Rezumat Teza PDF

download Rezumat Teza PDF

of 64

Transcript of Rezumat Teza PDF

Teza de doctorat este dezvoltat pe 152 de pagini, cuprinznd 7 capitole i 5 anexe, 46 relaii de calcul, 88 figuri, 89 tabele i 68 referine bibliografice. Cuprinsul prezentului rezumat este cel din teza de doctorat, numerotarea capitolelor/anexelor, relaiilor de calcul, figurilor, tabelelor, a referinelor bibliografice a fost pstrat identic cu cea din teza de doctorat.

CuprinsCuprins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cap. 1. Introducere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cap. 2. ncercarea accelerat a structurilor rutiere experimentale . . . . . . . . . Cap. 3. Structuri rutiere rigide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Generaliti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Avantaje/limite ale structurilor rutiere rigide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Tipuri de mbrcmini rutiere rigide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1. Introducere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2. mbrcmini din betoane cu armturi neconvenionale . . . . . . . . . . . 3.3.2.1. mbrcmini din beton de ciment armate continuu . . . . . . . . . . . . 3.3.2.2. mbrcmini din beton armat precomprimat . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2.3. mbrcmini prefabricate din beton de ciment . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2.4. mbrcmini rutiere din betoane de nalt performan . . . . . . . . . 3.3.2.5. mbrcmini din beton compactat cu cilindru compresor . . . . . . . 3.3.2.6. mbrcmini rutiere din pavele prefabricate . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2.7. Betoane de ciment armate dispers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Generaliti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Beton de ciment rutier armat dispers cu fibre metalice . . . . . . . . . . . . . . C. Materiale utilizate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Prepararea betonului . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E. Caracteristicile betonului proaspt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F. Caracteristicile betonului ntrit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G. Transportul betonului rutier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H. Aternerea i compactarea betonului rutier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cap. 4. Staia de cercetri rutiere U. Th. Iai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cap. 5. Sisteme rutiere experimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1. Execuia stratului de pmnt de fundaie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2. Stratul de fundaie din balast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3. Stratul de balast stabilizat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4. Execuia suprastructurii sectoarelor experimentale . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.1. Beton compactat prin vibrare (BcR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.1.1. Studii de laborator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.1.2. Execuia dalelor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.2. Beton compactat prin cilindrare (RCC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.2.1. Studii de laborator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.2.2. Execuia dalelor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cap. 6. ncercarea accelerat a structurilor rutiere experimentale . . . . . . . . . . 6.1. Programul de monitorizare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2. Aparatur utilizat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3. Deformaii i presiuni nregistrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4. Concluzii etapa de trafic 5105 treceri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cap. 7. Concluzii generale. Contribuii personale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1. Concluzii generale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2. Contribuii personale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anexe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bibliografie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 6 12 12 12 15 15 16 16 21 23 26 28 33 34 34 38 39 55 57 59 62 62 64 69 70 73 75 79 79 79 84 85 85 91 95 95 95 100 120 123 123 126 128 148

1

Cap. 1. Introducere1.1. Modernizarea infrastructurii rutiere pentru asigurarea binomului: accesibilitate mobilitate trebuie realizat cu condiia ncadrrii n conceptul dezvoltrii durabile. Conceptul accesibilitate dei nu se preteaz la enunare absolut poate i trebuie folosit pentru alegerea ntre diverse soluii referitoare la infrastructura rutier, ntruct accesibilitatea implic posibilitatea de satisfacere, de ctre populaie, a serviciilor de ordin social, medical, administrativ i cultural. Conceptul mobilitate, pe lng determinarea msurii n care deplasarea este posibil/realizat, comport i nlesnirea dirijrii informaiei. Pentru conceptul dezvoltare durabil (sustenabil), dintre definiiile propuse se pot meniona urmtoarele formulri, n care rolul infrastructurii rutiere, fr a apare explicit, este evident: - Dezvoltarea care corespunde necesitilor prezentului, fr a compromite capacitatea generaiilor viitoare de a-i satisface propriile cerine (Raportul Bruntland, 1987) /58/; - mbuntirea calitii vieii umane, pstrnd n acelai timp capacitatea de suportabilitate a ecosistemelor (IUCN/UNUEP, 1991) /48/; Dezvoltarea durabil a devenit un obiectiv al Uniunii Europene ncepnd cu anul 1997 (includere n Tratatul de la Maastricht), obiectivul formulat n strategia rennoit de dezvoltare durabil (Consiliul UE-2006) fiind cel [...] al creerii unor comuniti sustenabile capabile s gestioneze i s foloseasc resursele n mod eficient [...]. Dezvoltarea durabil impune respectarea urmtoarelor principii, care se regsesc i n obiectivul tezei de doctorat: - Utilizarea limitat i eficient a resurselor neregenerabile i extinderea folosirii resurselor regenerabile /57/; - Folosirea celor mai bune tehnologii disponibile, din punct de vedere economic i ecologic, n deciziile investiionale din fonduri publice pe plan naional, regional i local [...] /57/. 1.2. Pentru realizarea structurilor rutiere se dispune, n prezent, de diferite categorii: suple (flexibile/nerigide), semirigide, mixte i rigide, fiecare categorie implicnd variante de alctuiri convenionale/neconvenionale. Dimensionarea structurilor rutiere trebuie s in seama de evoluia traficului greu, n condiiile n care, la nivelul anului 2007, n Romnia transportul rutier reprezint, din totalul transporturilor: - transportul de mrfuri (t): 78,8%; - transportul de persoane (interurban/internaional) (n): 71,6% confirmnd tendinele generale din Uniunea European (76,5% n anul 2005) /57/. 1.3. ntre categoriile de structuri rutiere, cele rigide prezint rezistene corespunztoare la uzur, nghe, aciuni chimice, aciuni tangeniale (n curbe, intersecii), sarcini canalizate (specifice traficului greu), poansonare (suprafee de staionare/parcri). Betonul de ciment rutier (BcR) are o buna comportare la oboseal curba Whler fiind relativ plat (pant de 1/14 1/25) iar datorit rigiditii, tensiunile transmise la nivelul patului drumului sunt limitate. Din punct de vedere al consumului total de energie (consum efectiv/energie potenial) indicator reprezentativ din punct de vedere al dezvoltrii durabile BcR reprezint o soluie avantajoas fa de mixturile asfaltice. Valoarea energiei poteniale a lianilor bituminoi este de ordinul a 10.000 th/t (1 th = 4186 kJ). Criteriul consumului de energie completat cu anumite caracteristici ale pmntului de fundaie (pmntul de fundaie cu portan limitat dar fr tasri difereniate) i cu condiii climatice specifice (climat umed) poate justifica tehnico economic opiunea pentru structuri rutiere rigide.

2

Structurile rutiere rigide sunt foarte sensibile la suprasarcini care nu sunt luate n considerare la dimensionare, n condiiile n care nu se preteaz la consolidri succesive, pe msura evoluiei traficului. Dac suprasarcinile sunt luate n calcul, sporul de grosime a dalelor din BcR este limitat. Teza de doctorat trateaz variante neconvenionale ale betonului de ciment rutier BcR i RCC (Roller Compacted Concrete) cu armtur dispers din fibre de oel obinute din reciclarea anvelopelor uzate. Experimentarea structurilor rutiere rigide s-a efectuat n Staia de Cercetri Rutiere a Facultii de Construcii i Instalaii Iai, n cadrul Programului EcoLanes FP6 Project Economical and Sustainable Pavement Infrastructure for Surface Transport.

Cap. 2. ncercarea accelerat a structurilor rutiere experimentale2.1. ncercarea accelerat a structurilor rutiere experimentale reprezint o etap intermediar ntre studiile de laborator i sectoarele experimentale n general de tip integrat n cale curent. 2.2. ncercrile de laborator permit cunoaterea caracteristicilor fizico-chimice i mecanice ale materialelor rutiere. Pentru majoritatea materialelor tradiionale, rezultatele ncercrilor de laborator convenionale bazate pe solicitri particulare i n condiii de temperatur/umiditate, care modeleaz, n anumite limite, condiiile climatice n situ pot fi corelate cu nivel de ncredere satisfctor cu comportarea n oper, datorit experienei de durat pentru anumite clase de trafic i condiii geotehnice/hidroclimatice. Tendina general de perfecionare a ncercrilor de laborator se justific prin necesitatea reproducerii satisfctoare a condiiilor complexe din corpul drumului, dar necesit n egal msur ca i ncercrile clasice de laborator corelarea cu comportarea in situ a straturilor rutiere de diverse alctuiri i a structurilor rutiere n ansamblu. Aceast corelare este tributar la dou dificulti i anume: a) Durata necesar pentru verificarea comportrii n oper a diverselor alctuiri rutiere durat care nu poate diferi mult de durata de via urmrit, pentru a fi admisibile extrapolri; b) Nivelul de ncredere a datelor obinute in situ. Inconvenientul de tip a) devine major n cazul alctuirilor noi, iar cel de al doilea ine de limitele de cunoatere a caracteristicilor traficului real. 2.3. Utilitatea ncercrilor accelerate a fost evideniat n Concluziile Congreselor Mondiale (A/PCR/PIARC) de la Tokio, Sydney i Bruxelles, pentru validarea metodelor de dimensionare, prin evaluarea comportrii pe termen lung a structurilor rutiere sub aciunea sarcinilor foarte mari pe osie. Importana ALT (Accelerated Load Testing) a fost accentuat de cercetarea tiinific la nivelul EU COST 347 /40/. 2.4. ncercarea accelerat a structurilor rutiere se poate realiza n staii pilot i pe sectoare experimentale. 2.4.1. Staiile pilot pot fi: Cu condiii hidro-climatice controlate, prin amplasarea n incinte (exemplu: Staia Pilot U.Th. Iai); Cu condiii hidro-climatice aleatorii, prin amplasarea n spaii deschise (exemplu: Manejul de oboseal LCPC Nantes).

3

Pista, pentru circulaia sarcinii ce modeleaz aciunea traficului, poate fi: liniar (exemplu: Universitatea Delft), circular (la majoritatea instalaiilor ALT) sau cvasieliptic (exemplu: CEDEX Madrid). Avantajele prezentate de ncercarea accelerat n staii pilot pot fi sintetizate astfel: a) Modelarea contactului pneu mbrcminte rutier; aplicarea pulsatorie a sarcinii reprezint un caz particular (exemplu: BAST Germania); b) Modelarea, de regul la scara 1/1, a structurilor rutiere, cu asigurarea de condiii de execuie identice/similare celor din oper, comparativ cu metodologiile convenionale de confecionare a epruvetelor n cadrul ncercrilor de laborator. Despre condiii de execuie similare se poate vorbi n cazul pistelor inelare de dimensiuni limitate, la care nu se pot folosi utilaje de tip curent. Ecartul fa de execuia n cale curent poate fi diminuat pn la anulare, prin asigurarea parametrilor caracteristici utilajelor curente. c) Modelarea comportrii complexului rutier cu luarea n considerare a modului de evoluie a tuturor straturilor componente (de exemplu: evoluia granulozitii straturilor din materiale granulare); d) Reducerea substanial a intervalului de timp necesar testrii, n condiii de trafic simulat, a alctuirilor recomandabile pe baza studiilor de laborator, prin sarcini de tip greu, cu frecven mare de aplicare. n funcie de obiectivul urmrit se folosete traficul canalizat (prin circulaia pe o aceeai urm) sau traficul desfurat pe o fie de o lime ce modeleaz limea fiei cea mai solicitat n cale curent. Indiferent de parametrii tehnici ai staiei pilot (diametru/lime pist, mod de simulare a sarcinii roi gemene/boghiu i vitez de circulaie) se recomand adoptarea sarcinii etalon folosit n metodele de dimensionare a structurilor rutiere. e) Posibilitatea evalurii comportrii pe termen lung a structurilor rutiere cu scopul: - validrii metodelor de dimensionare folosite (scheme de calcul, ipoteze i parametri de calcul); - conceperii de noi alctuiri de structuri rutiere; - asigurarea extinderii operative a noilor tehnologii, n special a celor folosind liani neclasici, permind, de exemplu, folosirea pe scar larg a deeurilor/subproduselor industriale i a materialelor locale. f) Nivelul de ncredere ridicat asigurat rezultatelor msurtorilor datorit: - cunoaterii cu exactitate a traficului suportat i a condiiilor hidroclimatice i geotehnice; - reducerea la maxim, pn la eliminarea neomogenitii condiiilor de execuie a structurilor rutiere experimentale. Dintre limitele instalaiilor de trafic accelerat se pot meniona: - Imposibilitatea cuantificrii influenei unor factori de tipul: mbtrnirea lianilor bituminoi; curgerea lent a betonului de ciment. - Durata relativ mare a concepiei/proiectrii, execuiei, testrii i atingerii parametrilor proiectai pentru o asemenea instalaie, ceea ce poate conduce la evoluii importante ale tehnicii rutiere i a obiectivelor cercetrii rutiere, de unde rezult necesitatea ca instalaiile de ncercri accelerate s permit o gam ct mai larg de proceduri i deci o adaptabilitate maxim la necesitile de cercetare n perspectiv. - Solicitarea suplimentar datorit elementelor geometrice adoptate, din considerente tehnico-economice, pentru piste. 2.4.2. Pistele circulare au fost folosite n Europa (Anglia, Germania) nc din deceniul patru al secolului trecut. ntre primele piste circulare se numr i staia pilot U.Th. Iai.

4

n prezent, laboratorul LCPC Nantes (Mange de fatigue) dispune de piste cu R/l de 41 m, respectiv 6 m. Instalaiile de ncercri accelerate sunt inventariate n /25, 26, 27/. 2.4.3. Sectoarele experimentale in situ pot fi: 2.4.3.1. Sectoare independente, la care traficul se realizeaz cu tipuri de autovehicule i debite controlate/programate. Cel mai reprezentativ exemplu prin amplasare i utilitatea rezultatelor obinute este AASHO Road Test (execuie sectoare: 1958-1960; realizarea traficului: 1960-1962). Pentru sectoare de dimensiuni reduse, se pot folosi simulatoare de vehicule grele. Exemple: Heavy Vehicle Simulator HVS (RSA), Accelerated Loading Facility ALF (Australia), Accelerated Pavement Loading System (APLS) Illinois. AASHO Road Test a permis, datorit volumului de date nregistrate, elaborarea metodelor de dimensionare pentru structuri rutiere flexibile/rigide i formularea criteriilor de echivalare a sarcinilor pe osii. 2.4.3.2. Sectoare integrate, la care caracteristicile traficului sunt aleatorii, fiind necesare nregistrri continui ale acestora. Exemplu reprezentativ prin amploarea lucrrilor este Alconbury Hill, Anglia (1957): ntegrare n calea a doua a unei autostrzi cu trafic foarte intens. Pentru verificarea capacitii portante se pot folosi simulatoarele de vehicule grele menionate la punctul 2.4.3.1. 2.4.4. Cuantificarea comportrii structurilor rutiere poate fi obinut: n valoare absolut, prin urmrirea/nregistrarea comportrii numai a structurilor rutiere experimentale; Prin raportare/comparaie cu structuri cu comportare cunoscut, care sunt ncercate sub trafic accelerat simultan cu structurile rutiere experimentale.

Cap. 3. Structuri rutiere rigide3.1. Generaliti Adoptarea tipului de structur rutier trebuie s se bazeze pe rezultatul analizei multicriteriale, lund n considerare ansamblul factorilor tehnico-economici care intervin: caracteristicile traficului, condiiile geologice, geotehnice, hidrologice, climatice, locale, sursele de materiale, costurile iniiale/pentru exploatare/ntreinere. 3.2. Avantaje/limite ale structurilor rutiere rigide innd seama de obiectivul cercetrii concretizat n prezenta tez de doctorat se justific prezentarea sintetic a avantajelor/limitelor structurilor rutiere rigide. 3.2.1. Avantaje oferite de structurile rutiere rigide/criterii favorabile comparativ cu celelalte tipuri de structuri rutiere: comportarea structurii rutiere se confund, practic, cu comportarea stratului de mbrcminte, de regul realizat sub form de dale (cu grosimi, n general, ntre (16) 18...30 cm) separate prin rosturi transversale/longitudinale, care ndeplinesc diverse roluri (contracie ncovoiere, dilataie, de lucru); n cazul traficului greu/intens sunt necesare straturi de fundaie cu caracteristici corespunztoare;

5

straturile rigide pot prelua eforturi de ncovoiere, asigurnd repartizarea ncrcrilor din trafic pe o suprafa semnificativ mai mare dect n cazul structurilor rutiere suple, rezultnd deformaii limitate, durata de serviciu de 2...3 ori mai mare comparativ cu structurile rutiere suple. Comportarea la oboseal corespunztoare este atestat de aplatizarea curbei Whler, pentru care sunt admise relaiile de forma: = 1 A log N 0

,

(3.1) (3.2)

N = constant , 0

deformabilitatea redus datorit caracteristicilor mecanice pe care le prezint, permite folosirea betoanelor rutiere pentru trafic foarte intens/greu incusiv n cazul pmnturilor de capacitate portant limitat dar fr tasri difereniate; absena deformaiilor remanente la temperaturi ridicate ale mediului ambient i sub aciunea traficului greu. sunt rezistente la uzur i la aciunea agenilor atmosferici, fiind recomandate n regiuni cu climat umed (care favorizeaz i procesul de ntrire a betonului); nu sunt atacate de carburani/lubrifiani (absena polurii aferente n perioada de exlploatare) fiind recomandate pentru locuri de staionare/parcare; permit folosirea, n msur important, a materialelor locale (n cazul mbrcmintei n dou straturi); volumul lucrrilor de ntreinere este foarte redus: respectarea tehnologiei de execuie limiteaz costul lucrrilor de ntreinere la 10...15 % din cele pentru mbrcmini asfaltice; consumul de energie este mai redus comparativ cu cel necesar n cazul mixturilor asfaltice, la care trebuie luat n considerare energia potenial; la sfritul perioadei de serviciu, mbrcmintea din beton de ciment rutier poate fi folosit, cu rezultate corespunztoare, pentru strat de baz, datorit rezervei de capacitate portant; culoarea deschis a suprafeei de rulare asigur o bun vizibilitate, permind o circulaie mai sigur n condiii nefavorabile (noapte, ploaie, cea). 3.2.2. Limitele structurilor rigide betonul de ciment rutier este un material fragil /18, 19, 20/ care rezist la sarcinile pentru care a fost dimensionat dar sensibil la suprasarcini. Aceast limit necesit asigurarea unui nivel de ncredere ridicat studiilor de trafic care stau la baza dimensionrii, folosirea ranforsrilor succesive, pe msura evoluiei caracteristicilor traficului rutier, (aplicabile la structurile rutiere suple/semirigide) nefiind posibile. costul iniial al investiiei este ridicat, n condiiile n care costurile echivalente (execuie/ntreinere preventiv/ntreinere/reparaii) pot fi comparabile cu cele ale structurilor rutiere suple/semirigide, innd seama de raportul n care se afl duratele de serviciu ale structurilor rutiere care se compar; ranforsarea mbrcminilor din beton de ciment se poate realiza dup ghilotinare i ncorporare n noua structur rutier, ceea ce implic utilaje specializate i costuri suplimentare; rosturile introduc discontinuitate n structura rutier, necesitnd amenajri; darea n circulaie se poate face dup minim 21 zile de la turnare/70 % din clasa betonului; Face excepie betonul de ciment compactat, care se poate da n circulaie imediat dup execuie, dar la care capacitatea portant este limitat.

6

spre deosebire de structurile rutiere suple/semirigide, care avertizeaz nainte de degradare i sunt uor de reparat, la mbrcminile rigide, odat produs fisurarea/pompajul, repararea comport dificulti. Fisurarea betonului se datoreaz mpiedicrii contraciei libere sub efectul greutii dalei/frecrii dal fundaie ceea ce conduce la depirea rezistenei la ntindere de ctre tensiunea care rezult; contracia se datoreaz proceselor care au loc n timpul ntririi betonului: eliminarea apei care nu este folosit pentru hidratarea cimentului, modificrilor chimice ale liantului, rcirii materialului /18, 19, 20/. 3.3. Tipuri de mbrcmini rutiere rigide 3.3.1. Introducere Betonul utilizat n mod curent pentru realizarea mbrcminilor rutiere prezint, aa cum s-a artat, unele limite. n scopul obinerii unor mbrcmini rutiere cu stare tehnic corespunztoare/durat de exploatare ndelungat, studiile pe plan mondial sunt orientate spre obiectivele urmtoare: mbuntirea performanelor betonului de ciment rutier obinuit/crearea de noi tipuri de betoane de ciment rutier/armarea mbrcminilor rutiere. mbuntirea performanelor betonului rutier obinuit se poate realiza prin: utilizarea de cimenturi cu rezistene ridicate la nghe-dezghe repetat i la variaii de temperatur; folosirea cimenturilor expansive pentru reducerea/eliminarea efectului contraciei; utilizarea aditivilor superplastifiani; folosirea revibrrii betonului n perioada de priz; Din categoria noilor tipuri de betoane fac parte: betonul cu armare dispers; betonul cu polimeri; betonul compactat cu cilindru compresor. Betoanele cu armare dispers se obin prin nglobarea n masa betonului a unei cantiti de fibre discontinue (de oel, sticl etc), conducnd la creterea rezistenei la ntindere, o foarte bun comportare la aciuni dinamice i oboseal, precum i o rezisten ridicat la uzur /5/. Betoanele cu polimeri nu au cunoscut pn n prezent o folosire prea larg, datorit costului de revenire relativ ridicat. Aceste dou tipuri de betoane au fost studiate i la Catedra de Beton Armat i Cldiri a Institutului Politehnic Traian Vuia din Timioara (49), ncepnd cu anul 1971. Betonul compactat cu cilindru compresor - soluie tehnic situat ntre materialele granulare stabilizate cu ciment i betonul de ciment rutier vibrat permite, aa cum s-a menionat anterior, darea n circulaie imediat dup execuie. Betonul compactat poate fi folosit pentru drumuri de clas tehnic IV i V; pentru clase tehnice superioare, aspectele de planeitate/uniformitate a suprafeei de rulare, pot fi rezolvate n soluie de tip compozit, prin acoperirea betonului compactat cu un strat asfaltic. Armarea mbrcminilor rutiere rigide, permite sporirea distanei ntre rosturile transversale de contracie, putnd conduce la eliminarea lor n cazul utilizrii armrii continue sau a armturii pretensionate. 3.3.2. mbrcmini din betoane cu armturi neconvenionale Pentru mbuntirea rezistenei la ntindere din ncovoiere a betonului din dal ct i pentru un control mai strict al microfisurrii acesteia (datorat procesului de hidratare hidroliz al cimentului) s-au cutat soluii de armare a dalei n diferite variante. 3.3.2.1. mbrcmini din beton de ciment armate continuu (.B.A.C.)

7

3.3.2.2. 3.3.2.3.

mbrcmini din beton armat precomprimat mbrcmini prefabricate din beton de ciment

3.3.2.4. mbrcmini rutiere din betoane de nalt performan Betoanele de nalt i foarte nalt performan au o rezisten la compresiune de circa 50...75 MPa respectiv 80...150 MPa. Aceste betoane prezint performane semnificative i n domeniul durabilitii i lucrabilitii. Dintre proprietile fizico mecanice ale BIP se pot enumera: rezistene mari la vrste mici/clase de beton mai mari de C 40/50/rezistene mari la ntindere/permeabilitate redus/rezistene mari la nghe dezghe/rezisten mare la abraziune, oc i coroziune/posibilitatea mririi duratei de vibrare fr riscul segregrii. Aceste betoane sunt avantajoase folosirii lor la structuri de drumuri deoarece: prezint performane mari n exploatarea structurilor; ntreinerea ulterioar redus, datorit proprietilor superioare de durabilitate; cost redus n exploatare; reducerea duratei de execuie i productivitate ridicat la realizare (la 24 de ore ajunge la 30...50% din valoarea rezistenei la 28 de zile); proiectarea eficient a structurilor de drumuri prin reducerea greutii proprii datorit reducerii grosimii mbrcminilor rutiere. La prepararea betonului de nalt performan se folosesc materialele utilizate n componena betoanelor de uz curent dar i unele materiale intrate abia n ultimele dou decenii n tehnologia betonului. Difer ns exigenele i criteriile de selecie a materialelor componente pentru betoanele de nalt i foarte nalt performan, ntruct fiecare dintre materialele componente ndeplinete un rol important n formarea structurii i asigurarea proprietilor betoanelor n stare proaspt/n stare ntrit. Materialele principale utilizate n compoziia BIP sunt: cimenturile portland fr adaosuri, cimenurile de tip I sau H.P. cu rezistene pe mortare standard de 50...70 N/mm2; agregatele minerale naturale grele, rulate i concasate; aditivi superplastifiani de foarte bun calitate i, dup caz, aditivii ntrzietori de priz i ntrire; adaosuri minerale, departajate uneori i n funcie de finee (fine, foarte fine i ultrafine); fibre metalice, cu diferite forme i dimensiuni pentru armarea dispers a BIPFM (Betoane de nalt Performan armate dispers cu Fibre Metalice). Ca exemple de realizare a mbrcminilor rutiere din B.I.R. pot fi menionate /17/: Autostrzile E-6 i E-18 din Norvegia la care s-au obinut rezistene caracteristice pe cub, la 28 zile, de 90 Mpa, respectiv 85 Mpa. 3.3.2.5. mbrcmini din beton compactat cu cilindru compresor RCC (Roller Compacted Concrete) Betonul compactat cu cilindru compresor a fost adoptat din tehnologia de execuie a barajelor hidrotehnice. RCC reprezint o soluie tehnic situat ntre materialele granulare stabilizate cu ciment i betonul de ciment rutier vibrat. Dintre avantajele prezentate de RCC, trebuie menionate: cost iniial redus fa de BcR; productivitate ridicat; necesit personal de execuie cu calificare minim; capacitate portant/durabilitate ridicat.

8

Limitele RCC rezult din faptul c planeitatea suprafeei dalelor este inferioar celei realizabil cu BcR, fiind posibil doar circulaia cu vitez limitat (drumuri de clas tehnic IV i V). Pentru circulaia cu vitez ridicat, RCC se folosete, de regul, n straturi de fundaie/baz (inclusiv la drumuri de clas tehnic I i II). n cazul folosirii RCC i pentru mbrcminte rutier suprafaarea corespunztoare se asigur printr-un strat din mixturi asfaltice.

Fig. 3.11. Execuie mbrcminte din beton compactat cu cilindru compresor

Materialele utilizate sunt aceleai cu ale unui beton de ciment slab (anexa 1) cu diferena c dimensiunea maxim a granuleor este restricionat la 20mm (excepional poate fi redus la 14mm). Restricia este impus de evitarea segregrii, pentru mrirea lucrabilitii i obinerea calitii suprafaei. Zonele granulometrice ale agregatelor, dup normele franceze, sunt prezentate n figurile 3.12 i 3.13. Dozajul liantului (ciment/liant rutier special) este de 5...12 %, iar cantitatea de ap trebuie stabilit astfel nct sa fie posibil o compactare optim (4...7 %; dup norme bergiene: cca 1 % sub umiditatea optim Proctor Modificat). Pentru a obine o mai bun lucrabilitate i pentru a reduce riscul apariei fisurilor se pot utiliza i cenua zburtoare silico-aluminoas (13...20 %) i zgura granulat activat (10...20 %). Folosirea superplastifianilor permite o perioad de lucru de 6...12 ore. Plastifianii normali nu asigur obinerea rezistenei necesare.

Fig 3.12. Zona granulometric a agregatelor cu max=20mm

Fig 3.13. Zona granulometric a agregatelor cu max=14mm

9

Conform normelor americane ASTM C 136 i ASTM C 117, domeniul de granulozitate al agregatului recomandat este redat n figura 3.14. ASTM C33, AASHTO M6 i standardul de profil din Japonia, recomand zonele granulometrice prezentate n tabelul 3.1.

Fig 3.14. Zona granulometric a agregatelor conform normelor americane Zone granulometrice pentru agregate Sita/Ciurul Agregate fine Sita/Ciurul 9.5 mm 100 25 mm 4,75 mm 95 100 19 mm 2,36 mm 80 100 9,5 mm 1,18 mm 50 85 4,75 mm 600 m 25 60 2,36 mm 300 m 10 30 150 m 2 10 Tab. 3.1 Agregate medii 100 90 100 20 55 0 10 05 -

Normele belgiene /9/ recomand folosirea fraciunilor 2/7 i 7/20. Zona granulometric recomandat n cadrul EcoLanes este prezentat n capitolul 5. Pentru preparare se utilizeaz, n general, staii de betoane cu malaxor (perioad de amestecare de ordinul a 60 secunde), iar transportul pn la locul de punere n oper se face cu autobasculante. Punerea n oper se realizeaz fie cu autogrederul, fie cu un repartizator de asfalt, iar grosimea final a stratului din beton compactat, este de minim 15 cm i poate ajunge pn la 35 cm. Dup aternere betonul se compacteaz cu cilindri vibratori de 10 tone sau cu cilindri compresori cu pneuri de 17 tone. Distana ntre rosturi se recomand sub 5,0 m /9/. Operaia de compactare trebuie sa nceap i s se ncheie cu cte minim o trecere static. n figura 3.15 se prezint o schem recomandat pentru compactare.

Fig. 3.15. Schem de compactare a stratului din beton de ciment compactat Protecia RCC, esenial datorit cantitii limitate de ap coninut, poate fi realizat n variantele: stropire continu cu ap (soluie recomandat /41/); acoperire cu emulsie bituminoas/strat din material plastic.

10

Compactitatea RCC /22/ Compactitatea unui amestec granular depinde de trei parametri principali: curba granulometric; forma granulelor; modul de realizare a ndesrii. Considerm noiunile: compactitate virtual (): compactitatea maxim atins de un amestec granular dat (ndesare maxim); compactitate real: dedus din prin aplicarea unui indice de ndesare k. Adoptnd notaiile: di diametrul clasei i de agregate; i volumul ocupat de clasa i; yi proporia reprezentat de volumul clasei i.

yi =1

n

i

= 1.0 ,

(3.14) (3.15)

yi =

i

ii =1

n

,

compactitatea virtual a mixturii minerale; i compactitatea rezidual a clasei i (considerat izolat); n cazul amestecului binar:d1 >>> d 2

deosebim cazurile: a) granulele mari sunt dominante n mixtura mineral, adic: 1 = 1 , compactitatea devenind: = 11 y2

(3.16) (3.17)

, ,

unde:

y2 =

1 + 2

2

(3.18) (3.19) (3.20) (3.21)

b) granulele mici sunt dominante: 2 = 2 (1 1 ) , = 2 , 1 (1 2 ) y1 1 + 2 1

y1 =

,

Notnd cu volumul solid total al unei mixturi minerale: (3.22) 1100 N/mm2); sunt zincate (30g/m2), lucru care face practic imposibil apariia fenomenelor de oxidare, datorit agenilor exteriori, a fibrelor poziionate la suprafaa elementelor;

Fig. 3.31. Rezistena la ntindere a fibrelor i protecia lor mpotriva oxidrii

Betoanele obinute cu aceste tipuri de fibre prezint proprieti superioare fa de betoanele obinuite: fibrele de oel mpiedic accentuarea, nc de la cele mai mici ncrcri, a procesului de microfisurare, iar n momentul n care fisurile i fac apariia fibrele, care traverseaz fisura, preiau o parte din efort, mpiedicnd astfel pe o perioad propagarea acestora;

17

Fig. 3.32. Contribuia fibrelor la ntrzierea microfisurrii

fibrele confer betonului obinuit o ductilitate sporit, proprietate cerut tot mai mult pentru realizarea unor structuri cu o comportare ct mai bun, mai ales la aciuni seismice; ca urmare a unei distribuii spaiale, omogen (n anumite limite) a fibrelor, betonul obinuit armat cu acest tip de fibre are o rezisten sporit la ncovoiere, compresiune, oc, i mai ales uzur;

Fig. 3.33. Fotografie cu raze X

rezistena la ncrcri dinamice mult mai mare; capacitatea de absorbie a energiei i rigiditatea betonului armat, cu acest tip de fibre, fac ca acest material s fie rezistent la impact; n categoria fibrelor metalice produse industrial, sunt cuprinse i fibrele metalice reciclate (recycled steel fibres - RSF), care provin din deeuri materiale, precum anvelopele uzate. Numrul mare i crescnd de anvelope uzate duce la probleme ngrijortoare n legtur cu mediul nconjurtor (suprafee mari de depozitare, risc mare de incendiu). O anvelop modern este constituit din cauciuc (75...90 %) combinat, de regul, cu metal (3...15 %) i textile (0,5...21 %). Masa anvelopelor variaz ntre 7kg pentru un autoturism i 60kg pentru autocamion. Tehnici de reciclare a anvelopelor uzate: reciclare mecanic prin procese de sfiere/criogenare i sfiere; reciclare chimic precum procesele de piroliz/piroliz indus prin microunde. Procesul de sfiere a pneurilor comport dou etape, n cadrul crora se desfoar mai multe faze. Etapa I-a se finalizeaz cu separarea majoritii cauciucului de fibrele metalice (fr a se asigura i separarea fibrelor textile, figura 3.34. a i b). Etapa a II-a asigur separarea complet a cauciucului inclusiv de fibrele textile (figura 3.34 c i d).

a) Prima sfiere

b) Frime din prima

c) A doua sfiere

d) Frme din a doua

Fig. 3.34. Procesul de sfiere al anvelopelor

18

a)

b)

c)

d)

Fig. 3.35. Frme de cauciuc i fibre metalice obinute n etapa a II-a i n finalul procesului de sfiere

Aspectul fibrelor metalice rezultate este prezentat n figura 3.35 c (etapa 1) i respectiv figura 3.35 d (etapa 2). n figura 3.35 a (etapa 1) i respectiv figura 3.35 b (etapa 2) se prezint aspectul cauciucului. Procesul criogenic implic rcirea anvelopei la -120C, i prin fracturile ulterioare fragile se obine separarea final a cauciucului de fibrele de oel i de textile. Prin procesul de piroliz al anvelopelor, anvelopele sunt descompuse termic, n absena oxigenului, n costituienii acestora. Procesul genereaz produse de mas molecular mic precum gaze i ulei, reziduri solide de oel i carbune care au un grad mic de carbon negru. Procesul de piroliz indus prin microunde, numit Tehnologie avansat de agitare molecular, optimizeaz puterea microundelor la nivel molecular pentru a descompune termic anvelopele n constituenii lor. Microundele excit legaturile moleculare ale lanului lung al hidrocarburilor cauciucului ndeajuns s le rup n hidrocarburi mai scurte, care sunt eliberate n gaze volatile cu temperatur de pn la 350C. Procesul poate recicla anvelope sfiate ct i anvelope ntregi.

Fig. 3.39. Fibre de oel obinute n urma procesului de piroliz indus prin microunde /29/

C.4. Aditivi Aditivii folosii la prepararea betoanelor de ciment rutiere sunt substane care, adugate n cantiti mici influeneaz n mod favorabil unele caracteristici ale betonului proaspt sau ntrit. Cei mai utilizai aditivi n cazul betoanelor rutiere sunt adaosurile tensioactive: plastifianii i antrenorii de aer. Plastifianii sunt substane care, absorbite la suprafaa particulelor solide, reduc tensiunea superficial, determinnd fenomene ca: dispersarea, hidratarea cimentului i formarea structurii de rezisten. Efectele favorabile datorate plastifianilor sunt urmtoarele: mbuntirea lucrabilitii betonului proaspt, permind o reducere a factorului A/C pentru o aceeai consisten a betonului; conduc la contracii mai mici; sporesc rezistenele mecanice, n special rezistena la nghe dezghe repetat;

19

Efectul de ntrziere a ntririi betonului, datorat plastifianilor, permite distane de transport a betonului mai mari. Plastifiani cei mai folosii sunt produi pe baz de lignosulfonai. Dozajul de plastifiant este de ordinul a 0,5% din masa cimentului. Superplastifianii sunt adaosuri tensioactive de mare eficien, i care se utilizeaz n cantiti de 1...3% din masa cimentului, avnd repercursiuni imediate asupra caracteristicilor reologice, procesului de priz i formrii structurii de rezisten. Prin folosirea superplastifianilor se pot obine caracteristicile sintetizate n tabelul 3.10. Semnificaiile notaiilor sunt: t rezistena la ntindere, C dozajul de ciment, A/C factorul ap/ciment, L lucrabilitatea.t > 30140 % > 20...60 % K C K K < 10...30 % A/C < K L K > 300...500 % K Tab. 3.10 Observaii la 24 ore la 28 zile

De asemenea, datorit reducerii factorului A/C se pot obine betoane cu G300. Antrenorii de aer sunt substane tensioactive care, adugate n proporii mici, formeaz n masa betonului un numr mare de microbule de aer, cu dimensiuni ntre 20 i 60 m, uniform distribuite; sporesc lucrabilitatea betonului proaspt i rezistena la nghe dezghe. Prezin dezavantajul c reduc pn la 10% rezistenele mecanice ale betonului. Volumul de aer antrenat n beton se recomand a fi cuprins ntre minim 3 i 5% (excepional 6%), din volumul total al betonului ntrit. Sporirea rezistenei la nghe dezghe, n cazul ncadrrii n domeniul recomandat al volumului de aer oclus, se datoreaz ntreruperii reelei de vase capilare prezente n materialul poros reprezentat de beton. Microbulele de aer, dispersate n masa betonului, ndeplinesc rolul vaselor de expansiune, anulnd efectul ngheului; totodat mpiedic evaporarea apei necesare hidratrii cimentului i opresc ptrunderea apelor agresive, reducnd coroziunea produs de fondanii chimici utilizai la lucrrile de combatere a poleiului i zpezii n timpul iernii. Efectul defavorabil al reducerii rezistenelor betonului, este compensat prin limitarea factorului A/C. Prin micorarea tensiunii superficiale, aditivii joac i un rol de plastifiant, conferind betonului proaspt o lucrabilitate sporit. Acceleratorii de priz i ntrire modific viteza de hidratare i hidroliz a componenilor mineralogici ai cimentului. Un accelerator cunoscut i des utilizat este clorura de calciu, CaCl2, care se folosete n proporie de maxim 23% din masa cimentului. n cazul unor dozaje mai mari de 3% sporete foarte mult contracia i se pot reduce rezistenele betonului. Utilizarea acceleratorilor n cazul execuiei pe timp friguros sau pentru darea n exploatare rapid a unor sectoare de drum necesit precauie, unele prescripii tehnice recomandnd evitarea folosirii lor. C.5. Apa Apa necesar fabricrii betoanelor de ciment rutiere trebuie s ndeplineasc condiiile standard. C.6. Adaosuri minerale La prepararea betoanelor armate dispers, pot fi utilizate adaosuri de cenu volant de termocentral C.V. sau silice ultrafin S.U.F. i alte materiale n urmtoarele condiii:

20

cenua volant folosit ca adaos trebuie s ndeplineasc condiiile STAS 8819-88; silicea ultrafin S.U.F. care indeplinete cerinele EN 13263 poate fi utilizat ca adaos la prepararea betoanelor armate cu fibre de oel n proporie de 6-12% din dozajul de ciment n cazul betoanelor preparate cu ciment de tip I, HI, SRI; adaosurile de tip I considerate ca materiale inerte, pot fi utilizate n compoziia BFM de clasele C16/20...C70/85 ca materiale pentru corecia granulozitii agregatelor fine n proporie de maxim 15% din masa cimentului pe baz de ncercri preliminare dup cum urmeaz: nisipurile cuaroase 0-0,3 mm cu un coninut n pri levigabile de max 0,3%; cenuile de termocentral STAS 8819, pot fi utilizate dup asigurarea garaniei productorului ca nu conin substane radioactive i numai n compoziia betoanelor preparate cu cimenturi de tip I, HI i SRI. D. Prepararea betonului n general, pentru prepararea betoanelor cu fibre de oel, sunt valabile aceleai principii ca i la betoanele obinuite. Totui, la prepararea i punerea n oper a acestora, trebuie avut n vedere faptul c, lucrabilitatea betonului este influenat n mare msur de adaosul de fibre. Astfel, fibrele adugate acioneaz asupra legturilor ntre agregate i piatra de ciment datorit geometriei lor i determin o cretere a suprafeei specifice, ceea ce face ca la acelai raport A/C betoanele armate cu fibre s aib o consisten sporit fa de cea a betoanelor obinuite. Betonul se prepar n centrale de profil, amplasate astfel nct transporturile materialelor de la surs central i central lucrare s fie ct mai economice. Organizarea lucrrilor de preparare i transport ale betoanelor poate fi realizat n variante, i anume: prepararea betonului n centrale fixe, transportul betonului la locul de punere n oper asigurndu-se cu autobasculante sau autobetoniere; prepararea betonului n instalaii mobile, la locul de punere n oper Amestecarea materialelor componente ale betoanelor armate cu fibre de oel se poate face prin mai multe procedee, n funcie de locul de preparare i de cerinele domeniului de folosire. n orice condiii ns, amestecarea trebuie s asigure o distribuie uniform a fibrelor n masa betonului. n recomandrile Comitetului A.C.I. 544 sunt prezentate, n ordinea preferinelor, urmtoarele metode de preparare: amestecarea fibrelor i agregatelor pe banda transportoare a unui conveier, sau pe un jgheab, nainte de introducerea lor n malaxor (betonier); amestecarea n continuare se face dup procedeul folosit la betonul obinuit; amestecarea sorturilor de agregat n malaxor, dup care se adaug fibrele n timp ce malaxorul funcioneaz cu vitez normal (12 rot./min.); se adaug apoi cimentul i apa simultan, sau n ordine, cimentul/apa i aditivii; se amestec n primul rnd agregatele i o parte din ap, dup care se adaug fibrele i n continuare cimentul i restul de ap; se introduce ntreaga cantitate de ap n malaxor, dup care se adaug toate materialele uscate (agregate, ciment, fibre). Durata de malaxare se stabilete prin tatonri, fiind cuprins ntre 30 i 90 secunde, dup introducerea tuturor componenilor, n funcie de mrimea arjei i de tipul malaxorului. O durat prea mare poate conduce la aglomerarea fibrelor sub form de gheme/arici de fibre i deci realizarea unui beton neomogen. Cercetrile efectuate n direcia formrii de gheme de fibre au artat c odat cu creterea raportului geometric, al coninutului de fibre, si cantitii i dimensiunilor agregatelor, crete tendina de formare a acestora. Pentru eliminarea formrii ghemelor de fibre se folosesc aparate de dozare special cum ar fi: site cu aripi i vibrare; buncre de dozare cu fund plat rotitor; tob orizontal rotitoare de dozare; aparat pentru suflarea fibrelor de oel.

21

Dintre aparatele pentru dozarea fibrelor se pot meniona: Ejectorul Vibropneumatic produs de firma Eurosteel din Belgia care sufl fibrele n amestecul proaspt i Dispersorul Shinko produs de firma Kobe Steel din Japonia. E. Caracteristicile betonului proaspt Determinarea caracteristicilor betonului proaspt se face la un interval de maxim 10 min pentru determinarea lucrabilitii i maxim 30 min pentru celelalte determinri, intervalul de timp considerndu-se de la descrcarea din betonier sau din mijlocul de transport. Lucrabilitatea betonului proaspt poate fi determinat prin urmtoarele trei metode, prevzute de prescripiile tehnice de la noi din ar: tasare/grad de compactare/remodelare VEBE. F. Caracteristicile betonului ntrit Densitatea aparent/compactitatea i porozitatea/rezistena la compresiune/rezistena la ntindere din ncovoiere/gelivitatea sau rezistena la nghe dezghe/contracia betonului.

Cap. 4. Staia de cercetri rutiere U. Th. IaiGeneraliti Astzi, la peste 50 de ani de la prima punere n funciune (1957), instalaia de ncercri accelerate a structurilor rutiere, din cadrul Universitii Tehnice Gh. Asachi Iai, se afl la a treia generaie, parametrii si fiind mbuntii n anii 1981-1982 (generaia 2-a) i, respectiv, 1996-1997. Staia de cercetri U. Th. Iai a fost inclus n documentele COST 347 /40/ sub denumirea de LIRA (Iai). n ara noastr, cerinele unei staii pilot pentru ncercarea accelerat a structurilor rutiere, au fost precizate nc de la fundamentarea primei generaii (1957), fiind pe deplin actuale i dup peste 5 decenii (36). Acestea constau din urmtoarele: - asigurarea posibilitii de execuie, pe pista special amenajat, a unor tipuri variate de complexe rutiere, n condiii ct mai apropiate de cele de pe teren i la scar suficient de mare (de regul 1/1) pentru ca rezultatele s nu fie alterate; - realizarea aciunii circulaiei autovehiculelor, cu posibilitatea variaiei n limite reale a caracteristicilor traficului: tip osie, sarcina pe roat, presiunea specific n amprent, mrimea/forma suprafeei de contact, intensitatea traficului, viteza de circulaie etc; - reproducerea i variaia factorilor meteorologici, hidrologici i locali: tipuri diferite de pmnt de fundaie (cu asigurarea zonei active), precipitaii, domeniu reprezentativ de temperaturi, inclusiv cicluri de nghe dezghe, nivel variabil al pnzei de ap freatic, condiii de scurgere sau infiltraii ale apelor de suprafa etc; - efectuarea de msurtori diverse pentru cuantificarea aciunii complexe a factorilor care acioneaz: controlul riguros al traficului, uzura mbrcmintei, deformaii remanente i elastice, capacitate portant, umiditi i temperaturi la nivele diferite n structura rutier etc. Prin producerea, reglarea i controlul factorilor i parametrilor menionai mai sus, se creeaz condiiile, obligatorii, pentru asigurarea nivelului de ncredere a rezultatelor cercetrii tiinifice: - posibilitatea variaiei fiecrui factor sau parametru n parte, n scopul cuantificrii valorilor proprii; - posibilitatea combinrii i suprapunerii aciunilor diferiilor factori dup relaii i raporturi variabile, n vederea studierii comparative a rezultatelor obinute astfel, fa de cele deduse printr-o nsumare a comportrilor sub aciunea separat a factorilor i parametrilor cauz. 4.1

22

Observaiile sistematice i msurtorile de precizie efectuate n cursul experimentrilor prin ncercri accelerate permit stabilirea valorilor individuale sau a raportului dintre parametrii i factorii amintii, de la care viabilitatea structurii rutiere este ameninat. Totodat, studiile n staia pilot pot evidenia procese prin care se ajunge la degradarea sistemului rutier, contribuindu-se la stabilirea msurilor preventive ce trebuie luate atunci cnd se trece la aplicarea in-situ a soluiei studiate. A treia generaie a staiei de ncercri accelerate a aprut ca necesar prin adoptarea i n Romnia a vehiculului etalon OS-115 (osia standard 115 kN) pentru dimensionarea structurilor rutiere n locul vehiculului etalon A13 (a crui sarcin pe osie era asigurat n cadrul generaiei a doua a staiei). 4.2. Elemente componente Pentru ncercarea accelerat a structurilor rutiere la solicitarea complex a traficului i a condiiilor hidroclimatice, n componena staiei de ncercri exist trei subansamble /36/, i anume: - Cuva, pentru realizarea complexelor rutiere (structur rutier/zona aciv) i condiiile hidrologice impuse; - Instalaia de rulare, pentru realizarea ncercrii accelerate la aciunea traficului (OS 115 kN reprezint osia recomandat de UE); - nstalaia de nghe pentru ncercarea structurii rutiere la temperaturi negative impuse. Cuva inelar din beton armat, n care sunt construite la scara 1/1 complexele rutiere experimentale, are diametrul exterior/interior de 18,00 m/12,00 m (rezultnd o lime a pistei de 3,00 m), i o adncime de 1,80 m (fig. 4.1, 4.2). Solicitarea structurilor rutiere la trafic este realizat cu ajutorul unei grinzi de rulare echipat la ambele capete cu roi jumelate i avnd lungimea (ntre axele acestora) de 15 m. Sarcina transmis corespunde osiei standard (115 kN); prin lestare se poate asigura o greutate total de 13 tf (sarcina corespunznd standardelor din unele ri europene precum Frana, Italia). Circulaia, aferent programului de ncercare accelerat, poate fi realizat ntr-o gam de viteze cuprins ntre 20 i 40 km/h. De regul, se circul cu viteza de 20 km/h. Dotarea actual a staiei permite msurarea, n cursul experimentrilor, a parametrilor prezentai n anexa 3.

Fig. 4.1. Prezentare staie de ncercri accelerate generaia a treia (U. Th. Iai)

23

Legend: 1. Perete de rezisten : 35 cm 2. Beton uor cu zgur granulat pentru izolare termic : 35 cm 3. Hidroizolaie : 5 cm 4. Izolaie termic (polistiren expandat) : 10 cm 5. Zidrie crmid : 7,5 cm 6. Beton egalizare : 10 cm 7. Beton de pant : 4 ... 16 cm 8. Strat filtrant din balast : 10 ... 22 cm 9. Pardoseal din beton 10. Conduct pentru inundare 11. Apometru 12. Van pe conducta de inundare 13. Tub pentru control nivel ap 14. Conduct evacuare ap 15. Van pe conducta evacuare 16. Pomp cu ax vertical 17. Cmin colectare ap

Fig. 4.2. Instalaia pentru realizarea condiiilor hidrologice n cuv i seciune prin cuv

Cap. 5. Structuri rutiere experimentaleProgramul de cercetare efectuat a urmrit dezvoltarea tehnologiei de armare dispers a betoanelor de ciment rutiere (vibrate, RCC) prin folosirea fibrelor de oel, recuperate din pneuri tematic n cadrul EcoLanes FP6 Project Economical And Sustainable Pavement Infrastructure For Surface Transport (proiect internaional). Structurile rutiere experimentale, studiate sub trafic accelerat pe pista inelar a Staiei de cercetri rutiere Iai, au urmtoarele alctuiri (figura 5.1): dal din beton de ciment rutier nearmat, strat de baz din balast stabilizat cu ciment i strat de fundaie din balast (sectorul 1); dale din beton de ciment rutier armat cu fibre de oel recuperate, strat de baz din balast stabilizat cu ciment i strat de fundaie din balast (sectoarele 2, 3 i 4); dal din beton compactat (cu cilindru compactor) nearmat, strat de baz din balast stabilizat cu ciment i strat de fundaie din balast (sectorul 7); dale din beton compactat (cu cilindru compactor) armat cu fibre de oel recuperate, strat de baz din balast stabilizat cu ciment i strat de fundaie din balast (sectoarele 5 i 6);

Fig. 5.1. Sectoare experimentale studiate pe pista inelar

24

5.1. Execuia stratului de pmnt de fundaie

Fig. 5.3. Cota stratului de pmnt de fundaie dup compactare

Caracteristicile geotehnice ale pmntului de fundaie sunt urmtoarele: compoziia granulometric pe fraciuni: argil 25%/praf 38%/nisip 37%. plasticitate: WL = 35/WP = 19,8/IP = 15,2 caracteristici de compactare Proctor normal: greutate volumetric maxim n stare uscat: dmax = 1788 kg/m3 umiditate optim de compactare: wopt = 18,32 % Caracteristicile granulometrice i de plasticitate permit ncadrarea pmntului respectiv n tipul de pmnt praf nisipos argilos, conform clasificrii din STAS 1243-88/tip P4, conform NP 081-2002. Coeficientul de pat (K) s-a determinat prin metodologia francez (relaia 5.1). p 70 K= = , (5.1) l l unde: p presiunea aplicat, kPa; l deformaia rezultat pentru presiunea constant de 70 kPa, n cm.Coeficientul de pat al pmntului de fundaie (MN/m3) Profil transversal 19 22 Val. K individuale 25,65 27,25 Val. K medie pe pist - K Abatere standard - s Coef. de variaie cv % 25 33,6 28,46 3,08 10,8 % 28 27,0 Tabel 5.2 32 28,8

Valoarea adoptat: K = K s = 28, 46 3, 08 = 25, 38 MN/m3,

(5.3)

5.2. Stratul de fundaie din balast Balastul sort 0/63 provine din balastiera Dolhasca (Siret), compactarea s-a efectuat ntrun singur strat folosind placa vibratoare tip PV 5 i cu cilindrul compresor. Granulozitatea balastului este prezentat n tabelul urmtor.Granulozitate balast 0/63 Site 0,02 0,2 Treceri 0,1 6,6 Lim. inf. 0 3 Lim. sup. 3 18 1 19,9 4 38 4 36,9 16 57 8 47,6 25 70 16 65,8 37 82 25 84,5 50 90 50 97,6 80 98 Tabel 5.3 63 100 100 100

25

Fig. 5.8. Amenajare strat balast pe pista inelar

Caracteristicile balastului sunt urmtoarele: coeficientul de neuniformitate (Un) : 28 (min. 15, conf. SR 662-2002); echivalent de nisip (En) : 57,8 (min. 30, conf. SR 662-2002); uzura cu maina Los Angeles (LA) : 23,5 (50% max., conf. SR 662-2002). Caracteristicile de compactare Proctor modificat obinute n laborator, sunt: dmax = 2265 kg/m3; wopt = 4,8 % 5.3. Stratul de balast stabilizat Balastul folosit provenit tot din balastiera Dolhasca (Siret), are dimensiunea maxim a granulei de 25 mm. Caracteristicile fizico-mecanice ale balastului sunt urmtoarele: coeficientul de neuniformitate (Un) : 40 (min. 8, conf. STAS 10473/1-87); echivalent de nisip (En) : 71,2 (min. 30, conf. STAS 10473/1-87); uzura cu maina Los Angeles (LA) : 21,4 (50% max., STAS 10473/1-87); coninut de fraciuni, % max 0-8 mm: 67,9 (50...80, STAS 10473/1-87). Curba granulometric precum i limitele admisibile sunt prezentate n tabelul 5.5.Granulozitate balast 0/25 Site 0.1 Treceri 6,9 Lim. inf. 6 Lim. sup. 11 0.2 11,9 8 17 1 28,3 18 34 4 52,8 33 60 8 67,9 50 75 16 92,8 81 96 Tabel 5.5 25 50 98,7 100 90 100 100 100

Fig. 5.10. Curba granulometric a balastului.

26

S-a utilizat ciment CEM II AS 32,5 R pentru care s-au efectuat teste de laborator, n vederea stabilirii calitii, dup cum urmeaz: timpul de nceput de priz: 2h 35min (>1 or)/timul de sfrit de priz: 3h 45min (