Testarea aderenţei mortarului

5/17/2018 Testarea aderen ei mortarului - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/testarea-aderentei-mortarului 1/9

Testarea aderenţei mortarului utilizat la reabilitarea structurilor vechi din zidărie

Summary

Zidăria este unul din cele mai vechi materiale de construcţii. În prezent aria deutilizare a zidăriei a fost restrânsă dar, cu toate progresele realizate în direcţiadiversificării materialelor şi sistemelor de construcţii, zidăria rămâne de neînlocuit la realizarea pereţilor exteriori la clădirile social-culturale.

Consolidarea unei construcţii avariate impune cunoaşterea proprietăţilor materialelor de construcţii, a tehnologiei de execuţie, a elaborării şi realizării

proiectului de consolidare cât şi temeinice cunoştinţe teoretice pentru efectuareacalculului de rezistenţă al construcţiei consolidate în vederea stabilirii capacităţii derezistentă.

Pentru determinarea caracteristicile de rezistenţă şi deformabilitate ale zidăriilor vechi, alcătuite din cărămizi şi „legate” cu mortar de rezistenţă scăzută, ale căror

structuri sunt alcătuite din pereţi portanţi din zidărie, prezentul studiu poatecontribui printr-o mai aprofundată analiză asupra caracteristicilor materialelor dincare au fost realizate acestea şi modul în care acestea au evoluat în timp, aducând contribuţii la perfecţionarea metodelor de testare referitoare la aderenţa

„liantului” (mortarul de zidărie) la piatra de zidărie, dezvoltând in acest sens ometodă nouă de testare a aderenţei mortarelor de rezistenţă scăzută la piatra de

zidărie.

CUVINTE CHEIE: mortar, zidărie, aderenţă, mortare de var.



1. INTRODUCERE

Zidăria este unul din cele mai vechi materiale de construcţii. În antichitate zidăria

constituia materialul de bază pentru realizarea fundaţiilor, a pereţilor şi aacoperişurilor sub formă boltită etc. În prezent aria de utilizare a zidăriei a fostrestrânsă dar, cu toate progresele realizate în direcţia diversificării materialelor şisistemelor de construcţii, zidăria rămâne de neînlocuit la realizarea pereţilor exteriori la clădirile social-culturale.De obicei, construcţiile vechi dau acel caracter de individualizare oraşelor noastresi, în marea majoritate a cazurilor, devin emblema oraşului (Palatul Culturii - Iaşi,Biserica lui Ştefan cel Mare - Piatra Neamţ, Biserica Neagra - Braşov, BisericaPrecista - Galaţi, etc.). Ceea ce alţii au păstrat cu multa grija, reparând sau chiar consolidând atunci când a fost nevoie, la noi s-a demolat, s-a lăsat in paragina sau a

primit o destinaţie „folositoare” (depozit, sala de sport, etc.). Aceste valoriurbanistice trebuie salvate, pe cât se mai poate. Înţelegem prin salvare nu atâtreaducerea la funcţionalul si arhitectura exterioara si interioara iniţiala, cit mai alesrepunerea acestor construcţii in siguranţă. Prin modificarea structurilor (lainterior) si păstrarea/refacerea faţadelor in stilul vechi (care are un aspect plasticdeosebit, in comparaţie cu aspectul de produse industriale al construcţiilor „moderne”) se pot reabilita construcţiile civile. Din nefericire pentru inginerulconstructor, punerea in siguranţa a unei construcţii „vechi” printr-o asemeneaintervenţie radicală asupra sistemului structural este aproape imposibila.

Clădirile cu o durată relativ lungă de exploatare (de peste 100 ani) au materialelede rezistenţă mai mult sau mai puţin îmbătrânite, situaţie in care caracteristicile lor mecanice iniţiale sunt afectate. La zidării s-au folosit, de regula mortare slabe (cca.M2, M4 si mai rar M10) care uneori s-au degradat in timp, iar lemnul a suferit ori

putreziri ori fisurări din uscare. Anii industrializării masive au accentuatagresivitatea fizico-chimică a mediului ambiant. Datorită acestor agenţi specifici,cele mai multe dintre construcţiile vechi prezintă degradări si avarieri suplimentarefaţă de cele ale construcţiile mai noi, deoarece au rezistat acţiunilor seismicerepetate având rigiditatea structurală deja afectată.Reevaluarea şi consolidarea construcţiilor avariate reprezintă o problemă de o mare

complexitate inginerească şi în acelaşi timp o problemă oarecum diferită de problema realizării unei construcţii noi.Consolidarea unei construcţii avariate impune cunoaşterea proprietăţilor materialelor de construcţii, a tehnologiei de execuţie, a elaborării şi realizării

proiectului de consolidare cât şi de temeinice cunoştinţe teoretice pentru efectuareacalculului de rezistenţă al construcţiei consolidate în vederea stabilirii capacităţii derezistentă.Lucrarea de faţă îşi propune să aducă contribuţii la perfecţionarea metodelor detestare a aderenţei materialelor componente ale zidăriilor „vechi”, dezvoltând in

acest sens o metodă nouă de testare a aderenţei mortarelor de rezistenţă scăzută la piatra de zidărie.



2. STUDIU EXPERIMENTAL

2.1 Principii

Trebuie reamintit de la început două din principiile Cartei de la Viena (1964): Reversibilitatea metodelor aplicate în conservare şi/sau restaurare:

Plecând de la ipoteza că viitorul ne va aduce tehnologii mai viabile, seimpune alegerea unor modalităţi de conservare şi restaurare care vor puteafi cu uşurinţă îndepărtate în viitor, în condiţiile unei posibile operaţii derestaurare utilizând tehnologii şi principii care deocamdată ne suntnecunoscute.

Compatibilitatea materialelor utilizate la conservare şi/sau restaurare: Nutrebuie utilizate (decât în cazuri limită) numai materiale compatibile, de

preferinţă din aceeaşi sursă, pentru că majoritatea incompatibilităţilor survenite la folosirea unui material vechi (original) şi unul nou, ducedeseori la o degradare ulterioară mult mai rapidă.

În acest sens materialele de bază pentru reabilitarea structurală a zidăriilor vechivor căuta să fie cât mai aproape de reţeta originală utilizată la construcţie iniţială,

păstrând, pe de o parte, caracteristicile de bază pe care materialul (în cazul nostru -mortarul) le avea la momentul punerii în operă şi, pe de altă parte, caracteristicicare să-i confere compatibilitate cu materialele existente încă în structură, dar alecăror caracteristici au fost afectate de vicisitudinile vremurilor prin care au trecut.

O cauză a stării complexe de eforturi în zidărie este diferenţa de deformabilitatesub sarcină a blocului de zidărie şi a stratului de mortar. Mărimea deformaţiilor transversale ca rezultat al deformării componenţilor de bază, peste care se suprapunşi deplasările relative ale componenţilor, au o influenţă hotărâtoare asuprarezistenţei zidăriei.Datorită faptului că mortarul este mai deformabil decât blocul de zidărie, el tinde sărefuleze din rosturi, însă acestei tendinţe i se opune blocul prin forţele de frecare şiadeziune ce există între ele. Astfel că în final această diferenţă de deformabilitatetransversală produce eforturi unitare de întindere în blocul de zidărie.Ruperea zidăriei la întindere se poate produce după rosturi nelegate şi legate (fig. 1).

Fig. 1. Moduri de rupere a zidăriei la întindere.

Rezistenţa de rupere la întindere în rosturile nelegate este determinată de aderenţa

prin rosturi legate prin rosturi nelegate



la suprafeţele de contact între cărămizi şi mortar. Rezistenţa zidăriei de rupere laîntindere în rosturile legate depinde de aderenţă (în cazul ruperii prin rosturiorizontale), iar ruperea prin cărămizi şi rosturi verticale, depinde de rezistenţacărămizilor. În acest sens devine foarte importantă cunoaşterea rezistenţa la

aderenţă între mortare şi piatra de zidării, aceasta fiind influenţată, în principal, decaracteristicile materialelor constituente.Mortarele sunt amestecuri omogenizate, realizate din liant, agregat şi apă(eventuale adaosuri), utilizate pentru legarea între ele a bucăţilor de construcţie sau

pentru protejarea şi finisarea elementelor de construcţie. Amestecul astfel preparat,formează o masă uşor lucrabilă care după un anumit timp se întăreşte şi capătărezistenţă. Ele asigură legătura între bucăţile de zidărie prin intermediul forţelor deaderenţă şi prin frecare.Mortarul transmite şi repartizează cât mai uniform eforturile în zidărie, micşorândîn acelaşi timp permeabilitatea la agenţii atmosferici (vânt, ploaie etc.) prin

umplerea cât mai completă a rosturilor dintre pietre.2.3 Program experimental

Programul experimental a urmărit determinarea rezistenţei la rupere a aderenţeiîntre materialele constituente ale zidăriei, cărămizi de marcă obişnuită (M50) şimortare de marca inferioară. Astfel, diferenţierea pe tipuri de elemente structurales-a făcut prin modificarea reţetei mortarului utilizat.S-a dorit, astfel, obţinerea unei reţete, cât mai aproape de cea „originală”, păstrândtotodată şi caracteristicile impuse de exigenţele standardelor actuale şi, observareainfluenţelor diferitelor materiale de adaos utilizate în reţeta mortarului.S-au utilizat 3 reţete de mortar realizat cu lianţi diferiţi şi o reţetă de mortar etalon(pentru comparaţie):

1. Reţeta martor (M50 Z) Ciment (1 parte) – Nisip (4 părţi)2. Reţeta 2 (M4Z) – Var pastă (1 parte) – Nisip (3 părţi)3. Reţeta 3 (M4Z) – Argilă pastă (1 parte) – Nisip (3 părţi)4. Reţeta 4 –Var pastă (1,5 părţi) - Ciment (0,5 parte) - Nisip (6 părţi)

2.4 Aderenţa mortarului la stratul suport smulgere

Determinarea s-a efectuat cu ajutorul aparatului Frühling – Michaelis

(modificat) pe un număr de câte 3 probe pentru fiecare reţetă de mortar.



a. pregătirea probelor

b. efectuarea testării

c. rezultate obţinute

Foto 2 – Aspecte din timpul determinărilor privind caracteristicile mortarelor utilizate(testarea mortarelor privind aderenţa la suport – cărămidă)



Tabel 1 - Rezultate obţinute la determinarea aderenţei din smulgere

2.5. Aderenţa mortarului la stratul suport forfecareDeoarece această metodă de testare nu este standardizată s-a propus şi realizat un

aparat, creat pe scheletul şi principiul aparatului Frühling - Michaelis, la cares-a adaptat un dispozitiv format dintr-un jug metalic (destinat fixării cărămizii pe postamentul aparatului) şi un ansamblu inel oţel + şurub de reglaj (destinatexercitării forţei de tracţiune care va genera o forţă de forfecare la interfaţa suport(cărămidă şi pastilă mortar) – foto 3.

Reţetă

mortar

Pro baÎncercarea la aderenţă d in sm ulgere

Forţă

[kg - daN]

Aria

[c m2]

Rezistenţă

[daN/cm2] Observaţ i i

M or ta r de

c iment

1 3 ,2 45 × 50 4 5,3 41 6 3 ,5 78 D esp rin d erea a av u t lo c prin m ortar l a con t ac tu l p l ăcu ţă – pas ti lă mor t a r

→ o fo arte b un ă a de ren ţă , d ec i

a d e re n ţa l a s u p o rt e s te s u p er io a r ărezis tenţe i obţ inute la determinare

( foto 2 – de ta liu b . )

2 2 ,92 0 × 50 4 5,3 41 6 3 ,2 2 0

3 3 ,1 2 5 × 50 4 5,3 41 6 3 ,4 45

m ed ia - - 3 ,42 6

M or ta r de

va r

1Desp r inderea s -a produs în t im pul ech i librăr ii apara tului (determinată de propr i

greuta te a ansam blului ) deci are o valoare foar te mică ( foto 2)2

3

M or ta r de

argi lă

1 Desp r inderea s -a produs în t im pul ech i librăr ii apara tului (determinată de propr i


3

M or ta r de

va r + c iment

1Desp r inderea s -a produs în t im pul ech i librăr ii apara tului (determinată de propr i


3



Foto 3 – Aparatul Frühling - Michaelis modificat pentru determinarea aderenţei laforfecare

Determinarea s-a efectuat pe un număr de câte 3 probe pentru fiecare reţetă demortar (foto 5.).Valorile obţinute sunt foarte mici dar sunt relevante doar prin comparaţie. Cele maimari valori s-au obţinut (după cum era de aşteptat) la reţeta 1 (pe bază de ciment),la celelalte probe constatându-se o slabă conlucrare între cărămidă şi pastila demortar. Adaosul de ciment (25 %) la var în reţeta 4 îmbunătăţeşte simţitor comportarea, observându-se o aderenţă sporită faţă de reţeta 2 care conţine ca liantnumai var. Cea mai slabă aderenţă la exercitarea forfecării se observă la reţeta 3(argilă).De asemenea, se constată că pentru învingerea forţei de aderenţă printr-o forţă de

forfecare este necesar un efort mai mic comparativ cu cel necesar pentru a învingeaceeaşi forţă de aderenţă printr-o forţă de smulgere.Este ştiu faptul că, în cadrul unui ansamblu de zidărie, forţa de aderenţă (dinsmulgere) este importantă pentru tencuială, în schimb un efect mult mai importantîl are forţa de aderenţă (din forfecare) la care sunt supuse legăturile dintre cărămizişi mortar prin intermediul rosturilor de mortar (verticale şi orizontale) în momentulîncărcării generate de o forţă seismică.

Foto 4 – Aspecte din timpul efectuării determinărilor



Foto 5 – Rezultate obţinute

Tabel 2 - Rezultate obţinute la determinarea aderenţei din forfecare

3. CONCLUZII

Din rezultatele obţinute (tabelele 1 şi 2) se pot desprinde următoarele concluzii:

⇒ Comportarea cea mai bună au avut-o mortarul R4 (reţeta 4) care, spredeosebire de cele executate cu mortar R1 (reţeta 1), dispun de o

rezervă de elasticitate (datorită varului utilizat ca liant);⇒ Prezenţa cantităţii de ciment (25%) în reţeta mortarelor R4 triplează

forţa de cedare spre deosebire de valoarea înregistrată pentru cedareamortarelor R2 (mortar numai cu var);

⇒ Mortarele de ciment au un comportament casant;

⇒ Cea mai slabă structură s-a dovedit a fi cea executată din mortar deargilă (R3) care datorită slabei aderenţe dintre mortar şi piatra dezidărie, cedează aproape instant.

Bibliografie1. Budescu M., ş.a. – Încercarea materialelor, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1982, cap. 21, pg. 389 – 415

2. *** - ENV -1-1, Eurocode 6: Design of masonry structures - Part 1-1: General rules for buildings - Rules for reinforced and unreinforced masonry.3. *** - Structuri portante istorice de zidărie, al 5-lea Simpozion de Structuri Portante Istorice,Editura Utilitas Publisher, Cluj – Napoca, 2001, ISBN 973-9377-25-5

4. Covatariu D. – Conservarea, restaurarea şi consolidarea Pavilionului VI F Spitalul

Universitar de Psihiatrie Iaşi - Lucrare de disertaţie Master, Facultatea de Construcţii, Iaşi, 20015. Covatariu D. - Studiul zidăriilor realizate cu mortare de rezistenţă scăzută - Teza de doctorat,

R eţetă m orta r P ro b aÎncercarea la aderenţă din forfecare

F orţă [k g - da N ] O b serv aţii

M orta r de c iment

1 2 ,14 5 × 50 = 1 07 ,25C o m p o r ta re fo a rt e b u nă p riv in d

aderenţa2 1 ,91 0 × 50 = 95 ,5 0

3 2 ,12 5 × 50 = 1 06 ,25

M orta r de var

1 0 ,12 0 × 50 = 6 ,00C o m p o r ta re f o ar te s la b ă p r iv i ndaderenţa

2 0 ,09 0 × 50 = 4 ,50

3 0 ,105 × 50 = 5 ,25

M orta r de a rgi lă

1 0 ,07 5 × 50 = 3 ,75C o m p o r ta re f o ar te s la b ă p r iv i nd

aderenţa2 0 ,06 5 × 50 = 3 ,25

3 0 ,07 0 × 50 = 3 ,50

M orta r de var + c iment

1 0 ,42 5 × 50 = 2 1 ,2 5 C o m po rtare m a i b un ă p riv in da der en ţa c om p a ra t c u m o rta ru l

re ţe tă 2 (num ai cu var)

2 0 ,41 0 × 50 = 20 ,5 0

3 0 ,40 0 × 50 = 20 ,00



Facultatea de Construcţii, Iaşi, 2005

6. *** - PROCEMA S.A. Bucureşti – Metodologie de investigare a zidăriilor vechi – indicativMP007-99

Testarea aderenţei mortarului

Documents

Transcript of Testarea aderenţei mortarului