BETON AUTOCOMPACTANT (BAC)PENTRU INDUSTRIA DE PREFABRICATE N CONSTRUCII

1. IntroducereBetonul autocompactant (BAC), una dintre cele mai revolutionare descoperiri n domeniul betonului din ultimii 50 de ani, a fost produs pentru prima dat n Japonia, n 1988, beneficiind de rezultatele nregistrate n domeniul betonului de nalt rezisten (BIR). Dac betonul autocompactant nt rit prezint proprieti similare cu cele ale BIR, calita tea superioa r a elementelor de construcii realizate din BAC se datoreaz proprietilor deosebite ale betonului n stare proaspt: lucrabilita te, capacitate de umplere i trecere, rezisten la segregare.

Betonul autocompactant (BAC) are proprietatea s curg sub greutatea proprie, s umple complet cofrajul, inclusiv n cazul elementelor puternic armate i s rmn omogen, fr a necesita niciun fel de operaii de compactare. Precizri legate de betoanele autocompactante, performanele, producia i conformitatea lor, sunt date de Ghidul European pentru beton autocompactant (BIBM, CEMBUREAU, ERMCO, EFCA, EFNARC, 2005).Proprietile ca re confer betonului calitatea de autocompactant sunt:- capacitatea de rspndire: aptitudinea de a umple complet suprafeele, colurile i volumele cofrajului n care este turnat;- capacitatea de trecere: aptitudinea de a trece printre armturi chia r i in zonele de armare congestionat fr a se produce separarea constituenilor sau bloca rea acestora;- rezistena la segregare: aptitudinea de a reine componentele grosiere ale amestecului in suspensie, pentru a se menine caracterul omogen al materialului.Aceste proprieti trebuie satisfcute impreun cu alte cerine specifice betonului intrit. In general proprietile betonului autocompactant in stare intrit sunt similare sau superioare, in raport cu cele ale unui beton convenional echivalent. Se poate spune c gradul de compactare al betonului i in consecin i durabilitatea sa sunt asigurate in mai mare msur dac se utilizeaz un beton autocompactant, pentru c se reduce riscul potential al erorilor umane ce apar in cazul unei vibrri incorecte i neuniforme (Okamura i Ouchi, 2003). In cadrul INCERC Sucursala Cluj-Napoca in colaborare cu Universitatea Tehnic din Cluj- Napoca s-a desfurat, ca proiect al programului naional AMTRANS, un program de cercetare, in intampina rea cerinelor de pia i a productorilor romani de elemente prefabricate din beton armat i precomprima t, al cror exponent in cadrul proiectului AMTRANS este SC ASA CONS SRL Turda.Programul de cerceta re a avut ca principale obiective: proiecta rea compoziiilor BAC, determinarea caracteris ticilor in sta re proaspt i intrit, stabilirea tehnologiei optime de preparare i transport in fabric, determinarea caracteristicilor reologice i studiul comportrii la diferite tipuri de solicitri a elementelor de suprafa realizate la scar natural din beton autocompactant (Terec et al., 2007).2. Materiale utilizate. Proiectarea compoziiilorConstituenii selectai pentru amestecurile de beton autocompactant (BAC) sunt material autohtone: ciment Portland CEM I 52, 5 R, filer de calcar de provenien Aled (adaosul mineral selectat pe post de aportor de parte f in), agregat de rau de provenien balastiera Luna, jud. Cluj: nisip (0-4 mm), agregat grosier (4-8 mm, 8-16 mm) i aditiv superplastifiant puternic reductor de ap, tip policarboxilic, ViscoCrete 20 HE. Curbele granulometrice pentru agregatele utilizate sunt prezentate in Fig. 1 (Terec et al., 2005). La proiecta rea compoziiei BAC s-au inut cont de urmtoarele recomand ri din ghidul European (BIBM, CEMBUREAU, ERMCO, EFCA, EFNARC, 2005), privind proporiile materialelor componente:- coninutul in mas de parte f in: 380600kg/ m3;- coninutul in volum de past (parte fin i ap): 300 380 l / m3;- coninutul de ap: 150 - 210 l / m3;- coninutul in volum de agregat grosier, in mas: 750 1000 kg / mc, respectiv in volum: 270 360 l / m3;- coninutul de nis ip: 48 55% din masa total a agregatului;- raportul ap / parte fin in volum: 0, 85 1, 10.Dozajul de aditiv superplastif iant s-a s tabilit din condiia ca proprietile in s tare proaspt ale BAC s poat fi meninute timp de minim 20 minute.3. Metode de ncercare a betonului autocompactant n stare proasptProprietile betonului autocompactant proaspt trebuie testate concomitent prin mai multe metode experimentale, pentru diferii parametri ai lucrabilitii. Lucrabilitatea i stabilitatea betonului autocompactant definite prin caracteristicile din tabelul 1, au fost determinate prin metodele de testare aferente proprietii urmrite (Szilagyi et al., 2005).3. 1. Rspndirea din tasare i T500Incercarea de determinare a rspandirii din tasare este utilizat pentru evaluarea capacitii de curgere liber a betonului autocompactant, in absena oric ror obstrucii. Diametrul masei de beton tasat este o msur a capacitii de umplere a betonului autocompactant. Incercarea pentru determina rea rspandirii din tasare este cea mai f recvent utilizat, intrucat permite o evaluare corect a capacitii de umplere i poate oferi indicaii referitoare la tendina de segregare. Timpul T500 reprezint o a doua indicaie privind curgerea. Un timp mai mic indic o capacitate mai mare de curgere. Se consider ca acceptabil un timp de 3-7 secunde pentru beton la structuri de construcii civile i industriale, respectiv un timp de 2-5 secunde pentru beton la structuri de cldiri de locuit. In cazul unei segregri severe, majoritatea agregatului grosier rmane in centrul masei de beton, in timp ce mortarul i pasta de ciment se afl pe circumferina masei de beton. In cazul unei tendine minore de segregare, pot s apar mortar i pasta de ciment fr agregat grosier pe circumferina masei de beton.Echipamentul aferent acestei determinrii timpul T500 se prezint in Fig. 2.3. 2. Testul cu plnia VTestul este utilizat pentru determina rea capacitii de umplere (curgerea) a betonului realizat cu agregate cu diametrul granulei de maxim 20 mm. Timpul mare de curgere poate fi asociat cu o deformabilitate sczut, datora t vascozitii mari a pastei i frecrii dintre particule. Dimensiunile palniei V sunt prezentate mai jos.3. 3. Testul cu inelul J respectiv cutia L Incercarea cu inel J es te utilizat pentru determinarea capacitii de trecere a betonului autocompactant. Aceast incerca re poa te fi utiliza t in combinaie cu incerca rea de tasare, cu incerca rea Orimet sau cu incercarea cu palnia V. Aceste incercri servesc la evaluarea capacitii de curgere i a capacitii de trecere a betonului. Barele inelului J (Fig. 4) pot fi, in principiu, dispuse in orice mod, pentru a modela obstruciona rea mai mult sau mai puin sever a trecerii BAC de ctre barele de armtur.

Incercarea cu cutia L (Fig. 5) este frecvent utilizat in laborator, pentru a evalua capacita tea de curgere i cea de trecere, ca i pentru detectarea vizual a tendinei de segregare, blocarea agregatului gros ier de ctre ba rele de arm tur putand f i detectate cu uurin vizual.3. 4. Metoda sitei GTMAceast incerca re este utilizat pentru a evalua rezistena la segregare a betonului autocompactant. Se consider c valori ale procentului de trecere (prin sita cu ochiuri de 5 mm) a betonului cuprinse intre 5 i 15% indic o rezisten la segregare satisfctoare. Valori ale procentului de trecere prin sit sub 5% indic o rezisten excesiv, care poate afecta aspectul suprafeei betonului autocompactant. Valori ale procentului de trecere prin sit peste 15% i in special peste 30% indic o tendin sever de segregare.Clasificarea in clase de consisten a betonului autocompactant se face in funcie de proprietatea specific testat (Scordaliu et al., nepublicat), nominalizandu-se 3 clase de rspandire din tasare, 2 clase de vascozitate, 2 clase privind capacitatea de trecere, 2 clase privind rezistena la segregare, (tabelele 2 5):

4. Program experimental privind comportarea elementelor prefabricate realizate din beton autocompactant4. 1 Elemente expe rimentale Programul experimental a fost realizat in scopul cunoaterii comportrii elementelor prefabricate din beton autocompactant, la sarcini verticale uniform distribuite. In acest scop, la staia de betoane din cadrul bazei de producie a societii ASA CONS ROMANIA Turda au fost realizate la scar natural predale prefabricate precomprimate din beton autocompactant, care au fost proiectate pentru structura supermarketului SELGROS CASH & CARRY Romania. Valoarea medie a tasrii betonului autocompactant a fost 760 mm, determinat in fabric. Valoarea medie a rez istenei la compresiune a betonului autocompactant, determinat la 28 de zile pe cuburi cu latura de 150 mm, a fost 65. 93 N/mm2. Dimensiunile i detaliile de armare pentru predale (PP-BAC-1 i PP-BAC-2) sunt indicate in Fig. 6. Principalele caracteris tici ale arm turilor utilizate la realizarea elementelor prefabricate sunt prezentate in tabelul 6. Standul de incerca re i schema de echipa re a predalelor precomprimate sunt prezentate in Fig. 7.Predalele prefabricate au fos t incrcate cu un sistem de sarcini concentrate echivalente cu sarcina uniform dis tribuit i au fos t incercate in regim ciclic, i anume: dou cicluri sub fora de fisurare i un ciclu sub fora de calcul. Principalii parametri studiai in cadrul programului experimental au fost evoluia fisurilor (dis tribuie i deschideri), evoluia sgeii maxime in funcie de incrca re, respectiv inc rcarea ultim a tins. 4. 2 Rezultate experimentale Au fost efectuate dou cicluri pan la incrca rea de fisurare, determinat prin calcul, i un ciclu de incrca re pan la incrcarea de calcul. Comportarea celor dou predale precomprimate a fost foarte asemntoare, aa cum rezult din releevele de fisuri (Fig. 8 i Fig. 9) i din variaia sgeii maxime in funcie de incrca re (Fig. 10). Primele f isuri au aprut sub inc rcarea p=3, 87 kN/m2 pentru elementul PP-BAC-1, respectiv sub incrca rea p=4, 31 kN/m2 pentru elementul PPBAC- 2, ambele valori f iind mai mari decat incrca rea de fisurare calculat, i anume 3, 056 kN/m2 . La sarcina de exploatare calculat p=5, 37 kN/m2, deschiderea maxim a fisurilor a fost 0, 05 mm la predala PP-BAC-1, respectiv 0, 02 mm la predala PP-BAC-2. La aceeai incrcare, sgeata maxim a fost 50, 8 mm la predala PP-BAC-1, respectiv 75, 2 mm la predala PP-BAC-2. La sarcina de calcul p=8, 066 kN/m2, deschiderea maxim a fisurilor a fost 0, 12 mm la predala PP-BAC-1, respectiv 0, 10 mm la predala PP-BAC-2. La aceeai incrcare, sgeata maxim a fost 112, 5 mm la predala PP-BAC-1, respectiv 110 mm la predala PP-BAC-2. La sarcina de rupere calcula t p=11, 5 kN/m2, deschiderea maxim a f isurilor a fost 0, 50 mm la predala PP-BAC-1, respectiv 0, 30 mm la predala PP-BAC-2. La aceeai incrcare, sgeata maxim a fost 207, 1 mm la predala PP-BAC-1, respectiv 201, 2 mm la predala PP-BAC-2. Principale rezultate obinute sunt s intetizate in tabelul 7. Predalele precomprimate au cedat la incovoiere, aa cum era de ateptat, intrucat aceste elemente au fost incercate, fr suprabetonarea ce se realizeaz in situ. Sgeata maxim a reprezentat o valoare de aproximativ L/20 (L= deschiderea predalei). Aceste rezultate demonstreaz c predalele din beton autocompactant au o comportare simi-lar sau mai bun decat cea a elementelor de referin din beton vibrat. Un aspect din timpul incercrii predalelor din beton autocompactant es te prezentat in Fig. 11.

5. ConcluziiLucrabilita tea amestecurilor de beton autocompactant rea lizat pentru diferite clase de beton a fost bun, a tat in laborator, ca t i la staiile de beton de la ASA CONS ROMANIA SRL Turda. S-a cons tatat meninerea tasrii la o valoare in jur de 750 mm, timp de aproximativ 20 de minute.Totui, durata relativ redus de meninere a caracteristicilor betonului autocompactant in stare proaspt sugereaz necesitatea utilizarii de aditivi superplastifiani modificatori de vascozitate, care s asigure stabilitatea acestor proprieti timp de peste 30 minute. Predalele precomprimate din beton autocompactant au f isurat la fore mai mari decat fora de fisurare calculat. Cedarea la incovoiere a predalelor a fos t de atepta t, intrucat aceste elemente au fost incercate fr suprabetonarea monolit. Rezulta tele experimenta le sugereaz potenialul pentru aplica rea betonului autocompa ctant in indus tria de elemente prefabrica te in cons trucii, cu condiia utilizrii unei dot ri corespunz toa re a s taiilor de beton, cu monitoriza rea permanent a coninutului de umiditate a ag regatelor utilizate la prepara reabetonului autocompa ctant.

BIBLIOGRAFIE

1. BIBM, CEMBUREAU, ERMCO, EFCA, EFNARC (2005), The European Guidelines for Self Compacting Concrete. Specification, Production and Use.2. Okamura H., Ouchi M. (2003), Self-Compacting Concrete, Journal of Advanced Concrete Technology 2 (1).Szilagyi H., Terec L., One T., Doma J. (2005), Metode specific de ncercri ale betonului autocompactant n stare proaspt, SELC, ediia a XVII-a, Neptun.3. Terec L., Szilagyi H., Doma J., Mircea A. (2005), Beton autocompactant pentru industria de prefabricate in construcii, Simpozionul Internaional Materiale, Elemente i Structuri Compozite pentru Construcii.4. Terec L., Szilagyi H., Doma J., Mircea A. (2007), Beton autocompactant de nalt rezisten. Materiale, performane i tehnologie, Simpozionul Internaional: Betoane de inalt i foarte inalt rezisten (materiale, tehnologii, proprieti, structuri), Bucureti.