CAP. 1 PROPRIETĂŢI GENERALE ALE MATERIALELOR

1.1. Generalităţi Utilizarea materialelor se face pe baza unor proprietăţi fizice şi mecanice care le

fac apte pentru a fi puse în operă. Aceste proprietăţi se determină în laboratoare specializate, prin analize şi încercări, pe probe recoltate conform normativelor.

Prin analize se determină compoziţia chimică şi mineralogică a materialului.Încercările permit determinarea proprietăţilor fizice şi mecanice ale materialului

luat ca un întreg.Există două categorii principale de încercări:

încercări distructive, prin solicitări mecanice care distrug proba (epruveta), încercări nedistructive (care, deoarece nu distrug materialul, se pot face şi pe

materiale puse deja în lucrare, permiţând observarea construcţiilor în timp).Încercările se fac pe probe obţinute în condiţiile din standard. Unele probe sunt

sub formă de corpuri de probă (epruvete) de formă şi dimensiuni standardizate. Alte probe constau în cantitpţi de material care se aleg după diverse criterii (de exemplu: aggregate, var, etc.).

1.2. Proprietăţi fizice ale materialelor 1.2.1. Densitatea

Se determină prin metode adecvate fiecărui tip de material. Se poate discuta de: densitate absolută, densitate aparentă, densitate în grămadă (în vrac) şi densitate în stivă (mai ales pentru material lemnos).

Densitatea reprezintă masa unităţii de volum exprimată în kg/m3.Densitatea absolută:

în care: m – masa probei (kg), V – volumul absolut (fără goluri sau pori; m3).Cu cât este mai mare cu atât este de aşteptat ca rezistenţele mecanice să fie mai

ridicate.Densitatea aparentă:

în care: Va – volumul apparent al epruvetei (probei) incluzând volumul porilor şi al golurilor interioare.

Densitatea aparentă redusă indică bune proprietăţi fono şi termoizolante. Tot densitatea aparentă se foloseşte în calculul greutăţii construcţiilor.

Câteva valori ale acestor caracteristici sunt date în tabelul de mai jos (1.1).Tabelul nr. 1.1

Materialul [kg/m3] a [kg/m3]oţel 7800-7900 7800-7850granit 2700-2800 2600-2800cărămidă 2500-2800 1600-1800sticlă 2500-3000 1600-1800

vată minerală 2500-3000 200-400calcar 2400-2600 200-400beton greu 2400-2600 2000-2500beton uşor 2400-2600 500-1800

Densitatea în grămadă se determină pentru materiale granulare (de exemplu: nisip, pietriş, balast, …):

în care: Vg – volumul de material granular (incluzând şi golurile dintre granule).Densitatea în grămadă se poate exprima pentru starea afânată sau îndesată a

materialului.Densitatea în stivă se determină în special pentru lemn dar se poate utiliza şi

pentru prefabricate, cărămizi, etc.:

în care: Vs – volumul stivei.

1.2.2. Compactitatea Compactitatea carcterizează gradul de umplere cu material solid al unităţii de

volum de material poros. Se exprimă în procente. Pentru materiale compacte (ex. sticla) ea va fi 100%:

(%)

în care sau folosit notaţiile de mai sus.

1.2.3. Porozitatea şi volumul de goluri Porozitatea reprezintă, în procente, volumul total de pori şi goluri din unitatea de

volum de material poros (volum aparent). Se poate determina o porozitate totală:

Se poate determina şi o porozitate deschisă (spre exteriorul epruvetei) sau aparentă (Pa):

Porozitatea deschisă este legată de absorbţia de apă şi influenţează permeabilitatea şi rezistenţa la îngheţ-dezgheţ a materialului. Se determină prin saturarea cu apă a probei.

Porozitatea închisă (Pi)de determină prin diferenţă:

Pentru materialele granulare se determină volumul de goluri (volumul de spaţii libere dintre granule la unitatea de volum de material în grămadă – în stare afânată sau îndesată). Se obţine prin saturarea cu apă a materialului granular aflat într-un vas etalon.

1.2.4. Proprietăţi legate de contactul cu apa

Absorbţia de apă se determină prin saturarea cu apă a materialului şi este proprietatea materialului de a absorbi şi de a reţine apa. Se poate raporta apa absorbită la masa probei (absorbţie masică, Am) sau la volumul ei aparent (absorbţie volumică, Av).

în care: ms-masa probei saturate m-masa probei uscateCantitatea de apă pe care o conţine un material reprezintă umiditatea.Se poate

discuta de o umiditate relativă (Ur) şi de o umiditate absolută (Ua).

în care: mu-masa materialului cu umiditatea care trebuie determinată m-masa materialului uscat în etuvă până la masaă constantă (la 1050C).Stabilitatea la apă se studiază mai ales pentru materialele care lucrează în structuri

de rezistentă în stare saturată cu apă pe termen lung. Coeficientul de stabilitate la apă este K:

În care:Rs-rezistenţa la compresiune a materialului saturat cu apă Ru-rezistenţa la compresiune a materialului uscat.Permeabilitatea este proprietatea materialelor de a lăsa apa sub presiune să le

penetreze.Coeficientul de permeabilitate reprezintă cantitatea de apă care trece prin unitatea de suprafată şi de grosime a probei în unitatea de timp, la o diferenţă de presiune de o unitate (Kp):

în care: Q-cantitatea de apă penetrată prin probă, S-suprafaţa perpendiculară pe direcţia de penetrare a apei, t-timpul(durata probei), Δp-diferenţa de presiune, l-grosimea probei.Permeabilitatea este datorată în special porilor capilari şi depinde de distribuţia

lor.Există şi situaţia în care materiale au o bună impermeabilitate deoarece porii nu comunică între ei(de exemplu:betoane preparate cu aditivi antrenori de aer).

Pentru determinare se foloseşte un echipament numit permeametru.Se determină în special pentru betoane şi se exprimă prin următoarele

clase:P210,P4

10,P810,P12

10,etc.(2,4,8,12-presiuni în bari- sau atmosfere- la dare apa pătrunde în probă pe înălţimea de10 cm în cazul determinării conform normativului)

Rezistenţa la îngheţ-dezgheţ sau rezistenţa la gelivitate este proprietatea unui material saturat cu apă de a nu pierde din rezistenţa mecanică sau din masă o parte mai mare decăt cea admisă de normativ.

Pierderea de rezistentă se datorează creşterii de volum de circa 9% a apei care îngheaţă şi tensiunii induse în structura intimă a materialului.

Rezistenţă slabă la gelivitate (îngheţ-dezgheţ repetat) au materialele cu pori capilari deschişi.

Coeficientul de inmuiere la gelivitate este:

în care: Ru-rezistenţa la compresiune a probei martor uscate,

Rg-rezistenţa la compresiune a probei supuse la ingheţ-dezgheţ (la un număr de cicluri dorit).

Pentru beton această probă este foarte importantă.Probele se satureazăîn apă la 20+50C şi apoi se ţin 4 ore la congelator la –15- -200C (apoi ciclul se repetă de n ori),

Pentru beton se discută de clasele de gelivitate G50,G100,G150 (cifrele reprezintă numărul de cicluri de ingheţ-dezgheţ la dare a rezistat proba fără apierde mai mult de 25% din rezistenţa la compresiune faţă de martor sau peste 5% din masă,prin exfoliere).1.2.5. Proprietăţi termice ale materialelor

Încălzirea materialelor organice (polimeri) produce următoarele efecte:-înmuierea, între anumite limite de temperatură, ceea ce permite prelucrarea

acestor materiale(mase plastice),-descompunerea, cu degajare de gaze combustibile(ca H2,CH4,etc)(la anumite

temperaturi :autoaprinderea)Încălzirea materialelor anorganice produce efectele următoare:-mărirea porozităţii(disociere termică)-pierderea apei de cristalizare(de exemplu:ghips-ipsos)-reducerea porozităţii prin topire parţială: sub 8%-clincherizare, sub 2%-

vitrificare,-topirea parţială sau totală, în funcţie de temperatură şi materialNOTĂ. Se numesc materiale refractare acele materiale care se înmoaie şi se

deformează sub propria greutate la temperaturi peste 15800C-unele materialese exfoliază la temperaturi ridicate(beton,unele roci)-unele materiale se distrug prin şoc termic(variaţie bruscă de temperatură;de

exemplu:sticla)Refractaritatea este proprietatea materialelor de a rezista un timp îndelungat la

temperaturi ridicate.Din acest punct de vedere se poate prezenta următoarea clasificare:-materiale fuzibile-se înmoaie la temperaturi sub 13500C (de exemplu:cărămizile),-materiale greu fuzibile-se înmoaie între 1350-15800C,-materiale refractare-suportă temperaturi de peste 15800C (de exemplu:şamota)Rezistenţa la foc, la temperaturi de circa 10000C, face ca materialale să se

comporte ,ai bine sau mai rău la incendii.În funcţie de comportarea la foc avem:-materiale combustibile(polimerii),-materialegreu combustibile(lemnul impregnat cu substanţe ignufuge),-materiale necombustibile(nu ard dar se deformează prin pierderea rezistenţei

mecanice:oţel).

Conductivitatea termică este proprietatea materialelor de a permite trecerea căldurii prin masa lor atunci când între feţele elementului de construcţie există o diferenţă de temperatură.

Coeficientul de conductivitate termică redus dă unor materiale caracterul de materiale izolante(în principiu,materiale care au volum mare de pori şi densitate aparentă redusă).Deoarece apa are un coeficient de conductivitate termică mai ridicat decât aerul (de 25 de ori) rezultă că materialele umede sau saturate conduc mai bine căldura decât cele uscate (izolaţiile termice trebuie menţinute uscate).

Materiale cu conductivitate termică ridicată sunt metalele (oţel,aluminiu,cupru-în ordinea crescătoare a conductivităţii termice).

Dilatarea termică este creşterea dimensiunilor şi a volumului matrialului prin încălzire.Coeficientul de dilatare liniară (α) reprezintă alungirea (Δl) unităţii de lungime pentru o creştere a temperaturii cu un grad:

(grad-1)

în care: l0-lungimea la începutul încălziriiΔT-creşterea de temperatură.Similar se defineşte coeficientul de dilatare volumică(γ):

(grad-1)

Din punctul de vedere al dilatării termice există materiale izortope(se dilată la fel în toate direcţiile) şi materiale anizotrope.

Prin solicitări termice repetate materialul ppoate ceda prin oboseală termică.Pentru unele materiale fragile se pune problema rezistenţa la şoc termic

(sticlă,ceramică,roci monominerale-marmura),Rezistenţa la şoc termic este mare la materialele cu coeficienţi de dilatare reduşi şi

cu structură omogenă.1.3. Proprietăţi fizico-mecanice ale materialelor1.3.1.GeneralităţiRezistenţa mecanică a unui material este capacitatea acestuia de a rezista la

tensiunile interioare(eforturi) care apar în structură ca urmare a incărcărilor exterioare.Încărcările se fac distructiv sau nedistructiv, pe epruvete de formă şi dimensiuni

standardizate, cu maşini şi echipamente standardizate.Valorile rezistenţelor mai depind şi de viiteza de aplicare aînărcărilor(viteză mică-

încărcări statice, viteză mare-încărcări dinamice) şi de existenţa sau inexistenţa frecării între epruvetă şi platanele maşinii de încercări(presei).

Efortul unitar care apare ca urmare a aplicării încărcării exterioare este efort normal(σ) şi efort tangenţial(τ). În solicitările simple (compresiune,tracţiune) ele se determină prin raportul între forţa care acţionează (F) şi secţiunea iniţială a epruvetei(S0):

(N/mm2;daN/cm2;MPa)

cu relaţia de transformare :1N/mm2=1Mpa=10daN/cm2

1.3.2.Deformaţii mecaniceÎn urma solicitărilor mecanice materialele îşi modifică forma sau dimensiunile

(uneori,ambele) .Aceste modificări se numesc deformaţii mecanice. Se pot întâlni următoarele tipuri:

-deformaţii elastice,-deformaţii plastice,-deformaţii văscoase,-deformaţii mixte(elasto-plastice,etc).După mărimea deformaţiilor produse înaunte de rupere există:-materiale tenace-cu deformaţii plastice mari înainte de

rupere(cupru,aluminiu,oţeluri de mică rezistenţă,etc),-materiale fragile-cu deformaţii foarte mici înainte de rupere(fonta,oţelurile de

mare rezistenţă,sticla,piatra,betonul.etc).NOTĂ. Unele materiale poroase sunt influenţate de umiditatea şi pot suferi

deformaţii de contracţie-umflare. Contracţiile se produc la uscarea materialului şi dau întinderi în structura materialului. Umflările se produc prin creştere umidităţii şi dau compresiuni în structura materialului.

Deformaţiile materialului prin contracţioe-umflare se exprimă în mm/m.Exemple de materiale care suferă asemenea deformaţii: lemnul.betonul.etc.Deformaţia elastică este reversibilă şi dispare la încetarea acţiunii forţei

exterioare.Deformaţia plastică este ireversibilă deoarece în structura materialului se produc

ruperi ale legăturilor chimice şi modificări ale ordinii particulelor constituente.In practică orice deformaţie elastică este însoţită de o minimă deformaţie plastică.

Limita de elasticitate este solicitrea până la care deformaţia elastică predomină iar cea plastică este foarte redusă şi în limite acceptate(la metale, de exemplu 0,01% din deformaţia totală).

În procesul de deformaţie elastică se au în vedere:-alungirea specifică longitudinală (sau scurtarea specifică (la compresiune)):

în care: Δl-alungirea, l0-lungimea iniţială.-contracţia specifică transversală (sau dilatarea):

in care: Δb-îngustarea secţiunii, b0-lăţimea iniţială a secţiunii.-modulul de elasticitate(YOUNG):

in care: σe-efort uniotar la limita de plasticitate (E=efortul necesar producerii unei deformaţii longitudinale unitare)Relaţia σ =E*ε este numită legea lui HOOKE.-modulul de elasticitate transversal:

Fig.1.1in care: τ-efort unitar tangenţial, φ-deformaţie unghiulară specifică(variaţia unghiului de 900 din structură).-coeficientul lui POISSON (sau coeficientul de contracţie):

După valorile constantelor elastice E, G, μ, măsurate pe diferite direcţii materialele se pot împărţi în:

-materiale anizotrope- se comportă diferit pe diferite direcţii (au stratificaţe, inele, fibre; de exemplu: rocile sedimentare, lemnul),

-materiale izotrope- au o comportare elastică identică pe toate direcţiile (structură amorfă sau cristalină foarte fină; de exemplu:oţelul, sticla, cuprul, cauciucul,etc).

Deformaţiile plastice apar la solicitări care duc la depăşirea limitei de elastiocitate (proporţionalitate). Sunt deformaţii permanente, care rămân şi după încetarea acţiunilor exterioare şi se datorează ruperii interne şi repoziţionării particulelor materialului. Trebuie remarcat că schimbarea de formă nu duce la distrugerea materialului.

Se defineşte fluajul ca o deformaţie plastică produsă fără depăşirea limitei de elasticitate dar sub acţiune de lungă durată. Pentru beton , deformarea sub propria greutate în timp îndelungat se numeşte curgere lentă.

Deformaţiile vâscoase se mai numesc şi deformaţii de curgere şi sunt specifice corpurilor vâscoese, cu structură amorfă ( de exemplu: bitumul la anumite temperaturi, înainte de topire, în butoaie de carton, mortar sau beton proaspăt,etc).

Curbe caracteristice efort-deformaţieÎn mod tradiţional, comportarea materialelor la solicitări mecanice se studiază cu

ajutorul diagramei efort-deformaţie (σ-ε) la solicitarea de întindere (mai rar compresiune).

Pentru materialele tenace diagrama ar putea avea aspectele următoare:

Trebuie precizat că modul de rupere al aceluiaşi material se poate schimba în funcţie de viteza de încărcare a probei (epruvetei) şi de tempperatură.

In figura 1.2 se pot observa fazele comportării materialului pe durata încărcării (la întindere):

-punctul 1- σp –limita de proporţionalitate (E variază cu 5%),-punctul 2- σe –limita de elasticitate (deformaţie plastică de 0,01% din deformaţia

maximă-σ0,01),-punctul 3- σc –limita de curgere (se produc deformări neproporţionale de 0,02%),-între punctele 3 şi 3 ́′ se produce curgerea la efort constant iar din punctul 3 ́′

începe ecruisarea (o nouă aşezare a structurii care permite creşterea efortului unitar până la valoarea maximă σmax – punctul 4),

-punctul 5-σr – reprezintă efortul convenţial de rupere ( el este sub valoarea σmax doar pentru că raportarea se face la secţiunea iniţială a epruvetei) ; în mod real ruperii iî corespunde punctul 5 ́′.

1.3.3.Încercări mecanice distructiveÎncercările mecanice distructive sunt cele care se încheie cu distrugerea epruvetei.

În funcţie de viteza de încărcare ele pot fi statice sau dinamice (vitezele sunt trecute în normativele pentru fiecare material). În probele unice, încărcarea se aplică de la valoarea

zero la cea de rupere iar în alte cazuri ea se aplică sub forma unor cicluri de încărcare-descărcare care merg până la valori inferioare încărcării care ar putea rupe în mod direct proba (se numesc încărcări ciclice şi au rolul de a permite constatarea comportării materialului la oboseală mecanică).

Rezistenţa la compresiune staticăSe realizează la presă, prin aplicarea uniformă a forţei (F) până la ruperea

epruvetei cu secţiunea iniţială S0 :

(daN/cm2 ;N/mm2=MPa)

Rezistenţa la intindere staticăSe aplică o întindere axială (F) la maşina universală de încercare (presă) până la

ruperea epruvetei (secţiunea S0):

Rezistenţa la încovoiere staticăEpruveta se poziţionează orizontal, pe două reazeme şi este încărcată

perpendicular pe axa longitudinală.

Fig 1.5M-momentw-modul de rezistenţă

În cazul betonului se poate determina rezistenţa la întindere prin incovoiere descrisă mai sus (relaţia este empirică-experimentală):

Duritatea se determină prin aplicarea unei forţe constante F usupra unei bile (BRINELL) ,piramide (VICKERS) sau asupra unui con (ROCKWELL) din material foarte dur (oţel, diamant) în contact cu faţa materialului de studuiat (pregătită prin polizare).

Duritatea este raportul între forţa aplicată F şi suprafaţa interioară a amprentei lăsată pe material(Ab).

De exemplu , duritatea Brinell se determină cu relaţia:

în care: Ab-aria calotei sferice, D-diametrul bilei, d-diametrul amprentei (d≤D).Duritatea se poate exprima şi prin scara convenţională MOHS elaborată pe

principiul zgîrierii:INDICE MOHS MATERIAL

1 Talc,cretă2 Ghips 3 Calcit ,anhidrit4 Fier 5 Apatit ,fier 6 Ortoclar ,sticla7 Cuarţ 8 Topaz 9 Comud 10 Diamant

Se mai pot cita şi metode de determinare a densităţii după POLDY şi după SHORE.

Rezistenţa la compresiune dinamică (prin şoc)Pentru determinarea acestei caracteristici a materialelor de construcţie se lasă să

cadă asupra epruvetei –E(cub,cilindru,placă) o greutate de la înălţimea h.

Fig 1.6Rezistenţa la compresiune prin şoc este dată de raportul între lucrul mecanic

excitat de greutatea G (prin căderi repetate până la distrugerea probei ) şi volumul epruvetei (V):

Rezistenţa la încovoiere prin şoc (rezilienţă)Asupra unei epruvete (E) paralelipipedice (pe care s-a practicat o slăbire de

secţiune în formă de V sau U) se lasă să cadă un pendul greu.Rezistenţa (Kh) este raportul intre lucrul mecanic efectuat de pendulul (ciocanul)

de greutate G pentru a rupe epruveta cu secţiunea A.

Fig 1.7

Aplicarea loviturii se face pe faţa epruvetei opusă zonei preludrate.Încercări cu caracter ciclicCea mai reprezentativă incercare din această categorie este rezistenţa la oboseală.Proba (epruveta ) supusă la această încercare este încărcată şi descărcată ciclic,

după o lege bine definită (de obicei sinusoidală; pot fi şi cicluri oscilante, pulsatoriisau

alternante). Un exemplu practic de solicitare la oboseală este modul în care sunt solicitate grinzile unui pod, structura unei maşini unelte,etc.

Sub scţiunea solicitărilor ciclice în structura materialului apar transformări lente şi continui.La anumite materiale (de exemplu betonul ) se dezvoltă şi se extinde treptat un sistem de microfisuri. În timp rezistenţa materialului scade, ajungându-se în anumite limite ale solicitărilor, chiar la ruperea epruvetei sau a elementului de construcţie studiat (se pot studia prefabricate sub formă de grinzi, plăci,etc).

Ruperea prin oboseală se produce la eforturi mai mari decât cele corespunzătoare incercărilor distructive statice, uneori chiar sub limita de elasticitate şi fără deformaţii plastice.

Numărul de cicluri pe care îl poate suporta materialul până la cedare se defineşte ca anduranţă.

Există totuşi un efort limită ( σl ) sub a cărei valoare, oricâte cicluri s-ar produce, materialul nu mai cedează prin oboseală.

Rezistenţa la uzură este o altă proprietate a materialelor (de exemplu: pardoseli, drumuri) care se determină printr-o încercare cu caracter ciclic.

Epruveta este apăsată cu o forţă standard pe un disc metalic în rotaţie. Pe disc se presară material abraziv (de exemplu nisip silicios) şi se execută un număr standardizat de rotaţii (cicluri) în funcţie de material.

Se apreciază rezistenţa la uzură cu relaţia:

în care: m-pierderea de masă a probei (kg), A-suprafaţa supusă uzurii (în contact cu discul; m2).1.3.4 Încercări nedistructive ale materialeloraceste încercări permit apreciarea proprietăţilor fizico-mecanice ale materialelor

fără distrugerea epruvetelor sau a elementelor de construcţie studiate. Din acest motiv se pot utiliza şi pe construcţii aflate în exploatare.

Totuşi ele sunt considerate metode orientative, de control preliominar sau pentru urmărirea în timp a construcţiilor.

Se aplică mai multe categorii de încercări nedistructive:a) incercări mecanice,b) incercări acustice,c) incercări atomice,d) incercări electrice şi electronice.a) Metodele mecanice de încercarese bazează pe interdependenţa întrew

rezistenţa mecanică şi duritate. Se folosesc două metode mecanice: metoda amprentei (asemănătoare metodei de la determinarea durităţii) şi metoda reculului (un berbec metalic proiectat cu o forţă dată pe suprafaţa materialului suferă un recul, în funcţie de duritatea şi rezistenţa mecanică a materialului). În ambele cazuri aparatele folosite se numesc sclerometre. În funcţie de amprenta lăsată pe faţa materialului sau de reculul măsurat se citeşte rezistenţa mecanică din nişte diagrame de etalonare (sau se poate calcula).

b) Metoda acustică constă în străbaterea epruvetei de către un impuls ultrasonor şi măsurarea vitezei acestuia în material. În funcţie de această viteză se poate aprecia rezistenţa mecanică (material compact-viteză mare-rezistenţă

mecanică ridicată; există curbe de etalonare sau tabele de relaţie rezistenţă-viteză a ultrasunetelor în material).

Viteza sunetului în aer este de 340 m/s iar în diverse materiale solide ea este cu atât mai mare cu cât rezistenţa este mai mare, putând ajunge la 5000m/s.c)Metoda atomică constă în utilizarea unui fascicul de radiaţii γ,x sau neutroni rapizi. Aceste radiaţii interacţionează cu atomii materialului (asemănător cu radiografiile medicale). Se pot determina următoarele caracteristici: densitatea, umiditatea, mărimea defectelor de material, poziţia armăturilor în beton, dozajul de bitum în betonul asfaltic, etc.c) Metodele electrice sau electronice permit determinărio ale eforturilor şi

deformaţiilor, modulilor de elasticitate, diametrului şi poziţiei armăturilor în beton, etc.

De exemplu, eforturile şi deformaţiilor pot fi studiate cu mărci tensometrice a căror rezistenţă electrică variază cu alungirea sau comprimarea. Curentul care trece prin mărcile tensometrice variază şi este măsurat cu nişte aparate electronice numite punţi tensometrice.Pentru alte caracteristici metodele variază de la un tip de material la altul.

CAP. 2 PIATRA DE CONSTRUCŢII

I.Noţiuni generale. Tipuri de rociI.1 MineraleleMineralele sunt substanţe naturale, în general solide, omogene din punct de

vedere fizico-chimic, care se formează în interiorul sau la suprafaţa scoarţei terestre.În natură mineralele apar cu structură:- cristalină (particulele constituiente sunt aranjate conform unor reguli de

simetrie);- amorfă (particulele constituienta sunt dispuse dezordonat).Mineralele principale care intră în componenţa rocilor sunt: cuarţul (SiO2),

feldspaţii, micele, silicaţii feromagnezieni, calcitul, magnezitul, dolomitul, ghipsulI.2.RocileRocile sunt asociaţii de minerale şi constituie scoarţa terestră.

II.ClasificareSe pot clasifica după:

a) geneză: - roci magmatice sau eruptive;- roci sedimentare;- roci metamorfice;

b) structură: - holocristalină (complet cristalizate);- hemicristalină (parţial cristalizate şi amorfe);- amorfă (minerale amorfe);

c) textură (modul de aranjare în spaţiu): - neorientată (masivă);- stratificată (straturile fiind alcătuite din aceleaşi minerale);- şistoasă (straturi din minerale diferite).

a1) Roci magmatice. S-au format în urma solidificării magmei. Funcţie de adâncimea la care s-a produs solidificarea magmei, aceste roci se clasifică astfel:

- roci intrusive (de adâncime). Datorită solidificării lente a magmei se caracterizează printr-o structură holocristalină formată din cristale mari şi textură masivă neorientată. Din această grupă fac parte: granitele, granodioritele, sienitele, dieritele, gabrourile.

- roci filoniene (de mică adâncime). Au luat naştere prin răcirea mai puţin uniformă a magmei în apropierea suprafeţei litosferei. Din această cauză sunt alcătuite din amestecuri de cristale de diferite mărimi. Reprezentativ pentru aceste roci este porfirul.

- roci efuzive (de suprafaţă). Din cauza vitezei de răcire mari a magmei se caracterizează printr-o structură hemicristalină (parţial cristalizate şi amorfe) sau numai prin structură amorfă. Principalele roci efuzive sunt: riolitele, dacitele, andezitele, bazaltele.

În timpul erupţiei vulcanilor datorită răcirii bruşte a lavei şi a degajării de gaze şi vapori se formează roci cu structură vitroasă şi foarte poroasă, cum sunt: lavele vulcanice, piatra ponce, cenuşele şi tufele vulcanice. Aceste roci se utilizează ca materiale de izolare termică, ca agregate uşoare sau ca adaosuri hidraulice.

a2) Roci sedimentare. După geneză se împart în:- roci detritice. Sunt formate prin depunerea materialului rezultat în urma

dezagregării şi alterării altor roci preexistente. Sub acţiunea unor agenţi fizici (variaţii de temperatură, vânt, îngheţ), chimici şi biologici rocile preexistente se fisurează şi se sfărâmă. Bucăţile de rocă astfel rezultate pot fi transportate şi sedimentate în timpul transportului. În acest mod se formează depozite de granule necimentate între ele rezultând roci sedimentare necimentate: grohotişuri (granule cu muchii vii); prundişuri (granule cu muchii rotunjite); nisipuri (granule cu diametrul sub 8mm); prafuri (granule cu diametrul sub 0.05mm); argile (roci obţinute din degradarea feldspaţiilor).

Prin golurile depozitelor de granule pot să pătrundă ape cu diverse substanţe dizolvate

sau în suspensie, care să precipite în goluri şi să lege granulele, să le cimenteze,

rezultând roci sedimentate cimentate:

breciile (din cimentarea grohotişurilor), pot fi utilizate ca piatră de ornament;

conglomeratele (din cimentarea prundişurilor); gresiile (cimentarea nisipurilor), folosite ca piatră spartă, plăci pentru

pavarea construcţiilor, pavaje; loessul (din cimentarea malurilor, prafurilor).

- roci de precipitaţie. S-au format prin cristalizări şi depuneri de soluţii saturate. Au compoziţie mineralogică simplă, predominant dintr-un mineral. Tipuri: ghips, folosit pentru fabricarea ipsosului sau ca adaos la cimentul

Portland;

anhidrit (cristalizări din bazine marine în urma evaporării apei), folosit pentru fabricarea cimentului;

calcare, folosite pentru fabricarea varului, cimentului, ca piatră de construcţii, placări, împietruiri, ca agregate;

travertin, folosit ca plăci pentru placări exterioare şi interioare; dolomit, folosit ca agregat pentru fabricarea produselor refractare; magnezit, folosit la fabricarea produselor refractare.

- roci organogene. Sunt rezultate în urma depunerilor organice (vegetale, animale). Rocile organogene sunt: calcare cochilifere, se folosesc ca agregate uşoare pentru lucrări de ......; diatomitul, folosit ca adaos hidraulic la prepararea lianţilor; tripoli, ca adaosuri hidraulice la prepararea lianţilor şi la fabricarea

materialelor izolatoare.a3) Roci metamorfice rezultă prin transformarea rocilor sedimentare şi magmatice

(eruptive) care la un moment dat se află în condiţii cu totul deosebite celor în care s-au format. Textura rocilor este şistoasă. Principalele roci metamorfice sunt:

- gnaisurile (formate prin metamorfozarea rocilor eruptive), sunt utilizate la placări de ziduri....., la pavaje, ca agregate;

- cuarţite (formate prin metamorfozarea gresiilor), folosite la fabricarea produselor refractare;

- marmuri (prin metamorfozarea calcarelor), folosite la placări interioare şi exterioare, scări, pardoseli, mozaic etc.;

- ardeziile (formate prin metamorfozarea argilei), folosite pentru acoperişuri.

III.Extragerea pietrei naturaleProcedeele de extragere depind de: natura rocii, forma zăcământului, modul de

utilizare.După formă se împart în:- masive (roci eruptive, metamorfice şi sedimentare); extragerea se face

manual, pentru roci stratificate, mecanic sau cu explozibil;- depozite granulare(balastiere), extragerea se face cu excavatoare sau

hidromecanizat.Piatra extrasă din carieră poate fi folosită în construcţii sub formă brută sau după

prelucrare.

IV.Materiale de construcţii din piatră naturalăPiatra naturală are o largă utilizare în construcţii folosindu-se ca agregate pentru

obţinerea mortarelor şi betoanelor, ca matrial de zidărie la lucrări de finisaje interioare şi exterioare, la lucrări de drumuri, căi ferate, etc. Pentru umpluturi (prismuri descărcătoare), pentru paturi de fundare, pentru filtre.

După modul de exploatare materialele din piatră naturală se împart în două mari grupe:a) produse de balastieră. Se extrag din depozite naturale de roci sedimentare necimentate. Se prezintă sub formă de granule de diferite marimi care se folosesc ca atare sau după o prealabilă sortare pe fracţiuni şi spălare.

În mod curent produsele de balastieră sunt denumite agregate naturale grele, având densitatea în grămadă în stare afânată şi uscată la minim 1200kg/m3.

În funcţie de mărimea granulelor se clasifică în:- nisip – compus din granule 0/8mm; (nisip fin: 0/1mm, nisip mijlociu: 1/2mm,

nisip grăunţos: 2/4mm; 4/8mm), se utilizează la prepararea betoanelor şi mortarelor, ca strat filtrant etc.;

- pietriş – compus din granule 8/63mm; poate fi sortat în sorturi: 8/16; 16/31,5; 31,5/63mm; se utilizează la prepararea betoanelor şi mortarelor, la lucrări de drumuri;

- bolovani – compus din granule 63/160mm;- balast – în sorturile 1/31; 0/63mm, folosit la betoane de clase inferioare.

b) produse de carierăDin categoria produselor de carieră fac parte:- piatra brută – se foloseşte sub formă de bucăţi aşa cum rezultă din

exploatarea carierelor; se foloseşte la executarea zidăriilor, zidurilor de sprijin, fundaţiilor;

- piatra prelucrată: moloane – blocuri prelucrate pe feţele văzute, folosite pentru zidărie; piatră de talil – blocuri de formă regulată cu toate feţele prelucrate; se

utilizează pentru zidării monumentale; plăci de piatră – utilizate la pardoseli şi placaje; detalii de arhitectură – blocuri pentru socluri, trepte, scări; pietre destinate îmbrăcăminţilor şi încadrărilor rutiere: pavele, calupuri,

benduri;- piatra spartă: este agregat natural sfărâmat artificial; se obţine prin concasarea

rocilor; în funcţie de mărimea granulelor deosebim: filer – mărime maxim 0,09 mm, folosit pentru masticuri, betoane asfaltice; nisip de concasare - mărime maxim 8 mm, folosit pentru betoane

asfaltice, lucrări de drumuri; savură (0/8 mm) – pentru lucrări de drumuri; split (8/40 mm) – pentru lucrări de drumuri; criblură (4/40 mm) – rezultată din dubla concasare a rocilor; se livrează în

patru sorturi: 4/8 mm, 8/16 mm, 16/25 mm, 25/40 mm; se foloseşte pentru betoane asfaltice, lucrări de drumuri;

piatra spartă – 25/40 mm, 40/63 mm, 63/90 mm; se foloseşte pentru betoane asfaltice, lucrări de drumuri, pentru paturi de fundaţie şi prismuri descărcătoare;

piatra de mozaic (0/31,5 mm).V. Condiţii de calitate impuse pietrei de construcţiiRocile din care provin şi se extrag materialele de construcţie trebuie să satisfacă

următoarele caracteristici:- să prezinte structură uniformă şi compactă (examinare petrografică conform

normativului SR EN 12407-2002);- să fie omogene din punct de vedere al compoziţiei mineralogice, să nu

prezinte tendinţe de alterare chimică sau degradare (examinare petrografică conform normativului SR EN 12407-2002);

- să aibă absorbţie de apă redusă; să aibă capacitate de prelucrare uşoară;- să aibă rezistenţă la uzură mare şi uniformă în toată structura.La piatra naturală se determină următoarele caracteristici:- densitatea, densitatea aparentă, compactitatea, porozitatea (conform SR EN

1936/2000);- absorbţia de apă (conform SR EN 1925/2000);- rezistenţa la compresiune şi rezistenţa la strivire (conform SR EN 1926/2000);- rezistenţa la gelivitate (conform SR EN 12371/2002).

CAP. 4 AGREGATE PENTRU BETOANE ŞI MORTARE

4.1 GENERALITĂŢIAgregatele sunt materiale granulare provenite din sfărâmarea naturală sau

artificială a rocilor sau obţinute prin alte procedee. Ele se utilizează la prepararea mortarelor şi betoanelor precum şi la alte lucrări de construcţii.

Principalul act normative referitor la aggregate este SR EN 13242-2003. La acesta se adaugă normativele din seriile EN 932, EN 933, EN 1097, EN 1367 şi EN 1744.

Agregatele trebuie să provină din roci stabile, adică nealterabile la aer, apă, radiaţie solară sau îngheţ. Nu se admit ca aggregate în mortare şi betoane materialele provenite din roci feldspatice sau şistoase.

Agregatele trebuie să fie inerte şi să nu conducă la efecte dăunătoare asupra liantului folosit la prepararea mortarelor şi betoanelor.

4.2 CLASIFICAREA AGREGATELORExistă mai multe criterii de clasificare:

a) În funcţie de mărimea granulelor:-provenite din sfărâmarea naturală a rocilor (agregate de balastieră):

Nisip 0-8 mm Pietriş 8-63 mm Piatră mare 63-125 mm Ballast (amestec natural) 0-31,5 sau 0-63 mm

- provenite din sfărâmarea artificială a rocilor: Filer 0-0,125 mm şi nisip de concasare 0-8 mm Piatră spartă 8-63 mm Piatră spartă mare 63-125 mm

b) În funcţie de natura lor avem:- agregate minerale- agregate organice

c) În funcţie de provenienţă există:- agregate naturale (cele de mai sus)- agregate artificiale (obţinute prin tehnologii industriale)

d) În funcţie de densitatea în grămadă în stare afânată şi uscată există:- agregate uşoare - g1200 kg/m3 (proiect EN 13055)- agregate grele - g1200 kg/m3

e) În funcţie de forma granulelor:- agregate poliedrice (de balastieră, de concasare – mai ales cele dublu concasate)- agregate lamelare (de balastieră şi uneori de concasare)- agregate aciculare (de concasare; nu sunt utilizabile în mortare şi betoane de

ciment)f) În funcţie de compoziţia granulometrică se pot utiliza două tipuri de agregate:

- cu granulozitate continuă (comţin toate clasele de granulozitate sau sorturile – - după denumirea mai veche)- cu granulozitate discontinuă (nu conţin toate clasele de granulozitate până la granula maximă a agregatului folosit)

4.3 CARACTERISTICI GEOMETRICESe numeşte sortare trecerea agregatelor printr-un set de site (ciururi) standardizate

(vezi şi EN 933-2/98). Se numeşte clasă de granulozitate (sau granulară) agregatul care rămâne între două site consecutive din seria standardizată. Se poate nota cu d/D (d – cea mai mică dimensiune a ochiurilor sitei - inferioare; D – cea mai mare dimensiune a ochiurilor sitei - superioare). Se numeşte subdimensiune materialul care trece prin sita minimă şi supradimensiune materialul care rămâne pe sita maximă dintre cele utilizate pentru descrierea granulozităţii agregatului.

Exiată trei posibile combinaţii de site (cu ochiuri pătrate): seria de bază: 0; 1; 2; 4; 8; 16; 31,5 (32); 63 mm seria de bază + seria 1: 0; 1; 2; 4; 5,6 (5); 8; 11,2 (11); 16; 22,4; 31,5; 45; 56; 63;

90 mm seria de bază + seria 2: 0; 1; 2; 4; 6,3 (6); 8; 10; 12,5 (12); 14; 16; 20; 31,5; 40;

63; 80 mm.Determinarea granulozitpţii (claselor de granulozitate d/D) se face conform EN

933-1/97. Granulometria trebuie să respecte condiţiile din tabelul 2 din SR EN 13242/2003. Conform acestui tabel se definesc categoriile de agregate (notate G): GG (agregat grosier), GF (agregat fin) şi GA (agregat amestec).

În tabelele 3 şi 4 din acest normative sunt definite categoriile de toleranţe pentru sortarea agregatelor grosiere (cu D/d 2) – GTG, a celor fine – GTF şi a agregatelor amestec – GTA.

Forma agregatelorSe studiază prin indicele de aplatizare (conform EN 933-3/97). Agregatele se trec

prin grătare standardizate şi rezultă % de treceri. Se utilizează mai ales pentru aggregate grosiere.

Indicele de aplatizare (între 20% şi 50%) este exprimat conform tabelului 5 din normative şi este notat FL 20; FL 35; FL 50; FLDECLARAT sau FLNR (când nu se solicită).

Se poate solicita şi indicele de formă (conform EN 933-4/99). Se exprimă conform tabelului 6 din normative şi se notează SL (SL20, SL40, SL55, SLDECLARAT, SLNR).

Procentul de particule sfărâmate sau sparte din totalul particulelor rotunjite din agregatele grosiere se determină conform EN 933-5/98. Se notează – conform tabelului 7 din normative – cu litera C şi există următoarele categorii: C90/3, C50/10, C50/30, … etc.

Tabelul 7 – SR EN 13242/2003

Fracţiunea de masă de particule sfărâmate sau

zdrobite (%)

Fracţiunea de masă de particule total rotunjite (%)

Categoria (C)

90-100 0-3 C90/3

50-100 0-10 C50/10

50-100 0-30 C50/30

- 0-50 CNR/50

- 0-70 CNR/70

Valoarea declarată Valoarea declarată CDECLARAT

Nu se solicită Nu se solicită CNR

Conţinutul de părţi fine pentru agregatul grosier, fin sau mixt (categoria este notată cu f, conform tabelului 8 din normative; de exemplu: f2, f4, fDECLARAT, fNR când nu se solicită.

La cerere se pot studia eventualele efecte negative ale părţilor fine (mai ales dacă ele reprezintă peste 3% din masă).

4.4 CARACTERISTICI FIZICERezistenţa la fragmentare a agregatului grosier se determină prin coeficientul LOS

ANGELES (conform EN 1097-2/98). În funcţie de coeficienţii L.A. agregatele se impart în categorii conform cu tabelul 9 din normative. De exemplu: LA20, LA25, LA30, LA35, LA40, LA50, LA60, LADECLARAT, LANR (nu se solicită). Proba LA se realizează prin uzura agregatelor într-un tambur rotitor, în preyenţa a 11 bile din oţel. Urmează cernerea.

Rezistenţa la fragmentare se poate determina şi cu metoda prin impact (un ciocan cade de la o înălţime de 370 mm de 10 ori asupra probei). Urmează cernerea. Categoriile în care se împart agregatele conform încercării prin impact se notează SZ. De exemplu: SZ18, SZ22, SZ26, SZ32, SZ35, SZ38, SZDECLARAT, SZNR (când nu se solicită încercarea).

Rezistenţa la uzură a agregatului grosier se determină cu aparatul micro-DEVAL, conform EN 1097-1/96. Aparatul constă în 1-4 cilindrii orizontali care se pot roti. În cilindrii se introduc agregatele şi o cantitate de bile de oţel cu diametrul de 10 mm. (Numărul de rotaţii şi viteza de rotire sunt standardizate). Urmează cernerea probei. Conform tabelului 11 din normative, agregatele se impart – după coeficientul micro-DEVAL (MDE), în mai multe categorii: MDE 20, MDE 25, MDE 50, MDE DECLARAT şi MDE NR (când nu se solicită).

Alte caracteristici fizice care se mai determină sunt: densitatea granulelor şi absorbţia de apă (conform EN 1097-6/200).

4.5 CARACTERISTICI CHIMICECaracteristicile chimice care se studiază pentru agregate sunt (conform EN 1744-

1/98): cantitatea de sulfat solubil în acid (categorii notate cu AS), cantitatea totală de sulf (categoriile fiind notate cu S), determinarea altor constituienţi, care alterează stabilitatea şi întărirea betonului,

stabilitatea volumului şi compoziţiei zgurilor de furnal sau de oţelărie, componenţii solubili în apă, impurităţile.

4.6 DETERMINĂRI PRIVIND DURABILITATEASe execută următoarele tipuri de determinări:

acţiunea radiaţiei solare asupra rocilor bazaltice (rezistenţa SONNENBRAND, notată SB); EN 1367-3/01 şi EN 1097-2/98,

reyistenţ la îngheţ-dezgheţ (standarde EN 1367-1/99 şi EN 1367-2/98); categoriile sunt notate cu F,

absorbţia de apă (EN 1097-6/2000) ca probă legată şi de rezistenţa la îngheţ-dezgheţ; categoriile sunt notate cu WA.Standardul SR EN 13242/2003 prevede şi metodologia de evaluare a conformităţii

calităţii agregatelor, controlul producţiei de aggregate, notarea şi descrierea acestora, marcarea şi etichetarea loturilor livrate către consummator.

4.7 ALTE STANDARDE PENTRU AGREGATEAvând în vedere diversitatea domeniilor de utilizare a agregatelor s-a considerat

necesară şi realizarea unor standarde specifice domeniilor respective. Structura generală a acestor normative este asemănătoare cu SR EN 13242-2003. Apar mici diferenţe, de cele mai multe ori referitoare la valori numerice sau la anumite particularizări.

Trebuie menţionate următoarele normative: EN 12620/2003 – Agregate pentru betoane (este particularizat nisipul la domeniul

0-4 mm, max 63 mm, filerul este definit de limitele 0-0,125 mm şi între determinări apare şi conţinul de elemente cochiliere),

EN 13139/2003 – Agregate pentru mortare, EN 13043/2003 – Agregate pentru amestecuri bituminoase (mortare şi betoane

asfaltice), EN 13383-1/2003 – Anrocamente, EN 13055/2003 – Agregate uşoare.

În aceste normative mai sunt cerute, de la caz al caz, şi încercări ca: determinarea cantităţii de cloruri (la aggregate de origine marină!) sau de CaCO3, determinarea stabilităţii volumice ca diminuarea prin uscare (apropiată de

determinarea anterioară a înfoierii nisipului), determinarea rezistenţelor la fragmentare, uzurp, slefuire sau abraziune datorită

pneurilor cu crampoane.

4.8 AGREGATE MINERALE UŞOARESe caracterizează prin:

densitate în grămadă în stare afânată 1200 kg/m3, structură poroasă şi permeabilitate mare la apă, rezistenţe mecanice, la îngheţ.dezgheţ şi conductivitate termică mici.

Sunt utilizate la obţinerea de mortare şi betoane uşoare, cu proprietăţi termo şi fonoizolatoare.

După densitatea în grămadă în stare afânată se clasifică în:- agregate foarte usoare - g < 600 kg/mc- g < 600 kg/mc mijlocii - 600<g < 900 kg/mc- g < 600 kg/mc - g > 1200 kg/mc

a) Agregate uşoare naturale : provin din roci magmatice obţinute prin solidificarea magmei în prezenţa vaporilor de apă :

- piatra ponce – obţinută prin solidificarea magmei în prezenţa vaporilor de apă sau gaze;

- scoria bazaltica – obţinută prin răcirea bruscă a magmei sau lavei vulcanice în prezenţa vaporilor de apă;

- tuful vulcanic – format din depozite de cenusă vulcanică, cimentate natural cu calcar şi argilă;

- diatomitul – provenită din acumularea scheletelor diatomee (conţinut bogat în silice)

b) Agregate uşoare artificiale – reprezinta produse secundare industriale (zgura de furnal, spărturi ceramice, steril ars, cenusă de termocentrala), fie sunt fabricate special (perlit, expandate):

- zgura de furnal – topită este racită brusc fie cu vapori de apă sub presiune sau cu aer umed prin introducere în bazine cu apă; se obţine astfel fie o expandare, fie o granulare.

- Agloporitul – se obţine prin sintetizarea (încălzire prin presare) a unor sterile de la minele de cărbune sau de la prepararea cărbunilor, a unor cenuşi de termocentrala, bogate în materiale combustibile;

- Spărturile ceramice – sunt sfarâmaturi de produse ceramice (cărămizi, tigle, tuburi de drenaj) ce pot fi utilizate în betoane ca înlocuitor de pietriş;

- Granulit – obţinut prin expandarea argilei expandabile (bogate în Fe2O3) prin încălzire la 11000 C; produsul se obţine sub formă de granule sferice cu suprafaţa vitrificată şi structură poroasă; se livreaza pe sorturi şi se utilizează la prepararea betoanelor uşoare de umplutură, pentru betoane uşoare portante şi pentru. betoane armate si precomprimate;

- Perlitul expandat – se obţine prin expandarea rocii perlit natural (roca vulcanică sticloasă cu un conţinut ridicat de alcalii şi apa şi cu structură stratificată lamelară sau fibroasă); se prezintă sub formă de nisip cu granule sub 5 mm. şi se utilizează ca agregat pentru mortarele şi betoanele termoizolante.

5 AGREGATE ORGANICEa) naturale – vegetale – deşeuri ca : talaş, rumeguş, coji de orez. Acestea, înainte de a fi

folosite se mineralizează cu : clorură de calciu, sulfat de fier, hidroxid de calciu etc, cu scopul evitării degradării prin putrezire şi a măririi aderenţei la pasta de ciment.

b) Artificiale – obţinute prin expandarea compuşilor macromoleculari tip stiropor, ampora, deşeuri de cauciuc, etc.

CAP 3. LIANŢI ANORGANICI ( MINERALI )

1.Noţiuni generaleLianţii sunt materiale naturale sau artificiale pulverulente care, prin amestecare cu

apă sau cu soluţii apoase ale unor săruri, dau o pastă plastică care cu timpul , se întăresc

sub acţiunea unor procese fizico-chimice, transformându-se înrt-un corp rigid cu aspect de piatră.

Lianţii se folosesc la legarea între ele a materialelor granulare ( nisip, pietriş,etc.)sau a materialelor unitare ( cărămizi, plăci, blocuri, etc) în vederea obţinerii diferitelor elemente de construcţii.

Pentru acorespunde scopului propus, lianţii trebuie:- să adere cât mai bine la materialele pe care le leagă;- să se întărească într-un timp relativ scurt;- după întărire să nu prezinte variaţii mari de volum care să compromită stabilitatea

elementelor de construcţii.Lianţii anorganici se pot clasifica conform schemei următoare:-lianţii nehidraulici ( aerieni ) sunt lianţi care se întăresc în mediu uscat, iar după întărire nu rezistă la acţiunea apei. Aceşti lianţi pot fi naturali sau artificiali.-lianţii hidraulici se întăresc în mediu umed sau chiar în apă, iar după întărire rezistă în efectul dizolvant al apei, care nu modifică forma interioară a pietrei rezultate. Aceşti lianţi pot fi unitari sau amestecaţi.

Lianţii unitari sunt lianţii care se obţin prin măcinarea unui singur produs cu maxim 5% alte adaosuri.

Lianţii amestecaţi (micşti) provin din lianţi unitari, în care la măcinare, se introduc diferite adaosuri active (zgură metalurgică, tufuri vulcanice, cenuşă de termocentrală ) al căror conţinut variază între 5 şi 85% din masa liantului.

Lianţii neclincherizaţiLianţii clincherizaţi rezultă prin arderea amestecurilor de materii prime la

temperaturi la care apar topituri parţiale. La răcire, topitura se solidifică în porii produsului ars, conferindu-i o structură compactă, de clincher (cu porozitate totală mai mică de 8% ).

Aceşti lianţi se numesc cimenturi şi sunt formaţi din amestecuri complexe de silicaţi, aluminaţi şi aluminoferiţi de calciu.

Dacă în amestecul complex predomină silicaţii de calciu, lianţii se numesc cimenturi Portland sau silicioase, iar dacă predomină aluminaţii de calciu, lianţii se numesc cimenturi aluminoase.

2. Lianţii nehidraulici2.1.Lianţi nehidraulici-naturali=argilele2.1.1.Caracteristici generale.Compoziţie şi clasificareArgilele sunt alcătuite preponderent din hidrosilicaţi de aluminiu cu compoziţia

chimică variabilă reprezentată prin formula generală:m Al2O3 * n SiO2 * p H2OÎn natură , argilele s-au format în urma dezagregării feldspaţilor din rocile

eruptive, sub acţiunea apelor carbonatate, sau prin precipitarea solurilor coloidale de silice şi alumină din apele termale.

În funcţie de mineralul care predomină se deosebesc mai multe tipuri de argile, şi anume:

-argile caolinitice, în care predomină mineralul denumit caolinit-Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O-argile montmorilonitice, în care predomină ,montmorilonitul-Al2O3 * 4SiO2 * H2O + nH2O

2.1.2. Proprietăţile argilelora) Argilele caolinitice se caracterizează prin plasticitate mică şi prezintă interes

pentru industria ceramică.b) Argilele montmorilonitice sunt active din punct de vedere chimic şi sunt

indicate pentru folosirea ca lianţi.Argilele sunt formate din particule lamelare de maximum 5μ cu un puternic

caracter hidrofil.Datorită structurii lamelare şi caracterului hidrofil, argilele îsi modifică foarte mult volumul la variaţia umidităţii mediului înconjurător.

Pentru reducerea sensibilităţii argilelor la variaţia umidităţii, precum şi pentru mărirea rezistenţelor lor mecanice, se utilizează diferite metode de stabilizare.

2.1.3.Stabilizarea argilelorMecanismul de stabilizare al argilelor se explică pe baza unor particularităţi

structurale ale argilelor.Astfel, particulele de argilă, reprezentând frânturi din reţeaua cristalină, posedă la

suprafaţa lor sarcini electrice negative ( valenţe nesatisfăcute ).Datorită potenţialului electric negativ, argilele se comportă ca un macroanion.În prezenţa apei care conţine dizolvate diferite săruri, argila îsi neutralizează

sarcina electrică negativă, prin adsorbţia de cationi ( K+, Na+, Mg+, Ca2+, Al3+,etc).Capacitatea de adsorbţie a cationilor este selectivă putând fi exprimată prin seria:

Mg2+>Ca2+>K+>Na+.Cationii adsorbiţi de argilă prezintă tendinţa de hidratare ( atrag moleculele de apă

) şi datorită acestui fapt, în jurul particulelor de argilă se formează pelicule de apă. Formarea peliculelor de apă în jurul granulelor de argilă, explică plasticitatea lor; peliculele de apă funcţionează ca lubrifianţi şi totodată asigură legătura dintre particulele de argilă. Mărimea peliculelor de apă depinde de natura argilei şi de cea cationilor adsorbiţi.

Grosimea peliculei apoase se reduce cu creşterea valenţei cationilor din complexul adsorbit, conform seriei: Li+> Na+> K+> Mg2+> Ca2+> Ba2+> Al3+> Fe3+.

Rezultă deci, că prin înlocuirea cationilor monovalenţi din complexul adsorbit cu cationi bi şi trivalenţi se reduc peliculele de apă adsorbită, ceea ce duce la micşorarea plasticităţii argilelor şi implicit la scăderea contracţiei la uscare şi tendinţei lor de fisurare.

Metode de stabilizare a argilelorFuncţie de procesele preponderente în urma cărora se realizează stabilizarea

argilei, metodele utilizate se clasifică în: 1.Metode fizice:

a) stabilizarea cu degresanţi constă în introducerea în masa argiloasă a diferitelor substanţe degresante: nisip, şamotă, paie, rumeguş, cenuşă, coji de orez, etc.În prezenţa siobstanţelor degresante, peliculele apoase se reduc, ceea ce duce la

scăderea plasticităţii şi a contracţiei la uscare.Argilele stabilizate cu degresanţi se folosesc la: confecţionarea blocurilor de

zidărie (chirpici), realizarea mortarelor de zidărie (sau paste), executarea zidurilor monolite (vălătuci).

Pisele de construcţii executate trebuie ferite de acţiunea directă a apei şi a precipitaţiiloratmosferice.

b) stabilizarea prin hidrofobizare se realizează cu ajutorul substanţelor tensioactive (răşini, gudroane, bitumuri).

Aceste substanţe în contact cu argila (care este hidrofilă), se orientează cu capătul hidrofil spre argilă şi cu cel hidrofob spre exterior, formând pe suprafaţa argilei un filtru hidrofob, datorită căruia, argila devine mai puţin sensibilă la acţiunea apei.

Argilele stabilizate prin hidrofobizare se folosesc la executarea straturilor rutiere, în construcţii hidrotehnice şi la impermeabilizarea canalelor de irigaţie (cu straturi sau prin sedimentare).

2.Metode chimice:a) stabilizarea prin schimb ionic se bazează pe proprietatea argilei de a substitui

unii ioni din complexul adsorbit, care formează pelicule apoase groase în jurul granulelor, cu alţi ioni care reduc peliculele respective.

În practică pentru stbilizarea argilei după această metodă se folosesc substanţe care în apă eliberează ioni de Ca2+, ca de exemplu: clorură de calciu, var gras, cenuşă, zgtură, ciment Portland, etc. Mai des se utilizează cimentul Portland şi varul.

Pământurile argiloase stabilizate cu var ( 4-8% ) se utilizează mai ales la executarea terasamentelor şi a drumurilor cu trafic redus.

Pământurile argiloase stabilizate cu ciment ( 5-15% ) se utilizează la executarea şoselelor cu trfic redus şi a fundaţiilor şoselelor de mare trafic.

b) stabilizarea cu silicat de sodiu ( sticlă solubilă ). Argilele care conţin calcar fin în masa lor, pot fi stabilizate cu soluţie de silicat de sodiu( Na2SiO3 ).

Această metodă se poate aplica fie la amestecarea directă a argilei cu soluţie de silicat de sodiu, fie prin injectarea acesteia în terenurile care urmează a fi stabilizate.c) stabilizarea prin electroosmoză se aplică în cazul terenurilor îmbibate cu apă pe

care sunt executate construcţii. Se aplică electrozi prin care trece curent electric continuu. Apa migrează spre catod de unde este îndepărtată.

d) Stabilizarea cu compuşi macromoleculari (compuşi epoxidici, latex de cauciuc,etc ). În principiu, metoda constă în traterea argilei cu un monomer sau amestec de monomeri ( sub formă de soluţii apoase cu vâscozitate mică ), care în urma procesului de policondensare sau polimerizare formează în masa argiloasă, un polimer rezistent şi hidrofob.

Stavilizarea cu compuşi macromuleculari se aplică la: diguri, baraje de pământ, canale de irigaţii, impermeabilizarea şi consolidarea terenurilor de fundaţie pentru diferite lucrări, la executarea straturilor rutiere, etc.2.2 Lianţi nehidraulici-artificiali2.2.1. Lianţi pe bază de ghips ( ipsosul )-rocă sedimentară de precipitaţie formată prin cristalizare din bazine marine în urma evaporării apei.În natură ghipsul (sulfat de calciu hidratat-CaSO4*2H2O) apare sub două variatăţi:-impurificată-denumită ghips;-pură-de culoare albă numită alabastru ( este folosită la confecţionarea unor elemente ornamentale).Zăcăminte de ghips se găsesc la Slănic şi Pucioasa ( Ploieşti ), Câmpulung-Muscel ( Argeş ), Turda şi Aghireş ( Cluj ).În industrie, în funcţie de temperatura de ardere a ghipsului se obţin lianţi diferiţi, în care predomină un anumit rpodus conform tabelului 2:

Denumire Temperatura la Compoziţie chimică Reactivitate în

care se obţine,0C raport cu H2OGHIPS - CaSO4*2H2O -

HEMIHIDRAT (substanţă de bază a

ipsosului de construcţii)

95-150 CaSO4*0,5H2O Priză rapidă

ANHIDRIT 150-200 CaSO4 Priză rapidăANHIDRIT INSOLUBIL

(component de bază al cimentului

anhidrit)

300-700 CaSO4 Face priză numai cu acticvatori

chimici

IPSOS DE PARDOSEALĂ

800-1200 x*CaSO4+y*CaOx>y

Priză lentă

2.2.1.1. Procesul de fabricaţie al ipsosului de construcţie şi de modelajIpsosul de construcţii şi de modelaj se obţine prin deshidratarea parţială a

ghipsului la temperaturi ce nu depăşesc 2000C.În cazul ipsosului de modelat se foloseşte roca de ghips mai curată. Componentul

de bază al acestor ipsosuri este sulfatul de calciu hemihidrat însoţit de cantităţi reduse de anhidrit solubil şi chiar de bihidrat.

Procesul tehnologic de obţinere a ipsosului de construcţii constă în general din următoarele faze:

- extragerea materiei prime – transport – concasare - ardere (deshidratare ) – măcinare – ambalare în saci de 50 Kg.2.2.1.2 Priza şi întărirea ipsosuluiIpsosul amestecat cu apă se hidratează atât în stare solidă (în cazul cristalelor

buteroase), cât şi prin intermediul soluţiei şi trece în sulfat de calciu hidratat, conform ecuaţiei: CaSO4*0,5H2O+1,5H2O→CaSO4*2H2O

Bihidratul rezultat se caracterizează printr-o solubilitate de circa 5 ori mai mică decât a hemihidratului, ceea ce determină formarea rapidă a soluţiei suprasaturate, din care hidratul începe să cristalizeze, sub forma unor cristale foarte mici. În momentul în care cristalele de bihidrat sunt mici şi înconjurate cu pelicule de apă, pasta este plastică şi uşor lucrabilă ( figura a ).

Hidratarea hemihidratului continuă, iar cristalele de bihidrat cresc destul de repede şi se împâslesc, mărind frecarea interioară. Ca urmare pasta îşi pierde treptat plasticitatea devenind rigidă.

Transformarea pastei plastice într-o masă solidă dar friabilă, se numeşte priză. Priza se măsoară în unităti de timp şi se caracterizează printr-un început şi un sfârşit de priză, care se determină cu ajutorul aparatului VICAT.

Liantul cu priza terminată este format dintr-o împâslire de cristale aciculare, între care există o cantitate destul de mare de soluţie saturată de sulfat de calciu bihidrat, care împiedică sudarea cristalelor între ele ( figura b).

După priză, urmează fenomenul de întărire caracterizat prin creşterea rezistenţelor mecanice în timp şi care se datoreşte uscării produselor. Prin evaporarea excesului de apă folosită la amestecare, dizolvantul cristalizează şi sudează cristalele iniţiale între ele. În urma acestui fenomen, împâslirea de cristale se transfprmă într-o masă de cristale concasate ( figura c ) care capătă rezistenţă.

Procesul de întărire continuă până la evaporarea completă a excesului de apă. Practic evaporarea apei se termină cupă 7 zile, când rezistenţele mecanice ating valori maxime.

Timpul de priză depinde de calitateas ipsosului, temperatura de ardere şi fineţea de măcinare.

În general ipsosul de construcţii se caracterizează printr-o priză rapidă: începutul după 5-10 minute de la amestecarea cu apă, iar sfârşitul după cel mult 30 de minute.

Din acest motiv, la prepararea pastei de ipsos, se introduc în cantităţi mici anumite substanţe chimice care întârzie priza:

-laptele de var Ca(OH)2;

-zahărul;-cleiul de gelatină.Acţiunea întârzietoare este în funcţie de:-natura substanţei;-cantitatea care se adaugă.2.2.1.3. Caracteristicile ipsosului întărit

a) În cursul întăririi ipsosul îşi măreşte volumul cu aproximativ 1%, din care cauză ipsosul umple bine toate formele în care se toarnă.

b) După întărire, volumul rămâne constant, fapt apreciat la executarea tencuielilor, care nu fisurează la uscare.

c) În urma evaporării excesului de apă, deoarece la preparare se foloseşte o cantitate mult mai mare de apă decât este necesară hidratării ipsosului, produsul întărit devine poros (porozitatea atinge circa 50% din volum ) din care cauză rezistenţele mecanice sunt moderate. În schimb porozitatea ridicată confară produselor din ipsos rpoprietăţi de izolare termică şi fonică.

d) Solubilitatea la apă a ipsosului întărit, determină degradarea produselor treptat, dacă sunt folosite neprotejate în mediu umed.

Îmbunătăţirea comportării la umiditate a ipsosului întărit se poate realiza prin: - Folosirea unor adaosuri care micşorează porozitatea şi solubilitatea: leşie

bisulfibică; zgură metalurgică măcinată; amestec devar sau ciment Portland cu zgură de furnal; dextrină; polimeri organici; fibră de sticlă.

- Tratamente superficiale de impermeabilizare: bitum; parafină; vopsele şi răşini sintetice.

2.2.1.4. Încercările şi condiţiile de calitate ale ipsosului de construcţii şi de modelatPentru aprecierea condiţiilor de calitate ale ipsosului se efectuează următoarele

încercări standardizate ( conform STAS 10275-1/97; 10275-2/82; 10275-3/82; 10275-4/91; 10275-5/82; 10275-6/82 ):

1)-gradul de alb- se determină în lumina albă cu leucometrul ZEISS şi se exprimă în %

2)-fineţea de măcinare- se apreciază prin reziduul exprimat în % pe care îl lasă o probă de 100 g ipsos uscat la 40+50C; prin cernere pe site standardizate.

3)-densitatea – se exprimă în g/dm3 şi se determină prin cântărirea unui volum de ipsos introdus intr-un vas cilindric cu capacitatea de 1 dm3.

4)-apa de amestecare pentru pasta de consistenţă normală –într-un inel de diametrul Φ=30mm şi înălţimea h=50mm se introduce pasta din 200g ipsos şi o cantitate măsurată de apă. Pasta este de consistenţă normală dacă diametrul turtei este între 78-80mm.

5)-timpul de priză-se determină pe pasta de consistenţă normală cu aparatul VICAT. Intervalul de timp, exprimat în minute, de la introducerea ipsosului în apă şi până când acul pătrunde în pastă numai 30mm reprezintă începutul prizei.

Sfârşitul de priză este dat de intervalul de timp de la introducerea ipsosului în apă până cănd acul lasă pe pastă o urmă abia perceptibilă.

6)-capacitatea de absorbţie a apei-se exprimă în % şi se apreciază prin cantitatea de apă absorbită de epruvetele de ipsos, păstrate timp de 10 ore în apă.

7)-rezistenţe mecanice- se exprimă în MPa şi se determină pe epruvete prismatice de 40*40*160mm. Epruvetele se încearcă la încovoiere, iar jumătăţile de prismă rezultate ,la compresiune la 2 ore şi la 7 zile.

8)-contracţia axială- se exprimă în mm/m şi se determină pe epruvete de 40*40*160mm cu dispozitiv cu ceas microcomparator se citeşte variaţia lungimii epruvetelor la diferite intervale de timp standardizate.

9)-expansiunea ipsosului în timpul prizei- se exprimă în mm/m şi se măsoară cu un dilatormetru, după 24 de ore.

10)-coeficientul de difuzie- se exprimă în mm/s şi reprezintă înălţimea la care se ridică apa într-o epruvetă, aşezată cu unul din capete la suprafaţa apei, la intervale de timp stabilite.

2.2.1.5. Alţi lianţi pe bază de ipsosa) Ipsosul de modelaj se obţine din piatră curată şi este utilizat la stucaturi,

mulaje, în industria ceramică ( forme de turnare ) b) Ipsosul alaunat (alaun-sulfat dublu de aluminiu şi potasiu-AlK(SO4)*12H2O)

rezultă prin arderea în două faze a materiei prime:-faza 1-arderea ghipsului la 150-2000C; produsul rezultat se amestecă cu soluţie de alaun, se întăreşte şi apoi se macină;-faza 2-produsul rezultat la faza 1 se arde la circa 6000C şi apoi se macină din nou.Utilizare :din ipsosul alaunat se obţin produse compacte care se pot lustrui, imitând marmura.2.2.2.Lianţi artificiali-varulStandarde :SR EN 459-1/2003 şi SR EN 459-1AC/2003

2.2.2.1.Materia primă şi procesul de fabricaţieMateria primă folosită la fabricarea varului gras este calcarul(denumit şi piatra de

var) sau dolomitul.Calcarul utilizat trebuie să conţină minim 95% CaCO3 restul fiind impurităţi mai

ales de argilă şi nisip.

La încălzire CaCO3 (carbonat de calciu) se disociază în oxid de calciu (var gras) şi hidroxid de carbon:

CaCo3→CaO+CO2↑MgCO3→MgO+CO2↑Reacţia de descompunere a calcarului deşi ăncepe la 6600C, este cantitativă la

temperatura de 9000C.În industrie, deoarece calcarul se arde sub formă de bulgări de dimensiuni 10-

15cm, pentru decarbonatare completă şi pentru reducerea duratei de ardere, temperatura în cuptoare se ridică la 1100-12000C când rezultă un var poros.

La temperaturi ridicate, impurităţile argiloase din calcar reacţionează cu CaO formând aluminaţi, silicaţi şi feriţi de calciu fuzibili, care se depun pe granulele de var compactizându-le, rezultând astfel un var supraars care reacţionează greu cu apa provocând defecte în tencuieli(„împuşcă”).

Arderea la temperaturi mici sau în timp scurt, are de asemenea efecte negative esupra varului, care conţinând calcar nedescompus care nu reacţionează cu apa şi micşorează plasticitatea pastei de var.

Procesul de fabricaţie al varului are următoarele faze principale:-extragere calcar-concasare-ardere.

NOTĂ:-Var-denumire care defineşte toate formele fizice şi chimice în care apar CaO şi

MgO şi/sau Ca(OH)2 şi Mg(OH)2.-Varuri aeriene-în principal cele din CaO şi Ca(OH)2; se întăresc lent în aer sub

efectul CO2; sunt lianţi nehidraulici.-Varuri nestinse (Q), Varuri hidratate(S),(pulbere, pastă sau lapte)-Varuri calcice (CL)-din CaO şi Ca(OH)2 - fără materiale de adaos hidraulic

(CL90, CL80, CL70).-Varuri dolomitice (DL)-din CaO, MgO, Ca(OH)2 şi Mg(OH)2 - fără adaosuri

hidraulice (DL85, DL80).-Varuri hidraulice naturale(NHL)-din calcinarea calcarului argilos sau silicios-fac

priză şi se întăresc în prezenţa apei (lianţi hidraulici) dar şi cu ajutorul CO2 din aer.(NHL2, NHL3.5, NHL5).

-Varuri hidraulice naturale cu adaos de materiale (Z)-hidraulice sau puzzolanice- de până la 20%.

-Varuri hidraulice (HL) –Ca(OH)2+silicaţi şi aluminaţi de calciu (în funcţie de materia primă) –lianţi hidraulici; CO2 din aer îşi aduce contribuţia la întărire (HL2, HL.5, HL5).

OBSERVAŢIE:- La NHL şi HL cifra e rezistenţa la compresiune la 28 de zile (MPa).- Compoziţiile procentuale ale componenţilor sunt date în SR EN 459-1 tabelele 1

şi 2.- Diversele tipuri de var se produc în ţările Europei în funcţie de materia primă

disponibilă.2.2.2.2.Stingerea varului este operaţia de tratare a varului cu apă şi constă în hidratarea oxidului de calciu conform ecuaţiei:CaO+H2O→Ca(OH)2 +270 Kcal/Kg CaO

Stingerea varului are loc cu degajare mare de căldură şi cu mărirea importantă a volumului (de 2-3 ori) ceea ce determină pulverizarea varului stins.

1.Stingerea în praf - se realizează când varul este tratat cu o cantitate limitată de apă (cu circa 64%), strict necesară obţinerii hidroxidului de calciu, sub formă de praf fin.

Stingerea varului în praf se realizează prin procedee:-normal-bulgării de var gras se aşează în straturi de 15-20 cm, în gropi betonate şi

se stropesc cu apa necesară stingerii. Operaţia se repetă până la obţinerea unui strat de 1.5 m, peste care se aşterne nisip (10 cm) şi se lasă 2-3 zile, după care varul stins în praf trece prin site.

-mecanic-în fabrici în diferite instalaţii cu funcţionare continuă sau periodică.2.Stingerea în pastă se – efectuează:-normal-se realizează în lăzi sau gropi de stingere- varul se stinge cu apă în exces

şi se lasă cel puţin 2 săptămâni pentru stingerea tuturor particulelor. Apa în exces difuzează în pământ, pe suprafaţă apar crăpături mari şi de aceea se acoperă cu nisip.

-mecanic-cu aparate cu funcţionare continuă.2.2.2.3.Întărirea varului grasÎn construcţii varul se utilizează ca şi component al mortarelor, adică amestecat cu

nisip şi apă.Mortarele de var gras se aplică numai pe pietre de construcţii din materiale

poroase (exemplu:cărămizi, BCA,etc).După aplicarea pe materialul poros, începe întărirea mortarului ca efect a două

procese distincte:-un proces fizic-constă în pierderea apei din mortar, prin absorbţia de către

materialul poros şi prin evaporare ceea ce conduce la rigidizarea mortarului.-un proces chimic-de lungă durată. Prin porii materialului pătrunde dioxidul de

carbon din aer şi produce carbonatarea hidroxidului de calciu ceea ce duce la mărirea rezistenţelor mecanice şi stabilitatea la apă a mortarului.

2.2.2.4. Încercările şi condiţiile de calitate ale varului gras (SR EN 459-2/2003)1.Chimice2.Fizice:-rezistenţa la compresiune(En 196-1/94);-fineţe(En196-6/89);-stabilitate;-timp de priză(EN 196-3/94);-mortar standard(apă necesară pentru a obţine valorile standard de împrăştiere şi

penetrare);-reţinere de apă;-conţinut de aer;-densitate aparentă;-randament în pastă;-reactivitate (creşterea temperaturii la stingere);-apă liberă (pierdere de apă prin uscare la 1050C).Observaţie: Conformitatea caracteristicilor varului cu normativele se evaluează

conform EN 459-3/2001-

A) La varul livrat bulgări se iau probe medie din 10 locuri fiferite şi se determină:

a)-apa necesară pentru stingere-se exprimă în l/Kg şi se determină pe 5 Kg var care se introdoc în cutia de stingere (cu suprafaţa de 1000cm2 şi 40cm înălţime) în care se introduc 6 litri de apă şi se amestecă. Se adaugă apă măsurata până se obţine o pastă omogenă. Se notează cantitatea de apă şi se lasă 24 de ore în repaos. Se scurge apa în cilindrul gradat şi se scade din apa adăugată.

b)-randamentul în pastă -reprezintă raportul dintre cantitatea de pastă rezultată după stingere şi cantitatea de var nestins luată pentru determinare. Se măsoară grosimea stratului de var pastă rezultat iar fiecare cm de înălţime reprezintă 1 litru de var pastă.

c)-reziduul la stingere –se exprimă în % şi se determină pe 5 Kg pastă de var, rezultată de la stabilirea randamentului în pastă. Proba se diluează cu apă şi se trece pe sita de 063mm. Reziduul se spală şi se usucă după care se cântăreşte.

d)-viteza de stingere – 500cm3 apă distilată şi 100g var trecut prin ciurul de 5mm se introduc în termos. La diferite intervale de timp, se notează indicaţiile termometrului până când temperatuta începe să scadă. Valorile se trec în grafic şi se compară cu curbele limită prescrise de domeniul de utilizare a varului.

B) La varul hidratat în pulbere se determină:a)-umiditatea;b)-densitatea aparentă,c)-granulaţia (rest pe sitele 063 şi 009)Varul bulgări se livrează în 2 clase de calitate.Varul hidratat se livrează în 2 clase de calitate.Varul gras se foloseşte în:-industria siderurgică;-industria chimică;-agricultură şi protecţia mediului;-construcţii pentru: -mortare de tencuială şi zidărie; -stabilizarea pământurilor, obţinerea lianţilor hidraulici; -zugrăveli.3.Lianţi hidraulici 3.1.Lianţi hidraulici unitari3.1.1.Cimentul PORTLAND (ciment silicios) este primul liant hidraulic

clincherizat utilizat în construţii. Se obţine prin măcinarea fină a clincherului de ciment cu adaos de 3-5% ghips pentru reglarea timpului de priză.

Clincherul de ciment este un produs rezultat în urma arderii până la clincherizare a unui amestec artificial sau natural de calcar şi argilă sau alte materii prime cu compoziţie similară.

În general pemtru fabricarea cimentului PORTLAND se foloseşte un amestec de 75-77% calcar, 23-25% argilă şi eventual adaosuri: silicioase (diatomit), aluminoase (bauxită), feruginoase (cenuşă de pirită, minereu de fier), care au rolul de a corecta compoziţia chimică a amestecului de materii prime.

Cimentul PORTLAND poate fi fabricat prin 3 procedee difernţiate prin modul de preparare a amestecului:

a)-umed-amestecul de materii prime se macină împreună cu apa rezultând o pastă cu 30-45% apă.

b)-uscat-amestecul brut se obţine sub forma unei pulberi fine.c)-combinat-amestecul brut se macină pe cale umedă şi înaintea arderii se supune

filtrării.La alegerea procedeului de fabricaţie trebuie să se ţină cont de caracteristicile şi

starea de zăcământ a materiei prime şi de factorii tehnico-economici.Procedeul de fabricaţie folosit în ţară este pe cale umedă.Amestecul brut sub formă de pastă, omogenizat şi corectat este trecut la ardere la

cel puţin 14500C, în cuptoare circulare.Cuptorul rotativ este alcătuit dintr-un tambur metalic, căptuşit cu cărămizi

refractare, cu lungime de 50-150 m şi diametrul de 2.5-3.5 m. Se roteşte cu 1-2 rotaţii/minut şi are o înclinaţie faţă de orizontală de 2-30.

-Amestecul brut introdus prin partea superioară se deplasează în contracurent cu gazele de ardere, trecând prin zone cu temperaturi din ce în ce mai ridicate până ajunge în zona de clincherizare cu temperatura de 1450-15000C. În această zonă se desăvârşesc reacţiile chimice de formare a componenţilor mineralogici şi se obţine un produs parţial topit-clincher de ciment.

-clincherul astfel obţinut se descarcă pe la capătul de jos al cuptorului, suferind a răcire bruscă.

-după câteva zile de păstrare în hala de clincher, acesta este trecut la măcinare în mori tubulare împreună cu adaos de ghips pentru reglarea timpului de priză al cimentului. Fără ghips, cimentul ar avea o priză rapidă (aproape instantanee).

3.1.1.1.Compoziţia mineralogică a cimentului PORTLANDÎn urma reacţiilor chimice dintre oxizii prezenţi în materiile prime (calcar cu

argilă arse la 14500C) se formează componenţii mineralogici:-alitul (C3S)-belitul (C2S)-celitul I (C4AF)-celitul II (C3A)-câteodată-CaO, MgO,NaO,K2Olegaţi între ei cu o cantitate oarecare de fază sticloasă.În cimentul obişnuit aceştia se găsesc în următoarele precente: alitul-37.5-60%;

belitul-15-37.5%; celitul I-10.18%; celitul II-7-15%; iar CaO-maxim 2%.Compoziţia mineralogică a cimentului PORTLAND poate varia în limite largi în

funcţie de:a)compoziţia chimică a componenţilor (materia primă utilizată),b)temperatura de ardere,c)viteza de răcire a clincherului.În funcţie de proproţiile în care componenţii mineralogici intră în compoziţia

cimentului, există mai multe tipuri de ciment Portland, denumite după componentul mineralogic preponderent în suma silicaţilor, respectiv aluminaţilor de calciu.

3.1.1.2.Priza şi întărirea cimentului PORTLANDCimentul PORTLAND amestecat cu apă formează o pastă plastică care cu timpul

se rigidizează (face priză) şi apoi se întăreşte transformându-se într-o piatră rezistentă.În prezenţa apei, componenţii mineralogici suferă procese chimice de: hidratare

(de combinare cu apa) şi de hidroliză (de descompunere) în urma cărora iau naştere compuşi noi hidrataţi de natură gelică şi cristalină.

Fonomenele fizico-chimice observate la microscop care au loc la hidratarea cimentului sunt redate schematic în figurile de mai jos:

1-în faza iniţială granulele de ciment sunt dispersate în apă

2-după un timp de acţiune al apei, în urma reacţiilor de hidratare şi de hidroliză apar produse noi cristaline, mai întâi hidrosilicoaluminati şi hidroaluminaţi de calciu şi apoi hidroxidul de calciu, iar în jurul granulelor de ciment pelicule de geluri de hidrosilicaţi de calciu.

Pelicula de geluri are grosimea dublă faţă de grosimea granulelor de ciment din care provin.

3-pe măsură ce hidratarea continuă, peliculele de geluri din jurul granulelor de ciment se îngroaşă împiedicând difuziunea apei înspre nucleul nehidratat.

Granula de ciment continuă însă să se hidrateze, pe seama apei libere şi a adaosurilor din geluri, ceea ce determină contracţia şi fisurarea lor. Prin fisuri, apa ajunge din nou la granule şi hidratarea continuă, iar volumul de geluri şi substanţe cristaline se măreşte.

Astfel, granulele deciment cu învelişurile groase de geluri ajung să adere una de alta, prin peliculele de apă absorbită şi să prindă în masa lor şi produsele cristaline.

4-după procesul de priză urmează procesul de întărire, care la ciment durează zeci de ani şi se datoreşte atât uscării gelurilor (pierderea apei spre interiorul granulelor de ciment care continuă să se hidrateze şi spre exterior prin evaporare), căt şi prin îmbătrânirii şi recristalizării lor treptate.

Experimental s-a constatat că, granulele de ciment nu se hidratează complet niciodată, ci numai pe o adâncime de câţiva microni, piatra hidratata reprezentând 15-30% din volumul granulelor, funcţie de dimensiunea lor. Din acest motiv, în cimentul întărit în afară de produşii cristalini şi geluri se găsesc şi nuclee nehidratate de ciment.

Procesul de priză şi întărire al cimentului poate fi accelerat sau încetinit, în concordanţă cu unele cerinţe practice folosind anumite substanţe chimice:

a)Acceleratori de priză:-substanţe anorganice:HCl, NaOH, Ba(OH)2, CaCl2, BaCl2, Al3(SO)4.-substanţe organice:formaldehide.b)Întârzietori de priză:-substanţe organice-soluţii de zahăr, acid oxalic, glicerină.-substanţe anorganice-ZnO, CcCl2.3.1.1.3.Caracteristici fizico-mecanice şi chimice ale cimentului

Principalele proprietăţi legate de utilizarea cimenturilor sunt:1.Viteza de hidratare-se apreciază prin cantitatea de apă legată chimic de către

componenţii mineralogici, în timp.

Se constată că C3A (celit II) şi C4AF (celit I) se hidratează repede, C3S (alit) are hidratare moderată, iar C2S o hidratare lentă.

2.Căldura de hidratare-reprezintă cantitatea de căldură degajată în procesul de hidratare al cimentului.

Cea mai mare cantitate de căldură o degajă C3A (celit II) şi mai ales în primele zile de hidratare. C3S (alitul) dezvoltă o cantitate ridicată de căldură în primele zile, după care degajarea creşte lent. C4AF (celit I) prezintă o curbă parabolică de degajare şi o creştere continuă chiar la durate mari de întărire.

De aici rezultă că cimentul pentru construcţii trebuie să fie bogat în belit şi celit I.3.Rezistenţe mecanice-ale componentelor determinate la diferite vârste de întărire

-C3S (alit) dă cele mai mari rezistenţe şi cu creşteri însemnate în primele zile de întărire

-C2S (belit) are cea mai mică rezistenţă iniţială,der creşte considerabil în ani-C4AF (celit I) dezvoltă rezistenţe medii în perioada iniţială de întărire, după care

evoluţia este lentă-C3A (celit II) atinge rezistenţa maximă în primele 7 zile de întărire, după care se

plafonează şi chiar scade.4.Gelivitatea componenţilor mineralogici se manifestă în acelaşi sens ca şi

rezistenţele mecanice.C3S (alit) se comportă cel mai bine la îngheţ-dezgheţ, iar C3A (celit II ) cel mai

slab.5.Contracţia:

- Plastică-reducerea de volum a pastei plastice datorită pierderii apei prin evaporare şi absorbţie de către cofraje şi agregate.

- -Hidraulică-se produce în timpul întăririi datorită evaporării apei şi sugerii interioare; ea are drept consecinţă formarea de fisuri şi de pori ce duce la la scăderea rezistenţelor mecanice.

- Termică-la răcirea elementelor de beton are loc contracţia termică, care este cu atât mai accenruată cu cât sunt mai masive.6.Comportarea la acţiuni chimice agresive a cimentului întărit-condiţionează

durabilitatea construcţiilor din beton exploatate în medii agresive.Rezistenţa pietrei de ciment la acţiunea diverşilor aggenţi chimici din mediul

înconjurător depinde de: - compoziţia mineralogică a cimentului;–structura sa.Acţiunea distructivă a unor gaze cum sunt:-bioxidul de sulf (SO2)- din tunelele de cale ferată, zone cu termocentrale,etc;-H2S din canale colective;-CO2 din atmosferă reacţionează cu ioni de calciu din componenţa pietrei de

ciment şi îi transformă în carbonat de calciu insolubil.

De aceea, se recomandă ca piesele de beton care vor fi expuse la acţiuni corozive moderate să fie lăsate în prealabil mai mult timp în aer spre a fi carbonatate, formându-se la suprafaţa lor un strat protector.

Din prezentarea fenomenelor de coroziune rezultă că în cimentul întărit componenţii cei mai instabili la coroziune sunt:-hidroxidul de calciu şi hidroaluminatul tricalcic.

Aceste considerente stau la baza alegerii cimenturilor rezistente la diferiţi agenţi corozivi.

-Pentru lucrări care funcţionează în medii agresive ce spală Ca(OH)2 sau îl transformă în săruri solubile, se folosesc cimenturi sărace în alit sau cimenturi cu adaosuri de zgură sau tras, cimenturi care la hidratare eliberează cantităţi reduse de Ca(OH)2.

-Pentru lucrări în medii agresive care atacă C3AH6 (hidroaluminatul tricalcic),sefolosesc cimenturi cu conţinut cât mai redus de celit II şi moderat în alit.

3.1.1.4.Încercările şi condiţiile de calitate ale cimentului PORTLANDpentru precierea calităţii asupra cimentului Portland se efectuează o serie de

încercări:1. Starea de conservare se determină prin cernerea probei medii (10Kg ) pe sita de

009. Dacă rămân cocoloaşe, pietrificate, acester se cântăresc şi se exprimă procentual raportându-se la masa iniţială.

NOTĂ: Cimentul pietrificat nu se poate folosi decăt după o cernere prealabilă şi folosire la lucrări secundare.

2. Fineţea de măcinare conform SR 196-6/94 se apreciază convenţional prin reziduul în procente, pe care îl lasă cimentul uscat în prealabil lşa 105 0C, pe sita de 009 sau cu aparatul BLAINE.

3. Apa de amestecare pentru pasta de consistenţă normală se determină cu aparatul VICAT (cu sondă cilindrică Tetmayer), sonda se lasă să cadă liber de la suprafaţa pastei de ciment introdusă într-un inel metalic. Pasta se consideră de consistenţă normală dacă spnda după 30 de secunde se opreşte la 5-7 mm de placa de sticlă pe care se află inelul.

4.Priza conform SR 196-3/95 şi SR 196-3/AC/97 se determoină cu aparatul Vicat pe pasta de consistenţă normală. Începutul şi sfârşitul prizei la ciment se exprimă în sferturi de ore.

Se consideră că cimentul are priză normală, când aceasta nu începe mai devreme de o oră şi nu se termină mai târziu de 10 ore.

Priza prezintă importanţă deosebită pentru punerea în operă a mortarelor şi betoanelor de ciment care trebuie efectuate înainte de începerea prizei cimentului.

5. Constanţa de volum sau stabilitatea conform cu SR 196-3/95 şi SR 196-3/AC/97 se determină pe pasta de consistenţă nirmală prin 2 metode:

- pe turte –confecţionate şi păstrate 24 de ore în mediu umed, apoi fierte 3 ore.După răcire se examinează şi nu trebuie să prezinte încovoieri sau crăpături de la

margine către centru.(în caz contrar, cimentul este expansiv şi nu se foloseşte în construcţii).

- cu inelul cu ace Le Chatelier- se umple inelul cu pastă de consistenţă normală şi după 24 de ore de întărire în mediu umed se măsoară distanţa d1 dintre vârfurile

acelor. Apoi probele se fierb 3 ore, după răcire se măsoară din nou distanţa d2 dintre ace. Diferenţa (d2-d1) nu trebuie să depăşească 10mm.

6. Densitatea (g/cm3)-absolută poate avea valori cuprinse între 2.8 şi 3.2 g/cm3.Densitatea în grămadă se determină cu vasul etalon şi poate fi:-în stare afănată -cu valori între 900-1300 g/cm3;-în stare îndesată –cu valori între 1450-1900 g/cm3.Valoarea de 1450 g/cm3 este folosită la calcularea silozurilor de ciment.3.1.1.5. Tipuri de ciment PORTLANDÎn funcţie de destinaţie se fabrică cimenturi speciale, cu proprietăţi corespunzătoare cerinţelor impuse. Acestea sunt:- ciment cu rezistenţe iniţiale mari -caracterizat prin întărire rapidă şi rezistenţe

mecanice mari chiar după 1 zi de întărire. Se obţine dintr-un clincher bogat în alit, măcinat mai finb decât în cazul cimentului obişnuit. Este recomandat pentru lucrări cu infiltraţii puternice. Se notează cu simbolul tipului cimentului şi la urmă R. Se utilizează pentru lucrări executate pe timp friguros.

- Ciment expansiv (E) -prezintă în timpul întăririi o expansiune moderată şi de durată limitată. Se utilizează ca material de etanşare a rosturilor pentru diverse lucrări (tuneluri, diguri, etc).

- Ciment alb (SR 7055/96 ) –obţinut din calcar şi argilă cât mai sărace în oxizi de fier, magneziu, crom, etc(compus din alit+belit+celit). Se utilizează la turnarea betoanelor decorative.

- Cimenturi colorate-fabricate din clincher alb cu pigmenţi (oxizi de fier, de mangan, crom, ultramarin) în proporţii de 0.2-7%.

- Ciment pentru sonde- folosit pentru cimentarea sondelor de petrol şi gaze când sunt supuse la temperaturi şi presiuni ridicate. Este un ciment rezistent la agresivitate sulfatică.

- Ciment pentru zidărie (SR EN 413-1-96, SR EN 413-2-96).3.1.2. Lianţi hidraulici unitari. Ciment aluminos.3.1.2.1.Materii prime, proces de fabricaţie şi compoziţie mineralogică.-Este un liant hidraulic cu priză normală şi întărire rapidă, obţinut prin măcinarea

fină a produsului rezultat în urma arderii amestecului de calcar şi bauxită (trioxid de aluminiu hidratat –A2O3*nH2O).

-Se obţine fie prin arderea amestecului de marerii prime până la topire completă (ciment topit ), fie prin arderea până la clincherizare (1200-12500C).Topitura sau clincherul rezultat se macină fără adaos de ghips.

-Compoziţia mineralogică diferă net de cea a cimentului Portland fiind funcţie de: -compoziţia mineralogică (aluminat monocalcic)-55-78% CA, maxim 29%

C2S, componenţi minerali. -tratamentul termic la ardere şi răcire.3.1.2.2. Hidratare, caracteristici tehnice şi domenii de utilizare.La amestecarea cimentului aluminos cu apa au loc reacţii de hidratare a

componenţulor săi cu bazicitate scăzută, alături de mici cantităţi de hidrosilicaţi de calciu şi hidroxid de aluminiu.

Comparativ cu cimentul Portland, cimentul aluminos necesită o cantitate mai mare de apă de hidratare (de circa 2 ori mai mult-50%), dezvoltă căldură de hidratare sporită şi cu viteză mai mare, prezintă o creştere a rezistenţelor mecanice în primele ore şi

zile de întărire, are rezistenţă la gelivitate şi coroziune mai bună, temperatura nu va depăşi 20-250C (peste această temperatură au loc transformări negative ale structurii pitrei de ciment, densitatea creşte de 1.5-2 ori, apar contracţii care duc la fisurare).

-Cimentul aluminos nu rezistă la acţiunea acizilor concentraţi (rezistă la pH >3.5-4, cu excepţia HCl, HF, HNO3) şi la acţiunea alcaliilor.

-Se foloseşte la : -betoane cu rezistenţe mari şi întărire rapidă; -betonări pe timp de iarnă (temperatura în exploatare să fie mai

mare de 300C).-În mod curent nu se amestecă cu cimentul Portland (cu adaos 20-80% ciment

Portland are o priză instantanee)-La temperaturi de peste 2000C piatra de ciment aluminos se comportă mai bine

decât cea de ciment Portland (se deshidratează mai greu).-Arestabilitate termică până la circa 1600-17000C, piatra deciment aluminos

suferind o „întărire ceramică”. Se pot realiza betoane sau cărămizi refractare.-În amestec cu cimentul Portland ( 20-80% ) se poate folosi la obţinerea

infiltraţiilor de apă prin anumite lucrări de gradate din beton ( priză „instantanee”). După întărire acest amestec dă rezistenţe mecanice mici.

-În betoanele de ciment aluminos se introduc adaosuri sau aditivi.3.2.Lianţi fidraulici micşti-cimentul PORTLAND cu adaosuri activeNormative:SR 1500/96-Cimenturi compozite.SR 3011/96-Cimenturi cu căldură de hidratare redusă şi rezistenţă la sulfaţi.Lianţii hidraulici micşti sunt formaţi dintr-un liant unitar şi adaos.Proporţia de adaos din amestec variază în limite largi funcţie de proprietăţile

liantului.Cimenturile Portland cu adaosuri active sunt obţinute prin măcinarea fină a unui

amestec de clincher de ciment Portland cu adaosuri active în anumite proporţii şi cu necesarul de ghips pentru reglarea timpului de priză.

Principalele adaosuri active sunt:a)- Zgura granulată de furnal (adaos cimentoid cu priză proprie la măcinare foarte

fină)-ciment tip II A-S, clase de rezistenţă 32.5, 52.5;-cimenturi compozite: tip IIB-S-32.5-52.5; tip IIIA-32.5-32.5 R; tip VA-

zgură+puzzolană;-cimenturi cu hidratare limitată: tip H II/A-S 32.5; tip H II/B-S 42.5; tip H III/A

52.5.-cimenturi cu rezistenţă la apă sulfatică: tip SR II/A-S 32.5; tip SR II/B-S 52.5.Proprietăţi: întărire lentă, termicitate joasă (beton hidratat), sensibile la

temperaturi scăzute, rezistenţă la agresivitate chimică.b)-Cenuşă de termocentrală (adaos hidraulic sau puzzolanic fără priză proprie care

fixează calciul întărindu-se în prezenţa Ca(OH)2 ).-cimenturi compozite: tip IIA-V 32.5R-42.5R; tip IIA-M 32.5-42.5; IIB-M 32.5-

42.5.Proprietăţi: rezistenţă la acţiune sulfatică.c)-Puzzolana (tras)(adaos hidraulic):

-cimenturi tip IIAM 32.5-42.5; tip IIAP 52.5R; tip IIBM 32.5-42.5; tip IIB-P 32.5-42.5; tip VA 32.5-42.5-32.5R; tip SR II/A-S 32.5; tip SR II/A-P 42.5.

d)- calcar (inert).NOTĂ:S-zgură;P-puzzolane naturale (tras);V-cenuşă silico-aluminoasă;H-ciment hidrotehnic;A;B-două tipuri de ciment cu acelaşi adaos dar în procente diferite;M-orice adaos admis(vezi Sr 1500/1996);SR-trezistenţa la ape sulfatice.

SR 1500/1996- Cimenturi compozite uzuale de tip II, III, IV, V.Tip Denumire Simbol Clincher

(K)Zgură

granulară(S)

PuzzolanăNaturală

(P)

PuzzolanăIndustrială

(Q)

Cenuşă de termocentrală

()V

Calcar(L)

II Ciment Potrtland cu zgură

II A-SII B-S

80-9465-79

6-2021-35

- - - -

II Ciment Portland

cu cenuşă

II A-V 80-94 - - - 6-20 -

II Ciment portland

cu puzzolană naturală

II A-PII B-P

80-9465-79

- 6-2021-35

- - -

II Ciment Portland cu calcar

II A-LII B-L

80-9465-79

- - - - 6-2021-35

II Ciment Portland compozit

II A-MII B-M

80-9465-79

6-2021-35

6-2021-35

6-2021-35

6-2021-35

6-2021-35

III Ciment de furnal

III-A 35-64 36-65 - - - -

IV Ciment puzzolanic

IV-A 65-89 - 11-35 11-35 11-35 -

V Ciment compozit

V-A 40-64 18-30 18-30 18-30 18-30 -

NOTĂ:Cimenturile conţin ghips pentru reglarea prizei: 0-5% constituenţi suplimentari unitari(aditivi).

SR 3011/1996-Cimenturi cu căldură de hidratare limitată şi cu rezistenţă la acţiunea apelor cu sulfaţi.Sort Tip Clincher (K) Zgură (S) Puzzolană

naturală (P)H I 100 - -

Cimenturi cu căldură de hidratare limitată

H II A-S 80-94 6-20 -H II B-S 65-79 21-35 -H III A 35-64 36-65 -

Cimenturi cu rezistenţă la agresivitatea apelor cu conţinut de sulfaţi

SR I 100 - -SR II AS 80-94 6-20 -SR II A-P 80-94 - 6-20SR II B-S 65-79 21-35 -SR III A 35-64 36-65 -

NOTĂ: Cimenturile conţin ghips pentru reglarea prizei.

3.3.Alţi lianţi hidraulici3.3.1 Varul hidraulicse obţine prin arderea moderată (900-10000C) a calcarelor marnoase ( cu circa 6-

20% argilă). CaO format din descompunerea CaCO3 va reacţiona parţial, în stare solidă, cu SiO2, Al2O3 şi Fe2O3 provenite din argilă şi vor rezulta silicaţi, aluminaţi şi feriţi de calciu.

În varul hidraulic rămâne o cantitate considerabilă de CaO care, la amestecarea cu apa se va stinge ( rezultând Ca(OH)2 ).

Priza şi întărirea se desfăşoară parţial ca la varul nehidraulic, parţial ca la ciment.Se poate utiliza la:

- mortare pentru lucrări exploatate atât în mediu uscat cât şi în mediu umed;- unele betoane de clasă mică.În portul Constanţa s-au executat primele lucrări portuare cu amestec de var şi cenuşă de Santorin în anul 1900.3.3.2.Cimentul ROMAN

Se obţine prin măcinarea produsului rezultat prin arderea fără clincherizare ( la 1000-11000C ) a marnelor ( amestecuri naturale de calcar cu cel puţin 25% argilă).

La măcinare se mai pot introduce şi diverse adaosuri active plus ghips ( maxim 5%, pentru reglarea prizei ).

Componenţii săi mineralogici vor fi: silicaţi, aluminaţi şi feriţi de calciu ( ca la varul hidraulic ) iar CaO liber trebuie să fie în cantitate redusă ( pentru a nu se stinge în prezenţa apei; ca la cimentul Portland ).

Utilizările cimentului roman pot fi: -prepararea mortarelor şi betoanelor de clasă mică;-realizarea de blocuri pentru zidărie ( înlocuitori de cărămidă ) întărite prin

tratamente hidrotermice ( autoclavizare ).

CAP. 5 MORTARE CU LIANŢI MINERALI

I. DefiniţieMortarele sunt amestecuri bine omogenizate de liant, apă şi nisip, care se întăresc

aerian sau hidraulic în funcţie de natura liantului utilizat. La prepararea mortarelor se pot utiliza şi diferite adaosuri ca: plastifianţi, coloranţi, substanţe impermeabilizatoare, substanţe care reglează priza, substanţe active hidraulic, etc. Mortarele servesc la legarea între ele a pietrelor naturale sau artificiale, caz în care se numesc mortare de zidărie, la înfrumuseţarea elementelor de construcţii – mortare de tencuieli – sau au întrebuinţări speciale cum ar fi: decorarea pereţilor construcţiilor – mortare colorate, izolare fonică – mortare pentru izolare termică, impermeabilizare la apă – mortare impermeabile, rezistenţă la acizi – mortare antiacide, şape de pantă.

II. Normative în domeniu- SR EN 998-1/2004-AC/2006 Mortare pentru tencuire şi gletuire- SR EN 998-2/2004 Specificaţii ale mortarelor pentru zidărie. Partea 2.

Mortare pentru înzidire- SR EN 13914-1/2006 Tencuieli exterioare- SR EN 480-4, 5, 6, 11, 12/2006 Aditivi pentru betoane, mortare şi paste- SR EN 934-4/2002 Aditivi pentru betoane, mortare şi paste- SR EN 934-2, 3/2005 Aditivi pentru betoane, mortare şi paste- SR EN 1015-17, 19/2006 Metode de încercare a mortarelor de zidărie- EN 13139/2003 Agregate pentru mortare

III. ClasificareMortarelor obişnuite se calsifică după mai multe criterii în:

a) după domeniul de folosire:- mortare de zidărie;- mortare de tencuială;- alte utilizări;

b) după natura lianţilor:- mortare pe bază de var: de var, de var-ciment, de var-ipsos;- mortare pe bază de ciment: de ciment, de ciment-var, de ciment-argilă;- mortare pe bază de ipsos: de ipsos, de ipsos-var;- mortare pe bază de pământuri argiloase;

c) după rezistenţa la compresiune: M4, M10, M25, M50, M100 (daN/cm2)Rezistenţele la compresiune ale mortarelor determinate la 28 de zile reprezintă

marca mortarului (daN/cm2) şi se notează cu M urmat de rezistenţa respectivă.În afară de această clasificare, mortarele mai pot fi clasificate şi după următoarele

criterii:d) după densitatea aparentă:

- mortare grele: ρa > 1800 kg/m3;- mortare semigrele: ρa = 1500-1800 kg/m3;- mortare uşoare: ρa = 1000-1500 kg/m3;- mortare foarte uşoare: ρa < 1000 kg/m3;

e) după consistenţă:- mortare fluide;- mortare plastice;

- mortare vârtoase.

IV. Constituienţii principali ai mortarelorConstituienţii principali ai mortarelor sunt: lianţii, agregatele şi apa şi eventual

aditivi, adaosuri.

IV. 1 LianţiiVarul (gras) este un liant de bază a prepararea mortarelor folosindu-se pentru

părţile aeriene şi mai puţin solicitate ale construcţiilor. În amestec cu cimentul se poate folosi şi la elemente mai solicitate sau zidării de fundaţii care au umiditate mare. Se poate folosi varul stins în pastă sau în praf sau varul nestins măcinat.

Cimentul se foloseşte singur sau în amestec cu var sau argilă la prepararea mortarelor utilizate la elemente de zidărie care preiau sarcini importante sau funcţionează în apă sau în medii cu umiditate foarte mare (în care caz se utilizează adaosuri – zgură metalurgică sau adaosuri hidraulice). La mortarele de ciment adaosul de var sau argilă are drept scop îmbunătăţirea plasticităţii mortarului. La prepararea mortarelor se foloseşte ciment tip Portland unitar sau Portland cu adaosuri.

Ipsosul se utilizează ca atare sau împreună cu varul pentru prepararea mortarelor care se găsesc permanent în mediu uscat (aerian). Prezenţa ipsosului în mortarele de var-ipsos le măreşte rezistenţa şi scurtează timpul de întărire.

Argila se foloseşte la prepararea mortarelor pentru elemente aerine slab solicitate (maxim trei nivele) şi alcătuite din pietre poroase (cărămizi, chirpici, ...).

IV. 2 ApaNormativul avut în vedere este SR EN 1008/2003.La prepararea mortarelor apa trebuie să fie din surse de apă potabilă.Apele minerale corodează piesele metalice. Apele cu conţinut de substanţe

organice corozive (zahăr, diverşi acizi, resturi de celuloză, etc.) împiedică desfăşurarea prizei în mortarele de ciment.

IV. 3 NisipulNisipul este agregatul cu granule mici până la 7 mm (0/1; 0/2; 0/4; 0/8 mm).Clasificarea nisipurilor folosite la prepararea mortarelor se face după mai multe

criterii:a) după provenienţă:

- naturale – de carieră, de râu, din lacuri, dune, de mare;- artificiale – obţinute prin concasare;

b) după forma şi natura suprafeţei:- granule rotunde;- granule colţuroase;

c) după granulozitate:- nisipuri monogranulare;- nisipuri poligranulare.Granulozitatea nisipurilor influenţează mult caracteristicile mortarelor:- când curba granulometrică se înscrie sub curba limită dată de standarde

nisipul respectiv este sărac în fracţiuni fine şi deci golurile dintre granulele

mari nu sunt bine umplute; mortarul confecţionat cu un asemenea nisip este puţin lucrabil şi cu rezistenţe mici;

- când curba granulometrică se înscrie deasupra curbelor limită granulele fine sunt în cantităţi foarte ridicate, cantitatea de liant este mai mare (pentru a caoperi suprafaţa tuturor granulelor);

- în cazul unui dozal limitat de ciment trebuie o cantitate mai mare de apă ceea ce duce la scăderea rezistenţelor.

Înfoierea este o caracteristică importantă a nisipului care influenţează proprietăţile mortarelor. Cunoaşterea înfoierii este necesară la dozarea volumetrică a componenţilor mortarelor care se raportează la construcţia uscată.

V. Stabilirea compoziţiei mortarelor şi prepararea lorV.1 Stabilirea compoziţiei

Compoziţia unui mortar reprezintă cantitatea volumetrică sau gravimetrică a constituienţilor mortarului respectiv şi se exprimă prin raportul liant:nisip sau prin cantităţile de constituienţi necesare la 1 m3 de mortar.

Dozajele de materiale componente se stabilesc:- pe baza unor normative orientative, în funcţie de natura liantului folosit şi de

tipul mortarului;- pe baza unor relaţii de calcul.Pentru mortarele de ciment destinate zidăriilor dozajul de ciment C se deduce din

relaţia:

[kg/m3]

unde: Mm = marca mortarului (daN/cm2) Mc = calsa cimentului (daN/cm2) K = coeficient de corecţie; pentru mortare normale K = 0,7

Pentru mortarele de tencuială dozajul de ciment se deduce din relaţia:

[kg/m3]

Pentru mortare cu lianţi ciment-var, ciment-argilă se pot utiliza relaţiile de mai sus pentru stabilirea dozajului de ciment, în cazul unor mortare de marcă superioară lui M25, iar dozajele de var sau argilă Dp se calculează cu relaţiile:

- pentru mortare de zidărie: [l/m3]

- pentru mortare de tencuială: [l/m3]

unde: Dp = dozaj de var pastă cu consistenţă 12 cm sau pastă de argilă cu consistenţă 13-15 cm.

V. 2 Prepararea mortarelorPrepararea mortarelor se face în malaxoare sau betoniere cu amestec forţat (malaxare 1,5-

2 min.) sau manual pentru mortare de var în lada în care se pune mai întâi varul şi apa apoi se adaugă treptat nisipul, omogenizând.Mortarele de ciment se prepară pe platforme de beton prin amestecarea nisipului şi cimentului după care se pune apa.

VI.Caracteristici ( proprietăţi ) ale mortarelorVI.1.Mortare proaspete

1. Consistenţa-mobilitatea mortarului sub acţiunea propriei greutăţi sau a unor forţe exterioare ce acţionează asupra lui. Se exprimă prin adâncimea de pătrundere aconului etalon,în cm,măsurată pe generatoare.Valorile sunt stabilite în standard, astfel pentru acelaşi domeniu de utilizare,mortarele aplicate pe suport poros (cărămidă) sunt mai fluide decât cele aplicate pe suport compact (piatră).

2. Tendinţa de segregare-reprezintă caracteristica mortarelor de s-şi modifica consistenţa sub influenţa unor şocuri sau aunui repaos mai îndelungat:

Se stabileşte prin determinarea consistenţelor din treimea superioară Cs şi inferioară Ci a unui mortar care se introduce într-un vas cilindric (h=30cm şi Φ=12.3cm).Tendinţa de segregare S este dată de relaţia:

(cm3)

Pentru mortare de zidărie: S≤50cm3

Pentru mortarele de tencuială: S≤3.3.Capacitatea de reţinere a apei se determină prin :a) vacuumare-se stabileşte consistenţa iniţială Cin şi consistenţa finală Cf după vacuumare, csre se creează cu ajutorul unei instalaţii în care se creează o depresiune de 50mm col Hg.Indicele de reţinere apei prin vacuumare este:

b) metoda cu strat absorbant-se introduce mortarul într-un inel care are la partea superioară o hârtie de filtru, se aşează apoi inelul deasupra unui material absorbant,lăsându-se o oră pentru ca apa din mortar să fie absorbită.Indicele de reţinere a apei este:

in care: m-masă mortar, Δm-diferenţa dintre masa mortarului înainte şi după absorbţia de apă.Capacitatea de reţinere aapei este de minim 70% la vacuumare şi de minim 90% la stratul absorbant.VI.2.Mortare întăriteCaracterizarea proprietăţilor mortarelor în timpul exploatării se poate face prin:a)Rezistenţe mecanice (compresiune şi întindere prin încovoiere)-Încercările se fac pe epruvete prismatice de 40*40*100 a căror parte inferioară este înlocuită cu un suport poros pentru cazul mortarelor pe bază de var. -Condiţiile de păstrare a epruvetelo, până la încercare, depind de natura liantului: -pentru lianţi hidraulici:6 zile în mediu umed şi apoi în aer până la Rc

-pentru lianţi nehidraulici:tot timpul în mediu uscat.-Termenul de încercare este de 28 de zile sau 90 de zilenRezistenţa la compresiune care ne indică marca mortarului se determină pe resturi de prisme rămase de la încercarea la încovoiere.b) Rezistenţa la îngheţ-dezgheţ-se determină pe mortare după 15 cicluri de ingheţ-dezgheţ.Pierderea de masă trebuie să fie de maxim 5% iar scăderea de rezistenţă de maxim 25%.

c) adeziunea la stratul suport se face pe cilindrul de mortar de dimensiuni d=8cm şi h=2cm. Se determină forţa F de smulgere a epruvetei de pe stratul suport,adeziunea la suport Rs (daN) stabilindu-se cu relaţia:

(daN/cm2)

in care:A-aria suprefeţei de contact mortar-suport (cm2)d) Contracţia la uscare reprezintă micşorarea dimensiunilor epruvetelor ca urmare a proceselor fizico-chimice, din timpul întăririi şi mai ales datorită evaporării apei.VII. Tipuri de mortareVII.1. Mortare de zidăriePentru zidărie, în mod curent se folosesc mortarele de var, datorită caracterului hidraulic al varului, zidăriile trebuie să se găsească în mediu uscat.În cazul folosirii unor materiale compacte de zidărie şi al funţionării în medii umede (fundaţii, socluri) ,se utilizează mortare cu lianţi amestecaţi (var şi ciment sau adaosuri hidraulice).Nisipul folosit la zidăriile de cărămidă este conform EN 13139/2003 de 0-8 mm.

Capacitatea de deformare sub încărcări a mortarului din rosturi este cu mult mai mare decât a cărămizii astfel că acesta se deformează şi are tendinţa să refuleze din rosturile zidăriei, în direcţia săgeţilor laterale. Datorită aderenţei dintre mortar şi cărămizi, acestea vor fi solicitate la întindere de forţele F.Cărămida ca şi alte materiale (de tipul pioetrelor) au o rezistenţă la întindere cu mult mai mică decât la compresiune ( Ri=1/5...1/10 Rc ) şi la o anumită valoare a încărcării P ,începe să fisureze după direcţia V-V; în această secţiune cărămizile lungi au cea mai mare valoare a efortului la întindere dat de refularea mortarului.Acest început al degradării, fisurarea după mdirecţia V-V ,începe pentru mortarul de var gras la 30% din încărcarea la rupere a stâlpului. Limita de fisurare (încărcarea la care apar fisuri) poate fi apropiată de cea de rupere prin mărirea rezistenţei mortarului. Astfel, se poate ca fisurarea să apară la 75% din încărcarea la rupere a elementului de zidărie, când se foloseştev un mortar de rezistenţă 7N/mm2. prin îmbunătăţirea mărcii mortarului peste această valoare, limita de fisurare nu mai creşte în mod sensibil.VII.2. Mortare de tencuieliTencuielile obişnuite sunt alcătuite în general, din mai multe straturi care sunt:

-şpriţul –necesat pentru îmbunătăţirea aderenţei dintre stratul suport ( bază ) şi straturile următoare ale tencuielii.( 2-3 mm );se execută dintr-un mortar fluid;

-grundul-strat intermediar de 8-15mm grosime, executat din mortar vârtos-lpastic cu nisip 0.4 mm;

-tinciul- (sau stratul vizibil) de maxim 5 mm grosime, executat din mortar vârtos cu nisip fin 0.1 mm, care asigură o bună planitate tencuielilor;

-şmirul- primul strat la tencuielile pe rabiţ (rabiţ=plasă din împletitură de sârmă subţire sau mase plastice) alcătuit din mortar de ipsos care la mărirea de volum din timpul prizei se ancorează bine în ochiurile plasei de rabiţ.

Mortarele pentru tencuieli exterioare, supuse la acţiunea intemperiilor (umiditate, vânt,etc) trebuie să aibă o bună rezistenţă şi ca atare se execută folosind un liant care este ciment+varul.

Mortarele pentru tencuieli interioare trebuie să aibă o aderenţă bună la suport, tendinţă de fisurare redusă, lucrabilitate bună. Se folosesc mortare pe bază de var, var-ciment sau var-ipsos.

În funcţie de elementul de construcţie care se tencuieşte şi de condiţiile de funcţionare, există mai multe tipuri de tencuieli:

1)-tencuiala brută este folosită ca tencuială pe elemente cum sunt: podurile sau construcţiile agrozootehnice; se execută într-un singiur strat de circa 2 cm grosime, cu mortar cu nisip 0.8 mm;

2)-tencuiala sclivisită şi gletuită se aplică pe elşemente de zidărie şi se execută cu 2 straturi: grundul şi tinciul;asigură o bună compactitate şi impermeabilitate şi dă suprafeţe netede. La tencuielile sclivisite stratul vizibil este netezit cu ”drişca” de oţel.

Stratul vizibil de la tencuielile gletuite se execută cu un strat subţire de ipsos pastă sau de var şi se netezesc cu ”drişca” de glet. Gletul se aplică pe acele tencuieli ce urnează să fie tratate mai deosebit sau care urmează a fi vopsite în ulei. În mod obişnuit în pasta de ipsos se adaugă clei pentru o rezistenţă mai bună.

3)-tencuiala pe beton se aplică în trei straturi :şpiţ, grund, tinci.4)-tencuiala pe rabiţ se aplică atunci când se doreşte obţinerea unor suprafeţe plane, cum sunt

tavanele la planşeele cu nervuri din beton armat sau în cazurile când se tencuiesc suprafeţe din materiale diferite ( exemplu:stâlpi de lemn şi zidărie de cărămidă); se execută în trei straturi: şmirul, grundul, tinciul.

NOTĂ:Se aplică ţşi tehnologia tavanelor suspendate din plăci de ipsos armat sau ghips-carton sau placarea cu aceste materiale a pereţilor (uneori pereţii sunt doar din aceste plăci şi atunci se numesc pereţi de compartimentare).

5)-tencuiala impermeabilă se foloseşte la protecţia suprafeţei elementelor de construcţii care vin în contact permanent sau îndelungat cu umiditatea mediului ambiant, cum ar fi: zidurile subsolurilor, socluri, pereţii canalelor sau tuburilor de scurgere, interiorul rezervoarelor sau bazilelor de apă, etc. Se folosesc ca lianţi:cimentul Portland, cimentul cu zgură , cu cenuşă, tras.

Se folosesc mortare grase cu dozaj 1:2 (3). Mărirea impermeabilităţii se poate realiza prin folosirea unor adaosuri tensioactive sau hidrofolizante(săpunuri de calciu sau aluminiu)

6)-tencuielile decorative se execută cu var gras stins în praf, cimrnturi albe sau colorate şi cu agregate din roci colorate (deşeuri de marmură, cenuşă etc).Cele mai obişnuite tencuieli decorative sunt:

a)-cu praf de piatră obţinute prin aplicarea peste grund a unui strat drişuit sau stropit din mortar de var gras cu praf de piatră şi adaos de pigmenţi coloraţi;

b)-din piatră artificială executate pe un grund din mortar de ciment. Stratul vizibil, din mortar de ciment cu piatră măruntă (griş de piatră) şi eventual pigmenţi. Se aplică peste grundul stropit cu apă înainte de întărirea completă a acestuia.

c)-tencuielile cu terasit se execută pe un grund din mortar de var cu adaos de ciment, pe suprafaţa căruia se fac striuri crestate cu mistria în două direcţii sau prin periere. Amestecul pentru stratul vizibil se aduce pe şantier gata preparat, în stare uscată,în sac.

d)-alte amestecuri în stare uscată, în saci, inclusiv cu granule din polimeri şi adaosuri.VII.3. Defecte în tencuieli

În tencuieli pot să apară defecte datorită folosirii necorespunzătoare a materialelor componente sau datorită punerii greşite în operă.

a) Defecte datorate folosirii necorespunzătoare a materialelor de construcţie:-împuşcăturile sunt produse de granule de var nestinse şi se manifestă prin apariţia de crăpături

iniţiale după care se produce desprinderea bucăţilor de tencuială în jurul granulelor de var care se sting în apă prin expansiune.

-petele şi eflorescenţele se produc dacă nisipul conţine multă argilă, pirită sau săruri solubile.b) Defecte datorate unei puneri greşite în operă-Tencuirea zidăriilor înainte ca mortarul din rosturi să se fi uscat-în dreptul rosturilor apar pete, deoarece umiditatea migrează prin tencuială.Rezultă că elementele de construcţii nu se tencuiesc decât după ce mortarul din rosturi s-a uscat.În plus tencuielele pe bază de ciment fisurează datorită contracţiilor, fiind necesar a se menţine umede în primele şapte zile de la confecţionare.Tencuielele trebuie ferite de scurgerile de ape din precipitaţii şi de cele care pătrund prin capilarele din terenul de fundaţie. Aceste ape pătează tencuielile făcându-le inestetice.

CAP.6. Betoane cu lianţi anorganici

6.1 Definiţii şi clasificareBetoanele sunt produse artificiale cu aspect de conglomerat care se obţin în urma

întăririi unor amestecuri bine omogenizate de liant, apă şi agregate (nisip+pietriş+piatră spartă). La acestea se mai adaugă aditivi şi adaosuri.

În afara materialelor de bază betonul mai poate să conţină şi anumite adaosuri inerte sau active care-i îmbunătăţesc proprietăţile.

Amestecul de liant şi apă formează o pastă care în urma unor procese fizico-chimice, se întăreşte transformându-se într-o substanţă solidă (denumită piatră de ciment) care leagă între ele granulele de agregat, dând astfel caracterul monolit al betonului.

Agregatele care în majoritatea cazurilor nu intră în contribuţie cu liantul şi apa, alcătuiesc scheletul rigid al betonului, imprimându-i o serie de caracteristici fizico-mecanice şi chimice îmbunătăţite faţă de piatra de ciment.

În industria construcţiilor, betonul şi în special cel armat şi comprimat, reprezintă principalul material de construcţii, folosit la structuri, datorită avantajelor pe care le are:

-durabilitate;-folosirea materialelor granulare naturale sau artificiale (agregatele);-executarea elementelor de construcţie sub orice formă;-rezistenţă la foc (totuşi limitată în timp);-caracterul monolit şi masivitatea construcţiilor;-costul redus faţă de alte materiale.

În funcţie de acţiunile mediului înconjurător asupra betonului acesta poate fi degradat în perioada de exploatare. Acţiunile agresive ale mediului sunt clasificate ca mai jos (conform EN 2006-1/2002 ):

Tabelul 1-Clase de expunere:1) X 0-nici un risc de coroziune sau atac;2) Coroziunea prin combatere (expunere la aer şi umiditate):-XC1-uscat sau permanent umed;-XC2-umed, rareori uscat;-XC3-umiditate moderată;-XC4-alternanţa umidităţii şi uscării.3) Coroziunea dată de cloruri (fără cele de origine marină):-XD1-umiditate moderată;-XD2-umed,rar uscat;-XD3-alternanţa umidităţii cu uscarea.4) Coroziunea dată de clorurile din apa de mare:-XS1-expunere la aer cu aerosoli marini;-XS2-imersie permanentă;-XS3-zone de marnaj (alternanţă umed-uscat), zone supuse stropirii sau ceţei saline.5) Atacul prin îngfheţ-dezgheţ cu sau fără agenţi pentru dezgheţ:-XF1-saturaţie moderată, apă fără agenţi de dezgheţare;-XF2-saturaţie moderată, apă cu agenţi de dezgheţare;-XF3-saturaţie puternică, apă fără agenţi de dezgheţare;-XF4-saturaţie puternică, apă cu agenţi de dezgheţare sau apă de mare.6) Atac chimic:-XA1-mediu cu agresivitate chimică slabă;-XA2-mediu cu agresivitate chimică moderată;-XA3-mediu cu agresivitate chimică intensă.NOTĂ: Agresivităţile sunt prezentate cantitativ în talelul 2 din SR EN 206-1/2002.

În funcţie de caracteristicile fizico-mecanice, betonul proaspăt sau întărit se clasifică (conform SR EN 206-1/2002-Partea1:”Specificaţie ,performanţă,producere şi conformitate”-standardul EN 206-1 înlocuieşte parţial STAS 3662-86 şi anume clasificarea betonului după lucrabilitate(tasare, grad de compactare, remodelare VE-BE),rezistenţa la compresiune şi densitate aparentă) astfel:

a) După clasa de consistenţă betonul proaspăt se clasifică conform EN 12350-2,3,4,5 (consistenţa reprezintă gradul de mobilitate al betonului proaspăt sub acţiunea greutăţii proprii sau a unor forţe exterioare care acţionează asupra lui):

CLASE DE TASARECLASA TASARE în mm

S1 De la 10 până la 40S2 De la 50 până la 90S3 De la 100 până la 150S4 De la 160 până la 210S5 ≥220

CLASE VE-BECLASA VE-BE în secunde

V0 ≥31V1 De la 30 până la 21V2 De la 20 până la 11V3 De la 10 până la 5V4* De la 5 până la 3

CLASE DE COMPACTARECLASA INDICE DE COMPACTARE

C0* ≥1,46C1 De la 1,45 până la 1,26C2 De la 1,25 până la 1,11C3 De la 1,10 până la 1,04

CLASE DE RĂSPÂNDIRECLASA DIAMETRUL RĂSPÂNDIRII în mm

F1* ≤340F2 De la 350 până la 410F3 De la 420 până la 480F4 De la 490 până la 550F5 De la 560 până la 620F6* ≥630

Din raţiuni de lipsă de sensibilitate a metodelor de încercare de la anumite valori, se recomandă a se utiliza încercările de mai sus numai pentru:-înălţime a tasării între10 şi 210 mm;-timp de încercare VE-BE între 30 şi 5 secunde-grad de compactare între 1.04 şi 1.46-diametru de răspândire între 340 mm şi 620 mm.

b) După densitatea aparentă (raportul dintre masa betonului şi volumul său aparent ) betonul proaspăt se casifică conform SR EN 2006:

Categorie beton Densitatea aparentă (Kg/m3)

Greu >2600Normal 200-2600

Uşor <2000Clasele de densitate (masă volumică) pentru betonul uşor sunt date în tabelul 9 din

SR EN 206-1/2002:Clase de

masă volumică

D 1,0 D 1,2 D 1,4 D 1,6 D 1,8 D 2,0

Densitatea aparentă (Kg/m3)

800-1000 1000-1200 1200-1400 1400-1600 1600-1800 1800-2000

c) După gradul de gelivitate ( numărul de cicluri de îngheţ- dezgheţ la care trebuie să reziste betonul): G 50; G 100; G 150.

d) După gradul de impermeabilitate (presiunea maximă a apei până la care aceasta pătrunde în epruvete, fără a depăşi adâncimea limită prescrisă)-conform NE 012/99:

Adâncimea de pătrundere a apei (mm) Presiunea maximă a apei (atm)100 200

P210 P2

20 2P4

10 P420 4

P810 P8

20 8P12

10 P1220 12

P1610 P16

20 16e) -După clasa de rezistenţă la compresiune pentru betoane normale sau grele:C 8/10; C 12/15; C 16/20; C 20/25; C 25/30; C 30/37; C 35/45; C 40/50; C 45/55; C 50/60; C 55/67; C 60/75; C 70/85; C 80/95; C 90/105; C 100/115.(tabelul 7 din SR EN 206-1).

- După clasa de rezistenţă la compresiune pentru betoanele uşoare(LC): LC 8/9; LC 12/13; LC 16/18; LC 20/22; LC 25/28; LC 30/33; LC 35/38; LC 40/44; LC 45/50; LC 50/55; LC 55/60; LC 60/66; LC 70/77; LC 80/88.(tabelul 8 din SR EN 206-1).Definiţie: Clasa betonului este definită pe baza rezistenţei caracteristice (fck cilindru / fck cub) care este rezistenţa la compresiune în N/mm2, determinată pe cilindri(de 150/300 mm sau pe cuburi cu latura de 150 mm) la vârsta de 28 de zile, sub a cărei valoare se pot situa statistic cel mult 5% din rezultate.f) În funcţie de condiţiile de preparare a betonului:-manual;-mecanic:-pe şantier sau în fabrici de betoane (cu funcţionare ciclică sau continuă).g) În funcţie de modul de armare:-beton armat cu armătură flexibilă,-beton cu armare dispersă ( fibre de oţel, fibre de sticlă, fibre de carbon),-beton armat cu armătură rigidă (profile laminate),-beton precomprimat.h) În funcţie de destinaţie: -betoane obişnuite (construcţii civile, industriale, agricole, poduri),-betoane hidrotehnice (baraje, ecluze, canale),-betoane rutiere,-betoane cu destinaţii speciale: antiacide, refractare, rezistente la uzură, pentru protecţia contra incendiilor.6.2. Betonul normalMateriale componente

La realizarea elementelor şi structurilor de beton, beton armat şi beton precomprimat executate monolit sau prefabricat se pot utiliza:

-betoane normale care au o densitate aparentă cuprinsă în limitele 2000-2600 Kg/m3 şi la prepararea cărora se utilizează agregate naturale grele, un liant hidraulic unitar sau cu adaosuri active, apă, adaosuri, aditivi.

-betoane cu agregate uşoare naturale sau artificiale (frecvent se utilizează betoanele cu agregate artificiale de tipul granulitului).

Betonul normal are în prezent cea mai largă utilizare pentru realizarea elementelor şi structurilor din beton simplu, beton armat şi beton precomprimat.

Materialele utilizate nu vor conţine substanţe care pot avea efecte dăunătoare asupra rezistenţei şi durabilităţii betonului sau care pot provoca coroziunea armăturilor.

Se vor utiliza doar materiale cu calităţile cerute în SR EN 2006-1/2002. În cazul în care materialele nu sunt prevăzute în normativ, vor avea un agrement tehnic european sau vor fi în concordanţă cu standarde naţionale corespondente.

6.2.1. CimentulLa realizarea betonului normal se utilizează cimentul Portland cu sau fără adaos

de zgură, tras sau cenuşă.Proprietăţile cimentului care, aşa cum s-a arătat, sunt funcţie de proprietăţile

constituenţilor mineralogici, se transmit, mai mult sau mai puţin atenuate, asupra betonului.

Alegerea tipului de ciment este în funcţie de: condiţiile de serviciu şi expunere, condiţiile de execuţie şi tehnologia adoptată, clasă,dimensiunile structurii (masivitate).

Cimentul influenţează proprietăţile betonului nu numai prin calitate, ci şi prin cantitate (dozaj).

6.2.2. Apa de amestecare ( SR EN 1008/1997)Apa de amestecare în beton are următoarele roluri:-reacţionează cu cimentul pentru a forma piatra de ciment;-umezeşte suprafaţa agregatelor pentru a da consistenţa necesară punerii în operă

a betonului.NOTĂ: Se poate folosi şi apă reciclată din fabricile de betoane, conform

normativului.S-a constatat că pentru formarea pietrei de ciment este necesară o cantitate de 25-

30% apă din masa cimentului, iar pentru betoanele cu consistenţă foatre vârtoasă este necesară o cantitate de apă de 35% apă.

Rezultă că întotdeauna cantitatea de apă de amestecare este mai mare decât cea strict necesară reacţiilor de hidratare ale cimentului.

Acest exces de apă se evaporă după întărirea liantului, piatra de ciment formată conţinând o serie de pori care influenţează în mod direct caracteristicile betonului întărit.

Volumul porilor formaţi depinde nu doar de cantitatea de apă care se adaugă la prepararea betonului, ci şi de raportul dintre cantitatea de apă A şi cantitatea de ciment C, dintr-un beton (notat şi W/C în SR EN 206-1).

Datorită acestui fapt la analiza influenţei pe care o are apa de amestecare asupra caracteristicilor betonului se ia în considerare raportul apă/ciment (A/C ). Pentru betonul greu obişnuit, acest raport variază în limite foarte largi ( 0.35-0.7 ).

Între raportul A/C şi dozajul de ciment există o corelaţie strânsă, pentru un beton de consistenţă constantă: la creşterea dozajului de ciment ( C ) se poate reduce raportul A/C.

Un ciment cu fineţe mai mare de măcinare va necesita un raport A/C mai mare (sau aditivi).

Apa folosită la prepararea betoanelor trebuie să îndeplinească anumite condiţii de calitate, în caz contrar compromite durabilitatea acestora.

Apa de amestecare utilizată la prepararea betoanelor poate să provină din reţeaua publică sau din altă sursă, caz în care trebuie să îndeplinească anumite condiţii tehnice prevăzute în SR EN 1008/97: să fie limpede şi fără miros, să aibă reacţie neutră, slab alcalină sau slab acidă.

6.2.3. Agregatele

La executarea elementelor şi construcţiilor din beton şi beton armat cu densitatee aparentă normală (2000-2600 Kg/m3) se folosesc agregate cu densitate normală (1201-2000 Kg/m3) provenite din sfărâmarea naturală şi/sau concasarea rocilor.

Granulozitatea agregatelor este verificată cu ajutorul sitelor sau ciururilor cu dimensiunile ochiurilor conform reglementărilor în vigoare SR EN 13242/2003, SR EN 12620/2003 -Agregate grele, SR EN 13055/2003 -Agregate uşoare: 0.2; 1; 2; 4; 8; 16; 31.5; 63 (+ seriile 1 şi 2 de site suplimentare).

-Pentru obţinerea unui amestec cu un dozaj optim de ciment şi o cantitate mică de apă se recomandă utilizarea unei combinaţii de agregate care să conţină o cantitate redusă de nisip şi o proporţie mai mare a agregatelor mari.

-În general granulozitatea agregatelor se alege în funcţie de condiţiile de turnare, compactare, precum şi de tipul agregatelor ce se folosesc. În anumite cazuri, pentru ca betonul să nu segrege în timpul transportului, turnării şi compactării, pentru a fi suficient de lucrabil şi uşor de compactat trebuie sporită cantitatea de parte fină sau se adaugă aditivi plastifianţi, superplastifianţi, hiperplastifianţi.

-Dimensiunea granulei minime a agregatului se stabileşte în funcţie de dimensiunile caracteristice ale elementelor de construcţie, respectându-se condiţiile de la betonul armat:

Φmax≤ 1/4 DΦmax≤ d-5mmΦmax≤ 1.3 cunde: D=dimensiunea cea mai mică a elementului structural;d= distanţa între barele de armătură;c= stratul de acoperire cu beton a armăturii.-Rocile din care provin agregatele trebuie să fie inerte faţă de ciment, să nu fie

alterabile, să fie rezistente la îngheţ- dezgheţ, la incendii, etc.NOTĂ:- Balastul, ca amestec natural, se poate folosi doar în betoane cu clasă mai

mică decât C12/15. -În beton se por utiliza, în proporţie de până la 5%, şi agregate recuperate

din apa de spălare sau din betonul proaspăt; dacă procentul este mai mare ele vor fi sortate şi vor satisface cerinţele normativelor pentru agregate.

Dacă agregatele conţin silice (SiO2) sensibilă la atacul alcaliilor (Na2O şi K2O) şi betonul lucrează în mediu umed se vor întreprinde măsuri de prevenire a reacţiilor dăunătoare silice- alcalii (măsuri verificate din punct de vedere al eficacităţii înainte de aplicare; măsurile sunt prevăzute în Raportul Tehnic CEN CR 1901).

6.2.4. Aditivii pentru betoaneAditivii sunt substanţe anorganice sau organice care se adaugă în cantităţi mici la

prepararea betonului, având drept scop îmbunătăţirea caracteristicilor tehnice ale acestuia (atât ca beton proaspăt cât şi ca beton întărit).

-Aditivii trebuie să îndeplinească cerinţele din reglementările specifice sau agrementele tehnice în vigoare.

-Aditivii nu trebuie să conţină substanţe care să influenţeze negativ proprietăţile betonului sau să producă coroziunea armăturii (exemplu:clor).

-Principalele grupe de aditivi care se întâlnesc în practica curentă a betoanelor sunt diferite în funcţie de efectul principal pe care aditivul îl are asupra betonului. Acestea sunt:-aditivi reducători de apă;

-aditivi intens reducători de apă;-aditivi plastifianţi- mărirea durabilităţii betonului, îmbunătăţirea lucrabilităţii şi

reducerea tendinţei de segregare;-aditivi superplastifianţi;-aditivi acceleratori de priză;-aditivi întârzietori de priză;-aditivi acceleratori de întărire:-aditivi antrenori de aer;-aditivi anti-îngheţ (antigel);-aditivi impermeabilizatori;-aditivi inhibatori de coroziune, etc.

Utilizarea aditivilor la prepararea betoanelor are drept scop:-îmbunătăţirea lucrabilităţii betonului destinat executării elementelor cu armături

dese, secţiuni subţiri , înălţime mare de turnare, turnare sub apă.-punerea în operă a betoanelor prin pompare.-îmbunătăţirea gradului de impermeabilitate în cazul recipienţilor sau a

elementelor expuse la intemperii sau situate în medii agresive.-îmbunătăţirea comportării la îngheţ-dezgheţ.-realizarea betoanelor de clasă superioară.

-reglarea procesului de întărire, întârziere sau eccelerare de priză în funcţie de cerinţele tehnologice.

-creşterea rezistenţei şi a durabilităţii prin îmbunătăţirea structurii betonului.Aditivii pot fi folosiţi câte unul sau în amestecuri bine studiate.Cantitatea totală de aditivi la 1 m3 de beton nu va depăşi:-dozajul maxim recomandat de producător;-50 grame/Kg de ciment (în starea de livrare, fac excepţie cazurile în care a fost

experimentată influenţa unei cantităţi mai mari de aditiv asupra performanţelor betonului).

Aditivii cu dozaje de până la 2g/Kg de ciment vor fi dizolvaţi într-o parte din apa pentru prepararea betonului.

Cantităţi de aditivi livraţi în soluţie de peste 3 l/m3 de beton vor fi luaţi în calcul la determinarea raportului A/C.

Betoanele fluide (cu consistenţă mai mare decât S4, V4, C3 sau F4) se produc prin utilizarea de aditivi puternic reducători de apă, superplastifianţi sau hiperplastifianţi.

6.2.5.AdaosuriAdaosurile sunt materiale anorganice fine ce se pot adăuga în beton (în cantităţi

de peste 5% substanţă uscată faţă de masa cimentului) în vederea îmbunătăţirii caracteristicilor acestuia sau pentru a realiza proprietăţi speciale.

Adaosurile pot îmbunătăţi următoarele caracteristici ale betoanelor:-lucrabilitatea;-gradul de impermeabilitate;-rezistenţa la agenţi chimici agresivi.Există două tipuri de adaosuri:-inerte (tip I) –înlocuitor parţial al părţii fine din agregate, caz în care se reduce cu

circa 10% cantitatea de nisip 0-4mm din agregate. Folosirea adaosului inert conduce la îmbunătăţirea lucrabilităţii şi compactării betonului.

-active (tip II) –caz în care se contează pe proprietăţile hidraulice ale adaosului. Adaosuri active sunt: zgura granulată de furnal, cenuşă, silice ultrafină,etc.

În cazul adaosurilor cu proprietăţi hidraulice, la calculul raportului A/C se ia în considerare cantitatea de adaos din beton ca parte liantă. Se va discuta de raportul A/C + K*adaos.

Coeficientul K a fost introdus pentru a realiza cerinţa minimă referitoare la dozajul de ciment. Valoarea lui K depinde de adaosul folosit dar şi de tipul de ciment.

a)În cazul utilizării cenuşii volante de termocentrală se cere ca raportul cenuşă/ciment să fie mai mic de 0.33 (în mase); excedentul de cenuşă peste valoarea de mai sus nu poate fi luat în considerare la raportul A/C +K*cenuşă şi nici la stabilirea dozajului minim de ciment.

Tip ciment I 32.5 I 42.5 sau superiorKcenuşă volantă 0.2 0.4

Dozajul minim de ciment poate fi redus cu valoarea K*(conţinutul minim de ciment-200) Kg/m3.

Dozajul de ciment+cenuşă volantă nu poate fi sub dozajul minim de ciment necesar în beton.

b)În cazul utilizării adaosului de silice ultrafină (EN 13263/1998) (SUF) se admite un raport maxim silice ultrafină/ciment ≤0.11 (în mase).

Pentru betoane preparate cu cimenturi Portland sunt admişi următorii coeficienţi K (pentru raportul A/C + K*SUF):

Raport A/C K≤0.45 2>0.45 2*

Observaţie *-cu excepţia betoanelor din clasele de exploatare X C şi X F pentru care K=1.

Cantitatea de ciment+K*SUF nu va fi inferioară dozajului minim de ciment pentru betonul proiectat (conform recomandărilor din normativ). Pentru betoane cu dozaj minim de ciment mai mic de 300 Kg, conţinutul de ciment nu poate fi redus cu peste 30 Kg/m3 (prin utilizarea SUF).

Prin atilizarea de adaosuri trebuie să se obţină un beton cu performanţe echivalente cu ale betonului de referinţă, în special în ce priveşte durabilitatea (având în vedere agresivitatea mediului şi clasele de expunere).

Adaosurile nu trebuie să conţină substanţe care să influenţeze negativ proprietăţile betonului sau să provoace corodarea armăturii.

Transportul şi depozitarea adaosurilor trebuie făcută în aşa fel încât proprietăţile fizico-chimice ale acestora să nu sufere modificări.

6.2.6.Conţinutul de cloruri în betonConţinutul de cloruri se exprimă prin masa ionilor de clor în raport cu masa

cimentului. Clasele de conţinut de cloruri sunt date în tabelul 10 din SR EN 206-1/2002:

Utilizarea betonului Clasa de cloruri conţinute

Conţinut maxim de clor (% ciment) *

Beton nearmat şi fără piese înglobate neprotejate

Cl 1.0 1.0

anticorozivBeton armat sau cu piese

metalice înglobateCl 0.2 0.2

Beton precomprimat Cl 0.1 0.1Cl 0.2 0.2

Observaţie -Dacă se folosesc adaosuri conţinutul de cloruri se referă la ciment+K*adaos.

Se admite utilizarea ca aditiv a CaCl2 doar în betoane simple (este accelerator de priză).

6.2.7.Temperatura betonuluiBetonul proaspăt se va livra la o temperatură de cel puţin 50C.Toate cerinţele privind încălzirea sau răcirea artificială a betonului se stabilesc de

comun acord între poiectant, producător şi utilizator.6.2.8.Structura betonuluiBetonul proaspăt şi apoi cel întărit au o structură complexă care influenţează în

mod hotărâtor toate caracteristicile sale tehnice.După amestecarea materialelor componente, punerea în operă şi compactarea

betonului proaspăt, urmează o perioadă de repaos, timp în care se produce o sedimentare a granulelor mai mari ale agregatului (figura 2.1.a) ceea ce conduce la o tasare a întregii mase de beton. O parte din cantitatea de apă se ridică deasupra granulelor sedimentate formând un spaţiu plin cu apă care poate să conţină şi aer antrenat în procesul de amestecare a betonului.

Cum dimensiunile spaţiilor dintre agregatele mari sunt suficient de mici, sedimentarea particulelor fine se poate produce înainte ca să înceapă priza cimentului, astfel încât apa de amestecare se găseşte în stare liberă sau adsorbită pe suprafaţa granulelor.

Cu cât cantitatea de apă de amestecare este mai mare, cu aât apa liberă, necuprinsă în procesul de hidratare este mai multă şi circulă în beton în timpul procesului de priză şi întărire.

Prin formarea pietrei de ciment se înglobează într-un tot unitar agregatele, formându-se conglomeratul denumit beton întărit (figura 2.1.b).

Betonul întărit are o structură complexă formată din:- Faza solidă- compusă din agregate şi piatra de ciment, care la rândul ei este

formată din produşi cristalini şi gelici cât şi din nuclee de ciment nehidratate.- Faza lichidă- compusă din apa din betonul întărit care se găseşte ca: apă de

hidratare, apă absorbită în geluri, apă din porii capilari.- Faza gazoasă- se găseşte în porii capilari (aer, alte gaze).Golurile şi porii din betonul întărit care influenţează în mod defavorabil proprietăţile acestuia sunt:a) Porii de gel (<10μm)-greu accesibili apei lichide,

b) Porii capilari (>10μm)-sunt pori deschişi şi iau naştere prin evaporarea surplusului de apă de amestecare, care nu participă la procesul de hidratare şi reprezintă circa 10-15% din volumul betonului. Sunt uniform răspândiţi în matrice (piatra de ciment) şi se vor umple parţial pe timpul întăririi cu noile produse de hidratare.

c) Porii sferici cu aer antrenat la amestecarea betonului sau datorită aditivilor antrenori de aer au dimensiuni de 50-100μm, sunt pori închişi sau în legătură cu porii capilari, reprezentând 1-3% din volumul masei de beton. Acest volum de pori poate fi sporit cu ajutorul aditivilor, care dau pori sferici închişi în proporţie de 3-7% din volumul betonului.

d) Porii de sub agregate –sunt pori închişi şi rezultă din evaporarea apei de sub agregate, care cuprinde eventual goluri de aer.

e) Cavernele-sunt deschise, putând comunica între ele.volumul lor poate atinge 5% din volumul betonului.

Porii mai mari de sub agregate şi cavernele au dimensiuni de peste 200μm şi aparţin defectelor de structură; volumul lor trebuie limitat prin proiectarea compoziţiei şi prin tehnologia de punere în operă a betonului.f) Microfisuri şi fisuri –apar în structura fazei hidratate şi iau naştere ca urmare a

modificărilor de volum a betonului în timpul prizei (contracţia la uscare) şi întăririi care se amplifică în timp datorită variaţiilor de temperatură şi umiditate (modificări care creează tensiuni interne).

Toate acestea conferă betonului întărit caracterul unui corp pseudosolid cuprinzând faza solidă, lichidă şi gazoasă prin: substanţa solidă; porii umpluti cu aer şi vapori de apă; porii umpluţi parţial sau total cu apă.

Nu se pot utiliza betoane cu compactitate 100% (betonul este microporos şi microfisurat). Se consideră că un beton este compact dacă porozitatea totală este de 5-7%.

La betonul greu obişnuit cantitatea de pori (porozitatea totală) variază între 15-25% şi influenţează în mod sensibil caracteristicile betonului. Pentru obţinerea unui beton de calitate cât mai bună trebuie ca volumul de pori să fie cât mai mic.

6.3.Noţiuni de tehnologia betonuluiEtapele de bază ale lucrărilor propriu-zise de beton sunt următoarele:3.1. Stabilirea compoziţiei betonului3.2. Prepararea betonului3.3. Transportul betonului3.4. Punerea în operă (turnarea) şi îngrijirea ulterioară a betonului3.5. Tratarea betonului după turnare6.3.1. Stabilirea compoziţiei betonuluiParametrii de compoziţieConform SR EN 206-1/2002, cerinţele pentru ca betonul să aibă durabilitate (să

reziste la acţiunile agresive ale mediului) sunt formulate în termeni de valori limită în ceea priveşte: -compoziţia betonului;

-proprietăţile betonului proaspăt ; -proprietăţile betonului întărit.Legat de compoziţia betonului sunt formulate cerinţe în funcţie de clasele de

expunere a betonului, după cum urmează:

-tipuri şi clase de materiale componente admise;-raportul maxim apă/ciment;-dozajul minim de ciment;-clasa minimă de rezistenţă la compresiune a betonului;-conţinutul minim de aer antrenat (cu aditivi) dacă este cazul.Valori limită recomandate pentru compoziţia şi proprietăţile betonului (Anexa F-

SR EN 206-1/2002):

CLASELE DE EXPUNERENici un risc

Coroziunea datorită carbonatării

Coroziunea datorată clorurilor

Atac îngheţ-dezgheţ

Atac chimic

Apă de mare

Alte surse

Raport A/C maximClasă de rezistenţă minimăDozaj minim de ciment (Kg/m3)Conţinut minim de aer (%)Alte condiţii

Pentru ca betonul să aibă durabilitatea dorită mai sunt şi condiţiile următoare:-betonul să fie corect pus în operă şi tratat după turnare (ENV 13760-1);-trebuie să fie asigurat stratul de acoperire cu beton a armăturii (ENV 1992-1-1);-structura de beton este îmbunătăţită şi exploatată corect.Compoziţia betonului trebuie să fie astfel alcătuită încât, în condiţiile unui dozaj

minim de ciment şi ale unor caracteristici în stare proaspătă ale betonului, impuse de tehnologia de execuţie, să se realizeze cerinţele de rezistenţă, durabilitate, şi după caz, a altor cerinţe speciale prevăzute prin proiect.

Stabilirea compoziţiei betoanelor se face numai de către laboratoare autorizate, parcurgându-se următoarele etape:

-stabilirea parametrilor compoziţiei;-calculul componentelor;-efectuarea de încercări preliminare;-finalizarea compoziţiei prin recalcularea componenţilor ca urmare a rezultatelor

încercărilor preliminare.

1. Tipul de ciment-se stabileşte pe baza: clasei betonului, condiţiilor de serviciu şi expunere, caracteristicilor elementului (masivitatea).

2. Tipul de aditiv- se stabileşte pe baza: condiţiilor de transport şi punere în operă, cerinţelor de rezistenţă şi durabilitate impuse de proiect, caracteristicilor elementului (secţiuni, armare).

3. Raportul apă/ciment maxim- se stabileşte pe baza: clasei betonului, gradului de omogenitate asigurat la prepararea betonului, gradului de impermeabilitate impus, condiţiilor de expunere.

4. Dozajul de ciment- se stabileşte pe baza condiţiilor de serviciu şi axpunere.5. Consistenţa betonului- se stabileşte pe baza: condiţiilor de transport, formei

şi dimensiunilor elementului, desimii armăturilor, modului de turnare şi compactare.

6. Granula maximă a agregatelor- se stabileşte pe baza formei şi dimensiunilor elementelor.

7. Cantitatea de apă de amestecare- se stabileşte pe baza: consistenţei adoptate, mărimii granulei maxime a agregatului, tipului de aditiv folosit.

Dozajul de ciment se mai stabileşte şi în funcţie de clasa betonului+tipul de ciment, raportul A/C şi cantitatea de apă (A).

8. Granulozitatea agregatului total-se stabileşte pe baza: dozajului de ciment, consistenţei, tehnologiei de punere în operă, caracteristicilor elementelor de beton turnat (macroporos, granulozitate discontinuă).

9. Stabilirea cantităţilor de agregate (pe clase granulare) şi aditivi-se stabileşte pe baza :dozajului de ciment, tipului de agregat, tipului de aditiv, porozităţii estimate a betonului.A) Metoda rapidă privind stabilirea compoziţiei betonului

a) Cantitatea de apă de amestecare A (l/m3) se stableşte cu relaţia:

in care: -N/P-raportul nisip/pietriş (0/7)(7/Φmax) se stabileşte din curba granulometrică a agregatului total

-S-tasarea conului (cm) exprimând consistenţa betonului care se prepară -Φmax-diametrul maxim al agregatului (mm)b) Din relaţia lui SKRAMTAEV se poate deduce raportul A/C:

in care: Rb-clasa betonului ce se propune a se obţine (N/mm2) Rc-clasa cimentului ce se foloseşte la prepararea betonului (N/mm2) K=0.5 pentru A/C=0.4-0.65 şi agregate concasate K=0.45 pentru agregate de râu.c) Dozajul de ciment C (Kg/m3) rezultă din relaţia:

d) Cantitatea de agregat Ag (Kg/m3) în stare uscată este dată de relaţia:

in care: ρb-densitatea betonului proaspăt (aproximativ 2400 Kg/m3)

e) Definitivarea compoziţiei unui beton se face prin încercări preliminare în laborator.

B) Stabilirea compoziţiei betoanelor de clasă ≥C8/10Pentru stabilirea compoziţiei betoanelor de clasă cel puţin egală cu C8/10 se

stabilesc mai întâi parametrii compoziţiei conform celor prezentate mai sus, iar apoi se trece la calculul compoziţiei iniţiale.

-Cerinţe generale:a) Clasa de rezistenţăb) Diametrul maxim al agregatelorc) Consistenţa beronului proaspătd) Raportul maxim A/C în funcţie de cerinţele privind durabilitatea, clasa de

rezistenţă a betonului, tipul de cimente) Dozajul minim de ciment (Anexa F-SR EN 206-1/2002) şi tipul de ciment-Exemplu de notare a caracteristicilor betonului:C16/20 – T2 (S2) – II AS 32.5 / 0-31, unde:C16/20-clasa de rezistenţăS2-consistenţa după SR EN 206-1/2202II AS 32.5-tipul de ciment0-31-agregatul folosit

NOTĂ: Dacă există cerinţe speciale privind permeabilitatea se poate intercala şi valoarea acesteia: C16/20 – T2 (S2) –P8 – II AS 32.5 / 0-31

P8-permeabilitatea-Pentru a determina compoziţia unui beton trebuie hotărâte (Anexa 1.4):

-dozajul de ciment (C)-tipul şi clasa cimentului (ANEXA 1.2)-consistenţa betonului proaspăt şi raportul A/C-tipul de agregate, diametrul maxim al agregatelor şi zona de granulozitate-tipul dozajul de aditivi şi adaosuri (dacă este cazul)

Unele elemente de compoziţie depind nu doar de caracteristicile dorite pentru betonul întărit ci şi de tehnologia de transport şi punere în operă (turnare, compactare).

1.Raportul A/C (tabelul 1.4.2)CLASA

BETONULUICLASA CIMENTULUI

32.5 42.5 52.5C8/10 0.75 - -C12/15 0.65 - -C16/20 0.55 0.65 -C20/25 0.50 0.60 -C25/30 0.45 0.55 0.60

2.Cantitatea de apă (tabelul 1.4.4) se stabileşte având în vedere consistenţele recomandate în tabelul 1.4.3 în funcţie de tipul de element de construcţie care urmează a fi turnat.

3. Cantitatea de ciment (C/) se evaluează alpicând relaţia:

unde: A/-cantitatea orientativă de apă de amestecare determinată conform normativului NE 012/99 tabelul I.4.4.

CLASĂ BETON

CANTITATEA A/ (l/m3) PENTRU CLASA DE CONSISTENŢĂT1 (S1) T2 (S2) T3 (S3) T4 (S4)

C8/10....C20/25 170 185 200 220≥C25/30 185 200 215 230

Valorile din tabel sunt pentru agregate de balastieră 0...31mm.Cantitatea de apă se va corecta:-reducere 10% pentru agregate 0...71mm;-reducere 5% pentru agregate 0...40mm;-reducere 10-20% în cazul folosirii de aditivi;-spor 10% în cazul folosirii pietrei sparte;-spor 20% în cazul folosirii agregatelor 0/7mm;-spor 10% în cazul folosirii agregatelor 0/16mm;-spor 5% în cazul folosirii agregatelor 0/30mm.În cazul raportului A/C se adoptă valoarea cea mai mică pentru asigurarea

cerinţelor de rezistenţă şi durabilitate.Cantitatea de ciment rezultată se compară cu dozajul minim admis conform

normativului.4.Zonele de granulozitate recomandate pentru agregate (tabelul 1.4.5)

CLASA DE TASARE

DOZAJUL DE CIMENT (Kg/m3)<200 200-300 300-400 >400

S1 I I (II)* II (III)* IIIS2; S3 I I (II)* II (III)* IIIS4; S5 - I I (II)* II (III)*

NOTĂ: *-granulozităţile din paranteză se adoptă dacă (la încercările preliminare) betonul proaspăt nu are tendinţa de segregare.

Cantitatea totală de ciment+nisip sub 0.2mm se recomandă să nu depăşească valorile din tabelul 1.4.12:

DOZAJ DE CIMENT (Kg/m3)

CIMENT+NISIP <0.2mm (Kg/m3)

200 400300 450400 500500 550

NOTĂ:-cantitatea minimă de ciment+nisip sub 0.2mm este de 350 Kg/m3. -pentru dozaje intermediare de ciment se interpolează liniar.5. Cantitatea de agregate în stare uscată A'g se evaluează aplicând relaţia:

in care: ρc-densitatea aparentă a granulei de ciment egală cu 3.0 Kg/dm3; ρag-densitatea aparentă a agregatelor, în Kg/dm3, adoptată conform

tabelului:

TIPUL ROCII DENSITATEA APARENTĂ-ρag (Kg/dm3)

SILICIOASĂ (AGREGAT DE BALASTIERĂ)

2.7

CALCAROASĂ 2.3....2.7GRANITICĂ 2.7BAZALTICĂ 2.9

P-volumul de aer oclus egal cu 2% respectiv 20 dm 3/m3; în cazul cazul utilizării de aditivi antrenori de aer, aerul antrenat se stabileşte conform fişelor tehnice ale aditivilor şi diametrului maxim al agregatului (tabelul 1.5.3):

Φmax

agregat (mm)

4 8 10 16 20 31 40 63 80 90

Aer antrenat

(%)

6.3 6 6 5 5 4.5 4 3.6 3.4 3.3

Proporţia dintre diferite sorturi de agregate şi cantităţile corespunzătoare pe sorturi se stabilesc astfel încât să se asigure înscrierea în zona de granulozitate adoptată.

6. Densitatea aparentă a betonului proaspăt se calculează cu relaţia:

7. Pentru stabilirea compoziţiei de bază se procedează în felul următor:-se prepară un amestec informativ de beton, luând în considerare cantităţile de

ciment şi agregate evaluate conform relaţiilor de mai sus, la care se introduce apa de amestecare treptat până la obţinerea consistenţei dorite, determinându-se, cantitatea de apă A (aditivul se introduce după prima cantitate de apă );

-se determină densitatea aparentă ρb;-se recalculează cantitatea de ciment:

-se recalculează cantitate de agregate conform relaţiei:

8. Pentru verificarea rezistenţelor mecanice se prepară câte 3 amestecuri de beton de minim 30 litri fiecare, pentru din următoarele compoziţii:

-compoziţia de bază;-compoziţia suplimentară având dozajul de ciment cu 7%

dar minim 20 Kg/m3 faţă de cel al compoziţiei de bază:-a doua compoziţie suplimentară având dozajul redus cu

7%, dar minim 20 Kg/m3 faţă de cel al compoziţiei de bază.

Din fiecare amestec de beton se confecţionează minim 4 epruvete, rezultând în total câte 12 epruvete pentru fiecare compoziţie. Confecţionarea, păstrarea şi încercarea epruvetelor se vor efectua conform prevederilor standardului.

9.Rezultatele obţinute la 28 de zile vor fi analizate în vaderea definitivării compoziţiei. Rezistenţa medie pentru fiecare compoziţie se corectează în funcţie de rezistenţa efectivă a cimentului, aplicând relaţia:

fcor=c*f/c

unde:c=(1.15*clasa minimă)/ fefadm;

f/c-rezistenţa betonului la 28 de zile obţinută la

încercările preliminare; fef

adm-rezistenţa efectivă a cimentului.Se adoptă compoziţia pentru care valoarea rezistenţei

corectată este mai mare cel puţin egală cu rezistenţa la 28 de zile pentru încercări preliminare.

6.3.2.Prepararea betonuluiDupă stabilirea compoziţiei betonului, urmează dozarea

materialelor şi apoi prepararea betonului.a) Dozarea se face: -volumetric-numai pentru lucrări de mică importanţă;-gravimetric-în staţii de betoane cu dozatoare care

cântăresc exact materialele componente ale unei şarje.b) Prepararea betonului se poate efectua:-manual- pentru lucrări de mică importanţă;-mecanic-cu ajutorul betonierelor care asigură realizarea

unui amestec omogen într-un timp relativ scurt.6.3.3.Transportul betonuluiPentru transportul betonului proaspăt de la locul de

preparare la locul de punere în operă trebuie îndeplinite anumite condiţii:-asigurarea omogenităţii betonului;-păstrarea intactă a compoziţiei;-evitarea începutului de priză al cimentului, etc.6.3.4.Punerea în operă a betonuluiPunerea în operă a betonului cuprinde două operaţii:a)-introducerea în cofraje (turnarea);b)-compactarea betonului.a) Turnarea betonului se poate face prin:-pompare (cu ajutorul pompelor);-injectare (-introducerea în cofraje; -înjectarea cu mortar

de ciment);-turnare sub apă-necesită o incintă în care apa să fie

stătătoare, betonul turnându-se prin tuburi speciale.-jgheaburi, burlane, benă şi macara.b) Compactarea betonului este o operaţie prin care se

urmăreşte umplerea completă a cofrajelor, o reducere a spaţiilor dintre granule şi eliminarea practică a aerului.

Există mai multe procedee de compactare:

-vibrare-se aplică betonului şocuri succesive,de o anumită frecvenţă, în acest mod betonul capătă aspectul unui fluid ce poate lua forma cofrajelor.Se efectuează cu vibratoare: de interior, de cofraj, plăci vibratoare, mase vibratoare.

-vacuumare-proces de absorbţie a excesului de apă din masa betonului turnat prin creerea unui vacuum la suprafaţa betonului.

-centrifugare-metodă aplicată la executarea tuburilor din beton armat.

-presare-unele prefabricate cu decofrare imediată (dale).-torcretare-procedeu de punere în operă a betonului cu

ajutorul aerului comprimat (agregat-nisip 0-8mm).6.3.5.Tratarea betonului după turnareMenţinerea betonului în anumite condiţii după turnare

reprezintă o necesitate pentru asigurarea unei întăriri corespunzătoare.În acest sens, influenţa umidităţii este esenţială pentru

obţinerea unor betoane de calitate.a) Umiditatea -are rolul de a asigura hidratarea mai

departe a cimentului şi de a împiedica deformaţiile de contracţie la uscare.Asigurarea unei umidităţi corespunzătoare se face prin

menţinerea betonului în mediu umed între 1-10 zile pentru cimenturi I, între 3-12 zile pentru cimenruri II-V şi între 14-28 de zile pentru rezervoare.

b) Temperatura –influenţează într-o măsură însemnată priza şi întărirea cimentului din beton. Ea poate avea rol de :distrugere, de oprire, de încetinire sau accelerare a formării structurii betonului.

Temperaturi mai mici de 00C:- intervenite în primele 24 de ore de la turnare, au drept

efect o distrugere a structurii cristaline slabe, formate în primele ore, ca urmare a îngheţării unei cantităţi de apă liberă din beton.

-intervenite între 1 şi 3 zile de la turnare au ca efect o oarecare diminuare a rezistenţelor finale ale betonului.

-intervenite peste 3 zile, nu au influenţe asupra structurii betonului în formare.

Temperaturi între 0 şi 40C au drept efect o creştere însemnată a perioadei de priză.

Temperaturi între 5 şi 300C sunt considerate relativ normale, temperatura de 200C fiind considerată temperatura standard de păstrare.

c) Influenţa simultană a temperaturii şi umidităţii favorizează hidratarea şi întărirea iniţială a betonului proaspăt, constituind procedee rapide de accelerare a întăririi betonului în primele zile.

Aceste procedee se numesc tratamente termice şi se aplică cu bune rezultate în industria prefabricatelor.

Procedeele industriale cele mai utilizate sunt:-aburirea- procedeu în care betonul se păstrează într-o

atmosferă saturată de vapori de apă, la presiune obişnuită timp de 4-10 ore, la temperaturi de 70-900C.

-autoclavizarea- procedeu în care betonul se păstrează în autoclave etanşe, într-o atmosferă de vapori saturaţi, la temperaturi de 170-2000C şi presiuni între 2 şi 16 atm timp de 6-10 ore.

-tratament cu apă caldă la 60-800C timp de 24 de ore pentru a spori rezistenţele.

-încălzirea cu aer cald.-încălzirea cu raze infraroşii.-încălzirea cu câmpuri de înaltă frecvenţă.6.4.Caracteristicile betonului proaspăt Normativ:SR EN 206-1/2002Starea betonului, din momentul amestecării cimentului cu

apa şi agregatele până la începerea prizei cimentului este definită ca beton proaspăt.Conform SR EN 206-1/2002 asupra betonului proaspăt se

efectuează următoarele determinări:6.4.1. Consistenţa –mobilitatea unui beton proaspăt sub

acţiunea masei proprii sau a unor forţe exterioare care acţionează asupra lui şi se poate determina prin metodele:

A) Metoda răspândirii- se foloseşte pentru betoane de consistenţă plastică-fluidă şi cu granule de maxim 40 mm.

Mod de lucru: se aşează centric pe masa de răspândire trunchiul de con, cu baza mare în jos şi se umple cu beton în condiţiile stabilite de standard. Se scoate trunchiul de con, apoi se ridică de 15 ori partea mobilă a mesei până la un opritor distanţat la 4 cm şi se lasă să cadă liber. Se măsoară apoi diametrele d şi d1

ale turtei de beton rezultate şi se stabileşte consistenţa.

B)Metoda tasării-se foloseşte la betonul preparat cu agregate având granula maximă până la 100mm.

Tasarea se determină cu trunchiul de con din tablă galvanizată cu diametrul Φ 200 mm şi înălţimea h=300 mm.

Se umple trunchiul de con, se ridică şi se măsoară apoi diferenţa d dintre înălţimea trunchiului de con şi înălţimea betonului după tasare. Tasarea exprimată în mmm reprezintă diferenţa dintre aceste înălţimi.

C) Metoda vâscozimetrului tip VE-BE- se recomandă la betoanele preparate cu agregate având granula maximă până la 40mm.

Mod de lucru: trunchiul de con se umple cu beton, se scoate şi apoi se măsoară tasarea pe o tijă gradată, după ce s-a coborăt discul translucid pe faţa superioară a betonului. Se pune în funcţie vibratorul, încercarea fiind terminată când betonul aderă uniform la suprafaţa interioară a discului translucid.

Se înregistrează timpul, în secunde, de la pornirea vibratorului până la aderarea uniformă a betonului de discul translucid, timp care defineşte consistenţa betonului.

D) Gradul de compactare Walz-reprezintă raportul dintre înălţimea iniţială a betonului şi înălţimea betonului vibrat până ce a atins densitatea aparentă maximă. Se urilizează la betoane cu agregate Φ 40, betoane foarte vârtoase, slab plastice, plastice.

Mod de lucru: determinarea se efectuează utilizând un vas prismatic cu baza 20x20 cm şi h=40 cm, care se umple cu beton fără a se compacta. Se aşează apoi, vasul pe o masă vibrantă sau de şoc şi se compactează până cănd înălţimea h1 a betonului din vas rămâne constantă. Gradul de compactare este:

6.4.2.Densitatea aparentăSe determină cu ajutorul vaselor volumetrice de vomul determinat. Se cântăreşte

vasul gol, apoi se umple cu beton şi se cpmpactează, se şterge bine vasul şi se cântăreşte din nou.

(Kg/m3)

unde: m1-masa vasului plin cu beton, m-masa vasului gol, V-volumul tiparului.6.4.3.Verificarea conţinutului de apă din betonul proaspătLa efectuarea ecestei analize se verifică în special conţinutul de apă şi conţinutul

de agregate mari din betonul proaspăt.Pentru verificarea conţinutului de apă se iau din proba de beton două probe de

câte 5 Kg, cărora li se determină conţinutul total de apă, prin încălzire puternică într-o tavă metalică nesmălţuită, până la uscarea completă.

Se cântăreşte materialul uscat cu aceeaşi precizie ca şi betonul proaspăt

Cantitatea de apă= %

unde m-masa materialului uscat.Se va verifica şi raportul apă/ciment luând cantitatea de ciment din registrul

fabricii de betoane sau din înregistratorul calculatorului care conduce fabrica de betoane.Nici un raport apă/ciment nu va depăşi cu mai mult de 0.02 valoarea limită

prescrisă în compoziţia proiectată a betonului.6.4.4.Verificarea conţinutului de agregate mari din betonDeterminarea conţinutului de agregate mari din beton (>8 mm) se face prin

cernere şi spălare sub curent de apă pe ciurul de 8 a unei cantităţi de beton proaspăt de 5 Kg.Operaţia continuă până când rezultă limpede.

Materialul rămas pe ciur, se adună, se usucă complet şi se cântăreşte obţinându-se cantitatea de agregate mari din beton.

Paportând masa pietrişului la masa probei de beton proaspăt, supusă determinării, se verifică dacă acest raport corespunde cu cel indicat de reţetă.

În mod similar, se poate determina granulozitatea agregatului total din beton prin spălare,uscare şi cernere pe sitele şi ciururile corespunzătoare sorturilor de agregate utilizate la prepararea betonului.

6.4.5.Cantitatea de aer oclus (EN 12350-7)Este o verificare executată betoane turnate cu aditivi antrenori de aer, care

antrenează o cantitate mai mare de aer decât în absenţa aditivului.Determinarea evidenţiază cantitatea de aer antrenat la amestecarea componenţilor,

care nu trebuie să depăşească valoarea prescrisă în compoziţia proiectată a betonului ( va fi peste 4% la betoanele supuse la îngheţ-dezgheţ- Anexa F din SR EN 206-1/2002), pentru că astfel rezistenţele mecanice ale betonului să nu fie afectate.

6.5. Caracteristicile betonului întărit6.5.1.Densitatea aparentă a betonului întăritSe determină pe epruvete cubice sau cilindrice.

(Kg/m3)

6.5.2.Compactitatea –este o caracteristică importantă a betonului deoarece influenţează alte proprietăţi cu ar fi: permeabilitatea, rezistenţa la gelivitate, rezistenţe mecanice, rezistenţe la agenţi chimici,etc.

6.5.3.Porozitatea- reprezintă volumul de goluri din unitatea de volum a betonului.Aceste caracteristici ale betonului întărit sunt influenţate de diverşi factori, fie din

compoziţia betonului fie din mediul exterior.a) Cantitatea de ciment folosită la preparare influenţează densitatea aparentă şi

implicit compactitatea şi porozitatea.

-Se constată că densitatea aparentă are un maxim la dozajul de ciment de 300-400 Kg/m3 când pasta de ciment umple toate golurile dintre granulele de agregat.

-În situaţia în care dozajele de ciment sunt mai mici decât cele optime pasta de ciment este insuficientă şi nu umple golurile dintre granule, rezultând un beton poros şi cu densitatea aparentă mai mică.

-Când dozajul de ciment îl depăşeşte pe cel optim, pasta este în cantităţi mari şi se interpune în spaţiile dintre granule, reducând cantitatea de agregat.

b) Raportul apă/ ciment influenţează în mod hotărâtor densitatea, compactitatea şi porozitatea betonului:

-la un raport apă/ ciment mare rezultă un beton poros ca urmare a evaporării apei în exces, beton cu densitate aparentă mică şi cu compactitate mică.-la un raport apă/ ciment mic rezultă un beton cu lucrabilitate redusă şi cu volum de goluri mare.c) Agregatele influenţează cele trei caracteristici ale betonului, mai ales prin

granulozitatea sa: creştera cantităţii de fracţiuni fine necesită apă în exces şi creşterea raportului apă/ ciment ceea ce influenţează negativ rezistenţele mecanice.

d) Modul de punere în operă este un factor esenţial pentru asigurarea compactităţii.

6.5.4.Permeabilitatea- este caracterizată prin uşurinţa de pătrundere a apei în masa lui.

Gradul de impermeabilitate faţă de apă al betonului se caracterizează prin presiunea maximă până la care epruvetele de beton, încercate în condiţii standardizate (SR EN 206-.1/2002), nu prezintă infiltraţii de apă pe faţa opusă aceleia aflate în contact cu apa sub presiune.

Permeabilitatea se poate exprima în două moduri:-prin presiunea la care apa pătrunde adoar 10 cm în epruvetă (P10

8, de exemplu, pentru 8 atmosfere).

-prin presiunea la care apa nu străpunge complet epruveta.Gradul de impermeabilitate se determină pe epruvete în formă de cuburi cu latura

de 15 cm.Permeabilitatea depinde de :-compactitatea betonului;-forma şi natura porilor din masa betonului.Impermeabilitatea betonului se poate mări acţionând asupra următorilor factori:-sporirea dozajului de ciment;-folosirea unor agregate cu granulozitate bună, fără impurităţi şi cu formă

corespunzătoare a granulelor;-folosirea aditivilor plastifianţi,superplastifianţi sau hiperplastifianţi.6.5.5.Gelivitatea-sau rezistenţa la îngheţ-dezgheţ a unui beton se defineşte prin

numărul maxim de cicluri îngheţ-dezgheţ succesive, pe care epruvetele de beton începând cu o vârstă de cel puţin 28 de zile de la confecţionare, pot să le suporte fără să sufere o reducere a rezistenţei la compresiune mai mare de 25% faţă de epruvetele martor.

Determinarea rezistenţei la îngheţ-dezgheţ se efectuează conform EN 12390-8 pe epruvete cubice (150x150x150) sau cilindrice (150x300). Numărul de epruvete este de 6.

Pentru efectuarea încercării, toate epruvetele se saturează cu apă la temperatura de ( 20 50C ).

Epruvetele destinate încercării la îngheţ+dezgheţ se introduc în camera frigorifică ( 170C 20C ) timp de 4 ore după care se scot şi se introduc în apă 4 ore.

După numărul de cicluri prescris se determină eventualele pierderi de masă sau de rezistenţă la compresiune, pierderi care nu vor depăşi valorile prescrise (vezi şi capitolul I).

Rezistenţa la îngheţ-dezgheţ depinde de compactitatea betonului şi de gradul de impermeabilitate la apă.

Realizarea de betoane rezistente la îngheţ-dezgheţ se poate face prin:-folosirea de ciment bogat în C3S;-folosirea de aditivi plastifianţi, antrenori de aer;-mijloace de compactare a betonului.6.5.6. Rezistenţele mecanice ale betonului

a) Rezistenţa la compresiune ( Rc) constituie principalul criteriu de apreciere a calităţii unui beton dând indicaţii suficient de precise asupra rzistenţei la alte solicitări, cât şi asupra altor proprietăţi fizico-mecanice ale betonului.

Rezistenţa la compresiune se determină pe epruvete cubice (150x150x150 mm) sau cilindrice (h=300 mm şiΦ=150 mm) încercate la 28 de zile de la confecţionare.

Clasa betonului se notează convenţional cu C urmat de valoarea rezistenţei caracteristice a betonului (N/mm2).

Exemplu :C 8/10; unde 8 reprezintă rezistenţa pe cilindru, iar 10 reprezintă rezistenţa pe cub.

Epruvetele se încarcă perpendicular pe direcţia de turnare (în cazul cuburilor).Încărcarea se aplică uniform până la ruperea epruvetei.

b) Rezistenţa la întindere –prin încovoiere se face pe epruvete de 150x150x650 mm

Forţa se aplică perpendicular pe direcţia de turnare a betonului continuu şi uniform până la rupere.

c) Rezistenţa la oboseală –reprezintă (0.5-0.8 )*Rc .Se aplică încărcări-descărcări repetate până la extinderea fisurilor. Deformaţiile la oboseală sunt de 2-4 ori mai mari decăt la încărcări statice.

d) Rezistenţa la şoc şi la uzură este o încercare dinamică şi se determină la fundaţiile de maşini, piste de aeroport, la drumuri, pardoseli industriale.

Rezistenţa la şoc creşte cu clasa betonului (la clase egale rezistă mai bine la şoc betonul cu modul de elasticitate mai mic).

e) Rezistenţa la uzură –depinde de rezistenţa la compresiune, de proprietăţile agregatelor, de starea şi de natura suprafeţelor supuse la uzură (abraziune). Se determină cu aparatul de mai jos:

Observaţie :La toate rezistenţele mecanice contează viteza de încărcare: -încărcări statice; -încărcări dinamice.6.5.7. Deformaţiile betonului

a) Dilatarea şi contracţia termicăb) Contracţia şi umflareac) Deformaţiile sub acţiunea încărcărilora) Dilatarea şi contracţia termică se produce datorită temperaturilor exterioare sau

degajărilor de temperatură la reacţia cimentului cu apa. -dilatarea termică creşte cu dozajul de ciment ;

-are efect distructiv dacă coeficienţii de dilatare termică ai pietrei de ciment şi agregatelor sunt mult diferiţi.

-coeficienţii de dilatare termică pentru betoane obişnuite variază între (0.7-1.3)*10-5.

b) Contracţia se produce la întărirea, la uscarea şi la carbonatarea betonuluiUmflarea se produce la umezirea betonului.

-contracţia este principala cauză a fisurilor betonului; peste fisurarea din contracţie se suprapune fisurarea datorită încărcărilor;

-fisurarea se produce când efortul unitar de întindere depăşeşte Rt;-şi betonul proaspăt suferă o reducere de volum după punerea în operă (contracţia

plastică);

-contracţia de întărire (chimică) este de circa 0.04*10-3 după o lună şi de circa 0.1*10-3 după 5 ani;

-la umflare doar o parte din contracţie este reversibilă (cea de uscare);-perioada critică a contracţiei de uscare este după punere în operă- priză, de ceea

este necesară tratarea betonului după punerea în operă;-contracţia-umflarea se amortizează în timp prin îmbătrânirea gelurilor;-pentru limitarea contracţiei betonului este nevoie de: -reducerea raportului A/C; -alegerea corespunzătoare a cimentului şi reducerea la minimul necesar a

dozajului; -agregate cu granulozitate bună şi cu puţină parte fină; -compactare bună a betonului; -tratarea corespunzătoare a betonuluio după punerea în operă.

c) Deformaţiile sub încărcări pot fi: elastice, plastice şi pseudoplastice; la încărcări de lungă durată se produc deformaţii prin curgere lentă.

-deformaţii elastice-se produce la încărcare statică de scurtă durată la 0.4-0.5 din Rc rezultând proporţionalitatea efortului cu deformaţia.

-modulul de elasticitate (liniar) se determină prin încercare la compresiune statică (până la 0.3Rc):

(N/mm2)

-modulul de elasticitate creşte cu clasa betonului ( obişnuit între 17000-38000 N/mm2; până la 50000 N/mm2 şi chiar peste la betoane de înaltă rezistenţă).

-deformaţiile plastice se produc după depăşirea nivelului de solicitare arătat la deformaţiile elastice (dezvoltarea sistemului de fisuri) şi se ajunge la încărcarea critică.

-deformaţiile pseudoplastice duc la dezvoltarea considerabilă a fisurilor sub încărcări care depăşesc încărcarea critică.

-la descărcarea unei probe de beton rămâne o deformaţie remanentă (εr).

-deformaţiile de curgere lentă (sub încărcări statice de lungă durată)- peste deformaţia elastică instantanee (în momentul încărcării) se suprapune o deformaţie care se dezvoltă lent în timp (datorită componenţilor gelici din piatra de ciment care au proprietăţi vâscoase şi plastice).

-deformaţia de curgere lentă este totuşi proporţională cu mărimea încărcării; ea se amortizează după 3-5 ani (cristalizare treptată a componenţilor gelici).

-şi o parte din deformaţia de curgere lentă este reversibilă la descărcare (o parte este remanentă).

-un beton compact şi cu rezistenţe mecanice ridicate are deformaţii mai mici din cergere lentă.

6.5.8.Comportarea betonului la acţiuni agresiveComportarea betonului la atacul agenţilor distructivi depinde de:

-stabilitatea pietrei de ciment;-compactitatea betonului;-de natura agregatelor;-de natura agentului agresiv.Cum distrugerea pietrei de ciment reprezintă un factor esenţial pentru

durabilitatea betoanelor, tipurile de coroziune şi mecanismele după care se produc, prezentate la studiul cimentului, rămân valabile şi la beton.

În plus, la beton mai pot apărea degradări din cauza fenomenelor fizice, biochimice şi a incompatibilităţii agregatelor cu cimentul.

a) Distrugerea prin fenomene fizice- se poate produce datorită:-îngheţului-dezgheţului repetat;-variaţiilor de temperatură şi acţiunii fizice provocate de animite substanţe. De exemplu: uleiurile fluide pătrund prin absorbţie capilară şi se depun între piatra de ciment şi agregat, micşorând aderenţa; de asemenea anumite săruri solubile pot fi absorbite prin capilarii, iar după evaporarea apei pot cristaliza în porii betonului distrugându-i.b) Acţiunea corozivă biochimică- este produsă de activitatea anumitor organisme

(bacterii alge, muşchi,etc) care dau naştere la substanţe care atacând componenţii pietrei de ciment, îl distrug.

c) Incompatibilitatea agregatelor cu cimentul apare la betoane confecţionate cu cimenturi bogate în alcalii şi cu agregate care conţin SiO2 activ (opale,calcedonie,etc). La prepararea betonului alcaliile trec în soluţie sub formă de hidroxizi şi reacţionează cu SiO2 activ din agregate formând geluri, care au proprietatea de a se umfla în contact cu apa, solicitând şi distrugând betonul.

Protecţia betonului împotriva agenţilor agresivi se face fie constructiv fie prin diverse tratamente.

-Protecţia constructivă constă în alegerea unor cimenturi rezistente la coroziune, folosirea unor agregate stabile la agenţii chimici respectivi, compatibile cu cimentul, realizarea unor betoane compacte.

-Tratamente specifice-se aplică suprafeţelor elementelor de beton -Fluatarea- constă în tratarea suprafeţei de beton cu soluţie de săruri ale

acidului silicofluorhidric cu metale grele (fluanţi). -Ocratarea-se aplică la prefabricate-constă în hidratarea betonului cu

tetrafluorină de siliciu gazoasă.Ca substanţe anticorozive se folosesc: materiale bituminoase, materiale din

polimeri sub formă de folii, lacuri, etc.6.5.9.Factorii care influenţează rezistenţele betonului

a) Cimentul-influenţează rezistenţele betonului atât prin calitate cât şi prin cantitate (dozaj). Rezistenţele constituenţilor mineralogici ai cimentului se transmit, mai mult sau mai puţin atenuate, asupra rezistenţelor betonului, în practică alegerea tipului de ciment fiind în funcţie de specificul lucrării.

Influenţa cantităţii de ciment, exprimată prin dozaj, asupra rezistenţelor mecanice, este prezentată în figura de mai jos.

Se constată că Rc creşte odată cu dozajul dar nu proporţional. Rt creşte mult mai lent, iar la anumita dozaje de ciment începe să scadă.

Această diminuare a creşterii rezistenţelor la dozaje mai mari de ciment se datoreşte efectului contracţiei sporite a pietrei de ciment, care duce la apariţia fisurilor ce influenţează negativ rezistenţele.

b) Apa de amestecareLa o valoare optimă a raportului A/C rezultă un beton cu rezistenţe maxime.Dacă raportul A/C scade sub valoarea optimă rezultă un beton prea vârtos şi greu de compactat, rămânând poros.Dacă raportul A/C depăşeşte valoarea optimă, pitra de ciment este foarte poroasă şi cu multe canale capilare deschise spre exterior datorită evaporării aoei.Ambele situaţii duc la micşorarea rezistenţelor mecanice.c) Agregatele-influenţează rezistenţele betonului prin granulozitate, forma

granulelor, natura suprafeţei.d) Aditivii-influenţează favorabil rezistenţele betonului mărind lucrabilitatea

betonului, reducând raportul A/C.e) Condiţiile de păstrare şi punerea în operăFactorul cel mai important este modul de compactare al betonului proaspăt, deoarece el influenţează în cea mai mare măsură compactitatea betonului şi implicit rezistenţa lui.Procedeul de compactare cel mai folosit este vibrarea betonului care conduce la obţinerea unui beton bine compactat cu mai puţine goluri.f) Tratarea betonului după turnare este o condiţie esenţială pentru obţinerea

unor betoanr de rezistenţă corespunzătoare. Menţinerea betonului, în primă fază, la tempăeraturi scăzute (0-40C) şi apoi la temperaturi normale (200C) facilitează o îmbunătăţire a rezictenţei la compresiune faţă de condiţii normale de temperatură. Această comportare se explică prin hiodratarea mai profundă a cimentului, la temperaturi scăzute, dar superioare punctului de îngheţ.

6.6.Betoane specialeCondiţiile deosebite în care se găsesc unele elemente de construcţii în exploatare

au condus la crearea unor tipuri de betoane speciale care să asigure structurilor durabilitatea necesară. Acestea sunt:

6.6.1.Betoane rezistente la temperaturi înalte (refractare)Sunt acele betoane care îşi menţin caracteristicile fizico-mecanice esenţiale în

anumite limite, chiar după ce au fost supuse timp îndelungat acţiunii unor temperaturi ridicate.

După temperatura la care sunt folosite acestea se clasifică în:-beton termoizolant (refractaritate <15000C, temperatura de folosire 200-11000C)-beton refractar (refractaritate >17000C, temperatura de folosire 1100-13000C)-beton foarte refractar (refractaritate >17900C, temperatura de folosire >13000C).Liantul folosit:

- Ciment aluminos;- ciment Portland cu stabilizator ceramic.

Agregate :-şamota; -minereu de crom şi magneziu: -materiale bogate în oxid de aluminiu.

Aceste betoane sunt folosite în:-industria siderurgică, metalurgică, ceramică şi a sticlei, industria cimentului, tehnică, nucleară, etc.

6.6.2.Betoane antiacide-sunt betoane de protecţie anticorozivă.Liant :-sticlă solubilă (silicat de sodiu);-răşini pe bază de polimeri.Agregatele sunt alcătuite din roci rezistente la agenţi chimici: cuarţ, granit, bazalt,

tufuri vulcanice, etc.6.6.3.Betoane de protecţie împotriva radiaţiilor-este materialul cel mai ieftin

folosit în toate instalaţiile unde există surse radioactive.Liant :-ciment Potrland;-lianţi de altă natură (în dozaje ridicate).Agregatele :-baritina: -magnetitul; -limonitul; -agregate metalice.6.6.4.Betoane hidrotehnice şi de drumuriBetoanele hidrotehnice se găsesc în contact permanent sau periodic cu apa.Betoanele pentru drumuri sunt folosite la fundaţii şi îmbrăcăminţi rutiere

(executate în două straturi: rezistenţă (10 cm);uzură (5 cm)).6.6.5.Betoane uşoare-sunt acele acele betoane care au o densitate aparentă mai

mică decât cea a betonului greu obişnuit.Clase de rezistenţă pentru betoane uşoare conform SR EN 206-1/2002:

Clase de rezistenţă Rezistenţa caracteristică minimă determinată pe

cilindru (N/mm2)

Rezistenţa caracteristică determinată pe cub (N/mm2)

LC 8/9 8 9LC 12/13 12 13LC 16/18 16 18LC 20/22 20 22LC 25/28 25 28LC 30/33 30 33LC 35/38 35 38LC 40/44 40 44LC 45/50 45 50LC 50/55 50 55LC 60/66 60 66LC 70/77 70 77LC 80/88 80 88

Clasificarea după densitate:Clase de densitate

D 1.0 D 1.2 D 1.4 D 1.6 D 1.8 D 2.0

Interval de densitate (Kg/m3)

800-1000 1000-1200 1200-1400 1400-1600 1600-1800 1800-2000

Clasificare după utilizare:-de rezistenţă (pentru structuri);-de rezistenţă şi izolaţie termică;-termoizolator.Agregate folosite:-naturale-diatomit, tufuri vulcanice, scorii bazaltice.-artificiale-zgură de cazan, deşeuri ceramice şi produse fabricate special:argile

expandate (granulit), zguri expandate, perlit expandat, etc.Exemple de betoane uşoare:-betoane macroporoase;-betoane celulare (autoclavizate) (BCA 35,BCA 50, GB 25,35,50).-betoane cu agregate vegetale;betoane de înaltă rezistenţă.6.7.Produse din beton-pavele din beton realizate prin vibropresare, turnate în forme diferite;-dale;-borduri din beton;-elemente prefabricate din beton armat şi precomprimat- stâlpi (pentru linii

electrice eariene), grinzi, piloţi, fundaţii;-tuburi din beton precomprimat- pentru irigaţii;-garduri, spaliere de vie, pomi;-blocuri înlocuitoare de cărămidă pentru zidării;-plăci filtrante, plăci termo-fono-izolante.

Cap 7 METALELE

1 Caracteristici structurale ale metalelor

1.1 Structura metalelor

Metalele sunt solide policristaline cu microstructură grăunţoasă; microcristalele sunt

formate din reţele spaţiale de ioni pozitivi şi un nor de electroni, care oscilează printre

planurile reticulare.

Majoritatea metalelor principale au reţele spaţiale cubice şi hexagonale.

Din 16 metale folosite în construcţii 12 cristalizează în sistem cubic şi 4 în cel hexagonal.

În sistem cubic metalele pot avea:

- structură de cub centrat sau cu volum centrat;

- structură de cub cu feţe centrate.

În sistem hexagonal, structura cea mai compactă este dată de prisma dreaptă cu baza

hexagon, în fiecare colţ al prismei în centrul bazelor găsindu-se câte un ion.

Trecerea unui metal din stare topită în stare solidă se face prin cristalizare. Formarea

reţelei cristaline începe să se producă la o temperatură proprie fiecărui metal; în mod

practic, pentru producerea cristalizării este necesară o subrăcire.

1.2. Formele alotropice ale fierului

Transformările alotropice au loc la temperaturile de 1390°C, când din o structură

cristalină cubic centrat se ajunge la o structură în reţele cubice cu feţe centrate şi apoi din

nou sub 906°C, în sistemul cubic centrat.

La temperatura de 760°C fierul mai suferă o transformare însă nu de natură cristalină, ci

magnetică.

La temperatură normală fierul α are proprietăţi magnetice care dispar la temperatura de

768°C (temperatura de transformare magnetică).

Fierul γ este important pentru faptul că are capacitate mare de a se alia cu alte elemente.

2.Aliaje

Aliajele metalice rezultă din topirea împreună a mai multor elemente sau prin introducerea în topitura unui metal a unor elemente de aliere, la solidificarea acestor topituri obţinându-se aliajele.Aliajele soluţie solidă sunt formate dintr-un singur fel de microcristale, omogenitatea

sistemului păstrându-se şi în stare solidă.

Soluţiile solide se formează în două feluri:

- soluţia solidă de substituţie, caracterizată prin în locuirea ionilor din reţeaua cristalină

a componentului de bază cu ioni ai altor elemente;

- soluţia solidă de pătrundere (de interstiţie), caracterizată prin faptul că ionii străini ai

elementelor care se dizolvă pătrund în golurile reţelei cristaline ale elementului de

bază.

Aliajele de amestec sunt formate din cel puţin două feluri de cristale reprezentând sisteme

neomogene.

2.1 Aliajele fier-carbon

Fierul dă cu carbonul o combinaţie chimică, o soluţie solidă şi aliaje de amestec.

Diagrama de echilibru a sistemului fier-carbon, răcirea făcându-se repede

Compusul chimic dat de fier şi carbon este Fe3C numit carbură de fier sau

cementită cu un conţinut de 6.67% C se formează numai prin încălzire la temperaturi mai

mari de 1145°C, iar prin răcire bruscă rămâne stabilă şi la temperatura normală;

cementita este foarte dură, rezistentă la uzură, dar fragilă şi cu densitate mai mică decât

ferita.

Soluţia solidă de carbon în γ ferită se numeşte austenită şi conţine maxim 1.7%

carbon. Este stabilă numai la temperaturi mai mari de 723°C care este temperatura

formării eutectoidului. La răcire austenita se descompune în α ferită şi cementită sau în

amestecul eutectoid al acestor două substanţe. Poate fi stabilă şi la temperatură normală,

dar numai prin aliere cu mangan sau nichel.

Eutecticul sistemului ferită-cementită se numeşte ledeburită. (Eutectic = punctul

la care ambele metale cristalizează împreună la o temperatură anume şi cu o compoziţie

constantă la fel ca substanţa pură). Are structură lamelară cu lamele alternative din

austerită şi cementită.

Eutectoidul sistemului ferită-cementită se numeşte perlită. (Eutectoid = punctul în

care cele două metale, care formau soluţia solidă, cristalizează împreună ca o substanţă

pură). Are structură lamelară αFe şi cementită, dar mult mai fină. Poate însă avea şi o

structură globulară.

Eutectoidul se deosebeşte de eutectic prin faptul că se formează din soluţia solidă

şi are o structură mult mai fină.

Aspectul aliajelor ferită-cementită

Tehnologia fontelor şi oţelurilor

Materia primă pentru fabricarea fontei o constituie minereurile de fier care conţin

o parte utilă, în care fierul se găseşte în general sub formă de oxizi şi o parte nefolositoare

(gangă), formată din diferite amestecuri.

Pentru a putea fi utilizat, minereul trebuie să conţină 35% fier, altfel sunt necesare

operaţii de pregătire a materiei prime.

Principalele minereuri de fier utilizate la fabricarea fontei sunt:

- trioxid de fier anhidru – hematită;

- trioxid de fier hidratat – limonită;

- oxid magnetic de fier – magnetită;

- carbonat de fier – siderită;

- bisulfură de fier – pirită.

Elaborarea fontei

Fonta se fabrică în cuptoare înalte, numite furnale. Pentru fabricarea fontei în

furnal se introduc:

- minereu de fier natural sau preparat la care se elimină unele impurităţi;

- cocsul (rol combustibil) – pentru reducerea oxizilor de fier şi pentru

carburarea fierului rămas liber;

- fondanţi - pentru eliminarea părţii nefolositoare (gangă) din minereul de fier.

Minereul, fondantul şi cocsul se încarcă pe la partea superioară a cuptorului în

straturi alternative. În furnal se suflă aer sub presiune la 1.2-2.5 atmosfere după ce a fost

preîncălzit la 600-900°C. materialele introduse se încălzesc treptat; la temperaturi de 400-

950°C se produce reducerea indirectă a oxizilor de fier din minereuri cu ajutorul oxidului

de carbon (CO) ce rezultă din oxidarea cocsului cu aerul cald. fierul redus, coborând prin

cuptor se saturează treptat cu carbon. Rezultă în acest mod carbura de fier (cementită)

care se dizolvă în fier la temperaturi înalte (1250-1300°C) şi îl carburează. Rezultă fonta

care se scurge, topită, pe fundul creuzetului.

În afară de carbon, fontele comţin cantităţi acceptabile de impurităţi ca: Si, Mn, P

etc.

Fontele sunt de trei feluri:

- fontă cenuşie (de turnătorie) – coloare datorată grafitului;

- fontă albă (de afânare) – conţine cementită fiind foarte dură şi serveşte

pentru fabricarea oţelului;

- fonte speciale – conţin proporţii diferite de unul sau mai multe elemente

de aliere (Si, Al, Mn, Cr), folosesc la obţinerea oţelurilor speciale.

Produsele din fontă se caracterizează prin:

- rezistenţă mare la compresiune;

- rezistenţă la acţiunea agenţilor atmosferici.

Se folosesc sub formă de: plăci, blocuri de reazem, obiecte tehnico-sanitare etc.

Elaborarea oţelurilor şi a produselor din oţel

Oţelul se fabrică din fontă, căreia I se reduce cantitatea de carbon.

Procedeele cele mai răspândite de obţinere a oţelurilor sunt:

- procedeul convertizorului;

- procedeul SIEMENS-MARTIN;

- procedeul electric.

Procedeul convertizorului constă în suflarea de aer sub presiune 1.5-2 atmosfere

care oxidează fierul din fontă formând FeO şi acesta reacţionează cu C, Mn, Si, P. Aceste

reacţii se produc cu degajare de căldură, ceea ce ridică temperatura metalului până la

1600°C. Oţelurile produse sunt de calitate slabă datorită impurităţilor pe care le conţin.

Procedeul SIEMENS-MARTIN permite obţinerea de oţeluri de calităţi diferite şi

cu adaosuri de fontă, oţel vechi şi chiar de minereuri de fier.

FeO necesar oxidării impurităţilor rezultă din fonta şi oţelul vechi sau din

minereurile de fier.

Procedeul foloseşte un cuptor cu vatră cu căptuşeală acidă sau bazică funcţie de

natura fontei introduse.

Pentru obţinerea temperaturilor înalte necesare în spaţiul de lucru al cuptorului se

arde combustibil încălzit (obişnuit gaz) care înainte de a intra în cuptor trece prin

camerele regeneratoare. Zidăria acestor camere se încălzeşte cu căldura gazelor wvacuate

din cuptor şi cedează căldura ei amestecului combustibil. Temperatura în cuptor atinge

1700°C.

Durata unei şarje este de circa 5-6 ore, procesele metalurgice pot fi bine stăpânite

şi ca urmare se obţin oţeluri de bună calitate şi cu compoziţie chimică omogenă.

Procedeul electric este cel mai perfecţionat pentru obţinerea oţelului, deoarece

cantitatea de aer care pătrunde în cuptor este neînsemnată; se obţine o temperatură foarte

înaltă şi se produc oţeluri de calitate superioară.

Pentru oxidarea impurităţilor se foloseşte fierul vechi. Ridicerea temperaturii se

face prin transformarea energiei electrice în energie termică prin sistemul de arc electric,

prin inducţie sau cu rezistenţe.

Procedeul se caracterizează prin consum ridicat de energie electrică la tona de

oţel, ceea ce face ca procedeul să fie folosit doar la elaborarea oţelurilor speciale de scule,

a oţelurilor inoxidabile, etc.

Oţelul elaborat în convertizoare sau în cuptoare se toarnă, mai întâi, în oale de

mare capacitate care sunt căptuşite. Conţinutul acestor oale se toarnă apoi în forme

speciale numite lingotiere, confecţionate din fontă şi în care se realizează răcirea şi

solidificarea oţelului.

Oţelul turnat în lingouri este un semifabricat, fiind supus ulterior la alte operaţii,

numite tratamente mecanice, pentru a se obţine produse utilizabile. Principalele

tratamente mecanice sunt:

forjarea – prin care forma finală a piesei metalice se obţine prin batere cu

ciocanul sau presare; cu acest procedeu se execută pentru industria

construcţiilor buloane, scoabe, saboţi, etc.;

laminarea – prin care lingourile încălzite în prealabil la 900-1000°C sunt

trecute în instalaţii numite laminoare; produsele laminate sunt utilizate în

construcţii şi la realizarea structurilor de rezistenţă;

trefilarea – procedeu prin care semiprodusul de oţel este tras printr-un orificiu

(filieră) < 10% decât secţiunea acestuia; se obţin: sârmă, ţevi cu pereţi subţiri,

bare cu dimensiuni exacte, etc.;

matriţarea – procedeu prin care materialul se presează în tipare ce corespund

formei produsului.

Tratamentele mecanice se pot face la cald sau la rece.

Tratamente termice

Tratamentele termice sunt:

recoacerea – tratament suferit de oţel când este încălzit la temperatură înaltă

şi apoi este lăsat să se răcească încet; în felul acesta, oţelul revine la structura

iniţială;

călirea – tratament pe care îl suferă oţelul când este încălzit la temperatură

înaltă şi apoi este răcit brusc; prin încălzire la temperatură înaltă, oţelul suferă

schimbări interne care îi îmbunătăţesc calităţile;

revenirea – tratament pe care îl suferă oţelul călit în scopul de a îndepărta

defectele călirii.

4. Proprietăţile mecanice ale metalelor

4.1. Încercarea la tracţiune

Se face pe epruvete de secţiune circulară sau dreptunghiulară în maşina de

încercat cu o viteză de cel mult 1 daN/mm2·s punându-se în evidenţă, pentru oţelul

moale, următoarele caracteristici de rezistenţă şi deformaţii:

- Limita de proporţionalitate σp (σ10) care reprezintă efortul unitar la care abaterea

de la proporţionalitate dintre efortul unitar şi alungire atinge valoarea prescrisă de 10%.

- Limita de curgere σc, care are valorile extreme σcs σci. Până la limita de curgere

superioară (σcs) materialul se comportă tot elastic, dar nu proporţional. De la această

valoare a efortului unitar, materialul intră în aşa-numita „zonă de curgere“,iar

deformaţiile sunt de natură plastică. Deformaţiile plastice ale oţelului, numite şi

deformaţii plastice de ordinul I, se datoresc alunecării planurilor reticulare. Deformaţiile

plastice se produc practic la un effort unitar constant σc, valoare care se ia drept criteriu

de stabilire a rezistenţelor limită ale materialului.

Deformaţiile plastice ale metalelor (curgerea) apar datorită lunecărilor (a) care

duc la micşorarea (gâtuirea) progresivă a secţiunilor transversale (b).

Lunecările se produc în planurile reticulare ale grăunţilor ce alcătuiesc metalul

respectiv.

- După consumarea palierului de curgere eforturile unitare pot să crească din nou

până la valoarea maximă a efortului unitar denumită limită de rupere (σr) sau rezistenţă la

rupere Rm. Când eforturile cresc din nou, această zonă se numeşte zona de ecruisare a

materialului.

După atingerea limitei de rupere, eforturile unitare încep să scadă până în

momentul când materialul se ruep, caracterizat prin deformaţia εr.

Această scădere a eforturilor unitare este fictivă şi se datoreşte faptului că în

relaţia de calcul a efortului unitar s-a stabilit că se ia aria iniţială A0 şi nu cea reală A din

momentul respectiv, care este dificil de măsurat. Diagrama reală de ruepre este cea

punctată:

- Modulul de elasticitate E se stabileşte în domeniul de proporţionalitate al

diagramei σ-ε.

Pentru oţelurile de construcţie se poate lua:

E = 2.1 · 106 daN/cm2

- Alungirea specifică la rupere δn (An) se determină cu relaţia:

unde:

Lu = lungimea epruvetei după rupere, cuprinzând secţiunea ruptă în treimea mijlocie;

L0 = lungimea iniţială, putându-se lua 5·d0 sau 10·d0 şi rezultând δ5 respectiv δ10;

d0 = diametrul iniţial.

- Gâtuirea Z rezultă din formula:

unde:

Su = aria secţiunii transversale rupte.

4.2. Încercarea la compresiune

Se face mai ales la aliajele de turnare. Efectuarea determinării se face pe epruvete

cilindrice cu diametrul de 3 cm şi h = 3 cm. Încercarea se face cu presa hidraulică.

4.3. Duritatea metalelor

Se determină prin mai multe metode:

- Brinell

- Vickers

- Rockwell

- Poldi

Metoda Brinell de determinare a durităţii constă în apăsarea, cu o sarcină F, un

tipm dat, pe presa de încercat, a unei bile de oţel de diametrul D şi măsurarea diametrului

d al urmei lăsate de bilă după îndepărtarea sarcinii. Formula de calcul a durităţii Brinell

HB, este:

Metoda Vickers constă în apăsarea cu o sarcină F, un tipm dat, pe presa de

încercat, a unui penetrator piramidal drept, cu baza pătrată, având prescris unghiul la vârf

şi în măsurarea diagonalei d a urmei lăsate pe suprafaţa piesei de încercare, după

îndepărtarea sarcinii. Relaţia de calcul este:

unde F se introduce în daN.

Metoda Rockwell constă în apăsarea unui penetrator (con de diamant sau bilă de

oţel) sub o sarcină iniţială F0 şi apoi o suprasarcină F1 şi măsurarea adâncimii remanente

de pătrundere e, după îndepărtarea suprasarcinii, menţinându-se sarcina iniţială aplicată.

Duritatea Rockwell este diferenţa dintre adâncimea convenţională dată E şi

adâncimea pătrunderii remanente e a penetrometrului sub o sarcină F1; adâncimea se

măsoară faţă de poziţia penetratorului sub sarcina iniţială F0.

Formula pentru calculul durităţii este:

E = luat cu valoare convenţională 100, are o adâncime reală 0.20 mm; el poate avea şi

alte mărimi.

Metoda Poldi este o metodă dinamică de determinare a durităţii. Duritatea unei

piese se face în funcţie de duritatea cunoscută a unei bare etalon, prin raportul dintre

diametrele celor două amprente pe care o bilă le lasă în cele două piese. Cu ajutorul unui

dispozitiv bila este presată între cele două piese prin batere cu ciocanul.

4.4. Rezilienţa sau rezistenţa la încovoiere prin şoc

Reprezintă raportul dintre lucrul mecanic consumat pentru ruperea epruvetei şi

aria secţiunii din dreptul crestăturii unde se produce ruperea. Rezilienţa se determină pe

epruvete de 100x100x550 mm sau de 50x100x550 mm.

4.5. Încercarea la îndoire

Este o încercare tehnologică şi serveşte la aprecierea capacităţii de deformare

plastică a epruvetelor. Încercarea constă în deformarea plastică a unei epruvete rectilinii

cu secţiune plină (circulară sau poligonală) prin îndoire lentă şi continuă.

Încercarea se poate face:

- într-un dispozitiv cu role;

- într-o matriţă;

- sau prin îndoire completă.

Oţeluri folosite în construcţii

Oţeluri carbon au în compoziţie Fe, C şi Si, Mn, Al, S, P etc. în cantităţi reduse.

Se împart în următoarele categorii:

- oţel carbon obişnuit – folosit în mod curent, fără tratament termic, la construcţii

metalice, construcţii de maşini, oţel beton, etc.;

- oţel carbon de calitate – un oţel nealiat, este supus în general la tratamente termice şi

termochimice;

- oţel carbon superior – la care se garantează şi conţinutul maxim de impurităţi.

Oţeluri aliate şi slab aliate. Conţin elemente de aliare metalice sau nemetalice,

urmăresc fie mărirea rezistenţelor, fie îmbunătăţirea comportării faţă de agenţii agresivi

din mediul înconjurător. Principalele elemente de aliere sunt: Si, Mn, Ni, Cr. Categorii:

- aliajele de siliciu se obţin prin introducerea ferosiliciului în oţelul topit, alierea cu

siliciul este posibilă la oţelurile sărace în carbon; face oţelul rezistent la oboseală;

- aliajele cu mangan pentru construcţii metalice se realizează cu un conţinut maxim de

0.8%, deoarece manganul măreşte fragilitatea oţelului; au duritate mare;

- aliaje cu nichel – au aceleaşi proprietăţi ca şi aliajele cu mangan, dar pentru cantităţi

duble de nichel;

- aliaje cu crom – sunt inoxidabile şi au rezistenţe mecanice superioare.

Condiţiile tehnice generale ale oţelurilor de uz general pentru construcţii sunt

standardizate. În această categorie sunt incluse oţelurile carbon şi slab aliate de uz general

sub formă de produse deformate plastic la cald (laminate, forjate, etc.), folosite în mod

curent la construcţii metalice şi mecanice.

Notarea acestor oţeluri se face prin simbolul OL urmat de două cifre care

reprezintă rezistenţa minimă de rupere la tracţiune în daN/mm2. Simbolul mărcii se

completează cu cifra 1, 2, 3 sau 4, reprezentând clasa de calitate corespunzătoare

caracteristicilor de calitate. De asemenea se mai completează cu o literă ce indică gradul

de dezoxidare a oţelului: n – necalmat, s – semicalmat şi k – calmat. În cazul în care nu se

indică simbolul. Se înţelege oţel necalmat. Ex.: OL 34·1n = OL 34·1, înseamnă oţel de uz

general cu rezistenţa minimă de rupere 34 daN/mm2, clasa de calitate 1, necalmat.

După domeniile de utilizare în construcţii oţelurile se mai pot clasifica în:

- laminate de oţel pentru construcţii metalice şi structuri de beton cu armătură

rigidă – OL;

- oţeluri pentru beton armat – OB;

- oţeluri pentru beton precomprimat – PC.

Laminate de oţel

Din oţeluri de uz general pentru construcţii se obţin, prin laminare la cald, o serie de

produse folosite în construcţiile metalice şi în construcţii de beton cu armătură rigidă:

- oţel rotund: a = 12-56 mm;

- oţel semirotund: a = 5-19 mm;

b = 10-38 mm;

- oţel pătrat: a = 8-140 mm;

- oţel lat: a = 12-150 mm;

b = 5-50 mm;

- platbande: a = 160-600 mm;

b = 6-40 mm;

- bandă de oţel: a = 20-500 mm;

b = 1-5 mm;

- tablă striată;

- tablă ondulată;

- oţel cornier cu: - aripi egale: a = 20-160 mm;

- aripi inegale: a = 30-150 mm;

b = 20-100 mm;

- oţel I: a = 80-400 mm;

b = 42-155 mm;

- oţel T;

- oţel U;

- profile ferestre metalice;

- profile pentru tâmplărie metalică.

Pentru construcţii metalice se mai utilizează şi profilele din bandă de oţel

„formate la rece“. Profilele se execută din bandă de oţel: OL 32, OL 34, OL 37.1, OL

37.2, OL 37.3, laminată la cald sau la rece.

Oţeluri pentru beton armat şi precomprimat

Pentru realizarea armăturilor utilizate la beton armat se foloseşte oţel carbon de

mărcile: OL 34, OL 37, OL 37 M II şi oţel slab aliat pentru construcţii de mărcile: 19 M

14, 23 SM 15 şi 65 SM 11, care au conţinut de Si şi Mn mai ridicat.

Sortimente şi caracteristici mecanice ale oţelurilor pentru armături:

-OB 00 – oţel beton neted laminat la cald; diametre: 6; 7; 8; 10; 12;

Rc min = 255 N/mm2;

Rr min = 370 N/mm2.

-OB 37 – idem.

-STNB – netedă N şi profilată P, prin tragere T; diametre: 3; 3.55; 4; 4.5;

5; 5.6; 6; 7.1; 8; 9; 10; σc = 400-510 N/mm2; σr = 510-610 N/mm2.

-PC 52 – periodic laminat la cald; diametre: 6; 7; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20;

22;25; 28; 32; 36; 40.

-PC 60 – idem.

-PC 90 – idem.

Armăturile cu profil periodic din oţel tip PC au două nervuri longitudinale

diametral opuse şi nervuri elicoidale la distanţe egale, înclinate la 55-65° faţă de nervurile

longitudinale.

Oţelurile utilizate pentru oţelul precomprimat sunt oţeluri de înaltă rezistenţă care

pot fi clasificate după tehnologia de fabricaţie:

- sârmă de oţel patentată, trasă la rece cu sau fără tratamente finale;

- produse din sârmă de oţel patentată, trase la rece, cum sunt: împletiturile din 2

sau 3 fibre, sârmă amprentată şi toroane;

- sârme sau bare de oţel, de înaltă rezistenţă, slab aliate, laminate la cald, netede

sau cu profil periodic, ecruisate sau nu, cu sau fără tratamente termice finale.

Procedeele de precomprimare cu largă răspândire utilizează mai ales oţeluri din

primele categorii.

5. Metale şi aliaje neferoase

5.1. Aluminiul

Este un element care se găseşte în cantitatea cea mai mare după oxigen şi siliciu –

8% în scoarţa pământului. Se extrage din bauxită care este oxid de Al hidratat. Purificarea

Al se obţine cu ajutorul curentului electric. Proprietăţile Al sunt:

- metal alb, strălucitor;

- ρ = 2.7 kg/dm3;

- rezistenţe mecanice reduse;

- oxidează cu uşurinţă şi se acoperă cu un strat de oxid de Al.

Aliaje:

- cele mai importante aliaje ale aluminiului sunt cu magneziul;

- după conţinutul de magneziu, aliajele variază:

- duraluminiul – 1% Mg;

- magnaliu – 10-30% Mg;

- electron – 90% Mg;

- se întrebuinţează în aviaţie.

5.2. Cuprul

Se găseşte în natură sub formă de oxizi, sulfuri şi carbonaţi. Aceste minereuri

conţin circa 7-10% Cu.

Proprietăţi:

- metal dur;

- culoare roşiatică;

- bun conducător de căldură şi de electricitate;

- maleabil;

- se poate lamina în bare sau în sârme.

Aliajele Cu:

- alama – aliaj de cupru cu zinc; pot fi roşii, galbene sau albe; este

folosită pentru confecţionarea mânerelor de uşi;

- bronzul – aliaj de cupru cu staniu; serveşte la executarea lucrărilor de

instalaţii.

5.3. Zincul

Se găseşte în natură sub formă de sulfură de zinc sau blendă.

Proprietăţi:

- culoare alb-cenuşie;

- îşi pierde luciul în aer.

Întrebuinţări:

- metal protector al tablei de acoperiş.

5.4. Plumbul

Se găseşte în natură sub formă de sulfură de plumb sau galenă.

Proprietăţi:

- metal cenuşiu-albastru;

- metal moale, maleabil şi ductil;

- nu este atacat de acidul clorhidric şi nu permite trecerea razelor

Rontgen.

Întrebuinţări: - instalaţii de apă-canal, izolaţii, etc.

Aliajele plumbului:

- se poate alia cu staniul dând aliaje pentru lagăre;

- în aliaj cu staniul şi antimoniul se întrebuinţează în tipografie pentru

litere.

6. Coroziunea metalelor şi mijloace de apărare

Coroziunea în construcţii metalice este rezultatul unor procese electrochimice

care se produc când acestea vin în contact cu umezeala condensată din atmosferă, cu

apele din precipitaţii sau cu apele din terenuri.

Pentru protecţia metalelor contra coroziunii există două metode:

alierea metalelor – prin care se obţin metale inoxidabile; nu poate fi folosită în

construcţii metalice datorită costului ridicat;

acoperirea cu straturi protectoare: - procedeu folosit împotriva coroziunii

construcţiilor metalice; se realizează prin:

- scufundarea piesei de metal în topitura metalului de acoperire;

- galvanizarea – acoperirea realizată prin electroliză;

- metalizarea – prin pulverizarea sau cu pistol de pulverizare;

- voltuirea la cald – constă în acoperirea tablelor de oţel cu table de

aluminiu;

- aplicarea de straturi din compuşi chimici folosind:

- oxidarea, la piese de oţel şi aluminiu,

- fosfatarea;

- cromatarea;

- aplicarea de straturi de natură manganică şi nemetalică: - smalţuri;

- aplicarea de straturide natură organică:

- lacuri;

- vopsele;

- emailuri.

LEMNUL DE CONSTRUCŢII

1. GENERALITĂŢILemnul de construcţie rezultă din debitarea la anumite dimensiuni şi apoi din prelucrarea în anumite forme a trunchiurilor arborilor şi a ramurilor groase, precum şi a rădăcinilor acestora.Datorită marii lui raspândiri in natură, precum şi a posibilităţii de a fi usor obţinut şi prelucrat, lemnul este folosit la tot felul de construcţii :

- definitive din lemn : case de lemn, poduri şi construcţii rurale ca : patule, grajduri, etc. ;

- provizorii : baracamente, şoproane, etc. ;- la cladiri din alte materiale de construcţii (cărămidă, piatră, beton, metal) –

lemnul este folosit la confecţionarea : schelăriei, cofrajelor, duşumelelor, grindăriei şi a tâmplăriei uşilor şi ferestrelor, a mobilierului.

Avantajele lemnului de construcţie : - se poate obşine în piese relativ lungi şi destul de groase, astfel încât să reziste

la sarcinile la care este supus în construcţie ;- se prelucreazaă usor atât mecanic cât şi manual;- se manipulează uşor, din cauza densităţii reduse;

- se asamblează uşor prin îmbinări, prindere cu scoabe, cuie, buloane sau prin încleiere.

Dezavantajele lemnului de construcţie : - se aprinde şi arde usor ;- este puţin rezistent la acţiunea agenţilor externi, putrezind uşor şi fiind atacat

de insecte;- are rezistenţa mecanică relativ mică.

In construcţii se folosesc- cu preponderenţă răsinoasele (brad, molid), datorită caracteristicilor proprii

acestor arbori (trunchi lung, drept şi gros), cât şi usurinţei cu care se prelucreaza lemnul lor;

- mai rar şi foioasele (stejar, fag, tei, etc.) – când calitaţile specifice acestora impun folosirea lor.

In construcţii, lemnul se întrebuinţează :- brut (material rotund) = material lemnos brut, cu secţiune rotundă, cojit sau

necojit, curătat de crengi şi cioturi, provenit din trunchiurile lungi şi drepte sau din crengile drepte şi groase, tăiate la anumite lungimi, după destinaţie;

- prelucrat - cioplitura = orice piesă cu muchiile ascuţite sau tesite, prelucrate din lemn rotund prin cioplire cu barda;

- cherestea (material fasonat sau ecarisat) = material lemnos provenit din lemnul brut, ferăstruit în direcţie longitudinală şi având cel puţin două feţe plane şi paralele.

2. STRUCTURA LEMNULUI

2.1. Microstructura lemnului Prin studiul microscopic al tesuturilor vegetale s-a observat că acestea sunt constituite dintr-o mulţime de particule de forme şi marimi diferite, numite celule vegetale şi sunt alcătuite din trei parţi distincte ca formă şi compoziţie chimică : membrana celulară, protoplasma şi nucleul.

Membrana celulară - la celulele tinere este formată din celuloză şi in propoţtie mică din

hemiceluloză (formată din CO2 atmosferic şi H2O prin fenomenul denumit asimilaţie clorofiliană)

- la celulele îmbătrânite, membrana celulară se întăreşte, lemnul căpătând rezistenţă mecanică.

Protoplasma şi nucleul – sunt formate din substanţe proteice complexe (conţin atomi de carbon, H2, O şi azot).Protoplasma are ca rol principal formarea ligninei, iar nucleul produce înmulţirea celulelor prin diviziune.După ce s-a terminat evoluţia celulelor, protoplasma şi nucleul dispar, celula rămânând goală în interior.

În corpul plantei, celulele îşi schimbă forma şi se grupează in ţesuturi, care îndeplinesc anumite funcţiuni.

- vase liberiene- de conducere - trahei

Ţesuturi - de susţinere - fibre lemnoase Moarte - mixte - traheide

ŢesuturiVegetale

Ţesuturi de - raze medulareparenchim - canale rezinifere

Ţesuturile moarte – nu se modifică în timp :- de conducere – servesc la conducerea sevei de la frunze spre interiorul

arborelui şi a apei cu săruri din pământ înspre frunze.- de susţinere – dau rezistenţa lemnului; aceste ţesuturi se numesc fibre

lemnoase.- mixte – au celule cu pereţi mult îngroşaţi si lignifiaţi, dar subţiaţi şi ciuruiţi în

anumite poziţii; au rol de susţinere şi de conducere.Ţesuturile moarte, goale în interior, pot fi umplute cu celule fibroase care măresc rezistenţa lemnului, proces numit duraminificare.Ţesuturile de parenchim ţtesuturi vii) – se găsesc dispuse longitudinal şi radial în cilindrul lemnos:

- raze medulare – ţesuturi dispuse radial, în formă de benzi înguste printre ţesuturile moarte; au rolul de a conduce seva spre interiorul şi periferia cilindrului lemnos;

- canale rezinifere = sunt dispuse radial şi longitudinal în cilindrul lemnos; la răşinoase au rolul de a produce şi înmagazina răşina.

2.2. Structura macroscopică a lemnuluiStructura macroscopică poate fi cercetată într-o seţiune transversală (vezi fig.), pornind de la exterior înspre axa cilindrului lemnos, putând fi distinse mai multe zone.

Scoaţta – reprezintă 5% din volumul arborelui este alcătuită din două straturi :- ritidomul – format din ţesuturi moarte cu rolul de a proteja arborele;- stratul liber – format din vase liberiene, prin care circulă seva descendentă.

Cambiul – este format din celule vii cu care arborele creşte în perioada vegetativă a anului, prin divizareaîin celulele de liber, înspre coajă şi celule de lemn pe cilindrul lemnos.Lemnul propriu-zis – este format din inele anuale concentrice în care se deosebesc următoarele zone diferite :

- alburn – (zona exterioară), formată din ţesuturi lemnoase complet îmbatrânite prin care circulă seva ascendentă;

- duramenul – format din ţesuturi complet îmbatrânite, umplute cu celule fibroase ce impiedică circulaţia sevei şi măresc rezistenţa lemnului;

- maduva – formată din ţesuturi rarefiate şi fără rezistenţă;

- canalul medular.Orice arbore este alcătuit din :

- rădăcină- trunchi (tulpină) – formează partea principală a arborelui,reprezentând 60…

85% din volumul total- crengi şi frunze.

3. PROPRIETAŢI FIZICO-MECANICE ALE LEMNULUI

3.1. Umiditatea lemnuluiDupă taiere, lemnul conţine o cantitate mare de apă, care poate să ajungă până la jumătate din masa sa. Această apă se poate găsi în trei stări diferite :

- apa liberă – constituie partea preponderentă şi circulă prin ţesuturile vegetale. Această apă nu influeţeaza caracteristicile mecanice ale lemnului.

- apa de higroscopicitate – este fixată prin adsorbţie pe pereţii ţesuturilor vegetale şi are o influenţa importantă asupra proprietaţilor lemnului;

- apa legata chimic, în proporţie de 1 %, se gaseşte în compoziţia substanţelor ce alcătuiesc materialul lemnos.

Umiditatea unui arbore proaspăt doborât se reduce treptat prin evaporarea apei libere şi apoi a unei parţi din apă de higroscopicitate până se stabileşte un echilibru cu umiditatea atmosferică. Umiditatea lemnului nu este constantă in toată masa sa ci este mai ridicată în ţesuturile tinere şi înspre partea superioară a trunchiului arborelui; umiditatea variază şi după anotimp.Cantitativ, umiditatea se determină pe probe medii mici, cântărite iniţial pentru stabilirea masei în stare umedă mum şi apoi uscate la 1050C până la masa constantă mus. Se determină umiditatea relativă şi umiditatea absolută :

Umiditatea depinde de esenţa lemnului, în tabelul 10.1 fiind date umiditaţile absolute şi relative pentru trei specii de lemn, imediat după doborâre.

Tab. 1

Felul arboreluiUmiditatea absolută % Umiditatea relativă %

Pin 80..90 44..47Molid 80..100 44..50Mesteacăn 60..80 37..44

3.2. Densitatea lemnuluiDensitatea reală a materialului lemnos este aceeaşi pentru toate speciile : 1500 kg/mc.Densitatea aparentă este influenţată de esenţa şi umiditatea lemnului.

Densitatea se determină pe epruvete cubice (2cm.) sau prismatice (2x2x3 cm.) pentru umiditatea relativă standard de 15 %. În tabelul 10.2 sunt date densitaţile pentru mai multe esenţe de lemn.

Tab. 2

Felul arboreluiDensitatea aparentă, kg/mc, pt. Lemnul

Verde cu 15 % apă uscatBrad 1000 450 410Molid 740 480 430Pin 700 520 490Stejar 1110 740 650Fag 1010 750 690Frasin 920 760 680Salcâm 880 750 730Tei 740 460 490Umiditatea influenţează mult densitatea lemnului.

2 = [ 1 – 0,01(1 - v1) (u1 – u2)] , unde : = densitatea corespunyătoare umidităţii u1 2 = densitatea corespunyătoare umidităţii u2 v1 – coefficient de umflare parţială în volum pentru. 1% variaţie de umiditateDensitate aparentă, respectiv porozitatea lemnului influenţează direct rezistenţele mecanice.

3.3. Rezistenţele mecanice şi determinarea lorRezistenţele mecanice sunt influenţate de :

- unghiul dintre direcţia forţei şi fibrele longitudinale- umiditate- prezenţa defectelor.- Rezistenţele se determină pe epruvete mici, cu umiditate relativă de 15 %.

Încercarea la compresiune se poate efectua în două feluri :- Rezistenţa la compresiune paralelă cu fibrele – se determină pe epruvete

prismatice de 20x20x60 mm.; epruvetele nu trebuie să aibă defecte şi să fie cât mai regulate geometric. Rezistenţa la compresiune paralelă cu fibrele este de circa 5 …10 ori mai mare decât cea perpendiculară. Această comportare se datorează faptului că la solicitarea paralelă fibrele au cea mai mare rezistenţa şi cea mai mică deformaţie.

= N/AdaN/cm2]Din această încercare se determină şi modulul de elasticitate :

Ec || =

- Rezistenţa la compresiune perpendiculară pe fibre se determină pe epruvete prismatice de 20x20x60 mm., directia forţei putând fi tangenţială sau radială la inele.

a b c

Încercarea la întindere se poate face în două moduri :- Rezistenţa la întindere paralelă cu fibrele se determină pe epruvete

confecţionate din lemn fără defecte şi cu feţele paralele.

= N/AdaN/cm2]Şi la această încercare se determină modulul de elasticitate.- Rezistenţa la intindere perpendiculară pe fibre se stabileşte pe epruvete în

direcţia radială şi în direcţia tangentială.Încercarea la încovoiere se face conform schemei din figură. În cazul încărcărilor statice se aplică relatia :

I = 3/2 P x l/ bh Încercarea la încovoiere prin şoc se determină pe acelaşi fel de epruvete cu ajutorul unui ciocan pendul. Încărcarea se aplică după schema din figura de mai sus. Rezistenţa la încovoiere prin şoc este :

Ri = L/bh, unde: L = lucrul mecanic consumat la ruperea epruvetei.Încercarea la forfecare se poate face în diferite situaţii funcţie de poziţia planului de forfecare şi de direcţia de exercitare a forţei faţă de direcţia fibrelor :

- rezistenţa la forfecare transversală t, la care planul forţelor şi direcţia forţei sunt perpendiculre pe fibre. Se deosebesc două cazuri : când forţa este aplicată radial la inelele anuale şi când este aplicată tangential;

a b c

- rezistenţa la forfecare longitudinală paralelă || , la care planul forţelor şi forţa sunt paralele cu fibrele (b); planul forţelor poate fi radial sau tangenţial la inelele anuale;

- rezistenţa la forfecare longitudinală perpendiculară p la care planul de forfecare este paralel cu fibrele, iar direcţia forţei este perpendiculară pe acestea. Planul forţelor poate fi radial sau tangenţial la inelele anuale.(c)

Efortul unitar tangenţial de forfecare se determină din relaţia :

= P/A

În funcţie de densitatea aparentă şi de rezistenţele mecanice există :- material lemnos tare (stejar, frasin, salcâm, nuc, fag, etc.);- material lemnos moale (brad, molid, tei, plop, salcie, etc.).

3.4 Contracţia şi umflarea lemnuluiLa scăderea conţinutului de apă din lemn acesta se contracta (îşi micşorează volumul), iar la creşterea conţinutului de apă, lemnul se umflă (îşi măreşte volumul); aceste variaţii de volum se datoresc caracterului hidrofil al lemnului. Modificările de volum sunt provocate, ca şi în cazul rezistenţelor, numai de apa de higroscopicitate. Fenomenele de contracţie şi de umflare sunt reversibile dacă temperatura de uscare nu este mai mare de 110 0C.

Contracţiile sunt diferite funcţie de specia arborelui :- contracţie mică – nucul şi plopul;- contracţie mare – stejarul şi frasinul

Dacă materialul lemnos este uscat prea repede, după taiere, atunci contragerile sunt atât de mari încât pot produce crăpături în lemn, iar materialul să fie rebutat.

4. ACŢIUNI AGRESIVE ŞI MIJLOACE DE PROTECŢIE

4.1. Protecţia lemnului fată de agenţi atmosferici, insecte şi putregaiuriMetodele de protecţie a lemnului de construcţie, expus agenţilor atmosferici, se împart în două categorii :1. Protecţia la suprafată cuprinde : Carbonizarea - se produce o distilare partială a lemnului la suprafată, rezultând

gudroane care pătrund în interiorul lui şi care având acţiune antiseptică, îl feresc de putrezire, într-o oarecare masură, dar nu pentru timp îndelungat;

Macadamul gudronat - constituie pentru stâlpi şi bulumaci o protecţie mai bună decât carbonizarea. Se prepară din piatră spartă de circa 10 mm., bine uscată amestecată cu gudron.

Catranul (produs secundar la fabricarea cocsului) – se întinde pe suprafaţa lemnului cu pensula, după ce a fost încălzit în prealabil pentru ca lemnul să fie bine acoperit. Prin cătrănire se protejeaza capetele înzidite ale grinzilor de brad, precum şi ghermelele de la uşi şi ferestre.

Carbolineumul (antiseptic obţinut din distilarea huilei) – folosit la protecţia construcţiilor din lemn supuse intemperiilor. Se aplică la suprafată, cu pensula, în 2,3, straturi. Pentru protecţia lemnului aparent, expus intemperiilor, se folosesc vopsele de carbolineum.

2. Protecţia în profunzime – se realizează prin impregnarea pieselor de lemn cu antiseptice puternice, care trebuie să nu atace lemnul şi să pătrundă cât mai uşor şi mai adânc în ţesutul lemnos, fixându-se pe acesta în aşa fel încât să nu fie spălate de apă şi nici descompuse de agenţi naturali.

Antisepticele folosite sunt : Uleiul de creozot sau ulei de antracen Soluţii de sulfat de cupru (piatră vânătă) Clorura de mercur, de zinc Florura de sodiu

Impregnarea în profunzime se face prin : Îmbăiere – prin cufundarea lemnului în bazine pline cu antiseptic; Injectare – prin introducerea soluţiei antiseptice, sub presiune, prin capetele

buştenilor; Sub presiune în autoclave.

4.2. Protecţia contra focului – se asigură prin izolarea cât mai completă a lemnului de mediul înconjurator prin :

Acoperire cu un strat de materiale incombustibile şi rele conducătoare de caldură (azbest, şamotă, kiselgur), acoperite la rândul lor cu foi metalice,

Tratare prin vopsire cu materiale ignifuge, care se aplică ca orice vopsea, cu pensula sau prin stropire cu pulverizatorul. Materiale ignifuge : varul, sticla solubila, vopsele ignifuge fabricate pe baza de săruri metalice.

5. MATERIALE DE CONSTRUCTII DIN LEMN

5.1. Materiale lemnoase bruteÎn această categorie intra produsele la care operaţiile făcute asupra cilindrului lemnos se reduc la retezări şi curăţiri de scoarăă. Aceste materiale sunt tot mai înlocuite cu beton armat şi oţel.Lemnul rotund de foioase pentru construcţii, într-o singură calitate.

Bilele, manelele şi prajinile – materiale lemnoase rotunde care provin din esenţe de răşinoase şi se folosesc la alcătuirea schelăriilor.

Lemnul rotund pentru piloţi, din raşinoase şi foioase, se confecţionează în trei categorii, funcţie de dimensiunea la capătul subţire :

- A – 14..21 cm.- B – 22..29- C – 30..36 cm.

Stâlpi pentru linii aeriene de energie electrică din raşinoase şi foioase cu lungimi de 5 …14 m.Lemn rotund de mina din raşinoase sau foioase cu lungimi de 1,2 ..6 m.

5.2. Produse semifabricate din lemnAceste produse se obţin din lemn rotund prin cioplire sau tăiere. Din această categorie fac parte :Cioplitura, obţinută prin cioplire cu toporul. Se foloseşte pentru elemente de şarpantă ale acoperişurilor : grinzi, pane, capriori etc.; traverse de cale ferată.

Cheresteaua se obţine prin tăierea lemnului rotund în direcţie longitudinală. Prin debitarea cherestelei se obţin scânduri, lăturoaie, şipci, grinzi, rigle etc..Principalele aplicaţii ale cherestelei sunt :

- Şipcile pentru garduri sau construirea mobilierului,- Scândurile pentru astereală, tipare pentru beton, tavane, lucrări de tâmplărie,- Dulapii ca material de podire, consolidări de săpături, material de tâmplărie de

construcţii şi mobilier,- Riglele ca material pentru şarpante, tâmplăria uşilor şi ferestrelor- Grinzile pentru elemente de rezistenţă la planşee, stâlpi, poduri.

Furnirul – se obţine prin tăierea trunchiului de foioase selecţionate în foi subţiri (0,4 …6 mm.) cu ajutorul unor maşini speciale. Tăierea se poate face de-a lungul trunchiului sau tangenţial cu ajutorul maşinii de derulare.Placajele rezultă din lipirea unui număr impar de foi de furnir, astfel aranjate ca fibrele a două foi consecutive să facă un unghi drept. Placajele pot fi :

- Placaj blindat cu foi metalice subţiri 0,2 …0,4 mm. Pe ambele feţe;- Placaj armat cu ţesături metalice sau textile între foile de furnir;- Placaj bachelitizat, impregnat cu răşini fenolformaldehidice;- Placaj melaminat;- Placaj emailat rezultat prin turnarea sau pulverizarea mai multor straturi de

email sau lac pe baz de răşini sintetice.Placajele se întrebuinţeaza la : construcţia mobilierului, uşi, plafoane, cofraje pentru elementele de beton,etc..Panelele sunt alcătuite dintr-un miez de şipci de lemn moale lipite şi acoperite pe ambele feţe cu foi de furnir de bază cu direcţia fibrelor perpendiculară pe cea a şipcilor. Au contracţii mici şi se folosesc la : mobilier, pereţi despărţitori, uşi,etc..

5.3 Produse finite din lemnFac parte acele produse care se pun în operă fără să sufere vreo modificare a dimensiunilor lor.Plăcile celulare – alcătuite dintr-un cadru rigid, având în interior o serie de celule formate din fâsii de furnir sau placaj. Se folosesc la construirea uşilor, panourilor de mobilier sau la construcţia pereţilor despărţitori.Scânduri făltuite – confecţionate din scânduri de răşinoase ce se rindeluiesc pe faţa văzută.Dusumele cu lambă şi uluc se fac din răşinoase şi sunt rindeluite pe o fată.Parchetele folosite pentru executarea pardoselilor.

5.4 Materiale moderne din lemnProduse obţinute prin modificarea structurii şi compoziţiei lemnului, indiferent de esenţă.Plăci din aşchii de lemn (PAL) – se obţin prin aglomerarea aşchiilor cu ajutorul unui adeziv sintetic sub acţiunea simultană a temperaturii şi presiunii.Plăci fibrolemnoase (PFL) se fabrică din fibre de lemn a căror coeziune primară rezultă din împâslirea fibrelor şi din proprietaţile adezive proprii.Lemnul stratificat densificat (lignofolul) se obţine din foi de furnir montate în placaj, impregnate cu raăşini formaldehidice şi presate la 100 …150 atm. şi temperatură de 150 C.

CAP. 9 MATERIALE DIN STICLĂ

I. Compoziţie chimică, structura fizică şi tipuri principale de sticlăSticla este un material rezultat în urma solidificării unei topituri, alcătuită în

majoritate din SiO2 necombinat (cca 70%) şi silicaţi complecşi de sodiu, potasiu, calciu, plumb, etc. (funcţie de natura sticlei).

Materia primă de bază pentru fabricarea sticlei este nisipul silicios, curat, lipsit în special de oxizi de fier (care colorează sticla în verde).

Întrucât SiO2 se topeşte foarte greu (la 1710ºC) se folosesc şi adaosuri fondante (carbonat de sodiu – NaCO3 sau de potasiu – K2CO3) care reacţionează în cuptor cu bioxidul de siliciu, formând silicaţi de sodiu sau de potasiu cu punctul de topire coborât:

Deoarece aceşti silicaţi sunt solubili în apă, în amestecul de materii prime se adaigă şi stabilizatori (CaCO3 sau PbO) care reacţionează cu bioxidul de siliciu formând silicaţi de calciu sau de plumb:

Silicaţii nou formaţi, la rândul lor, reacţionează cu silicaţii de sodiu sau de potasiu şi formează silicaţi complecşi, foarte greu solubili în apă şi astfel sticla devine stabilă la acţiunea intemperiilor.

Pentru modificarea unor caracteristici tehnice, în afara materiilor prime de bază, se folosesc şi o serie de substanţe auxiliare, ca de exemplu: diferiţi oxizi metalici pentru obţinerea sticlelor colorate, fosfat de calciu (cenuşă de oase) în vederea realizării unei sticle opalizate, bioxid de mangan sau de seleniu care decolorează sticla, etc.

În funcţie de fondanţii sau stabilizatorii folosiţi la fabricare există următoarele tipuri principale de sticlă:

- sticla calco-sodică – formată din SiO2 şi silicaţi de Ca şi Na; este sticla obişnuită din care se fabrică majoritatea materialelor de construcţii;

- sticla calco-potasică – formată din SiO2 şi silicaţi de Ca şo K; se foloseşte la fabricarea sticlei de laborator;

- sticla plumbo-potasică – formată din SiO2 şi silicaţi de Pb şi K; este sticla cunoscută ca şi "cristal".

II. Fabricarea produselor din sticlăProcesul de fabricaţie cuprinde următoarele faze:- alcătuirea amestecului brut – materii prime fin măcinate şi dozate şi apoi

topite la cca 1450ºC;- topirea amestecului;

- fasonarea produselor, realizată prin: sablare, presare, laminare, tragere;- recoacerea – constă în încălzirea produselor fasonate la 550-600ºC apoi

răcirea lor treptată;- finisarea şi decorarea – se aplică în scopul eliminării defectelor, a

înfrumuseţării suprafeţelor produselor.

III. Produse de sticlă pentru planşee şi pereţi lemnoşi- pavele tip rotalit – folosite pentru executarea planşeelor luminoase;- dale de sticlă pentru pereţi – confecţionate în formă pătrată prin presare;- profile U – produse din sticlă colorată şi incoloră;- geam dublu termoizolant (Termopan) – executat din două foi de geam,

securizat sau obişnuit, distanţate prin intermediul unui distanţier de sticlă, între foi fiind creat un spaţiu ermetic închis, umplut cu aer uscat;

- cărămizi din sticlă – folosite pentru pereţi despărţitori interiori şi exteriori, precum şi la casa scărilor;

- ţigle din sticlă – solzi şi jgheaburi – folosite la luminatoare.

IV. Materiale termoizolatoare din sticlă- sticla spongioasă – obţinută din deşeuri de sticlă topite cu adaos de calcar sau

amestec de sulfat de sodiu şi cărbune (rezultă degajarea CO2, deci o sticlă poroasă cu 70-90% pori; ρ = 100-500 kg/m3); se foloseşte la executarea termoizolaţiilor la pereţi;

- vată de sticlă – material fibros, obţinut prin centrifugarea sau suflarea unei topituri vâscoase de sticlă.

V. Produse din sticlă pentru ferestre şi luminatoare- geam tras obişnuit – folosit pentru: oglinzi şi geam securit, vitrine şi clădiri

principale, clădiri de locuit, construcţii industriale;- geam riglat – folosit pentru: luminatoare, ferestre pentru magazine;- geam armat (armat cu reţea de sârmă de oţel) – utilizat pentru: luminatoare,

balcoane, parapete balcoane, scări, pereţi despărţitori, copertine;- geam ornament (sau sablat) – folosit pentru: ferestre, uşi, pereţi despărţitori,

luminatoare;- geam şlefuit – folosit pentru: oglinzi, vitrine, ferestre;- geam securit – folosit pentru: ferestre, uşi, pereţi despărţitori, parbrize pentru

autovehicule;- geam securit emailat – utilizat pentru placarea pereţilor, pentru uşi;- geam duplex şi triplex – se folosesc la elemente de construcţie puternic

solicitate;- geam mat (sablat) – folosit la uşi, ferestre, pereţi despărţitori;- geam givrat – utilizat la uşi, ferestre, pereţi despărţitori;- geam antifoc;- geam antiefracţie;- geam termoizolant;- geam cu autocurăţire – folosit pentru faţade, copertine; nu se pătează după

ploaie;

- oglindă cu depunere de aluminiu sau de argint.

VI. Produse de sticlă pentru lucrări de protecţie şi finisaj- plăci sticlă opaxit – plăci groase de sticlă opalizată, albe sau colorate, cu faţa

văzută netedă iar cea nevăzută prevăzută cu striuri pentru sporirea aderenţei faţă de mortar;

- plăci de sticlă cristalizată – folosite pentru placarea pereţilor şi executarea pardoselilor, a treptelor de scări;

- plăci de sticlă mozaic – fasonate din sticlă colorată şi opalizată; au formă pătrată (20x20x4,5 mm; 40x40x5 mm).

VII. Fibre de sticlă pentru armarea betonului sau a prefabricatelor din ipsoseeeeeeeeeee

VIII. Normative- SR EN 1748-1-1/2005 Sticlă pentru construcţii- SR EN 1748-2-1/2005 Sticlă pentru construcţii- SR EN 572-1, 2, ..... 8/2005 Sticlă pentru construcţii- SR EN 14179-1, 2/2005 Sticlă pentru construcţii

Cap 10 MATERIALE DIN POLIMERI

1. Generalităţi

Materialele din polimeri sunt materiale în alcătuirea cărora intră polimerii şi diferite adaosuri cu un rol bine determinat.Polimerii sunt substanţe moleculare, pot fi de natură: anorganică, organică sau mixtă.

În industria materialelor de construcţii se folosesc polimeri organici şi micşti, deoarece în

cursul fabricaţiei numai aceştia trec printr-o fază plastică ceea ce uşurează prelucrarea

lor. De aceea aceste materiale se numesc şi „mase plastice“ (denumire improprie,

deoarece la materialele din polimeri utilizate în construcţii nu plasticitatea constituie

caracteristica fundamentală ci elasticitatea, flexibilitatea şi rigiditatea lor, funcţie de

domeniul de utilizare).

În funcţie de proprietăţile materialelor din polimeri, aceştia se pot împărţi în:

- elastomeri – formaţi din molecule monodimensionale şi caracterizate prin

elasticitate mare;

- plastomeri termoplastici – alcătuiţi din macromolecule bidimensionale şi care

îşi măresc reversibil plasticitatea la încălzire;

- plastomeri termoreactivi – alcătuiţi din macromolecule bidimensionale dar

care la încălzire trec în structuri tridimensionale şi devin rigizi.

2. Proprietăţile materialelor din polimeri organici

2.1. Proprietăţi fizico-chimice

Proprietăţile fizico-chimice depind de:

- compoziţie;

- structură;

- grad de polimerizare;

- orientarea macromoleculelor.

De aceea, unele din aceste proprietăţi variază în limite foarte largi. Astfel:

- densitatea aparentă poate fi cuprinsă între 15 şi 2000 kg/m3;

- conductivitatea termică este în general redusă, ceea ce determină

folosirea lor la executarea termoizolaţiilor.

Dezavantajele materialelor din polimeri:

- stabilitate termică redusă;

- coeficient de dilatare termică ridicat (de circa 2-15 ori mai mare decât

al oţelului: 25·10-6-125·10-6);

- îmbătrânire în timp – se manifestă prin pierderea elasticităţii şi

plasticităţii.

2.2. Proprietăţi mecanice

Rezistenţele mecanice sunt dependente de tăria legăturilor din interiorul catenelor

moleculare şi dintre catene, dar mai ales de gradul de polimerizare sau de policondensare.

De regulă rezistenţele mecanice ale maselor plastice sunt de acelaşi ordin de mărime ca

rezistenţele materialelor de construcţii obişnuite; la unele, rezistenţele de compresiune şi

tracţiune sunt asemănătoare cu ale metalelor (bronz, fontă şi chiar oţeluri).

Majoritatea acestor materiale au o mare rezistenţă la şoc, o rezistenţă la uzură

considerabilă şi o durabilitate apreciabilă, dacă sunt folosite în mod potrivit.

Pot lua uşor forma dorită datorită diferitelor moduri de prelucrare.

Nu necesită nici un fel de prelucrare la punerea în operă în construcţii.

Întrebuinţarea şi curăţirea se fac uşor.

Colorarea, eventual în mai multe culori, se poate face foarte bine fie în masa materialului,

fie la suprafaţa lui, în aşa fel încât materialul nu se decolorează.

Sunt impermeabile la apă.

Sunt rezistente la acţiunea substanţelor chimice.

Au bune proprietăţi de izolare electrică.

Dezavantajele materialelor din polimeri:

- nu sunt rezistente la temperaturi înalte, temperatura de înmuiere

aflându-se între 50°C şi 100°C;

- coeficientul de dilatare termică este de 2-8 ori mai mare decât al

materialelor obişnuite de construcţii.

3 Adaosuri pentru materiale din polimeri

Pentru a conferi materialelor din polimeri anumite caracteristici, la obţinerea lor se folosesc diferite adaosuri.După efectul produs în produsul finit, adaosurile se clasifică în:

Plastifianţi – au rolul de a mări elasticitatea, plasticitatea şi rezistenţa la şoc a

polimerului, precum şi de a conserva proprietăţile lui fizico-mecanice, într-un interval

mai mare de temperatură; ca plastifianţi se utilizează substanţe cu molecule mai mici

decât macromoleculele polimerului .

Acţiunea plastifianţilor se explică prin intercalarea lor între macromoleculele polimerului (fig. 1), provocând deformarea sau îndepărtarea acestora (funcţie de cantitatea fabricată). În primul caz se îmbunătăţeşte elasticitatea, iar în al doilea plasticitatea polimerului.Stabilizatori sau antioxidanţi – sunt adaosuri care întârzie procesul de îmbătrânire în

timp a polimerilor.

Acţiunea stabilizatorilor este diferită funcţie de natura lor chimică (împiedică difuziunea

oxigenului, absorb radiaţiile care accelerează oxidarea sau reacţionează mai uşor cu

oxigenul decât polimerul).

Substanţele de umplutură şi armare- se utilizează sub formă de diferite pulberi (mică, grafit, negru de fum, etc.)

care îmbunătăţesc rezistenţele mecanice şi stabilitatea termică;

- sub formă de fibre (de sticlă, celuloză, azbest) sau ţesături din fibre

vegetale sau minerale care având rol de armătură îmbunătăţesc rezistenţele

mecanice;

- sub formă de foi (hârtie, metale uşoare, furnir, etc.) care se intercalează

între masa polimerului, obţinându-se produse stratificate sau compozite

din polimeri cu rezistenţe mecanice foarte mari şi cu deformaţii sub

sarcină reduse.

Pigmenţii – sunt pulberi minerale colorate care se folosesc la colorarea sau opacizarea

materialelor din polimeri.

4. Încercări asupra materialelor din polimeri

Pentru stabilirea caracteristicilor fizico-mecanice ale materialelor se determină:

- densitatea aparentă;

- rezistenţa la întindere şi alungirea la rupere;

- rezistenţa la compresiune, la încovoiere statică şi prin şoc;

- duritatea în grade Shore;

- flexibilitatea prin îndoire la 180° la un dorn;

- modulul de elasticitate;

- conductivitatea termică.

În scopul aprecierii comportării la diferiţi agenţi din mediul înconjurător, asupra

materialelor din polimeri se efectuează următoarele determinări:

- stabilitatea termică – se determină în scopul determinării temperaturii

maxime la care poate fi utilizat materialul sub sarcină; încercarea se

efectuează prin două metode: Martens şi Vicat;

- absorbţia de apă – se determină prin menţinerea epruvetelor (cântărite în

prealabil) sub apă la 20°C timp de 24 de ore sau la fierbere timp de 10 minute;

cantitatea de apă absorbită se raportează la suprafaţa totală a epruvetei

(g/cm2);

- rezistenţa la agenţi chimici agresivi – se determină prin imersarea epruvetelor

timp standardizat în substanţe agresive şi stabilirea modificărilor de aspect,

masă, volum, rezistenţe mecanice sau alte proprietăţi;

- comportarea la îmbătrânire – fenomen ce constituie în cazul materialelor din

polimeri un proces de durată, se datoreşte oxidării sub acţiunea oxigenului

atmosferic şi a razelor ultraviolete; în laborator se fac încercări la îmbătrânire

supunând epruvetele la iradiere cu raze ultraviolete.

5. Prelucrarea materialelor din polimeri

Un mare avantaj al materialelor din polimeri este că pot fi prelucrate cu uşurinţă spre a li

se da forma dorită.

Principalele metode de prelucrare sunt următoarele:

- turnarea – folosită pentru obţinerea unor obiecte cu transparenţă mare şi fără

defecte optice, procedeul se aplică mai ales elastomerilor fuzibili care se

topesc şi apoi se toarnă în diferite tipare; prin răcire se obţine produsul dorit;

- presarea – se aplică mai ales la polimeri termoreactivi prin exercitarea unor

presiuni asupra materialului ce se găseşte în tipare încălzite;

- laminarea – se efectuează prin trecerea polimerilor termoplastici printr-o serie

de valţuri încălzite obţinându-se benzi, ţevi, etc.;

- extrudarea – se realizează prin presare în filiere a polimerului adus în stare

plastică;

- expandarea şi înspumarea – sunt operaţii care se aplică în scopul obţinerii

unor polimeri cu pori numeroşi;

- peliculizarea – constă în aplicarea unor emulsii sau soluţii de polimeri prin

pulverizare sau suflare în mai multe straturi pe diferite obiecte pentru a le

proteja şi înfrumuseţa.

Pentru utilizarea în construcţii, materialele din polimeri pot fi prelucrate prin aşchiere,

tăiere, găurire, lipire, sudare, etc.

6. Tipuri de polimeri

6.1. Materiale din polimeri derivate din produse naturale

Materiale pe bază de proteine - caseină rămasă de la separarea untului din lapte; prin

tratarea produselor rezultate din presarea amestecului de caseină, pigmenţi şi materiale de

umplutură cu aldehidă formică rezultă un material dur numit „galalit“; din galalit se

fabricau aparate electrotehnice.

Materiale pe bază de celuloză – principalele materiale pe bază de celuloză sunt:

- fibra vulcan – se obţine din celuloză hidratată prin tratare cu o soluţie

concentrată de clorură de zinc; din fibra vulcan se fabrică plăci pentru

tablourile de siguranţă, garnituri, saboţi de frână, roţi dinţate, role pentru benzi

transportoare;

- esterii celulozei – se obţin prin tratarea celulozei cu un amestec de acid

sulfuric şi azotic sau acetic; se utilizează în special dizolvaţi în solvenţi

volatili, la obţinerea lacurilor şi emailurilor de calitate; când se amestecă cu

solvenţi în cantitate mai redusă rezultă o soluţie vâscoasă numită „colodiu“,

care se trage în fire şi filme ce se întăresc după evaporarea solvenţilor şi

rămân flexibile;

- celuloid – se obţine prin presarea la cald a nitraţilor de celuloză cu 10-11%

azot; se utilizează la confecţionarea plăcilor, mânerelor, etc.

Materiale pe bază de cauciuc – cauciucul natural este un polimer al izoprenului ce se găseşte în latexul unor copaci, din care se obţine prin concentrare şi coagulare; produsele de cauciuc se fabrică cu adaos de materiale de umplutură şi vulcanizare; se fabrică: tuburi, benzi transportoare, curele de transmisie, etc.

6.2. Materiale din polimeri de sintezăDupă modul de obţinere polimerii sintetici se clasifică în:

Polimeri de polimerizare:

- polietilena – obţinută prin polimerizarea etenei la diferite presiuni în prezenţa

catalizatorilor; se foloseşte sub formă de foi subţiri pentru protecţia schelelor

(tuburi);

- polipropilenă – obţinută prin polimerizarea propilenei; se utilizează pentru

conducte de transport a fluidelor calde;

- poliizobutena – obţinută prin polimerizarea izobutilenei în prezenţa

catalizatorilor la temperaturi scăzute; în amestec cu negru de fum şi bitum se

foloseşte sub formă de foi ca material hidroizolator;

- polistirenul – obţinut prin polimerizarea stirenului; se foloseşte sub formă de

plăci albe sau colorate la placarea pereţilor, la ferestrele clădirilor.Poate fi

expandat sau extrudat.

- policlorura de vinil – obţinută din polimerizarea clorurii de vinil în prezenţa

catalizatorilor; se foloseşte sub formă de tuburi PVC pentru instalaţiile

electrice, conducte de apă, jgheaburi, burlane,material pentru învalitori, etc;

- poliacetatul de vinil (PAV) – obţinut din polimerizarea acetatului de vinil; se

utilizează sub formă de emulsie în apă neplastifiată (ARACET E) sau

plastifiată (ARACET EP) la : zugrăveli, tapete semilavabile, adeziv în

industria lemnului, fixarea parchetului pe stratul suport, etc.;

- polimetaculatul de metil (plexiglas) – obţinut din polimerizarea metaculatului

de metil în prezenţa catalizatorilor; se foloseşte sub formă de foi, benzi,

produse fasonate în lucrări decorative luminoase, ca ecrane acustice şi sub

formă de plăci ondulate la acoperişuri.

Polimeri de policondensare:

- fenoplaste cu diferite grade de policondensare – obţinute prin

policondensarea fenolilor cu aldehide; se folosesc la obţinerea lacurilor

utilizate în electrotehnică şi la protecţii anticorozive ale metalelor, ca adezivi

la fabricarea plăcilor (PAL, PFL);

- aminoplaste – obţinute din policondensarea aminelor (melamină) cu aldehida

formică; se folosesc ca adezivi în industria lemnului şi la obţinerea lacurilor

rezistente (PFL melaminat);

- poliamide – obţinute prin policondensarea diaminelor cu acizii dicarboxilici;

se folosesc sub formă se fibre şi ţesături ci diferite denumiri: nylon (SUA),

relon (RO), capron (Rusia);

- poliesterii – obţinuţi prin policondensarea polialcoolilor cu acizi

policarboxilici; se folosesc la obţinerea vopselelor, emailurilor şi lacurilor

pentru finisaje şi protecţii anticorozive, lianţi pentruprepararea mortarelor şi

betoanelor cu rezistenţe mecanice şi chimice foarte bune;

- răşinile epoxidice – obţinute prin policondensarea oxizilor de etilenă (epoxizi)

cu polifenoli, dialcooli sau amine; se utilizează ca adezivi rezistenţi pentru

diferite materiale (beton, metal, sticlă, lemn, etc.), la pardoseli industriale,

repararea elementelor de beton, straturi de protecţie;

- poliuretanii – obţinuţi prin policondensarea dintre diizocianţi şi alcooli; se

utilizează ca spume flexibile la tapiţerii iar cele rigide la izolaţii termice şi

fonice;

- siliconii (polimeri de natură mixtă) – obţinuţi prin policondensarea acizilor

silicici cu substanţe organice; folosiţi ca siliconi lichizi şi ca lubrefianţi şi la

obţinerea lacurilor foarte rezistente; cauciucul de siliconi se foloseşte pentru

garnituri de etanşare ce lucrează în climat variabil;foliişe de silicon (ca şi

scotch-ul)se folosesc pentru etanşare.

NORMATIVESR EN ISO 306/2005 -Materiale plastice.Materiale termoplastice; determinarea temperaturii de înmuiere.SR EN ISO 11502/2006– Materiale plastice. Filme şi folii...SR EN ISO 13000-1,2.../2006– Materiale plastice....SR EN ISO 12086-1,2/2006- Materiale plastice....SR EN ISO 4892-1,2,3/2006- Materiale plastice...SR EN 13245-1/2005- Materiale plasticeSR EN 15103-1,2/2005- Materiale plasticeSR EN 15526-1,2/2005- Materiale plasticeSR EN 1140/2005- Frânghii din fibră de poliamidă...SR EN 14684/2005- Frânghii din fibră de poliamidă...SR EN 1141/2005- Frânghii din fibră din poliesteri.SR EN 14685/2005- Frânghii din fibră din poliesteri.

MATERIALE BITUMINOASE

1. Lianţi bituminoşi (Bitumuri)

1.1. Generalităţi: definiţie, clasificare, compoziţie chimică, proprietăţiBitumurile – materiale organice, hidrofobe, de culoare închisă (brun-la negru), care funcţie de temperatură se prezintă ca mase rigid casante plastice sau fluid-vâscoase.După modul de formare se clasifică în:

- Bitumuri naturale – formate prin oxidarea naturală a ţiţeiurilor, procesul

petrecându-se la suprafaţa scoarţei. Când este amestecat cu diferite pulberi

minerale (calcar, argilă, nisip, etc.) se numeşte asfalt. Când este impregnat în

diferite roci sau în cărbune se numeşte bitum de rocă, respectiv bitum de

cărbune.

- Bitumuri artificiale – obţinute prin prelucrarea ţiţeiului (bitum de petrol), fie

prin distilarea uscată a lemnului sau cărbunilor (gudroane şi smoală).

Bitumurile sunt amestecuri complexe de hidrocarburi lichide, solide sau derivaţi ai acestora cu oxigenul, sulful şi azotul.Prin tratarea bitumurilor cu solvenţi selectivi, se pot separa succesiv grupe de substanţe care se aseamănă între ele prin: compoziţie, structură, solubilitate, comportare la încălzire, etc. Astfel se pot separa următoarele grupe de substanţe care intră în compoziţia bitumurilor:

- petrolenele (uleiurile) – substanţe de consistenţă fluid-vâscoasă; se dizolvă în

benzină uşoară;

- maltenele (răşini) – la temperatură obişnuită se prezintă ca mase semisolide

cu deformabilitate plastică mare; se dizolvă în benzină uşoară (eter de petrol);

- asfaltenele – substanţe solide, friabile, de culoare neagră, alcătuite din

hidrocarburi aromatice, se dizolvă în tetraclorură de carbon (CCl4); din

asfaltene se pot separa ca grupe:

- carbenele – solubile în sulfură de carbon (CS2);

- carboidele – insolubile în solvenţi.

Compoziţia chimică a bitumurilor variază în limite largi fiind funcţie de natura şi tehnologia lor de obţinere.Din punct de vedere structural bitumurile sunt sisteme dieperse coloidale.Bitumurile: - fluide – sunt sisteme coloidale de tip sol;

- semisolide – sunt sisteme coloidale de tip gel.În bitumurile fluide mediul de dispersie este lichid, fiind alcătuit din soluţia de maltene în petrolene, iar dispersoidul este format din micele de asfaltene şi carbene cu pelicula adsorbită de maltene, faţă de care au o mare afinitate (fig. a).Prin reducerea mediului de dispersie din bitumurile fluide (prin evaporare lentă sau prin oxidare naturală) micelele încep să se asocieze în grupări care includ şi o parte a mediului de dispersie (fig. b). din această cauză, bitumurile devin din ce în ce mai vâscoase, până se transformă în „masă plastică“.Dacă procesul de asociere a micelelor continuă, se ajunge la bitumuri „semisolide cu structură de gel“, la care micelele formează o reţea tridimensională în ochiurile căreia rămâne dispersată soluţia de maltene în petrolene (fig. c).Dacă unui bitum semisolid i se adaugă uleiuri minerale el se transformă din nou în bitum fluid.Proprietăţile bitumurilor sunt:

Tixotropia-lichefierea reversibilă a unor geluri sub influenţa unor acţiuni

mecanice.Poate fi: izotermă sau sub variaţie de temperatură.

La bitumurile semisolide, legăturile dintre micele care alcătuiesc structura tridimensională sunt slabe şi pot fi anulate prin aport de energie calorică sau mecanică.Astfel prin încălzirea bitumurilor semisolide creşte enegia cinetică, provocând ruperea unor legături dintre micele şi transformarea lor într-un liant plastic (gel-sol) la temperatură mai ridicată, toate legăturile se distrug şi bitumul se topeşte, transformându-se într-un lichid vâscos (sol). La răcire fenomenele se produc invers, datorită scăderii energiei cinetice.Aceste transformări reversibile de structură denotă comportarea tixotropică a bitumurilor.

Îmbătrânirea bitumurilor

În timp, bitumurile pierd din plasticitatea lor, transformându-se în mase friabile, acest fenomen numindu-se îmbătrânire.Limite de plasticitate – definesc intervalul de temperatură în care bitumurile pot fi utilizate fără a curge sau a deveni casante.Adeziunea bitumurilor pe suprafeţele diferitelor materiale depinde de capacitatea lor de a umecta suprafeţele respective (de natura tensiunii interfaciale superficiale)şi de adsorbţie (chemosorbţie) pe care acestea o exercită asupra bitumurilor şi depinde şi de natura suprafeţei (aderă mai bine pe suporturi bazice).Rezistenţa chimică. Bitumurile se caracterizează prin rezistenţă bună la acţiunea corozivă a unui număr mare de agenţi chimici cum sunt: bazele, sărurile, acizii.În schimb nu rezistă la acţiunea uleiurilor, grăsimilor şi plastifianţilor utilizaţi în industria maselor plastice.

Încercări asupra bitumurilor

Pentru aprecierea calităţii bitumurilor, conform metodelor standardizate, se determină următoarele caracteristici:

- a) limitele de plasticitate – se apreciază prin punctul de înmuiere sau de

picurare (reprezintă limita superioară) şi prin punctul de rupere (FRASS)

(reprezintă limita inferioară a intervalului);

- b) penetraţia – se apeciază prin adâncimea de pătrundere a unui ac de

dimensiuni standardizate, sub greutatea unei tije de 100 g, timp de 5 s, în masa

bitumului aflat la temperatura de 25°C;( Penetrometrul RICHARDSON)

- c )ductilitatea – se defineşte prin alungirea în cm pe care o poate suporta un

bitum la temperatura de 25°c şi 0°c până la rupere;

- d) stabilitatea la încălzire – se determină prin menţinerea bitumului timp de 5

ore la 163°c în etuvă, după care se calculează pierderea de masă şi scăderea

penetraţiei în % în raport cu bitumul iniţial.

2. Materiele bituminoase utilizate în construcţii2.1.Bitumuri naturaleBitumul de lac – se obţine prin încălzirea asfaltului natural, care în unele regiuni formează lacuri întregi (insula Trinidad, Cuba, Siria, etc.). Prin încălzire la 180°-200°C în

cazane deschise apa se evaporă iar impurităţile minerale mari se depun pe fundul cazanelor, rezultând un liant cu cel puţin 60% bitum denumit bitum epurat.Bitumul de extracţie sau natural – se obţine din rocile în care se găseşte impregnat, fie prin dizolvare în solvenţi organici (benzină), fie prin emulsionare cu soluţie caldă de hidroxid de sodiu sau acid sulfuric. În ţară se extrage de la Anina (şisturi bituminoase -carburant)şi Tătăruşi; se produce în şapte tipuri notate cu DT-A, DT-B, …, DT-G. Se foloseşte la lucrări de drumuri şi hidroizolaţie.Bitumul de petrol – prin prelucrarea păcurii prin diferite metode (distilare, oxidare, cracare, etc.) se obţine bitumul de petrol. În ţară se fabrică cinci tipuri de bitum de petrol:

- bitum neparafinos pentru drumuri – se livrează în şase tipuri notate cu D,

urmată de două cifre care reprezintă valoarea penetraţiei;

- bitum pentru lacuri şi amestecuri electroizolante – se livrează în două tipuri E

110 şi E 125 (cifra = temperatura maximă pentru punctul de înmuiere);

- bitum industrial neparafinos – se livrează în patru tipuri I 45/55; I 60/70; I

82/92; I 85/95 (cifrele = limitele valorilor punctului de înmuiere);

- bitum pentru materiale şi lucrări de hidroizolaţii – se notează cu H şi se

livrează în cinci tipuri, funcţie de temperatura de înmuiere;

- bitum industrial parafinos – se foloseşte la aglomararea prafului de cărbune (brichete); se notează cu Ip 85/100.

2.2. Gudroane şi smoalăLa distilarea uscată (anaerobă) a cărbunilor şi lemnului rezultă: cocsul (din huilă) şi gudronul (un condens uleios).Prin distilarea fracţionată a gudroanelor se obţin o serie de uleiuri uşoare (gudron de drumuri) şi o masă semisolidă numită smoală.Aceste materiale prezintă o serie de dezavantaje:

- conţin subştanţe toxice şi cancerigene;

- au un interval de plasticitate redus;

- îmbătrânesc rapid.

Se utilizează în ţările care nu dispun de zăcăminte suficiente de ţiţei pentru fabricarea bitumurilor de petrol, lucrări de drumuri, izolaţii hidro şi inticorozive.2.3 Soluţii bituminoase (bitumuri tăiate-cutback) – se obţin prin dizolvarea bitumului topit în solvenţi organici volatili (benzen, benzină, etc.). După aplicare pe diverse materiale, se întăresc în urma evaporării solventului.Se folosesc la:

- protecţia şi impermeabilizarea unor elemente de beton, metal, zidărie, etc.;

- liant la prepararea mixturilor asfaltice;

- lucrări de amorsaj.

Au următoarele dezavantaje:

- sunt toxice, inflamabile;

- se aplică numai pe materiale uscate şi pot produce explozii (dacă se folosesc

în interiorul construcţiilor).

2.4 Emulsii bituminoase – sunt dispersii de particule fine de bitum în apă, realizate cu ajutorul emulgatorilor şi cu agitare mecanică puternică. Funcţie de rezistenţa pe care o opun la distrugerea echilibrului, emulsiile se clasifică în:

- normale (se rup la contactul nisipului);

- semistabile (se strică echilibrul la amestecul cu filere);

- stabile (ruperea se produce în contact de lungă durată cu filerul).

Emulgatorii sunt săpunuri de sodiu sau potasiu ale acizilor graşi (1 -3%)2.5 Suspensii bituminoase – hidrofilizarea particulelor de bitum se realizează cu ajutorul filerelor. Se numesc „suspensii de bitum filerizat“ (subif). Se fabrică în două tipuri:

- pentru lucrări de drumuri;

- pentru hidroizolaţii.

3. Masticuri, mortare şi betoane cu lianţi bituminoşi3.1 Masticuri bituminoase – amestecuri omogene obţinute din bitum topit şi diferite pulberi minerale (filere) uscate. Ca filere se folosesc pulberile de: calcar, diatomit, cenuşă de termocentrală, talc, celuloză, azbest, cărbune, var stins în praf, etc.Prin filerizare se îmbunătăţesc calităţile bitumului, şi anume:

- se măreşte domeniul de plasticitate prin creşterea punctului de înmuiere şi

scăderea punctului de rupere;

- creşte vâscozitatea (scade penetraţia) datorită frecărilor interioare;

- cresc rezistenţele mecanice şi se întârzie îmbătrânirea.

Masticurile bituminoase se utilizează la izolaţii hidrofuge, la rosturilor dintre diferite elemente de construcţii. Exemplu: la drumuri, dalări canale pentru transportul apei,etc.3.2 Mortare şi betoane asfalticePrin amestecarea lianţilor bituminoşi cu agregate fine (filer, nisip) se obţin mortare asfaltice, iar prin folosirea şi de pietriş, respectiv piatră spartă rezultă betoane asfaltice. Aceste amestecuri se mai numesc şi mixturi asfaltice şi pot fi de consistenţă: fluidă, plastică sau vârtoasă, funcţie de lucrabilitatea necesară pentru punerea lor în operă.În scopul măririi rezistenţei betonului asfaltic la solicitările care produc deformaţii plastice, se impune mărirea frecării interioare din masa sa. Pentru aceasta, la preparare se foloseşte un agregat cu granulozitate continuă şi cu un volum minim de goluri, alcătuit din: filer, nisip, criblură.Nisipul – se foloseşte pentru a asigura o granulozitate continuă a agregatului (filerul fiind mai mare de 0.2 mm, iar criblura mai mică de 3 mm). Nisipul poate fi de râu sau de concasare.

Filerul – are rol foarte important şi complex, acţionând favorabil atât asupra granulozităţii agregatului, cât şi asupra liantului bituminos (masticuri); în betoanele asfaltice se folosesc filere de calcar sau var gras stins în praf având diametrul sub 0,2 mm.Criblura – reprezintă agregatul mare din amestecul de agregat şi se caracterizează prin granule colţuroase; criblură: 3/8; 8/16; 16/25 mm. Se obţine prin concasare dublă şi are diametru peste 3 mm.Dozajul optim de bitum se stabileşte în laborator astfel: se prepară mai multe amestecuri cu procente diferite de liant raportat la masa betonului din care se confecţionează epruvete standardizate asupra cărora se determină Rc. Dacă dozajul de liant bitumnos este:

prea mare - rezultă un beton uşor deformabil sub acţiunea traficului;

prea mic - rezultă un beton necompact şi cu rezistenţe mecanice reduse.

Stabilirea raportului optim dintre criblură, nisip şi filer se face prin încercări preliminare pentru fiecare lot de agregate, în vederea obţinerii unui agregat cu volum redus de goluri, care să necesite un dozaj minim de liant pentru realizarea unui beton compact.În practică, dozajul minim de liant (bitum) stabilit de laborator (aproximativ 9% din betonul asfaltic), se reduce cu 2-4%, deoarece sub acţiunea traficului intens, betonul se deformează plastic şi suferă o compactare suplimentară . De aceea se recurge la armarea batonului asfaltic la intersecţii şi în staţiile auto.În caz contrar, pe timp călduros, pe suprafaţa îmbrăcăminţii rutiere, se adună un exces de bitum care produce înmuierea şi vălurirea acesteia sub acţiunea traficului.Se pot executa trei tipuri de îmbrăcăminţi rutiere din beton asfaltic:- îmbrăcăminţi turnate la cald;

- îmbrăcăminţi cilindrate la cald;

- îmbrăcăminţi cilindrate la rece.

Normative:SR EN 58/2005 –Bitum şi lianţi bituminoşi. Luarea probelor de lianţi bituminoşi.SR EN 12697-1,2,3....11/2006 –Mixturi asfaltice turnate la cald.SR EN 1427/ -Bitum şi lianţi bituminoşi.

Cap. 15 MATERIALE DE IZOLAŢIE

1.1. Materiale de izolaţie termică

Transmiterea căldurii de la un corp la altul se face de la sine când un corp mai cald

cedează căldură unuia mai rece sau cu consum de lucru mecanic când căldura se

transmite de la un corp cu temperatura mai scăzută la altul cu temperatură mai ridicată.

Transmiterea căldurii se face prin conducţie, prin convecţie şi prin radiaţie.

Pentru ca un material să aibă proprietatea de izolare termică, valoarea conductivităţii

termice trebuie să fie mai mică de 0.3 Kcal/m·°C·h; această condiţie este îndeplinită de

materialele uşoare poroase având ρa < 1000 kg/m3.

În acelaşi timp, materialele de izolaţie termică trebuie să fie suficient de rezistente ,stabile

la variaţii de temperatură, incombustibile sau greu combustibile, etc.

Principalele materiale de izolaţie termică în funcţie de natura şi structura lor sunt:

A. Materiale anorganice:

- betoane foarte uşoare;

- materiale de izolaţie termică pe bază de ipsos celular şi macroporos;

- materiale de izolaţie termică pe bază de produse ceramice poroase;

- materiale de izolaţie termică pe bază de diatomit, care sunt:

- mase turnate;

- cărămizi;

- azlazurit;

- materiale de izolaţie termică pe bază de sticlă, care sunt:

- vată de sticlă;

- sticlă spongioasă;

- materiale de izolaţie pe bază de vată minerală;

- materiale de izolaţie pe bază de agregate uşoare naturale şi artificiale;

- materiale de izolaţie pe bază de foi de aluminiu de 0.1-0.2 mm.

B. Materiale organiceMateriale de izolaţie termică pe bază de:

- materiale celulozice: - plăci PFL şi PAL;

- plăci de stufit;

- rumeguş şi talaş;

- plăci maculatură;

- plută (expandată, bitumată) – se formează între scoarţa şi cilindrul lemnos al

unor stejari din regiunea Mării Mediterane;

- polimeri (polistiren, PVC).

C. MixteMateriale de izolaţie termică pe bază de:

- agregate organice şi lianţi minerali: - plăci de stabilit;

- plăci de talaş cu ipsos;

- betoane cu agregate vegetale;

- betoane cu agregate polimeri;

- agregate minerale şi lianţi organici: - plăci de pastă minerală;

- plăci semirigide de vată minerală;

- plăci rigide de vată minerală.

1.2. Materiale de izolaţie fonică

Materialele de izolaţie fonică (fonoizolatoare) au proprietatea de a împiedica transmterea

sunetelor sau zgomotelor din impact, îndeplinind astfel funcţia de confort fonic (acustic).

Aceste materiale sunt:

- fonoreflectante (cu ρa mare);

- fonoabsorbante (cu ρa redusă).

Materialele de izolaţie fonică se clasifică în:

- materiale poroase şi structuri pe bază de materiale poroase: plăci

fonoabsorbante din vată minerale, din pulberi monogranulare;

- materiale vibrante: plăci subţiri alcătuite din placaj, PVC, sticlă, PAL, etc.;

- rezonatori, structuri mixte, corpuri fonoabsorbante.

1.3. Izolaţii contra trepidaţiilor şi impactului

Trepidaţiile sunt produse de diverse maşini şi motoare în mişcare, iar impactul este dat de

solicitările dinamice izolate (lovirea pardoselilor în mers, trântirea de obiecte grele, etc.).

Asemenea de solicitări dinamice nu este permis a fi transmse structurii de rezistenţă a

construcţiilor deoarece le solicită în mod suplimentar; datorită rigidităţii structurii, aceste

solicitări sunt transmise în întreaga construcţie.

Izolarea contra trepidaţiilor se face prin fixarea maşinilor şi motoarelor de părţile rigide

ale construcţiei prin intermediul unui material absorbant (plută, cauciuc, pâslă, arcuri,

etc.).

Pentru izolarea contra impactului pardoseala nu se aşează direct pe planşeu, ci prin

intermediul unui strat absorbant format din diverse materiale (PFL, PAL, vată minerală,

pâslă minerală, plută, etc.).

1.4. Materiale de izolaţie hidrofugă

Pentru realizarea durabilităţii construcţiilor sunt necesare izolaţii hidrifuge care trebuie să

fie:

- impermeabile;

- rezistente la acţiunea agresivă a apei;

- stabile la variaţii de temperatură.

Izolaţiile hidrofuge se pot realiza prin:

- hidrofobizarea porilor deschişi şi a canalelor capilare prin impregnarea cu

materiale hidrofobe;

- acoperire cu vopsele hdrofobe;

- izolarea cu materiale sub formă de foi flexibile şi hidrofobe;

- crearea unui strat superficial de granule mici şi hidrofobe.

În funcţie de materialul utilizat, izolaţiile hidrofuge sub formă de foi flexibile sunt:

- materiale hidroizolatoare pe bază de bitum:

- cartoane bitumate;

- pânze bitumate;

- împâslituri din fibre de sticlă bitumate;

- pachete de foi bitumate cu foi de aluminiu (0.08-0.8 mm);

- materiale hidroizolatoare pe bază de polimeri:

- pânză de poliizobutenă, răşină;

- folii de polietilenă;

- foi de policlorură de vinil;

- cartoane bitumate – se fabrică din cartoane celulozice cu sau fără fibre

textile, prin impregnarea lor cu bitum; în ţara noastră se fabrică

următoarele tipuri de cartoane bitumate: - carton bitumat impregnat;

- carton bitumat impregnat şi acoperit;

- carton bitumat perforat şi blindat;

- filerizat pânze bitumate – se obţin din ţesături din fibre vegetale sau

sintetice care sunt impregnate cu bitum sau bitum;

- împâslituri din fibre de sticlă bitumate – se fabrică în trei tipuri:

IA – presărate pe amble feţe cu nisip;

IB – presărate pe o faţă cu nisip iar pe cealaltă cu mterial de granulaţie

mare;

IPB – perforată şi presărată pe o faţă cu nisip iar pe cealaltă cu material granular.Determinări ale caracteristicilor tehnice ale cartoanelor, pânzelor şi

împâsliturilor bitumate:- masa produsului – se determină pe epruvete de 500x500 mm; se face prin

cântărire;

- forţa de rupere, în daN, la tracţiune, longitudinal şi transversal pe sul – pe

epruvete de 50x250 mm; încercare în maşina de tracţiune;

- alungirea (%) – pe epruvete de 50x250 mm; încercare în maşina de tracţiune;

- flexibilitatea:

- la 0°C: pe epruvete de 50x200 mm; se menţine 30 minute în apă la 0°C

apoi se îndoaie după o placă de lemn;

- la 20°C: pe epruvete de 50x200 mm; se menţine 30 minute în apă la 20°C

apoi se îndoaie după o placă de lemn;

- stabilitate la cald – pe epruvete de 50x100 mm; se menţin 2 ore în poziţie

verticală în etuvă la 80°C;

- impermeabilitate – pe epruvete de 150x150 mm; se menţin 72 ore la presiunea

de 100 mmcol. H2O.

MATERIALE DE PROTECŢIE ŞI DE FINISAJ

Materialele de protecţie şi de finisal după rolul pe care îl îndeplinesc se pot grupa în:

- adezivi;

- chituri;

- grunduri;

- lacuri;

- emailuri;

- vopsele.

Cap 14 ADEZIVI ŞI CHITURI

1. AdeziviAdezivii se folosesc în straturi subţiri la lipirea între ele a diferitelor materiale

(fabricarea placajului, panelului, plăcilor, PAL, PFL, etc.), la fixarea pe suport a materialelor (plăci ceramice, de sticlă, tapete, pardoseli din parchet, materiale de izolaţie, etc.), precum şi la îmbinări de piese din lemn, metal, materiale de polimeri, etc.

Adezivii pe bază de gelatină – se livrează sub formă de plăci, granule, praf; culoare: galben închis la brun. Gelatina este o substanţă proteică ce se extrage din deşeuri de piei sau oase prin fierbere cu apă în autoclav. Adezivul este sensibil la umiditate.

Adezivi pe bază de caseină – se prepară din caseină (substanţă proteică extrasă din lapte) prin dizolvare în apă cu adaos de hidroxid de sodiu sau lapte de var; se foloseşte la rece după cel mult 7 ore de la preparare; dau lipituri mai puţin sensibile la umiditate.

Adezivi pe bază de polimeri – sunt rezistenţi la umiditate şi prezintă o capacitate de lipire superioară. Se folosesc în construcţii sub formă de soluţii de răşini naturale sau sintetice în solvenţi volatili sau sub formă de emulsii apoase. Exemple: poliacetatul de vinil (aracet), cauciuc natural sau artificial (adeziv PRENANDEZ).

Adezivi pe bază de bitum (bitum topit) – se folosesc la obţinerea unor materiale termo şi fonoizolante.

2. ChituriChiturile sunt amestecuri alcătuite dintr-un adeziv şi materiale de umplutură fine

(praf de cretă, ghips) care servesc la finisarea suprafeţelor înainte de aplicarea unui material de vopsitorie, etanşarea rosturilor, protecţii anticorozive, etc. Chiturile mai des utilizate în construcţii sunt:

- chit de tâmplărie – obţinut din ulei de in şi umplutură din făină de lemn, cretă,

ghips şi folosit la finisarea tâmplăriei;

- chit pentru geamuri – preparat din ulei vegetal sicativ şi praf de cretă cu sau

fără adaos de ............... de plumb sau fier, cel cu adaos de ................. se

foloseşte la etanşarea geamurilor în rame metalice;

- chituri pe bază de silicaţi alcalini – chituri rezistente la ulei, alcool, acizi – se

foloseşte la fixarea plăcilor, cărămizilor din gresie ceramică şi la chituirea

rosturilor între ele;

- chituri pe bază de bitum – alcătuite din bitum şi filer, cu sau fără adaos de

fibre celulozice; se utilizează la umplerea rosturilor dintre elemente şi la

hidroizolaţii;

- chituri pe bază de polimeri – principalele chituri fabricate în ţară sunt pe bază

de răşini sintetice.

Cap 13 MATERIALE DE FINISAJ

1. GrunduriGrundurile sunt dispersii de pigmenţi şi materiale de umplutură în

„.........................“ (soluţii de sicativ în uleiuri vegetale) sau lacuri care după uscare dau pelicule dure şi mate; se utilizează ca prim strat care se aplică pe suprafaţa de vopsit pentru a asigura legătura cu stratul de vopsea sau lac.

Grundurile utilizate în construcţii sunt:- pe bază de ulei sicativ cu ...................... de plumb, fier, negru de fum sau oxid

de zinc (utilizate la grunduirea suprafeţelor de metal şi lemn);

- pe bază de nitrat de celuloză (pentru grunduirea metalului şi lemnului în

interior);

- grunduri de alchidali (utilizate pe tencuieli gletuite, lemn şi metal).

2. LacuriLacurile sunt soluţii peliculogene în solvenţi volatili, cu sau fără adaos de ulei,

care după întărire dau pelicule transparente şi lucioase.În funcţie de natura substanţei peliculogene se deosebesc următoarele tipuri

principale de lacuri:- lacuri pe bază de răşini – se referă la soluţii de colofoniu în alcool, de răşini

fenolformaldehidice în alcool, de răşini epoxidice în diverşi solvenţi; se aplică

pe: metal, lemn, beton, etc.;

- lacuri pe bază de derivaţi ai celulozei – se obţin din esteri ai celulozei cu

solvenţi organici (alcool, acetonă) şi adaos de plastifianţi; au întărire rapidă şi

sunt rezistenţe la temperatură şi intemperii;

- lacuri pe bază de bitum – formate dintr-o soluţie de bitum în benzen sau

white-spirt, cu sau fără adaos de colofoniu, bioxid de mangan şi var; după

întărire dau o peliculă neagră, lucioasă şi compactă; se folosesc la protecţia

pieselor de oţel contra coroziunii.

3. EmailuriEmailurile sunt suspensii de pigmenţi în diferite lacuri, cu sau fără adaos de

material de umplutură, care după întărire dau pelicule colorate şi opace, rezistente la acţiunile exterioare. Pigmenţii folosiţi sunt: pulberi minerale sau artificiale, colorate, insolubile în apă, solvenţi şi substanţe peliculogene. Pigmenţii folosiţi trebuie să fie foarte fin măcinaţi, inerţi chimic, să nu se decoloreze la soare, să fie compacţi pentru a nu absorbi uleiul sau lacul cu care se amestecă.

4. VopseleVopselele sunt suspensii de pigmenţi în substanţe peliculogene, cu sau fără adaos

de material de umplutură. După uscare dau pelicule colorate, opace, cu aspect mat sau semilucios. După natura substanţei peliculogene şi modul de întărire sunt:

- vopsele pe bază de apă – suspensii de var, humă, ciment sau soluţii coloidale

de apă-clei;

- vopsele pe bază de ulei – sunt suspensii de pigmenţi în uleiuri sicative (uleiuri

vegetale);

- vopsele pe bază de polimeri – conţin pigmenţi şi materiale de umplutură; se

fabrică:

- vopsele pe bază de poliacetat de vinil (VINAROM), se aplică pe

elemente nemetalice;

- vopsele pe bază de alchidal (ROMALCHID), utilizate pe metal,

beton, lemn.