1

CAIET STUDENTESC 2

Rezistenta la compresiune a cimentului si betonului

(material de informare)

Prezentul material reprezinta o sumara sinteza din diverse surse bibliografice, destinata a fi utilizata in cadrul concursului studentesc PREMIILE PROFESIONALE CARPATCEMENT, editia 2012-2013. R. Gavrilescu

2

1. Introducere 2. Aspecte generale privind rezistentele la compresiune pe ciment respectiv beton 3. Asupra modul de pastrare a probelor de ciment respectiv beton pana la termenul de

incercare 4. Asupra rezistentei la compresiune a cimenturilor, anterior 1978. 5. Rezistenta la compresiune a cimentului. Factori de influenta 6. Rezistenta la compresiune a betonului. Factori de influenta 7. Concluzii 8. Bibliografie

Anexa 1: Rezistentele mecanice ale cimenturilor cu zgura (S) Anexa 2: Rezistentele mecanice ale cimenturilor cu cenusa (V, W) Anexa 3: Recomandari privind alegerea tipurilor de cimenturi funcie de temperatura la punerea n oper a betonului Anexa 4: Durata minima de tratare a betonului

3

1. Introducere

Betonul simplu, armat sau precomprimat, material compozit, este in prezent cel mai utilizat material de constructie din lume. Avand in vedere o medie a productiei ultimilor ani, de ~10 miliarde de m3/an, se poate spune ca fiecarui locuitor la planetei ii corespunde o cantitate de ~1,5 m3 de beton, respectiv de ~500kg de ciment.

O serie de elemente specifice au determinat aceasta dezvoltare fara precedent a betonului in lume: eficienta economica ridicata, rezistenta foarte buna la compresiune, durabilitatea, posibilitatea de a fi asociat cu otelul intr-un material compozit (betonul armat) cu calitati remarcabile, siguranta in exploatare, posibilitatea de a lua forma dorita la locul de punere in opera, posibilitatea de a fi adaptat dorintelor arhitectilor, prepararea in instalatii relativ simple, transport si punere in opera simple, existenta unor rezerve uriase de materii prime, etc.

Betonul nu are doar calitati. Printre deficientele acestui material se poate mentiona faptul ca este un material cu o masa volumica mare, care necesita un volum mare de manopera pentru punerea in opera, cu caracteristici care depind de starea vremii, temperatura si mai ales de seriozitatea/profesionalismul celor care il utilizeaza.

Pe plan mondial, in jurul anilor `50, betonul cu o rezisten la compresiune de 35 MPa era considerat a fi un beton de nalt rezisten. n anii `70, aceast limit a crescut usor pn la 40 MPa iar in zilele noastre se considera ca face parte din categoria betoanelor de inalta rezistenta betonul cu rezistena la compresiune de minim 55 ... 60 MPa. n ultimii 20 de ani betoane de nalt rezisten (90...100 MPa, ocazional si 120 MPa) sunt folosite n domeniul construciilor de cldiri nalte, poduri i structuri n condiii de expunere sever la actiunea mediului inconjurator si solicitari mecanice. Se aduce tot mai des in discutie1 chiar completarea standardului de ciment EN 197-1:2002 cu o noua clasa de rezistenta (62.5) pentru a putea tine pasul cu aceasta tendinta continua de crestere a claselor de rezistenta impuse betonului, in special cu rezistenta pe termen foarte scurt. In prezent si in Romania2, betoane de inalta rezistenta avnd rezistene la compresiune de peste 50 MPa sunt produse si utilizate frecvent atat in betoane monolite cat mai ales prefabricate.

Daca vom compara valorile medii obtinute pe rezistenta betonului la inceputul anilor `70 cu cele care au fost atinse la sfarsitul anilor `90 constatam o crestere de 2 pana la 4 ori!

Aceasta crestere accelerata a capacitatii industiilor cimentului si betonului de livrare a materialelor de constructii la clase de rezistenta din ce in ce mai mari a fost posibila datorita unor inregistrarii unor progrese stiintifice si tehnologice, prezentate foarte sumar in continuare.

1 desi clasa de rezistenta 52,5 nu are limita superioara pentru rezistenta la 2 si 28 de zile

2 ex: pilon central ancorare tiranti la pasaj Basarab, traverse de cale ferata pentru viteze mari

4

Progrese inregistrate in industria cimentului: a) cresterea capacitatii tehnologice de omogenizare si dozare a materiilor prime; b) cresterea eficientei echipamentelor de macinare a fainei, de omogenizare a acesteia; c) conducerea integral automatizata / computerizata a cuptoarelor; d) cresterea eficientei racitoarelor gratar pentru clincher; e) cresterea eficientei morilor si separatoarelor, aparitia aditivilor de macinare specializati; f) cresterea reactivitatii zgurilor (sporirea preocuparii otelariilor privind calitatea zgurii); g) cresterea reactivitatii cenusilor (sporirea eficientei echipamentelor de macinare a carbunilor,

cresterea preocuparii CET3-urilor de a vinde cenusa rezultata); h) cresterea capacitatii laboratoarelor fabricilor de a urmari in mod continuu continuu parametrii

relevanti ai materiilor prime si cimentului pe fluxul de fabricatie; i) dotarile de exceptie ale laboratoarelor fabricilor de ciment (inclusiv din Romania) care permit

decizii just-in-time de natura a corecta eventuale abateri;

Progrese inregistrate in industria betonului: a) trecerea la statii performante dpdv tehnologic, intergral computerizate; b) trecerea de la aditivi mai putin performanti catre aditivi din ce in ce mai performanti; c) aparitia unor progrese in domeniul transportului si punerii in opera a betonului

In prezent industriile nationale ale cimentului si betonului raspund cu succes nivelelor de exigenta si performanta impuse de dezvoltarea societatii umane si de protectie a mediului inconjurator specifice perioadei pe care o traversam.

2. Aspecte generale privind rezistentele la compresiune pe ciment respectiv beton

Prin amestecarea cimentului4 cu agregate, aditivi i ap trebuie s se obtina beton sau mortar care s-i menin lucrabilitatea pentru o perioad de timp suficient pentru transport, punere in opera, compactare si finisare. ntrirea cimentului se datoreaz hidratrii silicailor de calciu care impreuna aluminaii participa la procesul de ntrire. Dup anumite intervale de timp predefinite, cimentul (incorporat in mortar standard), betonul sau mortarul obisnuit trebuie s ating anumite niveluri de rezisten specificate, s prezinte stabilitate de volum si durabilitate pe termen lung in (diferite) clase de expunere la actiunea mediului inconjurator (sub actiunea factorilor de mediu).

Cimenturile cu diferite compoziii i parametri (rezistena la compresiune fiind doar unul din ei) transmit betonului sau mortarului n care sunt ncorporate proprieti i performane diferite.

3 termocentrala

4 produs conform SR EN 197-1:2002 cu amendamentele sale, dozat corespunztor

5

Apariia pe piaa nationala a noi tipuri de cimenturi, fabricate si utilizate n conformitate cu standarde si reglementari europene armonizate, necesita o perioad de adaptare i informare, de nelegere a rolului i importanei prezenei adaosurilor n ciment n corelaie cu rezistena acestuia la compresiune. De cele mai multe ori utilizatorul unui ciment este extrem de interesat doar de rezistena la compresiune a acestuia vzut ca fiind o garanie c betonul produs va fi un beton rezistent, n dauna altor performane sau caracteristici care, in anumite cazuri, ar trebui sa primeze. Acesta este un mod cel puin neeconomic, atat din punctul de vedere al cimentului cat si a betonului, de a aborda lucrurile. Nivelul rezistentei la compresiune nu poate fi singurul criteriu de judecare a performantelor unui ciment, beton sau mortar. Sunt situatii si aplicatii particulare in care respectivele materiale trebuie sa prezinte limitari ale nivelului caldurii de hidratare, ale expansiunii maxime in medii chimic agresive (ex. sulfatice) sau ale contractiilor dupa perioade predefinite de timp.

Rezistenta la compresiune a cimentului respectiv a betonului depinde de o multitudine de factori, cei mai multi dintre acestia foarte bine controlati sub aspect teoretic si practic cu toate ca asupra mecanismului de hidratare i ntrire a cimentului nu exist inca o prere unanim acceptat, sistemul5 fiind deosebit de complex, n principal datorit:

a) compoziiei mineralogice i a proceselor de interaciune cu apa, particulare fiecrei categorii de compui enumerati;

b) influenei reciproce manifestate ntre procesele de hidratare ale diferiilor compui; c) influenei unor factori suplimentari ca de exemplu: temperatura, presiunea, bazicitatea

sistemului, umiditatea etc.

Luarea n considerare doar a exigentelor ce reies din calculul structural n proiectarea elementelor si structurilor din beton armat este o conceptie de mult depasita, inca din anii `50. Estimarea modului de comportare a betonului pe durata de exploatare, a nivelului cheltuielilor de intretinere si reparatii precum si necesitatea realizarii unor constructii durabile6 cu costuri minime reprezinta provocari cat se poate de actuale avnd n vedere complexitatea aspectelor tehnice, economice, ecologice etc. puse in fata celor care decid.

Din punctul de vedere al durabilitatii, betonul este caracterizat prin clasa sa de rezistenta, celelalte caracteristici compozitionale (A/C, dozaj ciment, prezenta unui anumit tip de aditiv etc.) fiind legate n mare masura de aceasta in corelatie cu modul de expunere la actiunea mediului inconjurator. Alegerea clasei de beton se face avnd n vedere atat asigurarea exigentelor ce reies din calculul structural cat si din punctul de vedere al asigurarii durabilitatii in fata actiunii factorilor de mediu, pentru o perioada de serviciu prevazuta a fi de 50 de ani [EN 206-1], fara cheltuieli mari7 de intretinere.

5 ciment (clincher/adaosuri/ghips/aditivi de macinare) + ap

6 inclusiv in fata fenomenelor extreme, datorate incalzirii globale, aceasta reprezentand o adaptare a societatii

umane 7 sau cu cheltuieli rezonabile

6

Este posibil ca, din considerente de durabilitate, clasa betonului sa creasca peste necesitatile rezultate din calculul structural! Verificati intotdeauna acest aspect in proiectare!

Solicitarile continue venite din partea proiectantilor/arhitectilor de a se creste clasa de rezistenta a betonului se transforma in exigente suplimentare (prin intermediul statiilor/producatorilor de betoane) asupra producatorilor de ciment pentru a creste clasa de rezistenta a cimenturilor.

Capacitatea cimenturilor de a se ntri in combinatie cu apa i de a dezvolta structuri/elemente caracterizate prin rezistene mecanice reprezint proprietatea cea mai important a acestora.

Alte proprietati esentiale sunt, pentru anumite tipuri de cimenturi, urmatoarele: a) continutul de C3A (aluminatul tricalcic), pentru cimenturi de drumuri si rezistente la sulfati; b) continutul de C3S (silicat tricalcic), pentru cimenturi de drumuri c) caldura de hidratare redusa, pentru cimenturi destinate constructiilor masive;

Prin urmare, functie de tipul de element, locul si tehnologia de punere in opera etc. alegerea unui anumit tip de ciment nu depinde doar de clasa de rezistenta la compresiune a betonului ci si de alte proprietati esentiale pe care acesta trebuie sa le prezinte.

3. Asupra modul de pastrare a probelor de ciment respectiv beton pana la termenul de incercare

Este normal ca stabilirea modului de evolutie al rezistentei la compresiune pe ciment functie de diversi factori de influenta (temperatura, umiditate etc.), sa fie mult mai sensibila decat pe beton intrucat aceasta contine mult mai putine surse de influenta necontrolabile8. Acest aspect nu trebuie sa excluda testele pe beton care este de fapt produsul final pus in opera insa dpdv stiintific, pentru acuratetea rezultatelor, uneori se prefera testarea pe ciment.

3.1. Pastrarea probelor de ciment

Determinarea rezistentei la compresiune pe ciment se face in conformitate cu un standard de metoda, fara aditivi si folosind un agregat standardizat, certificat. Pastrarea epruvetelor de ciment in conformitate cu prevederile SR EN 196-1 in apa pana la termenul maxim de incercare de 28 de zile este o masura de natura a indeparta o serie de factori de influenta asupra valorii si evolutiei rezistentei la compresiune. Acest aspect face ca experimentul sa poata fi reprodus cu usurinta in caz de litigiu.

8 spre exemplu neomogenitatea parametrilor agregatelor sau tipul de aditiv fac de cele mai multe ori

experimentele pe beton sa devina nerepetabile in caz de litigiu

7

Standardul de metoda nu prevede nimic privind modul de pastrare al epruvetelor pentru determinari ale rezistentelor la compresiune si dupa 28 de zile insa este util ca probele sa ramana pastrate in apa pana la termenul de incercare, oricare ar fi acesta. Aceeasi exigenta impusa pastrarii probelor de beton in apa pana la termenul de incercare are ca avantaj, la fel ca si la ciment, posibilitatea reproducerii testului dat fiind faptul ca starea uscata inseamna de fapt o anumita stare de saturare care poate varia in limite foarte largi, in special in cazul folosirii cimenturilor cu continut ridicat de adaos.

3.2. Pastrarea probelor de beton. Coeficienti de transformare

Intrarea in vigoare a SR EN 12390-2/2002 aduce o serie de elemente de noutate asupra modului in care se pregatesc si se pastreaza probele de beton prevazand pastrarea betonului in tipar intre 16 ore si 3 zile, respectiv ca probele se introduc in apa la o temperatura de 20 20C imediat dupa decofrare. Aceasta reprezinta o schimbare majora fata de prevederile standardului national STAS 1275 / 88 care prevedea o mentinere de 7 zile in apa si restul pana la incercare in aer cu umiditate (65 5)% si temperatura (20 3)0C controlate.

Nu exista in reglementari relatii de transformare intre rezistentele obtinute pentru aceleasi compozitii de beton mentinute in conformitate cu standardul national si european insa literatura de specialitate propuneri privind transformarea rezistentelor functie de mediul de pastrare astfel:

fc,cub = 0,92 fc, cub, uscat pentru clase de beton pana la C 55/67, respectiv fc cub = 0,95 fc, cub, uscat pentru clase peste C 55/67.

in care: fc,cub = rezistenta la compresiune la 28 de zile, pastrare in apa pana la termenul de incercare fc,cub, uscat = rezistenta la compresiune la 28 de zile, pastrare in apa 7 zile restul uscat

Asadar, pentru aceiasi compozitie de beton, rezistentele la compresiune obtinute prin pastrarea in mediu umed pana la termenul de incercare de 28 de zile sunt mai reduse cu ~8% pentru clase de beton pana la C 55/67 si cu ~5% pentru clase de beton superioare. Aceste aspect functioneaza intr-o anumita masura ca o marja de siguranta intrucat, de fapt, rezistenta betonului care se determina in laborator pe probe pastrate in apa este mai mica decat rezistenta betonului pastrata in aer (situatie similara celei intalnite pe santier9).

9 beton tratat cateva zile impotriva pierderii apei de consistenta

8

4. Rezistenta la compresiune a cimentului. Factori de influenta

In conformitate cu prevederile SR EN 197-1, cimenturile se pot produce in sase clase de rezistenta la compresiune prezentate in cele ce urmeaza.

Tabelul 2. - Clase de rezisten pentru ciment uzual, conform EN 197-1:2000

Clasa de rezisten

Rezistena la compresiune [MPa], dup: 2 zile 7 zile 28 zile

32,5

Fara conditie Minim. 16 32,5...52,5 32,5 R

Minim. 10

Fara conditie

42,5 42,5...62,5 42,5 R Minim. 20 52,5

Minim. 52,5 52,5 R

Minim. 30

Modul de evolutie in timp a rezistentelor la compresiune ale cimentului precum si nivelul acestora la anumite termene de incercare depind, cel putin, de urmatorii factori de influenta:

a) compozitia mineralogica a clincherului Portland b) finetea de macinare a cimentului c) distributia granulometrica a cimentului d) dozajul, tipul si reactivitatea adaosului/adaosurilor e) nivelul alcaliilor f) natura i proporia de sulfat de calciu (ghips) prezent n ciment; g) prezena n ciment a unor aditivi (de macinare, de exemplu).

O serie de alte elemente (temperatura, umiditatea mediului ambiant etc.) nu sunt aduse in discutie intrucat determinarea de rezistenta a cimentului se face in mediu controlat (conform SR EN 196-1). Pentru a se pune in evidenta indirect modul de comportare al betoanelor (produsele finale puse in opera) se pot analiza pe prismele de mortar de ciment situatii frecvent intalnite in practica cu mentiunea ca rezultatele respective sunt informative, utilizatorul fiind obligat sa isi faca propriile determinari pe betoane.

9

4.1. Compozitia mineralogica a clincherului Portland

Compoziia mineralogica, respectiv proporia n clincher a celor patru compui mineralogici (C3S, C2S, C3A, C4AF), constituie alaturi de finetea de macinare, un factor decisiv de influenta a vitezei de hidratare, respectiv a modului de evolutie al rezistentelor la compresiune. Nivelul rezistentelor, respectiv modul de evolutie al acestora, sunt influentate de asemenea de dozajul de adaos(uri), tipul si reactivitatea acestuia/acestora.

In cazul cimenturilor cu adaosuri (CEM II, CEM III, CEM IV si CEM V) - in care clincherul Portland se afla intr-o proportie de sub 95% - caracteristicile acestora efect al componentilor mineralogici pot fi mai estompate de prezenta adaosului.

Fig. 2. Modul de evolutie in timp al rezistentelor la compresiune pentru componentii mineralogici ai clincherului

Teoretic proportiile in care se gasesc componentii mineralogici pot varia, intr-o anumita masura, de la o fabrica (sursa) la alta si (posibil) chiar de la un ciment la altul in masura in care difera retetele de dozare a materiilor prime pentru obtinerea clincherului. Insa, in general, din considerente tehnologice, este dificil de gestionat mai mult de doua tipuri de clinchere intr-o singura fabrica producatorul avand de ales sa produca, alaturi de cimenturi uzuale (fabricate cu clinchere obisnuite) si un clincher special pentru un ciment destinat unor aplicatii specializate (betoane rutiere, betoane masive, betoane exploatate in medii agresive). Conditionarile tehnologice legate de manipularea/introducerea pe fluxul de macinare a unor mase mari de materii prime cu caracteristici diferite (clinchere, adaosuri) sau de stocare si livrare separata (eventual insacuire separata, eventual) conduc asadar la limitari ale portofoliului de produse.

Componentii mineralogici ai clincherului participa si se comporta in mod diferit la obtinerea rezistentelor mecanice ale cimentului, ordinea descrescatoare fiind C3S C2S C3A C4AF.

Rezistenta la compresiune

Timp [zile]

Legenda: C3S (silicatul tricalcic, alit) C2S (silicatul dicalcic) C3A (aluminatul tricalcic, celit I) C4AF (feroaluminatul tetracalcic, celit II)

10

4.1.1. C3S (silicatul tricalcic, alit) Silicatul tricalcic (C3S, alit) este un compus mineralogic foarte reactiv fata de apa care

asigura o crestere rapida a rezistentei la compresiune in primele aproximativ 7 zile de la hidratare cand aceasta poate atinge chiar in jur de 70% din cea la 28 de zile. O regula aproximativa, convenabila, spune ca acest component contribuie la dezvoltarea rezistentelor timp de patru saptamani (28 de zile). Reprezinta componentul mineralogic valoros al clincherului care dezvolt rezistene mecanice mari dup perioade scurte de ntrire, nregistreaz o cretere continu a acestora ntro perioad de cel puin un an, se hidrateaza timpuriu si dezvolta o caldura de hidratare relativ ridicata.

4.1.2. C2S (silicatul dicalcic) Silicatul dicalcic(C2S) este un compus mineralogic ce ofera o crestere lenta a rezistentei la

compresiune insa aceasta are o tendinta permanenta. Contributia C2S la evolutia rezistentelor se face in perioade mai mari de patru saptamani.

Cei doi silicati de calciu (C3S si C2S) sunt raspunzatori, in principal, pentru rezistenta cimentului hidratat (cumulat, ambii silicati dezvolta rezistente mai mari decat C3A si C4AF la un loc). Dupa o perioada de un an contributia acestora la rezistenta finala este comparabila desi fiecare are o evolutie diferita, prezentata anterior.

4.1.3. C3A (aluminatul tricalcic, celit I) Aluminatul tricalcic (C3A) este un compus mineralogic foarte reactiv fata de apa, prezinta

priza rapida si o rezistenta la compresiune redusa. Favorizeaza cresterea rezistentelor in perioada initiala insa pe ansamblu, practic, nu influenteaza major rezistenta la compresiune a cimentului, aportul sau fiind in general redus. Fenomenele de microfisurare din contractie sunt mai importante la matricile cimenturilor cu C3A ridicat datorit caracterului puternic exoterm al reaciei cu apa. Pentru cimenturile cu priza rapida (si viteza mare de intarire) se recomanda pana la 10% C3A.

Dupa perioade indelungate C3A determina reduceri ale rezistentei la compresiune, sesizabile la cimenturile cu continut mare de C3A sau [C3A + C4AF ]. Rolul C3A ramane inca usor controversat insa pe ansamblu nu prezinta mare importanta pentru rezistenta la compresiune a cimentului.

Limitarea la anumite valori maxim admisibile ale C3A in clinchere se face pe considerentul cresterii rezistentei la atac sulfatic, scaderii caldurii de hidratare si/sau a prevenirii fisurarii accelerate din contractie (pentru cimentul de drumuri, de exemplu).

4.1.4. C4AF (feroaluminatul tetracalcic, celit II) Feroaluminatul tetracalcic (C4AF) este un compus mineralogic fara o contributie insemnata

(sau chiar nefavorabila dupa unii autori) la dezvoltarea rezistentelor mecanice si fara caldura de hidatare ridicata. C4AF dezvolt n primele 10 zile rezistene mecanice bune, chiar superioare fa

11

de C3S, dar creterile ulterioare sunt puin importante sau se nregistreaz chiar scderi mici de rezisten. Scaderile de rezistenta ale C4AF nu sunt de asteptat totusi sa fie sesizate pe ciment/beton datorita estomparii acestora efect al cresterilor rezistentei altor compusi mineralogici majoritari (C3S si C2S). Aceste scaderi ale rezistentei la compresiune se datoreaza aparitiei unui produs coloidal care se depune pe granulele de ciment intarziind hidratarea altor compusi.

4.1.5. Efectele prezentei componentilor mineralogici ai clincherului

Efectele componentilor mineralogici principali ai clincherului asupra caracteristicilor cimentului sunt prezentate sintetizat in tabelul urmator.

Tabelul 3. Sinteza efectului componentilor mineralogici ai cimentului asupra unor caracteristici ale cimentului.

Caracteristica cimentului Component mineralogic principal

C3S C2S C3A C4AF Rezistenta mecanica Foarte mare Initial mica Mica Medie

Contractia Mica Medie Mare Medie Rezistenta la inghet-dezghet Foarte buna Buna Foarte slaba Slaba

Rezistenta la uzura Buna Scazuta Medie Medie Modul de elasticitate Foarte mare Mediu Mediu Mare Viteza de hidratare Moderata Foarte lenta Foarte rapida Rapida

Caldura de hidratare Mare Mica Foarte mare Medie

4.2. Finetea de macinare a cimentului

Fineea de mcinare a cimentului, influeneaz intr-o maniera decisiva, nivelul si evoluia rezistenelor mecanice, reprezentand un parametru ce poate fi influentat relativ usor de producator, cresterea sa aducand costuri suplimentare si reduceri de productivitate.

0

10

20

30

40

50

60

70

Rez

ist l

a co

mpr

esiu

ne

[MPa

]

CEM I 32.5R 22,8 47,7

CEM I 42.5R 27,9 52,8

CEM I 52.5R 36,9 59,3

Rc 2zile Rc 28 zile

Fig. 3. Exemplu de evolutie pana la 28 de zile ale unor cimenturi Portland unitare de clase de rezistenta diferite. Diferenta intre acestea este doar de finete de macinare, in cazul CEM I 32.5R este vorba despre supracalitate.

12

Corelatia dintre finetea de macinare si nivelul rezistentelor la compresiune este clara. Cresterea finetii de macinare a cimentului conduce la cresterea rezistentei la compresiune la toate termenele intrucat creste cantitatea de produsi de reactie formati la hidratare.

4.3. Distributia granulometrica a cimentului

Pentru aceeai finete de macinare (suprafa specific), rezistena mecanic (clasa de rezistenta10) a cimenturilor este influenat ntr-o msur important de distribuia lor granulometrica.

Pentru o anumita finete de macinare, experimental (pe un numar mare de probe), s-au constatat creteri ale rezistenei la compresiune pe masura ce distribuia granulometrica se restrange. Cimenturile avnd o suprafa specific mai mic (finete mai scazuta de macinare), dar o distribuie granulometric mai restrns, pot dezvolta rezistene mecanice comparabile sau chiar superioare fa de cimenturile cu suprafa specific mai mare (finete mai ridicata), dar avnd o distribuie granulometric mai larg.

Explicaia const n cresterea vitezei proceselor de hidratare prin eliminarea granulelor foarte fine care, dei determin dezvoltarea rapid a unor rezistene mecanice iniiale, nu mai contribuie la o creterea ulterioar. Pe de alta parte participarea granulelor grosiere de ciment la dezvoltarea rezistenei dup 28 de zile nu este nesemnificativ.

Controlul asupra curbei granulometrice a cimentului poate fi parte a unui ansamblu de masuri de optimizare a rezistentelor la compresiune ale cimenturilor urmarindu-se obtinerea de maxima eficienta.

10 ca o curiozitate, o suprafata specifica de 2.500cm2/g in mod obisnuit intalnita pentru un ciment uzual, de

clasa 32.5, inseamna de fapt ca suprafata cumulata a granulelor de ciment dintr-un gram reprezinta suprafata unei batiste cu latura de 50cm.

13

4.4. Dozajul, tipul si reactivitatea adaosului/adaosurilor

Standardul de produs EN 197-1:2000 identific patru tipuri de cimenturi Portland cu adaos, funcie tipul i proporia acestuia astfel: tip CEM II, CEM III, CEM IV i CEM V.

Tabelul 4. Cele patru tipuri de cimenturi cu adaos, conform EN 197-1. Tip

ciment Denumire Simbol Componeni principali

(% gravimetric)

Componenti auxiliari minori 0-5%

Clincher Adaos de fabricatie CEM II Ciment

a

portland cu # CEM II/A-# 80-94 6-20 CEM II/B-# 65-79 21-35

CEM III Ciment de furnal CEM III/A 35-64 36-65 CEM III/B 20-34 66-80 CEM III/C 8-19 81-95

CEM IV Ciment puzzolanicb CEM IV/A 65-89 11-35 CEM IV/B 45-64 36-55 CEM V Ciment

compozitc CEM V/A 40-64 18-30 CEM V/B 20-38 18-31

a) # Zgur granulat de furnal (S), Puzzolana - natural (P), industrial (Q), cenu zburtoare- silicoas (V), calcic (W), ist ars (T), Calcar (L, LL funcie de impuriti), Compozit (M) b) combinatie de microsilice (max. 10%), puzzolana i cenus de termocentral c) combinatie de zgur i puzzolan sau cenu zburtoare

Fig. 4. Clincherul si ghipsul materiile prime de baza din care se produce cimentul

Fig. 5. Aspectul catorva adaosuri de fabricatie folosite in Romania. De la stg. la dr.: zgura (S), cenusa silico-aluminoasa(V), puzzolana (P, Slanic) si calcarul (L, LL).

14

Fig. 6. Silicea ultrafina (D, in stanga) si sistul calcinat (T, in mijloc) si cenusa calcica (W, in dreapta zgura asociata). Pentru aceste adaosuri nu exista experienta in fabricile noastre din Romania.

Rezistena mecanic a cimenturilor cu adaosuri depinde de caracteristicile adaosurilor (capacitatea specifica de reactie si de formare a unor compusi stabili) precum si de cantitatea de clincher Portland substituit. Pentru aceeasi finete de macinare este normal ca rezistenta la compresiune pe termen scurt a cimentului sa scada11 pe masura ce sunt introduse, pe post de adaosuri, materiale cimentoide (zgura, cenusa etc.) sau considerate, pana nu de mult, inerte (calcar). Pentru aceeasi clasa de rezistenta este posibil ca pe termen lung rezistenta la compresiune a unui ciment cu continut ridicat de adaos sa fie superioara unui ciment cu mai putin adaos, efect al reactiei puzzolanice specifice.

0

10

20

30

40

50

Rezis

ten

ta la

co

mpr

esiu

ne

[MPa

]

CEM II/A-S 32.5R 17,1 30,2 40,1 40,3 41 41,5CEM II/B-S 32.5R 16,8 28,7 37,9 38,7 41,5 43CEM II/B-M(S-V) 32.5R 16 29,4 40,1 40,6 43 44,5

Rc 2zile Rc 7zile Rc 28 zile Rc 56 zile Rc 90 zile Rc 180 zile

Fig. 7. Evolutia rezistentelor la compresiune (Rc) pentru cimenturi Portland unitare, cu zgura (S) si cu amestec zgura+cenusa(S-V), pentru aceeasi (aproximativ) finete de macinare.

In ceea ce priveste tipul adaosului, pentru aceeasi finete de macinare si cantitate de clincher substituita, un ciment cu adaos de zgura va avea o mai buna rezistenta pe termen scurt decat un ciment cu cenusa sau puzzolana dat fiind specificul reactiei puzzolanice.

11 prin comparatie cu CEM I

15

Fig.8. Principiul reactiei de hidratare a clincherului si a celei puzzolanice specifice zgurii si cenusii. Reactia puzzolanica a cenusilor este mai lenta decat cea hidraulica a clincherului respectiv a zgurii. CH hidroxid de calciu, CSH hidrosilicati de calciu

4.5. Influenta prezentei alcaliilor

Efectele prezentei compusilor minori, asa cum sunt alcaliile (Na2O si K2O), asupra rezistentelor la compresiune sunt complexe si nu pe deplin elucidate. In lipsa alcaliilor sau a unui nivel foarte redus al acestora rezistenta cimentului pe termen scurt (1-3 zile) poate fi foarte redusa.

Pentru aceeasi compozitie mineralogica, cu cat continutul de alcalii este mai mare cu atat viteza de crestere a rezistentei mecanice este mai mare in primele zile (pana la 2 saptamani).

4.6. Alti factori de influenta asupra rezistentelor cimentului

Pe langa factorii de influenta aratati anterior, se mai pot mentiona:

a) Natura i proporia de sulfat de calciu prezent n ciment. Un ciment cu o proportie redusa (sau lipsa) de sulfat de calciu (ghips) are o priza instantanee, viteza de crestere a rezistentelor mecanice fiind astfel foarte ridicata. Un astfel de ciment are o aplicabilitate tehnica limitata (de exemplu este folosit pentru torcretare spritz-beton).

b) Prezena n ciment a unor aditivi (de macinare).Pentru eficientizarea anumitor aspecte legate de fabricatie sau unor proprietati, la macinarea cimentului se pot folosi aditivi (produse chimice dedicate), acestia reprezentand o alta categorie de produse decat aditivii folositi in betoane.

Aditivarea in corpore a cimentului se face sau s-ar putea face pentru (eventual) lianti hidraulici rutieri si (intotdeauna) cimenturi pentru zidarie si tencuiala, in acest ultim caz aditivul este un inlocuitor de var necesar asigurarii lucrabilitatii amestecului final. Ambele categorii de cimenturi contin, in cele mai multe retete cunoscute, calcar pe post de adaos de fabricatie.

16

In situatia in care aditivii pentru betoane / mortare, fabricati n conformitate cu seria EN 934 sunt utilizai n ciment, notarea standard acestora trebuie s fie declarat pe saci sau pe documentele de livrare ale cimentului, in general evitandu-se aditivarea cimentului asa incat sa se obtina pe betoane anumite proprietati. In extremis, aditivarea cimentului la producator este posibila selectiv, pentru cimenturi date unor obiective importante (ex: baraje, drumuri) insa in general nu se practica.

5. Rezistenta la compresiune a betonului. Factori de influenta

Determinarea rezistentei la compresiune a betonului este una din principalele modalitati de apreciere a calitatii acestuia sub aspectul durabilitatii (in corelatie cu raportul A/C), cunoasterea acesteia oferind anumite informatii asupra comportarii si la alte solicitari (de exemplu la incovoiere, in cazul betoanelor rutiere). Rezistenta la compresiune a betonului este influentata de calitatea componentilor sai, de proportia in care se gasesc acestia (dozaj), de calitatea adeziunii dintre matrice si agregate, de modul si conditiile de punere in opera, de factorii fizico-chimici care intervin pe timpul exploatarii precum si de varsta sa.

Factorii de influenta ai rezistentei betonului sunt practic aceiasi cu cei care influenteaza si rezistenta cimentului. Deseori, pentru a se justifica o serie de masuri ce trebuie luate la punerea in opera a betonului se face referire la diferite influente (ex: temperatura, umiditate etc.) asupra cimentului intelegandu-se totusi ca exista o legatura directa intre modul de comportare al betonului si cimentului in aceste conditii (speciale).

Modul de evolutie in timp a rezistentelor la compresiune ale betonului precum si nivelul acestora la anumite termene de incercare depind, cel putin, de urmatorii factori de influenta:

a) dozaj de ciment; b) raportul A/C; c) Temperatura mediului ambiant, in care se face intarirea; d) Caracteristicile agregatelor.

5.1. Dozajul de ciment

Pentru acelasi termen de incercare, rezistenta betonului creste pana la un anumit dozaj de ciment (450...500Kg/m3) dupa care evolutia acesteia se aplatizeaza, evident. Privit pe termen lung acest dozaj maxim (pentru aceeasi clasa de rezistenta a cimentului) pentru care se produce aplatizarea cresterii rezistentelor la compresiune este usor mai ridicat la cimenturile cu adaosuri decat la cele unitare CEM I, efect al reactiei puzzolanice specifice.

Asigurarea dozajului minim de ciment (din conditii de durabilitate cf CP 012-1:2007 si pentru realizarea clasei de beton) alaturi de limitarea superioara a raportului A/C reprezinta doua masuri importante de influentare a rezistentei la compresiune si a durabilitatii betonului.

17

5.2. Raportul A/C Pe masura cresterii raportului A/C rezistenta la compresiune a betonului scade. Din

experimentul prezentat mai jos reiese preocuparea continua pe care ar trebui s-o aiba producatorul de betoane asupra nivelului raportului A/C, pentru o tasare data.

Fig. 9. Rezistenta la compresiune pe beton, la 7 (sus) si 28 de zile (jos), pentru diferite tipuri de cimenturi utilizate (CEM I si cu zgura). Dozaj ciment constant 350Kg/m3. In figuri W/C are aceeasi semnificatie cu A/C.

18

5.3. Temperatura mediului ambiant, in care se face intarirea

Conditiile optime de intarire ale betonului sunt intre 15 si 25C, viteza de crestere a rezistentelor mecanice scazand odata cu scaderea temperaturii. Pentru a evalua calitativ efectele temperaturii asupra rezistentei la compresiune pe beton in continuare sunt prezentate experimente efectuate asupra unor cimenturi.

Fig. 10. Evolutia rezistentelor la compresiune la 1 zi pentru cimenturi Portland unitare la trei temperaturi (+8C, +20C si +38C) ale mediului inconjurator (l aborator)

Fig. 11. Evolutia rezistentelor la compresiune la 1 zi pentru cimenturi cu zgura la trei temperaturi (+8C, +20C si +38C) ale mediului inconjurator (laborator).

Rezistenta la compresiune [MPa], la o zi

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

CEM I 32.5R

CEM I 42.5R

CEM I 52.5R

+38C 31,7 34,3 42,7+20C 12,7 15,1 34,1+ 8C 3,8 4 14,6

CEM I 32.5R CEM I 42.5R CEM I 52.5R

Rezistenta la compresiune [MPa], la o zi

0 5 10 15 20 25

CEM III/A 42,5N

CEM III/A 32.5N

CEM III/B 32.5N

+38C 21,1 16,8 9,9+20C 7,7 4,2 2,1+ 8C 2 1,8 0,9

CEM III/A 42,5N CEM III/A 32.5N CEM III/B 32.5N

19

Fig. 12. Evolutia rezistentelor la compresiune la 1 zi pentru cimenturi Portland unitare si cimenturi cu zgura la trei temperaturi (+8C, +20C si +38C) ale mediulu i inconjurator. Graficul preia cumulat datele din graficele anterioare.

Se observa ca efectul scaderii temperaturii asupra rezistentei la compresiune este mai pronuntat in cazul cimenturilor cu adaos (de zgura in acest caz) decat asupra cimenturilor fara adaos. Acelasi lucru se manifesta si asupra CPC/C in special a celor CEM II/B.

5.4. Caracteristicile agregatelor

Agregatele au o pondere de 75 ... 80% in masa betonului, constituind matricea de rezistenta a acestuia. Agregatele minerale se considera ca sunt inerte in raport cu liantul insa, in realitate, la interfata agregat piatra de ciment apar forte de legatura care pot fi rezultatul unei interactiuni chimice actionand in sens benefic, pozitiv asupra matricei de rezistenta a betonului prin realizarea de punti de legatura. Exceptie fac reactiile generic numite alcalii-agregat care au consecinte negative asupra durabilitatii betonului. Pentru a putea fi utilizate in betoane agregatele trebuie sa indeplineasca anumite conditii cuprinse in SR EN 12620, verificate la anumite intervale de timp.

Evolutia rezistentelor cimenturilor la diferite temperaturi, la o zi

0 10 20 30 40 50

+ 8C

+20C

+38C

Rezistenta la compresiune [MPa]

CEM I 52.5R 14,6 34,1 42,7

CEM I 42.5R 4 15,1 34,3

CEM I 32.5R 3,8 12,7 31,7

CEM III/A 42,5N 2 7,7 21,1

CEM III/A 32.5N 1,8 4,2 16,8

CEM III/B 32.5N 0,9 2,1 9,9

+ 8C +20C +38C

20

5.5. Umiditatea mediului ambiant, in care se face intarirea

Mentinerea unei umiditati cat mai ridicate pe timpul perioadei de intarire asigura conditiile de desfasurare ale reactiilor de hidratare-hidroliza, specifice cimentului si pe de alta parte reduce riscul aparitiei fisurilor de contractie plastica, in perioada intiala, cand matricea de piatra de ciment nu are o rezistenta suficienta pentru preluarea eforturilor de intindere.

O durata indelungata de mentinere a umiditatii (tratarii) betonului are efecte benefice asupra durabilitatii in cazul utilizarii cimenturilor cu adaosuri, in special in cazul utilizarii calcarului. Durata de tratare trebuie sa fie cu atat mai mare cu cat cantitatea de adaos, substituient al clincherului, este mai mare iar agresivitatea mediului inconjurator mai ridicata.

6. Concluzii

Rezistentele cimenturilor si betonului (nivelul acestora la anumite termene, mod de evolutie, alte elemente specifice etc.) depind de o multitudine de factori, cei mai multi dintre acestia bine controlati sub aspect teoretic si practic.

Nivelul rezistentelor la compresiune pe termen scurt, pentru cimenturi cu adaosuri, este mai redus decat pentru cimentul CEM I la aceeasi finete de macinare. Evolutia pe termen lung a rezistentelor la compresiune este favorabila cimenturilor cu adaosuri sub aspectul rezistentei la compresiune (prin comparatie cu CEM I). Introducerea acestor cimenturi in piata trebuie facuta insa pe baza unor studii bine fundamentate asupra durabilitatii, ancorate in realitatile specifice nationale (asigurare disciplina tehnologica in statii si pe santiere) dublate de o activitate intensa de educare a pietii.

7. Bibliografie:

1. Dan Paul GEORGESCU - Indrumtor de proiectare a durabilitii betonului n conformitate cu anexa naional de aplicare a SR EN 206-clase de durabilitate

2. SR 13510:2006 Beton - Partea 1: Specificaie, performan, producie i conformitate. Anexa naional de aplicare a SR EN 206-1

3. SR EN 197-1: 2002 Ciment Partea 1: Compoziie, specificaii i criterii de conformitate ale cimenturilor uzuale

4. SR EN 12620:2003 Agregate pentru beton 5. CP 012/1:2007 - Cod de practic pentru executarea lucrrilor din beton, beton armat i

beton precomprimat. Partea 1: producerea betonului 6. Studii asupra durabilitatii cimenturilor cu adaos, INCERC Bucuresti 7. Nastasia SACA Implicatii ale CaCO3 in intarirea si proprietatile materialelor compozite pe

baza de liant mineral. Teza de doctorat. Cond Stiintific Prof. Dr. ing. Maria Georgescu, UPB

21

8. A. M. NEVILLE Proprietatile betonului, Editura Tehnica 2003 9. Ion IONESCU, Traian ISPAS Proprietatile si tehnologica betoanelor, Editura Tehnica,

1997 10. Materiale interne de informare Gorajdze Cement HeidelbergCement Group. 11. Materiale de informare ale HeidelbergCement Technology Center 12. Fotografii colectia Carpatcement HeidelbergCement Group

Pregatit pt Concursul Premiile Profesionale Carpatcement Editia 2012-2013

R. Gavrilescu

Anexa 1: Rezistentele mecanice ale cimenturilor cu zgura (S)

Zgura granulata este rezultatul racirii foarte rapide sub jeturi (succesive) de apa a zgurii de furnal (foto atasata).

Cerinta de baza a reactivitatii zgurii este un procent cat mai ridicat de stare vitroasa (sticloasa); conform SR EN 197-1 partea vitroasa trebuie sa depaseasca 66% din masa. Activata prin macinare la finetea cimentului si amestecata cu produsii de reactie ai clincherului cu apa (alcalii, hidroxid de calciu), zgura reactioneaza chimic si formeaza compusi care ofera (ei insisi) rezistenta la compresiune. Din punct de vedere chimic zgura granulata de furnal este alcatuita, ca orice produs rezultat in urma arderii, din oxizi (CaO 61-69%, SiO2 30-42%, Al2O3 5-15%, MgO 4-15%, Fe2O3

22

incorporarea in ciment a prafului de electrofiltru, bogat in alcalii optimizari in ceea ce priveste sulfatul de calciu (ghips) Rezistenele mecanice ale cimenturilor cu zgur prezint o evoluie (oarecum) diferit n

comparaie cu cimentul Portland unitar in special pe termen scurt. Prezena zgurii influenteaza rezistena mecanic a cimenturilor dup perioade scurte de la ntrire (priza), n msur cu att mai accentuat, cu ct proporia de zgur din ciment este mai mare si reactivitatea acesteia este mai slaba.

Pe termen lung, cnd participarea zgurii n procesele de hidratare devine mai important, deosebirile de rezisten se atenueaz pn la dispariie cazuri in care un ciment cu zgura ofera rezistente superioare unui Portland fiind frecvente, functie si de reactivitatea zgurii bineinteles.

Hidratarea zgurii continu cu vitez redus perioade ndelungate, astfel nct la termene foarte mari (>180 de zile), rezistenele mecanice ale cimenturilor CEM II/A-S i CEM II/B-S, i, la finei de mcinare mai avansate, chiar i ale celor de tip CEM III/A, devin (sau au potentialul sa devina) superioare cimentului Portland unitar.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Rezis

ten

ta la

co

mpr

esiu

ne

[MPa

]

CEM I 42.5R 30,4 54,1 56 56,3 59,7 60,9 63,4CEM III/A 32,5 N-NA 8,5 49,5 58,6 59,6 62,7 67,2 70,1

Rc 2zile Rc 7zile Rc 28 zile

Rc 56 zile

Rc 90 zile

Rc 180 zile

Rc 365 zile

Fig. 13. Evolutia rezistentelor la compresiune pentru cimenturi Portland unitare si cu zgura. Pentru o zgura foarte reactiva evolutia este favorabila chiar pe termen scurt depasirii rezistentelor la compresiune ale cimenturilor Portland unitare (experiment Polonia) chiar daca este vorba despre o clasa de rezistenta inferioara.

O asemenea comportare este explicabil att prin caracteristicile compoziionale ale pietrei de ciment, ct i prin caracteristicile de porozitate ale cimentului cu zgur ntrit (are loc o densificare a structurii prin diminuarea diametrului mediu al porilor datorit deplasrii dimensiunii porilor spre valori mai mici).

23

Anexa 2: Rezistentele mecanice ale cimenturilor cu adaos de cenusa (V, W)

Cenusa zburatoare este un sub-produs obtinut in termocentrale prin depunerea electrostatic sau mecanic a particulelor pulverulente coninute n gazele de ardere de la focarele cazanelor alimentate cu praf de crbune.

Cenusa rezultata in urma arderii carbunelui este alcatuita din particule incombustibile, sferice, avand o finete similara cimentului. In fotografia atasata se observa particulele de cenusa marite 2000x la microscopul electronic.

Depinzand de tipul carbunelui ars, cenusile prezinta diferite comportamente si compozitii chimice. Cenusile ce provin din carbuni bituminosi tip huila-antracit (cenusi silicioase de tip V) au calitati puzzolanice iar cele provenite din carbuni sub-bituminosi si lignit (cenusi calcice de tip W) pot avea in plus si proprietati hidraulice.

Din punct de vedere chimic cenusile sunt alcatuite din SiO2, Al2O3, Fe2O3 si CaO. Diferenta dintre cenusile V si W este facuta, in principal, datorita continutului de CaO reactiv.

Cenusa tip V, in general, prezinta omogenitate din punct de vedere fizic si chimic prin comparatie cu cenusa de tip W care are o anumita varietate sub aspectul performantelor si compozitiei. La nivel international exista o diferenta importanta de experienta tehnica (in betoane) si tehnologica (in fabricile de ciment) in utilizarea celor doua tipuri de cenusa (V si W) in sensul ca se inregistreaza doar sporadic (local) experienta relevanta in utilizarea cenusilor calcice (W), de exemplu Polonia si Bosnia & Hertegovina.

Cenua zburtoare silicioas (V) const n principal din dioxid de siliciu reactiv (SiO2) i oxid de aluminiu (Al2O3). n rest conine oxid de fier (Fe2O3) i ali compui. Proporia de oxid de calciu reactiv trebuie s fie mai mic de 10 % din mas iar coninutul de oxid de calciu liber, determinat prin metoda descris n EN 451-1 trebuie s fie de maximum 1% din mas. Coninutul de dioxid de siliciu reactiv nu trebuie s fie mai mic de 25% din mas.

Cenua zburtoare calcic (W) const n principal din oxid de calciu reactiv (CaO), dioxid de siliciu reactiv (SiO2) i oxid de aluminiu (Al2O3). Restul conine oxid de fier (Fe2O3) i ali compui. Proporia de oxid de calciu reactiv nu trebuie s fie mai mic de 10 % din mas. Cenua zburtoare calcic, coninnd ntre 10 % i 15 % din mas oxid de calciu reactiv, trebuie s conin minimum 25 % din mas dioxid de siliciu reactiv.

Cenua zburtoare calcic coninnd oxid de calciu reactiv mai mult de 15 % din mas, mcinat corespunztor, trebuie s aib o rezisten la compresiune de minimum 10 MPa la 28 zile atunci cnd se ncearc conform EN 196-1. nainte de ncercare cenua zburtoare trebuie s fie

24

mcinat i fineea sa exprimat ca proporie din masa cenuii rmas pe sita cu ochiuri de 40 m, prin procedeul umed, trebuie s fie ntre 10 % i 30 %. Mortarul de ncercare trebuie s fie preparat numai cu cenu zburtoare calcic n loc de ciment. Epruvetele de mortar trebuie s fie decofrate la 48 h dup preparare i apoi pstrate n atmosfer umed cu umiditatea relativ de minimum 90 % pn la ncercare.

Cenusa influenteaza rezistentele la compresiune in doua moduri: fizic, prin efectul de diluare (substituire) a clincherului cu un material mai putin reactiv chimic, prin reactia puzzolanica

In prezenta produsilor de reactie ai clincherului cu apa, cenusa formeaza CSH (hidrosilicati de calciu) si hidroxid de calciu. Aceasta faza (CSH) este predominant responsabila pentru cresterea rezistentei la compresiune a cimentului.

La termene scurte, rezistenta la compresiune a cimenturilor cu cenusa este mai redusa intrucat efectul fizic, de substituire a unei parti din clincher cu un material mai putin reactiv este predominant. Pe masura scurgerii timpului efectul reactiei puzzolanice se face simtit, deseori insa acesta nu ajunge sa aduca un aport suficient de rezistenta si un ciment cu cenusa va avea o rezistenta la compresiune mai redusa decat un ciment Portland unitar, de finete de macinare comparabila.

Eficienta utilizarii cenusii in ciment depinde de parametrii clincherului si ai acesteia precum si de modul in care aceste doua materiale (clincher si cenusa) interactioneaza.

Cele mai importante aspecte pentru a optimiza performantele cimenturilor cu cenusa sunt: granulometria de ansamblu a cimentului care influenteaza rezistentele la compresiune; chimia sistemului o crestere a pH-ului solutiei din pori conduce la o accelerare a reactiilor de disolutie a cenusii. Prin urmare optimizari ale compozitiei clincherului (in special cresterea alcalinitatii sale) sunt utile.

Evolutia rezistenelor mecanice ale cimenturilor cu cenu de termocentral este similara cu cea a cimenturilor cu zgura si este influenat n mod semnificativ de proporia de adaos i reactivitatea hidraulic, n corelare cu caracteristicile clincherului Portland.

25

Fig. 14. Evolutia pe termen lung a rezistentelor la compresiune a betoanelor preparate cu cimenturi cu zgura si cu cenusa. Continut ciment = 400Kg/mc, aditiv superplastifiant, rapoarte A/C intre 0,36 si 0,39.

Anexa 3: Recomandari privind alegerea tipurilor de cimenturi funcie de temperatura la punerea n oper a betonului

Anexa informativa L din CP 012-1:2007 face o serie de recomandari privind alegerea tipurilor de cimenturi funcie de temperatura la punerea n oper a betonului.

Cimentul se alege avnd n vedere condiiile de execuie (lucrri executate n condiii normale, lucrri executate pe timp friguros, clduros, turnri n elemente masive).

Tabelul urmator prezint anumite caracteristici ale unor cimenturi, fabricate n conformitate cu SR EN 197-1 i standarde naionale, cu indicarea unor aptitudini de utilizare i a unor domenii n care utilizarea este contraindicat.

Evolutia Rc compresiune pe beton [MPa]

01020304050607080

Rc [M

Pa]

CEM II/A-S 32.5R 38,29 44,44 48,73 53,92 61,92 62,96CEM II/B-S 32.5R 31,78 47,85 53,63 60,17 60,22 0CEM II/A-S 32.5R 40,89 52,44 56,08 57,85 61,78 0CEM II/B-S 32.5R 30,22 42,51 52,37 53,62 60,59 65,44CEM II/A-V 32.5R 43,41 50,29 53,77 53,85 66,63 67,26

Rc 7zile Rc 28 zile Rc 90 zile Rc 180 zile Rc la 1 an Rc la 2 ani

26

Tabelul 5. Caracteristici ale unor tipuri de cimenturi sub aspectul posibilitatii de utilizare la temperaturi scazute si in betoane masive

Tip ciment Sensibilitatea la frig Degajare de cldur

Utilizare* Preferenial Contraindicaii

Observaii particulare

CEM I 52,5R

Insensibil

Ridicat

Structuri monolite si prefabricate Betonare pe timp friguros

Betoane masive**, mortare, ape

Destinat n special structurilor prefabricate; Pe timp clduros trebuie luate masuri speciale

CEM I 42,5 R

I A 52,5c Elemente prefabricate Betoane masive**

Destinat n special structurilor prefabricate;

SR I

Redus

Betoane rezistente la sulfai

-

CD 40 Betoane de drumuri CEM II AS 32,5 N sau R

Puin sensibil

Beton, beton armat CEM II AS

42,5 N sau R

Medie

H II A S

Redus

Betoane masive

CEM II B 32,5 N sau R Sensibil Beton, beton

armat -

Necesit o tratare prelungit

CEM II B 42,5N sau R

CEM III A 32,5R

Foarte sensibil

Beton, beton armat Betonare pe timp clduros.

Betonare pe timp friguros

* Se vor vedea exigentele CP 012/1:2007 privind clasa betonului, A/C max etc. ** La turnarea elementelor masive (avnd grosimea egal sau mai mare cu 80 cm) se recomand utilizarea cimenturilor cu degajare redus de cldur.

Pentru turnare pe timp friguros (< + 5 0C) recomandarile CP 012/1:2007 sunt urmatoarele in ceea ce priveste clasa cimentului (extras):

Clasa de rezisten

CEM I CEM II A CEM II B CEM III A

32,5 N sau R - Recomandabil Puin recomandabil 42,5 N sau R Foarte recomandabil

Recomandabil - 52,5 N sau R - - -

Pentru turnare pe timp calduros (> + 25 0C) recomandarile CP 012/1:2007 sunt urmatoarele in ceea ce priveste clasa cimentului (extras):

Clasa de rezisten

CEM I CEM II A CEM II B CEM III A

32,5 N sau R - Recomandabil

Foarte recomandabil

42,5 N sau R Puin recomandabil

Recomandabil -

52,5 N sau R - -

27

Anexa 4: Durata minima de tratare a betonului

Mentinerea unei umiditati cat mai ridicate pe timpul perioadei de intarire asigura conditiile de desfasurare ale reactiilor de hidratare-hidroliza (ale clincherului si adaosurilor) care conduc la intarire si pe de alta parte reduce riscul aparitiei fisurilor de contractie plastica in perioada intiala cand piatra de ciment nu are rezistenta suficienta pentru preluarea eforturilor de intindere din contractie.

O durata de mentinere a umiditatii (tratarii) betonului lunga are efectele benefice asupra durabilitatii, in special in cazul utilizarii cimenturilor cu adaosuri. Durata de tratare trebuie sa fie cu atat mai mare cu cat cantitatea de adaos, substituient al clincherului, este mai mare.

Anexa M (informativa si neaplicabila prefabricatelor) din CP 012/1:2007 prezinta durata minima de tratare a betonului (in zile) functie de temperatura suprafetei betonului si raportul dintre rezistentele la 2 si 28 de zile care ofera informatii privind viteza de evolutie a rezistentelor. Se mentioneaza faptul ca durata tratrii betonului funcie de tipul de ciment utilizat la prepararea acestuia este specificat n reglementri specifice de execuie. Tabelul 6. Durata minima (zile) de tratare a betonului pentru toate clasele de expunere, mai putin X0 si XC1

Evoluia rezistenei betonului

Rapid Medie Lent Foarte lent

r = fcm2/fcm28 (1) r 0,50 0,30 r < 0,50 0,15 r < 0,30 r < 0,15 Temperatura suprafeei betonului t n oC Durata minim de tratare n zile

(2)

t 25 1 2 2 3 25 > t 15 1 2 4 5 15 > t 10 2 4 7 10 10 > t 5 (3) 3 6 10 15 1)

Este permis interpolarea liniar a valorilor lui r. 2)

Se va extinde cu o durat echivalent n cazul n care lucrabilitatea este meninut mai mult de 5 h. 3) n cazul n care temperatura este sub 5 0C tratarea trebuie prelungit cu durata n care temperatura indic mai puin de 5oC.

Evolutia rezistentei betonului depinde de evolutia rezistentei cimentului (tip ciment si clasa de rezistenta), atat timp cat nu intervine adaugarea de adaosuri direct in beton.

Evaluari simple ale rapoartelor rezistentelor la compresiune ale cimentului pe valorile declarate de producator in Declaratia de Conformitate CE sau pe valori obtinute in laboratorul statiei ofera informatii preliminarii asupra duratei minime de tratare.

Durata minima de tratare se stabileste pe baza rapoartelor rezistentelor produsului final (betonul) insa oricare informatie preliminara, in special in cazul obiectivelor de investitii importante, este utila pentru diferite organizari de santier.