Cf Content

download Cf Content

of 168

Transcript of Cf Content

  • 7/31/2019 Cf Content

    1/168

    ORDINUL

    nr.... din ...pentru aprobarea reglementrii tehnice

    Ghid de proiectare pentru controlul fisurrii elementelor masive i pereilor structuralide beton armat datorit contraciei mpiedicate, indicativ GP 115-2011

    n conformitate cu prevederile art.10 i art.38 alin.(2) din Legea nr.10/1995 privindcalitatea n construcii, cu modificrile ulterioare, ale art.2 alin. (3) i alin. (4) din Regulamentul

    privind tipurile de reglementri tehnice i de cheltuieli aferente activitii de reglementare nconstrucii, urbanism, amenajarea teritoriului i habitat, aprobat prin Hotrrea Guvernuluinr.203/2003, cu modificrile i completrile ulterioare, i ale Hotrrii Guvernului nr.1016/2004

    privind msurile pentru organizarea i realizarea schimbului de informaii n domeniulstandardelor i reglementrilor tehnice, precum i al regulilor referitoare la serviciile societiiinformaionale ntre Romnia i Statele Membre ale Uniunii Europene, precum i Comisia

    European, cu modificrile ulterioare,avnd n vedere Procesulverbal de avizare nr. 9 din 24.03.2011 al ComitetuluiTehnic de Specialitate nr. 5 Structuri pentru construcii,

    n temeiul art. 5 pct. II lit. e) i al art.13 alin.(6) din Hotrrea Guvernuluinr.1631/2009 privind organizarea i funcionarea Ministerului Dezvoltrii Regionale iTurismului, cu modificrile i completrile ulterioare,

    ministrul dezvoltrii regionale i turismului emite prezentul

    O R D I N:

    Art. 1. - Se aprob reglementarea tehnic Ghid de proiectare pentru controlul fisurriielementelor masive i pereilor structurali de beton armat datorit contraciei mpiedicate,

    indicativ GP 115-2011, elaborat de Universitatea tehnic din Cluj-Napoca, prevzut n anexa*)

    care face parte integrant din prezentul ordin.

    Art. 2. - Prezentul ordin se public n Monitorul Oficial al Romniei, Partea I i intr nvigoare la 30 zile de la data publicrii.

    Prezenta reglementare tehnic a fost adoptat cu respectarea procedurii, prevzut deDirectiva 98/34/CE a Parlamentului European i a Consiliului din 22 iunie 1998, de stabilire aunei proceduri pentru furnizarea de informaii n domeniul standardelor i reglementrilor

    tehnice, publicat n Jurnalul Oficial al Comunitilor Europene L 204 din 21 iulie 1998,modificat prin Directiva 98/48/CE a Parlamentului European i a Consiliului din 20 iulie 1998,

    publicat n Jurnalul Oficial al Comunitilor Europene L 217 din 5 august 1998.

    *) Ordinul i anexa se public i n Buletinul Construciilor editat de ctre Institutul Naional de Cercetare-

    Dezvoltare n Construcii, Urbanism i Dezvoltare Teritorial Durabil "URBAN-INCERC", care funcioneaz ncoordonarea Ministerului Dezvoltrii Regionale i Turismului.

    MINISTRU

    Elena Gabriela UDREA

  • 7/31/2019 Cf Content

    2/168

    GHID DE PROIECTARE PENTRU

    CONTROLUL FISURRII ELEMENTELORMASIVE I PEREILOR STRUCTURALI DEBETON ARMAT DATORIT CONTRACIEI

    MPIEDICATE

    Indicativ GP 115-2011

  • 7/31/2019 Cf Content

    3/168

    CUPRINS

    1 SCOP 12 DOMENIU DE APLICARE 13 REFERINE NORMATIVE 1

    4 SIMBOLURI UTILIZATE 4

    5 MECANISMELE DE CONTRACIE LIBER A BETONULUI 85.1 Contracia termic 85.2 Contracia chimic 95.3 Contracia autogen 95.4 Contracia la uscare 105.5 Contracia plastic 115.6 Contracia din tasarea agregatelor 125.7 Contracia din carbonatare 12

    6 FACTORII CARE INFLUENEAZ CONTRACIA LIBER A BETONULUI 136.1 Cimentul 136.2 Adaosurile minerale 146.3 Coninutul de ap 156.4 Agregatele 176.5 Aditivii 17

  • 7/31/2019 Cf Content

    4/168

    6.6 Raportul ntre volumul elementului i suprafaa expus 186.7 Umiditatea relativ a aerului 186.8 Tratarea betonului 206.9 Timpul 216.10 Proiectarea amestecului de beton 21

    6.10.1 Elaborarea specificaiei 226.10.2 Proiectarea reetelor amestecului de beton (metoda volumului absolut) 23

    6.10.2.1 Aplicaia 1 286.10.2.2 Aplicaia 2 32

    7 MODELE DE CALCUL PENTRU DEFORMAIILE N TIMP ALE BETONULUI 337.1 Calculul evoluiei temperaturii n masa betonului 33

    7.1.2 Aplicaia 3 367.1.3 Aplicaia 4 40

    7.2 Calculul deformaiilor din contracia liber a betonului 437.2.1 Beton obinuit 447.2.2 Beton de nalt rezisten 45

    7.3 Calculul deformaiilor de curgere lent a betonului 467.3.1 Beton obinuit 467.3.2 Beton de nalt rezisten 47

    7.4 Aplicaia 5 477.5 Aplicaia 6 49

    8 CONTROLUL FISURILOR DATORATE EFORTURILOR SECUNDARE DINCONTRACIA MPIEDICAT 508.1 Elemente masive ncastrate la baz i perei structurali 51

    8.1.1 Mecanismul de fisurare 518.1.2 Controlul strilor de eforturi secundare i a fisurrii

    568.2 Suprastructuri de pod 61

    8.2.1 Dispozitive de control a deplasrilor termice i din contracie 618.2.2 Mecanisme de fisurare 688.2.3 Controlul strilor de eforturi secundare i a fisurrii n placa suprastructurii 72

    8.3 Fundaii masive de tip radier 738.3.1 Mecanismul de fisurare 738.3.2 Controlul strilor de eforturi secundare i a fisurrii

    758.4 Metodologie de estimare i control a efectelor contraciei n activitatea de proiectare 77

    8.4.1 Aplicaia 7 788.4.2 Aplicaia 8 848.4.3 Aplicaia 9 89

    8.5 Metodologie de evaluare a efectelor contraciei n activitatea de expertizare 95

  • 7/31/2019 Cf Content

    5/168

    1 SCOP

    (1) Proiectarea structurilor de beton armat la Strile Limit de Serviciu este adesea ceamai puin neleas component a proiectrii structurilor de beton armat bazat pe

    performan. Comportarea unei structuri sub nivelul de serviciu al ncrcrilor

    depinde n primul rnd de proprietile betonului, acestea fiind, de regul,inconsistent cunoscute n etapa de proiectare structural. Betonul armat se comportinelastic i neliniar chiar i sub nivelul ncrcrilor de serviciu. Aceast comportarecomplic analizele specifice asigurrii performanelor unui serviciu normal datoritfisurrii, participrii betonului la preluarea eforturilor de ntindere ntre fisuri,curgerii lente i contraciei.

    (2) Contracia betonului este cea mai delicat problem de considerat n proiectare.mpiedicarea contraciei betonului genereaz stri de eforturi secundare careevolueaz n timp, iniiind stri de fisurare care evolueaz progresiv, a crorseveritate de multe ori nu este rezolvat prin simpla aplicare a prevederilorconstructive prevzute de codurile de proiectare, rezultnd n final structuri cudurabilitate redus i performane inferioare.

    (3) Prezentul ghid stabilete regulile operaionale de aplicare a principiilor i regulilorgenerale din standardele europene de proiectare menionate ca referine normative,cu privire la controlul fisurrii elementelor masive, pereilor structurali isuprastructurii podurilor datorit contraciei mpiedicate a betonului.

    (4) Prevederile ghidului se adreseaz investitorilor, productorilor de beton,proiectanilor, executanilor de lucrri, precum i organismelor de verificare icontrol (verificarea i/sau expertizarea proiectelor; verificarea, controlul i/sauexpertizarea lucrrilor).

    2 DOMENIU DE APLICARE

    (1) Proiectarea i evaluarea elementelor i subansamblelor de beton armat i betonsimplu de tipul elementelor masive, pereilor structurali i suprastructurilor de pod.

    (2) Elementele masive sunt acele elemente care au un volum de beton i dimensiunisuficient de mari pentru a necesita msuri cu privire la cldura generat dehidratarea cimentului. De regul, elementele masive au grosimi de peste 0,50 m (deexemplu elevaii ale infrastructurii cldirilor, ziduri de sprijin, pile, culei fundaii

    radier etc.), dar n practic s-au ntlnit situaii n care cldura de hidratare a condusla gradieni de temperatur excesivi chiar i pentru grosimi mai reduse aleelementelor.

    3 REFERINE NORMATIVE

    Nr.Crt.

    Standarde Denumire

    1 SR EN 1990:2004 Eurocod: Bazele proiectrii structurilor2 SR EN 1990:2004/NA:2006 Eurocod: Bazele proiectrii structurilor.

    Anexa naional

    1

  • 7/31/2019 Cf Content

    6/168

    3 SR EN 1990:2004/A1:2006/AC:2010 Eurocod. Bazele proiectrii structurilor

    4 SR EN 1991-1-1:2004 Eurocod 1: Aciuni asupra structurilor. Partea1-1: Aciuni generale. Greuti specifice,greuti proprii, ncrcri utile pentru cldiri

    5 SR EN 1991-1-1:2004/NA:2006 Eurocod 1: Aciuni asupra structurilor. Partea1-1: Aciuni generale. Greuti specifice,greuti proprii, ncrcri utile pentru cldiri.Anexa naional

    6 SR EN 1991-1-1:2004/AC:2009 Eurocod 1: Aciuni asupra structurilor. Partea1-1: Aciuni generale. Greuti specifice,greuti proprii, ncrcri din exploatare

    pentru construcii7 SR EN 1991-1-5:2004 Eurocod 1: Aciuni asupra structurilor. Partea

    1-5: Aciuni generale. Aciuni termice

    8 SR EN 1991-1-5:2004/NA:2008 Eurocod 1: Aciuni asupra structurilor. Partea

    1-5: Aciuni generale. Aciuni termice. Anexanaional

    9 SR EN 1991-1-5:2004/AC:2009 Eurocod 1: Aciuni asupra structurilor. Partea1-5: Aciuni generale - Aciuni termice

    10 SR EN 1992-1-1:2004 Eurocod 2: Proiectarea structurilor de beton.Partea 1-1: Reguli generale i reguli pentrucldiri

    11 SR EN 1992-1-1:2004/NB:2008 Eurocod 2: Proiectarea structurilor de beton.Partea 1-1: Reguli generale i reguli pentrucldiri. Anexa naional

    12 SR EN 1992-1-1:2004/AC:2008 Eurocod 2: Proiectarea structurilor de beton.Partea 1-1: Reguli generale i reguli pentrucldiri

    13 SR EN 1992-1-1:2004/AC:2008 Eurocod 2: Proiectarea structurilor de beton.Partea 1-1: Reguli generale i reguli pentrucldiri

    14SR EN 1992-1-1:2004/NB:2008/A91:2009

    Eurocod 2: Proiectarea structurilor de beton.Partea 1-1: Reguli generale i reguli pentrucldiri. Anexa naional

    15 SR EN 1992-2:2006 Eurocod 2: Proiectarea structurilor de beton.Partea 1-1: Poduri de beton Proiectare i

    prevederi constructive16 SR EN 1992-2:2006/NA:2009 Eurocod 2: Proiectarea structurilor de beton.

    Partea 2: Poduri de beton. Proiectare iprevederi constructive. Anexa naional

    17 SR EN 1992-2:2006/AC:2008 Eurocod 2: Proiectarea structurilor de beton.Partea 2: Poduri de beton. Proiectare i

    prevederi constructive18

    SR EN 1997-1:2004 Eurocod 7: Proiectarea geotehnic. Partea 1:Reguli generale

    19 SR EN 1997-1:2004/NB:2007 Eurocod 7: Proiectarea geotehnic. Partea 1:

    Reguli generale. Anexa naional20 SR EN 1997-1:2004/AC:2009 Eurocod 7: Proiectarea geotehnic. Partea 1:

    2

  • 7/31/2019 Cf Content

    7/168

    Reguli generale

    21 SR EN 1998-5:2004 Proiectarea structurilor pentru rezistena lacutremur. Partea 5: Fundaii, structuri desusinere i aspecte geotehnice

    22 SR EN 1998-5:2004/NA:2007 Eurocod 8: Proiectarea structurilor pentrurezistena la cutremur. Partea 5: Fundaii,structuri de susinere i aspecte geotehnice.Anexa naional

    23 SR EN 197-1:2002 Ciment. Partea 1: Compoziie, specificaii icriterii de conformitate ale cimenturiloruzuale

    24 SR EN 197-1:2002/A1:2007 Ciment. Partea 1: Compoziie, specificaii icriterii de conformitate ale cimenturiloruzuale. Amendament 1

    25 SR EN 197-1:2002/A3:2007Ciment. Partea 1: Compoziie, specificaii icriterii de conformitate ale cimenturiloruzuale. Amendament 3

    26 SR EN 12620:2002+A1:2008 Agregate pentru beton

    27 SR EN 206-1:2002 Beton. Partea 1: Specificaie, performan,producie i conformitate

    28 SR EN 206-1:2002/A1:2005 Beton. Partea 1: Specificaie, performan,producie i conformitate. Amendament 1

    29 SR EN 206-1:2002/A2:2005 Beton. Partea 1: Specificaie, performan,producie i conformitate. Amendament 2

    30 SR EN 206-1:2002/C91:2008 Beton. Partea 1: Specificaie, performan,producie i conformitate

    31ASTM C136 - 06 Standard Test Method for Sieve Analysis of

    Fine and Coarse Aggregates

    Nr.Crt

    Acte legislative Publicaia

    1. Legea nr. 10/1995 Legea privindcalitatea n construcii, cu modificrileulterioare

    Legea privind calitatea n construcii, cumodificrile ulterioare, publicat nMonitorul Oficial al Romniei nr. 12 din24 ianuarie 1995

    2. Normativ pentru producerea betonuluii executarea lucrrilor din beton, betonarmat i beton precomprimat - Partea 1:Producerea betonului, indicativ NE012/1-2007

    Ordinul ministrului dezvoltrii lucrrilorpublice i locuinei nr. 577/2008 din 29aprilie 2008, Publicat n Monitorul Oficial,Partea I numarul 374 din 16 mai 2008

    3. Normativ pentru producerea iexecutarea lucrrilor din beton, beton

    armat i beton precomprimat-Partea 2:Executarea lucrrilor din beton,

    Ordinul ministrului dezvoltrii regionale iturismului nr. 853/2010 din 22 noiembrie

    2010, Publicat n Monitorul Oficial, Partea Inumarul 853 din 20 decembrie 2010

    3

  • 7/31/2019 Cf Content

    8/168

    indicativ NE 012/2-2010

    4

  • 7/31/2019 Cf Content

    9/168

    4 SIMBOLURI UTILIZATE

    Caractere latine mari

    Ac - aria seciunii transversale a elementului de beton

    Ag - aria seciunii transversale a grinzii suprastructurii de podAc,eff - aria seciunii transversale a corzii ntinse de beton n jurul armturii

    Ash(h) - aria necesar a barelor de armtur la nivelul h dispuse pentru controlulfisurrii

    Ash,eff(h) - aria efectiv a barelor de armtur la nivelul h dispuse pentru controlulfisurrii

    B - grosimea (limea) elementului de beton

    Dmax - dimensiunea nominal maxim a agregatului grosier

    Ecf - modulul de elasticitate secant al betonului din fundaia elementuluiEcm0 - modulul de elasticitate secant al betonului la 7 zile

    Ecm - modulul de elasticitate secant al betonului

    Ecm,eff - modulul de elasticitate secant efectiv al betonului

    Eg - modulul de elasticitate secant al grinzii suprastructurii de pod

    Es - modulul de elasticitate a armturilor din oel

    H - nlimea elementului de betoni

    R0K - gradul de constrngere a deformaiei libere de contracie la baza

    elementului corespunztor secvenei i de fisurare

    ( )hKiR - gradul de constrngere a deformaiei libere de contracie la nlimea h dela baza elementului corespunztor secvenei i de fisurare

    L - lungimea elementului de beton

    Li - lungimea segmentului unui element de beton rezultat n urmaredistribuirii constrngerii la baza elementului n secvena de fisurare i-1

    Ncr - efortul axial de fisurare la elemente solicitate la ntindere centric

    RH - umiditatea relativ a mediului exprimat n procente

    RH0 - umiditatea absolut n procente (100 %)

    S - suprafaa elementului de beton n contact cu aerul

    Ta - temperatura medie a aerului pe durata de o sptmn de la punerea noper a betonului

    Ta0min - temperatura minim a aerului pe durata de o sptmn de la punerea noper a betonului

    Tafmin - temperatura minim pe ntreaga durat de serviciu a structurii

    Tc0 - temperatura betonului n momentul punerii n oper

    Tc0ef - temperatura efectiv a betonului n momentul punerii n oper

    5

  • 7/31/2019 Cf Content

    10/168

    Tcmax - temperatura maxim n masa betonului datorat cldurii de hidratare acimentului

    Ts - temperatura de referin a terenului de fundare

    V - volumul elementului de beton

    (V/S)0 - raportul V/S corectat dup turnarea betonului

    (V/S)f - raportul V/S n serviciu

    Caractere latine mici

    ag - distana interax ntre grinzile suprastructurii unui pod

    c - coninutul de ciment n amestecul de beton

    cm - coninutul echivalent de ciment compozit n amestecul de beton(cm=c+kadaos)

    cnom - acoperirea nominal cu beton a armturiids - distana ntre barele dispuse pentru controlul fisurrii

    djoint - distana ntre rosturile de dilatare

    fcm - valoarea medie a rezistenei la compresiune a betonului

    fcm0 - valoarea medie a rezistenei la compresiune a betonului, determinat pecilindri la 7 de zile

    6

  • 7/31/2019 Cf Content

    11/168

    fcm - valoarea medie a rezistenei la compresiune a betonului

    fck - valoarea caracteristic a rezistenei la compresiune a betonului,determinat pe cilindri la 28 de zile

    fck0 - valoarea caracteristic a rezistenei la compresiune a betonului,

    determinat pe cilindri la 7 de zilefck - valoarea caracteristic a rezistenei cilindrice la compresiune a betonului

    7

  • 7/31/2019 Cf Content

    12/168

    fctk0 - valoarea caracteristic a rezistenei la ntindere a betonului, determinat la7 de zile

    fctk - valoarea caracteristic a rezistenei la ntindere a betonului

    fctm - valoarea medie a rezistenei la ntindere a betonului

    gk - greutatea radierului exprimat n kN/m

    h - nlimea curent a elementului n raport cu baza

    h - nlimea seciunii transversale a unui element

    h0 - dimensiunea nominal a seciunii transversale a elementului de beton

    i - indice care marcheaz o secven curent n calculul fisurilor

    k - coeficientului pentru nlocuirea raportului w/c cu w/cm

    kh - coeficient de corecie a deformaiei specifice din contracia la uscare abetonului

    n - indice care marcheaz sfritul secvenelor de fisurare

    s - coeficient de calcul a modulului de elasticitate secant la vrsta t abetonului raportat tipului de ciment

    nrs - distana medie ntre fisuri

    ( )hsnr - distana medie ntre fisuri la nlimea h deasupra bazei peretelui

    ( )hs maxr, - distana maxim ntre fisuri la nlimea h deasupra bazei peretelui

    sr,max - distana maxim ntre fisuri la un element

    t - vrsta betonului exprimat n zile

    t0 - vrsta betonului la momentul aplicrii primei ncrcri

    ts - vrsta betonului la nceputul contraciei de uscare exprimat n zile

    u - perimetrul supus uscrii a seciunii transversale de beton

    ux - translaia dup direcia axei x

    ( )hwnmedk, - deschiderea medie a fisurilor la nlimea h deasupra bazei peretelui

    wk - deschiderea fisurii

    w - coninutul de ap n amestecul de betonwmax - valoarea limit a deschiderii fisurilor

    w/c - raportul ap/ciment

    x - nlimea zonei comprimate

    8

  • 7/31/2019 Cf Content

    13/168

    Caractere greceti mari

    Tcmax - scderea maxim a temperaturii n masa betonului la vrsta t a betonului

    Tc0max - scderea maxim a temperaturii n masa betonului timp de o sptmn dela punerea n oper

    Tcfmax - scderea maxim a temperaturii n masa betonului pe ntreaga durat deserviciu

    Q0 - procentul schimbului de cldur ntre beton i mediu la punerea n oper

    Caractere greceti mici

    1 - coeficient de calcul a coeficientului nominal de fluaj/curgere lent raportatrezistenei medii la compresiune

    2 - coeficient de corecie a coeficientului nominal de fluaj/curgere lentraportat rezistenei medii la compresiune pentru betoane cu fcm> 35 MPa

    3 - coeficient de calcul a funciei care descrie evoluia n timp afluajului/curgerii lente raportat rezistenei medii la compresiune

    ds1, ds2 - coeficieni de calcul a deformaiei specifice de referin a betonului dincontracia la uscare raportai tipului de ciment

    T - coeficientul de dilatare termic liniar

    (fcm) - coeficient de calcul a coeficientului nominal de fluaj/curgere lent raportatrezistenei medii la compresiune

    (t0) - coeficient de calcul a coeficientului nominal de fluaj/curgere lent raportat

    vrstei betonului la momentul aplicrii primei ncrcrias(t) - funcia evoluiei n timp a contraciei autogene a betonului

    bc - coeficient pentru calculul coeficientului curgerii lente de baz

    c(t-t0) - funcia care descrie evoluia n timp a fluajului/curgerii lente

    cd - coeficient pentru calculul deformaiei specifice din contracia la uscarepentru betoanele de nalt rezisten

    ds(t,ts) - funcia evoluiei n timp a contraciei la uscare a betonului

    h - coeficient de calcul a funciei care descrie evoluia n timp afluajului/curgerii lente raportat umiditii relative a mediului

    ca(t) - deformaia specific datorat contraciei autogene la vrsta t a betonului

    ca, - deformaia specific final de contracie autogen a betonului

    cc(t,t0) - deformaia specific de fluaj/curgere lent la vrsta t a betonului

    cd(t) - deformaia specific datorat contraciei la uscare la vrsta t a betonului

    cd,0 - deformaia specific de referin din contracia la uscare a betonului

    cs(t) - deformaia specific total datorat contraciei la vrsta t a betonului

    ct(t) - deformaia specific datorat contraciei termice vrsta t a betonului

    9

  • 7/31/2019 Cf Content

    14/168

    - diametrul barei de armtur

    c1 - coeficient de corecie a variaiei temperaturii betonului pentru tipul deciment

    c2 - coeficient de corecie a variaiei temperaturii betonului pentru cantitatea

    de cimentc3 - coeficient de corecie a variaiei temperaturii betonului pentru fineea de

    mcinare a cimentului

    lt - coeficient de siguran pentru extrapolarea pe termen lung a deformaiilorntrziate

    0 - coeficientul nominal de fluaj/curgere lent

    (t,t0) - coeficientul de fluaj/curgere lent, definind fluajul ntre timpii t i t0, nraport cu deformaia elastic la 28 de zile

    b(t,t0) - coeficientul curgerii lente de bazb0 - coeficient pentru calculul coeficientului curgerii lente de baz

    d(t,t0) - coeficientul curgerii lente la uscare

    d0 - coeficient pentru calculul coeficientului curgerii lente la uscare

    RH - coeficient de calcul a coeficientului nominal de fluaj/curgere lent raportatumiditii relative a mediului

    - coeficient de frecare

    ( )tict - efortul unitar de ntindere n beton generat de contracia mpiedicat labaz n secvena de calcul la fisurare i i vrsta t a betonului

    s - efortul unitar de ntindere asumat pentru barele dispuse pentru controlulfisurilor

    5 MECANISMELE DE CONTRACIE LIBER A BETONULUI

    (1) Betonul este un material complex, care i schimb proprietile pe durata deserviciu a unei structuri. Figura 5.1 sintetizeaz tipurile de contracie pe care lesufer betonul n raport cu evoluia rigiditii materialului i vrsta betonului.

    Mecanismele producerii contraciei libere a betonului sunt prezentate sintetic ncontinuare.

    (2) Contracia liber a betonului nu produce n sine stri de eforturi n masabetonului. ns, mpiedicarea contraciei de constrngerile interioare i exterioaregenereaz stri de eforturi secundare la trei tipuri de contracie: contracia termic5.1, contracia autogen 5.3 i contracia la uscare 5.4. Astfel, pentru calcululdeformaiilor de contracie liber a betonului doar acestea se iau n considerare.Mecanismele contraciei chimice 5.2, contraciei plastice 5.5, contraciei dintasarea agregatelor 5.6 i contraciei indus de carbonatare 5.7 sunt prezentate cutitlu informativ.

    10

  • 7/31/2019 Cf Content

    15/168

    Contrac (< 24 ore)ia timpurie Contracia de du rat

    chimic

    autogen

    tasareplast ic

    plast ic

    autogenla uscare

    chimic

    la uscare

    autogen

    termiccarbonatare

    Timp

    Rigiditatea

    Faza betonului

    limita de lu crabilitate

    i ni a li za i rea rezisten e lor mecanice

    nceputul prizei

    sfr u l p riz eiit

    fluid tranzi

    (plastic)

    ie solid

    ( rit)nt

    Fig. 5.1 Tipuri i etape de contracie liber a betonului

    5.1 Contracia termic

    (3) Cldura generat de hidratarea cimentului Portland la vrste timpurii alebetonului conduce la o temperatur general mare a elementului i o dilatare aacestuia (Figura 5.2.a), fenomen cunoscut sub denumirea de expansiune termic.Dilatarea betonului se produce i pe durata de exploatare a unei structuri, ca urmarea fluctuaiei temperaturii mediului nconjurtor. n consecin, la rcire betonulsufer o reducere de volum, denumit contracie termic.

    (4) Dilatarea termic a betonului ridic probleme cnd creterea de temperatur nmasa betonului este prea sever i/sau se produc gradieni interiori de temperatursemnificativi n masa betonului (Figura 5.2.b, c).

    TcmaxTaer Tcmin

    Taer

    TaerTcmaxTcmin

    Tprotecie

    Vrsta betonului

    Temperaturabetonului

    a. evolu temperaturii medii n beton datoritgenerat de hidratarea cimentului

    ia c lduri i

    b. gradien temperatur

    cu o fa protejat

    i interiori de

    la elemente

    c. gradien temperatur

    la elemente cu ambele fe e expuse

    i interiori de

    rcire

    lzirenc

    Fig. 5.2 Distribuia temperaturii generate de hidratarea cimentului

    (5) Creterea temperaturii betonului dup punerea n oper are loc de regul nprimele 12 ore. La elementele masive temperatura maxim se poate atinge ns i

    dup 24 de ore. Rcirea betonului are de asemenea o evoluie rapid, provocnd unoc termic n masa elementului i n consecin o puternic contracie termic.

    11

  • 7/31/2019 Cf Content

    16/168

    (6) Valoarea coeficientul de dilataie termic liniar depinde de proprietilespecifice fiecrui amestec de beton. La vrste timpurii, coeficientul de dilataietermic liniar are valori de 3.510-5-7.010-5/C i scade foarte rapid pe msur ce

    betonul ctig n rezisten. De regul, dup 24 de ore se nregistreaz o plafonarea valorii acestuia la circa (0.6-1.3)10-5/C. n lipsa unor determinri mai precise se

    recomand utilizarea valorii de 1.010-5/C, conform SR EN 1992-1-1 i SR EN1991-1-5.

    5.2 Contracia chimic

    (7) Cimentul obine calitatea de liant pentru agregatele din beton prin reaciilecompuilor clincherului de ciment i hidrogenul din ap. Contracia chimic esteconsecina reaciilor care au loc ntre ciment i ap, constnd ntr-o reducere internde volum a compuilor cimentului i apei interstiiale.

    (8) Deoarece contracia chimic se raporteaz la volumele compuilor iniiali ifinali rezultai din reaciile hidratrii, ea poate fi cuantificat n baza greutilor

    moleculare, dei este foarte dificil de a cunoate volumul exact al diferiilorcompui.

    5.3 Contracia autogen

    (9) Contracia autogen a betonului const n schimbarea macroscopic a volumuluide beton care are loc fr transfer de umiditate ntre beton i mediul nconjurtor.Contracia autogen are dou componente:

    - componenta macroscopic a contraciei chimice rezultat din hidratarea cimentului(vezi Figura 5.3); dup nceputul prizei, contracia autogen este proporional cugradul de hidratare (poriunea A-B din graficul din Figura 5.4), adic ea se datoreazdoar contraciei chimice; pe msur ce structura interioar a betonului se formeaz,contracia chimic devine tot mai constrns (poriunea B-C din graficul din Figura5.4), ponderea naturii chimice reducndu-se n consecin;

    C A

    C AHi

    C AHi

    la turnare

    la n ceputul prizei

    dup nt rire

    contrac ia utogena

    contrac ia chimic

    G

    C - ciment nehidratat AH G

    - ap nehidratat- produ i de hidratare - goluri

    i

    ap liber

    Fig. 5.3 Evoluia produilor de hidratare i a contraciei chimice

    12

  • 7/31/2019 Cf Content

    17/168

    1

    1Gradul de hidratare

    Contrac

    relativ

    (

    iaautogen

    iaautogen/contraciachimic

    contrac

    )

    0

    A

    B

    C

    Fig. 5.4 Evoluia schematic a contraciei autogene n funcie degradul de hidratare

    - componenta datorat auto-desicrii, care const n uscarea local a porilor nchii pefondul continurii reaciei de hidratare (dup punctul C din graficul din Figura 5.4

    betonul este tot mai rigid i contracia autogen se datoreaz tot mai puin contracieichimice.

    (10) Spre deosebire de contracia chimic, care const ntr-o reducere intern devolum, contracia autogen reprezint o reducere exterioar de volum, ceea ce face

    posibil cuantificarea contraciei autogene prin micorarea dimensiunilorelementelor.

    5.4 Contracia la uscare

    (11) Contracia la uscare reprezint reducerea de volum a betonului ca urmare apierderii graduale de ap. Iniial, pe msur ce agregatele mai grele se compacteaz,apa liber din amestecul de beton apare la suprafaa elementului n laptele deciment. Odat evaporat aceast ap, betonul continu s fie supus uscrii, surplusulde ap din masa betonului migrnd nspre suprafa i evaporndu-se. Aceastevaporare la suprafa produce fisuri n stratul superficial de beton i microfisuri nmasa betonului datorit eforturile interioare generate de suciunea apei nspre

    exterior.(12) La suprafaa elementului, apa dintre particule formeaz un menisc concav.

    Presiunea apei de partea convex a meniscului este mai mic dect cea din parteaconcav, egal cu presiunea atmosferic. Acest gradient de presiune genereaz foramotoare care mpinge particulele de la suprafaa elementului nspre interiorul su.Curbura meniscului apei de la suprafaa elementului este limitat de dimensiunilespaiilor interstiiale dintre particulele de la suprafa (Figura 5.5). Apa care seevaporeaz depete cantitativ apa liber n exces care migreaz ctre suprafa,ceea ce genereaz tensiuni care fac meniscul s aib o curbur mai mare odat cucreterea presiunii capilare.

    13

  • 7/31/2019 Cf Content

    18/168

    (13) Pe msur de diametrul porilor scade, presiunea capilar crete i n consecini contracia la uscare. Datorit fluctuaiilor de umiditate, presiunea capilar atingevalori de 10-100 MPa.

    1

    2

    3

    ap lib er n exces

    ap care se evapor

    Fig. 5.5 Eforturi adncind meniscul concav ntre dou particule de cimentdatorit transferului de umiditate i presiunii capilare

    5.5 Contracia plastic

    (14) Contracia plastic este rezultatul unei pierderi rapide de umiditate la suprafaabetonului aflat n stare plastic, raportndu-se urmtorilor factori: caracteristicilebetonului, temperatura mediului nconjurtor, umiditatea relativ i viteza vntuluila suprafaa expus a betonului (Figura 5.6).

    Umiditatea relativ

    Ratadeevaporare

    nivel critic

    Viteza

    vntului

    Fig. 5.6 Rata de evaporare a umiditii din masa betonului raportat laumiditatea relativ a mediului i la viteza vntului

    (15) La suprafaa betonului proaspt apa se evapor mai rapid dect este nlocuit deapa care migreaz spre suprafa, iar betonul din stratul superficial i reducevolumul. Astfel, apar fisuri superficiale de lime, lungime i spaieri variabile.

    (16) Prevenirea apariiei unor astfel de fisuri se face prin utilizarea unor cofrajerigide i etane, precum i prin protejarea suprafeelor de beton aparente de aciuneavntului pe durata ntririi betonului.

    5.6 Contracia din tasarea agregatelor

    (17) Pe durata fazei de tranziie, nainte de nceperea prizei, betonul se afl ntr-ouoar stare plastic, iar agregatele i menin tendina de tasare. Aceast tendinde contractare poate fi constrns local de armturi nglobate, cofraj sau straturi de

    beton turnate anterior, putnd conduce la formarea de fisuri sau caviti adiacentesursei de constrngere.

    14

  • 7/31/2019 Cf Content

    19/168

    (18) Cnd fisurarea este asociat armturilor din oel (Figura 5.7), deschidereafisurilor crete cu diametrul barei, cu tasarea betonului proaspt i descretereastratului de acoperire cu beton. Starea de fisurare poate fi amplificat de vibrareainsuficient, neetaneitatea cofrajului i utilizarea cofrajelor flexibile.

    b. tasare di ereniata. tasare constr ns

    Fig. 5.7 Fisuri datorate tasrii constrnse i difereniate aagregatelor din betonul aflat n stare plastic

    (19) Practicile recomandate pentru reducerea riscului de fisurare generat decontracia din tasarea agregatelor n betonul aflat n stare plastic sunt:

    - utilizarea unor amestecuri de beton coezive, cu tasare redus;- creterea raportului dintre acoperirea cu beton cnom i diametrul armturii (serecomand cnom > +5 mm);- utilizarea cu discernmnt a aditivilor ntrzietori de priz;- umezirea stratului suport pentru a se preveni pierderea excesiv de ap n stratul de

    baz al betonului;- utilizarea unor cofraje fixe i rigide, care s nu prezint deplasri excesive n timpulturnrii betonului;- compactarea complet a betonului;- tratarea prompt i corespunztoare a betonului;- repararea fisurilor imediat dup formarea lor prin recompactare i refacerea suprafeei

    aparente a betonului pn cnd acesta se afl n stare plastic (dac recompactarea areloc prea devreme, fisurile pot s apar din nou, iar dac se recompacteaz prea trziu se

    poate deprecia aderena dintre armturi i beton).

    5.7 Contracia din carbonatare

    (20) Carbonatarea const n reacia pietrei de ciment din betonul ntrit cu apa idioxidul de carbon din aer. Aceast reacie conduce la micorarea volumului porilor

    printr-o uoar contracie i la scderea factorului pH al betonului.

    (21) Fenomenul de carbonatare se raporteaz calitii i densitii betonului, deobicei manifestndu-se pe o adncime de 20 mm de la suprafaa expus. Severitatea

    fenomenului este accentuat de vrsta naintat a betonului i agresivitateamediului.

    6 FACTORII CARE INFLUENEAZ CONTRACIA LIBER ABETONULUI

    6.1 Cimentul

    (1) Contracia betonului este influenat de natura mineralogic a cimentuluiPortland (Figura 6.1), suprafaa specific (Figura 6.2) i dozajul de ciment.

    (2) Principalii componenii mineralogici ai cimentului Portland sunt:- silicatul tricalcic (3CaOSiO2), denumit alit (simbol C3S);

    15

  • 7/31/2019 Cf Content

    20/168

    - silicatul bicalcic (2CaOSiO2), denumit belit (simbol C2S);- aluminatul tricalcic (3CaOAl2O3) denumit celit (simbol C3A);- aluminoferitul tetracalic (4CaOAl2O3Fe2O3), denumit brownmillerit (simbol C4AF).

    (3) n funcie de principalii componeni mineralogici, cimenturile Portland seclasific dup cum urmeaz:

    - ciment Portland normal (coninut de C3S 37.5-60 %, C2S 15-37.5 % i C3A 7-15%),caracterizat prin priz i ntrire normal, proprieti mecanice bune i evoluie bun arezistenelor mecanice;- ciment Portland alitic (coninut de C3S > 60% i C2S < 15%), care prezint o ntrirerapid i o cldur mare de hidratare, dar are o comportare slab n medii agresive;- ciment Portland belitic (coninut de C3S < 37.5 % i C2S > 37.5 %), caracterizat decldura de hidratare redus i evoluia lent a rezistenelor mecanice, dar cu ocomportare bun n medii agresive;

    0 1 2 3 4 7 280

    10

    20

    30

    40

    50

    1

    2

    3

    4

    Vrsta betonului [zile]

    Cretereaadiabaticdetemperatur[C]

    Tip ciment Portland

    1. ciment belitic

    2. cimentbrownmilleritic

    3. ciment normal

    4. ciment alitic

    Fig. 6.1 Creterea temperaturii ntr-un beton cu un coninut deciment Portland de 225 kg/m3

    16

  • 7/31/2019 Cf Content

    21/168

    0 1 2 3 4 7 280.50

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    1

    876

    5

    432

    Vrsta betonului [zile]

    Cld

    uradehidratareraportatlacld

    ura

    generatn28dezile[%]

    Fineea demcinare

    1. 1600 cm2/g

    2. 1800 cm2/g

    3. 2000 cm2/g

    4. 2200 cm2/g

    5. 2400 cm2/g

    6. 2600 cm2/g

    7. 2800 cm2/g

    8. 3000 cm2/g

    Fig. 6.2 Rata de generare a cldurii de hidratare raportat la fineea demcinare a cimentului (past de ciment tratat la 24 C)

    - ciment Portland brownmilleritic (coninut de C4AF > 18 % i C3A < 7 %), cu ocomportare corespunztoare n medii agresive sulfatice;- ciment Portland feritic (coninut de C4AF < 18 % i C2F > 7 %), foarte eficient nmedii agresive sulfatice.

    (4) Influena dozajului de ciment asupra cldurii de hidratare se poate consideradirect proporional cu cantitatea de ciment. Influena asupra contraciei autogene ila uscare se consider prin clasa de beton considerat.

    6.2 Adaosurile minerale

    (5) Adaosurile minerale inerte de tip I (filere i pigmeni) nu influeneaz contracialiber a betonului.

    (6) Adaosurile minerale de tip II, de tipul cenuilor volante (puzzolanice) nuinflueneaz contracia la uscare, n schimb reduc cldura generat de hidratare.Adaosurile minerale de tip II hidraulic latente (praful de silice ultrafin) reduccontracia la uscare i mresc cldura generat de hidratare.

    (7) Pentru calculul temperaturii maxime n masa betonului datorit reaciei dehidratare a cimentului compozit, se utilizeaz o cantitate de ciment echivalent(cm=ciment+kadaos). Valorile coeficientului k (pentru nlocuirea raportului w/ccu w/cm) pentru un ciment Portland normal (tip CEM I) cu adaosuri de tip II sunt:

    - la adaosuri din cenui volante k=0.20 pentru ciment CEM I 32.5, respectiv 0.40 pentruciment CEM I 42.5 i clase superioare;

    17

  • 7/31/2019 Cf Content

    22/168

    - la adaosul de silice ultrafin. k=2.0 cu excepia claselor de expunere XC i XF labetoanele cu w/c>0.45, unde k=1.0.

    6.3 Coninutul de ap

    (8) Un coninut ridicat de ap duce la evaporarea mai rapid a acesteia i deformaiide contracie mari (Figura 6.3). Rata de evaporare i cantitatea de ap schimbat cuexteriorul depind de cantitatea i tipul de ciment, raportul volum/suprafa, forma inatura agregatelor, respectiv tipul de cofraj utilizat.

    1

    2

    3

    4

    0.0

    0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

    0.4

    0.8

    1.2

    1.6

    w/c

    cs[]

    Volumul n vrac alagregatului grosier

    1. 50 %

    2. 60 %

    3. 70 %

    4. 80 %

    Fig. 6.3 Influena raportului w/c i a coninutului de agregate asupra contraciei totale

    (9) Coninutul de ap este cel mai important factor controlabil pentru reducerea

    contraciei la uscare (Figura 6.4). Deformaiile specifice din contracia la uscare potfi minimizate meninnd coninutul de ap ct de redus posibil, asigurnd iatingerea rezistenelor betonului (Figurile 6.5 i 6.6). Cantitatea de ap dinamestecul de beton trebuie ns s asigure lucrabilitatea betonului proaspt.

    125 150 175 200 225 250 2750.0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1.0

    1.2

    1.4

    Coninutul de ap[kg/m

    3]

    cd[

    ]

    Fig. 6.4 Creterea contraciei la uscare cu coninutul de ap din amestec

    18

  • 7/31/2019 Cf Content

    23/168

    0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.850

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    w/c

    Rezistenacubiclacompresiune[MPa]

    Fig. 6.5 Domeniul raportului w/c pentru atingerea rezistenei lacompresiune

    4 8 16 32 6315

    20

    25

    30

    40

    50

    45

    35

    1

    2

    3

    Dmax - scar logaritmic [mm]

    Rezistena

    lacompresiune[MPa]

    w/c

    1. 0.40

    2. 0.55

    3. 0.70

    Fig. 6.6 Influena raportului w/c i a dimensiunii agregatelor asupra rezistenei lacompresiune a betonului ciment Portland de 225 kg/m3

    19

  • 7/31/2019 Cf Content

    24/168

    6.4 Agregatele

    (10) Agregatul grosier influeneaz contracia prin:- componena mineralogic, creia i se raporteaz coeficientul de dilatare termic a

    betonului (stabilit ca medie ponderat a valorilor coeficienilor de dilatare termic aconstituienilor n raport cu greutile lor volumice);- proprietile de difuziune termic, crora li se raporteaz conductivitatea termic a

    betonului i n consecin fluxul termic i gradientul de temperatur n masa de beton;- rezistena opus contraciei pastei de ciment.

    (11) Deoarece agregatele sunt mai stabile din punct de vedere chimic i aldimensiunilor dect pasta de ciment, pentru un potenial minim de contracieitrebuie ca agregatele s aib dimensiuni ct mai mari i s ocupe un volum ct maimare din volumul betonului (Figura 6.3).

    Tab. 6.1 Valori tipice pentru coeficienii de dilatare i difuziune termic ladiverse tipuri de agregate

    20

  • 7/31/2019 Cf Content

    25/168

    Tipul de rocCoeficientul de dilatare termic

    [C-1]Coeficientul de difuziune

    [m2/zi]

    ist 1.1810-5 0.134cuarit 1.0310-5 0.129cuar 1.1110-5 0.121gresie 0.9310-5 0.144

    marmur 0.8310-5 0.095siliciu 0.8310-5 0.121granit 0.6810-5 0.096

    dolomit 0.6810-5 0.111bazalt 0.6410-5 0.072

    21

  • 7/31/2019 Cf Content

    26/168

    calcar 0.5510-5 0.113

    (12) Forma geometric neregulat a agregatelor conduce la o evaporare accelerat aapei. Dac sorturile sunt mai mici dect cele necesare, se obine un exces deamestec ap-ciment. Agregatele rotunjite, dei necesit mai puin past de ciment,conduc mai repede la fisurarea betonului din cauza lipsei de aderen. De asemenea,trebuie evitate agregatele care au un coninut excesiv de argil n prile lor fine.Agregatele calcaroase, granitul, bazaltul i dolomitul produc betoane cu contraciireduse.

    6.5 Aditivii

    (13) Exist o mare varietate de aditivi chimici care se utilizeaz curent pentrumbuntirea anumitor proprieti ale betonului. Influena acestora asupracontraciei libere a betonului se raporteaz interaciunii lor cu cimentul, adaosurilei ali aditivi, precum i modului n care influeneaz dozajele componentelor dinamestecul de beton proaspt.

    (14) n general nu exist un consens cu privire la influena acestora asupracontraciei libere a betonului. Totui, se poate meniona c aditivii care coninclorur de calciu (de tipul acceleratorilor de priz) i aditivii reductori i puternicreductori de ap pot crete contracia liber a betonului cu pn la 20 %.

    (15) n funcie de mecanismul de aciune, aditivii care reduc contracia liber abetonului sunt de dou tipuri:

    - aditivi care produc expansiunea betonului, compensnd astfel parial contraciaacestuia; acetia produi care conin pulberi de fier i sulfo-aluminat de calciu;- aditivi care reduc tensiunile din meniscul concav al apei din porii betonului n timpultransferului de umiditate, astfel nct se reduce schimbul de umiditate cu mediul i n

    consecin contracia la uscare.(16) Avnd n vedere efectele secundare asupra betonului (de exemplu se pare c

    acetia au o influen negativ asupra rezistenei betonului), se recomand utilizareaaditivilor care reduc contracia betonului cu discernmnt i nsoit de ncercri

    preliminare pe beton.

    6.6 Raportul ntre volumul elementului i suprafaa expus

    (17) Raportul V/S are importan prin faptul c influeneaz distana pe care clduradin interiorul elementului este disipat.

    (18) Elementele de beton care prezint o suprafa mare de expunere sunt mai puinsensibile fenomenului de fisurare, deoarece transferul de temperatur se producemult mai uor, iar temperatura maxim se atinge mai trziu dect n cazulelementelor mai masive. Avnd n vedere c i contracia la uscare se datoreazmigrrii apei nspre exterior, pe msur ce raportul V/S crete, contracia la uscarescade. Figurile 6.7-6.9 prezint sub form grafic influena raportului V/S asupraevoluiei temperaturii n masa unui element de beton.

    22

  • 7/31/2019 Cf Content

    27/168

    0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.50

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    1

    2

    3

    4

    56

    V/S [m]

    VrstabetonuluilaTcmax[zile]

    Tc0

    1. 10 C

    2. 16 C

    3. 21 C

    4. 27 C

    5. 32 C

    6. 38 C

    Fig. 6.7 Influena temperaturii betonului la punerea n oper i a suprafeei expusercirii asupra duratei de atingere a temperaturii maxime n masa

    betonului realizat cu ciment Portland normal

    6.7 Umiditatea relativ a aerului

    (19) Prin controlul umiditii relative a aerului se poate controla efectiv mrimeacontraciei la uscare. Pe msur ce aceasta crete, schimbul de umiditate dintre

    beton i mediu scade sensibil.(20) Variaia schimbului de umiditate ntre beton i mediu este aproximativ liniar

    pentru umiditi relative ale aerului variind ntre 40 % i 80 %, ajungnd la zeropentru o umiditate de 100 %.

    23

  • 7/31/2019 Cf Content

    28/168

    0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.50

    35

    5

    10

    20

    25

    30

    2

    4

    5

    6

    3

    1

    V/S [m]

    Cretereadetemperaturnmasabetonu

    luiTc0

    [C]

    Tc0

    1. 10 C

    2. 16 C

    3. 21 C

    4. 27 C

    5. 32 C

    6. 38 C

    a. beton cu suprafa uscat

    0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.50

    35

    5

    10

    20

    25

    30

    3

    1

    2

    4

    5

    6

    V/S [m]

    Cretereade

    temperaturnmasabetonuluiTc0

    [C]

    Tc0

    1. 10 C

    2. 16 C

    3. 21 C

    4. 27 C

    5. 32 C

    6. 38 C

    b. beton cu suprafa umed

    Fig. 6.8 Creterea temperaturii elementelor de beton cu un coninut de ciment

    Portland normal de 225 kg/m3 pentru diferite temperaturi de punere noper

    24

  • 7/31/2019 Cf Content

    29/168

    0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.50

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    1

    3

    5

    2

    4

    V/S [m]

    Procentuldecldurdisipat/adsorbiturmarea

    gradientultermicntreTc0iTa[%]

    Vrsta betonuluila Tcmax

    1. 12 ore

    2. 1 zi

    3. 2 zile

    4. 3. zile

    5. 7 zile

    Fig. 6.9 Transferul termic ntre beton i mediu

    6.8 Tratarea betonului

    (21) Practica curent presupune umezirea betonului timp de 7 zile de la decofrarenainte de a fi expus uscrii. Dac durata de tratare a betonului crete, valoareafinal a deformaiei din contracie scade. Dac tratamentul se extinde de exemplu la28 de zile, valoarea contraciei la uscare se poate reduce cu pn la 85 %.

    0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.750

    10

    20

    30

    40

    50

    1

    2

    3

    4

    w/c

    Rezistenalacomp

    resiuneabetonului[MPa]

    Vrsta de tratare abetonului

    1. 1 zi

    2. 3 zile

    3. 7 zile

    4. 28 zile

    Fig. 6.10 Influena raportului w/c i a vrstei de tratare a betonului asupra

    rezistenei finale a betonului la un beton confecionat cu cimentPortland normal, tratat prin umezire la 21 C

    25

  • 7/31/2019 Cf Content

    30/168

    (22) O tratare adecvat permite de asemenea atingerea unor rezistene superioare alebetonului (Figura 6.10), acesta avnd un potenial mai mare s preia eforturile dentindere induse de contracia mpiedicat i, n consecin, s prezinte un risc mairedus de fisurare.

    (23) La elementele masive, pentru reducerea temperaturii betonului la momentulpunerii n oper i a efectelor acesteia n timpul rcirii, se recomand urmtoarelemsuri suplimentare:

    - rcirea ingredienilor i betonului nainte de punerea n oper (cu influen direct icontrolabil asupra temperaturii betonului la turnare);- rcirea betonului dup punerea n oper (cu efecte indirecte, de reducere a oculuitermic i a consecinelor asociate acestuia).

    (24) Estimarea temperaturii amestecului de beton proaspt se efectueaz considerndtemperaturile constituienilor msurate nainte de amestecare Ti, masele i cldurilelor specifice. n lipsa unor determinri experimentale, pentru cldura specific se

    pot considera orientativ valorile precizate n Tabelul 6.2 i o valoare medie a

    cldurii specifice pentru beton de 963 J/kgC. Relaia de calcul este:

    CJ/kg963

    mTcmT i

    ii

    i0ii

    c0

    = [6.1]

    Tab. 6.2 Valori tipice pentru cldura specific a ingredieniloramestecului de beton

    26

  • 7/31/2019 Cf Content

    31/168

    IngredientCldura specific

    [J/kg C]

    agregate 750ciment 880

    praf de silice 840

    27

  • 7/31/2019 Cf Content

    32/168

    ap 4,180

    28

  • 7/31/2019 Cf Content

    33/168

    (25) Proiectantul structural poate impune prin proiectul tehnic i specificaiabetonului o temperatur a betonului la momentului punerii n oper Tc0. n acestesituaii, calculul necesarului de rcire a ingredienilor betonului nainte de malaxarese determin considernd temperaturile individuale ale acestora i cldurile lorspecifice.

    6.9 Timpul

    (26) Scurtarea betonului prin contracie se datoreaz n principal evaporrii apei ischimbrilor chimice, dependente de timp. Contracia autogen i la uscare continu

    pe toat durata de serviciu a unei structuri, n primii 5 ani consumndu-se circa 80% din potenial.

    6.10 Proiectarea amestecului de beton

    (27) Proiectarea amestecului de beton este un proces prin care se determincantitile diverilor ingredieni ai betonului pentru a satisface exigenele betonului

    specifice unei lucrri. Obiectivele proiectrii sunt de a identifica cele maieconomice reete de beton cu materiale aflate la dispoziie i care asigur betonuluiun potenial minim de contracie, n condiiile asigurrii proprietilor necesare.

    (28) La proiectarea amestecului de beton trebuie avute n vedere urmtoareleelemente cheie:

    - raportarea caietelor de sarcini cu privire la lucrrile de betoane la sistemul constructiv,ansamblul de aciuni i mediul specifice unei lucrri;- corelarea reetelor i ncercrilor preliminare n laborator cu specificulamplasamentului i materialele disponibile;- lucrabilitatea i volumul porilor sunt proprietile principale ale betonului proasptcare pot fi adjustate la momentul punerii n oper;

    - numrul ncercrilor preliminare trebuie s fie suficient pentru a asigura capacitatea dea ajusta cu ncredere lucrabilitatea i coninutul de aer la momentul turnrii betonului;- este recomandabil efectuarea de ncercri de prob in situ pe arje integrale i cuutilizarea tehnologiei disponibile.

    (29) Etapele proiectrii amestecului de beton sunt:- elaborarea specificaiei betonului;- proiectarea reetelor;- analiza costurilor;- efectuarea ncercrilor de prob n laborator;- efectuarea ncercrilor de prob in situ.

    6.10.1 Elaborarea specificaiei

    (30) Pentru elaborarea specificaiei betonului, se poate utiliza una dintre cele douvariante:

    - metoda curent, n care prin caietul de sarcini sunt specificate cerinele minimale imaximale (clasa de rezisten i durabilitate a betonului, tipul i coninutul de ciment,raportul ap/ciment, granulometria, volumul porilor etc.) cu privire la materiale,

    proporiile amestecului i tehnologii n baza principiilor fundamentale i a practicilor ceprezint o performan satisfctoare, n baza cadrului tehnic strict reglementat;- metoda bazat pe performana echivalent a betonului, prin care n caietul suntidentificate i cuantificate cerinele de performan ale betonului cu privire la rezisten,

    durabilitate, variaii de volum etc., i se cere productorului s realizeze amestecuri debeton care s ating aceste performane.

    29

  • 7/31/2019 Cf Content

    34/168

    (31) Indiferent de metoda utilizat la elaborarea caietulul de sarcini, trebuie s fieasigurat conformitatea betonului cu reglementrile tehnice NE 012/1-2007 i NE012/2-2010 i cu standardele conexe acestora. De asemenea, trebuie s fie prevzutrealizarea ncercrilor de laborator i in situ cu materiale disponibile n perioadaexecuiei, precum i tipul ncercrilor care trebuie efectuate. n cazul elementelor

    masive, trebuie de asemenea prevzute msurile necesare reducerii efectelorexpansiunii termice a betonului, dup cum urmeaz:

    - stabilirea clar a tipului de ciment de utilizat i/sau a caracteristicilor sale cu privire larezisten i cldura de hidratare;- nainte de turnarea betonului: rcirea apei pentru amestecul de beton, nlocuirea

    parial a apei din amestec cu ghea, ferirea de soare a agregatelor n depozit i pedurata transportului, umezirea stocurilor de agregate i rcirea lor prin evaporarea apei,imersia agregatului grosier n ap, imersia agregatului grosier i vacuumarea,introducerea de azot lichefiat n amestecul de beton, turnarea betonului noaptea, precumi utilizarea echipamentelor de malaxare i transport de culori deschise;- dup turnarea betonului: o durat mai mare de tratare a betonului, rcirea elementelor

    cu sisteme de evi nglobate i rcirea controlat la suprafa cu cofraje metalice cuperei dublii, recomandate a se efectua pe o durat de minim 3 sptmni de la turnare.

    6.10.2 Proiectarea reetelor amestecului de beton (metodavolumului absolut)

    (32) Figura 6.11 prezint factorii cheie care trebuie avui n vedere la stabilireaamestecului unui beton cu un potenial minim de contracie. Paii care trebuie

    parcuri sunt prezentai n continuare, propunnd metoda volumului absolut nvederea stabilirii proporiilor preliminare pentru diferiii constitueni.

    0.45

    0.400.35

    0.25210

    175

    300 400 500 600 700 800 900

    0.7

    0.8

    0.9

    1.0

    1.1

    1.20.50

    0.30

    230

    190

    150

    Coninutul de ciment [kg/m3]

    w/c

    cs[]

    coninutul de ap[kg/m3]

    Fig. 6.11 Evoluia contraciei n funcie de coninutul de ap,coninutul de ciment i raportul w/c

    (33) Pasul 1: stabilirea rezistenei amestecului de beton- clasa de beton se stabilete pe baza criteriilor de rezisten i stabilitate, conform SREN 1991-1-1, SR EN 1997-1 i SR EN 1998-1/5 i a criteriilor de durabilitate conform

    SR EN 1991-1i NE 012/1-2007;

    30

  • 7/31/2019 Cf Content

    35/168

    - conform NE 012/1-2007 pentru sigurana atingerii clasei de beton prescris, la staiade betoane rezistena proiectat a amestecului de beton trebuie s asigure o medie arezistenei la compresiune superioar rezistenei caracteristice corespunztoare clasei de

    proiectare, criteriul de acceptare fiind:MPa12ff cubeck,cubecm, 6... [6.2]

    (34) Pasul 2: alegerea tipului de ciment- alegerea tipului de ciment este esenial pentru obinerea unui beton cu schimbri devolum reduse; selecia tipului de ciment i/sau a tipurilor de ciment i adaos se vaefectua conform prevederilor NE 012/1-2007;- conform 6.1, pentru pereii structurali i plcile suprastructurilor de poduri serecomand utilizarea cimenturilor produse pe baz de ciment Portland normal, beliticsau brownmilleritic (cimenturi CEM I) cu sau fr adaosuri i a cimenturilor Portlandcompozite (de exemplu cimenturi de tip CEM II);- pentru elementele masive se recomand utilizarea tipurilor de ciment fabricate cucimenturi Portland belitic sau normal cu adaosuri (de exemplu H II A-S, CEM I cu

    adaos, CEM II).(35) Pasul 3: stabilirea raportului w/c- raportul w/c utilizat trebuie s aib cea mai mic valoare posibil care satisfacecerinele de siguran structural i durabilitate ale betonului;- un raport minim w/c are urmtoarele valori orientative: 0.15 pentru a umple porii din

    pasta de ciment, 0.23 pentru a se asigura reacia de hidratare i 0.30 pentru a se asiguracontactul apei cu toate particulele de ciment;- valorile maxime sunt cele specificate n NE 012/1-2007;- n figurile din 6.2 se prezint influena raportului w/c (inclusiv corelat cu volumulde agregat grosier) asupra evoluiei contraciei i rezistenei la compresiune a betonului,

    de unde se pot asuma valori orientative ale raportului w/c n raport cu specificul fiecreilucrri.

    (36) Pasul 4: selecia agregatului grosier, stabilirea cantitii i granulometriei- selecia tipului de agregat trebuie s porneasc de la resursele locale;- aptitudinea general de utilizare este stabilit pentru agregate de mas volumicnormal i agregate grele conform SR EN 12620;- dimensiunea maxim a agregatului grosier se stabilete de proiectantul de rezisten ncorelare cu dimensiunile elementului i modul de armare;- granulometria agregatului se stabilete conform NE 012/1-2007;- n raport cu specificul fiecrui element, pentru obinerea unui beton cu potenialminim de contracie se recomand alegerea dimensiunii maxime posibile a agregatuluigrosier pentru un beton cu contracii reduse i ieftin;- granulometria, forma, porozitatea i textura suprafeei influeneaz semnificativ

    proporiile amestecului de beton deoarece au un rol determinant asupra lucrabilitiibetonului, i n consecin asupra necesarului de ap din beton;- o granulometrie optim a agregatului grosier asigur o distribuie echilibrat asorturilor, iar agregatul fin poate s umple spaiile dintre agregatele cu dimensiuni mari,maximiznd astfel coninutul de agregat (Figura 6.12);

    31

  • 7/31/2019 Cf Content

    36/168

    a. agregat grosier uniform b. agregat fin uniform c. agregat grosier + fin

    Vag Vag Vag

    V1ap V1ap V2ap

    V1ap V1apV2ap

    Fig. 6.12 Maximizarea coninutului de agregat printr-o granulometrie optim- modulul de finee al agregatului fin (FM) se determin conform ASTM Method 136;- volumul n vrac al agregatului grosier se poate estima conform Figurii 6.13;- modulul de finee al agregatului este mai redus la betoanele cu un coninut redus deciment i mai mare la betoanele cu un coninut bogat n ciment;- la betoanele cu o lucrabilitate mai sczut, volumul determinat conform Figurii 6.13

    poate fi crescut cu pn la 10 %.

    0 25 50 7540

    50

    60

    70

    80

    90

    1

    2

    43

    D max [mm]

    Volumu

    lrelativnvracalagregatuluigrosier[%]

    Modulul de finee alagregatului (FM)

    1. 2.4

    2. 2.6

    3. 2.8

    4. 3.0

    Fig. 6.13 Volumul n vrac necesar al agregatului grosier n funcie de calitateaagregatului pentru un beton cu lucrabilitate moderat

    (37) Pasul 5: determinarea coninutului de aer antrenat

    - betonul expus ciclurilor nghe-dezghe trebuie s nglobeze un coninut controlat deaer antrenat, pentru a avea o microporozitate favorabil impermeabilitii;

    32

  • 7/31/2019 Cf Content

    37/168

    - n Figura 6.14 este prezentat necesarul de aer antrenat n funcie de dimensiunea maxim aagregatului i clasele de expunere, la clasele XF3 i XF4 putnd fi mai mari cu 1-2 %;- aa cum se prezint n Figura 6.15, aerul antrenat are o influen negativ asuprarezistenei la compresiune, astfel nct limitele coninutului de aer antrenat trebuie s fiealese n funcie de dimensiunea maxim a agregatului conform NE 012/1-2007.

    0 7010 20 30 40 50 600

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    1

    2

    3

    4

    Dmax [mm]

    Coninutulintdeaer[%]

    Clasa de expunere

    1. XF0 (fr aer antrenat)

    2. XF1, XF2

    3. XF3

    4. XF4

    Fig. 6.14 Determinarea coninutului int de aer antrenat

    0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    1

    2

    w/c

    Rezistenalacompresiune[M

    Pa]

    Tip beton

    1. cu aer antrenat

    2. fr aer antrenat

    Fig. 6.15 Influena coninutul de aer antrenat asupra rezisteneibetonului funcie de raportul w/c

    (38) Pasul 6: asigurarea lucrabilitii betonului- betonul trebuie s aib lucrabilitatea, consistena i plasticitatea adecvate lucrrii;- n Figurile 6.16 i 6.17 sunt prezentate cantitile necesare de ap n raport cu

    dimensiunea maxim a agregatului pentru diferite mrimi ale tasrii;

    33

  • 7/31/2019 Cf Content

    38/168

    - clasa de tasare se stabilete prin proiect n corelare cu dimensiunile elementului imodul de armare, dar aceasta trebuie verificat la momentul proiectrii reetelor

    preliminare i eventual corectat cu acordul acestuia;- clasele de consisten se stabilesc confom NE 012/1-2007 i verificarea respectrii lorse face pe amestecuri de prob.

    0 10 20 30 40 50 60 70100

    150

    200

    250

    1

    2

    3

    Dmax [mm]

    C

    oninutdeap[kg/m3]

    Tasarea

    1. 25-50 mm

    2. 75-100 mm

    3. 150-175 mm

    Fig. 6.16 Necesarul aproximativ de ap pentru diverse tasri ale betonuluila betonul fr aer antrenat

    0 10 20 30 40 50 60 70100

    150

    200

    250

    1

    2

    3

    Dmax [mm]

    Coninutdeap[kg/m3]

    Tasarea

    1. 25-50 mm

    2. 75-100 mm

    3. 150-175 mm

    Fig. 6.17 Necesarul aproximativ de ap pentru diverse tasri ale betonuluila betonul cu aer antrenat

    (39) Pasul 7: determinarea coninutului de ap- cantitatea de ap din amestecul de beton depinde de: lucrabilitatea (tasarea) necesar

    punerii corespunztoare n oper a betonului, agregat (prin mrime, textur i form),coninutul de aer, cantitatea de ciment i temperatura betonului;- coninutul de ap poate fi redus prin nglobarea n amestec a aditivilor reductori de

    ap (vezi pasul 9);

    34

  • 7/31/2019 Cf Content

    39/168

    - la ajustarea arjelor, tasarea poate fi crescut cu circa 10 mm prin adugarea a 2 kg deap la un metru cub de beton;- la betonul fr aer antrenat, cantitatea de ap necesar se determin conform Figurii6.16;- la betonului cu aer antrenat, cantitatea de ap necesar pentru o anumit tasare se

    poate determina din Figura 6.17 (de regul, la un procent de aer antrenat se scad 3kg/m3 de ap).

    (40) Pasul 8: determinarea cantitii de ciment- cantitatea de ciment se determin mprind cantitatea de ap necesar cu raportul w/c;- coninutul minim de ciment se stabilete n funcie de clasele de expunere aleelementelor conform NE 012/1-2007;- dac valoarea aflat nu se ncadreaz n valoarea minim, se revine la pasul 3.

    (41) Pasul 9: determinarea tipului i cantitii de aditivi- tipul i cantitile de aditiv se calculeaz n funcie de specificul lucrrii respectnd

    prevederile specifice fiecrui produs;

    - n funcie de tipul de beton, tehnologia utilizat i condiiile de turnare, respectiv tipulde aditiv de utilizat se stabilesc conform NE 012/1-2007.

    (42) Pasul 10: determinarea cantitii de agregat fin- cantitatea de agregat fin se determin dup ce s-au determinat cantitile de agregatgrosier, ap i ciment, respectiv s-a estimat cantitatea de aer oclus (aerul din masa

    betonului fr utilizarea aditivilor antrenori de aer curba 1 din Figura 6.14);- prin metoda volumului absolut, aceste cantiti se convertesc n proporii de volumconsidernd greutile specifice ale materialelor, iar proporia rmas o constituie

    proporia corespunztoare agregatului fin;- coninutul maxim de pri fine (ciment + agregat fin < 0.125 mm) se stabilete

    conform NE 012/1-2007.(43) Pasul 11: corecia datorat umiditii/adsorbiei agregelor- coreciile sunt necesare pentru compensarea umiditii libere a agregatelor;- greutatea n stare uscat a agregatelor trebuie suplimentat pentru a compensaumiditatea adsorbit de pe suprafaa lor, precum i dintre particulele de agregat;- cantitatea de ap introdus n amestecul de beton (inclusiv apa din aditivi) trebuieredus fa de cea calculat cu cantitatea umiditii libere a agregatelor;- corecia adus apei n amestec trebuie s fie egal cu corecia adus agregatelor, masaglobal unitar rmnnd aceeai.

    (44) Pasul 12: epruvete i arje de prob

    - greutile estimate trebuie verificate pe epruvete de laborator i arje la scar natural;- tipurile de ncercri care trebuie efectuate se stabilesc conform normativului NE012/1-2007 i standardelor de ncercri corespondente.

    6.10.2.1 Aplicaia 1

    S se proiecteze reeta preliminar a amestecului de beton pentru zidul de

    sprijin din Figura A.1.1, avnd lungimea de L=30.0 m. Execuia va avea loc pe timp de

    var n zona adiacent municipiului Cluj-Napoca. Specificaia betonului elaborat de

    proiectantul de rezisten prevede o clas de beton C 35/45, ncadrarea n clasele de

    expunere XC 4+XD 3+XF 4+XA 1, Dmax=32 mm i clasa de tasare S2.

    Pasul 1:

    - aplicnd relaia [6.2] rezult rezistena mediecubic necesar pentru beton

    35

  • 7/31/2019 Cf Content

    40/168

    MPa51654f cube,cm

    H=3.0

    0

    B=0.60

    Fig. A.1.1

    Pasul 2:- elementul are o grosime mai mare de 0.50 m i n consecin intr n categoria

    elementelor masive; avnd n vedere clasa superioar de beton prescris, conform

    prevederilor NE 012/1-2007 anexele F i L, se alege un ciment Portland compozit CEM

    II/B-S 42.5 N;

    - conform SR EN 197-1 Tabelul 1, pe lng cimentul Portland, acest ciment are n

    compoziie zgur de furnal ntr-un procent de mas de 21-35 %.

    Pasul 3:

    - conform NE 012/1-2007 anexa F, valorile maxime ale raportului w/c sunt:

    36

  • 7/31/2019 Cf Content

    41/168

    Clasa de expunere

    XC 4 XD 3 XF 4 XA 1

    37

  • 7/31/2019 Cf Content

    42/168

    (w/c)max 0.50 0.45 0.50 0.55

    38

  • 7/31/2019 Cf Content

    43/168

    - conform Figurii 6.5, un raport w/c=0.40 poate asigura atingerea rezistenei medii de

    51 MPa (Figura A.1.2); acest raport se consider optim pentru o bun lucrabilitate i

    suficient de sczut pentru contracii controlabile (vezi Figura 6.3).

    0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.850

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    51

    0.40

    w/c

    Rezistenacubiclacompresiune[MPa]

    Fig. A.1.2Pasul 4:

    - din analiza surselor locale, s-a identificat un agregat grosier de natur granitic,

    avnd masa volumic egal cu 1,682 kg/m3 n vrac i 2,680 kg/m3 n stare ndesat,

    respectiv un potenial redus de contracie (vezi Tabelul 6.1);- conform NE 012/1-2007 anexa K, pentru zona de granulozitate cu Dmax=32 mm se

    alege curba granulometric (Figura A.1.3) nspre limita inferioar a domeniului

    favorabil, pentru a optimiza coninutul n agregate cu dimensiuni mari, reducnd

    potenialul de contracie;

    0 0.125 0.25 0.5 1 2 4 8 16 31.50

    10

    20

    3040

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    69

    42

    28

    18107

    2

    Dimensiune ochi ptrat sit [mm]

    Treceri[%]

    domeniu favorabil

    domeniu utilizabil

    Fig. A.1.3- pentru o clas superioar de beton se poate presupune necesitatea unui coninut

    relativ bogat n ciment;

    - n consecin, se adopt un modul de finee FM=2.6 i conform Figurii 6.13 rezultun volum relativ de agregat grosier de 71 % (Figura A.1.4);

    39

  • 7/31/2019 Cf Content

    44/168

    - cantitatea de agregat grosier rezultat este:

    kg1,194mkg1,682100

    71 3 =

    0 25 50 7540

    50

    60

    70

    80

    90

    1

    2

    43

    32

    71

    Dmax [mm]

    Volumulre

    lativnvracalagregatuluigrosier[%

    ]Modulul de finee al

    agregatului (FM)

    1. 2.4

    2. 2.6

    3. 2.8

    4. 3.0

    Fig. A.1.4

    Pasul 5:

    -elementul se afl n clasa de expunere XF 4 din punctul de vedere al atacului

    ciclurilor nghe-dezghe, deci este obligatorie utilizarea unui aditiv antrenor de aer;- conform NE 012/1-2007 5.4.3 i Tabelul 3.a, pentru Dmax=32 mm, volumul mediu al

    aerului antrenat este de cel puin 4.5 %, limita inferioar fiind de 4.0 %, iar cea

    superioar de 8.0 %;

    - limitele sunt uor superioare coninutului int prezentat n Figura 6.14, astfel nct

    se stabilete ca i int un volum de aer antrenat de 4.5 %.

    Pasul 6:

    - conform NE 12/1-2007, la clasa de tasare S2, tasarea are valori de 50-90 mm;

    - pentru tipul de lucrare prezentat i avnd n vedere c se dorete un beton cu minim

    de contracii, aceast clas de tasare se consider corect;

    Pasul 7:- din Figura 6.17, rezult un coninut de ap de 165 kg/m3 (Figura A.1.5).

    Pasul 8:

    - conform NE 012/1-2007 anexa F, Tabelele F.1.1 i F.1.2, dozajele minime sunt:

    40

  • 7/31/2019 Cf Content

    45/168

    Clasa de expunere

    XC 4 XD 3 XF 4 XA 1

    41

  • 7/31/2019 Cf Content

    46/168

    dozaj minim deciment [kg/m3]

    300 320 340 300

    42

  • 7/31/2019 Cf Content

    47/168

    - pentru un coninut de ap de 165 kg/m3 i un raport w/c=0.40, rezult un coninut de

    ciment mai mare dect cel minim:

    kg41240.0

    mkg516 3=

    0 10 20 30 40 50 60 70100

    150

    200

    250

    1

    2

    3

    32

    165

    Dmax [mm]

    Coninutdeap[kg/m3]

    Tasarea

    1. 25-50 mm

    2. 75-100 mm

    3. 150-175 mm

    Fig. A.1.5

    Pasul 9:

    - conform NE 012/1-2007, 5.2.6 Tabelul 2.a, deoarece elementul este ncadrat n

    clasa de expunere XF4 din punctul de vedere ale solicitrii la cicluri nghe-dezghe,

    este obligatorie introducerea n amestec a unui aditiv de tipul antrenor de aer;

    - conform aceluiai tabel, la un beton de clas C 35/45 este obligatorie utilizarea unui

    aditiv superplastifiant/intens reductor de ap;- n situaia n care turnarea betonului se va efectua la o temperatur ridicat a

    mediului, se va lua n considerare i un aditiv ntrzietor de priz.

    Pasul 10:

    - din Figura 6.14 se estimeaz un coninut de aer oclus de 5.6 % (Figura A.1.6);

    0 7010 20 30 40 50 600

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    1

    2

    3

    4

    32

    5.6

    Dmax [mm]

    Coninutulint

    deaer[%]

    Clasa de expunere

    1. XF0 (fr aer antrenat)

    2. XF1, XF2

    3. XF3

    4. XF4

    Fig. A.1.6

    43

  • 7/31/2019 Cf Content

    48/168

    - volumele ingredientilor calculai la 1 m3 de amestec sunt:

    ap3

    3

    3

    m50.16mkg1,000

    mkg516=

    ciment3

    3m2570.

    mkg1,600

    412 kg

    aer oclus3m0560.10

    100

    6.5= 3m

    agregat grosier3

    3m4460.

    mkg680,2

    kg194,1=

    total 0.915 m3

    - volumul necesar al agregatului fin:333 m0850.m915.0m0.1

    - cantitatea necesar de agregat fin:

    kg224mkg2,640m0850. 33

    - conform NE 012/1-2007 anexa F, Tabelul F.3.1, cantitatea maxim de pri fine (cu

    dimensiunea maxim sub 0.125 mm) este 500 kg, condiia fiind ndeplinit.

    Pasul 11:

    - ncercrile indic o umiditate a agregatului grosier de 2 % i de 6 % a agregatului

    fin; adsorbia msurat este de 0.5 % la agregatul grosier i de 0.7 % la agregatul fin;

    greutile adjustate ale agregatelor devin:

    agregat grosier kg218,102.1kg194,1 =agregat fin kg2371.06kg224

    - cantitatea corectat de ap este:

    kg135kg237100

    0.7-6kg-1,194

    100

    0.5-2kg-165

    6.10.2.2 Aplicaia 2

    Pentru amestecul de beton proiectat n cadrul Aplicaiei 1, s se estimeze

    temperatura betonului la momentul punerii n oper i s se recomande dac este cazul

    msurile de tratare preliminar a ingredienilor i betonului nainte de punerea n

    oper. Temperaturile ingredienilor n depozit i a apei de amestec la surs sunt

    prezentate n tabelul de mai jos.

    44

  • 7/31/2019 Cf Content

    49/168

    IngredientTi

    [C]

    agregat grosier umed 25

    agregat fin umed 24

    ciment 48

    45

  • 7/31/2019 Cf Content

    50/168

    ap 20

    46

  • 7/31/2019 Cf Content

    51/168

    - aplicnd relaia [6.1] i considernd valorile pentru cldura specific precizate n

    Tabelul 6.2, temperatura betonului rezult:

    C29CJ/kg963kg118kg412kg135kg2181,

    C20CJ/kg180,4kg118C48CJ/kg880kg412

    CJ/kg963kg118kg412kg135kg2181,

    C24CJ/kg750kg135C25CJ/kg750kg2181,T0c

    - la elementele masive, o reducere de 5 C a temperaturii betonului la momentul

    turnrii va rezulta ntr-o reducere semnificativ a temperaturii maxime n masa

    betonului; n consecin, este recomandabil tratarea individual a ingredienilor i

    obinerea unei temperaturi a betonului la turnare de 15 C; necesarul de rcire se

    obine nsumnd produsele individuale pentru fiecare ingredient dintre diferena de

    temperatur pn la 15 C, cldura specific i cantitate:

    47

  • 7/31/2019 Cf Content

    52/168

    IngredientTi

    [C]

    Ti - 15

    [C]

    Clduraspecific

    [J/kgC]

    Cantitate[kg]

    Necesarul de rcire pentru

    a atinge 15 C[kJ]

    agregat grosier umed 25 10 750 1,218 9,135.0

    agregat fin umed 24 9 750 135 911.3

    ciment 48 33 880 412 11,964.5

    ap 20 5 4,180 118 2,466.2

    TOTAL 24,477.0

    - pentru a obine o temperatur de 15 C a betonului la turnare este neces rcirea

    ingredienilor din amestecul de beton cu 24,477 kJ; cea mai practic i eficient

    metod de rcire este rcirea apei prin amestecare cu ghea; n mod curent apa din

    amestec se poate rci pn la 2 C, ceea ce asigur n aplicaia de fa o rcire a

    amestecului de beton proaspt egal cu

    ( kJ8,878.310C2C20CJ/kg180,4kg118 3 = -- pentru diferena rmas se propune rcirea agregatului grosier; aceasta se poate

    realiza prin introducerea acestuia ntr-un tanc metalic prin care este circulat ap

    rcit la 2 C timp de circa 45 de minute; dup scurgerea apei, agregatul se descarc

    pe un ecran vibrant pentru ndeprtarea excesului de ap i are o temperatur de

    aproximativ 3 C; cantitatea de cldur ndeprtat din sistem rezult

    ( ) kJ0.097,2010C3C25CJ/kg750kg218,1 3 = -- dup cum se observ, cele dou metode sunt suficiente pentru a asigura o

    temperatur a amestecului proaspt de beton de circa 15 C la punerea n oper, astfel

    nct nu se consider necesare alte msuri.

    7 MODELE DE CALCUL PENTRU DEFORMAIILE N TIMP ALE

    BETONULUI

    7.1 Calculul evoluiei temperaturii n masa betonului

    (1) Etapele reaciei de hidratare sunt prezentate n Figura 7.1. Reacia de hidratarencepe n momentul n care apa intr n contact cu cimentul. Particulele de ciment sedizolv parial, iar compuii rezultai ncep s reacioneze chimic cu rate diferite. Pedurata acestor reacii, se genereaz cldur i noi compui se produc. Acetia faccimentul s se ntreasc i s adere la agregate, devenind rezistent i dens.

    (2) E1. La nceputul reaciei de hidratare a cimentului, silicaii se dizolv foartencet i nu au un efect imediat. Cldura semnificativ iniial se datoreaz

    aluminailor i gipsului care se dizolv i devin activi la cteva minute de laamestecarea cu apa. n aceast perioad de nceput, cu o durat de circa 15 minute,

    betonul se malaxeaz pentru accelerarea procesului i uniformizarea amestecului.

    (3) E2. Reaciile aluminailor ncetinesc circa 2-4 ore, rezultnd o perioad delaten n care betonul este n stare plastic i nu genereaz cldur, asigurnd

    perioada de transport i punere n oper a betonului. n aceast perioad cimentulcontinu s se dizolve i apa din amestec devine saturat cu ioni de calciu ihidroxid.

    48

  • 7/31/2019 Cf Content

    53/168

    Timpul

    E 1

    Cldura

    E 2 E 3 E 4 E 5

    malaxare

    laten

    ntrirea

    rcirea

    densificarea

    sfritul prizei

    nceputulprizei

    Fig. 7.1 Etapele reaciei de hidratare

    (4) E3. n urmtoarele 2-4 ore, apa devine suprasaturat cu ioni de calciu i se

    formeaz noi compui, generndu-se cldur i betonul ntrindu-se.(5) E4. Datorit schimburilor de temperar i umiditate, betonul se contract. La

    circa ase ore de la nceputul prizei, reacia de hidratare ncetinete datorit creteriivolumice a produilor de hidratare, care interacioneaz cu apa i cimentul rmasen beton. Cantitatea de cldur generat se reduce semnificativ, temperatura n masa

    betonului ncepnd s scad de regul dup 1-2 zile.

    (6) E5. n stadiul final al hidratrii reaciile ncetinesc, genernd foarte puincldur i temperatura scznd brusc. Produii de hidratare continu s creasc nvolum i s umple porii din masa de beton, proces continuu care crete rezistena

    betonului i i reduce permeabilitatea.

    (8) Cea mai mare influen asupra schimbrilor de volum a structurilor de beton ibeton armat o au:

    - temperatura medie a aerului pe durata punerii n oper a betonului i a perioadeiimediat urmtoare Ta (circa o sptmn), care se stabilete n funcie de locaie n bazainformaiilor furnizate de SR EN 1991-1-5/NA i poate fi considerat a fi vara de 75 %din temperatura maxim exterioar;- temperatura minim a aerului Ta0min n perioada imediat urmtoare turnrii betonului,de circa o sptmn, care se stabilete n funcie de locaie considernd datele din SREN 1991-1-5/NA i care vara se consider a fi egal cu 50 % din temperatura maxim;- temperatura minim estimat pe ntreaga durat de serviciu a structurii T afmin, care se

    stabilete n funcie de amplasament conform SR EN 1991-1-5/NA.(9) Normativul NE 012/1-2007 reglementeaz limitele temperaturii betonului la

    punerea n oper Tc0. Acestea sunt de +5 C, respectiv +30 C.

    (10) Dac temperatura betonului la punerea n oper Tc0 nu se determin prinmsurtori directe, n perioadele calde aceasta se poate estima ca fiind cu 5 C maimic dect temperatura medie a aerului la momentul punerii n oper, n condiiilen care nu se iau msuri pentru rcirea betonului sau a agregatului grosier. Pe timpfriguros, temperatura minim este de +5 C. n lunile de primvar i toamn, se

    poate considera media temperaturilor betonului la punerea n oper vara i iarna.

    49

  • 7/31/2019 Cf Content

    54/168

    (11) Temperaturile minime din masa betonului se consider la circa o sptmn dela turnarea betonului conform SR EN 1991-1-6, iar temperatura final minim pentreaga durat de serviciu asumat n faza de proiectare pentru structur (nconformitate cu prevederile SR EN 1990) se asociaz temperaturii minime

    prevzut de SR EN 1991-1-5/NA n funcie de locaie.

    (12) Temperaturile minime se raporteaz sursei de cldur dat de fundaia i terenulde fundare avnd o temperatur constant Ts la 2.5-3.0 m de la cota terenului.Aceast surs se poate considera acoperitor ca avnd o temperatur Ts cu 25 C mairidicat dect temperatura minim a mediului exterior pe timp de iarn. nconformitate cu SR EN 1991-1-5, temperaturile se pot considera +5 C pe timp devar, respectiv -3 C pe timp de iarn.

    (13) Temperatura minim a elementului de beton pe o perioad de circa o sptmnde la turnare este dat de expresia:

    m2.44

    SV

    3

    TT2TT 0a0minsa0minc0min [7.1.a]

    (14) Temperatura final minim a elementului de beton se calculeaz cu relaia:

    m3

    TT2TT afminsafmincfmin

    2.44

    SVf [7.1.b]

    (15) Valorile deformaiilor libere de contracie a betonului calculate conform SR EN1992-1-1 sunt valori medii, cu un coeficient de variaie de circa 30 %. Adesea, ncondiiile betonrii pe timp clduros i aplicrii unui tratament necorespunztor,aceste valori nu acoper valorile deformaiei libere a betonului din contracia lauscare. Astfel, pe durata execuiei, pentru scopuri de expertizare este maiconvenabil a considera n locul valorii deformaiei libere din contraciei la uscare ungradient termic echivalent, calculat cu relaia:

    100

    125w

    S

    V0.050.75Tcd

    = [7.2]

    unde coninutul de ap w se limiteaz la cel puin 135 kg/m3, iar volumul i suprafaa seconsider n m3, respectiv m2.

    (16) Scderea de temperatur echivalent calculat cu relaia [7.2] se nsumeazalgebric cu termenii din dreapta ai expresiilor [7.1].

    (17) Calculul gradienilor maximi de temperatur n masa betonului se efectueaz npatru pai, presupunnd determinarea a trei componente de baz:

    - temperatura betonului la punerea n oper- temperaturile minime ale betonului n perioada execuiei i n serviciu;- creterea temperaturii n masa betonului datorit hidratrii cimentului.

    (18) Pasul 1: se caluleaz raportul V/S al elementului la momentul punerii n oper(indice 0) corectat cu grosimea cofrajului (echivalena este dat n Tabelul 7.1) i nserviciu (fr cofraj, cu sau fr fee neexpuse, indice f).

    Tab. 7.1 Echivalena grosimii din punct de vedere termic ntre beton i diferite cofraje

    50

  • 7/31/2019 Cf Content

    55/168

    Tip cofrajGrosime placaj

    [mm]

    Grosime echivalent [mm]

    beton simplu beton armat

    Metalic 10 8 8Lemn 10 112 120

    51

  • 7/31/2019 Cf Content

    56/168

    Placaj 10 112 120

    52

  • 7/31/2019 Cf Content

    57/168

    (19) Pasul 2: se calculeaz diferena dintre temperatura betonului la punerea n operi temperatura minim a betonului astfel:

    - n funcie de zon, orientare i perioada n care se execut elementul, temperaturamedie Ta i temperaturile minime Ta0min i Tafmin se stabilesc conform SR EN 1991-1-5 iSR EN 1991-1-5/NA (5.3 i Anexa A);

    - se stabilete vrsta betonului corespunztoare temperaturii maxime Tcmax conform Figurii6.7;- din Figura 6.9 se stabilete procentul schimbului de cldur Q0 ntre beton i mediula punerea n oper;- se calculeaz temperatura efectiv a betonului la punerea n oper corectndtemperatura betonului de la turnare cu relaia

    ( ) 0a0minac0c0ef QT-TTT += [7.3]- considernd temperaturile Ts conform prevederilor 7.1(12), cu relaiile [7.1] secalculeaz temperaturile minime ale betonului n execuie i serviciu.

    (20) Pasul 3: se determin temperatura maxim n beton atins ca urmare a hidratrii

    cimentului:- din Figura 6.8 se stabilete creterea temperaturii Tc0 n masa betonului produs cu undozaj de 225 kg/3 de ciment Portland normal;- se stabilete corecia c1 pentru tipul de ciment utilizat conform Figurii 6.1;- se calculeaz corecia c2 pentru cantitatea de ciment prevzut; la cimenturilecompozite corecia se efectueaz considernd cantitatea echivalent de ciment calculatcu coeficientul k precizat n 6.1;- se stabilete corecia c3 datorat fineei de mcinare a cimentului cu ajutorul Figurii 6.2;- se calculeaz temperatura maxim n masa betonului cu relaia

    c3c2c1c0c0efcmax TTT += [7.4]

    (21) Pasul 4: se determin scderile maxime ale temperaturii n masa betonuluiutiliznd relaiile [7.1] i [7.4]:

    - la circa o sptmn de la turnarea betonului

    c0mincmaxc0max T-TT = [7.5.a]- n serviciu

    cfmincmaxcfmax T-TT = [7.5.b]

    7.1.2 Aplicaia 3

    S se determine gradientul maxim de temperatur ntre beton i mediu pentru

    zidul de sprijin prezentat la Aplicaia 1 (Figura A.1.1), considernd amestectul de

    beton proiectat (fineea de mcinare a cimentului CEM II/B-S 42.5 N este de 2,600cm2/g) fr msurile de rcire a betonului prezentate n Aplicaia 2. Execuia va avea

    loc pe timp de var n zona adiacent municipiului Cluj-Napoca.

    Pasul 1:

    - raportul V/S corectat cu grosimea cofrajului la momentul turnrii (vezi Tabelul 7.1)

    ( )( )

    m0.60

    m0.60

    mm10mm120m0.025m0.025m0.60

    m30.00m3.002

    m30.00m3.00m0.60SV

    0

    =

    =++

    =

    - n serviciu suprafaa expus se reduce practic la jumtate datorit umpluturii n

    contact cu o fa, iar raportul V/S este

    ( ) m0.60m30.00m3.00

    m30.00m3.00m0.60SVf

    =

    =

    53

  • 7/31/2019 Cf Content

    58/168

    Pasul 2:

    - din SR EN 1991-1-5/NA, Anexa A Figura NA.1(RO), pentru locaia Cluj-Napoca

    rezult temperatura maxim pe timp de var Tmax=+38 C;

    - conform Tabelului NA.5.2(RO) din SR EN 1991-1-5/NA, pentru o orientare N-E a

    elementului temperatura exterioar maxim pe timp de var se consider egal Text=

    Tmax+3 C=38 C+3 C=41 C;- temperatura medie a aerului rezult Ta=0.7541 C31 C, iar temperatura minim

    Ta0min=0.541 C20 C;

    - n Aplicaia 2 a rezultat o temperatur a betonului Tc0=29 C; dac proiectantul de

    rezisten nu ar avea la dispoziie o astfel de informaie, ar putea considera n calcule

    temperatura betonului n momentul turnrii egal cu Tc0=31 C-5 C=26 C;

    - n continuare se va considera Tc0=29 C, iar din Figura 6.7 rezult c betonul are

    vrsta de 0.7 zile (circa 18 ore) cnd atinge temperatura maxim (Figura A.3.1);

    - din Figura 6.9 rezult c betonul adsoarbe Q0=53 % din gradientul de cldur cu

    exteriorul (Figura A.3.2);

    - aplicnd relaia [7.3] rezult

    ( C35C34.810053CC-2031C29Tc0ef =+=

    - din SR EN 1991-1-5/NA, Anexa A, pentru locaia Cluj-Napoca din Figura NA.2(RO)

    rezult temperatura minim Tafmin=-31 C;

    - conform 7.1 (12), avem Ts=5 C pe timp de var i Ts=-3 C pe timp de iarn;

    - din relaia [7.1.a] rezult

    ( )C15

    m2.44

    m0.60

    3

    C20C52C20T min0c

    =

    +=

    - din relaia [7.1.b] rezult

    ( )C22C21.7

    m2.44

    m0.60

    3

    C31C32C-31Tcfmin

    =+

    +=

    0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.50

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    1

    2

    3

    4

    56

    0.6

    0.7

    V/S [m]

    VrstabetonuluilaTcmax[zile]

    Tc0

    1. 10 C

    2. 16 C

    3. 21 C

    4. 27 C

    5. 32 C

    6. 38 C

    Fig. A.3.1

    54

  • 7/31/2019 Cf Content

    59/168

    0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.50

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    1

    3

    5

    2

    4

    53

    0.6

    V/S [m]

    Procentuldecldurdisipat/adsorbiturmarea

    gradientultermicntreTc0iTa

    [%]

    Vrsta betonuluila Tcmax

    1. 12 ore

    2. 1 zi

    3. 2 zile

    4. 3. zile

    5. 7 zile

    Fig. A.3.2

    Pasul 3:

    - din Figura 6.8.a, rezult o cretere de temperatur Tc0=22 C (Figura A.3.3);

    0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.50

    35

    5

    10

    20

    25

    30

    2

    4

    5

    6

    3

    1

    0.60

    22

    V/S [m]

    CretereadetemperaturnmasabetonuluiTc0

    [C]

    Tc0

    1. 10 C

    2. 16 C

    3. 21 C

    4. 27 C

    5. 32 C

    6. 38 C

    Fig. A.3.3

    55

  • 7/31/2019 Cf Content

    60/168

    0 1 2 3 4 7 280

    10

    20

    30

    40

    50

    1

    2

    3

    4

    0.7

    17

    13

    Vrsta betonului [zile]

    Cretereaadiabaticdetemperatur[C]

    Tip ciment Portland

    1. ciment belitic

    2. cimentbrownmilleritic

    3. ciment normal

    4. ciment alitic

    Fig. A.3.4

    0 1 2 3 4 7 280.50

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    1

    876

    5432

    50

    63

    0.8

    Vrsta betonului [zile]

    Clduradehidratareraportatlacldura

    generatn28dezile[%]

    Fineea demcinare

    1. 1600 cm2/g

    2. 1800 cm2/g

    3. 2000 cm2/g

    4. 2200 cm2/g

    5. 2400 cm2/g

    6. 2600 cm2/g

    7. 2800 cm2

    /g

    8. 3000 cm2/g

    Fig. A.3.5

    56

  • 7/31/2019 Cf Content

    61/168

    - din Figura 6.1, pentru cimentul Portland brownmileritic i o vrst a betonului de 0.7

    zile, rezult corecia pentru tipul de ciment utilizat (Figura A.3.4)

    760.C17

    C13c1

    - corecia c2 pentru cantitatea de ciment este

    31.8kg225

    kg412c2

    - din Figura 6.2 rezult corecia din fineea de cimentului (Figura A.3.5)

    1.2650

    63c3

    - se calculeaz temperatura maxim n masa betonului cu relaia [7.4]

    C74C5.731.261.83760.C22C35Tcmax

    Pasul 4:

    - conform relaiilor [7.5], gradienii maximi de temperatur n masa betonului sunt

    C59C51C74Tc0max

    C96C22C74Tcfmax

    7.1.3 Aplicaia 4

    S se determine gradientul maxim de temperatur ntre beton i mediu pentru

    zidul de sprijin prezentat la Aplicaia 1 (Figura A.1.1), considernd amestectul de

    beton proiectat (fineea de mcinare a cimentului CEM II/B-S 42.5 N este de 2,600

    cm2/g) i msurile de rcire a betonului prezentate n Aplicaia 2 (Tc0=15 C). Execuia

    va avea loc pe timp de var n zona adiacent municipiului Cluj-Napoca.

    Pasul 1:

    - raportul V/S corectat cu grosimea cofrajului la momentul turnrii (vezi Tabelul 7.2)

    ( )( )

    m0.60

    m0.60

    mm10mm120m0.025m0.025m0.60

    m30.00m3.002

    m30.00m3.00m0.60SV

    0

    =

    =++

    =

    - n serviciu suprafaa expus se reduce practic la jumtate datorit umpluturii n

    contact cu o fa, iar raportul V/S este

    ( ) m0.60m30.00m3.00

    m30.00m3.00m0.60SV

    f=

    =

    Pasul 2:

    - din SR EN 1991-1-5/NA, Anexa A Figura NA.1(RO), pentru locaia Cluj-Napoca

    rezult temperatura maxim pe timp de var Tmax=+38 C;

    - conform Tabelului NA.5.2(RO) din SR EN 1991-1-5/NA, pentru o orientare N-E a

    elementului temperatura exterioar maxim pe timp de var se consider egal cu

    Text= Tmax+3 C=38 C+3 C=41 C;

    - temperatura medie a aerului rezult Ta=0.7541 C31 C, iar temperatura minim

    Ta0min=0.541 C20 C;

    - pentru Tc0=15 C, din Figura 6.7 rezult c betonul are vrsta de 1.8 zile cnd atinge

    temperatura maxim (Figura A.4.1);

    - din Figura 6.9 rezult c betonul adsoarbe Q0=73 % din gradientul de cldur cu

    exteriorul (Figura A.4.2);

    - aplicnd relaia [7.3] rezult( ) C2310073C20C-31C15T ef0c

    =+=

    57

  • 7/31/2019 Cf Content

    62/168

    0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.50

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    1

    2

    3

    4

    56

    0.6

    1.8

    V/S [m]

    VrstabetonuluilaTcmax[zile]

    Tc0

    1. 10 C

    2. 16 C

    3. 21 C

    4. 27 C

    5. 32 C

    6. 38 C

    Fig. A.4.1

    0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.50

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    1

    3

    5

    2

    4

    73

    0.6

    V/S [m]

    Procentuldecldurdisipat/adsorbiturmarea

    g

    radientultermicntreTc0iTa

    [%]

    Vrsta betonuluila Tcmax

    1. 12 ore

    2. 1 zi

    3. 2 zile

    4. 3. zile

    5. 7 zile

    Fig. A.4.2

    - din SR EN 1991-1-5/NA, Anexa A, pentru locaia Cluj-Napoca din Figura NA.2(RO)

    rezult temperatura minim Tafmin=-31 C;- conform 7.1 (12), avem Ts=5 C pe timp de var i Ts=-3 C pe timp de iarn;

    58

  • 7/31/2019 Cf Content

    63/168

  • 7/31/2019 Cf Content

    64/168

    0 1 2 3 4 7 280

    10

    20

    30

    40

    50

    1

    2

    3

    4

    1.8

    27

    21

    Vrsta betonului [zile]

    C

    retereaadiabaticdetemperatur

    [C]

    Tip ciment Portland

    1. ciment beltic

    2. cimentbrownmilleritic

    3. ciment normal

    4. ciment alitic

    Fig. A.4.4

    0 1 2 3 4 7 280.50

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90