torcretarea betonului

21
TEHNOLOGII SPECIALE B. Torcretarea betonului 1

Upload: bogdanhot188

Post on 19-Jan-2016

68 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

tehnoligii de torcretare

TRANSCRIPT

Page 1: Torcretarea betonului

TEHNOLOGII SPECIALE

B. Torcretarea betonului

1

Page 2: Torcretarea betonului

TORCRETAREA BETOANELOR

1. Introducere

Torcretarea este un procedeu tehnologic special de prepare şi punere în operă a

betonului cu raport A/C scăzut, sub presiunea aerului comprimat şi cu ajutorul unei

instalaţii (agregat) de torcretat.

Procedeul constă în proiectarea amestecului umed de microbeton sau beton cu o

viteza variabilă de la 20 - 30 m/sec, la 90 - 100 m/sec, printr-o duză, amestec care se

aplică sub presiune pe suprafaţa care se lucrează.

Forţa de impact a jetului compactează materialul într-o aşa măsură încât acesta

se menţine singur fără să se deformeze sau să se desprindă de pe suprafaţa suport

chiar dacă aceasta este verticală sau orizontală (exemplu un planşeu, perete).

Torcretarea se utilizează la:

- protejarea armăturilor înfăşurate sub tensiune la tuburi;

- silozuri şi rezervoare precomprimate;

- lucrări de impermeabilizări;

- lucrări de reparaţii sau consolidări de construcţii avariate în cursul

execuţiei sau în exploatare;

- la executarea propriu-zisă a construcţiilor şi elementelor de construcţii cu

caracter special, cu forme deosebite şi pante pronunţate care sunt dificil de

executat cu mijloace obişnuite de punere în operă şi compactare.

De asemenea, torcretarea reprezintă, alături de pompare procedeul tehnologic

cel mai potrivit de punere în operă a betoanelor armate cu fibre disperse.

Cu aceste betoane se căptuşesc tunele, se realizează straturile de uzură ale

pardoselilor şi ale căilor rutiere, se stabilizează formaţiuni stâncoase în taluz natural şi

se execută elemente de construcţii care reclamă beton rezistent la întindere.

Tot prin torcretare se înveleşte într-un strat subţire oţelul, pentru a-i îmbunătăţi

comportarea la foc; de asemenea, se poate torcreta o suprafaţă acoperită de o pânză

de apă curgătoare, în condiţiile folosirii unui aditiv accelerator de priză, cum ar fi soda

cristalizată.

Torcretul se mai poate utiliza la executarea lucrărilor artistice (statui pe schelet

din sârmă), la execuţia unor reliefuri artificiale divers colorate la căptuşirea cu beton

refractar a cuptoarelor, etc.

În general, torcretul se aplică în straturi subţiri, grosimea finală a betonului

torcretat putând ajunge la 100 mm

În prezent există două procedee de aplicare a torcretului:

2

Page 3: Torcretarea betonului

- procedeul amestecării uscate:

- procedeul amestecării umede.

Instalaţiile de torcretare utilizate sunt caracteristice fiecăruia din cele două

procedee enunţate mai sus.

2. Microbetoane si betoane aplicate prin torcretare

Caracteristicile principale ale betoanelor torcretate trebuie să fie:

- impermeabilitatea;

- rezistenţa la îngheţ-dezgheţ;

- rezistenţă sporita la compresiune.

Aceste proprietăţi sunt influenţate atât de factorii de compoziţie cât şi de

tehnologia de execuţie prin torcretare.

Principalii factori de compoziţie sunt:

- calitatea materialelor componente;

- proporţia materialelor componente.

Tehnologia de execuţie cuprinde procesele de preparare, transport, punere în

operă, şi torcretarea după turnare în vederea asigurării condiţiilor de întărire a betonului.

Proprietăţile betonului torcretat, din punct de vedere al factorilor de compoziţie,

nu diferă semnificativ de cele ale betonului pus în operă prin procedee clasice;

procedeul de torcretare este acela care conferă performanţe sporite betonului în cele

mai multe cazuri.

Compoziţia microbetoanelor şi betoanelor torcretate se stabileşte în funcţie de:

- clasa betonului, prescrisă prin proiect;

- destinaţia torcretului (protecţie armături, roci, etc.);

- - tipul cimentului;

- - granulozitatea agregatelor.

Determinarea compoziţiei betoanelor torcretate constă în stabilirea

granulozităţii agregatului şi a dozajului de ciment.

Pentru procedeul de amestecare uscată, cantitatea de apă nu se stabileşte

iniţial, ea adăugându-se în beton la ieşirea amestecului uscat din duză, astfel ca să

rezulte un amestec omogen, aderent şi stabil pe suprafaţa suport. Deci cantitatea de

apă este estimată de muncitorul care execută operaţia de torcretare şi nu este

măsurată precis.

Dozajul de ciment Pa 35 la microbetoanele de clasă Bc 22,5 torcretate variază

între 450 - 550 kg/m3, după cum diametrul maxim al granulei de agregat este 5 mm sau

3 mm. Pentru aceste dozaje şi granulozitate, raportul A/C variază între 0,45 -0,36.

Dozajul de ciment P 40 la microbetoanele de clasă Bc 22,5 variază între 425-

450 kg/m3 după cum diametrul maxim de agregat este 16 mm sau 10 mm sau 7 mm.

Pentru aceste dozaje de ciment şi granulozitate optimă a agregatelor raportul A/C

variază între 0,41 - 0,38.

3

Page 4: Torcretarea betonului

La sfârşitul operaţiei de torcretare, datorită fenomenului de ricoşare a granulelor

mai mari din faza de început a torcretării (primul strat), amestecul este mai gras decât

ceea ce indică iniţial compoziţia lui.

Procentele de material ricoşat în cazul procedeului de amestecare uscată sunt

următoarele:

- planşee şi dale 5 -15%;

- suprafeţe înclinate sau verticale 15 - 30%;

- pe intradosuri între 25 - 50%.

Consecinţa negativă a ricoşării nu este în primul rând pierderea de material, cât

pericolul acumulării nisipului ricoşat în locuri în care va fi încorporat în straturile de

torcret care se realizează ulterior. Aceasta se poate întâmpla atunci când particulele

ricoşate se adună la colţuri, la baza pereţilor, în spatele armăturilor şi conductelor

îngropate sau pe suprafeţele orizontale.

Chiar dacă în timpul procesului tehnologic de torcretare se respectă toate

condiţiile tehnice impuse de instrucţiuni şi reglementări privind amestecarea,

transportul, torcretarea şi tratarea ulterioară a betonului torcretat, se constată

neomogenităţi ale torcretului, atât ca dimensiuni (grosimi diferite pentru acelaşi strat) cât

şi ca structură.

Aceste neomogenităţi datorate în principal instalaţiilor de torcretare pot influenţa

semnificativ performanţele betonului torcretat. De aceea este necesară o analiză critică

asupra performanţelor instalaţiilor de torcretat care se utilizează în prezent.

3. Instalaţii de torcretare

3.1. Caracteristici constructive şi parametrii funcţionali a instalaţiilor de

torcretat aflate în dotarea unităţilor de construcţii din România

În prezent în România se utilizează două tipuri de aparate pentru realizarea

torcretului prin procedeul amestecării uscate:

- aparat cu tambur şi cilindri dozatori;

- aparat cu disc orizontal prevăzut cu alveole.

Schema de principiu a instalaţiei de torcretare prin procedeul amestecării uscate

se prezintă în fig. 1.

Pentru procedeul amestecării umede se utilizează o instalaţie de torcretare

similară pompei pneumatice pentru transportul betonului (pompa tip Lancy).

3.1.1. Aparat cu tambur şi cilindri dozatori

Aparatul (foto 1) este prevăzut cu un tambur (gen butoiaş revolver) vertical,

rotitor, în care sunt practicate 14 orificii sub formă de cilindru, având fiecare un volum

de 800 cm3.

4

Page 5: Torcretarea betonului

Fig. 1 Principiul de alcătuire şi funcţionare al instalaţiei pentru torcretare

(procedeul amestecării uscate)

Foto 1. Aparat de torcretat cu tambur şi cilindri dozatori

Un sistem de conducte asigura umplerea cilindrilor cu amestecul uscat de

agregate şi ciment. Cu ajutorul aerului comprimat se goleşte succesiv fiecare cilindru

spre furtunul de evacuare (refulare) la capătul căruia se află duza în care se realizează

amestecul umed compus din ciment + agregat + apă. Aerul comprimat proiectează cu

presiune amestecul din duză.

Debitul de beton torcretat este de 3 m3/h, la o presiune a aerului comprimat de

(4 - 5) x 105 Pa. Necesarul de aer comprimat este de 10 m3/minut.

5

Page 6: Torcretarea betonului

Dezavantajul principal al acestei instalaţii este acela că, datorită porţiilor

mari de amestec uscat (800 cm3) proiectarea jetului se face cu pulsaţii. Betonul

torcretat nu este omogen ca structură şi nici uniform ca dimensiune (grosime)

datorită presiunii variabile de împroşcare. Suprafaţa stratului torcretat nu rezultă

uniformă şi plană. Etanşarea tamburului rotitor trebuie realizată atât la partea

superioara cât şi la partea inferioara cu plăci metalice perfect plane şi netede şi cu

garnituri din cauciuc.

Datorită frecărilor, garniturile se uzează prematur necesitând o înlocuire la

intervale mici de timpi de asemenea etanşarea nu este perfectă, instalaţia având

pierderi de aer comprimat şi de praf + ciment (rezultat al compoziţiei uscate).

3.1.2. Aparat cu disc orizontal prevăzut cu alveole

Aparatul de torcretat (fig. 2 şi foto 2) este format dintr-un recipient vertical metalic

sudat, montat pe roţi. Interiorul recipientului este împărţit într-o camera superioara

pentru încărcare (1) şi o camera inferioară de lucru (2) din care amestecul uscat este

împins prin furtun spre duză. Camera superioara este prevăzuta cu o pâlnie de

încărcare (3). Orificiile superioare ale camerelor sunt închise de supape (4) sub forma

de clopot, care sunt controlate de pârghii (5).

Fig. 2 Aparat de torcretat cu disc orizontal (con de reglare) şi alveole

6

Page 7: Torcretarea betonului

Aparatul prezintă la partea inferioară un disc orizontal rotitor, cu axul de rotire

normal pe planul discului (7), prevăzut pe perimetru cu alveole. Volumul unei alveole

este de 90 cm3.

Foto 2 Aparat de torcretat cu disc orizontal şi alveole

Aerul comprimat intră prin conducta (8) şi pătrunde în ambele şi pătrunde în ambele

camere prin robinete diferite. În camera inferioară, aerul ajunge printr-o conductă

specială deasupra conului (7). Sub această conductă se află un ştuţ de evacuare (10) la

care se prinde furtunul flexibil de refulare a amestecului. Prin rotirea discului cu alveole,

fiecare alveolă trece prin dreptul ştuţului de evacuare, permiţând refularea amestecului

uscat în furtunul flexibil, care are la capăt duza de amestecare cu apă a cimentului şi

agregatului (foto 3).

Funcţionarea aparatului este continuă, deoarece amestecul uscat poate fi

alimentat în camera superioară, în timp ce se propulsează amestecul din camera

inferioara (camera de lucru).

Aparatul de torcretat nu are un dispozitiv distinct de dozare a componenţilor,

amestecul uscat fiind preluat pe conducta de refulare din masa de agregat aflată în

camera inferioară de lucru, alveolele având numai rolul de a antrena amestecul în

dreptul conductei de refulare.

Debitul de beton torcretat este de 2 - 3 m3/h, la o presiune de (4-5) 105 Pa.

Necesarul de aer comprimat este de 10 m3/minut.

7

Page 8: Torcretarea betonului

Dezavantajul principal al acestui tip de aparat este acela că debitul nu este

constant, acesta depinzând de masa de amestec uscat aglomerată în faţa orificiului

ştuţului de evacuare.

Foto 3. Orificiul de evacuare a amestecului uscat

3.1.3. Instalaţia de torcretare (procedeul amestecării umede)

Această instalaţie este similara instalaţiei pentru transportul pneumatic al

betonului şi se compune din următoarele părţi principale:

- sursa de aer comprimat;

- recipientul de impulsionare;

- conducta de transport;

- proiectorul de amestec umed.

Sursa de aer comprimat produce aerul necesar atât pentru transportul cât şi

pentru proiectarea amestecului umed pe suprafaţa suport. Presiunea de lucru este de

aproximativ 4-105 Pa, iar debitul necesar este de 2 - 3 m3/minut.

Recipientul de impulsionare (fig. 3 şi foto 4) are o formă de pară şi este construit

din tabla de oţel sudată. La partea superioară recipientul este prevăzut cu o pâlnie de

umplere închisă cu ajutorul unui capac tip clopot, manevrat manual cu o manetă de

8

Page 9: Torcretarea betonului

închidere-deschidere.

Fig. 3 Instalaţie pneumatică pentru transportul şi proiectarea amestecului umed

La partea inferioară recipientul este tronconic fiind prevăzut cu flanşe ce fac

legătura la cotul convergent de refulare.

Corpul recipientului este străbătut în partea sa mediană de un ax cu palete, care

se manevrează manual cu o pârghie (i se imprimă o mişcare de rotaţie) atunci când se

constată o segregare a amestecului.

Aerul comprimat se introduce la partea superioară a recipientului pentru

împingerea amestecului prin conductă. Pentru proiectarea amestecului se introduce

aer suplimentar In zona proiectorului (prin conducta (11), (fig. 3).

Lungimea conductei de refulare nu poate depăşi 10 m când instalaţia se

foloseşte pentru torcretare.

9

Page 10: Torcretarea betonului

Foto 4 Pompa tip Lancy

Pentru transportul amestecului, conducta poate atinge 100 m.

Instalaţia funcţionează cu un amestec a cărui compoziţie este foarte bine

controlată. Aceasta este un avantaj.

Principalul dezavantaj, în comparaţie cu procedeul de amestecare uscată, este

acela că pompele pneumatice pentru amestec umed trebuie să lucreze în condiţiile

unui volum mare de beton torcretat. La flecare oprire a instalaţiei aceasta

trebuie curăţată şi spălată perfect; pentru instalaţia cu amestec uscat nu este

necesară o curăţire şi o spălare la fiecare oprire a lucrului. De asemenea, în

literatura de specialitate se menţionează calitatea slabă a torcretului aplicat prin

procedeul amestecării umede.

3.2. Caracteristici constructive şi parametrii funcţionali ai unor instalaţii de torcretare

din străinătate

3.2.1. Instalaţii de torcretare pentru procedeul de amestecare uscată

Aparatele de torcretare cu debit continuu folosite în SUA sunt de două tipuri:

- cu cameră, dublă (tip Allentown), fig. 4;

- cu disc rotativ şi fante de încărcare (tip Reed & Cyclone), fig.5;

10

Page 11: Torcretarea betonului

- cu rotor (tip Allentown-Jetcretor), fig. 6;

Fig. 4 Aparat de torcret cu dublă cameră

Funcţionarea acestor instalaţii este similară aparatelor de torcretare produse în

România (vezi pct.3.1.1. şi 3.1.2.).

Fig. 5 Aparat de torcret cu disc rotativ

11

Page 12: Torcretarea betonului

Fig. 6 Aparat de torcret cu rotor

În Germania sunt folosite aparate de torcretat, în procedeul amestec uscat, de

tipul rotor-maşină şi cameră de presiune-maşină cu cupă rotitoare, o îmbunătăţire a

aparatelor clasice cu două camere.

Rotor-maşina (fig. 7), are un cilindru rotitor vertical, prevăzut cu deschideri

paralele cu axul cilindrului. Cilindrul se încarcă cu amestecul uscat prin intermediul

unei pâlnii. Amestecul este condus apoi prin orificiile cilindrului şi ajunge deasupra

rotorului care îl conduce prin rotire în dreptul ştuţurilor suflătoare. Dezavantajul mare al

acestui tip de aparat este uzura garniturilor din cauciuc care conduce la o pierdere de

presiune în instalaţie.

Fig. 7 Aparat de torcretat tip rotor - maşină

12

Page 13: Torcretarea betonului

Suprafaţa torcretului nu rezultă uniformă datorită pulsaţiilor din timpul funcţionarii

aparatului.

Aparatul de torcretat tip cameră de presiune - maşina cu cupă rotitoare (fig. 8)

conţine o cameră de lucru în care materialul ajunge cu ajutorul cupei rotative şi este

împrăştiat şi apoi distribuit orizontal printr-o pâlnie conică rotitoare (5). De la pâlnia de

alimentare la cupa conului, amestecul coboară, prin mişcarea de rotaţie a conului, în

camera de lucru.

Fig. 8 Aparat de torcretat tip cameră de presiune - maşina cu cupă rotitoare

Aparatul de torcretat tip camera de presiune - maşină cu cupa rotitoare se mai

numeşte torcret automat şi este o combinaţie între aparatul cu doua camere de lucru şi

cel cu rotor. Camera de compresiune este pentru lucru, iar camera de alimentare este

sistem rotor.

Foarte importante, pentru realizarea unui torcret de calitate, în procedeul

amestecării uscate, sunt duzele de. amestecare şi proiectare a torcretului.

3.2.2. Instalaţii de torcretare pentru procedeul de amestecare umedă

Aparatele de torcretare în procedeul de amestecare umeda sunt pompe pneumatice

de beton. În SUA se utilizează aparatul de torcretat cu o singură cameră (Allentown) -

fig. 9 - care funcţionează ca şi pompa tip Lancy.

În Germania unul dintre aparatele de torcretare prin procedeul amestecului

umed (fig. 10) se bazează pe principiul maşinilor clasice cu cazane sub presiune.

13

Page 14: Torcretarea betonului

Fig. 9 Aparate de torcretat (amestec umed) cu o singura cameră

Două cazane alăturate sunt legate de unitatea de torcretare. Amestecul este

prelucrat continuu w camera sub presiune în timp ce cealaltă cameră este încărcată.

Din cazanul vertical, amestecul umed este transportat de un agitator stea spre

deschiderea din podea, iar acolo printr-un transportor melc ajunge la ştuţuri suflante.

Presiunea aerului introduce amestecul în furtunul refulant.

Fig. 10 Aparat de torcretat tip Sperno 208

Dezavantajul acestui sistem este lungimea mica de refulare utilizarea greoaie a

furtunului şi flexibilitatea mică.

14

Page 15: Torcretarea betonului

3.3. Analiza critică a procedeelor de torcretare

În prezent torcretarea prin procedeul de amestecare uscată este folosită în străinătate ca şi la noi în proporţie de aproape 100%, deoarece:

a) Contrar experienţei din America, s-a constatat că nu există diferenţe între

reculul (ricoşarea particulelor grosiere de agregat) atât la procedeul de amestecare

uscată cât şi la procedeul de amestecare umedă. Ricoşarea este influenţată în principal

de:

- îndemnarea muncitorului de la duză;

- grosimea stratului de torcret;

- compoziţia amestecului (tip agregat + ciment + granulozitatea

agregatului).

Toţi aceşti factori sunt independenţi de tipul procedeului.b) Torcretarea prin amestecare uscată asigură o aderenţă sporită la stratul

suport şi o tendinţă de fisurare mai redusă, aspecte esenţiale în cazul lucrărilor de

consolidare şi de protecţie.

c) Torcretarea prin amestecare uscată permite folosirea furtunurilor de

refulare lungi şi cu diametru redus, lucru care asigură o manevrare mai uşoară de către

muncitorul de la duză şi un consum mai redus de aer comprimat, deci un cost mai

scăzut al energiei consumate.

În literatura de specialitate, unii autori consideră că torcretarea prin procedeul

amestecării umede dă rezultate slabe în ceea ce priveşte durabilitatea betonului

torcretat şi calitatea acestuia.

O compoziţie a amestecului uscat apropiată de compoziţia amestecului umed

poate conduce la un torcret uniform şi performant, chiar dacă la testele de rezistenţă şi

durabilitate aceasta nu depăşeşte performanţele amestecului umed.

Martie 2014 Pamfil Eugen

15