BETON AUTOCOMPACTANT (BAC)PENTRU INDUSTRIA DE PREFABRICATE N
CONSTRUCII
1. IntroducereBetonul autocompactant (BAC), una dintre cele mai
revolutionare descoperiri n domeniul betonului din ultimii 50 de
ani, a fost produs pentru prima dat n Japonia, n 1988, beneficiind
de rezultatele nregistrate n domeniul betonului de nalt rezisten
(BIR). Dac betonul autocompactant nt rit prezint proprieti similare
cu cele ale BIR, calita tea superioa r a elementelor de construcii
realizate din BAC se datoreaz proprietilor deosebite ale betonului
n stare proaspt: lucrabilita te, capacitate de umplere i trecere,
rezisten la segregare.
Betonul autocompactant (BAC) are proprietatea s curg sub
greutatea proprie, s umple complet cofrajul, inclusiv n cazul
elementelor puternic armate i s rmn omogen, fr a necesita niciun
fel de operaii de compactare. Precizri legate de betoanele
autocompactante, performanele, producia i conformitatea lor, sunt
date de Ghidul European pentru beton autocompactant (BIBM,
CEMBUREAU, ERMCO, EFCA, EFNARC, 2005).Proprietile ca re confer
betonului calitatea de autocompactant sunt:- capacitatea de
rspndire: aptitudinea de a umple complet suprafeele, colurile i
volumele cofrajului n care este turnat;- capacitatea de trecere:
aptitudinea de a trece printre armturi chia r i in zonele de armare
congestionat fr a se produce separarea constituenilor sau bloca rea
acestora;- rezistena la segregare: aptitudinea de a reine
componentele grosiere ale amestecului in suspensie, pentru a se
menine caracterul omogen al materialului.Aceste proprieti trebuie
satisfcute impreun cu alte cerine specifice betonului intrit. In
general proprietile betonului autocompactant in stare intrit sunt
similare sau superioare, in raport cu cele ale unui beton
convenional echivalent. Se poate spune c gradul de compactare al
betonului i in consecin i durabilitatea sa sunt asigurate in mai
mare msur dac se utilizeaz un beton autocompactant, pentru c se
reduce riscul potential al erorilor umane ce apar in cazul unei
vibrri incorecte i neuniforme (Okamura i Ouchi, 2003). In cadrul
INCERC Sucursala Cluj-Napoca in colaborare cu Universitatea Tehnic
din Cluj- Napoca s-a desfurat, ca proiect al programului naional
AMTRANS, un program de cercetare, in intampina rea cerinelor de pia
i a productorilor romani de elemente prefabricate din beton armat i
precomprima t, al cror exponent in cadrul proiectului AMTRANS este
SC ASA CONS SRL Turda.Programul de cerceta re a avut ca principale
obiective: proiecta rea compoziiilor BAC, determinarea caracteris
ticilor in sta re proaspt i intrit, stabilirea tehnologiei optime
de preparare i transport in fabric, determinarea caracteristicilor
reologice i studiul comportrii la diferite tipuri de solicitri a
elementelor de suprafa realizate la scar natural din beton
autocompactant (Terec et al., 2007).2. Materiale utilizate.
Proiectarea compoziiilorConstituenii selectai pentru amestecurile
de beton autocompactant (BAC) sunt material autohtone: ciment
Portland CEM I 52, 5 R, filer de calcar de provenien Aled (adaosul
mineral selectat pe post de aportor de parte f in), agregat de rau
de provenien balastiera Luna, jud. Cluj: nisip (0-4 mm), agregat
grosier (4-8 mm, 8-16 mm) i aditiv superplastifiant puternic
reductor de ap, tip policarboxilic, ViscoCrete 20 HE. Curbele
granulometrice pentru agregatele utilizate sunt prezentate in Fig.
1 (Terec et al., 2005). La proiecta rea compoziiei BAC s-au inut
cont de urmtoarele recomand ri din ghidul European (BIBM,
CEMBUREAU, ERMCO, EFCA, EFNARC, 2005), privind proporiile
materialelor componente:- coninutul in mas de parte f in: 380600kg/
m3;- coninutul in volum de past (parte fin i ap): 300 380 l / m3;-
coninutul de ap: 150 - 210 l / m3;- coninutul in volum de agregat
grosier, in mas: 750 1000 kg / mc, respectiv in volum: 270 360 l /
m3;- coninutul de nis ip: 48 55% din masa total a agregatului;-
raportul ap / parte fin in volum: 0, 85 1, 10.Dozajul de aditiv
superplastif iant s-a s tabilit din condiia ca proprietile in s
tare proaspt ale BAC s poat fi meninute timp de minim 20 minute.3.
Metode de ncercare a betonului autocompactant n stare
proasptProprietile betonului autocompactant proaspt trebuie testate
concomitent prin mai multe metode experimentale, pentru diferii
parametri ai lucrabilitii. Lucrabilitatea i stabilitatea betonului
autocompactant definite prin caracteristicile din tabelul 1, au
fost determinate prin metodele de testare aferente proprietii
urmrite (Szilagyi et al., 2005).3. 1. Rspndirea din tasare i
T500Incercarea de determinare a rspandirii din tasare este utilizat
pentru evaluarea capacitii de curgere liber a betonului
autocompactant, in absena oric ror obstrucii. Diametrul masei de
beton tasat este o msur a capacitii de umplere a betonului
autocompactant. Incercarea pentru determina rea rspandirii din
tasare este cea mai f recvent utilizat, intrucat permite o evaluare
corect a capacitii de umplere i poate oferi indicaii referitoare la
tendina de segregare. Timpul T500 reprezint o a doua indicaie
privind curgerea. Un timp mai mic indic o capacitate mai mare de
curgere. Se consider ca acceptabil un timp de 3-7 secunde pentru
beton la structuri de construcii civile i industriale, respectiv un
timp de 2-5 secunde pentru beton la structuri de cldiri de locuit.
In cazul unei segregri severe, majoritatea agregatului grosier
rmane in centrul masei de beton, in timp ce mortarul i pasta de
ciment se afl pe circumferina masei de beton. In cazul unei tendine
minore de segregare, pot s apar mortar i pasta de ciment fr agregat
grosier pe circumferina masei de beton.Echipamentul aferent acestei
determinrii timpul T500 se prezint in Fig. 2.3. 2. Testul cu plnia
VTestul este utilizat pentru determina rea capacitii de umplere
(curgerea) a betonului realizat cu agregate cu diametrul granulei
de maxim 20 mm. Timpul mare de curgere poate fi asociat cu o
deformabilitate sczut, datora t vascozitii mari a pastei i frecrii
dintre particule. Dimensiunile palniei V sunt prezentate mai jos.3.
3. Testul cu inelul J respectiv cutia L Incercarea cu inel J es te
utilizat pentru determinarea capacitii de trecere a betonului
autocompactant. Aceast incerca re poa te fi utiliza t in combinaie
cu incerca rea de tasare, cu incerca rea Orimet sau cu incercarea
cu palnia V. Aceste incercri servesc la evaluarea capacitii de
curgere i a capacitii de trecere a betonului. Barele inelului J
(Fig. 4) pot fi, in principiu, dispuse in orice mod, pentru a
modela obstruciona rea mai mult sau mai puin sever a trecerii BAC
de ctre barele de armtur.
Incercarea cu cutia L (Fig. 5) este frecvent utilizat in
laborator, pentru a evalua capacita tea de curgere i cea de
trecere, ca i pentru detectarea vizual a tendinei de segregare,
blocarea agregatului gros ier de ctre ba rele de arm tur putand f i
detectate cu uurin vizual.3. 4. Metoda sitei GTMAceast incerca re
este utilizat pentru a evalua rezistena la segregare a betonului
autocompactant. Se consider c valori ale procentului de trecere
(prin sita cu ochiuri de 5 mm) a betonului cuprinse intre 5 i 15%
indic o rezisten la segregare satisfctoare. Valori ale procentului
de trecere prin sit sub 5% indic o rezisten excesiv, care poate
afecta aspectul suprafeei betonului autocompactant. Valori ale
procentului de trecere prin sit peste 15% i in special peste 30%
indic o tendin sever de segregare.Clasificarea in clase de
consisten a betonului autocompactant se face in funcie de
proprietatea specific testat (Scordaliu et al., nepublicat),
nominalizandu-se 3 clase de rspandire din tasare, 2 clase de
vascozitate, 2 clase privind capacitatea de trecere, 2 clase
privind rezistena la segregare, (tabelele 2 5):
4. Program experimental privind comportarea elementelor
prefabricate realizate din beton autocompactant4. 1 Elemente expe
rimentale Programul experimental a fost realizat in scopul
cunoaterii comportrii elementelor prefabricate din beton
autocompactant, la sarcini verticale uniform distribuite. In acest
scop, la staia de betoane din cadrul bazei de producie a societii
ASA CONS ROMANIA Turda au fost realizate la scar natural predale
prefabricate precomprimate din beton autocompactant, care au fost
proiectate pentru structura supermarketului SELGROS CASH &
CARRY Romania. Valoarea medie a tasrii betonului autocompactant a
fost 760 mm, determinat in fabric. Valoarea medie a rez istenei la
compresiune a betonului autocompactant, determinat la 28 de zile pe
cuburi cu latura de 150 mm, a fost 65. 93 N/mm2. Dimensiunile i
detaliile de armare pentru predale (PP-BAC-1 i PP-BAC-2) sunt
indicate in Fig. 6. Principalele caracteris tici ale arm turilor
utilizate la realizarea elementelor prefabricate sunt prezentate in
tabelul 6. Standul de incerca re i schema de echipa re a predalelor
precomprimate sunt prezentate in Fig. 7.Predalele prefabricate au
fos t incrcate cu un sistem de sarcini concentrate echivalente cu
sarcina uniform dis tribuit i au fos t incercate in regim ciclic, i
anume: dou cicluri sub fora de fisurare i un ciclu sub fora de
calcul. Principalii parametri studiai in cadrul programului
experimental au fost evoluia fisurilor (dis tribuie i deschideri),
evoluia sgeii maxime in funcie de incrca re, respectiv inc rcarea
ultim a tins. 4. 2 Rezultate experimentale Au fost efectuate dou
cicluri pan la incrca rea de fisurare, determinat prin calcul, i un
ciclu de incrca re pan la incrcarea de calcul. Comportarea celor
dou predale precomprimate a fost foarte asemntoare, aa cum rezult
din releevele de fisuri (Fig. 8 i Fig. 9) i din variaia sgeii
maxime in funcie de incrca re (Fig. 10). Primele f isuri au aprut
sub inc rcarea p=3, 87 kN/m2 pentru elementul PP-BAC-1, respectiv
sub incrca rea p=4, 31 kN/m2 pentru elementul PPBAC- 2, ambele
valori f iind mai mari decat incrca rea de fisurare calculat, i
anume 3, 056 kN/m2 . La sarcina de exploatare calculat p=5, 37
kN/m2, deschiderea maxim a fisurilor a fost 0, 05 mm la predala
PP-BAC-1, respectiv 0, 02 mm la predala PP-BAC-2. La aceeai
incrcare, sgeata maxim a fost 50, 8 mm la predala PP-BAC-1,
respectiv 75, 2 mm la predala PP-BAC-2. La sarcina de calcul p=8,
066 kN/m2, deschiderea maxim a fisurilor a fost 0, 12 mm la predala
PP-BAC-1, respectiv 0, 10 mm la predala PP-BAC-2. La aceeai
incrcare, sgeata maxim a fost 112, 5 mm la predala PP-BAC-1,
respectiv 110 mm la predala PP-BAC-2. La sarcina de rupere calcula
t p=11, 5 kN/m2, deschiderea maxim a f isurilor a fost 0, 50 mm la
predala PP-BAC-1, respectiv 0, 30 mm la predala PP-BAC-2. La aceeai
incrcare, sgeata maxim a fost 207, 1 mm la predala PP-BAC-1,
respectiv 201, 2 mm la predala PP-BAC-2. Principale rezultate
obinute sunt s intetizate in tabelul 7. Predalele precomprimate au
cedat la incovoiere, aa cum era de ateptat, intrucat aceste
elemente au fost incercate, fr suprabetonarea ce se realizeaz in
situ. Sgeata maxim a reprezentat o valoare de aproximativ L/20 (L=
deschiderea predalei). Aceste rezultate demonstreaz c predalele din
beton autocompactant au o comportare simi-lar sau mai bun decat cea
a elementelor de referin din beton vibrat. Un aspect din timpul
incercrii predalelor din beton autocompactant es te prezentat in
Fig. 11.
5. ConcluziiLucrabilita tea amestecurilor de beton
autocompactant rea lizat pentru diferite clase de beton a fost bun,
a tat in laborator, ca t i la staiile de beton de la ASA CONS
ROMANIA SRL Turda. S-a cons tatat meninerea tasrii la o valoare in
jur de 750 mm, timp de aproximativ 20 de minute.Totui, durata
relativ redus de meninere a caracteristicilor betonului
autocompactant in stare proaspt sugereaz necesitatea utilizarii de
aditivi superplastifiani modificatori de vascozitate, care s
asigure stabilitatea acestor proprieti timp de peste 30 minute.
Predalele precomprimate din beton autocompactant au f isurat la
fore mai mari decat fora de fisurare calculat. Cedarea la
incovoiere a predalelor a fos t de atepta t, intrucat aceste
elemente au fost incercate fr suprabetonarea monolit. Rezulta tele
experimenta le sugereaz potenialul pentru aplica rea betonului
autocompa ctant in indus tria de elemente prefabrica te in cons
trucii, cu condiia utilizrii unei dot ri corespunz toa re a s
taiilor de beton, cu monitoriza rea permanent a coninutului de
umiditate a ag regatelor utilizate la prepara reabetonului
autocompa ctant.
BIBLIOGRAFIE
1. BIBM, CEMBUREAU, ERMCO, EFCA, EFNARC (2005), The European
Guidelines for Self Compacting Concrete. Specification, Production
and Use.2. Okamura H., Ouchi M. (2003), Self-Compacting Concrete,
Journal of Advanced Concrete Technology 2 (1).Szilagyi H., Terec
L., One T., Doma J. (2005), Metode specific de ncercri ale
betonului autocompactant n stare proaspt, SELC, ediia a XVII-a,
Neptun.3. Terec L., Szilagyi H., Doma J., Mircea A. (2005), Beton
autocompactant pentru industria de prefabricate in construcii,
Simpozionul Internaional Materiale, Elemente i Structuri Compozite
pentru Construcii.4. Terec L., Szilagyi H., Doma J., Mircea A.
(2007), Beton autocompactant de nalt rezisten. Materiale,
performane i tehnologie, Simpozionul Internaional: Betoane de inalt
i foarte inalt rezisten (materiale, tehnologii, proprieti,
structuri), Bucureti.