teza de doctorat - · pdf filecoroziunea oțelului în structuri din beton armat și...

Diana UDOR-VEDENIVSCHI (casat. PLIAN) Rezumatul tezei de doctorat

INFLUENȚA COROZIUNII APEI DEDURIZATE CALDE ASUPRA CARACTERISTICILOR BETONULUI Pagina 5

UNIVERSITATEA TEHNICĂ ,, GHEORGHE ASACHI” IAȘI

FACULTATEA DE CONSTRUCȚII ȘI INSTALAȚII

ȘCOALA DOCTORALĂ

TEZA DE DOCTORAT

INFLUENȚA COROZIUNII APEI DEDURIZATE CALDE ASUPRA CARACTERISTICILOR

BETONULUI

Conducător doctorat:

Prof. Dr. Ing. Mihai BUDESCU

Doctorand

ing. UDOR-VEDENIVSCHI DIANA (căsat. PL IAN)

IAȘI

-2015-



CUPRINS

Capitolul 1. Introducere

1.1 Aspecte generale

1.2 Motivația cercetării

1.3 Obiectivele tezei de doctorat

1.4 Conținutul tezei de doctorat

Capitolul 2. Actualitatea și importanța temei

2.1 Preocupări privind coroziunea betonului

2.2 Construcții din beton supuse coroziunii de tip I

2.2.1 Turnuri de răcire

2.2.2 Rezervoare din beton

2.2.3 Conducte de beton

Capitolul 3. Structura betonului de ciment

3.1 Generalități

3.2 Materiale componente. Caracteristici

3.2.1 Lianți

3.2.1.1 Cimentul Portland

3.2.2 Apa

3.2.3 Agregate

3.2.4 Aer

3.2.5 Adaosuri

3.2.5.1 Adaosuri minerale

3.2.5.2 Adaosuri sintetice

3.3 Formarea pietrei de ciment de la stadiul plastic până la structura betonului întărit

3.3.1 Hidratarea cimentului Portland

3.3.2 Reacțiile chimice de hidratare ale cimentului Portland

3.3.3 Evoluția produșilor de hidratare

3.3.4 Proprietățile mecanice ale produșilor de hidratare



3.4 Structura betonului

Capitolul 4. Coroziunea betonului

4.1 Generalități

4.2 Considerații asupra durabilității construcțiilor

4.2.1 Aprecierea durabilității

4.3 Coroziunea betonului

4.3.1 Aspecte generale

4.3.2 Tipuri de coroziune. Factori. Mecanisme

4.3.2.1 Coroziunea de tip I, denumită și coroziunea prin dizolvare-levigare

4.3.2.2 Coroziunea de tip II, denumită și coroziunea acidă

4.3.2.3 Coroziunea carbonică

4.3.2.4 Coroziunea magneziană

4.3.2.5 Coroziunea generată de sarea de amoniu

4.3.2.6 Coroziunea sulfatică

4.3.2.7 Coroziunea determinată de evaporarea soluțiilor și cristalizarea sărurilor hidratate

4.3.2.8 Coroziunea determinată de reacția alcalo-silice

4.3.2.9 Coroziunea determinată de apa de mare

4.3.2.10 Coroziunea biochimică

Capitolul 5. Program experimental pentru studiul coroziunii prin dizolvare-levigare

5.1 Obiectivul programului experimental

5.2 Metodă de accelerare a coroziunii prin dizolvare-levigare

5.3 Descrierea programului experimental

5.3.1 Materiale utilizate

5.3.2 Etapele de preparare ale betonului

5.3.3 Încercări pe betonul proaspăt

5.3.3.1 Determinarea lucrabilității

5.3.3.2 Determinarea masei volumice a betonului proaspăt

5.3.4 Confecționarea epruvetelor

5.3.5 Descrierea instalației de aburire

5.3.6 Realizarea încercărilor mecanice



5.3.6.1 Determinarea masei volumice aparente a betonului proaspăt

5.3.6.2 Determinarea permeabilității la apă

5.3.6.3 Determinarea rezistenței la compresiune

5.3.7 Date experimentale obținute în urma încercărilor

5.4 Interpretarea datelor din programul experimental

Capitolul 6. Concluzii generale. Contribuții personale. Valorificarea rezultatelor ob ținute în programul de doctorat

6.1 Concluzii generale

6.2 Contribuții personale

6.3 Valorificarea rezultatelor

6.4 Teme de cercetare viitoare

Bibliografie



Capitolul 1. INTRODUCERE

1.1 Aspecte generale

La momentul actual, betonul este unul dintre cele mai versatile materiale de construcții din lume. Se poate afirma faptul că, nicăieri în lume nu se poate realiza o construcție importantă fără a folosi ciment sau beton într-un mod sau altul. Betonul că este un material compozit compus din apă, agregate și ciment. Adesea, în compoziția materialului se regăsesc și diferiți aditivi pentru a obține caracteristicile fizice dorite ale materialului final. În clipa în care toate aceste ingrediente sunt amestecate, ele formează o masă fluidă care poate fi modelată sub orice formă.

Betonul are o istorie strâns legată de cea a omenirii, prima apariție a acestuia în istorie s -a înregistrat acum aproape 12 milioane de ani, când, un depozit de ciment a apărut în urma reacției chimice între niște șisturi bituminoase și niște depozite de piatră de var. Apoi, pe axa timpului avem în vedere anii 3000 îHr. când egiptenii au utilizat mâl amestecat cu paie pentru a solidariza cărămizile, de asemenea, ei au utilizat la construcția piramidelor mortare pe bază de gips. De-a lungul timpului și grecii au utilizat mortare pe bază de var care erau mult mai dure decât mortarele romanilor de mai târziu. În istoria antică romanii sunt cei care au descoperit și au utilizat betonul pe o perioadă de timp cuprinsă între anii 300 î.Hr. și 476 d. Hr., ceea ce înseamnă o perioadă de aproximativ 700 de ani [Dept. of Materials Science and Engineering]. Betonul roman conținea var nestins, puzzolană de la Muntele Vezuviu din apropiere și piatră ponce.

După decăderea Imperiului Roman producția de beton s -a redus foarte mult, acesta nemaifiind folosit la scară largă până în anul 1824 când Joseph Aspdin a patentat o metodă de producție a cimentului Portland.

Anul 1849 a constituit anul în care a fost utilizat pentru prima dată betonul armat de către Joseph Monier, în timp ce anul 1889 a marcat construirea primului pod din beton armat, după această dată betonul a început să fie folosit la scară largă.

Încă de la descoperirea betonului modern, o lungă perioadă de timp s-a considerat că betonul este un material ce nu poate fi afectat de factorii de mediu, însă odată cu utilizarea acestuia la scară largă și implicit în urma dispunerii barelor de armătură în masa acestuia problemele au început să apară.

Coroziunea oțelului în structuri din beton armat și precomprimat a fost unul dintre mecanismele principale de degradare ale acestora încă de la prima lor utilizare începând cu anii 1900. Înainte de o analiză detaliată a fenomenului, se considera că fenomenele de degradare apăreau din cauza curenților de dispersie, însă, astăzi știm că principalele cauze ale apariției coroziunii în betonul armat este cauzată de pătrunderea agenților agresivi, cum ar fi Cl - și CO2. Coroziunea oțelurilor din betonul armat a devenit foarte răspândită în anii 1960, odată cu utilizarea la scară largă a soluțiilor de săruri pentru drumuri, acest lucru cauzând o coroziune extinsă a tablierelor de pod în zonele cu ierni aspre [Hart, Powers, Leroux, & Lysogorski, 2004]. Astăzi, coroziunea afectează toate tipurile de elemente din beton, inclusiv grinzile de poduri, elementele expuse ale clădirilor, trotuarele și platformele din beton,cât și elementele de infrastructură, cum ar fi piloții prefabricați din beton armat.

Oțelul înglobat în beton este de obicei foarte durabil și rezistent la coroziune. Prezența calciului, potasiului și a hidroxizilor de sodiu în porii de ciment hidratat asigură un pH ridicat (12 -14) necesar



pentru ca pe oțeluri să se dezvo lte un film pasiv de protecție pe suprafața lor. Acest film pasiv este degradat numai în prezența clorurilor, sau atunci când pH -ul scade ca urmare a fenomenului de carbonatare a stratului de acoperire [Revie, 2000]. În cele mai multe cazuri, coroziunea cauzată de pătrunderea clorurilor este principala cauză de degradare a oțelului, deoarece ratele de carbonatare sunt de obicei scăzute în structurile moderne, realizate cu betoane de calitate superioară. Structurile expuse la medii severe marine, condiții in dustriale și / sau săruri,prezintă cel mai mare risc de coroziune datorat pătrunderii ionilor de clor.

Coroziunea oțelului poate conduce la o diversitate de moduri în care o structură poate ceda. După momentul în care s-a produs coroziunea, în structura elementului apar produșii de reacție care sunt oxizii metalici hidratați,cu volumul mai mare față de fierul corodat.

Cedarea structurilor din cauza coroziunii armăturiia devenit foarte frecventă în istoria recentă a betonului. Aproape toate podurile existente conțin o platformă din beton, iar aproximativ50 % din podurile noi realizate sunt tot din beton, inclusiv din grinzi prefabricate din beton. În urma unui congres din anul 2006 al Administrației federale pentru autostrăzi din SUA s -a ajuns la concluzia că aproximativ 13% din totalul de 595.000 de poduri ale țării prezintă un risc ridicat de cedare structurală din cauza coroziunii.

Exemple privind coroziunea betonului se pot găsi pe absolut tot globul. Astfel în golful Persic la numai 20 de ani de la construcția lor, aproximativ 100 de poduri prezentau o probabilitate mare de colaps din cauza efectului combinat al mediului agresiv și al unei execuții deficitare [Matta, 1993]. În peninsula Yucatan întâlnim debarcaderul „Progresso” care, în prezent are o durată de exploatare de aproximativ 70 de ani deoarece a fost realizat utilizând oțel inoxidabil. Înainte de a se realiza debarcaderul utilizând această tehnologie, un alt debarcader, situat pe același amplasament a cedat la numai câțiva ani de la darea lui în folosință [Knudson, și alții, 1999]. Prăbușirea acoperișului Sălii de Congres din Berlin din anii 1980 a fost cauzată de coroziunea armăturilor pretensionate din oțel, la care s-a adăugat și cauza unei unei practici deficitare de execuție. De -a lungul timpului se pot regăsi foarte multe exemple de cedări ale structurilor din cauza coroziunii.

Astăzi, de cele mai multe ori, se crede că foarte multe dintre eșecurile cauzate de coroziune trec neobservate, deoarece litigiul între contractori și beneficiari se î ncheie înainte de începerea oricărei anchete [Hope, și alții, 2001].

1.2. Motivația cercetării

În cadrul tezei se explică procesul de dezvoltarea al coroziunii în timp și sunt avansate sugestii privind protecția betonului în cazuri speciale. Sunt prezentate numeroase exemple practice care vor ajuta la ghidarea proiectanților și executanților. În cadrul tezei sunt prezentate și concepte fundamentale ale chimiei în măsura în care, acest lucru a fost considerat necesar, pentru a facilita studiul și aplicarea soluțiilor prezentate în această teză.

Fenomenele de coroziune sunt de obicei greu de recunoscut fără a poseda cunoștințe aprofundate de chimie. Aceste cunoștințe, luate la singular, sunt insuficiente, deoarece coroziunea betonului este un proces extrem de complex. Orice abordare complexă din punct de vedere chimic este dificilă de înțeles de



un inginer constructor, în timp ce domeniul construcțiilor se dovedește a fi un domeniu dificil pentru inginerii chimiști. Succesul se poate obține numai din cooperarea inginerilor din cele două domenii.

Cantitatea de beton utilizată la nivel mondial este de două ori mai mare decât cantitatea cumulată de oțel, lemn, plastic și aluminiu. Producția de beton reprezintă o mare industrie comercială, iar scara la care aceasta are loc este foarte mare, deoarece numai producția cimentului a condus în anul 2001 la o cantitate de 7% a emisiilor de dioxid de carbon, la nivel mondial. Luând în considerare nivelul global al producției de beton și prezența acestuia în tot ce ne înconj oară, studiul fenomenelor ce duc la degradarea acestuia constituie o temă de actualitate mondială și de o importanță majoră.

1.3 Obiectivele tezei de doctorat

Obiectivul principal al tezei de doctorat îl reprezintă studierea coroziunii apei dedurizate calde asupra elementelor din beton. Cercetările au vizat studierea efectelor pe care acest tip de atac agrasiv îl are asupra caracteristicilor betonului . S-a urmărit expunerea unor probe de beton la un mediu intens agresiv și apoi determinarea unor caracteristi ci mecanice pentru a putea estima comportarea în timp a unor elemente de beton vizate de acțiunea apei dedurizate calde.

Alte obiective ale tezei de doctorat:

1. Stadiul actual al cercetărilor privind problematica coroziunii betonului.

2. Intocmirea unui studiu de sinteză privind conceptul de durabilitate.

3. Conceperea unei metode de accelerare a coroziunii prin dizolvare-levigare.

4. Proiectarea și realizarea unei instalații de aburire a probelor de beton.

5. Supunerea la efectul coroziunii a unui număr semnificativ de probe, pentru a obține valori statistice relevante.

6. Prelucrarea datelor experimentale cu finalizarea evoluției caracteristicilor studiate pe durata de viață a construcției.

7. Realizarea unor recomandări privind betoanele supuse coroziunii prin dizolvare-levigare.

1.4 Conținutul tezei de doctorat

Teza de doctorat având titlul ,,Influența coroziunii apei dedurizate calde asupra caracteristicilor

betonului” se încadrează în domeniul științific Inginerie Civilă. Aceasta este structurată pe 6 capitole al

căror conținut este sintetizat în paragrafele de mai jos după cum urmează:

Capitolul 1 ,,Introducere” prezintă un scurt istoric al apariției și utilizării bet onului ca material

de construcții și problemele apărute în decursul timpului datorită cedării unor elemente de rezistență din

beton ca efect al coroziunii.

Primul capitol mai conține motivația cercetării și enumerarea obiectivelor și conținutului de

ansamblu al tezei de doctorat.



Capitolul 2 ,,Actualitatea și importanța temei” prezintă preocupările actuale privind coroziunea

betonului, cu accent pe metodele de control ale coroziunii și, de asemenea, factorii care produc

coroziunea elementelor de beton.

Se realizează o clasificare a tipurilor de coroziune cu punerea în evidență a factorilor care

influențează apariția coroziunii prin dizolvare-levigare. Sunt menționate construcțiile din beton

preponderent supuse acestui tip de atac agresiv: turnuri de răcire și rezervoare din beton.

Capitolul 3 ,,Structura betonului de ciment” cuprinde o clasificare a tipurilor de lianți, prezintă

materialele care intră în alcătuirea betoanelor și a principalelor caracteristici ale acestora.

Acest capitol cuprinde și un ma terial complex despre compoziția chimică a cimentului Portland,

despre formarea pietrei de ciment, cu punerea în evidență a produșilor de hidratare rezultați în urma

reacțiilor cu apa. Se face o trecere în revistă a proprietăților mecanice ale produșilor de hidratare și se

prezintă structura betonului întărit.

Capitolul 4 ,,Coroziunea betonului” tratează problema generală a coroziunii elementelor de

costrucții din beton care suferă degragări specifice.

Se prezintă cauzele care conduc la degradarea betonului și factorii care influențează durabilitatea

acestui material. Sunt prezentați factorii de degradare și avariile produse structurilor din beton.

Acest capitol tratează în detaliu cele mai importante tipuri de coroziune și mecanismele care stau

la baza baza lor: coroziunea prin dizolvare-levigare, coroziunea carbonică, coroziunea magneziană,

coroziunea generată de sarea de amoniu, coroziunea sulfatică, coroziunea determinată de evaporarea

soluțiilor și cristalizarea sărurilor hidratate, coroziunea determinată de reacția alcalo -silice, coroziunea

determinată de apa de mare, coroziunea biochimică.

Capitolul 5 ,,Program experimental pentru studiul coroziunii prin dizolvare-levigare” prezintă rezultatele obținute în urma supunerii unor epruvete din beton la o coroziune accelerată produsă de apa caldă dedurizată.

In acest scop a fost dezvoltată o metodă de coroziune accelerată, și a fost proiectată și realizată o instalație de aburire care servește acestui scop.

Este descris programul experimental folosit, de la etapa de preparare a amestecurilor de betoane (realizate cu sau fără adaosuri) , la cea de confecționare a epruvetelor și supunerii lor la acțiunea apei calde dedurizate. Sunt prezentate determinarea unor caracteristici fizice și efectuarea unor încercări mecanice, în scopul stabilirii unor corelații între compoziția betoanelor și efectele produse în structura betonului.

Pe baza rezultatelor obținute se realizează o evaluare a evoluției în timp a rezistenței la compresiune pentru o durată de timp echivalentă cu durata de viață a construcției.



Capitolul 6 ,,Concluzii generale. Contribuții personale. Valorificarea rezultatelor obținute în programul de doctorat” prezintă concluziile generale ale acestei teze incluzând rezultatele obținute, precum și recomandări pentru cercetări ulterioare.

Totodată, acest capitol cuprinde și contribuțiile personale aduse în domeniul studiat, precum și valorificarea rezultatelor obținute prin articole publicate în reviste de specialitate.

Capitolul 2 ACTUALITATEA ȘI IMPORTANȚA TEMEI

2.1. Preocupări privind coroziunea betonului

Protecția betonului contra deteriorării beneficiază în momentul de față de un interes în creștere, datorită utilizării sale pe scară largă ca material de construcție și din cauza necesității de reducere a pierderilor considerabile provocate de deteriorările chimice a structurilor. Familiarizarea cu măsurile de protecție a betonului și aplicarea corectă a acestora, cât și înțelegerea fenomenului de coroziune este, prin urmare, o problemă extrem de importantă.

Protecția betonului contra coroziunii induse de apă și de agenții de poluare din masa acesteiaconstituieun domeniu complex și delicat în vederea stabilirii unor cauze probabile ale coroziunii. Stabilirea factorilor care determină coroziunea betonului implică o cunoaștere amănunțită a substanțelor de reacție și a modului de reacție al acestora. În literatura de specialitate discuția se limitează doar la problemele particulare ale coroziunii și apare ne voia tot mai mare de instrucțiuni clare și precise pentru acest domeniu, care să ofere soluții practice și la îndemâna oricui.

În această lucrare se încearcă să se explice atât fenomenele care apar în interiorul unui beton corodat, cât și să se prezinte rezultatele obținute în urma încercărilor pe diverse probe de beton, atât înainte de acțiunea corozivă cât și după aceasta. Rezultatele obținute de-a lungul vremii în cele mai dezvoltate țări din lume referitoare la coroziunea betonului se regăsesc sub formă de sinteză în cadrul lucrării. Aceste rezultate obținute în întreaga lume au fost combinate cu rezultatele și experimentele autorului obținute în cursul anilor de practică în acest domeniu.

Scopul prezentei lucrări este de a explica fenomenele asociate cu coroziunea betonului și să descrie în detaliu coroziunea de tip I, prin intermediul experimentelor detaliate în conținutul lucrării. Fierul este instabil în natură, și, din cauză că armăturile din betonul armat sunt realizate în mare parte din oțel, acesta va deveni la rândul lui instabil. Fierul ca metal, așa cum îl recunoaștem de obicei, nu poate fi găsit sub această formă în natură din cauza instabilității sale, iar pentru obținerea sa este nevoie de operațiuni complexe și de o mare cantitate de energie. Chiar și după utilizarea unei operațiuni complexe de obținere a fierului, după producție el va fi în continuare foarte instabil și trebuie acoperit cu diverse substanțe pentru a-l împiedica să se întoarcă la forma sa naturală (magnetit, hematit sau limonit).Cele mai frecvente două cauze care permit coroziunea armăturii din beton sunt:

1. prezența unei zone în care a avut loc ruperea filmului pasiv de pe oțel de către ionii de clor, și,

2. prezența generală a zonelor de rupere a filmului pasiv din cauza neutralizării betonul, cauza

principală fiind reacția acestuia cu dioxidul de carbon din aer.



În general se consideră că betonul este un mediu de protecție ideal pentru oțel, însă utilizarea

sărurilor și creșterea concentrației de dioxid de carbon din mediul de viață modern din cauza poluării, duc

în mod implicit la corodarea armăturilor din interiorul betonului. Lipsa unei protec ții și degradarea

materialelor va duce în cele din urmă cedarea elementelor din beton armat. Această problemă a căpătat

proporții alarmante în unele colțuri ale lumii.

Având în vedere importanța costurile cauzate de coroziunea construcțiilor din beton armat, este

extrem de important ca toate metodele posibile aplicabile pentru controlul coroziunii în structurile din

beton existente să fie dezvoltate astfel încât, acestea să nu se deterioreze prematur. La fel de importantă

este și dezvoltarea unor metode pentru a evita această problemă costisitoare care poate să apară în absolut

toate structurile din beton armat care urmează să fie realizate pe viitor.

Prin urmare, metodele de control ale coroziunii se pot împăr ți în două domenii majore:

Controlul coroziunii în momentul realizării unei construc ții noi;

Având în vedere mediile de serviciu foarte dure la care sunt expuse multe dintre construc țiile existente,

este foarte dificilă realizarea unor construc ții care nu vor fi atacate de agenții corozivi. Realizarea unui

asemenea obiectiv necesită adoptarea unei abordări sistemice, adică, să se folosească o combinație de

măsuri diferite, cum ar fi:

- asigurarea unei acoperiri cu beton adecvată;

- utilizarea unui beton de calitate;

- utilizarea unor noi tipuri de armături;

- utilizarea unor aditivi care încetinesc apari ția fenomenului de coroziune;

- protecția anticorozivă a barelor de armătură.

Controlul coroziunii în vederea reabilitării unor construc ții existente;

Se cunosc o diversitate de metode de remediere care pot fi aplicate în acest caz, dintre care amintim:

- Realizarea unei bariere cu rol de protec ție peste structura din beton existentă, necesară pentru a stopa

infiltrarea agenților de coroziune. Această metodă reprezintă o metodă convențională de reabilitare.

- Controlul fluxului de electroni din interiorul betonului armat. Metoda de protecție catodică funcționează

în acest caz.

- Modificarea caracteristicilor chimice ale betonului pentru a-l face mai puțin susceptibil la corodare.

Folosirea unei proiectări și a unei execuții corecte, respectarea acoperirii cu beton, utilizarea

aditivilor speciali cât și utilizarea unui beton mai puțin poros nu va diminua problema, deoarece betonul

are tendința de a fisura aleatoriu. Chiar și adăugarea unui nou strat de beton cu proprietăți de inhibare a

coroziunii, nu este de folos atunci când betonul este deja fisurat. Această situa ție lasă, în esență, armătura

singură în fața coroziunii. Din acest motiv, utilizarea unui sistem de acoperire a oțelului cu straturi



epoxidice sau alte acoperiri organice sau metalice, după caz, se dovedește a fi mult mai critică în

asemenea situații.

În general, factorii care produc fenomenul de coroziune al betonului se împart în trei grupe:

fizici,chimici, biochimici.

Factorul fizic care prezintă ponderea cea mai mare în cazul procesului de coroziune al betonului

este temperatura. Temperatura, dar mai ales creșterea gradientului de temperatură conduce la o

intensificare a fenomenelor de difuziune, care au drept consecin ță o intensificare a procesului de natură

corozivă. De asemenea, tot în cadrul factorilor fizici care conduc la coroziunea betonului, se pot include

fenomenul de contracție, de circulație a vaporilor de aer în medii agresive, de variație a temperaturii în

mediile agresive și fenomenul de solubilizare a produșilor de hidratare ai cimentului. Dintre factorii

chimici care produc coroziunea betonului trebuie men ționate multiplele reacții chimice, care au loc între

agenții agresivi din mediu și compușii din masa pietrei de ciment. Factorii biochimici generați de

microorganisme (mușchi, licheni, bacterii etc.) influențează în mod direct modul de corodare al betonului

ca urmare a metabolismului propriu al fiecărui factor coroziv în parte.

Corodarea armăturilor a fost identificată ca fiind principala cauză de deteriorare a structurilor din

beton armat, care are ca efect crearea unei nesiguran țe în exploatare și o degradare structurală majoră.

În general, deteriorarea cauzată de coroziune este în mod normal împărțită în două perioade de

timp:

- Perioada de inițiere;

- Perioada de propagare, conform figurii nr.2.1.

Perioada de inițiere este definită ca perioadaîn care armătura se depasivează datorită prezenței

sărurilor saua clorurilor și a carbonatării. În momentul în care betonul din zona armăturii este carbonatat

sau conține o cantitate critică de cloruri libere, armătura se depasivează și poate să apară efectul de

coroziune. Această stare limită reprezintă începutul perioadei de propagare. În perioada de propagare

armătura se corodează, și, implicit apar fisuri în piatra de ciment care duc la deterioarea betonului. Are loc

coroziunea de tip expansiv care provoacă fisuri de-a lungul armăturii și, ulterior, se poate produce

exfolierea acoperirii cu beton. În cele din urmă, pierderea unei por țiuni din armătură poate conduce la

reducerea capacității portante a elementului.



Figură 2.1 – Gradul de deteriorare al betonului și evoluția în funcție de timp [fib, 2006]

Conform graficului de mai sus se pot enunța următoarele concluzii:

• Zona 1 – reprezintă momentul depasivării oțelului;

• Zona 2 - reprezintă momentul formării fisurilor în elementul din beton armat;

• Zona 3 – reprezintă momentul în care stratul de acoperire al betonului este expulzat.

• Zona 4 – Cedarea structurii din cauza reducerii ariei de armare din cauza coroziunii.

Zonele 2, 3, 4 reprezintă perioada de propagare, în timp ce zona 1 reprezintă perioada de ini țiere a

procesului de coroziune. Acest grafic oferă o imagine de ansamblu asupra modelelor care descriu

procesul de coroziune în betonul armat și formarea ulterioară a fisurilor în elemente, generate de

extinderea produșilor de coroziune. O estimare a timpului de apariție a fisurilor este importantă în

dezvoltarea unui model global de deteriorare pentru prognozarea duratei de serviciu a unei clădiri.

Conform studiilor și experimentelor în acest domeniu și, în urma unei analize detaliate a literaturii

de specialitate, se poate afirma că există următoarele tipuri de coroziune ale betonului [Moskvin, 1952]:

Coroziunea de tipul I

Principalii factori care influen țează apariția coroziunii de tip I sunt:

-Apele lipsite de duritate sau cu duritate foarte mică, ape din ploaie, din topirea zăpezii sau chiar din râuri

(apele moi). Aceste ape dizolvă o parte din produșii de hidratare ai cimentului cum ar fi hidroxidul de

calciu Ca(OH)2, urmată de cea a unor hidrosilicați și hidroaluminați de calciu. În urma acestui proces,

compușii rezultați vor fi levigați cu ușurință;

-Apele cu dioxid de carbon (CO2). Acestea reacționează ca acid carbonic cu hidroxidul de calciu prezent

în piatra de ciment, produsul de reac ție rezultat fiind carbonatul acid de calciu solubil. În urma spălării

acestuia, vor rezulta pori și capilare în piatra de ciment, prin intermediul cărora se va dizolva hidroxidul

de calciu din interiorul pietrei de ciment, care la rândul său va reacționa cu carbonatul acid din soluție,

rezultând carbonat de calciu greu solubil. Reac ția continuă sub influența CO2, carbonatul fiind

transformat în carbonat acid solubil care distruge treptat piatra de ciment [Ivanov, și alții, 1995], aceste

interacțiuni se pot reda prin intermediul reacțiilor:



2 2 2

2 2 2 3 2

3 2 2 3 2

3 2 2 3 2

[ ( ) ] (apa moale) [ ( ) ] (dizolvare)[ ( ) ] 2( ) [ ( ) ] (dizolvare)[ ( ) ] [ ( ) ] 2[ ] +2[ ] [ ] [ ( ) ]

s l

s l l

l l s

s l l

Ca OH H O Ca OHCa OH CO H O Ca HCOCa HCO Ca OH CaCO H OCaCO CO H O Ca HCO

+ →+ + →+ →

+ + → Ecuație 2.1–Ecuații de reacție a compușilor betonului cu ape cu conținut de CO2

-Soluțiile de săruri de amoniu (fără sulfat de amoniu) și unele soluțiile de acizi organici reacționând cu

hidroxidul de calciu conduc la săruri solubile de calciu și astfel creează pori în structura pietrei de ciment,

la fel acționează și apa rezultată din topirea zăpezilor. În plus, prezența unor săruri care nu reacționează

direct cu componenții betonului, dar schimbă concentrația ionică a soluției, mărește procesul de coroziune

[Ionescu, și alții, 1997].

Coroziunea de tip II

Acest tip de coroziune apare în urma reacțiilor chimice dintre componenții mediului agresiv și

componenții cimentului. Compușii care rezultă în urma acestei reacții sunt solubili deci levigabili,sau

insolubili care precipită sub formă amorfă sau de gel. Acest tip de coroziune apare de obicei în prezența

apelor carbonice și în prezența diverselor soluții acide [Ionescu, și alții, 1997].

Coroziunea de tip III

Coroziunea de tip III apare în urma reacțiilor chimice dintre constituienții mediului agresiv și

piatra de ciment; compușii rezultați în urma acestor reacții sunt insolubili și cu volumul mărit apreciabil,

fapt ce conduce la apariția tensiunilor în masa betonului.

Factorii care duc la apariția coroziunii de tip III sunt:

-Apele sulfatice de suprafață, subterane sau industriale, gaze care conțin dioxid de sulf sau acid sulfhidric.

Acestea pătrund în microfisurile din beton și reacționează cu unii compuși ai acestuia (hidroxidul de

calciu), cu formare de sulfat de calciu. Acesta la rândul lui va reacționa cu hidroaluminații de calciu di n

piatra de ciment. În urma acestor reacții produșii rezultați au un volum considerabil mai mare decât

materialele de bază, rezultând tensiuni care duc la distrugerea pastei de ciment, respectiv distrugerea

structurii betonului întărit [Ivanov, și alții, 1995];

- Bioxidul de siliciu activ din agregate care reacționează cu alcaliile din ciment. În urma acestei reacții se

vor forma geluri care au proprietatea de a se umfla considerabil în prezența umidității, ceea ce conduce la

deteriorarea betonului prin expansiune.



2.2. Construcții din beton supuse coroziunii de tip I

2.2.1. Turnuri de răcire

Elementele structurale ale turnurilor de răcire nu sunt diferite față de restul structurilor, singura excepție este faptul că că betonul poate oferi o fundație, sau poate îndeplini rolul de spațiu pentru răcirea fluidelor sau de depozitare pentru echipamentele mecanice. Indiferent dacă turnul de răcire se bazează pe un tiraj natural sau pe un proiect de tehnologie mecanică, deteriorarea acestuia în medii agresive depinde în general de durata de exploatare al acestuia, cât timp au loc lucrări de întreținere și cât timp au loc schimbări minime ale procesului tehnologic pentru care au fost construite. Cu toate acestea, singura constantă în durata de viață a unui turn de răcire este "schimbarea" și aceste modificări pot reprezenta mari piedici pe parcursul duratei de exploatare al unui turn de răcire, la fel ca și supoziția că acesta a fost realizat utilizând cele mai bune metode și respectând toate normativele în vigoare.

Dar metodele inițiale de construcție, materialele de slabă calitate, mediul înconjurător agresiv, mediul tehnologic agresiv pentru care acestea au fost proiectate, cât și schimbări ale procesului tehnologic, conduc la o cedare prematură a performanței structurale. Înțelegerea acestor fenomene de deteriorare înaintea cedărilor structurale care pot avea loc reprezintă scopul oricărui antreprenor care deține un turn de răcire. Acesta poate avea la dispoziție instrumente care vor releva cu precizie starea structurală actuală a turnului de răcire.

Este importantă localizarea, indentificarea și cuantificarea deteriorărilor și mecanismelor care stau la baza producerii acestor fenomene de coroziune. Odată ce sunt identificate mecanismele de deteriorare și cauzele lor fundamentale, un program de întreținere/reparații poate fi realizat și prioritizat pentru a îndeplini criteriile de extindere a duratei de viață, până și pentru un proprietar care dorește să facă economii la capitolul întreținere.

Indiferent de modul în care sunt realizate documentele de calitate a construcției, în marea majoritate a cazurilor practicile de control al calității reprezintă cauza majoră a apariției fenomenelor de degradare. Dacă nu are loc o revizuire metodică, realizată de către profesioniști calificați în construcții, defectele structurii pot rămâne latente până în momentul în care iese la iveală o problemă gravă, care, de cele mai multe ori, este descoperită mult prea târziu.

Defectele ce pot duce la degradare în cazul unui turn de răcire sunt următoarele: existența unor fisuri în pereții și radierul turnului, cedarea hidroizolației, lipsa unei protecții în zona rosturilor, expansiunea zonelor de îmbinare și s curgerea materialului depozitat ,coroziunea elementelor de ancorare, apariția coroziunii pe armătură ș i expulzarea betonului, existența unor tasări diferențiate în cazul fundațiilor turnului de răcire, creșterea algelor.

Turnurile de răcire, spre deosebire de coșurile de fum, se confruntă atât la partea interioară cât și la partea exterioară cu medii agresive. În cazul turnurilor de răcire predomină expunerea interioară la factorii agresivi care, de cele mai multe ori, se dovedește a fi critică. Din cauza suprafeței lor foarte mari turnurile de răcire prezintă o foarte mare probabilitate de a fisura la bază din cauza tasărilor și din cauza variației temperaturilor interioare și exterioare.

Un turn de răcire poate fi împărțit în trei zone, din punct de vedere al expunerii la acțiunea factorilor agresivi și implicit a coroziunii, după cum urmează:



Zona 1 – zona de la capătul superior al turnului, dispusă pe o lungime de aproximativ 5m.

Zona 2 – zona centrală care are o lungime de aproximativ 30 până la 50 metri.

Zona 3 – baza turnului care de cele mai multe ori echivalează cu aproximativ 70 % din

suprafața totală a turnului.

Figură 2.2 – Prezentarea schematică a unui turn de răcire[Sika services AG, 2014]

În urma unei analize aprofundate a literaturii de specialitate și a documentării prealabile, mai jos

sunt prezentate câteva moduri în care coroziunea de tip I afectează turnurile de răcire:

Figură 2.3 – Expulzarea betonului din cauza infiltra ției apei cu săruri[HJ3, 2014]

Figură 2.4 – Expunerea armăturilor din cauza fenomenelor meteorologice, alături de prezența mediului agresiv [HJ3, 2014]



Figură 2.5 – Pierderea filmului de protecție alcalin din cauza infiltrației dioxidului de carbon din atmosferă [Sika services AG, 2014]

Formula chimică al acestui fenomen este : Ca(OH)2 + CO2==> CaCO3 + H2O.

Dioxidul de carbon din atmosferă, prin intermediul apei, pătrunde progresiv în masa betonului și

reacționează cu hidroxidul de calciu din piatra de ciment. Acest lucru conduce la reducerea filmului de

protecție alcalin din jurul armăturii și permite ca efectul coroziunii să se mărească în prezența apei. Acest

fenomen este asociat de cele mai multe ori nerespectarea acoperirii minime cu beton.

Figură 2.6- Carbonatarea betonului [Sika services AG, 2014]

2.2.2. Rezervoare din beton

Odată cu apariția betonului armat și implicit a betonului precomprimat țările dezvoltate ale lumii

au început să caute metode de stocare a apei, sau a diverse materiale în interiorul unor rezervoare de

capacitate foarte mare. Proprietățile betonului l -au propulsat ca materialul de construcție principal ce

trebuie utilizat la execuția acestor rezervoare.

Factorii care degradează rezervoarele realizate din beton armat sunt următorii: durata de

exploatare prea mare, degradările de natură mecanică, coroziunea betonului și a armăturilor.

Coroziunea de tip I apare în interiorul rezervoarelor realizate din beton armat datorită acțiunii

apelor moi, acțiunii sărurilor din substanțele pe care acestea le depozitează și din cauza acțiunii mediului

exterior bogat în dioxid de carbon.

Carbonatarea presupune formarea acidului carbonic, care la rândul său va ataca pasta de ciment

cauzând blocarea porilor. Carbonatarea depinde întotdeauna de natura apelor și de volumul acestora iar

degradarea se va produce întotdeauna gradual, pe perioade mari de timp.



2.2.3. Conducte de beton

La momentul actual, degradările cauzate de coroziune în conductele realizate din beton,

reprezintă una dintre cele mai serioase și mai costisitoare probleme care afectează întreaga lume.

Mai mult de atât, coroziunea avansată poate duce la catastrofe, care pot cauza atât o întrerupere

semnificativă a sistemelor de alimentare și de canalizare, cât și la produc erea unor pagube importante

pentru infrastructura rutieră din împrejurimi. Coroziunea ce are loc în conductele realizate din beton a

fost prima dată studiată, la sfârșitul secolului al XIX – lea de către Olmsted și Hamlin [Olmstead, și alții,

1900]. Ei au remarcat că un material sub formă de pastă de culoare albă s-a format pe secțiunile corodate

ale conductelor de canalizare din beton. Această pastă s-a dovedit a fi carbonat de calciu. Cel mai intens

proces de degradare al conductelor din beton îl constituie carbonatarea.

Carbonatarea reprezintă un tip special de atac acid al betonului. Aceasta implică reacția

atmosferică sau reacția dioxidului de carbon cu constituienții pastei de ciment Portland, în mod special cu

hidroxidul de calciu. De cele mai multe ori, carbonatarea în interiorul conductelor din beton are loc sub o

fază lichidă, în detrimentul mecanismului de atac de tip atmosferic.

Dioxidul de carbon se combină cu umiditatea din aer, pentru a forma un acid slab, carbonic.

Bioxidul de carbon care pătrunde în masa betonului prin pori, reacționează cu pasta de ciment, în cele din

urmă acest lucru conducând la neutralizarea alcalinității acesteia prin transformarea hidroxizilor în

carbonați. Produșii de reacție sunt relativ insolubili și în mod normal nu produc o degradare majoră a

structurii betonului. Carbonatarea are loc, într-o anumită măsură, pe toate suprafețele de beton expuse

condițiilor atmosferice. Gradul de carbonatare depinde în primul rând de permeabilitatea betonului,

umiditatea relativă și temperatură. Un beton mult mai permeabil este carbonatat mai rapid, iar zona de

carbonatare se va extinde mult mai adânc în masa de beton.

Carbonatarea poate apărea la umidități relativ mici, de aproximativ 50 %. Pe de altă parte, la

umidități relative de peste 85%, umiditatea tinde să se extindă și în porii betonului, încetinind astfel

procesul de carbonatare. Prezența unei carbonatări intense este semnalată în momentul în care avem de-a

face cu un gradient de temperatură mare al betonului, deoarece prezența acestui fenomen implică

circulația vaporilor de apă de la partea mai caldă spre partea mai rece. Carbonatarea în fază lichidă are loc

pe scară largă în conductele realizate din beton armat din rețelele de canalizare. Sursa de dioxid de carbon

rezultă, în principal, din descompunerea substanțelor organice de către bacteriile aerobe. Carbonatarea are

un timp de atac întins pe o perioadă foarte lungă de timp. Fenomenul apare și se extinde în primii doi ani

de la punerea în operă, apoi, după această perioadă de timp, procesul încetinește.

După cum s-a menționat mai sus, efectul principal al carbonatării este reducerea alcalinității

betonului (pH-ul). Prin reducerea alcalinității, care este necesară pentru a proteja oțelul să se corodeze,

procesul de carbonatare tinde să se extindă pe întreaga lungime a armăturii, fapt care conduce la o



probabilitate mult mai mare de apariție a coroziunii. Cel mai frecvent efect al carbonatării este fisurarea /

expulzarea stratului de acoperire cu beton al armăturilor. Fisurarea se va realiza în cazul armăturii situată

cel mai aproape de mediul exterior, iar expulzarea betonului se va realiza de-a lungul acestei bare.

Un alt efect al carbonatării este producerea unei pulbere la suprafața betonului în momentul în

care betonul este expus la aer cald bogat în dioxid de carbon.

Figură 2.7 – Secțiune caracteristică printr-o conductă de beton corodată [Sio15]

Cap.3. STRUCTURA BETONULUI DE CIMENT

3.1. Generalități

În general, betonul se consideră a fi un material compozit, compus din apă, agregate, ciment și

adaosuri, cum sunt: aditivii plastifianți, aditivii modificatori de priză și întărire, aditivi hidrofugi, adaosuri

colorante sau impermeabilizatoare.

Betonul este un material eterogen, complex, anizotrop și energointensiv, care prezintă deformații

de natură elastică, vârtoasă și plastică.

3.2. Materiale componente. Caracteristici

3.2.1.1. Cimentul Portland

Producerea cimentului Portland este, în principiu, un proces simplu care se bazează pe utilizarea

unor materiale de bază ieftine și care se regăsesc cu abundență în natură. Pe scurt un amestec de piatră de

calcar (CaCO3) și argilă, la care se adaugă o cantitate mică de oxid de fier (Fe2O3) și uneori cuarț (SiO2),

se încălzește într -un cuptor la temperaturi cuprinse între 1400 - 1600 ºC. Reacțiile care au loc în urma

procesului de producție sunt prezentate în rândurile de mai jos [Bentur, 2002]:

-Descompunerea mineralelor din argilă ( de la 500 până la 800 ºC);

-Descompunerea calcitului ( de la 700 până la 900 ºC);

-Reacția calcitului (sau a CaO format din acesta), oxidului de siliciu și a argilelor descompuse pentru a

forma 2CaOˑSiO2 (de la 1000 până la 1300 ºC);

-Reacțiile de clincherizare produse la temperaturi de aproximativ 1300 - 1450 ºC au ca efect producerea

3CaOˑSiO2;



-Răcirea la temperatura ambientală, timp în care substanța topită cristalizează și duce la formarea feriților

și aluminaților de calciu.

În faza finală clincherul rezultat se va amesteca cu gips pentru a controla reacțiile inițiale de

hidratare a cimentului. Etapele de formare a clincherului de ciment prezentate mai sus reprezintă o formă

simplificată a procesului, în realitate acesta este mult mai complicat, produsul rezultat conținând

impurități, iar compușii formați nu sunt puri ci conțin de asemenea impurități.

În cazul betoanelor obișnuite, aspectele chimice legate de formarea pietrei de ciment nu sunt

foarte importante, deoarece acestea se pot prevede foarte ușor funcție de granulometria agregatului,

conținutul de ciment și raportul apă/ciment. Acest lucru ne permite să utilizăm betoanele normale fără a

folosi un ciment cu proprietăți speciale, pe când, în cazul betoanelor de înaltă performanță, aceste detalii

sunt de o importanță vitală. Durabilitatea acestor betoane poate f i influențată în mod major de utilizarea

unor produși care sunt incompatibili cu mineralogia și compoziția cimentului.

Figură 3.38 – Mineralogia clincherului de ciment

3.2.2. Apa

Deși este un material important, de cele mai multe ori, apa nu este luată în calcul în momentul

realizării betoanelor.Între apă și sistemul ciment Portland au loc reacții fizico -chimice foarte complexe,

din cauza caracterului liantului care este format din mai multe componente, fiecare dintre aceștia avâ nd o

reacție diferită cu apa.Se știe foarte bine că piatra de ciment are o natură higroscopică din cauza

caracterului hidrofil al cimentului și din cauza prezenței porilor submicroscopici. Într -un ciment hidratat

apa se regăsește sub mai multe forme: apa liberă, apa care circulă liber prin porii betonului, apa adsorbită,

apa legată chimic care constituie o parte bine definită a produșilor hidratați și apa de gel, situată între cele

două categorii.

Apa adsorbită sau apa legată reținută fizic este apa reținut ă de forțele superficiale ale particulelor

de gel. Apa reținută între suprafețele anumitor plane dintr -un cristal se numește apă zeolitică sau apă

interstrat. Partea din apă care nu este asociată chimic cu principalii constituienți ai rețelei pastei de ciment

constituie apa de rețea. Nu se poate spune cu exactitate modalitatea în care apa este distribuită în aceste

stări variate, deoarece energia de legătură a apei legate dintr-un hidrat este de același ordin de mărime cu

energia de legătură a apei adsorbite.



3.2.3. Agregatele

Agregatele constituie aproximativ 75% din volumul de beton, deci proprietățile lor au o influență

mare asupra proprietăților betonului [Alexander, și alții, 2005]. În general, rezistența agregatelor este mult

mai mare decât rezistența pietrei de ciment, de aceea, în calcul nu se folosește o valoarea exactă a

proprietăților mecanice ale acestora. În mod similar, ele se consideră a fi complet inerte în matricea de

ciment, lucru total neadevărat dacă se ia în discuție reacția alcalo -silice. În cazul betoanelor obișnuite,

proprietățile cele mai importantă ale agregatelor sunt: distribuția granulometrică, forma, porozitatea și

modul de reacție cu cimentul. În mod obligatoriu, agregatele trebuie să fie curate, fără impurități, cum ar

fi sarea, argila sau corpurile străine.

Figură 3.5 – Caracteristicile unei granule de agregat

3.2.4. Aerul

Aerul se regăsește în structura oricărui beton, acesta fiind prezent în goluri, porii capilari și în

porii interstițiali ai gelului. Prezența aerului în structura unui beton se datorează: separării apei

suplimentare din pasta de ciment, antrenării aerului în timpul amestecătii, sedimentării granulelor după

turnare sau starea internă de tensiuni dintre componenții cu proprietăți diferite.

Aerul antrenat la amestecarea betonului proaspăt are ca efect formarea porilor care nu comunică

între ei şi au dimensiuni mai mari decât ale porilor capilari, acest lucru neinfluenţând direct proprietăţile

de deformare ale betonului. Caracterul sistemului de pori, interconectaţi sau izolaţi, influenţează

proprietăţile, comportarea şi durabilitatea betonului. Astfel, sistemul de pori interconectat măreşte

permeabilitatea şi susceptibilitatea de deteriorare a betonului la îngheţ-dezgheţ repetat.

3.2.5. Adaosuri

În multe cazuri, proprietățile fizice și chimice ale betonului nu satisfac cerințele de durabilitate,

lucrabilitate, rezistență, costuri etc. de aceea, pe parcursul utilizării acestuia ca material de construcție a

fost amestecat cu diverse adaosuri. În general adaosurile sunt de două tipuri: adaosuri minerale și adaosuri

sintetice / chimice.



3.2.5.1. Adaosuri minerale

Dintre adaosurile minerale amintim: cenușa zburătoare, zgura de furnal, microsilicele, metacaolin

puternic reactiv.

Cenușa zburătoare este deci, un produs secundar al arderii cărbunilor în termocentrale. Se obține

în urma utilizării unui sistem de colectare al prafului din gazele care urmează să fie eliberate în aer.

Cenușa zburătoare este un material fin, granular, format în mare parte din particule sferice, sticloase,

existând posibilitatea ca aceasta să conțină și particule angulare. Dimensiunea particulelor variază funcție

de sursa în care acestea au fost produse, acestea putând fi mai fine sau mai grosiere decât particulele de

ciment Portland.

Cenușa zburătoare

Figură 3.8 – Vedere microscopică a cenușei zburătoare [Malhotra, și alții, 1994]

În momentul utilizării cenușei zburătoare la producerea betonului se doresc următoarele rezultate:

reducerea conținutului d e ciment – reducerea costurilor,obținerea unei temperaturi de hidratare mică,

îmbunătățirea lucrabilității,pentru obținerea unor rezistențelor ale mai mari betonului la vârste mai mari

de 90 de zile,pentru îmbunătățirea durabilității.

În practică utilizarea cenușei zburătoare într-un beton se poate face în două moduri:

-Prin utilizarea unui amestec de ciment care să conțină cenușă zburătoare în locul cimentului Portland;

-Prin introducerea unui adaos de cenușă în momentul preparării betonului.

Utilizarea ca aditiv a cenușei zburătoare are foarte multe implicații asupra proprietăților

betonului, atât în stare proaspătă cât și în stare întărită.

Zgura de furnal reprezintă un produs secundar al procesului de fabricație al fierului. Aceasta,

dezvoltă proprietatea de hidraulicitate latentă în momentul în care, aflată sub o formă sticloasă și fină, este

răcită rapid cu apă. Acesta este procesul prin care majoritatea zgurilor sunt realizate, acestea fiind

materiale cimentoide până la un anumit punct, în timp ce alte tipuri de zguri devin materiale cimentoide în

prezența activatorilor cum ar fi cimentul Portland și sulfatul de calciu. Performanța unei zguri de furnal în

interiorul unui beton este relativ independentă de proprietățile acesteia, cimentoidă sau nu . Cantitatea de

Zgura de furnal



zgură de furnal utilizată la producerea betonului depinde în mare măsură de condițiile de lucru la care

acesta este expus. În cadrul betoanelor obișnuite, atunci când se dorește o economie a cimentului, se poate

adăuga o cantitate de aproximativ 25 până la 50% din volumul total de ciment, însă în cazul în care se

dorește îmbunătățirea durabilității (rezistență la acțiunea sulfaților) betoanelor, procentajul de zgură va fi

de minim 50 % din cantitatea totală de ciment.

Având în vedere faptul că fiecare zgură de furnal are o compoziție chimică unică, un conținut

specific de sticlă și o anumită granulozitate, este necesar ca înainte de adăugarea acesteia în interiorul

masei de beton să se realizeze încercări experimentale în laborator, pentru a determina procentajul exact

de zgură propus spre utilizare. Dintre influențele pe care zgura de furnal le are asupra unui beton proaspăt

trebuie să se menționeze: cre șterea timpului de priză, creșterea dozajului de aditivi antrenatori de aer,

tendința de segregare a betonului rămânând aceeași ca în cazul unui beton normal.

Microsilicele reprezintă un produs secundar al industriei de realizare a siliciului sau a diverselor

aliaje ale acestuia, în cuptoare cu arc electric. Aceasta se utilizează îndeosebi la îmbunătățirea calităților

mecanice și de durabilitate ale betonului, rolul ei principal fiind acela de adaos. Proprietățile betonului

întărit îmbunătățite în urma utilizării adaosului de microsilice sunt: creșterea rezistenței la compresiune –

îmbunătățire asemănătoarea cu cea din cazul cenușei zburătoare și reducerea permeabilității, de unde va

rezulta un comportament mai bun la acțiunea ionilor de clor.

Microsilicele

Metacaolinul reprezintă un adaos cimentoid puzzolanic realizat din caolin selecționat, după

purificarea și calcinarea în condiții specifice. Acesta este un material puzzolanic de înaltă eficiență care

reacționează rapid cu excesul de hidroxid de calciu rezultat la hidratarea cimentului Portland, printr-o

reacție puzzolanică, pentru a produce silicați de calciu și aluminosilicați de calciu hidratați. Din punct de

vedere al proprietăților betonului influențate de adaosul metacaolinului trebuie să menționăm temperatura

de reacție a componenților mai mare decât cea a unui beton normal și o accelerare a prizei. Betonul cu

adaos de caolin dezvoltă rezistențe la compresiune mai mari decât cele ale unui beton care conține

adaosuri de microsilice, acest lucru fiind posibil datorită gradului de hidratare mult mai mare. Contracția

la uscare este îmbunătățită în cazul utilizării unui beton cu adaos de microsilice [Zhang, et al., 1995].

Metacaolinul puternic reactiv

3.2.5.2. Adaosurile sintetice

În ultimele decenii, crearea și îmbunătățirilor aditivilor chimici pentru beton a reprezentat un real

succes. Proprietățile fiecărul aditiv se concentrează pe o nevoie specifică, fiecare dintre acești aditivi fiind

dezvoltat independent față de ceilalți. Unele produse adaos au pro prietăți chimice care influențează mai



multe proprietăți ale betonului, iar unele au fost combinate pentru a ușura procesul de aditivare în

momentul producerii betonului. Dintre adaosurile sintetice amintim: aditivi întârzietori de priză,aditivi

care au ca efect reducerea cantității de apă, aditivi superplastifianți, aditivi acceleratori de priză,a ditivi

antrenatori de aer,aditivi anti-îngheț, aditivi contra contracției, aditivi care au ca efect prevenirea reacției

alcalo-silice.

3.3. Formarea pietrei de ciment de la stadiul plastic până la structura betonului întărit

Reacțiile de hidratare care au loc între cimentul Portland fin măcinat și apă sunt foarte complexe,

deoarece granulele individuale de ciment variază din punct de vedere dimensional și compozi țional.În

consecință, produșii de reacție vor fi de asemenea neuniformi, compoziția chimică a acestora și

caracteristicile microstructurale variind atât din punct de vedere al timpului cât și din punct de vedere al

poziției lor în masa de beton. Caracteristicile reacției de hidratare a cimentului Portland pot fi descrise

după cum urmează:

-Pasta de ciment rămâne fluidă atâta timp cât granulele individuale de ciment rămân separate una de

cealaltă;

-Produșii reacției de hidratare ocupă un volum mai mare decât cel ocupat de granulele de ciment;

-În momentul în care produșii rezultați în urma hidratării încep crească concomitent, apare priza;

-În momentul în care procesul de hidratare continuă, între granulele de ciment se creează forțe de legătură

suplimentare care duc la consolidarea sistemului.

Figură 3.11 – Fenomenul de hidratare la nivelul particulei de ciment [Kamran, 2015]

Produșii principali rezultați în urma reacției de hidratare, care sunt în primul rând responsabili

pentru conferirea rezistențelor betonului, sunt hidrosilicații de calciu. Ei se se formează în urma reacției

dintre cei doi silicați de calciu și apă. Conform formulelor prescurtate din subcapitolele anterioare aceste

reacții pot fi descrise după cum urmează:

3 3 2 8

2 3 2 8

2 11 32 9C S H C S H CHC S H C S H CH

+ → ++ → +

Ecuație 3.1 – Hidratarea silicaților de calciu



În realitate, hidrosilicatul de calciu este un material amorf care nu are compoziția exactă

prezentată în ecuația de mai sus. De cele mai multe se face referire la el utilizând formula C-S-H, astfel

încât nu este prezentată o formulă specifică. Reacțiile prezentate în ecuație sunt exoterme, astfel prima

reacție eliberează o cantitate de căldură aproximată la 120 Cal/g în timp ce a doua reacție eliberează o

cantitate de căldură aproximată la 62 Cal/g. Aceste reacții, cât și cele descrise mai jos, apar inițial la

suprafața granulelor de ciment, odată cu reacția stratului de la suprafață apa difuzeză prin produșii de

reacție hidratați pentru a ajunge la materialul nehidratat rămas în interiorul granulei, lucru necesar pentru

ca procesul de hidratare să continue. Aceste reacții vor continua, într-un mod relativ descrescător, până în

momentul în care toată apa necesară hidratării este utilizată sau până în momentul în care tot spațiul

necesar dezvoltării produșilor de hidratare este umplut.

Proprietățile mecanice ale produșilor de hidratare

Proprietățile mecanice ale cimentului întărit nu sunt influențate într-un mod major de procesele

chimice care au loc în cadrul reacțiilor de hidratare, ci sunt influențate de mi crostructura care apare ca

urmare a acestor reacții. Din moment ce se formează o matrice de tip C -S-H, porozitatea sistemului se

reduce, această reducere a porozității fiind cauza principală pentru dezvoltarea unor rezistențe mai mari și

creșterea gradului de hidratare. De asemenea, pe lângă sistemul C-S-H, matricea întărită conține și

reziduurile încă nehidratate ale granulelor de ciment, cristale de hidroxid de calciu relativ mari ca

dimensiune și cristali monosulfoaluminați, aceștia din urmă având o influență majoră asupra durabilității,

în detrimentul rezistenței structurale.

3.4. Structura betonului

Pentru a realiza analiza structurii şi caracteristicilor betonului, se vor defini cele două stări în care

acesta se poate regăsi:

I. Beton proaspăt, reprezintă starea amestecului din momentul introducerii apei (când

încep reacţiile de hidratare ale liantului), și până la începerea prizei acestuia, în această

stare amestecul de beton poate fi pus în operă;

II. Beton întărit, această fază începe odată cu terminarea prizei, în această fază se produc

fenomenele specifice fazei de întărire a liantului.

În stare proaspătă, structura ideală a unui beton de ciment ar putea fi reprezentată printr-o rețea

formată din granulele de agregat, învelite într-un strat subţire de pastă de ciment şi apa strict necesară

hidratării acestora, cu mențiunea că această structură ar trebui să fie total compactă (C= 100%).

Din cauza abaterilor de la forma ideală a granulelor de agregat (sferică în cazul agregatelor de

balastieră, respectiv cubică pentru agregatul de concasaj), în realitate reţeaua formată de granulele de

pietriş este caracterizată de un volum de goluri relativ mare, care trebuie completat cu mortarul rezultat



din granulele de ciment, granulele fine de agregat şi apă. Cantitatea de apă necesară asigurării plasticităţii

amestecului este mai mare decât cea necesară hidratării cimentului.

Betonul se prezintă sub forma unui conglomerat de agregate inerte legate între ele prin

intermediul pietrei de ciment. Proprietăţile pastei de ciment şi transformările care se petrec în aceasta pe

parcursul întăririi, determină compactitatea pietrei de ciment, adeziunea liant-agregat şi în ultimă instanţă

structura şi rezistenţele betonului.

Umezirea agregatelor cere o cantitate mare de apă şi cu cât conţinutul de parte fină al agregatului

este mai mare cu atât cantitatea de apă va fi şi ea mai mare. În acest caz apa suplimentară are două

consecinţe importante:

• sporește fluiditatea pastei de ciment, crescând astfel posibilitatea unei sedimentări ce va

influenţa negativ structura betonului;

• pierderea apei va duce în timp la dezvoltarea unor goluri sub formă de micropori în masa

pietrei de ciment, micşorându-se astfel compactitatea betonului.

Faţă de alte sisteme compozite obţinute prin aglomerare şi cimentare, betonul de ciment prezintă

o serie de particularităţi în funcţie de: conlucrarea dintre matrice şi agregat, caracteristicile intrinseci ale

matricei și proprietăţile agregatului.

Prin formarea structurii betonului întărit, se realizează şi conlucrarea dintre componentele

acestuia, fiind vorba de formarea zonei de contact între matrice şi agregat. În măsura în care această zonă

asigură o bună legătură între matrice şi agregat, structura betonului şi omogenitatea sa vor fi mai bune,

rezistenţele mecanice vor creşte, rezultând astfel un beton cu durabilitate sporită.

Între piatra de ciment şi agregate adeziunea poate avea loc fie prin ancorare mecanică, fie prin

epitaxie. În lipsa epitaxiei, fenomenele determinate de tensiunea superficială pot determina apariţia de

legături între matrice şi agregat.

Porozitatea pietrei de ciment este cu atât mai mare cu cât suntem mai aproape de suprafaţa

granulelor de agregat. Granulele de agregat sunt înconjurate de o zonă de contact a cărei grosime este

variabilă funcţie de cantitatea de apă folosită la prepararea betonului. Aceasta scade în timp datorită

proceselor de hidratare-hidroliză.

Matricea conţine pori capilari, pori de gel şi bule de aer oclus sau antrenat. În piatra de ciment

proaspăt produsă, spaţiile intergranulare sunt ocupate cu apă. În timpul hidratării gelurile care se formează

tind să ocupe aceste interstiţii, iar spaţiile care rămân neocupate de geluri reprezintă porii capilari din

piatra de ciment. Aceştia pot forma un sistem interconectat sau pot fi izolaţi în piatra de ciment.

Cele trei stări de agregare ale acestui material compozit cu structură macroeterogenă şi caracter

pseudosolid sunt:



1. starea solidă, constituită din granulele de agregat, din granulele de ciment (hidratate

superficial) şi din formaţiunile cristaline de hidratare ale cimentului;

2. starea lichidă, reprezentată de apa legată chimic, apa legată fizic (absorbită în geluri şi

pe faza solidă) şi apa liberă;

3. starea gazoasă, desemnată de aerul inclus în structură şi din vaporii de apă aflaţi în

pori.

Dacă betonul se menţine în mediu uscat, apa liberă se evaporă lăsând în structură pori deschişi.

Determinările efectuate cu microscopul electronic au arătat că, în beton, piatra de ciment are o porozitate

cu atât mai mare cu cât este mai aproape de suprafața granulelor de agregat. Agregatul este înconjurat de

o zonă de tranziție, a cărei dimensiuni variază funcție de raportul de apă ciment, grosimea zonei de

tranziție scade pe măsură ce gradul de hidratare-hidroliză al cimentului crește.

Capitolul.4. COROZIUNEA BETONULUI

4.1.Generalități

Prin coroziune se înțelege distrugerea sau degradarea spontană, parțială sau totală a unui material

în timpul utilizării sale. Coroziunea este un fenomen natural, ce nu poate fi suprimat, ci doar încetinit.

Fenomenul de coroziune este generat de interacțiunile naturale, dintre factorii de mediu și un material.

Multitudinea interacțiunilor dintre mediu înconjurător (mai exact apa și atmosfera) și materiale, se pot

grupa în interacțiuni fizice, chimice și microbiologice.

Fiecare tip de interacțiune separat, dar cel mai adesea cumulat (împreună), conduc la afectarea,

degradarea proprietăților unui material, respectiv duc la micșorarea durabilității acestuia și deci a timpului

de folosință. Ca orice material și betonul, simplu sau armat, este afectat de fenomenul de coroziune.

În prezent, datorită cunoștințelor științifice și tehnice, un beton este conceput, astfel încât să

prezinte o durabilitate cât mai mare, în mediul în care va fi utilizat. Pentru aceasta, betonul trebuie să

prezinte o serie de proprietăți, (fizice, chimice, mecanice) care să contracareze, cât mai mult timp,

interacțiunile din partea agenților agresivi prezenți în mediul înconjurător.

Proprietatea fizică care are cea mai mare influență asupra durabilității unui beton este porozitatea

acestuia (influențată de raportul apă/ciment), deoarece degradările rezultate în urma unui atac chimic la

suprafața acestuia se propagă lent. Un beton dens, care a suferit un tratament adecvat după turnare are o

permeabilitate similară celei a rocilor naturale, în ciuda permeabilității mult mai mari prezentă în cazul

pastei de ciment. Acest lucru conduce la formularea ideii că într-un asemenea beton circulația apei are loc

printr-un proces de difuzie moleculară prin porii acestuia. Permeabilitatea se poate reduce la valori

minime prin utilizarea unor adaosuri, cum ar fi zgura de furnal sau a unor microsilice.

4.2.1 Aprecierea durabilității



Aprecierea durabilității betonului este o problemă complexă datorită diferențelor dintre structura

și proprietățile betonului realizat și studiat în laborator și cele ale betonului pus efectiv în operă, situație în

care tehnologia de realizare și condițiile de exploatare au un rol important.

Metodele folosite pentru aprecierea durabilității sunt viabile numai când se bazează pe

cunoașterea proceselor de deteriorare a proprietăților și sunt similare condițiilor în care betonul este

exploatat. Alte condiții, la fel de importante se referă la simplitatea metodelor și reproductibilitatea lor.

Betonul este un material cu o structură capilar-poroasă, astfel încât se poate aprecia că porozitatea

și distribuția acesteia sunt determinante în studiul modificărilor care apar în structura betonului.

Determinarea porozității se poate face prin metode de sorbție și condensare capilară și prin metode

microscopice. Coroziunea betonului prin dizolvare-levigare se manifesta prin reducerea secțiunii

structurale, prin creșterea porozității începând de la supraf ața elementelor de costrucție. În această

situație, distrugerea betonului se desfășoară de la suprafața betonului în interior. Studiile efectuate până în

prezent conduc la ideea că degradarea elementelor de beton în timp se produce după o rela ție de tipul:

Modificări în structura betonului

t = K∙x2 Ecuație 4.2 – Ecuația de degradare a betonului

unde:

t- timpul; x- adâncimea de distrugere; K- constantă care se referă la caracteristicile betonului și la

particularitățile procesului de distrugere, valoare se găsește în tabele speciale.

Practica arată că se pot considera următorii factori care produc degradarea betonului: coroziunea

armăturilor, agresivitatea chimică (carbonică, sulfatică,magneziană), agresivitatea fizică (îngheț-dezgheț,

temperaturi înalte), acțiunea de dizolvare-levigare, acțiunea soluțiilor acide, eforturile interne, solicitările

exterioare, cristalizarea sărurilor, reac ția agregatelor cu cimentul, abraziunea.

Cauze care conduc la degradarea construc țiilor din beton simplu și armat

Deci acești factori care duc la degra darea betonului se datorează atât unor cauze externe

(respectiv mediul înconjurător) și unor cauze interne.

Cauzele externe pot fi de natură fizică, chimică și mecanică, în care sunt incluse temperatura

înaltă sau coborâtă, acțiunea unor soluții agresive și a unor gaze naturale sau industriale, precum și acțiuni

mecanice (loviri, abraziuni).

Cauzele interne care influențează durabilitatea betonului se referă la reacțiile ce pot avea loc între

alcalii și agregate, și consecințele acestora: variații de volum, degajarea unor componeneți volatili (care

produc pori în masa betonului și deci îl fac permeabil).

Fenomenele de coroziune care au loc prin dizolvare-levigare se desfășoară cu viteză relativ

redusă, în comparație cu cazul construcțiilor amplasate în mediu marin sau care sunt exploatate în medii

agresive industriale.Din acest motiv, evoluția degradărilor prin coroziunea de tip I este mai greu de sesizat



printr-o simplă examinare vizuală, fiind necesară o urmărire continuă și riguroasă a comportării în timp a

structurilor de acest timp.

In prezent, în România se găsesc un număr semnificativ de construcții car e se află în diferite

stadii de degradare, cu sau fără afectarea structurii. Cauzele care au condus la această situație sunt

numeroase și se referă la deficiențe de proiectare, execuție, absența protecției anticorosive sau aplicarea

unei protecții ineficiente. Fenomenele de degradare prin coroziune afectează atât construcțiile noi cât și pe

cele aflate în exploatare de un număr important de ani. Natura și intensitatea degradărilor apărute din

cauza coroziunii sunt favorizate sau accelerate de o serie de factori care țin de proiectarea, execuția și

exploatarea obiectivului respectiv.

În cazul în care urmează a fi realizate noi obiective industriale, trebuie proiectate și executate

betoane de înaltă calitate care să îndeplinească și un rol de temporizare a declanșării atacului coroziv, sau,

în unele cazuri, chiar să limiteze evoluția degragărilor deja declanșate.

Coroziunea armăturii din oțel din elementele de beton armat depinde de degradarea stratului de

acoperire cu beton.

Se impune deci ca betonul utilizat să fie de calitate superioară, realizat dintr-un ciment adecvat,

cu un conținut de CaO cât mai scăzut. Din punct de vedere structural, betonul trebuie să fie compact,

omogen și cu densitate ridicată. În cazul unei construcții existente, o deosebită importa nță o prezintă

cunoașterea istoricului acesteia, din punct de vedere tehnic. Acesta este un prim pas în studiul evoluției

fenomenelor de degradare.

4.3.2. Tipuri de coroziune. Factori. Mecanisme.

La un beton, fenomenul de coroziune, este unul deosebit de complex. V.M. Moskvin clasifică

coroziunea întâlnită în betoane, în trei tipuri:

Coroziunea de tip I cunoscută sub denumirea de coroziunea de dizolvare-levigare. Este generată

de procesul de dizolvare a unor produși hidratați existenți în piatra de ciment s ub acțiunea apei moi (apa

de ploaie, din zăpadă și din unele râuri). Apa după ce dizolvă produșii hidratați, în special Ca(OH) 2 , îi

antrenează în exterior, proces denumit levigare. Acest tip de coroziune este guvernat preponderent de

fenomene fizice.

Coroziunea de tip II - provocată de interacțiunea chimică dintre agenții agresivi din mediu

agresiv (ape reziduale și industriale, sau din atmosferă) și constituienții pietrei de ciment. Aici poate fi

inclusă și acțiunea unor factori biochimici (mușchi, alge e tc.). În urma acestor interacțiuni chimice,

rezultă produși ușor solubili și greu solubili. Produșii solubili sunt ușor levigați. Cei greu solubili adesea

au consistență de gel și rămân în locul unde s-au format (în pori, fisuri), influențează negativ rezi stența

betonului.



Coroziunea de tip III - apare ca urmare a interacțiunilor dintre mediile agresive și constituenții

pietrei de ciment, când rezultă produși al căror volum molecular este cu mult mai mare decât al

reactanților ce i-a generat. Acest tip de coroziune este generat de apele ce conți n compuși cu sulf (sulfat

de calciu, SO2, H2S). În clasificarea diferitelor forme de coroziune asupra betonului și betonului armat în

timpul exploatării sale, alături de coroziunea fizică, fizico-chimică și biochimică, include și pe cea

electrochimică.

4.3.2.1. Coroziunea de tip I, denumită și coroziunea prin dizolvare-levigare

Cel mai întâlnit tip de coroziune din betoane este de tip I, respectiv coroziunea prin dizolvare-

levigare. Studiind literatura de specialitate, se constată că determinările experimentale sunt relativ puțin

reprezentate. Studiile de caz au fost efectuate în decursul timpului pe diferite construcții din beton armat

(rezervoare, dale) supuse coroziunii prin dizolvare-levigare.

Pe plan mondial, cele mai multe studii se referă la procesele de dizolvare-levigare a betonului sau

ale betonului armat care au loc sub acțiunea apelor din precipitații, iar degradările care apar sub acțiunea

apelor moi nu sunt foarte importante și se desfășoară cu viteze relativ reduse. În schimb, în cazul

construcțiilor industriale, acolo unde acționează apele moi tehnologice, degradarea betonului este mai

importantă, fiind studiate atât fazele incipiente cât și declanșarea coroziunii la nivelul armăturii.

Studiind situația existentă în țara noastră, în diferite ramuri economice, s-a putut stabili că sunt

frecvente cazurile de degradare ale betonului generate în principal sau chiar exclusiv de coroziunea prin

dizolvare-levigare. Din rapoartele de cercetare elaborate în decursul anilor de către specialiștii INCERC –

București s-a constatat că există numeroase construcții din beton armat afectate de coroziunea de tip I, ca

urmare a exploatării și întreținerii lor necorespunzătoare. S-au semnalat în special situațiile în care,

datorită intensității și complexității atacu lui chimic, degradările apărute au ajuns să afecteze chiar

rezistența elementelor de construcții respective.

Cazurile studiate se pot încadra în câteva categorii:

• Construcțiile din beton armat care fac parte din complexele de tratament ale stațiunilor balneo-

climaterice. În aceste cazuri atacul corosiv este complex, deoarece, pe lângă particularitățile

compoziționale ale apelor de tratament (ape geotermale, apă de mare), acționează concomitent și

eroziunea sau îngheț -dezghețul. Construcțiile afectate au diverse destinații (spălătorii, spații de

tratament, spații igienico -sanitare), iar condițiile de mediu particulare au condus la numeroase

observații privind conditiile în care se produce atacul coroziv, dar și evoluția sa în timp. S-au

putut decela câteva aspecte comune în toate aceste situații: degradările semnificative au apărut

după circa 20 de ani de exploatare, iar coroziunea produsă la barele de armătură a condus la

distrugerea stratului de acoperire, în urma acestui fenomen armătura fiind expusă.



• Construcțiile de beton armat expoatate în cadrul industriei de panificație. Condițiile de mediu se

referă la temperaturi ridicate în incintele de preparare și coacere a pâinii. Simultan acționează și

umezeala ridicată, dar și apariția condensului. Aceste condiții (temperaturi de circa 600 C și un o

umiditate a aerului de peste 75%) au fost generate atât de specificul acțivității de producție, dar și

de lipsa unei ventilații corespunzătoare. În acest caz, atacul prin dizolvare -levigare este

intensificat de temperaturile ridicate, dar și de condensul abundent care favorizează dezvoltarea

microorganismelor (ciuperci, fungi). Este cunoscut faptul că, acestea din urmă, datorită

metabolismului propriu, afectează negativ structura pietrei de ciment. Cele mai afectate elemente

structurale au fost elementele de acoperiș: grinzi, chesoane.

• Turnurile de răcire și construcțiile aferente. Agresivitatea atacului prin dizolvare -levigare asupra

betonului aflat în structura turnurilor de răcire depinde atât de factorii compoziționali care

definesc structura pietrei de ciment cât și de factori care sunt caracteristici agentului de coroziune,

respectiv apa moale. Este necesar să se evidențieze ionii, sărurile și gazele dizolvate, dar și

temperatura apei și presiunea de percolare.

Faptul că toate aceste degradări s-au produs în lipsa unor noxe periculoase pentru activitatea

umană a facut ca acestui tip de coroziune să i se acorde mai puțină atenție, astfel că efectele procesului de

coroziune au fost neglijate timp îndelungat.

Mecanismul coroziunii prin dizolvare-levigare

Componenții cei mai importanți ai pietrei de ciment din beton sunt: silicații, silicoaluminații,

sulfoaluminații de calciu, simpli sau hidratați, alături de hidroxidul de calciu. În absența unor interacțiuni

din exterior, toți acești componenți sunt stabili. Sub acțiunea apei, care interacționează cu componenții

din piatra de ciment, are loc procesul de dizolvare și de hidratare, care în final duc la degradarea

betonului. Procesul global de degradare al betonului decurge după un mecanism la care se disting

următoarele etape elementare:

• accesul apei la locul unde sunt componenții (pe suprafață și în pori)

• dizolvarea hidroxidului de calciu, adică trecerea acestuia din stare solidă în stare de soluție, în

urma distrugerii rețelei cristaline, etapă ce se poate reda sub forma:

[Ca(OH)2]s + [H2O]s → [Ca(OH)2 + H2O]l

Acest proces de dizolvare are loc, deoarece hidroxidul este destul de solubil, (la 20°C, are

solubilitatea de circa 1,8 g/l). Solubilitatea crește odată cu apa ce reține și mici cantități de CO2 dizolvat

când se formează bicarbonatul de calciu, a cărui solubilitate la 20°C este de circa 166 g/l.:

[Ca(OH)2]s + 2[H2O+CO2]l → [Ca(HCO3)2 + 2H2O]l

Aceste două procese sunt cunoscute sub denumirea de dezalcalinizarea betonului.



• concomitent cu dizolvarea apa hidratează și ceilalți componenți transformându -i în hidrosilicați

de calciu, hidrosilicoaluminați de calciu, care însă au solubilități foarte mici, însă au volumul

mult mai mare și totodată au consistență de gel, unii chiar au tendința să recristalizeze.

• apa prezentă în pori, deplasează produșii rezultați în exterior (soluția de hidroxid și bicarbonatul

de sodiu), ca urmarea fenomenului de osmoză și a diferenței de concentrație (gradient de

concentrație). Acest fenomen de transport al produșilor de la locul de formare, este denumit

levigație.

• în locul produșilor levigați pătrunde în pori noi cantități de apă care va continua și mai intens

procesul de dizolvare.

Urmarea acestor procese elementare, în masa betonului, apar noi pori, iar cei existenți își măresc

dimensiunile. Creșterea porozității, formarea gelurilor și recristalizarea unor compuși, determină apariția

de microfisuri în masa betonului, care duc la scăderea rezistenței mecanice a acestuia; se produce astfel

degradarea betonului. Totalitatea acestor procese sunt încadrate în tipul I de coroziune a betonului.

Toate aceste reacții chimice au ca efect apariția tensiunilor în masa betonului întărit și, implicit,

conduc la apariția microfisurilor care favorizează procesul de difuziune. Reacțiile componenților masei de

beton continuă până la decalcifierea totală a pietrei de ciment, care, în cele din urmă se va transforma într-

un amestec de geluri, cum ar fi bioxidul de siliciu hidratat, hidroxidul de aluminiu și hidroxidul feric.

Transformările constituienților betonului în amestecul de geluri menționat mai sus, are ca efect pierderea

rezistenței mecanice a betonului și, în cele din urmă, deteriorarea totală a elementelor structurale. O

reducere a conținutului de oxid de calciu a pietrei de ciment cu mai mult de 20 % coincide cu un beton

degradat.

Factorii care influențează coroziunea prin dizolvare-levigare

Intensitatea levigării din cauza apelor moi este influențată de următorii factori:duritatea apei,

starea stagnantă sau curgătoare a apei, volumul apei care percolează sub presiune, temperatura apei,tipul

cimentului, densitatea betonului, calitatea și starea betonului de acoperire , dimensiunea elementelor de

beton, vârsta betonului.

Duritatea apei și efectele asupra betonului

Duritatea apei este dată de conținutul de ioni de Ca2+ și Mg 2+. Carbonații acizi Ca(HCO3)2 și

Mg(HCO3)2 determină duritatea temporară (Dt), iar sărurile de Ca și Mg (cloruri, sulfați, azotați)

determină duritatea permanentă (DP).

Duritatea totală (DT) a apei se calculează astfel: DT = Dt+DP,

Ecuație 4.3 – Ecuația de calcul a durității apei



Gradul de duritate german reprezintă conținutul de săruri de calciu și magneziu echivalent cu 10

mg CaO dizolvat într-un litru de apă. La suprafața betonului în contact cu aerul, hidroxidul de calciu

existent se transformă în carbonat de calciu (carbonatare).

Ca(OH)2 + CO2 (din aer) = CaCO3 + H2O

Efectele apei moi de râu și ale apei freatice în mișcare

Construcțiile din beton aflate în contact cu ape staționare sau cu viteză mică de curgere suferă un

proces de coroziune prin dizolvare- levigare neglijabil. În schimb, odată cu creșterea vitezei apei care

spală suprafața elementelor de beton, prin înlocu irea permanentă a apei înconjurătoare, se constată

apariția unui gradient mare de concentrație a CaO, între piatra de ciment din beton și apa din jurul său.

Efectele apelor moi percolând sub presiune

Acest tip de acțiune al apei are ca efect o agresivitate mărită. Apa percolată iese din beton cu un

conținut mare de hidroxid de calciu. Acesta, în contact cu bioxidul de carbon din atmosferă face ca

hidroxidul de calciu să sufere o carbonatare.Acțiunea apei percolate este cu atât mai intensă cu cât apa

este mai lipsită de săruri. Efectul percolării poate fi redus prin utilizarea unui beton cu densitate mare, sau

prin aplicarea unui tratament de suprafa ță a betonului.

Efectul apei moi calde

Unii cercetători consideră că efectul creșterii temperaturii soluției ag resive este foarte mic în

cazul cimenturilor Portland. Aceasta se explică prin faptul că solubilitatea hidroxidului de calciu scade

prin creșterea temperaturii. Solubilitatea Ca(OH)2 :

- la 0º C este 1,89 g/l; la 20º C este 1,71 g/l; la 100º C este 0,60 g/l.

Totuși trebuie ținut cont că odată cu creșterea gradientului de temperatură are loc o mărire a

gradientului de concentrație a CaO; se intensifică astfel fenomenele de difuzie având drept consecință

accentuarea proceselor corosive.

Efectele tipului de ciment

Cimenturile cu un conținut bogat în C3S, a cărui hidratare este însoțită de formarea unei cantități

mari de hidroxid de calciu, nu sunt rezistente la apa moale, fiind recomandate cimenturile cu trass sau

cimenturile cu zgură de furnal.

Efectul densității betonului

Hidroxidul de calciu este levigat de apă moale din straturile exterioare ale betonului, care astfel î și

mărește porozitatea.În aceste condiții, lichidul agresiv pătrunde în interiorul elementelor. Se poate afirma

că levigarea este mult mai intensă în betoanele slab compactate, cu structura poroasă.

Efectele suprafeței betonului

Stratul de beton de carbonat format pe suprafața betonului are un efect favorabil în cazul acestui

tip de coroziune. sunt situații în care este necesar să se intervină asupra elementelor de construcție expuse



acestui atac cu o metodă de protecție prin care să fie împiedicat complet contactul dintre beton și lichidul

agresiv. Se folosesc diferite vopsele bituminoase și diferite straturi de astupare a porilor de la suprafața

betonului. O altă soluție este aplicarea unui mortar de ciment pe elementele structurale astfel se împiedică

penetrația apei moi în interiorul construcției de beton.

Dimensiunile și vârsta betonului

Pericolul levigării la viteze mari de curgere a apelor moi este mult accentuat atunci când

elementele sunt subțiri. În procesul coroziunii, vârsta betonului are un rol important. Procesele de

hidratare și de întărire sunt mai dezvoltate și se reduce potențialul reactiv al compușilor sensibili la atac.

Rezistența la levigare crește odată cu vârsta.

Capitolul. 5 PROGRAM EXPERIMENTAL PENTRU STUDIUL COROZIUNII PRIN

DIZOLVARE-LEVIGARE

5.1 Obiectivul programului experimental

Construcțiile sau elementele de costrucții din beton care sunt supuse coroziunii prin fenomenul de

dizolvare-levigare sunt importante ca și pondere din totalul structurilor realizate din beton, simplu sau

armat. Apele din precipitații, apele lacurilor dulci sau apele curgătoare sunt numai câteva exemple care

dovedesc interacțiunea permanentă și nemijlocită între beton și agentul agresiv. La acestea se adaugă și

construcțiile industriale care, în cadrul fluxului tehnologic, prevăd zone extinse în care apa dedurizată,

uneori la temperaturi ridicate, vine în contact cu suprafe țele de beton.

Degradările care se produc în timp datorită acestei acțiuni agresive au drept cauze generale

deficiențe de proiectare – în această categorie putând fi incluse și dimensionări incorecte, dar și utilizarea

unor materiale necorespunzătoare, deficiențe de execuți e, dar și întreținerea și exploatarea deficitară a

construcțiilor.

Deși acest tip de atac coroziv nu este de cele mai multe ori cauza directă a distrugerii structurilor de

beton, el este întotdeauna cauza care favorizează pătrunderea în elementele constructive a celorlalți agenți

agresivi. Astfel, prin mecanisme complexe se produce atât afectarea stratului de acoperire cu beton, cât și

distrugerea armăturilor din oțel, cu consecințe importante, atât din punct de vedere economic, cât și al

siguranței în exploatare.

Din acest motiv a apărut necesitatea studierii în profunzime a interacțiunii dintre beton și mediul

agresiv reprezentat de apa caldă dedurizată.

Studiul are ca obiectiv verificarea pe cale experimentală a comportării unor diferite tipuri de beton,

realizate cu sau fără adaosuri (cenușă de termocentrală sau silice ultrafină).

Scopul proiectului

- îmbunătățirea performanțelor betoanelor aflate în elemente supuse coroziunii prin dizolvare-

levigare.



Proiectul are ca obiective generale:

- elaborarea unor amestecuri de betoane cu o comportare bună în timp la acest tip de atac fizico-chimic;

- verificarea unor caracteristici tehnice ( masa volumică, permeabilitatea, rezistența la compresiune) prin

încercări realizate la diferite durate de timp.

Proiectul are ca obictive specifice :

- elaborarea unei metode de accelerare a coroziunii prin dizolvare-levigare

- elaborarea unor amestecuri de betoane din care vor fi confec ționate epruvetele supuse testării;

- conceperea și realizare unei instalații care să permită mentinerea probelor din beton într-o atmosferă

caldă, cu vapori de apă demineralizată;

- analiza comparativă, pe baza datelor experimentale, a comportării în timp a amestecurilor de betoane cu

sau fară adaosurile menționate anterior și influența p rocentelor în care aceste adaosuri se regăsesc în

cadrul betoanelor.

Studiul are ca beneficiari inginerii constructori din țara noastră implicați în toate etapele de

realizare a costrucțiilor, cărora aceste date le pot oferi informații utile despre comport area betoanelor

expuse acestui mediu agresiv. Astfel, se pot concepe amestecuri de betoane cu o comportare superioară la

acest tip de coroziune, dar și se pot anticipa probleme care pot apare în cazul în care elementele

constructive nu sunt protejate corespunzător și/ sau nu au fost realizate de la început cu materiale

corespunzătoare. Aceste cunoștințe pot contribui la realizarea unor construcții mai durabile, la care

costurile de întreținere în exploatare se pot reduce, astfel că, în timp se poate vorbi de un câștig din punct

de vedere economic.

5.2. Metodă de accelerare a coroziunii prin dizolvare-levigare.

În cadrul studiului experimental efectuat asupra unor betoane supuse acestui tip de coroziune a

apărut necesitatea accelerării fenomenelor care se manifestă în structura materialului.

Deoarece in situ modificările se manifestă după o durată de timp relativ mare (zeci de ani) era

necesară conceperea unei instalații care, realizând condiții similare celor din exploatare, să poată

intensifica aceste procese, astfel putându-se obține date relevante într -un interval de timp considerabil

redus (36 luni).

Metoda prezentată în această lucrare presupune menținerea unor epruvete din beton într-o incintă

de aburire, în interiorul căreia sunt supuse coroziunii prin dizolvare-levigare. In acest mod betonul a fost

supus atacului prin dizolvare-levigare sub acțiunea unei faze lichide cu duritate redusă (apă moale) și

temperatură ridicată. La intervale de timp semnificative (3, 6, 12, 18, 24, 30, 36 luni) epruvetele sunt

supuse unor determinări care urmăresc variația în timp a anumitor caracteristici. Acestea se referă la

determinări de densitate, absorbție de apă, permeabilitate și rezistență la compresiune.



În cadrul acestui studiu experimental au fost folosite 5 tipuri de amestecuri de beton și s -au

confecționat un număr mare de epruvete supuse coroziunii. Betoanele au avut diferite procente de

adaosuri (cenușă de termocentrală sau microsilice) astfel că datele obținute au pus în evidență influența

acestor adaosuri, dar și diferențele datorate procentelor în care acestea s-au regăsit în amestecuri.

5.3. Descrierea programului experimental

5.3.1 Materiale utilizate

În scopul de a reproduce cât mai fidel situațiile întâlnite în practică și ca urmare a unor studii

preliminare, s-a optat pentru realizarea unui studiu care să urmărească verificarea comportării în timp a 5

tipuri de betoane. Amestecurile de betoane au fost realizate respectând prevederile normativelor în

vigoare, cu respectarea condițiilor de calitate pentru materialele componente.

a) Cimentul . S-a utilizat același tip de ciment în cazul preparării tuturor amestecurilor de betoane și anume CEM I 42,5 R. CEM I 42,5 R este un ciment Portland cu rezistență initială mare. Principalii constituienți sunt clincherul Portland (K) (95-100%) și componenții minori (0-5%). b) Agregate minerale. S-a utilizat un agregat de balastieră, spălat și sortat.

c) Nu s-au folosit aditivi în cadrul preparării betonului.

d) Apa introdusă în amestecuri este apă potabilă .

e) Cenușa de termocentrală

f) Silice ultrafină Notații : Aa

b a - adaos în rețetă ; b- procent de adaos A0- -rețetă fără adaosuri ; Ac

5- rețetă cu cenușă de termocentrală 5% din agregat ; Ac

10- rețetă cu cenușă de termocentrală 10 % din agregat ; As

3- rețetă cu silice 3% din masa cimentului ; As

6- rețetă cu silice 6 % din masa cimentului ;

Tabel nr. 5.1 - Rețete de beton, pentru 1m3

Amestec Ciment Apă Cenușă Agregat 1982 kg

Silice 0-0,25 0,25-0,5 0,5-1 1-2 2-4 4-8 8-16

A0 260 130 0 160 240 240 201 279 392 470

Ac5 260 130 99 61 240 240 201 279 392 470

Ac10 260 130 198 0 202 240 201 279 392 470

As3 260 130 8 152 240 240 201 279 392 470

As6 260 130 16 144 240 240 201 279 392 470



5.3.3 Încercări pe betonul proaspăt

5.3.3.1 Determinarea lucrabilității

S-au realizat testele de lucrabilitate pe betonul proaspăt, prin metoda tasării.

În această metodă tasarea este dată de diferența dintre înalțimea vasului tronconic (h initial) și

înălțimea grămezii tasate de beton (hfinal).

Tabel nr.5.2 - Determinarea tasării

AMESTEC Tasare (mm)

A0 120

Ac5 140

Ac10 130

As3 110

As6 100

Valorile obținute în urma determinărilor sunt corespunzătoare clasei de tasare S3,

5.3.3.2 Determinarea masei volumice a betonului proaspăt

S-au determinat masele volumice ale amestecurilor de betoane în stare proaspătă.

Matrițele metalice au fost cântărite cu un cântar electronic cu precizia de 0,1g, apoi au fost

umplute cu beton și au fost compactate pe masa vibrantă. Au fost recântarite după realizarea compactării

corespunzătoare. Masa volumică se determină cu formula:

ρ = m ma tritei cu beton −m matri țăVolum matri ța ( kg/ m3)

Tabel nr. 5.4 - Masa volumică a betonului proaspăt ( date centralizate)

AMESTEC Masă volumică (kg/m3)

A0 2350

Ac5 2342

Ac10 2340

As3 2330

As6 2325

5.3.4. Confecționarea epruvetelor

S-au utilizat matrițe metalice cubice cu latura de 142 mm care au fost în prealabil unse cu

Decofrol. S-a procedat la turnarea betonului în matri țe, urmată de compactare pe masa vibrantă.



După 24 de ore s-au decofrat cuburile de beton și s -au introdus într-un bazin cu apă la

temperatura de 200 C, unde au fost menținute timp de 28 zile. O serie de probe au fost considerate,,

martor’’, iar celelalte au fost introduse în instala ția de aburire.

5.3.5. Descrierea instalației de aburire

Instalația propriu zisă este alcătuită dintr-o incintă cilindrică tip rezervor, confectionată din tablă

de oțel tratat la interior prin grunduire și vopsire.

Dimensiunile instalației (înăltime 1, 12 m și diametrul 0,7 m) permit dispunerea epruvetelor din

beton pe trei grătare confecționate din plasă sudată .

Pe peretele lateral, la jumătatea înălțimii , este prevăzută o ușiță de vizitare care permite accesul

cu ușurință la cele trei grătare echidistante pe care sunt amplasate probele din beton. Pentru a se realiza o

aburire/ pulverizare a apei uniformă pe suprafața probelor am dispus pe fiecare grătar un număr de 8

epruvete, acestea având un spațiu suficient de mare între ele.

Instalația realizează pulverizarea continuă pe suprafața probelor a unui jet de apă sau abur, în

functie de temperatura selectată. Apa este recirculată continuu, fiind preluată de la partea inferioară a

incintei cu ajutorul unei pompe de aspirație și este trimisă printr-un circuit exterior ( furtun din cauciuc) la

partea superioară a dispozitivului. De acolo, prin intermediul unui sistem de pulverizare extrem de fin este

dispersată în interior, toate probele venind în contact cu apa, respectiv aburul. Incălzirea apei se realizează

cu ajutorul unei rezistențe montate în interior, în zona bazinului de colectare a apei. Instalația dispune de

un termostat care permite setarea temperaturii dorite, în acest caz, 65° C. În zona bazinului cu apă se află

un senzor de temperatură care acționează termostatul, astfel că rezistența intră în funcțiune automat,

pentru a menține permanent apa la temperatura dorită.

Funcționarea întregii instalații este automatizată, fiind controlată de un sistem electronic (panou

de comandă), deoarece regimul continuu în care lucrează a făcut imposibilă supravegherea ei permanentă

de către un operator. Apa folosită în cadrul acestui studiu experimental este o apă moale, dedurizată, care

are aproximativ aceeași compoziție chimică cu cea utilizată în turnurile de răcire.

Fig. 5.10 - Instalația de aburire pentru accelerarea coroziunii



5.3.6. Realizarea încercărilor mecanice

La termenele de încercare prestabilite, respectiv 3, 6, 9, 12, 24 și 36 de luni, probele de beton au

fost scoase din instalația de aburire și au fost efectuate determinări ale masei volumice, ale permeabilității

și ale rezistenței la compresiune aceștia fiind parametrii luați în calcul pentru studierea comportării în

timp a amestecurilor de betoane proiectate.

5.3.6.1. Determinarea masei volumice aparente a betonului întărit

Tabel nr. 5.10 - Masa volumică a betonului întărit, în (kg/ m3) – date centralizate

Amestec 0 luni 3 luni 6 luni 9 luni 12 luni 24 luni 36 luni

A0 2380 2380 2378 2375 2374 2372 2370

Ac5 2360 2359 2358 2356 2354 2351 2348

Ac10 2345 2340 2338 2337 2336 2332 2329

As3 2370 2369 2367 2365 2363 2361 2358

As6 2362 2360 2358 2357 2356 2353 2352

5.3.6.2. Determinarea permeabilității la apă

Permeabilitatea betonului întărit se exprimă prin gradul de impermeabilitate.

Gradul de impermeabilitate (Pnx) reprezintă presiunea apei (n, în bari) la care aceasta pătrunde în

structura betonului pe cel mult o adâncime maximă admisă (x, în cm).

Clasele de impermeabilitate sunt: P4 ; P8 ; P10

Încercarea este efectuată cu un dispozitiv numit permeabilimetru. Epruvetele se fixează strâns, cu

ajutorul unor garnituri de cauciuc, pe celulele aparatului și sunt supuse acțiunii apei care exercită o

presiune de 2 bari, în primele 48 de ore. Presiunea apei se ridică, conform scării de impermeabilitate, la

fiecare 24 de ore.Pe toată durata încercării se urmărește fața superioară a epruvetei pentru a se observa

dacă apar pete de umezire. În cazul în care presiunea prescrisă a fost atinsă și menținută pe o durată de 24

ore fără ca pe fața opusă exercitării presiunii apei să apară pete datorate umezirii se despică proba pe

înălțime și se măsoară distanta X a zonei umede. Dacă aceasta este mai mică decât limita admisă, se

consideră realizată clasa de impermeabilitate impusă.

Tabel nr. 5.11 - Determinarea adâncimii de pătrundere a apei, în cm (date centralizate)


A0 10,3 - - 10,1 - 10,1 10,1

Ac5 11,7 11,7 11,9 12 12,2 12,3 12,4

Ac10 12,5 12,6 12,8 13,2 13,7 13,9 14,00

As3 10,8 10,9 11,7 12,1 12,6 13,3 13,4

As6 11,9 11,5 11,4 11,6 12,2 13,0 13,2



Fig.5.15 - Detaliu din timpul încercării la permeabilitate a epruvetelor din beton

5.3.6.3. Determinarea rezistenței la compresiune

În cazul acestui program experimental au fost supuse compresiunii epruvete cubice cu latura de

142 mm. Încercarea a fost realizată cu ajutorul presei hidraulice, determinându-se forța care determină

distrugerea probelor. Formula de calcul este: Rc= 𝐹𝐹𝐴𝐴 ( N/mm2) unde:

F- forța de rupere (N); A-aria de rupere (mm2)

Tabel nr.5.12 - Rezistența la compresiune (date centralizate)


A0 32,5 31,6 31,2 29,6 25,5 24,7 24,4

Ac5 29,4 28,8 28,5 27 23,8 22,6 22,3

Ac10 28,2 27,5 27 26,5 22,6 22,5 22,3

As3 38,0 37,2 36,9 36,5 36,8 36,7 36,2

As6 38,2 35,9 35,5 34,8 30 28,5 28,1

5.4. Interpretarea datelor obținute din programul experimental

1. Variația rezistenței la compresiune a betonului cu adaos de cenușă

0

10

20

30

40

0 3 6 9 12 24 36

Beton cu adaos de cenușă

A0 Ac5 Ac10



2. Variația rezistenței la compresiune a betonului cu adaos de cenușă

Variația rezistenței la compresiune a betonului cu adaos de cenușă

În urma studierii comportării betoanelor realizate cu adaos de cenușă (A c5 ; Ac

10) comparativ cu

cel realizat fără nici un adaos (A0) se pot face câteva observații relevante.

Rezistența cea mai mare la compresiune o are betonul fără adaos (A0) și anume 32,5

N/mm2.Rezistențele inițiale ale betoanelor cu cenușă (Ac5 și Ac

10) sunt sensibil mai mici, dar apropiate

între ele (24,9 N/mm2 pentru Ac5 și 28,2 N/mm2 pentru Ac

10 ).

Pe toată durata de efectuare a încercărilor, respectiv supunerea epruvetelor din beton la acțiunea

apei calde dedurizate se remarcă aceeași comportare ca și în cazul rezistențelor inițiale, cele trei curbe

care descriu evuluția în timp a rezistențelor la compresiune având aproximativ aceeași alură. Se remarcă

rezultatele obținute la termenul de 9 luni, unde valorile rezistențelor calculate pe amestecul cu cenușă Ac5

și amestecul Ac10 sunt aproximativ egale ( 27N/mm2 și 26,5 N/mm2).

Apoi, în intervalul dintre 9 și 12 luni se produce o scădere accentuată de rezist ență, tendință

valabilă atât pentru betonul fără adaosuri ( A0 ) cât și pentru cele conținând cenușă de termocentrală (Ac5

și Ac10).În urma dizolvării hidroxidului de calciu din structura pietrei de ciment, matricea prezintă o

porozitate mai mare ceea ce explică și căderea de rezistență la încercarea la compresiune efectuaată după

12 luni de supunere la atacul coroziv prin dizolvare-levigare. Și în cazul încercării betonului după 24 de

luni de la introducerea în instalația de aburire se observă că valorile rezistențelor obținute pe cele două

tipuri de amestecuri cu cenușă sunt foarte apropiate (22,6 N/mm 2 pentru Ac5 respectiv 22,5 pentru Ac

10),

ceea ce conduce la ideea că dozajul crescut de cenușă nu influențează rezistențele obținute nici în sens

favorabil, nici în sens defavorabil. Ambele valori sunt mai mici decât rezistența obținută pe betonul fără

adaosuri (24,7 N/mm2 pentru A0). La determinările efectuate după 36 de luni de la introducerea

epruvetelor în instalația de accelerare a coroziunii prin dizolvare levigare se înregistrează o scădere relativ

mică de rezistență față de rezultatele înregistrate la termenul de 24 de luni.

0 3 6 9 12 24 36

A0 32,5 31,6 31,2 29,6 25,5 24,7 24,4

Ac5 29,4 28,8 28,5 27 23,8 22,6 22,3

Ac10 28,2 27,5 27 26,5 22,6 22,5 22,3

2022242628303234

Rezi

aten

ta la

com

pres

iune Beton cu adaos de cenușă



Se poate observa că în cazul celor trei amestecuri (A0, Ac5 și Ac

10) curbele evoluează aproape

asimtotic, ceea ce conduce la ideea că cele mai mari scăderi de rezistență s -au produs în primul an de

expunere la acest tip de atac coroziv.

3. Variația rezistenței la compresiune a betonului cu adaos de silice

Din studierea evoluției în timp a rezistențelor la compresiune determinate pe amestecurile de beton cu

adaos de silice ( As3 și As

10) comparativ cu betonul de ciment fără adaosuri A0 se remarcă o comportare

foarte bună în cazul amestecului As3. Astfel, pentru momentul ,,0” (încercarea efectuată la 28 de zile din

momentul turnării probelor se observă că amestecul A0

( beton fără adaosuri ) are rezistențe inițiale mai mici (32,5 N/mm 2) față de celelalte două amestecuri

care conțin silice ultrafină.

4. Variația rezistenței la compresiune a betonului cu adaos de silice

Rezistențele inițiale pentru As3 și As

6 sunt aproximativ egale (38 N/mm2 și 38,2 N/mm2 ).

Dozajul mai mare de silice ultrafină ( 6% din masa de ciment) nu aduce în prima fază un aport

semnificativ în creșterea de rezistență.

0

10

20

30

40

50

0 3 6 9 12 24 36

Beton cu adaos de silice

A0 As3 As6

0 3 6 9 12 24 36

A0 32,5 31,6 31,2 29,6 25,5 24,7 24,4

As3 38 37,2 36,9 36,5 36,8 36,7 36,2

As6 38,2 35,9 35,5 34,8 30 28,5 28,1

232527293133353739

Rezi

aten

ta la

com

pres

iune




Observând alura curbelor care descriu comportarea în timp- respectiv modificarea rezistențelor la

compresiune- se poate aprecia că betonul conținând procentul de 3% silice are o evoluție aproape

constantă, cu pierderi mici de rezistență după 36 de luni față de momentul inițial.În schimb, comportarea

betonului cu un adaos mai mare de silice are aceeași tendință de evoluție ca și betonul fără adaos (A 0 ),

evident la valori superioare.

Astfel, în primele 3 luni de la expunerea probelor de beton la atacul coroziv se observă o scădere

mică de rezistență în cazul amestecului As3 și o scădere mai pronunțată în cazul amestecului A s

6 .Plecând

de la valori inițiale semnificativ mai mici ( 32,5 N/mm 2 față de 38 N/mm2, respectiv 38,2 N/mm2)

pierderea de rezistență în cazul betonului fără adaosuri nu este majoră pentru intervalul de timp considerat

(la 32,5 N/mm2 la 31,6 N/mm2).

O scădere de rezistență semnificativă pentru un interval de trei luni se remarcă în cazul

amestecului As6 (de la 38,2 N/mm2 la 35,9 N/mm2), ceea ce conduce la ideea că procentul mai mare de

silice ultrafină nu are un efect favorabil în faza incipientă a atacului coroziv.

Comparând rezistențele la compresiune determinate pe epruvete expuse timp de 6 luni la acest tip

de coroziune, cu valorile determinate după 3 luni de expunere, se observă comportarea similară a celor

trei amestecuri, respectiv o pierdere scăzută, chiar nesemnificativă de rezisten ță.

Diferențe majore în comportarea celor trei tipuri de betoane, sub aspectul scăderii rezistenței la

compresiune se produce în intervalul de timp dintre primul și al doilea an.

În acest caz, betonul care conține un procent de 3% silice nu mai manifestă o tendință de reducere

a rezistențelor, în schimb betonul cu 6% silice și cel fără adaosuri (A 0) au o scădere pronunțată și un

comportament similar la atacul coroziv.

În următorul interval de timp, acela dintre 24 și 36 de luni se observă o tendință de stagnare a

pierderilor de rezistență (diferențele sunt mici în cazul tuturor celor trei amestecuri considerate), ceea ce

conduce la ideea că în structura betonului s-a realizat un echilibru, iar pierderea ulterioară de rezistență va

fi relativ puțin importantă.



5. Variația masei volumice a betonului cu adaos de cenușă

6. Variația masei volumice a betonului cu adaos de silice

Graficele care descriu evoluția în timp a masei volumice a betoanelor cu adaosuri în raport cu

betonul de ciment fără adaosuri arată un comportament diferit funcție de tipul de adaos în principal și mai

puțin în raport cu procentul în care acesta se regăsește în amestecurile considerate. Astfel, în cazul

amestecului de beton A0 există o scădere mică a masei volumice pe intervalul de timp 0-36 de luni. Dacă

inițial, pe probele martor s-a determinat valoarea de 2380 kg/m3, la sfârșitul expunerii (36 de luni)

valoarea înregistrată a fost de 2370 kg/m3. Scăderea masei volumice s-a făcut cu o rată aproape constantă,

valorile fiind determinate la 3, 6, 9, 12, 24 și 36 de luni. Se poate considera că hidroxidul de calciu din

piatra de ciment a suferit un proces de dizolvare, dar levigarea a fost redusă. Betoanele preparate cu

cenușă de termocentrală au prezentat valori inițiale mai mici (2360 kg/m3 pentru Ac5 și 2345 kg/m3 pentru

Ac10), dar, în general au un comportament similar cu betonul fără adaosuri A0. Cu cât procentul de cenușă

0 3 6 9 12 24 36

A0 2380 2380 2378 2375 2374 2372 2370

Ac5 2360 2359 2358 2356 2354 2351 2348

Ac10 2345 2340 2338 2337 2336 2332 2329

2325233523452355236523752385

Mas

a vo

lum

ica


0 3 6 9 12 24 36

As3 2370 2369 2367 2365 2363 2361 2358

As6 2362 2360 2358 2357 2356 2353 2352

23502352235423562358236023622364236623682370

Mas

a vo

lum

ica




din amestec este mai crescut (Ac10) cu atât levigarea a fost mai intensă, aceasta fiind explicația scăderii

mai mari a masei volumice.

Cea mai intensă acțiune de levigare s-a constatat în cazul betonului care conține un procent mare

de cenușă de termocentrală (10% din masa de agregat). Dizolvarea hidroxidului de calciu a fost urmată de

o levigare intensă ceea ce explică pierderea de masă în intervalul de timp 0-36 luni. Betoanele care conțin

silice se comportă relativ bine, putându-se concluziona că nu există diferențe majore între betonul fără

adaosuri (A0) și cele cu adaos de cenușă Ac5 și cu adaos de silice As

3 și As6.

Permeabilitatea

7. Variația permeabilitații betonului cu adaos de cenușă

8.Variația permeabilității betonului cu adaos de silice

În urma analizei valorilor obținute la încercarea de permeabilitate a celor cinci amestecuri de

betoane studiate se remarcă că cele mai bune rezultate au fost înregistrate în cazul betonului fără adaosuri

A0 . Pentru amestecul A0 , încercările au fost efectuate la momentul de referință ,,0” (28 de zile din

momentul turnării betonului în matrițe),respectiv după 9, 24 și 36 de luni. Adâncimea de pătrundere a

0 3 6 9 12 24 36

A0 10,3 0 0 10,1 0 10,1 10,1

Ac5 11,7 11,7 11,9 12 12,2 12,3 12,4

Ac10 12,5 12,6 12,8 13,2 13,7 13,9 14

02468

10121416

Perm

eabi

litat

e


0 3 6 9 12 24 36

A0 10,3 0 0 10,1 0 10,1 10,1

As3 10,8 10,9 11,7 12,1 12,6 13,3 13,4

As6 11,9 11,5 11,4 11,6 12,2 13 13,2

02468

10121416

Perm

eabi

litat

e




apei în cuburile de beton cu latura de 142 mm a fost la momentul inițial de 10,3 cm, iar la celelalte

termene a scăzut foarte puțin, la 10,1 cm. Acest rezultat confirmă că hidroxidul de calciu a fost parțial

dizolvat, dar levigarea nu a fost semnificativă.

În schimb, betoanele conținând cenușă de termocentrală au manifestat o comportare nefavorabilă.

Chiar pe probele martor, nesupuse procesului de coroziune s-au înregistrat valori sensibil mai mari ale

adâncimii de pătrundere a apei în beton comparativ cu betonul fără adaosuri A0 . Astfel, la momentul ,,0’’,

pentru amestecul Ac5 a fost înregistrată o valoare medie ( pe 3 cuburi) de 11,7 cm, iar pentru amestecul

Ac10, valoarea de referință a fost de 12,5 cm.

Ca și evoluție în timp, se observă că betoanele cu adaos de cenușă au înregistrat creșteri constante

ale adâncimii de pătrundere a apei în epruvetele cubice din beton. În cazul unei cantități mari de cenușă,

situație corespunzătoare amestecului Ac10, după supunerea la atacul coroziv timp de 36 luni, apa pătrunsă

în epruvete a traversat aproape în întregime structura de beton ajungând foarte aproape de fața opusă celei

pe care s-a exercitat presiunea apei. Valoarea maximă înregistrată a fost de 14 cm, pentru probele exouse

36 de luni la atacul corosiv al apei dedurizate celde. Comparând rezultatele obținute la încercarea de

permeabilitate pentru betoanele realizate cu adaos de silice se remarcă câteva aspecte importante. Astfel,

adâncimile de pătrundere a apei determinate la momentul ,,0’’ au fost mai mari față de betonul fără

adaosuri A0. La momentul ,,0’’ ( 28 de zile de la confecționarea epruvetelor), adâ ncimea de pătrundere a

apei a fost de 10,8 cm pentru As3 și de 11,9 cm pentru As

6. Un procent mai mare de silice a condus la o

structură mai compactă față de betonul fără adaosuri.

Adâncimea de pătrundere a apei în epruvetele confecționate din betoane cu a daos de silice crește

până la termenul de 36 de luni. Dacă la atacul coroziv inițial se comportă mai bine betonul A s3, după 24

de luni se observă un comportament similar între betoanele As3 și As

6.

9.Variația rezistenței la compresiune a betonului cu silice față de proba martor

0 3 6 9 12 24 36

As3 5,5 5,6 5,7 6,9 11,3 12 11,8

As6 5,7 4,3 4,3 5,2 4,5 3,8 3,7

02468

101214

Rezi

sten

ta la

com

pres

iune




10.Variația rezistentei la compresiune a betonului cu silice față de proba martor

creșteri procentuale

Se poate face o comparație între comportarea betoanelor cu procente diferite de silice și betonul

fără adaosuri, remarcându-se diferențele de rezistență mari determinate pentru A s3, comparativ cu A0.

Betonul As3 are o comportare favorabilă în special după primul an de expunere la mediul coroziv. In

schimb, un procent mai mare de silice adăugat în beton nu are ca rezultat o diferență majoră, atât în

valoare absolută, cât și ca exprimare procentuală.

Urmărind variația rezistenței la compresiune a betonului cu silice față de proba martor se remarcă

diferențe notabile între comportamentul betonului cu silice în proporție de 3% din masa de ciment față de

betonul cu 6% silice și față de betonul fară adaosuri.

11.Variația rezistenței la compresiune a betonului cu cenușă față de proba martor

0 3 6 9 12 24 36

As3 17 18 18 23 44 49 48

As6 18 14 14 18 18 15 15

05

101520253035404550


0 3 6 9 12 24 36

Ac5 -3,1 -2,8 -2,7 -2,6 -1,7 -2,1 -2,1

Ac10 -4,3 -4,1 -4,2 -3,1 -2,9 -2,2 -2,1

-5

-4

-3

-2

-1

0

Rezis

tent

a la

com

pres

iune




12. Variația rezistenței la compresiune a betonului cu cenușă față de proba martor

creșteri procentuale

În schimb, comportarea la corozune a betoanelor cu cenușă de termocentrală este nefavorabilă comparativ

cu betonul fără adaosuri, remarcându-se pierderi semnificative mai ales în prima parte a atacului coroziv.

După o perioadă de exounere de 12 luni, cele 2 tipuri de betoane cu cenușă A c5 și Ac

10 au un

comportament similar.

La încercările efectuate la 3, 6, 9 și 12 luni se remarcă cea mai mare pierdere de rez istență în cazul

betonului Ac10, care ajunge la diferențe de 11% după 12 luni de expunere.În prima mare perioadă de

expunere (12 luni) efectele atacului coroziv produs de acțiunea apei dedurizate calde sunt mai intense în

cazul betoanelor cu cenușă față de betonul fără adaosuri.

Preziceri 100 ani

Utilizând regresia matematica si datele existente pe cei trei ani de încercări am definit o funcție f(x) care

poate prezice comportamentul in timp al rezistentei la compresiune cu un grad de aproximare: R = 0.96 .

Prezicerea este cu atât mai buna cu cat R este mai aproape de 1. 𝑓𝑓(𝑥𝑥) = 22.769 ∙ 𝑒𝑒−0.007∙𝑥𝑥

13.Modelarea matematică a funcției de predicție pentru betonul cu cenușă

0 3 6 9 12 24 36

Ac5 -10 -9 -9 -9 -7 -9 -9

Ac10 -13 -13 -13 -10 -11 -9 -9

-16-14-12-10

-8-6-4-20


12 24 36

Ac10 22,6 22,5 22,3

f(x) = 22.769e-0.007x

22,222,322,422,522,622,7

Rezi

sten

ta la

co

mpr

esiu

ne Beton cu adaos de cenușă



14.Variația rezistenței la compresiune în timp (1-100 ani)

Utilizând regresia matematica si datele existente pe cei trei ani de încercări am definit o funcție

f(x) care poate prezice comportamentul in timp al rezistentei la compresiune cu un grad de aproximare R

= 0.90 . Prezicerea este cu atât mai buna cu cat R este mai aproape de 1.

𝑓𝑓(𝑥𝑥) = 30.806 ∙ 𝑒𝑒−0.033∙𝑥𝑥

15.Modelarea matematică a funcției de predicție pentru betonul cu silice

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Ac10 22 21 21 20 19 19 18 17 17 16 16 15 14 14 13 13 13 12 12 11 11

10,0011,0012,0013,0014,0015,0016,0017,0018,0019,0020,0021,0022,0023,00

Rezis

tent

a la

com

pres

iune


1 2 3

As6 30 28,5 28,1

f(x) = 30.806e-0.033x

27,5

28

28,5

29

29,5

30

Rezis

tent

a la

com

pres

iune Beton cu adaos de silice



16.Variația rezistenței la compresiune în timp (1-100 ani)

În urma analizei rezultatelor obținute pe betoanele cu adaos de cenușă expuse timp de 36 de luni

la un mediu coroziv produs de apa caldă dedurizată, am realizat o prezicere a evoluției în timp a

acestora.Pentru că rezistența la compresiune este un parametru important, am realizat această prezicere în

funcție de scăderea rezistenței la compresiune. În cazul acestor betoane se poate anticipa o scădere mai

mare de rezistență datorită coroziunii prin dizolvare-levigare.

Totuși, valorile obținute în urma modelării matematice au un grad destul de mare de incertitudine,

deoarece , cu siguranță, o construcție expusă la această acțiune combinată ( vapori de apă și temperatură)

va suferi degradări și ca urmare a altor agenți corozivi care vor penetra structura betonului, afectată inițial

de dizolvarea și parțial de levigarea hidroxidului de calciu.

Betonul cu silice As6 va manifesta o comportare mai bună în timp, estimându-se după 70 de ani o

valoare de 24,4 N/mm2, comparativ cu momentul inițial, când rezistența era de 30,8 N/mm2.

Capitolul 6. CONCLUZII GENERALE. CONTRIBUŢII PERSONALE. VALORIFICAREA REZULTATELOR OBȚINUTE ÎN PROGRAMUL DE DOCTORAT

6.1 Concluzii generale

Structurile de construcții realizate din beton și beton armat sunt foarte răspândite pe tot globul.

Ceea ce face ca acest material compozit să cunoască o puternică dezvoltare în continuare este legat de

buna comportare în timp a betonului realizat corect, conform prevederilor tehnice.

Deși mulți ani s-a pus accentul pe exigențele de rezistență și stabilitatea elementelor din beton, în

ultimile decenii exigențele care țin de durabilitate au condus la o schimbare de abordare a acestei

problematici complexe.

Studiile realizate pe plan național, dar și internațional legate de comportarea în timp a betonului

expus la diferite tipuri de acțiuni agresive au condus la obținerea unor date valoroase care pot completa

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

As6 30 30 29 29 28 28 27 27 27 26 26 25 25 24 24 24 23 23 22 22 22

20,0021,0022,0023,0024,0025,0026,0027,0028,0029,0030,0031,00

Rezis

tent

a la

com

pres

iune Beton cu adaos de silice



cunoștințele inginerilor constructori implicați în toate etapele de realizare a construcțiilor (proiectare,

execuție, producători de materiale de construcții).

Ceea ce face ca problematica legată de durabilitatea betonului să cunoască o dezvoltare

apreciabilă ține de mai mulți factori, și anume:

- urmărirea în timp a construcțiilor a pus în evidență faptul că se poate stabili o relație de

cauzalitate între cedarea unor elemente structurale și coroziunea betonului și a armăturii

- rațiuni economice, deoarece costul lucrărilor de întreținere, reparații și consolidări crește

semnificativ în cazul construcțiilor cu degradări majore.

În această lucrare s-au realizat câteva corelații între structura betonului întărit supus atacului prin

dizolvare-levigare și o serie de caracteristici tehnice.

Rezistența la coroziune este principala proprietate a betonului. Se cunoaște că o structură cu

porozitate redusă va conduce la obținerea unor rezistențe mari.De asemenea , sub aspectul durabilităț ii ,

un beton cu porozitate redusă va manifesta un comportament mai bun la îngheț - dezgheț repetat, dar și la

diferite tipuri de coroziune care apar în mediul înconjurător. Dacă se păstrează aceeași factori

compoziționali la prepararea betoanelor (ciment, apă, agregate) s-a constatat că betonul cel mai rezistent

la coroziune este cel cu permeabilitatea cea mai redusă. Astfel , se poate aprecia că betonul care prezintă o

rezistență mecanică mai mare va avea o comportare mai bună la atacurile chimice.

În cadrul elaborării studiilor legate de comportarea în timp a construcțiilor exploatate în condiții

de mediu diverse trebuie îmbinate cunoștințele teoretice, rezultatele testelor de laborator și obsevațiile

legate de comportarea in situ a unor construcții.

Testele realizate și concluziile care se desprind în urma interpretării rezultatelor obținute fac să se

poată anticipa eventualele degradări și să se poată interveni din timp pentru limitarea costurilor

suplimentare care apar în cazul unor intervenții majore de consolidare. De asemenea se poate evidenția

necesitatea utilizării sau nu a unor materiale de protec ție suplimentare (pelicule, membrane).

Utilizarea adaosurilor de tip cenușă și silice ultrafină se dovedesc soluții viabile, datorită

proprietăților chimice pe care acestea le manifestă, respectiv reacțiile cu hidroxidul de calciu rezultat în

urma hidratării cimentului. În urma acestor reacții rezultă silicatul de calciu hidratat și alți compuși

cimentoizi.

Structura matricei de ciment nu rămâne neschimbată în timp, ci suferă schimbări majore, ca

rezultat al interacțiunii cu mediul. Pornind de la modificarea microstructurii se constată și modificarea în

timp a proprietăților betonului. Se urmărește ca în cazul exploatării unei construcții să se atingă durata de

viață proiectată, menținându-se performanțele inițiale, fără a fi necesare lucrări costisitoare de reabilitare,

ci numai reparații curente.



O altă abordare este legată de aspecte de ordin ecologic, cunoscut fiind faptul că resursele

naturale trebuiesc conservate, iar una din aceste direcții este legată de realizarea unor materiale cât mai

durabile.

Un alt aspect implică utilizarea meterialelor reciclabile ca adaosuri în betoane, cu condiția

îmbunătățirii comportării betonului și, concomitent cu scăderea prețului acestuia. De exemplu, cenușa de

termocentrală îmbunătățește structura internă a matricei betonului.

Chiar și la rezistențe egale a betoanelor se impune luarea în considerare și a altor caracteristici ale

betonului. Rezistența la compresiune nu este decât unul din factorii care pot fi luați în discuție atunci când

se urmărește realizarea unui beton cu rezistențe sporite la atacul apei moi. O mare importanță trebuie

acordată dimensiunilor porilor prezenți în structura pietrei de ciment deoarece la p orozități egale,

dimensiunea diferită a porilor face ca și comportarea betonului față de agenții agresivi să prezinte

diferențe notabile. Astfel, cu cât porii sunt mai fini, cu atât apa penetrează mai greu structura betonului.

Finețea porilor depinde de dimensiunea și natura mineralogică a agregatului, de tipul de ciment și de

natura și dozajul adaosurilor din beton.

În abordările din literatura de specialitate se face permanent referire la condițiile de mediu în care

funcționează o construcție, cunoscându-se faptul că durabilitatea nu poate fi considerată o problemă

numai în cazul mediilor agresive, ci și în cazul mediilor lipsite aparent de o agresivitate chimică intensă,

așa cum erau percepute până acum.

Ideea introducerii în betoane a unor adaosuri cimentoide datează de câteva decenii și a apărut în

directă legătură cu economia de energie și cu aspecte legate de protecția mediului.

Aceste adaosuri pot fi introduse în cimenturi sau direct în beton, în momentul preparării acestuia.

Prima variantă prezintă un avantaj legat de controlul în etapa de fabricație a cimenturilor. Efectele

constatate în cazul intruducerii acestor adaosuri direct în etapa de preparare a betoanelor se pot remarca

din faza de beton proaspăt . Utilizarea cenușii de termocentrală face ca tasarea să crească, deci betonul să

fie mai fluid. In general betoanele care conțin cenușă de termocentrală se pot obține cu o cantitate de apă

mai mică ( între 1 și 10 %) pentru o tasare impusă, față de betonul realizat numai cu ciment unitar. În

schimb, tasarea betonului realizat cu adaos de silice este mai mică, remarcându-se că necesarul de apă

pentru betonul preparat cu silice ultrafină cre ște odată cu procentul în care aceasta se regăsește.

6.2 Contribuții personale

Sintetizând materialul prezentat anterior, principalele contribu ții personale sunt:

1. Întocmirea unui studiu bibliografic reprezentativ pentru acest domeniu de cercetare,

ilustrat prin lista de referin țe.

2. Realizarea unui scurt istoric al folosirii lian ților, respectiv a betonului, în construcții.

3. Intocmirea unui studiu de sinteză privind conceptul de durabilitate.



4. Sintetizarea principalelor caracteristici ale betonului proaspăt și întărit.

5. Realizarea unui studiu aprofundat privind agenții corozivi care acționează asupra

construcțiilor exploatate în medii diferite.

6. Prezentarea în detaliu a mecanismelor de producere a coroziunii betonului.

7. Realizarea unui studiu documentar privind elementele de construcții supuse coroziunii

prin dizolvare-levigare.

8. Conceperea unei metode de accelerare a coroziunii prin dizolvare-levigare.

9. Proiectarea și realizarea a două instalații de aburire a epruvetelor din beton. Una

dintre ele, de capacitate mai mare a fost amplasată la Societatea Concivia S.A.din Brăila și a permis

tratarea unui număr mai mare de probe din beton, iar cealaltă, similară, dar de volum mai mic, a fost

amplasată în cadrul Laboratorului de Materiale de Construcții din cadrul Facultății de Construcții și

Instalații din Iași.

10. Proiectarea unui numar de cinci amestecuri de betoane cu sau fără adaosuri de cenușă

și silice.

11. Supunerea la efectul coroziunii a unui număr de 201 probe din beton timp de 36 de

luni.

12. Implicarea directă în efectuarea încercărilor.

13. Prelucrarea rezultatelor experimentale.

14. Estimarea evoluției în timp a rezistențelor mecanice, pe durata de viață a costrucției

supuse coroziunii prin dizolvare- levigare.

15. Realizarea unor recomandări privind betoanele supuse coroziunii prin dizolvare-

levigare.

6.3 Valorificarea rezultatelor

Rezultatele obținute în urma cercetărilor efectuate pe p arcursul elaborării tezei au condus la

publicarea unui numar de nouă lucrări științifice după cum urmează:

1 Plian Diana, Considerații privind coroziunea prin dizolvare-levigare, Buletinul Institutului

Politehnic Iași, Tomul XLVII (LI), Fasc. 5, 2001, Secția Construcții și Arhitectură, pag. 71-

75.

2 Babor Dan, Plian Diana, Judele Loredana, Environmental Impact of Concrete, Buletinul

Institutului Politehnic Iași, Tomul LV (LIX), Fasc.4, ISSN 2068-4762, 2009, pag.47-55.

3 Plian Diana, Diaconu Livia Ingrid, Acceleration process of concrete’s disolving –

levigation corrosion , Buletinul Institutului Politehnic Iași, Tomul LXI (LXV), Fasc.1, ISSN 2068-4762,

2015, Secția Construcții și Arhitectură.



4 Diaconu Livia Ingrid, Plian Diana, Methodology regarding the assesment in time of

some concretes mechanical characteristics supposed on dissolving – levigation corrosion , Buletinul

Institutului Politehnic Iași, Tomul LXI (LXV), Fasc.1, ISSN 2068 -4762, 2015, Secția Construcții și

Arhitectură 2015, Secția Construcții și Arhitectură.

5 Plian Diana, Diaconu Livia Ingrid ,Comparissions on the evolution in time of some

concretes based on ash admixture mechanical strengths supposed on dissolving – levigation corrosion, ,

Buletinul Institutului Politehnic Iași, To mu l LXI ( LXV), Fasc.2, ISSN 2068-4762, 2015, Secția

Construcții și Arhitectură 2015, Secția Construcții și Arhitectură.(in print)

6 Diaconu Livia Ingrid, Plian Diana, Assesment of the concretes mechanical strengths

from the construction elements supposed on dissolving – levigation corrosion,The 9th International

Conference INTER-ENG 2015 , 8-9 October “ Petru Maior” University of Tîrgu Mureș, România. (in

print)

7 Diaconu Livia Ingrid, Plian Diana, Assesment of the concretes mechanical strengths

from the panels joints supposed on dissolving – levigation corrosion ,The 9th International Conference

INTER-ENG 2015 , 8-9 October “ Petru Maior” University of Tîrgu Mureș, România. (in print)

8 Plian Diana, Concepte moderne privind durabilitatea construcțiilor din beton, al VIII-

lea Simpozion Național Creații Universitare 2014 ,, Cercetări științifice interdisciplinare în Ingineria

Civilă”, iunie 2014, ISSN 2247, ISSN-L 2247-4161

9 Plian Diana, Influența adaosurilor din betoane asupra caracteristicilor betonului

proaspăt și întărit, al VIII-lea Simpozion Național Creații Universitare 2014 ,, Cercetări științifice

interdisciplinare în Ingineria Civilă”, iunie 2015, ISSN 2247,ISSN-L 2247-4161

6.4 Teme de cercetare viitoare

Materialul documentar elaborat se constituie într-un instrument de lucru valoros atât pentru

specialiștii implicați acum în diferitele faze de realizare ale unor construcții, cât și pentru alți cercetători

care studiază acest domeniu. Se pot identifica alte cauze și mecanisme de deteriorare a structurilor de

beton și se pot continua cercetările în direcția cunoașterii în profunzime a acțiunilor combinate a mai

multor agenți corosivi. Cercetările care vizează comportarea in situ a construcțiilor pot fi dubl ate de

încercări de laborator și de elaborarea unor modele matematice complexe care să țină seama de

multitudinea de interacțiuni ce se stabilesc între construcții și mediul înconjurător. Se pot dovedi utile

elaborarea unor recomandări privind modul de realizare a amestecurilor de betoane exploatate în condiții

specifice ( vezi acțiunea apei calde dedurizate).



BIBLIOGRAFIE

1.Aïtcin P. C., Binders for Durable and Sustainable Concrete [Carte]. - Abingdon : Taylor & Francis, 2008.

2.Aitcin P. C., High-Performance Concrete from Material to Structure [Carte]. - New York : Chapman & Hall, 1992.

3.Alexander M. și Mindess S., Aggregates in Concrete [Carte]. - New York : Taylor & Francis, 2005.

4.Arup H., The mechanisms of the protection of steel by concrete [Conferință] // Corrosion of. - UK : Ellis Horwood Limited, 1983.

5.Babor D., Plian D., Judele L., Environmental Impact of Concrete, Buletinul Institutului Politehnic

Iași, Tomul LV (LIX), Fasc.4, ISSN 2068-4762, 2009, pag.47-55.

6.Bentur A., Cementitious materials: nine millennia and a new century: past, present, and future [Raport]. - [s.l.] : J. Mater. Civ. Eng, 2002.

7.Bentur A., Diamond S. și Berke N. S. , Steel corrosion in concrete [Carte]. - Bury St Edmunds : St Edmundsbury, 1997.

8.Bentz D. P., Influence of Silica Fume on Diffusivity in Cement-Based Materials II. Multi-Scale Modeling of Concrete Diffusivity [Raport]. - [s.l.] : Cement and Concrete Research, 2000.

9.Biczok I., Concrete corrosion and protection [Carte]. - New York : Chemical Publishing CO, INC, 1967.

10.Bilodeau A., Influence des fumées de silice sur le ressuage et le temps de prise du béton [Raport]. - Ottawa : Canada Center for Mineral and Energy Technology (CANMET), 1985.

11.Brook J. W. [și alții] , Cold weather admixture. In Chemical Admixtures, C-23 [Carte]. - Farmington Hills, MI : American Concrete Institute, 1993.

12.Brown M., Bellevue hole an active crater for weeks to come [Raport]. - [s.l.] : Sydney Morning Herald, The (Australia), 2009.

13.Buchaman I. [și alții] , Controlul calității lianților, mortarelor și betoanelor [Carte]. - Timişoara : Editura Orizonturi Universale, 2003.

14.Bye G. C., Portland Cement: Composition, Production and Properties [Carte]. - London : Thomas Telford, 1999.

15.Caldarone M. A., Gruber K. A. și Bu rg R. G., High-reactivity metakaolin: a new generation [Raport]. - [s.l.] : ACI Concrete Int, 1994.

16.Collepardi M. și Ramachandran V. S. , Water reducers/retarders. In Concrete Admixtures Handbook: Properties, Science, and Technology [Carte]. - Park Ridge, NJ : Noyes Publications, 1984.

17.Collins P., Concrete. The vision of a new architecture [Carte]. - Quebec : Faber and Faber, 1959.



18.Cuibuș A.,Kiss Z., Gorea M., Influența adaosurilor minerale asupra proprietăților fizico-mecanice ale betoanelor,- Revista Română de Materiale/ Romanian Journal of Materials, 2014 44(3)

19.Cwalina B., Biodeterioration of Concrete [Carte]. - [s.l.] : Architecture Civil Engineering Environment, 2008.

20.Daugherty K. E. și Kowalewski M. J. , Use of Admixtures Placed at High Temperatures [Carte]. - Washington D.C. : Transportation Research Board, 1976.

21.Davis J. L. [și alții] , Analysis of concrete from corroded sewer pipe [Carte]. - [s.l.] : International Biodeterioration and Biodegradation, 1998.

22.Diaconu L. I., Plian D., Methodology regarding the assesment in time of some concretes mechanical

characteristics supposed on dissolving – levigation corrosion , Buletinul Institutului Politehnic Iași,

Tomul LXI (LXV), Fasc.1, ISSN 2068-4762, 2015, Secția Construcții și Arhitect ură 2015, Secția

Construcții și Arhitectură.

23.Dept. of Materials Science and Engineering University of Illinois, Urbana-Champaign The history of Concrete [Interactiv]. - 4 Martie 2015. - http://matse1.matse.illinois.edu/concrete/hist.html.

24.Dolch W. L. și Ramachandran V. S., Air entraining admixtures. In Concrete Admixtures Handbook: Properties, Science, and Technology [Carte]. - Park Ridge, NJ : Noyes Publications, 1984.

25.Dvorkin L. și Dvorkin O., Basics of concrete science [Carte]. - St-Petersburg : Stroi-Beton, 2006.

26.Fib, Model Code for Service Life Design [Raport]. - [s.l.] : Model Code, Buletinul nr. 34, 2006.

27.Folliard K. J. [și alții] , Interim Recommendations for the Use of Lithium to Mitigate or Prevent Alkali–Silica Reaction (ASR), FHWA-HRT-06-073 [Carte]. - Washington, D.C. : Office of Infrastructure Research and Development, Federal Highway Administration, 2006.

28.Guerney J. D. și Cotter I. A., Cooling towers [Carte]. - London : Maclaren, 1966.

29.Hart W. H. [și alții] , Critical Literature Review of High-Performance Corrosion Reinforcements in Concrete Bridge Applications [Carte]. - Boca Raton : Florida Atlantic University, 2004.

30.Hattori K., Experiences with Mighty superplasticizer in Japan. In Superplasticizers in Concrete [Carte]. - Farmington Hills : American Concrete Institute, 1979.

31.Hewayde E., Nehdi M. și alții, Effect of geopolymer cement on microstructure, compressive strength and sulphuric acid resistance of concrete [Raport]. - [s.l.] : Magazine of Concrete Research 58, 2006.

32.Hewayde E., Nehdi M. și alții , Effect of mixture design parameters and wetting-drying cycles on resistance of concrete to sulfuric acid attack [Raport]. - [s.l.] : Journal of Materials in Civil Engineering 19, 2007.

33.Hope B. B. și Nmai C. K. , Corrosion of Prestressing Steels [Conferință]. - [s.l.] : American Concrete Institute Committee 222, 2001.



34.Ionescu I. și Ispas T. , Proprietățile și tehnologia betoanelor [Carte]. - București : Editura Tehnică, 1997.

35.Ionescu I., Ispas T. și Popescu A ., Betoane de înaltă performanță [Carte]. - București : Editura Tehnică, 1999.

36.Ivanov I. și Căpățână Al ., Lexicon de materiale tehnologice pentru industrie și construcții [Carte]. - București : Editura Tehnică, 1995.

37.Ivășcan Șt., Apostolescu M. și Brandrabur Fl., Protecția anticorozivă a materialelor metalice [Carte]. - Iași : Rotaprint, I.P. Iași, 1984.

38.Ivășcan Șt., Brandrabur Fl. și Apostolescu M., Principiile teoretice ale coroziunii metalelor [Carte]. - Iași : Rotaprint, I.P. Iași, 1981.

39.Joshi N. G., Concrete Pipes and Pipelines [Carte]. - Oxford : Alpha Science International, 2014.

40.Kamran N. M., Summary lecture on concrete: Structure and properties [Carte]. - Washington, D.C. : University of Washington, Departament of construction management, 2015.

41.Knudson A. și Skovsgaard T. , The Optimal Use of Stainless Steel Reinforcement in Concrete Structures [Carte]. - [s.l.] : Ramboll Arminox, 1999.

42.Komastka S. H. și Panarese W. C. , Design and Control of Concrete Mixtures, 13th ed. [Carte]. - Skokie, IL : Portland Cement Association, 1988.

43.La Londe W. S. și Janes M. F. , Concrete engineering handbook. [Carte]. - [s.l.] : McGraw-Hill, 1961.

44. Lepadatu D., Barbuță M., Judele L., Mîndru I. B. , Nicuță A. Statistical analysis of protein residues addition on the mechanical proprieties of concrete, pp: 219-226, Proceedings of 14th SGEM GeoConference on Energy and Clean Technologies, June 19-25, Vol. 2, 2014.

45. Lepadatu D., Barbuță M. , Judele L., Mitroi R., Ilas A. Mechanical characteristic prediction on polymer concrete with silica fume using artificial neural network, pp: 235-242, Proceedings of 14th SGEM GeoConference on Nano, Bio And Green – Technologies For A Sustainable Future, June 19-25, Vol. 2, 2014.

46. Lepadatu D. , Hambli R. , Kobi A. , Barreau A., Statistical investigation of die wear in metal extrusion processes, , Int J Adv Manuf Technol, Vol. 28: 272–278, DOI 10.1007/s00170-004-2362-6, 2006.

47.Lepădatu D. , Barbuță M., Roșu A.R. , Tensile strength optimisation of fiber reinforced polymer concrete using neural network, Proceedings of C60 International Conference, Tradition and Innovation - 60 Years of Civil Engineering Higher Education in Transilvania, 7-9 November 2013, Cluj-Napoca, Romania. 2013.



48.Lepădatu D., Bărbuţa M., Harja M., Parameter influence on mechanical proprieties of fly ash polymer concrete using mixture design of experiments, pp:45 – 50, 2010. Proceedings of International conference VSU’2010, Sofia, Bulgaria, 3 – 4 June, Vol. II (V), [ISSN: 1314-071X], 2010.

49.Maley B., Deterioration of waste water treatment and collection system assets: Knowing where and how to look [Interactiv] // Water Environment Association of Texas. - 04 Martie 2015. - http://www.weat.org/Presentations/05-Sherman_Maley-Knowing%20Where%20and%20How%20to%20Look.pdf.

50.Malhotra V. M. și Ramezanianpour A. A. , Fly Ash in Concrete [Carte]. - Ottawa : Canada Center for Mineral and Energy (CANMET), 1994.

51.Manea D.L. și Netea A.G. , Materiale de construcții și chimie aplicată, Editur a Mediamira, Cluj-Napoca,2007

52.Matta Z. G., More Deterioration of Concrete in the Arabian Gulf [Articol] // Concrete International. - Noiembrie 1993.

53.Mehta K. P. și Monteiro P. J.M., Concrete: Microstructure, Properties, and Materials [Carte]. - [s.l.] : McGraw Hill Professional, 2013.

54.Mehta K. și Kurtis K. E. , A Critical Review of Deterioration of Concrete Due to Corrosion of Reinforcing Steel [Raport]. - [s.l.] : Durability of Concrete, ACI.

55.Mehta P. K., Concrete technology for sustainable development [Raport]. - [s.l.] : Concrete Int, 1999.

56.Mehta P. K., Durability of low water-to-cement ratio concretes containing latex or silica fume as admixtures [Conferință] // RILEM/ACI Symposium on the Tehnology of Concrete When Pozzolans, Slags and Chemical Admixtures are Used. - Monterey, Mexico : [s.n.], 1985.

57.Moskvin V. M., Koroziia betona [Carte]. - Moscova : Gosstroiizdat, 1952.

58.Nawy Ed. G., Concrete construction engineering handbook [Carte]. - Boca Raton : Taylor & Francis Group, 2008.

59.Netea A.G., Manea D.L., Aciu C., Materiale de construcții și chimie aplicată, vol. 3, Editura UTPRESS, Cluj-Napoca,2010

60.Neville A. M., Proprietăţile betonului [Carte]. - Bucureşti : Editura Tehnică, 2003. - Vol. IV.

61.Nicula I. și Traian O., Beton armat [Carte]. - București : Editura Didactică și Pedagogică, 1992.

62.Nuernberger U., Korrosion und Korrosionsschutz im Bauwesen [Carte]. - Berlin : GmbH, 1995.

63.Nürnberger U., Stainless steel in concrete structures and in the fastening technique [Raport]. - [s.l.] : Materials and Corrosion, 2008.

64.Olmstead W. M. și Hamlin H. , Converting portions of the los angles outfall sewer into a septic tank [Raport]. - [s.l.] : Engineering news, 1900.



65.Oneț T., Durabilitatea betonului armat, Editura Tehnică, Bucure ști, 1994

66.Oniciu L. [și alții] , Coroziunea metalelor. Aspecte fundamentale și protecția anticorozivă [Carte]. - București : Editura Științifică și Pedagogică, 1986.

67.Opriș S., Manualul Inginerului din Industria Cimentului [Carte]. - [s.l.] : Editura Tehnică, 1994.

68.Parker C. D., The corrosion of concrete 1. The isolation of a species of bacterium associated with the corrosion of concrete exposed to atmospheres containing hydrogen sulphides [Periodic]. - [s.l.] : The Australian journal of experimental biology and medical science, 1945.

69.Parker C. D., The corrosion of concrete 2. The function of thiobacillus concretivorus (nov. Spec.) in the corrosion of concrete exposed to atmospheres containing hydrogen sulphides [Periodic]. - [s.l.] : The Australian journal of experimental biology and medical science, 1945.

70.Parrott L. J., A review of carbonation in reinforced concrete [Raport]. - [s.l.] : Cement and Concrete Association (now BCA) under a BRE contract, 1987.

71.Plian D., Considerații privind coroziunea prin dizolvare-levigare, Buletinul Institutului Politehnic Iași,

Tomul XLVII (LI), Fasc. 5, 2001, Secția Construcții și Arhitectură, pag. 71-75.

72.Plian D., Diaconu L. I., Acceleration process of concrete’s disolving – levigation corrosion , Buletinul

Institutului Politehnic Iași, Tomul LXI (LXV), Fasc.1, ISSN 2068 -4762, 2015, Secția Construcții și

Arhitectură.

73.Plian D., Concepte moderne privind durabilitatea construcțiilor din beton , al VIII-lea Simpozion

Național Creații Universitare 2014 ,, Cercetări științifice interdisciplinare în Ingineria Civilă”, iunie 2014,

ISSN 2247, ISSN-L 2247-4161

74.Popescu P., Degradarea construcţiilor [Carte]. - [s.l.] : Editura Fundaţiei României de Mâine, 2002.

75.Portland Cement Association, Corrosion of embedded materials [Interactiv]. - 2015. - 5 Aprilie 2015. - http://www.cement.org/.

76.Poukhonto L. M., Durability of Concrete Structures and Constructions [Carte]. - India : A.A. Balkema, 2003.

77.Powers T. C., Structure and physical properties of hardened Portland cement paste [Carte]. - [s.l.] : J. Am. Ceram. Soc., 1958.

78.Pullar-Strecker P., Concrete Reinforcement Corrosion: From Assessment to Repair Decisions [Carte]. - London : Thomas Telford Publishing, 2002.

79.Raki L. [și alții] , Cement and concrete nanoscience and nanotechnology [Raport]. - [s.l.] : Review, Materials, 2010.



80.Ratinov V. B., Rosenberg T. I. și Ramachandran V. S. , Antifreezing admixtures. In Concrete Admixtures Handbook: Properties, Science, and Technology [Carte]. - Park Ridge, NJ : Noyes Publications, 1984.

81.Revie R. W., Uhlig's Corrosion Handbook [Carte]. - [s.l.] : John Wiley & Sons Inc, 2000.

82.Ripan R. și Ceteanu I ., Chimia metalelor [Carte]. - [s.l.] : Editura Didactică și Pedagogică, 1969. - Vol. II.

83.Roberge P. R., Handbook of Corrosion Engineering [Carte]. - [s.l.] : McGraw Hill Professional, 1999.

84.Rourke D., Galvanized Rebar Resource Center [Raport]. - [s.l.] : http://www.galvanizedrebar.com/, 2008.

85.Rujanu M. și Groll L., Materiale de construcții [Carte]. - Iași : Rotaprint, 1996.

86.Rujanu M., Pietre naturale şi artificiale, lianţi şi compozitele lor [Carte]. - Chişinău : Editura Tehnica Info, 2002.

87.Short A. și Kinniburgh W ., Lightweight Concrete [Carte]. - London : 3rd ed. Applied Science Publishers, 1978.

88.Sika services, AG Concrete repair and protection of chimneys and cooling towers [Raport]. - 2014.

89.SPX COOLING TECHNOLOGIES, INC., Concrete salt water cooling towers [Raport]. - Overland Park : Marley, 2013.

90.Steopoe A., Durabilitatea betonului [Carte]. - Bucureşti : Editura Tehnică, 1965.

91.Taylor H. F. W., Cement Chemistry [Carte]. - London : Thomas Telford, 1997.

92.Teodorescu D. și Taflan F., Betoane în mediul marin [Conferință] // Conferința a VIII-a de betoane. - Cluj Napoca : [s.n.], 1976.

93.Teodorescu M., Tsicura A. și Ilinoiu G., Compoziţia betonului [Carte]. - București : UTCB, 1997.

94.Teoreanu I., Bazele tehnologiei lianților [Carte]. - București : Editura Didactică și Pedagogică, 1993.

95.Teoreanu I., Moldovan V. și Nicolescu L. , Durabilitatea betonului [Carte]. - București : Editura Tehnică, 1982.

96.Tilly G. P. și Jacobs J. , Concrete Repairs: Performance in service and current practice [Carte]. - Watford : Building Research Establishment,, 2007.

97.Torii K. și Kawamura M. , Effects of fly ash and silica fume on the resistance of mortar to sulfuric acid and sulfate attack [Raport]. - [s.l.] : Cement and Concrete Research, 1994.

98.Tutti K., Corrosion of steel in concrete [Conferință] // CBI-report Fo4. - Stockholm : Swedish Cement and Concrete Institute, 1982.



99.University of California, Durability of concrete [Raport]. - 2013.

100.Whithing D. [și alții] , SHRP-C-373 Optimization of Highway Technology. Stratefic Highway Research Program [Carte]. - Washington D.C. : National Research Council, 1994.

101.Zamfirescu D. și Postelnicu T. , Durabilitatea betonului armat [Carte]. - Bucureşti : Matrix Rom, 2003.

102.Zhang L., De Schryver P. și alții , Chemical and biological technologies for hydrogen sulfide emission control in sewer systems: A review [Raport]. - [s.l.] : Water research, 2008.

103.Zhang M. H. și Malhotra V. M. Characteristics of a thermally activated alumina-silicate pozzolanic material and its use in concrete [Carte]. - [s.l.] : Cement Concrete Res. 25, 1995.

104.***BS812-1967 Methods for sampling and testing of mineral aggregates sands and filters [Carte]. - [s.l.] : British Standards, 1967.

105.***ASTM C 618 Fly-ash and Natural Puzzolans.

106.***ACI Committee 225, “Guide to the Selection and Use of Hydraulic Cements (ACI 225-99),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich.

107.***ACI Committee 232, “Use of Fly-ash in Concrete (ACI 232.2R-96),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich.

108.***Cementitious Materials for Concrete, ACI Education Bulletin E3-01.2001, American Concrete Institute.

109.*** NE 012/2-2010 Normativ pentru producerea și executarea lucrărilor din beton, beton armat și beton precomprimat-Partea 2: Executarea lucrărilor din beton.

110.***SR EN 197-1:2002, SR EN 197-1/A1:2004, SR EN 197-1/A3:2007 ciment, Partea 1: Compoziție, specificații și criterii de conformitate ale cimenturilor uzuale.

111.***SR EN 206-1:2002 Beton. Partea 1: Specificație, performanță, producție și conformitate.

112.***SR 13510:2006 Beton. Partea 1: Specificație, performanță, producție și conformitate. Document național de aplicare a SR EN 206-1.

113.***SR 3518:2009 Încercări pe betoane. Determinarea rezistenței la îngheț -dezgheț prin măsurarea rezistenței la îngheț-dezgheț prin măsurarea variației rezistenței la compresiune și/sau a modulului de elasticitate dinamic relativ.

114.***SR EN 12350-1:2009 Încercare pe beton proaspăt. Partea 1: Eșantionare.

115.***SR EN 12350-2:2003 Încercare pe beton proaspăt. Partea 2: Încercarea de tasare.

116.***SR EN 12350-3:2003 Încercare pe beton proaspăt. Partea 3: Încercare Vebe.

117.***SR EN 12350-4:2002 Încercare pe beton proaspăt. Partea 4: Grad de compactare.



118.***SR EN 12350-5:2002 Încercare pe beton proaspăt. Partea 5: Încercare cu masa de răspândire.

119.***SR EN 12350-7:2009 Încercare pe beton proaspăt. Partea 7: Conținut de aer. Metode prin presiune.

120.***SR EN 12390-1:2002, SR EN 12390-1:2002/AC:2006 Încercare pe beton întărit. Partea1: Formă, dimensiuni și alte condiții pentru epruvete și tipare.

121.***SR EN 12390-2:2009 Încercare pe beton întărit. Partea 2: Pregătirea și păstrarea epruvetelor pentru încercări de rezistență.

122.***SR EN 12390-3: 2009 Încercare pe beton întărit. Partea 3: Rezistența la compresiune a epruvetelor.

123.*** SR EN 12390-8:2009 Încercare pe beton întărit. Partea 8: Adâncimea de pătrundere a apei sub presiune.

124.***http://ro.wikipedia.org/wiki/Marea_Neagra Marea Neagră [Interactiv] // Wikipedia. - 2015. - 6 Aprilie 2015. - http://ro.wikipedia.org/wiki/Marea_Neagra.

125.***http://www.hj3.com/blog/2014/03/26/methanex-titan-cooling-tower-repair/ Advanced Composites for Infrastructure Repair HJ3 [Interactiv]. - 26 Martie 2014. - 4 Martie 2015. - http://www.hj3.com/blog/2014/03/26/methanex-titan-cooling-tower-repair/.

126.***http://www.museumoflondonprints.com Museum of London [Interactiv]. - 8 Martie 2015. - http://www.museumoflondonprints.com/image/415835/unknown-cylindrical-concrete-core-sample-from-the-ronan-point-housing-development-1950-1959.

127.***www.siouxfalls.org Sioux Falls [Interactiv]. - Sioux Falls. - 5 Martie 2015. - www.siouxfalls.org.

teza de doctorat - · pdf filecoroziunea oțelului în structuri din beton armat și...

Documents