Rezervoare subterane

33
PREFATA Utilizarea rezervoarelor subterane din beton armat a căptat actualmente o mare extindere, în primul rând datorită înfiinţărilor de noi întreprinderi industriale şi agricole (centre mecanice, S.M.T.-uri etc.), în al doilea rând din cauza că întreprinderile industriale alimentate cu gaze trebuie să-şi adapteze instalaţiile pentru a fi alimentate cu combustibil lichid. In fine, în al treilea rând, din cauza necesităţii de a se economisi materialele deficitare (tablă şi laminate). Pe de altă parte, sistemele constructive şi dimensiunile rezervoarelor în raport cu capacitatea lor fiind reglementate prin STAS 4165-53, se poate trece la o sistematizare a calculelor şi proiectării rezervoarelor în vederea tipizării lor într-un viitor, probabil foarte apropiat. Prezenta lucrare are ca scop determinarea dimensiu- nilor optime, conform STAS 4165-53, în funcţie nu numai de capacitatea rezervoarelor, ci şi de adâncimea lor şi de suprafaţa disponibilă în plan; de asemenea are ca scop determinarea celor mai favorabile sisteme constructive pentru diferite forme, pentru diferite utilizări şi diferite terenuri (terenuri uscate sau terenuri cu apă freatică). Indicaţiile pentru aplicarea diferitelor sisteme expuse permit proiectarea completă în vederea execuţiei oricărul din rezervoarele cu dimensiuni standardizate.

description

Utilizarea rezervoarelor subterane din beton armat

Transcript of Rezervoare subterane

Page 1: Rezervoare subterane

PREFATA

Utilizarea rezervoarelor subterane din beton armat a căptat actualmente o mare extindere, în primul rând datorită înfiinţărilor de noi întreprinderi industriale şi agricole (centre mecanice, S.M.T.-uri etc.), în al doilea rând din cauza că întreprinderile industriale alimentate cu gaze trebuie să-şi adapteze instalaţiile pentru a fi alimentate cu combustibil lichid. In fine, în al treilea rând, din cauza necesităţii de a se economisi materialele deficitare (tablă şi laminate).

Pe de altă parte, sistemele constructive şi dimensiunile rezervoarelor în raport cu capacitatea lor fiind reglementate prin STAS 4165-53, se poate trece la o sistematizare a calculelor şi proiectării rezervoarelor în vederea tipizării lor într-un viitor, probabil foarte apropiat.

Prezenta lucrare are ca scop determinarea dimensiunilor optime, conform STAS 4165-53, în funcţie nu numai de capacitatea rezervoarelor, ci şi de adâncimea lor şi de suprafaţa disponibilă în plan; de asemenea are ca scop determinarea celor mai favorabile sisteme constructive pentru diferite forme, pentru diferite utilizări şi diferite terenuri (terenuri uscate sau terenuri cu apă freatică).

Indicaţiile pentru aplicarea diferitelor sisteme expuse permit proiectarea completă în vederea execuţiei oricărul din rezervoarele cu dimensiuni standardizate.

Page 2: Rezervoare subterane

1. GENERALITATI ASUPRA REZERVOARELOR SUBTERANE DIN BETON ARMAT TRATATE IN PREZENTA LUCRARE

Rezervoarele subterane din beton armat pot avea forme în plan şi destinaţii foarte diferite. Problema fiind complexă, prezenta lucrare s-a mărginit numai la tratarea rezervoarelor circulare şi dreptunghiulare, tipizate conform STAS 4165-53 /35/ pentru înmagazinarea de apă şi, prin extindere, pentru înmagazinare de produse petroliere puţin volatile (pă-cură şi motorină).

Această extindere este posibilă datorită faptului că păcura şi motorina nu au nici o influenţă chimică agresivă asaupra betonului. Singura deosebire de proiectare între un rezervor de apă şi un rezervor de păcură este că, pentru ultimul, urmează să se aibă în vedere efectul temperaturii lichidului care, spre a fi fluid, trebuie încălzit până la circa 70°C. In ceea ce priveşte greutatea specifică, conform STAS 502-49 /26/, se poate considera pentru produsele petroliere care interesează în acest caz, aceeaşi greutate specifică de 1000 kg/m3 ca şi pentru apă.

Dimensiunile interioare ale rezervoarelor tipizate s-au dat sub formă de tabele la capitolul 2 de mai jos.

Ipotezele generale admise sunt:a) Rezervoarele îngropate trebuie să aibă o acoperire de pământ

suficientă pentru a feri lichidul împotriva variaţiilor de temperatură. C.V.Sahnovski /A/ recomandă ca acest strat de pământ să albă o grosime de cel puţin 0,7 m. Pe de altă parte însă, în exemplele indicate, această acoperire nu comportă decât 0,3 m. In cele ce urmează, s-a apreciat că acest strat protector poate fi de 0,5 m şi compus dintr-un strat filtrant de nisip şi pietriş de 0,15 m, aşezat pe izolaţia acoperişului rezervorului si dintr-un strat de pământ vegetal de 0,35 m grosime, suficientă pentru o bună protecţie.

Greutatea acoperirii va fi astfel de :0,15 x 2000 = 3000,35 x 1700 = 595

895 ~ 900 kg/m2

Deasupra acestei acoperiri de protecţie nu se considera nici o suprasarcină provenită de la eventuale vehicule.

Pentru a avea o garanţie că asemenea vehicule nu vor circula, iar, pe de altă parte, pentru a reduce cât mai mult posibil adâncimile de săpătură, s-a considerat că aceste umpluturi se vor prevedea sub formă de mamelon sau platformă supraridicată peste nivelul ±0,00 al terenului. Cotei ±0,00 îi va corespunde naşterea exterioară a cupolei la

Page 3: Rezervoare subterane

rezervoarele cu cupola sau punctul cel mai înalt al planşeului rezervoarelor cu acoperiş plat (fig.1).

b) S-a prevăzut la toate rezervoarele, indiferent de forma sau de

destinaţie, o îmbrăcăminte periferică exterioară de lut care să servească atît pentru etanşare în cazul rezervoarelor de apă, cât şi ca strat izolator în vederea reducerii efectelor, variaţiilor de temperatură ale lichidului, in cazul rezervoarelor pentru păcură sau motorină. Astfel, se va putea considera în calcule, pentru împingerile de pământ

γ = 2000 kg/m3 φ = 20°

Aceste valori sunt valabile pentru lut şi argilă, la înălţimi până la 4,00 m.

c) In ceea ce priveşte sistemele statice admise la rezervoarele circulare:

Rezervoarele circulare cu acoperiş în formă de cupolă s-au considerat cu cupolă îndependentă, simplu rezemată pe peretele circular, iar peretele circular independent şi simplu rezemat pe fundaţie (fig.2). Cum in STAS 4165-53 /35/ se prevede ca nivelul maxim al lichidului in rezervor să fie la 20 cm de naşterea cupolei, inelul de bază al acesteia nu va depăşi cu mai mult de 10 cm secţiunea de naştere a cupolei.

La rezervoarele circulare cu acoperiş plat, conturul planşeulul va fi, de asemenea ca şi la cupole, simplu rezemat pe peretele circular al rezervorului (flg.3).

Aceste sisteme de rezervoare adoptate sînt însă variabile numai in cazul când nivelul maxim al apelor freatice se afla sub nivelul fundaţiilor. Dacă acest nivel s-ar afla mai sus, subpresiunea apei ar ridica, în cazul rezervorului gol, fundul acestuia.

Va fi nacesar deci ca fundurile rezervoarelor să fie legate rigid cu pereţii, respectiv şi cu stălpii, atunci când aceştia există. Acoperişurile, fie

Page 4: Rezervoare subterane

ele în formă de cupolă sau plate, vor putea rămâne mai departe simplu rezemate pe pereţii rezervorului.

d) La reservoarele pătrate sau dreptunghiulare, sistemul static al planşeelor rezemate liber pe pereţi ar deveni prea costisitor, deoarece pereţii calculaţi în acest caz ca ziduri de sprijin ar avea dimensiuni prea mari. De asemenea rezervoarele nu s-ar putea considera, în sens orizontal, ca nişte cadre închise, deoarece după Sahnovski /4/, la toate rezervoarele cu dimensiuni normalizate în Cap.2, raportul dintre înălţimea peretelui şl latura cea mai lungă a rezervorului este mai mic ca 2. Rămâne deci ca aceste rezervoare să se prevadă cu radier și cu pereţii încastraţi sus şi jos. Sistemul se va putea deci aplica indiferent de nivelul apelor freatice.

Page 5: Rezervoare subterane

2. NORMALIZAREA DIMENSIUNILOR REZERVOARELOR SUBTERANE CONFORM STAS 4165-53

Conform STAS 4165-53 /35/, sistemele constructive ale rezervoarelor pentru diferite capacităţi sunt următoarele:

- circulare cu cupolă pentru, capacităţi de50, 100, 150, 200 şi 300 m3

- circulare cu acoperiş plat pentru capacităţi de400, 500, 750 şi 1000 m3

- dreptunghiulare pentru capacităţi de500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000 şi 5000 m3

Înălţimea interioară a rezervoarelor, considerată de la faţa superioară a radierului până la planul de naştere el acoptrişului, poate varia de la 3,00 la 4,50 m. Scăzând înălţimea spaţiului liber de 0,20 m, considerată de la oglinda apei până la planul de naştere al acoperişului, înălţimea utili a rezervorului (înălţimea maximă a apei) variază de la 2,80 m la 4,30 m.

STAS 4165-53 /35/ mai prevede următoarele:- la rezervoarele cu cupolă, săgeata acesteia poate varia

intre 1/5 şi 1/8 din diametrul interior al rezervorului;- la rezervoarele cu acoperiş plat, distanţa intre stâlpi se

recomandă a se alege între 3,00 şi 4,50 m;

In baza datelor de mai sus se pot normaliza dimensiunile interioare ale rezervoarelor de capacităţile indicate, astfel cum se va vedea mai jos.

2.1. Rezervoare circulare cu cupolă

Diametrele interioare Di ale rezervoarelor circulare cu cupolă de 50, 100, 150, 200 și 300 m3 se vor determina în funcție de volumul V al lichidului și de înălțimea rezervorului de la fața superioară a radierului la planul de naștere al cupolei, respectiv de la înălțimea Hl a lichidului, cu ajutorul formulei (1):

Di=1.128×√ VH l

Inlocuind în formulă valori pentru Hl se obțin, pentru cele 5 volume de rezervoare, diametre interioare respective.

Page 6: Rezervoare subterane

La un diametru interior Di și o înalțime interioară Hi suprafața interioară desfășurată a peretelui circular va fi

Ap=π × Di×H i

iar volumul interior

V=π ×Di

2

4×H i

de unde

H i=4V

π× Di2

Inlocuind această valoare în expresia pentru Ap, se obține

Ap=4VDi

din care se vede că suprafața interioară desfășurată a peretelui circular va fi cu atât mai mică cu cât Di va fi mai mare, respectiv cu cât înălțimea Hi va fi mai mică.

În consecință se recomandă să se aleagă din tabelul 1, întocmit cu ajutorul formulei (1), pentru o capacitate de rezervor anumită, rezervorul cu adâncimea Hi cea mai mică, respectiv cu diametrul Di cel mai mare. Procedând astfel se vor reduce și adâncimile de sapaturi necesare.

În tabelul 1 s-au trecut pentru fiecare caz în parte și suprafața interioară desfășurată a peretelui, calculată cu formula (2)

Ap=π × Di×H i

STAS 4165-53 /35/ recomandă, după cum s-a văzut mai sus, ca săgetile cupolelor să varieze între 1/5 și 1/8 din diametrul interior al rezervorului.

Săgeata cupolei are influență, in primul rând , asupra împingerii orizontale periferice a cupolei. Pentru același diametru de cupolă, cu cât săgeata va fi mai mică, cu atât împingerea va fi mai mare și cu atât inelul care urmează să preia această împingere va fi mai puternic și va necesita o cantitate de armătură mai mare.

La o calotă sferică cu diametrul Di și săgeata f, raza calotei va fi (fig.4)

Page 7: Rezervoare subterane

R=

Di2

4+ f 2

2 xf

pentru f 1=18×Di se obține R1=

1716D i

pentru f 1=15×Di se obține R2=

2940Di

Unghiul φ la centru este

cos φ= R−fR

deci

pentru f 1=18×Di se obține cos φ1=

R1−f 1R1

=0.882

pentru f 2=15×Di se obține cos φ2=

R2−f 2R2

=0.724

In fine, la o sarcină q uniform distribuită pe cupolă, împingerea ce trebuie preluată de inel va fi

H=N × cosφ= q ×R2

2×R−f×cos φ

Page 8: Rezervoare subterane

din care

pentru f 1=18×Di se obține H 1=0.497×q×D i

pentru f 2=15×Di se obține H 2=0.305×q×Di

Diferența ese de 0.497-0.305=0.192, deci H2 scade față de H1 cu 38% când f crește de la 1/8 la 1/5*Di .

Aceasta ne arată că, din punct de vedere al împingerilor date de cupolă, este mai economic să se aleagă o săgeată cât mai apropiată de 1/5*Di, pentru a se obține dintr-o dată, corespunzător fiecărui caz în parte, limitele între care pot varia aceste săgeți. Intr-o a treia coloană s-au trecut săgețile medii alese pentru calculele din capitolul viitor.

2.2. Rezervoare circulare cu acoperiș plat

Conform STAS 4165-53 /35/, acoperișurile plate se execută în formă de planșee ciuperci. Distanțele l dintre stîlpi pot varia între 3.00 și 4.50 m.

Diametrele interioare ale rezervoarelor s-au determinat în tabelul 2, ca mai sus, pentru rezervoarele cu cupolă și pentru adâncimi de lichid variind de la 2.80 m, din 50cm in 50cm, pâna la 4.30 m.

Numărul stâlpilor s-a ales astfel încât deschiderile între axele lor să fie cât mai mari, adica să se apropie cât mai mult de deschiderea maximă de 4.50 m permisă.

2.3. Rezervoare pătrate sau dreptunghiulare

Pentru rezervoarele pătrate sau dreptunghiulare cu acoperiș în formă de planșeu-ciupercă, suprafețele interioare s-au determinat în funcție de volumul și de înălțimea Hl a lichidului. Această înălțime s-a variat de la 2.80 m la 4.30 m din 50 cm in 50 cm.

Distanțele între axele stîlpilor, egale în ambele direcții, s-au variat între 3.00 și 4.50 m.

Lungimea totală L a reervoarelor s-a limitat la de două ori lățimea B și la cel mul 40m pentru a se evita necesitatea unui rost de dilatație.

In ultima coloană a tabelului 3 s-a trecut suprafața desfășurată a pereților, calculată cu formula (3)

Ap=2×(L+B)×H i

Page 9: Rezervoare subterane

3. REZERVOARE CIRCULARE CU ARMATURI PRETENSIONATE

3.1 Generalităţi

Alungirea unei piese de beton armat, în momentul apariţiei fisurilor datorite eforturilor de întindere, este egală cu 0,10...0,15 mm/m. Punând condiţia ca betonul şi oţelul să se deformeze împreună ca un tot monolit, rezistenţele de întindere corespunzătoare în armături ating valori cuprinse între 210...315 kg/cm2. Pentru aceste motive, la construcţiile care lucrează la întindere centrică şi la care nu se admit apariţia de fisuri, cum sunt de exemplu rezervoarele, armăturile metalice sunt folosite foarte puţin. STAS 154-6-50 /31/, formula (6), prevede că verificarea la fisurare să se facă în presupunerea că eforturile din armături nu depăşesc 200 kg/cm2. In acest fel rezultă o mărire apreciabilă atât a secţiunii necesare de beton, cât şi a armăturii. Pe de altă parte, orice construcţie de beton armat este supusă la contracţii; există astfel un pericol suplimentar de fisurare, mai cu seamă atunci când execuţia nu este în deosebi de îngrijită.

Pentru a realiza o cât mai bună folosire a materialelor, s-a încercat încă de multă vreme să se obţină în piesele din beton o compresiune prealabilă, înainte ca acesta să fie supus sarcinilor principiale. Precomprimarea betonului se realizează, în cazul rezervoarelor, prin întinderea armăturii.

Cu toate că armătura trebuie supraîncărcată cu valoarea com-presiunilor suplimentare din beton, construcţiile precomprimate sunt în general totuşi mai economice decît cele neprecomprimate, deoarece la realizarea lor se pot utiliza oţeluri superioare, al căror cost, raportat la unitatea de efort, este mai scăzut decît al oţelurilor cu rezistenţa obişnuită.

Pentru realizarea unor construcţii precomprimate eficace, trebuie însă ca valoarea precomprimării în beton să depăşească cu un coeficient de siguranţă suficient de mare eforturile datorite contracţiei şi curgerii lente a betonului, care tind să anuleze precomprimarea.Din literatura sovietică /11/ reiese că economii reale de materiale nu se pot obţine decât la rezervoare circulare cu capacitate mai mare ca 1000 m3, deci la rezervoare care nu mai intră în prevederile STAS 4165-53 /35/. La acestea consumul de metal poate fi redus cu 25...30 %, iar cel de beton cu 10...20 %. Și la rezervoare mai mici ca 1000 m3

există însă avantaje, dacă nu economice cel puţin de siguranţă, rezistenţa la fisurare putând fi întrucâtva mărită. Rămâne de văzut

Page 10: Rezervoare subterane

dacă acest avantaj compensează surplusul de dificultăţi tehnice şi de cost la executarea unui beton precomprimat, faţă de un beton obişnuit.Din punct de vedere constructiv, se adoptă pentru rezervoarele precomprimate acelaşi principiu static adoptat la capitolele anterioare

ale acestei lucrări pentru rezervoarele din beton armat obişnuit în terenuri uscate, adică cu pereţi separaţi de fund şi de cupolă sau planşeu. La terenuri cu apă freatică a cărui nivel se află peste nivelul fundaţiei, rezervoarele precomprimate cer astfel un surplus de cheltuieli pentru izolarea rosturilor şi o execuţie îndeosebi de îngrijită la realizarea foarte delicată a acestei izolări.

Armătura circulară pentru realizarea precomprimării se aşază la periferia inelului de beton al rezervorului urmînd ca, după realizarea întinderii ei, să fie protejată cu o tencuială torcretată (fig.29). In general şi în cazul

rezervoarelor mai mici, în special, armătura verticală nu se preântinde deoarece această operație prezintă dificultăţi deosebite de execuţie, fără să conducă la un rezultat însemnat, deoarece peretele rezervorului este comprimat de sus în jos.

Pentru realizarea preîntinderii armăturii inelare se utilizează două metode, după calitatea oţelului întrebuinţat, şi anume:

a) In cazul utilizării sârmaei de oţel de calitate superioară, trasă la rece, cu diametre de 3...5 mm şi cu rezistenţe la rupere de 12000...16000 kg/cm2 - adică în cazurile normale pentru pretensionate - sârma se înfăşoară în spirală în jurul cilindrului-mamă cu ajutorul unei maşini speciale. Prin această preîntindere mecanică se realizează o reducere însemnată a termenelor de execuţie. In acelaşi timp, graţie utilizării oţelului de rezistenţă mare se realizează nu numai economii simţitoare din punct de vedere al consumului de metal şi al preţului de cost, dar şi o mărire simţitoare a rezistenţei la fisurare a rezervorului, în comparaţie cu metoda a doua descrisă mai jos aplicabilă în cazul utilizării

Page 11: Rezervoare subterane

oţelului beton curent. Această diferenţă se explică prin faptul că pierderile de pretensiune în armături, datorite contracţiei, curgerii lente şi strivirii betonului sub armături,nu reprezintă decât o cotă neînsemnată din totalul pretensionării.

b) In cazul utilizării oţelului-beton obişnuit cu fc = 2000...2800 kg/cm2, când preîntinderea se execută munual cu ajutorul piuliţelor. Această metodă - nerecomandabilă din cauza disproporţiei între avantajele obţinute faţă de greutăţile de execuţie - poate fi executată numai în mod trecător, din cauza lipsei sârmei de oţel de mare rezistenţă şi din cauza

investiţiei mari ce reprezintă o maşină specială de

pretensionat, investiţie greu de amortizat. Cum această a doua metodă este de fapt singura care se poate utiliza actualmente în ţară se va dezvolta mai jos pentru o

Page 12: Rezervoare subterane

eventuală folosire.In vederea posibilităţii de preîntindere a armăturii inelare se

dispun, în adâncituri prevăzute în rezervorul-mamă o serie de montanţi cu secţiune dreptunghiulară (fig.30) pe cara se fixează barele ori-zontale. Detaliile de execuţie a acestor montanţi şi de prindere a armăturii se văd în figura 31.Pentru a evita slăbirea secţiunii armăturilor prin tăierea filetului se sudează cap la cap câte un cupon cu secţiune mai mare şi cu filet tăiat dinainte. Piuliţele se strâng cu ajutorul unei chei dinamometrice (fig. 32), care nu realzează însă întinderea decât până la limita efortului de preîntindere, cheia fiind etalonată în consecinţă. Prin această metodă se poate realiza oprecizie de aproximativ 10 %.

Se aşază pe circumferinţă cel puţin 4 montanţi - la rezervoare cu diametru mare, 6 sau chiar 8 - pentru a reduce la minim pierderile de tensiune în armături datorite frecării pe pereţi. Ca o precauţiune suplimentară, pereţii se acoperă cu săpun lichid în vederea înlesnirii alunecării armăturilor.După terminarea preîatinderii, săpunul se îndepărtează cu un jet de nisip pentra ca stratul de protecţie torcretat să poată face priză cu cilindrul-mamă.

Prin utilizarea oţelului-beton obişnuit si a metodei manuale de preîntindere, avantajele pretenslonării sunt mai puțin evidente decât în cazul utilizării sârmei de oțel de rezistență superioară, deoarece eforturile datorite contracției, curgerii lente și strivirii betonului sub armătură reprezintă o proporție importantă din efortul initial de pretensionare.

Page 13: Rezervoare subterane

4. DISPOZITIUNI CONSTRUCTIVE SI DE EXPLOATARE

4.1. Realizarea betoanelor etanşe

4.1.1.Generalităţi

Inafară de o calculaţie şi de o proiectare corespunzătoare împiedicării apariţiei fisurilor care să favorizeze scurgerea lichidului, obţinerea rezervoarelor etanşe depinde în măsură covârşitoare de gradul de impermeabilitate a betoanelor realizate.

Impermeabilitatea nu trebuie confundată cu capacitatea de absorbţie a betoanelor. Intre aceste două noţiuni nu există o relaţie directă, deoarece capacitatea de absorbţie este determinată de porii cei mai fini. Pe de altă parte, aceştia opun scurgerii apei în interiorul betonului o mai mare rezistenţă decât porii mari. In general însă se poate afirma că, la presiuni mari de lichid, betoanele impermeabile au o putere mai mică de absorbţie /9/.

Confecţionarea betoanelor impermeabile este reglementată actualmente printr-un "Normativ" /24/, la care se va referi în cele ce urmează şi care se aplică la toate betoanele, simple sau armate, care sunt în contact direct cu lichidul şi de la care se cere să reziste la presiuni de cel mult 4 atm.

Condiţiile care, în practică, influenţează şi determină impermeabilitatea sunt de cele mai multe ori foarte variate; ele trebuie deci luate în consideraţie de la caz la caz. In cazuri importante se recurge la determinări de laborator conform "Condiţiunilor tehnice" /22/ art.256 şi STAS 3519-52 /34/.

4.1.2 Alegerea cimentului

Cercetările precum şi experienţa au arătat că, în condiţii egale

Page 14: Rezervoare subterane

de utilizare, cimenturile nu dau, toate, betoane la fel de impermeabile. Aceste diferenţe se datoresc varietăţii calităţilor cimenturilor în ceea ce priveşte constanta volumului şi în special fineţea de măcinare.

Ca regulă generală se admite că cimenturile cele mai indicate sunt acelea care dau paste, respectiv mortare şi betoane, puţin deformabile şi totuşi elastice. Restul cimenturilor care dau amestecuri necoezive şi care resping apa curând după efectuarea amestecului dau betoane neetanşe din cauza formării de capilare şi canale şi de pori mari.

Din categoria primelor fac parte cimenturile cu adaosuri hidraulice, în special cimentul cu tras, deoarece acestea se autocompactizează mai mult ca alte cimenturi. Normativul /24/ prescrie utilizarea cimentului T 25 conform STAS 1118-50 /30/ in betoane armate cu mărcile B 170, B 200 şi B 250 și cu dozaje minime de ciment de 280 kg/m3 şi cu dozaje maxime de 300, respectiv 330 și 350 kg/m3.

In ceea ce priveşte fineţea de măcinare, încercările efectuate de I.C.I.M.C. au arătat că, pentru acelaşi dozaj de 300 kg ciment, mărind fineţea de măcinare a cimentului de la 7 % la 13 %, permeabilitatea betonului la o presiune de apă de 4 atm a crescut de la 3 la 6 cm. De aceea ”Normativul” recomandă ca cimenturile ce se folosesc să albă o astfel de fineţe, încât trecute prin sita de 4900 ochiuri pe cm2, să lase un reziduu de cel mult 9%.

4.1.3.Calitatea agregatelor

Conform "Normativului" /24/, agregatele urmează să co-respundă prescripţiunilor STAS 1667-50 /32/.Nisipul trebuie să fie silicios, de carieră, în dimensiuni de 0,7 mm. Se exclude nisipul provenit din concasări deoarece acesta cere o cantitate mai mare de apă de fabricaţie şi conferă betonului o mobilitate scăzută. De preferat sunt deci nisipuri cu boabe rotunde, fără muchii ascuţite. Conţinutul în

Page 15: Rezervoare subterane

materii lavigabile trebuie să fie de cel mult 3%; la procente mal mari nisipul urmează să fie spălat pentru a se ajunge la procentul maxim de materii lavigabile admis.

Pietrişul poate proveni din cariere sau din concasări, conţinutul maxim în părţi lavigabile fiind de data aceasta numai de 1 %. Porozitatea aparentă, determinată conform STAS 730-49 /28/, va fi de cel mult 3%. In fine, forma granulelor va corespunde prevederilor STAS 666-49 /27/ şi STAS 730-49 /28/, adică dimensiunile granulelor conform figurii 46 să îndeplinească condiţiile

ba≥0.66 ;

ca≥0.33 ;

adică condiţiilor unor granule clasificate în "Condiţii tehnice" /22/ art.45 ca foarte bune. Forma granulelor se poate determina şi după coeficientul volumetric calculat cu formula

c= V

π ×d3

6

în care V este volumul real al granulei în mm3, iar d dimensiunea mai mare a granulei, în mm. Pentru pietrişul şi piatra spartă în dimensiuni 7/30, utilizate la betoanele impermeabile, acest coeficient volumetric trebuie să fie

c ≥0.15

Utilizarea unor agregate lamelare, plate sau lătăreţe duce la betoane neetanşe, deoarece feţele lor plane opun o rezistenţă redusă scurgerii apei de fabricaţie şi favorizeazaă astfel pungi de apă, deci viitori pori mari in masa betonului. Dimensiunea maximă a granulei este de obicei de 30 mm dacă distanţa liberă între armături nu este mai mică ca 25 mm; în cazuri excepţionale, când distanţele între barele de armare sunt mai mici de 25 mm, dimensiunea maximă a granulei se alege în consecinţă, în orice caz cu cel mult 5 mm peste distanţa minimă între bare.

4.1.4.Însuşirile amestecului

Betonul întărit trebuie să aibă, pentru a fi etanş,un minim de goluri şi cât mai puţini pori uniţi între ei. Aceasta se poate obţine în primul rând printr-o cantitate de ciment suficientă şi astfel determinată,

Page 16: Rezervoare subterane

încât toate golurile dintre agregate să fie umplute de pastă şi ca fiecare granulă să fie complet învăluită. O cantitate prea mare de ciment poate fi însă dăunătoare, deoarece betoanele prea grase au o tendinţă mărită la contracţie, deci la fisurare, din cauza contracţiei. Pentru acest motiv "Normativul" /24/ cuprinde condiţia ca dozajele mai mari decât cele minime prescrise şi amintite mai sus să nu se admită decît în baza unor cercetări preliminare.

O altă condiţie este ca prelucrarea amestecului să fie astfel făcută încât să nu permită formarea de cuiburi de pietriş sau acumulări de pastă de ciment, apoi ca betonul să devină unitar şi compact.

Amestecurile uscate, în special betonul vârtos, care se prelucrează greu cu unelte obişnuite, nu poate fi etanş. Etanşeitatea optimă se poate obţine practic numai cu un beton care nu conţine mai multă apă decât cea necesară, pentru ca, la o prelucrare îngrijită, să mai poată fi mobil, cum este de exemplu betonul plastic care nu poate fi pus în mişcare decât sub acţiunea lovirii unui mai metalic sau sub acţiunea unui vibrator mecanic.

Apa necesară pentru îndeplinirea procesului chimic de priză şi întărire constituia numai un procent din totalitatea apei utilizată la fabricarea betonului; restul de apă favorizează naşterea porilor din interiorul masei betonului. La amestecurile cu apă în cantităţi optime, aceşti pori sunt mici şi închişi. Orice surplus de apă peste necesarul procesului chimic produce o creştere a permeabilităţii, deoarece apa suplimentară dă naştere la pori cu pereţi subţiri şi uniţi între ei. Un beton fluid este deci totdeauna mai puţin dens decât un beton plastic fabricat cu puţină apă; şi mai nepotrivit este însă un beton care, din cauza fluidităţii reduse, nu poate fi bine prelucrat; "Normativul" /24/ prevede că raportul apă: ciment urmează să fie menţinut între 0,50 şi 0,55, ceea ce ar echivala pentru un dozaj de 280 kg/m3 de ciment, la o cantitate de 150... 175 litri de apă la metru cub de beton proaspăt. In ceea ce priveşte calitatea apei, ea trebuie să corespundă prescripţiilor STAS 790-49 /29/.

Scăderea raportului apă:ciment, cu menţinerea aceleași lucrabilităţi şi reducerea numărului de pori, se poate fi prin utilizarea de adaosuri plastifiante organice ar fi de exemplu leşiile reziduale bisulfitice. Incercări efectuate de I.C.I.M.C. au dovedit că la un beton cu 280 kg ciment şi cu 45% nisip în agregate,

Page 17: Rezervoare subterane

reducîndu-se raportul apă: ciment de la 0,58 la 0,53 după adăugarea de plastifianţi în proporţie de 1,5%, permeabilitatea la o presiune 4 atm a scăzut de la 12 la 8 mm /22/. Utilizarea plastifiantilor trebuie făcută însă cu mare băgare de seamă şi numai în urma efectuării de încercări preliminare.

Utilizarea clorurii de calciu se exclude la fabricarea betoanelor impermeabile, deoarece favorizează contracţia şi ivirea fisurilor în urma măririi acestui fenomen. Cu atât mai mult se exclude sarea de bucătărie, nefavorabilă dealtminteri la orice fel de betoane sau mortare.

Agregatele corespund obţinerii unui beton cu bună lucrabilitate şi lipsit de pori dacă au o curbă granulometrică din cele mai favorabile. Astfel de curbe, pentru agregate până la 30 mm mărime, se determină numai pe materiale sortate în cel puţin două sorturi; utilizarea balastului la fabricarea betoanelor etanşe este deci exclusă, la balast menţinerea unei granulozităţi constante nefiind posibilă.

Conform prescripţiilor "Normativului" /24/, granulozitatea nisipului va fi cuprinsă în domeniul "foarte bun”, adică între curbele A şi B din figura 2 STAS 1667-50 /32/, reprodusă aici la figura 47. "Normativul" mai prevede însă şi derogări în sensul că nisipul poate să nu se înscrie în domeniul ”foarte bun", dacă agregatul total este corespunzător; dacă nisipul nu corespunde condiției impuse, se va proceda la o sortare pe ciurul de 3 mm și la o recombinare a fracțiunilor 0/3 mm și 3/7 mm, până la obținerea rezultatului dorit.

In ceea ce privește agregatul total, el trebuie să se înscrie în curbele din figura 48, pentru agregatul total până la 15 mm și în figura 49, pentru agregat total de carieră până la 30 mm, cu recomandarea ca procentul de trecere prin ciurul de 7 mm ø să fie de 48 % la agregate până la 15 mm și de 45 % la agregate până la 30 mm mărime.

După unii autori /9/, procentul de trecere cel mai favorabil prin ciurul de 7 mm ø este de 50 %ș acest procent putându-se mări chiar până la 55 % în caz că agregatul mare este concasat. Din contra, procentul poate fi scăzut cu 50% dacă se mărește dozajul de ciment sau dacă cimentul este amestecat cu tras. Procentele indicate de ”Normativ” pot fi deci considerate ca favorabile.

Page 18: Rezervoare subterane

Totuși, formulele și rapoartele între cantitățile de elemente componente ale betonului nu pot fi aplicabile in general fără încercări. De asemenea, nu se pot stabili relații precise între rezistența și impermeabilitatea lui.

4.1.5.Prelucrarea

Prelucrarea cea mai bună este aceea care permite o îndesare optimă la un procent de apă cât mai redus, ceea ce nu se poate realiza decât prin vibrare mecanică. Timpul de vibrare urmează însă să fie bine determinat pentru evitarea formărilor da acumulări de apă şi a pericolului de disociere a betonului proaspăt.

Page 19: Rezervoare subterane

Compactarea prin maiuri mecanice cu lovituri rare, dar puternice, cum ar fi maiurile mici acţionate cu aer comprimat, conduce adesea la betoane prea uscate din cauza pătrunderii prea rapide a maiulul în masa betonului; chiar şi la o prelucrare îngrijită cu asemenea mijloace, nu se poate garanta o compactare din cele mai bune.

Si betonul pompat se mai poate compacta pe cale manuală, deoarece, cu mijloacele moderne, pompele sunt capabile să pompeze betoane mai puţin moi, adică betoane plastice.

În fine, o foarte bună prelucrare se poate obţine prin torcretare dacă, în special la piesele subţiri, aceasta este urmată de o foarte îngrijită tratare ulterioară a betonului torcretat.

La orice fel de prelucrare însă trebuie evitate formările de stratificări distincte, care să favorizeze formarea de planuri de scurgere pentru apă.

4.1.6.Tratarea ulterioară

Impermeabilitatea betoanelor este favorizată printr-o bună tratare ulterioară, respectiv prin menţinerea umidităţii timp cât mai îndelungat posibil. "Condiţiunile" /22/ prevăd menţinerea cofrajului în stare umedă,apoi, după decofrare, umplerea rezervorului cu apă până la 1/3 din înălţime. După trei zile, se adaugă apă pină la 2/3 din înălţime, iar după alte trei zile pînă la cota nivelului superior al lichidului.

Suprafaţa betonului spre lichid se protejează prin tencuieli sclivisite, cu toate că o astfel de protecţie este inutilă atît timp cât betonul însuşi nu este etanş.

Tencuiala se aplică cât mai curând posibil, adică înainte de uscarea betonului, în special când acest beton a fost fabricat cu tras. Suprafaţa de tencuit trebuie mai întâi bine curăţită şi spălată. Umezirea suprafeţei urmează să fie astfel încât mortarul tencuielii să mai poată prelua de pe această suprafaţă apa necesară pentru întărire. Tencuieli aplicate pe suprafeţe uscate sau pe suprafeţe apte de a suge apă, sânt tencuieli inferioare, se fisurează uşor, iar procesul de întărire este intîrziat prin lipsa de apă suficientă.

Impermeabilitatea tencuielii este cu atât mai mare cu cât amestecul este mai gras cu cât stratul de mortar este mai compact şi cu cât tencuiala este mai veche.

Mortarele cu proporţie mai redusă de nisip sau fabricate cu nisip de granulaţii diferite sânt mai dense decât cele cu proporţie mare de nisip sau fabricate cu nisip conţinând numai granule mari. De asemenea, impropriu este nisipul foarte fin (chisai). "Condiţiunile" /22/

Page 20: Rezervoare subterane

recomandă să se utilizeze mortare 1:3 , formate din o parte ciment T 25 şi trei părţi nisip de carieră 0/3 mm cu curbă granulometrică cuprin-să în zona "foarte bun" din figura 61. Se pot utiliza însă şi alte reţete care au dat rezultate favorabile, cum ar fi

1 ciment : 1/2 var gras : 5 nisip1 ciment : 1 var gras : 6 nisip1 ciment : 1/2 tras : 1/2 var gras : 5 nisip

Pregătirea mortarului se face astfel: nisipul măsurat se întinde, se toarnă cantitatea determinată de ciment, eventual de var sau tras, şi se amestecă până se obţine o masă unitară; apoi se adaugă apa şi se prelucrează amestecul până când se obţine un mortar onctuos. Cantitatea de apă trebuie astfel aleasă încât raportul dintre cantitatea de pastă de ciment şi cantitatea de goluri din nisip să fie mai mare ca 1; pentru nisipurile cu curbă granulometrică în regiunea "foarte bun", volumul găurilor se poate socoti de 40 %.

Mortarul în grosime totală de 1... 3 cm, obţinut din diverse straturi, se acoperă în final cu o peliculă de ciment pur şi se netezeşte cu un dreptar. Netezirea cu mistria sau cu gletuitorul de oţel nu este recomandabulă. In loc de ciment pur se poate utiliza cu folos un amestec în părţi egale de ciment, preferabil T 25, cu var gras.

După o oarecare întărire a tencuielii, tratarea ulterioară cu apă se face după cum s-a descris mai sus.Tinerea sub apă trebuie să fie cât mai îndelungată, cel puţin de 14 zile. Cu cât această perioadă este mai lungă, cu atât tencuiala devine mai tare şi mai impermeabilă.

Impermeabilitatea tencuielii se poate mări şi prin tratări chimice, cum ar fi silicatizarea sau fluatarea.

Silicatizarea consistă în vopsirea în două straturi a suprafeţei tencuielii întâia oară cu o soluţie de sticlă solubilă de 35°Bé, cu o concentraţie de 25 %, a doua oară cu o soluţie de 40 %. După un timp, se spală bine cu apă şi se vopseşte cu o a treia soluţie cu o concentraţie de 50 %.

La fluatare se utilizează fluosilicaţi de magneziu şi de plumb în soluţii concentrate.

4.2. Realizarea izolaţiilor

O a doua problemă importantă pentru buna reuşită a re-zervoarelor pentru apă sau combustibil o constituie executarea în cele mai bune condiţii a izolărilor rosturilor şi a celor din jurul rezervoarelor.

Rosturile dintre pereţii circulari şi fundaţiilor lor, precum şi rosturile dintre pardoselile-radier şi fundaţii, la rezervoarele circulare în

Page 21: Rezervoare subterane

terenuri cu apă freatică sub nivelul fundaţiilor, trebuie etanşate cu grijă, pentru a împiedica scurgerile de apă. Acestea, chiar în cantităţi mici, pot periclita rezistenţa şi etanşeitatea rezervorului, prin eventualele tasări inegale, datorită înmuierii terenului sub fundaţii.

Rezemarea peretelui circular pe fundaţie se face prin mijlocirea construcţiei metalice,detailată în figura 50. Executarea acestei construcţii se face astfel: odată cu turnarea fundaţiei pereţilor rezervoarelor se fixează platbanda de oţel după ce a fost curbată sau tăiată cu raza corespunzătoare. După întărirea betonului de fundaţie, se aşează peste platbandă de 100 x 6, jgheabul de tablă galvanizată, având sudat sau lipit la partea sa inferioară şi în exterior platbanda de oţel de 40 x6, de asemenea curbată după raza respectivă. Cele două platbande trebuie să se suprapună cu axele lor verticale in prelungire. Se împănează jgheabul de tablă de pereţii fundaţiei cu pene de lemn, se montează armătura din oţel-beton a peretelui, se montează cofrajele de lemn ai pereţilor pe înălţimea de turnare cerută de procesul de turnare al betonului, după care se începe turnarea peretelui.

Pentru uşurinţa execuţiei se recomandă ca atât platbandele cât şi jgheabul să se execute pe segmente, sudîndu-se, respectiv lipindu-se, segmentele între ele după montaj.

Page 22: Rezervoare subterane

După întărirea betonului peretelui şi demontarea cofrajelor, se scot penele de lemn, se curăţă bine şanţurile pe ambele părţi ale peretelui şi apoi se toarnă bitumul de izolaţie. Se recomandă ca pereţii şi fundurile şanţurilor să fie perfect uscate, această uscare putându-se efectua la nevoie și cu o lampă de benzină. Golurile trebuie să fie complet umplute cu bitum.

Rosturile din pardoselile-radier se realizează cu şipci geluite, cu scânduri căptuşite cu tablă sau cu benzi metalice. Înainte de turnarea bitumului trebuie luate aceleaşi măsuri de curăţire şi uscare.

Izolaţiile exterioare din pământ galben sau din pământ stabilizat urmează să se execute cu tot atât de mare grijă mai cu seamă la rezervoarele destinate combustibilului. Atât izolaţia sub radiere cât şi cea laterală trebuie bătută egal în straturi uniforme şi bine îndesate pe lângă feţele de beton ale fundaţiilor sau rezervorului.

Pământul galben argilos trebuie să fie nisipos, deci argilă nisipoasă naturală, proporţia de nisip variind între 30...40 %. Dacă nu se găseşte pământ galben argilos cu proporţie acceptabilă de nisip, se poate pregăti, cu argilă locală, un pământ stabilizat în modul următor:

Page 23: Rezervoare subterane

pământul argilos local se sapă şi se întinde pe teren, sfărîmîndu-se de la început în bulgări cât mai mici. Fiind lăsaţi la soare, bulgării se usucă şi se desfac datorită fenomenului de contracţie. Fragmentele astfel rezultate se udă apoi, sfărâmându-se şi mai mult prin batere cu maiul. Se procedează apoi la amestecarea cu nisip în proporţie de circa 40 % din greutatea pământului argilos cu care se amestecă, această proporţie variind cu natura pămîntului utilizat.

Pentru a se vedea dacă proporţia de nisip este justă şi dacă amestecul a fost bine realizat, se face următoarea probă: se modelează prin frămîntare cu mâna un bulgăr de pământ stabilizat cu diametru de 5...8 cm; cantitatea de nisip adăugată argilei se consideră suficientă atunci când bulgărele, lăsat să se usuce la soare, nu crapă.

Se recomandă ca amestecul de pământ galben argilos cu nisip să se facă atunci când umiditatea pământului este cea mai potrivită, pentru a permite o uşoară fragmentare în glomerule mici.

In ceea ce priveşte acoperirea bolţilor sau planşeelor rezervoarelor cu stratul de protecţie din nisip, pietriş şi pămînt vegetal, aceasta se va executa astfel pentru a nu da sarcini nesimetrice. Astfel bolţile se vor încărca în mod uniform, în straturi concentrice începând de la naşteri spre cheile bolţilor, iar planşeele cu straturi orizontale succesive, de grosimi egale pe toată, suprafaţa planşeului.

4.3. Dispoziţluni şl măsuri de exploatare pentru rezervoarele de combustibil

Dimensionările pentru rezervoarele de combustibil ce se încălzeşte au ţinut seama în cele de mai sus, după cum s-a putut vedea, de solicitările date de diferenţele de temperatură, recomandându-se chiar majorări de grosimi ale straturilor de protecţie în vederea preluării şocurilor.

Totuşi trebuie să se evite cât mai mult posibil asemenea şocuri şi anume prin măsuri de respectat la exploatarea rezervoarelor.

Măsurile de respectat sunt următoarele:Temperatura de încălzire a păcurii se va limita, în rezervoarele

de depozit, la + 60º C. La nevoie, păcura se va încălzi la temperaturi mai ridicate în rezervoarele de consum zilnic ale instalaţiilor sau în instalaţii speciale, după ce păcura a fost pompată din rezervoarele de depozit.

Înainte de introducerea păcurii într-un rezervor gol, se va încălzi rezervorul în mod treptat şi uniform timp de cel puţin 72 ore, astfel ca pereţii acestuia să obţină o temperatură de circa 40...50°C. Încălzirea se face cu ajutorul serpentinelor. Progresivitatea încălzirii

Page 24: Rezervoare subterane

se realizează prin punerea în funcţiune treptată a serpentinei de la sorb şi a fracţiunilor din celelalte serpentine precum şi prin reglajul admisiei agentului încălzitor.

In acelaşi mod se va proceda şi înaintea introducerii proaspete într-un rezervor în care nivelul păcurii existente a scăzut foarte mult, până în apropierea stuţului de aspiraţie.

Deoarece în rezervor se găsesc două serpentine, serpentina de fund împărţită în două jumătăţi independente şi serpentina de la sorb, admisia sau oprirea aburului din aceste serpentine se va face după gradul de umplere a rezervorului astfel ca să fie respectată temperatura maximă indicată mai sus.

Rezervoarele din care se aspiră păcură vor fi ţinute în permanenţă încălzite la o temperatură cât mai constantă. Pentru reînceperea aspiraţiei într-un rezervor la care încălzirea a fost întreruptă, se va reîncepe încălzirea sa progresivă şi uniform gradată cu cel puţin 96 ore înainte de inceperea aspiraţiei.

Temperaturile se vor controla permanent cu ajutorul unor termometre dispuse în număr suficient de mare pentru a putea obţine controlul eficace pe tot rezervorul.