torcretarea betonului
DESCRIPTION
tehnoligii de torcretareTRANSCRIPT
TEHNOLOGII SPECIALE
B. Torcretarea betonului
1
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
- 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
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
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
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
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
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
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
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
- 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
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
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
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
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