1

CURS 1CURS 1CURS 1CURS 1 Generalitati privind materialele compozite

1.Generalitati Materialele compozite sunt materiale care reunesc într-un singur produs elemente care, de obicei, nu se asociază în mod natural. Aceste materiale sunt rezultatul incercarilor de obtinere a unor noi materiale superperformante care au condus la dezvoltarea unei noi clase de produsi. Prin definitie, conceptul de „compozit” este atribuit unui sistem complex, alcatuit din mai multe materiale de natura diferita. In aceasta categorie intra o clasa foarte vasta de produsi. Acest lucru este determinat de faptul ca posibilitatile de modificare a constituientilor de baza, a tehnicilor de „asamblare” si de fabricare, a nivelului de performanta si costului sunt infinite. Materialele compozite au fost realizate de om din cele mai vechi timpuri. Astfel, chirpiciul (material compozit pe baza de lut si paie) si betonul armat reprezinta cele mai simple exemple de materiale compozite. Dupa Larousse, un material compozit este facut din mai multe componente cu proprietati fizice si chimice diferite si materialul compozit obtinut are proprietati superioare raportat la componentii de baza. Aceasta structura de „material compozit” este caracteristica multor produse naturale, fapt ce explica rezistenta mecanica deosebita a acestora. Este suficient sa amintim lemnul, bambusul, oasele, muschii etc. Considerat de catre numerosi specialisti ca fiind epoca materialelor compozite, sfârsitul secolului XX a fost marcat în mare masura de schimbarile în conceptia tehnologica din productia industriala. Necesitatea elaborarii unor materiale noi si a unor tehnologii neconventionale a fost determinata nu numai de motive economice si sociale, dar si de faptul ca în conditiile dezvoltarii exponentiale a productiei, a aparut o criza foarte puternica de surse de materii prime si energetice, odata cu cresterea agresiunii oamenilor fata de mediul înconjurator. Aceste materiale cu proprietati programabile superioare materialelor traditionale au patruns în domeniile tehnicii de vârf, cum ar fi: tehnologiile aerospatiale, microelectronica, tehnica nucleara, tehnica de constructie medicala a implanturilor, în industria de automobile, de nave, industria chimica, a mobilei, în industria materialelor sportive, în constructii.

2

Realizarea de materiale compozite s-a impus pe baza a numeroase considerente tehnice si economice, între care amintim: - necesitatea realizarii unor materiale cu proprietati deosebite, imposibil de atins de materialele traditionale; - necesitatea cresterii sigurantei si a fiabilitatii în exploatare a diferitelor constructii si instalatii; - necesitatea reducerii consumurilor de materiale deficitare, scumpe sau pretioase; - posibilitatea reducerii consumurilor de manopera si a reducerii duratelor tehnologice de fabricatie. Materialele compozite sunt primele materiale a caror dispunere structurala interna o concepe omul, atât prin înlantuirea lor moleculara, cât si prin directii preferentiale, conferindu-le în acest fel rezistente favorabile, net superioare celor ale componentelor lor. Ca o definitie generala, materialele compozite sunt sisteme de doua sau mai multe componente, ale caror proprietati se completeaza reciproc, rezultând un material cu proprietati superioare celor specifice fiecarui component în parte. Din punct de vedere tehnic, notiunea de materiale compozite se refera la materialele care poseda urmatoarele proprietati: - sunt create artificial, prin combinarea diferitelor componente (sunt excluse compozitele naturale sau cele aparute fara intentia de a crea un compozit, cum ar fi lemnul, fonta cenusie etc.); - reprezinta o combinare a cel putin doua materiale deosebite din punct de vedere chimic, cu proprietati anizotrope între care exista o suprafata de separatie distincta, numita interfata; - prezinta proprietati pe care nici un component luat separat, nu le poate avea. Avantajul major, esential al compozitelor consta în posibilitatea modularii proprietatilor si obtinerea în acest fel a unei game foarte variate de materiale, a caror utilizare se poate extinde în aproape toate domeniile de activitate tehnica.

3

În cele mai multe cazuri, compozitul cuprinde un material de baza, matricea, în care se afla dispersat un material complementar sub forma de fibre sau particule, obtinându-se astfel proprietati îmbunatatite : - rezistenta la rupere; - rezistenta la uzura, - densitate, - rezistenta la temperaturi înalte, - duritatea superficiala, - stabilitatea dimensionala, - capacitatea de amortizare a vibratiilor etc. Componentele sunt alese astfel încât sa asigure proprietatile dorite, principalele probleme fiind legate de:

- compatibilitatea dintre materiale, - temperaturi de lucru, - caracterisiticile mecanice urmarite si - stabilitatea dimensionala obtinuta.

Relativa usurinta de fabricare a compozitelor permite determinarea prin calcul, cu aproximatie suficient de buna, a proprietatilor finale. Caracteristicile mecanice depind nu numai de proprietatile componentelor, dar si de legatura dintre ele.Pentru îmbunatatirea adeziunii interne se pot utliza diferiti produsi de adaos cu rol tensioactiv catalizator. 2. Materiale compozite in domeniul constructiilor rutiere Ca in toate celelalte domenii si in cazul constructiilor rutiere utilizarea materialelor compozite constituie un progres tehnic in continua desfasurare. In acest domeniu s-a pornit de la drumuri din pamant care au fost imbunatatite prin adaugarea diferitelor materiale cu scopul de a mari rezistenta si de a imbunatati proprietatile in exploatare. In prezent se ridica unele probleme pentru a caror solutionare se desfasoara ample programe de cercetare :

- disponibilitatea limitata de materii prime la nivelul teoretic impus - rezistenta si durabilitatea la un nivel superior impuse de extinderea

reteleor rutiere - necesitatea asigurarii unui confort in exploatare sporit - siguranta in exploatare, evitarea accidentelor

4

- masuri de protectie a mediului inconjuratorprin reducerea efectelor nocive provenite din : zgomot, emanatii de noxe

Aceste deziderate se solutioneaza prin dezvoltarea unor tehnologii noi bazate in principal pe utilizarea unor produsi noi cu proprietati specifice. Avantajul cunoasterii si utilizarii materialelor compozite consta in posibilitatea de a controla parmetrii finali si de a utiliza produsi specifici in functie de performantele dorite. 3. GeneralitaŃi privind alcatuirea sistemelor rutiere. Sistemele rutiere sunt structuri complexe alcatuite dintr-o suprapunere de straturi care impreuna conlucreaza in preluarea si transmiterea solicitarilor din trafic. Straturile din alcatuirea sistemelor rutiere sunt definite conform STAS 4032/1:

- fundatia drumului - stratul de baza - imbracamintea rutiera

Aceste straturi preiau si transmit terenului de fundare incarcarile din trafic. Suprafata de contact dintre sistemul rutier si terenul de fundare se numeste patul drumului. Fundatia drumului este alcatuita dintr-un strat sau doua de fundatie si eventual un substrat de fundatie. Stratul de fundatie preia si transmite la nivelul terenului de fundare solicitarile din trafic mentinand starea de solicitare in limite admisibile. Straturile de fundatie pot fi alcatuite conform STAS 6400 din :

- pamant stabilizat mecanic - balast - balast amestec optimal - blocaj din piatra bruta - piatra sparta mare - piatra sparta amestec optimal - agregate naturale stabilizate cu lianti hidraulici - agregate naturale stabilizate cu lianti puzzolanici - imbracamintea existenta in cazul modernizarilor

Substratul de fundatie este situat la partea inferioara a fundatiei drumului. Alcatuirea sa depinde de rolul indeplinit in structura care poate fi :

- strat drenant

5

- strat anticapilar - strat izolant Rolul substratului de fundatie poate fi asigurat de catre stratul inferior de fundatie daca materialele din alcatuirea acestuia indeplinesc rolul cerut.

Stratul de baza confera structurii rezistenta necesara preluarii solicitarilor din trafic si impreuna cu stratul de fundatie le repartizeaza la nivelul terenului de fundare. Acest strat este alcatuit conform STAS 6400 din :

- macadam - macadam semipenetrat si penetrat cu bitum - piatra sparta impanata cu split bitumat - agregate naturale stabilizate cu lianti hidraulici - agregate naturale stabilizate cu lianti puzzolanici - mixtura asfaltica

Imbracamintea rutiera este cea care asigura direct preluarea solicitarilor din trafic . Ea este alcatuita din : - Stratul de legatura asigura legatura dintre stratul de baza si stratul de uzura. Acesta poate lipsi in unele cazuri. - Stratul de uzura este stratul superior al structurii rutiere care preia direct solicitarile din trafic . Acesta are rolul de a asigura conditiile optime ale suprafetei de rulare. El este cel care intra direct in contact cu vehiculele si este supus actiunii directe a factorilor climatici : temperatura si umiditate. Aceste straturi sunt alcatuite in conformitate cu SR 174/1 din

- beton asfaltic - beton asfaltic rugos - beton asfaltic cu pietris concasat - mixtura asfaltica stabilizata cu fibre - beton asfaltic cu bitum modificat - mixtura asfaltica cu bitum modificat si stabilizata cu fibre

Tipul de îmbrăcăminte bituminoasă cilindrată la cald se stabileşte în funcŃie de clasa tehnică a drumului şi de categoria tehnică a străzii. Alegerea tipului de îmbrăcăminte bituminoasă se stabileşte prin proiectul de execuŃie, pe baza performanŃelor necesare mixturii asfaltice şi a studiului tehnico-economic.

6

4.Materiale utilizate in domeniul rutier. Calitatea sistemului rutier este determinata de calitatea fiecarui strat rutier in parte si implicit a materialelor din care este alcatuit. Straturile rutiere sunt in general alcatuite din materiale compozite . Materialele de baza din care se compun materialele compozite utilizate la lucrari rutiere sunt : - Agregate naturale care pot avea diferite origini : cariera, balastiera, si pot fi utilizate ca atare sau pot fi concasate. - Lianti hidraulici : ciment , ciment pentru drumuri si piste de aeroport - Lianti puzzolanici : zgura granulata , cenusa de termocentrala - Lianti hidrocarbonati : bitum pur, bitum modificat, bitum aditivat, emulsie bituminoasa - Filer de calcar - Var : var stins pulbere, var macinat, - Apa - Polimeri : elastomeri, plastomeri - aditivi : aditivi tensioactivi, fibre,

5. Reguli generale privind caracteristicile materialelor utilizate in

alcatuirea sistemelor rutiere. Materialele utilizate in alcatuirea sistemelor rutiere sunt reglementate prin stadarde care reglementeaza tipurile si caracteristicile materialelor de baza precum si a materialelor compozite. Caracteristicile acestor materiale se verifica in laborator cu ajutorul unor analize standardizate. Standardele europene privind caracteristicile materialelor cuprind clase de calitate in functie de valorile parametrilor caracteristici. In faza de proiectare este necesara prevederea acestor clase pentru fiecare lucrare. Se definesc astfel valori de referinta pentru parametrii verificati. Standardele romanesti prevad valori limita generale, diferentierea pe clase de calitate fiind mai restransa. Odata cu introducerea standardelor europene se va trece la evidentierea claselor de calitate pentru principalele produse . Acest lucru va permite utilizarea diferentiata a resurselor in functie de importanta constructiei si de cerintele specifice .

1

CURS 2 Agregate utilizate la producerea materialelor

compozite utilizate la lucrari rutiere

1. Agregatele minerale

Agregatele minerale sunt componenta preponderentă a materialelor

compozite de tip beton de ciment sau beton asfaltic. Ele formează scheletul

mineral care asigură rezistenţa şi stabilitatea structurii, influenţând

caracteristicile fizico mecanice ale întregului amestec.

Analiza în laborator a agregatelor minerale.

Rolul lor se manifesta pe mai multe planuri :

- al calităţii mineralogice a rocii de provenienţă;

- al caracteristicilor fizico-mecanice ale agregatelor;

- al caracteristicilor de prelucrare ale agregatelor;

- al curbei granulometrice a amestecului final .

Fiecare din aceste aspecte influenţeaza considerabil caracteristicile

fizico-mecanice ale amestecului precum şi comportarea în timp a

materialului compozit.

2. Generalitati .Caracteristici mineralogice ale rocii de provenienţă

Rocile utilizate la execuţia straturilor rutiere asfaltice trebuie să

îndeplinească anumite condiţii exprimate prin caracteristici fizico-mecanice

specificate în norme şi standarde. Privitor la mineralogie nu exista restricţii,

se pot face doar unele recomandări care pornesc de la constatări privind

modul în care unele roci îndeplinesc sau nu prevederile standard. Pentru

identificarea mineralogică se recurge la clasificarea rocilor după modul în

care s-au format şi după provenienţă. După provenienţă rocile se clasifică în

2

roci naturale şi artificiale. Din categoria rocilor artificiale fac parte cenuşa şi

zgura de furnal, utilizate în domeniul rutier.

O clasificare generala a rocilor naturale in functie de modul de formare :

A. Roci magmatice

- intrusive (de adancime) : granite, sienite, granodiorite, diorite,

gabrouri( bazice),

- efuzive : riolitele (acide) , porfire cuartifere, dacite , tufuri dacitice,

andezite, porfirite, bazalte, melafire, diabaze, porfire

B. Roci sedimentare

- detritice ( necimentate sau cimentate ) : argile si marne, nisipuri si

gresii, pietrisuri si conglomerate

- de precipitatie chimica : calcare, travertin, silicolite, gipsuri

C. Roci metamorfice

- marmure, gnaisuri, serpentine, cuartite

Rocile naturale se pot clasifica si pe grupe :

andezit granit gabrou porfir

bazalt granodiorit hornblenda dacit

diabaz gnais* diorit riolit

epidiorit*

* roci metamorfice de origine eruptivă

Roci naturale

magmatice sedimentare metamorfice

metamorfice

metamorfice

eruptive

Roci magmatice

Grupa bazalt

Grupa

granit Grupa

gabrou

Grupa

porfir

3

ardezie cuarţite recristalizate roci metamorfozate

prin alterare

cremene dolomita gresie balast

opal calcar tuf vulcanic nisip

marmura

Teoretic se pot utiliza oricare din aceste roci naturale sau artificiale,

practic se pot utiliza doar cele care îndeplinesc condiţiile prevăzute în

norme.

Pentru fabricarea materialelor compozite se prevede utilizarea

agregatelor provenite din roci rezistente la acţiuni mecanice şi climatice.

Condiţiile au fost îndeplinite în cele mai multe cazuri de către rocile eruptive

cum ar fi bazaltul sau andezitul, de către rocile sedimentare cum ar fi nisipul

natural în cazuri particulare , iar în cazul rocilor metamorfice doar

ocazional, atunci când nivelul cerinţelor a fost mai redus.

Sub aspect chimic se definesc doua grupe mari :

- minerale acide in care predomina in special siliciul si aluminiul

( usoare si deschise la culoare: cuart, feldspat, mica )

- minerale bazice unde ponderea este detinuta de fier, magneziu si

calciu ( mai grele si inchise la culoare : piroxeni, amfiboli, olivina)

In cazul mixturilor asfaltice se prefera rocile bazice, datorită aderentei mai

bune a peliculei de bitum.

Analiza mineralogica vizează în primul rând definirea tipului de

roca, şi stabilirea nivelului de alterare în care se găseşte la momentul

Roci metamorfice

Grupa şisturi Grupa cuarţite Grupa alterate

Roci

sedimentare

Grupa

1. opal Grupa

calcar

Grupa

conglomerat

e

Grupa

necimentate

4

respectiv. Nu se admite utilizarea rocilor alterate, deoarece acestea fiind

solubile în apa determina descompunerea fizica a materialului în exploatare.

3. Caracteristici fizico mecanice ale agregatelor minerale

Pentru a verifica modul în care roca se încadrează în anumite cerinţe

specifice, se măsoară caracteristicile fizico-mecanice care depind de

calitatea rocii si care nu pot fi ameliorate prin prelucrare. Pe baza

rezultatelor obţinute, se clasifică roca care va putea fi apoi utilizată conform

prevederilor specifice fiecărei destinaţii în parte.

Caracteristicile fizico mecanice care se urmăresc în mod special in

cazul materialelor pietroase utilizate la lucrari rutiere sunt : rezistenţa la

compresiune, rezistenţa la strivire, rezistenţa la uzura ( Micro Deval)

rezistenţa la impact ( Los Angeles), rezistenţa la şlefuire, rezistenţa la

îngheţ-dezgheţ, porozitatea.

Verificarile se fac in conformitate cu standardele europene .

Verificarile privind rezistenta la uzura sau la sfaramare sunt specifice

domeniului rutier.

Determinarea rezistentei la uzură se efectuează cu masina de tip micro-

Deval conform SR EN 1097-1 iar determinarea rezistenţei la sfărâmare

prin metoda de încercare Los Angeles (metoda de referinţă, cunoscută in

literatura românească de specialitate sub denumirea “Uzura cu masina

Los Angeles”) sau prin metoda de sfărâmare prin impact (metoda

alternativa) conform SR EN 1097-2.

Uzura sau sfaramarea agregatelor utilizate pentru straturile rutiere se

produce ca urmare a frecării reciproce între granule, precum şi a şocurilor

la care pietrele sunt supuse, în exploatare, sub acţiunea circulaţiei, în

special a vehiculelor grele şi de mare viteză.

Uzura sau saframarea reprezintă pierderea de masă suferită de proba de

agregate, datorită efectului combinat de frecare şi lovire în cursul

încercării şi se exprimă în procente din masa iniţială a probei.

In laborator se determină rezistenţa la uzura in prezenta apei datorita

frecării granulelor între ele şi cu suprafeţele metalice cu care vin în

contact în timpul rotaţiei maşinii (pereţii maşinii şi suprafaţa bilelor

metalice abrazive introduse în maşină odată cu proba) şi şocul produs de

5

căderea bilelor metalice. Prin aceasta metoda se determină coeficientul

Micro Deval M DE . In cazul rezistentei la sfaramare, actiunea este

similara, se lucreaza pe material uscat si rezultatul se exprima prin

coeficientul Los Angeles LA .

Conditiile de calitate se exprima prin valori maxime asa cum se vede in

tabel.

Caracteristica

Denumirea materialului si domeniul

de utilizare

Criblura pentru mixturi bituminoase,

tratamente bituminoase şi betoane de

ciment

Coeficientul Los

Angeles

(LA) %, max.

Clasa

A

Clasa

B

Clasa

C

18

20

24

Rezistenţa la uzura micro-

Deval, M DE max.

20

4. Caracteristici de prelucrare ale agregatelor minerale

Caracteristicile de prelucrare sunt acele caracteristici care se verifica

permanent in timpul fabricatiei cu frecventele prevazute in specificatiile in

vigoare.

Modul de prelucrare a rocilor este cel care determină calitatea finală

a materialului, constituind criteriul final de apreciere al calităţii agregatelor

pe lângă cel al calităţii rocii de provenienţă. Caracteristicile de prelucrare

mai importante sunt : curba granulometrica, coeficientul de neuniformitate,

forma granulelor, gradul de concasare, conţinutul de impurităţi constând în

părţi fine, argilă, materii organice etc.

Prevederile privind caracteristicile de prelucrare sunt diferite de la o ţară la

alta, în prezent se urmăreşte o apropiere dintre standarde prin adoptarea

normelor europene. În principiu, pentru caracteristicile de fabricaţie se

6

introduc prevederi privind atât valorile acestora la un moment dat, cât şi

modul în care se păstrează ele pe parcursul procesului de fabricaţie. Calitatea

se apreciază statistic şi este proprie fiecărei staţii de prelucrare.

4.1 Pentru fabricarea mixturilor asfaltice si a betoanelor rutiere

se aleg sorturi granulare cu un ecart granulometric restrâns pentru a permite

realizarea amestecului final optim. De asemenea, se lucrează cu agregate

având dimensiuni apropiate pe cele trei direcţii evitând granulele plate şi

acciculare care nu rezista la solicitări mecanice. În ceea ce priveşte

impurităţile, prezenţa lor este riguros limitată deoarece afectează nefavorabil

anrobarea cu bitum şi comportarea în timp a îmbrăcăminţilor. Fracţiunile

foarte fine sunt limitate procentual şi condiţionate calitativ prin determinarea

unei caracteristici cunoscuta sub numele de „valoare de albastru” care

exprima conţinutul de argilă. Conţinutul de materii organice se apreciază

printr-o metodă calitativă colorimetrică.

5. Utilizarea agregatelor minerale la lucrari rutiere

La lucrari rutiere se utilizeaza atat roci sedimentare necimentate

sortate in statii speciale de sortare cunoscute sub numele de „ agregate de

balasiera sortate „ , cat si roci magmatice sedimantare sau metamofice

prelucrate prin concasare cunoscute sub denumirea de „ agregate de cariera,

sau „ cribluri” . In general in cazul criblurilor sunt preferate rocile

magmatice datorita rezistentelor mai mari.

Agregatele se selecteaza in functie de caracteristicile acestora si de modul in

care aceste caracteristici respecta cerintele specifice fiecarui domeniu in

parte.

Astfel in cazul mixturilor asfaltice sunt preferate rocile bazice, in cazul

betoanelor cele acide. De asemenea in functie de importanta drumului ,

respectiv de clasa tehnica se vor utiliza cu precadere cribluri la

imbracamintile autostrazilor si la drumuri de clasa tehnica superioara,

agregatele de balastiera fiind utilizate mai mult la fundatii si la drumuri de

clasa inferioara.

In contextul obligativitatii aplicarii normelor europene , analizarea si

clasificarea agregatelor se va face numai cu respectarea acestora.

Fiecare material granular va avea caracteristici exprimate prin valori sau

intervale de valori conform prevederilor din standardele de referinta.

Utilizarea agregatelor se va face in conformitate cu prevederile specifice

fiecarei destinatii cu verificarea incadrarii domeniilor de calitate in cerinte.

CURS I Pamanturi.

1.1. Pamanturi . Generalitati

Prin termenul de o'pimflnt" se intelege un ansamblu de particuleminerale solide rezultate prin dezagregarea fizica sau chimica a rocilor, carepot contine sau nu materii organice.

Pamanturile reprezinta un sistem trrfazic (solid, lichid si gazos).Fragmentele solide de natura mineralogica de marimi si forme diferite,creeMa Ia aranjarea 1or, pori sau goluri. Porii pot fi plini cu apa (fazalichida), plini cu aer sau vapori de apa (faza gazoasa) sau ocupati partial cuapa si partial cu gaze.Comportarea pamanturilor este determinata de interactiunea dintre cele treifaze constituente. Raporturile care se stabilesc intre faze nu sunt fixe, ci sepot modifica sub actiunea diferitilor factori cum ar fi incarcarile transmisede catre constructii, variatii de temperafura, umiditate etc.

1.2. Identificarea si clasificarea pamanturilor

1.2.1. Identificarea si descrierea pamanturilor, este tratata in SREN ISO 14688-l:2004 "Cercetari si incercari geotehnice. Identificareasi clasificarea pamanturilor. Partea I : Identificare si descriere." si sebazeaza pe un sistem flexibil de utilizare, sistem care acopera caracteristicilepamantului si ale componentilor pe baza de tehnici vtz:uale si manuale. Suntdescrise in acest standard reguli privind denumirea fractiunilorgranulometrice, simboluri, precum si intervalul corespunzator ales aldimensiunilor granulometrice, conform tabelului prezentat mai jos :

Flr€rtslrrl .l- traiiarfi{ut gubdhrlztrrrd €lEbolwl rlFdtr.. pcrae-eloimm

Fetn&ftbdrbgrsd6flloqrl rrEl LEo > CEI'

Ebarl Eo > zlx, p+A b a<x),Boaoir{rft @ >63E*gbm

Pettr{-*9ffi-6

PLtrlt GL >2,opiHL6g

f f i tm CGr > 2(' Fena h 6atPLlrl€ rrfiodu t||G. > t',3 |'ihl t zOPldrtr njc FGlf > 2.o Fi&rfb,6.3N!.lp s€ > q,O€3 penA b 2,OIralJ|'.ruc GS. > o.e€t |'afl! b .2.oNLlF fr|tr€rr -MS. > O,2 Fant i. 0,6=,nbE in FS. > 0,063 Ferr5 la o.2

Pem&lrtfi'r

F.f st >o,o@!&|. b().(,6€rPrdre e€l >O.dlF&rabO,aEl

ftd .rdlocltr MSf >O.dE3e#LI)-OA

FJILr FSa > O,O@l p&rt LO;OGSiArgatg cl 3o.o(E

Pentru o caracterizare generala (preliminara) sunt prezentate metoderapide pentru determinarea :

r granulozitatlir formei particuleloro compozitiei mineraleo continutului in parti fineo culorii pamanturiloro rezistentei pamanturiloro dilatanteio plasticitatiio determinarii continutului de nisip, praf, argila;r determinarii continutului de carbonat.

Pe langa langa identificarea si descrierea pamanturilor se recomandasa se indice informatii suplimentare privind conditiile in care a fost prelevatun pamant, componentii speciali secundari, miros, orice nume curent etc.

I.2.2. Clasificarea pamanturilor, prezentata in SR EN ISO14688-22 2005 "Cercetari si incercari geotehnice. Identificarea siclasificarea pamanturilor. Partea 2 : Principii pentru o clasificareo',permite ca pamanturile sa fre grupate in clase cu compozitie si proprietatigeotehnice asemanatoare. Acest standard impreuna cu SR EN ISO 14688-l:2004 "Cercetari si incercari geotehnice. Identificarea si clasificareapamanturilor. Partea I : Identificare si descriera.", inlocuiesc STAS 1243-88 )' Clasificarea si identificarea pamanturilor ", fata de carereprezinta o actualizare.

1.2.2.1 Principii de clasificare a pamanturilor

Pamanturile trebuie sa fie clasificate in grupe de pamanturi(vezi tabel ,,Principii pentru o clasificarea pamanturilor"-) in functie denatura lor, care depinde in exclusivitate de compozitie, independent deumiditate sau compactitate tinand seama de urmatoarele caracteristici:- compozitie granulometrica- plasticitate- continut in materii organice- origine

Pamanturile grosiere si foarte grosiere se clasifica numai pe baza analizeigranulometrice conform tabelului de mai jos:

Fractiuneagranulara

Blocuri

Bolovanis

Procentaj din masa

<5De la 5 pana la 20>20

<10De la 10 pana la 20>20

Termen calificativ

Procentaj de blocuri redusProcentaj de blocuri mediuProcentaj de blocuri mare

Procentaj de bolovani redusProcentaj de bolovani mediuProcentaj de bolovani mare

Continut in materie organice%o din masa uscata (particule < 2 mm)Dela2 pana la 6De la 6 pana la 20>20

Pamanturile compuse din materiale fine si grosiere se clasifica in functie deplasticitate si comp ozitit granulometrica.Observatii:

o Clasificarea in functie de plasticitate a pamanturilor fine(reprezentate prin argile si prafuri) se recomanda a se realiza folosindurmatorii termeni: neplastic, plasticitate redusa, plasticitate medie,plasticitate mare.

o Pamanturile cu compusi organici sunt clasificate in functie decontinutul organic, trebuie facuta o distinctie intre pamanturileorganice si pamanturile minerale care contin materii organice.

Pamant

Slab organicMediu organic

Foarte organic

Se observa o subdivizare diferita a fractiunilor granulare fata de STAS 1243-88 orClasificarea si identifi,carea pamanturilor", standard anulat. De ex :argrla corespunde particulelor cu dimensiuni sub 0,002 mm nu 0,005 mm,iar praful fin intre 0,002 si 0,0063 etc.Conform SR EN ISO 14688-l:2004 "Cercetari si incercari geotehnice.Identificarea si clasificarea pamanturilor. Partea 1 : Identificare sidescriere." pamanturile sunt simbolizate cu litere. Cele mai multe fiindpamanturi compozite sunt denumite cu un termen principal (notat cumajuscule) care corespunde fractiunii granulare principale si cu unul sau maimulti termeni de calificare (fractiunea granulara secundara). Ex: Argila cupietris - grCl, nisip fin prafos siFSa).

Tabel-,,Principi ipentruoclasif icareapamanturi lor ' 'conformSRENISO 14688-2:2005'

Cuan6ficare Denunire in gruPe tlepimSnt cu ProPrie€li'

aseminiloar.

Subdivi2ir.ln€suplimen€rg in

fun4ic deGribriu Grupi de

p*nal|t

Bo xBo

boCo coBo

Co saco, sagrGogrco

Consdc@iispecirale

Ptmtr in starerrned5, parficulebqr eded uriol€ dew'

barts$aqiier

cEa rnai r|are Parte aparliculelor > 2OO rnm

cea nrai Inar€ Palte aparliculelor > 6(l mm

groger

cea mai rnare Parte aparticulelor> 2 mm

cea mai mare Parte apartisrlelor> 0,063 rnm

Gr cosagr

coGr

sa@, 8asicr.grSa gcisa

Sa siGr; siSa, dSa'dGr, sadGrorSa

(Mirg:abgie)(Forma pe(iculelor)

Si sasi s.grsi'$dsi

gesrCl

clsi,siCl

cl

orSi'orGl

Plastcitate:Umicltate -Rezistenla,sensiwitateCompresibilitatg,cDnsistenF(Mineralogia argilei)

PArEnt in stateumedii, Particuleleader'5 unele delrltcb tn

Or .saOr, siOr dOr

'1

Cdr€id€ra{ispeciabCuloare inchisS,

greutate \tolumicdredusa

Material nenatural

olgsflc

ptmlntartificial

Etepozitat MS )dl/lS

'a

lEteiidarnropF

Considera$ispedale

Ca Pentupimffiritenlhrale

Cotnrrircnt s*unihr xu terlidr

bo i t"bg)'>tooil- erg0 + Sa(sa) pot fi subdivizate in fin F(f)'

L mcou Utmlsau gtosierC(c)

sidor-"

- aio. ..-ninatie a comoonerrfior

Cazurile necesitEconsidera$isped{{e in turcliede cenntebproiedului $ deeldgentsl€na$onale

.el,mcprcntrrtutciplBopo:Gr'SasiclOrMg

4

1.2.2.2. Alti parametrii adecvati folositi pentru clasificareapamanturilor:

- Gradul de indesare Ia, pentru a descrie indesarea nisipurilor sipietrisurilor (prin incercari de teren de penetrare dinamica, penetrarestandard sau in laborator.- Indice de consistenta l"pentru prafuri si argile- Rezistenta la forfecare nedrenata a pamanfurilor fine- Greutatea volumica in stare uscata- Activitatea argilei- Indicele de umflare- Indicele de compresibilitate- Continutul de carbonat- Permeabilitatea

1.3. Indici de structura ai pamantului

Indicii de structura sunt marimi ce caractenzeaza pamanturile si careintervin in calculele ingineresti. Dupa modul de stabilire acestia se impart indoua grupe :

o Indici de structura determinati in laborator, pe probe de pamantrecoltate din teren, sau determinati direct pe teren

r Indici calculati pebaza celor determinati in laborator

1.3.1. Indici de structura determinati in laborator, pe probe depamant recoltate din teren, sau determinati direct pe teren

r Greutatea volumica a scheletului (T, ) -numita si "greutateaspecificatt

G.

T":f (KN/m')s

G,- greutatea particulelor solide dintr-o cantitate de pamantV, - volumul acestora

o Greutatea volumica a pamantului (y)Gy:+ (KN/m')t/.

G,- greutateatotalaa unei cantitati de pamantVt - volumul acesteia

e Greutatea volumica a pamantului in stare uscata (ya)To:$= I frNtrlVV\

Go - greutatea uscata a unei cantitati de pamant, egala cu greutateascheletului solid G,.V- volumul acesteia

o Greutatea volumica in stare saturata (Tr"r)

Ta : $_ :G, +,1 oy * (KNim3)-vvG*- greutatea unei cantitati de pamant in stare saturata.v - volumul acesteia.Tw - greutatea specifica a apei ( aprox tO rcNfm3)

o Densitatea scheletului solid (p,)p,:

t G/"mt)ms - masa particulelor mineraleV, - volumul particulelor solideT, = g' P. = 9181' p, (KN/m3), unde g este accelerati a gravitationala

e Densitatea volumica (p)

e: t (g/cm')

mt - masa totala a probei de pamantV, - volumul total al aceteia

. Gradul de indesare fpJo:-irsl -e

€^u* - €^in

e - indicele porilor pentru o proba in stare naturala€'n* - indicele porilor in stari de afanare ma^imaQnrn - indicele porilor in stare de indesare maxima

. Capacitatea de indesare C;

( - - €nn*-€^in

€ rnin

e - indicele porilor pentru o proba in stare naturalagn* - indicele porilor in stare de afanare maxima€min - indicele porilor in stare de indesare maxima

r Gradul de saturatie S.

S,: W' 14/

max

W - umiditatea naturalaWn'* -situatia in care toti porii sunt plini cu apa:

e _ W _w(l-n)y,'

Wr** fr/r,

o Indicele de plasticitate IoIo: Ws-Wo

o Indicele de consistenta fc

l " : w, -w- w, -lilp

W1 - limita superioara de plasticitate

% - limita inferioara de plasticitateW - umiditatea naturala

l.3.z.Indici de structura calculafrpebaza celor determinati in laboratorsau pe teren

o Porozitatea (n)V

n: j . tOO (7o)v

I

Vo - volumul porilorV1- volumul total al probei

o IndiceleV

e: --t-loo yov"

Vo - volumul porilorV1- volumul scheletului solid

porilor

n: e o :e:

n yoI+e l -n

2. Calitatea pamanturilor pentru TERASAMENTE

Conditii generale de calitate sunt conform STAS 2914-84 6' Terasamente -Conditii tehnice generale de calitate". (ANEXA NR. I - Tabel pentrudeterminarea calitatii materialului pentru terasamente)Terasament - totalitatea lucrarilor de pamant executate in scopulrealizarii infrastructurii drumului, alcatuita din pamanturi (in general)sau alte roci dezagragate inclusiv materiale artificiale de umplutura(cenusa de termocentralao zgura bruta de furnal, deseuri de cariera etc).

Incercarile de laborator (impuse de STAS 2914- 84) urmaresc:

2.1. Stabilirea caracteristicilor fizico-mecanice ale namanturilorIncercarile implicate sunt :

. Stabilirea compozitiei granulometrice, conform STAS l9l3l5-74

. Limitele de plasticitate, conform STAS l9I3l4-76

. Sensibilitatea la inghet-dezghet, conform STAS 170912-90 si STASr709t3-90)o Umflarea libera, conform STAS l9l3ll2-88o Continut de materii organice, conform STAS 7017ll-76o Continutul de carbonati, conform7l0713-74o Modul de deformatie liniara, conform STAS 894213- 90r Gradul de compresibilitate, conform STAS 894211- 89o Unghiul de frecare interioara si coeziunea -In cazul terasamentelorcare necesita verificarea stabilitatii conform STAS 894212-82. "Teren defundare. Determinarea rezistenlei pdmdnturilor la forfecare, prin incercareade forfecare directd".

Tabel - Calitatea materialelor pentra terasamente - conf. STAS 2914 -84

i CrallhhnUnfluu I mtuidllbul, Ul I putrulhunhn $ clrululnm pdndpalelor tipri de $mlnturl

d<0,ro I d(O,ffi | d<0,1b I rtt,ut l$0jnm

iidem la,lml unilune (pmhdtate

l, Plmtnlnd nmdre mdii $ line unihrnc (grmuhdtt(b$lunu nd fid dr I mm npn lihtr niiloch le h$dntl nd nult dt 50%) h h ruh$k de rt

Nldp cu $d$, nhip nun, mijloeirsu lin rilorme (gtmuloIitalc

3, Plnlntuluemuivr ndiisj lin{hrufiunea maimicl dr I mm np.rintl rod mult de 50$) cu lientonrtituit d{n pinlntd muiveNlli1 cu pietril, nidp mm,rdjlotiuuu lin cu [ant pdfor uu udlos

cu utulte Sfl line; toarte snmibile hlryh{.dr,gbtf tac|luner finfl pruiullunllan }hrl, relprlir mntnqic) ttdurl

i tdu h lnsl lncllunra lini puintlI umllnn libtrl mdir $u meft

Foulebud

$unl

unihmc (gmnuhdhtetihtr niiloch le hgt{.h h ruh$ik de rmi'

o:6

-o6ea

g

g

6

+

0

E gEg€<=or

v€V

c

IT&

sg€=

Ee

E

=

5+

r*Rrt

d1 tyclgzltacoSd t1o

sgE.H

56

'rii- _31E-g

=HEgE€

=l

Ei trAEE*+€6 r= _g

HEg

1b:tE5 -"rE='El .5gi :EFEBE=E

€i

€EEl ":,.€E

'E o.s i

HEe

*.3-

s€=d=F

og-

$g

3Eg=€ gq ,.c. €r

sEUEeg!R-g

a€G{

-or EEE-?

3-En!P

sE€eF'g

€F

€6e

E

=

:=lE

f,lGt€

-g.

o

gF.

rl

g.

6EI

E€cls

FE

o

2.2. Stabil irea caracteristicilor de compactareIncercarea Proctor (normala) STAS 1913/13-83

2.3. Verificarea compactariiDeterminarea densitatii straturilor rutiere cu dispozitivul cu con si

nisip, conform STAS 12288-85 ,,Lucrari de drumuri. Determinareadensitatii straturilor rutiere cu dispozitivul cu con si nisip".

3. Metode de incercare standardizate (principii, mod de lucru)

3.1. Determinarea umiditatii(Conform ,,STAS 1913/5-85 Teren de fundare. Determinareagranulozitatii")

Determinarea umiditatii consta in determinarea masei de apa ce o pierde ocantitate cunoscuta de pamant, prin uscare in efuva termoreglabila pana lamasa constanta, la temperaturade 105 +20 C.Obs : pentru pamanturile ce cuprind impregnatii de gips sau mai mult de 5 o/o

substante organice, uscarea se face la temperafuri de 800C.Exprimarea rezultatelor :

wYo = *' - *' .loo, unde

ffid -ffi"

mu- masa materialului umed * tararecipientului, in grrl4- rnostt materialului uscat * taru recipientului, in gm.- tara recipientului, in g

3.2. Determinarea densitatii scheletului pamanturilor(conform STAS 191312-76 Teren de fundare. Determinarea densitatiischeletului pamdntului)

Densitatea scheletului reprezinta raportul dintre masa particulelor solidecomponente ale pamantului respective si volumul propriu al acestorparticule, fara goluri, la temperatura de referinta de 200 C. Lichidul dereferinta folosit este apa (cand wgila< 50 o , Mo < 20%).

I

Metoda picnometrului

o Proba reprezentativa se mojareaza intr-tn mojar de ceramica dura, astfelca intreg materialul se treaca prin sita 0,2 mm; se introduce acest materialintr-o fiola de cantarire, sa usuca in etuva la 105 + zoc pana la masaconstanta, dupa care pastreaza in exicator, Ia temperatura mediuluiambiant, in vederea determinarii densitatii scheletului.

Din materialul fin majorat, bine uscat in etuva la 105 +zoc, pana la masaconstanta, aflat in fiolele de cintarire in exsicator, Ia temperaturamediului ambiant, se introduce in picnometru cu ajutorul pilniei ocantitate de aproximativ 12 ...20g. Cunoscind masa picnometrului golprin'scadere se obtine masa materialului introdus in picnometru, respectivmasa materialului luat in determinare.Se toarna apoi in picnometru lichidul de referinta ales pina ce se acoperamaterialul pamintos si se complecteaza in continuare pina la umplerea,aproximativ, a jumatate din capacitatea picnometrului. Stratul de lichidtrebuie sa acopere pamantul cu minimum 2 cm. Lichidul se va introducecu grija pentru a se evita fenomenul de plutire a particulelor.Se aseaza picnometrele pe baia de nisip si se incalzesc progresiv pina lafierbere; se fierb apoi 15 minute, asigurindu-se o fierbere lenta siregulata. La sfirsitul fierberii pamintul din picnometru trebuie sa raminaacoperit cu un strat de minimum 1 cm lichid de referinta.Dupa fierbere si racire se completeaza lichidul de referinta, dinpicnometru, pina la reper, introducandu-l atent prin prelingere pe peretiidin sticla, evitand agitarea materialului pamantos si se lasa sa se raceascala temperatura mediului ambiant. Se aplica apoi dopul astfel capicnometrul sa fie plin cu lichidul de referinta pana la reper.

Densitatea scheletului pamantului in canil folosirii apei distilate, p5(densitatea probei fata de apala20oC p?3) se calculeaza curelatia:

m1 pLY TPs=m1I m2 -m3

I

Greutatea volumetrica a scheletului pamintului cu relatia:

Y, =9,81P,

ntr : mase pamintului luat in determinare, uscat la 105 + 2oC, in g;t7t2 : masa picnometrului umplut pina la reper cu lichidul utilizat, in g;rltj : mase picnometrului cu pamint, umplut pina la reper cu lichidulutilizat, in g;

ptL : densitatea lichidului de referinta utilizat, la temperatura toC, ing/cm3,'YL : factor de corectie pentru dilatarea lichidului de referinta latemperatura f C;ps : densitatea scheletului pamantului, in g/cm3,'ys

-

greutatea volumica a scheletului pamintului (mN/cm');pr'o : densitqtea lichidutui de referinta la temperatura de 20"C.

3.3. Densitatea pamantului (STAS 191313-76)(conform STAS 191313-76 ,,Teren de fundare. Determinarea densitdtiilldmdnturilor"

In functie de natura, umiditate si consistenta acestuia sunt urmatoarelemetode:

I prin stantare,I imersare in mercurI cantarire hidrostatica dupa parafinare

Principiul metodelor: Determinarea masei pamantului si volumul uneiepruvete de pamant in stare uscata, umeda si saturate si calcularea densitatii.

3.3.1. Metoda prin stantare se utilizeaza Ia pamananturile coezive, cenu contin particule mai mari de 2 mm. Se aplica pamanturilorargiloase plastic - consistent - vartoase de tipul argile, prafuriargiloase, nisipuri slab cimentate)

@

D e n s it at e a p a m a nt u I u i se calculeaza cu relati a.'

p =*r=*o (g/c-,)Irg

tTto: masa inelului, in g;ntt : masa inelului cu pamint , in g;Vs: volumul interior ql inelului stantei, in cm3.

Densitatea in stare uscata se calculeazacv relatia:

ms ?,Pa ==? (g/cm-)

v

ntd: masa pqmantului in stare uscata, in g.

3.3.2. Metoda prin cantarire hidrostatica dupa parafinare cat si ceaprin imersare in mercur se aplica tot pamanturilor argiloase deconsistenta plastic- vartos-tare si in carul pamanturilor nisipoasece prezinta o cimentare mai puternica.

f

Densitatea pamantului umed se calculeaza cu relatia:

, =Jn= (g/cm3)/ r -Yz

t7t0: masa epruvetei de pamant neparafinate, in g;V1 : volumul epruvetei de pamint parafinate, imersata in apa, in cmt:

V, =ml-m2Papa

ntr : mqsa epruvetei de pamant t invelisul de parafina, in g;t7t2 : mqsa epruvetei de pamant parofinata, imersata in apa, in g.popo: 0,998 g/cm3 la temperatura de 20' CVo: volumul invelisului epruvetei de pamant neparafineta, in cm 3V2 : volumul invelisului de parafina, in cm3

Vt =ff i t - f f io

P paroliro

Pparafina - 0,9 ,rcr3

3.4. Stabilirea compozitiei granulometrice(Conform ,,STAS 1913/5-85 Teren de fundare. Determinareagranulozitatii")

Marimpa particulelor care intra in alcatuirea unui pamant este unuldintre criteriile dupa care se poate aprecia felul acestuia. Pentru aceasta estenecesara cunoasterea granulozitatii care reprezinta repartitia in procente dingreutatea totala a matenalului uscat, a diferitelor fractiuni granulare careintra in compozitia sa.Fractiunea granulara reprezinta grupa de fragmente solide avand dimensiuniintre anumite limite, conform SR EN ISO 14688-1:2004 "Cercetari siincercari geotehnice. Identificarea si clasfficqrea pamanturilor. Partea I :Identificare si descriere. "Metode:

. metoda cernerii (pe material peste 0,063 mm) se efectueaza cu seriede ciururi si site (standardizate)

r metoda sedimentarii (se aplica materialului sub 0,063 mm).- cuAreometrul (densimetrul) Casagrande - Principiul metodei sebazeazape faptul ca intr-o suspensie viteza de sedimentare a granulelor maimari este mai mare decat a granulelor mai mici. AreometrulCasagrande masoara densitatea suspensiei in zona capului, la diferiteintervale de timp, prin adancimea de patrundere a acestuia, care seciteste pe tija areometrului. Se tine seama de vascozitatea apei, careeste variabila in functie de temperattxa

3.4.1 Metoda cernerii

Granulozitatea se determina pe o proba a carei masa este de:-pentru bolovanis, minimum 5kg;-pentru pietris, minimum 2kg;-pentru pietris cu nisip, minimum lkg;-pentru nisip mqre si mijlociu, 0,4 ... 0,5kg;-pentru nisip fin, 0, I ... 0,2kg;-pentru nisip argilos, 0,07 ... 0,lkg;-p entru argila ni sipoas a, aproximativ 0, 0 7 kg.

o Daca pamantul de analizat prezinta o coeziune cat de mica datoritaprezentei unui liant, proba uscata in etuva la temperatura de l05oc seacopera cu apa la care s-a adaugat 0,29 carbonat de litiu, se pastreaza24 ore,dupa care pamantul din capsula se antreneaza cu apa pe o sita cu tesatura desaffna 0,063mm si se separa liantul cu un curent de apa pana la indepartareasa.r Daca masa liantului rezultat din spalare depaseste l0%o din masa probei deanalizat, acesta se analizeaza, in continuare, prin metoda sedimentarli, caz incare cantitatea de apa de spalare a liantului trebuie sa nu fie mai mare de1000 cm3.o Cernerea se executa manual pe seturile de site si ciururi alese. Cernerea seface pana la separarea fractiunilor granulare. Fractiunile granulare ramasedupa cernere pe fiecare sita sau ciur se trec in capsule tarate si se determinamasa fiecareia.o Rezultatele analizei granulometrice se prelucreaza de obicei cu ajutorulunui program de calcul pe calculator, obtinandu-se distributia procentuala pe

(

fractiuni a granulelor, care apoi se reprezinta grafic pe scara logaritmica subforma de curba de granulozitate.o Pentru aprecierea formei curbei granulometrice se folosesc urmatoriitermeni conform: SR EN ISO 14688-2:2005, "Identificarea si clasificareapamanturilor. Partea 2:Principii pentru o clasificare" :

- factor de curbura granulometrica Cc:(d3n)2/d16*d66)- factor de uniformitate granulometrica (Cu:d6s/d1s)

Forma curbeigranulometrice Cu Cc

Neuniforma

Uniforma medie

Uniforma

Discontinua

3.4.2 .Metoda sedimentarii

>15

De la 6 pana la 10

<6

In general ridicat

1<Cc<3

<1

<L

Variabil (in general < 0,5)

ai l

d..b

o Densitatea suspensiei in timp se masoara cu un areometru la care pozitiacentrului de plutire depinde de densitatea granulelor din suspensie ce nu s-ausedimentat inca si a caror masa procentuala depinde de densitatea suspensieila timpul respectiv si de densitatea granulelor. Datorita sedimentarii in timp

a unei suspensii apoase initial omogena, se produce o variatie a densitatiiacesteia, care este proportionala cu viteza de sedimentare a granulelor, cedepinde la randul ei de marimea si densitatea granulei.. In timpul analizei, se determina la diferite intervale de timp densitateaunei suspensii diluate de pamant in apa.o Din pamantul uscat in etuva se ia o cantitate de material (se recomandautilizarea unei cantitati de 51g.care se cantareste cu precizia de 0,019.Aceasta masa constituie masa initiala a probei md. Valoarea ei seinregistreaza.o In cazul pamanturilor cu continut de materii organice mai mare de 5%o,proba trebuie mai intai oxidata chimic, punand-o intr-un pahar Berzelius de500m1 si turnand peste ea 150 cm' apa oxigenata. Se agita continutul cu obagheta de sticla cateva minute, dupa care paharul se incalzeste pana latemperatura de 50 ... 60"C. Dupa ce amestecul atinge aceasta temperatra, seagita puternic pana la incetarea reactiei de degajare a oxigenului. Reactia seconsidera terminata cand proba se coloreaza intens. Proba astfel obtinuta sefierbe pana cand volumul ei se reduce la aproximatin 50 ml, dupa care setoarna intr-o capsula de portelan si se procedeu,a la fel ca mai sus.o In cazul pamanturilor cu indice de plasticitate redus Ip<10, dispersarea serealizeaza folosind ca agent dispersant carbonatul de litiu anhidru si ca agentantifloculant solutie diluata de silicat de sodiu. Pentru o proba se lutilizeaza0,59 carbonat de litiu anhidru.r In cazul pamanturilor cu indice de plasticitate IPl0 determinarea seefectueaza folosind ca agent antifloculant solutie de hexametafosfat desodiu. Pentru o proba se utilizeaza l00cm3 solutie de hexametafosfat desodiu.o Materialul care se supune anahzei se pune intr-o capsula. Peste materialse pun reactivii corespunzatori precizati mai sus, se adauga apa, dupa care selasa 8 ... 24 ore pana se obtine inmuierea completa a materialului. Acestamestec se toarna in cupa agitatorului electric si se supune unei agitariviguroase timp de I ... 15 minute. Suspensia astfel obtinuta se toarna pe sitade 0,063mm asezata pe o capsula de portelan cu diametrul mai mare cu celal sitei. Folosind apa si prin pensulare, se retine pe sita numai fractiunea maimare de 0,063mm. La spalare trebuie sa se evite utllizarea unei cantitatiexcesive de apa, pentru^ ca volumul final de suspensie in capsula sa nudepaseasca 700...800 cm'.o Materialul retinut pe sita se colecteaza intr-o capsula si se usuca in etuvala temperatura de 105"C pana la masa constanta, dupa care se cantareste.Daca aceasta masa este mai mica decat I0% din masa initiala a probei m6,

aceasta se inregistreaza ca atare si se considera global. Daca materialulretinut este mai mare decat 10% din masa initiala a probei m6, materialuluscat se analizeaza graflrlometric prin metoda cernerii.o Materialul ce trece prin sita de 0,063mm si este colectat in capsula de subsita, se trece cu atentie intr-un cilidru gradat cu capacitatea de 1000 cm3,evitandu-se orice pierderi.r In canil folosirii carbonatului de litiu ca dispersant, in suspensie seadauga 5 cm3 solutie diluata de silicat de sodiu ca agent stabilizator alsistemului dispers. In cazul folosirii hexametafosfatului de sodiu, nu estenecesar sa se adauge agent stabilizator.r Volumul suspensiei din cilindrul gradat se complateaza cu apa pana la1000 cm'. Suspensia obtinuta se agita timp de 15 30 secunde prinefectuarea de miscari verticale a agitatorului manual. Dupa terminareaagitarii, cilindrul nu se mai misca si se incepe cronometrarea sedimentarii.o Se intioduce areometrul in cilindru, cu multa atentie pentru a nu producetulburarea accidentala a suspensiei; se efectueaza citirea pe areometru lapartea superioara a meniscului, dupa care acesta se scoate cu aceeasi atentieca la introducere.o Se efectueaza citiri pe areometru la urmatoarele intervale de timpcumulat de la inceperea determinarii: 0,5 min; I min; 2 min; 4 min; 8 min;I 5 min; 30 min; 60 min; 120 min; 240 min,24 h.. Dupa fiecare citire cu areometrul se masoara temperatura suspensiei. Serecomanda ca incercarea sa se efecfueze intr-un mediu ambiant in care sa sepastreze temperatura de 20 + 3oC, caz in care corectiile de temperatura suntneglijabile. In acest sens cilidrii gradati de 1000 cm' se mentin intr-o baie deapa termostatata. Citirile pe areometru si temperaturile masurate seinregistreaza.r Pe baza datelor obtinute se determina diametrele granulelor si continutulprocentual de granule cu ajutorul unui program de calcul pe calculator,obtinandu-se distributia procentuala pe fractiuni a granulelor, care apoi sereprezinta grafic pe scara logaritmica sub forma de curba de granulozitate.

3.5. Determinarea limitelor de plasticitate(Conform ,,STAS 191314-86 Teren de fundare. Determinarea limitelor

de plasticitateo')

*r" ,

trIn functie de cresterea umiditatii se disting urmatoarele stari ale unui

pamant: stare solida, stare semisolida, stare plastica, stare curgatoare.Limita inferioara Wp - reprezinta umiditatea care corespunde treceriipamantului din stare semisolida in stare plastica si se determina in generalprin metoda cilindrilor de pamant - umiditateala care un pamant poate fimodelat sub forma de cilindrii (3-4 mm grosime).

Limita superioara Wr - reprezinta umiditatea care corespunde treceriipamantului din stare plastica in stare curgatoare si se determina in generalprin una dintre cele 2 metode :

metoda cu conul lui Vasiliev - umiditatea pastei de pamant incare conul avand varful pe suprafata pastei, lasat liber,paffunde in pasta 10 mm.

- metoda Cupa Casagrande - umiditateala care o fanta trasatain pasta de pamant din cupa aparatului Casagrande se inchide la bazape o lungime de 12 mm dupa 25 de caderi ale cupei de la inaltime del0 mm, la o frecventa de I20 cadei pe minut.

a

.'mj;ilt@, ffixry+.+

Limita de contractie W, (se determina conform STAS l9l3ll2-88)reprezinta umiditatea sub care nu mai au loc variatii importante de volum.

Pe baza rezultatelor obtinute pentru limitele de plasticitate sedetermina:

Indice de plasticitate: Io: W1-Wo

Indicele de tichiditate: Ir - W -WoIp

Indice de consistenta: I": Wr -W unde :Ip

W1- limita superioara de plasticitate

% - limita inferioara de plasticitateW - umiditatea naturala

3.6. Determinarea umflarii libere

(Conform STAS l9l3ll2-88, ,,Teren de fundare. Determinareacaracteristicilor ftzice si mecanice ale pamdnturilor cu umflari si contractiimari")

Umflarea libera reprezinta volumul sedimentului rezultat prin depunere inapa distil^ata a unui pamant uscat si mojarat in prealabil cu un volum initialde 10 cm'.

r Din pamantul de incercat se ia o cantitate de aproximativ 100 gcare se trece prin razatoare, se usuca in etuva la temperatura de105"C dupa care se mojareaza astfel incat intreaga cantitate sa treacaprin sita de 0,2 mm. Pamantul mojarat se pune intr-o capsula deportelan, se usuca din nou in etuva si se^ pastreaza in exicator.

I Se aseaza cilindrii gradati de 100 cm'pe un suport orizontal. [nfiecare cilindru se introduce apa distilata in volum de 50 cm3 dupacare se introduc 12g (volum de l0 cm') din pamantul pregatit sicantarit pe o foaie de celuloid.

r Se agita continutul cilindrului. Dupa sedimentarea pamantului (-4ore) sereagita continutul cilindrului se spala interiorul acestuia cu stropitorul cuapa distilata pana la antrenarea completa in suspensie a materialuluide pe pereti,apoi se completeaza cu apa distilata pana la l00cm3 sise lasa sa se resedimenteze 24 ore, dupa care se citeste volumul final alsedimentului.

r In cantl in care sedimentarea pamantului este incompleta,incercarease repeta adaugandu-se inainte de agitarea finala I cm' solutie declorura de calciu.

I Citirea volumului final al sedimentului se face cu precizia de 0,5 cm3.

Umflarea libera se calculeazl cu relatia :

LIr :100(Vr-Vi) /Vi %)

Vy: volumul final al sedimentului, in cm3 ;V; : volumul initial al pamantului, egal cu I0 cm3.

3.7 . Determinarea materiei organice(Conform STAS 7107ll-76 Teren de fundare. Determinarea materiilor

organice)

o identtfi.carea continutului de humus solubil in alcalii;t determinarea continutului total de materii organice;o deterniinarea continutului de hidrocarburi saturate:o determinare continutului de materie organica vegetala recenta

Identificarea continutului de humus solubil in alcalii (dizolvareahumusului din proba de pamant intr-o solutie de Hidroxid de Sodiu)

r Circa 50 g pamint din proba penffu analiza, maruntit pe razatoare siomogenizat, se usuca la 105 + 2"C; din acesta se cantaresc 10 + 0,25gralne si se introduc in cilindrul gradat. In cilindru se adauga circa 50cm' solutie de hidroxid de sodiu si se lasa sa stea 1...2 ore, apoi se agita

bine cilindrul si se complecteaza cu solutie de hidroxid de sodiu panala100 cm3. Se agita din nou cilindrul si se lasa sa stea 24 ore, dupa care severifica culoarea stratului de lichid de deasupra sedimentului. In cazul incare solutia se coloreaza de la slab galbui la cafeniu inchis inseamna ca inpamantul analizat este prezent humusul.

Functie de culoarea stratului decantat se pot indica orientativ,rezultatele conform tabelului:

Culoarea lichidului Continut de humus

Incolor 0.. . r%Slab ealbui r . . .2%Galben pana Ia cafeniudeschis

2.. .5%

Cafeniu inchis peste 5 oZ

3.8. Sensibilitatea la inghet(Conform STAS 170912-90 "Actiunea fenomenului de inghet-dezghet lalucrari de drumuri. Prevenirea si remedierea degradarilor din inghet-dezghetSil SAU conform STAS 170913-90 ,,Actiunea fenomenului de inghet-dezghet la lucrari de drumuri. Determinarea sensibilitatii la inghet apamdnturilor de fundatie. Metoda de determinare")

Sensibilitatea la inghet a pamanturilor folosite la lucrari dedrumuri se stabileste pe baza criteriului granulometric (conform tabeluluidin STAS 170912-90 "Actiunea fenomenului de inghet-dezghet la lucrari dedrumuri. Prevenirea si remedierea degradarilor din inghet-dezghet.Prescriptii tehnice"sau/ si prin incercari efectuate conform STAS 170913-90 ,,Actiunea fenomenului de inghet-dezghet la lucrari de drumuri.Determinarea sensibilitatii la inghet a pamdnturilor de fundatie. Metoda dedeterminare". (ANEXA NR 4 - Tabele pentru aprecierea gradului desensibilitate la inghet).ln cazul incercarii efectuate conform STAS 170913-90, se iau in considerareurmatorii parametrii: coeficientul de umflare la inghet C,,, respectivindicele de consistenta a pamantului dupa inghet I.. Metoda se aplicapamanturilor coezive, precum si celor necoezive cu plasticitate redusa (Ip <:10), avand un continut de fractiuni frne (argila , praf) de min. 10 % sidimensiunea max. a granulelor de 7,1 mm.

OA

Principiul metodei: Probele de pamant sunt mentinute pe durata incercariiin conditii similare cu cele din situ (temperatura negativa la parteasuperioara; temperatura pozitiva cu alimentare de apa la partea inferioara)masurandu-se efectele produase de inghet (sporul de inaltime si crestereaumiditatii).

Aprecierea gradalai de sensibilitute la inghet :

3.9. Determinarea caracteristicilor de compactare.PROCTOR

I a l l r l r l l

Nrcrt.

Grn{iul de sduiihilltftrla in;hrl a piminturltor

f)rnLr,ri i n a :rl iuli,!tululcrnf,:nrt i i ' l A5 Il43"Ell

i lpulp6nrintului

Gmntt

Diarnctrulpn n iculeltrr

f rnl

I lnsensitfle r' I r i . Pl

sul' l),ffi]ruh O.DZl lh 0. I

xuh Iruh IO\uh It

2 Strtslhlle

[ ' la ld i r1! u i t { f r P,1ql; {1.{n)

srrh !l.ll2

6DhO I

t .6ro ?G20..40

Nlslp. nisip pnios P)

ArBil[ gras{ P, sform ST.\5 1243-88

I Frnrte rasibllc

Msip pf,fc'st{irlp rrylkx

P,

sub 0.002mb 0,02sub 0. I

p(xle 6

Feste ?Oparte 40

Iraf. praf nl<ips, prafnlslpos a4lkrs. pnf

Eq!ilosP.

ArXili nisl Jnasfu arglli

F ffoasi, argll{ Jrdfoa-sd nlsipoasf,,rqllil

P,

I erlul I

Gradul de senslbllitrtc le lnghel a pdmlnrurilorCocllclentul dc umflarc

la lnghet. C.%

Indl',nle de omsl*cn1lI plmlnh.rlul

L

lnserrslbllc sub 2 pestc 0,75

Senslblle 28 0.s0...q75

Pcne senslbllc p€str t cub 0,50

Incercarea

(conform STAS l913l13-g3 ,,Teren de fundare. Determinareacaracteristicilor de compactare. incercarea proctor',)

wwMetoda consta din compactarea cu acelasi lucru mecanic specificde compactare a unor probe de pamant cu diferite umiditati, in vedereastabilirii valorilor maxime ale densitatii in stare uscata sau ale greutatiivolumice in stare uscata, corespunzatoare umiditatii optime indomeniile uscat si umed.

Domeniu de aplicare: in functie de valoare Lucrului mecanic de compactarese deosebesc doua incercari proctor:r rncercarea proctor normara. (L=0,6 J/cm3) _ se foloseste in generalpentru stabilirea caracteristicilor de compactare ale terasamentelor dedrumurie rncercarea proctor Modificata (L:2,7 Jlcm3 ) _- se foloseste ingeneral pentru stabilirea caracteristicilor de compactare ale straturilor debaza, straturilor defundatie, straturi deforma.

I

Aparatul Proctor - sunt trei dimensiuni in functie de dimensiunea maximaa partt-cylei de pamant D'u* (marimea diametrului ochiului prin care trece celputin 75% din material).

Observatii privind modul de lucru:

c Cantitatea de material necesara pentru o probamaterial necesara se stabilesc in functie departiculei si a lucrului mecanic specific detabelului:

cat si cantitatea totala dedimensiunea maxima acompactare L, conform

tliri-nkl!l

cilht-drului

dmnl

Diurcnsi-unc"J

mcximila Particu-lei dc pi-

rninlD**l l l l l l

Nunfirrl (le slratudIx $tflr :

-----T-'lln cer({l'cil

"t:l lii,',i"1,y"".1;,1trd'r)nrn

I catriI

th lovlturi Pc ficcarcjl masa maiulul rn,Lg, pcntru :

Proc-l Inctrmrtn Proc-dI I tor rrrodificaH

I; l;"F-

Crulitetea de uaterialnecerarl, ln 161:

[ulo[-rpulru o

r00t50zttl

,tI

30

o

t

4,5{,5

15.0

2,52.6

r5,0

r In cazul materialului cu fractiuni cu dimensiuni peste ceacorespunzatoare marimii cilindrului stabilit pentru incercari, acestea seelimina prin cernere dupa uscarea completa a materialului in etuva latemperatura maxima de 50oC pentru materiale coezive si de 105'C pentrumateriale necoezive.

o Se calculeazaraportjJl r, dintre cantrtatea de material cu dimensiuni pestedimensiunea maxima si cantitatea totala de material, care nu trebuie sadepaseasca 0,25 (r<0,25).

r In caz\l materialelor coezive, in vederea asigurarii unei umeziri uniformese recomanda ca pamantul sa fie astfel farcmitat incat sa treaca cu usurintaprin ciurul cu diametru ochiului de 3,15 mm. Se pune cantitatea de apanecesara, masurata cu ajutorul cilindrului gradat, in mod cat mai uniform,sub forma de ploaie, cu ajutorul unui stropitor. Cantitatea de apa necesarapentru prima incercare de compactare se stabileste astfel ca umiditateapamantului sa fie cu 8 ... 14 procente fata de limita minima a umiditatiioptime presupu sa core spunz ato ar e domeniului umed.

o Dupa adaugarea apei se asigura manual omogenizarea amestecului. Probase lasa in repaos intr-un recipient inchis circa 15 minute in cazslpaminturilor necoezive, 2 3 ore in cantl celor slab coezive sau cucoeziune mijlocie si cel putin 15 ore in cazul pananturilor foarte coezive.Dupii acest interval de timp proba se amesteca din nou pana laomo genizarea ei corespunzatoare.

o Proba de material se introduce in cilindru in straturi cu grosimiaproximativ egale. Fiecare strat se compacteazd prin batere, in moduniform pe suprafata cu maiul Proctor, greutatea fiind lasata sa cada liber.Dupa ce se scoate inelul prelungitor, se taie materialul la nivelul cilindruluicu ajutorul cutitului si se niveleazd cu rigla metalica. Se perie materialul

Proctormodill-

cati

L22{

.s0

cirzut pe placa debaza si se cintareste cilindrul cu material, obtinind masa1111.

o In cazul paminturilor necoezive cu un grad mic de neuniformitate sau cugranulatie mare (nisipuri mari, pietrisuri), unde in primul caz maiul decompactare lasa o uflna adinca (peste 10 mm), iar in al doilea caz existapericolul ca granulele sa sara din cilindru in timpul compacttirii, se reduceiniiltimea de cadere a maiului la jumatate si se dlbleaza numarulloviturilor.

o Se scoate materialul din cilindru. Pentru determinarea umiditatii medii amaterialului, se iau minimum trei probe (de la partea inferioara, mijlocie sisupenioara a cilindrului).

o Cantitatile de apa care se adauga probelor de material pentru incercarilesuccesive de compactare sunt cele corespunzatoare unei cresteri aumiditatii cu I ... 2o/opentru pamanturi necoezive si cu circa 2 ...3% pentrupamanturi coezive.

r Incercarea de compactare se efectueaza de 6 l0 od, umiditateamaterialului variind intr-un interval de 10 24o/o pentru materialelecoezive si de 0 ... 15% pentru materialele necoezive. Determinarea setermina dupa 2 sau 3 incercari de compactare de la incercarea la care masatotala a cilindrului cu material compactat a inceput sa scada, in domeniulumed.

Pentru fiecare incercare de compactare se calculeaza densitatea(p) si densitatea in stare uscata (pJ a materialului, cu relatiile:

(g/r-')

Pn =:; (g/cm3)l+

100

mm : filr - lllz (g)

ffi^: masa materialului, in g;tTtr : masa cilindrului cu placa de bazq, umplut cu material, in g,'nt2 : masa cilindrului cu placa de baza, in g;V : volumul materialului compqctat, in cm3;w : umiditatea medie a materialului, in o%.

Se obtine curba Proctor prin raportarea pe abscisa a valorilorumiditatilor, iar in ordonata valorile densitatii in stare uscata corspunzatoare

o =*^,V

fiecarei incercari de compactare.Curba Proctor reprezinta functia po : (w) de variatie a densitatii in

stare uscata in raport cu umiditatea de compactare. Abscisa si ordonatapunctului de maxim din domeniul umed reprezinta umiditatea optima (woo,)si respectiv densitatea in stare uscata maxima (po,nu*) a materialului pentrutipul respectiv de incercare, in domeniul umed.

Pentru controlul alurii curbei de compactare Proctor se traseazacurba de saturatie cu ajutorul relatiei:

pd= PS (g/cm3)r*ffia,

ps : densitatea scheletului, in g/cm3,'w : umiditatea materialului. o%.

Daca materialul contine fractiuni mai mari de D,,,*, care au fosteliminate in vederea efectuarii incercarii in domeniul umiditatii optime si adensitatii, in stare uscata maxima, in domeniul umed se corecteaza cuajutorul formulelor de mai jos in functie de r, valabile numai pentru r < 0,25:

w opt --woor(l-r) (%)

PamaxPsI

Pdmwr = (g/cm3)Ps - r(Ps - Pd^u )

3.10. Determinarea densitatii straturilor rutiere cu dispozitivul cu consi nisip(Conform STAS 12288-85 Lucrari de drumuri. Determinarea densitatiistraturilor rutiere cu dispozitivul cu con si nisip)

Metoda consta in determinarea densitatii prin raportarea masei uneicantitati de material prelevat din straturile rutiere la volumul acestuia, volumdeterminat prin intermediul unei cantitati masurate de nisip sort 0,63 - 2.

Mod de lucru :

. Se prepara o cantitate de aproximativ 10kg nisip sort 0,63 - 2 spalat siuscat.o Se determina densitatea in gramada in stare afanata a nisipului (peu),conform STAS 4606 - 80.e Se determina masa nisipului (m.), care ocupa volumul conului (3). Se niveleaza si se curata o suprafata orizontala a stratului in punctul dedeterminare si se aseazaplaca (5) fixandu-se eventual in cuie.o In golul placii se sapa o groapa de forma aproximativ cilindrica avanddiametrul de 150mm, pe toata grosimea stratului fara a tulbura peretii gaurii,iar materialul rezultat se cantareste notandu-se masa lui (m1).. Se determina umiditatea (w) a mateialului din groapa (STAS l913lI -82).o Se cantareste dispozitivul cu con avand vasul (1) plin cu nisip si senoteaza masa (mr).. Se fixeaza dispozitivul cu con pe placa si se deschide complet robinetul(4) care se inchide dupa ce atat groapa cat si conul (3) s-au umplut cu nisip.. Se cantareste dispozitivul cu nisipul ramas in vasul (1) si se noteaza masa(mr).

Se calculeaza volumul gropii cu relatia:

n _ mz - (mt + m") (d.r)

Pgo

t?t2 : mesa dispozitivului cu nisip sort 0,63 - 2 inainte de efectuareaincercarii, in kg;r/t3 : mesa dispozitivului cu nisip, dupa efectuarea incercarii, in kg,.ffi" : mqsa nisipului sort 0,63 - 2 din conul (3), in kg;Pso : densitatea in gramada, in stare afanata a nisipului determinata, inkg/am3.

Se determina densitate in stare uscata p4 a materialului din strat curelatia:

po = __!\_ (kg/dm3)V(l+ " I' 100'

ntt : masa materialului rezultat din saparea gropii, in kg;w : umiditatea materialului, in %;V : volumul gropii, in dm3.

Gradul de compactare se determina prin raportarea densitatii p6 ladensitatea in stare uscata maxima stabilita penffu materialul respectivconform STAS l9l3ll3-83 ,,Teren de fundare. Determinareacaracteristicilor de compactare. incercarea Proctor"si se compara cu gradulde compactare specificat in proiecul de executie.

3.11. Determinarea permeabilitatii(Conform STAS 19 13 I 6-7 6,,Teren de fundare. Determinarea permeabilitatiiin laborator")

Permeabilitatea reprezinta proprietatea pe care o au pamanturile camedii poroase de a putea fi strabatute de apa. Permeabilitatea se exprimaprin valoare a coeficientului de permeabilitate k (cm/s). Metodele dedeterminare in laborator sunt:r Metoda permeametrului cu gradient constant fara suctiune sau cusuctiune, metoda care se aplica la toate tipurile de pamant atat pe probetulburate cat si netulburateo Metoda permeametrului cu gradient variabil (vezi fig.), se aplicala pamanturile necoezive. In acest caz metoda consta in determinareapermeabilitatii prin trecera unui curent de apa sub gradient variabil(diferenta de nivel variabila: hz - hr) printr-o epruveta de pamant.

nr:ZrSI

I este lungimea epruvetei de pamant (cm)T - intervalul de timp (in secunde)h1 si h2 - cotele apei in cilindru

,tr t

0

3.12. Determinarea inaltimii capilare a pamanturilor necoezive

(Conform STAS 191318-82o,Teren de fundare. Determinarea inalfimiicapilare in pdmAnturile necoezive. Metoda coloanei de pdmAnt")

Metoda coloanei de pamant. Acest standard se aplica in cantlpamanturilor necoezive, in care fractiunea mai mare de 2 mm reprezintapeste 25oh, iar valoare inaltimii capilare este de maxim 60 cm.Principiul metodei consta in determinarea variatiei umiditatii pe inaltimeaunei coloane de pamant situate deasupra nivelului de apa de la baza acestuia.

Moduri de lucru:o Umezirea prin ascensiune capilara a probei cu umiditate scazutao Drenarea pamantului plecand de la starea de saturatie

3.13. Determinarea compresibilitatii in edometru(Conform STAS 894211-89 Teren de fundare. Determinarea compresibilitatiipamOnturilor prin incercarea in edometru )

Principiu: Metoda consta in urmarirea tasarii probelor precum si a evolutieiin timp a acestora sub efectul incarcarii axiale verticale, aplicate in trepte.Masurarea deformatiilor, sub incarcare constanta se face pe epruvetecilindrice, cu deformatii laterale nule.

3.14. Determinarea modulului de deformatie liniara al pamanturilor saumaterialelor din componenta drumurilor si liniilor de cale ferata.

(Conform STAS 291414-89 Lucrari de drumuri si de cale ferata.Determinarea modulului de deformatie liniara)

Principiu: metoda consta in aplicarea unor incarcari verticale, in trepte, pe oplaca rigida asezata pe suprafata de incercat si masurarea tasarilor acesteisuprafete, dupa fiecare treapta de incarcare.

3.15. Determinare a indicelui californian de capacitate portanta - CBR.Metodologie pentru determinarea indicelui de californian de capacitateportanta (CBR), indicativ IM003-96.

Principiu: Metoda CBR de determinare a indicelui californian de capacitateportanta consta in incarcarea pamantului cu piston circular (poanson), de arie1935 mm2 si mentinerea unei vitezede penetrare de 1,27 *0,5 mm/minut.

Indicele californian de capacitate portanta (CBR) este raportul dintreforta citita pe curba obtinuta si forta necesara producerii aceleasi penetrari pecurba standard. Acest indice se calculeazala penetrari de2,54 mm sau 5,08mm.

CORS 5 Lianti hidrauluici

1. Generalitati

Liantii hidrauluici sunt pulberi minerale care in amestec cu apa si,eventual, cu un agent de activare, reactioneaza cu apa in mod ireversibil.Aceasta reactie conduce la formarea de cristale hidratate puternic coeziveceea ce le confera proprietati de liant.

In categoria liantilor hidrauluici intra toate categoriile de ciment :- ciment Portland- ciment Portland compozit- ciment pentru drumuri si piste de aeroport

Pe langa acesti lianti hidraulici se cunosc, si se pot utiliza in unelecazui, liantii puzzolanici care dobandesc proprietati hidraulice doar inprezentaunui activator . In categoria liantilor puzzolanici intra :

- zgura granulata de furnal- cenusa de termocentrala- tuful vulcanic macinat

Cimentul reprezinta cel mai important material de constructiefolosit la fabricarea betonului. Cimentul este un liant hidraulic care, inamestec cu apa, formeaza o pasta ce face piza si se intareste datoritareactiilor si proceselor de hidratare. Dupa intarire; isi mentine rezistenta sistabilitatea, chiar si sub apa. In prezent, pe piata materialelor de consffuctiiexista mai multe tipuri de ciment.

Standardul SR EN 197-l defineste si prezinta specificatiile pentru27 produse de ciment uzuale :

- CEM I Ciment Portland- CEM II Ciment Portland compozit- CEM III Ciment de furnal- CEM IV Cimentpuzzolanic- CEM V Ciment compozit

Familia cimenturilor uzuale se grupeaza in 5 tipuri principale deciment (cem I, cem II, cem III, cem IV si cem V), cuprinzand2T de tipuri deciment, fiecare tip avand 6 clase de rezistenta: 32,5N; 32,5R; 42,5N; 42,5R;52,5N si 52,5R. Simbolurile care definesc un anumit ciment sunt:- I, il, III, IV si V reprezinta tipul principal de ciment;

- 32,5; 42,5 si 52,5 sunt clasele de rezistenta standard la compresiune (28zlle).- N si R sunt simboluri pentru rezistenta la compresiune initiala tntala (N) sipentru rezistenta Ia compresiune initiala mare (R), determinate inconformitate cu standardul SR EN 196-l fie ta 2 z7Ie, fie la 7 zlle;- A, B si C indica procentul de clincher din masa cimentului.

- S indica adaos de zgxa- D indica adaos de silice ultrafine- P indica adaos depluzzolananaturala- a indica adaos deprzolana naturala calcinata- V indica adaos de cenusa zburatoare silicioasa- W indica adaos de cenusa zburatoare calcica- T indica adaos de gist calcinat- L, LL indica adaos de calcar- M indica adaosori care trebuiesc declarate

Cimenturile de furnal CEM III au un continut de zgtrra peste 35yo,Cimenturile ptzzolanice CEM IV si cimenturile composite CEM V au incompozitie adaosuri care se declara.

Cimenful dozat corespunzator si amestecat cu agregate si apatrebuie sa produca beton sau mortar care sa -si mentina lucarbilitatea pentruo perioada de timp suficienta , si dupa perioade de timp definite trebuie saatinga niveluri de rezistenta specificate si sa prezinte stabilitate de volum petermen lung.

Intarirea hidraulica a cimentului se datoreaza in primul randhidratarii silicatilor de calciu precum si a altor produsi cum ar fi aluminatii.Suma procentelor de oxid de calciu reactiv CO si dioxidului de siliciureactiv SiO2 trbuie sa fie de minim 50%. ln caztl cimentului aluminosintarirea se datoreaza aluminatului de calciu.

2. Componente principale

Cimentul Portland este un liant de origine minerald. intdrirea prinreaclie chimicd cu apa determind gi definilia de liant hidraulic.

Inventatorul cimentului tip Portland este Louis Vicat(1786-1861). in 1817 aawt preocupdri in legdturd cu amestecul de praf de calcar gi cenufavulcanica.Vicat este recunoscut ca fiind primul care a determinat proporliilede calcar 9i de silice in amestec prin folosirea de teste gtiinfifice. De

exemplu, un test pentru determinarea consistenlei iniliale 9i a vitezei deintdrire a pastei de ciment este bazat pe principiul acului lui Vicat,mdsurdndu-se addncimea de penetrare sub o anumitd forln.

Joseph Aspdin (1778-1855) a patentat "Cimentul Portland", ca fiind o piatri

artificiald, asemdndtoare unei roci din Insula Portland (Anglia). in loculcenugei vulcanice, Aspdin folosegte o argild (pulin mai speciald), argild ceconline compugi silicali ce respect[ anumite propodii.

Compozilia fina16 a cimentului Portland conline in majoritatecombinaliile chimice de CaO oxid de calciu, SiOz bioxidul de siliciu, AlzO_rtrioxid de aluminiu si Fe2O3 ferita. In compozitia clinkerului de cimentPortland minim doua treimi vor fi silicatii de calciu iar raportul CaO/SiO2 vafi minim 2 .

Zgura granulata de furnal ( S) rezulta din racirea rapida a topituriiobtinute in procesul de topire a minereului de f,rer. Compozitia chimica estesimilara clinkerului Portland cu mentiunea ca aceasta contine MgO inprocent mai ridicat spre deosebire de clinkerul Portland care are maxim 5%Mgo.

Materialele puzzolanice (PrQ) sunt substante naturale de compozitiesilicioasa sau silico-aluminoasa. Materialele puzzolariice nu se intaresc prin

amestecare cu apa, dar macinate fin reactioneazala temperatura ambianta inprezenta apei cu hidroxidul de calciu Ca(OH)2 formand compusi silicati sialuminati care denolta rezistenta. Puzzolanele au in compozitia lor minim25% SiOz reactiv. Restul este AlzO3 si Fe2O3.

Puzzolanele pot fi naturale (P) materiale de origine wlcanica , rocisedimentare, sau calcinate (Q) activate prin tratament termic.

Cenusa zburatoare ( V, W ) se obtine prin depunerea electrostatica saumecanica a particulelor pulverulente continute in gazele de ardere de lafocarele cazanelor alimentate cu praf de carbune. Aceasta poate fi de naturasilicioasa sau calcica. O caracteristica importanta este pierderea la calcinarecare are limita maxima. Aceste materiale sunt sensibile la inghet.

Cenusa zburatoare poate fi silicioasa (V ) sau calcica ( W) in functie decompozitie . La aceste materiale exista riscul de expansiune. De asemeneaatingerea rezistentelor este problematica.

Sistul calcinat (T) este produs in cuptor la temperatura de 800'C . Datoritacompozitiei materialului natural si a procesului de fabricare contine faze declinker in majoritate silicat dicalcic si aluminat monocalcic, avandproprietati asemanatoare cimentului portland. Se verifica rezistenta siexpansiunea care pot ridica probleme.

Calcarul (LrLL ) trebuie sa aiba un continut de carbonat de calciu CaCOrde minim 750 , continutul de argila ( SR EN 933-9 valoarea de albasffu)estelimitat precum si continutul de carbon organic : LL max. 0,2yo , L max0,50h.

Silicea ultrafina @) provine din procesul de producere a siliciului incuptoarele cu arc electric si consta din particule sferice foarte fine . Severifica pierderea la calcinare care are limita maxima si suprafata specifica .

Componentele auxiliare au rolul de a imbunatati proprietatile fizice alecimentului : hidrofilia si lucrabilitatea. Ele trebuiesc corect alese si dozate inasa fel incat sa nu mareasca prea mult necesarul de apa , sa nu 'afectezerezistenta betonului , sa nu determine coroziunea armaturilor.

Sulfatul de calciu se adauga pentru reglarea prizei.

Intarirea cimentului se produce ca unnare a hidratarii.In timpulhidratarii constituentii cimentului formeza geluri solide (hidrosilicati decalciu) care includ cristalele de hidroxid de calciu si aluminiu, astfel incatmasa devine coeziva.Data fiind compozitia sa (multi hidroxizi) rezultanatura alcalina a cimentului cu un pH variind intre 12 si 13.

In afara naturii alcaline, cimentul este foarte higroscopic, in plusprocesul de intarire este exogen.

4

im. in

t r lp !uenumlre Observatiil "^r

iCEM ;CCEM , Ciment Portland

I IA

III A Ciment Portland cu i

Ciment Portland cu jpot fi adaugate cenusi de furnal,adaos intre 6 si 20Yo I termocentrala si (optional) calcar

i rr p I Ciment Portland cu lpot fi adaugate cenusi deI ̂ ^ " i adaos intre 2l si 35% I de termocentrala

i

zgwa de

furnal si/sau zgura

este adaug ata zgvra de termocenffala

este adaug ata zgura de termocentrala

adaos intre 36 si 65%

I

.l1

III B Ciment Portland cuadaos intre 66 si 80%

. i

I .., ^ i Ciment Portland cu Ii lV B i ̂ , -:,--: .::;;-': ;;", i se adauga cenusa de furnalI iaOaOS mtfe Jb Sl ))7o i

I i Ciment Portland I Combinatie din tipurile II B, III B si IV Bl+SR irezistent la agresiune ipermisa cu specificarea efectiva a rezistenteii i o,, l f^+i^^ i t^ ^^-^-:, , i+^+^^ -, ,1f^+.1^^j j sulfatica I la agresivitatea sulfatica

3. Verificarea calitatii cimentului

In vederea utilizarii cimentului la lucrarile de constructii se verificarespectarea conditiilor mecanice, frzice, chimice si de durabilitate.Conditiile mecanice sunt rezistenta standard Ia 28 zild si rezistenta initiala la2 zile sau la 7 zile pentru cimentul 32,5N. Cconditiile ftzice ( SR EN 196-3)sunt timpul initial de priza care are valori minime si stabilitatea sauexpansiunea care are valori maxime .Caracteristicile chimice cum ar fi : pierderea la calcinare, reziduu insolubil,continut de sulfati, continut de cloruri si puzzolanicitatea se determinaconform standardelor 196-2,21, 5 si se verifica in conformitate cu SR EN197-r.

Criteriile de conformitate sunt diferite pentru situatiile de verificare aproductiei in fabrici sau pentru rezultate individuale cum este caztilverificarilor care se fac in santier.In cazul verificarilor individuale se impun conditii pentru : rezistenta initiala,rezistenta standard, timpul initial de piza, stabilitate ( expansiune)., continutde sulfati, cloruri, si puzzolanicitate.

Standardul SR EN 19613 indica modul in care se prepara inlaborator pasta de consistenta standard . Se urmareste realizarea unei pastecare sa realizeze o distanta de ( 6+_ 2 )mm intre sonda si placa de baza.Pasta cu compozitia stabilita in acest mod se utllizeaza in continuare ladeterminarea timpului de pnza si a stabilitatii.

Determinarea timpului de priza se face conform SR EN 196/3 siconsta in observarea penetrarii unui ac intr-o pasta de ciment de consistentastandard cu ajutorul aparatului Vicat. Timpul initial de priza este tipul scurspana in momentul in care se atinge o valoare specificata de (6+_ 3) mm intresonda si placa de baza. Timpul final de priza este timpul scurs pana inmomentul in care acul paffunde maxim 0,5 mm si se determina pe fatainferioara a corpului de proba .Conditiile sunt in general pentru timpul initial depiza si incep cu75 minutescazand pana la 45 minute in cazul cimenturilor de marca superioara. Acestevalori sunt valori minime.

Stabilitatea se determina prin observarea expansiunii volumuluiunei paste de ciment de consistenta standard asa cum se indica de catredeplasarea relativa a celor doua ace. Aparatul utilizat se numeste LeChatelier si consta dintr-un inel din alama sau alt material elasticnecorodabil si doua ace indicatoare. Dupa 24 ore se masoara distanta dintreacele indicatoare. Valorile obtinute ffebuie sa corespunda cerintelorspecificate care prevad in general maxim 10 mm.

Determinarea rezistentelor mecanice se face in conformitate cuSR EN 196-1 2006 pe epruvete prismatics cu dimensiuni de 40X40X160mm. In general de determina rezistenta la compresiune si optional se poatedetermina si rezistenta la incovoiere. Epruvetele se confectioneaza dinmortar cu o compozitie standard de : o parte ciment, trei parti nisip standardsi o jumatate parte de apa ( raport apalciment : 0,5). Compactarea se faceprin soc mecanic. Primele 24h epruvetele se mentin in apa, apoi in aer panala varsta de incercare. Incercrea se face cu prese care au platanele sidispozitivele anexa adecvate. Se poate determina initial rezistenta laincovoiere , si apoi pe capetele de prisma rezistenta la compresiune.Se determina rezistenta initiala care se face la 2 zlle ingeneral iar pentrucimentul cel mai slab de 32,5N la 7 zlle. La cimenturile incepand cu 32,5 R

dupa 2 zile sunt conditii diferite de rezistenta in functie de tipul cimentului :N cu rezistenta initiala normala sau R cu rezistenta initiala mare. Pentrurezistentele standardla 28 zile valorile coincid cu notatia cimentului, Pentrucimenturi de 32,5 si 42,5 Mpa sunt prevazute si valori maxime de 52,5 si62,5 Mpa.Analizele chimice se refera in general la : pierderea la calcinare si reziduuinsolubil ( CEM I, CEM III), continut de sulfati si cloruri la toatecimenturile, puzzolanicitate la CEM IV.

In cazul in care se testeaza cimentul la locul de utilizare si seurnaresc valori individuale acestea trebuie sa corespunda prevederilor dinSR EN 197-1. Valorile limita pentru incercarile individuale sunt in generalmai mici avand in vedere tolerantele admisibile.In cazul determinarilor chimice se va urnari respectarea standardului. Incazul cimenturilor utilizate la betoane precomprimate se va acorda o atentiedeosebita limitarii continutului de cloruri.

4. Cimenturi speciale

4. I Cimentul rutier

Pentru producerea betonului rutier se utilizeaza un ciment specialnotat cu CD care se obtine prin macinarea clinkerului in amestec cu ocantitate de ghips cu limitarea continutului de SOl. Standardul prevedeconditii privind compozitia.

Acest ciment se caracteizeaza printr-o lucrabilitate sporita , timpinitial de piza minim 2 ore cu sfarsit de piza la 10 ore, care permitetransportul la distante mai mari .El va ayea caracteristici mecanice speciale in conformitate cu utilizarea : seva verifica Ia 2, 7 si 28 zile rezistenta la incovoiere pe prisme si rezistenta lacomresiune. Rezistenta minima la compresiune la28 zileva fi de 40 MPa iarrezistenta la incovoiere de 6.5 MPa.

4.2 Ciment cu caldura de hidratare limitata rezistent la agresivitateaapelor cu continut de sulfati

Cimenturile se noteaza cu H in cazul cimenturilor cu caldura dehidratare si rezistenta moderata la actiunea apelor sulfatice denumitecimenturi cu caldura de hidratare limitata.

In cazul cimenturilor cu caldura de hidratare redusa si stabilitate chimicaridicata la agresivitatea apelor cu continut de sulfati denumite cimenturi curezistenta la agresivitatea apelor cu continut de sulfati se noteaza cu SR.L aaceste cimenturi se verifica timpul initial depnza, expansiunea si caldurade hidratare( SR 227-5 )la 7 zile care are valori maxime. Rezistentele sevarifica in conformitate cu standardul.

5. Incompatibilitatea dintre agregate si ciment

In anumite situatii unii compusi din agregate pot reactiona cu uniicompusi ai cimentului. Problemele apar in general in cazlul cimenturilorbogate in alcalii.

Este cunoscuta reactia dintre alcaliile din ciment si bioxidul desiliciu din unele agregate ( opal, calcedonie, flint). Se formeaza sarurisolubile care sunt levigate in timp.

Un alt fenomen cunoscut este coroziunea magneziana care consta informarea unor geluri de hidroxid de magneziu in urma reactiei dintre alcaliisi oxidul de magneziu din unele roci ( calcare dolomitice ..). Fenomenul semanifesta prin expansiunea betonului .

CURS 6 Mixturi asfaltice . Metode de testare

1. Descrierea unor metode uzuale de verificare sau mlsurare inlaborator a unor caracteristici ale mixturilor asfaltice

Studiul mixturilor asfaltice sebazeazi pe o serie de teste gi analizecu ajutorul cdrora se apreciazd calitatea acestora in laborator, fiind astfelposibila o selecfie preliminard a materialelor qi solufiilor adoptate in funcfiede condiliile locale gi nivelul de performan![ dorit. Testarea mixturilorasfaltice in laborator este un subiect controversat. Nu s-a ajuns la un consenspe plan mondial gi nici mdcar european, deci fiecare lard lucreazd, dupd unsistem propriu. Unele metode de testare sunt comune in mai multe tari, ceeace diferd este modul de interpretare gi utilizare a rezultatelor.

La ora actuald pe plan mondial se utilizeazd metode diferite destabilire a amestecului optim: relete consacrate, metode empirice de analiza,metode analitice sau volumetrice bazate pe calcule teoretice, studiifundamentale, metode complexe de studiu ale performanlei in exploatare.

incercdrile de laborator efectuate in vederea validdrii unor solutii segrupeazdin : empirice, fundamentale gi de simulare.

Testele empirice servesc doar la aprecierea unor aspecte izolatelegate de un anumit fenomen . Faptul cd nu reproduc realitatea de pe terenconduce la un grad de incertitudine in interpretarea rezultatelor. Gradul deprecizie poate fi sporit prin utilizarea concomitentd a mai multor analize.

Testele fundamentale determind caracteristicile intrinseci alematerialelor, respectiv proprietdfile lor particulare, independente decondiliile de testare : modulul de rigiditate, modulul complex, rezistenta laoboseali. Datele obfinute se vor utiliza cu precddere la proiectareaimbrdcdmintilor, avOnd in vedere faptul ca permit o mai justa apreciere amodului de distribuire a incdrcdrilor in cadrul sistemului rutier .

Testele de simulare reproduc situafiile de pe teren la scara redusd.Astfel, se poate urmdri evolulia procesului de compactare in funcfie decompozifia amestecului gi energia de compactare cu ajutorul preselorgiratorii sau comportarea mixturii dupd agternere in timpul exploatdrii cuajutorul ornierometrului, apreciind in felul acesta rezistenta la deformaliipermanente.

1.1. Considerafii generale privind modul de preparare gi compactare acorpurilor de proba

Pentru a putea interpreta in mod corect rezultatele testelor dinlaborator este importanta luarea in considerare a unor elemente de bazdlegate de modul de lucru. In primul rAnd se are in vedere modul in care secompacteazd in laborator corpurile de proba folosind una din metodeleposibile: prin batere, presare, cilindrare, sau aplicarea unei presiuni verticaleconcomitent cu realizarea unei migcdri de rotalie. In general, in cazul testelorempirice nu se urmdregte reproducerea fenomenului de pe teren prin bateresau presare ci se oblin corpuri de proba care satisfac cerinlele la un nivel purteoretic pebaza unor repere generale cum ar fi densitatea. Doud mixturi potavea aceeagi densitate dar caracteristicile lor sd difere datoritd modului incare s-a stabilizat scheletul mineral.

in cazul celorlalte teste se cautd o realizare in laborator la o scardredusi a unor mixturi identice sau cdt mai apropiate cu cele din lucrare. S-astudiat modul in care are loc compactarea in mod real pe teren gi s-areprodus fenomenul cu ajutorul presei giratorii. In continuare, se lucreazdlaverificarea qi perfec{ionarea acestor metode, deoarece mai sunt uneleprobleme in ceea ce privegte omogenitatea corpurilor de proba.

Prepararea mixturilor in laborator se face cu ajutorul malaxoarelorsau chiar gi manual, cu respectarea temperaturilor de lucru. In cazulmalaxoarelor de laborator se respecta timpul de malaxare indicat pentru ocorectd anrobare.

1.2. Considera{ii generale privind modul gi condi{iile de aplicarea asolicitlrilor

in funclie de modul de apli care a solicitdrilor se disting douddomenii debazd: temporal gi frecvenfial.

in cazul solicit[rilor aplicate in domeniul temporal se pune problemaidentificdrii evolutiei in timp a mixturii supuse unei sarcini liniare. La celerealizate in domeniul frecven{ial se urmdregte modul de degradare a mixturiiin cazul aplicbrii unor solicitdri similare cu cele din realitate respectivaphcarea repetatd a unor incdrcdri (teoretic sinusoidale) care se succed cuanumite frecvente. Valoarea incdrcdrilor in cazul celor temporale, estecrescdtoare pdni in momentul ceddrii, adicd a modificdrii caracteristiciloriniliale ale corpului de proba la un nivel critic, peste limita teoreticadmisibild. In canil solicitdrilor din domeniul frecvential nivelul de

solicitare se calculeazd Si se urmdregte evolufia materialului solicitat laanumite temperaturi gi cu anumite frecvente.

Ca gi condilii de lucru, pentru precizia rezultatelor in toate cazuile,in care se lucreazd cu bitum se impun mdsuri speciale de men{inere atemperaturii.

In cazul testelor empirice nu totdeauna se lucreazd" in incinteclimatizate datoritd faptului ca acestea nu mdsoard caracteristici intrinseciale mixturii. in cazul testelor fundamentale sau de simulare controlul

temperaturii este esential deoareceacestea mdsoard caracteristicidependente de temperaturd. Incinteleclimatizate reprezintd solu{ia idealadeoarece prin monltonzareatemperaturii se pot controla parametriide bazd care influen{eaza in modconsiderabil caracteristicile materialuluistudiat. Cu ajutorul acestora se poatestudia susceptibilitatea termicd amixturilor asfaltice.Fig. 1. Incinta climatizatd.

1.3. Teste empirice

Testele empirice urmdresc verificarea unor caracteristici ale mixturiicare nu au o legdturd directd cu fenomenele din exploatare qi ale ciror valorise considerd a fr corespunzdtoare pebaza unor criterii subiective mai ales pebazd, de experienfd. Cdteva teste mai cunoscute sunt: Marshall, incovoiere,compresiune axiala sau diametrald (brazilianir). Rezultatele acestor teste seinterpreteazd cu ajutorul unor valori de referin{d stabilite anterior pebazd deexperien!6.

1.3.1. Testul Marshall

Acest test a fost utilizat pentru primaoard in SUA in perioadd anilor '40 ca o metodarapidd de verificare a calitalii mixturilor care seagterneau in cantitdli mari, in acea perioadd, inspecial pe aeroporturile militare. Nu a fostgdnditd ca o metoda gtiinfifica ci ca o metodapracticd gi rapida. Faptul cd aplicarea ei nu

Fig.2. Soneta Marshall.

necesitd o calificare speciali a determinat adoptarea rapidd gi utilizarea ei inmajoritatea fdrilor de pe glob. In felul acesta de-a lungul timpului s-a cdgtigatexperienli, metoda perfecfiondndu-se prin utilizare. In prezent, datoritiintroducerii unor materiale gi tehnologii noi de lucru metoda incepe sd fiedepdgitd, ea fiind inlocuitd de metode complexe de urmdrire a parametrilor.

Compactarea corpurilor de probd Marshall se face prin batere cuajutorul unei sonete mecanice, neexistdnd o corelafie real6 cu modul decompactare din teren. Teoretic se considerd cd dupd aplicarea unui numdr de50 sau 75 de lovituri se ajunge la un nivel de compactare maxim, care va fide referinld in verificarea modului in care s-a f[cut compactarea pe teren.Practica a demonstrat ca nu in toate cazlurnle se poate aplicd acestra{ionament. Metoda Marshall este utilizatd, in general in cazul mixturilorbogate in parte find, cu o granulometrie continua a scheletului mineral. incazul altor tipuri de mixturi cu schelet mineral robust sau discontinuuutilizate pentru condilii de trafic intens sau drenante, prin batere esteimposibil derealizat un corp de proba omogen gi coerent.

Utilizarea metodei Marshall in aceste cazui poate conduce laconcluzii eronate. Se costata deci ca o datd cu cregterea traficului seresffdnge domeniulei de aplicare, fiind depdgitd tehnic.

Fig.3. Presa Marshall. F ig.4. Inregi strar ea gr aficd a caracteri sticilorMarshall.

Epruvetele cilindrice sunt supuse unei solicitdri diametrale aplicate pedireclie verticald, a cdrei valoare cregte ffeptat. Se lucreazd la temperaturd de60" C, temperatur[ critica pentru o parte din bitumuri. In urrna solicitdrii sedetermina ,,stabilitatea" care este for,ta maxima pe care o poate prelua corpulde proba in domeniul elastic inainte de a se deforma plastic, moment in carese considerd, ca proba a cedat. Se mdsoard ,,fluajul" care este deforma{iaplastica inifiala, adicd exact in momentul in care s-a declangat.

Fig.S. Schema de func{ionare apresei Marshall.

Pentru o mai mare precizie, datele se citesc de pe graficul carereprezintd curba de efort/deformalie (fig.a).Rigiditatea Marshall esteraportul dintre stabilitate gi fluaj. Rezultatele incercdrilor se compara cuvalori de referinfd standardizate stabilite, in general, pe bazd experienleiacumulate in timp. Epruvetele tip Marshall se mai utilizeazdla determinareadensitdlii gi a volumului de goluri sau a absorbliei de apa. Acestea suntcaracteristici ale mixturii care constituie elemente de referin{d in realizareaunor amestecuri care s-au dovedit corespunzdtoare in timp. tn cadrulstudiilor Marshall aceste valori constitue criterii de compara{ie in vedereaselectdrii uneia din cel pufin trei variante.

Cu toate cd se utllizeazd pe scara Iargd, metoda a generat o serie deprobleme de calitate care au determinat reanalizarea ei. Aparilia fdgagelorcare ueeazd gi la ora actuald mari probleme acolo unde traficul cregte brusc,

";;fr_

Ew'4

se datoreazdintr-o mare mdsura acestui mod empiric de apreciere a calitdtiimixturilor asfaltice.

Aceasta metoda nu are nici o legaturd cu modul in care se producdeformafiile permanente (fdgagele). Solicitarea este aplicatd pe o direcfieperpendiculara pe direclia de compactare, fiind reprodusd intr-un modempiric solicitarea din frdnare pe cdnd deformaliile permanente apar dinsolicitdri pe aceea$i direclie cu cea de compactare. Amestecurile ,,nisipoase"proiectate prin aceasta metoda nu mai corespund condiliilor actuale de trafic.

1.3.2 Compresiunea diametrali

Aceasta metoda de incercare cunoscutd gi sub numele de incercareBraziltana, presupune solicitarea diametrald a epruvetelor cilindrice pdnd larupere, cu sau frrd, mdsurarea deformaliilor pe direc{ia perpendiculardaplicarii sarcinii. Solicitarea se aplicd in lungul generatoarei perpendicularpe direcfia de confectionare. Epruveta nu este susfinutd ca in cazul solicitdriiMarshall, deci se va rupe undeva in zona centrala pe directia diametruluidatoritd intinderii care apare in aceastd zond".

Fig.6. Compresiunea diametrala

Epruvetele cilindrice se pot solicita gi la compresiune axiala, caz incare se poate calcula coeziunea gi unghiul de frecare interioara. in cadrulComunit5lii Europene metoda este propusd pentru verificareasusceptibilitAfli b fisurare termic6. Se pot utlliza diferite epruveteconfectionate prin batere, presare simpld sau cu presa giratorie.

1.3.3 Rezistenta la compresiune

in studiul mixturilor asfaltice verificarea rezistenlei la compresiunea fost cea mai veche metoda de verificare a calitdfii. Odatd cu aparilia noilormetode, treptat a fost abandonata, fiind consideratd insuficient deconcludent6.

Ea a mai continuat sa fie utilizatd in combinalie cu alte incercdri inFranla ( Duriez), Romdnia ( Rc la 22' C, Rc la 50" C).

1.4 Testele fundamentale

Acestea sunt cele care mdsoard unele caracteristici intrinseci alemixturii, caracteristici legate de modul de comportare in cazttl solicitdriireale din exploatare. Pentru aceasta se fac studii gi cercetdri cu scopul de apune la punct metode care sa reproduci realitatea intru-un mod c6t maifidel. Se pun doud probleme in acest caz: confecfionarea corpurilor de probdintr-un mod care ca reproducd acfiunea compactorului pe teren gi solicitareacare sd reproducd ac{iunea traficului. Foarte important in acest caz esteregimul de temperaturi gi durata solicitdrii. Aceste teste mdsoard valori alemodulului, ale rezistenfei la oboseala, la fisurare sau producereadeformaliilor permanente.

1.4.1 Modulul de deformatie

Modulul este cea mai reprezentativl caracteristicd a mixturii,determinarea sa fEc0nd obiectul celor mai numeroase studii care seintreprind la ora actualS. Se cunosc diferite variante care diferd in funcfie detipul soliciterii, modul de aplicare gi domeniul studiat. Cea mai completdcaractenzare a materialului, in acest cM, se obline mdsurdnd modululcomplex, care prin cele doud componente ale sale, reald gi complexd,acoperi intreaga gama de solicitare gi comportare a materialului in domeniuelastic Ai vdsco-elastic. Este, la ora actuald, testul cel mai complex careoferi intreaga gamd de informalii legate de caracteristicile intrinseci alemixturilor. Valorile modului se ttilizeazd in calculele de dimensionare undein funclie de acesta se stabilesc grosimile straturilor, precum gi la proiectareaamestecurilor pentru verificarea calitdlii mai ales in cazlttl straturilor portantedin sistemul rutier (stratul debazd).

Fig. 7. Determinarea modulului complex

1.4.2 Rezistenta la oboseall

Aceasti incercare oferd informafii legate de fisurarea la temperaturiscdzute a mixturilor. Existd mai multe variante, cu diferite epruvete gimodalitdli de aplicare a solicitdrii care obligatoriu este sinusoidala. Se poatelucra cu efort constant sau cu deformafia constantd. in ambele cazuri seurmdregte numdrul de cicluri dupd care proba cedeazd. in Franta se lucreazdcu epruvete trapezoidale care sunt fixate la partea inferioarS, solicitareaaplicdndu-se la partea superioard. in SUA, Olanda, se lucreazd cu epruveteprismatice fixate la capete care se supun solicitdrii repetate de incovoiere intrei sau patru puncte.

Fig.8. Rezistenta la obosealape epruvete trapezoidale

Fig.9. Rezistenla la obosealape epruvete prismatice

1.4.3 Fluaiul dinamic

Aceastd caracteristicd oferd informafii asupra modului de deformarea mixturii . Se poate studia fluajul static sau dinamic in functie de modul deaplicare a solicitdrii. Fluajul dinamic poate fi considerat un test de simularedeoarece reproduce solicitarea din trafic el fiind utilizat la determinarearezistentei la deforma{ii permanente ( in Anglia).

Fig.10. Fluajul dinamic

1.4.4 Compresiunea diametrali

in vederea verificdrii susceptibilitdfii la fisurare termicd in proiectulde normd europeand, este prevdzutd o incercare de compresiune diametraldcu mdsurarea modulului de deformatie. incercarea se afl6 in studiu inlaboratoarele din Europa. Ea este aplicatd deocamdatd in Anglia in variantasolicitdrii dinamice pentru a verifica rezistenta la oboseala . Este consideratun test fundamental deoarece determind un modul de deformatie ceea cepresupune o caracteristicd intrinsecd a mateialului. In momentul de fatdmetoda este controversatd.

9

Fig.l 1. Compresiunea diametrald

1.5. Testele de simulare

Sunt cele care simuleazd in mod direct acfiunea traf,rcului, rezultatulfiind un efect mdsurabil al acestuia. Pentru incadrarea intr-un interval redusde timp, se intensificd ac{iunea fiind gi in acest caz necesard o experien{danterioard pentru a interpreta rezultatele. Cele mai utilizate teste de simularesunt testele de ornieraj care mdsoard addncimea f6gagelor, care se formeazdin urma acliunii traficului. Tot in categoria testelor de simulare se include gisimularea compactdrii care se face cu presa giratorie. Se reugegte astfeloblinerea in laborator a unor epruvete care au caracteristici similare cumixtura de pe teren.

1.5.1. Ornieraiul

Aceastd incercare a fost pusd la punct in Franfa unde la ora actualdexistd deja o vastd experienfd legatade corelarea rezultatelor din laborator cucele de pe teren. Ea constd in mdsurarea deformafiei produse prin trecereaunei roli de cauciuc pe aceeagi urmd de un numdr de ori ( 3000 .......10.000de cicluri) peste o placd din mixturd confeclionatd in laborator .

Pe plan mondial se folosesc ai alte variante de confec{ionare aplIcilor care se poate face prin presare sau de solicitare cu ajutorul unor roficu banaj metalic.

Din punctul de vedere al performanlei simulErii testul francez estecel care reproduce in modul cel mai fidel realitatea. $i in acest civ se vorcontinua cercet[rile in vederea elimindrii tuturor factorilor care ar puteainfluenla rezultatele cum Er fi de exemplu incdlzirea rofilor. in cazul acestuitest rezultatele diferd mult in funclie de metoda utihzatd,.

Fig.l2. Simularea producerii Fig.13. Ornierometrufdgagelor.

Fenomenul de ornieraj se referd la producerea deformafiilor peflnanente carese pot mdsura gi prin alte metode : cu rofi, cu bandaj metalic sau pe corpuricilindrice in cazul fluajului dinamic.

Fig.13. Ornierometru

l0

1.5.2 Simularea compactirii

Un aspect deosebit de important legat de testarea mixturilor asfalticeiI reprezintd modul de compactare al corpurilor de proba. L^eeat de acestaspect existd numeroase teorii gi afirmafii contradictorii. In general seacceptd in cazul testelor empirice un mod de compactare conventional prinbatere sau presare. In cazul testelor de performan!5 se impune un mod decompactare care sd reproducd fenomenul de pe teren. Fidelitatea cu careacesta este reprodus in laborator constitue gi la ora actuald obiect de studiu gicercetare. Pentru fabricarea plScilor destinate ornierajului in Fran{a la LCPCse folosegte o metoda de simulare efectivd a operafiei de compactare

Fig.14. Compactarea in laborator a pldcilor pentru ornieraj

Tot in Franfa s-a studiat o metodd de realizare a unor epruvetecilindrice cu ajutorul unei prese giratorii PCG care imbind migcarea decopresiune verticald cu o migcare de rotatie menitd sd favorizeze procesul decompactare. Aceastd migcare apare gi in timpul deplasdrii cilindruluicompactor. Cu ajutorul acestei prese s-au studiat numeroase variante deamestec, criteriul standardizat de apreciere fiind volumul de goluri realizat

11

dupd un anumit numdr de girafii.amestecurilor pene b obtinereacaracteristici.

In aceastd fazd se fac ajustdri alevalorii corespunzdtoare a acestei

Fig.15. presa giratorie pCG

Fig.16. Presa giratorie Servopac.

t2

1

CURS CURS CURS CURS 7777 Stabilirea compozitiei mixturilor asfaltice 1. Metode de stabilire a compoziţiei mixturilor asfaltice utilizate pe plan mondial În ultimii 20 de ani traficul a cunoscut o evoluţie spectaculoasă ca volum şi intensitate, şoselele fiind supuse brusc la solicitări agresive care de multe ori au avut efecte nedorite. În aceste condiţii s-a impus luarea unor măsuri imediate de remediere şi prevenire, dar în paralel s-a trecut şi la dezvoltarea activităţii de cercetare în domeniul alcătuirii mixturilor asfaltice. S-au studiat noi metode de stabilire a compoziţiei în conformitate cu solicitările previzibile. S-au efectuat studii de trafic privitor la compoziţie, intensitate, mod de acţiune asupra şoselei , precum şi evaluări ale tendinţelor, pe viitor. Creşterea numărului de osii, a încărcării pe osie, apariţia diferitelor tipuri de anvelope etc., sunt doar o parte din elementele avute în vedere în studiile de evaluare a solicitărilor. În categoria solicitărilor au fost incluse şi acţiunile agresive de natura climatică: temperaturile extreme, variaţiile de temperatură, fenomenul de îngheţ-dezgheţ, umiditatea. Impactul traficului asupra mediului este un element care nu mai poate fi neglijat în condiţiile actuale, căutându-se soluţii care sa reducă efectele negative în special zgomotul. Odată cu creşterea traficului au crescut şi cerinţele legate de siguranţa circulaţiei precum şi necesitatea reducerii la maximum a lucrărilor de întreţinere care produc perturbări ale circulaţiei. În domeniul cercetării rutiere se conturează un nou concept de abordare mai bine adaptat cerinţelor reale. S-au făcut progrese spectaculoase în ceea ce priveşte utilizarea unor materiale noi neconvenţionale şi în reciclarea materialelor deja puse în opera. Proiectarea sistemelor rutiere se face ţinând cont de cerinţe şi posibilităţi, preferându-se soluţii specifice, particularizate. Îmbrăcăminţile bituminoase cunosc o largă răspândire la ora actuală, datorită acestor posibilităţi de a adopta soluţii performante, foarte avantajoase în exploatare prin asigurarea confortului şi siguranţei circulaţiei, rentabile economic prin mărirea duratei de exploatare şi reducerea volumului lucrărilor de întreţinere. Metodele de alcătuire a mixturilor asfaltice precum şi testarea soluţiilor adoptate s-au dezvoltat în paralel cu creşterea traficului, urmărind în permanenţă satisfacerea în cel mai înalt grad a cerinţelor. A apărut noţiunea de performanţă ca obiectiv principal, total diferită de abordarea

2

tradiţională care se limita la nivelul de „corespunzător” . Acest nivel, deşi teoretic, a fost depăşit, practic el mai constituie un reper în multe ţări, în special, din considerente economice. Creşterea necesităţii unor metode mai potrivite de testare a condus la apariţia şi dezvoltarea unui număr relativ mare de procedee de analiză astfel încât s-a trecut la diferite clasificări. La simpozionul RILEM din 1983(Belgrad ) J. Bonot clasifica metodele de testare în : „ empirice” „fundamentale” şi de „simulare”. Aceasta terminologie a fost adoptată în clasificarea generală a metodelor de testare făcută cu ocazia unei acţiuni de analize interlaboratoare organizate de RILEM ( Reţeaua Internaţională de Laboratoare) şi coordonate de L.Franken din cadrul Centrului Belgian de Cercetări Butiere din Bruxelles . În materialul redactat de M Luminari şi A.Fidato se definesc şase categorii de metode de alcătuire a mixturilor asfaltice: - bazate pe reţete consacrate; - empirice; - analitice ; - volumetrice; - orientate spre performanţă; - bazate pe performanţă. 1.1. Metoda reţetelor consacrate Reţetele care precizează proporţiile în care fiecare component intră în compoziţia unei mixturi sunt rezultatul experienţei acumulate într-o perioadă îndelungată de timp. O reţetă defineşte mixtura bituminoasă ca amestec de agregate în proporţii stabilite, rezultând o curba granulometrică specifică, şi un procent bine precizat de bitum, având o anumita clasă definită prin penetraţie. Nu se confecţionează epruvete şi nu se verifica nici un fel de caracteristici ale mixturii, se urmăreşte doar respectarea dozajelor. În acest mod se definesc diferite tipuri de mixturi cu caracteristici bine precizate legate de calitatea materialelor, preparare, aşternere, grosimi, etc. Metodele se mai utilizează în Anglia, Germania şi Finlanda pentru prepararea unor tipuri de mixturi tradiţionale specifice : „ hot rolled asphalt” în Anglia, „split mastik asphalt”( SMA) în Germania, „gussasphalt” şi „porous asphalt” în Finlanda. Cu toate ca este o metoda veche, depăşită la prima vedere, ea este avantajoasa prin faptul ca este simpla şi foarte rapida. Stabilirea amestecurilor şi controlul materialelor se face operativ, singura problemă fiind respectarea stricta a prescripţiilor în toate etapele procesului de fabricaţie şi punere în opera a mixturii.

3

Dezavantajul este ca aceasta metoda nu permite utilizarea pe scara largă a resurselor locale, nefiind prevăzute modalităţi de ajustare a proporţiilor în cazurile în care apar diferenţe ale calităţii materialelor de bază. Caracteristicile mineralogice intinseci ale agregatelor (porozitatea), nu sunt luate în considerare cu toate ca au o influenţa semnificativa asupra calităţii mixturilor asfaltice. Domeniile de utilizare a mixturilor tradiţionale alcătuite conform acestei metode sunt precizate doar parţial, fără a se intra în detalii legate de trafic şi clima. Rezultatele utilizării acestor mixturi au fost studiate în timp pe şosele fără a fi evidenţiate efectele unor creşteri semnificative de trafic sau a modificării condiţiilor climatice. În consecinţă metoda are un domeniu restrâns de utilizare, legat de anumite condiţii deja cunoscute şi exploatate în timp. Ea nu este o metoda de viitor deoarece nu se poate generaliza, nu permite utilizarea soluţiilor noi şi nu tine cont de trafic şi clima. 1.2. Metodele empirice Acestea sunt metode diferite, specifice unei ţări sau zone geografice şi au ca trăsătură comună faptul că se bazează pe teste empirice, în special testul Marshall. Testele empirice sunt acele încercări care nu vizează determinarea prin măsurători a unor caracteristici intrinseci ale materialelor, ci doar aprecierea prin diferite mijloace a comportamentului în anumite condiţii. Testele empirice sunt încercări mecanice multiple având modalităţi diferite de interpretare teoretică legate de urmărirea comportării în exploatare. Confruntarea cu terenul contează mult în acest caz. Aceste metode au apărut la început din nevoia de a avea rapid câteva repere minime legate de caracteristicile mixturilor. Cu timpul unele, cum este testul Marshall, s-au consacrat acumulând ani de experienţă care în unele cazuri poate fi foarte valoroasă. Deşi tendinţa actuală este de a teoretiza într-un grad din ce în ce mai ridicat întreg procesul de alcătuire a mixturilor asfaltice, nu s-a ajuns încă la nivelul la care previziunile din laborator sa fie integral confirmate de practică. În aceste condiţii nu este indicată abandonarea totala a testelor empirice în favoarea celor de performanţă, recomandabilă fiind gruparea diferite modalităţi de testare pentru a avea mai multe informaţii utile în adoptarea soluţiei finale. Caracteristicile care se măsoară prin intermediul acestor teste definesc, în general, comportamentul vâsco-elastic al mixturii : stabilitate, fluaj (Marshall, Hubbard Field) rezistenţa la compresiune (Duriez) sau la pătrunderea unor dispozitive conice sau cilindrice, la întindere indirectă ( Braziliana) etc.

4

Marshall este la ora actuală cea mai răspândită metoda de testare cu toate că este depăşită tehnic. Ea a fost standardizată iniţial în SUA (ASTM D 1559) şi s-a consacrat pe plan mondial fiind foarte simplă şi rapidă. La ora actuală ţările care lucrează cu aceasta metoda au început să o îmbunătăţească prin combinare cu alte analize în vederea definirii mai precise a unor caracteristici ale mixturii asfaltice. Printre ţările care mai utilizează aceasta metoda se număra: Anglia, Germania, Olanda, Italia, Elveţia, SUA, România. Avantajele testelor empirice şi în special a testului Marshall constau în simplitate, rapiditate, costuri reduse şi faptul ca nu necesita o calificare speciala a personalului. Fiind larg răspândită şi având un număr mare de ani de utilizare, metoda Marshall a permis acumularea unei bogate experienţe. Cu toate acestea există o serie de dezavantaje care au determinat dezvoltarea cercetărilor în vederea asigurării unor posibilităţi mai precise de caracterizare a materialelor bituminoase. Astfel, neavând date despre proprietăţile fundamentale ale mixturii, este dificilă estimarea comportamentului în condiţiile unui trafic foarte intens. Din această cauză mixturile alcătuite după metoda Marshall rezista relativ bine condiţiilor climatice având un dozaj sporit de bitum , dar au probleme legate de trafic apărând frecvent „făgaşele”. Lipsa corelării cu fenomenul real a compactării modifică caracteristicile reale, rezultatul testării fiind astfel pur ipotetic. Corpurile de proba fiind reduse ca dimensiune ( 101 mm/ 60mm) apar dificultăţi la utilizarea agregatelor de mari dimensiuni (25-30mm ). Experienţa de până acum se referă la mixturile asfaltice care au o curba granulometrica continuă, rezultatele în cazul curbelor discontinui fiind neconcludente. Metoda nu permite, de asemenea, testarea noilor materiale cum ar fi bitumul modificat şi nu permite interpretări legate de condiţiile reale de exploatare. În concluzie, din considerente materiale legate de costurile de achiziţie ale noilor aparate, se mai pot accepta până la un anumit nivel de exigenţă aceste teste empirice. Pentru a evita unele concluzii eronate se recomandă gruparea mai multor teste având în felul acesta posibilitatea aprecierii mai corecte a caracteristicilor mixturii. Legătura dintre caracteristicile reale intrinseci şi cele determinate în mod empiric se poate face prin calcule teoretice care să definească anumite particularităţi. În general, aceste calcule se pot lua în considerare numai în momentul în care practica demonstrează utilitatea lor. Deci, în cazul testelor empirice experienţa practica este cea care le poate valida în modul cel mai corect. Domeniul lor de utilizare se limitează la drumuri cu trafic redus şi la lucrări simple bazate pe metode şi materiale tradiţionale. Nu se recomandă

5

utilizarea în cazul noilor materiale sau tehnologii (agregate netradiţionale, bitum modificat, asfalt poros, drenant, straturi foarte subţiri etc.). 1.3. Metodele analitice Sunt metode bazate exclusiv pe calcul cu ajutorul căruia se determină curbele granulometrice, conţinutul de bitum şi volumul de goluri. Aceste metode nu necesita teste de laborator. Procedeul utilizat în Belgia este prezentat în „Code de bonne pratique ”şi se află în continuare în studiu în vederea elaborării unor variante îmbunătăţite. Se urmăreşte introducerea unor teste de verificare a compoziţiei de bază în ansamblu. Într-o versiune mai veche (1987) figura numai testul Marshall, actualmente acesta este recomandat numai în cazul mixturilor având o granulometrie continuă a scheletului mineral. În cazul mixturilor de tip SMA bogate în mastic se recomandă testul de ornieraj, iar în cazul mixturilor poroase, sărace în mastic, testul Cantabro. Metodele analitice s-au dezvoltat în condiţiile în care creşterea traficului ca intensitate şi greutate a impus intensificarea cercetarilor în vederea obţinerii unor îmbrăcăminţi stabile şi durabile. Costul ridicat şi timpul îndelungat reclamat de încercările de laborator au determinat abordarea teoretica a problemei alcătuirii mixturilor asfaltice. Calcule matematice laborioase şi complexe sunt utilizate pentru a determina teoretic relaţii între proprietăţile şi dozajele materialelor de bază, şi proprietăţile intrinseci ale produsului finit (mixtura asfaltica). Aceasta abordare analitică are avantajul că permite estimarea comportamentului vâsco-plastic (ornieraj) şi vâsco-elastic (rezistenţa la oboseală) permiţând stabilirea unor compoziţii care teoretic exclud apariţia unor fenomene nedorite cum ar fi: extrudările şi deformaţiile din exces de mastic( bitum + filer) sau apariţia fisurilor sau a segregărilor datorate conţinutului insuficient de mastic. Stabilirea parametrilor compoziţiei mixturii se face rapid, se economisesc cheltuielile legate de efectuarea testelor de laborator, iar în cazul în care se impun ajustări, acestea se pot face rapid. Dezavantajele procedeelor analitice pornesc de la faptul ca fără teste practice nu exista o garanţie a rezultatelor . Aceste teste sunt necesare atât în faza de verificare a compoziţiei de bază stabilită prin calcul, cât şi a proprietăţilor intrinseci, fiind singurul mod în care se pot estima corect unele caracteristici legate de condiţiile reale de preparare, aşternere, compactare, stabilitate şi durabilitate în exploatare. Calculele matematice deosebit de

6

laborioase fac imposibilă utilizarea metodei fără a dispune de un soft adecvat. În concluzie metodele analitice se pot îmbunătăţi prin adăugarea unor teste practice care să valideze concluziile teoretice. Ele rămân însă în domeniul metodelor teoretice deoarece nu abordează criteriul de performanţă care nu poate fi studiat decât prin încercări adecvate de laborator. 1.4. Metode volumetrice Acestea sunt metode care fac tranziţia spre metodele de performanţă combinând calculul cu testele practice. Conţinutul de bitum şi curba granulometrică rezultă în urma unui calcul volumetric în vederea obţinerii unui anumit volum de goluri care se verifică pe eşantioane preparate în laborator. Nu se testează proprietăţile mecanice ale acestora. Metoda a impus dezvoltarea unor studii legate de modul de compactare de pe teren cu scopul realizării unor echipamente care să reproducă cât mai fidel aceasta operaţie în vederea confecţionării corpurilor de proba. În SUA, în cadrul programului SHRP, se utilizează presa giratorie de compactare „Gyratory Shear Compactor”, în Austalia un dispozitiv conform normelor naţionale „Gyropac” alcătuit după procedura Universităţii din Nottingham şi în Finlanda o presa giratorie specifică denumita „ Intensive Compactor Tester”. În cadrul compactarii din laborator se urmăreşte ca proprietăţile volumetrice ale corpurilor de probă sa fie identice cu cele ale materialului pus în opera. Studiile legate de aceste metode sunt în curs de desfăşurare în vederea asigurării unui mod de compactare cât mai adecvat în laborator. Simularea fenomenului de pe teren este dificilă prin faptul că apare pe lângă mişcarea de compresiune verticală, o mişcare de rotaţie a cărei influenţa nu poate fi neglijată daca se urmăreşte o reproducere identica. În cadrul programului Superpave din SUA exista şi o varianta simplificată de alcătuire a mixturilor asfaltice (nivel 1) bazată exclusiv pe metoda volumetrică, care se poate utiliza numai în cazul drumurilor cu trafic redus. Pentru a putea utiliza soluţia stabilită în acest mod în condiţii de trafic intens, se impune efectuarea testelor mecanice. Prin această metoda se stabilesc trei parametrii de bază care definesc compoziţia mixturii: volumul de goluri al scheletului mineral, procentul de goluri umplute cu bitum şi procentul rezidual de goluri care rămân în final după compactare. Metoda utilizată în SUA se situează la un nivel superior prin prevederea unor specificaţii legate de performanţele bitumului precum şi ale agregatelor. În cazul metodei utilizate în Australia

7

se porneşte de la un schelet mineral standard şi se stabileşte prin încercări dozajul de bitum care să asigure volumul de goluri prescris pentru un anumit nivel de trafic. Numărul de giraţii care se fac în vederea obţinerii corpurilor de probă este în funcţie de trafic. Pentru variantele de pornire se calculează sau se adoptă în funcţie de experienţă trei dozaje de bitum. În calcul se utilizează metoda suprafeţei specifice care presupune asigurarea unui film de liant în grosime minimă care să acopere toate granulele scheletului mineral. În Finlanda se studiază diferite variante ale amestecului de agregate. Se calculează VMA (goluri ale scheletului mineral, VFB (goluri umplute cu bitum) şi VC ( conţinut de goluri reziduale) pentru diferite variante de amestec şi se adoptă amestecul cu valoarea minima pentru VMA , iar pentru dozajul de bitum se consideră VFB = 85 % din VMA. În final se verifica proprietăţile volumetrice cu compactorul de laborator şi se alege varianta optima din trei variante studiate. Metodele volumetrice sunt un progres faţă de metoda Marshall unde chiar dacă se urmăreau proprietăţi volumetrice acestea nu erau reale datorită modului de compactare. Avantajele acestor metode în comparaţie cu metoda Marshall constau în faptul ca se poate lucra cu corpuri de proba realizate în laborator sau prelevate din lucrare, metodele de analiza fiind nedistructive: se măsoară doar densitatea şi se calculează volumul de goluri. Spre deosebire de metoda Marshall aceste metode asigură o compactare în laborator similara cu cea din teren. Corpurile de proba Marshall, fiind în general, insuficient compactate, mixturile alcătuite cu aceasta metodă au un exces de bitum care determina formarea făgaşelor în cazul în care traficul devine foarte intens. Din experienţă s-a constatat ca iniţial VMA este similar în cazul ambelor metode, diferenţele apar doar la determinarea volumului de goluri rezidual, ceea ce înseamnă că modalitatea de compactare este diferită. Metodele volumetrice sunt avantajoase şi prin faptul că nu reclamă aparatură sofisticată şi costisitoare, se lucrează relativ simplu şi rapid. Din verificările experimentale a rezultat faptul ca o mixtură care a fost realizată cu respectarea condiţiilor volumetrice îndeplineşte condiţiile de calitate ale testelor mecanice şi se comportă foarte bine sub trafic. Presele giratorii cu care se lucrează asigură atât simularea compactarii cât şi a comportamentului sub trafic al mixturii permiţând astfel o evaluare a evoluţiei în timp a caracteristicilor acesteia. Dezavantajele constau în faptul ca nu se verifică proprietăţile mecanice ale mixturii, aceasta metoda fiind nesatisfăcătoare în cazul unui trafic foarte intens. Numărul mare de parametrii care influenţeaza procesul de compactare face dificilă reproducerea identica a acestuia: unghiul de giraţie, presiunea verticală, frecventa giraţiilor. Metoda de lucru nu permite studiul influenţei

8

bitumului asupra lucrabilităţii limitându-se la nivelul scheletului granular ceea ce este insuficient în cazul în care se urmăreşte o imagine completă a comportamentului mixturii. Un mare dezavantaj îl constituie şi faptul că s-a constatat o lipsă de omogenitate a corpurilor de probă care devin mai dense în interior în urma compactarii, fapt care le face improprii unor eventuale încercări mecanice ulterioare. În concluzie metodele volumetrice nu pot fi considerate ca metode ideale în principal datorită faptului ca se limitează la abordarea unui singur aspect din multitudinea de aspecte legate de alcătuirea mixturilor asfaltice. Chiar daca s-a dovedit a fi un parametru important, volumul de goluri nu este suficient pentru a caracteriza o mixtură. Testele mecanice care să estimeze comportamentul în exploatare , eventual orientate spre performanţă sunt absolut necesare. 1.5. Metodele orientate spre performanţă Pe parcursul evoluţiei cercetărilor legate de compoziţia mixturilor asfaltice s-a dovedit absolut necesară cunoaşterea stării de eforturi şi deformaţii care se produc în structurile rutiere prin acţiunea factorilor externi în special traficul şi condiţiile climatice. S-au dezvoltat în acest scop metode complexe de studiu şi analiză în cadrul cărora un rol primordial îl joacă testele „fundamentale” care determină caracteristici intrinseci ale mixturilor asfaltice cum ar fi modulul sau rezistenţa la oboseală. Aceste teste permit evaluarea directă a capacităţii mixturii de a rezista unor solicitări. Pe lângă acestea se mai utilizează testele de „simulare” care permit clasificări ale diferitelor soluţii prin comparaţii pe baza unor criterii de performanţă şi care îşi propun sa reproducă în modul cel mai fidel posibil situaţia de pe teren. În cazul metodelor orientate spre performanţă se stabileşte compoziţia prin metode volumetrice, urmând apoi verificarea caracteristicilor mixturii prin teste fundamentale sau de simulare. Se urmăreşte atingerea unor performanţe specificate care sunt impuse de trafic, clima, condiţii economice, etc. În cadrul acestor metode s-au dezvoltat procedee sofisticate de determinare a caracteristicilor intrinseci fundamentale: modul, rezistenţa la oboseala, la deformaţii permanente etc. Testele de simulare urmăresc reproducerea unor fenomene din timpul preparării, execuţiei, sau exploatării în vederea constatării efectelor pe care aceste solicitări le au asupra diferitelor tipuri de mixturi. La ora actuală s-au consacrat metodele de simulare a operaţiei de compactare şi a acţiunii traficului în cazul straturilor de uzura, în special, unde se urmăreşte apariţia şi evoluţia deformaţiilor permanente. Aceasta este considerată o metoda de

9

viitor, fiind studiată şi adoptată în multe tari. În Franţa este unica metodă acceptată la ora actuală, ea constituind obiectul unei activităţi extinse de cercetare, desfăşurate în laboratoarele LCPC ( Laboratoire Centrale des Ponts et Chosees), legate de presa giratorie PCG, simulatorul de făgaşe, aparatura de determinare a modului complex şi a rezistenţei la oboseală. Metoda standardizată de alcătuire a compoziţiei mixturii prevede un studiu preliminar al materialelor componente şi al amestecului optim de agregate cu ajutorul presei giratorii PCG, urmat de selectarea soluţiei optime cu ajutorul testului Duriez, un test de rezistenţă la compresiune. Soluţia selectată va fi apoi validată pentru un anumit nivel de performanţă cu ajutorul testelor fundamentale şi de simulare. În general, testele fundamentale sunt decisive în cazul straturilor portante de bază, iar testele de simulare în cazul stratului de uzură. În Anglia în cadrul Universităţii din Nottingham după un calcul de verificare prealabila a parametrilor volumetrici (VC, VMA, VFB) se studiază mixturile bituminoase cu ajutorul unui aparat complex de simulare cunoscut sub denumirea NAT (Nottingham Asphalt Tester). Se determină caracteristici fundamentale specifice ale mixturii cum ar fi : modulul de rigiditate şi rezistenţa la oboseală obţinute în condiţiile aplicării unei solicitări repetate de întindere indirectă şi compresiune, precum şi rezistenţa la deformaţii permanente studiată prin intermediul încercării de fluaj static. În Australia studiile se desfăşoară în cadrul unui Consiliu Naţional de Cercetare NARC, iar aparatul de testare, similar cu cel englezesc, se numeşte MATTA ( Materials Testing Apparatus).Se determina proprietăţi de bază ale mixturii: modulul cu ajutorul solicitării repetate la întindere indirecta, rezistenţa la deformaţii permanente cu ajutorul testului de fluaj dinamic şi rezistenţa la oboseala prin solicitarea repetata la întindere din încovoiere. Se lucrează cu corpuri de proba cilindrice confecţionate cu presa giratorie ( Gyropac) cu ajutorul căreia se face şi analiza volumetrică. În cazul traficului greu se fac teste suplimentare de ornieraj şi de verificare a densităţii critice. În Finlanda conform Finnish ASTO după o analiza volumetrică se testează rezistenţa la uzură a îmbrăcăminţii cu ajutorul uni test specific SRK în cadrul căruia în urma simulării traficului se studiază efectele acestuia asupra sistemului rutier. Datorită acestui test se pot estima în laborator fenomene legate de comportarea în timp sub trafic, în special, apariţia făgaşelor. Se fac măsurători privind rezistenţa la deformaţii permanente cu ajutorul testului de ornieraj sau de fluaj şi rezistenţa la acţiunea apei cu ajutorul întinderii indirecte(din compresiune).Cu ajutorul acestui test se studiază şi rezistenţa la temperaturi scăzute atunci când este cazul. Pentru a

10

asigura un anumit nivel de performanţă se impune şi verificarea modulului de rigiditate şi a rezistenţei la oboseală. În Olanda s-a adoptat o metoda studiată de grupul de lucru CROW, care-şi propune înlocuirea vechii metode Marshall cu o metodă orientată spre performanţă. Se porneşte de la definirea tipului de mixtură şi a rolului pe care aceasta îl îndeplineşte în cadrul îmbrăcăminţii . Sunt definite criterii specifice fiecărui strat. Soluţia optimă se selectează după testarea mai multor variante de amestec care diferă doar prin procentul de bitum. Pentru a determina rezistenţa la deformaţii permanente se foloseşte o metodă de solicitare dinamica a corpurilor de proba confecţionate cu presa giratorie ( fluajul dinamic). Avantajele acestor metode sunt importante mai ales atunci când se compara cu metoda Marshall. Ele permit studiul unei game mai largi de variante de mixturi care nu se pretează la studiul Marshall: cu granula maxima peste 20 mm sau amestecuri foarte rigide, cu bitum modificat sau alte produse noi care modifica substanţial comportamentul mixturii. Metodele empirice tradiţionale se bazează în mare parte pe experienţă, ori în cazul produselor noi care se introduc în mixtură este necesară măsurarea directă a unor caracteristici pentru a putea aprecia dacă soluţia corespunde. S-a constatat o buna corelare între rezultatele din laborator şi cele de pe teren. Cu ajutorul acestor metode se determină reacţia îmbrăcăminţilor la o mare varietate de solicitări, spre deosebire de testele tradiţionale care erau în mare parte unilaterale. Dezavantajele sunt legate de costul şi durata încercărilor. Aparatura sofisticată de laborator care este necesară pentru a efectua aceste teste este deosebit de costisitoare, motiv pentru care metodele se utilizează deocamdată în domenii care se limitează la drumuri cu trafic foarte intens. Durata de efectuare a testelor fiind foarte mare, scade utilitatea practică, fiind folosite mai mult în activitatea de cercetare. În concluzie testele orientate spre performanţă constituie în mod cert un pas înainte în studiul alcătuirii mixturilor asfaltice, implementarea lor făcându-se treptat, în funcţie de posibilităţile locale. Adoptarea unor soluţii studiate în laborator şi-a demonstrat deja eficienţa în timp, deci pe viitor se va lucra preferenţial cu aceste metode. 1.6. Metodele bazate pe performanţă Aceste metode sunt deocamdată în faza de studiu, respectiv culegere de date în vederea validării. În principiu orice tip de mixtură asfaltică, stabilit prin oricare din metodele clasice, va putea fi pus în aplicare numai

11

după ce s-au testat în laborator performanţele acestuia în exploatare. Modul în care se fac aceste testări constituie obiect de cercetare în continuare, existând o mare varietate de posibilităţi de a reproduce şi a studia fenomenele de pe teren. În principal se urmăreşte reproducerea cât mai fidelă în laborator a fenomenului de pe teren deoarece se consideră ca este singura modalitate de apreciere obiectiva a caracteristicilor mixturii. Se realizează modele de comportament cu ajutorul cărora se studiază interacţiunea celor trei parametrii de bază : structura îmbrăcăminţii, traficul şi clima. Importantă este şi luarea în considerare a evoluţiei în timp a acestor parametrii. Corelarea rezultatelor din laborator cu cele de pe teren se face cu ajutorul unor parametrii de calibrare verificaţi experimental în timp. Obiectivul final este selectarea celei mai performante soluţii pentru anumite condiţii exprimate. Cel mai amplu program în acest sens este programul SHRP din SUA. Prin acest program s-a instituit o ampla campanie de validare a soluţiilor stabilite prin metoda SUPERPAVE. Aceasta metodă porneşte cu un studiu volumetric preliminar în urma căruia se stabileşte un amestec de pornire. Ulterior se continuă cu trei variante ale dozajului de bitum , cea stabilită iniţial şi alte două superioară şi inferioară. Se fac teste care trebuie să pună în evidenţă rezistenţa la deformaţii permanente, rezistenţa la oboseală şi rezistenţa la temperaturi scăzute. Conţinutul optim de bitum se adoptă în funcţie de rezultatele acestor teste. Într-o fază teoretică se află la ora actuală o alta metodă care prevede în locul testelor de simulare măsurători ale caracteristicilor mixturii cu ajutorul cărora sa se prevadă două caracteristici considerate esenţiale: rezistenţa la deformaţii permanente şi la fisurare din oboseală. Două teste se utilizează în acest caz: forfecarea repetata cu încărcare constantă şi încovoierea. Avantajele studiilor orientate exclusiv pe performanţă sunt evidente în momentul în care tehnica ajunge la un nivel de dezvoltare care să asigure o justă apreciere teoretică a acestora. Utilizarea unor programe complexe de calcul cu ajutorul cărora se interpretează rezultatele unor teste sofisticate de laborator constituie un progres ştiinţific important în domeniul cercetării rutiere. În acest mod este încurajat progresul, utilizarea noilor materiale, putând aprecia în laborator modul de comportare în timp a îmbrăcăminţilor, modul de apariţie şi de evoluţie a defecţiunilor. Se poate astfel stabili intervalul de timp după care se impun intervenţii în vederea conservării şi a măririi duratei de viaţă a şoselelor. Un mare avantaj este şi faptul ca nu se mai porneşte cu restricţii legate de caracteristicile materialelor sau caracteristicile volumetrice ale mixturii. Decisive sunt performanţele estimate în laborator .

12

Dezavantajele constau în faptul că pentru a avea certitudine absolută se impun studii la scară reală preferabil pe teren sau în poligoane de încercare, ceea ce este deosebit de costisitor şi de durată. Din acest motiv aceste teste nu pot deveni teste de rutina utilizate în activitatea de producţie curenta, ele limitându-se la domeniul cercetării. În situaţiile cu trafic redus nu se justifica economic utilizarea unor astfel de metode. Parametrii de calibrare nu sunt încă pe deplin validaţi , iar adoptarea lor universală este discutabilă. În concluzie acesta este un procedeu de viitor, care va fi adoptat treptat deoarece este rentabil economic, prin raţionalizarea utilizării materialelor şi a realizării unor lucrări de calitate şi durabile care necesită un volum redus de lucrări de întreţinere. Cu cheltuială minimă se pot obţine rezultate maxime în cazul în care întregul proces de concepţie, alcătuire, fabricaţie şi punere în opera este monitorizat şi se desfăşoară conform unui program bine conceput. 2. Metode de stabilire a compozitiei mixturilor asfaltice utilizate in Romania In Romania metoda utilizata pentru stabilirea compozitiei mixturii asfaltice este o combinatie intre metodele empirice de stabilire a unor amestecuri de referinta si metodele de testare a performantei prin teste fundamentale. Modul de lucru se bazeaza pe parcurgerea unor etape :

- determinarea caracteristicilor de referinta pentru toate materialele care intră in compoziţie in vederea stabilirii calitatii acestora si conformitatii calitatii in vederea utilizarii la executia unui anumit strat rutier tinand cont de : trafic, clima etc.

- determinarea compozitiei granulometrice pentru fiecare sort de agregat

- stabilirea compoziţiei granulometrice a mixturii pornind de la procentele in care fiecare component intra in amestec

- stabilirea unui dozaj de bitum prin calcul : metoda suprafetei specifice sau metoda volumului de goluri

- stabilirea dozajului optim de liant cu ajutorul studiului Marshall : densitate, stabilitate , fluaj .

- verificarea dozajului optim cu ajutorul testelor fundamentale.

CURS a Noi tehnici rutiere performante bazate pe imbunitlfirealianfilor

In general tehnologiile mixturilor asfaltice rutiere dezvoltate indiferite tari se bazeaza pe imbunatatirea proprietatilor bitumului precum si ascheletului mineral.

Proprietatile mixturilor asfaltice sunt in principal legate deproprietatile bitumului. Acesta este un material cu o comportare reologicaspecifica care poate influenla in mare mdsura aparilia fisurilor, adezanrobdrilor sau a fdgagelor. Oxidarea gi durificatea datorate modificdrilorstructurale apdrute in timp, fisurarea le temperaturi joase sau fluajul latemperaturi ridicate sunt cdteva din problemele de calitate a goselelor legatede caracteristicile bitumului utilizat.Necesitatea utrlizdt'ri solutiilor de ameliorare a caracteisticilor bitumului aapirut odatd cu cregterea traficului gi a adoptdrii unor solulii noi de realizarea unor mixfuri asfaltice cu anumite performan{e specifice .

incd din anul 1938 a fost publicat un articol in revista ASTM decdtre Bencovitz qi Boe legat de utilizarea sulfului la prepararea mixturilorasfaltice. Prin anii '50 in Statele Unite gi apoi in Europa s-a utilizat cauciucnatural sub forma de latex.

S-au executat tronsoane experimentale cu lianli termoplastici ( rdginiepoxy ) in zone dificile cum ar fi intersecfiile intens solicitate prin fr6narirepetate sau lianfi pigmentabili sdraci in asfaltene provenili din sursespeciale pentru fabncarea mixturilor colorate. in 1965 se promoveazd pnnbrevet utilizarea sulfului, care prin puterea sa rigidifiantd, a permis utilizarcaunor surse de agregate mai slabe calitativ, solu{ie agreatd in condiliile crizeipetroliere care a condus la o cregtere a prefului imbrlcdminlilor asfaltice.Preful mare al sulfului a determinat abandonarea acestei solu{ii. Se poatevorbi despre o utilizare pe scara largd a lian{ilor modificafi sau cu adaos abiain anii '70 in ldri europene ca Germania, Austria sau Italia . in Austria giapoi in Italia pe autostrdzi s-au utilizat solufii pe bazd, de polietilenaintrodus[ direct in malaxor. S-au studiat solufii de imbrdcdminfi pe poduri giviaducte, solufii de ameliorare a calitdlii tratamentelor superficiale . Unobiectiv important in cercetdrile efectuate in acea perioadd a fost cregtereaaderentei, caracteristicl impoftantd in prevenirea accidentelor. in cazul

tratamentelor s-au studiat solufii care sd elimine extruddrile sau degraddrilein urma imbdtrdnirii sau fragilizdrii in timpul iernii, prin utilizareaelastomerilor. Studii importante s-au efectuat gi pentru realizarea unor $apede etangeizare capabile sd preia solicitdrile din dilatatie - contrac{ie cuajutorul modificatorilor introdugi in procente ridicate.

Reologia, in general, constd in studiul tuturor modificdrilor pe care le suferdun material sub efectul solicitdrilor externe, analizate fie in ansamblu fiediferenfiat. in cazul bitumului, proprietdfile reologice sunt cele care ilcaracteizeazd in modul cel mai cuprinzdtor, fiind utile in prevedereacomportamentului ulterior in exploatare al mixturii asfaltice. Acesta este unmaterial cu proprietdfi vdsco-elastice in domeniul temperaturilor de serviciu, el trecdndin faza lichidd sau solidd casantd in condiliile in care temperaturaatinge gi depagegte anumite valori critice. Aceasta dependenfd pronun[atd astdrii bitumului de temperaturd gi de solicitare face ca studiului reologic, sdfie cel mai concludent. Testele reologice mdsoard caracteristici specificemodului gi condiliilor de solicitare: modul , relaxare , fluaj. Solicitdrileaplicate in acest cazpot fi: de intindere, forfecare, compresiune, incovoiere,torsiune, cu aplicare staticd sau periodica de reguli sinusoidald, la diferitetemperaturi, cu diferite frecvenfe gi intensitifi Incercdrile mecanice cusolicitdri instantanee sunt : relaxare in condilii de deformatie constanti, fluajsub efort constant, iar printre cele cu solicitdri periodice se numdrd cele cusolicitare sinusoidala in urma cdreia se poate determina modulul complex.Se practicd gi alte tipuri de solicitdri periodice cuvitezd, de deformafie sau deincdrcare impuse : intinderi, forfecdri, incovoieri sau torsiuni .

Pe baza acestor principii s-au adoptat mai multe serii de incercdrilegate de o aparaturd specif,rcd gi de o teorie de interpretare . De exemplu, inS.U.A. se lucreazd, cu incercdrile SHRP care sunt : pentru evaluarearezistenlei la deformafii permanente si la oboseala reometru cu forfecaredinamica DSR, iar pentru rezistenta la fisurare termica reometru cu grindaincovoietoare BBR gi de intindere directd DT . Aceste aparate sunt specificeprogramului SUPERPAVE , utr program complex de studiu alperformanf elor imbrdcdminfilor bituminoase.Studiul reologiei bitumului prin metoda SHRP este metoda cea mai

evoluata de stabilire a proprietatilor acestuia in stransa legatura cu conditiilereale de exploatare.

l. Metode de imbunatatire a caracteristicilor bitumului:

in unele cazvn utilizdnd bitum pur nu se ating unele dinperformanlele impuse in exploatare, fiind necesard adoptarea uneia dinsolufiile de ameliorare a caracteristicilor bitumului prin utihzareamodificatorilor.

Bitumurile modificate au proprietdlile ini{iale modificate deagentul chimic, care introdus in bitum produce modificarea structuriichimice gi deci gi a proprietdlilor frzice gi mecanice. Acegtia pot fi produgifie in uzine separate fie in stafii, imediat inainte de utilizare , iarcaracterrzarea lor se face independent de mixtura asfalticd, in funclie deprescripliile proprii.

Prin definilie, bitumurile modificate sunt bitumuri ale cdrorproprietSli au fost modificate cu ajutorul unor produgi chimici care introdugiin produsul debazd i-au modificat structura chimicd gi implicit gi o parte acaracteristicilor frzice gi mecanice.

105

Fig. 1. Exemplu de influenta a polimerului asupra unor caracteristici alebitumului

Este cazul unor lianfi prefabricali fie in instalalii independente, fieimediat inainte de utilizare la locul producerii mixturii. Lianfii modificati seanalizeazd independent, ei av0nd proprietdli definitorii in comportamentulamestecurilor bituminoase.

Produgii chimici cei mai utihzali in modificarea bitumurilor suntpolimerii termoplastici care igi modificd in mod reversibil starea subinfluenla temperaturii,

^ care se prezintd sub forma unor lan{uri

macromoleculare liniare.In cadrul polimerilor termoplastici se disting doudfamilii care difer[, in principal, prin caracteristici legate de rigiditate gideformabilitate: elastomeri gi plastomeri.

Modificarea bitumului se poate face gi cu alli produgi in afard deacegti polimeri de sintezd cum ar fi pudreta de cauciuc sau latexul.

Din categoria elastomerilor fac parte copolimerii stiren-butadiena-stiren SBS, stiren-izopren-stiren SIS, stiren-butadiena SB. Bitumurileelastomer se oblin de reguld printr-o acfiune mecanicd simpld de amestecarela o temperaturd superioard celei de fluidificare a polimerului. in unelecazurr se poate recurge la agenli chimici de dispersie care sd favoizezeaceastd operafie conducdnd la amestecuri mai omogene sau la produgipetrolieri fluidizan{i pentru reducerea energiei de malaxare.

ffi

polistiren

f tJ

lan{uri de polibutadiend

Fig. 2. Schema structurii elastomerilor stirenici.

Elastomerii care au o structurd eterogend formatd din aglomerdri depolistiren 9i lanfuri de polibutadiend ridicd unele probleme de compatibilitatecu bitumul, stabilitate la stocaj precum gi asigurarea vdscozitdlilorcorespunzdtoare in perioadd de fabrica{ie gi punere in opera a mixturilor. Instructura coloidald a bitumului, constdnd din asfaltene inldntuite cu aiutorul

4

rdqinilor polare intr-un mediu de dispersie maltenic format dintr-un amestecde uleiuri aromatice gi saturate, elastomerii absorb o mare parte dinfrac{iunea maltenicd mirindu-qi volumul in propo(ie de 500-1000o/o. Fazapolimer astfel constituitd, viziblld la microscopul cu lumina fluorescentd ,are o densitate mai redusd decdt faza asfaltene, avdnd tendinla de a se separala suprafala. in funclie de particularitdfile componentilor precum gi de rela\iadintre acegtia pot rezulta lian{i instabili care se pun in operd imediat ( incdteva ore sau chiar minute ) sau lianli modifica{i .^*. se pot pistrasdptdmdni sau chiar luni dupd ce au fost fabricafi. In general, lian{iielastomer se pdstreazd la temperaturi ridicate (T >140"C) cu sau frrd agrtarc.

Addugarea elastomerului modificd substanlial bitumului de origine,in vederea satisfacerii intr-o mdsura mai mare a cerin{elor legate defabricatie gi exploatare. Aceasta se poate vedea urmdrind comparativmodelele de comportament a bitumului gi a bitumului modificat comparativcu un comportament ideal .

lnterval de punere in opera

Comportament ideal

Interval de exploatare

Temperaturi --

tI

)Gl

q)

aah

U

Fig.3. Infl uenta elastomerilor

Prin modificarea bitumurilor cu ajutorul elastomerilor se obline odiminuare considerabild a susceptibilitdlii termice, fapt pus in evidenld gi cuajutorul incercdrilor empirice (penetrafie, inel-bila) care mdsoard coeziuneala diferite temperaturi. Vdscozitatea are o evolulie similard cu punctul deinmuiere. Proprietd{ile reologice sunt mai sugestive in acest caz ele oferindinforma{ii exacte. De exemplu, modulul la temperaturi scdzute este inscddere ceea ce indicd o cregtere a flexibilitdlli, ru la temperaturi ridicateeste in cregtere. Cunoagterea relaliei : compozifie -+ structura -+proprietlfi constitue o condilie de bazdin formularea diferitelor amestecuriin vederea atingerii parametrilor propugi.

In cazul plastomerilor deformalia elasticd este insofitd gi de odeformafie plasticd ale cdrei consecinfe pot fi uneori importante. In aceastdcategorie intr6, in general, copolimeri ai etilenei : EVA (etilena gi acetat devinil), EMA (etilena gi acrilat de vinil),EBA(etilena gi acrilat de butil).Schematic structura este alcdtuitd dintr-un schelet hidrocarbonat care asigurdrigiditatea gi coeziunea, cuprinzdnd gi fracliunile cristaline care regleazdsusceptibilitatea termic[, pe care se fixeazd comonomerul polar care permitecontrolul compatibilititii a adezivitdlii gi a cristalinitdlii. Deci, in final,comonomerul este cel care determina proprietd{ile de bazdale plastomerului.

domenii cristaline

lanturi de PE,

comonomer

inainte de incilzire dupd incdlzire

Fig.4. Prezentarea schematicd structurii termoreversibile a unuiplastomer inainte gi dupi incdlzire la o temperaturd ridicatd.

Plastomerii au proprietdli care teoretic indeplinesc cerinfele debazdale unui modificator : solid gi elastic la temperaturd ambiantd, suficient defluid la temperaturd de lucru, avOnd o polaritate care-i asigurd o bundaderenfd fald de agregatele minerale, netoxic ai reciclabil cu metode

obignuite. in func1ie de dozajul de polimer se oblin produgi cu diferitecaracteristici.

in principal addugarea plastomerilor diminueazd, susceptibilitateatermicd mdrind temperaturd de inmuiere gi reducOnd penetralia. Efectulplastomerilor EVA se manifestd cu precddere la temperaturi ridicate, astfelincdt se practicd asocierea lui cu un alt polimer care sd actioneze in zona dejoasd temperaturd.

Necesitdlile practice au condus de multe ori la combinafii depolimeri pentru a obline rezultatele dorite profitdnd de avantajele fiecdruia.

Bitumurile speciale sunt bitumuri rezultate dintr-un proces special derafinare gi care au anumite caracteristici diferite de bitumurile definite prinnormele generale. Scopul este de a rdspunde unor cerin{e speciale apdrute intehnica rutierd.Bitumurile speciale sunt o clasd relativ noud de bitumuri, la ora actualdneexistdnd incd specificafii generale. Bitumurile speciale sunt rezultatedintr-un proces de rafinare adecvat oblinerii rezultatului propus. in tehnica rutierdeste cunoscut bitumul destinat producerii asfaltului turnat, care areproprietatea cala230-240oC sd fie suficient de fluid pentru a fr pus in operdfdrd dificultate, urmdnd ca dupd rdcire sd devind suficient de dur pentru asuporta solicitdrile in bune condilii. De asemenea, se poate recurge la ometodd de regenerare a bitumului in cazul lucrdrilor de reciclare prinaddugarea unor uleiuri aromatice pentru corectarea compoziliei.

Bitumurile dure gi tip multigrade sunt fiilizate cu succes in straturide bazd 9i de legdturd avAnd proprietdfi net superioare bitumurilortradifionale.

Bitumurile dure au penetrafii sub valoarea de 25 mm/l 0 la 25"c :15125, 10/20, tl0f-func1ie de modul de producere ( distilare sau semi-oxidare) acestea au proprietdfi diferite, in special, in ceea ce privegterezistenta la oboseala, capacitatea de autorep ararq fenomenul de fisuraretermicS. Cele mai performanle sunt bitumurile obJinute exclusiv prindistilare care rlspund in conditii mai bune cerintelor. in general, bitumuriledure se utilizeaidin straturi debazd gi legetura.-tJtilizarea la straturi deuzura este problematicd datoritd pericolului de fisurare termicd. in cazul incare din diferite considerente se recurge la astfel de solufii, se vor adoptagrosimi peste 5 cm, se vor evita zonele cu temperafuri sub -10"c gi se vaurmdri stabilitatea stratului suport.

Bitumurile de tip multierade sunt o solulie relativ noud, decompromis, intre bitumul pur gi bitumul modificat. Caracteristicile acestuiasunt realizate exclusiv in cadrul procesului de rafinare nefiind necesardaddugarea altor compugi. Inifial s-a mers pe ideea ca bitumurile oblinute prinoxidare sunt mai pufin susceptibile termic ele reducdnd riscul de ornieraj incondilii de trafic intens gi canalizat in zonele cu temperaturi estivale ridicate.S-a constatat, insd, ca odatd cu cregterea indicelui de penetra{ie a crescut gisusceptibilitatea la imbdtrdnire, a scdzut adezivitatea gi a crescut riscul defisurare termic6. in ultimii ani companiile petroliere au dezvoltat procedeede fabricalie alternative complexe pentru a ob{ine bitumurile specialemultigrade care sd rdspundd tuturor cerinfelor. Aceste bitumuri sunt utilizatecu precddere in straturi de uzura sau legdturd pentru prevenirea aparilieifdgagelor. Se comercializeazd in diferite sortimente in funclie de cerinfe:35/50 pentru zonele cade mediteraneene, 180/200 pentru Canada etc.Datoritd indicelui de penetralie mai mare aceste bitumuri necesitatemperaturi de preparare gi agternere mai mari cu circa l5-20'C. Au fostverificate adezivitatea gi capacitatea de autoreparare, rentltate obfinute fiindbune.

Imbric6minfile colorate prezintd avantaje estetice gi economice.Incazul tunelurilor, de exemplu , o imbrdcdminte deschisa la culoare reducecosturile pentru iluminat cu 30o/o, in zonele foarte calde gi insorite , oimbrdcdminte deschisa la culoare atinge la suprafala temperaturi mai scdzuteceea ce contribuie printre altele Ia reducerea riscului de aparijie adeforma{iilor permanente. Pentru producerea acestor imbrdcdmin{i seutilizeazdpe l6ngd agregate adecvate coloristic, bitumuri speciale de sintezdpiementabili.Principala caracteristicd a acestor bitumuri este conlinutulscdzut de asfaltene ( 3-5 % ), care sunt cauza culorii inchise. Pentruoblinerea diferitelor culori se adaugd in procesul de fabricafie al mixturii incompletarea pdrfilor fine, pigmentul corespunzator. Confinutul redus deasfaltene conduce la cregterea susceptibilitdfii termice , dar in acelagi timppermite modificarea cu polimeri in condilii foarte bune. In aplicafiilepractice se oblin rezultate bune cu condilia respectdrii temperaturilor delucru care pot fi diferite fata de bitumurile obignuite gi, de asemenea,pdstrarea curd{eniei pe toata durata procesului de fabricalie pentru a nu alteraculorile.

Incerclri de laborator in vederea caracterizarii liantilor modifica(i,aditivafi sau speciali.

Caracterrzarea lianlilor modificafi sau speciali se face, in general, cuaceleagi metode utilizate pentru bitumul simplu. Efectul modificatorului saua altor factori se pune in eviden!6 prin rezultatele comparative ale aceloragidetermindri de laborator (rezultate cu gi fErd modificator). Aditivii, intrucdtnu influenleazd direct calitatea bitumului se pun in evidenfa prin anahzeasupra mixturii sau a unei componente a acesteia . Astfel se lucreazd cumasticul, in cazul verificdrii puterii de rigidizare a fltbrelor, sau cu sortulgranular intermediar, cel mai susceptibil la desprindere, in cazul aditivilorpentru adezivrtate.

Analizele de laborator constau in :- analize fizico-chimice ;- analize mecanice tradifionale;- incercdri de simulare a imb6trdnirii ;- metode de studiu specifice lian{ilor modificafi;- incercdri reologice ;- incercdri mecanice de tracfiune pentru caracterrzarea rupturii.

Fa!5 de cazul bitumului simplu, in cazul bitumurilor modificate,aditivate sau speciale apar unele particularitdli a cdror cunoagtere contribuiela caracterizarea corectd a fiecdrui liant.

Analizele tradilionale ale bitumului aplicate la bitumurile modificatese efectueazd,, in principiu, in acelagi mod, indiferent dacd bitumul este saunu modificat.

incercdrile specifice lianfilor modificati constau in studiu lamicroscop pentru stabilirea modului de dispersie al polimerului gi inverificarea stabilitdfii la stocare. Analizele la microscop se fac, de reguld,cu microscopul optic cu lumina fluorescentd datorita faptului ca polimerulimpreun6 cu uleiurile din bitum absorbite devine fluorescent in momentul incare este in contact cu o sursa de radiafii ultraviolete. in situa{iile in care sedoregte o precizie mai mare in analiza sffucturii se recurge la microscopulelectronic. Stabilitatea la stocare constd in verificarea modului in carevaiazS, penetralia gi punctul de inmuiere in lungul unui tub cu bitummodificat p[strat la 180"C gi rdcit brusc.

Incercirile reologice sunt cele care oferd cele mai utile informafiiavdnd in vedere faptul ca modificarea se face tocmai cu scopul influen{driicontrolate a comportamentului reologic. Vf,scozitatea este un parametruimportant in stabilirea condiliilor de fabrica{ie, transport gi agternere a

mixturii asfaltice. Prin modificarea bitumului v0scozitatea acestuia cregte,deci este important de stabilit in ce mdsura acest lucru influen{eazdlucrabilitatea.

Modulul complex este frecvent utilizat in cercetare intrucdt reflectacel mai fidel caracteristicile bitumului modificat frrd a fi influentat de modulin care s-a realizat amestecul . Acesta depinde numai de caracteristicilecomponenfilor.

Reometrul cu flexiune sau cel cu forfecare sunt de asemeneautilizate in caractenzarea bitumurilor modificate gi la verificarea modului incare prin modificare bitumul a fost adus la parametrii cerufi. Revenireaelastici se mdsoard fie in cazvl unei solicitdri de tracfiune sau rdsucireaceasta fiind o cerinfa impusd bitumului modificat.

incercirile mecanice de caracterizare a rupturii se fac cu scopulverificdrii coeziunii interne a bitumului. Se pot face mai multe tipuri deincercdri toate av0nd acelagi principiu: mdsurarea forfei necesare pentru aproduce o alungire sau o desprindere a bitumului. Prin modificare, de regu16,aceasta forfd cregte. De exemplu, in cazal tratamentelor sunt impuse valoriminime ale coeziunii mdsurate cu ajutorul pendulului Vialit. Acesta este unfoarte bun indicator al eficientei modific6rii.

2. Metode de imbunatatire a legaturii bum- agregat mineral

Lianfii bituminoqi aditivafi sunt oblinuli prin addugarea in timpulfabricajiei mixturii a unor produgi care nu reac[ioneazd cu bitumul gi nu-imodificd proprietdlile. Aprecierea calitativd se referd in acest cazla intregulansamblu, respectiv la mixtur6.

Aditivii sunt acei produgi care se adaugd in timpul fabricalieimixturii gi care nu modifica proprietlfile fizico-mecanice ale bitumului .Efectul aditivului se manifesta asupra mixturii, motiv pentru carecaracteristicile acestuia nu se analizeazd separat de aceasta.

Din aceasta categorie fac parte:- produsi care se adaugd in malaxor;- materiale plastice reciclate;- granule de cauciuc;- parafind;- fibre naturale minerale sintetice sau metalice;- aditivi pentru imbundtd[irea adezivitafii dintre agregat gi pelicula

de bitum.

10

IJtilizarea fibrelor sub diferite forme a condus la dezvoltarea uneinoi teorii de alcdtuire a amestecurilor bituminoase , bazate pe principiulasigurdrii condiliilor de incorporare a unei cantitdfi cdt mai mari de bitum cuscopul asi gurdrii durabilitdlii imbrdciminli i.

Fig.S. Stabilizarea bitumului in mixturd cu ajutorul fibrelor.

Fibrele utllizate la lucrdri rutiere pot fi naturale sau artificiale.Fibrele naturale sunt amiantele gi celuloza. Fibrele artificiale pot fi obfinuteprin modificarea unor materiale naturale sau prin sintezd chrmica. Acesteasunt: poliesterul, polietilena, polipropilena, sticla, mineralele sau otelul.

Aditivii de imbunirtil[ire a adezivitdlli au rolul de a impiedicadezlipireapeliculei de bitum de pe supraf4a agregatelor.

Parafina se utilizeazd pentru ameliorarea lucrabilit{ii bitumului latemperaturi mai scdzute. Se urmdregte sciderea temperaturilor de lucru invederea reducerii emisiilor nocive in atmosfera.

3. Metode de imbunatatire a scheletului mineral si a mixturii- adoptarea granulometriilor discontinue cu utilizarea bitumului dur- realizarca scheletului mineral pe principiu ,, piatra pe piatra cu utllizarea

fibrelor pentru fixarea bitumului in mixtura

4. Mixturi asfaltice bazate pe tehnologii speciale- mixturi la temperaturaredusa,, wann asphalt" sau MATR- mixturi la rece ,, mixtura stocabila"

Tehnologia ,,warrn asphalt ,, este frecvent utilizata datoritanumeroaselor avantaje pe care le prezinta: reducere cheltuieli cu energia deproducere si compactare , reducerea emanatiilor de noxe in atmosfera ,

l l

posibilitatea de a lucra la executia straturilor asfaltice in conditii detemperaturi mai reduse.Se pot obtine , in functie de produsul utilizat reduceri de 15-20"C.Tehnologia se bazeaza pe introducerea in mixtura a unor produsi de adaoscare au rolul de a mari lucrabilitatea mixturii.O parte din produsii utilizati pe plan mondial sunt :- Sasobit - este o parafina speciala cu punct de inmuiere mai ridicat decatparaftna obisnuita, Se adauga in proportie de circa 3% in bitum si permitereducerea temperaturilor cu circa 20'C.Prezintadezavantajul ca influenteazaproprietatile mixturii.- Zeolit - produs chimic solid silico-aluminat cristalin care se adauga inproportie de 0,3o/o in malaxor peste agregatele fierbinti odata cu bitumul. Elpoate permite o reducere de 30"C a temperaturilor de lucru . In principiu lacontactul cu bitumul fierbinte zeolitul se descompune, pierde apa care incontact cu bitumul qeaza o spuma care are ca efect cresterea volumuluimixturii si implicit si a lucrabilitatii. Efectele in timp ale acestui produsasupra mixturii sunt semnifi cative.- Tehnologia WAM presupune utilizarea a doua tipuri de bitum : unul maimoale in prima faza si unul mai dur in faza urmatoare. Pentru utilizareaacestei tehnologii se impun modificari la nivelul statiei de asfalt.- Iterlow - produs aminic care mareste tensiunea interna . Se adauga inproportie de 0,2- 0,8 yo in functie de situatie .Se pot obtine reduceri de 20'Cale temperaturlor de lucru. Nu influenteaza considerabil proprietatilemixturii.

Mixtura stocabila se produce in statiile de asfalt cu ajutorul unuiaditiv cu rol de fluxant. Mixtura obtinuta se poate stoca in saci si se poateasterne la rece. Acest tip de mixtura este utilizata iarna la lucrari deintretinere pentru astuparea gropilor care apar. Este o mixtura care nu are odurabilitate corespunzatoare executiei unor lucrari definitive, ea fiindutihzata la lucrari cu caracter provizoriu.

5. Mixturi asfaltice cu proprietati impuse : drenante, reducere zgomot,reducere emisie noxe

Mixturile asfaltice drenante se caracteizeaza printr-un volum marede goluri. Ele au rolul de a prelua apa de pe suprafata carosabila . Apa esteastfel colectata la nivelul inferior al stratului si este condusa spre zonele decolectare. La aceste imbrcaminti se ridica problema intretinerii datoritacolmatarii golurilor. Exista echipamente de curatire si decolmatare.

t2

Intretinerea pe timp de iarna este o alta problema in canil acestorimbracaminti.

Efectul de reducere a zgomotelor si de realizare a imbracamintilorsilentioase se obtine printr-o judicioasa dispunere a golurilor la suprafata. Inacest caz se va tine cont de faptul ca diametrul golurilor este inversproportional cu lungimea de unda . S-au studiat solutii de realizarc a unorimbracaminti la care diametrul golurilor descreste de la suprafata spre baza.

Mortarele antismog au in compozitia lor dioxid de titan TiO2 careare rolul de a absorbi gazele nocive care sufera un proces de fotodegradarein prezenta luminii. Acestea sunt mortare pe baza de ciment care se aplica instarturi foarte subtiri la suprafata imbracamintilor existente. Utilizarea loreste restransa existand numeroase inconveniente : reducerea rugozitati|rigiditatea stratului, reducerea in timp a efectului.

6. Mixturi asfaltice pentru calea pe pod

Pentru realizarea caii pe pod s-au studiat diferite tehnologii . Inprima faza datonta nivelului reltiv redus al performantei hidroizolatiilor aufost adoptate solutii de imbracaminti impermeabile . Solutia clasica este,,asfaltul turnat" care are un continut ridicat de bitum. Datorita faptului caproducerea acestui tip de mixtura este problematica in cazul in care suntsuprafete mari , s-a adoptat o solutie de compromis BAP care are un continutridicat de bitum dar care se poate produce in statiile de asfalt. Acest tip demixtura are o pronuntata tendinta de a se deforma sub trafic motiv pentrucare s-a trecut la asternerea pe poduri a mixturilor armate cu fibre tip MASFcare se utilizeaza si in cale curenta. Se preconizeazarealizarea imbracamintiipe pod in doua straturi : stratu inferior de tip BAP cu proprietati de start delegatura si al doilea tip MASF cu proprietati de strat de uzura.

8. Tehnologii utilizztepe plan mondial

imbrdcdminfile bituminoase subliri, foarte subliri sau ultra-subliri(BBM, BBTM, BBUM) sunt realizate, in special, in Fran{a cu ajutorulbitumurilor modificate gi a adaosurilor de fibre in vederea evitdrii scurgeriibitumului din structurile pronunlat discontinui. in Germania s-a pus la puncttehnologia ,,Splitt Mastik Asphalt" care se bazeazd pe utilizarea fibrelor invederea refinerii bitumului in structura granulara robusta cu multe goluri. inAnglia tehnica ,,Hot Rolled Asphalt" a beneficiat de aportul calitativ al

13

modificatorilor de tip EVA in vederea ameliordrii fixdrii agregatelor declutaj. in cazul imbrdcdminlilor drenante degi inilial au fost realizate $i gubitum pur, s-a recurs la utilizarea polimerilor in zonele cu trafic intens. InFranfa gi Spania s-au studiat solulii de membrane antifisurd sau gape deetangare pebazd de bitumuri modificate.

La noi in tara s-a recurs in numeroase cazuri la aditivarea bitumuluiin vederea imbundtdfirii adezivitirlii dintre agregat gi pelicula de bitum,contribuind astfel la imbundtil[irea comportdrii in timp a imbrdcdmintilorasfaltice. Tot din categoria produgilor de adaos s-au utilizat f,rbrele deceluloza pentru producerea unei mixturi de tip SMA denumita in standardulromanesc MASF .

Bitumurile speciale se utilizeazdin situalii care impun ameliorarearezistentei la oboseala a straturilor de bazd. Comparativ cu bitumurilemodificate, acestea avdnd o rigiditate ridicatd ( penetra{ie 10120 ,15125 )s-au dovedit mai eficiente in special, datoritd faptului ca au permis reducereagrosimilor straturilor. In caztil problemelor de ornieraj s-a recurs la bitumulmultigrade care are penetrajii in domeniul semi-dur (40160,60/80 ) dar estemult mai rigid gi mai pufin susceptibil termic decdt un bitum clasic.

I4

CURS I Emulsii bituminoase. Lucrari de intretinere pebaza de emulsii bituminoase

Emulsile bituminoase sunt dispersii de bitum in apa in prezenta unuiemulgator . Prin definitie emulsiile bituminoase sunt sisteme heterogenecompuse din doua sau mai multe faze lichide constituite dintr-o fazacontinua si minim o faza dispersata in prima sub forma de fractiuniminuscule. Este vorba de dispersia unui lichid in alt lichid in care acesta nueste solubil : tratarea bitumului in scopul obtinerii emulsiilor bituminoase (omasa microeterogena formata din cca. 60o/o bitum si 40% apa) utilizate intehnologiile de asfaltare la rece a drumurilor.Utilizarea tehnologiilor de asfaltare "la rece" a drumurilor prezintaurmatoarele avantaje:

. protectia mediului ambiant prin eliminarea emisiilor gazoasepoluante: daca tehnologiile de aplicare a asfaltului la cald secaracteizeazaprin emanatii de gaze, vapori si aerosoli nocivi, noiletehnologii utilizeaza emulsii cationice se aplica la rece elimindndaceste emanatii

. aplicarea si in conditii atmosferice mai putin favorabile; conservareaproprietatilor bitumului : bitumul isi pastre aza proprietatile de baza,eliminandu-se oxidarile si volatihzaile ce intervin in cazultehnologiilor "la cald". In plus, operatiile de asfaltare la rece se potaplica si in conditii de umiditate nefiind necesara uscarea asfaltului siagregatelor necesare

. imbunatatirea conditiilor de munca pentru muncitori: utilizareatehnologiilor de asfaltare "la rece" a drumurilor reduce pericolul defoc si riscul de inhalare a gazelor si vaporilor cu efecte negativeasupra sanatatii umane de caffe muncitori (este cunoscut fapful cahidrocarburile aromatice prezente in aceste emisii au efectecancerigene)

. reducerea consumurilor energetice: nu mai este necesara uscareaagregatelor umede, ceea ce conduce la economii de combustibil/ tona

. reducerea costurilor: raportul strat obtinut la caldl strat obtinut la recese apropie de 1:1.

Dezvoltarea tehnologiilor de aplicare "la rece" a covorului asfaltic a fost siinca este conditionata de difuzarea corecta a informatiilor legate deemulgatorii si aditivii specifici fiecarui tip de emulsie.

Emulgatorul are rolul de a stabiliza dispersiareahzata prin energie mecanica.In natura se manifesta tendinta de separare a componentilor care se vaproduce in timp in fuctie de conditii. Un factor important'care influenteazastabilitatea ste temperatura.

O comparatie intre asfaltarea la cald (procedeul clasic) si asfaltarea la recepebaza de emulsii cationice pune in evidenta unele aspecte :

PARAMETRI

La rece

Temperatura init iala a zonei de lucru

l+o - l tooc

Nu se admite

Peste 10 oC

Peste 20 oC

Se admite

Temperatura mixturilor asfaltice lIUmiditatea betonului

Adaos de ciment I Nu se admite Se admite

Reciclarea prin topire

Adaos de emulgatod

Nu se admite

Nu se admite

Posibil

Posibil

Se admite

Nu se admite

Posibil

Posibil

Adaos de latex polibutadienic

i

Adaos de compusiorganici volati l i (t.f. pana la 2000C)

Adezivitatea la olase textile:. naturaleo sinteticeo fire de sticla

Se admiteNu se admite

Se admite

Nu

Nu

Se admiteNu se admite

Se admite

Da

2-3

Necesitatea compactarii prin cilindrare

i Emisii gazoase periculoase

Consistenta cu fluaj 2-3

Penetrare la macadam Foarte buna

Comportare a asfaltului la temperaturi scazute:. -10 oC

. -20 oCRezistaRezista

Apar microfisuriDevine casant

Emulsiile bituminoase cationice suprastabilizate, in canJl in care suntcompatibile cu agregatele naturale selectate, se pot utilize pentm obtinereamixturilor asfaltice la rece. Amestecul emulsie + amestec de agregateprezintd consistenta si timp de rupere corespunzator fazei de asternere aamestecului bituminos. Imbracamintea asfaltica atinge starea optima dematurare dupa o perioada de timp cuprinsa intre 2h si 30 minute - 3h si 30minute, in functie de cuplul liant-agregate, timp dupa care poate fi data incirculatie fara riscul deteriorarii sub trafic. Dupa aceasta perioada dematurare a mixfurii asfaltice pierderea de material, sub trafrc, trebuie sacorespunda normelor ISSA (International Slurry Surfacing Association).

Fig.l: Instalatie de sinteza indutriala a unui emulgator

In functie de natura emulgatorului folosit, emulsiile bituminoase pot fianionice sau cationice .

1. Emulsiile bituminoase anionice

Emulsiile bituminoase anionice se obtin cu ajutorul unor emulgatoride tipul sapunurilor alcaline : R- COONa. Stabilitatea optima a acestoremulsii se obtine la un PH de 11...12. Emulsiile anionice au fost primeleutilizate din anul 1902.. Ele prezinta o foarte buna adezivitate numai fata deagregatele bazice. Din acest motiv au fost inlocuite cu timpul de emulsiilecationice.

2. Emulsiile bituminoase cationice

Emulsiile bituminoase cationice au aparut in anul l95l si auinlocuit rapid emulsiile anionice datorita caltatilor superioare. Ele seca-racteizeaza prrn folosirea unor emulgatori de tipul aminilor si au o bunaadezivitate atat pe roci bazice cat si acide. Ca emulgatori se folosesc saruride amine. Stabilitatea optima a emulsiilor bituminoase cationice se obtine laun PH de 3. . .4.

2.1. Tipuri de emulsii bituminoase cationice

Cu rupere rapida :

Cu 60% bitum pur EBCR 60 :tratamente drumuri clasa tehnica II-v, amorsari, badijonari, lucrari dereparatii prin metoda stropiriloe successive, fixarea materialelorgeosintetice.Cu 65Yo bitum pur EBCR65 : penetraricu bitum modificat EBmcR : tratamente bituminoase pe drumuri declasa tehnica I-I[.

Cu rupere medie

- cu bitum pur EBCM : preanrobare criblura, reciclare mixtura- cu bitum fluxat EBfcM : preparare mixtura stocabila

Cu rupere lenta

cu bitum pur EBCL : prepararea sau reciclarea mixturilor la rececu bitum modificat EBmcL : executie straturi bituminase foartesubtiri la rece , reciclarea mixturilor asfaltice la rece

2.2. P r oducerea emulsiilor bituminoase cationice

Pentru producerea emulsiilor bituminoase cationice E.B.C. seutllizeaza: bitum, apa, emulgator si acid clorhidric.Emulsiile bituminoase cationice se clasifica in functie de timpul de rupere :

- emulsii bituminoase cu rupere rapida E.B.C.R. cu rupere pana la 30minute.

- emulsii bituminoase cu rupere semilenta cu rupere intre 30 minute sio ora

- emulsii bituminoase cu rupere lenta la carc ruperea se produce dupa oora.

Emulsiile bituminoase cationice contin in general bitum in proportie de 50-65yo , Stabilitatea emulsiei creste odata cu cresterea dozajului de emulgator( 0,5- 3%). Acidul clorhidric se adaoga in proportie de 0,5-2o/o in functie dedozajul de emulgator.

2.3. Controlul calitatii emulsiilor bituminoase cationice

Metodele de investigare si conditiile tehnice pentru E.B.C.standardizate in tara noastra sunt ( SR8877-l I 2007):

- indice de rupere- stabilitatela amestecare cu ciment- continut de liant- pseudovascozitate Engler la20"C- omogenitate ( rest pe sita de 0,5mm)- stabilitatela stocare (rest pe sita de 0,5mm dupa 7 zile)- adezivitate fata de agregatul utilizat

Pe langa aceste caracteristici standardul mai prevede verificareacaracteristicilor bitumului recuperat prin evaporare, prin evaporare sistabilizare si prin evaporare stabilizare si imbatranire.

- penetratie- punct de inmuiere- revenire elastica- coeziune

O mare parte din aceste caracteristici sunt in curs de investigare. Se prevedein standard raportarea de catre producator a caracteristicilor obtinute (VFR).Pe baza procesarii acestor date in corelare cu rezultatele obtinute si cuexperienta dobandita , se vor putea prevedea unele valori de referinta la oviitoare revizuire a standardului.

Deocamdata in Romania emulsiile se analizeaza in vederea acceptarii inexecutie in conformitate cu normativul AND 552- 99 care prevedeurmatoarele determinari cu valori limita in functie de tipul de emulsie :

- continut de bitum rezidual- omogenitate ( rest pe sita de 0,63)- vascozitate Engler la20"C- indice de ruper IR cu SIKAISOL sau frler DOBROMIN- stabilitatela stocare ( rest pe sita de 0,63 dupa 7 zile)- adezivitatePentru bitumul extras se fac verificari numai in cazul emulsiilor cu bitummodificat la care se verifica :- penetrattala25 "C- ductilitateala25'C- revenirea elastica la l3'C

2. Utihzzrea emulsiilor bituminoase la lucrari rutiere

Emulsiile bituminoase se utilizeaza in executia si intretinerea drumurilor :- Amorsarea suprafetelor inainte de aplicarea unui strat asfaltic- Tratamentebituminoase- Straturi subtiri asternute la rece- Reciclareaimbracamintilorasfaltice

2.1 Amorsarea suprafetelor inainte de aplicarea unui strat asfalticInainte de aplicarea unui strat de mixtura asfaltica stratul suport seamorseiva cu emulsie cationica cu rupere rapida.

Cantitatea de emulsie necesara amorsarii stratului suport se stabileste infunctie de calitatea acestuia in asa fel incat sa asigure un reziduu bituminosde 0,3-0,5 kgl^'.

2.2 T r atamente bituminoaseTratamentele bituminoase se pot executa la cald cu bitum sau la rece cuemulsie bituminoasa. Ele pot fi aplicate pe imbracamintile existentebituminoase sau din beton de ciment pentru regenerarea suprafetei precum sipentru remedierea unor defecte ale suprafetei cum ar fi suprafetele slefuite,lunecoase sau suprafetele poroase , exfoliate. In cazil aplicarii pe suprafetefisurate sau cu crapaturi , acestea se colmateazain prealabil.Tratamentele nu se aplica in zonele in care exista defecte structurale :burdusiri, faiantari, valuriri.In functie de clasa tehnica a drumului si de tipul imbracamintii suport sedefinesc in standard diferite tipuri de tratamente : simplu, dublu, sau dubluinvers.Tratamentul simplu se executa intr-un singur strat, cel dublu in doua straturiprimul fiind mai grosier, dublu invers are primul strat mai fin.Ca liant se foloseste bitum, bitum modificat, emulsie bituminoasa, emulsiebituminoasa cu bitum modificat.Penffu stabilirea dozajelor de liant si agregate se face un studiu prealabil deprioectare in laborator in care se coreleaza calitatea materialelor de baza castarea suprafetei de rulare, trafic si zona climaterica.

2.3 Straturi subtiri asternute la rece

Emulsiile bituminoase cationice suprastabilizate cu rupere lenta , incazul in care sunt compatibile cu agregatele naturale selectate, se pot utilizapentru obtinerea straturilor subtiri asfaltice la rece. Amestecul emulsie +amestec de agregate prezintd consistenta si timp de rupere corespunzatorfazei de asternere a amestecului bituminos. Imbracamintea asfaltica atingestarea optima de maturare dupa o perioada de timp cuprinsa intre 2h si 30minute - 3h si 30 minute, in functie de cuplul liant-agregate, timp dupa carepoate fi data in circulatie fara riscul deteriorarii sub trafic. Dupa aceastaperioada de maturare a mixturii asfaltice pierderea de material, sub trafic,trebuie sa corespunda normelor ISSA (International Slurry SurfacingAssociation).

Straturile foarte ,uUiiri la rece se aplica numai pe drumuri cu capacitateportante corespunzatoare.

Proiectarea executia si yerificarea starturilor subtiri la rece se face inconformitate cu normativul AND 523 ( 1995) si Caietul de sarcini nr 12(2004). Aceste imbracaminti au o grosime de 8-16 mm si se executa intr-unstrat sau doua starturi in functie de conditiile de aplicare . Aceasta solutie nuse va prevedea in situatia in care declivitatile sunt peste 60/o.Straturile bituminoase foarte subtiri cunoscute si sub numele de slam sauslurry seal sunt lucrari de intretinere utilizate penffu conservarea suprafetelorsi pentru remedierea unor defectiuni minore cum ar fi :

- suprafete poroase- suprafete slefuite, imbaffanite- suprafete fisurate.- suprafete care prezinta denivelari de maxim 2cm masurate sub lata de

3m.In cazul in care denivelarile sunt intre 1 si 2 cm se vor aplica

doua straturi : un strat de reprofilare si un strat de rulare.Pentru prepararea mixturii se va fiiliza emulsie cu rupere lenta

pebaza de bitum modificat cu polimeri conform mentiunii din Caietul desarcini nr.12.

Verificarea calitatii se realizeazapin verificarea compozitiei cuo frecventa de o proba de 3-5 kg/ 7000 mp suprafata asternuta.

CURS I C Materiale compozite utilizate la intretinerea soselelorReciclarea mixturilor asfaltice

1. Materiale compozite utilizate la lucrarile de intretinere a soselelor

Tratamente bituminoase

Tratamentele bituminoase sunt lucrari de intretinere care nu maresccapacitatea portanta a drumurilor. Ele se aplica pe imbracamintile rutierebituminoase sau din beton de ciment careprezinta degardari superficiale :

- suprafete slefuite- suprafete poroase- suprafete cu ciupituri- suprafete exfoliate- suprafete fisurate

Tratamentele se pot aplica pe suprafetele existente sau pe suprafetenoi. In cazil suprafetelor existente se urmareste prevenirea extinderiidegradarilor, sporirea rugozitatii suprafetelor, etansare, regenerare siprotectie.In cazul imbracamintilor noi in general tratamentele au un rol de protectietemporara.

Tratamentele bituminoase se pot executa :- la cald cu bitum , bitum aditivat , bitum modif,rcat- la rece cu emulsie bituminoasa cationica be baza de bitum sau bitum

modificat

Tratamentele bituminoase se pot executa:

- intr-un strat : tratamente simple- in doua starturi : tratamente duble ( stratul de rulare este mai fin ) si dubleinverse ( stratul de rulare este mai grosier).

La lucrarile de tratamente se verifica in teren :a. Controlul executiei

- controlul pregatirii stratului suport- controlul prealabil al utilajelor

- gradul de raspandire a liantului si a agregatului natural - se face princolectare de material raspandit in 5 tavi amplasate pe latimea de lucru

- precizia de raspandire a liantului si a agregatului natural in sectiunetransversala - se face dupa executarea unui sector in lungime deminim 30m prin colectarea materialului raspandit in 15 tavi

b. Controlul calitatii tratamentului- rugozitatea - dupa 30 zile- uniformitatea la asternere

Strafuri bituminoase turnate la rece

Un material bituminos turnat la rece consta dintr-un amestec deagregate, api, emulsie bituminoasd gi aditivi, preparatd gi aplicatd in situ(prin avansarea utilajului). imbrdcdmintea realizata poate cuprinde unul saumai multe straturi.

Materialele bituminoase turnate la rece, realizate cu agregate cudimensiuni mari sunt denumite deseori ,,anrobate turnate la rece" iar dacdstmt realizate cu agregate mici avdnd de exemplu, dimensiunea maximd de4 mm, sunt denumite uneori ,,pelicule bituminoase "

Liantul care intrd in compozilia unui material bituminos turnat larece este o emulsie de bitum care poate fi modificat cu un polimer sau alliaditivi.Straturile bituminoase foarte subtiri la rece sunt cunoscute si sub denumireade,,glam" sau ,,slurry seal".

Straturile bituminoase foarte subtiri la rece au grosimi de 8-16mm si se realizeaza la temperatura mediului ambiant. Ele sunt destinatelucrarilor de reabilitare si lucrarilor de intretinere periodica. Se aplica numaipe drumuri cu capacitate portanta corespunzatoare.Defectiunile care se pot remedia sunt :

- suprafete poroase, slefuite sau imbatarnite- suprafete fisurate- denivelari de maxim 2cm ; In caztl denivelarilor intre l-2cm se va

pune in opera in doua straturi.Materialele utilizate vor fi :- agregate de cariera concasate- filer- ciment in proportie de 2-3% fata de amestecul de agregate naturale

pentru reglarea timpului de rupere- emulsie bituminoasa cu rupere lenta pe baza de bitum modificat cu

polimeri

- aditivi tensioactivi pentru marirea timpului de rupere- apapentru preumezirea agregatelor- emulsie bituminoasa cu rupere rapida pentru amorsarea suprafetei de

aplicare.Compozitia slamului se varifica in laborator cu materialele cu care selucreaza si se urmareste respectarea ufinaroarelor conditii :- inceputul prizei sa nu se produca inainte de un minut de la adaugarea

emulsiei dar nu maitaruiu de 3 minute- amestecul sa fie fluid si omogen- amestecul asternut in strat subtire sa elimine apa in decurs de 15-20

minute si sa prezinte o aderenta corespunzatoarc fata de startulsuport.

La stabilirea retetei se verifica in laborator- consistenta- gradul de asternere- aderenta

Asternerea slamurilor se face cu combine care lucreaza in fluxbontinuu. Se va respecta conditia ca temperatura mediului ambiant sa fiede l0-30"C. Declivitatea maxima pe care se pot aplica slamurile este de6%.

In general slamurile nu'se compacteaza. In cantri speciale sepot utiliza compactoare usoare cu pneuri de l0t.Se poate da in circulatie sectorul dupa ruperea completa a emulsiei carese verifica cu hartie de fiItru.

Mixtura stocabila atilizata la lucrarile de intretinere pe timp friguros

Mixtura stocabila se utilizeaza la remedierea degradarilor suprafetei rutierein perioada de iarna pe suprafete de maxim 8 m2.

Mixtura asfaltica stocabila se poate depozita la temperaturaatmosferica cu conditia pastrarii proprietatilor de lucrabilitate. Perioada depastrare este de maxim 90 zile .La asternere se va asigura o temperatura a stratului suport de minim 5o C.

Mixtura socabila se poate prepara la cald cu bitum fluxat( MASBF 8) sau la rece cu emulsie bituminoasa cationica cu ruperesemilenta( MASE 16) .Se pot utiliza si alte tipuri de mixturi stocabile cu conditia sa fieagrementate.Compozitia se stabileste in laborator cu respectarea prevederilornormativului in vigoare ( NE025-2003).

Principiul de alcatuire se bazeaza pe un schelet mineral puterniccare sa asigure o suficienta stabilitate a mixturii in trafic avand in vederevascozitatea redusa a liantului. Este necesara asigurarea unui volum degoluri mare pentru afavoiza evaporarea solventului si cresterea vascozitatiiliantului.

La mixtura MASBF studiul preliminar consta in analiza compozitieicu respectarea prevederilor: bitum 4-4,8oh curba granulometricaconditionata ( ex : treceri prin sita 4.: 5-35% ). Densitatea minima a mixturiistocabile trebuie sa fie de 2000kg/m'.Bitumul fluzat trebuie sa aiba un continut de fluxant in proportie de 7-30%cu caracteristici conform normativului. Se impun conditii de calitate sipentru fluxant.In cazul mixturii MASE prncipiul de alcatuire este acelas, se impun alteconditii granulometrice ( ex MASE 16 treceri prin sita de 4 : 10-22).Conditia de densitate este aceeasi si se determina pe epruvete Marshall carese compacteaza la 120'C.Controlul fabricarii mixturilor stocabile se refera la compozitie si densitate .

2. Reciclarea mixturilor asfaltice

Reciclarea mixturilor asfaltice este un procedeu de realizare a unorstraturi rutiere noi folosind straturile existente care se descompun si se refacconform unor tehnologii specifice.Procedeele de reciclare au aparut unnare a necesitatii reutilizarii materialelorcare s-a manifestat mai pregnant in periodada 1970-1980 odata cu crestereapronuntata a preturilor produselor petroliere.

Initial au fost utilizate tehnologii de ,,reciclare la cald" care auconstat in ftezarea starturilor rutiere urmata de prepararea in statii fixe aunor mixturi pebaza materialului ftezat si a unui aport de materiale de adaosin functie de rezultatele analizelor de laborator si de caracteristicile nouluistrat.Cu timpu-I, au fost puse la punct tehnologiile ,, in situ ,, care presupunreciclarea directa printr-un procedeu complex care cuprinde : frezarea,introducerea produsilor de adaos , asternerea si compactarea. Pentrutehnologiile ,, in situ se folosesc utilaje speciale.Au fost dezvoltate de asemenea tehnologii ,, la rece" care la randul lor se potface la statie sau ,,in sifu" si care utilizeaza camaterial de aport lianti care nunecesita incalzire la statie.Tehnologiile de reciclare sunt avantajoase datorita :

- economiei de materiale- economiei de combustibil- rapiditatiiexecutiei- realizarii omogenizaii in cazul straturilor eterogene

Prin reciclare se mareste capacitatea portanta deci aceste tehnologii se potfiiliza in cadrul lucrarilor de reabilitare.

2.1. Reciclarea la rece a mixturilor asfaltice

In functie de tehnologie si de liantul uttlizat exista reciclarea pebaza de emulsie sau reciclarea pe bazadebitum spumat

2.I.1. Reciclarea la rece cu emulsie bituminoasa

Reciclarea la rece este destinata ranforsarii, intretinerii siconsolidarii strucfurilor rutiere cu o stare tehnica necorespunzatoare.

Reciclarea la rece cu emulsie se poate face atat in statii fixe cat si instatii mobile . Acesta tehnologie consta in utilizarea integrala a materialuluifrezat cu adaos de emulsie si ciment cu sau fara adaos de agregate naturale.Compozitia materialului reciclat se stabileste in laborator unde se intocmestereteta de fabricatie.

Utilajul folosit la lucrarile de reciclare ,in situ" are in componentaSA:

- un tambur de frezare cu sistem electronic de control al adancimli de frezare- echipament automat de dozare si pulverizare a emulsiei bituminoase si aapei- malaxor- grinda reparlizatoare- finisoareCompactarea se face cu compactoare cu vibrare si cu compactoare pe pneuricu sarcina de minim 5t.

Materialele utilizate :- materialrezultat din frezare- agregate : cribluri , nisip natural si de concasaj- ciment

emulsie bituminoasa cu bitum pur sau modificat care sa indeplineascaconditiile de rupere dupa terminarea compacatrii si conditiile decalitate din normativ.

Inainte de inceperea lucrarilor se efectueaza sondaje pentrustabilirea grosimii de frezare.

In vederea stabilirii compozitiei finale a matenalului reciclat se vorpreleva prin frezare 3 probe a 10-15 kg/ Km si se va determina compozitiagranulometrica. Pentru stabilirea compozitiei finale a amestecului se vaurmari incadrarea curbei granulometrice in limitele aferente unui strat debaza conform SR 174. In acest scop se vor prevedea eventuale corectii cumaterial granular de adaos. Se va utlhza ca material de adaos obligatoriunisipul de concasaj sau un amestec de nisip natural si de concasaj cu minim50% nisip de concasaj si un adaos de minim 2o/o fler.Dozajul de ciment va fi de 3,5-4,5 o/o, dozajul de apa se va alege in asa felincat in final sa se ajunga la un raport apalciment de 0,5. Continutul deemulsie bituminoasa va fi intre 2,5-5yo.In vederea stabilirii compozitiei finale se vor studia 3 dozaje si pentrufiecare se vor determina caracteristicile fizico-mecanice pe 4 corpuri deproba cilindrice cu diametru de l49,6mm si inaltimea de 30mm.Caracteristicile care se verifica sunt :Verificarea compozitiei in laborator :- volumul de goluri cu toleranta de +5o/o ,- rezistenta la intindere prin despicare la 7 si 28 zile care trebuie sa fie deminim 0,4N/mm2 respectiv 0,6N/mm2.- modulul de elasticitate care se calculeazain functie de rezistentalarupere.

La imbracamintea executata, in situ , se vor face urmatoarele verificari ;- gradul de compactare, grosimea si planeitatea in teren- modulul de elasticitate cu un dispozitiv de teren care functioneaza peprincipiul aplicarii unei solicitari dinamice.

2.1.2. Reciclarea Ia rece cu bitum spumat

Descriere procedeu

Procedeul este utilizat la reciclarea straturilor rutiere din beton deciment si mixturi asfaltice, precum si la o combinatie de mai multe straturirutiere.Intregul proces tehnologic se desfasoara "in situ", cu ajutorul reciclatorului.Se realize aza urmatoarele operatii :- curatarea suprafetei strafului ce urmeaza afr reciclat (cu peria mecanicasau jet de aer);- frezarea si macinarea stratului rutier degradat ;- asternerea materialului granular de aport (daca este cazul);- introducerea in malaxor a materialului frezat si a celui de aport;- malaxarea materialului frezat si a celui de aport impreuna cu bitumulspumat si cu suspensia de ciment in apa;- repartizarea uniforma si asternerea materialului rezultat;- compactarea stratului rutier reciclat rezlultat.

Atelierul de reciclare este compus din:- reciclatorul propriu-zis dotat cu tamburi de frezarc si grinda finisoare;- instalatia de preparare a suspensiei de ciment- atelier de compactare;- cisterna apa;- cisterna bitum;- perie mecanica sau compresor.

Frezarea si reciclarea se poate realizapana la o adancime de 30 cm.Latimea de lucru este de maxim 4,2 m si poate fi modificata in timpulexecutiei.Bitumul spumat se obtine in camera de expansiune in care se injecteazabitum fierbinte (170 - 180 C), apa si aer la presiune, astfel incat bitumulexpandeaza si isi mareste volumul de peste 8 ori. Produsul obtinut are incomponenta sa 0.5 - 5.0 %bitum si 1.5 - 5.5 % ciment. Stratul rutier reciclatse identifica sub titulatura RR (reciclatla rece).Domenii de utilizare

Procedeul de reciclare la rece in situ, cu bitum spumat si suspensiede ciment in apa, se poate fiiliza ca strat de fundatie, strat debaza sau stratde legatura in functie de aportul de bitum si ciment si de clasa tehnica adrumului. Procedeul poate fiutilizat in constructia de drumuri, strazi, piste

aeropoftuare si platforme.AvantajeProcedeul de reciclarelarece, in situ, cu bitum spumat si suspensie deciment in apaprezinta o serie de avantaje:- Se utilizeazalamaxim materialul din structura rutiera existenta, materialelede aport fiind minime (este redusa productia de agregate);- Nu este nevoie de utilizarea de gropi de imprumut si gropi de gunoi;- Transporturile sunt mult reduse fata de solutiile clasice (este redustransportul efectuat de utilajele utilizate in constructii ce au un puternicimpact asupra retelei de drumuri si a mediului inconjurator);- Este redusa productia de mixturi asfaltice( fata de solutiile clasice)- Trenul complet de reciclare ocupa o singura banda a drumului, iarcirculatia pe noul strat reciclat poate sa se efectueze dupa cateva ore de laterminarea compactarii.- Straturile rezultate in urma reciclarii sunt groase, legate, omogene siprezinta o buna conlucrare cu straturile imediat superioare sau inferioare.Fundatia drumului nu este in nici un fel afectata de reciclarea suprastructuriilui. Pe parcursul realizaii acestui procedeu se pot face analize asuprafundatiei concomitent cu observareavizuala a starii acesteia. Umiditateamaterialului frezat si a materialului de aport nu prezinta o problema,deoarece se poate regla cantitatea de apa din suspensia de ciment.- Calitatea materialului rezultat : Toate materialele puse in opera suntcontrolate calitativ conform normativelor in vigoare, iar controlul cantitativeste asigurat de calculatoarele aflate in componenta reciclatorului.- Procedeul este rapid comparativ cu solutiile clasice, ceea ce constituie unavantaj prin faptul ca circulatia este deviata mai putin timp.- Reducerea costurilor se obtine in mod special prin reducereatransporturilor si folosirea materialului deja existent in structura rutiera.

Proces tehnologic. Studii si verificari

Executia sectorului experimental :- verifi carea utilaj elo r utilizate;- r ealizarea semnali zani cir culati ei ;- curatarea suprafetei cu peria mecanica;- frezarea- nivelarea materialului frezat cu ajutorul autogrederului;- compactarea usoara a materialului frezat;- asezarea in pozitie de lucru a reciclatorului (cu instalatia de preparare asuspensiei de ciment), a cisternei de bitum si a compactoarelor;

- preluarea materialului frezat, introducerea sa in malaxor si adaugarea debitum spumat si suspensie de ciment in apa;- malaxarea amestecului;- asternerea amestecului reciclatrezultat cu grinda finisoare a reciclatoruluisi precompactarea lui;- compactarea stratului reciclat cu 3 compactoare, de 13, l8 si respectiv 20tone;- darea in circulatie a tronsonului.

Pe tronsonul experimental se efectue aza trmatoarele determinari :- compozitia granulometrica a materialului frezat;- densitatea aparcnta a materialului RR;- absorbtia de apa a materialului RR;- compozitia materialului reciclat prin extractie;- caracteristicile bitumului extras (punct de inmuiere, penetratie la 250C,ductilitate la250C, punct de rupere Fraass);- caracteristicile de compactare a materialului reciclat RR (umiditatea optimade compactare si densitatea maxima in stare uscata);- grade de compactare prin metoda inlocuirii de volum;- rezistenta la compresiune pe carote extrase din stratul reciclat RR (probe la7 zlle);- capacitate portanta

Pe sectorul experimental se va face o verifrcare a capacitatiiportante in vederea stabilirii solutiei de acoperire a starfului reciclat carepoate fi un strat de mixtura asfaltica sau un tratament bituminous.Pentru concluzionare se va lua in considerare clasa tehnica a drumului sitraficul din zona. Capacitatea portanta a stratului rutier reciclat la rece estefoarte buna, fiind comparabila cu portanta unui strat de legatura din mixturaasfaltica:

Tabel 1. Exemplu de analize efectuate cu ocazia unei reciclari la rece

RECICLAT LA RECE

NT MATERIAL

ll. TNCERcAR-EA ff'ffi o, ppnRECICLARE RECICLARE

ol ' r "m3

I Compozitie granulom etnca, T (oh) 3 1'5 98'4 94'4 97 'l I 00

2 Continut bitum, (%)

3 Densitate aparenta, (kg/m3)

91,6 92,1 95,5

83,0 84,5 84,668,1 64,4 65,1

50,0 46,2 47,3

24,2 22,4 28,6

16,2 15,7 21,5

6,6 6,2 10,9

4,5 3,9 6,6

4,3

1989(cil. Marshall)2r30(carote la1 zile dela turnare)

l3

2,130

8,2

99,1100,9100,0101,5)1

3,02,0(pe carote prelev.din teren la varstade7 zile)

25 92,7

16 84,8

8 63,4

4 37,4

I 35,8

0,63 lt,2

0,2 5,6

0,09 4,1

4

)

6

Absorbtie de apa, (o/o)

Densitate max. in stare uscatao Glm3)incercarea PROCTOR modificat

Umidit. optima de compactare, (oZ)

Grad compactare pe teren, prin metodainlocuirii de volum cf. STAS l9l3/15-76.(%)

8 Rezistenta la compresiune, (N/mm2)

Concluzii

Experienta in domeniul reciclarii la rece "in situ" cu bitum spumatsi suspensie de ciment demonsffeaza ca stratul rutier realizat este ieftin ,durabil, rezistent, si poate fiutilizat, in conditii diferite de lucru in timpscurt.

Indiferent de stratul rutier reciclat, peste materialul frezat introdusin malaxor se adauga suspensie de ciment in apa si bitum spumat. Stratulrutier reciclat se poate identifica prin simbolul RR (reciclat la rece ).

Produsul rezultat in urma reciclarii este unul de tip hibrid ce poatefi comparat atdt cu o mixtura asfaltica, cet si cu un material granularstabilizat cu ciment. Comportarea spre unul din cele doua produse decomparatie este data de aportul de ciment si bitum. Din punct de vedere alcompozitiei, materialul reciclat poate fi incadrat in prevederile SR 174-112009 (strat de legatura), SR 797012001 (strat debaza) si STAS 10473-

l0

I I I 9 87 (b alast stabil izat).Procedeul de reciclare la rece, "in situ", cu bitum spumat si

suspensie de ciment revolutioneazaprocedeele clasice, si tindnd cont deavantajele amintite anterior este o alternativa viabila pentru reabilitareadrumurilor .

2.2. Reciclarea la cald a mixturilor asfalfice

Reciclarea la cald in situ consta in utrlizarea integrala amaterialului recuperat prin frezarea sau incalzirea si scarificareaimbracamintilor rutiere bituminoase existente, degradate, in adaugarea delianti si agregate naturale si in punerea in opera cu ajutorul unui utilaj dereciclare. Reciclarea la cald este destinata ranforsarii, intretinerii siconsolidarii structurilor rutiere cu o stare tehnica necorespunzatoare si seaplica pe drumuri de clasa tehnica II-V si strazi de categorie tehnica II-IVcu imbracaminte rutiera bituminoasa. Tehnologia de reciclare la cald, insitu, a imbracamintilor rutiere bituminoase se poate aplica in urmatoarelevariante, ca principiu de lucru: a) prin frezarea la rece a straturilorbituminoase existente, urmata de reciclarea propriu-zisa, prinamestecarea la cald a mixturii frezate cu materialele de aport, intr-oinstalatie mobila tip uscator-malaxor; b) prin incalzirea cu raze infrarosii(panouri radiante) a straturilor bituminoase existente, urmata descarificarea acestora si de malaxarea mixfurii asfaltice calde cumaterialele de aport, fie direct pe suport, fie intr-o cuva sau intr-unmalaxor, deasupra stratului suport.Studiul preliminar de laborator consta in determinarea compozitieimixturii existente, stabilirea materialului de aport si verificareamaterialului realizat. Pentru stabilirea caracteristicilor bitumului de aportse va verifica punctul de inmuiere al bitumul din straful existent. Infunctie de valoarea acestuia se vor stabili solutii de regenerare si decalitate pentru bitumul de aport in asa fel incat in final valorile acestuiparametru sa se situeze in limitele admisibile.Verificarea calitatii imbracamintilor rutiere reciclate la cald se face prinverificarea compactarii si a uniformitatii suprafetei realizate.

1l

CURS I I Beton

T. GENERALITATI

Betonul este un material compozit obtinut din amestecuri artificiale,bine omogenizate de ciment, apa, agregate si eventual aditivi, care dupaintarire are un aspect de conglomerat cu bune rezistente mecanice si laactiunea mediului .

Betonul este in prezent unul din principalele materiale deconstructie , datorita proprietatilor sale si a avanatlelor tehnice si economicepe care le prezinta. Reglementarile in vigoare in Romania sunt in curs deel ab orare in conformitate cu reslementarile international e.

iiuiiili:,,i.*-lti r;

Materialele componente nu trebuie sd contini substan{e nocive incantitdti care pot avea un efect ddundtor asupra durabilitdtii betonului sauprovoacd coroziunea armdturilor, ele trebuie sd fie apte pentru uttlizareapr econizati a betonului.

Cdnd se stabilegte aptitudinea generald de utrhzare a unui materialcomponent, aceasta nu indici o aptitudine in orice situafie gi pentru oricecompozifie de beton. In betonul conform cu SR EN 206-1 trebuie sd seutilizeze numai materiale componente cu aptitudinea de utilizare stabilitdpentru cerin{ele specificate.

Sistemul ciment - apa constituie partea activa a amestecului , carein urma reactiilor de hidratare si hidroliza se intareste si formeaza piatra deciment , care consolideaza granulele agregatului , formand un monolitrezistent si durabil.

2. ROLUL COMPONENTELOR SI INFLUENTA LOR ASUPRAPROPRIETATILOR BETONULUI

Rolul cimentuluiRol de liant , contribuie la formarea structurii si la obtinerea proprietatilor.Dozajul de ciment influenteaza proprietatile betonului proaspat si intarit.

Cimentul se alege in functie de conditiile de preparare si turnare precum side performantele in exploatatre prevazute.

ti/4!

. . i

i . . :

Eilmentg,-prefebricats*j

''::"tti

r l l

ldtum i i !

ii*nj\: . l.\i.jir ::

r , \ i : ' ! ! iJ i i . ' l

irlrillii I iriii:

tratarepiiiu"eita

i:$

.riii.iii

I ;*;#I

Rolul apei

Rol de reactant cu componentii mineralogici ai cimentului.Asigura lucrabilitatea betonului.

Rolul agregatelor

Agregatele alcatuiesc scheletul rigid al betonului si trebuie sa fieinerte fata de ciment , pentru a nu influenta mersul intaririi si pentru a nuafecta durabilitatea .Formeazao retea rezistenta in masa betonului.Reduc contractia la uscare si deformatiile datorate solicitarilor mecanice.Influenteaza structura betonului si proprietatile betonului dupa intarire.

Rolul aditivilor

Aditivii sunt substante introduse in cantitati mici ,pentru a modificaprocesul de intarire al cimentului sau structura si proprietatile produsuluiproaspat si intarit (lignosulfat, policarboxilat, oxid de zinc, borax, fosfatialcalini , fluoruri alcaline, sulfati ,clorura de calciu, etc.) .Influenteaza proprietatile :

F Priza si intarireaF LucrabilitateaF Rezistentele mecanice (initiale si finale)F Comportarea la inghet - dezghetF Gradul de impermeabilitate, rezistenta la agresiunea chimica

Aditivi se pot clasifica in :F Aditivi modificatori de priza si intarire(acceleratori de piza ,

acceleratori de intarire , intarzietor de piza)F Aditivi modificatori ai continutului de aer(antrenori de aer, generatori

de spuma)aditivi crescatori de rezistenta la actiuni fizice si chimiceF Aditivi modificatori ai proprietatilor reologice ale betonului proaspat

(plastifianti , superplastifianti , antrenori de aer )

ADITIVI PENTRU BETOANE

1. Aditivi plastifinntin reducator de npao intarzietor de priza siimpermeahilizaufi

. Reducatori de apa la consistenta egala"

. lntarzietori de priza

. Impetmeabi lizanti.

",Nvantaje

. Cresc lucrabilitatea lretonului.

. Maresc timpul de priza extinzand timpul de punere in cipera.

. Maresc tirnpul cle lucru al hetoanelor senriuscate.

. Irnhunatatesc punera in opera a anlessclrrilcir prea coezive.

' Crescr rezistenta betonului la acelasi dozai cle cirnent.. CLesc clurabilitatea betonului". Scaclpemr*abilitateatretonului". Scad riscul apar:itiei fisuril*r"

2. Aditivi supcrplastifianti

Rol principal

. Putemici reducatori de apa la consistenta egala

Avanta.ie

. Imbunatatesusernnificativlucrabilitateabetonului

. F'aciliteaza punerea in opera ,turnarea si conrpactarea mai rapida.

. Cresc rezistenta betonului fara a creste dozajul de cirnent.

. Sunt utilizati la fubricarea betoanelor rutiere si aeroportuare.

3. Aditivi hipcrrplastifianti putcrnic reducateiri de apa

Rol principal

. Puternici reducatori de apa.

Avanta.ic

. Utilizati la clasele mali de beton sau pentru prefabr:icatele produseprin vibropresarc car€ necesita raport a/c mic.

4. Aditivi antiinghet, acceleratori de priza

Rol principal

. Accelemtori de pnzasi de intarirc

Avantaje

. Se vtilizeaza la betoanale preparate la temperature scazute.

. Accelereaza priza si maresc rezistentele initiale, in special in primele24 ore de la preparare.

Clorura de calciu gi aditivii pebazd de cloruri nu trebuie utilizali in betonulce confine o armdturd de o!el, o armdturd de precomprimare de olel sau piesemetalice inglobate.

5" Aclitir.i anfrenori de aer

l{.ol principal

. Antreneaza nricrobule cle aer in heton

Avantaje

" Bule le de aer antrenat contribr"rie la realizar"ea unui arnestec stahil,coeziv, care reduce pericolul de segregare si lnustire al hetonului,creste durabilitatea si rezistenta la ciclurile inghet-clezghet si lasarurile folositc pentru topirea ghetii.

. Utilizati la prepararea betoanelor pentru sosele de beton, tabliere depocl, pist* de aeropofiuri. parcari

3. CLASIFICAREA BETOAI\ELOR

3.1. Clase de expunere in funcfie de actiunile datorate mediuluiinconjuritor

XO

XC.. .

XD.. .

XS.. .

XF.. .

XA.. .

XM.. .

Clasd de expunerein cazul absen{ei riscului de coroziune sau deatac

Clasa de expunere pentru riscul de coroziune prin carbonatare

Clasa de expunere pentru riscul de coroziune prin cloruri alteledecdt cele din apa de mare

Clasa de expunere pentru riscul de coroziune de cloruri din apa demare

Clasa de expunere pentru atacul prin inghef-dezghe!

Clasa de expunere pentru atacul de origine chimicd

Clasa de expunere pentru "atac mecanic" (abraziune)

3.2.Functie de densitatea aparenta , in stare intaritala2S zIIe, betonele seclasifica:

F Betoane greleD Betoane usoareF Betoane cu masa volumica normala

Betonul ugor este betonul a cdrui masd volumicd dupd uscare in etuvd estemai mare sau egald cu 800 kd^t, dar mai micd sau egald cu 2000 kg/m3, eleste produs integral sau parfial cu agregate ugoare.Betonul greu este betonul a cdrui masd volumicd dupd usczrea in etuvd estemai mare de 2600 kgim3.Betonul cu masl volumici normali este betonul a cdrui mas6 volumicddupd uscare il etuvd este mai mare de 2000 kg/-', dar inferioard sau egaldcu 2600 kg/m'.

3.3.Dupa provenien ta agr egttelor :

F Cu agregate naturaleF Cu agregate artificiale

3.4.Dupa consistenta betonului proaspat:

In functie de consistenta betoanele se clasifica in functie de metoda dedeterminare a consistentei in:

- clase de tasare- clase Vebe- clase de compactare- clase de raspandire

de la 51 pdn[ la Clase de consistenfl dupd tasareS5

de la V0 pdnd la Clase de consistenla dupd incercarea Vebev4de la C0 pdnd la Clase de consisten{d dupd indicele de compactareC3

de la Fl p0nd la Clase de consistenld dup5 diametrul corespunzdtor incercdrilor deF6 rdspdndire

10

Clasa Tasarea. in mmSIS2S3S4S5

de la 10 pdnd Ia 40de la 50 pdn5la 90

de la 100 pdni la 150de la 160 pdnd la2l0

> 220

Clase de tasare

Clase Vebe

Clase de compactare

1l

Clasa Vebe, in sVOV1v2V3v4

>31

de la 30 pindla2lde la 20 pind,la llde la l0 pdna la 6de la 5 p?rndla3

Clasa Indice de comoactareCOC1C2C3

> 1,46de la 1,45 pindl'a 1,26de la 1,25 pind la 1,11de la 1,10 pdnd Ia 1,04

C4 < 1.04C4 se aplicd numai betonului ugor

Diametru r6sP0ndirii'

< 340de la 350 Pdnd la 410

de la 420 P?ndla 480

de la 490 P0nd la 550

de la 560 Pdnd La620

> 630

F1F2F3F4F5F6

Clase de risPflndire

3.5,DuPa modul de turnare:D Turnare obisnuita) Turnare Prin Pompare) Turnare Prin injectareD Turnare sub aPa'

3.6.DuPa destinatie:) Betoane obisnuite

,ecluze,carral e colecto are

refractare,rezistente la uzura'pentru

u polimeri,cu fibre'

2.7.DuPa comPactare:) NecomPactateD AutocomPactanteD ComPactate manualF ComPacmte mecanic cu maiul

F Indesate Prin Presare) Indesate Prin vibrare) Indesate Prin centrifugareP Indesate Prin vacuumare

t2

3.8.Dupa intarire :F NormalaF AburireD Autoclavizare

3.9.Dupa modul de preparare:D ManualD Mecanic -pe santier , in centre de beton ,in fabrici , ateliere de

prefabricate.

3.l0.Functie de rezistenta la inghet-dezghet (gelivitate) care reprezintanumarul de cicluri de inghet-dezghet pentru care rezistenta la compresiune aepruvetelor nu scade cu mai mult de 25o/ofata de cea a probelor martorpastrate in apa. Betoanele se clasificain clasele:G50,Gl00,G150.

3.ll.Functie de presiunea apei ce vine in contact cu betonul si la careumectarea betonului supus incercarii se extinde pe un numar prescris decm(pe directia de patrundere a apei sub presiune),betoanele se clasifica inclase de permeabilitate.

Pab a - presiunea apei( bari ,daN/cm', N/mm';b: adancimea limita de patrundere a apei (cm).

Betoanele se clasifica dupa gradul de impermeabilitate:P4ll0, P4120,P8t0/20, Pt2l0l20.(P410 : presiune a apei : 4 bai,4daN/cm2 , 0,4 N/mm2 )

3.l2.Functie de rezistentaforma de cilindrii si cuburiclase.

compresiune determinata pe epruvete subvarsta de 28 zile, betoanele se clasifica in

lala

Dupa rezistenta minima Ia compresiune betoanele se clasifica inclase de rezistenta : CClasa reprezinta rezistenta minima la compresiune abetonului,exprimata in N/mm2, determinta pe cilindrii cu diametrul de150mm si inaltimea de 300mm si pe cuburi cu latura de 150 mm,lavarsta de 28 de zile.

l3

Se noteaza cu ,,C", urmata de 2 rezistente la compresiune , sub formade fractie.

Clase de rezistenld la compresiune in cazul betonului normal gigreu

Clase de rezistenfd la compresiune in cazttlbetonului ugor

Clase derezisten{d lacompresiune

Rezistenfacaracteristicd

minimd pe cilindrif.n.it

N/mm2

Rezistenlacaracteristicd

minimd pe cuburifrn.uu

N/mm2c8i 10 8 l0crzn5 T2 l5cr6t20 t6 20c20tzs 20 25czst30 25 30c30t37 30 37c3st45 35 45c40ls0 40 50c45l5s 45 55cs0/60 50 60cssl67 55 67c6017 s 60 75c70l8s 70 85c80/9s 80 95c90l10s 90 105c100i 115 100 l t5

Rezistenla curacteristicd este valoarea rezistentei sub care se pot situa 5%din populalia tuturor reztiltatelor determindrilor de rezisten{i posibile alevolumului de beton considerat.

t4

Betonul de inalti rezisten{i este betonul ce aparfine unei clase derezistenld la compresiune superioard clasei C50/60, in cazul betonului demasd volumicd normald sau al betonului greu gi superioard clasei LC50/55 incazul betonului usor

3.13. Funcfie de dimensiunea maximl a agregatelor

Codul de practica NE 012 prevede urmatoarele variante de granulamaxima : 8, 16, 22,32,63 mm.

4. PROPRIETATILE BETONULUI PROASPAT

r Betonul proaspat reprezinta starea acestuia din momentul amestecarii. componentilor pdna la punerea in lucrare , inainte de inceputul prizei.

Betonul proaspit este un beton complet amestecat gi aflat incd, intr-unstadiu care ii permite compactarea prin metoda aleasi.

r Betonul proaspat poate fi inclus in categoria fluidelor , avdnd ocomportarea apropiata de acestea.

. Calitatile betonului se preciazaprin determinarea proprietatilor.

1. Densitatea betonului proaspat - reprezinta masa 1m3 de beton proaspat,compactat in conditii similare punerii in lucrare.

2. Compozitia reala a betonului proaspat - se verifica :continutul de apa,granulozitatea agregatelol dozajul real de ciment , raportul a/c.

3. Continutul de aer oclus Aerul oclus este aerul antrenat in structurabetonului in timpul prepararii.

Cantitatea de aer oclus poate afecta rezistentele betonului . Verificareacantitatii de aer oclus se face mai ales in cazul utllizaii unor aditivi careantreneaza aer poate fi depasita cantitatea admisa .Confinutul de aer al betonului trebuie determinat, prin mdsurare conform SREN 12350-7, pentru beton de masd volumicd normald gi beton greu gi'conform

cu ASTM C 173, pentru beton ugor. Con{inutul de aer antrenat esteprescris printr-o valoare minim6. Limita superioard pentru continutul de aereste valoarea minimd specificd plus 4%oinvaloare absolut5.

15

' 'Dinl luneA maximd ai,',, :,:,, a$f$UatelOr fmrnt

Aer flntrenat ( /r vof um)'r ' valori rnedii,

8l > 6,016 > 5.522 > 5,03263 > 4,0

4. Priza betonului se defineste ca perioada de tranzitie intre starea de betonproaspat si starea rigida .

Inceputul prizei corespunde timpului la care betonul nu mai raspundecompactarii.

Sfarsitul prizei corespunde timpului la care devine posibiladeterminarea rezistentelor mecanice, este momentul in care betonul captaforma si volum practic constante .

S.Lucrabilitatea poate fi definita ca proprietatea betoanelor proaspete de aasigura umplerea tiparelor si inglobarea armaturilor. Lucrabilitatea seapreciaza pe baza consistentei , care se determina prin metoda tasarii,rdspdndirii , a gradului de compactare , a remodelarii , pentru fiecare metodaaprecierea fiind facuta pe baza claselor de consistenta .Consistenta ca masura a lucrabilitatii se poate determina prin mai multemetode Fiecare metoda determina clase de consistenta , functie dedeterminarile facute Ex. Clase :T; V ;F,C5.1. Metoda tasarii - masura lucrabilitatii este data de diferenta dintreinaltimea vasului tronconic (hinitial) -inaltimea gramezii tasate de beton(hfinal).

t: hinitial - hfinal [mm] ; t: tasareaClase de consistenta - determinate prin metoda tasarii : T 2 , T3 , T4 ,

T5,5.2. Metoda gradului de compactare (Walz) - se determina gradul decompactare Gc

Gc : raportul dintre hl lh2h1 - inaltimea betonului introdus intr-un recipient de forma data,h2 - inaltimea betonului compactat ( prin vibrare ) in forma data .In functie de gradul de compactare exista clase de beton : clase de

consistenta : C0, Cl , C2, C3.C0 - Gc > 1,46; Cl - Gc :1,45 -1,26 . . . . . .

t6

5.3. Metoda determinarii lucrabilitatii functie de gradul de remodelareVE.BEse determina timpul (s) in care o proba de beton se remodeleaza din formainitiala tronconica in forma final cilindrica , prin vibrare .Se determina clase de consistenta , functie de gradul de remodelare : V0 )vl , v2. . .v45.4. Metoda raspflndirii - se masoara diametrele turtei de beton formata ,pe masa de raspdndire , dintr-o masa de beton de forma tronconica , supusala 15 socuri . Se calculeaza media aritmetica a celor doua diametre masurate: d:[cm]Se determina clase de consistenta prin metoda raspAndirii : F0 , Fl , F2 ,

F3.-betonul T2 -vdrtos , aspect pamdnt umed , nu separa apa la amestecare ,

umple cofrajul prin compactare puternica .-betonul T3 - plastic , sedeformeaza usor , tru curge , isi pastreaza omogenitatea in timpultransportului, lucrului-betoanele T3 ,T4 -fluide ,preparate cu plastifianti , aditivi ,

5. PROPRIETATILE BETONULUI INTARIT

Betonul intdrit este un beton in stare solidd gi care a obtinut orezi stenld semnificativd.

Pentru determinarile betonului intarit se folosesc epruvete de formecubice , cilindrice , prismatice , functie de determinare.

l.Densitatea apare nta a betonului intarit(pa).

2.Compactitatea si porozitateaCompactitatea se determina prin saturarea cu apa, se apreciaza ca volumulde apa absorbit ar fi egal cu volumul golurilor si al porilor ,in realitatevolumul de apa este mai mic.Compactitatea se calculeaza ; C:Y a-Ypl Va : I -VpA/aPorozitated,,fl' ' se calculeaza: n:l-C.

3.Permeabilitatea la apa se defineste ca usurinta cu care apa patrunde inmasa betonului intarit.Impermeabilitatea la apa a betonului intarit reprezinta capacitatea acestuia dea se opune patrunderii apei sub presiune in masa sa .

I7

4.Rezistenta la inghet - dezghet (gelivitate) este proprietatea acestuia de arezista la actiuni de inghet - dezgha , fara a suferi deteriorari , in conditii deexploatare.

5. Conductivitatea termica , s€ apreciaza prin coeficientul deconductivitate termica (i,,).

6.Deformatiile betonului datorita factorilor ftzici (umiditate, temperatura)si solicitarilor mecanice.

-dilatarea si contractia termica datorita variatiilor de temperatura-contractia si umflarea betonului datorita variatiilor de umiditate-deformatii sub actiunea incarcarilor exterioare -deformatii elastice

,plastice.

7. Rezistentele mecanice* Rezistenta la compresiune* Rezistenta la intindere* Rezistenta la oboseala se determina prin solicitarea alternativa a

probelor de beton.* Rezistenta la soc si uzura

8.Rezistenta betonului la agresiuni chimice

8.1. Coroziunea betonului este un proces de degradaresau de distrugere sub

- actiuni chimice ale mediului de exploatare.Substante agresive pentru beton i gaze din atmosferele industriale (CO2

,,SO2), aerosoli(i n zona litoralului),uleiuri, grasimi, microorganisme .. Protectia betonului impotriva coroziunii:. Aplicare straturi protectoare pe suprafata :folii din polimeri ,placari .. Placari cu caramizi ceramice antiacide , caramizi de gresie antiacida

placi ceramice glazurate ,faianta ,gresie , placi sticla , materialenaturale (granit, bazalt,gresie).

. Impregnarea betonului intarit cu solutii de polimeri (poliesteri , rasiniepoxidice )

. Adugare in beton la prepare a unui polimer.

' Protejare prin pelicule : vopsele , chituri , grunduri, bitum mastic ,gudroane.

18

I carbonatarea suprafetei de beton prin tratare cu co2 gtvos subpresiune.

' Tratari chimice ale suprafetelor cu tetrafluorura de siliciu,fluorosilicati.

6. ETAPELE PRINCIPALE IN TEHNOLOGIA BETONTJLUI

Etapele principale obligatorii in tehnologia betonului sunt:{. Stabilirea compozitiei

Se face pebaza normativelor,tinand cont de cerintele specificate in proiect :D Clasa betonuluiD Clasa de expunereF Caracteristicile betonului obtinutD Gradul de omogenitate doritF Gradul de impermeabilitate doritD Forma si dimensiunea minima in care va fi turnat betonul) Agregatulutihzat) Consistenta doritaF Modul de transportF Modul de punere in operaD Tipul de aditiv utilizat

* Prepararea betonuluiF betoniere cu amestecprin cadere libera a componentilorD Malaxoare cu amestec fortat

{. Transportul betonuluiDe la statia de preparare la locul turnariise face cu mijloace adecvate ,

pe distante cat mai scurte , astfel incat sa nu se produca segregari saupierderi de lapte de ciment.

D Turnarea betonuluiD Turnarea si compactareabetonului trebuie sa se efectueze

inainte de inceper ea pizei,D Inaltimea de cadere libera nu trebuie sa fie mai mare de

1,50m , pentru a se evita segregarea,D Turnare continua a unui element ,pentru a evita formarea

rosfurilor de lucru .

T9

armaturilor si a cofrajelor,F Betonarea elementelor masive se va face in straturi de 20

- 50 cm grosime.

{. Compactarea betoanelorCompactarea se face pentru eliminarea aerului din beton sau de laperiferia cofrajului .Compactarea se face in functie de compozitia ,lucrabilitatea betonului, forma si dimensiunile elementelor.Procedee de compactare :

ManualMecanic : vibrare , presare , vacumare centrifuEffie , torcretare ,injectare ,Procedee combinate :vibrovacumare , vibropresare ,

* Tratarea betoanelor dupa turnareDupa turnare si compactare este necesara protectia impotrivapierderii de apa prin evaporare .Suprafetele libere se vorproteja cu materiale de protectie : prelate , strat de nisip foliide polietilene, mentinute in permanenta umede.

€. Decofrarea betonuluiSe executa numai dupa ce betonul capata rezistentelemecanice necesare pentru a putea suprta greutatea proprie siincarcarile ce apar in timpul executiei lucrarilor.

7. Influenta temperaturilor scazute asupra proprietatilor betonului .

Betonarea pe timp friguros.r se considera timp friguros sub 5oC. Intarire lenta , rezistentele finale

pot avea valori ridicate , uneori chiar mai bune decat in caztlbetoanelor intarite in conditii normale. La temperaturi scazute , darsuperioare celei de inghet , granulele de ciment se hidrateaza ,produsele de hidratare obtinute au o structura mai fina si cu mai putinedefecte.

r la temperaturi sub 0"C betonul nu se mai intareste , reactiile dehidratare se desfasoara foarte lent , iar in jur de -l0oc se opresccomplet,deoarece ingheata si apa absorbita.

' Inghetarea apei la temperaturi sub OoC , slabeste adeziunea pietrei deciment fata de agtegate si armaturi , fenomen mai accentuat cu catraportul apal ciment este mai mare

20

I La punerea in lucrare pe timp friguros , trebuie sa se asiguretemperaturi minime de + 5 oC , p€ toata perioada de intarire .

t la betonarea pe timp friguros se recomanda urmatoarelemasuri :

. -cantitate cat mai redusa de apa de amestecare ;

. -ttilizare de aditivi plastifianti , acceleratori de priza si intarire sauantigel ;

. -prelungirea duratei de amestecare cu 50% fata de durata deamestecare in conditii normale ;

. -incalzireaagregatelor(t=+ 50oC ) si aapei deamestecare (+ 50....70'c ) ;

. -evitarea pierderilor de caldura la transportul betonului: distante scurte, acoperire cu prelate .

r -curatarea cofrajelor cu jet de aer cald sau abur ;! -compactareabetonului prin vibrare ;. -dupa turnare acoperire cu:prelate , folii de polietilena , saltele

termoizolante;. Decofrarea numai dupa verificarea rezistentelor mecanice pe probe de

beton pastrate in aceleasi conditii .

8. Influenta temperaturilor ridicate asupra proprietatilor betonului .. - la temperaturi peste + 35 o C , procesele de piza si intarire sunt

infrdnate datorita evaporarii apei de amestecare . Betonul intarit isipastreaza proprietatile pana la temperaturi de = + l50o C .Peste acestetemperaturi incep sa scada rezistentele mecanice ale betonului .

. -betoanele rezistente la temperafuri inalte se executa cu cimentaluminos , ciment portland cu stabilizatori ceramici sau lianti speciali.Ca agregate se folosesc materiale stabile la temperaturi inalte zgsraalumino-titanica , minereu de cromit ,sparturi de caramizi refractare,zgurade furnal,andezit,..

Accelerarea intaririi betoanelor. Uttlizwea cimenturilor cu intarire rapida , simbolizate cu R ,

caractenzate prin : finete de macinare , viteza de hidratare si intariremare.

' -Utilizarea aditivilor acceleratori de intarire . Cel mai utilizat esteclorura de calciu .

21

t Trutamente hidrotermice: procese de accelerare a intaririi betonuluiprin incalzirea lui in prezenta aburului sau a apei calde .Procesele suntspecifice fabricilor de prefabricate .

Dupa modul lor de realizare sunt :-ffatamente termice fara presiune-tratamente termice cu presiune.

. Tratamente termice fara presiune constau in incalzirea elementelor lascurt timp de la confectionare, la temperaturi de max. l00oC, inanumite conditii de umiditate , care sa nu permita evaporarea apei dinbeton.

. Aburirea foloseste ca agent de incalzire. Aburul se utilizeaza lapresiune normala Efectul final al aburirii depinde de : compozitiacimentului , dozajulde ciment , raportul apa I ciment , varsta betonuluiin momentul aburirii, regimul de aburire ( incalzire , tratare, racire ) ,sectiunea piesei de beton.

I Betoanele tratate termic prin aburire au rezistentele mecanice finaleinferioare cu 10 - 20 % celor intarite in conditii normale aurezistente la inghet - dezghet, la soc mai mici .

. Tratamente sub presiune de vapori - autoclavizarea Se rcalizeaza inautoclave , la presiuni 6-8 atm.si temperaturi de 170 - 200'C , dupao intarire prealabila a betonului de cateva ore in mediu umed latemperatura normala. Ridicarea si coborarea temperaturii si presiuniisa fac lent ( cate 3 - 4 ore fiecare ), iar tratarea izoterma dureaza 6-10ore. La sfarsit se obtin rezistente mecanice echivalente cu cele la 28

. zile in conditii normale de intarire .

' Autoclavizarea permite inlocuirea partiala sau totala a cimentului cuvar gras daca agregatele sunt silicioase si destul de fine .

. Procedeul de autoclavizare se foloseste la fabricarea B C A .

. Accelerarea intaririi betonului se mai poate realiza : incalzire cu aercald , curent electric , raze infrarosii , tratare in campuri de inaltafrecventa.

Betoane armate dispersFibrele utllizatepot fi :

- minerale : - naturale - azbest-de fabricatie - de otel , sticla, carbon ,bazalt

-organice : - naturale - bumbac, in, exotice- artificiale - poliesteri , polipropilena, poliamide.

22

Compozite armate dispers cu fibre

' Azbocimentul cu fibre scurte de azbest si matrice de ciment si apa. Sefabrica placi simple si ondulate , tuburi

. Betoane qrmate cufibre de otel (BAO) tuburi de beton, dale parcari ,constructia , repararea imbracamintilor rutiere rigide , piste aerodrom,acoperisuri industriale, cupole.

Betoane de inalta rezistentaI Betoanele de inalta performanta se impart in patru clase ( dupa

Rc28).Clasa I , Clasa II , Clasa III , Clasa IV .' BIR betoane de inalta rezistenta - se introduc aditivi cu rol principal

de reducere a cantitatii de apa si sporirea rezistentelor mecanice .' BFIR betoane de foarte inalta rezistenta - se introduc aditivi ,adaosuri

cu granulatie foarte fina ( unele cenusi de termocentrala) .' Utllizarc : poduri , cladiri inalte , platforme marine de foraj si extractie

a petrolului , lucrari hidrotehnice marine ,fundatii la lucrari cudeschideri mari.

Betoane usoareCaracteristici :

-densitate aparenta redusa-capacitate de izolare termica ridicata-rezistenta la foc sporita .

a) Betoane usoare compacte- se executa cu agregate minerale usoare naturale sau artificiale( ex. nisip derau) , ciment de marca superioara .Compactarea se executa prin vibrare , vibropresare .

b) B etoane m acroporaoaseSe executa cu agregate grele compacte sau usoare poroase .Pasta de ciment

leaga granulele fara a umple golurile .Volumul porilor ajunge pana la 35%din volumul aparent al betonului .c) Betoane celulareDupa modul de realizare a structurii poroase , betoanele celulare pot fi :

' Gazbetoane ( GB25, GB35; GB50) .Ca generator de gaze se utirizeazacurent de Al, zn, Mg ,in stare de pulbere , care reactioneaza cu

23

componentii liantului ,cu formare de hidrogen care induce porozitateabetonului.

. Spumobetoane , se obtin prin amestecarea pastei de materii prime cu ospuma preparata cu ajutorul unui sapun industrial .

Amestecurile penffu betoane celulare turnate in tipare , se intaresc prinautoclavizare in prezenta vaporilor de apa , la presiunea de 10-14 atm ,temperatura de 180oC, timp de 10-12 ore.Produsele din BCA se caracteizeaza prin: densitate aparenta redusa,capacitate de termoizolare, rezistenta satisfacatoare la gelivitate , la foc ,prelucrare usoara ( taiere ,cioplire gaurire ).Utilizare: elemente de constructii simple sau armate , portante , neportante-pereti exteriori autoportanti si neportanti , pereti portanti , pereti despartitori,plansee , acoperisuri hale industriale, pereti din panouri , pereti din blocurimici .

d) Betoane cu agregate vegetale

. Se obtin dintr-un amestec : ciment , vpd , agregate vegetale( talas ,rumegus, coji orez,puzderie in canepa)

. Utllizarc : placi termoizolante pentru pereti si acoperisuri , placipentru pereti interiori si exteriori la constructii provizorii , blocurizidarie, corpuri de umplutura.

24

CURS I ' Betonul rutier

I. GBNERALITATI

Primii constructori de drumuri cu adevdrat durabile au fost romanii.La construirea Via Appia care lega Roma de Capua (198Km - execufieinceput[ in anul 312 i.e.n), Via Flaminia intre Roma gi Arminium (execufie220 i.e.n.) . In timpul lui Octavian August s-au utlhzat lianli hidraulici (genciment) care amestecafi cu apa se intSreau. Sistemul rutier folosit a fostexecutat din straturi succesive de bolovani de rdu gi din pietrig amestecat cu

mortar de var gi puzzolane (grosime 50-80cm) - practic o imbrdcdminteimpermeabild la apd de o extraordinard durabilitate.Primul experiment derealizare aunei structuri rutiere din beton de ciment inEuropa s-a efectuat in 1865 pe un sector de 50m lungime in Scotia.Prima imbrdcdminte din beton de ciment datd in exploatare in SUA a fostexecutati in 1893 (Ohio). In 1909 se executa 3km in Elvetia, apoi in Italia siGermania. In Germania in 1945 erau realizati 1860 km autostrazi cuimbracaminte din beton de ciment.

Actualmente reteaua de drumuri cu imracaminte rigida depaseste200.000 km reprezentand peste 80% din reteaua interstatala in S.U.A. sicirca 25% din reteaua de autostarzi in Franta, Anglia, Austria. In EuropaGermania are cea mai extinsa retea de drumuri cu imbracaminti de beton deciment aproximativ 3000 km.

In Romania, la execufia primelor drumuri s-a folositimbrdcdmintea bituminoasd (antrepnza Calender - Iaqi, l87l). in urmaextinderii activitE{ii companiei in Bucuregti, aceasta a modernizat strdziinsumdnd 5 Km (structura rutierd executat[ a fost 5 cm asfalt compactat pe ofundalie din beton de ciment de23 cm grosime).Dupd rizboiul din 1916 - 918, Romdnia nu a mai putut line pasul din punctde vedere economic cu lirile europene in domeniul drumurilor; impietruirileacestora se prezentau in cea mai mare pafie a lor puternic degradate. Cutoate aceste dificultdli de ordin economic, au fost fdcute cdteva experimenteizolate cu imbrdcdminfi din mixturi bituminoase din care putem aminti:n 1915: $oseaua Bucuregti-Ploiegti (Km 8 + I(m l0) sub conducerea lui ElieRadu;

Incepdnd cu 1931, se constatd o actiune masivd de modernizare adrumurilor; de acest an se leagd gi incheierea primului conffact important demodernizare, aga numitul "contract suedez".Prin acest contract, societatea"Svenska Viigaktiebolaget" (cunoscut[ sub numele de "Vega") in calitate deanffeprenor general gi subantreprenorii "Strabag" gi SARM (Fran{a) seangajau sd execute 750Km drumurimodernizate pe urmdtoarele trasee:I Bucuregti - Giurgiu;I Bucuregti - Bragov - Sibiu - Cluj - Oradea;n Bucuregti - Olteni{a;I Bucuregti - Alexandria;I Bucuregti - Pitegti;I Ploiegti - Buzdu;! Arterele de penetra{ie in lagi, Craiova gi Timigoara.

Cu ocazia acestui contract s-au executat pentru prima oard pe refeaua rutierda Romdniei imbrdcdminfi din beton de ciment (pdnd in 1931, betonul deciment se folosise exclusiv ca strat suport pentru mixturi bituminoase laqosele gi trotuare).Primul experiment de punere in operd a betonului de ciment in cadrul acestuicontract^ il reprezinti execulia unui sector pe drumul Bucuregti-Giurgiu(1931). In anul 1932 se realizeazd tronsoane cu imbrdc[minti din beton deciment de 10.3 Km (DNl - Cluj-Oradea) la iegirea din Cluj, la traversareaoragului Huedin precum gi la intrarea in Oradea.Pdnd in 1979, anul in care Consiliul Drumurilor hotdrigte ca betonul deciment sd constituie imbrdcdmintea prioritard la drumuri, mixturilebituminoase au dominat lucrdrile de modernizare gi extindere ale re{eleirutiere. Decizia Consiliului Drumurilor din 1979 a fost de ordin strategic: s-aimpus schimbarea radicald a solujiei preponderente de realizare adrumurilor, ca ufinare a necesitd{ii restr0ngerii importurilor de petrol(bitum), efect al cresterii preturilor pe plan mondial.Viitorul apar,tine in egal6 mdsurd imbrdcdmintilor din beton de ciment gibituminoase. Alegerea uneia din aceste solulii pentru execulie depinde demul1i factori.Pentru by-pass-uri, autostrdzi, platfoffne comerciale sau industriale, se poatelua in considera{ie solutia imbrdcdminfilor din beton de ciment, datoritaasigurdrii condiliei de durabilitate in condiliile expunerii la solicitdrile datede traficul greu qi foarte greu .

Avantajele imbracamintilor din beton de ciment :

. Rezistente mari lauztra si la actiunea agentilor atmosferici - indicatein regiuni cu climat umed

. Rezistente mecanice mai mari - avantajoase pentru trafic intens si greu

. Durabilitate - pentru autostrazi, la nivelul actual de traftc dinRomAnia, betonul de ciment necesita prima reparatie capitala dupaminim 25 am;

. Nu se deformeaza sub actiunea traficului greu ( nu se formeazafagase)

. Costuri scazute - costul total alocat (investitie si reparatii pe durata deexploatare) este mai scazut cu cel putin l5o/o din acelasi cost pentruimbracaminti din asfalt. In canl betonului de ciment cheltuielile dereparatii sunt mult mai scazute. Imbracamintile din beton de cimentreprezinta varianta economica pentru trafrc gr€u, cu viteze mari decirculatie.

Reparatiile suprafetelor de beton sau rosturilor degradate pot fi daterapid in exploatare;Drumurile si autostrazile din beton de ciment nu pun problemedeosebite legate de frecventa lucrarilor de intretinere si reparatii,circulatia in zonele degradate ( fisuri, crapaturi, decolmatare rosturiexfolierea suprafetei) fiind doar partial stanjenita in prima etapa.Rezistenta la agresivitatea mediului inconjurator - betonul de cimenteste practic insensibil la variatii mari de temperatura si la actiuneaapelor incarcate chimic, gazelor de esapament, solventilor,carburantilor etc.Securitate in trafic - vizibilitate net superioara noaptea a betonului de'ciment (culoare mai deschisa, in contrast cu zonele inconjuratoare) siaderenta mare a pneului ce asigura distante reduse de fr0nare, atdt larularea pe carosabil ud cdt si in conditii de inghet;Economie de carburant pentru transportatori cu pdna la 20Yo consumde carburant mai redus la transportul cu vehicule grele in caztlbetonului de ciment fata de asfalt.Economie de energie electrica la iluminatul public cu p0na la 20%consum mai redus in cazul betonului de ciment (datorita culorii maideschise ce reflecta lumina artificiala) fata de asfalt;Asigura protectia mediului inconjurator - betonul de ciment asigura obuna protectie a mediului la executie, reparatie (intretinere) c6t si inexploatare. Reducerea consumului de carburant la rulare are efectbenefi c asupra mediului inconjurator.Asigura protectia fonica - rularea pe imbracamintile din beton deciment modern executate se face silentios, zgomotul produs este redussi comparabil cu cel de pe imbracamintile rugoase de asfalt.

Dezavantaje ale imbracamintilor din beton de ciment

. Cheltuieli initiale de executie mari

. Existenta rosturilor transversale in imbracamintea rutiera din beton deciment deranjeaza prin disconfortul provoc at la traversare datoritacolmatarii necorespunzatoare, decolmatani sau tasarii inegale adalelor

. O.f..tiunile care pot apareain imbracamintea rutiera din beton deciment (executie, proiectare) se elimina greu si cu cheltuieliinsemnate.

. Se poate da in circulatie numai dupa ce betonul atesta rezistentemecanice corespunzatoare (3 -4 saptamAni);

. Telmologie de executie mai complexa, utilaje performante

. Nu se preteaza la ameliorari progresive, consolidari succesive

2. ALCATUIREA IMBRACAMINTILOR RUTIERE RIGIDE

Imbracamintile rutiere rigide spre deosebire de cele elastice au unmod diferit de preluare si transmitere a incarcarilor. In cazul acestaimbracamintea constituie elementul principal de rezistenta asigurandpreluarea incarcarilor din trafic. Imbracamintile rigide se realizema pe toatalatimea partii carosabile sub forma unor dale in grosime de 18-25 cm curosturi longitudinale intre benzi si rosturi transversale de contractie ladistanta de 4-6 m si rosturi de dilatatie la distanta de 100m.Materialele utilizate la afbricarea betonului rutier sunt :- bgregate- ciment- apa- adaosuri

Agregatele utilizate la executia stratului de unJra sunt in generalagregate concasate si nisip natural. In cazul platformelor, a drumurilorindustriale sau a aleilor se admite si pietris concasat. La executia stratului derezistenta se admite utilizarea pietrisurilor sortate sau concasate . Marimeamaxima a granulei va fi de ll2...l/3 din inaltimea dalei . In normativ se daulimite granulometrice pentru sorfuri 0-25, 0-3 l(40).Nisipul recomandat estenisipul de'rau.

Cimentul utilizat va fi fie un ciment special penffu drumuri produsin Romania conform STAS10092-78 , fie un ciment Portland cucaracteristici si compozitie specifica. Caracteristici : rezistenta mare laintindere, contractie redusa. Datorita faptului ca cimenturile cu rezistentefoarte mari au si contractii mari, se prefera cimenturi cu rezistente medii.Ca si compozitie mineralogica se prefera cimenturile cu un continut ridicatde silicat tricalcic C:S de min. 55o/o si feraluminat tetracalcic C+AF minimI8%. Se limiteazalamax. 60/o continutul de aluminat tricalcic ClA.In general se utilizeaza cimenturi portlandalitice cuprza lenta, constanta devolum corespunzatoare si finete de macinare limitata datorita pericolului de

fisurare pe care-l pezinta cimenturile prea fine. In Germania este limitat la400 Kg/m3 continutul de fractiuni sub 0,25 mm si ciment.

Aditivii utilizati sunt :- Plastifianti pe baza de lignosulfati in proportie de 0,5yo din masa

cimentului cu rol de imbunatatire a lucrabilitatii si crestere a timpuluide priza

- Superplastifianti pe baza de rasini sintetice cu rol tensioactiv inproportie de l-3% din masa cimentului cu proprietati de reducere adozajului de ciment, imbunatatirea lucrabilitatii, cresterea rezistenteimecanice si a rezistentei la inghet.

- Antrenori de aer , substante tenioactive care antreneaza microbule deaer marind lucrabilitatea si rezistenta la inghet. Au dezavantajul careduc rezistentele mecanice.

- Acceleratoi de piza in proportie de 2-3 %.In cantitati mari pot sporicontractiile.

Caracteristicil ale betonului proaspat :- lucrabilitate maxim 3- grad de compactare 1.15- 1,35- densitate aparenta :2400 +l 40kglm3- continut de aer oclus 3,5+l 0,5 o

Caracteristici ale betonului intarit :- rezistenta caractenstica la incovoiere pe prisme 150x150x 600: 3,5 -

5,0 Mpa- rezistenta caracteristica al compresiune pe cuburi cu latura de 141: 30-

45 Mpa- grad de gelivitate G100

In executie se va acorda o atentie deosebita realizaii corecte a rosturilor .Rosturile pot fi :- longitudinale sau transversale in functie de dispunereIn functie de rolul indeplinit :- rosturi de contact pe toata grosimea dalei separa betoane de varste diferite- rosturi de contractie la distanta de 4-6 m pe o grosime de minim 1/3 dingrosimea dalei obligatorii in toate cazurile,localizeaza si dirijeaza apaitiafisurilor in perioada de intarire a betonului- rosturi de dilatatie permit deplasarea in perioade de dilatatie , se realizeazala distante de 100 m pe toatagrosimea dalei.- rosturi de incovoiere

3. TIPURI SPECIALE DE IMBRACAMINTI RUTIERE RIGIDE

Betonul fiIlizat in mod curent la executia imbracamintilor rutiereprezinta unele inconveniente legate de o rezistenta redusa la intindere,contractii mari care provoaca fisurarea dalelelor.In vederea obtinerii unor imbracaminti rutiere performante se fac studii careau ca obiectiv :

- imbunatatirea calitatii betonului rutier legat de conditiile specifice deexecutie si exploatare

- crearea de noi tipuri de betoane de ciment- annarea imbracamintilor rutiereImbunatatirea performantelor betonului obisnuit se poate realizaprin :- ttilizarea unor cimenturi rezistente la inghet-dezghet si la variatii mari

de temperattra- folosirea cimenturilor speciale (expansive) pentru reducerea efectului

contractiei- uttlizarea aditivilor superplastifianti care maresc rezistenta si reduc

perioada de intarire a dalelor permitand darea in circulatie dupa 2-3zile

- utilizarea aditivilor antrenori de aer care maresc rezistenta la inghetdezghet si la actiunea agentilor chimiciutilizati la topirea ghetii sicombaterea poleiului

- folosirea revibrarii in perioada de priza- utilizarea cofrajelor glisanteNoile tipuri de betoane care se pot utiltza la executia imbracamintilorrutiere sunt :- betonul cu armare dispersa- betonul cu polimeriArmarea imbrucamintilor rigide permite reducerea distantei dintrerosfuri sau chiar eliminarea lor in cazvlutrhzat''i armarii continue sau apretensionarii.

5. Standarde de referinta pentru betoane si betoane rutiere

SREN 13877-l Structuri rutiere din beton . MaterialeSREN 13877-2 Structuri rutiere din beton . cerinte functionale

SREN 13 863 -l Determinarea grosimii dalei de betonSREN 13863-2 Determinarea aderentei intre straturiSREN 13036-l caracteristici ale suprafetei. Masurarea adancimiimacrotexturii suprafeteiSREN 12504-l Incercari pe beton in structuri . Carote

Seria SREN 12350 Incercari pe betonul proaspatSeria SREN l23g0Incercari pe betonul intarit

sR EN 934-2 Aditivi pentru beton . Definitii, conditii, conformitate,Seria SREN 480 Aditivi. Metode de incercare

SR EN 206-l Beton . Specificatie, performanta, productie si conformitate