curs 2*II. STRUCTURA PIETREI DE CIMENT SI A BETONULUI

3CaOSiO2 C3S (silicat tricalcic alit)2CaOSiO2 C2S (silicat bicalcic belit)3CaOAl2O3 C3A (aluminat tricalcic celit II)4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF (feroaluminat tetracalcic celit I)Principalii componenti mineralogici ai cimentului tip Portland sunt:Cimentul reactioneaz cu apa (exotermic) formnd pasta de ciment care apoi se transform n piatr de ciment. ntrirea este precedat de priz adic de pierderea plasticittii pastei, procesul de ntrire reprezentnd un fenomen fizico chimic complex. Au loc dou fenomene:HIDROLIZA descompunerea unor minerale si combinarea produselor noi formate cu apa,HIDRATAREA transformarea n hidrati a altor minerale fr descompunerea lor.

curs 2

curs 2*Rezult c prin hidratarea cimentului ia nastere un amestec de hidrogeluri si concretiuni cristaline. Peliculele de geluri sunt dense si ecraneaz nucleele de ciment ngreunnd hidratarea acestora. Totusi, acestea din urm absorb o cantitate de ap din aceste pelicule si procesul continu spre interior.Granulele de ciment cu:d = 7 10 se hidrateaz complet n 30 zile,d = 15 25 se hidrateaz complet ntr-un an,d > 30 nu se hidrateaz complet niciodat.Prin pierderea apei, n timp gelurile si mresc vscozitatea, mbtrnesc si cristalizeaz consolidnd reteaua initial de cristali. Rezultatul final este piatra de ciment alctuit din nuclee nehidratate de ciment nvelite n hidrogeluri care sunt ntreptrunse de o retea cristalin. Tot acest sistem contine pori, canale capilare, microfisuri si fisuri deschise de diferite dimensiuni pline cu ap, vapori de ap si gaze.

curs 2

curs 2*Pentru hidratarea complet un ciment are nevoie de o cantitate de ap de 23 25% din greutatea sa. Restul cantittii de ap este pentru lucrabilitatea amestecului, dar prin evaporarea ei betonul devine poros, se reduce compactitatea si implicit si rezistentele mecanice.Propriettile produsilor de hidratareC3S (alit) prezint rezistentele mecanice finale cele mai mari. Rezistenta pietrei de ciment creste odat cu continutul de alit. Prezint o degajare mare de cldur, dar nu este rezistent la actiuni chimice agresive datorit lui Ca(OH)2 pe care-l elibereaz;C2S (belit) are rezistente initiale mici si hidratare lent, dar rezistente finale relativ ridicate. Se caracterizeaz printr-o degajare redus de cldur. Se comport bine la tratament termic si la actiuni chimice agresive.C3A (celit II) reactioneaz violent cu apa, asigur rezistente initiale mari dar care n timp scad si ajung la zero. Degajarea mare de cldur si rezistenta redus la actiunea apelor agresive (sulfatice sau acide) este o caracteristic a acestui component. Se comport nesatisfctor la tratament termic.

curs 2

curs 2*C4AF (celit I) are rezistente finale si initiale mari cu oarecare degajare de cldur. Rezistent la actiunea apelor si mediilor agresive. Compenseaz unele deficiente ale lui C3A. Se comport bine la tratament termic.Procesul de ntrire al pietrei de ciment este influentat esential de temperatur, ridicarea acesteia accelernd procesul de ntrire. Dac nghetul survine imediat dup punerea n oper a amestecului la un dezghet ulterior reactiile continu normal, iar rezistentele finale rezult chiar mai mari dect cele ale unui beton ntrit normal. Dac nghetul survine dup un nceput de ntrire (3 36 ore) prin efectul mecanic de dilatare al apei libere care ngheat (si mreste volumul cu aproape 10 %) structura proaspt format se deterioreaz si elementul poate fi compromis total. STRUCTURA BETONULUICuprinde faza solid, lichid si gazoas (vapori de ap si aer). Ultimele dou faze sunt continute n defectele de structur ale betonului care pot fi:

curs 2

curs 2*CAVERNE (1 50 cm) care comunic ntre ele si pot compromite rezistenta elementului din beton. Sunt cauzate de compozitia sau prelucrarea defectuoas a betonului, dar pot fi usor eliminate;PORI DE AER ( = 0,1 5 mm), de obicei sunt nchisi, proveniti din includerea aerului n timpul amestecrii betonului;PORI CAPILARI (1 50 ), de obicei deschisi, ai cror origine este existenta apei libere n beton;PORI SUB AGREGATE nchisi sau n legtur cu porii capilari, de 0,01 0,1 mm proveniti din sedimentarea componentilor betonului, dup punerea n oper, cnd betonul proaspt ntr n repaus;PORI MICROCAPILARI (5 20 m) nchisi sau n legtur cu porii capilari, datorit absorbtiei interioare a apei din geluri; MICROFISURI SI FISURI deschise produse de variatiile de temperatur, contractie, reactii chimice sau de actiunea sarcinilor exterioare

curs 2

curs 2*PROPRIETTILE FIZICE ALE BETONULUI NTRIT COMPACTITATEA reprezint cea mai important caracteristic fizic a unui beton ntrit, deoarece de aceasta sunt legate principalele sale proprietti: rezistente mecanice, permeabilitate, gelivitate, rezistent la actiuni chimice, conductibilitate termic, etc Reprezint raportul dintre densitatea specific aparent si densitatea specific a betonului, respectiv raportul dintre volumul ocupat de faza solid a materialului si volumul su total (inclusiv porii si gelurile).PermeabilitateaGelivitateaDilatarea termicConductibilitatea termic

curs 2

curs 2*III. DEFORMATIILE BETONULUI III. 1 Deformatiile de volum ale betonului. Contractia si umflareaContractia si umflarea cresc n timp, mai repede la nceput apoi din ce n ce mai ncet, iar dup 3 5 ani fenomenele manifest o tendint de amortizare. ntotdeauna c > u. Cresterea n timp a deformatiilor poate fi exprimat printr-o functie logaritmic sau exponential. La variatii de umiditate ale mediului ambiant contractia este partial reversibil.Procesul de ntrire al betonului, este nsotit de o variatie spontan de volum, sensul acestei deformatii depinznd n mod esential de starea de umiditate a mediului ambiant.Astfel, cnd ntrirea se produce n aer srac n umiditate rezult o micsorare a volumului (contractie), iar n ap sau n atmosfer cu umiditate ridicat se produce o mrire de volum (umflare).

curs 2

curs 2*Din acest grafic care este dedus experimental, se observ c att pentru umflare, dar mai ales pentru contractie armtura frneaz cele dou deformatii.PRINCIPALII FACTORI CARE INFLUENTEAZ CONTRACTIA:CIMENTUL prin: dozaj, compozitie mineralogic si finete de mcinare. Betoanele au contractii mai mici n comparatie mortarele deoarece prezenta agregatelor mpiedic contractia;

curs 2

curs 2*RAPORTUL A/C cnd este ridicat creste si volumul porilor AGREGATELE prin modulul de elasticitate E, granulozitate, natura suprafetei MODUL DE PUNERE N OPER (dac elementele se vibreaz corespunztor se obtine o compactitate mare si implicit un volum de goluri mai mic, deci o contractie redus) DIMENSIUNILE SECTIUNII ELEMENTULUI DIN BETON. Contractia este mai mare n elementele cu sectiune transversal mic. Contractia creste pe msur ce raportul dintre volumul elementului si suprafata sa liber este mai mic. Contractia este mai pronuntat la suprafata elementelor, motiv pentru care apar noi tensiuni: compresiune n miez si ntindere n straturile superficiale care pot fisura datorit evaporrii rapide a apei. Pericolul este mai mare n faza initial cnd rezistenta la ntindere (Rt) a betonului este foarte mic. Umiditatea este determinant motiv pentru care udarea elementelor dup turnare este esential, mai ales la plci, care au suprafat mare de evaporare

curs 2

curs 2*III. 2 Deformatii produse de cresterea temperaturii III. 3 Deformatii produse de actiunea ncrcrilorDeformatii produse de ncrcri de scurt durat Deformatii produse de ncrcri de lung durat Deformatii produse de ncrcri repetate De la cele mai mici ncrcri betonul prezint deformatii de natur elastic si vscos plastic, iar pentru valori mari ale ncrcrilor si deformatii de natur plastic. Deformatiile betonului sub ncrcri de scurt durat Comportarea betonului sub ncrcri de scurt durat (sub o or) se poate exprima prin curba sa caracteristic care este reprezentarea grafic a functiei .

curs 2

curs 2*De la cele mai mici ncrcri apar deformatii elastice si plastice, iar curba se abate de la linia dreapt din ce n ce mai mult odat cu cresterea lui . Gradul de curbur depinde de clasa betonului (compozitie si vrst), de mrimea, durata si caracterul de actiune al ncrcrii, precum si de timpul de actiune al acesteia. La compresiune punctului maxim de pe curb i corespunde n ordonat Rc, iar n abscis deformatia specific limit la compresiune bc. Sfrsitul ramurei descendente reprezint distrugerea complet a probei la o tensiune b < Rc, iar n abscis i corespunde deformatia ultim bu

curs 2

curs 2*Se observ c de la cele mai mici valori ale ncrcrilor apar deformatii elastice si plastice. Se poate aprecia c pn la limita de microfisurare (R0) p

curs 2*La sfrsitul ncrcrii b se compune din defomatia elastic e si din p, care este o deformatie plastic. La descrcare se produce o revenire elastic instantanee (e) si apoi pstrnd proba descrcat n timp, o revenire elastic ntrziat (e). n final rmne o deformatie remanent notat p. Se constat c: e > e si p < p

Dup mai multe cicluri de ncrcare descrcare comportarea betonului este esential influentat de mrimea tensiunii maxime b pn la care se face ncrcarea.

curs 2

curs 2*

curs 2

curs 2*Dac b R0 cu fiecare ciclu de ncrcare descrcare deformatia remanent de descrcare (p) se reduce, iar curnd betonul ajunge s se comporte ca un material elastic, curba caracteristic transformndu-se ntr-o dreapt. Are loc un fenomen de ecruisare si proba poate suporta practic un numr de cicluri de ncrcare descrcare nelimitat fr ca ea s se rup.Dac b R0 dup un numr relativ mic de cicluri linia dreapt se curbeaz din nou, dar n sens invers, deformatiile remanente cresc cu fiecare ciclu, iar betonul se rupe prin oboseal dinamic la tensiuni mai mici dect cele de rupere static. Rezistenta la oboseal reprezint valoarea maxim a tensiunii la care se poate ncrca si descrca un element de un numr infinit de ori fr ca acesta s cedeze. Aceasta se calculeaz cu relatia:

curs 2

*