnică. Partea : Reguli generale. Anexa nańională SR EN 998-5: Eurocod 8: Proiectarea structurilor pentru rezistenńa la cutremur. Partea 5: FundaŃii, structuri de susńinere şi aspecte geotehnice SR EN 998-5:/NA:7 Eurocod 8: Proiectarea structurilor pentru rezistenńa la cutremur. Partea 5: FundaŃii, structuri de susńinere şi aspecte geotehnice. Anexa nańională SR EN 97-:/A:7 Ciment. Partea : CompoziŃie, specificańii şi criterii de conformitate ale cimenturilor uzuale SR EN 6:+A:8 Agregate pentru beton SR EN 6-:/A:5 Beton. Partea : SpecificaŃie, performanńă, producńie şi conformitate NE /-7 Cod de practică pentru producerea betonului NE Cod de practică pentru executarea lucrărilor din beton, beton armat şi beton precomprimat SR 89:997. InstalaŃii de încălzire. Numărul anual de grade-zile SR InstalaŃii de încălzire. Necesarul de căldură. PrescripŃii de calcul ASTM C6-6 Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates ACI 7.R-7 - Report on Thermal and Volume Change Effects on Cracking of Mass Concrete GD-

4 SIMBOLURI UTILIZATE Caractere latine mari A c - aria secńiunii transversale a elementului de beton A bh (h) - aria necesară a barelor de armătură la nivelul h dispuse pentru controlul fisurării A bh,eff (h) - aria efectivă a barelor de armătură la nivelul h dispuse pentru controlul fisurării B - grosimea elementului de beton D max - dimensiunea nominală maximă a agregatului grosier E cm - modulul de elasticitate secant al betonului la 8 de zile E cf - modulul de elasticitate secant al betonului din fundańia elementului la 8 de zile E cm - modulul de elasticitate secant al betonului la 7 zile E cm (t) - modulul de elasticitate secant la vârsta t a betonului E cm,eff (t) - modulul de elasticitate secant efectiv la vârsta t a betonului E s - modulul de elasticitate a armăturilor din ońel H - înălńimea elementului de beton K i R ( t) - gradul de constrângere a deformańiei libere de contracńie la baza elementului corespunzător secvenńei i de fisurare şi vârstei t a betonului K i R ( t, h) - gradul de constrângere a deformańiei libere de contracńie la înălńimea h de la baza elementului corespunzător secvenńei i de fisurare şi vârstei t a betonului L - lungimea elementului de beton L i - lungimea segmentului unui element de beton rezultată în urma redistribuirii constrângerii la baza elementului în secvenńa de fisurare i- RH - umiditatea relativă a mediului exprimată în procente RH - umiditatea absolută în procente ( %) S - suprafańa elementului de beton în contact cu aerul T a - temperatura medie a aerului pe durata de o săptămână de la punerea în operă a betonului T amin - temperatura minimă a aerului pe durata de o săptămână de la punerea în operă a betonului T afmin - temperatura minimă pe întreaga durată de serviciu a structurii T c - temperatura betonului în momentul punerii în operă T cef - temperatura efectivă a betonului în momentul punerii în operă T cmax - temperatura maximă în masa betonului datorată căldurii de hidratare a cimentului T s - temperatura de referinńă a terenului de fundare V - volumul elementului de beton (V/S) - raportul V/S corectat după turnarea betonului (V/S) f - raportul V/S în serviciu GD-

5 Caractere latine mici c - conńinutul de ciment în amestecul de beton cm - conńinutul echivalent de ciment compozit în amestecul de beton (cm=c+k adaos) d s - distanńa între barele dispuse pentru controlul fisurării d joint - distanńa între rosturile de dilatare f cm - valoarea medie a rezistenńei la compresiune a betonului, determinată pe cilindri la 8 de zile f cm - valoarea medie a rezistenńei la compresiune a betonului, determinată pe cilindri la 7 de zile f cm (t) - valoarea medie a rezistenńei la compresiune a betonului, determinată pe cilindri la vârsta t a betonului f ck - valoarea caracteristică a rezistenńei la compresiune a betonului, determinată pe cilindri la 8 de zile f ck - valoarea caracteristică a rezistenńei la compresiune a betonului, determinată pe cilindri la 7 de zile f cm (t) - valoarea caracteristică a rezistenńei la compresiune a betonului, determinată pe cilindri la vârsta t a betonului f ctk - valoarea caracteristică a rezistenńei la întindere a betonului, determinată la 8 de zile f ctk - valoarea caracteristică a rezistenńei la întindere a betonului, determinată la 7 de zile f ctk (t) - valoarea caracteristică a rezistenńei la îtindere a betonului, determinată la vârsta t a betonului f ctm - valoarea medie a rezistenńei la întindere a betonului, determinată la 8 de zile f ctm - valoarea medie a rezistenńei la întindere a betonului, determinată la 7 de zile f ctm (t) - valoarea medie a rezistenńei la întindere a betonului, determinată la vârsta t a betonului h - înălńimea curentă pe înălńimea elementului în raport cu baza h - dimensiunea nominală a secńiunii transversale a elementului de beton i - indice care marchează o secvenńă curentă în calculul fisurilor k - coeficientului pentru înlocuirea raportului w/c cu w/cm k h - coeficient de corecńie a deformańiei unitare din contracńia la uscare a betonului n - indice care marchează sfârşitul secvenńelor de fisurare s - coeficient de calcul a modulului de elasticitate secant la vârsta t a betonului raportat tipului de ciment ( t, h) s n r - distanńa medie între fisuri la înălńimea h deasupra bazei la vârsta t a betonului s n max ( t, h) r, - distanńa maximă între fisuri la înălńimea h deasupra bazei la vârsta t a betonului t - vârsta betonului exprimată în zile GD-

6 t t s u w n med ( t,h) - vârsta betonului la momentul aplicării primei încărcări - vârsta betonului la începutul contracńiei de uscare exprimată în zile - perimetrul supus uscării a secńiunii transversale de beton k, - deschiderea medie a fisurilor la înălńimea h deasupra bazei la vârsta t a betonului w - conńinutul de apă în amestecul de beton w max - valoarea limită a deschiderii fisurilor w/c - raportul apă/ciment Caractere greceşti mari T cmax T cmax T cfmax Q - scăderea maximă a temperaturii în masa betonului la vârsta t a betonului - scăderea maximă a temperaturii în masa betonului timp de o săptămână de la punerea în operă - scăderea maximă a temperaturii în masa betonului pe întrega durată de serviciu - procentul schimbului de căldură între beton şi mediu la punerea în operă Caractere greceşti mari α α α α ds α ds α T β(f cm ) β(t ) β as (t) β c (t-t ) β ds (t-t s ) β h ε ca (t) ε ca, ε cc (t,t ) ε cd (t) ε cd, - coeficient de calcul a coeficientului nominal de fluaj/curgere lentă raportat rezistenńei medii la compresiune - coeficient de calcul a coeficientului nominal de fluaj/curgere lentă raportat rezistenńei medii la compresiune - coeficient de calcul a funcńiei care descrie evoluńia în timp a fluajului/curgerii lente raportat rezistenńei medii la compresiune - coeficient de calcul a deformańiei unitare de referinńă a betonului din contracńia la uscare raportat tipului de ciment - coeficient de calcul a deformańiei unitare de referinńă a betonului din contracńia la uscare raportat tipului de ciment - coeficientul de dilatare termică liniară - coeficient de calcul a coeficientului nominal de fluaj/curgere lentă raportat rezistenńei medii la compresiune - coeficient de calcul a coeficientului nominal de fluaj/curgere lentă raportat vârstei betonului la momentul aplicării primei încărcări - funcńia evoluńiei în timp a contracńiei autogene a betonului - funcńia care descrie evoluńia în timp a fluajului/curgerii lente - funcńia evoluńiei în timp a contracńiei la uscare a betonului - coeficient de calcul a funcńiei care descrie evoluńia în timp a fluajului/curgerii lente raportat umidităńii relative a mediului - deformańia unitară datorată contracńiei autogene vârsta t a betonului - deformańia unitară finală de contracńie autogenă a betonului - deformańia unitară de fluaj/curgere lentă la vârsta t a betonului - deformańia unitară datorată contracńiei la uscare vârsta t a betonului - deformańia unitară de referinńă din contracńia la uscare a betonului GD-

7 ε cs (t) ε ct (t) γ c γ c γ c ϕ ϕ(t,t ) ϕ RH - deformańia unitară totală datorată contracńiei la vârsta t a betonului - deformańia unitară datorată contracńiei termice vârsta t a betonului - coeficient de corecńie a variańiei temperaturii betonului pentru tipul de ciment - coeficient de corecńie a variańiei temperaturii betonului pentru cantitatea de ciment - coeficient de corecńie a variańiei temperaturii betonului pentru fineńea de măcinare a cimentului - coeficientul nominal de fluaj/curgere lentă - coeficientul de fluaj/curgere lentă, definind fluajul între timpii t şi t, în raport cu deformańia elastică la 8 de zile - coeficient de calcul a coeficientului nominal de fluaj/curgere lentă raportat umidităńii relative a mediului σ i ct ( t) - efortul unitar de întindere în beton generat de contracńia împiedicată la bază în secvenńa de calcul la fisurare i şi vârsta t a betonului σ s - efortul unitar de întindere asumat pentru barele dispuse pentru controlul fisurilor GD-5

8 SCOP () Proiectarea structurilor de beton armat la Stările Limită de Serviciu este adesea cea mai puńin înńeleasă componentă a proiectării structurilor de beton armat bazată pe performanńă. Comportarea unei structuri sub nivelul de serviciu al încărcărilor depinde în primul rând de proprietăńile betonului, acestea fiind, de regulă, inconsistent cunoscute în etapa de proiectare structurală. Betonul armat se comportă inelastic şi neliniar chiar şi sub nivelul încărcărilor de serviciu. Această comportare complică şi mai mult analizele specifice asigurării performanńelor unui serviciu normal datorită fisurării, participării betonului la preluarea eforturilor de întindere între fisuri, curgerii lente şi contracńiei. () ContracŃia betonului este cea mai delicată problemă de considerat în proiectare. Împiedicarea contracńiei betonului generează stări de eforturi secundare care evoluează în timp, inińiind stări de fisurare care evoluează progresiv, a căror severitate de multe ori nu este acoperită de simpla aplicare a prevederilor constructive prevăzute de codurile de proiectare, rezultând în final structuri cu o durabilitate mai redusă, integritate şi performanńe incerte. () Prezentului ghid furnizează informańiile şi modelele de calcul necesare controlului stărilor de eforturi secundare şi a stărilor de fisurare asociate acestora, generate de împiedicarea contracńiei betonului, în vederea asigurării durabilităńii şi performanńei asumate în proiectare pentru elemente de beton armat de tipul pereńilor structurali şi elementelor masive. Lucrarea se adresează: - inginerilor proiectanńi de structuri; - experńilor tehnici; - producătorilor de beton; - investitorilor, etc. DOMENIU DE APLICARE () Proiectarea şi evaluarea structurilor şi infrastructurilor care înglobează elemente de beton armat şi/sau beton simplu de tipul pereńilor structurali şi elementelor masive. () Elementele masive sunt acele elemente care au un volum de beton şi dimensiuni suficient de mari pentru a necesita măsuri cu privire la căldura generată de hidratarea cimentului. De regulă, acestea sunt elemente cu grosimi de peste.5 m (de exemplu fundańii radier, pereńi ai elevańiilor infrastructurii clădirilor, ziduri de sprijin etc.). MECANISMELE DE CONTRACłIE LIBERĂ A BETONULUI () Betonul este un material complex, care îşi schimbă proprietăńile pe durata de serviciu a unei structuri. Figura. sintetizează tipurile de contracńie pe care le suferă betonul în raport cu evoluńia rigidităńii materialului şi vârsta betonului. Mecanismele producerii contracńiei libere a betonului sunt prezentate sintetic în continuare. () Constrângerile interioare şi exterioare generează stări de eforturi secundare doar la trei tipuri de contracńie: contracńia termică., contracńia autogenă. şi contracńia la uscare.. Astfel, pentru calculul deformańiilor de contracńie liberă a GD-6

9 betonului doar acestea sunt luate în considerare. Mecanismele contracńiei chimice., contracńiei plastice.5, contracńiei din tasarea agregatelor.6 şi contracńiei indusă de carbonatare.7 sunt prezentate cu titlu informativ. fluid Faza betonului tranzińie (plastic) solid ( întărit) Rigiditatea inińializarea rezistenńelor mecanice sfârşit ul prizei limita de lucrabilitate începutul prizei chimică autogenă tasare plastică Timp Contrac Ńia timpurie (< ore) plastică chimică autogenă la uscare ContracŃia de durată la uscare autogenă termică carbonatare Fig.. Tipuri şi etape de contracńie liberă a betonului. ContracŃia termică () Căldura generată de hidratarea cimentului Portland la vârste timpurii ale betonului conduce la o temperatură generală mare a elementului şi o dilatare a acestuia (Figura..a), fenomen cunoscut sub denumirea de expansiune termică. Dilatarea betonului însă se poate produce şi pe durata de exploatare a unei structuri, ca urmare a fluctuańiei temperaturii mediului înconjurător. În consecinńă, la răcire betonul suferă o reducere de volum, denumită contracńie termică. () Dilatarea termică a betonului ridică probleme când creşterea de temperatură în masa betonului este prea severă şi/sau se produc gradienńi interiori de temperatură semnificativi în masa betonului (Figura..b, c). T protecńie Temperatura betonului încălzire răcire T aer T aer T cmin T cmax b. gradienńi interiori de temperatur ă la elemente cu o fa Ńă protejată Vârsta betonului a. evoluńia temperaturii medii în beton datorită căldurii generat ă de hidratarea cimentului T aer Tcmin T cmax c. gradienńi interiori de temperatur ă la elemente cu ambele feńe expuse Fig.. DistribuŃia temperaturii generată de hidratarea cimentului GD-7

10 (5) Creşterea temperaturii betonului după punerea în operă are loc de regulă în primele ore. La elementele masive temperaturi maximă se poate atinge şi după de ore. Răcirea betonului, care generează şi contracńia, prezintă o evoluńie rapidă similară, dar continuă până în anotimpul rece. (6) Valoarea coeficientul de dilatańie termică liniară depinde de proprietăńile specifice fiecărui amestec de beton. La vârste timpurii, coeficientul de dilatańie termică liniară are valori de / C şi scade foarte rapid pe măsură ce betonul câştigă în rezistenńă. De regulă, după de ore se înregistrează o plafonare a valorii acestuia la circa (.6-.) -5 / C. SR EN 99- şi SR EN recomandă în lipsa unor determinări mai precise valoarea de. -5 / C.. ContracŃia chimică (7) ContracŃia chimică este consecinńa reacńiilor care au loc între ciment şi apă, constând într-o reducere internă de volum a compuşilor cimentului şi apei interstińiale. Cimentul obńine calitatea de liant pentru agregatele din beton prin reacńiile compuşilor clincherului de ciment şi hidrogenul din apă. (8) Deoarece contracńia chimică se raportează la volumele compuşilor inińiali şi finali rezultańi din reacńiile de hidratare, ea poate fi cuantificată în baza greutăńilor moleculare, deşi este foarte dificil de a cunoaşte volumul exact al diferińilor compuşi.. ContracŃia autogenă (9) ContracŃia autogenă a betonului reprezintă schimbarea macroscopică a volumului de beton care are loc fără transfer de umiditate între beton şi mediul înconjurător. ContracŃia autogenă are două componente: - componenta macroscopică a contracńiei chimice rezultată din hidratarea cimentului (vezi Figura.); după începutul prizei, contracńia autogenă este proprońională cu gradul de hidratare (porńiunea A-B din graficul din Figura.), adică ea se datorează doar contracńiei chimice; pe măsură ce structura interioară a betonului se formează, contracńia chimică devine tot mai constrânsă (porńiunea B-C din graficul din Figura.), ponderea naturii chimice reducându-se în consecinńă; C A la turnare H i C A la începutul prizei contracń ia autogenă H i C A G dup ă întărire C - ciment nehidratat A - ap ă nehidratată H - produşi de hidratare G - goluri i contracń ia chimică Fig.. EvoluŃia produşilor de hidratare şi a contracńiei chimice GD-8

11 Contrac Ńia autogenă relativ ă contrac Ńia autogenă / contracńia chimică ) ( A B C Gradul de hidratare Fig.. EvoluŃia schematică a contracńiei autogene în funcńie de gradul de hidratare - componenta datorată auto-desicării, care constă în uscarea locală a porilor închişi pe fondul continuării reacńiei de hidratare (după punctul C din graficul din Figura. betonul este tot mai rigid şi contracńia autogenă se datorează tot mai puńin contracńiei chimice. () Spre deosebire de contracńia chimică, care constă într-o reducere internă de volum, contracńia autogenă reprezintă o reducere exterioară de volum, ceea ce face posibilă cuantificarea contracńiei autogene prin micşorarea dimensiunilor elementelor.. ContracŃia la uscare () ContracŃia la uscare reprezintă reducerea de volum a betonului ca urmare a pierderii graduale de apă. IniŃial, pe măsură ce agregatele mai grele se compactează, apa liberă din amestecul de beton apare la suprafańa elementului în laptele de ciment. Odată evaporată această apă, betonul continuă să fie supus uscării, surplusul de apă din masa betonului migrând înspre suprafańă şi evaporându-se. Această evaporare la suprafańă produce fisuri în stratul superficial de beton şi microfisuri în masa betonului datorită eforturile interioare generate de sucńiunea apei înspre exterior. () La suprafańa elementului, apa dintre particule formează un menisc concav. Presiunea apei de partea convexă a meniscului este mai mică decât cea din partea concavă, egală cu presiunea atmosferică. Acest gradient de presiune generează forńa motoare care împinge particulele de la suprafańa elementului înspre interiorul său. Curbura meniscului apei de la suprafańa elementului este limitată de dimensiunile spańiilor interstińiale dintre particulele de la suprafańă (Figura.5). Apa care se evaporează depăşeşte cantitativ apa liberă în exces care migrează către suprafańă, ceea ce generează tensiuni care fac meniscul să aibă o curbură mai mare odată cu creşterea presiunii capilare. () Pe măsură de diametrul porilor scade, presiunea capilară creşte şi în consecinńă şi contracńia la uscare. Datorită fluctuańiilor de umiditate, presiunea capilară atinge valori de - MPa. GD-9

12 σ apă care se evaporă σ apă liberă în exces Fig..5 Eforturi adâncind meniscul concav între două particule de ciment datorită transferului de umiditate şi presiunii capilare.5 ContracŃia plastică () ContracŃia plastică este rezultatul unei pierderi rapide de umiditate la suprafańa betonului aflat în stare plastică, raportându-se următorilor factori: caracteristicile betonului, temperatura mediului înconjurător, umiditatea relativă şi viteza vântului la suprafańa expusă a betonului (Figura.6). (5) La suprafańa betonului proaspăt apa se evaporă mai rapid decât este înlocuită de apa în exces care migrează spre suprafańă, iar betonul din stratul superficial îşi reduce volumul. Astfel, apar fisuri superficiale de lăńime, lungime şi spańieri variabile. Rata de evaporare nivel critic Viteza vântului Umiditatea relativă Fig..6 Rata de evaporare a umidităńii din masa betonului raportată la umiditatea relativă a mediului şi la viteza vântului.6 ContracŃia din tasarea agregatelor (6) Pe durata fazei de tranzińie, înainte de începerea prizei, betonul se află într-o uşoară stare plastică, iar agregatele îşi menńin tendinńa de tasare. Această tendinńă de contractare poate fi constrânsă local de armături înglobate, cofraj sau straturi de beton turnate anterior, putândând rezulta în formarea de fisuri sau cavităńi adiacente sursei de constrângere. (7) Când fisurarea este asociată armăturilor din ońel (Figura.7), deschiderea fisurilor creşte cu diametrul barei, cu tasarea betonului proaspăt şi descreşterea stratului de acoperire cu beton. Starea de fisurare poate fi amplificată de vibrarea insuficientă, neetanşitatea cofrajului şi utilizarea cofrajelor flexibile. GD-

13 a. tasare constrânsă b. tasare diferenńiată Fig..7 Fisuri datorate tasării constrânse şi diferenńiate a agregatelor din betonul aflat în stare plastică.7 ContracŃia din carbonatare (8) Carbonatarea constă în reacńia pietrei de ciment din betonul întărit reacńionează cu umiditatea şi dioxidul de carbon din aer. Această reacńie conduce la micşorarea volumului porilor printr-o uşoară contracńie şi la scăderea factorului ph al betonului. (9) Fenomenul de carbonatare se raportează calităńii şi densităńii betonului, de obicei manifestându-se pe o adâncime de cm de la suprafańa expusă. Severitatea fenomenului este accentuată de vârsta înaintată a betonului şi agresivitatea mediului. FACTORII CARE INFLUENłEAZĂ CONTRACłIA LIBERĂ A BETONULUI. Cimentul () ContracŃia betonului este influenńată de natura mineralogică a cimentului (Figura.), suprafańa specifică (Figura.) şi dozajul de ciment. () Principalii componenńii mineralogici ai cimentului Portland sunt: - silicatul tricalcic (CaO SiO ), denumit alit (simbol C S); - silicatul bicalcic (CaO SiO ), denumit belit (simbol C S); - aluminatul tricalcic (CaO Al O ) denumit celit (simbol C A); - aluminoferitul tetracalic (CaO Al O Fe O ), denumit brownmillerit (simbol C AF); () În funcńie de principalii componenńi mineralogici, cimenturile Portland se clasifică după cum urmează: - ciment Portland normal (conńinut de C S %, C S % şi C A 7-5%), caracterizat prin priză şi întărire normală, proprietăńi mecanice bune şi evoluńie bună a rezistenńelor mecanice; - ciment Portland alitic (conńinut de C S > 6% şi C S < 5%), care prezintă o întărire rapidă şi o căldură mare de hidratare, dar are o comportare slabă în medii agresive; - ciment Portland belitic (conńinut de C S < 7.5 % şi C S > 7.5 %), caracterizat de căldura de hidratare redusă şi evoluńia lentă a rezistenńelor mecanice, dar cu o comportare bună în medii agresive; - ciment Portland brownmilleritic (conńinut de C AF > 8 % şi C A < 7 %), cu o comportare corespunzătoare în medii agresive sulfatice; - ciment Portland feritic (conńinut de C AF < 8 % şi C F > 7 %), foarte eficient în medii agresive sulfatice. () InfluenŃa dozajului de ciment asupra căldurii de hidratare se poate considera direct proporńională cu cantitatea de ciment. InfluenŃa asupra contracńiei autogene şi la uscare se consideră prin clasa de beton considerată. GD-

14 5 Tip ciment Portland Creşterea adiabatică de temperatură [ºC]. ciment belitic. ciment brownmilleritic. ciment normal. ciment alitic 7 8 Vârsta betonului [zile] Fig.. Creşterea temperaturii într-un beton cu un conńinut de ciment Portland de 5 kg/m Căldura de hidratare raportată la căldura generată în 8 de zile [%] FineŃea de măcinare. 6 cm /g. 8 cm /g. cm /g. cm /g 5. cm /g 6. 6 cm /g 7. 8 cm /g 8. cm /g Vârsta betonului [zile] Fig.. Rata de generare a căldurii de hidratare raportată la fineńea de măcinare a cimentului (pastă de ciment tratată la ºC) GD-

15 (5) Valorile coeficientului k (pentru înlocuirea raportului w/c cu w/cm) pentru un ciment Portland normal (tip CEM I) cu adaosuri de tip II sunt: - la adaosuri din cenuşi volante k=. pentru ciment CEM I.5, respectiv. pentru ciment CEM I.5 şi clase superioare; - la adaosul de silice ultrafină. k=. cu excepńia claselor de expunere XC şi XF la betoanele cu w/c>.5, unde k=... ConŃinutul de apă (6) Un conńinut ridicat de apă duce la evaporarea mai rapidă a acesteia şi deformańii de contracńie mari (Figura.). Rata de evaporare şi cantitatea de apă schimbată cu exteriorul depind şi de raportul cantitatea şi tipul de ciment, volum/suprafańă, forma şi natura agregatelor şi tipul de cofraj utilizat. (7) ConŃinutul de apă este cel mai important factor controlabil pentru reducerea contracńiei la uscare (Figura.). DerformaŃiile unitare din contracńia la uscare pot fi minimizate menńinând conńinutul de apă cât de redus posibil, asigurând şi atingerea rezistenńelor betonului (Figurile.5 şi.6). Cantitatea de apă din amestecul de beton trebuie însă să asigure lucrabilitatea betonului proaspăt. εcs [ ].6..8 Volumul în vrac al agregatului grosier. 5 %. 6 %. 7 %.. 8 % w/c Fig.. InfluenŃa raportului w/c şi a conńinutului de agregate asupra contracńiei totale... εcd [ ] ConŃinutul de apă [kg/m ] Fig.. Creşterea contracńiei la uscare cu conńinutul de apă din amestec GD-

16 8 7 RezistenŃa la compresiune [MPa] w/c Fig..5 Domeniul raportului w/c pentru atingerea rezistenńei la compresiune 5 w/c RezistenŃa la compresiune [MPa] D max - scară logaritmică [mm] Fig..6 InfluenŃa raportului w/c şi a dimensiunii agregatelor asupra rezistenńei la compresiune a betonului ciment Portland de 5 kg/m GD-

17 . Agregatele (8) Agregatul grosier influenńează contracńia prin: - componenńa lor mineralogică, căreia i se raportează coeficientul de dilatare termică a betonului (stabilit ca medie ponderată a valorilor coeficienńilor de dilatare termică a constituienńilor în raport cu greutăńile volumice ale lor); - proprietăńile lor de difuziune termică, cărora li se raportează conductivitatea termică a betonului şi în consecinńă fluxul termic şi gradientul de temperatură în masa de beton; - rezistenńa opusă contracńiei pastei de ciment. Tab.. Valori tipice pentru coeficienńii de dilatare şi difuziune termică la diverse tipuri de agregate Tipul de rocă Coeficientul de dilatare termică Coeficientul de difuziune [ 5/ C] [m/zi] şist.8. cuarńit..9 cuarń.. gresie.9. marmură.8.95 siliciu.8. granit dolomit.68. bazalt.6.7 calcar.55. (9) Deoarece agregatele sunt mai stabile din punct de vedere chimic şi al dimensiunilor decât pasta de ciment, pentru un potenńial minim de contracńiei trebuie agregatele să aibă dimensiuni cât mai mari şi să ocupe un volum cât mai mare din volumul betonului (Figura.). () Forma geometrică neregulată a agregatelor duce la o evaporare accelerată şi la un exces de amestec apă-ciment dacă sunt de sorturi mai mici decât cele necesare. Agregatele mai rotunjite, deşi necesită mai puńină pastă de ciment, vor conduce mai repede la fisurarea betonului din cauza lipsei de aderenńă. De asemenea trebuie evitate agregatele care au un conńinut excesiv de argilă în părńile lor fine. Agregatele calcaroase, granitul, bazaltul şi dolomitul produc betoane cu contracńii reduse.. Raportul între volumul elementului şi suprafańa expusă () Raportul V/S are importanńă prin faptul că influenńează distanńa pe care căldura este disipată din interiorul elementului. Astfel, elementele de beton care prezintă o suprafańă mare de expunere vor fi mai puńin sensibile fenomenului de fisurare, deoarece transferul de temperatură se produce mult mai uşor, iar temperatura maximă se atinge mai târziu decât în cazul elementelor mai masive. () Având în vedere că şi contracńia la uscare se datorează migrării apei înspre exterior, pe măsură ce raportul V/S creşte, contracńia la uscare scade. () Figurile.7-.9 prezintă sub formă grafică influenńa raportului V/S asupra evoluńiei temperaturii în masa unui element de beton, corelată cu GD-5

18 8 T c 7. ºC. 6 ºC 6. ºC Vârsta betonului la Tcmax [zile] ºC 5. ºC 6. 8 ºC V/S [m] Fig..7 InfluenŃa temperaturii betonului la punerea în operă şi a suprafeńei expuse răcirii asupra duratei de atingere a temperaturii maxime în masa betonului realizat cu ciment Portland normal Procentul de căldură disipată/adsorbită urmare a gradientul termic între Tc şi Ta [%] Vârsta betonului la T cmax. ore. zi. zile.. zile 5. 7 zile V/S [m] Fig..8 Transferul termic între beton şi mediu GD-6

19 5 T c. ºC Creşterea de temperatură în masa betonului [ºC] ºC. ºC. 7 ºC 5. ºC 6. 8 ºC V/S [m] 5 a. beton cu suprafańă uscată T c. ºC Creşterea de temperatură în masa betonului [ºC] ºC. ºC. 7 ºC 5. ºC 6. 8 ºC V/S [m] b. beton cu suprafańă umedă Fig..9 Creşterea temperaturii elementelor de beton cu un conńinut de ciment Portland normal de 5 kg/m pentru diferite temperaturi de punere în operă GD-7

20 .5 Umiditatea relativă a aerului () Prin controlul umidităńii relative a aerului se poate controla efectiv mărimea contracńiei la uscare. Pe măsură ce aceasta creşte, schimbul de umiditate dintre beton şi mediu scare sensibil. VariaŃia schimbului de umiditate între beton şi mediu este aproximativ liniară pentru umidităńi relative ale aerului variind între % şi 8 %, ajungând la zero pentru o umiditate de %..6 Tratamentul (5) Practica curentă presupune umezirea betonului timp de 7 zile înainte de a fi expus uscării. Dacă durata tratamentului creşte, valoarea finală a deformańiei din contracńie scade. Dacă tratamentul se extinde de exemplu la 8 de zile, valoarea contracńiei la uscare se poate reduce cu până la 85 %. (6) Un tratament adecvat permite de asemenea atingerea unor rezistenńe superioare ale betonului (Figura.), acesta fiind mai capabil să preia eforturile de întindere induse de contracńia împiedicată şi, în consecinńă, să prezinte un risc mai redus de fisurare. 5 Vârsta betonului. zi RezistenŃa la compresiune a betonului [MPa]. zile. 7 zile. 8. zile w/c Fig.. InfluenŃa raportului w/c şi a vârstei de tratare a betonului asupra rezistenńei finale a betonului la un beton confecńionat cu ciment Portland normal, tratat prin umezire la ºC.7 Timpul (7) Scurtarea betonului prin contracńie se datorează evaporării apei şi schimbărilor chimice, care sunt dependente de timp. ContracŃia autogenă şi la uscare continuă pe toată durata de serviciu a unei structuri, în primii 5 ani consumându-se circa 8 % din potenńial. GD-8

21 .8 Proiectarea amestecului de beton (8) Proiectarea amestecului de beton este un proces prin care se determină cantităńile diverşilor ingredienńi ai betonului pentru a satisface exigenńele betonului specifice unei lucrări. Obiectivele proiectării sunt de a identifica cele mai economice reńete de beton cu materiale aflate la dispozińie şi care asigură proprietăńile un potenńial minim de contracńie în condińiile asigurării proprietăńilor necesare. (9) Elementele cheie care trebuie avute în vedere la proiectarea amestecului sunt: - caietele de sarcini cu privire la lucrările de betoane trebuie raportate sistemului constructiv, ansamblului de acńiuni şi mediului specifice unei lucrări; - reńetele şi încercări preliminare în laborator se corelează cu specificul amplasamentului şi materialele disponibile; - lucrabilitatea şi volumul porilor sunt proprietăńile principale ale betonului proaspăt care pot fi adjustate la momentul punerii în operă; - numărul încercărilor preliminare trebuie să fie suficient pentru a asigura capacitatea de a adjusta cu încredere lucrabilitatea şi conńinutului de aer la momentul turnării betonului; - este recomandabilă efectuarea de încercări de probă in situ pe şarje integrale şi cu utilizarea tehnologiei disponibile. () Etapele proiectării amestecului de beton sunt: - elaborarea specificańiei betonului; - proiectarea reńetelor; - analiza costurilor; - efectuarea încercărilor de probă în laborator; - efectuarea încercărilor de probă in situ..8. Elaborarea specificańiei () Pentru elaborarea specificańiei betonului, proiectantul structural are la dispozińie două opńiuni: - metoda curentă, în care prin caietul de sarcini sunt specificate cerinńele minimale şi maximale (clasa de rezistenńă şi durabilitate a betonului, tipul şi conńinutul de ciment, raportul apă/ciment, granulometria, volumul porilor etc.) cu privire la materiale, proporńiile amestecului şi tehnologii în baza principiilor fundamentale şi a practicilor ce prezintă o performanńă satisfăcătoare, în baza cadrului tehnic strict reglementat; - metoda bazată pe performanńa echivalentă a betonului, prin care în caietul sunt identificate şi cuantificate cerinńele de performanńă ale betonului cu privire la rezistenńă, durabilitate, variańii de volum etc., şi se cere producătorului să realizeze amestecuri de beton care să atingă aceste performanńe. () Indiferent de metoda utilizată la elaborarea caietulul de sarcini, proiectantul structural trebuie să asigure conformitatea acestuia cu SR EN 6-, NE /-7, NE -999 şi a standardelor conexe acestora. De asemenea, trebuie să prevadă realizarea încercărilor de laborator şi in situ cu materiale disponibile în perioada execuńiei şi tipul încercărilor de efectuat..8. Proiectarea reńetelor amestecului de beton (metoda volumului absolut) () Figura. prezintă factorii cheie care trebuie avuńi în vedere la stabilirea amestecului unui beton cu un minim de contracńii. Paşii care trebuie parcurşi sunt prezentańi în continuare, propunând metoda volumului absolut în vederea stabilirii proporńiilor preliminare pentru diferińii constituenńi. GD-9

22 εcs [ ] conńinutul de apă [kg/m ] w/c ConŃinutul de ciment [kg/m ] Fig.. EvoluŃia contracńiei în funcńie de conńinutul de apă, conńinutul de ciment şi raportul w/c () Pasul : stabilirea rezistenńei amestecului de beton - clasa de beton se stabileşte de proiectantul de rezistenńă considerând atât criteriile de rezistenńă şi stabilitate conform SR EN 99--, SR EN 997- şi SR EN 998-/5, cât şi criteriile de durabilitate conform SR EN 99-, SR EN 6- şi NE /- 7; - conform NE /-7 şi SR EN 6-, pentru siguranńa atingerii clasei de beton prescrise, rezistenńa proiectată a amestecului de beton trebuie să asigure o medie a rezistenńei la compresiune superioară celei prevăzută de proiectant, criteriul de acceptare fiind dat de relańia: f f MPa [.] cm ck + (5) Pasul : alegerea tipului de ciment - alegerea tipului de ciment este esenńială pentru obńinerea unui beton cu schimbări de volum reduse; selecńia tipului de ciment şi/sau a tipurilor de ciment şi adaos se va efectua conform prevederilor SR EN 6- şi NE /-7; - conform., se recomandă utilizarea cimenturilor produse pe bază de ciment Portland normal, belitic sau brownmilleritic (cimenturi CEM I) cu sau fără adaosuri şi a cimenturilor Portland compozite (cimenturi CEM II); - pentru elementele masive se recomandă utilizarea tipurilor de ciment fabricate cu cimenturi Portland belitic sau normal cu adaosuri de cenuşi volante (de exemplu H II A-S, CEM I cu adaos). (6) Pasul : stabilirea raportului w/c - raportul w/c utilizat trebuie să fie aibă mai mică valoare posibilă care satisface cerinńele de siguranńă structurală şi durabilitate ale betonului; - un raport minim w/c are următoarele valori orientative:.5 pentru pentru a umple porii din pasta de ciment,. pentru pentru a se asigura reacńia de hidratare şi. pentru a se asigura contactul apei cu toate particulele de ciment; - valorile maxime sunt recomandate de SR EN 6- şi NE /-7; - în. sunt prezentate orientativ valorile recomandate. 9 GD-

23 (7) Pasul : selecńia agregatului grosier, stabilirea cantităńii şi granulometriei - selecńia tipului de agregat trebuie să pornească de la resursele locale; - aptitudinea generală de utilizare este stabilită pentru agregate de masă volumică normală şi agregate grele prin SR EN 6; - dimensiunea maximă a agregatului grosier se stabileşte de proiectantul de rezistenńă în corelare cu dimensiunile elementului şi modul de armare; - granulometria agregatului se stabileşte conform SR EN 6- şi NE /-7; - în raport cu specificul fiecărui element, pentru obńinerea unui beton cu potenńial minim de contracńie se recomandă alegerea dimensiunii maxime posibile a agregatului grosier pentru un beton cu contracńii reduse şi ieftin; - granulometria, forma, porozitatea şi textura suprafeńei influenńează semnificativ proporńiile amestecului de beton deoarece au un rol determinant asupra lucrabilităńii betonului, şi în consecinńă asupra necesarului de apă din beton; - o granulometrie optimă a agregatului grosier asigură o distribuńie echilibrată a sorturilor, iar agregatul fin poate să umple spańiile dintre agregatele cu dimensiuni mari, maximizând astfel conńinutul de agregat (Figura.); V ag V ag V ag V apă V apă V apă V apă V apă V apă a. agregat grosier uniform b. agregat fin uniform c. agregat grosier + fin Fig.. Maximizarea conńinutului de agregat printr-o granulometrie optimă - modulul de fineńe al agregatului fin (FM) se determină conform ASTM Method 6; - volumul în vrac al agregatului grosier se poate estima conform Figurii.; - modulul de fineńe al agregatului este mai redus la betoanele cu un conńinut redus de ciment şi mai mare la betoanele cu un conńinut bogat în ciment; - la betoanele cu o lucrabilitate mai scăzută, volumul determinat conform Figurii. poate fi crescut cu până la %. (8) Pasul 5: determinarea conńinutului de aer antrenat - betonul expus ciclurilor îngheń-dezgheń trebuie să înglobeze un conńinut controlat de aer antrenat, pentru a avea o microporozitate favorabilă impermeabilităńii; - în Figura. este prezentat necesarul de aer antrenat în funcńie dimensiunea maximă a agregatului şi clasele de expunere, la clasele XF şi XF putând fi mai mari cu - %; - aşa cum se prezintă în Figura.5, aerul antrenat are o influenńă negativă asupra rezistenńei la compresiune, astfel încât limitele conńinutului de aer antrenat sunt reglementate în funcńie de dimensiunea maximă a agregatului prin SR EN 6- şi NE /-7. GD-

24 Volumul relativ în vrac al agregatului grosier [%] Modulul de fineńe al agregatului (FM) D max [mm] Fig.. Volumul în vrac necesar al agregatului grosier în funcńie de calitatea agregatului pentru un beton cu lucrabilitate moderată ConŃinutul Ńintă de aer [%] Clasa de expunere. XF (fără aer antrenat). XF, XF. XF. XF D max [mm] Fig.. Determinarea conńinutului Ńintă de aer antrenat (9) Pasul 6: asigurarea lucrabilităńii betonului - betonul trebuie să aibă întotdeauna lucrabilitatea, consistenńa şi plasticitatea adecvate lucrării; - în Figurile.6 şi.7 sunt prezentate cantităńile necesare de apă în raport cu dimensiunea maximă a agregatului pentru diferite mărimi ale tasării; - clasa de tasare se stabileşte de proiectantul de rezistenńă în corelare cu dimensiunile elementului şi modul de armare, dar aceasta trebuie verificată la momentul proiectării reńetelor preliminare şi eventual corectată cu acordul acestuia; GD-

25 6 Tip beton RezistenŃa la compresiune [MPa] 5. cu aer antrenat. fără aer antrenat w/c Fig..5 InfluenŃa conńinutul de aer antrenat asupra rezistenńei betonului funcńie de raportul w/c - clasele de consistenńă sunt reglementate prin SR EN 6- şi NE /-7 şi verificarea respectării lor se face pe amestecuri de probă. 5 Tasarea. 5-5 mm ConŃinut de apă [kg/m ] mm mm D max [mm] Fig..6 Necesarul aproximativ de apă pentru diverse tasări ale betonului la betonul fără aer antrenat () Pasul 7: determinarea conńinutului de apă - cantitatea de apă din amestecul de beton depinde: lucrabilitatea (tasarea) necesară punerii corespunzătoare în operă a betonului, agregat (prin mărime, textură şi formă), conńinutul de aer, cantitatea de ciment şi temperatura betonului; - conńinutul de apă poate fi redus prin înglobarea în amestec a aditivilor reducători de apă (vezi pasul 9); - la adjustarea şarjelor, tasarea poate fi crescută cu circa mm prin adăugarea a kg de apă la un metru cub de beton; - la betonul fără aer antrenat, cantitatea determinată conform Figurii.6; GD-

26 5 Tasarea. 5-5 mm ConŃinut de apă [kg/m ] mm mm D max [mm] Fig..7 Necesarul aproximativ de apă pentru diverse tasări ale betonului la betonul cu aer antrenat - la betonului cu aer antrenat, cantitatea de apă necesară pentru o anumită tasare se poate determina din Figura.7 (de regulă, la un procent de aer antrenat se scad kg/m de apă). () Pasul 8: determinarea cantităńii de ciment - cantitatea de ciment se determină împărńind cantitatea de apă necesară cu raportul w/c; - conńinuturile minime de ciment sunt recomandate în funcńie de clasele de expundere ale elementelor în SR EN 6- şi NE /-7; - dacă valoarea aflată nu se încadrează în valoarea minimă, se revine la pasul. () Pasul 9: determinarea tipului şi cantităńii de aditivi - tipul şi cantităńile de aditiv se calculează în funcńie de specificul lucrării respectând prevederile specifice fiecărui produs; - în funcńie de tipul de beton, tehnologia utilizată şi condińiile de turnare, tipul de aditiv de utilizat este reglementat în SR EN 6- şi NE /-7. () Pasul : determinarea cantităńii de agregat fin - cantitatea de agregat fin se determină după ce s-au determinat cantităńile de agregat grosier, aer oclus (aerul din masa betonului fără utilizarea aditivilor antrenori de aer curba din Figura.), apă şi ciment; - prin metoda volumului absolut, aceste cantităńi se convertesc în proporńii de volum considerând greutăńile specifice ale materialelor, iar proporńia rămasă o constituie proporńia corespunzătoare agregatului fin; - conńinutul maxim de părńi fine (ciment + agregat fin <.5 mm) este reglementat de SR EN 6- şi NE /-7. () Pasul : corecńia datorată umidităńii/adsorbńiei agregelor - corecńiile sunt necesare pentru compensarea umidităńii libere a agregatelor; - greutatea în stare uscată a agregatelor trebuie suplimentată pentru a compensa umiditatea adsorbită şi de pe suprafańa lor, precum şi între particulele de agregat; - cantitatea de apă introdusă în amestecul de beton (inclusiv apa din aditivi) trebuie redusă fańă de cea calculată cu cantitatea umidităńii libere a agregatelor; - corecńia adusă apei în amestec trebuie să fie egală cu corecńia adusă agregatelor, GD-

27 masa globală unitară rămânând aceeaşi. (5) Pasul : epruvete şi şarje de probă - greutăńile estimate trebuie verificate pe epruvete de laborator şi şarje la scară integrală; - tipurile de încercări care trebuie efectuate sunt reglementate prin SR EN 6- şi NE /, precum şi standardele de încercări corespondente..8.. AplicaŃia Să se proiecteze reńeta preliminară a amestecului de beton pentru zidul de sprijin din Figura A.., având lungimea de L=. m. ExecuŃia va avea loc pe timp de vară. SpecificaŃia betonului elaborată de proiectantul de rezistenńă prevede o clasă de beton C 5/5 şi încadrarea în clasele de expunere XC +XD +XF +XA, D max = mm şi clasa de tasare S. B=.6 H=. Fig. A.. Pasul : - aplicând relańia [.] rezultă rezistenńa medie necesară pentru beton f cm 5 + = 7 MPa Pasul : - elementul are o grosime mai mare de.5 m şi în consecinńă intră în categoria elementelor masive; având în vedere clasa superioară de beton prescrisă, conform NE /-7 anexele F şi L, se alege un ciment Portland compozit CEM II/B-S.5 N; - potrivit SR EN 97- Tabelul, pe lângă cimentul Portland normal, acest ciment are în compozińie zgură de furnal într-un procent de masă de -5 %. Pasul : - conform NE /-7 anexa F, valorile maxime ale raportului w/c sunt: Clasa de expunere XC XD XF XA (w/cm) max conform Figurii.5, un raport w/c=. poate asigura atingerea rezistenńei medii de 7 MPa (Figura A..); acest raport este se consideră optim pentru o bună lucrabilitate şi suficient de scăzut pentru a asigura contracńii reduse (vezi Figurile. şi.). GD-5

28 8 7 RezistenŃa la compresiune [MPa] w/cm Fig. A.. Pasul : - din analiza surselor locale, s-a identificat ca resursă un agregat grosier de natură granitică, având masa volumică egală cu,68 kg/m în vrac şi şi,68,68 kg/m în stare îndesată, respectiv un potenńial redus de contracńie (vezi Tabelul.); - potrivit NE /-7 anexa K, pentru zona de granulozitate cu D max = mm se alege curba granulometrică (Figura A..) înspre limita inferioară a domeniului favorabil, pentru a optimiza conńinutul în agregate cu dimensiuni mari, reducând potenńialul de contracńie; Treceri [%] domeniu utilizabil Dimensiune ochi pătrat sită [m] Fig. A.. 69 domeniu favorabil - pentru o clasă superioară de beton se poate presupune necesitatea unui conńinut relativ bogat în ciment; - în consecinńă se adoptă FM=.6 pentru agregatul fin şi conform Figurii. rezultă un volum relativ de agregat grosier de 7 % (Figura A..); - cantitatea de agregat grosier rezultată este: GD-6

29 Volumul relativ în vrac al agregatului grosier [%] D max [mm] Fig. A.. Modulul de fineńe al agregatului (FM) ,68 kg m,9 kg = Pasul 5: -elementul se află în clasa de expunere XF din punctul de vedere al atacului ciclurilor îngheń-dezgheń, deci este obligatorie utilizarea unui aditiv antrenor de aer; - conform NE / şi Tabelul.a, pentru D max = mm, volumul mediu al aerului antrenat este de cel puńin.5 %, limita inferioară fiind de. %, iar cea superioară este de 8. %; - limitele sunt uşor superioare conńinutului Ńintă prezentat în Figura., astfel încât se stabileşte ca şi Ńintă un volum de aer antrenat de.5 %. Pasul 6: - conform NE /-7, la clasa de tasare S, tasarea are valori de 5-9 mm; - pentru tipul de lucrare şi având în vedere că se doreşte un beton cu minim de contracńii, această clasă de tasare se consideră corectă; Pasul 7: - din Figura.7, rezultă un conńinut de apă de 65 kg/m (Figura A..5). Pasul 8: - conform NE /-7 anexa F, Tabelele F.. şi F.., dozajele minime sunt: dozaj de ciment minim [kg/m ] Clasa de expunere XC XD XF XA - pentru un conńinut de apă de 65 kg/m şi un raport w/c=.5, rezultă un conńinut de ciment mai mare decât cel minim: GD-7

30 5 Tasarea. 5-5 mm ConŃinut de apă [kg/m ] mm mm D max [mm] Fig. A kg m. = kg Pasul 9: - conform NE / Tabelul.a, deoarece elementul este încadrat în clasa de expunere XF din punctul de vedere ale solicitării la cicluri îngheń-dezgheń, este obligatorie introducerea în amestec a unui aditiv de tipul antrenor de aer; - conform aceluiaşi tabel, la un beton de clasă C 5/5 este obligatorie utilizarea unui aditiv superplastifiant/intens reducător de apă; - în situańia în care turnarea betonului se efectua la o temperatură ridicată a mediului, se va lua în considerare şi un aditiv întârzietor de priză. Pasul : - din Figura. rezultă un conńinut de aer oclus de. % (Figura A..6); ConŃinutul Ńintă de aer [%] D max [mm] Fig. A..6 Clasa de expunere. XF (fără aer antrenat). XF, XF. XF. XF - volumele constituenńilor calculańi la m de amesctec sunt: GD-8

31 apă ciment aer oclus agregat grosier 65 kg m =.65 m, kg m kg =.7 m, kg m. m =. m,9 kg =.6 m,68 kg m total.76 m - volumul necesar al agregatului fin:. m.76 m =. m - cantitatea necesară de agregat fin:. m,6 kg m = 6 kg - conform NE /-7 anexa F, Tabelulul F.., cantitatea maximă de agregat fin <.5 mm este: 5 kg - kg = 88 kg Pasul : - încercările indică o umiditate a agregatului grosier de %, respectiv de 6 % a agregatului fin; - adsorbńia măsurată este de.5 % la agregatul grosier este de.5 %, iar la agregatul fin de.7 %; - greutăńi adjustate ale agregatelor devin: agregat grosier,9 kg. =,8 kg agregat fin 6 kg.6 = 67 kg - cantitatea corectată de apă este: kg -,9 kg - 6 kg = kg 5 MODELE DE CALCUL PENTRU DEFORMAłIILE ÎN TIMP ALE BETONULUI 5. Calculul evoluńiei temperaturii în masa betonului () Etapele reacńiei de hidratare sunt prezentate în Figura 5.. ReacŃia de hidratare începe în momentul în care apa intră în contact cu cimentul. Particulele de ciment se dizolvă parńial în apă, iar compuşii rezultańi încep să reacńioneze chimic cu rate diferite. Pe durata acestor reacńii, se generează căldură şi noi compuşi se produc. Aceştia fac cimentul să se întărească şi să adere la agregate, devenind rezistent şi dens. () E. La începutul reacńiei de hidratare a cimentului, silicańii se dizolvă foarte încet şi nu au un efect imediat. Căldura semnificativă inińială se datorează aluminańilor şi gipsului care devin se dizolvă şi devin activi la câteva minute de la amestecarea cu apa. În această perioadă de început, cu o durată de circa 5 minute, betonul se malaxează pentru accelerarea procesului şi uniformizarea amestecului. GD-9