V.3. PREPARAREA BETONULUI

V.3.1 Generaliti Dezvoltarea impetuoas, fr precedent, a construciilor n ultima perioad, a

impus cutarea unor noi tehnologii i n activitatea de preparare a betoanelor i mortarelor, ca i n majoritatea celorlalte activiti principale din antier.

ntr-o perioad foarte scurt s-au proiectat i fabricat n industrie, utilaje de nalt productivitate pentru toate etapele de preparare: centrale de preparare a betonului i mortarelor, de diverse capaciti, mijloace de transport pe distane lungi (autobetoniere, autoagitatoare) de mare capacitate, mijloace de transport pe distane scurte i de punere n oper (pompe i autopompe) de mare productivitate. Toate acestea, care reprezentau nouti sau chiar premiere pe antiere n urm cu puini ani, sunt n prezent mijloace de uz aproape general.

Betonierele i malaxoarele utilizate ca atare la prepararea betoanelor n antiere i mai gsesc loc doar la unele puncte de lucru cu volume mici de beton, izolate i prea deprtate de staiile centrale de beton, de la care transportul ar fi oneros. Autobasculantele au fost nlocuite n prezent, practic integral, cu autobetoniere i autoagitatoare, cu capaciti de 216 m3, majoritatea fiind cu capaciti ntre 7 i 10m3. n sfrit, mijloacele de transport la obiect: boburi, elevatoare, benzi transportoare, cu transbordri i productivitate foarte redus, au fost nlocuite n mare msur cu pompe i autopompe de beton.

Mulimea mijloacelor noi produse n ultimii ani lrgete foarte mult posibilitatea studierii de variante n organizarea ct mai avantajoas a tehnologiilor de preparare a betoanelor i mortarelor, de organizare a unor staii centrale de mare productivitate, inclusiv a lanului tehnologic complex de transport la antier i, n interiorul acestuia, la obiecte i locurile de punere n oper a betonului.

Prin procesul de preparare, trebuie s se asigure realizarea integral a condiiilor de calitate ale amestecului proaspt, i prin aceasta, obinerea proprietilor tehnice ale betonului ntrit.

Condiiile eseniale de calitate ale amestecului sunt ndeplinite dac: - materialele introduse n amestec sunt cele prevzute la stabilirea

compoziiei betonului; - dozarea materialelor este riguros efectuat; - tipul malaxorului i durata de amestecare au fost corect alese; - proprietile prevzute ale betonului proaspt sunt realizate. Pentru ca aceste condiii s fie ndeplinite, n unitile n care se prepar

betonul trebuie asigurate: - aprovizionarea cu materiale de calitatea cerut; - controlul calitii betonului preparat; - livrarea n timp util a betonului preparat. Aprovizionarea agregatelor se poate face: - direct din balastiere cu mijloace de transport auto sau pe calea ferat; - din cariere cu vagoane CF sau transport auto; - extrase din Dunre transportate cu lepuri. Livrarea cimentului se face n saci sau n vrac. Spaiile de depozitare se creeaz pe tipuri de cimenturi pentru asigurarea

gamei de tipuri de betoane necesare realizrii specificului investiiei n cauz, n magazii, silozuri de diferite capaciti (25500 t), buncre.

La transportul i depozitarea cimentului se va avea grij la: - asigurarea proteciei cimentului fa de umiditate (atmosferic, ploaie,

zpad); - aprovizionarea cu cantiti care vor fi consumate n cel mult o lun

pentru cimenturile active, i cel mult 3 luni pentru cimenturile obinuite; - mecanizarea complet a tuturor operaiilor de ncrcare-descrcare i

depozitare; - evitarea amestecrii sorturilor de ciment; - reducerea la minimum a pierderilor de ciment. Funcie de volumul de betoane i mortare necesare a fi preparate i de di-

namica lor se stabilete modul de preparare i anume: - manual, numai n cantiti mici (subzidiri locale, nodurile prefabricate .a.); - betoniere sau malaxoare la sol, pn la 5.000 m3/an; - staii de betoane, pn la 75.000 m3/an; - staii centralizate, ntre 75.000 i 200.000 m3/an; - fabrici de betoane, peste 200.000 m3/an.

V.3.2. Dozarea componenilor betonului

Dozarea materialelor const n msurarea cantitilor de materiale necesare obinerii unui volum stabilit, respectnd proporiile impuse prin reet.

Dozarea se poate realiza volumetric sau gravimetric.

V.3.2.1. Dozarea volumetric Se face prin msurarea cantitilor de materiale cu ajutorul unor recipiente

etane al cror volum este perfect msurat (recipiente gradate i marcate pe interior).

De regul dozatorul nu are capacitatea mai mare de limita manevrabilitii de ctre doi oameni (max. 50 kg.).

Dozare volumetric este admis numai pentru clase reduse (max. C10/12), deoarece erorile sunt relative mari.

De menionat c o interpretare corect este valabil pentru materiale perfect uscate. Prezena apei n masa unui material granular (n special cu finee ridicat), duce la nfoierea acestuia i la erori mari de interpretare, de aceea este necesar cunoaterea cantitii de ap din masa materialului, pentru a se face coreciile necesare.

V.3.2.2. Dozarea gravimetric Se face prin cntrirea materialelor, utilizndu-se recipiente de nmagazinare

specifici strii materialului i cntare adecvate.

Fig. V.16: nfoierea nisipului n funcie de umiditate

De regul, dozarea gravimetric se aplic materialelor solide, manipularea acestora realizndu-se hidraulic, pneumatic sau mecanic. De asemenea, cntarele moderne sunt semiautomatizate sau automatizate. Este o metod de precizie.

Abaterile admise la dozarea gravimetrica sunt: - agregate: 3%; - cimenturi: 3%; - ap: 3%; - adaosuri 5%; - aditivi 5%; V.3.3. Prepararea manual a betonului

Fr s fie deloc o metod modern, prepararea manual a betonului este

nc o realitate inevitabil n unele situaii cu totul izolate, n care operaiile de preparare sunt condiionate de:

- clasa betonului este mai mic sau egal cu C10/12; - volumul de beton care se prepar este mic sau foarte mic; - nu se justific economic organizarea unei staii mecanizate sau transportul

betonului de la o staie mecanizat. Amestecarea manual se face astfel: - se amenajeaz o platform tare i etan (balast compactat, plac de

beton, podin din cherestea sau n cel mai ru caz o platform bttorit din pmnt);

- se dozeaz componenii volumetric, msurndu-se cu cutii confecionate din scndur, cu volume corespunztoare cantitilor de ciment i agregate necesare volumului de beton dintr-un amestec;

- se atern componenii n straturi egale; - se amestec componenii fr ap, cu lopata de 2 - 3 ori tind"

materialele; - se continu amestecarea de 2 - 3 ori, adugndu-se apa treptat, pn ce

se obine o culoare uniform care indic o omogenitate satisfctoare. - este interzis rsturnarea direct cu lopata sau aruncarea materialelor cu

lopata deoarece se poate produce o segregare a acestora. Se prefer ca ordinea de aezare de jos n sus a straturilor s fie urmtoarea:

stratul de agregat grosier, o parte din agregatul fin, cimentul i apoi cealalt parte din agregatul fin.

Dar, oriunde exist posibilitatea instalrii unui malaxor mic, cu basculare manual, este bine ca prepararea manual a betonului s fie eliminat, chiar i pentru cantiti foarte mici.

V.3.4. Prepararea mecanic a betonului Etapele de preparare a betonului sunt urmtoarele: Dozarea agregatelor: se poate face volumetric pentru lucrri izolate cu volum

maxim de 500m3 i pentru elemente de beton i beton armat avnd clasa pn la C10/12. n alte situaii, dozarea agregatelor se face gravimetric.

Dozarea cimentului: se face volumetric; n cazul livrrii cimentului n saci, se permite ca acetia s constituie uniti de msur pentru dozare. arjele vor fi astfel

stabilite, nct s se foloseasc pe ct posibil un numr ntreg de saci, cntrindu-se eventual numai o mic cantitate suplimentar necesar pentru completare. Acest sistem se poate utiliza numai n staiile de betoane echipate cu betoniere cu ben.

Dozarea apei: se poate face cu recipiente gradate pentru lucrrile avnd volum redus de betoane, sau cu dozatoare automate sau cu contoare, abaterea maxim admis fiind de ,5%. n cazul defectrii acestora, dar numai pe un interval de max. 5 zile, precum i pentru lucrri de volum redus, dozarea se poate face cu recipiente gradate; cantitatea de ap corespunztoare unui amestec se corecteaz innd seama de umiditatea agregatelor, astfel nct s se respecte raportul A/C.

Dozarea aditivilor se face innd seama de prescripiile speciale cores-punztoare de realizat i de tipul de aditiv folosit.

n cazul n care se ntrerupe prepararea betonului mai mult de o or, este obligatoriu ca toba betonierei s fie splat cu jet puternic de ap.

Descrcarea betonului preparat din betonier se face ntr-un buncr metalic, de unde este preluat prin cdere liber n mijloacele de transport. Este bine ca durata de meninere a betonului n buncr s nu depeasc 15 minute.

Pentru lucrrile de volum foarte redus, betonul se poate descrca ntr-o cutie aezat la sol n faa betonierei, din care se ncarc apoi n mijloacele de transport locale (roabe, tomberoane, vagonete, dumpere).

Pentru omogenizarea unui material compozit, exist utilaje specifice denumite

malaxoare. Pentru amestecarea componenilor betonului, s-au proiectat maini speciale denumite generic betoniere.

V.3.4.1 Clasificri ale mainilor utilizate la amestecarea componenilor betonului

a) Dup metoda de amestecare: - maini cu amestecare prin cdere liber (gravitaionale); - maini cu amestecare forat; - maini vibratoare; - maini turbulente; - maini cu amestecare combinata. b) Dup continuitatea procesului de amestecare: - maini cu amestecare ciclic (periodic); - maini cu amestecare continu; Mainile cu amestecare ciclic realizeaz omogenizarea betonului respectnd

3 operaii distincte: - ncrcarea materialelor in cuva; - pornirea malaxrii componenilor; - descrcarea betonului amestecat. Mainile cu amestecare continu se caracterizeaz printr-un proces de

amestecare prin care malaxorul este aprovizionat n mod continuu cu toate materialele dozate concomitent cu descrcarea betonului preparat.

V.3.4.2. Maini ciclice gravitaionale Sunt construite avnd ca organ de lucru o tob metalic acionat de un

motor electric. Toba are diferite volume (ntre 50 i 4500 litri) i diferite forme. Fiecare din

aceste forme ofer diferite avantaje sau dezavantaje n ceea ce privete omogenitatea i tendina de segregare a betonului la descrcare. Tobele sunt prevzute la interior cu o serie de palete fixe montate solidar pe pereii interiori ai cuvelor i care au poziii caracteristice pentru funciunea de amestecare respectiv cea de descrcare a betonului amestecat.

n funcie de ciclul n care se afl procesul de amestecare tobele sunt nclinate spre vertical (pentru alimentare sau pentru amestecare) sau sunt nclinate n jos cu gura de descrcare pentru preluarea betonului preparat.

Fig. V.17: Operaiile de lucru ale unei maini de amestecare ciclic:

1-ncrcarea; 2-Amestecarea; 3-Descrcarea. Aceste maini realizeaz amestecarea prin ridicarea componenilor cu

ajutorul paletelor n procesul de rotire a cuvei la partea superioar a acesteia, dup care amestecul cade la partea inferioar a cuvei, ciclul relundu-se pn la omogenizarea necesar.

Principalele tipuri de maini gravitaionale ciclice sunt: - basculante, n form de par; - nebasculante cilindrice; - nebasculante reversibile; - basculante dublu tronconice. Mainile n form de par sau dublu tronconice confer cei mai buni

parametrii de omogenizare att la malaxare ct i la pstrarea acesteia pe durata descrcrii betonului preparat.

Mainile nebasculante creeaz omogenitatea dorit la amestecare dar favorizeaz segregarea betonului n momentul descrcrii.

V.3.4.3. Maini ciclice cu amestecare forat

Cuvele acestora nu sunt basculante putnd fi realizate cu ax vertical sau ax

orizontal. Exist diverse sisteme de palete att ca form dar i ca numr i aezare. Malaxoarele cu ax vertical se mpart n urmtoarele grupe principale, n

funcie de tipul paletelor, dispunerea lor i sensul de rotaie al acestora: - n contracurent;

- n echicurent; - planetare; - turbo-malaxoare; - turbo-planetare. Malaxoarele cu ax orizontal pot fi prevzute cu un arbore cu palete sau cu doi

arbori cu palete. Mainile cu amestecare forat efectueaz o malaxare mai accentuat dect

cele gravitaionale. Ele au viteze de amestecare mai mari, determin frecri mai accentuate ntre componeni, intensificnd procesele de hidratare-hidroliz i deci, obinerea unei viteze de ntrire mai mari.

V.3.4.4. Influena duratei de amestecare

Durata de amestecare reprezint intervalul de timp dintre introducerea

componenilor n cuva de amestecare i nceperea descrcrii amestecului. Durata optim se reflect n timpul minim de obinere a omogenitii

corespunztoare cerute. Mrirea duratei de amestecare conduce la sporirea gradului de omogenizare

i a rezistenelor medii a betoanelor, ns fr a se prelungi peste o limit care ar conduce la un consum inutil de energie.

Este necesar ca duratele de amestecare s se coreleze cu gradele de consisten sau lucrabilitate ale betoanelor, precum i cu eficiena economic a malaxoarelor.

Astfel, duratele nu vor scdea niciodat sub anumite limite ce nu asigur omogenizarea (30 secunde), dar nici nu vor depi limitele superioare (120 secunde).

Mainile gravitaionale sunt deosebit de eficiente pentru betoanele plastice i fluide, fiindu-le necesare circa 4060 secunde pentru betoane plastice fluide i ntre 90120 secunde pentru betoane vrtoase sau plastic-vrtoase.

Mainile cu amestecare forat sunt eficiente pentru betoane plastice, vrtoase i foarte vrtoase, fiindu-le necesare circa 4560 secunde pentru consistene plastice i circa 6090 secunde pentru cele vrtoase.

Alegerea mainilor de amestecare n ceea ce privete metoda de malaxare se adreseaz consistentei betonului preparat i direct granulozitii compoziiei.

Fig. V.18: Tipuri de malaxoare (betoniere)

a)- mecanice; b), c)- semiautomatizate.

V.3.5. Prepararea mecanizat a betonului n staii centrale

V.3.5.1. Caracteristici generale Prin preparare mecanizat nelegem efectuarea tuturor operaiilor necesare

obinerii betonului proaspt, utiliznd maini i utilaje adecvate. Pentru obinerea betonului n cantiti mari s-au proiectat instalaii specializate

organizate n diverse sisteme de preparare, dotate cu depozite pentru materiale (pentru minimum 8 ore), mijloace de dozare, malaxoare, mijloace de transport, etc.

n funcie de mrimea acestor instalaii, exist uniti pentru prepararea betonului, staii pentru prepararea betonului sau fabrici de betoane.

Unitatea de preparare a betonului reprezint ansamblul format din mijloacele care asigur rezerva de materiale pe o perioad de cteva ore (buncre de agregate i ciment, rezervoare de ap etc.), mijloacele de dozare, malaxorul, mijloacele care asigur transportul materialelor ntre acestea i sistemele de acionare.

Dou sau mai multe uniti de preparare, formeaz o staie de preparare a betonului, i deservete de obicei mai multe puncte de lucru ale aceluiai antier.

Fabrica de betoane este tot o staie de preparare, doar c aceasta livreaz la cerere betonul-marf, oricrui consumator. Se mai numete i staie centralizat de beton.

Instalaiile pot avea comenzi manuale, semiautomatizate sau complet automatizate.

Staiile automatizate confer o serie de avantaje, dintre care: - asigur o calitate superioar betonului prin precizia de dozare a

componenilor i respectarea duratei de amestecare; - are o productivitate crescut; - numrul necesar de operatori este redus; - permite schimbarea rapid a reetelor, dup cerinele consumatorilor etc. Sub aspectul duratei de funcionare pe acelai amplasament, unitile de

preparare a betonului pot avea un caracter temporar (de scurt, medie sau lung durat), i caracter permanent.

Din punct de vedere al fluxului tehnologic, prepararea betonului se poate face n uniti sau staii cu o treapt, sau cu dou trepte de ridicare a componenilor.

V.3.5.2. Staii pentru prepararea betonului cu o treapt de ridicare

Aceste staii sunt organizate sub forma unui turn care cuprinde distribuirea pe

4 niveluri a instalaiilor: I. nivelul buncrelor de depozitare conine depozitele tampon, create

astfel nct staia s lucreze 810 ore maxim, chiar dac nu se aprovizioneaz cu materie prim;

II. nivelul de dozare conine dozatoarele de materiale. Dozarea materialelor se face pentru fiecare material n parte cu dozator separat gravimetric.

III. nivelul de preparare/amestecare la acest nivel se produce amestecarea componenilor betonului. Staiile sunt prevzute cu minimum dou maini de amestecat (malaxoare) gravitaionale sau cu amestecare forat.

IV. nivelul de livrare de aici se livreaz betonul-marf ctre consumatori.

Fig. V.19: Schema tehnologic a unei staii de betoane cu o treapt de ridicare 1-conduct pentru transportul pneumatic al cimentului; 2-ciclon; 3 i 4-celule siloz pentru ciment;

5-band transportoare pentru agregate; 6-plnie; 710-buncre pentru agregate; 11-rezervor de ap; 12-dozator de ciment; 13-dozator cumulativ de agregate; 14-plnie; 15-conduct de ap;

16-dozator de ap; 17-vibrator; 18-main de amestecat; 19-buncr de livrare a betonului; 20-autoagitator; 21-band transportoare pentru beton; 22-structura construciei

Nb - nivelul buncrelor de materiale; Nd nivelul dozatoarelor; Nm nivelul malaxoarelor; NL nivelul de livrare al betonului.

Materialele componente ale betonului sunt ridicate la partea superioar a

turnului, n depozite, o singur dat. Cimentul se ridic n depozit cu ajutorul aerului comprimat, prin conducte circulnd o suspensie de ciment n aer. Agregatele sunt ncrcate n buncre cu ajutorul benzilor transportoare. Deplasarea materialelor pe fluxul tehnologic de preparare se face gravitaional.

Aceste staii sunt fie mecanizate complet fie semiautomatizate sau automatizate.

Avantaje - calitatea deosebit a betonului; - productivitate foarte mare (non-stop); - condiii de lucru foarte bune; - prepararea simultan a unor reete diferite.

Dezavantaje - necesit funcionarea n dou sau trei schimburi pentru a fi rentabil; - costuri mari de ntreinere; - investiie iniial mare; - montare i demontare greoaie de pe amplasament.

Staiile au caracter permanent sau de lung durat de funcionare pe acelai

amplasament. Cele cu caracter de lung durat au structura de rezisten metalic pentru a putea fi dezasamblat i mutat n alt loc, dup necesiti, dar cheltuielile cu demontarea i montarea sunt foarte mari.

Pentru a spori eficiena economic, este necesar ca aceste staii s fie utilizate intensiv, n 2 3 schimburi, la capacitatea proiectat, i s funcioneze un timp ct mai ndelungat pe acelai amplasament.

V.3.5.3. Staii pentru prepararea betonului cu dou trepte de ridicare

Se caracterizeaz prin aceea ca materialele componente ale betonului sunt

ridicate n fluxul tehnologic de preparare de dou ori. Agregatul este ridicat nti din depozitul centralizat n zona activ i de aici a doua oar dup ce a fost dozat, este ridicat, cu un schip de regul, spre malaxor. De asemenea cimentul este ridicat n depozit cu aer comprimat i apoi a doua oar spre malaxor, de regul cu un transportor cu nec.

Staia este organizat pe orizontal. Este complet mecanizat, foarte rar semi-automatizat i are n dotare un

singur malaxor gravitaional de capacitate medie. Staia prepar betoane de calitate bun i de clase medii. Este amenajat n aer liber, necesitnd un personal mai numeros. Avantaje

- prepar beton de calitate bun; - costuri de investiie mici; - montare i demontare uoar pe amplasament; - costuri de ntreinere avantajoase.

Dezavantaje - productivitate mai sczut; - condiii de lucru mai grele; - timpi mori n perioadele de revizie.

Fig. V.20: Schema tehnologic a unei staii de betoane cu dou trepte de ridicare: 1-conduct pentru ncrcarea celulei-siloz cu ciment; 2-celul-siloz de ciment; 3-transportor elicoidal (nec); 4-dozator de ciment;

5-mijloc de transport pentru agregate; 6-agregat n depozit; 7-perete despritor al sorturilor de agregat; 8-draglin; 9-cupa draglinei; 10-dozator de agregate; 11-cupa de ridicare a agregatului; 12-ghidaj pentru cup; 13-rezervor de ap; 14-dozator de ap; 15-main de amestecat (malaxor); 16-structur metalic; 17-mijloc de transport al betonului; ZA-zona activ a depozitului.

Fig. V.21: Staie de betoane cu dou trepte de ridicare.

V.3. PREPARAREA BETONULUIV.3.1 GeneralitiV.3.2. Dozarea componenilor betonuluiUV.3.2.1. Dozarea volumetricUV.3.2.2. Dozarea gravimetricV.3.3. Prepararea manual a betonuluiV.3.4. Prepararea mecanic a betonuluiUV.3.4.1 Clasificri ale mainilor utilizate la amestecarea componenilor betonuluiUV.3.4.2. Maini ciclice gravitaionaleUV.3.4.3. Maini ciclice cu amestecare foratUV.3.4.4. Influena duratei de amestecareV.3.5. Prepararea mecanizat a betonului n staii centraleUV.3.5.1. Caracteristici generaleUV.3.5.2. Staii pentru prepararea betonului cu o treapt de ridicareFig. V.19: Schema tehnologic a unei staii de betoane cu o treapt de ridicareAvantajeDezavantajeUV.3.5.3. Staii pentru prepararea betonului cu dou trepte de ridicareAvantajeDezavantaje