1

CUPRINS

1. Considera ii generale asupra îmbr c min ilor rutiere rigide 3 1.1. Evolu ia îmbr c min ilor rutiere rigide 4 1.2. Avantajele i dezavantajele îmbr c min ilor rutiere rigide 6 1.3. Tendin e în proiectarea i realizarea îmbr c min ilor rutiere

rigide 8 2. Materiale utilizate la execu ia îmbr c min ilor rutiere

din beton de ciment 8 2.1. Agregate naturale 9 2.2. Cimentul 9 2.3. Aditivi 16 2.4. Apa 19

3. Betoane rutiere 19 3.1. Clasificare 19 3.2. Caracteristicile betonului proasp t 20 3.3. Caracteristicile betonului înt rit 25 3.4. Influen a factorilor de compozi ie i execu ie asupra calit ii

betoanelor de cimentrutiere 30 3.5. Calculul compozi iei betonului de ciment 33

4. Tehnologia de execu ie a îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment 48

4.1. Preg tirea stratului suport 48 4.2. Prepararea betonului 50 4.3. Transportul betonului 55 4.4. A ternerea i compactarea betonului 57 4.5. Finisarea, tratarea i protejarea ulterioar a suprafe ei

îmbr c min ilor din beton de ciment 67 4.6. Executarea rosturilor 75 4.7. Condi ii de calitate, controlul calit ii i recep ia lucr rilor 81

www.armix.ro

2

5. Tipuri speciale de îmbr c min i rutiere rigide 86 5.1. Îmbr c min i din beton armat 87 5.2. Îmbr c min i prefabricate din beton de ciment 94

www.armix.ro

3

1. Considera ii generale asupra îmbr c min ilor rutiere rigide

Criteriul principal care st la baza clasific rii structurilor rutiere este modul de comportare al acestora sub ac iunea înc rc rilor. Structurile rutiere a c ror îmbr c minte este format din beton de ciment sau macadam cimentat se încadreaz în categoria structurilor rutiere rigide. De remarcat este faptul c , în cazul structurilor rutiere rigide, îmbr c mintea constituie elementul principal i, în consecin , comportarea structurii rutiere în exploatare se confund cu comportarea îmbr c mintei. În general, îmbr c min ile rutiere rigide se realizeaz , pe toat l imea p r ii carosabile, sub forma unor dale din beton de ciment, cu o grosime de 18…25 cm, având rosturi longitudinale între benzile de circula ie, precum i rosturi transversale de contrac ie i dilata ie (fig. 1).

Dala din beton de ciment poate fi realizat dintr-un singur strat sau din dou straturi, cel superior fiind denumit strat de uzur , iar cel inferior, strat de rezisten . Având

Fig. 1. Schema în plan a unei îmbr c min i rutiere din beton de ciment.

www.armix.ro

4

în vedere c în cazul dalelor din beton de ciment repartizarea solicit rilor se realizeaz pe o suprafa mult mai mare decât în cazul îmbr c min ilor rutiere executate din mixturi asfaltice, rezult c i deforma iile sub solicit ri în cazul acestora sunt mai reduse, ceea ce este foarte important din punct de vedere al comport rii în exploatare. În mod normal, îmbr c min ile rutiere rigide au o durat de exploatare de 20…30 ani, mult mai mare decât cele bituminoase. Proiectarea i execu ia îmbr c min ilor rutiere rigide impune cunoa terea tuturor aspectelor complexe care se refer la dimensionarea i alc tuirea structurilor rutiere, stabilirea compozi iei betoanelor, preg tirea terenului de funda ie i realizarea straturilor rutiere inferioare, rezolvarea problemei rosturilor, a tehnologiilor de execu ie, respectiv asigurarea controlului de calitate al lucr rilor.

1.1. Evolu ia îmbr c min ilor rutiere rigide Betonul de ciment, p truns în domeniul construc iilor civile, industriale i hidrotehnice datorit multiplelor avantaje tehnice i economice pe care le prezint , î i g se te ast zi o larg aplicabilitate i în domeniul construc iilor rutiere, atât la realizarea lucr rilor de art cât i la realizarea straturilor complexului rutier, în primul rând a îmbr c min ilor rutiere i a pistelor pentru aerodromuri. Îmbr c min ile rutiere din beton de ciment au ap rut în anul 1865 în Sco ia. În anul 1888, s-au executat lucr ri asem n toare i în Germania, iar în 1892 în S.U.A. (statul Ohio). Cu toate c aceste lucr ri se comport foarte bine în exploatare, se constat o stagnare în realizarea acestora pân în anul 1909, când se execut , în Elve ia, aproape 3 km de îmbr c minte rutier din beton de ciment, iar în anul 1914 al i 2,5 km pe acela i drum. Dup o nou perioad de stagnare, abia în anul 1925 se continu realizarea îmbr c min ilor rutiere rigide, prin aplicarea lor la construc ia autostr zilor în Italia i apoi în Germania. În perioada 1934…1945, în Germania, s-au realizat 1 860 km de autostr zi cu îmbr c minte din beton de ciment. De asemenea, îmbr c min ile rutiere din beton de ciment î i fac apari ia în Fran a i alte ri ale Europei (fig. 2).

Dovedindu-se a fi o solu ie avantajoas în anumite condi ii tehnice i economice, re eaua rutier cu îmbr c minte din beton de ciment se dezvolt rapid în S.U.A., ajungându-se pân în anul 1923 la o lungime de 23 000 km.

Fig. 2. Drum cu îmbr c minte din beton de ciment.

www.armix.ro

5

Actualmente, re eaua de drumuri cu sisteme rutiere rigide dep e te cu mult 200 000 km drumuri i autostr zi în S.U.A., reprezentând peste 80 % din re eaua rutier interstatal i de mare importan , respectiv circa 25 % din re eaua de autostr zi din Fran a i Anglia, 90 % în Austria etc. În Europa, Germania are cea mai mare re ea de drumuri cu

îmbr c min i din beton de ciment, cca 3 000 km. În ara noastr , construc ia drumurilor cu îmbr c min i din beton de ciment a

început o dat cu realizarea, în anul 1932, a unui sector pe DN 1, lâng Predeal. Dintre drumurile cu îmbr c min i din beton de ciment, se men ioneaz : Bucure ti − G e ti − Pite ti, Adjud − Gh.Gheorghiu Dej, Or ova − Doma nea, Dej − Vatra Dornei, Lugoj − Ilia (fig. 3). Tehnica noastr rutier actual se bazeaz pe studii i experien e acumulate de-a lungul ultimelor decenii, normele i prescrip iile tehnice asigurând realizarea unor lucr ri de bun calitate.

La noi în ar , în mod obi nuit, s-au realizat urm toarele tipuri de îmbr c min i rutiere rigide:

− dale din beton de ciment (fig. 4.a); − macadam cimentat (fig. 4.b).

Fig. 3. Îmbr c minte din beton de ciment executat în 1964 pe DN 68 A Lugoj−Ilia.

Fig. 4. Exemple de îmbr c min i rutiere rigide aplicate în ara noastr :

a – dale din beton de ciment; b – macadam cimentat.

www.armix.ro

6

Grosimea îmbr c min ilor rutiere rigide rezult din calculele de dimensionare efectuate conform prescrip iilor tehnice în vigoare.

1.2. Avantajele i dezavantajele îmbr c min ilor rutiere rigide Alegerea tipului de îmbr c minte pentru construc ia, modernizarea sau reabilitarea structurilor rutiere se bazeaz pe calcule tehnice i economice complexe, care scot în eviden avantajele i dezavantajele pe care le prezint îmbr c min ile rutiere rigide fa de îmbr c min ile rutiere bituminoase. În ceea ce prive te îmbr c min ile rutiere rigide, studiile efectuate pân în prezent scot în eviden urm toarele avantaje pe care acestea le prezint fa de îmbr c min ile bituminoase:

− atest rezisten e mecanice mai mari i prin urmare se preteaz pe drumuri cu trafic foarte intens i greu;

− sunt rezistente la uzur i la ac iunea agen ilor atmosferici, fiind indicate în regiuni cu climat umed;

− având o culoare deschis , prezint o vizibilitate mai bun , ceea ce permite o circula ie mai sigur în diferite condi ii nefavorabile (noaptea, ploaie, cea etc.);

− la temperaturi ridicate ale mediului înconjur tor i sub ac iunea traficului greu chiar în zonele cu frân ri i acceler ri dese, nu sunt sensibile la deforma ii (v luriri i f ga e), cum se constat uneori în cazul îmbr c min ilor bituminoase;

− au un grad de rugozitate ridicat, asigurând, chiar în condi ii de umezire a suprafe ei i la viteze mari de circula ie, siguran în exploatare;

− nu sunt atacate de carburan i i lubrifian i, fiind indicate i pentru locuri de parcare i sta ionare a autovehiculelor;

− permit folosirea în mai mare m sur a materialelor locale; − sunt mai avantajoase din punct de vedere energetic, având un consum

specific de energie cu 50…90 % mai mic decât îmbr c min ile bituminoase. Acest consum energetic (exprimat în kilograme conbustibil conven ional pe kilometru), stabilit de Institutul de Proiect ri Transporturi Auto, Navale i Aeriene (IPTANA) Bucure ti prin cataloagele de sisteme rutiere tip, este în cazul îmbr c min ilor din beton de cimentde numai 351 000 kg c.c./km, fa de cazul îmbr c min ilor bituminoase care au un consum de 516 000 kg c.c./km, pentru acela i trafic foarte greu i o parte carosabil de 7 m. În acest bilan energetic comparativ o influen mare a avut-o principalul consumator de energie, bitumul, cu 1 750 kg c.c./t fa de ciment 225 kg c.c./t;

− pot fi realizate pentru durate de exploatare relativ ridicate (20…30 ani), chiar i pentru trafic rutier intens (sectorul DN 6 Or ova-Mehadia este în exploatare de peste 60

de ani); − necesit un volum de lucr ri de între inere foarte redus i cu cheltuieli mici; − bun parte dintre defec iunile ce apar (cum sunt fisurile i cr p turile,

decolmatarea rosturilor sau exfolierea suprafe ei de rulare) nu deranjeaz desf urarea normal a circula iei autovehiculelor, în prima faz a evolu iei acestora;

− cheltuielile totale de execu ie i de între inere pe perioada lor de exploatare sunt mai reduse decât cele aferente solu iilor cu îmbr c min i rutiere nerigide, pentru aceea i perioad de timp i acela i trafic rutier intens i greu.

Dezavantajele pe care le prezint îmbr c min ile rutiere din beton de ciment fa de cele bituminoase sunt urm toarele:

− cheltuielile ini iale de construc ie sunt relativ mari;

www.armix.ro

7

− posibilit ile de ranforsare a structurilor rutiere cu îmbr c min i rigide, pentru adaptarea lor la un trafic rutier sporit, impun tehnologii de execu ie mai complexe;

− existen a rosturilor transversale în îmbr c mintea rutier din beton de ciment deranjeaz circula ia autovehiculelor, atât datorit colmat rii în exces a acestora cu mastic bituminos, cât i datorit eventualelor tas ri ale dalelor provocate de neuniformitatea capacit ii portante a terenului de fundare de-a lungul drumului. Din cauza rigidit ii dalelor, îmbr c min ile din beton de ciment nu pot urma deforma iile straturilor de funda ie, iar în cazul unor tas ri inegale ale terenului de funda ie, dalele fisureaz , degradându-se;

− defec iunile care pot s apar în îmbr c mintea rutier din beton de ciment din cauza unor eventuale gre eli de execu ie sau de subdimensionare a structurii rutiere se elimin foarte greu i cu cheltuieli însemnate;

− îmbr c mintea rutier din beton de ciment nu se poate da în circula ie decât dup ce betonul atest rezisten e mecanice corespunz toare (de regul 3 s pt mâni);

− asigurarea condi iilor normale de circula ie pe timp de iarn impune metode de ac ionare mai anevoioase, având în vedere c nu se recomand utilizarea fondan ilor chimici la desz pezire i combaterea poleiului;

− nu se preteaz la amelior ri progresive prin consolid ri succesive ale structurii rutiere în func ie de necesit ile impuse de trafic;

− este necesar uneori construirea de variante pentru circula ia curent , care nu se poate desf ura normal pe sectorul de drum în timpul execu iei îmbr c mintei din beton de ciment.

Acceptarea solu iilor tehnice cu privire la alegerea tipului de îmbr c minte se bazeaz pe rezultatele studiului tehnico-economic al efectelor tuturor acestor avantaje i dezavantaje pe care le prezint îmbr c min ile ruteire rigide fa de cele nerigide. Experien a acumulat în acest domeniu arat c op iunea pentru îmbr c min i rutiere din beton de ciment este influen at , în primul rând, de urm torii factori:

− lipsa lian ilor hidrocarbona i sau pre ul ridicat al acestora; − intensitatea i componen a traficului rutier; în cazul traficului foarte greu (de

exemplu în cazul autostr zilor), rezisten ele mecanice ale betonului de ciment asigur realizarea unor structuri rutiere cu perioad de exploatare mai mare, f r necesitatea ranfors rii acestora, precum i economii la materiale datorit reducerii grosimii totale a structurii rutiere;

− posibilitatea sau imposibilitatea devierii traficului pe perioada execu iei lucr rilor;

− dotarea antreprenorilor cu utilajele necesare execu iei lucr rilor; − tradi ia existent în ara respectiv .

inând seama de realiz rile existente la noi în ar , orientarea administra iilor de drumuri spre aplicarea în cazul moderniz rii drumurilor, inclusiv la construc ia de autostr zi, a îmbr c min ilor rigide poate fi pe deplin justificat , alegerea acestei solu ii trebuind îns adoptat numai în urma unui calcul de rentabilitate bine fundamentat.

www.armix.ro

8

1.3. Tendin e în proiectarea i realizarea îmbr c min ilor rutiere rigide

Cu ocazia congreselor mondiale de drumuri i a diferitelor simpozioane interna ionale, privind drumurile cu îmbr c min i din beton de ciment, s-au scos în eviden urm toarele aspecte mai importante în leg tur cu realizarea acestor tipuri de îmbr c min i:

− s-a extins utilizarea materialelor granulare stabilizate cu lian i hidraulici la realizarea stratului suport al îmbr c min ilor din beton de ciment. Aceste straturi, frecvent folosite în cazul autostr zilor i drumurilor cu trafic greu, asigur un suport uniform i stabil pentru îmbr c min ile din beton de ciment, împiedicând tasarea inegal a dalelor i m rind durata de exploatare a lucr rilor;

− se remarc rezultatele bune ob inute în unele ri în domeniul îmbr c min ilor din beton de ciment armate continuu, armate dispers cu fibre de o el, betoane precomprimate etc.;

− s-au elaborat noi principii i solu ii pentru realizarea pistelor din beton de ciment pentru aerodromuri;

− prin utilizarea antrenorilor de aer, s-au ob inut betoane de ciment rezistente la înghe -dezghe i la ac iunea fondan ilor chimici folosi i pentru combaterea poleiului;

− se practic introducerea în betoane a superplastifian ilor care scurteaz durata de înt rire a betonului, ajungându-se ca dup 2…3 zile calea s poat fi dat în exploatare;

− utilizarea ma inilor cu cofraje glisante pentru punerea în oper a betoanelor în condi ii de calitate mult sporite, cu avantaje economice evidente, a dat un nou avânt construc iei drumurilor cu îmbr c min i din beton de ciment;

− rosturile transversale de contrac ie se execut în general prin t iere; − s-au stabilit noi metode eficiente pentru realizarea rugozit ii suprafe ei de

rulare, folosindu-se strierea mecanizat longitudinal sau transversal , clutarea suprafe ei betoanelor cu material pietros rezistent, dezvelirea par ial a agregatelor din betonul de la suprafa etc.;

− între inerea i repararea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment s-a îmbog it cu noi tehnologii, urm rindu-se perfec ionarea unor metode de ranforsare a structurilor rutiere existente;

− în ceea ce prive te controlul calit ii lucr rilor executate, se noteaz cre terea exigen ei în verificarea calit ii suprafe ei de rulare (planeitate, rugozitate, confort general i confort optic etc.) constatându-se o dotare apreciabil a administra iilor de drumuri cu

aparatur de control de mare precizie, de mare productivitate i cu prelucrarea automat a datelor;

− cu privire la avantajele economice ale structurilor rutiere rigide fa de cele nerigide, se constat c pentru un trafic rutier foarte intens i pentru o durat de exploatare de 30 ani, cheltuielile totale de construc ie, între inere i exploatare pot ajunge, în anumite cazuri, net în favoarea structurilor rutiere rigide, alegerea acestora putând fi justificat , dup caz, chiar i pentru drumuri cu trafic mijlociu.

2. Materiale utilizate la execu ia îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment

La realizarea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment se utilizeaz urm toarele materiale de baz :

− agregate naturale neprelucrate (nisip i pietri );

www.armix.ro

9

− produse de carier prelucrate, sub form de piatr spart i cribluri; − cimenturi de tipuri i m rci obi nuite sau speciale; − ap ; − aditivi (plastifian i, antrenori de aer etc.); − alte materiale (o el-beton, fibre de o el, materiale pentru rosturi etc.).

În func ie de cerin ele specifice ale îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment (rezisten la întindere i uzur , rugozitate sporit , contrac ie mic , rezisten la înghe -dezghe i sensibilitate redus la efectul fondan ilor chimici folosi i pentrtu combaterea poleiului), se prezint în continuare cele mai importante caracteristici ale materialelor componente, prev zute de prescrip iile tehnice de la noi din ar , precum i unele observa ii privind utilizarea acestor materiale în ri cu experien rutier avansat . 2.1. Agregate naturale La betoanele rutiere se utilizeaz de obicei agregate naturale grele provenite din sf râmarea natural sau din concasarea rocilor. În general, în func ie de clasa tehnic a drumului sau categoria str zii, clasa betonului i considerente economice, în stratul de uzur a îmbr c min ilor din beton de ciment se utilizeaz nisip i cribluri, iar în stratul de rezisten se utilizeaz nisip i pietri sau piatr spart . Pentru ob inerea unor betoane de ciment cât mai rezistente i compacte, agregatele trebuie s provin din cariere i balastiere autorizate, având roci cu caracteristici fizico-mecanice corespunz toare, interzicându-se folosirea agregatelor provenite din roci feldspatice sau istoase. De asemenea, agregatele utilizate la prepararea betoanelor de ciment rutiere trebuie s aib o anumit form a granulelor, rezisten e mecanice mari i o granulozitate bine stabilit , iar pentru agregatele utilizate în stratul de uzur se impun i anumite rezisten e la uzur i înghe -dezghe . M rimea maxim a granulelor agregatelor se limiteaz , în general, la 1/2…1/3 din grosimea stratului în care sunt folosite (de exemplu 40 mm pentru pietri ul folosit la stratul de rezisten de minimum 12 cm grosime). Depozitarea agregatelor se face separat pe sorturi (utilizându-se cel pu in 3 sorturi i interzicându-se folosirea direct a balastului) în condi ii care s le fereasc de impurificare i amestecare. Nisipul folosit la îmbr c min ile rutiere, sort granular 0 − 7 sau sortul total în cazul aprovizion rii în sorturi separate 0 − 3 i 3 − 7 are o granulozitate continu conform fig. 5, în care zona ha urat este impus nisipului pentru betonul din stratul de uzur , iar zona delimitat de curbele extreme este caracteristic nisipului pentru betonul din stratul de rezisten . Se recomand utilizarea nisipului de râu, cuar os, curat, având granule rotunde, aspre la pip it, care frecate între degete s scâr âie.

Fig. 5. Zone de granulozitate ale nisipului pentru îmbr c min i din beton de ciment.

www.armix.ro

10

În scopul ob inerii unor betoane rezistente i lucrabile se limiteaz i con inutul de p r i fine argiloase din nisip, care trebuie s prezinte un echivalent de nisip EN de minimum 85 %. Unele prescrip ii tehnice (franceze i germane) recomand , pentru corectarea granulozit ii nisipului, utilizarea dup caz a nisipului de concasaj sau a cenu ilor de termocentral (40 kg/m3 de beton). Pentru îmbr c min ile din beton de ciment se folose te pietri sort 7−40, pentru stratul de rezisten , sau sorturile 7−16 i 16−31, la drumuri cu trafic foarte redus, în cazul stratului de uzur . Rezisten a la înghe -dezghe a pietri ului, exprimat în pierderea fa de masa ini ial dup ciclurile de înghe -dezghe trebuie s fie de maximum 10 %, iar con inutul de p r i levigabile se limiteaz la 0,3 %, cu condi ia ca în agregatul total s nu dep easc 1 %.

Criblura folosit în stratul de uzur , sort 8−16 i 16−25, trebuie s provin din roci dure, magmatice, omogene i compacte. Granulozitatea agregatului total trebuie s se încadreze în zona ha urat din fig. 6…9, recomandându-se înscrierea curbei în jum tatea inferioar a zonei respective.

Fig. 6. Zona de granulozitate a agregatului din stratul de uzur (îmbr c min i în unul sau dou straturi).

Fig. 7. Zona de granulozitate discontinu pentru agregatul din stratul de uzur (îmbr c min i în unul sau dou straturi).

www.armix.ro

11

Pentru criblura folosit în stratul de uzur la îmbr c min ile din beton de ciment de la noi din ar , se prescriu urm toarele caracteristici fizico-mecanice:

− rezisten a de rupere la compresiune: minimum 1 500 daN/cm2; − rezisten a la uzur cu ma ina Böhme: maximum 0,1 g/cm2; − rezisten a la uzur cu ma ina Deval (coeficientul de calitate): minimum 13; − rezisten a la sf râmare prin oc: minimum 80 %; − coeficientul de gelivitate: maximum 3 %.

De asemenea, se recomand ca rezisten a la uzur cu ma ina Los Angeles s prezinte valori sub 25 %. Piatra spart , sub forma spliturilor, având dimensiunile cuprinse între 8 i 40 mm, se poate utiliza, în cazuri justificate din punct de vedere economic, în locul pietri ului, putându-se folosi i amestecuri de nisip, pietri i split sau pietri concasat. Directivele franceze pentru realizarea drumurilor cu îmbr c min i din beton de ciment prescriu pentru agregatele mijlocii i mari (pietri sau piatr spart ) anumite valori

Fig. 8. Zona de granulozitate pentru agregatul din stratul de rezisten sau îmbr c min i într-un singur strat.

Fig. 9. Zona de granulozitate discontinu pentru agregatul din stratul de rezisten sau îmbr c min i într-un singur strat

www.armix.ro

12

limit ale rezisten ei la uzur , în func ie de clasa de trafic a drumului respectiv, conform tabelului 1, în care L.A. este coeficientul Los Angeles, M.D.E. este coeficientul micro-Deval umed iar C.P.A. este coeficientul de lefuire accelerat . Rezisten ele la uzur ale agregatelor folosite pentru îmbr c min i din beton de ciment Tabelul 1.

Clasa de trafic Coeficientul

Sortul agregatelor Intens Mediu Redus Foarte redus

L.A. 4 − 20

20 − 40 20 25

25 30

30 35

40 45

M.D.E. 4 − 20

20 − 40 < 15 20

20 25

25 30

35 40

C.P.A. − > 0,5 0,45 - -

Unele studii efectuate au scos în eviden posibilitatea folosirii, în anumite condi ii, a materialelor locale de bun calitate la realizarea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment, cu implica ii directe legate de reducerea costului lucr rilor. Din aceste studii au rezultat urm toarele concluzii privind utilizarea materialelor locale la prepararea betoanelor de ciment rutiere:

− agregatele calcaroase, concasate, având un coeficient Los Angeles de 38…44, pot fi folosite cu succes, luându-se ca m sur de precau ie împiedicarea producerii unor cantit i prea mari de p r i fine prin atri ie în timpul manipul rii;

− cenu ile de termocentral permit reglarea con inutului de p r i fine i ob inerea unei bune lucrabilit i a betonului;

− nisipurile fine, sort 0 - 8, se pot utiliza de asemenea, luându-se unele m suri de precau ie;

− pietri urile silicioase, cu dimensiuni mici, dup concasare pot fi utilizate f r dificult i.

2.2. Cimentul

În general, pentru execu ia îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment se folosesc cimenturi obi nuite, îns în rile unde se construiesc multe drumuri i în special autostr zi cu îmbr c min i din beton de ciment se utilizeaz cimenturi rutiere speciale, acordându-se o importan mare alegerii tipului de ciment, pentru a se evita riscurile de fisurare precoce a betonului în prima parte a perioadei de înt rire. Principalele cerin e impuse cimentului rutier (rezisten mare la întindere i contrac ie redus ) sunt contradictorii având în vedere c prin cre terea rezisten elor mecanice se m re te i pericolul de fisurare a betonului în perioada de înt rire. Din aceast cauz studiile efectuate au scos în eviden necesitatea alegerii unui tip de ciment rutier, cu rezisten e macanice medii i priz lent , considerat eficient din punct de vedere tehnic pentru a fi utilizat la realizarea îmbr c min ilor din beton de ciment. 2.2.1. Compozi ia mineralogic a cimentului Având în vedere c cele mai importante propriet i ale cimentului sunt determinate în primul rând de caracteristicile componen ilor mineralogici i de propor ia în care ace tia se reg sesc în compozi ie, s-a demonstrat experimental c propriet ile unui ciment sunt cu aproxima ie func ii aditive de compozi ie mineralogic , conform expresiei:

www.armix.ro

13

ACAFCSCSCP 3423 ⋅+⋅+⋅+⋅= δγβα (1)

în care: α, β, γ i δ sunt coeficien i de propor ionalitate stabili i statistic; C3S, C2S, C4AF, C3A − componen i mineralogici, în %. Pentru alegerea unei compozi ii mineralogice a cimentului care s corespund condi iilor inpuse îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment, în literatura de specialitate au fost tratate caracteristicile componen ilor mineralogici pe compu ii chimici individuali (tabelul 2). Comportarea componen ilor mineralogici ai cimentului Tabelul 2

Componentul Caracteristica C3S C2S C4AF C4A

Rezisten a mecanic Foarte mare* Ini ial mic Medie Mic ** Contrac ia Mic * Medie Medie Mare** Gelivitatea Foarte bun * Bun Slab Foarte slab ** Rezisten a la uzur Bun * Sc zut ** Medie Medie Modulul de elasticitate Foarte mare* Mediu Mare* Mediu Viteza de hidratare Moderat * Foarte lent Rapid Foarte rapid ** C ldura de hidratare Mare Mic Medie* Foarte mare**

*Comport ri favorabile cimenturilor rutiere. ** Comport ri nefavorabile cimenturilor rutiere. Din analiza modului de comportare a componen ilor mineralogici individuali, prezentat sintetic în tabelul 2, rezult urm toarele concluzii:

− C3S (silicatul tricalcic) este cel mai important component, prezentând din toate punctele de vedere caracteristici optime pentru cimenturile rutiere. Propor ia de C3S în aceste cimenturi se consider c trebuie s fie mai mare de 55 %, recomandabil între 60 i 70 %;

− prezen a unor cantit i mari de C2S (silicat bicalcic) este contraindicat în cimenturile rutiere;

− este necesar s se limiteze strict con inutul de C3A (aluminat tricalcic) în componen a cimentului rutier, admi ându-se maximum 6 % (10 % în cazul îmbr c min ilor revibrate).

În aceste condi ii se poate aprecia c un ciment rutier trebuie s aib caracteristicile unui ciment feroportlandalitic, care este capabil s furnizeze rezisten e corespun toare la compresiune, întindere din încovoiere, la uzur i gelivitate, având totodat contrac ii reduse.

2.2.2. Tipuri de ciment utilizate pentru îmbr c min i din beton de ciment

În ara noastr , la primele lucr ri rutiere cu îmbr c min i din beton de ciment, s-a utilizat cu bune rezultate cimentul de tip Ferrari, având compozi ia mineralogic prezentat în tabelul 3.

www.armix.ro

14

Compozi ia mineralogic a unor tipuri de ciment utilizate pentru betoane rutiere Tabelul 3

Constituen i mineralogici, în % Tipul de ciment

C3S C2S C4AF C3A Ferrari Portlandalitic RIM 300 Portland normal CD 40 Tip S.U.A. CPA (Fran a)

51 56 58 45

65…72 55…60 65…70

27 14 14 30

5…10

17 18 12 12

> 18

> 10

- 4

12 8

< 6 < 8 < 6

Acest ciment rutier a fost realizat pe considerentul c silicatul tricalcic (C3S), în propor ie de peste 50 %, confer cimentului cele mai mari rezisten e mecanice i o contrac ie la uscare acceptabil , precum i datorit faptului c tot trioxidul de aluminiu este legat de C4AF (lipsind C3A), piatra de ciment rezultat fiind rezistent i la ac iunile corozive. În anul 1941, cu ocazia execu iei noilor îmbr c min i rutiere din beton de ciment pe traseul Bucure ti − G ie ti − Pite ti, cimentul utilizat, de tip portlandalitic, avea compozi ia mineralogic prezentat în tabelul 3. În perioada 1950…1970 cimenturile utilizate în ara noastr la îmbr c min ile din beton de ciment au fost de tip Pz 400, M 400 precum i RIM 300, ultimul fiind folosit în cazul d rii în exploatare urgent a unor sectoare de drum. Aceste cimenturi, recomandate pân în anul 1975 de instruc iunile tehnice de la noi din ar pentru executarea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment, datorit compozi iei mineralogice, a adaosurilor folosite la m cinarea clincherului, precum i datorit vitezei de înt rire mai lente, nu au satisf cut exigen ele func ionale ale acestor lucr ri rutiere, prezentând rezisten e mecanice în general mici la termene scurte, contrac ii mari, nefiind rezistente la uzur , la înghe -dezghe i la ac iunea fondan ilor chimici utiliza i în activitatea de desz pezire a drumurilor. Experimental, în perioada 1968…1979, s-au utilizat pe sectoare de drum de pe DN 73 A Bra ov-Râ nov i DN 68 A Lugoj-Ilia, tipuri de cimenturi rutiere speciale produse la fabricile de ciment din Medgidia i “Temelia” - Bra ov. Studiile efectuate în aceast perioad la noi în ar au scos în eviden caractersiticile deosebite ale cimentului de tip feroportlandalitic prin utilizarea c ruia se pot realiza îmbr c min i din beton de ciment cu rezisten e superioare la întindere, contrac ie, uzur , înghe -dezghe etc., concomitent cu o sensibilitate sporit la revibrarea betonului în perioada de priz . Este de remarcat faptul c , în asemenea condi ii de execu ie, s-au putut realiza economii de pân la 20 % ciment cu respectarea prescrip iilor tehnice impuse betoanelor rutiere. Pe baza acestor experiment ri, în anul 1975 a fost standardizat la noi în ar cimentul pentru drumuri tip CD 40, la care con inutul de aluminat tricalcic C3A este limitat la maximum 6 %. Se remarc din tabelul 3 c noul tip de ciment pentru betoane rutiere utilizat în ara noastr corespunde din punct de vedere al compozi iei mineralogice cimenturilor rutiere franceze. Având în vedere resursele mineralogice extrem de variate din Fran a (nisipuri i pietri uri aluvionare, calcare, roci eruptive), prescrip iile tehnice din aceast ar prev d ca alegerea tipului de ciment, respectiv con inutul de aluminat tricalcic C3A, s se fac în

www.armix.ro

15

func ie de natura agregatelor naturale i temperatura betonului la punerea în oper (tabelul 4), urm rindu-se evitarea riscurilor de fisurare precoce a betonului. Limitarea con inutului de C3A din ciment Tabelul 4

Natura agregatelor naturale Temperatura maxim a betonului la

punerea în oper , t în °C Con inutul maxim de

C3A, % Roci silicioase ≥ 30 6

30 > t ≥ 25 7 Roci eruptive

< 25 8 Roci calcaroase 30 > t ≥ 25 10 < 25 12

Rezisten ele mecanice ale diferitelor tipuri de ciment utilizate la noi în ar i în str in tate, la prepararea betonului de ciment pentru îmbr c min ile rutiere sunt prezentate în tabelul 5. Rezisten e mecanice ale diferitelor tipuri de ciment rutier Tabelul 5

Rezisten a minim , în N/mm2, determinat pe mortare plastice La compresiune La întindere din încovoiere

Tipul cimentului

ara 2 zile 7 zile 28 zile 2 zile 7 zile 28 zile

P 40 P 45 CD 40 Z.275 Z.375 CPA 325 CPA 400

România România România Germania Germania Fran a Fran a

17,0 20,0 15,0

- 15,0

- 16,0

- -

26,0 11,0 22,5 21,0 31,5

40,0 45,0 40,0 27,5 37,5 32,5 40,0

3,0 3,5 3,5 -

3,0 -

3,5

- -

5,0 3,0 4,0 4,0 5,5

6,0 6,5 6,5 5,0 6,0 5,5 6,5

În prezent, la noi în ar se utilizeaz în mod curent cimentul P 45 i P 40. Se observ c rezisten ele la întindere din încovoiere, determinate pe mortare plastice, sunt în general mari, dep ind, la 28 de zile, 6 N/mm2, iar rezisten ele la compresiune sunt medii, nedep ind 40 N/mm2. Cimenturile utilizate, în general de tip portlandalitic, se stabilesc în func ie de clasa de rezisten a cimentului. De exemplu, în Germania se utilizeaz cimenturi de clas minim 350, putându-se folosi i cimentul cu rezisten e ini iale mari (Z. 450), în perioadele de toamn i prim var , pe vreme r coroas sau în cazul unor sectoare de drum având termenele de execu ie scurte. În Fran a, clasa cimenturilor rutiere utilizate este în general 45 (exprimat în megapascali, 1 Mpa = 10 bari = 1 N/mm2) din categoriile CPA, la fabricarea c rora se limiteaz con inutul în adaosuri inactive de zguri de furnal sau cenu i de termocentral la maximum 15 %, putându-se utiliza cu precau iile necesare i cimenturi de clase superioare (55) pentru betoanele de ciment folosite la execu ia îmbr c min ilor rutiere pe sectoare de drum care trebuie date rapid în exploatare. În general, cimenturile cu adaosuri nu se folosesc în mod curent pentru lucr ri rutiere, betoanele preparate cu aceste cimenturi fiind sensibile la fisurare, prezentând contrac ii rapide în timpul prizei i având rezisten e sc zute la uzur .

www.armix.ro

16

Având în vedere faptul c în compozi ia betoanelor utilizate la îmbr c min ile rutiere rigide, cimentul intervine într-o cantitate apreciabil (în medie 500 t/km de drum), folosirea unor tipuri speciale de ciment pentru drumuri poate conduce la importante economii în executarea acestor lucr ri, prin posibilitatea reducerii dozajului de ciment, în condi iile îmbun t irii sim itoare a calit ii lucr rilor. 2.2.3. Caracteristici specifice impuse cimenturilor rutiere Cimenturile utilizate la îmbr c min ile rutiere din beton de ciment trebuie s prezinte i anumite caracteristici fizice care s conduc la limitarea fisur rii precoce a betonului datorit fenomenului de contrac ie în timpul perioadei de priz i înt rire, acest fenomen putând produce o fisurare neuniform i necontrolat a îmbr c mintei din beton de ciment înainte de t ierea rosturilor de contrac ie. Aceste caracteristici complementeaz condi ia impus propriet ilor chimice ale clincherului în a c rui compozi ie mineralogic se limiteaz con inutul de aluminat tricalcic (C3A) dup cum rezult din paragrafele anterioare. Din aceste considerente, priza cimentului pentru drumuri (tip CD 40), determinat cu ajutorul aparatului Vicat, trebuie s fie lent i s nu înceap mai devreme de 1…2 ore de la preparare. Unele prescrip ii tehnice din alte ri stabilesc începutul prizei cimentului în func ie de temperatura betonului la punerea în oper , de peste dou sau trei ore la 20 °C i cel pu in una sau dou ore la 30 °C. În ceea ce prive te constan a de volum, determinat pe turte, acestea nu trebuie s prezinte cr p turi de la margine spre centru, caractersitice fenomenului de umflare, iar m rirea de volum m surat la vârful acelor Le Chatelier nu trebuie s fie mai mare de 10 mm. Prescrip iile tehnice franceze prev d pe lâng limitarea con inutului de C3A în cimenturile rutiere i efectuarea unor încerc ri specifice de fisurare (fisurile din contrac ie trebuie s se produc dup 15 h) precum i efectuarea unor încerc ri privind cinetica de hidratare a cimentului, m surând viteza de contrac ie care trebuie s fie de maximum 10 μm pe metru i pe or , iar valoarea contrac iei totale la 28 de zile este limitat sub 800 μm/m. Fine ea de m cinare a cimenturilor rutiere, exprimat prin suprafa a specific , trebuie s fie de 2 800…3 500 cm2/g sau, în lipsa aparaturii necesare (permeametrul Blaine), se poate determina valoarea restului pe sita de 0,09 mm, care trebuie s fie de maximum 10 %. În marea majoritate a rilor din Europa, fine ea de m cinare se limiteaz superior la maximum 3 000…4 000 cm2/g, având în vedere influen a acesteia asupra pericolului fisur rii betonului din contrac ie, precum i susceptibilitatea cimentului la degradare în timpul depozit rii. Cimentul se livreaz ambalat în saci sau în vrac, în recipiente închise (vagoane speciale, camioane acoperite echipate corespunz tor etc.) i se depoziteaz separat pe tipuri, în spa ii închise, ferite de ac iunea umezelii, durata depozit rii fiind de maximum 60 de zile de la data expedierii de c tre produc tor. 2.3. Aditivi Aditivii folosi i la prepararea betoanelor de ciment rutiere sunt substan e care, ad ugate în cantit i mici în compozi ia betoanelor, pot influen a în mod favorabil unele caracteristici ale betonului proasp t sau înt rit, în special lucrabilitatea i rezisten ele mecanice în condi ii de exploatare, precum i procesele de priz i înt rire.

www.armix.ro

17

Cei mai utiliza i aditivi în cazul betoanelor rutiere sunt adaosurile tensioactive: plastifian ii i antrenorii de aer. 2.3.1. Plastifian i Plastifian ii sunt substan e care se adsorb la suprafa a particulelor solide i mic oreaz tensiunea superficial , determinând fenomene ca: dispersarea, hidratarea cimentului i formarea structurii de rezisten . Rolul plastifian ilor este de a îmbun t i lucrabilitatea betonului proasp t, permi ând o reducere a con inutului de ap , respectiv a raportului ap /ciment, la aceea i consisten a betonului. În aceste condi ii, plastifian ii se numesc i reductori de ap i conduc la mic orarea contrac iilor precum i la îmbun t irea rezisten elor mecanice, în special a rezisten ei la înghe -dezghe repetat. De asemenea, efectul de întârziere a înt ririi betonului, datorat plastifiantului poate fi avantajos în cazul când distan a de transport a betonului este mare. Utilizarea plastifian ilor apare ca ra ional în condi iile în care folosirea lor poate conduce la o reducere cu cel pu in 30 % a cantit ii de ap , ob inându-se acelea i rezisten e mecanice. Cei mai frecven i plastifian i utiliza i în tehnica rutier sunt produ i pe baz de lignosulfona i. Dozajul de plastifiant este de cca 0,5 % din masa cimentului. Superplastifian ii sunt adaosuri tensioactive de mare eficien , mai nou folosi i i în tehnica rutier i care se utilizeaz în cantit i de 1…3 % din masa cimentului, având repercusiuni imediate asupra caracteristicilor reologice, a procesului de priz i form rii structurii de rezisten . În prezent, folosirea superplastifian ilor a c p tat o extindere larg în majoritatea

rilor dezvoltate, gama mare a superplastifian ilor fabrica i având la baz r ini sintetice (melamina sau naftalina formaldehida sulfonat ). Prin utilizarea superplastifian ilor în tehnica ruteir se pot ob ine urm toarele:

− betoane cu lucrabilitate îmbun t it de 3…5 ori, la dozaje de ciment i cantit i de ap egale;

− betoane cu sporuri de rezisten 30…140 % (la o zi) i de 20…60 % (la 28 de zile) datorit reducerii con inutului de ap , la lucrabilitate i dozaje de ciment egale;

− sporirea rezisten ei la gelivitate pân la 300 cicluri de înghe -dezghe alternativ, datorit reducerii apei de amestecare (A/C = 0,35);

− reducerea dozajului de ciment cu 10…30 %, la rezisten e i lucrabilit i egale;

− realizarea de betoane de mare rezisten în condi ii eficiente. 2.3.2. Antrenori de aer Antrenorii de aer sunt substan e tensioactive care ad ugate în propor ii mici formeaz i antreneaz în masa betonului un num r mare de microbule de aer cu dimensiuni cuprinse între 20 i 60 μm, distribuite uniform la distan e de 0,1…0,2 mm (fig. 10). În aceste condi ii, suprafa a specific a acestor microbule de aer este foarte mare, fiind cuprins între 300 i 600 cm2/cm3, ceea ce reprezint 100 000…500 000 bule/cm3. Antrenorii de aer permit îmbun t irea lucrabilit ii betonului proasp t i m resc rezisten a betonului la înghe -dezghe . Prezint dezavantajul c reduc pân la 10 % rezisten ele mecanice ale betonului.

www.armix.ro

18

Volumul de aer antrenat în beton se recomand s fie cuprins între 3 i 5 % f r s dep easc valoarea de 6 % din volumul total al betonului înt rit. Un con inut mai mic de 3 % nu asigur protec ia antigel, iar un con inut de peste 6 % provoac o sc dere important a rezisten elor mecanice. Betonul, ca orice material poros (1…3 % volum de aer oclus), comport o re ea de vase capilare în general umplute cu ap . Înghe ul repetat provoac exfolierea materialului de la suprafa i din aproape în aproape, fragmentarea în adâncime.

Aditivii antrenori de aer, prin introducerea microbulelor de aer dispersate în masa betonului, întrerup capilaritatea i joac rolul vaselor de expansiune anulând efectul înghe ului. De asemenea, microbulele de aer împiedic evaporarea apei necesar hidrat rii cimentului i opresc p trunderea apelor agresive, reducând coroziunea produs de fondan ii chimici utiliza i la lucr rile de combatere a poleiului i z pezii în timpul iernii. De i prin utilizarea antrenorilor de aer se reduc rezisten ele betonului, totu i se pot ob ine în final betoane de ciment cu rezisten e mecanice i durabilitate bune, prin mic orarea raportului A/C. Prin reducerea tensiunii superficiale datorit prezen ei microbulelor de aer, care reduc frecarea între granule, ace ti aditivi joac i un rol plastifiant, conferind betonului proasp t o lucrabilitate sporit . Determinarea con inutului de aer în beton se face cu aparatur de laborator standardizat sau cu metode de antier folosind aparate portabile indicate în prescrip iile tehnice din unele ri. Antrenorii de aer au fost utiliza i pentru prima oar în anul 1938 în S.U.A. la realizarea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment, în prezent utilizarea lor la betoanele de ciment fiind obligatorie în majoritatea rilor. Prescrip iile noastre tehnice prev d utilizarea obligatorie în betoanele de ciment rutiere a aditivului mixt (plastifiant i antrenor de aer) denumit DISAN A. Acest aditiv este ob inut din combinarea lignosulfonatului de calciu (plastifiant) cu alchil−aril−sulfonatul de sodiu (antrenor de aer). Aditivul DISAN A se utilizeaz în scopul m ririi durabilit ii betonului (cre terea gradului de impermeabilitate i a rezisten ei la înghe -dezghe ) precum i pentru îmbun t irea lucrabilit ii betonului proasp t (reducerea tendin ei de segregare a betonului în timpul transportului i punerea u oar în oper ).

Condi iile tehnice impuse aditivului DISAN A, referitoare la substan a uscat la 105 °C, sunt urm toarele:

− aspect: praf de culoare cafeniu închis; − substan uscat : min. 92 %; − substan e insolubile în ap : max. 2 %; − substan e reduc toare: max. 5,5 %; − cenu : max. 16 %; − concentra ia ionilor de hidrogen: pH = 4,5…5,5.

Fig. 10. Distribu ia microbulelor de aer într-un beton de ciment.

www.armix.ro

19

Aditivul DISAN A se ambaleaz în saci de hârtie sau polietilen de 25 kg i se depoziteaz în înc peri închise, ferite de umezeal . 2.3.3. Acceleratori de priz i înt rire Ace ti aditivi sunt substan e care modific viteza de hidratare i hidroliz a componen ilor mineralogici ai cimentului. Un accelerator cunoscut i des utilizat este clorura de calciu CaCl2 care se folose te în propor ie de maximum 2…3 % din masa cimentului. În cazul unor dozaje mai mari de 3 % spore te foarte mult contrac ia i se pot mic ora rezisten ele betonului. Utilizarea acestor acceleratori în cazul execu iei pe timp friguros sau pentru darea în exploatare rapid a unor sectoare de drum se face cu precau ie, unele prescrip ii tehnice recomandând evitarea folosirii lor. 2.4. Apa Apa necesar fabric rii betoanelor de ciment rutiere trebuie s fie satisf c toare atât cantitativ cât i calitativ. Cantitativ este necesar s se prevad 350 L de ap la 1 m3 de beton, din care cca 1/3 se folose te pentru prepararea betonului, iar celelalte 2/3 se folosesc pentru sp larea autobasculantelor, pentru t ierea rosturilor etc. Calitatea apei este foarte important , ea putând s influen eze caracteristicile betonului. Se impune ca s rurile dizolvate în ap s fie sub 1 g/L din care mai pu in de 0,5 g clorur de calciu, iar con inutul de materii în suspensie trebuie s fie sub 0,5 g/L. În cazul utiliz rii apei industriale sau provenite din diferite surse naturale (fântâni, râuri, lacuri), trebuie verificat calitatea apei prin analize de laborator pentru a evita riscurile polu rii accidentale cu materii organice, detergen i, argil , huil , ulei, sulfa i etc. sau alte substan e care pot influen a fenomenele de priz i înt rire a cimentului, reducând caracteristicile mecanice ale betonului rutier.

3. Betoane rutiere 3.1. Clasificare

Betoanele de ciment sunt amestecuri bine omogenizate de agregate naturale, ciment i ap care dup înt rire dau un material cu aspectul conglomeratului. În betoanele de ciment partea activ este cimentul (liant neorganic) iar partea practic inert este scheletul mineral format din agregatele naturale (nisip, pietri , piatr spart sau cribluri). În func ie de stratul din îmbr c mintea rutier la care se folose te, se deosebesc betoane pentru straturile de rezisten i betoane pentru stratul de uzur , ultimele prezentând caracteristici fizico-mecanice superioare. Pentru realizarea îmbr c min ilor rutiere rigide se utilizeaz betoane de ciment rutiere, împ r ite în clase pe baza criteriului rezisten ei caracteristice la încovoiere Rk

înc. Rezisten a caracteristic la încovoiere se define te ca valoarea rezisten ei sub care se pot întâlni statistic cel mult 5 % din rezultatele ob inute prin încercarea la încovoiere, la vârsta de 28 zile a epruvetelor prismatice de beton având dimensiunile 150x150x600 mm, înc rcate cu dou for e egale i simetrice (Rk

înc.150). Clasele de betoane rutiere, natura lor i valorile rezisten elor caracteristice la încovoiere sunt prezentate în tabelul 6.

www.armix.ro

20

Clasificarea betonului de ciment rutier Tabelul 6

Clasa de beton rutier Rk

înc.150 [Mpa]

BcR 3,5 3,5 BcR 4,0 4,0 BcR 4,5 4,5 BcR 5,0 5,0

Rezisten a caracteristic la încovoiere se poate determina i pe prisme de 100x100x550 mm, în acest caz valorile acesteia trebuind s fie cel pu in egale cu cele din tabelul 7.6. Având în vedere criteriile de clasificare cunoscute ale betoanelor de ciment în general, betoanele destinate îmbr c min ilor rutiere trebuie s se încadreze în urm toarele categorii ale acestora:

− în func ie de densitatea aparent în stare înt rit la 28 zile, betoanele rutiere fac parte din categoria betoanelor “grele”, având densitatea aparent cuprins între 2 001 i 2 500 kg/m3;

− în func ie de rezisten a caracteristic la încovoiere determinat pe prisme, la vârsta de 28 zile, se utilizeaz curent betoane rutiere având clasa BcR 4,0 i BcR 4,5;

− în func ie de rezisten a la înghe -dezghe , betoanele rutiere trebuie s prezinte un grad de gelivitate G 100, rezistând la un num r de 100 cicluri de înghe -dezghe .

În func ie de clasa tehnic a drumului sau categoria str zii i clasa de trafic, în tabelul 7 se dau clasele de betoane recomandate de normativele române ti. 3.2. Caracteristicile betonului proasp t Betonul proasp t este definit ca starea betonului din momentul amestec rii cimentului cu apa i agregatele, pân la începerea prizei cimentului. Ca durat , aceast stare a betonului de ciment rutier trebuie s fie mai mare de dou ore. Principala caracteristic a betonului proasp t este lucrabilitatea, celelalte caracteristici (densitatea aparent , granulozitatea agregatului, începutul de priz , con inutul de aer oclus, con inutul de ap i tendin a de separare a apei) determinându-se pe baza unor încerc ri i metode cunoscute la care se vor face numai unele sublinieri mai importante specifice betonului rutier. Determinarea caracteristicilor betonului proasp t se face la un interval de maximum 10 min pentru determinarea lucrabilit ii i maximum 30 min pentru celelalte determin ri, intervalul de timp considerându-se de la desc rcarea din betonier sau din mijlocul de transport. 3.2.1. Lucrabilitatea Lucrabilitatea reprezint proprietatea betonului proasp t de a asigura umplerea cofrajelor, ea reprezentând o condi ie ini ial necesar pentru asigurarea unei structuri compacte a betonului i a unor caracteristici superioare ale betonului înt rit. Un beton rutier este lucrabil dac :

− r mâne omogen i nu se segreg la manipulare i transport; − se pune u or în oper , necesitând un lucru mecanic redus pentru compactare; − compactarea prin vibrare are o durat mic .

www.armix.ro

21

Lucrabilitatea betonului proasp t se poate determina prin urm toarele trei metode, prev zute de prescrip iile tehnice de la noi din ar :

− metoda tas rii; − metoda gradului de compactare; − metoda de remodelare VE - BE.

Ultimele dou metode se aplic numai betoanelor de ciment rutiere la care dimensiunea maxim a agregatelor este de 40 mm. Metoda tas rii const în m surarea tas rii în centimetri a betonului proasp t sub greutatea proprie, având forma ini ial a unui trunchi de con (fig. 11).

Trunchiul de con are în l imea de 30 cm, iar diametrul de 10 respectiv 20 cm, în cazul betoanelor de ciment rutiere uzuale, având dimensiunea maxim a agregatelor de 40 mm. Metoda de determinare a gradului de compactare (denumit în literatura de specialitate Walz) const în stabilirea raportului dintre în l imea ini ial a betonului introdus într-un recipient de o form dat (200 x 200 x 400 mm) i în l imea betonului compactat prin vibrare în recipientul respectiv. Gradul de compactare Gc se calculeaz cu formula:

sh

hGc

−==

400

400

2

1 (2)

în care: h1 este în l imea interioar a recipientului, în mm; h2 − în l imea betonului compactat, în mm; s – valoarea medie a distan ei între suprafa a betonului compactat i marginea superioar a recipientului, în mm. Metoda de remodelare VE −−−− BE const în stabilirea duratei de timp (în secunde) cu ajutorul unui aparat tip VE − BE (consistometru) în care proba de beton proasp t, turnat într-un tipar tronconic, se remodeleaz sub efectul vibr rii cu ajutorul unei mase vibratoare (adic trece de la forma ini ial la o form final convenit având suprafa a orizontal ). Func ie de tasare, grad de compactare sau timp de remodelare VE – BE, betoanele de clasific în categorii de lucrabilitate conform tabelului 8.

Fig. 11. Metoda tas rii (trunchiului de con).

www.armix.ro

22

Clasificarea betoanelor de ciment dup lucrabilitate Tabelul 8.

Categoria de lucrabilitate a betonului proasp t

Tasarea conului, cm

Grad de compactare, Gc

Remodelarea VE-BE, s

Observa ii

L0 L1 L2 L3 L4

- -

1…4 5…9

10…15

> 1,45 1,26…1,45 1,11…1,25 1,04…1,10

< 1,04

30…21 20…11 10…5

< 5 -

Foarte vârtos Vârtos Slab plastic Plastic Fluid

Lucrabilitatea este o caracteristic general a betonului proasp t fiind influen at de factorii de compozi ie (dozajul de liant, raportul A/C, cantitatea, m rimea i natura agregatelor, adaosuri plastifiante etc.). Un beton de ciment fluid nu este lucrabil, având o tendin pronun at de segregare, iar un beton vârtos este lucrabil în condi iile utiliz rii unor mijloace de compactare puternice. Lucrabilitatea se poate îmbun t i prin urm toarele m suri:

− cre terea dozajului de ciment pân la o anumit limit i p strarea raportului A/C constant;

− utilizarea adaosurilor plastifiante; − mic orarea cantit ii de ap la amestecare; − m rirea suprafe ei specifice a cimentului sau a agregatelor naturale (cre terea

con inutului de p r i fine, utilizarea de agregate concasate). În condi iile asigur rii unor caracteristici specifice corespunz toare betoanelor de ciment rutiere i în func ie de modul de punere în oper a acestora i distan a de transport, lucrabilitatea betoanelor rutiere se înscrie în categoriile L1 i L2, având consisten e vârtoase pân la slab plastice. În general, prescrip iile tehnice din diferite ri recomand pentru lucrabilitatea betoanelor rutiere valori ale tas rii conului cuprinse între 1 i 5 cm, respectiv o consisten vârtoas , alegerea ei practic f cându-se pe baza unor încerc ri legate de factorii de compozi ie i în special în func ie de modul de punere în oper i compactare a betonului. 3.2.2. Densitatea aparent Stabilirea acestei caracteristici const în determinarea masei unei probe de beton proasp t i raportarea acesteia la volumul aparent al probei respective în stare compactat prin vibrare. Densitatea aparent a betonului proasp t, ρa, se calculeaz cu formula:

V

mma

−= 1ρ [kg/m3] (3)

în care: m1 este masa recipientului umplut cu beton proasp t (tipar + beton), în kg; m − masa recipientului gol, în kg; V – volumul interior al recipientului, în m3. Recipientul metalic, de form cilindric sau paralelipipedic , are dimensiunile în func ie de dimensiunea maxim a granulelor agregatelor din beton, conform tabelului 9.

www.armix.ro

23

Dimensiunile recipientului pentru determinarea densit ii aparente a betonului proasp t Tabelul 9

Dimensiunile interioare ale recipientului mm Volumul

recipientului, dm3 diametrul latura

sec iunii în l imea

Diametrul maxim al granulei agregatului,

dmax., mm 1 108 - 109 3,15 2 136 - 137 7,1 5 185 - 186 16

10 234 - 235 31,5 16 * - 200 400 (40)

* Se recomand cu prioritate În cazul betoanelor de ciment rutiere, densitatea aparent a betonului proasp t este de min. 2 400 kg/m3 pentru betonul folosit la stratul de rezisten i de min. 2 450 kg/m3 pentru cel folosit la stratul de uzur , cunoa terea acestei caracteristici fiind important datorit influen ei acesteia asupra structurii i caracteristicilor betonului înt rit (compactitate, rezisten e mecanice, gelivitate). 3.2.3. Compozi ia real Compozi ia real a betonului proasp t se determin în scopul verific rii cantit ilor prescrise de materiale componente, considerându-se cunoscute dozajul de ciment i cantitatea de ap folosit la prepararea betonului. Este de men ionat c pentru verificarea dozajului de ciment direct pe betoane proaspete, pân în prezent nu au fost elaborate metode de control care s fie utilizate pe antierele de construc ii rutiere.

Verificarea granulozit ii agregatelor prev zut de prescrip iile tehnice de la noi din ar const în evaluarea con inutului relativ de nisip fin cu dimensiuni sub 3,15 mm. Proba de beton, la care s-a determinat densitatea aparent ρa conform rela iei 3, se supune cernerii sub jet de ap pe ciurul de 3,15 mm, iar agregatele rezultate se usuc . Con inutul relativ de agregate fine, având granule cu diamentrul maxim de 3,15 mm p3 se calculeaz cu rela ia:

100200

3 ⋅−

=Ag

mAgp [%] (4)

în care: Ag este masa agregatului total (în stare uscat ) prev zut prin compozi ie, pentru 1 m3 de beton, în kg; m − masa agregatelor cu dmax > 3,15 mm (r mase pe ciur), în kg; 200 − raportul dintre volumul de 1 m3 de beton i volumul ocupat de 12 kg de beton (greutatea probei încercate), considerat având densitatea de 2 400 kg/m3. Metoda poate fi aplicat i pentru determinarea cantit ii relative de agregate i de alte dimensiuni, prin utilizarea unui ciur corespunz tor, sau pentru reconstituirea curbei de granulozitate a agregatelor din beton. Verificarea con inutului de ap din betonul proasp t A se bazeaz pe utilizarea rela iilor:

www.armix.ro

24

100% ⋅−

=bp

bubp

m

mmA [%] (5)

sau:

aA

A ρ⋅=100

% [kg/m3 sau L/m3] (6)

în care: % A este con inutul procentual de ap ; mbp − masa betonului proasp t, supus încerc rii de laborator, în g; mbu − masa materialului rezultat dup uscarea betonului, în g; A − con inutul de ap din betonul proasp t, în L/m3; ρa − densitatea aparent a betonului proasp t determinat conform pct. 3.2.2., în kg/m3. Având în vedere efectele majore pe care con inutul de ap i, legat de acesta, raportul ap /ciment, realizate la prepararea betoanelor rutiere, le au asupra tuturor caracteristicilor betonului proasp t i înt rit, este necesar s se organizeze astfel activitatea de fabricare a betonului încât cantitatea de ap i raportul A/C s fie controlate zilnic i respectate riguros. 3.2.4. Tendin a de separare a apei Prin separarea apei la betonul proasp t se în elege proprietatea betonului de a ceda o parte din excesul de ap la suprafa a lui. Cantitatea de ap separat , pe unitatea de suprafa , Ts, în cazul unei probe de beton proasp t, preg tit în anumite condi ii într-un vas cilindric, este dat de rela ia:

S

VT s

s = [cm3/cm2] (7)

în care: Vs este volumul apei separate, extras la suprafa a betonului, la anumite intervale de timp, în cm3; S − aria suprafe ei betonului proasp t, în cm2. Cantitatea de ap separat , în procente (%Tsa), se poate determina cu rela ia:

100% ⋅=A

VT s

sa [%] (8)

unde A este cantitatea total de ap din proba de beton, determinat conform rela iilor 5 i 6, în cm3. Având în vedere c în cazul îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment, producerea acestui fenomen poate provoca reducerea unor rezisten e fizico-mecanice tocmai la nivelul suprafe ei de rulare, unde ac ioneaz pneurile autovehiculelor i o serie de agen i exteriori (precipita ii, diferen e de temperatur etc.) verificarea acestei caracteristici a betonului proasp t este foarte important i mai ales m surile de prevenire sunt deosebit de necesare.

www.armix.ro

25

3.2.5. Volumul de aer oclus În cazul betoanelor de ciment rutiere, la care s-au utilizat adaosuri antrenoare de aer, în scopul îmbun t irii lucrabilit ii i a rezisten elor la înghe -dezghe , volumul de aer oclus din betonul proasp t se poate determina prin diferite metode bazate pe principiul elimin rii aerului din betonul proasp t cu ajutorul apei. Volumul de aer oclus se determin pe baza rela iei:

1001 ⋅−

=V

VVVaer [%] (9)

în care: V este volumul probei de beton luat pentru determinare, în cm3; V1 − volumul betonului dup eliminarea aerului, în cm3. În cazul betoanelor de cimet rutiere se urm re te ca volumul de aer oclus s fie cuprins între 3 i 6 %, un con inut mai mic neprotejând betonul la înghe -dezghe , iar un con inut mai mare provocând sc deri importante ale rezisten elor betonului. Volumul de aer oclus din beton scade o dat cu cre terea duratelor de amestecare, de transport i de vibrare. 3.3. Caracteristicile betonului înt rit Dintre caracteristicile fizico-mecanice ale betonului înt rit, prezentate în literatura de specialitate i în prescrip iile tehnice de la noi din ar , se subliniaz în cele ce urmeaz câteva dintre acestea, considerate mai importante pentru betoanele de ciment utilizate la îmbr c min ile rutiere, i anume:

− densitatea aparent ; − compactitatea i porozitatea; − rezisten a la compresiune; − rezisten a la întindere; − gelivitatea sau rezisten a la înghe -dezghe ; − contrac ia betonului.

3.3.1. Densitatea aparent Densitatea aparent a betonului înt rit (masa unit ii de volum inclusiv golurile) se determin pe epruvete cubice, prismatice sau cilindrice precum i pe buc i sau carote extrase din îmbr c mintea rutier . Densitatea aparent a betonului înt rit se ob ine din rela ia:

1000'⋅=

V

mapρ [kg/m3] (10)

în care: ρap este densitatea aparent a betonului înt rit; m' − masa epruvetei, în kg; V − volumul epruvetei, în dm3. În cazul betoanelor de ciment rutiere densitatea aparent a betonului înt rit trebuie s fie mai mare de 2 200 kg/m3.

www.armix.ro

26

3.3.2. Compactitatea i porozitatea Prin compactitatea betonului înt rit, C, se în elege raportul dintre densitatea aparent ρap i densitatea absolut ρ:

100⋅=ρ

ρapC [%] (11)

iar porozitatea total este dat de rela ia:

100)1(100 ⋅−=−=ρ

ρapCP [%] (12)

Compactitatea betonului înt rit, respectiv porozitatea, sunt caracteistici importante în cazul betonului rutier deoarece influen eaz alte propriet i ale betonului, în special rezisten a la înghe -dezghe , rezisten ele mecanice, rezisten a la ac iunea fondan ilor chimici etc. Compactitatea betonului depinde de factorii de compozi ie i de modul de punere în oper a betonului. În general, un beton rutier se consider compact când porozitatea total este cuprins între 5 i 7 %. 3.3.3. Rezisten a la compresiune Determinarea rezisten ei la compresiune a betonului înt rit constituie principalul criteriu de apreciere a calit ii unui beton i se poate efectua nedistructiv prin intermediul metodelor ultrasonice i mecanice sau pe epruvete de diferite forme i m rimi prelevate din betonul proasp t sau îmbr c minte. Rezisten a la compresiune Rc este dat de rela ia:

A

PRc = [N/mm2] (13)

în care: P este for a de rupere, citit la manometrul presei hidraulice, în N; A − aria nominal a suprafe ei de referin , m surat pe epruvet , în mm2. Pentru ob inerea unor rezisten e comparabile i pentru determinarea m rcii betonului, atât în cazul încerc rilor preliminare, cât i în cazul încerc rilor de control i verificare a calit ii betonului, se utilizeaz epruvete cubice cu latura de 10, 14, 20 sau 30 cm. Epruvetele (dimensiuni, toleran e, mod de prelevare, preparare i p strare) precum i modul de încercare a lor, trebuie s respecte prescrip iile tehnice în vigoare. La noi în ar , se folose te drept criteriu pentru calitatea betonului, rezisten a la compresiune centric pe epruvete cubice cu latura de 20 cm, p strate în regim mixt, încercate dup 28 de zile de la preparare (Rb sau R28). 3.3.4. Rezisten a la întindere În cazul îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment rezisten a la întindere a betonului, care este cea mai mic dintre rezisten ele sale mecanice, este hot râtoare pentru durabilitatea lucr rilor.

www.armix.ro

27

Determinarea rezisten ei la întindere a betonului se face prin metode indirecte utilizând încercarea la despicare sau încercarea la încovoiere. Încercarea la despicare utilizeaz epruvete în form de cuburi sau fragmente de prism precum i carote cilindrice extrase din îmbr c mintea rutier , folosindu-se aceea i aparatur ca în cazul încerc rii la compresiune, transmiterea înc rc rii f cându-se în lungul a dou generatoare diametral opuse. Rezisten a la întindere din despicare, Rtd, se calculeaz cu rela ia:

A

PRtd

π

2= [N/mm2] (14)

în care: P este for a de rupere, în N; A − m rimea sec iunii verticale de rupere a epruvetei sau a carotei, în mm2. Rezisten a la întindere prin încovoiere se determin pe epruvete prismatice de 100 x 100 x 550 mm i pe fragmentele de prism rezultate de la încercarea prismelor întregi prin aplicarea, în mod uniform cresc tor, a unei singure for e în mijlocul distan ei dintre cele dou reazeme semicirculare (fig. 7.12).

Rezisten a la întindere prin încovoiere se calculeaz cu rela ia: − pentru betoane cu agregate grele:

2t

h b

L PR 0,875= [N/mm2] (15)

− pentru betoane cu agregate u oare:

2t

h b

L PR 0,925= [N/mm2] (16)

în care: P este for a de rupere, în N; L − distan a dintre reazeme, în mm; b − l imea medie a sec iunii transversale, în mm; h − în l imea medie a sec iunii transversale, în mm.

Fig.12. Schema încerc rii la întindere prin încovoiere.

www.armix.ro

28

3.3.5. Determinarea rezisten ei la încovoiere Determinarea rezisten ei la încovoiere pe prisme 100 ×××× 100 ×××× 550 mm se face prin aplicarea în mod uniform a unei singure înc rc ri la mijlocul epruvetei a ezate pe dou reazeme semicirculare (fig. 13). Rezisten a la încovoiere se calculeaz cu rela ia:

2inc

h b

L P ,R 51= [N/mm2] (17)

în care P, L , b i h au aceea i semnifica ie ca la pct.3.3.4. Determinarea rezisten ei la încovoiere pe prisme 150 ×××× 150 ×××× 600 mm se face prin aplicarea în mod uniform i continuu a dou for e egale i simetrice, amplasate la treimea deschiderii dintre cele dou reazeme circulare pe care se sprijin prisma (fig. 13).

Rezisten a la încovoiere Rînc se calculeaz cu rela ia:

2inc

b h

P L R = [N/mm2] (18)

în care P, L , b i h au aceea i semnifica ie ca la pct.7.3.3.4.

Rezisten a caracteristic la încovoiere kincR serve te la determinarea clasei

betonului. Aceasta se calculeaz cu rela ia:

incinckinc StRR ⋅−= [N/mm2] (19)

în care:

incR este rezisten a la încovoiere medie a celor n rezultate analizate, în N/mm2; t − parametru statistic (coeficientul Student);

Fig.13. Schema de determinare a rezisten ei la încovoiere

www.armix.ro

29

Sinc − abaterea medie p tratic a rezisten elor la încovoiere, sau abaterea standard, calculat cu rela ia 7.20, în N/mm2.

( )−−

=n

1

2incincinc RR

nS

1

1 [N/mm2] (20)

Rela ia 7.20 este echivalent cu rela ia 7.21 care prezint facilit i de aplicare:

( )−−

=22 1

1

1incincinc R

nR

nS [N/mm2] (21)

Sub ac iunea înc rc rilor repetate, betonul de ciment se rupe la valori ale eforturilor unitare mai mici decât cele rezultate din înc rc ri statice de scurt durat . Reducerea rezisten elor betonului se datoreaz influen ei pe care o exercit înc rc rile repetate asupra procesului de microfisurare a betonului. În cazul betoanelor rutiere se ia în considerare acest fenomen la calculul de dimensionare a dalelor, prin reducerea rezisten ei admisibile la întindere din încovoiere prin aplicarea unui coeficient cu valori cuprinse în intervalul 0,6…0,7, în func ie de frecven a înc rc rilor (intensitatea traficului rutier). 3.3.6. Gelivitatea Gelivitatea sau rezisten a la înghe -dezghe a unui beton se define te prin num rul maxim de cicluri de înghe -dezghe succesive, pe care epruvetele de beton, începând cu o vârst de cel pu in 28 zile de la preparare, pot s le suporte f r s sufere o reducere a rezisten ei la compresiune i o pierdere în mas mai mare de 25 % respectiv 5 %, fa de epruvetele martor (metoda distructiv ). De asemenea, aceasta poate fi definit prin num rul maxim de cicluri de înghe -dezghe succesive, pe care epruvetele pot s le suporte f r s sufere modific ri ale structurii, care s reduc modulul de elasticitate dinamic cu mai mult de 15 % (metoda nedistructiv ). Rezisten a la înghe -dezghe a betoanelor de ciment din stratul de uzur al îmbr c min ilor rutiere, având în vedere condi iile specifice de exploatare, trebuie s fie foarte mare, gradul de gelivitate fiind superior lui G 100. 3.3.7. Contrac ia betonului Contrac ia betonului reprezint mic orarea în timp a volumului betonului când acesta se înt re te în aer i se stabile te prin m surarea distan elor între repere fixate pe epruvete prismatice, p strate la temperatur i umiditate constante. Contrac ia betonului la o vârst oarecare t, notat εc, se calculeaz cu rela ia:

0

0

Lt

cδδ

ε−

= [mm/m] (22)

în care: δ0 este distan a între repere la 7 zile, în mm; δt − distan a pe microcomparator la timpul t, în mm;

www.armix.ro

30

L0 − distan a între reperele epruvetei, în m. Contrac ia are consecin e negative asupra betoanelor de ciment rutiere, în practic utilizându-se diferite procedee pentru mic orarea ei prin reducerea raportului A/C, p strarea în regim umed, revibrare etc.

3.4. Influen a factorilor de compozi ie i execu ie asupra calit ii betoanelor de ciment rutiere

Betoanele de ciment care se utilizeaz pentru realizarea îmbr c min ilor rutiere trebuie s îndeplineasc în general acelea i condi ii tehnice ca i betoanele folosite curent la construc iile civile i industriale. Având îns în vedere faptul c îmbr c min ile rutiere din beton de ciment se caracterizeaz printr-o suprafa mare în raport cu volumul de beton folosit i c acestea sunt solicitate atât de înc rc rile dinamice date de trafic cât i de factorii climaterici (varia ii mari de temperatur i de umiditate), caracteristici zonei geografice în care se afl situat drumul respectiv, este necesar ca la alc tuirea betoanelor i punerea lor în oper s se adopte unele solu ii specifice care s conduc în final la ob inerea unor îmbr c min i rutiere rezistente i durabile. Calitatea betoanelor de ciment rutiere este influen at în acest sens de urm torii factori:

− agregatele utilizate (granulozitate, form , m rime, natura suprafe ei, roc etc.); − tipul i dozajul de ciment; − apa de amestecare, respectiv raportul A/C; − utilizarea adaosurilor plastifiante i antrenorilor de aer; − modul de compactare a betonului; − protejarea betonului în perioada de priz i înt rire.

3.4.1. Influen a agregatelor naturale Agregatele naturale influen eaz caracteristicile betonului de ciment prin granulozitate, forma i dimensiunea maxim a granulelor, natura suprafe ei granulelor, natura rocii, prezen a impurit ilor etc. Granulozitatea agregatelor prezint o importan deosebit pentru caracteristicile betonului de ciment, întrucât influen eaz volumul de goluri de care depinde dozajul de ciment, cantitatea de ap , lucrabilitatea, rezisten ele mecanice, gelivitatea etc. Granulozit ile diferite, prezentate în fig.14., influen eaz rezisten ele betonului de ciment în m sura în care asigur o compactitate maxim i o cantitate de ap de amestecare mic la acelea i condi ii de lucrabilitate. Se constat c , la dozaje egale de ciment, rezisten a betonului cre te o dat cu cantitatea de agregat mare din beton (curba D), în compara ie cu un agregat care are mult parte fin (curba F). Aceast comportare se explic prin faptul c frac iunea fin necesit mai mult ap de amestecare la aceea i lucrabilitate, iar cre terea cantit ii de ap produce înfoierea nisipului care determin o reducere a dozajului real de ciment i a

Fig. 14. Influen a granulozit ii agregatelor

asupra rezisten ei la compresiune a betonului de ciment.

www.armix.ro

31

densit ii aparente, rezultând un beton mai poros i cu rezisten e mecanice mai mici. De asemenea, din fig. 15 rezult c prin cre terea de la 2 la 9 % a con inutului de parte fin sub 0,25 mm, în cazul men inerii aceleia i lucrabilit i, rezisten ele mecanice ale betonului prezint sc deri considerabile cuprinse între 25 i 30 %.

Trebuie men ionat totu i faptul c frac iunile fine sub 0,25 mm nu pot lipsi din compozi ia betonului, având în vedere faptul c , pân la anumite limite, favorizeaz lucrabilitatea betonului. Se recomand ca frac iunea fin a agregatului natural împreun cu cantitatea de ciment s asigure un con inut optim de parte fin total în masa betonului, cum se indic informativ în tabelul 10. Con inutul recomandat de parte fin în betoanele de ciment Tabelul 10

Frac iunea fin din agregatele naturale având d<0,25 mm

Dozajul de ciment, kg/m3 beton

în % în kg/m3 beton

Total parte fin în beton, kg/m3 beton col.1+col.3

1 2 3 4 400 350 300 250

0 4…5 6…7

8…10

0 60…70

110…130 170…180

400 410…420 410…430 420…430

Influen a con inutului de nisip în alc tuirea scheletului mineral al betoanelor de ciment rutiere este deosebit de semnificativ sub aspectul modific rii principalelor caracteristici ale betonului.

Din fig. 16 se poate observa c pentru un con inut de nisip în alc tuirea scheletului mineral de peste 45…50 %, valoarea rezisten ei la compresiune Rc i a densit ii aparente ρap scade foarte mult iar valoarea rezisten ei la întindere prin încovoiere Rti atinge valori maxime pentru un con inut de nisip de 42…47 % (curbele a în cazul agregatelor având Dmax = 22 mm), respectiv de 53…57 % (curbele b în cazul agregatelor având Dmax = 40 mm).

Fig. 15. Influen a con inutului de praf asupra rezisten elor mecanice ale betonului de ciment.

www.armix.ro

32

De asemenea, pentru ob inerea unei suprafe e specifice acceptabile a nisipului, majoritatea prescrip iilor tehnice prev d condi ii severe în acest sens, prin limitarea con inutului de p r i fine în nisipul utilizat la betoanele rutiere din stratul de uzur , în cadrul unor zone de granulozitate prezentate în fig. 17.

Frac iunea intermediar a curbei de granulozitate a agregatelor (sort 7−16), de i joac un rol mai mic în ob inerea unor betoane de calitate, influen eaz caracteristicile betonului proasp t prin:

− tendin a mare de segregare; − varia ia lucrabilit ii la un con inut redus de ap .

Frac iunea mare a agregatelor (pietri ul, criblurile sau piatra spart ) prezint o importan mai mare întrucât de ele depind rezisten ele mecanice i, în special, în cazul betoanelor rutiere din stratul de uzur , rezisten a la uzur i u urin a de t iere a rosturilor i striurilor betonului. Aceste materiale este necesar s nu fie gelive, s nu se umfle în prezen a apei i s nu con in elemente alterate. Una dintre caracteristicile cu o larg întrebuin are pentru aprecierea calit ii granulozit ii agregatelor, utilizat în cazul betoanelor de ciment, este modulul de fine e Mf definit de Abrams i exprimat prin rela ia:

Fig. 16. Influen a con inutului de nisip asupra caracteristicilor betonului de ciment.

a – Dmax = 22 mm; b – Dmax = 40 mm.

Fig. 17. Zone de granulozitate prescrise pentru nisipul utilizat în cazul betoanelor rutiere:

a − în SUA (AASHTO); b − în Fran a; c – în Germania.

www.armix.ro

33

100

1==

n

ii

f

r

M (23)

în care: ri este cantitatea de agregate, exprimat în %, rest pe sita sau ciurul cu num rul de ochiuri i (de exemplu în cazul unui sistem Tyler unde n = 7, diametrele utilizate sunt de 0,2; 1; 3; 7; 15; 30 i 70 mm); n − num rul de site i ciururi utilizate la determinarea granulozit ii agregatelor. Pentru betoanele rutiere valorile recomandate ale modulului de fine e sunt în func ie de diametrul maxim al granulelor agregatului Dmax i de dozajul de ciment preconizat s se utilizeze la realizarea betonului (tabelul 11). Modulul de fine e recomandat pentru agregatele utilizate la betoanele rutiere Tabelul 11

Modulul de fine e Dozaj de ciment, kg/m3

Dmax = 30 mm Dmax = 40 mm 300 350 400

5,60 5,75 5,90

5,95 6,10 6,20

Unele prescrip ii recomand pentru nisip un modul de fine e cuprins între 2,5 i 3,0; sitele utilizate pentru determinarea granulozit ii au ochiuri p trate, cu dimensiunile 0,15; 0,3; 0,6; 1,2; 2,4 i 4,8 mm. Prescrip iile tehnice franceze admit pentru nisip varia ii ale modulului de fine e de maximum ± 0,4. Cu cât valoarea modulului de fine e este mai mare, agregatul natural prezint o granulozitate lipsit de p r i fine, ceea ce conduce la ob inerea unui beton pu in lucrabil, cu tendin a de separare a apei i sensibil la cele mai mici varia ii ale con inutului de ap . Un modul de fine e sc zut atest un agregat natural cu multe p r i fine, având o suprafa specific mare, care conduce la un consum ridicat de ciment i la contrac ii mari.

Studiile efectuate de Laboratorul de poduri i osele din Paris au scos în eviden influen a raportului dintre frac iunile mici i cele grosiere ale agregatelor utilizate la prepararea betoanelor respective, putându-se stabili pe baza unor încerc ri valoarea optim a acestora (fig. 18). La prepararea betoanelor de ciment rutiere, în afar de agregatele cu granulozitate continu , utilizate în marea majoritate a rilor, se pot folosi i agregate cu granulozitate discontinu , la care lipse te unul sau mai multe sorturi elementare (de exemplu sort 2−8). În practic , în func ie de caracteristicile materialelor existente în zon , se utilizeaz agregate la care dimensiunea maxim a unui

Fig. 18. Influen a raportului nisip/pietri i

piatr spart asupra lucrabilit ii betonului de ciment.

www.armix.ro

34

sort este 10

1...

5

1 din dimensiunea maxim a sorturilor superioare folosite, iar raportul

Dmax/dmin pentru un sort granular se alege egal cu 2. Datorit cantit ii insuficiente de p r i fine, betoanele cu granulozitate discontinu au lucrabilitate redus i necesit o energie mare la compactare, ele prezentând îns avantajul unor dozaje reduse de ciment i posibilitatea ob inerii în anumite condi ii tehnologice a unor rezisten e mecanice ridicate i contrac ii mici. Forma granulelor folosite la prepararea betoanelor rutiere, în special a agregatelor având dimensiuni peste 7 mm, de i acestea au un rol mai mic decât nisipul în realizarea unui beton de bun calitate, influen eaz lucrabilitatea i compactitatea betoanelor întrucât modific suprafa a specific a agregatelor i volumul de goluri din beton. Prin utilizarea formelor lamelare i aciculare, din cauza suprafe ei specifice mari, se ob in betoane dificil de compactat i cu rezisten e mecanice reduse. De asemenea, utilizarea pietrei sparte lamelare conduce la dificult i în opera iile de t iere a rosturilor, când se pot provoca, datorit lor, tirbiri ale muchiilor dalelor din beton. Din aceste motive se recomand ca agregatele folosite s aib o form a granulelor care s respecte condi iile tehnice impuse, respectiv s aib raportul între dimensiunile granulelor de 1 : 0,66 : 0,33. Forma granulelor poate fi apreciat global prin determinarea coeficientului volumic mediu Cv dat de rela ia:

=

=n

ii

v

d

VC

1

3max6

π (24)

în care: V este volumul total real al agregatelor, în cm3; dimax − diametrul maximal unui sort elementar i, în cm; n − num rul de sorturi. Din punct de vedere al formei granulelor, agregatele utilizate pentru betoane trebuie s prezinte un coeficient volumic mediu mai mare de 0,2. Dimensiunea maxim a granulelor influen eaz caracteristicile betonului, limitarea practic a diametrului maxim al acestora la 25 mm respectiv 40 mm, în func ie de grosimea stratului de beton, conducând la ob inerea unor rezisten e mecanice corespunz toare cu asigurarea lucrabilit ii necesare inându-se seama i de caracteristicile i performan ele utilajelor de r spândire, a ternere i vibrare a betonului la punerea în

oper . Natura suprafe ei granulelor în cazul unor agregate cu suprafa a rugoas , influen eaz pozitiv aderen a pietrei de ciment i contribuie la îmbun t irea caracteristicilor betonului, în special a rezisten ei la întindere, dup cum rezult din curbele caracteristice prezentate în fig. 19, recomandându-se din acest punct de vedere utilizarea agregatelor concasate (cribluri, piatr spart , balast concasat) la prepararea betoanelor de ciment, în special în stratul de uzur al îmbr c min ilor rutiere. Se men ioneaz c betoanele de ciment preparate cu piatr spart , la acela i raport A/C, prezint rezisten e mecanice cu 10 % mai mari decât betoanele de ciment la care s-au utilizat pietri uri.

www.armix.ro

35

Utilizarea agregatelor concasate, în special în stratul de uzur al îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment, prezint urm toarele avantaje:

− se ob in betoane cu rezisten e la întindere mai mari; − rezisten a la uzur a betonului este mult sporit ; − rugozitatea suprafe ei îmbr c mintei este mare; − aprovizionate din resurse locale, betoanele ob inute pot fi eficiente i din

punct de vedere economic. În ceea ce prive te îns utilizarea nisipului de concasaj, acesta, de i m re te rezisten a la întindere a betonului, prin suprafa a specific mare, înr ut e te lucrabilitatea betonului proasp t i m re te necesarul de ap la amestecare, din acest punct de vedere fiind preferate nisipurile naturale. Roca utilizat este în general de natur eruptiv , dar se pot întrebuin a i agregate de natur calcaroas , având în vedere faptul c folosirea lor în betoanele de ciment asigur rezisten e corespunz toare datorit aderen ei mai bune a pastei de ciment la suprafa a agregatelor. Experien ele franceze au scos în eviden c rezisten ele la întindere din încovoiere ale betoanelor rutiere preparate cu agregate calcaroase sunt cu 20…30 % mai mari decât în cazul folosirii agregatelor silicioase curente. De asemenea, întrebuin area agregatelor calcaroase prezint interes în cazul îmbr c min ilor rutiere, deoarece conduce la sc derea coeficientului de dilata ie fa de betoanele cu agregate silicioase, iar t ierea rosturilor i a striurilor este mai u oar . Impurit ile agregatului, reflectate prin con inutul de p r i levigabile, mic , argile, c rbune, pirit , s ruri solubile etc., influen eaz nefavorabil rezisten ele mecanice ale betoanelor de ciment, mic orând calitatea i durabilitatea îmbr c min ilor rutiere. Con inutul de p r i levigabile influen eaz rezisten ele betonului i de aceea se limiteaz la maximum 3 %. Din acest punct de vedere, prescrip iile tehnice franceze prev d pentru nisipuri un echivalent de nisip de minimum 75…80 %, în func ie de trafic. Sp larea agregatelor are un efect major asupra calit ii betonului rutier, rezisten ele putând spori în aceste condi ii cu pân la 30…50 %.

Fig. 19. Influen a naturii suprafe ei agregatului asupra rezisten ei la întindere a betonului de

ciment: a – agregate concasate (cribluri); b − agregate naturale (pietri )

www.armix.ro

36

3.4.2. Influen a cimentului Cimentul influen eaz caracteristicile betonului atât prin calitate (marca cimentului, natura chimico-mineralogic , fine e de m cinare) cât i prin cantitate, respectiv prin dozajul de ciment utilizat. Marca cimentului influen eaz pân la anumite valori rezisten ele mecanice ale betonului dup cum rezult din fig. 20.

Tipul cimentului utilizat la realizarea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment influen eaz caracteristicile betonului prin natura chimico-mineralogic a componen ilor, considera iile privind alegerea unui anumit tip de ciment rutier fiind prezentate în cadrul paragrafului 7.2.2, din care rezult c majoritatea prescrip iilor trehnice limiteaz con inutul de aluminat tricalcic, în scopul ob inerii unor betoane rutiere cu caracteristici superioare în ceea ce prive te rezisten ele la întindere, uzur , gelivitate i prezentând contrac ii reduse. Fine ea de m cinare a cimentului, prin valoarea suprafe ei specifice a acestuia, influen eaz favorabil rezisten a la întindere a betonului dup cum rezult din fig. 21, îns din acest punct de vedere trebuie s se considere anumite limite, avându-se în vedere c prin m rirea fine ei de m cinare se ating i valori mari ale contrac iei, pus în eviden prin modificarea regimului termic exemplificat în fig. 22.

Fig. 20. Influen a m rcii i dozajului de ciment asupra rezisten ei la compresiune a betonului de ciment.

Fig. 21. Influen a fine ei de m cinare a cimentului asupra rezisten ei la întindere a betonului

de ciment.

www.armix.ro

37

Se men ioneaz c o suprafa specific mare a cimentului, de i conduce la o sporire a rezisten elor mecanice, determin cre terea vitezei reac iilor de hidratare i a con inutului de ap necesar, care faciliteaz apari ia tensiunilor interne, a microfisurilor i porilor, deteriorând caracteristicile specifice betoanelor rutiere (contrac ii reduse, rezisten la înghe -dezghe etc.) Din fig. 21 i 22 rezult c la o cre tere a valorii fine ei de m cinare de la 2 250 la 4 200 cm2/g rezisten a la întindere cre te relativ pu in, cu aproximativ 1 N/mm2, la 28 zile de la preparare, îns cantitatea de c ldur degajat înc din prima zi atinge valori duble, ceea ce favorizeaz în final apari ia fisurilor de contrac ie. Dozajul de ciment, prin cre terea sa pân la anumite valori, influen eaz favorabil majoritatea caracteristicilor betoanelor de ciment, astfel:

− lucrabilitatea betonului proasp t se îmbun t e te la men inerea unui raport A/C constant;

− densitatea aparent a betonului, care devine maxim la valori ale dozajului de ciment cuprinse între 300 i 500 kg/m3 (fig. 23);

Fig. 22. Influen a fine ei de m cinare a cimentului asupra cantit ii de c ldur degajat în

perioada de priz i înt rire a betonului de ciment.

Fig. 23. Influen a dozajului de ciment asupra densit ii aparente a betonului de ciment.

www.armix.ro

38

− rezisten a la compresiune a betonului, la care valorile maxime ale raportului Rb/dozaj, apare la dozaje cuprinse între 300 i 400 kg/m3 (tabelul 12);

Varia ia rezisten ei la compresiune i întindere a betonului în func ie de dozajul de ciment Tabelul 12

Dozajul de ciment, kg/m3 100 200 300 400 600 800 Rb/dozaj Rti/dozaj

0,30 0,07

0,54 0,125

0,88 0,130

0,77 0,120

0,69 0,088

0,55 0,065

− rezisten a la întindere din încovoiere, cre te mai pu in decât rezisten a la

compresiune datorit sporirii efectului fisur rii din contrac ie o dat cu m rirea dozajului de ciment, raportul Rti/dozaj fiind maxim la dozaje cuprinse între 200 i 400 kg/m3 (tabelul 7.12).

Contrac ia betonului este îns influen at negativ de cre terea dozajului de ciment, rezultând din cele de mai înainte c cea mai economic utilizare a cimentului se ob ine în cazul unor dozaje sub 400 kg/m3, practic la realizarea betoanelor rutiere folosindu-se dozaje minime de 300 kg/m3 i, orientativ, de 330 kg/m3 în cazul stratului de rezisten i de 350 kg/m3 în cazul stratului de uzur . 3.4.3. Influen a apei de amestecare Influen a apei de amestecare asupra caracteristicilor betonului de ciment este esen ial i poate fi pus în eviden prin raportul ap -ciment. Dac dozajele de ciment i agregate r mân constante, o dat cu cre terea raportului A/C, cele mai importante carateristici ale betoanelor rutiere (rezisten ele mecanice, compactitatea etc.) scad, iar contrac ia la uscare cre te. Dependen a rezisten ei la compresiune a betonului, Rb, fa de raportul A/C a fost pus în eviden de Skramtaev care, pornind de la studiile lui Bolomey, a stabilit urm toarea rela ie între cele dou m rimi:

−⋅= 5,0A

CRKR cb (25)

în care: Rc este marca cimentului; K − coeficient experimental egal cu 0,5 pentru pietri i 0,55 pentru piatr spart . Prelucrarea unui num r însemnat de date experimentale, referitoare la dependen a dintre raportul A/C i rezisten a la compresiune a betonului, arat c rezultatele se încadreaz într-un domeniu delimitat de cele dou curbe din fig. 24. În fig. 25 este prezentat varia ia rezisten ei la compresiune a betonului Rb în func ie de raportul A/C, pentru acela i tip i dozaj de ciment. Rezisten ele maxime se ob in în domeniul betoanelor vârtoase. Dac raportul A/C este sub valoarea optim , rezult un beton prea vârtos care nu se poate compacta i r mâne poros, iar dac raportul A/C dep e te valoarea optim , piatra de ciment este foarte poroas i cu multe canale capilare deschise spre exterior datorit evapor rii apei; în ambele situa ii

rezisten ele mecanice i celelalte caracteristici ale betonului fiind mai sc zute. Pentru a ob ine betoane rutiere cu caracteristici superioare, raportul A/C trebuie redus la minimum necesar asigur rii lucrabilit ii corespunz toare mijloacelor de

www.armix.ro

39

compactare, printr-o granulozitate corespunz toare a agregatelor, prin folosirea adaosurilor plastifiante i prin asigurarea compact rii cu mijloace mecanice puternice.

3.4.4. Influen a aditivilor Efectele adaosurilor plastifiante i antrenorilor de aer asupra caracteristicilor betoanelor de ciment au fost prezentate în cadrul pct. 2.3. Dintre efectele mai importante ale aditivilor plastifian i i în special ale antrenorilor de aer, privind caracteristicile specifice betoanelor de ciment utilizate la îmbr c min i rutiere, se men ioneaz : îmbun t irea substan ial a lucrabilit ii betonului proasp t cu reducerea concomitent a raportului A/C, cre terea rezisten ei la înghe -dezghe i îmbun t irea rezisten elor mecanice ale betonului înt rit, efecte care amelioreaz

esen ial comportarea în timp i durabilitatea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment. Folosirea superplastifian ilor accelereaz înt rirea betonului care dup 2…3 zile atest rezisten e suficient de mari pentru a permite darea în exploatare a îmbr c min ilor rutiere astfel realizate.

Fig. 24. Influen a raportului ap -ciment asupra m rcii betonului de ciment.

Fig. 25. Influen a raportului ap -ciment i a modului de compactare asupra rezisten ei la

compresiune a betonului de ciment.

www.armix.ro

40

Men ion m rolul important al antrenorilor de aer în realizarea unui volum de goluri optim în masa betonului sub form de microbule uniform distribuite, care confer betonului rutier caracteristici superioare de lucrabilitate i rezisten la înghe -dezghe . Influen a utiliz rii antrenorilor de aer asupra volumului de goluri din masa betonului prezentat în fig. 26 scoate în eviden posibilitatea reducerii raportului A/C cu efecte majore asupra celorlalte caracteristici ale betoanelor rutiere. În diagramele din fig. 26 se observ c pentru ob inerea unui volum de goluri optim în masa betonului de 5 %, prin utilizarea unor adaosuri antrenoare de aer de 0,5 % i 1 % din masa cimentului, raportul A/C se reduce de la 0,46 la 0,41. De asemenea, din fig. 27 rezult c folosirea antrenorilor de aer devine eficient pentru o anumit granulozitate a agregatului natural cu o suprafa specific mai mare de 3 m2/kg, pentru care volumul de goluri în masa betonului cre te de la 2 la 4 %.

Fig. 26. Influen a antrenorilor de aer asupra raportului ap -ciment.

Fig. 27. Influen a antrenorilor de aer asupra volumului de goluri din betonul de ciment.

www.armix.ro

41

3.4.5. Influen a modului de compactare Dintre factorii tehnologici de execu ie, o importan deosebit pentru realizarea unor îmbr c min i rutiere de bun calitate îl prezint modul de compactare a betonului. Modul de compactare a betonului proasp t influen eaz în cea mai mare m sur gradul de compactare al betonului i prin aceasta toate caracteristicile fizico-mecanice ale betonului înt rit (fig.28). Tehnologiile moderne de execu ie a îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment se bazeaz pe procedeul de compactare prin vibrare a betoanelor vârtoase.

În timpul vibr rii, coeziunea amestecului de beton proasp t i frec rile interioare sunt anulate, betonul comportându-se ca un lichid care umple cu u urin spa iul dintr-un tipar i elimin aerul oclus la amestecare. Sub efectul vibr rii, spa iile dintre granulele de diferite m rimi se reduc la minimum, printr-o a ezare ra ional mai stabil a acestora, ob inându-se în acest fel un beton compact, bine îndesat i cu pu ine goluri rezultate în urma proceselor tehnologice anterioare. Rezisten ele mecanice ale betonului compactat prin vibrare sunt influen ate de durata de vibrare, frecven a vibr rii precum i de amplitudinea i accelera ia oscila iilor; aceste influen e sunt prezentate în fig. 29. Parametrii de vibrare ai utilajelor folosite (frecven , amplitudine, vitez de vibrare, accelera ie i durat ) se coreleaz între ei, în func ie de granulozitatea agregatelor i lucrabilitatea betonului. Vibrarea betonului în condi iile prescrise de durat (30 s maximum), frecven (50…200 Hz) i amplitudine (0,1…0,6 mm), conduce la ob inerea unor îmbr c min i rutiere rezistente la multiplele solicit ri la care sunt supuse acestea în exploatare. Revibrarea betonului rutier în perioada de priz (vibrarea repetat ) este un procedeu tehnologic care conduce la realizarea unei cre teri a gradului de

compactare, înso it de intensificarea proceselor de hidratare i de anulare a tensiunilor interne generate de contrac ia ini ial a cimentului. Ca urmare a acestui fapt, se ob ine o îmbun t ire esen ial a caracteristicilor chimice i fizico-mecanice ale pietrei de ciment, respectiv ale betonului, cum sunt: sporirea rezisten elor mecanice, reducerea deforma iilor din contrac ie, m rirea impermeabilit ii, ameliorarea rezisten elor la înghe -dezghe , m rirea durabilit ii etc. Se men ioneaz faptul c prin revibrarea betonului în perioada de

Fig. 28. Influen a modului de compactare asupra rezisten ei la compresiune a betonului de ciment.

Fig. 29. Influen a parametrilor de vibrare asupra

rezisten ei betonului de ciment.

www.armix.ro

42

priz se amelioreaz rezisten a la oboseal (în special cea la întindere) întrucât se evit apari ia i dezvoltarea microfisurilor din perioada ini ial de înt rire. În func ie de natura mineralogic a cimentului, de compozi ia betonului, de regimul i de criteriile de revibrare ale betonului, se pot ob ine sporuri de rezisten e de 10…25 % i reducerea contrac iei cu 15…40 %. Aceste rezultate permit realizarea unor importante diminu ri a costului lucr rilor rutiere, având în vedere c se poate ob ine reducerea cu 10…15 % a dozajului de ciment fa de prevederile normelor tehnice cunoscute, iar efectele revibr rii se resimt pe aproape întreaga perioad de exploatare a îmbr c min ilor rutiere executate din beton de ciment, împiedicând sau întârziind apari ia unor degrad ri. 3.4.6. Influen a protej rii suprafe ei betonului proasp t Men inerea betonului în anumite condi ii dup punerea în oper reprezint o necesitate pentru asigurarea unei înt riri corespunz toare, influen a umidit ii i temperaturii fiind esen ial pentru ob inerea unor betoane rutiere de calitate. Umiditatea are rolul de a asigura hidratarea în continuare a cimentului i de a împiedica deforma iile de contrac ie la uscare. Mediul înconjur tor prin temperatura t, umiditatea relativ a aerului u i viteza vântului v influen eaz pierderile de ap p ce se produc prin evaporare la suprafa a betonului proasp t (fig. 30).

Protejarea betonului proasp t turnat în îmbr c mintea rutier cere o aten ie deosebit din partea constructorului avându-se în vedere influen a acesteia asupra calit ii betonului înt rit. Netratarea corespunz toare a betonului în prima perioad de înt rire, în primul rând prin neasigurarea umidit ii permanente a suprafe ei acestuia, conduce la ob inerea unor rezisten e mecanice mult sc zute, în special în stratul de uzur al îmbr c min ilor din beton de ciment, precum i la apari ia fisurilor i cr p turilor de contrac ie. Modul de varia ie a valorii rezisten ei la compresiune a betonului în func ie de aceast protejare ulterioar este indicat în fig. 31 (pentru un caz experimental dat), cunoscându-se c mediul de p strare influen eaz i rezisten ele la întindere, acestea fiind reduse în cazul betoanelor p strate în mediu uscat datorit faptului c în beton se nasc tensiuni de contrac ie mult sporite. În ceea ce prive te temperaturile efective de lucru, prescrip iile noastre tehnice prev d executarea betoanelor rutiere la temperaturi de peste + 5 °C, sub aceast temperatur reac iile de hidratare devenind foarte lente, iar înghe ul provocând degradarea suprafe ei betonului i sc derea rezisten elor mecanice. Prescrip iile tehnice franceze limiteaz i

a b c

Fig. 30. Influen a condi iilor exterioare asupra pierderii de ap la suprafa a betonului rutier: a

- influen a temperaturii; b - influen a unidit ii; c - influen a vântului.

www.armix.ro

43

temperaturile maxime la punerea în oper (+ 30 °C) pentru evitarea evapor rii excesive a apei i diminuarea contrac iilor.

3.5. Calculul compozi iei betonului de ciment Stabilirea corect a compozi iei betoanelor de ciment reprezint un element esen ial menit s asigure lucrabilitatea acestuia, precum i rezisten a i durabilitatea necesar îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment, în condi iile utiliz rii unei cantit i de ciment cât mai reduse. Stabilirea compozi iei betonului se face pe baza analizei materialelor componente i a studiilor preliminare efectuate de c tre un laborator de specialitate i cuprinde dou

etape: − evaluarea dozajelor pentru materialele componente; − definitivarea compozi iei pe baz de încerc ri preliminare.

Pentru stabilirea compozi iei betoanelor rutiere se vor avea în vedere preciz rile prescrip iilor tehnice specifice de la noi din ar , referitoare la:

− clasa betonului, în func ie de stratul în care acesta se utilizeaz , categoria drumului i clasa traficului ;

− tipul de ciment ( P 40, P 45 sau CD 40); se poate utiliza i alt tip de ciment cu avizul unui institut de cercet ri de specialitate, cu acordul beneficiarului si proiectantului;

− natura agregatelor naturale. Dozajul cimentului se va înscrie în limitele din tabelul 13. Cantitatea de ciment în func ie de clasa betonului Tabelul 13.

Tipul cimentului U.M. Cantitatea Clasa betonului CD 40 sau P 45 kg/m3 350 … 370 BcR 5,0 CD 40 sau P 45 kg/m3 330 … 350 BcR 4,5 P 40 kg/m3 350 … 370 BcR 4,5 P 40 kg/m3 330 … 350 BcR 4,0 P 40 kg/m3 310 … 330 BcR 3,5

Granulozitatea agregatului total se realizeaz cu sorturile de agregate prev zute de normativul C22 – 92, astfel încât aceasta s se înscrie în zonele din fig. 6 … 9.

Fig. 31. Influen a modului de protejare a betonului asupra rezisten ei la compresiune.

www.armix.ro

44

La prepararea betoanelor de ciment rutiere se va utilza în mod obligatoriu aditivul DISAN A (eventual FLUBET pentru locuri de sta ionare, platforme de parcare sau supral rgiri în curbe). La executarea straturilor de rezisten se pot folosi pentru betoane de clas BcR 3,5 i BcR 4,0 ca materiale de adaos cenu a de termocentral sau zgura granulat , cantitatea de ciment putându-se reduce în acest caz cu cel mult 40 kg când se utilizeaz cenu , respectiv 20 kg când se utilizeaz zgur . 3.5.1. Evaluarea dozajelor de materiale Dozajele medii de ciment C' pentru betoanele rutiere obi nuite, de la care încep încerc rile preliminare se vor înscrie în limitele din tabelul 13. Raportul A/C are urm toarele valori maxime:

− 0,45 pentru betoane cu granulozitate continu ; − 0,47 pentru betoane cu granulozitate discontinu ; − 0,52 pentru betoane cu adaos de cenu de termocentral .

Cantitatea de ap A´ se calculeaz aplicând rela ia:

( ) C' A/C = A' × , [ kg/m3] (26)

În aceast cantitate este inclus i cantitatea de solu ie de aditiv.

Cantitatea de solu ie de aditiv DISAN A D, de concentra ie 10 % se calculeaz cu rela ia:

10

c'pD

×= , [ kg/m3] (27)

în care p reprezint procentajul de aditiv din masa cimentului. În continuare se poate calcula cantitatea de ap de amestecare (f r solu ie de aditiv ) - A´ef . DA'A'ef −= , [ kg/m3] (28)

Cantitatea de agregate naturale în stare uscat A'g se determin cu rela ia:

−′−−= PAC'

A'c

agg 1000 , [ kg/m3] (29)

în care ρag este densitatea aparent a agregatelor naturale (orientativ 2,7 kg/dm3 ); ρc − densitatea cimentului (ρc = 3,0 kg/dm3 ); P − volumul de aer oclus, în dm3/m3 ( orientativ 35 în cazul utiliz rii aditivilor antrenori de aer). Pe baza valorii A'g se calculeaz dozajul corespunz tor fiec rui agregat component al agregatului total, inând seama de propor iile necesare asigur rii unei granulozit i corespunz toare. Se calculeaz densitatea aparent a betonului proasp t corespunz toare compozi iei ini iale, cu rela ia:

www.armix.ro

45

gb AAC ′+′+′=′ , [ kg/m3] (30)

În vederea efectu rii încerc rilor preliminare se preg te te o cantitate de agregate uscate, pe sorturi, necesar prepar rii unui volum de beton de cel pu in 1,5 ori mai mare decât volumul epruvetelor ce urmeaz a fi preparate. 3.5.2. Încerc ri preliminare Pentru stabilirea compozi iei de baz necesar verific rii rezisten elor mecanice ale betonului se procedeaz în felul urm tor:

− se prepar un amestec informativ de beton de cca. 60 litri, luând în considerare cantit ile de ciment, agregate naturale i solu ia de aditiv calculate (C' A'g i D);

− apa de amestecare calculat cu rela ia 28 se dozeaz treptat, începând cu cantitatea de 0,6 l (corespunz toare arjei de 60 l), pân la ob inerea lucrabilit ii prescrise, f r a dep i raportul A/C prev zut; cantitatea de ap astfel determinat este cantitatea necesar de ap Aef . Dac raportul A/C real, astfel ob inut ( inând seama i de solu ia de aditiv) dep e te valorile maxime admise se va recalcula o alt curb granulometric i, eventual un alt dozaj de aditiv;

− se determin caracteristicile betonului proasp t (lucrabilitatea, densitatea aparent i con inutul de aer oclus).

În situa ia în care densitatea aparent a betonului proasp t ρb se abate cu mai mult de ±20 kg/m3 fa de densitatea aparent calculat cu rela ia 30, se recalculeaz compozi ia efectiv a betonului prin înmul irea cantit ilor de ciment C', de agregate naturale A'g i ap A' utilizate efectiv, cu raportul dintre densitatea aparent determinat prin încerc ri ρb i cea luat ini ial în considerare ρ'b. Se ob in astfel valorile corectate pentru dozajele de ciment, agregate naturale i ap :

b

bCC'

'⋅= , [ kg/m3] (31)

b

b

'⋅′= gg AA , [ kg/m3] (32)

b

b

'⋅′= AA , [ kg/m3] (33)

Pentru verificarea rezisten elor mecanice se prepar câte 2 amestecuri ( arje) de beton de câte 60 l fiecare, pentru fiecare din urm toarele compozi ii:

− compozi ie de baz rezultat conform procedurii descrise mai sus; − copmpozi ie având dozajul de ciment sporit cu 10 kg/m3 fa de cel al

compozi iei de baz , dar men inând constante cantit ile de ap i agregate naturale; − o compozi ie având dozajul de ciment redus cu 10 kg/m3, în acelea i condi ii.

Din fiecare amestec de beton se prepar câte 6 epruvete prismatice de 150×150×600 mm i 6 epruvete cubice cu latura de 141 (150) mm. Aceste epruvete se încearc la vârsta de 28 de zile, rezultatele ob inute servind la definitivarea compozi iei betonului.

www.armix.ro

46

Pentru interpretarea rezultatelor se va proceda astfel: − rezisten a medie la compresiune, ob inut pentru fiecare compozi ie în urma

încerc rilor efectuate pe cuburi sau fragmente de prisme cu latura sec iunii de 150 mm, se corecteaz inând seama de rezisten a normat a cimentului utilizat Rc normat i rezisten a efeciv la compresiune la vârsta de 28 de zile a acestuia Rc efectiv ob inut aplicând rela ia:

c efectiv

c normatbb corectat R

RRR 2828 = , [N/mm2] (34)

− se adopt compozi ia pentru care, cu dozajul minim de ciment, rezisten ele

betonului la încovoiere i orientativ la compresiune, sunt mai mari sau cel pu in egale cu valorile indicate în tabelul 14 (majorate cu 10% fa de valorile din tabelul 14 pentru siguran ).

Caracteristicile mecanice ale betonului de ciment Tabelul 14

Clasa de beton kinc.R 150

N/mm2 cR

N/mm2 BcR 5,0 5,5 50,0 BcR 4,5 4,9 44,5 BcR 4,0 4,4 39,0 BcR 3,5 3,8 34,0

Pe parcursul producerii betonului se vor face corec ii ale compozi iei inând seama de rezultatele încerc rilor privind umiditatea i granulozitatea agregatelor naturale, astfel:

− cantit ile corespunz toare diferitelor sorturi de agregate se vor corecta astfel încât s se asigure respectarea granulozita ii adoptate pentru agregatul total;

− în func ie de umiditatea efectiv W a diferitelor sorturi de agregate, se va recalcula cantitatea de agregate ce trebuie introdus la prepararea betonului, cu ajutorul rela iei:

( )WAA g.uscatg.umed += 1 , [ kg/m3 ] (35)

Drept urmare, cantitatea de ap de amestecare se va corecta prin sc derea valorii corespunz toare umidit ii agregatelor naturale. 3.5.3. Alte metode pentru calculul compozi iei betonului de ciment Literatura de specialitate indic i alte metode, proceduri i recomand ri cu privire la calculul compozi iei betoanelor rutiere dintre care au cunoscut o larg r spândire metoda Texas i recomand rile AASHO. Prescrip iile tehnice franceze prev d stabilirea compozi iei betoanelor rutiere pe baza cercet rii propor iilor optime ale diferitelor sorturi de agregate i estim rii caracteristicilor betoanelor proaspete i înt rite, în func ie de influen a varia iilor dozajului de nisip i ap asupra acestora. Studiul compozi iei betoanelor porne te de la alegerea ini ial a dozajului de ciment (C = 330 kg/m3), a raportului pietri /piatr spart

www.armix.ro

47

= 0160 ,...,S

P i a dozajului de ap (A = 160 L/m3), stabilindu-se compozi ia optim pe

baza lucrabilit ii i rezisten ei la întindere prescrise. Metoda const în parcurgerea urm toarelor trei etape, prezentate în fig. 32:

− se stabile te lucrabilitatea optim , pentru dozaje de ap i ciment constante,

prin varia ia raportului nisip/pietri + piatr spart , =+ SP

N variabil (fig. 32, a);

− se stabilesc cantit ile necesare de ap de amestecare i antrenori de aer,

men inându-se constant raportul SP

N

+ stabilit mai înainte ca optim, pentru a ob ine un

beton cu lucrabilitatea necesar i volumul de aer oclus dorit (3…5 %) (fig. 32, b); − se evalueaz rezisten ele medii la întindere ale betonului la 7 i 28 zile,

pentru diferite compozi ii în func ie de factorii stabili i anterior la care, fa de compozi ia

de baz , variaz raportul SP

N

+ cu ± 10 L/m3 (fig. 32, c).

Rezisten ele medii la întindere din încovoiere la 28 zile trebuie s fie mai mari de 5,5 N/mm2. Se consider c cea mai bun compozi ie a betonului este aceea care permite mici varia ii ale dozajului de nisip i ap (frecvent întâlnite în practic ) f r modific ri notabile ale caracteristicilor betonului proasp t i înt rit (lucrabilitate i rezisten e mecanice). În cazul când nu se ob in rezisten ele dorite se urm re te cre terea dozajului de ciment, folosirea unui aditiv mai eficient, sau se aleg alte agregate i alt tip de ciment.

Fig. 32. Grafic pentru conducerea studiului de stabilire a compozi iei

betoanelor rutiere.

www.armix.ro

48

În tabelul 15 se prezint câteva exemple privind compozi ia betoanelor de ciment realizate pentru îmbr c min i rutiere în Fran a, la care s-au utilizat plastifian i i antrenori de aer. Compozi ia unor betoane rutiere din Fran a Tabelul 15

Agregate, în kg/m3 Nisip Piatr spart

Sort 0-0,2 Sort 0-5 Pietri 4-20 Sort 5-20 Sort 20-40

Ciment kg/m3

Ap L/m3

Rti N/mm2

40 -

105 100

580 710 715 600

686 - - -

- 530 470 595

660 600 620 505

330 300 300 330

150 146 145 165

6,0 5,4 7,2 5,5

4. Tehnologia de execu ie a îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment

Execu ia îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment se caracterizeaz prin volumul mare de materiale care se manipuleaz i se pun în oper , ceea ce impune mecanizarea proceselor tehnologice. De asemenea, organizarea acestor procese trebuie s aib în vedere caracterul liniar i continuu al lucr rilor, urm rindu-se asigurarea uniformit ii în aprovizionarea materialelor necesare, la prepararea i transportul betonului, precum i la punerea în oper a acestuia. Func ie de gradul de mecanizare sau de automatizare atins pe antierele rutiere, respectiv de utilajele de care se dispune, se deosebesc mai multe procedee sau fluxuri tehnologice de execu ie a îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment. În toate cazurile îns , fazele de execu ie principale sunt aproape acelea i:

− preg tirea stratului suport; − prepararea betonului; − transportul betonului; − a ternerea i compactarea betonului; − executarea rosturilor; − finisarea, protejarea i tratarea ulterioar a betonului; − controlul calit ii i recep ia lucr rilor.

În cadrul paragrafelor urm toare se prezint în mod special tehnologia tradi ional de execu ie a îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment ar tat schematic în fig. 33, f cându-se unele complet ri i observa ii privind tehnologia modern în curs de introducere la noi în ar (centrale automate pentru prepararea betonului, ma ini cu cofraje glisante, execu ia prin t iere a rosturilor de contrac ie, strierea i clutarea suprafe elor etc.). 4.1. Preg tirea stratului suport Îmbr c min ile rutiere din beton de ciment se realizeaz în general pe un strat de funda ie alc tuit din balast, care uneori poate fi stabilizat cu ciment, pe o pietruire veche reprofilat etc. Metodele de dimensionare a structurilor rutiere rigide scot în eviden faptul c grosimea funda iilor la îmbr c min ile rutiere realizate din beton de ciment nu intervine în mod hot râtor în atingerea unei capacit i portante stabilite pentru complexul rutier,

www.armix.ro

49

straturile din materiale granulare având în primul rând un rol de protec ie a stratului din beton de ciment, rol anticontaminant, antigel, anticapilar i de egalizare a suprafe ei suport.

Uniformitatea stratului suport din punct de vedere al capacit ii portante este hot râtoare pentru buna comportare în exploatare a îmbr c min ilor din beton de ciment, verificarea acesteia f cându-se prin m surarea deflexiunilor sau prin încercarea cu placa. Înaintea punerii în oper a betonului se efectueaz verificarea elementelor geometrice ale funda iei i calitatea materialelor granulare utilizate. Verificarea se refer la respectarea l imii prescrise a funda iei, a pantelor în profil transversal i a declivit ii în profil longitudinal al suprafe ei, acestea din urm trebuind s fie acelea i cu cele ale îmbr c mintei. Se verific , cu ajutorul aparatului de nivel, cotele funda iei în axa drumului. Toate lucr rile de remediere a stratului suport (reprofil ri, scarific ri, complet ri sau compact ri) se fac, pentru fiecare band care se betoneaz , cu zâteva zile înaintea începerii execu iei îmbr c mintei, astfel încât s se asigure frontul de lucru corespunz tor ritmului de turnare a betonului.

Fig. 33. Principalele faze de realizare a îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment, executate

în dou straturi.

www.armix.ro

50

În cazul realiz rii stratului suport din materiale stabilizate cu ciment, având în vedere posibilitatea asigur rii unui contact direct dintre dala de beton de ciment i suprafa a stratului suport, nu este necesar s se a tearn stratul de nisip de egalizare. Denivel rile locale admisibile în profil transversal, prev zute de prescrip iile noastre tehnice penru funda ie, sunt cu ± 5 cm diferite de cele admise pentru îmbr c mintea din beton de ciment, iar în profil longitudinal, sub dreptarul de 3 m sunt de maximum 2 cm. În ceea ce prive te calitatea materialului utilizat la realizarea stratului de funda ie, se men ioneaz faptul c în cazul îmbr c min ilor din beton de ciment se are în vedere eliminarea posibilit ii de producere a fenomenului de pompaj - a apari iei prin rosturile i cr p turile îmbr c mintei a materialului fin din acest strat - care este generat de trei factori principali: traficul greu, materialul fin din funda ie i prezen a apei. Dac funda ia nu este constituit din materiale granulare stabilizate cu lian i, se recomand ca materialul granular s con in cel mult 50 % granule fine cu diametrul sub 0,1 mm. Pentru asigurarea unei circula ii de antier normale, în perioada execu iei îmbr c mintei din beton de ciment pe drumuri cu dou benzi de circula ie, este necesar s se prevad în documenta ia tehnic , platforme de încruci are care vor fi amplasate pe ambele p r i ale drumului la distan a de maximum 150 m, având o lungime de 24…30 m i o l ime de 5,50 m. În cazul moderniz rii unor drumuri existente, pentru asigurarea circula iei publice pe perioada execu iei îmbr c mintei din beton de ciment, inând seama c se realizeaz o band din îmbr c minte pe un sens cu o lungime de 2…3 km, este necesar s se studieze în cadrul proiectului posibilitatea devierii circula iei publice pe alte trasee sau s se prevad drumuri tehnologice provizorii separate, solu ie ce prezint îns dezavantajul ocup rii de terenuri. O solu ie care ar putea asigura circula ia în dou sensuri o reprezint balastarea întregii platforme, care îns va trebui m rit la 10,60 m în loc de 9 m cât este cea uzual . În orice caz, alegerea solu iei privind asigurarea circula iei publice va trebui s rezulte dintr-un studiu tehnico-economic comparativ care s ia în considerare atât costul lucr rilor suplimentare necesare, cât i costul transporturilor publice efectuate pe alte trasee sau în condi iile restric iilor de circula ie pe antier. 4.2. Prepararea betonului Prepararea betonului de ciment presupune o serie de opera ii tehnologice legate de depozitarea i stocarea materialelor necesare, dozarea i amestecarea lor în betoniere, opera ii care reprezint tot atâtea puncte asupra c rora trebuie s se îndrepte aten ia executantului în activitatea permanent i obligatorie de control al calit ii lucr rilor în sta ia de preparare a betoanelor de ciment. 4.2.1. Depozitarea materialelor La organizarea centralelor pentru betoane se asigur depozitarea corespunz toare a materialelor pentru a nu permite degradarea, alterarea, amestecarea sau murd rirea acestora. În acest scop, depozitarea agregatelor se face pe platforme betonate, special amenajate, depozitele diverselor sorturi desp r indu-se între ele prin pere i. Platformele se amplaseaz cât mai aproape de centrala pentru prepararea betoanelor, asigurându-se acces direct la aceasta în cazul aliment rii betonierelor cu ajutorul unor autoutilaje înc rc toare de materiale. Având în vedere c aprovizionarea, manipularea i mai ales depozitarea agregatelor contribuie la crearea condi iilor de evitare a segreg rii, se recomand acordarea unei aten ii deosebite acestei opera ii, aplicându-se tehnologia indicat în fig. 34.

www.armix.ro

51

Cimentul se depoziteaz în apropierea centralei pentru prepararea betoanelor, în magazii sau silozuri metalice verticale, etan e, în care acesta este ferit de alterare i în primul rând de posibilitatea de umezire. Aditivii necesari se depoziteaz sub form de solu ii în cisterne speciale. Se recomand construirea unui castel de ap , la care se va asigura o diferen de nivel de peste 5 m fa de nivelul apometrelor centrale sau, dup posibilit i, se recomand realizarea unui racord la re eaua public de ap potabil . Este obligatorie organizarea i efectuarea unui control permanent al calit ii materialelor din depozite, respectiv al condi iilor de depozitare existente pe antier. 4.2.2. Organizarea prepar rii betoanelor Prepararea betonului pentru executarea îmbr c mintei rutiere din beton de ciment se face în centrale pentru betoane, amplasate astfel ca transportul materialelor de la surs pân la central , precum i transportul betonului de la central la lucrare, s fie cel mai economic. În cazul transportului materialelor necesare pe calea ferat , sta ia de primire trebuie s se stabileasc , pe baza unor studii tehnico-economice, în centrul de greutate al unui sector de 20…30 km. Alegerea amplasamentului optim dintre mai multe amplasamente posibile, având la baz i alte criterii economice suplimentare fa de cele amintite, se poate face i cu ajutorul unor programe cu prelucrare automat a datelor. Organizarea general a lucr rilor de preparare i transport ale betoanelor poate fi realizat în mai multe variante, dintre care se amintesc urm toarele:

− prepararea betonului în centrale fixe, transportul betonului la locul de punere în oper asigurându-se cu autobasculante sau autobetoniere, conform schemei din fig. 35;

− prepararea betonului în instala ii mobile la locul de punere în oper , conform schemei din fig. 35.

Fig. 34. Tehnologia depozit rii agregatelor.

www.armix.ro

52

Centralele fixe pentru preparare betoanelor de ciment utilizate cu prioritate pe marile antiere de drumuri (peste 95 % din situa ii) prezint avantajul unui control mai bun al calit ii betoanelor preparate, distan a de transport a betonului fiind îns limitat . Prin adoptarea solu iei cu central fix pentru prepararea betoanelor se asigur depozitarea corespunz toare a tuturor materialelor, folosirea ra ional a utilajelor sau instala iilor de apropiere a materialelor la betoniere, utilizarea dozatoarelor automate de materiale, folosirea unui laborator central pentru controlul calit ii betoanelor, amenajarea drumurilor interioare i de leg tur , construc ia cl dirilor administrative i sociale, asigurarea unei surse economice de ap i energie etc. Locul de amplasare a centralelor pentru prepararea betoanelor trebuie s corespund ca spa iu, s fie cât mai aproape de sursa de ap i asigurat contra inunda iilor, iar distan a fa de punctul cel mai îndep rtat de turnare s fie de maximum 10…25 km, asigurându-se o vitez medie de circula ie pentru transportul betonului de 30…60 km/h. În cazul în care distan ele de transport sunt mai mari de 15 km, se folosesc autobetoniere, prepararea betonului f cându-se în timpul transportului. Autobetonierele sunt înc rcate în sta ie cu amestecul uscat de agregate i ciment, apa introducându-se în timpul transportului. Pentru prepararea betoanelor de ciment se folosesc de regul betoniere cu func ionare discontinu i amestecare for at . Num rul de betoniere i capacitatea acestora se alege astfel încât s se asigure punerea în oper în mod continuu a cantit ilor de betoane necesare în func ie de tipul utilajului folosit la a ternere, respectiv de productivitatea acestuia, care depinde de l imea de betonare i viteza de înaintare. În tabelul 16 sunt prezentate capacit ile necesare ale unei centrale pentru betoane în cazul unei l imi de betonare de 3,5 m, cu o grosime a dalei de beton de 20 cm, în func ie de tipul utilajului folosit la a ternerea betonului. În prezent, pe antierele de autostr zi se folosesc betoniere având capacit i mari de malaxare în jur de 1 000 L, care asigur o productivitate a centralei pentru betoane de 700… 3 000 m3/zi, respectiv 100…400 m3/h i chiar mai mari.

Fig.35. Organizarea procesului tehnologic de preparare i transport al betonului, în cazul centralelor fixe.

www.armix.ro

53

Capacitatea centralelor pentru prepararea betoanelor de ciment Tabelul 16

Caracteristicile utilajului de punere în oper Capacitatea centralei m3/h Tip Viteza de lucru maxim m/min

15…20 30…40

80…100

Vibrofinisor cu longrine fixe Vibrofinisor cu enile

Ma in cu cofraje glisante

0,5 1,8 2,8

În fig. 36 se prezint o central pentru betoane, având produc ia orar de 100 m3 beton proasp t, la care se disting în prim plan dozatoarele de agregate i benzile transportoare spre betonier . Betoniera este de tip special în contra curent cu ax orizontal. În spate se g sesc silozurile de ciment care folosesc sistemul de transport pneumatic. Întreaga sta ie este prev zut cu telecomand electro-pneumatic .

Pe marile antiere rutiere în ultima perioad au început s se utilizeze centrale automatizate pentru prepararea betonului dotate cu utilaje i aparatur de comand i control care permit automatizarea întregului proces tehnologic de preparare a betonului în condi ii de calitate superioar . În general, o central automatizat de mare capacitate cuprinde urm toarele grupe de instala ii:

− instala ii de primire i depozitare a materialelor, asigurându-se capacit i de stocare de 500 t pentru fiecare sort de agregate i de 50…100 t pentru ciment;

− grup de dozare a agregatelor, cimentului, apei i solu iilor de aditivi, la care respectarea dozajelor de fabrica ie se asigur automat;

− instala ie de malaxare cu una sau mai multe betoniere de mare capacitate; − punct de comand pentru servirea întregii centrale, având func ioanrea

automat sau semiautomat . Aceste avantaje ale prepar rii betoanelor de ciment de bun calitate, prin asigurarea automatiz rii întregului proces tehnologic i a controlului acestuia, conduc la alegerea cu prioritate a centralelor fixe automatizate, în cadrul organiz rii antierelor rutiere.

Fig. 36. Central de mare productivitate pentru prepararea betoanelor.

www.armix.ro

54

Instala iile mobile pentru prepararea betonului la fa a locului din fig. 37 se utilizeaz în cazul distan elor mari de transport, de peste 30 km, care nu pot fi acoperite cu ajutorul mijloacelor de transport uzuale datorit riscului de înt rire i segregare a betonului proasp t.

Prepararea betonului la fa a locului în instala ii mobile prezint dezavantajul c necesit manevrarea unei mari cantit i de materiale pe platforme intermediare i nu se asigur o calitate superioar a betonului, datorit dispers rii opera iilor i posibilit ilor reduse de automatizare i control. 4.2.3. Procesul tehnologic de preparare a betonului Compozi ia betonului (dozajul de fabrica ie) se determin pe baza analizei materialelor utilizate i a încerc rilor preliminare, efectuate de un laborator de specialitate, prezentate în cadrul pct. 3.5. Micile abateri ale granulozit ii agregatelor componente precum i varia ia umidit ii lor vor fi luate în considerare zilnic de laboratorul de antier pentru stabilirea arjelor, astfel încât compozi ia betonului dat prin dozajele de fabrica ie s fie men inut pe toat perioada de execu ie a lucr rilor, respectiv pân la schimbarea acesteia, dup caz. Procesul tehnologic de preparare a betonului cuprinde o amestecare la uscat a agregatului natural i cimentului, dup care se introduce în acela i timp apa i solu ia de aditiv în toba betonierei, efectuându-se o nou amestecare. Fiecare betonier trebuie dotat cu rezervoare închise pentru solu ia de aditivi, amplasate pe platforma betonierei i cu dozator special pentru solu ie. Dozarea agregatului i a cimentului se impune a se realiza gravimetric, iar apa, cu dozatorul de ap , pe baza m sur rii volumului sau a debitului. Pentru a asigura uniformitatea granulozit ii agregatelor, trebuie s se asigure cânt rirea separat a acestora pe sorturi. Dozarea cantit ii de ap necesar la amestecare este cea mai important opera ie la prepararea betonului, ea influen ând hot râtor calitatea betonului prin modificarea raportului A/C i a lucrabilit ii.

Fig. 37. Schema prepar rii betonului în instala ii mobile.

www.armix.ro

55

De asemenea, sc derea densit ii în gr mad a nisipului în func ie de umiditate (înfoierea nisipului) este important i trebuie luat în considerare la dozarea exact i corect a nisipului i a apei în beton. Din aceast cauz , pe antier este necesar s se cunoasc permanent umiditatea agregatelor, precum i lucrabilitatea betonului proasp t ob inut, atât la preparare cât i la locul de punere în oper , folosindu-se metode rapide de determinare a acestor caracteristici cu o aparatur simpl . Umiditatea agregatelor se poate determina cu ajutorul sondei electronice cu neutroni sau cu alte tipuri de aparate. De asemenea, la instala iile moderne de fabricare, pentru cunoa terea lucrabilit ii ob inute (caracterizat de omogenitate i consisten ), se utilizeaz înregistrarea permanent a puterii absorbite a motorului electric al betonierei (consumul de curent), care scade pe m sur ce amestecul de beton se omogenizeaz . La instala ia de dozare se vor afi a dozajele de fabrica ie pentru fiecare sort de agregate, ciment, ap de amestecare, inclusiv umiditatea agregatelor, pentru 1 m3 de beton i pentru fiecare tip de betonier în func ie de capacitatea acesteia.

Durata de amestecare a componen ilor betonului în betonier se determin din momentul termin rii introducerii tuturor componen ilor în toba betonierei pân în momentul începerii desc rc rii tobei i se stabile te de laboratorul de antier prin încerc ri f cute la începerea lucr rilor, astfel încât s se ob in o bun omogenizare a betonului. Durata de amestecare este în func ie de lucrabilitatea prescris a betonului i de tipul betonierei, fiind mai mare în cazul betoanelor vârtoase sau care con in cantit i mari de p r i fine (2…4 min.). Durata minim de amestecare a unei arje într-o betonier cu amestec for at este de 50 s, iar în cazul celor cu c dere liber , de 120 s. La orice oprire a betonierelor pentru o perioad de peste o or , se efectueaz sp larea acestora pentru evitarea înt ririi betonului r mas în tob i deterior rii paletelor. Se men ioneaz c din punct de vedere al prepar rii i punerii în oper , executarea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment într-un singur strat poate fi mai avantajoas decât în cazul când îmbr c mintea se realizeaz în dou straturi (uzur i rezisten ) cu calit i diferite, datorit utiliz rii unui singur dozaj la fabrica ie i folosirii unui singur utilaj la a ternere. 4.3. Transportul betonului Betonul preparat în centrale fixe se transport la locul de punere în oper , de regul , cu autobasculante, ferite de condi iile atmosferice defavorabile (ploaie, vânt, soare), la distan a maxim de 10 km pe drumuri pe care se asigur o vitez de circula ie de cel pu in 30 km/h, urm rindu-se evitarea segreg rii i usc rii excesive a betonului. Realizarea acestor condi ii impuse de prescrip iile în vigoare este de cele mai multe ori legat de multiple dificult i organizatorice, de aceea se recomand ca în cazurile frecvente de transport al betonului la distan e mai mari s se foloseasc autoagitatoare sau autobetoniere cu dispozitive de amestecare în timpul transportului. Modul de transport al betonului i unele caracteristici ale autovehiculelor utilizate frecvent la noi în ar sunt prezentate în tabelul 17. Având în vedere faptul c desc rcarea betonului din mijloacele de transport nu se poate face în general prin spate (pentru a nu degrada stratul suport sau din cauza stratului anterior a ternut), autobasculantele trebuie s aib un sistem de desc rcare lateral , fiind recomandate din acest punct de vedere autobetonierele la care desc rcarea se poate asigura printr-un jgheab. Transportul betonului trebuie s se fac în toate cazurile cu autovehicule

www.armix.ro

56

care au obloanele închise etan . În caz c se constat segregarea betonului în timpul transportului, acesta se va reamesteca obligatoriu înainte de punerea în oper . Tipul de autovehicule utilizate la transportul betonului de ciment Tabelul 17

Caracteristici Tipul autovehiculului Distan e maxime km Capacit i m3

Autobasculant Autoagitator

Autobetonier

10 10…15 Peste 15

5,0…8,0 2,0…3,0 4,0…6,0

Timpul care se scurge de la prepararea betonului pentru straturile de rezisten i pân la completa finisare a suprafe ei stratului de uzur trebuie s nu dep easc cu mai mult de o or durata începutului prizei cimentului. În unele ri se recomand ca durata între prepararea betonului i a ternere s nu dep easc 45 min, în cazul folosirii autobasculantelor, sau 1 h i 30 minute, în cazul folosirii autobetonierelor pentru transportul betonului. Dac distan a de transport este mai mare de 3 km se recomand s se foloseasc o leg tur radiotelefonic între centrala pentru prepararea betonului i locul de punere în oper , pentru a se evita sta ion ri mari care pot conduce la deprecierea unor cantit i mari de beton în cazul defect rii utilajelor de a ternere sau altor condi ii neprev zute (intemperii, bloc ri de circula ie etc.). Organizarea transportului betonului este o opera ie important în cazul îmbr c min ilor rutiere, stagn rile la prepararea sau punerea în oper din cauza lipsei de mijloace de transport având implica ii majore asupra ritmului de lucru i calit ii îmbr c mintei realizate. Num rul necesar de autobasculante pentru transportul betonului se stabile te astfel încât s se asigure punerea în oper în mod continuu a cantit ii de beton preparat i se poate estima teoretic cu rela ia:

Cn

TN

⋅= (36)

în care: N este num rul teoretic de autobasculante necesare; T − produc ia zilnic a centralei pentru betoane, în t; C − capacitatea util a autobasculantei (adaptat la capacitatea betonierei), în t;

d

tn

04,033,0 += (se adopt un num r întreg)

unde: t este timpul de lucru al unei autobasculante într-o zi (8…10 h); d − distan a medie de transport, în km. În aceast rela ie s-a luat în considerare un timp de a teptare de 12 min la sta ia de betoane i de 8 min la a ternere, precum i o vitez medie de transport de 50 km/h. Fa de num rul de autobasculante teoretic estimat cu rela ia 36, practic se prev d suplimentar cu 10 % mai multe autobasculante.

www.armix.ro

57

4.4. A ternerea i compactarea betonului Punerea în oper a betonului de ciment în cazul îmbr c min ilor rutiere se face folosind diferite metode i tipuri de utilaje pentru a ternere, compactare i nivelare care se aleg în func ie de o serie de factori dintre care se amintesc: importan a drumului, ritmul de betonare i volumul betonului pus în oper , gradul de uniformitate dorit i spa iul lateral necesar fa de l imea de betonare (tabelul 18). Diferite caracteristici tehnologice privind punerea în oper a betonului rutier Tabelul 18

Tipul utilajului de a ternere i compactare

Caracteristica tehnologic Cu cofraje fixe

Cu enile Ma in cu

cofraje glisante

L imea maxim de lucru, m Sistemul de ghidare Spa iul lateral minim necesar, m Viteza teoretic maxim de înaintare, m/min Randamentul teoretic maxim, m/8 h Randamentul mediu practic, m/8 h Modul de vibrare Frecven a de vibrare, Hz Cantitatea de beton pus în oper , m3/h Necesarul de mijloace de transport al betonului, autobasculante/kilometru Muncitori necesari pentru punerea în oper a betonului, num r/or i kilometru

5 Longrine

0,50

0,5…0,7 290

100…150 Grind

50 10…15

0,5

72

5 Cale de rulare pentru enile 0,75…1,00

1,8 870

200…250 Grind 50…66 20…30

1

30

8…15 Fir lateral

Laser 2,40…3,00

2,8…3 1 350

350…450 Special

100…200 80

2

18 Din punct de vedere tehnologic se deosebesc urm toarele dou metode de punere în oper a betonului de ciment:

− cu cofraje fixe (longrine, ine, borduri etc.); − cu cofraje glisante (ma ini speciale).

În primul caz, executarea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment se face în sistemul clasic (tradi ional), prin care betonul este a ternut în cofraje laterale fixe alc tuite de obicei din longrine metalice, ce delimiteaz l imea i grosimea dalei din beton, cofraje care se înl tur numai dup înt rirea betonului. Aceast metod are dezavantajul unei productivit i reduse i unui necesar mare de for de munc . Ma inile cu cofraje glisante sunt utilaje moderne de mare productivitate, introduse în ultima perioad pe marile antiere rutiere fiind cele mai bine adaptate tehnologiilor de realizare a îmbr c min ilor din beton de ciment; aceste ma ini vor fi prezentate în cadrul unui paragraf separat. În general, a ternerea betonului se poate face manual sau cu repartizatoare mecanice, iar compactarea betoanelor se face prin vibrare folosind grinzi sau pl ci vibratoare, pervibratoare, vibrofinisoare sau dispozitive speciale ale ma inilor cu cofraje glisante. Pe antierele mici la care se pun în oper între 30 i 50 m3 de beton pe zi, sau în cazul unor suprafe e reduse, la care folosirea utilajelor nu este justificat din punct de vedere tehnico-economic (curbe cu raze foarte mici, declivit i mari peste posibilit ile de lucru ale utilajelor, platforme sau locuri de parcare cu suprafe e mici i izolate, alei etc.) a ternerea se poate face manual, iar compactarea se asigur cu ajutorul unei pl ci sau grinzi

www.armix.ro

58

vibratoare, având 3 000 vibra ii/minut i frecven de 48 Hz. Cu acest sistem se pot realiza pe zi între 50 i 80 m de îmbr c minte de 3,50 m l ime i 0,16…0,20 m grosime. Pe antierele mijlocii (120…150 m3 de beton pe zi) a ternerea betonului se face cu repartizatorul mecanic, iar compactarea i nivelarea cu ajutorul vibrofinisorului. Ambele utilaje au l imea maxim de lucru de 5 m. Repartizatorul este un utilaj autopropulsat cu deplasarea pe ine care preia betonul din mijloacele de transport prin intermediul unui bunc r de primire (frontal sau lateral) i-l distribuie pe întreaga l ime de betonare la grosimea prescris , prin intermediul unui ax orizontal cu palete sau nec. Vibrofinisorul este un utilaj autopropulsat care se deplaseaz pe ine sau enile cu o vitez maxim de lucru de 0,7…1,4 m/min, execut un complex de opera ii de nivelare, compactare i finisare a betonulu i se compune din urm toarele dispozitive:

− roata de nivelare, care asigur nivelarea ini ial a betonului proasp t; − dispozitiv de vibrare care realizeaz compactarea betonului, putând fi cu

vibrare intern (previbratoare cu 10 000 vibra ii/minut, suspendate pe o platform i amplasate la 50…75 cm distan unele de altele în func ie de efectul de compactare ob inut, folosite în cazul grosimilor mari ale stratului de beton) sau cu vibrare de suprafa (grind sau plac vibratoare cu 2 000…4 000 vibra ii/minut i frecven de 50 Hz, folosite frecvent în cazul grosimilor mici, sub 20 cm);

− grinzi finisoare vibratoare, oscilante sau statice, care pot avea i mi care oblic , pentru a asigura uniformitatea suprafe ei în profil longitudinal.

În cazul îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment executate în dou straturi sunt necesare repartizatoare i vibrofinisoare separate pentru fiecare din straturi, îns pentru sta ii de betoane cu capacit i mici de preparare se pot folosi acelea i utilaje pentru ambele straturi. În aceast situa ie dup a ternerea i compactarea stratului de rezisten pe 50…60 m, grupul de utilaje revine i se a terne stratul de uzur , urm rindu-se ca betonul din stratul inferior s fie acoperit în maximum o or de la a ternere de c tre betonul din stratul superior, pentru a se evita pierderea apei prin evaporare sau începerea prizei înainte de compactare. Un atelier modern de ma ini folosit la punerea în oper a betoanelor rutiere cuprinde pe lâng utilajele descrise mai înainte (repartizatoare i vibrofinisoare) i alte utilaje sau dispozitive ce ac ioneaz în lan (fig. 38) asigurând urm toarele opera ii:

− realizarea rosturilor de contrac ie prin vibrare sau t iere;

− nivelarea suprafe ei i eliminarea denivel rilor ce pot ap rea în urma vibrofinisoruluii i execu iei rosturilor (în care caz se utilizeaz grinzi vibratoare oblice);

− finisarea betonului i rea-lizarea rugozit ii suprafe ei de rulare;

− protejarea betonului îm-potriva soarelui i ploii;

Fig. 38. Realizarea îmbr c min ilor din beton de ciment pe calea unidirec ional a unei autostr zi.

www.armix.ro

59

− tratarea suprafe ei prin diferite procedee de protec ie etc. Ansamblul de utilaje permite executarea tuturor lucr rilor necesare realiz rii

îmbr c min ilor din beton de ciment, cu o mare productivitate i la un înalt nivel de calitate.

4.4.1. Lucr ri preg titoare Prescrip iile tehnice de la noi din ar privind realizarea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment prev d ca înainte de începerea turn rii betonului din stratul de rezisten , s se execute o serie de lucr ri premerg toare (fig. 39). Una dintre aceste lucr ri este execu ia benzilor din mortar de ciment pentru montarea longrinelor cu ajutorul c rora se asigur executarea corect a îmbr c mintei rutiere la cotele i cu elementele geometrice prescrise în documenta ia tehnic , privind grosimea i l imea dalelor. Pentru aceasta se traseaz linia axei drumului i a marginii p r ii carosabile, ce coincide cu fe ele interioare ale longrinelor pe care se vor deplasa utilajele de a ternere i compactare a betonului. Aceste linii se materializeaz pe teren prin ru i metalici planta i din maximum 50 în 50 m i sfoar . Se sap în exteriorul liniilor trasate, în stratul de funda ie, un n ule cu adâncimea de circa 5 cm, în care se va executa banda din mortar de ciment peste care se vor a eza longrinele metalice. L imea benzilor va fi de cel pu in 25 cm, iar mortarul se realizeaz cu un dozaj de 160 kg ciment/m3 nisip. Dup a ternere, benzile din mortar se niveleaz astfel încât s asigure sprijinirea longrinelor pe toat suprafa a t lpii lor, pentru a evita deformarea lor sub greutatea utilajului i producerea în consecin a unor denivel ri locale ale suprafe ei de rulare a îmbr c mintei. Dac situa ia o cere, în general în cazul unor îmbr c min i cu o grosime de peste 20 cm, benzile se execut între cofraje, din mortar sau chiar beton de ciment.

Abaterile la execu ia benzilor din mortar privind cotele în plan vertical i denivel rile admisibile în sens longitudinal sunt acelea i cu cele ale îmbr c mintei din beton de ciment. În profil transversal, abaterile trebuie s asigure l imea de turnare a dalei de beton în limitele ± 15 mm. Dup înt rirea mortarului din benzi (cel pu in 7 zile de la turnare) se monteaz longrinele care joac un rol de cofraj lateral pentru betonul proasp t. Longrinele sunt de obicei metalice (profile laminate rigide cu talp având L = 3 m, h = 0,20 m i b = 0,25 m), iar în cazul curbelor se pot folosi longrine din lemn sau borduri din beton. Acestea trebuie permanent controlate pentru a nu se utiliza longrine deformate i vor fi cur ate de betonul turnat anterior.

Fig. 39. Lucr rile preg titoare necesare înaintea punerii în oper a betonului rutier.

www.armix.ro

60

Longrinele aliniate se fixeaz pe banda din mortar prin crampoane de o el i se îmbin între ele prin eclise astfel încât s nu se poat deplasa sub greutatea vibrofinisorului. Peste longrine se monteaz inele, care joac rol de cale de rulare pentru utilajele de a ternere i compactare a betonului. Dup montare, se verific pozi ia longrinelor i a inelor, abaterile de montaj trebuind s se înscrie în abaterile limit date pentru

îmbr c min ile din beton de ciment. Între longrinele montate, pe funda ia în prealabil umezit , se a terne un strat de nisip de egalizare a suprafe ei acesteia, care se cilindreaz , verificându-se suprafa a lui cu un ablon chertat la margini, prin alunecarea acestuia pe inele longrinelor (fig. 40). Grosimea stratului de nisip va fi de 2 cm dup cilindrare, admi ându-se abateri de ± 5 mm.

Pentru a împiedica scurgerea pastei de ciment i unirea betonului cu stratul de funda ie, suprafa a stratului de nisip se acoper cu hârtie Kraft, hârtie de ambalaj, sau cu folii de polietilen , într-un singur strat, petrecerile fâ iilor fiind de 10 cm în sens longitudinal i de 20 cm la capete în sens transversal. Fe ele verticale interioare ale longrinelor se ung cu ulei pentru a împiedica aderen a betonului turnat la acestea. Se men ioneaz c tehnologia de punere în oper a betonului rutier descris mai sus, presupune foarte multe opera ii manuale, greu de executat, cu un consum mare de manoper (realizarea benzilor din mortar sub longrine; montarea, demontarea, cur area i transportul longrinelor; a ternerea stratului de nisip i a hârtiei sau foliei înaintea turn rii betonului), din acest punct de vedere fiind indicate noi tehnologii i utilaje moderne care s conduc la cre terea productivit ii muncii i reducerea costului lucr rilor de acest gen. 4.4.2. Punerea în oper a betonului Dup executarea lucr rilor preg titoare descrise mai înainte, betonul pentru stratul de rezisten se descarc între longrine peste folia de polietilen sau hârtia a ternut în prealabil. Betonul se basculeaz în 2-3 locuri, în func ie de capacitatea mijlocului de transport. Pentru evitarea c derii betonului peste longrine în timpul bascul rii, se va a eza peste longrine, sub oblonul lateral al basculantei, un plan înclinat mobil, astfel încât betonul ce se basculeaz lateral s fie dirijat cât mai departe de longrin , a a cum se arat în fig. 41. Gr mezile de beton se a tern între longrine cu ajutorul paletelor de la ruloul repartizatorului mecanic, urm rindu-se repartizarea uniform a betonului, astfel ca dup vibrare s se ajung la cota prescris a îmbr c mintei. Grosimea stratului înainte de compactare prin vibrare se va determina prin încerc ri, aceasta fiind de regul cu circa 25 % mai mare decât grosimea stratului compactat.

Fig. 40. Detaliu privind montarea longrinelor.

www.armix.ro

61

Compactarea betonului se realizeaz cu ajutorul vibrofinisoarelor a c ror grind vibratoare are l imea de 0,4…0,5 m, vibrând cu o frecven de 2 500…5 500 vibra ii/minut, i cu amplitudinea de 0,4 mm, viteza de înaintare a vibrofinisorului fiind de circa 0,75 m/min. Betonul se vibreaz cel pu in prin dou treceri ale vibrofinisorului, durata de vibrare pe acela i loc fiind de circa 30 s. Între cele dou vibr ri, se efectueaz controlul calit ii stratului de beton, efectuându-se corecturile sau remedierile necesare. Marginile de lâng longrine ale stratului de rezisten se vor compacta suplimentar dup vibrare, cu ajutorul unor maiuri metalice sau pl ci vibratoare. Se men ioneaz c pe suprafa a stratului de rezisten se a az ancorele din o el-beton cu care se armeaz rostul longitudinal de contact, înfigându-se ciocurile lor în betonul proasp t. Jum tatea ancorei care va fi introdus în betonul turnat în cea de a doua band de circula ie, vecin celei executate anterior, va fi lipit de longrin , pentru ca dup demontarea longrinei, s se poat dezdoi i întinde ancora, f r inflexiuni, peste stratul de rezisten al celei de a doua benzi de circula ie. Distan a dintre ancore în lungul drumului este de 1 m. Stratul de uzur al îmbr c mintei rutiere se a terne peste cel de rezisten , imediat dup executarea acestuia, adic peste betonul proasp t vibrat se descarc i se împr tie betonul stratului de uzur , în acela i fel ca la stratul de rezisten . Pentru a ternerea i compactarea lui se utilizeaz un repartizator i un vibrofinisor, altele decât cele utilizate la stratul de rezisten . Dup compactarea suplimentar a zonelor marginale ale stratului de uzur , executat ca mai înainte, se controleaz planeitatea suprafe ei realizate cu ajutorul dreptarului de 3 m, efectuându-se corec iile necesare, înaintea unei a doua vibr ri a betonului stratului de uzur . În final, suprafa a betonului trebuie s apar bine închis i uniform ca aspect. Nu este indicat închiderea suprafe ei prin aplicarea de mortar de ciment sau pudrare cu ciment. Executarea straturilor de uzur i rezisten se efectueaz în lungul drumului, f r întrerupere, prin realizarea concomitent a celor dou straturi care compun îmbr c mintea rutier . Longrinele dinspre acostament se pot demonta dup 24 h de la execu ia îmbr c mintei, iar cele dinspre ax dup 48 h. Îmbr c min ile din beton de ciment se execut la temperatura efectiv de lucru de cel pu in + 5 °C. Sub aceast temperatur , dar numai pân la - 5 °C, în mod excep ional, pentru cantit i reduse se pot executa lucr ri numai dac se asigur m suri speciale în ceea

Fig. 41. Bascularea lateral a betonului proasp t.

www.armix.ro

62

ce prive te prepararea i protejarea betonului contra înghe ului, pe întreaga durat a prizei i înt ririi lui, pân se atinge o rezisten de minimum 50 % din marc . 4.4.3. Ma ini cu cofraje glisante Pân în jurul anilor 1960, punerea în oper a betonului de ciment din îmbr c min ile rutiere se f cea folosind vibrofinisoare i cofraje fixe, cu o echip de 15…20 muncitori realizându-se maximum 250…300 m de cale pe zi. Dezavantajele acestei tehnologii men ionate în paragraful anterior au condus la necesitatea înlocuirii ei cu alte metode mai perfec ionate. Ma inile cu cofraje glisante au fost folosite la început pentru pentru realizarea diferitelor tipuri de canale, borduri, trotuare, rigole, piste pentru cicli ti, parapete pentru siguran a circula iei la autostr zi etc. Având în vedere marile avantaje ale acestei metode (economie de for de munc i o productivitate mare, calitate i precizie sporit în execu ie asigurat printr-un sistem de

ghidare automat de direc ie i nivel, posibilit i de punere în oper a unor cantit i mari de beton, realizându-se cu 2 000 m3 beton peste 1 km de cale pe zi), ma inile cu cofraje glisante au început s se foloseasc tot mai mult pe marile antiere rutiere, la început în S.U.A. (1955), iar pe baza experien ei americane i în celelalte ri din Europa, în perioada 1960…1962 în Anglia, Belgia, Fran a, U.R.S.S., Germania, Cehoslovacia, iar în ultima perioad în Austria, Elve ia i în alte ri, fiind considerate în prezent cele mai eficiente ma ini de punere în oper a betoanelor rutiere. În prezent, exist dou familii de ma ini cu cofraje glisante, utilizate în func ie de l imea i grosimea îmbr c mintei rutiere. De men ionat este faptul c prin folosirea acestor ma ini se pot realiza numai îmbr c min i rutiere într-un singur strat. Astfel, în cazul l imilor de peste 6 m, la autostr zi, se folosesc ma ini mari de tipul prezentat în fig. 42. În cazul l imilor mai reduse, având îns posibilitatea de a realiza straturi de grosimi pân la 30…45 cm, se folosesc ma ini cu cofraje glisante de tip mic (fig. 43).

Fig. 42. Ma in cu cofraje glisante la execu ia îmbr c mintei din beton de ciment la o autostrad .

www.armix.ro

63

Ma inile cu cofraje glisante prezint urm toarele caracteristici legate de punerea în oper a betonului din îmbr c min ile rutiere:

− asiul ma inii este montat pe 2 sau 4 enile, prin intermediul a 4 suspensii hidraulice;

− l imea de lucru maxim este de 15 m; − viteza de înaintare este de 1,5…2,0 m/min (max 3 m/min); − vibrarea betonului se face de obicei cu o baterie de pervibratoare; − cofrajele laterale glisante, putând avea diferite forme în profil transversal,

sunt montate între enile i au o lungime de 4 m; − betonul este mulat între stratul suport, cofrajele laterale i superioare ale

ma inii; − ghidarea ma inii se face automat; − echipamentele ma inii sunt ac ionate hidraulic.

Toate ma inile cu cofraje glisante fabricate în prezent sunt automatizate i comandate electronic, având sistemul de control integrat în echipamentul de baz al ma inii. Principiile de func ionare i alc tuirea schematic a ma inilor cu cofraje glisante sunt prezentate în fig. 44 i 45.

Fig. 43. Ma in cu cofraje glisante de tip mic.

Fig. 44. Schema de func ionare a unei ma ini cu cofraje glisante tip “Autograde”: 1 - r spânditor mecanic cu nec elicoidal; 2 - plac de nivelare primar a betonului;

3 - pervibratoare; 4 - plac de nivelare secundar a betonului; 5 i 6 - grinzi de nivelare oscilante transversal; 7 - plac de finisare suspendat .

www.armix.ro

64

La ambele tipuri de ma ini, vibrarea este asigurat în masa betonului cu ajutorul unor baterii de pervibratoare, considerate mai eficiente decât vibrarea de suprafa . Desc rcarea betonului se face de obicei direct pe stratul suport în dou cordoane în cazul l imilor mari (fig. 42). Stratul suport trebuie s fie umezit în prealabil pentru a nu se pierde apa din betonul proasp t. A ternerea betonului se asigur pe întreaga l ime de betonare cu ajutorul unui c rucior cu deplasare transversal sau, mai frecvent, cu ajutorul unui repartizator cu nec elicoidal. La ma ina cu cofraje glisante din fig. 44, pentru a regla grosimea betonului nevibrat, între r spânditorul cu nec i bateriile de pervibratoare s-a prev zut o plac transversal de nivelare primar a betonului. Compactarea betonului se bazeaz pe fenomenul de tixotropie a betonului, generat prin intermediul pervibratoarelor i a tubului vibrator transversal (fig. 45), care lichefiaz masa betonului, ceea ce îi permite s ia forma cofrajului. Pervibratoarele (electrice sau hidraulice) sunt amplasate în partea din fa a ma inii, la o în l ime situat în treimea superioar a stratului din beton i la distan e între ele în profil transversal de 50 cm, distan a ultimului pervibrator fa de marginea cofrajului fiind de 15 cm. În cazul unor dale groase, de peste 25 cm, planul de vibrare se situeaz în mijlocul stratului din beton. Frecven a de vibrare poate fi modificat în func ie de gradul de lucrabilitate al betonului proasp t a ternut i de viteza de lucru a ma inii. Caracteristicile optime pentru vibrarea betonului, având frecven e cuprinse între 180 i 250 Hz, cu amplitudini de 0,7…1,2 mm, corespund unei viteze de înaintare a ma inii cu cofraje glisante de 0,9…1,8 m/min. În exploatarea ma inii este necesar s se observe starea de func ionare a pervibratoarelor, iar în cazul defect rii unuia dintre acestea, aspect care se constat prin lipsa apari iei la suprafa a betonului a bulelor de aer, este necesar s se înlocuiasc cât mai repede pervibratorul ie it din func ie. Nivelarea betonului, respectiv modelarea acestuia dup forma cofrajelor ma inii în scopul ob inerii unui strat din beton compact de o anumit grosime, se realizeaz folosind una din urm toarele metode:

Fig. 45. Schema de func ionare a unei ma ini cu cofraje glisante tip “Günter und Zimmerman”: 1 - pervibratoare; 2 - tub vibrant transversal; 3 - plac de împingere (mulare);

4 - plac de nivelare suspendat ; 5 - plac de vibrare auxiliar .

www.armix.ro

65

− prin mulare cu ajutorul unei pl ci superioare cu împingere hidraulic (fig. 45) având l imea de 1,8 m. În acest caz, grosimea stratului de beton vibrat din fa a pl cii trebuie s fie mai mare decât grosimea betonului compactat;

− prin nivelarea mecanic cu ajutorul unei pl ci vibratoare i a unor grinzi de nivelare oscilante transversal (fig. 44). În urma compact rii i nivel rii betonului, dup înaintarea cofrajelor o dat cu ma ina, banda de beton prezint suprafe ele laterale verticale, f r a mai necesita sus inerea lor. Finisarea suprafe ei se realizeaz cu ajutorul unor pl ci suspendate în spatele ma inii cu cofraje glisante (fig. 46). Pentru a permite dispozitivelor de a ternere, compactare i nivelare a betonului, men ionate mai înainte, s func ioneze în condi ii optime asigurând o uniformitate corespunz toare îmbr c mintei din beton de ciment, ma ina cu cofraje glisante este ghidat ca direc ie i în l ime, prin intermediul unui sistem de referin i a unor palpatori ce ac ioneaz automat asupra organelor de comand ale dispozitivelor respective i enilelor ma inii.

Ghidarea ma inii cu cofraje glisante se poate face în func ie de sistemul de referin utilizat, care poate fi:

− stratul suport, în care caz uniformitatea i cotele c ilor de rulare ale enilelor trebuie s fie corespunz toare (denivel ri sub 1 cm m surate cu dreptarul de 3 m), iar lungimea enilelor sau distan ele între acestea în lungul drumului trebuie s fie suficient de mari (8…9 m) pentru a se putea folosi “calarea” proprie a ma inii;

− banda al turat , realizat în prealabil, în cazul l rgirii sau realiz rii drumurilor cu mai multe benzi;

− aparatur folosind laserul; − firul întins în lungul drumului.

Acest ultim sistem de referin este cel mai utilizat, el constând din unul sau dou fire, puternic întinse i sus inute de stâlpi metalici înfip i în teren în afara gabaritului ma inii cu cofraje glisante. Stâlpii se fixeaz la distan e de 10 m în aliniament, care se reduc pân la 1…5 m în curbe. Fixarea stâlpilor se face de un topometru folosind aparatur adecvat .

Fig. 46. Plac suspendat pentru finisarea îmbr c mintei rutiere.

www.armix.ro

66

Palpatorii pot fi sub form de furculi (fig. 47), care func ioneaz pe baza modific rii unui câmp magnetic i se folosesc la ma inile cu plac de împingere pentru nivelare, sau pot fi sub form de tij (fig. 48).

Având în vedere aceste sisteme ale ma inii cu cofraje glisante, este necesar s se asigure un spa iu liber lateral de 2…3 m, necesar pentru calea de rulare i montarea sistemului de referin , spa iu mai mare decât în cazul tehnologiei clasice. Viteza de lucru a ma inilor cu cofraje glisante a ajuns la 120 m/h, deci 900…1 200 m de cale din beton pe zi, randament ce nu poate fi m rit din cauza productivit ii limitate chiar i a celor mai mari sta ii de fabricare automatizat a betoanelor de ciment. De asemenea, acest randament este limitat i de posibilit ile de organizare optim a transportului betonului preparat, datorit greut ilor întâmpinate la asigurarea num rului i capacit ii necesare a mijloacelor de transport al betonului din sta ie la locul de punere în

oper . Având în vedere c executarea îmbr c min ilor rutiere folosind ma inile cu cofraje glisante necesit realizarea unor betoane de ciment cu caracteistici cât mai uniforme în ceea ce prive te raportul A/C i lucrabilitatea, prepararea betonului trebuie s se fac în centrale automatizate care pot asigura ob inerea unor betoane de bun calitate. În cazul acestei tehnologii de execu ie se recomand verificarea ulterioar a realiz rii elementelor geometrice i planeitatea suprafe ei de rulare, executându-se remedierile necesare, inclusiv cele cu privire la realizarea rugozit ii geometrice. Avantajele adopt rii tehnologiei de execu ie folosind ma inile cu cofraje glisante sunt:

− se lucreaz cu o singur ma in având toate utilajele de compactare, nivelare a betonului i t ierea rosturilor dirijate de un singur ma inist, m rindu-se considerabil productivitatea muncii prin reducerea num rului mecanicilor i muncitorilor;

− nu necesit a ezarea longrinelor i inelor, opera ie care consum un volum mare de munc manual ;

− ma ina are o vitez sporit de execu ie a lucr rilor, realizându-le în mare m sur concomitent;

− se ob in lucr ri de calitate sporit comparativ cu tehnologiile clasice; − asigur mecanizarea i modernizarea în general a execu iei îmbr c min ilor

Fig. 47. Ghidarea ma inii cu cofraje glisante, Fig. 48. Schema unui palpator folosind palpatori tip “furculi ”. sub form de tij .

www.armix.ro

67

− rutiere din beton de ciment, fiind folosite în mod eficient pe marile antiere care necesit punerea în oper a unui volum de beton de peste 100 000 m3. Fa de aceste avantaje, se constat i urm toarele dezavantaje:

− realizarea ghidajului ma inii pe o suprafa de referin perfect amenajat sau prin fire de ghidare întinse anterior este destul de anevoioas ;

− valoarea ma inii este mult mai mare decât a atelierului de utilaje folosit în cazul tehnologiei clasice de execu ie (de 2,5…3 ori);

− nu se pot realiza îmbr c min i rutiere în dou straturi; − ma ina nu permite întoarceri i noi treceri peste un sector odat executat; − la volum relativ mic nu se recomand din punct de vedere economic

utilizarea ma inii cu cofraje glisante, iar la lucr ri de volum mare este necesar organizarea unei centrale pentru prepararea betoanelor de mare capacitate. Având în vedere avantajele i dezavantajele utiliz rii ma inilor cu cofraje glisante rezult c acestea sunt eficiente numai în anumite cazuri, de aceea decizia folosirii lor la construc ia îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment trebuie adoptat dup o temeinic analiz tehnico-econimic . 4.4.4. Revibrarea betonului Metoda de compactare prin revibrarea betonului în perioada de priz , prezint avantaje economice deosebite datorit rezisten elor mecanice îmbun t ite ale betoanelor, respectiv datorit cre rii unor posibilit i de economisire a materialeor, în primul rând a cimentului. Revibrarea betonului în perioada de priz nu impune probleme deosebite de organizare a execu iei lucr rilor, aceasta realizându-se printr-o nou trecere a vibrofinisorului pe sectoare de îmbr c minte din beton de ciment proasp t executat. Regimul cel mai eficient de vibrare s-a dovedit a fi urm torul:

− revibrarea s se efectueze la mijlocul perioadei de priz a cimentului; − frecven a oscila iilor în ipoteza unui contact perfect cu betonul este de 2 800

vibra ii/minut; − amplitudinea oscila iilor este de 0,17…0,18 mm; − viteza de înaintare a vibrofinisorului în timpul revibr rii betonului este 1,00

m/min, revenind fiec rui punct din masa betonului un timp de vibrare de 30 s. Tehnologia revibr rii betonului poate s fie eficient în anumite condi ii. 4.5. Finisarea, tratarea i protejarea ulterioar a suprafe ei

îmbr c min ilor din beton de ciment Imediat dup a ternerea i compactarea betonului de ciment din îmbr c min ile rutiere, se execut un complex de opera ii tehnologice prin care se urm re te asigurarea planeit ii i rugozit ii suprafe ei de rulare, realizarea rosturilor necesare, precum i protec ia suprafe ei stratului de uzur , opera ie care asigur în final ob inerea unei îmbr c min i de bun calitate. În fig. 49 este prezentat schema unui complex de utilaje prin care se asigur pe lâng a ternerea, compactarea i nivelarea betonului i opera iile de finisare, tratare i protejare ulterioar a suprafe ei îmbr c mintei rutiere executate.

www.armix.ro

68

4.5.1. Finisarea suprafe ei de rulare Pentru ob inerea unei planeit i corespunz toare a suprafe ei de rulare, prescrip iile tehnice de la noi din ar recomand ca denivel rile longitudinale constatate la suprafa a stratului de uzur s se elimine cu ajutorul unui rulou metalic, având o lungime de 4 m, diametrul de 20…25 cm i o mas de 200 kg, acesta rostogolindu-se pe suprafa a betonului proasp t în sens perpendicular pe axa drumului, f r a lovi longrinele. Opera ia de finisare se consider terminat atunci când ruloul este în contact direct cu suprafa a betonului pe toat lungimea lui, în deplasarea acestuia pe întreaga l ime a benzii din beton executate. În zilele c lduroase, când suprafa a ruloului se usuc cu ocazia întreruperilor de lucru, aceasta va fi cur at i umezit prin stropire, opera ii care se vor realiza din afara suprafe ei betonate, interzicându-se stropirea betonului proasp t pentru a nu se sp la cimentul de la suprafa . Dup executarea acestei opera ii, suprafa a betonului se finiseaz cu dri ca metalic i mistria (fig. 50), acordându-se o aten ie deosebit finis rii stratului de uzur la marginile benzii din beton i pe lungimea rosturilor, unde posibilitatea apari iei unor denivel ri este mai mare i unde trebuie s se asigure eliminarea eventualelor bavuri din beton de peste longrine, care pot conduce la rupturi în muchiile dalelor dup demontarea longrinelor. În rile cu tehnologie avansat , pentru asigurarea planeit ii suprafe ei de rulare, în special în lungul drumului, finisarea se realizeaz cu ajutorul unor utilaje având o grind finisoare oblic sau paralel cu axa drumului (aceast ultim solu ie este mai rar folosit ). Grinda finisoare execut opera ia de nivelare pe întreaga l ime a benzii de beton turnat, utilajul ac ionând de obicei în urma vibrofinisorului la o distan de peste 6 m de acesta. Grinda de finisare este sus inut de un cadru cu ro i i este dispus în plan având o oblicitate de 30 ° fa de axa benzii.

Fig. 49. Schema utilajelor care se folosesc la execu ia îmbr c min ilor din beton de ciment

realizate într-un singur strat: 1 - utilaj de a ternere, compactare i nivelare; 2 - utilaj cu platform pentru montarea ancorelor; 3 - nivelator finisor; 4 - utilaj de finisare; 5 - trecere cu m tura; 6 - corturi de lucru; 7 - corturi de protec ie; 8 - dispozitiv pentru aplicarea produselor

de protec ie; 9 - utilaj pentru t ierea rosturilor transversale i longitudinale.

Fig. 50. Executarea opera iilor de finisare manual a suprafe ei de rulare.

www.armix.ro

69

4.5.2. Asigurarea rugozit ii În urma ac iunii utilajelor de a ternere, compactare i nivelare-finisare, suprafa a betonului din stratul de uzur trebuie tratat astfel încât s se ob in o îmbr c minte având suprafa a rugoas , cu caracteristici antiderapante. Suprafa a de rulare a îmbr c min ilor din beton de ciment sub ac iunea traficului se poate lefui, devenind alunecoas i prezentând, în special pe timp umed, pericol de derapare. lefuirea suprafe ei este favorizat de existen a în compozi ia betonului a unor agregate de tipul bazaltului sau a rocilor calcaroase care se lustruiesc u or, precum i a granulelor de pietri neconcasat care prezint o lefuire natural . Din aceast cauz , înc în timpul execu iei îmbr c min ilor din beton de ciment se folosesc diferite procedee de îmbun t ire a rugozit ii dintre care se amintesc în ordine: m turarea sau perierea transversal , strierea transversal sau longitudinal , clutajul suprafe ei, dezvelirea agregatelor i altele. M turarea suprafe ei îndep rteaz mortarul în exces de la suprafa a betonului, rezultat din vibrare, ob inându-se o macrostructur corespunz toare a suprafe ei betonului. Se recomand , în acest caz, perierea suprafe ei betonului proasp t cu ajutorul unor perii piassava, în direc ie perpendicular pe axa drumului. În acela i scop, exist posibilitatea utiliz rii unor perii de sârm , m turi cu fire din materiale plastice sau greble metalice, având diametrul firelor sau din ilor de maximum 5…6 mm, iar intervalul între ele de 15…20 mm, sau utilizându-se o pânz de iut de 1,65…3,00 m l ime, montat transversal pe pasarel rulant (fig. 51).

Strierea suprafe ei este un procedeu mai eficient i mai durabil în timp, putându-se realiza transversal sau longitudinal pe suprafa a îmbr c mintei din beton de ciment, caracteristicile de rugozitate ale suprafe ei striate (rugozitate geometric , coeficient de frecare longitudinal) fiind superioare fa de procedeele anterioare, dup cum rezult i din fig. 52. Strierea transversal prin t ierea betonului în curs de înt rire este unul din procedeele cele mai r spândite pe plan mondial. Lucr rile se pot efectua cu ajutorul unei ma ini de t iat rosturi la care se adapteaz un echipament de striere sau cu ajutorul unor ma ini care sunt montate pe ro i i sunt ghidate prin fir ca direc ie i nivel.

Fig. 51. Asigurarea rugozit ii suprafe ei betonului proasp t cu ajutorul pânzei de iut .

www.armix.ro

70

De asemenea, pentru strierea betonului se folosesc utilaje speciale care dispun de un set de discuri circulare având coroana din diamante sau o el. Acest tip de utilaj poate executa concomitent 20…22 de strieri, pe o l ime de 30…60 cm, striurile realizate având 2,5…3,0 mm adâncime i 5,0…7,5 mm l ime. Cercet ri franceze au stabilit c distan a optim între striuri, calculat pe baza elementelor eficacitate-cost, este de 100 mm, iar adânciturile se recomand s fie în form de V, rotunjite la partea inferiaor . Eficien a strierii transversale este dubl deoarece:

− m re te capacitatea drenant a suprafe ei de rulare, diminuând grosimea peliculei de ap ;

− faciliteaz evacuarea apei de sub anvelopele autovehiculelor suplinind eventuala lips a sculpturilor pneurilor.

Fig. 52. Valoarea coeficientului de frecare longitudinal în func ie de procedeul folosit pentru

asigurarea rugozit ii.

Fig. 53. Striuri transversale realizate pe suprafa a betonului.

www.armix.ro

71

Strierea longitudinal se execut , de asemenea, prin t ierea betonului cu utilaje speciale având cu ite din diamant sau o el dur, cu ajutorul c rora se realizeaz striuri paralele cu axa drumului, de 2…3 mm l ime i 4…5 mm adâncime, cele mai eficiente fiind cele care au distan a între ele redus , de 25 mm. În fig. 54 este prezentat comparativ rugozitatea suprafe ei betonului ob inut în cazul folosirii strierii transversale sau longitudinale, pentru acela i randament al utilajului (volum de beton dislocat egal). Se poate constata c rugozitatea suprafe ei, m surat prin coeficientul de frecare longitudinal, la viteze de circula ie cuprinse între 40 i 80 km/h este mai mare în cazul strierii longitudinale. Din acest punct de vedere i luând în considerare costul mai ridicat al strierii transversale, strierea longitudinal poate fi mai eficient .

În unele ri îns , se apreciaz c strierea longitudinal provoac asupra autovehiculelor un efect nepl cut de erpuire i poate favoriza, în anumite condi ii, formarea f ga elor longitudinale pe suprafa a îmbr c mintei. Se poate men iona de asemenea, c toate tipurile de striere provoac cre terea zgomotului produs de pneuri. Procedeul prin striere se recomand în cazul betoanelor de ciment ce con in agregate mai pu in dure în stratul de uzur . Clutajul este un procedeu aplicat pentru prima dat în Belgia, care const în înfigerea în stratul de uzur al betonului proasp t, prin vibrare, a unor agregate naturale din roci dure eruptive. Se ob ine astfel o macrotextur a suprafe ei, care confer îmbr c mintei calit i drenante i antiderapante superioare, la toate vitezele de circula ie i care se men in în timp (fig. 55).

− Opera ia de clutaj se poate realiza cu ajutorul unui utilaj complex adaptat la ma ina cu cofraje glisante (fig. 56) care se compune din urm toarele p r i:

− bunc re pentru agregate (de regul criblur 16-25); − distribuitor de criblur ; − plac vibratoare;

Fig. 54. Compara ie între strierea transversal i cea longitudinal .

www.armix.ro

72

− echipament de dozare i stropire a materialelor de protec ie a suprafe ei; − dispozitiv pentru t ierea rosturilor.

Avantajul economic al acestui procedeu const în faptul c permite utilizarea în masa betonului de ciment a agregatelor naturale locale având un coeficient de uzur mare (calcare), rezisten a stratului de uzur fiind asigurat de c tre materialul dur folosit pentru clutaj. Dezvelirea par ial a agregatelor naturale din stratul de rulare în scopul ob inerii unei macrorugozit i const în stropirea cu ap a betonului proasp t înainte de începutul înt ririi, m turarea sau extragerea mortarului de la suprafa a betonului f r a scoate agregatele (fig. 57). Utilajul folosit pentru opera ia de dezvelire a agregatelor se compune din urm toarele echipamente:

− asiu automotor care poate circula pe ine sau adaptat la ma ina cu cofraje glisante având ghidaj electronic pentru nivel;

− m tur rotativ cu ax orizontal având fire de nylon i dispozitiv de udare i îndep rtare a mortarului fluid de la suprafa a stratului;

− dispozitiv de r spândire a materialelor de protec ie.

În exploatarea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment sunt cunoscute i alte procedee de asigurare a rugozit ii suprafe ei de rulare, folosind diferite procedee mecanice (buciardarea, sablarea etc.) sau aplicarea unor tratamente rugoase cu lian i bitumino i speciali i elastomeri sau cu lian i sintetici (r ini epoxidice). În toate cazurile, se urm re te ob inerea unei rugozit i geometrice m surat prin metoda în l imii de nisip, având HS > 0,8 mm sau a unui coeficient de frecare longitudinal m surat cu pneu neted, roat blocat , suprafa umed , V = 80 km/h, având valori mai mari de 0,3…0,4.

Fig. 55. Aspect al suprafe ei îmbr c mintei Fig. 56. Utilaj pentru clutarea suprafe ei rutiere realizat prin clutarea betonului. betonului proasp t.

Fig. 57. Aspect al îmbr c mintei rutiere realizat prin dezvelirea par ial a agregatelor.

www.armix.ro

73

4.5.3. Protejarea suprafe ei betonului Necesitatea de a asigura o protec ie corespunz toare a suprafe ei betonului proasp t este legat de influen a factorilor climaterici i a condi iilor meteorologice asupra caracteristicilor betonului (ac iunea direct a soarelui i a temperaturii ridicate, umiditatea sc zut a aerului, vânt, ploaie etc.), urm rindu-se în special diminuarea pierderilor de ap prin evaporare. Sunt cunoscute mai multe procedee de protejare a betonului proasp t care se realizeaz în diferite faze de execu ie a îmbr c mintei rutiere, folosind:

− acoperi uri (ferme, corturi, umbrare), în timpul realiz rii îmbr c mintei; − pelicule de protec ie; − materiale umede.

Acoperi urile de lucru sau de protec ie se realizeaz din materiale de culoare deschis (prelate sau folie din polietilen opac ) care se fixeaz pe cadre de sus inere metalice sau din lemn i care se deplaseaz (gliseaz ) cu ajutorul ro ilor pe longrine. Aceste acoperi uri se monteaz imediat dup terminarea finis rii suprafe ei betonului, asigurând protec ia betonului proasp t în prima faz de înt rire a acestuia i împiedicând evaporarea apei provocat de vânt i c ldura soarelui. Acoperi urile de protec ie, în cazul în care au lungimi suficient de mari (50…100 m), pot fi folosite i în cazul intemperiilor (ploaie) împiedicând tergerea rosturilor i striurilor, sp larea mortarului de ciment i pr bu irea marginilor dalelor realizate cu cofraje glisante. Peliculele de protec ie, solu ie frecvent utilizat în toate rile, se aplic dup 3…5 ore de la a ternere, când suprafa a betonului s-a zvântat i i-a pierdut luciul, având un rol important în men inerea umidit ii betonului în timpul prizei i înt ririi. Prescrip iile tehnice de la noi din ar prev d posibilitatea aplic rii unuia din urm toarele materiale de protec ie:

− folie de polietilen , timp de 10 zile; − pelicul de emulsie de parafin (300 g/m2); − pelicul de bitum t iat (0,5 kg/m2); − pelicul de emulsie bituminoas cationic .

Aplicarea peliculei de protec ie se face prin stropire, folosind un pulverizator manual sau dispozitive automatizate adaptate utilajelor de striere a suprafe ei betonului sau ma inilor cu cofraje glisante (fig. 58).

Fig. 58. Utilaj pentru aplicarea peliculei de protec ie.

www.armix.ro

74

În ambele cazuri este necesar s se controleze frecvent: aspectul suprafe ei, dozajul i uniformitatea r spândirii materialului de protec ie. Materialul aplicat formez la suprafa a betonului o pelicul etan , impermeabil , care asigur o protec ie eficace, re inând peste 95 % din apa care ar putea s se evapore din beton în lipsa acestei pelicule. Prescrip iile tehnice franceze prev d utilizarea unor materiale de protec ie de culoare alb , pentru a se putea controla uniformitatea i omogenitatea r spândirii i pentru a limita absorb ia c ldurii din razele solare. Dozajul utilizat este de 150 g/m2. În cazul îmbr c min ilor realizate cu ajutorul ma inii cu cofraje glisante, sau în cazul cofrajelor fixe dup demontarea longrinelor, aplicarea peliculei de protec ie trebuie s se fac i pe p r ile laterale ale dalei din beton. Aplicarea peliculei de protec ie pe suprafa a betonului rutier este o opera ie foarte important care trebuie realizat cu mult aten ie, având în vedere c o execu ie îngrijit permite evitarea apari iei fisurilor premature de contrac ie i ob inerea unei rezisten e bune a betonului din stratul de uzur . În cazul unor condi ii atmosferice nefavorabile (ploaie, timp foarte cald sau vânt uscat puternic) se poate m ri dozajul din materialul de protec ie, sau va trebui s se repete la 24…48 h aplicarea peliculei de protec ie. Aplicarea de materiale umede, care se men in în aceast stare prin stropire cu ap timp de mai multe zile, este o metod mai costisitoare care necesit mult manoper i transportul unei mari cantit i de ap . Prescrip iile tehnice de la noi din ar prev d ca peste peliculele de protec ie cu bitum sau emulsie bituminoas , având în vedere culoarea neagr a acestora s se aplice un strat de nisip în grosime de 1,5 cm sau, în lipsa acestei pelicule, s se acopere suprafa a betonului cu un strat de nisip în grosime de 3 cm, care se men ine umed timp de 10 zile. Pe perioada de înt rire a betonului pân la darea în circula ie a îmbr c mintei se iau m suri de interzicere a circula iei autovehiculelor pe suprafa a acesteia. Prescrip iile tehnice de la noi din ar prev d c îmbr c min ile din beton de ciment noi se pot da în circula ie atunci când s-au realizat cel pu in 80 % din rezisten ele prescrise la 28 de zile. Stabilirea perioadei de înt rire P a betonului la diferite temperaturi ale mediului înconjur tor Tm, pentru atingerea procentului de rezisten β fa de clasa prescris , se poate face i cu ajutorul unor grafice întocmite în acest scop (fig. 59). De obicei dup 14 zile se poate deschide circula ia pentru autoturisme.

Fig. 59. Grafic pentru stabilirea perioadei de înt rire a betonului în func ie de temperatur .

www.armix.ro

75

4.6. Executarea rosturilor Îmbr c min ile din beton de ciment se realizeaz , de obicei, din dale dreptunghiulare, separate între ele prin rosturi, care se amenajeaz la execu ia lucr rilor. Scopul principal al acestor rosturi este de a evita apari ia necontrolat a fisurilor i cr p turilor în îmbr c minte, în special datorit contrac iei din timpul înt ririi betonului precum i datorit diferitelor solicit ri la care sunt supuse îmbr c min ile rutiere în timpul exploat rii (ac iunea traficului, varia iile de temperatur zilnice sau sezoniere etc.). În func ie de rolul pe care îl îndeplinesc, tehnologia de execu ie a rosturilor este diferit , cele mai importante fiind rosturile transversale de contrac ie. 4.6.1. Clasificarea rosturilor Rosturile îmbr c min ilor din beton de ciment se pot clasifica dup mai multe criterii. Dup modul de dispunere în plan, se deosebesc:

− rosturi longitudinale, care coincid cu axa c ii sau sunt paralele cu aceasta; − rosturi transversale, care sunt perpendiculare sau înclinate fa de axa c ii.

Dup rolul îndeplinit, rosturile pot fi: − rosturi de contact (de construc ie), care separ dalele realizate din betoane de

vârste diferite; − rosturi de dilata ie, care permit deplasarea dalelor sub efectul varia iilor

sezoniere ale temperaturii, evitând eforturile de compresiune ridicate i posibilitatea flamb rii dalelor;

− rosturi de contrac ie care localizeaz i dirijeaz apari ia fisurilor datorit contrac iei betonului în perioada de înt rire a acestuia;

− rosturi de încovoiere, care localizeaz fisurile cauzate de eforturile de încovoiere din varia iile zilnice de temperatur i din trafic, precum i pe cele cauzate de tasarea neuniform a stratului suport.

Prescrip iile tehnice de la noi din ar foloseau pentru ultimele dou tipuri de rosturi termenul de rosturi de "contrac ie-încovoiere", în lucrarea de fa ele fiind numite rosturi de "contrac ie". Dup modul de execu ie, fa de grosimea dalei, se deosebesc:

− rosturi complete, care se execut pe întreaga grosime a îmbr c mintei din beton i separ dalele adiacente (de regul rosturi de dilata ie i de contact);

− rosturi par iale sau de suprafa , care se execut numai pe o anumit grosime a dalei (de obicei rosturi de contrac ie, executate în stratul de uzur , sau pe 1/3 din grosimea dalei).

Dup modul de amenajare, rosturile pot fi: − rosturi amenajate, care sunt prev zute cu dispozitive de transmitere a

înc rc rilor de la o dal la alta (gujoane, arm turi); − rosturi libere, neamenajate.

4.6.2. Rosturi de contact Rosturile de contact pot fi longitudinale (de construc ie) când rezult din necesitatea realiz rii îmbr c mintei în benzi de l ime limitat , în func ie de tipul utilajului folosit la a ternerea i compactarea betonului, sau pot fi transversale (de lucru) în cazul când se întrerupe turnarea betonului.

www.armix.ro

76

Rosturile de contact (atât cele de construc ie cât i cele de lucru) se execut pe întreaga grosime a îmbr c mintei din beton. Pe suprafa a vertical a rostului se aplic o pelicul de bitum t iat sau emulsie bituminoas , peste care se va lipi o fâ ie de carton bitumat sau folie de polietilen . La drumurile i str zile de categoria I i II, precum i la pistele de avia ie, partea superioar a rostului de contact se taie pe o adâncime de 30 mm i o l ime de 8…10 mm, pentru facilitarea colmat rii. Rosturile longitudinale de contact se prev d, în general, amenajate cu ancore din o el-beton cu diametrul de 10…15 mm, cu lungimi de 0,60…1,00 m, încastrate în ambele dale la distan e de 1,00…1,50 m pentru a preveni deplasarea lateral a acestora. Prescrip iile noastre tehnice prev d ca ancorele s fie confec ionate din OB 37, φ 10 mm cu ciocuri i lungimea de 1,00 m, iar distan a între ancore în lungul rostului se prevede de 1,00 m (fig. 60)

Ancorele se îndoaie la jum tatea lungimii în unghi de 90 °, iar o jum tate din ancor se va proteja, înf urându-se în 2…3 straturi de hârtie sau folie de polietilen , pentru a nu adera la beton i pentru a se putea dezlipi u or de marginea primei benzi turnate. Jum tatea neprotejat a ancorei se înfige în beton, perpendicular pe rostul longitudinal, iar jum tatea protejat a ancorei se lipe te de longrin , pentru ca dup demontarea longrinei s se poat dezdoi i întinde peste stratul de rezisten al celei de a doua benzi. 4.6.3. Rosturi de dilata ie În tehnica rutier mondial nu s-a ajuns înc la o concep ie unitar în ceea ce prive te rosturile de dilata ie la îmbr c min ile din beton de ciment, în unele ri distan a

Fig. 60. Amenajarea rosturilor de contact longitudinale.

www.armix.ro

77

între aceste rosturi fiind de 70…100 m, în func ie de grosimea dalelor, iar în alte ri se prev d distan e mai mari, de peste 100 m. Cele mai avansate metode prev d eliminarea total a acestor rosturi de dilata ie (S.U.A. Anglia, Belgia, Germania etc.), bazându-se pe faptul c în perioada dilat rii betonului, lipsa rosturilor de dilata ie conduce la apari ia unor eforturi de compresiune în îmbr c mintea rutier , care pot mic ora eforturile de întidere din încovoiere rezultate sub ac iunea traficului. Cu ocazia temperaturilor mari din vara anului 1976 s-a reconfirmat comportarea bun a îmbr c min ilor din beton de ciment realizate f r rosturi de dilata ie. Obligativitatea realiz rii rosturilor de dilata ie apare ca necesar în dreptul lucr rilor fixe, la capetele tablierelor sau pl cilor de racordare ale viaductelor, pasajelor i podurilor, unde pot ap rea împingeri periculoase din dilatarea betonului. De asemenea, în unele ri (Anglia, Fran a) se prev d rosturi de dilata ie în cazul execu iei lucr rilor în perioada noiembrie - martie, sau în cazul turn rii betonului pe timp friguros, la temperaturi sub 5 °C. Prescrip iile tehnice de la noi din ar prev d necesitatea execut rii rosturilor de dilata ie transversale la distan e de 100 m i longitudinale, în cazul pie elor, intersec iilor, platformelor care au l imi mari, de peste 100 m. În acest ultim caz rostul de dilata ie se execut la mijlocul l imii, în locul unui rost de contrac ie. Rosturile de dilata ie se execut pe toat l imea c ii i pe întreaga grosime a îmbr c mintei, l imea rostului i materialele folosite trebuind s permit dilatarea betonului din dale în lungul drumului. L imea rostului de dilata ie este prev zut în diferite ri de 18…20 mm sau chiar mai mare. Rosturile de dilata ie amenajate cu sau f r gujoane se pot executa în dou feluri:

− prin introducerea pe grosimea stratului de rezisten a unei scânduri din lemn de esen moale sau a unui înlocuitor (PFL sau PAL), care r mâne în lucrare, având rolul de a prelua eforturile din dilata ia termic a betonului (fig. 61, a). Înainte de introducerea în oper a scândurii, aceasta se p streaz în ap timp de 10…24 h. Amenajarea rostului în stratul de uzur pe grosimea acestuia se poate realiza prin introducerea în prealabil în rost a unei garnituri metalice de 18…20 mm grosime care se extrage dup a ternerea, compactarea i priza betonului sau prin executarea rostului în stratul de uzur prin t ierea ulterioar a betonului înt rit din stratul de uzur pe o l ime cu 2 mm mai mare decât grosimea scândurii. Golul realizat în stratul de uzur se colmateaz cu mastic bituminos, având o compozi ie adecvat , sau cu alte materiale de colmatare elastice (neopren, tuburi flexibile din cauciuc etc.);

− prin folosirea unui rost lateral prefabricat care se a az înainte de betonare pe locul respectiv, eliminând opera ia de colmatare ulterioar a rostului. Se folose te o scândur având la partea superioar o re ea de sârm ars , fixat cu ajutorul unor cuie, care constituie arm tura de sus inere a masticului bituminos (fig. 61, b).

În cazul frecvent al execut rii îmbr c mintei într-un singur strat, rostul se execut similar (fig. 62), t ierea p r ii superioare a rostului realizându-se cu o l ime de 20…25 mm, pe o adâncime de 30 mm. În exploatarea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment se va acorda o aten ie deosebit între inerii corespunz toare a rosturilor de dilata ie, având în vedere c existen a în acestea a unor materiale dure, ce pot fi introduse accidental în rosturi sub circula ie, blocheaz func ionarea lor, nepermi ând dilatarea normal a dalelor, aspect ce poate provoca spargerea sau fisurarea dalelor.

www.armix.ro

78

4.6.4. Rosturi de contrac ie Rosturile de contrac ie sunt cele mai importante dintre toate rosturile îmbr c min ilor din beton de ciment, având în vedere c ele sunt numeroase i nu pot fi evitate în cazul betonului nearmat. Distan a dintre rosturile de contrac ie transversale prev zut în majoritatea rilor este de 4…6 m, în general mai mic de 25 h (h - grosimea dalei), întreruperea dalei fiind realizat pe 1/3…1/4 din grosimea total a dalei sau, în cazul execu iei într-un singur strat, pe 1/4…1/5 din grosimea dalei. Unele prescrip ii tehnice str ine admit chiar 1/5 din grosimea dalei, dar minimum 5 cm. În ceea ce prive te rosturile de contrac ie longitudinale, prescrip iile tehnice de la noi din ar prev d ca ele s se execute în cazul când banda de beton se toarn cu o l ime mai mare de 5,0 m, realizându-se pe axa acesteia. Rosturile de contrac ie transversale se execut fie perpendicular pe axa drumului, fie cu o înclinare de 1/6 fa de pozi ia perpendicular. În cazul execu iei rosturilor perpendicular pe axa drumului, rosturile din cele dou benzi al turate vor fi în continuare (f r decalare), iar în cazul execu iei înclinate, rosturile din cele dou benzi vor fi simetrice fa de axa drumului.

Fig. 61. Amenajarea rosturilor de dilata ie la îmbr c min i în dou straturi:

a − cu scândur ; b − prefabricat.

Fig. 62. Rost de dilata ie la îmbr c min i într-un strat.

www.armix.ro

79

Se prefer execu ia înclinat a rosturilor transversale pentru a evita fenomenul de rezonan al autovehiculelor i producerea zgomotelor din circula ie. În ceea ce prive te tehnologia de execu ie a rosturilor de contrac ie se men ioneaz dou metode:

− prin vibrare; − prin t iere.

Rosturile vibrate se realizeaz prin introducerea unei fâ ii de carton bitumat sau folie de polietilen în betonul proasp t al stratului de uzur cu ajutorul unui cu it vibrator. Pe lama cu itului vibrator se îmbrac fâ ia de carton sau polietilen i se introduce prin vibrare în betonul proasp t pe întreaga l ime i grosime a stratului de uzur . Cu itul se ridic apoi, f r a se opri vibrarea, fâ ia de carton sau polietilen r mânând înglobat vertical în beton. În lipsa cu itului vibrator, fâ ia de carton poate fi înglobat în stratrul de uzur cu ajutorul unei rigle, care se a az pe suprafa a stratului de rezisten vibrat, având fâ ia de carton pe fa a vertical dinspre sensul de turnare. În acest caz se a terne betonul de uzur i dup prima vibrare a stratului de uzur se extrage rigla, fâ ia de carton r mânând în beton, i se completeaz manual cu beton golul r mas. Dup compactarea suplimentar lâng rost

cu ajutorul unei pl ci vibratoare stratul de uzur se vibreaz a doua oar , trecându-se cu vibrofinisorul f r oprire peste rost. Metoda de realizare a rosturilor de contrac ie prin vibrare în betonul proasp t prezint avantajul c aceste rosturi nu se mai colmateaz i se elimin posibilitatea apari iei premature i necontrolate a fisurilor din contrac ia betonului, în timpul realiz rii îmbr c mintei, îns calitatea execu iei este deficitar având în vedere necesitatea finis rii, de multe ori manual , a suprafe ei stratului de uzur în dreptul acestor rosturi. Rosturile t iate se execut în betonul înt rit, cu ajutorul unei ma ini pentru t iat rosturi. T ierea rosturilor este prev zut a se face la un interval de 6 pân la 72 h de la punerea în oper a betonului. Stabilirea perioadei optime pentru t ierea betonului înt rit este deosebit de important datorit multiplelor cauze care favorizeaz apari ia fisurilor din contrac ie. Ea trebuie s se execute înainte ca betonul s fi suferit o contrac ie prea mare. În cazul unor condi ii favorabile apari iei fisurilor ca de exemplu: folosirea unor cimenturi cu contrac ii mari, agregate cu multe p r i fine, raport A/C mare, lipsa protej rii suprafe ei, temperaturi ridicate ale mediului, vânt, grosimi mari ale dalei din beton etc., t ierea rosturilor este necesar s se fac la un interval redus (6…10 h de la turnarea betonului).

Betonul pus în oper diminea a este cel mai sensibil la apari ia fenomenului de contrac ie, deoarece perioadei de degajare maxim a c ldurii din procesul de hidratare a cimentului, i se suprapun temperaturile mai mari din timpul zilei. În unele ri se folose te în acest caz procedeul r cirii betonului, prin utilizarea apei de amestecare adus la o temperatur joas . Unele prescrip ii tehnice recomand t ierea decalat a rosturilor de contrac ie începând cu distan e între ele de 15 m, ulterior t indu-se rosturile la 5 m. Prescrip iile tehnice de la noi din ar prev d t ierea rosturilor de contrac ie în betonul înt rit al stratului de uzur , la un interval de 8…24 h de la punerea în oper , l imea fiind de 8…10 mm (fig. 63). Pentru a favoriza apari ia fisurii în betonul de rezisten , când h1 ≥ 2h2 se folose te la partea inferioar a îmbr c mintei un element necompresibil, sub form de T (din material plastic sau tabl ) sau sub form triunghiular (din lemn sau beton).

www.armix.ro

80

Ma inile speciale folosite pentru t ierea rosturilor sunt prev zute cu discuri având coroana din diamant, corindon sau alte abrazive (carbur de siliciu). La toate tipurile de ma ini pentru t ierea rosturilor de contrac ie, este necesar o cantitate mare de ap , atât pentru opera ia de t iere propriu-zis , cât i pentru sp larea rosturilor, ultima opera ie fiind esen ial pentru asigurarea aderen ei materialului folosit pentru colmatare. Pentru utilizarea eficient a produselor de colmatare se practic t ierea rosturilor de contrac ie cu l imi diferite pe în l imea acestora, rezultând sec iunile din fig. 64. Studii franceze au scos în eviden randamentele i duratele de exploatare pentru diferite tipuri de discuri conform tabelului 19. De asemenea, din aceste studii a rezultat c viteza de lucru i durata de exploatare a discurilor depinde de natura agregatelor minerale utilizate în betonul de ciment al stratului de uzur . În tabelul 20 sunt prezentate aceste valori, în cazul rosturilor transversale având 5 cm adâncime i 4 mm l ime, t iate cu o ma in cu disc cu diamant. Se constat c întrebuin area agregatelor calcaroase la realizarea betoanelor rutiere prezint interes în cazul execut rii prin t iere a rosturilor de contrac ie (calcarele conducând la sc derea coeficientului de dilata ie i la m rirea rezisten ei la întindere a betonului).

Fig. 63. Rosturi de contrac ie.

www.armix.ro

81

Randamente de t iere a rosturilor de contrac ie Tabelul 19

Tipul discului Timpul de t iere a unui rost de 8 m, minute

Lungimea de exploatare a unui disc, m

Cu diamante Cu abrazivi

12…15 20…25

200…220 25…30

Influen a agregatelor naturale la t ierea rosturilor Tabelul 20

Natura agregatelor naturale

Viteza medie de lucru, m/min Lungimea de exploatare a unui

disc, m Silex Granit Bazalt Porfir Calcar

1,00 1,50 1,50 1,75 2,50

80…300 300…600 500…900

600…1 000 1 000…3 000

Colmatarea rosturilor de contrac ie în cazul execut rii lor prin t iere se realizeaz prin umplerea lor pân la suprafa a îmbr c mintei cu materiale elastice i adezive la suprafa a betonului, care s permit dilatarea i contrac ia betonului i s asigure impermeabilitatea rostului. Se cunosc diferite tehnologii i materiale pentru colmatarea rosturilor de contrac ie:

− cu masticuri bituminoase turnate la cald; − cu produse de punere în oper la rece (paste pe baz de elastomeri sau r ini

epoxidice); − cu produse prefabricate care se introduc în rost (neopren, cauciuc etc.).

a b

Fig. 64. Sec iuni transversale prin rosturi de contrac ie: a − colmatare cu mastic bituminos; b − colmatare cu materiale elastice i mastic.

www.armix.ro

82

Folosirea materialelor din cauciuc de diferite forme (tuburi sau nururi de cauciuc) a condus la ob inerea unor rezultate foarte bune, metoda fiind aplicabil atât la construc ia îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment, cât i ulterior în cazul între inerii acestora. Tubul de cauciuc trebuie s aib un diametru exterior de 1,15…1,40 ori deschiderea rostului pentru a fi bine fixat în rost, în care se introduce prin presare sau prin loviri mecanice. Solu ia prezint avantaje având în vedere c tubul de cauciuc, fixat bine între pere ii rostului, realizeaz o bun etan are a acestuia, iar volumul de materiale de colmatare care se toarn deasupra tubului este mai redus. Se elimin astfel în mare m sur defec iunea cauzat de masticul în exces la rosturi în cazul dilat rii betonului, iar dac masticul este îndep rtat de circula ie, rostul r mâne în continuare etan . La noi în ar se utilizeaz un mastic bituminos având urm toarea compozi ie:

− bitum D 81/120 40 %; − de euri de cauciuc 8 %; − fibre textile 4 %; − praf de azbest 48 %.

Prepararea masticului se face în instala ii mobile, înc lzindu-se mai întâi bitumul la 180…200 °C, dup care se introduc treptat celelalte componente ale masticului, opera ia durând 3…4 h. Avantajele realiz rii rosturilor de contrac ie prin t iere sunt legate de mecanizarea execu iei lucr rilor i de calitatea superioar ob inut prin aceast metod , rosturile ob inute fiind uniforme, cu muchii bine conturate. 4.6.5. Rosturi amenajate Amenajarea rosturilor de dilata ie sau de contrac ie cu gujoane sau arm turi este prev zut de unele prescrip ii tehnice în cazul drumurilor cu trafic intens i greu sau în cazul când stratul suport nu este executat din materiale stabilizate i unde se poate manifesta fenomenul de pompaj. Acest tip de amenajare asigur transmiterea în bune condi ii a eforturilor dintr-o dal în alta, în cazul solicit rilor la încovoiere din înc rc rile verticale ale circula iei autovehiculelor, facilitând conlucrarea acestora pe toat durata exploat rii. În fig. 65 este prezentat amenajarea unui rost de dilata ie cu gujoane, conform prescrip iilor tehnice de la noi din ar .

Fig. 65. Amenajarea rosturilor de dilata ie cu gujoane.

www.armix.ro

83

Gujoanele se monteaz paralel cu axa longitudinal a dalelor, la distan e variabile de 30…40 cm i mai reduse la margini. Pentru p strarea cu precizie a pozi iei lor în timpul opera iilor de turnare a betonului, gujoanele se monteaz în panouri (fig. 66).

Nerespectarea paralelismului între gujoane antreneaz eforturi de întindere mari în beton, ajungându-se la fisurarea dalei la extremitatea gujoanelor. Gujoanele se încastreaz , alternativ, în una din dale i se deplaseaz liber în cealalt ; partea din gujon care se deplaseaz se unge cu bitum pentru a împiedica aderen a betonului. Cursa gujoanelor se asigur prin prevederea unor man oane având diametrul cu 3…4 mm mai mare decât al gujoanelor; spa iul liber de 2 cm adâncime, asigurat de man on, se umple cu pâsl , câl i sau plut . În fig. 67 este prezentat un utilaj care asigur mecanizarea lucr rilor de montare a arm turilor la rosturile transversale de contrac ie. Se folosesc arm turi din o el-beton cu diametrul de 25…30 mm i lungimi de 45…50 cm. Introducerea arm turilor se face prin vibrare în betonul proasp t.

4.7. Condi ii de calitate, controlul calit ii i recep ia lucr rilor

4.7.1. Condi ii de calitate Condi iile prev zute de prescrip iile tehnice de la noi din ar privind elementele geometrice ale îmbr c min ilor din beton de ciment sunt urm toarele:

− grosimea îmbr c mintei rezult din calcule de dimensionare i trebuie s fie de minimum 18 cm. Grosimea stratului de uzur trebuie s fie de 6 cm;

Fig. 66. Îmbr c minte rutier cu ancore în rostul de contact longitudinal i armarea rosturilor transversale.

Fig. 67. Dispozitiv pentru introducerea

arm turilor în rosturi.

www.armix.ro

84

− l imea de turnare a dalei de beton poate fi de 2,50…8,50 m. Abaterea limit este de ± 15 mm;

− profilul transversal se realizeaz sub form de acoperi cu dou pante ale c ror valori trebuie s fie de 2 % pentru drumuri în aliniament i în curbe f r supraîn l ri, str zi, bretele i c i de rulare ale aerodromurilor i de 1…1,5 % pentru piste de aerodromuri. Profilul transversal al unei c i unidirec ionale la autostr zi trebuie s aib o pant unic de 2 %. Abaterea limit la pant este de ± 0,4 %. Pentru drumuri cu curbe supraîn l ate i pentru platforme de parcare, panta transversal este cea dat în proiect. Abaterea limit este de ± 4 mm/m cu condi ia asigur rii pantei de scurgere a apelor;

− în profilul longitudinal al drumului proiectat, abaterea limit local la cotele îmbr c mintei din beton de ciment, în ax , sunt ± 10 mm la autostr zi, piste de aerodromuri, drumuri i str zi de clasa tehnic sau categoria I i II i ± 20…30 mm pentru alte clase tehnice sau categorii de drumuri i str zi.

Condi iile de calitate privind regularitatea suprafe ei de rulare sunt urm toarele: − denivel rile locale admisibile în profil longitudinal, m surate sub o lat de 3

m lungime, pe fiecare band de beton sunt de 4 mm pentru viteze de proiectare mai mari de 100 km/h, 5 mm pentru viteze de proiectare de 50…100 km/h i 6 mm pentru viteze de proiectare mai mici de 50 km/h;

− abaterile maxime admisibile la cotele îmbr c mintei în axa benzii fa de cotele din proiect sunt de ± 10…30 mm, în func ie de categoria drumului sau str zii;

− denivel rile locale admisibile în sens transversal, m surate sub lata de 3 m lungime, sunt de ± 4 mm;

− denivel rile locale admisibile între dou benzi de beton adiacente, la rostul longitudinal de contact, sunt de 2 mm;

− denivel rile locale la rosturile transversale nu se admit la autostr zi, piste de aerodromuri, cu Vp > 100 km/h, iar pentru alte drumuri i str zi se admit denivel ri de 2 mm.

4.7.2. Controlul calit ii lucr rilor În primul rând, se accentueaz importan a utiliz rii unor materiale componente ale betoanelor de ciment rutiere, de o calitate corespunz toare, conform prescrip iilor tehnice prezentate în paragraful 2. Calitatea acestora trebuie urm rit ritmic pe toat durata execu iei lucr rilor pentru a putea lua m surile corespunz toare în caz de necesitate. De asemenea, zilnic se efectueaz i controlul calit ii betonului. Pentru controlul calit ii lucr rilor la realizarea betoanelor de ciment rutiere, pe lâng fiecare sta ie de betoane trebuie s func ioneze un laborator de antier, dotat cu personal de specialitate i aparatur de laborator necesar controlului calit ii materialelor componente ale betonului (ciment, agregate, ap ) i a execu iei betonului. Pe marile antiere rutiere, pe lâng laboratoarele de antier, beneficiarul are un laborator de control care colaboreaz cu constructorul la verificarea i asigurarea calit ii lucr rilor. De regul , constructorul i beneficiarul fixeaz trei posturi de supraveghere a calit ii lucr rilor cu betoane rutiere:

− în sta ia de betoane (unde se urm re te calitatea materialelor i prepararea betonului);

− la locul de punere în oper (unde se urm re te calitatea stratului suport, condi iile meteorologice, transportul betonului, a ternerea i compactarea betonului, strierea i protejarea suprafe ei);

www.armix.ro

85

− la realizarea opera iilor finale (unde se urm re te t ierea i colmatarea rosturilor, finisarea lucr rilor i deschiderea circula iei). Controlul de calitate al îmbr c min ilor rutiere executate din beton de ciment se refer , în primul rând, la:

− tipul, marca, provenien a, priza i constan a de volum, rezisten ele mecanice i starea de conservare a cimentului;

− felul, natura, con inutul de p r i levigabile i de corpuri str ine, granulozitatea, forma i umiditatea agregatelor;

− felul, provenien a i starea aditivului; − lucrabilitatea, gradul de compactare, aspectul, densitatea aparent , tendin a de

separare a apei, granulozitatea scheletului mineral, con inutul de ap , con inutul de agregate mari, raportul ap /ciment, volumul de aer oclus în cazul betonului proasp t;

− rezisten a la încovoiere i compresiune pe epruvete preparate din betonul proasp t. Verificarea betonului din punct de vedere al compact rii, al leg turii între straturi, precum i al grosimii straturilor se face pe carote prelevate din îmbr c minte. Regularitatea suprafe ei de rulare se asigur printr-un control permanent i o interven ie (remediere) imediat în timpul execu iei lucr rilor. Verificarea grosimii îmbr c mintei din beton de ciment se efectueaz prin m sur tori directe la marginea benzilor la fiecare 200 m i pe carote scoase din îmbr c minte. Activitatea de control al calit ii în timpul execu iei lucr rilor nu se rezum la înregistrarea statistic a datelor încerc rilor i observa iilor efectuate. Aceast activitate face parte din activitatea de produc ie, îndreptat spre dirijarea diverselor compartimente de execu ie în vederea ob inerii unor lucr ri de cea mai bun calitate. În cadrul ei se formuleaz decizii imediate i se execut interven ii deosebit de eficiente, cum sunt:

− modificarea dozajelor de fabrica ie în func ie de umiditatea i granulozitatea agregatelor;

− reglarea func ion rii dozatoarelor; − reglarea duratei de malaxare i de vibrare a betonului; − eliminarea defec iunilor privind regularitatea suprafe ei de rulare i a

elementelor geometrice prescrise pentru îmbr c mintea rutier . La baza acestei activit i de control al calit ii lucr rilor, în timpul execu iei acestora, stau norme i instruc iuni tehnice, îndrum toare ale activit ii de laborator de antier precum i prescrip iile cuprinse în documenta ia tehnic a lucr rilor.

4.7.3. Recep ia lucr rilor La terminarea lucr rilor se efectueaz o serie de constat ri privind calitatea i modul de execu ie a acestora. Caracteristicile de calitate luate în considerare sunt acelea care constituie obiectul controlului de calitate atât la proiectarea cât i la execu ia lucr rilor. Acest act de constatare cuprinde dou faze:

− recep ia preliminar i − recep ia final a lucr rilor.

Organizarea, modul de desf urare i obiectivele urm rite cu ocazia acestora cunosc o reglementare legal . Recep ia preliminar se efectueaz atunci când toate lucr rile prev zute în documenta ie sunt complet terminate.

www.armix.ro

86

Recep ia final se face dup o perioad de garan ie de 3 ani de la data recep iei preliminare.

5. Tipuri speciale de îmbr c min i rutiere rigide Betonul utilizat în mod curent pentru realizarea îmbr c min ilor rutiere prezint , a a cum s-a ar tat, unele inconveniente legate mai ales de o rezisten redus la întindere i contrac ii mari, care provoac fisurarea dalelor. În scopul ob inerii unor îmbr c min i rutiere cu o durat de exploatare îndelungat , f r fisuri i defec iuni, se fac studii aprofundate pentru ridicarea caracteristicilor mecanice ale betoanelor prin:

− îmbun t irea performan elor betonului rutier obi nuit; − crearea de noi tipuri de betoane de ciment; − armarea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment.

Îmbun t irea performan elor betoanelor rutiere se poate realiza prin: − utilizarea în amestec a unor cimenturi cu rezisten e ridicate la înghe -dezghe

repetat i la varia iile de temperatur ale îmbr c mintei în exploatare; − folosirea cimenturilor expansive pentru reducerea sau eliminarea efectului

contrac iei; − utilizarea aditivilor superplastifian i; − folosirea revibr rii betonului în perioada de priz ; − folosirea ma inilor cu cofraje glisante etc.

Tipul de beton utilizat se diferen iaz i se noteaz în general, în func ie de: clasa betonului, lucrabilitate, marca i tipul cimentului, m rimea agregatelor. De exemplu, betonul rutier folosit în stratul de uzur al îmbr c min ilor rutiere se noteaz astfel: BcR 45 - L2 - CD 40 - 0/25, sau BcR 50 - L2 - P 45 - 0/25. Tipurile speciale de betoane ce se iau în considerare pentru a fi folosite la îmbr c min ile rutiere sunt:

− betonul cu armare dispers ; − betonul cu polimeri.

Betoanele cu armare dispers sunt materiale relativ noi i se ob in prin înglobarea în masa betonului a unei anumite cantit i de fibre discontinue (de o el, de sticl etc.). Aceste betoane au rezisten e la întindere sporite, o foarte bun comportare la ac iuni dinamice i la oboseal , precum i o rezisten sporit la uzur . Betoanele cu polimeri nu au cunoscut pân în prezent o folosire prea larg , datorit costului relativ ridicat. În ceea ce prive te armarea îmbr c min ilor rutiere rigide, acest aspect permite sporirea distan ei între rosturile transversale de contrac ie putând conduce la eliminarea lor în cazul utiliz rii arm rii continue sau a arm rturii pretensionate. Principalele structuri utilizate în diferite ri sunt prezentate în fig. 68. Solu ia cu dale lungi de 15…100 m din beton armat cu rosturi gujonate nu este indicat a se folosi, fiind abandonat de rile care au utilizat-o. Betonul armat continuu cu arm tur de rezisten longitudinal prezint fisuri foarte fine care apar datorit contrac iei betonului la distan e medii de 1,5 m. Acest tip nou de îmbr c minte rutier , f r rosturi amenajate, a fost aplicat pentru prima dat în S.U.A. i Belgia.

www.armix.ro

87

În paragrafele urm toare sunt prezentate principalele caracteristici ale îmbr c min ilor din beton armat, precum i unele tipuri mai deosebite de îmbr c min i rutiere (îmbr c min i prefabricate, macadam cimentat). 5.1. Îmbr c min i din beton armat În ultimele decenii s-au înregistrat, în mai multe ri, încerc ri pentru a aplica i în domeniul rutier tehnica arm rii i precomprim rii elementelor din beton de ciment. Începând din anul 1970 se cunooa te o intensificare a aplic rii unor asemenea solu ii în realizarea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment. Alegerea solu iilor cu beton armat sau beton armat precomprimat este impus de dorin a reducerii deschiderii fisurilor, a elimin rii rosturilor din îmbr c minte precum i pentru a ob ine economii de materiale prin reducerea grosimii stratului rutier. Metoda arm rii dalelor de beton urm re te ca prim obiectiv eliminarea sau reducerea fisur rii dalelor în urma contrac iei betonului, permi ând în acest fel dispunerea rosturilor transversale de contrac ie la 10…20 m distan între ele, în loc de 6 m. De obicei, se utilizeaz ca arm tur o plas din o el-beton, aproximativ 3…5 kg/m2, a ezat în partea superioar a dalei.

Fig. 68. Tipuri de îmbr c minte rutier rigid (sec iuni longitudinale): a − beton armat continuu; b − dale lungi din beton armat, cu rosturi gujonate; c − dale scurte, cu rosturi

gujonate; d − dale scurte , cu rosturi f r arm turi.

www.armix.ro

88

În general, plasa se a az la 5 cm sub partea superioar a dalei sau, de regul , între stratul de uzur i cel de rezisten . Se utilizeaz arm turi din o el-beton cu diametrul de 10…16 mm, acordându-se o aten ie deosebit consodil rii marginilor i col urilor dalelor. Avantajele ob inute în urma aplic rii metodei sunt: reducerea num rului de rosturi i mic orarea deschiderii fisurilor din contrac ie, îns dezavantajele pe care le prezint :

consum de metal în plus, execu ie anevoioas nu au favorizat r spândirea pe scar larg a acestei metode de armare a îmbr c min ilor rutiere. În continuare, se prezint unele tipuri de betoane armate folosite la îmbr c min ile rutiere rigide (cu fibre de o el, armate continuu, precomprimate). 5.1.1. Îmbr c min i din beton armat cu fibre de o el Betonul armat cu fibre de o el este un material nou de construc ii, în care fibrele sunt dispuse discontinuu i repartizate discret în masa betonului. Principiul arm rii este bazat pe aderen a dintre fibre i beton, ceea ce permite transferul unei p r i însemnate de efort de la beton la fibre. Acest transfer se realizeaz în momentul în care betonul începe s se deformeze sub ac iunea înc rc rilor sau din contrac ie. Caracteristicile fizico-mecanice îmbun t ite ale betonului armat cu fibre de o el, cum ar fi: rezisten a la întindere i comportarea la fisurare, rezisten a la înghe -dezghe , rezisten a la uzur , îl recomand pentru a fi utilizat ca îmbr c minte rutier rigid sau la repararea unor îmbr c min i din beton de ciment degradate. În ultimul deceniu, betonul armat cu fibre de o el a fost folosit de mai multe ri (S.U.A., Anglia, Japonia etc.) la realizarea unor lucr ri rutiere (tabelul 21). La noi în ar au fost efectuate studii i cercet ri în acest domeniu efectuându-se experiment ri cu acest material la repararea îmbr c min ilor din beton de ciment, pe baza c rora, în anul 1980, au fost aprobate instruc iuni tehnice specifice pentru folosirea betonului armat cu fibre de o el. Fibrele de o el au lungimi cuprinse între 20 i 50 mm i diametre între 0,20 i 0,50 mm alese astfel încât raportul lungime/diametru s fie în jur de 100, iar raportul lungimea fibrei/dimensiunea minim a elementului de beton s fie cuprins între 0,4 i 0,6. Procentul optim de armare volumetric μv este cuprins între 1,5 i 2,0 %, dozajul de fibre de o el F stabilindu-se cu rela ia:

bg

fvF ρ

μρ

μ

100100== [kg/m3] (37)

în care: ρf este densitatea fibrelor de o el (7 850 kg/m3); ρb − desnitatea betonului proasp t (2 400 kg/m3); μg − procentul de armare masic. Pentru îmbun t irea lucrabilit ii i a comport rii la înghe -dezghe a betonului armat cu fibre de o el se impune utilizarea aditivului mixt DISAN A. Granulozitatea agregatelor se alege astfel încât sorturile mici s se prezinte cel pu in 50 % din masa agregatului total, aspect ce conduce la ob inerea unei lucrabilit i mai bune i la cre terea aderen ei materialului fa de fibre.

www.armix.ro

89

Beton armat cu fibre de o el folosit în îmbr c min i rigide Tabelul 21

Caracteristicile lucr rii Caracteristicile fibrelor Denumirea lucr rii,

ara Suprafa Grosime,

cm d, l mm μ, %

Ciment kg/m2

Construc ie îmbr c minte drum S.U.A., Ohio, 1971

152 m 1 band

10,2 - 2,0 -

Ranforsare îmbr c minte drum S.U.A., Michigan, Warren, 1972

333 m 4 benzi

7,6 0,25x0,56x25,4 1,0 1,5

480

Ranforsare îmbr c minte drum S.U.A., Iowa, 1973

6,7x4 800 m 5,1…10,2 0,25x0,56x25,4 0,63x63,5

0,45 0,75 1,2

355…445

Parching aeroport S.U.A., Texas 22 572 m2 10,2 0,25x12,75 1,5 - Ranforsare îmbr c minte drum Anglia, oseaua M 10, 1974

200 m 2 benzi

6…8 0,5x38 0,4 0,67 1,00

-

Construc ie strad Canada, Calgary Campus

7,3x55 m 7,6…17,8 0,25x19 0,5 1,0

300…325

Câmp manevr vehicule grele S.U.A., Texas Fort Hood, 1974

20 000 m2 10…13 0,3x12,7 1,5 235+105 cenu

Reparare îmbr c minte drum România, DN 68 A, Lugoj-Ilia, 1976

3,5x18 m 5…6 0,28x30 1,0 1,5

450

Pist aerodrom S.U.A., Iowa, Cedar Rapids, 1972

23x27 m 5,1…10,2 0,41x25,4 0,63x63,5

1,5 1,1

450

Pist aerodrom S.U.A., New York, Kennedy, 1974

37x53 m 15x37 m

12,7 21,5

0,63x63,5 1,26 450

Ranforsare tablier pod beton S.U.A., Minnesota, Winnona, 1972

9,2x29 m 6,35… 12,7

0,25x12,6 1,5 450

Ranforsare tablier pod S.U.A., Iowa, Greene County, 1973

49 m 7,6 0,25x0,56x25,4 1,2 450

În continuare se prezint un dozaj folosit în ara noastr pentru un beton armat cu fibre de o el:

− ciment 450 kg/m3; − nisip 0-3 900 kg/m3; − nisip 3-7 653 kg/m3; − fibre de o el 120 kg/m3; − solu ie DISAN (20 %) 6,75 L/m3; − raport A/C 0,55.

Prepararea betonului de ciment cu fibre de o el necesit o aten ie mai mare la amestecare, introducerea fibrelor f cându-se manual, transportul i turnarea betonului realizându-se dup aceea i tehnologie ca cea a betonului obi nuit. Grosimea stratului din beton armat cu fibre de o el trebuie s fie de minimum 5 cm. Prin folosirea betonului armat cu fibre de o el, fa de un beton rutier obi nuit, rezesten a la întindere din încovoiere cre te cu 50…100 %, uzura este mai redus cu 30 %, iar energia de deformare (aria închis de diagrama înc rcare-s geat ) este de 3…5 ori mai mare.

www.armix.ro

90

Betonul armat cu fibre de o el, de i prezint caracteristici fizico-mecanice superioare, datorit costurilor ridicate, este indicat a se folosi la îmbr c min i rutiere de grosime redus i la repararea local a îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment. 5.1.2. Îmbr c min i rutiere armate continuu Una din metodele cele mai r spândite de utilizare a betonului armat în domeniul rutier este aceea a realiz rii îmbr c min ilor din beton cu arm tur continu . Aceste tipuri de îmbr c min i rutiere se caracterizeaz prin absen a total a rosturilor transversale, care se execut doar la întreruperea lucrului sau cu rol de rost de dilata ie în dreptul lucr rilor de art . Studiile efectuate asupra îmbr c min ilor rutiere executate din beton armat continuu în Belgia, Germania, Marea Britanie, Elve ia i Fran a au condus la formularea urm toarelor concluzii:

− se observ o comportare în general foarte bun a îmbr c min ilor pentru diverse tipuri de straturi portante, diverse procente de armare longitudinal (cuprinse între 0,3 i 0,7 %) sau diferite tipuri de arm tur (re ea de bare, plas sudat , bare nelegate etc.);

− se poate aplica metoda cofrajelor glisante la punerea în oper a betonului (fig. 69);

− se pot realiza îmbr c min i cu fisuri transversale având deschiderea sub 0,5 mm (cu o dispunere relativ mai dens ) prin care nu se produce infiltrarea apei; în acest sens se recomand procente ridicate de arm tur , cu diametrul relativ mai mic i realizarea unei bune aderen e între arm tur i beton;

− se constat o bun autoprotec ie împotriva coroziunii metalului prin formarea i depunerea pe arm tur a unor cantit i de hidroxid de calciu liber provenit din

hidratarea cimentului precum i a prafului impregnat cu hidrocarburi; − la capacit i portante identice, solu ia betonului armat conduce la economii de

20…25 % beton fa de solu ia betonului obi nuit; − de asemenea, se pot ob ine importante economii de ciment, men inându-se

caracteristicile fizico-mecanice i geometrice ale betonului obi nuit; în cazul aplic rii betonului armat dozajul de ciment se poate reduce cu pân la 15 %.

Fig. 69. Realizarea îmbr c min ilor din beton de ciment armate continuu cu ajutorul ma inilor cu cofraje glisante.

www.armix.ro

91

Arm tura continu realizeaz transferul de sarcini în masa betonului în dreptul fisurilor, pe care le men ine în general închise. Reducerea volumului de materiale poate fi ilustrat în baza exemplului unor prescrip ii belgiene, care prev d pentru un anumit trafic foarte intens, în loc de o structur rutier rigid cu beton simplu de 82 cm grosime total , o structur rutier de 66 cm grosime, având îmbr c mintea de 20 cm grosime din beton armat continuu. Criteriul de calcul în baza c ruia se determin procentul de arm tur longitudinal se bazeaz pe faptul c arm tura poate prelua eforturi unitare de întindere, care s nu dep easc valoarea de 0,75 σel (adic 0,75 din valoarea limitei de elasticitate) considerându-se totodat c în beton apare o fisur înaintea atingerii acestei limite. Prin urmare rezult : Aat = 0,75 σel ≥ Ab ⋅ Rt + n ⋅ Aa ⋅ Rt (38) în care: Aat este suprafa a arm turii în sec iunea transversal , în cm2; σel − limita de elasticitate conven ional a o elului, în daN/cm2; Ab − suprafa a sec iunii transversale a îmbr c mintei rutiere, în cm2; Rt − rezisten a la întindere a betonului, în daN/cm2; n − coeficientul de echivalen ; raportul modulilor de elasticitate ai o elului, Ea, i betonului, Eb, adic :

b

a

E

En = (39)

Rezult un procent de armare conform rela iei:

10075,0

⋅⋅−

=tel

t

Rn

Rp

σ [%] (40)

În ceea ce prive te apari ia i existen a fisurilor fine în îmbr c min ile rutiere din beton armat continuu, acestea nu se consider defec iuni ale stratului rutier. Lungimea de ancoraj, pentru o distribu ie uniform a eforturilor unitare de aderen între arm tur i beton, este:

aad

ta A

ARL

⋅

⋅⋅=

τ

Φ

4 [m] (41)

Distan a medie între dou fisuri este:

⋅+⋅⋅

⋅=

b

ta

b

aad

tf

E

RTE

A

A

R

εΔατ

Φλ

2

2

4

[m] (42)

Deschiderea medie a unei fisuri este:

www.armix.ro

92

ab

aav

b

at

f

EA

A

A

AnR

l

⋅

+⋅

=2

2

4

1

τ

Φ

[mm] (43)

Aceste rela ii sunt aproximative, semnifica ia nota iilor fiind: La − lungimea total de ancoraj a arm turii în betonul de ciment, pe ambele p r i

ale fisurii produse, în mm; Φ − diametrul barei arm turii longitudinale, în mm; τad − efortul unitar de aderen între o el i beton, în daN/cm2; λf − distan a medie între dou fisuri vecine, în m; α − coeficientul de dilata ie termic a betonului, în mm/mm °C;

ΔT − diferen a de temperatur între temperatura la betonare i temperatura minim , la mijlocul stratului, în °C;

ε − coeficientul de contrac ie liniar a betonului, în mm/mm; lf − deschiderea unei fisuri, în medie, în mm. Bineîn eles, aceste rela ii nu pot avea în vedere cu exactitate o serie de factori reali, cum sunt varia ia caracteristicilor fizico-mecanice ale betonului în masa acestuia sau dificult ile care intervin la determinarea precis a valorilor Rt, Eb, ΔT, ε, τad etc. Totu i studiile amintite demonstreaz utilitatea acestora pentru calculele preliminare aproximative. Apari ia fisurilor longitudinale în banda de beton armat continuu i influen a asupra acestora a arm turii transversale este mai pu in studiat . Se recomand totu i utilizarea rela iei urm toare, pentru determinarea cantit ii de arm tur transversal a':

el

gBfa

σ75,02'

⋅

⋅⋅= [cm2/m] (44)

în care: f este coeficientul de frecare între stratul de beton i stratul suport; B − l imea de betonare, în m. Panourile de arm turi care urmeaz a fi sudate între ele în vederea realiz rii arm turii continue a îmbr c mintei se confec ioneaz în uzine sau pe loc, a ezarea lor înaintea beton rii f cându-se cu ajutorul unor supor i metalici (fig. 70). Studiile i realiz rile cunoscute pân în prezent pe plan mondial recomand , în cazul construc iei autostr zilor cu trafic foarte intens, acceptarea arm rii continue a îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment, avându-se în vedere avantajele pe care le prezint , dintre care se subliniaz urm toarele:

− realizarea economiilor la ciment i agregate naturale, inclusiv transportul i punerea în oper a acestora;

− realizarea unei suprafe e de rulare netede, f r rosturi transversale (eliminând riscul fenomenului de pompaj);

− reducerea volumului de lucr ri de între inere prin eliminarea rosturilor.

www.armix.ro

93

5.1.3. Îmbr c min i din beton armat precomprimat O form mai avansat de aplicare a betonului armat la realizarea îmbr c min ilor rutiere o constituie tehnologia precomprim rii i postcomprim rii betonului. În general, se pot deosebi dou categorii de sisteme aplicate:

− tipul dalelor individuale; − tipul fâ iilor continue.

Din categoria tipului de dale individuale, se eviden iaz urm toarele sisteme: − sistemul de precomprimare, utilizându-se dou reazeme provizorii, care

servesc la realizarea comprim rii dalei, respectiv la ancorarea arm turii (a cablurilor), reazemele fiind a ezate la cele dou capete ale tronsonului. Cablurile sunt dispuse longitudinal, iar dup realizarea eforturilor unitare de întindere în acestea, se execut betonarea întregului tronson. Rosturile transversale de lucru sunt dispuse la 100…200 m distan între ele. Precomprimarea este realizat de-a lungul întregului tronson de îmbr c minte rutier , prin aderen a betonului la o el. Se realizeaz totodat , o bun protec ie a arm turii împotriva agen ilor corozivi;

− sistemul de postcomprimare poate fi aplicat cu rezultate bune în cazul fâ iilor de beton de 30…120 m lungime. Dup ce betonul a atins un oarecare grad de înt rire, cablurile se supun întinderii. Înainte de a atinge eforturile unitare de întindere prev zute, se aplic în canal un mortar cu lapte de ciment pentru protejarea arm turii de agen i corozivi. Dispunerea arm turilor se poate realiza în diferite solu ii, a a cum se arat în fig. 71. În cazul tipurilor de fâ ii continue, unul dintre aspectele cele mai importante ale realiz rii acestora este conceperea i executarea culeelor. Acestea pot fi: culee fix , dimensionat în func ie de rezisten a terenului de funda ie, sau culee elastic prin acumularea presiunii. Dup execu ia culeelor, se execut stratul de îmbr c minte rutier , amenajându-se câte un "rost activ" la 100…300 m distan între ele. Aceste rosturi active sunt construc ii speciale, având în vedere c dup înt rirea betonului, în ele se introduc dispozitivele hidraulice cu ajutorul c rora se realizeaz progresiv comprimarea betonului. Dup îndep rtarea acestor dispozitive, locul acestora se betoneaz .

Fig. 70. Armarea continu cu bare de o el sudate la îmbr c min ile rutiere.

www.armix.ro

94

Unul din avantajele generale cele mai însemnate ale solu iilor precomprim rii betonului este reducerea posibilit ilor de apari ie a fisurilor transversale la îmbr c mintea rutier . Totodat , se pot ob ine importante economii de materiale de construc ie. Solu iile devin foarte avantajoase în cazul terenurilor de funda ie slabe. Cheltuielile de între inere i repara ii curente în cazul acestor tipuri de îmbr c min i rutiere sunt minime. 5.2. Îmbr c min i prefabricate din beton de ciment În cazul drumurilor publice, pân în prezent nu se cunosc rezultate deosebite cu privire la realizarea îmbr c min ilor rutiere din beton de ciment din elemente prefabricate. Dimensiunile, i prin urmare masa relativ mare a dalelor din beton, precum i pozarea greoaie a acestora f r denivel ri de 1…2 mm, nu au permis o dezvoltare sim itoare a unei asemenea tehnologii. S-au f cut unele încerc ri de utilizare a elementelor prefabricate la înlocuirea unor dale izolate distruse datorit gre elilor de execu ie sau la ranforsarea unor îmbr c min i rigide ajunse în ultima faz a duratei de exploatare, a ezându-se deasupra acestora prin intermediul unor straturi de egalizare realizate din diverse materiale tratate cu lian i hidrocarbona i sau de tip special. Utilizarea prefabricatelor din beton de ciment a g sit un teren în cazul realiz rii drumurilor provizorii de antier sau de acces, la construc ia trotuarelor, aleilor etc. Folosirea prefabricatelor din beton armat prezint avantaje tehnico-economice, dintre care se amintesc:

− perfec ionarea metodelor de organizare i execu ie a lucr rilor; − alegerea unor sec iuni economice; − efectuarea unui control riguros asupra calit ii betonului; − demontarea u oar a elementelor prefabricate i reutilizarea lor; − reducerea duratei de execu ie a lucr rii; − turnarea prefabricatelor precum i montarea lor se poate face în tot timpul

anului. Dalele pot avea diferite forme în plan. De exemplu: form hexagonal , p trat , dreptunghiular , trapezoidal . Forma dalelor se alege în a a fel încât s prezinte o lungime

Fig. 71. Dispozi ia cablurilor în sisteme postcomprimate:

a − sistem longitudinal; b − distem diagonal; c − sistem inelar.

www.armix.ro

95

cât mai redus a rosturilor i m rimi cât mai mici ale momentelor încovoietoare ce apar sub înc rc ri. Din acest punct de vedere cele mai avantajoase sunt dalele hexagonale sau p trate. Not : Raportul de activitate al Asocia iei Mondiale a Drumurilor (A.I.P.C.R.) prezentat la Congresul Mondial de la Kuala Lumpur (octombrie 1999) men ioneaz i progresele ob inute în concep ia i realizarea structurilor rutiere compozite i a îmbr c min ilor sub iri din beton de ciment aderent la îmbr c min ile bituminoase. Pentru sesizarea cititorului interesat prezent m elementele principale privind temele sus men ionate. Structura rutier compozit (S.R.C.) este alc tuit din asocierea în corpul c ii a unor straturi bituminoase sau elemente modulare cu straturi din beton de ciment pervibrat. Avantajul S.R.C. rezult din rezisten a i durabilitatea stratului din beton de ciment i din confortul oferit de stratul bituminos. Literatura de specialitate men ioneaz trei tipuri de structuri rutiere compozite (S.R.C.) i anume:

− S.R.C., tipul 1, alc tuit dintr-un strat bituminos pe un strat din beton de ciment pe o funda ie corespunz toare;

− S.R.C., tipul 2, compus dintr-o îmbr c minte din elemente modulare (pavele, dale etc.) pe un strat din beton de ciment a ezat pe o funda ie adecvat ;

− S.R.C., tipul 3, format dintr-un strat (funda ie) de agregate naturale tratate, acoperit cu un strat bituminos peste care se realizeaz stratul din beton de ciment. Betonul de ciment poate fi un beton de ciment clasic sau un beton de ciment cu arm tur continu . Stratul bituminos se realizeaz din beton asfaltic clasic, beton asfaltic drenant, sau alt tip de mixtur asfaltic . Elementele modulare pot fi pavele, dale din beton etc. Avantajele S.R.C. de tipul 1 sunt:

− reducerea zgomotului; − posibilitatea alegerii îmbr c mintei i avantajul înlocuirii acesteia în func ie

de exigen e; − eliminarea rosturilor cu inconvenientele aferente.

O aten ie special trebuie acordat aderen ei dintre stratul de beton de ciment i stratul bituminos, în care scop se efectueaz cercet ri asupra aspectelor fizico-chimice ale interfe ei beton de ciment−beton asfaltic. S.R.C. de tipul 2 se pot realiza cu dale prefabricate din beton de forme i culori la alegere, pavele (calupuri) din piatr natural , din ceramic etc. Alegerea dalelor se face în func ie de solicit ri (pavele din piatr natural pentru drumuri cu trafic greu, pavele din beton colorate pentru spa ii publice urbane .a.m.d.). Cel mai frecvent folosite sunt pavelele din beton de ciment. Aplicarea unei S.R.C. de tipul 2 este avantajoas dac dorim s realiz m amenaj ri pl cute, armonioase i în cazul când din diferite motive lu m în considerare necesitatea unei eventuale demont ri a pavajului. S.R.C. de tipul 3 presupune introducerea unui strat din mixturi asfaltice (de 5 … 15 cm grosime) peste funda ia din agregate naturale. Introducerea acestui strat bituminos evit erodabilitatea funda iei i apari ia pompajului. Important este faptul c dac se

www.armix.ro

96

realizeaz o foarte bun aderen între stratul bituminos i stratul din beton de ciment, grosimea dalei poate fi redus cu 15 … 20 %. Betonul de ciment dintr-un strat sub ire, aderent la îmbr c mintea bituminoas s-a utilizat în ultimii ani pentru refacerea suprafe elor cu defec iuni de tipul f ga elor. Solu ia const în:

− rabotarea sau frezarea îmbr c mintei bituminoase degradate pe adâncimea necesar (2…10 cm). Grosimea stratului bituminos dup frezare trebuie s fie de minimum 7,5 cm;

− aplicarea peste suprafa a bituminoas rezultat a unui strat sub ire (10 cm) de beton de ciment, care trebuie s adere perfect la acesta. Aderen a total între cele dou straturi este cheia reu itei acestui nou concept.

Colajul stratului bituminos la stratul din beton de ciment determin comportarea de natur monolit a sistemului, în ceea ce prive te repartizarea sarcinilor. Datorit colajului, axa neutr a betonului se deplaseaz din centrul stratului la baza sa. Deplasarea axei neutre spre baz mic oreaz tensiunile la baza stratului de beton i le situeaz la un nivel suportabil pentru beton. Aceast structur rutier compozit monolit ofer garan ia durabilit ii, cel pu in din dou motive, i anume:

− stratul din beton de ciment, prin rigiditatea sa, repartizeaz sarcinile i degajeaz astfel stratul bituminos;

− stratul din beton de ciment asigur protec ia termic a structurii rutiere existente.

Betonul de ciment ce urmeaz a fi pus în oper într-un strat sub ire trebuie s îndeplineasc regulile specifice betonului clasic cu adapt ri specifice din care se men ioneaz :

− utilizarea de agregate foarte dure din roci masive; − dimensiunea maxim a gregatelor sub 6 cm; − utilizarea unui ciment de foarte bun calitate; − necesitatea adaosului de plastifian i i fibre sintetice; − utilizarea unui raport A/C foarte mic; − punerea în oper , dac este cazul, cu ma ini cu cofraje glisante; − rosturile se plaseaz la intervale de 20 x grosimea dalei.

Avantajele straturilor sub iri din betoane de ciment sunt: − bun comportare la solicit rile traficului; − evit apari ia f ga elor; − stratul este insensibil la ac iunea hidrocarburilor; − se ob ine o îmbr c minte alb (poate fi i colorat ); − durata de exploatare îndelungat ; − cost competitiv.

Spre informare, prezent m o solu ie de acest gen aplicat recent (1997) în Fran a, constând în:

− rabotarea (frezarea) pe o adâncime convenabil (4…8 cm) a zonei cu f ga e; − punerea în oper a betonului de ciment într-un strat sub ire cu ma ina cu

cofraje glisante; − darea în exploatare a dalei executate dup 24 de ore.

Dozajul betonului de ciment utilizat este prezentat în tabelul 22.

www.armix.ro

97

Dozajul betonului de ciment aderent Tabelul 22

Material Cantitate la m3 Nisip de râu silico-calcaros 0–5 600 kg Criblur din porfir 1 190 kg Ciment CPACEM/52.5R 400 kg Ap 160 L Agent plastifiant 0,73 % Antrenor de aer 0,22 % Fibre de polipropilen 0,9 kg

Peste suprafa a betonului proasp t s-a pulverizat un agent dezactivant care a permis denudarea dup înt rirea betonului. Rosturile au fost executate la distan e de 0,90…1,50 m în func ie de grosimea stratului. În ultimii ani (1996) americanii au realizat sectoare experimentale cu îmbr c minte rigid din beton de ciment executat într-un strat sub ire pe straturi bituminoase cu f ga e existente pe drumuri în exploatare.

Drumul ales pentru experiment are patru benzi de circula ie, structura rutier a fost ranforsat succesiv în 14 ani prin adaosuri de straturi bituminoase, ajungându-se la o grosime a acestora de 25…30 cm. Adâncimea f ga elor ajunsese la 50 mm.

Tehnologia aplicat a fost urm toarea: − dup frezare, pe un sector de 610 m lungime s-a aplicat un strat din beton cu

fibre de 10 cm grosime, pe o l ime de 3,6 m; − în betonul de ciment s-au introdus 15 kg/m3 fibre de poliofelin ; − rosturile transversale au fost realizate la distan e de 1,8…1,2 m iar rostul

longitudinal a fost executat la 1,8 m ob inându-se dale de 1,8 x 1,8 m; − punerea în oper a betonului de ciment a fost realizat cu ma ina cu cofraje

glisante; − dup 30 ore de la execu ie, sectorul experimental a fost dat în circula ie.

Dup un an de la darea în exploatare, s-a constatat c sectorul experimental se comport bine i, în consecin , s-a programat realizarea a 16 km de drum utilizându-se tehnologia sus-men ionat .

www.armix.ro