7.3. Betonul aparent

Materialele de construcie moderne, oelul i betonul armat, au fost introduse iniial cu scopul de a rezolva problemele tehnice, i nu de a crea forme artistice; betonul era mbrcat n tencuial, dale de piatr sau placaje ceramice. Odat cu dezvoltarea tehnologiei, betonul devine vizibil. Betonul aparent nlocuiete materialele de finisare costisitoare, timp etc. Betonul aparent este un beton de calitate care, dup ntrire i decofrare, rmne vizibil aa cum a rezultat din cofrag, sau cu o prelucrare a feei vzute. Astfel se obine o suprafa exterioar rezistent i mai puin vulnerabil la agresiunile exterioare, durabil n timp i stabil. Suprafeele betoanelor pot fi:

liste: turnate n cofraje etane din metal sau plastic;

cu amprente: rezultate din profilul aplicat pe cofrag (se realizeaz din membrane i folii de cauciuc sau plastic, lemn);

cu suprafaa splat: astfel ca agregatul s fie pus n eviden;

cu suprafaa sablat: cu ajutorul nisipului;

cu suprafee prelucrate ulterior: cu ajutorul unor instrumente.

Suprafeele aparente, dup natura i aspectul suprafeei, pot fi din:

betoane cu parament brut, la care pasta de ciment aflat la suprafa este pstrat intact dup decofrare (aspectul este dat de tipul i calitatea cofrajelor utilizate);

betoane cu agregate expuse, la care pasta de ciment aflat la suprafa este ndeprtat pe o anumit grosime (wash beton);

betoane cu suprafaa tratat cu ajutorul unor scule sau utilaje (prin buciardare, piuire, ablare, lefuire, lustruire, striere etc.);

betoane colorate.

Betonului aparent i este impus acelai set de condiii tehnice ca i betoanelor obinuite, care ulterior sunt acoperite (clas minim de rezisten, raport A/C maxim, dozaj minim de ciment etc.).

n plus, din punct de vedere estetic, trebuie ndeplinite o serie de condiii n ceea ce privete culoarea (tonalitate, uniformitate), structura (absena fisurilor, porilor i segregrilor etc.), rezistena la apele de iroire i la agresiunea mediului ambiant etc.

Pentru realizarea unei suprafee durabile i estetice, dou mari grupe de condiii sunt impuse. Prima grup se refer la beton ca material de construcie (beton marf), iar cea de a doua la tehnologia de execuie a elementului respectiv, ce devine aparent.

Fig. 7.5 Beton aparent

Durabilitatea suprafeelor din beton aparent

Betonul, singurul material de construcie a crui rezisten la compresiune crete n timp i a crui form, nuan i aspect sunt dictate doar de imaginaia arhitectului, va rmne n continuare cel mai rspndit i utilizat material compozit i asociat. Betonul aparent d rezultate remarcabile din punct de vedere arhitectural cnd este utilizat n combinaie cu materiale tradiionale (lemn, crmid) sau contemporane (sticl, oel); este singurul material de construcie ce transmite mesaje clare ntotdeauna: siguran i durabilitate.Pentru beneficiile sale estetice i practice, utilizarea betonului aparent material cu ncrctur emoional i expresivitate puternic are o amploare din ce n ce mai mare n strintate. Trecerea n revist a unor aspecte de ordin tehnic sperm s conduc la folosirea betonului aparent i n Romnia, pe suprafee generoase.Cnd vrem s exprimm ceva ce este evident, incontestabil, durabil (ce a trecut proba timpului sau suntem siguri c o va trece) etc., putem spune c este BETON. Uneori, din nefericire, efortul financiar alocat operaiunilor de ntreinere i reparaii, consolidri etc., devine important pe durata de exploatare a unei construcii, n raport cu costurile iniiale. Acest lucru ar trebui s conduc la aprecierea la adevrata valoare a noiunii de durabilitate inclusiv n domeniul rutier. Analize de tip life cycle cost, care evalueaz costul global (execuie + ntreinere pe durata de via) al unei construcii sau element al acesteia (structura de rezisten, nvelitoare, nchidere etc.) pornind de la mai multe soluii tehnice posibile, sunt necesare inclusiv pentru noile variante de realizare a locuinelor recent aprute pe piaa romneasc.

Conform unor statistici recente, circa 40% din totalul produciei de materiale de construcii din rile industrializate se ndreapt ctre operaiuni de ntreinere i reparaii, restul fiind destinat construciilor noi. Analiza durabilitii n cazul construciilor se face:

Prin prisma siguranei structurale (efect al apariiei necesitii demolrii premature a unei construcii sau degradrii grave a acesteia, general sau local, la seism);

Prin prisma economic, o construcie durabil reprezentnd cea mai bun investiie (aspect cu o anumit tradiie naional, am putea spune).

Condiii impuse betonului i staiei de preparare

Condiii impuse constituenilor betonului:

tipul cimentului i fabrica productoare nu se schimb pe timpul execuiei;

sursa i tipul agregatelor nu se schimb pe timpul execuiei;

se utilizeaz doar agregate curate, splate n mod corespunztor;

n staie se utilizeaz exclusiv apa potabil (apele reciclate sau reziduale sunt interzise n compoziia betonului ce devine aparent);

Condiii impuse reetei de beton:

se limiteaz prezena granulelor de agregat cu diametru mare;

dozajul de ciment este de minim 300 kg/m3 ns nu depete 400 kg/m3;

clasa de beton este minim C30/37 pentru betonul expus alternanei umed-uscat;

se limiteaz raportul A/C la max. 0,50;

dozajul de ap este recomandabil s fie ct mai redus posibil;

se evit apariia separrii apei (mustirea) n betonul proaspt;

se respect cu strictee clasa de consisten a betonului proaspt.Condiii impuse reetei de beton n cazul folosirii pigmenilor:

se utilizeaz un singur tip de pigment, achiziionat dintr-o singur surs;

se respect cu strictee dozajul de pigment;

Condiii impuse staiei de betoane:

control atent al raportului A/C (micile variaii ale acestuia conduc spre variaii vizibile de culoare ale betonului);

control atent asupra dozajului de nisip (pri fine) din reet;

amestec omogen, malaxor n bun stare;

s asigure un timp de malaxare, dup introducerea ultimului component, de min. 60 sec;

Condiii impuse transportului:

se folosesc doar cife perfect curate, splate pe interior de fiecare dat dup transport;

se respect un program prestabilit de livrare a betonului (turnare fr ntreruperi);

Not: Asigurarea unui timp scurt de transport la locul de punere n oper este esenial n obinerea unor bune rezultate.

Condiii impuse executantului

Condiii impuse cofrajului:

se folosesc exclusiv cofraje noi i curate;

utilizarea agenilor de decofrare este obligatorie;

aplicarea agenilor de decofrare trebuie fcut uniform pe suprafaa cofrajelor;

se asigur etanarea perfect a cofrajelor;

Condiii impuse armturilor:

se asigur cu strictee grosimea minim a stratului de acoperire;

se utilizeaz acelai tip de distanieri pentru respectarea grosimii acoperirii cu beton;

se folosesc exclusiv armturi curate, fr rugin sau impuriti;

armturile din rosturile de turnare se protejeaz cu folie de polietilen pn la reluarea turnrii;

Condiii impuse turnrii betonului:

betonarea se realizeaz uniform, n straturi de maxim 50 cm grosime;

turnarea stratului urmtor se face nainte de ntrirea stratului anterior turnat;

nlimea de turnare a betonului proaspt se reduce la minim;

vibrarea uniform a betonului se controleaz cu atenie n vederea prevenirii segregrilor;

Condiii impuse poziiei rosturilor:

rosturile cofrajelor la stlpi, grinzi, buiandrugi i elemente masive se prevd verticale;

rosturile cofrajelor elementelor arhitecturale n pant se prevd paralele cu cornia sau cu soclul;

Protecia corect a betonului dup turnare este esenial n obinerea unei suprafee estetice i durabile.7.4. Betonul verde perspective de viitor

Utilizarea betonului verde la realizarea structurilor conduce la reducerea impactului pe care betonul l are asupra mediului nconjurtor.

Betonul verde presupune introducerea n compoziia lui, n loc de agregate, a deeurilor reciclate de beton, a cenuilor zburtoare i a prafului de silice. Acestea nlocuiesc cantiti de pn la 20% din dozajul de ciment n masa betonului, asigurnd indirect reducerea polurii mediului.

Prezentm cteva aspecte privind caracteristicile betoanelor de performan, realizate cu praf de silice i comportarea lor deosebit sub aspectul atacului agenilor chimici existeni n mediul nconjurtor sau rezultai din procesele de producie.

Nu exist nc suficiente informaii privind modul n care producerea betonului are impact asupra mediului nconjurtor.

Totui se poate aprecia c, de exemplu, emisia de CO2 raportat la producia de beton, inclusiv de ciment aferent, este de circa 0,10 t 0,15 t pe tona de beton produs, incluznd aici i pe cea produs la fabricaia cimentului necesar.

n aceste condiii, ecologizarea fabricaiei cimentului i, respectiv, a betonului poate contribui substanial la micorarea emisiei de CO2 n atmosfer.

Aa-numitul beton verde poate conduce la reducerea impactului asupra mediului prin utilizarea cimenturilor care nglobeaz energii reduse, a deeurilor de beton i agregatelor reciclate, a cenuilor zburtoare, a prafului de silice etc.

Se poate remarca faptul c diminuarea costurilor de fabricaie a betoanelor merge, deseori, mn n mn cu reducerea impactului asupra mediului nconjurtor. Astfel, aspectele de mediu intereseaz att din punct de vedere ideologic, ct i economic.

Producerea betonului poate avea un impact redus asupra mediului pe dou ci: prin modul de stabilire a amestecului (reetei) de beton i prin producerea lui propriu-zis. Astfel, aspectele ce trebuie luate n considerare la proiectarea reetei de beton sunt:

utilizarea cimenturilor cu impact redus asupra mediului;

reducerea dozajului de ciment;

nlocuirea cimentului cu materiale puzzolanice ca: cenuile zburtoare sau praful de silice;

agregate reciclate;

ap reciclat.

Pentru producia de ciment i beton se are n vedere managementul mediului.

Reducerea dozajului de ciment n compoziia betonului se poate realiza i prin nlocuirea lui cu alt material de natur puzzolanic, de tipul prafului de silice sau al cenuilor zburtoare. Aceste materiale sunt produse reziduale deeuri i ambele au efect puzzolanic. Astfel, pe de o parte, un material cu un impact major asupra mediului, cum este de exemplu cimentul, se substituie parial cu un material ce reduce impactul asupra mediului.

Pe de alt parte, prin introducerea, de exemplu, a prafului de silice n compoziia betonului (ca nlocuitor al unei pri din ciment), rezult caliti remarcabile din punct de vedere fizico-mecanic ale betonului astfel realizat.

7.4.1.Betoane cu agregate reciclate

Reciclarea betonului vechi i transformarea n agregate noi capt o deosebit importan din mai multe motive:

transportul i depozitarea materialelor din demolri;

scderea surselor agregatelor naturale.

Se ntlnesc 2 ci de utilizare a deeurilor din construcii:

folosirea ca agregate reciclate;

folosirea la construcia drumurilor: n Japonia 2/3 din deeurile din construcii sunt utilizate la construcia drumurilor.

Calitatea agregatelor reciclate depinde n primul rnd de clasa iniial a betonului i de cantitatea de mortar din agregatele reciclate.

Betonul poate fi realizat cu 100% agregate reciclate ca agregate grosiere (pietri) sau cu o combinaie de agregate reciclate i naturale n diferite proporii. n majoritatea cazurilor, agregatele reciclate sunt amestecate cu agregate noi n proporie de 1:1. Ca agregat fin se folosete nisipul natural.

Compoziia betonului este n general aceeai ca pentru agregate naturale, dar teste experimentale sunt recomandate.

Betonul cu agregate reciclate, n comparaie cu betonul cu agregate naturale, prezint:

rezisten la compresiune mai mic (1030%);

rezisten la ntindere mai mic (~10%);

modul de elasticitate mai mic (1040%);

contracie mai mare (~55%).

Agregatele reciclate se pot obine prin sfrmarea betonului vechi i ndeprtarea pietrei de ciment.

Agregatele sunt cernute pe sorturi.

Caracteristici ca: densitatea n grmad, rezistena la nghe, rezistena la strivire i coninutul de particule mai mici de 0,063 mm trebuie verificate dac ndeplinesc condiiile standard.

Textura suprafeei: rugoas i mai poroas datorit rmielor de mortar.

Concluzii:

betonul verde poate fi folosit ca beton structural;

prezint o mai mare capacitate de absorbie a apei utilizarea superplastifianilor i utilizarea adaosurilor.

7.4.2.Betoane neconvenionale

Romanii, nlocuind calcarul cu marne i marno-calcare n cuptoarele de var i crescnd temperatura de ardere, au obinut un material care, fin mcinat i amestecat cu cenua vulcanic, este considerat primul ciment din istorie. Acest amestec s-a numit ciment puzzolanic dup numele localitii Pouzzolli de lng Vezuviu, de unde s-a exploatat prima dat aceast cenu.

Primul ciment modern a fost realizat de ctre Isaac Johnson n 1845, care a ars un amestec de argil i cret pn la topirea parial (clincherizare), adic pn la apariia unor compui cu proprieti liante importante.

Acum, numai cimenturile uzuale, cu aplicabilitate general, pot fi fabricate n 27 de tipuri i ase clase de rezisten n conformitate cu standardul european EN 1971. Aceasta arat extraordinara diversificare a tipurilor de liani (CIMENTURI) i a produselor finale (BETOANE).Discutm astzi despre betoane adaptate n mod specific anumitor tipuri de lucrri, n a cror compoziie intr cimenturi, aditivi, adaosuri i agregate specializate.

Betonul convenional, uzual ntlnit, este materialul obinut prin amestecarea cimentului, apei, agregatelor i aditivilor n proporii bine definite, n funcie de o serie de performane dorite. Acesta este betonul curent ntlnit n staiile de betoane i pe care se bazeaz civilizaia uman n dezvoltarea sa. Reprezint materialul de construcie cu care vom face fa cu succes actualelor schimbri climatice.

Betonul neconvenional este spectaculos; reprezint rodul ingeniozitii inventatorului necunoscut, din istorie, sau rezultatul studiilor extinse de cercetare tiinific ale prezentului.

Foarte interesant este utilizarea n istorie, n betoane, a diferitelor produse organice. Astfel, romanii foloseau snge de animale sau albu de ou pentru mbuntirea plasticitii mortarelor de var cu cenu vulcanic acestea pot fi considerate a fi primii aditivi din istorie. Folosirea prului animal, a paielor, a fibrelor de soia, cocos, bumbac, in, iut etc. poate fi considerat prima armare dispers, iar cojile de orez i gru primele adaosuri.

Betoanele neconvenionale moderne sunt acele betoane care plutesc, dup ntrire, pe ap sau pot fi turnate s se ntreasc sub ap, betoane prin care trec apa, cldura sau lumina sau dimpotriv, prin care nu trec nici radiaiile.Anumite betoane, coninnd agregate cu dimensiuni reduse i aditivi speciali, pot fi mprtiate pe suprafee prin pulverizare (torcretare), rmnnd definitiv fixate pe acestea.

Betoanele cu mas volumic foarte mare i agregate speciale pot fi folosite cu succes ca ecran protector mpotriva radiaiilor i substanelor de mare risc biologic sau chimic. n situaii de conflict militar, betoanele armate dispers, cu fibre metalice specializate, ofer o excepional rezisten la impactul proiectilelor.7.4.3.Beton armat cu achii de lemn

BETONYP

Plcile de beton armate cu achii de lemn sunt produse n prese netede din material lemnos, achii de lemn cu adaos de liant (ciment Portland i aditivi chimici pentru aplicaii n industria construciilor).

Principalele proprieti ale plcilor BETONYP sunt:

incombustibilitate (B1 conform standardului DIN 4102);

rezistente la ap;

rezistente la atacul ciupercilor;

fr formaldehide i azbest.Structura plcii este stratificat uniform ncepnd de la ambele fee formate din fragmentele fine de lemn pn la stratul central mai grosier. Cu proprieti fizice i mecanice excelente, BETONYP-ul este unul din cele mai importante materiale n construciile cu structuri uoare.

Proprieti fizico-mecanice

coninutul de umezeal dup climatizare = 612%;

rezistena la ncovoiere = min. 9 N/mm;

rezistena la ntindere perpendicular pe plac = min. 0,4 N/mm;

umflarea n grosime, dup 24 ore de nmuiere = 1,5%;

coeficientul conductivitii termice = 0,26 W/mK;

coeficientul de rezisten la difuzia vaporilor = 22,6;

valoarea pH = 11;

rezistena la nghe = nici o schimbare vizibil;

permeabilitate la aer = 0,133 L/min m MPa.Modaliti de fixare

Fixare cu uruburi: sunt indicate uruburi de lemn cu 2 nceputuri. Plcile trebuie gurite cu d = 0,8 diam. urubului.

Fixare cu cuie: plcile trebuie gurite prealabil cu diam. d = 0,8 diam. cuie. Plcile pn la 12 mm se pot fixa cu cuie fr gurire prealabil.

Capsarea: este posibil numai la plcile pn la 12 mm.

Lipirea: este o metod suplimentar a fixrii cu cuie sau prin capsare.

Prelucrarea plcilor BETONYP

Tierea la dimensiune: recomandat este folosirea sculelor armate cu plcue din carburi metalice. Adncirea de prelucrare trebuie stabilit n aa fel nct fierstrul circular s ias din plac circa 38 mm.

Gurirea: se pot folosi scule din oel rapid, dar la prelucrarea serie de folosesc burghie armate cu plcue din carburi metalice. Este recomandat o turaie ct mai mare, iar avansul de achiere trebuie inut la valori mai sczute. Pentru protejarea suprafeei de ieire a burghiului este recomandat ca n partea inferioar s folosim o bucat de lemn de esen tare.

Frezarea: i la aceast operaie sunt recomandate freze armate cu plcue din carburi metalice. Frezele armate cu plcue nlocuibile asigur o schimbare rapid a sculei i o precizie ridicat de prelucrare.

7.4.4.Betoane uoare multifuncionale

La ultima ediie a salonului de invenii Eureka de la Bruxelles, dou dintre cele mai apreciate soluii pentru construcii au aparinut inginerului constructor cu dubl cetenie, romn i belgian, Petrache Teleman.Soluiile premiate se ncadreaz n categoria materialelor de construcii ecologice, iar acestea sunt MOPATEL, care a obinut medalia de aur sistem de construcie pe baz de fibre lemnoase plus 2 liani i anume ciment Portland i var, iar cel de-al doilea sistem de betoane uoare ecologice este compus din 2 liani plus argex i plut i se numete ECOPIERRA. Acesta din urm a obinut medalia de argint la salonul de inventic Eureka.

ECOPIERRA i MOPATEL

Brevetele i mrcile comerciale ECOPIERRA i MOPATEL se refer la un sistem de construcie cu un nou tip de betoane uoare.

Aceste dou mrci au aplicaii n domeniul construciilor de cldiri n mediul rural i/sau urban, cum ar fi construciile unifamiliale sau colective, coli, spitale, birouri, construcii utilitare agricole i altele. De asemenea, acestea pot fi folosite la renovarea i reabilitarea construciilor mai vechi.

Cldirile construite din ECOPIERRA pot avea pn la 8 etaje, iar cele din MOPATEL pn la 2 etaje (cel puin pentru nceput).

Fig. 7.6. Betoane uoareAceste betoane pot fi fabricate direct pe antier, n forma i culoarea dorit.

Betoanele uoare de marca ECOPIERRA i MOPATEL se mpart n 3 mari clase de produse, i anume:

Clasa S (strong): cuprinde elementele de structur, cum ar fi grinzi, perei, stlpi, plci de planee etc. La aceste elemente, caracteristica de baz este valoarea ridicat a performanelor de rezisten n compresiune, modulul de elasticitate fiind corespunztor betoanelor uoare.

Clasa M (medium) se refer la elemente de construcie, unde caracteristicile de rezistene mecanice se combin cu capacitatea de izolare acustic i termic. n aceast clas de produse se ntlnesc blocurile de zidrie portant interioare i/sau exterioare anumite elemente de rezisten, cum ar fi perei din beton, precum i alte elemente mai puin solicitate de sarcinile de calcul.

Clasa L (light), n cadrul creia caracteristicile de izolare acustic i termic primeaz fa de capacitile mecanice (rezistena la compresiune .a.).

Clasa betoanelor ECOPIERRA cuprinde blocuri de zidrie pentru zidrii neportante, perei despritori, perei de protecie contra focului, protecia structurilor metaloce tubulare sau din profile deschise .a.

n betoanele ECOPIERRA, pietriul este nlocuit cu granule de argil ars n cuptor, cu dimensiuni de 4 pn la 10 mm, iar nisipul este nlocuit cu granule de plut.

Fig. 7.7. Beton ECOPIERRABetoanele ECOPIERRA se caracterizeaz printr-o mas volumetric cuprins ntre 1.000 i 1.450 kg/m3, precum i o serie de proprieti fizico-mecanice deosebite, cum ar fi:

densitatea betonului: 1.0001.200 kg/m2 ECOPIERRA light, 1.2001.400 kg/m2 ECOPIERRA medium i 1.4001.700 kg/m2 ECOPIERRA strong;

rezistene la compresiune, cuprinse ntre 5080 daN/cm2 ECOPIERRA light, 80115 daN/cm2 ECOPIERRA medium i 150225 daN/cm2 ECOPIERRA strong;

coeficient de conductivitate termic: ntre 0,160,33 W/mK n funcie de clas;

aderena barelor de oel n beton: 49 daN/cm2.Betoanele MOPATEL au urmtoarele caracteristici:

densitatea betonului: 8001.100 kg/m2 MOPATEL light, 1.1001.400 kg/m2 MOPATEL medium i 1.4001.600 kg/m2 MOPATEL strong;

rezistene la compresiune, cuprinse ntre 3050 daN/cm2 MOPATEL light, 5080 daN/cm2 MOPATEL medium i 120200 daN/cm2 MOPATEL strong;

coeficient de conductivitate termic: ntre 0,140,28 W/mK n funcie de clas;

aderena barelor de oel n beton: 45 daN/cm2.Ambele produse au urmtoarele caracteristici comune:

rezisten la foc (au fost testate pe flacr mai mult de dou ore i s-au pstrat intacte) i nu degaj gaze n timpul arderii;

materialele sunt 100% ecologice i permite trecerea liber a aerului prin perei adic nu se formeaz gaze de genul Radonului, care este extrem de nociv;

ofer rezistene caracteristice la traciune, comparabile cu rezistena betonului normal i o reducere important a efectelor seismice, n urma micorrii greutii proprii a construciei, n proporie de 50%;

pot fi utilizate n protecia structurilor din oel contra incendiilor, prin protejare exterioar, sau prin umplerea structurilor tubulare cu betoane ECOPIERRA din clasa Strong;

confer o plasticitate deosebit betonului proaspt. Materialele pot fi folosite pentru tot ceea ce nseamn construcia unei case, inclusiv podele, igle pentru acoperi, ornamente de orice fel, ntruct sunt foarte plastice. Produsul MOPATEL este mai ieftin i poate fi fabricat n Romnia, unde materia prim este din abunden;

exist posibilitatea de a fi executate att pe antiere, ct i n fabrici de prefabricate, iar aceste produse sunt calificate ca fcnd parte din gama materialelor de construcii ecologice;

betoanele ofer o mare omogenitate pentru ansamblul elementelor ce compun cldirea la rou, deoarece toate acestea se produc cu aceleai materiale, ns cu proporii diferite ntre ele;

ECOPIERRA i MOPATEL ofer o izolare acustic foarte bun, permit pereilor s respire, eliminndu-se condensul i gazele toxice i pot fi colorate dup dorin, nemaiexistnd necesitatea vopsirii sau zugrvirii lor;

preul de cost al construciilor fcute cu materiale MOPATEL i ECOPIERRA este puin mai mare dect al BCA, dar mai sczut dect al construciilor executate cu materiale clasice, ntruct nu mai sunt necesare tencuieli, straturi de izolaie, vopsele i plata manoperei aferente acestor lucrri. Practic, ntreaga construcie poate fi executat numai din aceste materiale.Aceste date sunt certificate de INCERC i de laboratoare din Belgia, ambele betoane fiind brevetate i au marc nregistrat.