Materiale de Constructii Partea I
80
Colecţia "CONSTRUCŢII" ________________________________________________________________ MATERIALE DE CONSTRUCŢII Partea I
-
Upload
stoe-eugen -
Category
Documents
-
view
106 -
download
18
Transcript of Materiale de Constructii Partea I
Colecţia "CONSTRUCŢII" ________________________________________________________________
MATERIALE DE CONSTRUCŢII
Partea I
Industria materialelor de construcţii a cunoscut, în ultima perioadă, o dezvoltare tot mai accentuată. S-au extins domeniile de utilizare ale materialelor clasice, s-au produs materiale noi cu performanţe tehnico-economice superioare şi au apărut standarde româneşti aliniate la normele europene sau internaţionale. Cartea reprezintă un material bibliografic la zi care ţine seama de aceste schimbări. Lucrarea se adresează în primul rând studenţilor, dar poate constitui şi o bază de informaţii utile pentru specialiştii constructori, care nu au acces direct la noile norme europene sau internaţionale. Referent ştiinţific: Prof.dr.ing. Corneliu BOB
Descrierea CIP a Bibliotecii Naţionale a României BUCHMAN, IOSIF
Materiale de construcţii / prof.dr.ing. Iosif Buchman - Timişoara: Editura Politehnica, 2009 80 p. ; 24 cm. - (Construcţii)
Vol. ISBN 978-973-625-888-6 Partea I. – 2009.-Bibliogr.- ISBN 978-973-625-890-9
691
Prof.dr.ing. Iosif BUCHMAN
MATERIALE DE CONSTRUCŢII
Partea I Colecţia “CONSTRUCŢII”
EDITURA POLITEHNICA TIMIŞOARA - 2009
Copyright © Editura Politehnica, 2009 Toate drepturile sunt rezervate editurii. Nici o parte din această lucrare nu poate fi reprodusă, stocată sau transmisă prin indiferent ce formă, fără acordul prealabil scris al Editurii Politehnica. EDITURA POLITEHNICA Bd. Republicii nr. 9 300159 Timişoara, România Tel. 0256/403.823 Fax 0256/403.823 E-mail: [email protected] Consilier editorial: Prof.dr.ing. Sabin IONEL Redactor: Claudia MIHALI Bun de imprimat: 28.05.2009 Coli de tipar: 5 C.Z.U. 691 ISBN 978-973-625-888-6 ISBN Partea I 978-973-625-890-9 Tiparul executat sub comanda nr. 73 la Tipografia Universităţii "Politehnica" din Timişoara
PREFAŢĂ
Disciplina Materiale de Construcţii constituie una din primele discipline obligatorii din domeniul Inginerie Civilă, care se predă la Facultatea de Construcţii şi Facultatea de Hidrotehnică din Universitatea Politehnica din Timişoara. La ora actuală este cuprinsă în programul de studii în semestrul al 2-lea al anului I de licenţă, forma de învăţământ de 4 ani, având alocate un număr de 35 ore de curs şi un număr de 35 ore de laborator.
Pe parcursul anilor, ca şi în oricare alt domeniu, în domeniul materialelor de construcţii s-au produs o serie de schimbări, care impun apariţia unor noi ediţii de cursuri. În plus, intrarea României în Comunitatea Europeană a determinat modificarea şi înlocuirea standardelor existente, precum şi apariţia unor standarde noi, care trebuie cunoscute şi asimilate cât mai rapid de viitorii ingineri constructori.
Având în vedere cele de mai sus, Colectivul disciplinei de Materiale de Construcţii din domeniul Ingineriei Civile de la Facultatea de Construcţii şi Facultatea de Hidrotehnică din Timişoara a considerat că, pentru început, este necesară acoperirea cu bibliografie de specialitate a lucrărilor practice de laborator. În consecinţă, au fost editate cărţile: Controlul calităţii lianţilor, mortarelor şi betoanelor, în anul 2003; Controlul calităţii materialelor anorganice şi organice utilizate în construcţii, în anul 2008.
Cursul de faţă acoperă prima parte din Syllabusul disciplinei de Materiale de Construcţii valabil la ora actuală la domeniul Inginerie Civilă din Universitatea Politehnica din Timişoara, urmând ca, într-un timp cât mai scurt autorul să elaboreze şi cea de-a doua parte.
Lucrarea este elaborată într-o formă concisă, în concordanţă cu numărul orelor de curs alocate, pentru a putea fi asimilată cât mai uşor de către studenţi.
În această parte sunt abordate capitolele: Caracteristici generale ale materialelor de construcţii, Materiale din piatră naturală, Lianţi anorganici (minerali), Mortare cu lianţi anorganici (minerali).
Faţă de ediţiile anterioare la care autorul a participat, cursul include modificări impuse de materiale noi de construcţii care se utilizează sau se pot utiliza în prezent la noi în tară şi de standardele româneşti aliniate la standardele europene sau internaţionale. Unele din noutăţile aduse sunt prezentate succint în continuare.
5
În capitolul 1 sunt introduse noţiuni şi notaţii în concordanţă cu terminologia inclusă în normele europene.
Capitolul 2 prezintă zonele granulometrice pentru agregatele curente folosite la betoanele de masă volumică normală.
În cuprinsul capitolului 3 sunt prezentate date şi informaţii noi legate de: plăcile gips-carton; tipurile de varuri aeriene şi varuri hidraulice; tipurile, simbolurile şi compoziţiile cimenturilor portland unitare; tipurile, simbolurile şi compoziţiile adaosurilor şi a cimenturilor portland cu adaosuri; alegerea tipului de ciment.
În ansamblu cel mai reformat capitol este capitolul 4, pentru care normele europene aduc modificări semnificative.
Cursul se adresează în primul rând studenţilor, dar poate constitui şi o bază de informaţii la zi pentru specialiştii constructori, care nu au acces direct la noile norme europene.
Timişoara, aprilie 2009
Iosif Buchman
CUPRINS
Prefaţă............................................................................................................... 5 Cuprins……………………………………………………………………………….. 7 Introducere…………………………………………………………………………... 9
1. Caracteristici generale ale materialelor de construcţii……………………… 11 1.1. Caracteristici fizico-mecanice……………………………………………...... 11 1.1.1. Densitatea materialelor (masa volumică)………………………… 11 1.1.2. Compactitatea, porozitatea, volumul de goluri
(porozitatea intergranulară)………………………………………... 12 1.1.3. Caracteristici privind comportarea materialelor la acţiunea apei. 14 1.1.4. Caracteristici privind comportarea materialelor la acţiunea
căldurii......................................................................................... 15 1.1.5. Caracteristici privind comportarea materialelor sub acţiunea
încărcărilor…………………………………………………………… 17 1.2. Caracteristici mecanice stabilite prin încercări distructive………………... 21 1.2.1. Caracteristici stabilite prin încercări statice………………………. 21 1.2.2. Caracteristici stabilite prin încercări dinamice...…………………. 23 1.2.3. Caracteristici stabilite prin încercări ciclice………………………. 25 1.3. Caracteristici fizico-mecanice stabilite prin metode nedistructive……….. 26 1.3.1. Metode acustice…………………………………………………….. 26 1.3.2. Metode mecanice…………………………………………………… 29 1.3.3. Metode atomice……………………………………………………... 30
2. Materiale din piatră naturală……………………………………………………… 32 2.1. Minerale şi roci………………………………………………………………… 32 2.2. Extragerea pietrei naturale…………………………………………………... 33 2.3. Materiale de construcţii din piatră naturală………………………………… 33 2.3.1. Produsele de balastieră……………………………………………. 33 2.3.2. Produsele de carieră……………………………………………….. 34 2.4. Protecţia pietrei naturale împotriva acţiunilor agresive…………………… 35
3. Lianţi anorganici (minerali)……………………………………………………….. 37 3.1. Definiţie. Clasificare…………………………………………………………... 37 3.2. Lianţi nehidraulici……………………………………………………………... 38 3.2.1. Argilele………..……………………………………………………... 38 3.2.1.1. Caracteristici generale…………………………………. 38 3.2.1.2. Metode de stabilizare a argilelor………………………. 38 3.2.2. Lianţi pe bază de sulfat de calciu (Ipsosuri)……………………… 40 3.2.2.1. Materia primă. Proces de fabricaţie…………………... 40 3.2.2.2. Priza şi întărirea ipsosului de construcţii……………... 41 3.2.2.3. Caracteristicile ipsosului de construcţii
întărit………................................................................ 42 3.2.2.4. Domeniile de utilizare ale ipsosului de construcţii…... 43 3.2.2.5. Alţi lianţi pe bază de sulfat de calciu………………….. 44 3.2.3. Varul aerian pentru construcţii…………………………………….. 45 3.2.3.1. Materia primă. Procesul de fabricaţie. Tipuri………… 45 3.2.3.2. Stingerea (hidratarea) varului aerian…………………. 46
7
3.2.3.3. Întărirea varului aerian…………………………………. 47 3.2.3.4. Domeniile de utilizare ale varului aerian……………… 47 3.3. Lianţi hidraulici unitari………………………………………………………… 48 3.3.1. Chimismul formării lianţilor hidraulici silicioşi…………………….. 48 3.3.2. Varurile hidraulice…………………………………………………... 49 3.3.2.1. Materii prime. Obţinere. Tipuri de varuri hidraulice…. 49 3.3.2.2. Întărirea, proprietăţile şi utilizarea varurilor hidraulice. 49 3.3.3. Cimentul portland…………………………………………………… 50 3.3.3.1. Materii prime. Obţinere. Compoziţie mineralogică….. 50 3.3.3.2. Priza şi întărirea cimentului portland…………………. 51 3.3.3.3. Caracteristicile fizico-mecanice şi chimice ale
cimentului portland întărit………………………………. 53 3.3.3.4. Cimenturi portland unitare……………………………... 56 3.3.4. Cimentul aluminos………………………………………..………… 57 3.4. Lianţi hidraulici micşti (amestecaţi)….……………………………………… 58 3.4.1. Adaosuri folosite la obţinerea cimenturilor cu adaosuri………… 58 3.4.2. Cimenturi portland cu adaosuri……………………………………. 59 3.4.2.1. Cimenturi portland uzuale cu adaosuri……………….. 59 3.4.2.2. Cimenturi cu căldura de hidratare limitată şi cu
rezistenţă la agresivitatea apelor cu conţinut de sulfaţi, cu adaosuri……………………………………… 61
3.4.2.3. Cimenturi portland albe şi colorate, cu adaosuri…….. 62 3.4.3. Varuri aeriene cu adaosuri…...……………………………………. 63 3.5. Alegerea tipului de ciment…………………………………………………… 63
4. Mortare cu lianţi anorganici (minerali)........................................................... 64 4.1. Mortare pentru zidărie………………………………………………………... 64 4.1.1. Clasificarea mortarelor de zidărie…………………………………. 64 4.1.2. Materialele componente……………………………………………. 65 4.1.3. Compoziţiile mortarelor…………………………………………….. 65 4.1.4. Caracteristicile mortarelor proaspete…………………………….. 65 4.1.5. Caracteristicile mortarelor întărite………………………………… 66 4.1.6. Alegerea mortarului pentru zidărie………………………………... 67 4.2. Mortare pentru tencuire şi gletuire………………………………………….. 68 4.2.1. Clasificarea mortarelor pentru tencuire sau gletuire……………. 68 4.2.2. Materialele componente……………………………………………. 68 4.2.3. Compoziţiile mortarelor…………………………………………….. 68 4.2.4. Soluţii de realizare a tencuielilor sau gleturilor…………………... 68 4.2.5. Caracteristicile mortarelor proaspete……………………………... 70 4.2.6. Caracteristicile mortarelor întărite………………………………… 70 Anexa 1 Plăci gips - carton…………………………………………………………. 72 Anexa 2 Condiţii mecanice şi fizice pentru cimenturi………………………. 73 Anexa 3 Recomandări de utilizare a cimenturilor............................................. 74 Bibliografie…………………………………………………………………………... 77
8
INTRODUCERE Produsele naturale sau artificiale care se utilizează la realizarea construcţiilor sunt denumite, în general, materiale de construcţii.
Industria materialelor de construcţii cunoaşte în ultima perioadă o dezvoltare tot mai accentuată. S-au găsit noi utilizări pentru materialele clasice şi s-au realizat o serie de materiale noi cu performanţe tehnico-economice superioare.
Pe de altă parte, odată cu intrarea României în Uniunea Europeană s-a impus producerea şi verificarea materialelor în concordanţă cu noile standarde româneşti – aliniate la normele europene. În acest context materialele de construcţii produse în prezent în ţara noastră au atins performanţele tehnice ale materialelor existente pe piaţa europeană. Cunoaşterea materialelor de construcţii reprezintă o necesitate pentru activitatea de cercetare, proiecare şi execuţie a construcţiilor.
Materialele de construcţii trebuie să asigure rezistenţa, siguranţa, izolarea termică, acustică şi hidrofugă a construcţiilor în condiţii de durabilitate maximă. Totodată trebuie să corespundă din punct de vedere estetic şi să aibă preţuri accesibile.
Pentru a acţiona în contextul necesităţilor enunţate, cursul de Materiale de construcţii pune la dispoziţia viitorilor ingineri constructori date referitoare la materiile prime, tehnologia de obţinere, caracteristicile fizico-mecanice şi chimice, durabilitatea şi domeniile de utilizare pentru majoritatea materialelor.
Cursul prezintă caracteristicile generale ale materialelor şi metodele de determinare ale acestora, materialele de construcţii anorganice (materialele din piatră naturală, lianţii minerali, mortarele, betoanele, materialele ceramice, materialele din sticlă, materialele metalice), materialele de construcţii organice ( materialele lemnoase, materialele bituminoase, materialele pe bază de polimeri), şi materialele de izolaţie, protecţie şi finisaj (anorganice, organice sau mixte).
9
Cursul este redactat într-o formă sintetică, în concordanţă cu numărul orelor alocate pentru disciplina de Materiale de construcţii în programul de studii de licenţă, forma de învăţământ de 4 ani, de la anul I Inginerie Civilă de la Facultatea de Construcţii şi Facultatea de Hidrotehnică din cadrul Universităţii Politehnica din Timişoara.
Cursul se adresează în primul rând studenţilor, dar poate constitui şi o bază de informaţii la zi pentru specialiştii constructori, care nu au acces direct la noile norme europene.
10
1. CARACTERISTICI GENERALE ALE MATERIALELOR DE CONSTRUCŢII
1.1. Caracteristici fizico-mecanice
1.1.1. Densitatea materialelor (masa volumică) Densitatea este dată de raportul dintre masa şi volumul unui material. Se
măsoară în kg/m3 şi se poate exprima sub mai multe forme: densitate (ρ), densitate
aparentă (ρa), densitate în grămadă (ρg) şi densitate în stivă (ρs).
Densitatea (densitatea reală) reprezintă masa unităţii de volum real (volumul
fazei solide dintr-un volum aparent). Se calculează cu relaţia:
Vm
=ρ ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
3mkg (1.1)
unde m este masa în stare uscată, iar V volumul fără pori (fig.1.1)
Fig.1.1
Sticla de calitate superioară şi oţelul nu au pori.
Densitatea aparentă, care constituie masa unităţii de volum aparent, se
stabileşte cu formula:
aa V
m=ρ ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
3mkg (1.2)
în care Va = V + Vp, Vp fiind volumul total al porilor (închişi şi deschişi) din material.
Densitatea în grămadă se referă la materialele granulare (nisip, pietriş ş.a).
Reprezintă masa unităţii de volum în grămadă (fig.1.2).
11
Fig.1.2
Este dată de relaţia:
gg V
m=ρ ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
3mkg (1.3)
unde Vg = V + Va + Vgol , iar Vgol cuprinde volumul golurilor (spaţiilor) dintre granule.
Această densitate se notează cu ρga pentru starea afânată sau cu ρgî pentru starea
îndesată a materialului granular.
Densitatea în stivă se poate determina pentru materialele care se păstrează
sau se transportă în stive (cărămizi, materiale lemnoase ş.a. ). Se calculează cu
relaţia (1.4).
s
ss V
m=ρ ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
3mkg (1.4)
în care masa ms este suma maselor elementelor stivei iar Vs volumul stivei stabilit pe
baza dimensiunilor măsurate ale stivei.
Întrucât Vg > Va ≥ V rezultă:
ρ ≥ ρa > ρg (1.5)
1.1.2. Compactitatea, porozitatea, volumul de goluri (porozitatea intergranulară) Compactitatea unui material caracterizează gradul de umplere al volumului
aparent cu fază solidă. Se notează cu C şi se calculează cu relaţia (1.6).
12
100100%
ρρa
aVVC == (1.6)
Deoarece Va ≥ V rezultă că % C ≤ 100. Sticla de calitate superioară şi oţelul, la care
Va = V, au % C = 100.
Rezistenţa la compresiune, gradul de impermeabilitate şi rezistenţa la îngheţ-
dezgheţ ale materialelor au valori mai mari cậnd compactitatea este mai mare.
Porozitatea arată gradul de neumplere al volumului aparent cu fază solidă. Se
poate exprima sub forma porozităţii totale sau sub forma porozităţii aparente
(deschise).
Porozitatea totala Pt are expresia:
100%
a
pt V
VP =
(1.7)
Întrucât % C + % Pt = 100 rezultă că C şi Pt sunt mărimi complementare.
Porozitatea aparentă caracterizează porii deschişi din unitatea de volum
aparent (sau masă). Se exprimă în două moduri şi anume:
100%
a
pdav V
VP =
(1.8)
mV
P pdam = ⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡kgm3
(1.9)
în care Pav este porozitatea aparentă funcţie de volum, iar Pam este porozitatea
aparentă funcţie de masă.
Dacă se face raportul % Pav/ Pam se obţine :
% Pav = ρaPam100 (1.10)
13
Materialele cu porozitate mare au rezistenţe mecanice mici, dar sunt bune
izolatoare termic.
Volumul de goluri (porozitatea intergranulară) este o caracteristică a
materialelor granulare care arată totalitatea golurilor dintre granule din unitatea de
volum în grămadă. Se calculează cu relaţia:
golV% = 100
g
ag
VVV −
= 100)1(g
a
VV
− = 100)1( g
aρρ
− )11.1(
Se poate determina pentru starea afânată sau îndesată a materialului granular.
1.1.3. Caracteristici privind comportarea materialelor la acţiunea apei Acţiunea apei asupra materialelor de construcţii se apreciază prin următoarele
caracteristici: absorbţia de apă, umiditatea, permeabilitatea şi rezistenţa la îngheţ-
dezgheţ.
Absorbţia de apă este proprietatea unui material de a absorbi şi a reţine apa
în porii şi în capilarele sale. Se determină prin saturarea materialului în diferite
condiţii: la presiune normală, la subpresiune, la presiune ridicată, saturare prin
fierbere.
Se exprimă funcţie de masă (am) sau funcţie de volum (av) cu ajutorul relaţiilor:
100%
us
ussam m
mma
−=
(1.12)
100%
aapa
ussav V
mma
ρ−
= (1.13)
în care: msa este masa în stare saturată, iar mus este masa în stare uscată.
Din raportul celor două moduri de exprimare se obţine:
apa
amv aaρρ
%% = (1.14)
14
Umiditatea caracterizează cantitatea de apă existentă într-un material la un
moment dat.
Se poate exprima în două moduri (umiditate relativă Ur sau umiditate absolută Ua), calculându-se cu relaţiile:
100%
um
usumr m
mmU
−= (1.15)
100%
us
usuma m
mmU
−=
(1.16)
în care: mum este masa materialului în stare umedă iar mus este masa materialului în
stare uscată.
Absorbţia de apă şi umiditatea influenţează negativ rezistenţele mecanice,
densitatea şi rezistenţa la îngheţ-dezgheţ.
Permeabilitatea la apă a materialelor solide reprezintă proprietatea lor de a
lăsa să treaca prin ele un volum oarecare de apă. Pentru beton se determină în mod
practic gradul de impermeabilitate faţă de apă. Acesta reprezintă presiunea maximă
a apei la care rezistă o epruvetă de beton un anumit timp prescris fără să prezinte
infiltraţii de apă pe o adâncime mai mare decât limita admisă.
Rezistenţa la îngheţ-dezgheţ (rezistenţa la gelivitate) se apreciază după
numărul maxim de cicluri de îngheţ-dezgheţ pe care le poate suporta un material fără
ca scăderea rezistenţelor mecanice şi pierderea de masă să depăşească anumite
limite prescrise. Reducerea rezistenţelor şi pierderea de masă sunt rezultatul
distrugerilor provocate de expansiunea apei care îngheaţă în porii materialului.
1.1.4. Caracteristici privind comportarea materialelor la acţiunea căldurii
Creşterea temperaturii materialelor anorganice poate modifica unele
caracteristici ale acestora printre care: porozitatea, densitatea aparentă, rezistenţele
mecanice, integritatea structurii, starea de agregare.
Materialele organice sub acţiunea căldurii se înmoaie, se descompun sau se
aprind.
15
Pentru exploatarea construcţiilor interesează următoarele caracteristici:
dilatarea, propagarea căldurii şi căldura specifică.
Dilatarea constă în creşterea dimensiunilor materialelor sub acţiunea căldurii.
La elementele sub formă de bare (liniare) dilatarea este apreciată prin intermediul
coeficientului de dilatare termică liniară α care reprezintă creşterea unităţii de
lungime pentru un grad de temperatură (fig.1.3). Este dat de relaţia (1.17).
Fig.1.3
TllΔΔ
=0
0α ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡mKmm
(1.17)
în care lo este lungimea iniţială a barei iar Δlo alungirea barei pentru creşterea
temperaturii cu ΔT grade de temperatură.
Pentru elementele masive dilatarea se apreciază cu ajutorul coeficientului de
dilatare cubică (volumică) γ, care reprezintă creşterea unităţii de volum pentru un
grad de temperatură. Se poate demonstra că:
γ = 3α (1.18)
Propagarea căldurii este fenomenul de transmitere a căldurii din zonele mai
calde ale materialelor la cele mai reci. Transmiterea căldurii prin materialele solide
are loc, în principal, prin conducţie (fig.1.4).
Fig.1.4
16
Cantitatea de căldură care se propagă se calculează cu expresia:
( )tTTdAQ 21 −= λ [ ]J (1.19)
în care:
λ - coeficientul de conductibilitate termică al materialului în W/mK;
A - suprafaţa prin care are loc transmisia în m2;
d - grosimea materialului în m;
(T1-T2)- diferenţa de temperatura pe grosimea d în grade K;
t - timpul de propagare în ore.
Coeficientul de conductibilitate (conductivitate) termică reprezintă cantitatea
de căldură care străbate într-o oră aria de 1 m2 şi distanţa de 1 m, dacă diferenţa
temperaturilor pe această distanţă este egală cu 1 grad. Materialele poroase au λ
mic şi în consecinţă izolează bine termic.
Căldura specifică c este egală cu cantitatea de căldură necesară pentru ca
temperatura unui material cu masa de 1 kg să varieze cu un grad de temperatură. Se
măsoară în J/kg K.
Cantitatea de căldură Q consumată pentru a încălzi un material cu masa m de
la temperatura T1 la T2 se calculează cu relaţia:
Q = mc(T1 - T2) [J] (1.20)
1.1.5. Caracteristici privind comportarea materialelor sub acţiunea încărcărilor
Încărcările fac parte dintr-o categorie mai largă denumită acţiuni. Acestea se
pot clasifica după frecvenţa cu care acţionează la anumite intensităţi în:
- acţiuni permanente (AP), care se aplică în mod continuu cu o intensitate
practic constantă (greutatea elementelor, presiunea pământului);
- acţiuni temporare (AT), a căror intensitate variază sensibil cu timpul şi care
pot să lipsească un anumit timp (oamenii, zăpada, vântul);
- acţiuni excepţionale (AE), care apar foarte rar la intensităţi semnificative
(cutremurele, inundaţiile).
17
După variaţia intensităţii (F) în timp acţiunile se clasifică în acţiuni statice
(fig.1.5a), dinamice (fig.1.5b) şi ciclice (fig.1.5c).
a) b) c)
Fig.1.5
Datorită încărcărilor exterioare scheletul de rezistenţă al unei construcţii se
deformează, adică prezintă variaţii de volum şi de formă (fig.1.6).
Fig.1.6
În urma deformaţiilor în scheletul de rezistenţă apar forţe interioare denumite
eforturi care transmit încărcările la fundaţii, unde se dezvoltă reacţiunile terenului de
fundaţie. Sub acţiunea încărcărilor şi a reacţiunilor scheletul de rezistenţă este în
echilibru static într-o poziţie deformată.
18
Efortul unitar (tensiunea) este forţa interioară transmisă uniform distribuit pe
unitatea de suprafaţă. Poate fi normal (σ) sau tangenţial (τ).
Pentru exemplul din fig.1.6 efortul unitar normal, care acţionează
perpendicular pe secţiune, se calculează cu formula:
AF
=σ ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
2mmN
(1.21)
în care:
F - forţa (încărcarea) în N;
A - suprafaţa pe care se distribuie forţa în mm2.
Efortul unitar tangenţial acţionează în planul secţiunii transversale.
Deformaţiile caracterizeaza cantitativ modificările volumului şi a formei unui
element. Aceste modificări constau în două efecte simple şi anume:
- deformaţia specifică liniară ε care arată alungirea sau scurtarea unităţii de
lungime sub efectul încărcărilor;
- deformaţia specifică unghiulară (lunecarea) γ care arată modificarea
unghiurilor.
Deformaţia specifică liniară se calculează cu relaţia (fig.1.6):
llΔ
=ε ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
mmm
(1.22)
în care:
Δl reprezintă modificarea lungimii elementului sub acţiunea încărcării,
în mm;
l - lungimea iniţială a elementului în m.
Din punct de vedere fenomenologic se disting 3 tipuri fizice de deformaţii:
elasică, plastică, vâscoasă.
Deformaţia elastică este caracterizată prin unicitatea curbei σ-ε atât la
încărcare cât şi la descărcare; deformaţia este reversibilă, dispare la descărcare
(fig.1.7).
19
Fig.1.7
La principalele materiale de construcţii dependenţa σ-ε în domeniul elastic este
liniară fiind valabilă legea lui Hooke cu expresia:
σ = E⋅ε (1.23)
în care E reprezintă modulul de elasticitate longitudinal (modulul lui Young).
Deformaţia plastică apare la atingerea efortului σc denumit limită de curgere.
Curbele de încărcare-descărcare nu mai coincid (fig.1.8).
Fig.1.8
Deformaţia vâscoasă trebuie analizată în raport cu timpul. Fenomenul
deformaţiei văscoase se modelează prin curgerea fluidelor vâscoase. Cea mai
simplă exprimare este legea liniară (fig.1.9) cu expresia:
t
K∂∂
=γτ (1.24)
în care:
τ - efortul unitar tangenţial;
K - coeficientul de vâscozitate al materialului;
γ - deformaţia unghiulară;
t - timpul.
20
Fig.1.9
Deformaţiile plastice şi vâscoase sunt inelastice, ireversibile, cu caracter
permanent; deformaţia plastică apare într-un timp relativ scurt, cea vâscoasă se
dezvoltă în timp îndelungat.
Tipurile fizice de deformaţii se suprapun; se cunosc deformaţii elasto-plastice,
vâsco-elastice, elasto-vâscoplastice.
1.2. Caracteristici mecanice stabilite prin încercări distructive
1.2.1. Caracteristici stabilite prin încercări statice Prin încercări statice se stabilesc următoarele caracteristici: rezistenţa la
compresiune, rezistenţa la întindere centrică, rezistenţa la întindere din încovoiere,
rezistenţa la forfecare, rezistenţa la răsucire ş.a.
Rezistenţa la compresiune se stabileşte pe epruvete cubice, cilindrice sau
prismatice. Încărcarea se aplică centric cu prese hidraulice, fiind prescrisă viteza de
creştere a încărcării. Schema de încărcare este arătată în fig.1.10. Pentru calculul
rezistenţei la compresiune fc se utilizează relaţia (1.25):
Fig.1.10
21
=cf
AFmax ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
2mmN
(1.25)
în care:
Fmax este forţa maximă pe care o suportă epruveta;
A este aria secţiunii solicitate.
Rezistenţa la întindere centrică se poate determina cu maşini hidraulice pentru
materialele cu rezistenţa ridicată (oţel) sau cu dispozitive mecanice pentru
materialele cu rezistenţa mai mică ( piatră, mortar, beton). Este prescrisă viteza de
creştere a încărcării. Schema de încărcare este prezentată în fig.1.11.
Fig.1.11
Rezistenţa la întindere centrică ft se calculează cu formula:
=tfA
Fmax ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
2mmN
(1.26)
în care:
Fmax este forţa maximă pe care o suportă epruveta;
A este aria secţiunii solicitate.
Pentru o fixare mai uşoară şi pentru o centrare cât mai perfectă s-au conceput
tipurile de epruvete prezentate în fig.1.12 (a - oţel; b - lemn; c - mortar).
22
Fig.1.12
La materialele de tipul pietrei (beton) rezistenţa la întindere directă se
realizează greu şi această rezistenţă se detemină prin încercarea de încovoiere.
Celelalte caracteristici care se pot stabili prin încercări statice vor fi abordate
în cadrul altor capitole.
1.2.2. Caracteristici stabilite prin încercări dinamice
Încercările dinamice permit determinarea următoarelor caracteristici: rezistenţa
la compresiune prin şoc, rezistenţa la încovoiere prin şoc şi duritatea.
Rezistenţa la compresiune prin şoc se stabileşte pe epruvete prismatice sau
cilindrice. Schema de încărcare este prezentată în fig.1.13 (1-postament; 2-bare de
ghidare; 3-berbec; 4-scripeţi; 5-indicator; 6-scară gradată; 7-epruvetă).
Fig.1.13
Berbecul se lasă să cadă liber de la înălţimi hi ce cresc progresiv până la distrugerea
epruvetei. Rezistenţa la compresiune prin şoc fs se calculează cu relaţia (1.27).
23
a) b)
Fig.1.15 Amprenta rezultată este mai mică atunci când materialul este mai dur. Duritatea H se
calculează cu relatia (1.29).
AFH = ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
2mmN
(1.29)
în care A este suprafaţa amprentei.
1.2.3. Caracteristici stabilite prin încercări ciclice
Încercările ciclice se mai numesc şi încercări la oboseală. Pe baza lor se
apreciază rezistenţa la oboseală a materialelor. Intensitatea încărcării F variază în
timp. Cea mai defavorabilă situaţie o reprezintă ciclul alternant simetric, când:
Fmax = -Fmin ; (σmax = -σmin) (1.30)
Datele experimentale se reprezintă într-o diagramă σ-n denumită curba Wőhler
(fig.1.16).
Fig.1.16
25
în care:
σmax - valoarea maximă a efortului (nivelul maxim de încărcare);
n - numărul de cicluri de încărcare;
σst - rezistenţa la încărcare statică;
σ0 - rezistenţa teoretică la oboseală.
Se constată că σ0 < σst şi că numărul de cicluri de încărcare la care rezistă materialul
creşte odată cu scăderea intensităţii încărcării.
1.3. Caracteristici fizico-mecanice stabilite prin metode nedistructive Metodele nedistructive de determinare a caracteristicilor elementelor de
construcţii prezintă avantajele:
- elementele cercetate nu sunt distruse;
- pe un element se pot determina mai multe caracteristici (densitate,
rezistenţe, proprietăţi elastice etc.);
- unele metode permit determinarea directă pe construcţii;
- anumite caracteristici se pot determina numai cu aceste metode;
- sunt rapide şi economice.
Prezintă dezavantajul că dau unele erori, care în multe situaţii fac ca aceste
metode să dea doar informaţii generale asupra caracteristicilor materialelor.
Cele mai folosite sunt metodele nedistructive acustice, mecanice, atomice şi
metoda combinată (metoda indicelui de recul + metoda cu ultrasunete).
1.3.1. Metode acustice
a). Metode de rezonanţă. Furnizează informaţii asupra epruvetelor încercate
prin punerea lor în vibraţie. Sunt în general metode de laborator. În epruvete sunt
excitate vibraţii, iar prin variaţia frecvenţei vibraţiilor emise se ajunge la fenomenul de
rezonanţă (frecvenţa vibraţiilor exterioare egală cu frecvenţa proprie de vibraţie). Se
măsoară frecvenţa la rezonanţă. Prin această metodă modulul de elasticitate dinamic
Ed se determină cu relaţia:
akd fl
kE ρ22
2
4= (1.31)
26
în care:
fk - frecvenţa la vibraţii longitudinale a epruvetei pentru armonica de ordinul k
(se citeşte la aparat);
l - lungimea epruvetei;
ρa - densitatea aparentă a materialului epruvetei.
Prin măsurarea la rezonanţă a frecvenţelor de vibraţie se pot determina
proprietăţile elastice ale materialelor, rezistenţa betonului, comportarea betonului la
îngheţ-dezgheţ, grosimile elementelor.
b). Metode ultrasonice de impuls. Sunt cele mai utilizate. Se bazează pe
transmiterea în elementele cercetate a unor oscilaţii mecanice amortizate, denumite
impulsuri. Domeniul de frecvenţă al impusurilor (ultrasunetelor) pentru beton este
cuprins între 20 şi 200 kHz.
La aceste metode interesează în principal timpul de propagare al
ultrasunetelor prin materialul cercetat, funcţie de care se determină caracteristicile
urmărite.
Schema instalaţiei metodei cu ultrasunete este prezentată în fig.1.17
(A-aparat cu ultrasunete; P-proba sau elementul testat; C-cabluri; E şi R- emiţător şi
receptor de ultrasunete).
Fig.1.17
Aplicaţii ale acestei metode pentru beton sunt: defectoscopia betonului;
determinarea rezistenţei la compresiune a betonului; determinarea modulului de
elasticitate dinamic.
În defectoscopia betonului se determină adâncimile unor fisuri, poziţia şi
dimensiunile golurilor şi alte defecte.
27
Determinarea rezistenţei la compresiune a betonului se bazează pe legătura,
stabilită în urma cercetărilor, între viteza de propagare a ultrasunetelor v şi rezistenţa
betonului la compresiune fc. Relaţia de legătură diferă de la ţară la ţară. La noi în ţară
se utilizează relaţia:
fc = a⋅ebv (fc = a⋅e1,1v) (1.32)
a şi b fiind constante ce depind de compoziţia, vârsta şi condiţiile de păstrare
ale betonului. Curba cu care se lucrează este prezentată calitativ în fig.1.18.
Fig.1.18
Valorile rezistenţelor determinate de pe curbă se corectează prin înmulţire cu un
coeficient de influenţă ct care ţine seama de factorii precizaţi mai sus.
Modulul de elasticitate dinamic se calculeaza cu relaţia:
Ed = 0,833⋅v2⋅ρa (1.33)
c). Metoda undelor de suprafaţă. Se poate utiliza pentru cercetarea unor
structuri plane cu o singură suprafaţă liberă (plăci). Constă în aplicarea pe placă a
unor surse de vibraţii continue sinusoidale, cărora li se măsoară caracteristicile.
Funcţie de caracteristicile măsurate se determină rezistenţa, proprietăţile elastice,
grosimile. În această metodă modulul de elasticitate dinamic se calculează cu
formula (1.34).
28
Ed = 2,93⋅ρa⋅vs
2 (1.34)
unde:
vs - viteza undelor de suprafaţă.
1.3.2. Metode mecanice Se bazează pe legătura care există între rezistenţa betonului şi duritatea
superficială a acestuia. Se obţin informaţii referitoare la un strat relativ subţire, motiv pentru
care reprezintă mijloace de control preliminar, orientativ al calităţii materialului. Rezistenţa
la compresiune a betonului se poate stabili cu metoda reculului şi metoda amprentei.
a). Metoda reculului. Rezistenţa se stabileşte pe baza reculului măsurat al
unei mase mobile care loveşte suprafaţa betonului. Aparatul cel mai folosit este
sclerometrul Schmidt pe bază de recul liniar. La aparat se citeşte indicele de recul n.
Pe baza indicelui mediu se poate stabili cu ajutorul unor diagrame (livrate odată cu
aparatul) rezistenţa la compresiune medie fc a betonului (fig.1.19).
Fig.1.19
Diagramele sunt diferenţiate funcţie de unghiul α pe care îl face axa aparatului cu
orizontala, unghi care influenţează valoarea indicelui de recul. Rezistenţele obţinute
pot fi corectate prin înmulţire cu un coeficient total de influenţă ct care ţine seama de
o serie de date din biografia betonului.
29
b). Metoda amprentei. Constă în măsurarea diametrului urmei pe care o lasă
pe suprafaţa materialului o bilă proiectată cu o anumită energie (mai mare 1/1 sau
mai mică 1/2, funcţie de rezistenţa materialului). Se folosesc sclerometre liniare cu
resort. Rezistenţa la compresiune fc se stabileşte funcţie de diametrul mediu al
amprentei d, dintr-o diagramă existentă în cartea tehnică a aparatului (fig.1.20).
Fig.1.20
1.3.3. Metode atomice a). Metoda cu radiaţii penetrante. Se bazează pe puterea de penetrare a
radiaţiilor X şi γ, care este atenuată de materialul elementelor examinate. Cu aceste
metode se pot stabili defectele interne şi densitatea materialelor.
Defectele interne ale materialelor rezultă în urma atenuării diferenţiate a
radiaţiilor în porţiunile cu şi fără defecte (intensităţi diferite pe un film).
Densitatea aparentă a materialelor se calculează cu relaţia:
kaμρ = (1.35)
unde:
μ - coeficient de atenuare liniară;
k - coeficient de atenuare masică a radiaţiilor.
30
b). Metode cu neutroni. Utilizează neutroni rapizi. Viteza acestora este
încetinită de atomii de hidrogen prezenţi în materialul cercetat. Se măsoară numărul
de neutroni lenţi (imp./min) care rezultă în urma interacţiunii şi pe baza unor
diagrame stabilite experimental se determină umiditatea materialelor sau cantitatea
de bitum din betoanele asfaltice (fig.1.21).
Fig.1.21
31
2. MATERIALE DIN PIATRĂ NATURALĂ
2.1. Minerale şi roci
Mineralele sunt substanţe naturale, în general solide, formate în interiorul sau
la suprafaţa scoarţei terestre. Cele mai multe au o structură cristalină iar unele o
structură amorfă. Din punct de vedere chimic pot fi constituite din elemente naturale
în stare necombinată (aur, argint, cupru, diamant) sau din diferite combinaţii ale
elementelor (oxizi, silicaţi, carbonaţi, sulfaţi).
Rocile reprezintă asociaţii naturale de minerale care alcătuiesc scoarţa
terestră. După geneză se clasifică în roci magmatice (eruptive), roci sedimentare şi
roci metamorfice.
Rocile magmatice sunt rezultatul solidificării magmei şi pot fi:
- roci intrusive (de adâncime): granite, sienite, diorite;
- roci filoniene (de mică adâncime): porfirul;
- roci efuzive (de suprafaţă): riolite, andezite, bazalte.
Rocile sedimentare, funcţie de modul de formare se clasifică în:
- roci detritice, rezultate din degradarea şi depunerea altor roci şi pot fi
cimentate: gresii, loess, argile, sau necimentate: pietrişuri, nisipuri, praf;
- roci de precipitaţie, formate prin cristalizări şi depuneri din soluţii saturate:
ghips, calcare, travertin, dolomit;
- roci organogene, constituite în urma depunerii de resturi organice: calcare
cochilifere, diatomitul, tripoli (folosite ca agregate uşoare şi la lucrări de artă).
Rocile metamorfice sunt rezultatul transformării rocilor sedimentare şi
magmatice datorită unor mişcări mari ale scoarţei pământului (metamorfism general)
sau datorită unui contact dintre un corp magmatic cu roci sedimentare (metamorfism
de contact). Roci metamorfice utilizate în construcţii sunt: gnaisurile, cuarţitele,
marmurele.
Rocile pot avea o structură: holocristalina (constituită din minerale complet
cristalizate); hemicristalină (constituită parţial din minerale cristalizate şi parţial din
minerale amorfe); amorfă (constituită din minerale amorfe).
Textura rocilor (modul de aranjare al mineralelor în spaţiu) poate fi:
neorientată sau masivă; stratificată (straturile fiind acătuite din acelaşi minerale);
şistoasă (cu straturi din minerale diferite).
32
2.2. Extragerea pietrei naturale Piatra naturală se extrage din depozite stâncoase (cariere), sau din depozite
granulare (balastiere).
Extragerea din cariere se poate face: manual (cu pârghii sau ciocane de
abataj); mecanic (cu utilaje prevăzute cu dispozitive de tăiere sub formă de discuri
sau cabluri din oţel dur); prin explozie.
Extragerea din balastiere se face cu excavatoare sau hidromecanizat (când
depozitele sunt sub nivelul apei).
2.3. Materiale de construcţii din piatră naturală
Materialele din piatră naturală utilizate în construcţii se pot clasifica în:
produse de balastieră şi produse de carieră.
2.3.1. Produsele de balastieră
Sunt materiale granulare naturale cunoscute în construcţii sub denumirea de
agregate naturale de balastieră/râu sau de agregate curente. Au masa volumică
(densitatea) reală mai mare de 2000 kg/m3.
Se utilizează în principal la prepararea mortarelor şi a betoanelor. Se mai pot
utiliza la lucrări de drumuri, poduri, căi ferate ş.a.
Conform standardelor actuale se împart în două categorii mari şi anume:
- nisip, cu granule de până la 4 mm;
- agregat grosier, cu granule în majoritatea lor mai mari de 4 mm.
Prin amestec de agregat se înţelege agregatul compus din agregat grosier şi
nisip.
Particulele fine de agregat sunt granulele care trec pe sita de 0,063 mm.
Filerul reprezintă agregatul pentru care cea mai mare parte a granulelor
(70-100%) trec pe sita de 0,063 mm şi care se adaugă materialelor de construcţii
pentru a le conferi anumite proprietăţi.
Fracţiunile granulare/clasele de granulozitate sunt agregatele (particulele)
care trec pe sita mai mare dintre două site consecutive şi nu trec pe cea mică.
Clasele de granulozitate rezultă prin cernerea agregatelor pe site cu ochiuri pătrate.
Dimensiunile sandardizate ale ochiurilor sitelor pentru seria de baza sunt: 1; 2; 4, 8;
16; 31,5; 63 mm. Pentru nisip se mai pot folosi sitele: 0,063; 0,125; 0,250; 0,5 mm.
33
Granulozitatea agregatelor care intră în compoziţia unui beton trebuie să se
încadreze, conform Codului de practică pentru producerea betonului CP012/1-2007
în limitele prezentate în tabelul 2.1.
Tabelul 2.1
Zone de granulozitate pentru agregate
% treceri (în vol.) pe site cu ochiuri pătrate (mm) Dmax
(mm)
Zona
0,25 0,5 1 2 4 8 16 22,4 31,5 63
Utili-
zabilă
11-
22
26-
39
42-
57
57-
71
74-
85
100
8
Favo-
rabilă
5-
11
14-
26
21-
42
36-
57
61-
74
100
Utili-
zabilă
8-
18
20-
34
32-
49
42-
62
56-
74
76-
88
100
16
Favo-
rabilă
3-
8
8-
20
12-
32
21-
42
36-
56
60-
76
100
Utili-
zabilă
8-
17
19-
31
30-
45
39-
57
51-
70
68-
82
88-
94
100
22
Favo-
rabilă
2-
8
5-
19
9-
30
17-
39
28-
51
47-
68
78-
88
100
Utili-
zabilă
8-
15
18-
29
28-
42
37-
53
47-
65
62-
77
80-
89
100
32
Favo-
rabilă
2-
8
6-
18
8-
28
14-
37
23-
47
38-
62
62-
80
100
Utili-
zabilă
7-
14
15-
26
24-
39
30-
48
38-
58
50-
70
64-
80
80-
90
100
63
Favo-
rabilă
2-
7
4-
15
8-
24
11-
30
19-
38
30-
50
46-
64
67-
80
100
2.3.2. Produsele de carieră Din această categorie fac parte: piatra brută, piatra prelucrată (fasonată) şi
agregatele naturale sfărâmate artificial.
Piatra brută este formată din bucăţi de formă neregulată aşa cum rezultă la
extragerea din cariere. Se utilizează pentru ziduri de sprijin, fundaţii, socluri ş.a.
34
Piatra prelucrată (fasonată), funcţie de gradul de prelucrare şi de destinaţie
poate fi de mai multe tipuri, printre care:
- moloane, care sunt blocuri de piatră prelucrate pe faţa aparentă şi pe
feţele adiacente pe o adâncime de 3...7 cm; sunt folosite la execuţia
zidurilor masive;
- piatra de talie, reprezentată de blocuri cu minimum 4 feţe prelucrate, care
se pot utiliza la zidăria construcţiilor monumentale;
- plăci de piatră pentru pardoseli şi placaje, obţinute prin tăierea blocurilor de
piatră; faţa văzută poate fi şlefuită sau buciardată;
- elemente arhitecturale: blocuri pentru socluri, cornişe, brâuri, trepte pentru
scări ş.a.;
- pietre prelucrate pentru drumuri: pavele (prismatice), calupuri (cubice),
borduri şi borne.
Agregatele naturale sfărâmate artificial sunt obţinute prin concasarea şi
măcinarea rocilor. Pot fi utilizate la betoane pentru construcţii civile, şosele,
autostrăzi, piste de aeroporturi, când funcţie de dimensiuni au denumiri similare cu
cele prezentate la agregatele naturale de balastieră (nisip, agregat grosier, filer), sau
pentru lucrări de drumuri şi căi ferate. Agregatele naturale sfărâmate artificial utilizate
la lucrări de drumuri şi căi ferate se clasifică astfel:
- nisip de concasare cu dimensiuni 0…4 mm;
- criblură cu granule de formă poliedrică cu dimensiuni 4…25 mm (4-8, 8-16,
16-25 mm pentru mixturi bituminoase şi betoane);
- savură cu dimensiuni 0…8(16) mm folosită pentru strat de fundaţie sau
executarea macadamului (pavaj din mai multe straturi de piatră îndesată
prin compactare mecanică şi impregnată cu un material de legătură);
- split-piatră spartă cu dimensiuni 8…40 mm (8-16, 16-25, 25-40 mm) pentru
strat de fundaţie;
- piatră spartă mare cu dimensiuni 40…80 mm (40-63 mm pentru fundaţia
macadamului şi 63-80 mm pentru strat de fundaţie).
2.4. Protecţia pietrei naturale împotriva acţiunilor agresive
Piatra naturală poate fi deteriorată de agenţi distructivi fizici, chimici sau
biologici.
35
Agenţii fizici sunt variaţiile mari de temperatură, cu sau fără prezenţa apei.
Fenomenul de dilatare termică sau de expansiune a apei care îngheaţă în pori
provoacă exfolieri ale pietrei. De asemenea soluţiile diferitelor săruri pot cristaliza în
porii pietrei provocând expansiuni urmate de exfolieri.
Agenţii chimici sunt CO2 şi SO2 din atmosferă care în prezenţa umidităţii se
transformă în acizi care atacă mai ales carbonatul de calciu din pietrele calcaroase,
rezultând săruri solubile care sunt spălate de precipitaţii. Au loc reacţiile:
CaCO3 + CO2 +H2O → Ca(HCO3)2
solubil (2.1)
CaCO3 + 2SO2 +2H2O → Ca(HSO3)2 + H2CO3
solubil (2.2)
Agenţii biologici cum sunt microorganismele vegetale (algele) conduc la
formare de acizi (humici) care atacă componenţii mineralogici ai pietrei
transformându-i în săruri uşor solubile.
Mijloacele de protecţie pot fi de ordin constructiv sau tratamente de suprafaţă.
Mijloacele de ordin constructiv constau în:
- folosirea pietrei cu caracteristici corespunzătoare domeniului de utilizare;
- evitarea suprafeţelor orizontale sau slab înclinate pentru a nu permite
staţionarea apelor agresive;
- izolarea hidrofugă a fundaţiilor pentru a împiedeca absorbţia apei.
Tratamentele ce pot fi utilizate sunt:
- vopsirea cu uleiuri sicative pentru a stopa pătrunderea apei în porii pietrei;
- tratarea pietrei, în regiunile bogate în SO2, cu soluţie de BaCl2 rezultând
BaSO4 insolubil care colmatează porii;
- tratarea pietrelor calcaroase cu soluţii de fluaţi - săruri de Mg sau Al ale
acidului silico-fluorhidric (H2SiF6) - care dau cu piatra calcaroasă substanţe
greu solubile ce colmatează porii pietrei.
36
3. LIANŢI ANORGANICI (MINERALI)
3.1. Definiţie. Clasificare Lianţii anorganici sunt materiale naturale sau artificiale (în general
pulverulente) care în amestec cu apa sau cu soluţiile apoase ale unor săruri
formează o pastă plastică ce se întăreşte în timp sub acţiunea unor procese
fizico-chimice, transformându-se într-un material rigid cu aspect de piatră. Se
utilizează pentru legarea materialelor granulare sau unitare în vederea obţinerii
diferitelor elemente de construcţii. În acest scop trebuie să adere cât mai bine la
materialele pe care le leagă, să se întărească într-un timp relativ scurt, iar după
întărire să nu prezinte variaţii mari de volum care ar compromite stabilitatea
elementelor de construcţii.
După comportarea la acţiunea apei lianţii se clasifică în lianţi nehidraulici şi
lianţi hidraulici. Lianţii nehidraulici se întăresc numai în mediu uscat şi nu rezistă la
acţiunea dizolvantă a apei. Lianţii hidraulici se întăresc şi în mediu umed sau chiar în
apă şi după întărire rezistă la acţiunea dizolvantă a apei. Clasificările lianţilor
nehidraulici şi hidraulici, utilizaţi în construcţii sunt date în tabelele 3.1 şi 3.2.
Tabelul 3.1
Clasificarea lianţilor nehidraulici
Naturali Argilele Lianţii anorganici nehidrauluici Artificiali
Lianţi pe bază de sulfat de calciu (Ipsosuri); Var aerian pentru construcţii
Tabelul 3.2
Clasificarea lianţilor hidraulici
Neclincherizaţi Varurile hidraulice
Unitari Clincherizaţi Cimentul portland; Cimentul aluminos
Lianţii anorganici hidraulici
Micşti (amestecaţi)
Cimenturi portland cu adaosuri; Var aerian cu adaosuri active
Lianţii unitari se obţin prin măcinarea unui singur produs de bază cu maximum
5% adaosuri. Lianţii micşti provin din lianţii unitari prin adăugarea a 6...95% adaosuri.
Lianţii neclincherizaţi se obţin din materii prime care se ard la temperaturi
inferioare formării topiturilor parţiale astfel că produsul arderii rămâne poros.
37
Lianţii clincherizaţi rezultă din arderea la temperaturi mari a amestecurilor de
materii prime, ce permit formarea unor topituri parţiale care la răcire se solidifică în
pori rezultând structuri compacte, denumite clinchere, cu o porozitate sub 8%.
3.2. Lianţii nehidraulici
3.2.1. Argilele 3.2.1.1.Caracteristici generale
Argilele sunt compuse din hidrosilicaţi de aluminiu cu compoziţie chimică
variabilă, având formula: mAl2O3⋅nSiO2⋅pH2O. Sunt rezultatul dezagregării feldspaţilor
(roci eruptive) sub acţiunea apelor carbonatate sau a precipitării soluţiilor coloidale
de silice şi alumină din apele termale. După compoziţia mineralogică se deosebesc:
- argile caolinitice, în care predomină mineralul denumit caolinit
(Al2O3⋅2SiO2⋅2H2O);
- argile montmorillonitice, în care predomină mineralul denumit montmorillonit
(Al2O3⋅4SiO2⋅H2O + nH2O).
Argilele caolinitice au plasticitate mai mică şi sunt folosite în industria ceramică, iar
cele montmorillonitice sunt mai active din punct de vedere chimic şi sunt indicate ca
lianţi.
Structura argilelor este constituită din particule lamelare de maximum 5 μm cu
un puternic caracter hidrofil, motiv pentru care îşi modifică mult volumul la variaţia
umidităţii mediului în care se găsesc. Pentru a micşora această sensibilitate şi pentru
mărirea rezistenţelor mecanice se aplica diverse metode de stabilizare.
3.2.1.2.Metode de stabilizare a argilelor
Metodele de stabilizare a argilelor sunt prezentate în tabelul 3.3.
Tabelul 3.3
Metode pentru stabilizarea argilelor
Stabilizarea cu degresanţi Metode fizice Stabilizarea prin hidrofobizare Stabilizarea prin schimb ionic Stabilizarea cu ciment
Stabilizarea cu silicat de sodiu Metode chimice
Stabilizarea cu compuşi macromoleculari
38
Stabilizarea cu degresanţi. În masa argilelor se introduc materiale degresante:
nisip, praf de şamotă, paie tocate, rumeguş ş.a., care reduc peliculele apoase ale
masei argiloase. Amestecate cu degresanţi argilele se folosesc la confecţionarea
blocurilor de zidărie (cărămizi de chirpici), mortare de zidărie şi ziduri monolite.
Stabilizarea prin hidrofobizare. Se realizează cu ajutorul unor substanţe
tensioactive (cu molecule alungite având un capăt nepolar-hidrofob şi un capăt polar-
hidrofil) cum sunt: anumite răşini, bitumuri (3-8%), care formează pe suprafaţa argilei
o peliculă hidrofobă (fig.3.1), datorită căreia argila devine mai puţin sensibilă la
actiunea apei.
Fig.3.1
Argilele astfel stabilizate pot fi utilizate la executarea straturilor rutiere, în construcţii
hidrotehnice şi la impermeabilizarea canalelor de irigaţii.
Stabilizarea prin schimb ionic. Argila posedă sarcină electrică negativă şi se
comportă ca un macroanion care îşi neutralizează sarcina prin adsorbţie de cationi
conform şirului selectiv:
Mg2+>Ca2+>NH4
+>K+>Na+
Grosimea peliculei de apă se reduce cu creşterea valenţei cationilor. Rezultă că prin
înlocuirea cationilor monovalenţi din complexul adsorbit cu cationi bi şi trivalenţi se
reduc peliculele de apă adsorbită ceea ce duce la micşorarea plasticităţii argilelor şi
implicit la scăderea contracţiei la uscare şi a tendinţei de fisurare.
Practic în masa argilei (A) se introduc substanţe care în apă pun în libertate
ioni de calciu, ca de exemplu: CaCl2 (clorura de calciu), Ca(OH)2 (varul aerian),
cenuşa de termocentrală, zgura, cimentul portland. Reacţia de schimb ionic care are
loc este:
ANa2 + Ca2+ → ACa + 2Na+
peliculă peliculă apoasă groasă apoasă subţire
(3.1)
39
Frecvent se folosesc varul (4-8%) şi cimentul care au şi efect de mărire a
rezistenţelor mecanice. Argilele stabilizate cu var se pretează la executarea
terasamentelor şi drumurilor de trafic redus.
Stabilizarea cu ciment. Cimentul stabilizează argila prin întărire proprie, prin
formarea unor compuşi secundari de cimentare şi prin schimb ionic. Cantitatea de
ciment poate reprezenta 5-15% din masa argilei.
Stabilizate cu ciment argilele servesc la executarea şoselelor secundare, a
fundaţiilor şoselelor de mare trafic, la căptuşirea canalelor de irigaţii, la executarea
barajelor, digurilor, etc.
Stabilizarea cu silicat de sodiu (sticlă solubilă). Metoda este adecvată argilelor
marnoase care au în masa lor calcar în stare fină. În prezenţa apei sticla solubilă
formează un gel care reacţionează cu calcarul formând hidrosilicaţi de calciu care
contribuie la creşterea rezistenţei argilei. Metoda ajută la consolidarea terenului de
fundaţie. Poate fi aplicată prin amestecarea argilei cu soluţie de Na2SiO3, prin
injectarea acesteia în teren, iar la terenurile cu permeabilitate redusă prin
electrosilicatizare.
Stabilizarea cu compuşi macromoleculari. Se utilizează compuşi epoxidici,
latex de cauciuc, compuşi ureo şi fenol formaldehidici. Argila este tratată cu un
monomer sau amestec de monomeri care policondensează sau polimerizează în
masa acesteia formând un polimer rezistent şi hidrofob. Unii compuşi stabilizează
argila şi prin schimb ionic.
Argilele cu compuşi macromoleculari se folosesc la executarea digurilor,
barajelor, lucrărilor de drumuri, consolidarea terenurilor de fundare.
3.2.2. Lianţi pe bază de sulfat de calciu (Ipsosuri) 3.2.2.1. Materia primă. Proces de fabricaţie
Materia primă pentru producerea ipsosurilor este ghipsul, rocă formată din
CaSO4⋅2H2O.
În funcţie de temperatura de ardere a ghipsului se obţin lianţi diferiţi în care
predomină un anumit compus. Compuşii obţinuţi la diferite temperaturi şi
caracteristicile lor sunt prezentaţi în tabelul 3.4.
Se constată că ipsosul pentru construcţii se obţine prin dezhidratarea parţială
a ghipsului la temperaturi ce nu depăşesc 300 0C. Componentul de bază al ipsosului
de construcţii este sulfatul de calciu semihidratat (CaSO4⋅0,5H2O). În compoziţie se
40
întâlnesc şi cantităţi reduse de anhidrit solubil (CaSO4) şi chiar de dihidrat
(CaSO4⋅2H2O).
Tabelul 3.4
Compuşii obţinuţi la arderea ghipsului
Temperatura de ardere Compuşii arderii Caracteristici 95...150 0C
CaSO4⋅0,5H2O Semihidrat de sulfat de calciu
Componentul de bază al ipsosului de construcţii; Priză rapidă
150...300 0C CaSO4 Anhidrit solubil Priză rapidă
300...800 0C CaSO4 Anhidrit insolubil
Componentul de bază al cimentului de anhidrit; Face priză numai cu activatori chimici
800...1200 0C
xCaSO4 + yCaO x>y
Anhidrit insolubil şi oxid de calciu
Ipsos de pardoseala; Priză lentă; CaO activează anhidritul
Procesul tehnologic de obţinere a ipsosului de construcţii cuprinde
următoarele faze:
- extragerea materiei prime;
- transportul;
- concasarea;
- arderea (dezhidratarea);
- măcinarea;
- ambalarea în saci.
Arderea cu măcinarea se pot schimba între ele, sau se pot desfăşura concomitent,
funcţie de tipul cuptorului în care se realizează arderea.
3.2.2.2. Priza şi întărirea ipsosului de construcţii
După amestecarea cu apa ipsosul se hidratează conform reacţiei:
CaSO4⋅0,5H2O + 1,5H2O → CaSO4⋅2H2O (3.2)
Dihidratul de sulfat de calciu obţinut are o solubilitate de cca 5 ori mai mică
decât semihidratul, rezultând foarte repede o soluţie suprasaturată din care dihidratul
începe să cristalizeze. La început cristalele sunt foarte mici (10-7...10-5 cm) şi sunt
înconjurate de pelicule de apă, amestecul fiind o pastă uşor lucrabilă cu o
consistenţă plastică (fig.3.2a).
41
a) b) c)
Fig.3.2
Hidratarea semihidratului continuă, cristalele aciculare cresc destul de repede
şi se împâslesc ceea ce măreşte frecarea interioară şi pasta devine treptat rigidă
(fig.3.2b). Transformarea pastei plastice într-o masă solidă dar friabilă se numeşte
priză. La terminarea prizei amestecul este format dintr-o împâslire de cristale
aciculare între care există o cantitate destul de mare de soluţie saturată de dihidrat
care împiedică sudarea cristalelor între ele. De aceea rezistenţa ipsosului după priză
este mică. Priza se măsoară în minute şi se caracterizeaza printr-un început şi sfârşit
de priză, care se determină în laborator cu aparatul Vicat. Începutul nu trebuie să
aibă loc înainte de 4(5) minute iar sfârşitul nu trebuie să depăşească 30 de minute.
Pentru întârzierea prizei se pot folosi: laptele de var, zahărul, boraxul (Na2B4O7),
spirtul etc.
Întărirea ipsosului constă în creşterea rezistenţelor mecanice în timp, care se
produce datorită evaporării excesului de apă de amestecare; dizolvatul cristalizează
şi sudează cristalele iniţiale între ele. Amestecul devine o masă de cristale
concrescute cu rezistenţe mecanice moderate (fig.3.2c).
3.2.2.3. Caracteristicile ipsosului de construcţii întărit
La întărire ipsosul îşi măreşte volumul cu aproximativ 1%, iar după întărire
volumul rămâne practic constant.
Ipsosul întărit are o porozitate de cca 50% fiind caracterizat de rezistenţe
moderate şi bune proprietăţi de izolare termică şi fonică.
Are o bună rezistenţă la foc.
Este un material solubil în apă, dezavataj care impune protejarea fie prin
folosirea unor adaosuri de micşorare a porozităţii şi solubilităţii, fie prin tratamente
superficiale de impermeabilizare.
42
3.2.2.4. Domeniile de utilizare ale ipsosului de construcţii Întrucât este un liant nehidraulic ipsosul neprotejat se pretează la lucrări
interioare cu o umiditate relativă ce nu depăşeşte 60%. Tratat corespunzător prezintă
o rezistenţă sporită la apă sau foc. Se poate utiliza singur sau în amestec cu varul.
Domeniile de utilizare sunt prezentate în tabelul 3.5.
Tabelul 3.5 Domeniile de utilizare ale ipsosului de construcţii
Domeniul Utilizarea
Zidirea/monolitizarea elementelor prefabricate pentru pereţi interiori Tencuirea/repararea pereţilor cu mortar de ipsos sau de ipsos-var (obişnuit sau uşor) Tencuirea pânzei de rabiţ Protecţia elementelor din lemn împotriva focului
Mortare de ipsos pentru zidării şi tencuieli
Fixarea instalaţiilor electrice Blocuri şi plăci pline sau cu goluri, eventual armate cu fibre Fâşii pline sau cu goluri
Elemente prefabricate pentru pereţi despărţitori neportanţi (cu sau fără agregate uşoare)
Panouri cu structură fagure Plăci cu suprafeţe mari pentru placarea pereţilor sau a tavanelor (fig.3.3a) Panouri de pereţi despărţitori (cu şi fără termoizolaţie între plăcile cuplate) (fig.3.3b)
Plăci gips-carton pentru pereţi interiori şi tavane
Plăci cu suprafeţe mici pentru realizarea tavanelor
La ora actuală cea mai largă utilizare o au plăcile gips-carton (fig.3.3a),
alcătuite dintr-un miez de ipsos şi una sau două foi de carton lipite pe feţele mari.
Fig.3.3
43
Prezintă următoarele avantaje:
- realizează o bună izolare termică şi fonică;
- rezistenţa la întindere din încovoiere necesară la transport şi manipulare este
asigurată de foile de carton;
- asigură o suprafaţă netedă care poate fi zugrăvită direct, sau pe care se
poate monta faianţă;
- pot fi tăiate uşor, permiţând realizarea unor forme capabile să elimine
monotonia spaţiilor interioare;
- cele marcate cu roşu au o rezistenţă sporită la foc, iar cele marcate cu verde
au o rezistenţă bună la umiditate.
Plăcile de dimensiuni mici utilizate pentru tavanele denumite şi casetate au pe
faţa văzută diverse modele. Asigură o bună izolare termică şi fonică şi un aspect
estetic deosebit.
Detalii suplimentare ale diferitelor tipuri de plăci gips-carton cu suprafeţe mari
sunt arătate în Anexa 1 (SR EN 520:2005).
3.2.2.5. Alţi lianţi pe bază de sulfat de calciu
Cimentul de anhidrit. Se obţine prin măcinarea anhidritului (CaSO4) natural
sau artificial (vezi tab.3.4) cu adaos de activatori (sulfat acid de sodiu, var, cenuşă de
termocentrală). Activatorii cresc solubilitatea şi capacitatea de hidratare a
anhidritului. Are priza lentă, sfârşitul de priză având loc după 4...7 ore. Se poate
utiliza la: pardoseli interioare, mortare şi blocuri de zidărie.
Ipsosul de pardoseală. Rezultă prin arderea ghipsului la temperaturi ridicate
(vezi tab.3.4) şi măcinarea produsului ars. Conţine anhidrit şi mici cantităţi de CaO.
Oxidul de calciu are rol de activator. Sfârşitul de priză se produce după 12...14 ore.
Priza poate fi accelerată prin măcinare fină sau prin adăugarea de acceleratori:
sulfaţii de sodiu, potasiu, cupru, zinc, sau clorura de magneziu. Pe lângă folosirea la
pardoseli interioare, mai poate fi utilizat la mortare pentru tencuieli sau producerea
de elemente prefabricate.
Ipsosul de mare rezistenţă. La producerea lui are loc o dezhidratare parţială a
ghipsului în autoclave (110-120 0C şi cca 1,3 at.). Se obţin cristale de formă şi
structură mai compactă care necesită o cantitate mai mică de apă de amestecare,
rezultând produse întărite mai compacte şi mai rezistente. Din el se pot executa
prefabricate ca: blocuri de zidărie, plăci, panouri.
44
Ipsosul alaunat. Se obţine astfel: se arde ghipsul la 150-200 0C; produsul
rezultat se amestecă cu soluţie de alaun [K⋅Al⋅(SO4)2] şi după întărire se arde din nou
la 600 0C; se macină. Ipsosul alaunat întărit este compact şi se poate lustrui, imitând
marmura. Este folosit la lucrări de finisaj şi elemente sculpturale sau arhitectonice.
Ipsosul macroporos. Este rezultatul amestecării ipsosului obişnuit cu o
cantitate foarte mare de apă. Are o structură foarte poroasă, fiind folosit ca material
pentru izolaţii termice şi fonice.
Ipsosul celular. În pasta de ipsos se introduc substanţe generatoare de gaze
sau spumă. Se obţine un material cu porozitate ridicată, bun izolator termic şi fonic.
3.2.3. Varul aerian pentru construcţii 3.2.3.1. Materia primă. Procesul de fabricaţie. Tipuri
Materia primă este calcarul (CaCO3) şi/sau dolomita (CaCO3⋅MgCO3).
Pentru obţinerea varului aerian materia primă se arde având loc reacţiile de
descompunere (decarbonatare):
CaCO3 + Q → CaO + CO2 ↑ (3.3)
MgCO3 + Q’ → MgO + CO2 ↑ (3.4)
CaO şi MgO reprezintă componenţii varului nestins. Varurile nestinse se prezintă în
diferite granulaţii, de la bulgări până la pulberi fine. Se produc două tipuri de var şi
anume: var calcic şi var dolomitic. Ele sunt prezentate în tabelul 3.6.
Tabelul 3.6 Tipuri de varuri aeriene pentru construcţii
Tipul de var %CaO + %MgO %MgO CL 90 ≥90 ≤5 CL 80 ≥80 ≤5
Calcic
CL 70 ≥70 ≤5 DL 85 ≥85 ≥30
Dolomitic DL 80 ≥80 >5
Când materia primă se arde sub formă de bulgări, temperatura în cuptor se
ridică la 1100-1200 0C. Dacă temperatura este mai mare rezultă un var supraars care
se hidratează lent producând defecte în tencuieli, iar dacă temperatura este mai mică
rămâne materie primă nedescompusă care micşorează plasticitatea pastei de var.
45
Procesul de fabricaţie cuprinde următoarele etape: extragerea materiei prime;
transportul; concasarea materiei prime; arderea.
3.2.3.2. Stingerea (hidratarea) varului aerian
Pentru o utilizare uşoară varul se stinge. Stingerea constă în transformarea
oxizilor de calciu şi de magneziu în hidroxizii de calciu şi de magneziu, care are loc
după amestecarea varului nestins cu apa. Au loc reacţiile de hidratare:
CaO + H2O → Ca(OH)2 + Q1 (3.5)
MgO + H2O → Mg(OH)2 + Q2 (3.6)
Hidroxizii obţinuţi reprezintă componenţii principali ai varului stins.
Stingerea are loc cu degajare mare de căldură şi cu mărire de volum
(de 2-3 ori) ceea ce determină pulverizarea varului. Funcţie de cantitatea de apă
folosită se obţine: var stins (hidratat) în praf (pulbere); var pastă; şlam (lapte de var).
La stingerea în praf se utilizează cca 35% apă, iar la stingerea în pastă cca 200%
apă, faţă de masa varului nestins.
Funcţie de forma de livrare varurile aeriene au în simbol : litera Q dacă sunt
nestinse (ex.: CL 90 - Q); litera S dacă sunt hidratate (stinse) (ex.: CL 80 - S); notaţia
S1 dacă sunt varuri dolomitice semi-hidratate (ex.: DL 85 - S1); notaţia S2 dacă sunt
varuri dolomitice total hidratate. Se menţionează că varurile dolomitice semi-hidratate
conţin în principal hidroxid de calciu şi oxid de magneziu, iar cele total hidratate sunt
constituite în principal din hidroxid de calciu şi hidroxid de magneziu.
La ora actuală se utilizează frecvent varul stins sub formă de praf, livrat în saci
de hârtie sau în vrac. Stingerea în praf presupune o instalaţie de tipul celei
prezentate în fig.3.4.
Fig.3.4
46
Faţă de varul pastă, varul hidratat sub formă de praf prezintă avantajele:
- nu conţine resturi nestinse;
- elimină stingerea pe şantiere;
- se transportă uşor.
3.2.3.3. Întărirea varului aerian
Varul aerian se utilizează în principal pentru prepararea mortarelor aplicate
numai pe materiale poroase. După aplicare începe întărirea mortarelor, ca efect a
două procese: fizic şi chimic.
Procesul fizic, de scurtă durată, constă în pierderea apei prin absorbţie de
către materialele poroase şi prin evaporare. Mortarul se rigidizează şi devine poros.
Procesul chimic, de lungă durată, se produce datorită CO2 din aer care
pătrunde prin porii mortarului şi carbonatează hidroxizii de calciu şi de magneziu,
conform reacţiilor:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (3.7)
Mg(OH)2 + CO2 → MgCO3 + H2O (3.8)
Carbonatarea creşte rezistenţa mecanică şi stabilitatea la apă a mortarului.
3.2.3.4. Domeniile de utilizare ale varului aerian
Varul nestins şi varul hidratat sau semi-hidratat se transportă cu mijloace de
transport acoperite şi se depozitează în spaţii acoperite pentru a-l feri de umezeală.
Varul stins în pastă se poate transporta cu mijloace descoperite şi depozita în
recipienţi etanşi.
Varul aerian se foloseşte pentru:
- mortare de zidărie şi tencuieli interioare şi exterioare;
- stabilizarea pământurilor argiloase;
- producerea lianţilor hidraulici micşti;
- fabricarea betonului celular autoclavizat;
- confecţionarea cărămizilor silico-calcare.
47
3.3. Lianţii hidraulici unitari
3.3.1. Chimismul formării lianţilor hidraulici silicioşi Lianţii hidraulici silicioşi neclincherizaţi (varurile hidraulice) sau clincherizaţi
(cimentul portland) se obţin prin arderea unor amestecuri de calcar şi argilă.
Transformările care au loc la diferite temperaturi sunt prezentate în tabelul 3.7.
Tabelul 3.7
Chimismul formării lianţilor hidraulici silicioşi
Materia primă: Calcarul (CaCO3) şi Argila (mAl2O3⋅nSiO2⋅pH2O + Fe2O3)
Temperatura Transformări Precizări
110...250 0C Eliminarea apei legate fizic şi eliminarea
substanţelor volatile
450...500 0C Argila pierde apa de cristalizare; SiO2 şi Al2O3
devin activi chimic
600 0C Începe decarbonatarea calcarului:
CaCO3 → CaO + CO2 ↑, care este mult
accelerată de SiO2 şi Al2O3 activi, care leagă
CaO în aluminaţi şi silicaţi de calciu.
Primul component care se formează este:
CaO⋅ Al2O3 (CA-aluminatul monocalcic)
900 0C până la
zona de
clincherizare
(1250...1300 0C)
Se formează:
2CaO·SiO2 (C2S-silicatul dicalcic);
5CaO⋅3Al2O3 (C5A3-trialuminatul pentacalcic);
2CaO⋅Fe2O3 (C2F-feritul dicalcic)
Au avut loc
numai reacţii în
fază solidă.
S-au format
compuşi
specifici
varurilor
hidraulice (lianţi
neclincherizaţi)
>1300 0C Aluminaţii şi feritul de calciu încep să se
topească favorizând legarea chimică a noi
cantităţi de CaO şi se formează;
3CaO⋅Al2O3 (C3A-aluminatul tricalcic) şi
4CaO⋅Al2O3⋅Fe2O3 (C4AF-ferit aluminatul
tetracalcic-brownmillerit)
1450 0C 2CaO·SiO2 → 3CaO⋅ SiO2 (C3S-silicatul
tricalcic); mai ramâne şi 2CaO SiO2 (C2S)
S-au format
compuşi
specifici
cimentului
portland (liant
clincherizat)
Prescurtări utilizate: C = CaO; A = Al2O3; S = SiO2; F = Fe2O3
48
3.3.2. Varurile hidraulice 3.3.2.1. Materii prime. Obţinere.Tipuri de varuri hidraulice
Varurile hidraulice sunt lianţi hidraulici neclincherizaţi formaţi din componenţi
hidraulici (C2S, C5A3, C2F) care fac priză şi se întăresc în prezenţa apei şi un
component nehidraulic (CaO) care se întăreşte în prezenţa dioxidului de carbon din
atmosferă.
Conform standardelor actuale varurile hidraulice se clasifică astfel:
- varuri hidraulice naturale (NHL);
- varuri hidraulice (HL).
Varurile hidraulice naturale sunt obţinute prin arderea calcarelor mai mult sau
mai puţin argiloase sau silicioase la temperaturi inferioare formării unor topituri
parţiale (v.tab.3.7). Sunt transformate în pulbere prin stingere, cu sau fără măcinare.
Varurile hidraulice sunt constituite în principal din hidroxid de calciu, silicaţi şi
aluminaţi de calciu şi sunt obţinute prin amestecarea componenţilor corespunzători.
Tipurile de varuri hidraulice şi caracteristicile lor sunt date în tabelul 3.8.
Tabelul 3.8
Tipuri de varuri hidraulice
Rezistenţa la compresiune, N/mm2 Tipul de var % Var liber la 7 zile la 28 zile
HL 2 ≥8 - ≥2 până la ≤7 HL 3,5 ≥6 - ≥3,5 până la ≤10
Hidraulic
HL 5 ≥3 ≥2 ≥5 până la ≤15 NHL 2 ≥15 - ≥2 până la ≤7 NHL 3,5 ≥9 - ≥3,5 până la ≤10 Hidraulic
natural NHL 5 ≥3 ≥2 ≥5 până la ≤15 Notă: Varurile hidraulice naturale care au adaosuri puzzolanice până la 20% în masă au în simbolul lor şi litera Z. Rezistenţa la compresiune se determină ca şi la cimentul portland.
3.3.2.2. Întărirea, proprietăţile şi utilizarea varurilor hidraulice Întărirea componentului nehidraulic (CaO) are loc conform celor arătate la
varul aerian.
Componenţii hidraulici (C2S, C5A3, C2F) reacţionează cu apa rezultând
hidrosilicaţi, hidroaluminaţi şi hidroferiţi de calciu, de natura gelică şi cristalină,
insolubili în apă. Gelurile recristalizează în timp şi contribuie la mărirea rezistenţei
masei întărite.
49
Stabilitatea la apă şi rezistenţele mecanice sunt direct proporţionale cu
conţinutul în componenţi mineralogici hidraulici.
Varurile hidraulice pot fi utilizate pentru:
- mortare de zidărie şi tencuieli pentru elemente care funcţionează în medii
umede;
- blocuri de zidărie;
- betoane de clase (rezistenţe) inferioare pentru fundaţii slab solicitate.
3.3.3. Cimentul portland 3.3.3.1. Materii prime. Obţinere. Compoziţie mineralogică
Prototipul cimentului portland a fost realizat în 1845 de Isaac Johnson. În 1848
a fost realizată în Anglia prima fabrică de ciment. Denumirea de portland provine de
la asemănarea cimentului întărit cu o rocă dură din Portland.
În general pentru obţinerea cimentului portland se utilizează un amestec
format din 75...77% calcar, 23...25% argilă şi eventual adaosuri silicioase (diatomit),
aluminoase (bauxită), feruginoase (cenuşă de pirită, minereu de fier).
Arderea amestecului de materii prime până la temperatura de 1450 0C
(vezi tab.3.7) conduce la obţinerea unui produs compact denumit clincher de ciment.
Prin măcinarea fină a clincherului cu un adaos de 3...5% ghips (pentru reglarea
prizei) rezultă cimentul portland.
Funcţie de modul de preparare al amestecului brut există 3 procedee de
producere a cimentului portland: umed, uscat şi combinat.
Componenţii mineralogi de bază ai cimentului portland sunt:
- Alitul: 3CaO⋅SiO2 (C3S)-silicatul tricalcic;
- Belitul: 2CaO⋅SiO2 (C2S)-silicatul dicalcic;
- Celit I: 4CaO⋅Al2O3⋅Fe2O3 (C4AF)-feritaluminatul tetracalcic;
- Celit II: 3CaO⋅Al2O3 (C3A)-aluminatul tricalcic.
Aceşti componenţi sunt legaţi cu o cantitate oarecare de fază sticloasă.
În clincherul de ciment se mai găsesc CaO şi MgO liberi în stare supraarsă
care provoacă expansiunea cimentului întărit, motiv pentru care conţinutul lor este
limitat.
Datorită proprietăţilor superioare pe care le au silicaţii, în compoziţia
cimentului portland există proporţiile arătate în relaţiile (3.9) şi (3.10).
50
%C3S + %C2S = 75% (3.9)
%C3A + %C4AF = 25% (3.10)
Dacă Al2O3 este insuficient în materia primă, în locul lui C3A se formează C2F,
iar relaţia (3.10) devine:
%C2F + %C4AF = 25% (3.11)
Funcţie de proporţiile în care componenţii mineralogici intră în compoziţia
cimentului portland, rezultă diferite tipuri de ciment portland: alitice, belitice ş.a.
Cimentul portland normal se caracterizează prin: 37,5-60% C3S; 7-15% C3A.
3.3.3.2. Priza şi întărirea cimentului portland
După amestecarea cimentului cu apa se formează o pastă plastică, care în
timp se rigidizează, apoi se întăreşte rezultând o piatră rezistentă. Transformările au
la bază reacţiile chimice şi fenomele fizice din amestecul ciment-apă.
Principalele reacţii de hidratare şi hidroliză, date de componenţii de bază,
conduc la formarea unor compuşi de natură gelică (hidrosilicaţi de calciu şi hidroxid
feric) şi cristalină (hidroxid de calciu şi hidroaluminat tricalcic), după cum urmează:
3CaO⋅SiO2 + mH2O → xCaO⋅SiO2⋅pH2O + (3-x)Ca(OH)2
gel cristale (3.12)
2CaO⋅SiO2 + nH2O → xCaO⋅SiO2⋅pH2O + (2-x)Ca(OH)2 , gel cristale
(3.13)
unde x≤2 şi 2,4<p<4;
3CaO⋅Al2O3 + 6H2O → 3CaO⋅Al2O3⋅6H2O (C3AH6) – cristale
(3.14)
4CaO⋅Al2O3⋅Fe2O3 + nH2O → 3CaO⋅Al2O3⋅6H2O + Ca(OH)2 + Fe2O3⋅(n-7)H2O cristale cristale gel
(3.15)
În pasta de ciment se produc şi reacţii secundare, printre care reacţia
hidroaluminatului tricalcic cu ghipsul introdus pentru reglarea prizei (eliminarea prizei
rapide a C3A), care conduce, conform reacţiei (3.16), la formarea sulfataluminatului
tricalcic hidratat, compus cristalin ce provoacă o mărire de volum.
51
3CaO⋅Al2O3⋅6H2O + 3(CaSO4⋅2H2O) + 19H2O → 3CaO⋅Al2O3⋅3CaSO4⋅31H2O (3.16)
Mărirea de volum nu este dăunătoare dacă se produce când cimentul nu a făcut încă
priză. Ghipsul se limitează în funcţie de conţinutul în C3A. Dacă este prea mult poate
provoca o priză rapidă a cimentului denumită priză falsă şi expansiuni în cimentul
întărit.
Alte reacţii secundare sunt date de CaO şi MgO liberi:
CaO +H2O → Ca(OH)2 (3.17)
MgO +H2O → Mg(OH)2 (3.18)
Întrucât aceşti oxizi sunt în stare supraarsă, reacţiile se produc lent, de abia în
cimentul întărit provocând expansiuni; conţinutul lor se limitează.
Hidrosilicaţii rezultaţi, cu o structură gelică, se caracterizează printr-o bună
capacitate liantă şi o creştere semnificativă a rezistenţelor mecanice în timp. În
schimb hidroaluminaţii au slabe proprietăţi liante şi rezistenţe mecanice mici.
Reacţiile chimice sunt urmate de fenomene fizice. Fenomenele fizico-chimice
care au loc în amestecul ciment-apă, urmărite la microscop evidenţiază fazele ce
urmează (fig.3.5):
- în faza iniţială granulele de ciment sunt dispersate în apă (fig.3.5a).
Fig.3.5
- în urma reacţiilor de hidratare şi hidroliză în amestec rezultă mai întâi
compuşii cristalini, în ordinea: sulfataluminatul tricalcic hidratat, hidroaluminatul de
calciu şi hidroxidul de calciu, după care, datorită unei hidratări mai lente, compuşii gelici
de hidrosilicat de calciu care formează pelicule în jurul granulelor de ciment (fig.3.5b).
52
- pe măsură ce hidratarea continuă, peliculele de geluri se îngroaşă, ajungând
să adere una la alta, înglobând în masa lor compuşii cristalini (fig.3.5c); când se
ajunge la această structură amestecul este rigidizat, adică priza este terminată.
Priza se verifică în laborator cu aparatul Vicat, se măsoară în ore şi minute. În
condiţii obişnuite (fără accelerator/întărzietor de priză), la cimenturile care se produc la ora
actuală priza nu trebuie să înceapă mai repede de 45 de minute şi nu depăşeşte 10 ore.
Hidratarea granulelor de ciment continuă şi după priză pe seama apei libere şi
a apei absorbite din geluri, ceea ce determină contracţia şi fisurarea gelurilor. Prin
fisuri apa ajunge din nou la ciment , asigurându-se prin acest mecanism continuitatea
procesului de hidratare.
Întărirea cimentului (creşterea rezistenţelor mecanice în timp) poate dura zeci
de ani, producându-se în urma uscării gelurilor (prin pierderea apei spre interiorul
granulelor de ciment care continuă să se hidrateze şi spre exterior prin evaporare) şi
a îmbătrânirii, recristalizării lor treptate. Rezistenţa minimă la compresiune a
cimentului, determinată în condiţii standardizate în N/mm2 la 28 de zile, defineşte clasa
cimentului, la ora actuală cimentul producându-se în clasele: 32,5; 42,5; 52,5 (v. Anexa 2).
S-a constatat experimental că granulele de ciment nu se hidratează complet
niciodată, partea hidratată reprezentând numai 15...30% din volumul granulelor. În
cimentul întărit există astfel pe lângă compuşii cristalini şi gelici rezultaţi în procesele
de hidratare-hidroliză şi nuclee nehidratate de ciment, motiv pentru care cimentul
întărit mai poate fi denumit şi microbeton.
În cimentul întărit mai există:
- microfisuri datorită contracţiei gelurilor;
- pori de gel (15...20 Å) datorită absorbţiei apei de către nucleele nehidratate
de ciment (25-28% din volumul total al gelurilor);
- pori capilari (0,1...30 µm) datorită evaporării excesului de apă de
amestecare;
- pori sferici (50 µm...2 mm) obţinuţi din antrenarea aerului la amestecare.
Priza şi întărirea pot fi accelerate sau încetinite folosind acceleratori sau
întârzietori de priză de natură anorganică sau organică.
3.3.3.3. Caracteristicile fizico-mecanice şi chimice ale cimentului portland întărit
Caracteristicile cimentului portland întărit depind de caracteristicile
componenţilor mineralogici şi de proporţia pe care o au în compoziţia cimentului.
53
Caracteristicile care contează pentru alegerea tipului de ciment corespunzător
condiţiilor de execuţie şi de exploatare sunt: viteza de hidratare, căldura de hidratare,
rezistenţa la compresiune, rezistenţa la îngheţ-dezgheţ, contracţia, comportarea la
tratamente termice, comportarea la acţiuni chimice agresive.
Viteza de hidratare se apreciază prin cantitatea de apă legată chimic în timp.
C3A şi C4AF se hidratează repede, C3S are o hidratare moderată iar C2S o hidratare
foarte lentă.
Căldura de hidratare este căldura degajată la hidratarea cimentului. Cea mai
mare căldură o degajă C3A, urmat de C3S. Căldura degajată de componentul C4AF
are o variaţie parabolică şi o creştere continuă chiar la durate mari de întărire. C2S
are cea mai lentă şi mai mică degajare de căldură. La betonări masive (baraje), unde
se cere o degajare mică de căldură sunt indicate cimenturile bogate în C2S şi C4AF.
Rezistenţa la compresiune are variaţia prezentată în fig.3.6.
Fig.3.6
C3S are cea mai mare rezistenţă iniţială şi finală. C2S, deşi cu o rezistenţă iniţială
mică, ajunge ca după 1 an să atingă rezistenţa componentului C3S. C4AF are o
variaţie controversată. C3A are rezistenţă iniţială şi finală mică.
54
Rezistenţa la îngheţ-dezgheţ are o variaţie asemănătoare cu rezistenţa la
compresiune.
Contracţia se manifestă în timpul întăririi, când elementele sunt păstrate în
aer. Valorile contracţiei după 360 de zile sunt: C3S-0,0046 mm/m; C2S-0,0106 mm/m;
C4AF-0,0168 mm/m; C3A-0,0322 mm/m.
Comportarea la tratamente termice este importantă la producerea
prefabricatelor din beton, unde, pentru o productivitate cât mai mare, este necesară o
decofrare rapidă a elementelor din beton. Tratamentele termice grăbesc întărirea, iar
cele mai utilizate sunt aburirea (vapori de apă la 70-90 0C, 4-10 ore) şi autoclavizarea
(vapori de apă la 120-190 0C şi presiunea de 2-12 atmosfere). Cea mai bună
comportare la tratament termic o are C2S iar cea mai slabă C3A. Din cauza
rezistenţelor iniţiale reduse ale C2S în practică pentru tratamente termice se utilizează
cimenturi bogate în C3S capabile să asigure rezistenţe mari într-un timp scurt de
tratament termic.
Comportarea la acţiuni chimice agresive (coroziunea cimentului) este una din
cele mai importante caracteristici. Cimentul întărit este cu atât mai rezistent chimic cu cât
are o structură mai compactă. Se disting 3 tipuri de coroziune simbolizate cu I, II şi III.
Coroziunea de tipul I se caracterizează prin decalcifierea pietrei de ciment şi
formarea de geluri care provin din componenţii mineralogici ai cimentului. După acest
mecanism acţionează apele moi (lipsite de duritate, provenite din ploi, zăpezi), apele cu
CO2, soluţiile sărurilor de amoniu, soluţiile de acizi ( cu excepţia acidului fosforic şi
oxalic). Acţiunea de deteriorare se dezvoltă iniţial asupra Ca(OH)2 existent în piatra de
ciment (din procesul de hidratare) rezultând săruri solubile de calciu (decalcifiere), iar
apoi asupra celorlalţi compuşi formându-se noi cantităţi de Ca(OH)2 şi compuşi gelici de
consistenţă moale.
Coroziunea de tipul II se manifestă prin decalcifierea pietrei de ciment,
concomitent cu precipitarea unor geluri rezultate în urma reacţiei agentului coroziv cu
Ca(OH)2. Este provocată de săruri de magneziu, grăsimi şi soluţii de zahăr, care conduc
la formarea de săruri solubile de calciu (decalcifiere) şi geluri şi compuşi de consistenţă
moale care pot fi uşor îndepărtaţi prin frecare.
Coroziunea de tipul III conduce la fenomene de expansiune în masa cimentului
întărit datorită formării unor produşi cristalini cu mărire de volum. După acest mecanism
acţionează sulfaţii, soluţia concentrată de CaCl2 şi unii esteri a căror acţiune se
manifestă asupra hidroaluminatului tricalcic (C3AH6).
55
Se poate constata că în cimentul întărit compuşii cei mai puţin rezistenţi la acţiuni
chimice agresive sunt Ca(OH)2 şi C3AH6, concluzie de care se ţine seama la alegerea
tipului de ciment pentru elementele expuse diferitelor medii agresive.
Tipurile de coroziune se pot suprapune. Astfel sulfatul de amoniu provoacă
coroziune de tipul I şi III, iar apa de mare toate tipurile de coroziune.
3.3.3.4. Cimenturi portland unitare Sunt obţinute prin măcinarea clincherului de ciment cu maximum 5%
componente auxiliare minore (de ex.: ghips). Au în simbol cifra I. Ele sunt: cimenturi
portland uzuale; cimenturi cu căldura de hidratare limitată şi cu rezistenţă la
agresivitatea apelor cu conţinut de sulfaţi; cimenturi portland albe; cimentul pentru
drumuri şi piste de aeroporturi (tabelul 3.9).
Tabelul 3.9 Tipuri de cimenturi portland unitare
Denumire Simbol Precizări CEM I 32,5 N CEM I 32,5 R CEM I 42,5 N CEM I 42,5 R CEM I 52,5 N
Cimenturi portland uzuale
CEM I 52,5 R
N-simbolul pentru rezistenţa iniţială uzuală; R-simbolul pentru rezistenţa iniţială mare
H I 32,5
H I 42,5
Hidrotehnice
H I 52,5
Au rezistenţe moderate la ape sulfatice
SR I 32,5
SR I 42,5
Cimenturi cu căldura de hidratare limitată şi cu rezistenţă la agresivitatea apelor cu conţinut de sulfaţi
Rezistente la sulfaţi
SR I 52,5
Rezistă în medii cu agresivitate sulfatică intensă
I A 32,5 a I A 32,5 b I A 32,5 c I A 42,5 a I A 42,5 b I A 42,5 c I A 52,5 a I A 52,5 b
Cimenturi portland albe
I A 52,5 c
A-simbolul pentru alb; a b, c –simboluri pentru gradul de alb
Cimentul pentru drumuri şi piste de aeroporturi
CD 40
Îndeplineşte condiţiile care se cer betoanelor rutiere
Notă: 32,5; 40; 42,5; 52,5 reprezintă clasa cimentului, adică rezistenţa minimă la compresiune a cimentului, stabilită în condiţii standardizate în N/mm2 la 28 de zile
56
Cimenturile portland CEM I care conţin simbolul N se utilizează pentru lucrări
curente de beton armat şi beton precomprimat iar cele care conţin simbolul R pentru
elemente prefabricate sau executate pe timp friguros.
Cimenturile hidrotehnice se folosesc la lucrări masive-hidrotehnice când se
impune o rezistenţă moderată la ape sulfatice. Cimenturile rezistente la sulfaţi se
folosesc cu precădere la lucrări exploatate în medii cu agresivitate sulfatică intensă.
Cimenturile portland albe nu au în compoziţie C4AF. Sunt folosite pentru rostuiri
la placaje din faianţă, gresie sau piatră naturală, pentru executarea tencuielilor
decorative şi chiar pentru elemente de rezistenţă din beton aparent.
Pentru execuţia betoanelor rutiere pe lângă cimentul CD 40 se pot folosi şi
cimenturile: CEM I 42,5 R; CEM I 42,5 N; CEM I 32,5 R.
3.3.4. Cimentul aluminos Cimentul aluminos este un liant hidraulic cu priză normală şi întărire rapidă.
Materia primă este constituită din calcar (CaCO3) şi bauxită (Al2O3⋅nH2O).
Arderea se poate face până la clincherizare (1200-1300 0C) sau până la topire completă.
Componenţii mineralogici de bază sunt aluminatul monocalcic (CA) pentru
cimentul aluminos, respectiv polialuminaţii de calciu (CA2...CA6) pentru cimenturile
superaluminoase. În compoziţie există şi compuşi secundari: C5A3, C2S ş.a.
Reacţia principală care are loc după amestecarea cu apa conduce la formarea :
hidroaluminatului dicalcic: C2AH8-compus cristalin (în sistemul hexagonal), stabil până la
30 0C; gelului de alumină hidratată: Al2O3⋅nH2O. La temperaturi mai mari de 30 0C s-ar
putea obţine compusul C3AH6 ceea ce ar conduce la o scădere accentuată de volum şi
în consecinţă la fisurarea cimentului întărit. Din acest motiv aceste temperaturi trebuie
evitate în perioada de hidratare şi întărire. Ca(OH)2 rezultat la hidratarea componentului
C2S este transformat de Al2O3⋅nH2O în hidroaluminaţi de calciu rezultând o rezistenţă
chimică sporită a cimentului aluminos.
Caracteristicile principale ale cimentului aluminos sunt:
- priză normală: 1...5 ore;
- căldură şi viteză de hidratare mai mari decât la cimentul portland;
- întărire mai rapidă faţă de cimentul portland; în primele 3 zile se atinge foarte
mult din rezistenţa finală;
- rezistenţă superioară la temperaturi ridicate (după întărire) şi rezistenţă
chimică sporită în comparaţie cu cimentul portland.
57
Având în vedere caracteristicile pe care le are, cimentul aluminos este
recomandat pentru:
- betoane cu întărire rapidă puse în operă pe timp friguros;
- lucrări în medii agresive;
- betoane pentru căptuşirea cuptoarelor industriale;
- producerea cimentului expansiv, liant folosit la reparaţii urgente, în caz de
avarii, la construcţii subterane.
3.4. Lianţii hidraulici micşti (amestecaţi)
Lianţii hidraulici micşti se obţin dintr-un liant unitar şi unul sau mai multe adaosuri.
3.4.1. Adaosuri folosite la obţinerea cimenturilor cu adaosuri
La fabricarea cimenturilor cu adaosuri se utilizează adaosuri ca: zgura granulată
de furnal (S); materiale puzzolanice şi anume puzzolana naturală (P) sau puzzolana
naturală calcinată (Q); cenuşa zburătoare şi anume cenuşa zburătoare silicioasă (V) sau
cenuşa zburătoare calcică (W); şist calcinat (T); calcar (L, LL); silice ultrafină (D).
Zgura granulată de furnal (S) rezultă din răcirea bruscă a zgurii de furnal, are
minimum 2/3 din masă zgură vitroasă şi prezintă proprietăţi hidraulice asemănătoare
cimentului portland dacă este activată corespunzător. Cel puţin 2/3 din masă trebuie să
o reprezinte suma (CaO+MgO+SiO2). Raportul masic (CaO+MgO)/(SiO2) trebuie să fie
mai mare de 1.
Materialele puzzolanice sunt substanţe naturale de compoziţie silicioasă sau
silico-aluminoasă, sau o combinaţie a acestora. Nu se întăresc prin amestecarea cu
apa, dar când sunt măcinate fin reacţionează în prezenţa apei cu Ca(OH)2 rezultând
compuşi pe bază de silicat de calciu şi aluminat de calciu similari cu aceia care se
formează la întărirea materialelor hidraulice, dezvoltând rezistenţă. Constau în principal
din SiO2 şi Al2O3; conţinutul de SiO2 reactiv trebuie să fie cel puţin 25% din masă.
Puzzolanele naturale (P) sunt materiale de origine vulcanică sau roci sedimentare cu
compoziţie adecvată, iar puzzolanele naturale calcinate (Q) sunt materiale de origine
vulcanică, argile, şisturi sau roci sedimentare, activate prin tratament termic.
Cenuşa zburătoare rezultă prin depunerea electrostatică sau mecanică a
particulelor pulverulente conţinute în gazele de ardere de la focarele cazanelor
alimentate cu praf de cărbune. Poate fi de natură silicioasă sau calcică. Cenuşa
zburătoare silicioasă (V) are în majoritate particule sferice şi proprietăţi puzzolanice.
58
Constă în principal din SiO2 reactiv şi Al2O3. Proporţia de CaO reactiv trebuie să fie mai
mică de 10%. Cenuşa zburătoare calcică (W) este o pulbere fină cu proprietăţi hidraulice
şi/sau puzzolanice. Constă în principal din CaO reactiv, SiO2 reactiv şi Al2O3. Cenuşa
zburătoare calcică cu un conţinut în masă de 10...15% CaO reactiv, trebuie să conţină
minimum 25% din masă SiO2 reactiv.
Şistul calcinat (T), în special şistul bituminos calcinat, se obţine într-un cuptor
special la o temperatură de cca 800 0C. Conţine silicat dicalcic şi aluminat monocalcic şi
în proporţii mari dioxid de siliciu cu reactivitate puzzolanică. În consecinţă în stare fin
măcinată are proprietăţi hidraulice asemănătoare cimentului portland şi în plus
proprietăţi puzzolanice.
Calcarul trebuie să îndeplinească condiţiile: conţinutul de CaCO3 să fie de
minimum 75% din masă; conţinutul de argilă să nu depăşească 1,2 g/100 g; conţinutul
de carbon organic să nu depăşească 0,20% (LL) sau 0,50% (L).
Silicea ultrafină (D) provine de la reducerea cuarţului de puritate ridicată în
cuptoarele cu arc electric, folosite la producerea siliciului şi aliajelor fier-siliciu şi constă
din particule sferice foarte fine cu un conţinut de minimum 85% din masă de SiO2 amorf.
Suprafaţa specifică trebuie să fie de minimum 15 m2/g.
Adaosurile S, W, T au proprietăţi hidraulice, eventual şi puzzolanice (W, T), iar
adaosurile P, Q, V, D au proprietăţi puzzolanice.
3.4.2. Cimenturi portland cu adaosuri
Se obţin din clincher de ciment portland şi unul sau mai multe adaosuri;
adaosurile pot reprezenta 6-95% din masa totală a cimentului. Clincherul de ciment
porland trebuie să conţină minimum două treimi din masă silicaţi de calciu iar raportul
masic între oxidul de calciu şi dioxidul de siliciu nu trebuie să fie mai mic de 2,0.
Conţinutul de oxid de magneziu nu trebuie să depăşească 5,0% din masă.
3.4.2.1.Cimenturi portland uzuale cu adaosuri
Pot fi grupate în următoarele tipuri principale:
- CEM II : Ciment portland compozit;
- CEM III : Ciment de furnal;
- CEM IV : Ciment puzzolanic;
- CEM V : Ciment compozit.
În funcţie de adaosurile pe care le conţin şi de proporţia în care ele întervin în
compoziţie, există în fiecare grupă principală mai multe tipuri de cimenturi (tabelul 3.10).
59
Tabelul 3.10 Cimenturi portland uzuale cu adaosuri
Compoziţie (% de masă) Componente principale
Denumire
Simbol
Clincher, k
Adaos Comp.
auxiliare minore
CEM II/A-S 80-94 6-20 Ciment Portland cu zgură CEM II/B-S 65-79 21-35
Zgură de furnal 0-5
Ciment Portland cu silice ultrafină CEM II/A-D 90-94 6-10 Silice ultrafină 0-5
CEM II/A-P 80-94 6-20 CEM II/B-P 65-79 21-35
Puzzolană naturală
CEM II/A-Q 80-94 6-20
Ciment Portland cu puzzolană
CEM II/B-Q 65-79 21-35 Puzzolană nat. calcinată
0-5
CEM II/A-V 80-94 6-20 CEM II/B-V 65-79 21-35
Cenuşă silicioasă
CEM II/A-W 80-94 6-20
Ciment Portland cu cenuşă zburătoare
CEM II/B-W 65-79 21-35 Cenuşă calcică
0-5
CEM II/A-T 80-94 6-20 Ciment Portland cu şist calcinat CEM II/B-T 65-79 21-35
Şist calcinat 0-5
CEM II/A-L 80-94 6-20 CEM II/B-L 65-79 21-35
Calcar L
CEM II/A-LL 80-94 6-20
Ciment Portland cu calcar
CEM II/B-LL 65-79 21-35 Calcar LL
0-5
CEM II/A-M 80-94 6-20 Ciment Portland compozit CEM II/B-M 65-79 21-35
Zgură, silice, puzzolană, cenuşă, şist, calcar
0-5
CEM III/A 35-64 36-65 CEM III/B 20-34 66-80
Ciment de furnal CEM III/C 5-19 81-95
Zgură de furnal
0-5
CEM IV/A
65-89
11-35
Silice, puzzolană, cenuşă
Ciment puzzolanic
CEM IV/B
45-64
36-55 Silice, puzzolană, cenuşă
0-5
18-30 Zgură de furnal CEM V/A
40-64
18-30 Puzzolană, cenuşă
0-5
31-50 Zgură de furnal
Ciment compozit
CEM V/B
20-38 31-50 Puzzolană,
cenuşă
0-5
Notă: Pentru toate tipurile de ciment sunt definite toate clasele de rezistenţă; Proporţia de silice ultrafină nu poate depăşi 10%; În cimenturile Portland compozite, în cimenturile puzzolanice şi în cimenturile compozite adaosurile trebuie declarate în simbolul cimentului (ex.: CEM V/A-(S-V) 32,5 N)
60
Se utilizează frecvent pentru elemente din beton sau beton armat. 3.4.2.2. Cimenturi cu căldura de hidratare limitată şi cu rezistenţă la agresivitatea apelor cu conţinut de sulfaţi, cu adaosuri
Din această categorie fac parte, ca şi în cazul cimenturilor unitare, cimenturile
hidrotehnice şi cimenturile rezistente la sulfaţi. Sunt prezentate în tabelul 3.11.
Tabelul 3.11
Cimenturi cu căldura de hidratare limitată şi cu rezistenţă la agresivitatea apelor cu conţinut de sulfaţi cu adaosuri
Adaos Denumire Simbol
% Tip de adaos
H II/A-S 32,5
H II/A-S 42,5
H II/A-S 52,5
6-20
Zgură de furnal
H II/B-S 32,5
H II/B-S 42,5
H II/B-S 52,5
21-35
Zgură de furnal
H III/A 32,5
H III/A 42,5
Cimenturi
hidrotehnice
H III/A 52,5
36-65
Zgură de furnal
SR II/A-S 32,5
SR II/A-S 42,5
SR II/A-S 52,5
6-20
Zgură de furnal
SR II/A-P 32,5
SR II/A-P 42,5
SR II/A-P 52,5
6-20
Puzzolană naturală
SR II/B-S 32,5
SR II/B-S 42,5
SR II/B-S 52,5
21-35
Zgură de furnal
SR III/A 32,5
SR III/A 42,5
Cimenturi rezistente
la sulfaţi
SR IIIA 52,5
36-65
Zgură de furnal
61
Cimenturile hidrotehnice au rezistenţe moderate la ape sulfatice. Cimenturile
rezistente la sulfaţi rezistă în medii cu agresivitate sulfatică intensă. Cimenturile
hidrotehnice se folosesc la lucrări masive-hidrotehnice când se impune o rezistenţă
moderată la ape sulfatice. Cimenturile rezistente la sulfaţi se folosesc cu precădere la
lucrări exploatate în medii cu agresivitate sulfatică intensă.
3.4.2.3. Cimenturi portland albe şi colorate
Simbolizarea şi adaosurile acestor cimenturi sunt date în tabelul 3.12.
Tabelul 3.12 Cimenturi portland albe şi colorate
Adaos Denumire Simbol
% Tip de adaos
II A 22,5 a
II A 22,5 b
II A 22,5 c
max. 15
Calcar
II A 32,5 a
II A 32,5 b
II A 32,5 c
max. 15
Calcar
II A 42,5 a
II A 42,5 b
II A 42,5 c
max. 15
Calcar
II A 52,5 a
II A 52,5 b
Cimenturi portland
albe cu adaosuri
II A 52,5 c
max. 15
Calcar
PR 32,5
PR 42,5
PR 52,5
Pigment roşu
PG 32,5
PG 42,5
PG 52,5
Pigment galben
PV 32,5
PV 42,5
Cimenturi portland
colorate
PV 52,5
Pigment verde
Notă: A-alb; a,b,c-grad de alb; R-roşu; G-galben; V-verde
62
Cimenturile albe şi colorate sunt folosite pentru rostuiri la placaje şi tencuieli
decorative şi chiar pentru elemente de rezistenţă din beton aparent.
3.4.3. Varuri aeriene cu adaosuri
Varul aerian cu adaosuri formează lianţi micşti denumiţi funcţie de adaos astfel:
tras-var, cenuşă-var şi zgură-var (tras = adaos obţinut prin măcinarea tufului vulcanic).
Adaosul poate reprezenta 70-85% din masa totală a liantului. Componenţii reactivi din
adaosuri (SiO2, Al2O3) reacţionează cu Ca(OH)2 şi dau hidrosilicaţi şi hidroaluminaţi de
calciu asemănători cu cei rezultaţi la întărirea cimentului portland. Rezistenţa la
compresiune obţinută pe mortare standard poate avea valori de 10-20 N/mm2.
Varurile aeriene cu adaosuri au priza lentă. Se întăresc bine în mediu umed. Cele
cu cenuşă se pot pulveriza în mediu uscat. Se pot utiliza pentru betoane de fundaţii slab
solicitate şi la mortare de zidărie în medii umede.
3.5. Alegerea tipului de ciment La producerea betonului pentru alegerea tipului de ciment se ţine seama de
următoarele.
- tehnologia de execuţie a lucrării;
- destinaţia finală a betonului;
- condiţiile de întărire ( ex.: tratament termic);
- dimensiuninile structurii (căldura degajată la hidratare);
- condiţiile de expunere a structurii (agresivitatea mediului înconjurător);
- reacţia alcalii-agregate.
Unele recomandări privind utilizarea cimenturilor, conform CP 012/1-2007, sunt
prezentate în Anexa 3.
63
4. MORTARE CU LIANŢI ANORGANICI (MINERALI)
4.1. Mortare pentru zidărie Mortarele pentru zidărie sunt amestecuri realizate din unul sau mai mulţi lianţi
minerali, agregate, apă, eventual aditivi şi/sau adaosuri, utilizate pentru legarea
elementelor de zidărie, rostuire, sau repararea defectelor din zidăriile existente.
4.1.1. Clasificarea mortarelor de zidărie În conformitate cu normele actuale, mortarele se clasifică după mai multe criterii,
care conduc la diferite tipuri (denumiri) de mortare pentru zidărie arătate în tabelul 4.1.
Tabelul 4.1
Tipuri de mortare pentru zidărie
Criteriul de clasificare Denumirea mortarului Caracteristici Mortar performant
Compoziţia şi metoda de obţinere este aleasă de producător pentru asigurarea caracteristicilor specificate
Concepţia de realizare
Mortar de reţetă
Compoziţia este rezultatul unor proporţii testate anterior, iar caracteristicile sunt în concordanţă cu proporţiile constituenţilor
Livrat uscat Mortar industrial
Dozat şi amestecat în fabrici de mortare
Livrat în stare proaspătă
Mortar predozat
Componenţii sunt dozaţi în fabrici şi amestecaţi pe şantier
Mortar semifabricat industrial
Mortar pre-amestecat de var-nisip
Varul şi nisipul sunt dozaţi şi amestecaţi în fabrici şi livraţi pe şantier, unde pot fi adăugaţi şi alţi componenţi (ex.: ciment)
Modul de obţinere (preparare)
Mortar preparat pe şantier
Dozat şi preparat pe şantier
Mortar de uz general (G) Utilizat pentru zidării fără caracteristici speciale
Mortar în strat subţire (T)
Mortar performant, cu dimensiunea maximă a agregatelor mai mică de 2 mm
Caracteristicile şi/sau domeniul de utilizare
Mortar uşor (L)
Mortar performant cu densitatea în stare uscată ≤ 1300 kg/m3
64
4.1.2. Materialele componente Liantul constituie componentul care asigură legarea particulelor solide (agregate
şi/sau adaosuri) în vederea obţinerii unui amestec întărit. Se utilizează în principal:
ciment sau var de construcţii. Trebuie să se încadreze în standardele de produs.
Agregatele sunt materialele granulare care nu participă la reacţia de întărire a
mortarului. Trebuie să îndeplinească condiţiile standardului SR EN 13139:2003. Sunt
preferate clasele de granulozitate: 0/1mm, 0/2mm, 0/4 mm, 0/8mm, 2/4mm, 2/8 mm.
Aditivii sunt materiale care se adaugă în cantităţi mici pentru a obţine anumite
modificări specificate ale caracteristicilor.
Adaosurile sunt materaiale anorganice fine, altele decât agregatul sau liantul,
care se pot adăuga în mortar pentru îmbunătăţirea caracteristicilor sau pentru a obţine
caracteristici speciale. 4.1.3. Compoziţiile mortarelor Compoziţiile se exprimă în volum sau în masă de către producător, care trebuie
să declare proporţiile componenţilor în cazul mortarelor cu reţeta stabilită. Suplimentar
producătorul trebuie să declare rezistenţa la compresiune a mortarului, pe baza unor
documente care stabilesc relaţia dintre proporţiile amestetecului şi rezistenţa la
compresiune. 4.1.4. Caracteristicile mortarelor proaspete Caracteristicile mortarelor proaspete se verifică în conformitate cu setul de
standarde SR EN 1015.
Lucrabilitatea se declară de producător. Ea nu trebuie să fie mai mică decât
valoarea declarată. Pentru mortarele utilizate în straturi subţiri se verifică şi durata de
lucrabilitate (timpul de punere în operă) care trebuie să fie mai mare decât valoarea
declarată.
Conţinutul de cloruri se stabileşte când este cazul. Nu trebuie să fie mai mare
decât valoarea declarată de producător. Conţinutul de săruri se limitează sub forma: să
nu se depăşească 0,1 % Cl faţă de masa mortarului uscat.
Conţinutul de aer se stabileşte atunci când utilizarea prevăzută pentru mortar
justifică acest lucru. Trebuie să se încadreze în domeniul declarat.
65
4.1.5. Caracteristicile mortarelor întărite Caracteristicile mortarelor întărite se verifică în conformitate cu standardele:
SR EN 1015, SR EN 1745, SR EN 13501-1.
Rezistenţa la compresiune pentru mortarele performante (v. tab. 4.1.) trebuie să
fie declarată de producător. Clasele de rezistenţă la compresiune pentru mortarele de
zidărie sunt prezentate în tabelul 4.2.
Tabelul 4.2 Clase de rezistenţă pentru mortarele de zidărie
Clasa M 1 M 2,5 M 5 M 10 M 15 M 20 M d Rezistenţa
la compresiune
minimă, N/mm2
1
2,5
5
10
15
20
d
d reprezintă rezistenţa la compresiune declarată de producător, mai mare de 25 N/mm2
Aderenţa la elementul de zidărie se verifică pentru mortarele performante utilizate
la zidării structurale (portante), sub forma de rezistenţă caracteristică iniţială la forfecare.
Aceasta nu trebuie să fie mai mică decât valoarea declarată. Aderenţa depinde de
mortar, de elementul de zidărie, de umiditate şi de calitatea execuţiei.
Pentru mortarele performante utilizate la zidării executate din elementele de
zidărie de argilă arsă (SR EN 771-1:2003), valoarea declarată pentru rezistenţa
caracteristică iniţială la forfecare este:
- 0,15 N/mm2 pentru mortarul de uz general şi mortarul uşor;
- 0,30 N/mm2 pentru mortarul în strat subţire.
Absorbţia de apă se determină pentru mortarele destinate construcţiilor
exterioare, expuse factorilor climatici. Absorbţia nu trebuie să depăşească valoarea
declarată.
Permeabilitatea la vapori de apă interesează pentru mortarele elementelor
exterioare şi trebuie declarată de producător. În standardul SR EN 1745:2003 sunt
indicate valorile coeficientului de difuzie a vaporilor de apă pentru mortar.
Densitatea mortarului întărit trebuie să se încadreze în domeniul declarat de
producător. Densitatea mortarului uşor nu trebuie să depăşească 1300 kg/m3.
66
Conductivitatea termică se verifică pentru mortare utilizate în construcţii supuse
condiţiilor termice, în special pentru mortarele uşoare, conform standardului
SR EN 1745:2003. Aceasta nu trebuie să fie mai mică decât valoarea declarată.
Durabilitatea mortarelor se apreciază prin rezistenţa la îngheţ-dezgheţ care
trebuie evaluată şi declarată în conformitate cu prevederile în vigoare de la locul de
utilizare a mortarului.
Reacţia la foc trebuie declarată de producător. Standardele în vigoare arată că
mortarele necombustibile cu un conţinut maxim de 1% (în masă sau în volum după
valoarea cea mai critică) de materiale organice se pot considera în clasa A1 de reacţie
la foc, fără încercări. La mortarele cu un conţinut >1% de materiale organice,
clasificarea privind reacţia la foc se face în conformitate cu standardul
SR EN 13501-1:2002. 4.1.6. Alegerea mortarului pentru zidărie Mortarele industriale performante şi mortarele industriale de reţetă se utilizează,
în principal, pentru realizarea pereţilor, stâlpilor sau pereţilor despărţitori.
La ora actuală nu a fost încă elaborat un cod european privind utilizarea
elementelor şi a mortarelor pentru zidărie în condiţiile garantării unei durabilităţi maxime.
Alegerea mortarului adecvat trebuie să ţină seama de condiţiile de execuţie şi de
expunere a elementelor de zidărie. Condiţiile de expunere se referă la condiţiile de
temperatură şi de umiditate, eventual şi la prezenţa unor substanţe agresive.
În tabelul 4.3 sunt prezentate condiţiile posibile de expunere a zidăriilor.
Tabelul 4.3 Condiţii de expunere a zidăriilor
Clasa de expunere Condiţiile de expunere
Zidărie expusă la condiţii severe
Zidărie sau elemente pentru zidărie neprotejate saturate cu apă (din ploi abundente sau ape subterane) expuse la frecvente cicluri de îngheţ-dezgheţ
Zidărie expusă la condiţii moderate Zidărie sau elemente pentru zidărie expuse la umiditate şi cicluri de îngheţ-dezgheţ
Zidărie expusă la condiţii pasive Zidărie sau elemente pentru zidărie care nu sunt expuse la umiditate sau condiţii de îngheţ
67
Prevenirea efectelor distrugătoare ale saturării cu apă sau umidităţii, combinate şi
cu cicluri de îngheţ-dezgheţ, sau cu prezenţa unor substanţe agresive se poate face
după caz prin tratamente de impermeabilizare, acoperiri hidroizolatoare, straturi subţiri
de tencuială. 4.2. Mortare pentru tencuire şi gletuire
Mortarele pentru tencuire (la exterior) sau gletuire (la interior) sunt alcătuite din
unul sau mai mulţi lianţi minerali, agregate, apă, eventual adaosuri şi/sau aditivi.
Se menţioneză că dacă liantul pe bază de sulfat este liantul principal de legătură,
mortarul este inclus în normativul SR EN 13279 şi nu face obiectul acestui capitol.
Caracteristicile mortarelor pentru tencuire şi gletuire sunt influenţate în principal
de tipul sau tipurile de lianţi utilizaţi. Caracteristici specifice pot fi obţinute în funcţie de
natura agregatelor, de adaosurile şi/sau aditivii utilizaţi.
Mortarele pentru tencuire/gletuire influenţează aspectul suprafeţei construcţiei. 4.2.1. Clasificarea mortarelor pentru tencuire sau gletuire Standardele în vigoare clasifică mortarele pentru tencuire/gletuire după criterii
similare cu cele utilizate pentru mortarele de zidărie (tabelul 4.4-pag.69).
4.2.2. Materialele componente Consideraţiile de ordin principial privind materialele componente prezentate la
mortarele pentru zidărie sunt valabile şi pentru mortarele pentru tencuieli. 4.2.3. Compoziţiile mortarelor Compoziţiile mortarelor sunt precizate de producător, în conformitate cu tipul
mortarului utilizat pentru tencuire sau gletuire (v.tab.4.4-pag. 69). 4.2.4. Soluţii de realizare a tencuielilor sau gleturilor Sistemul de tencuire sau gletuire este constituit din ansamblul diferitelor straturi
care se aplică pe pereţi portanţi, tavane, stâlpi şi pereţi despărţitori, direct sau pe un
strat suport (cu sau fără un tratament pregătitor al suportului), cu sau fără o armare a
tencuielii.
68
Prin strat de tencuială/glet se înţelege stratul aplicat prin mai multe treceri ale
aceluiaşi amestec, înainte ca la stratul anterior să înceapă întărirea. La sistemul
multistrat, ultimul strat este definit ca strat final şi poate avea sau nu un rol decorativ.
Tencuielile exterioare se pot realiza cu un mortar monostrat, cu aceleaşi funcţii ca
un sistem multistrat (v.tab.4.4).
Tabelul 4.4 Tipuri de mortare pentru tencuire sau gletuire
Criteriul Denumirea Caracteristici
Mortar performant
Compoziţia şi metoda de obţinere este aleasă de producător pentru asigurarea caracteristicilor specificate
Concepţia de realizare Mortar
de reţetă Compoziţia este rezultatul unor proporţii pretestate, iar caracteristicile sunt în concordanţă cu proporţiile constituenţilor
Livrat uscat Mortar industrial
Dozat şi amestecat în fabrici de mortare Livrat în stare
proaspătă Mortar predozat
Componenţii dozaţi în fabrici şi amestecaţi pe şantier
Mortar semi-fabricat indus- trial
Mortar preamestecat de var-nisip
Varul şi nisipul dozaţi şi amestecaţi în fabrici şi livraţi pe şantier, unde pot fi adăugaţi şi alţi componenţi (de ex.: ciment)
Modul de obţinere
Mortar preparat pe şantier
Dozat şi preparat pe şantier
Mortar de uz general (GP)
Mortar de reţetă sau mortar performant, fără caracteristici specifice
Mortar uşor (LW)
Mortar cu densitatea aparentă în stare uscată ≤ 1300 kg/m3
Mortar colorat (CR)
Mortar pentru tencuire performant, colorat cu ajutorul pigmenţilor sau a agregatelor colorate
Mortar monostrat pentru exterior (OC)
Mortar de tencuire performant aplicat într-un singur strat cu aceleaşi funcţii ca un sistem multistrat, de obicei colorat, realizat cu agregate obişnuite şi/sau uşoare
Mortar pentru renovare (R)
Mortar performant cu porozitate şi permeabilitate la vapori de apă ridicate şi absorbţie de apă prin capilaritate redusă, folosit pe pereţi cu săruri solubile
Caracteristicile şi/sau domeniul de utilizare
Mortar pentru izolare termică (T)
Mortar performant cu proprietăţi specifice de izolare termică
69
4.2.5. Caracteristicile mortarelor proaspete Caracteristicile mortarelor proaspete se verifică în conformitate cu standardele
SR EN 1015.
Lucrabilitatea se declară de producător. Aceasta nu trebuie să fie mai mică decât
valoarea declarată. Lucrabilitatea se determină numai pentru mortarele care conţin
aditivi pentru controlul timpului de priză, cum este de exemplu cazul mortarului industrial
livrat în stare proaspătă.
Conţinutul de aer se stabileşte atunci când utilizarea prevăzută pentru mortar
justifică acest lucru. Trebuie să se încadreze în domeniul declarat.
4.2.6. Caracteristicile mortarelor întărite La mortarele întărite se verifică următoarele caracteristici:
- densitatea aparentă în stare uscată, rezistenţa la compresiune, aderenţa şi
modul de rupere, absorbţia de apă prin capilaritate (pentru mortarele
exterioare), permeabilitatea la apă, coeficientul de permeabilitate la vapori de
apă (pentru mortarele exterioare) ş.a., în conformitate cu setul de standarde
SR EN 1015;
- conductivitatea termică (pentru mortarele supuse condiţiilor termice), conform
standardului SR EN 1745:2003;
- reacţia la foc (clasa) (pentru mortarele de izolare termică), conform
SR EN 13501-1:2002;
- durabilitatea, conform SR EN 998-1:2004.
Valorile obţinute trebuie să se încadreze în condiţiile impuse de standardul
SR EN 998-1:2004.
Având în vedere varietatea domeniilor de utilizare (mortar de uz general, mortar
monostrat pentru exterior, mortar pentru renovare, mortar pentru izolare termică) unele
caracteristici ale mortarelor de tencuire întărite se clasifică în diferite clase, care sunt
prezentate în tabelul 4.5.
70
Tabelul 4.5
Clasificarea unor caracteristici ale mortare de tencuire întărite
Caracteristica Clase Condiţii de încadrare
CS I 0,4...2,5
CS II 1,5...5,0
CS III 3,5...7,5
Rezistenţa la compresiune,
N/mm2
CS IV ≥ 6
W 0 -
W 1 ≤ 0,40
Coeficientul de absorbţie de
apă prin capilaritate,
kg/m2min0,5 W 2 ≤ 0,20
T 1 ≤ 0,1 Conductivitatea termică,
W/mK T 2 ≤ 0,2
71
ANEXA 1 PLĂCI GIPS-CARTON
Dimensiuni**, mm
Forţa de rupere minimă la
încovoiere***, N
Tipul*
h l L Transv. Long.
Observaţii
P (de bază)
9,5; 12,5
400; 600, 900; 1200
1200; 1500; 1800; 2000
125 165
180 235
Pe o faţă se pot aplica tencuieli de ipsos şi
decoraţiuni; Pot fi perforate
A 9,5; 12,5; 15; h
600; 625; 900;
1200; 1250
1200; 1500; 1800; 2000
160 210 250
16,8 h
400 550 650 43 h
Pe o faţă se pot aplica tencuieli de ipsos şi
decoraţiuni
R (cu rezistenţă
crescută)
12,5 15 h
600; 625; 900;
1200; 1250
1200; 1500; 1800; 2000
300 360 24 h
725 870 58 h
Pentru aplicaţii speciale; Pe o faţă se pot aplica
tencuieli de ipsos şi decoraţiuni
D (cu densitate controlată,
pentru anumite aplicaţii)
9,5 12,5 15 h
600; 625; 900;
1200; 1250
1200; 1500; 1800; 2000
160 210 250
16,8 h
400 550 650 43 h
Cu performanţe îmbunătăţite;
Pe o faţă se pot aplica tencuieli de ipsos şi
decoraţiuni
E (pentru
izolaţii de pereţi
exteriori)
9,5 12,5 15 h
600; 625; 900;
1200; 1250
1200; 1500; 1800; 2000
160 210 250
16,8 h
400 550 650 43 h
Cu grad redus al absobţiei de apă şi
permeabilitate minimă la vapori de apă;
Nu se aplică decoraţiuni F
(cu rezistenţă îmbunătăţită
la temperaturi
înalte)
9,5 12,5 15 h
600; 625; 900;
1200; 1250
1200; 1500; 1800; 2000
160 210 250
16,8 h
400 550 650 43 h
Miezul de ipsos conţine fibre minerale şi/sau alte
adaosuri; Pe o faţă se pot aplica
tencuieli de ipsos şi decoraţiuni
H (cu grad redus al
absobţiei de apă)
9,5 12,5 15 h
600; 625; 900;
1200; 1250
1200; 1500; 1800; 2000
160 210 250
16,8 h
400 550 650 43 h
Absorbţia de apă totală: max. 5% pentru H1; max. 10% pentru H2 max. 25% pentru H3
I
(cu duritate superficială crescută)
9,5 12,5 15 h
600; 625; 900;
1200; 1250
1200; 1500; 1800; 2000
160 210 250
16,8 h
400 550 650 43 h
Pe o faţă se pot aplica tencuieli de ipsos şi
decoraţiuni
* Se pot realiza şi plăci cu performanţe combinate; ** Sunt posibile şi alte dimensiuni; *** Forţa de rupere este în concordanţă cu grosimea plăcii
72
ANEXA 2
CONDIŢII MECANICE ŞI FIZICE PENTRU CIMENTURILE UZUALE
(SR EN 197-1:2002)
Rezistenţă la compresiune, N/mm2
Rezistenţă iniţială Rezistenţă standard
Clasă de
rezistenţă
2 zile 7 zile 28 zile
Începutul de priză, minute
Stabili- tatea, mm
32,5 N - ≥16
32,5 R ≥10 -
≥32,5 ≤52,5 ≥75
42,5 N ≥10 -
42,5 R ≥20 -
≥42,5 ≤62,5 ≥60
52,5 N ≥20 -
52,5 R ≥30 -
≥52,5 - ≥45
≤10
N - clasă cu rezistenţă iniţială uzuală R - clasă cu rezistenţă iniţială mare
CONDIŢII MECANICE ŞI FIZICE PENTRU CIMENTUL CD 40 (NE 014-2002)
Rezistenţă la compresiune,
N/mm2
Rezistenţă la întindere prin încovoiere,
N/mm2
Priza, ore
2 zile
7 zile
28 zile
2 zile
7 zile
28 zile
Început Sfârsit
Stabilitatea,
mm
≥ 15
≥ 26
≥ 40
≥ 3,5
≥ 5,0
≥ 6,5
≥ 2
≤ 10
≤ 10
73
ANEXA 3
CARACTERISTICI ALE UNOR TIPURI DE CIMENTURI DIN ROMÂNIA
(CP012/1-2007) Tipul de ciment Sensibilitatea
la frig Degajarea de căldură
Utilizarea preferenţială*
CEM I 52,5R
Insensibil
Ridicată
Elemente monolite şi prefabricate
Betonare pe timp friguros
CEM I 42,5R
Insensibil
Ridicată
Elemente monolite şi prefabricate
Betonare pe timp friguros
I A 52,5c Insensibil Ridicată Elemente prefabricate
SR I
Insensibil
Redusă
Betoane rezistente la sulfaţi
CD 40 Insensibil Redusă Betoane de drumuri
CEM II/A-S 32,5 N sau R
Puţin sensibil Redusă Beton, Beton armat
CEM II/A-S 42,5 N sau R
Puţin sensibil Medie Beton, Beton armat
HII/A-S Puţin sensibil Redusă Betoane masive CEM II/B
32,5 N sau R Sensibil Redusă Beton,
Beton armat CEM II/B
42,5 N sau R Sensibil Redusă Beton,
Beton armat
CEM III/A 32,5 R
Foarte sensibil
Redusă
Beton, Beton armat,
Betonare pe timp călduros
*- se ţine seama şi de clasele de expunere
- La turnarea elementelor masive, cu grosimea egală sau mai mare de 80 cm,
se recomandă utilizarea cimenturilor cu degajare redusă de căldură
74
ANEXA 3 (continuare)
INDICAREA TIPULUI DE CIMENT FUNCŢIE DE VITEZA DE ATINGERE A
REZISTENŢEI LA 28 ZILE (CP 012/1-2007)
CEM I CEM II/A CEM II/B CEM III/A
32,5 N sau R
Viteză medie
(beton de
clasă până la
C25/30)
Viteză medie
(beton de
clasă până la
C25/30)
Viteză medie
(beton de
clasă până la
C25/30)
42,5 N sau R
Viteză mare
(beton de
clasă de peste
C25/30)
Viteză mare
(beton de
clasă de peste
C25/30)
Viteză mare
(beton de
clasă de peste
C25/30)
52,5 N sau R Viteză foarte
mare
RECOMANDĂRI DE UTILIZARE A CIMENTURILOR PENTRU TURNAREA BETONULUI PE TIMP FRIGUROS (< +50C)
(CP012/1-2007)
CEM I CEM II/A CEM II/B CEM III/A
32,5 N sau R
Recomandabil Puţin
recomandabil
Puţin
recomandabil
42,5 N sau R
Foarte
recomandabil
Recomandabil
Recomandabil
52,5 N sau R
Foarte
recomandabil
75
ANEXA 3 (continuare)
RECOMANDĂRI DE UTILIZARE A CIMENTURILOR PENTRU TURNAREA BETONULUI PE TIMP CĂLDUROS (> + 250C)
(CP012/1-2007)
CEM I CEM II/A CEMII/B CEM III/A
32,5 N sau R
Recomandabil Foarte
recomandabil
Foarte
recomandabil
42,5 N sau R
Puţin
recomandabil
Recomandabil Recomandabil
52,5 N sau R
Puţin
recomandabil
76
BIBLIOGRAFIE 1. Bob C., Verificarea calităţii, siguranţei şi durabilităţii construcţiilor, Ed. Facla,
Timişoara, 1989. 2. Bob C., Buchman I., Jebelean E., Roşu Maria, Roşu Constanţa, Materiale de
construcţii, vol 1, Ed. Universităţii Tehnice Timişoara, 1995. 3. Buchman I., Bob C., Jebelean E., Badea C., Iureş Liana, Controlul calităţii lianţilor,
mortarelor şi betoanelor, Ed. Orizonturi Universitare, Timişoara, 2003. 4. Jebelean E., Bob C., Buchman I., Badea C., Iureş Liana, Controlul calităţii
materialelor anorganice şi organice utilizate în construcţii, Ed. Orizonturi Universitare,
Timişoara, 2008. 5. Jones R., Făcăoaru I., Încercarea nedistructivă a betonului, Ed. Tehnică, Bucureşti,
1972. 6. Nicolescu L., Argila în construcţia terasamentelor, Centrul de documentare şi
publicaţii tehnice – M.T.Tc., Bucureşti, 1974. 7. Nicolescu L., Materiale de construcţii pentru lucrări de îmbunătăţiri funciare şi
construcţii agrozootehnice, vol.I şi vol.II, Ed. Ceres, Bucureşti, 1983 şi 1984. 8. Steopoe A., Materiale de construcţii, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1964. 9. Teoreanu I., Bazele tehnologiei lianţilor, Ed. Tehnică Bucureşti, 1975. 10. Voina N., Materiale de construcţii, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1974. 11. *** Normativ pentru încercarea betonului prin metode nedistructive, C 26-85. 12. *** Normativ pentru executarea îmbrăcăminţilor rutiere din beton de ciment în
sistemele cofraje simple şi glisante, NE 014-2002. 13. *** Cod de practică pentru producerea betonului, CP 012/1-2007.
*** SR EN 520:2005 - Plăci de gips-carton, Definiţii, specificaţii şi metode de încercare
77
*** SR EN 459-1:2003 – Var pentru construcţii, Partea 1: Definiţii, caracteristici şi criterii
de conformitate (varuri aeriene, varuri hidraulice)
*** SR EN 197-1:2002 - Ciment: Compoziţie, specificaţii şi criterii de conformitate pentru
cimenturilor uzuale *** SR 3011:1996 - Cimenturi cu căldura de hidratare limitată şi cu rezistenţă la
agresivitatea apelor cu conţinut de sulfaţi *** SR 7055:1996 - Ciment portland alb *** STAS 10092-78 - Ciment pentru drumuri şi piste de aeroporturi
*** SR EN 998-1:2004 - Specificaţie a mortarelor pentru zidărie, Partea 1:Mortare pentru
tencuire şi gletuire *** SR EN 998-1/AC:2006 - Specificaţie a mortarelor pentru zidărie, Partea 1:Mortare
pentru tencuire şi gletuire
*** SR EN 998-2:2004 - Specificaţie a mortarelor pentru zidărie, Partea 2:Mortare pentru
zidărie *** SR EN 13139:2003 - Agregate pentru mortare *** SR EN 1015-1,2,7:2001 - Metode de încercare a mortarelor proaspete de zidărie
(distribuţia granulometrică, luarea probelor,cantitatea de aer) *** SR EN 1015-9:2002 - Metode de încercare a mortarelor proaspete de zidărie (durata
de lucrabilitate)
*** SR EN 1015-10,11:2002 – Metode de încercare a mortarelor întărite de zidărie
(densitatea aparentă, rezistenţa la încovoiere şi rezistenţa la compresiune)
*** SR EN 1015-12:2001 - Metode de încercare a mortarelor întărite de zidărie
(rezistenţa la aderenţă a mortarelor de tencuială)
*** SR EN 1015-18:2003 - Metode de încercare a mortarelor întărite de zidărie
(absorbţia de apă)
78
*** SR EN 1015-19:2003 - Metode de încercare a mortarelor întărite de zidărie
(permeabilitatea la vapori de apă a mortarelor pentru tencuială)
*** SR EN 1745:2003 – Zidărie şi elemente de zidărie (valorile termice de calcul) *** SR EN 13501-1:2002 - Clasificarea produselor pentru construcţii în funcţie de
comportarea la foc (reacţia la foc)
