STABILIREA COMPOZIIEI BETOANELOR PENTRU 1 M3

1. Generaliti

Betonul este un conglomerat artificial obinut prin ntrirea unui amestec bine omogenizat de liant, agregat, ap i eventul aditivi.La stabilirea compoziiei betonului se urmrete determinarea cantitilor de materiale necesare pentru prepararea unui m3 de beton proaspt. Compoziia betonului trebuie astfel stabilit nct s asigure obinerea lucrabilitii, durabilitii i rezistenelior necesare, n condiiile utilizrii unui dozaj minim de ciment.

2. Metode i etape de lucru

Metodele de calcul a compoziiei betonului se pot grupa n dou categorii: metode cu dozaj de ciment impus (din ce n ce mai puin utilizate) i metode bazate pe rezistena caracteristic a betonului (cel mai des utilizate).Calculul compoziiei betonului pracurge, n general, urmtoarele etape: alegerea raportului A/C care asigur rezistena impus betonului; determinarea cantitii de ap de amestecare n l/m3; calculul dozajului de ciment, n kg/m3; calculul cantitii de agregat, n kg/m3 sau m3/m3; verificarea lucrabilitiiimpuse betonului proaspt i corectarea compoziiei dac este cazul, lugcrabilitatea fiind proprietatea de baz a betonului proaspt pentru punerea n oper a acestuia; turnarea de epruvete pentru verificarea rezistenelor mecanice inclusiv a mrcii variind raportul A/C sau dozajul de ciment i fixarea compoziiei definitive.

3. Date generale

Compoziia betonului trebuie s fie astfel alctuit nct, n condiiile unui dozaj minim de ciment i ale unor caracteristici n stare proaspt ale betonului, impuse de tehnologia de execuie, s se realizeze cerinele de rezistene, durabilitate, i dup caz, a altor cerine speciale prevzute prin proiect.

Stabilirea compoziiei betoanelor avndu-se n vedere urmtoarele cerine: clasa betonului: C20/25; agregate max = 31,5 mm; consistena betonului (conform EN 12350-2,3,4,5 i CP 012/1-2007): S2; mediu de expunere: uscat; reglementrile n vigoare NE 012/1999 (2007) SR EN 206-1/2002 SR 13510/2006Mediul de expunere, s-a transpus n clas de expunere XC1, considernd mediul de coroziune prin carbonatare (expunere la aer i umiditate) ca ncadrndu-se n mediul uscat sau permanent umed.Conform anexei F din SR EN 206-1/2002, betonul din clasa de expunere XC1 trebuie s conin un raport A/Cmax (ap/cimentmaxim) de 0,65, fiind necesar un beton cu clasa de rezisten C20/25 ce nu trebuie s aib n componen mai puin ciment de 260 kg.

Tipurile de ciment cel mai des ntlnite pe pia n ara noastr sunt: CEM V / A (S-V) 42,5 N CEM II / B (S-LL) 42,5 RCEM ciment (eng. cement)II / V gradul de puritate al cimentuluiA(S-V) / B (S-LL) adaosurile 42,5 rezistenaN / R absena / prezena aditivilor pentru accelerarea timpului de priz (priz normal=fr aditivi/rapid)

Tipul de agregate utilizate n producia betonului sunt:12481631,5

% treceri2024405372100

Nisip = NPietri = PPiatr spart =PS

Nisipul intr n compoziia betonului n procent de N = 53 %, pietriul P = 72 53 = 19 %, iar piatra spart PS = 100 72 = 28 %.

Cantitatea de ap ce trebuie s intre n compoziia betonului se stabilete conform normativului NE 012/1999 completat cu NE 012-1/2007, fiind astfel necesar pentru a obine beton de clas C20/25 cu clasa de consisten T2 (S2) o cantitate A = 185 de litri.

Clas betonCantitatea A (l/m3) pentru clasa de consisten

T1 (S1)T2 (S2)T3 (S3)T4 (S4)

C8/10...C20/25170185200220

C25/30185200215230

Raportul A/C (ap/ciment) este de asemenea cuprins n NE 012/1999 completat cu NE 012-1/2007, rezultnd deci un raport ap/ciment A/C = 0,6, raport ce se ncadreaz n cerinele betonului din clasa de expunere XC1 (care cerea un raport A/Cmax = 0,6).

ClasabetonuluiClasa cimentului

32,542,552,5

C8/100,75--

C12/150,65--

C16/200,550,65-

C20/250,500,60-

C25/300,450,550,60

Cantitatea de ciment folosit n compoziia betonului (C) se obine n urma utilizrii formulei C = , n cazul nostru C = = = 308,3 kg/m3, aceast valoare ncadrndu-se n minimul necesar conform clasei de expunere XC1 de 260 de kg/m3.

Cantitatea de agregat ce urmeaz a fi introdus pentru obinerea unui m3 de beton de clas C20/25, se calculeaz cu formula Ag = (1000 A P). c densitatea aparent a granulei de ciment egal cu 3 kg/dm3c densitatea aparent a agregatelor silicioase de balastier, n kg/dm3, pentru agregatele de balastier aceast fiind de 2,7 kg/dm3,P volumul de aer oclus egal cu 2% respectiv 20 dm3/m3Deci Ag = (1000 A P) = 2,7 (1000 185 20) = 1869 km/m3. Cum proporia dintre diferite sorturi de agregate i cantitile corespunztoare pe sorturi se stabilesc astfel nct s se asigure nscrierea n zona de granulozitate utilizabil, sau favorabil, vom utiliza urmtoarele procente: N (nisip) = 53 % x 1869 = 990,57 kg/m3P (pietri) = 19 % x 1869 = 355,11 kg/m3PS (piatra spart) = 28 % x 1869 = 523,32 kg/m3

Densitatea aparent a betonului proaspt se calculeaz cu ajutorul relaiei:b = C + Ag + A = 308,3 + 1869 + 185 = 2362,3 kg/m3.

4. Prepararea probei de betonSe va realiza beton pentru confecionarea epruvetelor de beton. Amestecul componentelor betonului se vor amesteca cu betoniera, dar pentru c nu se poate obine o cantitate mai mic de 30 dm3 cu betoniera de 150 dm3, aceasta va fi cantitatea de beton pentru care vom calcula cantitile elementelor ce intr n compoziie. Astfel, dac pentru 1m3 de beton avem nevoie de: 308,3 kg de ciment, pentru 30 dm3 (0,03m3) vom avea nevoie de 308,3 x 0,03 = 9,249 kg 185 litri de ap, pentru 30 dm3 (0,03m3) vom avea nevoie de 185 x 0,03 = 5,55 litri 1869 kg de agregate, pentru 30 dm3 (0,03m3) vom avea nevoie de 1869 x 0,03 = 56,07 kg, m urmtoarele proporii Nisip = 53% x 56,07 = 29,1717 kg Pietri = 19% x 56,07 = 10,6533 kg Piatr spart = 28% x 56,07 = 15,6996 kg

DETERMINRI ASUPRA BETONULUI

Betonul proaspt, care este un amestec bine omogenizat de ciment, agregate, ap i eventula aditivi, reprezint starea betonului din momentul preparrii (amestecului) pn la punerea n oper cu condiia ca aceasta s nu depeasc nceputul prizei.Determinrile asupra betonului proaspt se efectueaz conform STAS 1759-88 i instruciunilor tehnice C 140-86 si privete: determinarea consistenei i lucrabilitii, determinarea densitii aparente, determinarea volumului de aer nchis i verificarea granulozitii agregatelor de beton (sau analiza complet a betonului proaspt).Verificarea lucrabilitii betonului proaspt se face dup maxim 10 minute de la descrcarea din betonier (pentru alte caracteristici, dup maxim 30 de minute).

DETERMINAREA CONSISTENEI I LUCRABILITII BETONULUI

Consistena betonului proaspt definete mobilitatea acestuia sub aciunea greutii proprii sa a unor fore exterioare ce acioneaz asupra lui un timp limitat.Lucrabilitatea reprezint proprietatea principal a betonului proaspt pentru punerea n oper, fiind caracterizat prin lucrul mecanic minim de punere n oper i tendina de segregare redus (coeziune bun a componenilor) la transport i la turnare.n funcie de consistena betonului (de la foarte vrtos la fluid), conform C140-86 sunt definite 6 categorii de lucrabilitate de la L0 la L5.Pentru determinarea consistenei respectiv lucrabilitii betonului se utilizeaz mai multe metode. n Romnia sunt standardizate urmtoarele metode: Metoda tasrii Metoda gradului de compactare Walz Metoda de remodelare VE-BE Bhrner

Metoda tasriiAceast metod este aplicabil betoanelor ce conin agregate cu dimensiuni de maxim 120 mm; ea const n a msura tasarea betonului proaspt, sub greutatea proprie.

Aparatura: Trunchi de con cu nlimea de 300 mm (pentru betoane cu dimensiunea maxim a agregatelor 40 mm) sau de 450 mm (pentru betoane cu dimensiunea maxim a agregatelor ntre 40 i 120 mm) din tabl galvanizat cu minimum 2 mm grosime; trunchiul de con este prevzut, n partea superioar cu un prelungitor; Vergea de oel rotund cu diametrul de 16 mm i lungimea de 600 mm avnd capetele rotunjite n form de emisfer; Rigl metalic cu lungimea de 600 mm; Scaf metalic, mistrie, rigl gradat de 500 mm.

Mod de lucruTrunchiul de con, cu interiorul n prealabil umezit, se aeaz pe o suprafa orizontal plan, rigid, umezit i neabsorbant. Se umple trunchiul de con cu beton n trei straturi de nlime aproximativ egale.Pe fiecare strat se aplic de la 10 cm nlime, la interval de o secund 25 de mpunsturi cu vergeaua metalic.Pentru stratul interior, mpunsturile se aplic, pe toat grosimea, n spiral de la perimetru la centru; la urmtoarele dou straturi vergeaua trebuie s ptrund uor n stratul situat dedesubt.Pentru a umple i ndesa stratul superior, se monteaz prelungitorul i se introduce beton n exces.Dup compactarea stratului superior, se nltur prelungitorul, se niveleaz suprafaa betonului cu ajutorul riglei metalice i se las n repaos; dup 3 secunde se ridic, n 5-10 secunde, trunchiul de con printr-o micare vertical constant evitndu-se deplasrile laterale sau rsuciri ale acestuia.Intervalul de timp de la nceperea umplerii pn la ridicarea complet a trunchiului de con nu trebuie s depeasc 15 secunde.Imediat dup ridicarea trunchiului de con se msoar diferena (ht) dintre nlimea acestuia i punctul cel mai ridicat al betonului tasat.Aceast diferen msurat n cm, exprim tasara betonului.Metoda nu este aplicabil pentru tasri sub 1 cm sau pentru prbuiri sau ruperi pariale ale betonului dup 2 ncercri consecutive.ClasaTasare n mm

S1De la 10 pn la 40

S2De la 50 pn la 90

S3De la 100 pn la 150

S4De la 160 pn la 210

S5 220

Metoda gradului de compactare WalzMetoda de determinare a gradului de compactare Walz este aplicabil betoanelor de consisten vrtoas, cu dimensiunea maxim a agregatelor de 40 mm.Metoda const n stabilirea raportului dintre nlimea iniial a betonului introdus ntr-un recipient (vas) de form dat i nlimea betonului compactat (corespunztoare densitii maxime) n recipientul respectiv.

Aparatura: Recipient prismatic din tabl de oel de 2 mm grosime avnd dimensiuni interioare de 200x200x400 mm Mistrie destinat umplerii recipientului Rigla metalica Utilaj de compactare (mas vibrant de laborator cu frecvena de cca 3000 de oscilaii/minut i amplitudine de 0,5 mm; sau vibrator interior cu diametrul de maxim 40 mm) Rigl gradat n mm sau dispozitiv de msurare

Mod de lucru

Vasul prismatic, cu suprafaa interioar bine curat i umezit se aeaz pe masa vibrant. Se introduce betonul n vas, lsndu-l s cad liber de pe prile laterale ale mistriei, de la cele patru margini superioare ale vasului.Dup umplerea vasului, se nltur excesul de beton cu ajutorul riglei metalice, evitnd ndesarea. Se compacteaz betonul prin vibrare pn cnd nu se mai constat reducerea volumului.Dup compactare se determin valoarea s n mm ca medie a distanelor dintre suprafaa betonului compactat i marginea superioar a vasului, msurat n cele 4 coluri cu rigla gradat sau dispozitiv special de msurare.Gradul de compactare se calculeaz cu relaia:Gc = = n care:h1 este nlimea interioar a recipientului, n mm;h2 nlimea betonului compactat, n mm;s valoarea medie a distanei ntre suprafaa betonului compactat i marginea superioar a vasului prismatic, n mm.n cazul utilizrii dispozitivului de msurare se obin direct gradul de compactare sau clasa de lucrabilitate a betonului.ClasaIndice de compactare

C0* 1,46

C1De la 1,45 pn la 1,26

C2De la 1,25 pn la 1,11

C3De la 1,10 pn la 1,04

C4Sub 1,04 (pentru betoane uoare)

Metoda rspndirii (mprtierii)Metoda rspndirii se folosete pentru betoane de consisten plastic-fluid i cu granule de agregat de maxim 40 mm.

Mod de lucruSe aeaz centric pe masa de rspdire trunchiul de con, cu baza mare n jos i se umple cu beton n condiiile stabilite de standard. Se scoate trunchiul de con, apoi se ridic de 15 ori partea mobil a mesei pn la un opritor distanat la 4 cm i se las s cad liber. Se msoar apoi diametrele d i d1 ale turtei de beton rezultat i se stabilete consistena. Se pot utiliza i mese de rspndire care execut automat numrul de ocuri prevzut.ClasaDiametrul rspndirii, n mm

F1* 340

F2De la 350 pn la 410

F3De la 420 pn la 480

F4De la 490 pn la 550

F5De la 560 pn la 620

F6* 630

DETERMINAREA DENSITII APARENTE

Determinarea densitii aparente const n determinarea masei unei probei de beton proaspt i raportarea acestuia la volumul probei respective n stare compact.Pentru determinare se utilizeaz un recipient metalic etan, de form cilindric sau paralelipipedic (inclusiv tiparele pentru turnarea epruvetelor pe care se ncearc rezistenele mecanice) avnd cea mai mic dintre dimensiuni egal cu cel puin patru ori dimensiunea maxim a granulelor de agregat din beton.dmax al agregatuluin mmVolumul minim al recipientuluin dm3Dimensiunile recipientului

Diametrul interiorn mmnlimea interioarn mm

3,151108109

7,12136137

165185186

31 (40)10234235

Mod de lucruSe determinc masa (m1) a vasului gol; se monteaz prelungitorul la partea superioar i se umezete sau se unge suprafaa interioar.Se introduce betonul proaspt n vas cu ajutorul mistriei i se compacteaz prin vibrare sau vibrator de interior.Compactarea se consider terminat cnd nu se mai constat eliminarea de bule de aer din beton iar faa betonului este orizontal i cu aspect lucios.Se ndeprteaz prelungitorul i se nltur excesul de beton cu ajutorul riglei metalice. Se determin masa (m2) a vasului umplut cu beton.Densitatea aparent a betonului proaspt (a) se calculeaz cu formula:a = * 1000 (kg/m3)n care:m1 este masa vasului gol, n kgm2 masa recipientului umplut cu beton, n kgV volumul vasului, n dm3 (verificat n prealabil prin umplere cu ap)Ca rezultat se ia media aritmetic a 2 determinri rotunjit cu maxim 5 kg/m3.

DETERMINRILE PRACTICE ALE LUCRRII

PREPARAREA BETONULUI

n urma cntririi, n betonier au fost introduse: 15,7 kg piatr spart; 10,65 kg pietri; pietriul avnd dimensiunea 8-16 29,2 kg nisip; mprit astfel: 20 kg nisip fin, ncadrndu-se n categoria nisipului 0-4 9,2 kg nisip 4-8 (pietri margaritar) 9,2 kg de ciment; Acestea au fost amestecate n betonier, iar dup o amestecare uscat a lor, s-au introdus i 5,5 litri de ap. Dup omogenizarea amestecului, coninutul betonierei a fost golit.

METODA TASRII

Pentru a determina clasa de tasare n care se ncadreaz betonul obinut, am umezit un trunchi de con cu nlimea de 300 mm, pe care l-am aezat cu baza mare pe o mas plan. Vasul (trunchiul de con) a fost umplut cu beton n trei straturi aproximativ egale, dup fiecare strat, aplicndu-se un numr de 25 de mpunsturi cu o tij metalic, mpunsturile fiind dispuse concentric, iar fiecare strat fiind strpuns separate, cel inferior lui fiind doar foarte uor ptruns.Dup ce a fost nivelat betonul, printr-o micare ct mai vertical, fr a se rsuci, i evitnd pe ct posibil deplasrile pe orizontal , trunchiul de con este ridicat. Se msoar apoi diferena de nivel ntre nlimea trunchiului de con utilizat, i nlimea betonului scos din acesta.

ClasaTasare n mm

S1De la 10 pn la 40

S2De la 50 pn la 90

S3De la 100 pn la 150

S4De la 160 pn la 210

S5 220

Pentru c diferena dintre nlimea trunchiului de con i nlimea medie a grmezii de beton care a rmas a fost de 130 mm, situndu-se ntre valorile 100 i 150 mm, se poate concluziona faptul c betonul obinut se ncadreaz n clasa de tasare S3.

METODA MPRTIERII

Se plaseaz trunchiul de con ct mai centric pe masa de rspndire i se umple n trei straturi, fiecare strat fiind strpuns cu o vergea metalic n cercuri concentrice de 25 de ori. Dup umplerea vasului, acesta este ndeprtat ct mai vertical posibil. Apoi, este ridicat suprafaa pe care a fost lsat betonul pn la un opritor al mesei de rspndire, opritor ce se situeaz la nlimea de 4 cm, i se las s cad liber de 15 ori. Se msoar dou diametre perpendicular, fcnd totodat i media celor dou valori obinute. Astfel, avem valorile: d1 = 515 mm d2 = 575 mm dmediu = 545 mmClasaDiametrul rspndirii, n mm

F1* 340

F2De la 350 pn la 410

F3De la 420 pn la 480

F4De la 490 pn la 550

F5De la 560 pn la 620

F6* 630

Avnd aceste date, concluzionm faptul c betonul obinut se ncadreaz n clasa de mprtiere F4.

METODA COMPACTRII

ntr-un recipient metalic cu dimensiuni de 200x200x400 mm, se introduce betonul, nivelndu-se, recipientul fiind aezat pe masa vibrant. Se pornete masa vibrant, i se las n funciune pn cnd nu se mai observ scderi ale nivelului de beton din recipient. Se oprete masa vibrant, i se msoar s cantitatea cu care a cobort betonul n vas. n cazul nostru, s = 10 mm. Gradul de compactare este calculat cu formula: Gc = = = = = = 1,03.ClasaIndice de compactare

C0* 1,46

C1De la 1,45 pn la 1,26

C2De la 1,25 pn la 1,11

C3De la 1,10 pn la 1,04

C4Sub 1,04 (pentru betoane uoare)

Obinnd deci un indice de compactare sub 1,04, tragem concluzia c betonul obinut se ncadreaz n clasa de compactare C4.

DETERMINAREA DENSITII APARENTE

Respectnd regula ca recipientul metalic n care se introduce betonul pentru determinare densitii s aib cea mai mic dimensiune cu cel puin patru ori dimensiunea maxim a granulelor de agregat din beton, recurgem la utilizarea recipientului cu volumul de 8 dm3. Am calculat densitatea aparent a betonului cu formula: a = * 1000 = * 1000 = 2487,5 (kg/m3)63