Betoane Speciale - betoanele usoare

Cuprins:

• A. Introducere (generalitati, avantaje-dezavantaje, dezvoltati, tipuri betoane speciale)
• B. Consideratii generale privind betoanele
• Calitati si deficiente
• Particularitatile structurii betonului
• Influenta mediului de exploatare
• Proprietatile fizice ale betonului (proaspat si intarit)
• Comportarea betonului simplu la solicitari statice
• C. Betoane usoare
• Caracterizare generala, importanta, domenii de utilizare
• Compozitia, proprietatile fizice si durabilitatea betonului usor
• Caracteristici termofizice
• Deformatiile
• Calculul elementelor de beton usor la starea limita ultima
• Betoane usoare cu agregate
• Betoane usoare cu agregate vegetale
• Betoane celulare autoclavizate
• Probleme termofizice ale elementelor de inchidere
• Proprietati fonoizolatoare ale planseelor
• Rezistenta la incendii ale peretilor din betoane usoare
• Utilizarea betoanelor usoare in domeniul constructiilor

Bibliografie:

-C. Avram-Noi tipuri de betoane speciale

-C. Magureanu – Betoane de inalta rezistenta si performanta

-P. Mizgan, T. Onet-Beton Usor

-b. Lewicki – Betoane Usoare

-C. Magureanu, T. Onet- Betonul

-Cartea Betonistului

A. Introducere

-ponderea ridicata a lucrarilor cu beton usor  in Romania impune si motiveaza studiul vis-a-vis de imbunatatirea proprietatilor celor existente, a tehnologiilor de punere in opera, cat si de crearea de produse noi

Avantajele utilizarii betonului in constructii:

• Materii prime de compozitie a betonului usor de procurat in orice regiune
• Durabilitate mare
• Cheltuieli intretinere mici
• Armaturile se conserva bine in beton
• Rezistente la compresiune ridicate
• Rezistenta la foc sporite
• Maleabilitate ridicata
• Posibilitatea industrializarii lucrarilor de beton

Dezavantajele betoanelor:

• Rezistente la intindere mici
• Rezistente termice relativ mici
• Permeabilitate la apa
• Coroziune in anumite conditii de mediu si exploatare

Date comparative betoane simple, speciale, alte materiale:

Dezvoltarea competivitatii betonului ca material de constructii, a dus la doua cai de dezvoltare:

Modalitatea 1 - imbunatatirea performantelor betonului greu

Modalitatea 2 - crearea de noi tipuri de betoane, cu diferite proprietati fizico-chimice

Prima cale, presupune :

·         Realizarea de betoane cu inalta rezistenta  (rezistenta la compresiune de la 600-1000 daN/cmp in sus)

·         Realizarea de betoane speciale pentru domenii speficice de utilizare

o   b. Hidrotehnice,

o   b. In mediu marin,

o   b. rutiere,

o   b. Rezistente la agresivitati chimice,

o   b. Rezistente la temperaturi inalte,

o   b. Rezistente la radiatii,

o   b. Aparente si decorative

Ca modalitate de realizare a caii mai sus amintite, e necesar sa se imbanatateasca:

• performantele materialelor componente (ciment si aditiv)
• tehnologiile de preparare si punere in opera

-modalitati de imbunatatire a performantelor betonului in ceea ce priveste materialele componente:

• cimenturile

·         cimenturilor cu rezistente initiale si finale mari si cu proprietati crescute (impermeabilitate, rezistente inghet-dezghet, variatii temperatura, etc)

·         cimenturi cu priza normala, si intarire foarte rapida, cimenturi cu priza reglabila

·         cimenturi cu comportare buna la tratamente termice, pentru prefabricare

·         cimenturi cu comportare buna la vibrare

·         lianti suplimentari

·         se urmareste si imbunatatirea lucrabilitatii betonului cu mentinerea unui raport A/C scazut, prin adaosuri de superplastifianti

·         agregatele

·         in ceea ce priveste agregatele, cele mai de calitate- agregate de concasarea rocilor dure, de mare rezistenta (granitul de Dobrogea )....cel mai avantajos agregat marunt ramane nisipul silicios de cariera

-modalitati de imbunatatire a performantelor betonului in ceea ce priveste tehnologia

• realizarea unei hidratari prealabile a cimentului pentru a reduce timpul de intarire si obtinerea unor rezistente mai mari
• folosirea malaxarii mecanice asociate cu utilizarea ultrasunetelor (creste rezistenta mecanica de aproape 3 ori)
• pentru compactare, folosirea  vibratoarelor la frecventa de rezonanta a betonului proaspat
• revibrarea betonului in perioada de priza-creste rezistenta mecanica, a compactitatii, se reduc deformatiile din contractie si curgere lenta
• folosirea caldurii si presiunii pentru intarirea foarte rapida a betonului
• folosirea de cofrare pierdute cu pereti subtiri

A doua cale, presupune:

• crearea de noi tipuri de betoane:
• betoane usoare
• betoane cu armare dispersa
• betoane cu polimeri

Tipuri de betoane speciale:

• b. usoare
• b. hidrotehnice
• b. Rutiere
• b. Antiacide
• b. Rezistente la temperaturi inalte
• b. De mare rezistenta
• b. Aparent-decorative
• b. Armate cu fibre
• b. Cu polimeri
• b. De protectie impotriva radiatiilor

-betoanele usoare:

-cu agregate usoare poroase, naturale, sau artificiale;

-macroporoase;

-celulare autoclavizate

caracteristici :

            - densitate aparenta cu 25-30% mai mica decat betoanele obisnuite

            - rezistente mecanice comparabile

            - capacitate de rezistenta termica ridicata

            - rezistenta la foc sporita

            - economie la exploatare si cost de investitie mult mai redus

-betoanele cu armare dispersa:

            -cu fibre  anorganice artificiale (otel, sticla, carbon, etc)

            -cu fibre organice artificiale (polimeri )

            -fibre organice naturale (bumbac, in, cocos, etc)

caracteristici :

            -rupere ductila

            -rezistente sporite la intindere

            -buna comportare la soc, actiuni dinamice si oboseala

            -rezistenta sporita la uzura

-betoanele cu polimeri:

            -cu ciment si adaos de polimeri

            -cu polimeri fara adaos ciment

            -impregnate si polimerizate

caracteristici :

a. betoanele cu polimeri si adaos de ciment:

            -rezistente la intindere de 2-3 ori mai mari decat betoanele obisnuite

-utilizabile la tencuieli, reparatii, pardoseli

b. betoanele cu polimeri, fara ciment:

            -ca liant se foloseste rasina de sinteza

            -rezistente mecanice foarte mari (600-1000danN/cmp la compresiune si 170-350 danN/cmp la intindere)

            -aderenta foarte buna la otel si betoane vechi

            -absortie de apa foarte redusa

            -rezistenta foarte buna la uzura

            -stabilitate la diferite tipuri de agresivitati chimice

c. betoanele impregnate si polimerizate

            -se obtin prin uscarea elementelor de beton de ciment, impregnarea lor cu un manomer, dupa care se face polimerizarea manomerului.

            -rezistente de 3-4 ori mai mari decat la betoanele obisnuite

            -rezistenta la uzura de 3 ori mai mare decat betoanele obisnuite

            -absorbtia de apa de 6 ori mai mica

            -comportare inghet-dezghet mult mai buna

B. Consideratii generale privind betoanele

Betonul simplu

• Calitatile si deficientele betonului armat

Calitatile betonului armat

-durabilitatea-cresterea in timp a rezistentelor mecanice, rezistenta la actiunea apei, la coroziune, etc

-material de constructie ieftin-materialele prime componente se gasesc cu usurinta

-diversitatea si flexibilitatea formelor-datorita turnarii acestuia in cofraje

-rezistenta mare pe toate directiile-datorita caracterului monolit si gradului mare de nedeterminare statica

-rezistenta sporita la foc-datorita faptului ca e slab conducator al caldurii, in acest mod el protejand armatura din sistem (rezista 3-4 ore la temp de 900-1000 grade celsius)

-igieana in exploatare-asigurata de caracterul continuu, fara rosturi, crapaturi, etc ce ar adaposti eventualii germeni

Deficientele betonului armat

-rezistenta redusa la intindere-ceea ce duce la fisurari in zona intinsa a alementelor , cu efecte asupra durabilitatii betonului, si reducerea zonei active

-nu permite utilizarea armaturilor de calitati superioare-duce la acentuarea starii de fisurare si deformatie-ca si remediu-utilizarea precomprimarii betonului, ceea ce duce la activarea intregii sectiuni transversale a elementului de beton armat

-densitate aparenta relativ mare (D=2400kg/mc)-limiteaza deschiderile mari, cat si marirea dimensiunile fundatiilor-ca remediu, folosirea betoanelor cu agregate usoare, precomprimarea, a betoanelor de inalta rezistenta

-permeabilitatea betonului-duce la patrunderea in interior a agentilor corozivi

-controlul calitatii-greu de realizat dupa terminarea lucrarilor, datorita inexactitatii sau costului ridicat al metodelor nedistructive-remediu-controlul pe parcursul etapelor de executie

- transformarile si consolidarile-dificile si costisitoare (uneori se schimba sistemul static daca se intervine in structura si impune regandirea procesului de armare pana la solutionarea cauzei)

-demolarea-mai greu de realizat, cu implicatii negative asupra procesului de reciclare a materialelor

-cofraje si esafodaje-costisitoare

-transmiterea vibratiilor-datorita caracterului monolit

-conductibilitate termica si fonica redusa

Particularitatile structurii betonului

-Betonul obisnuit (sau betonul greu)

-Acel beton cu o densitate aparenta de 2200-2600 kg/mc

-dozare: cantitatea de ciment conform clasei de beton, cantitatea de apa, conform dozajului si raportului apa/ciment, si in final cantitatea de agregate conform densitatii aparente a betonului

-betonul usor

-betoanele cu densitate aparenta redusa, mai mica decat 2000kg/mc

-clasificare:

            -beton usor de rezistenta (structura) d=1600-1900 kg/mc-----Rc=300-700 daN/cmp

            -beton usor de rezist si izolatie..............1300-1600........................150-200

            -beton usor termoizolator.......................<1450.............................<150

-betoane de inalta rezistenta

-betoanele ce fac posibila reducerea considerabila a greutatii constructiilor,  realizarea de elemente de structura mai suple, constructii mai inalte , deschideri mai mari, etc

-performantele betoanelor de inalta rezistenta sunt:

            -rezistenta sporita la compresiune si intindere

            -modul de elasticitate sporit,

            -contractii comparabile,

            -curgerea lenta redusa considerabil fata de cea a betonului obisnuit cu cca 30%

-aceste proprietati se datoreaza cu precadere-prafului de silice- prezent in compozitia sa

-rezistentele betoanelor de inalta rezistenta:

            -beton simplu.............................200-500  daN/cmp

            -beton de inalta rezistenta..........500-1000

            -beton de f mare rezistenta......1000-1500

            -beton exceptional....................>1500

-betoane rutiere

-betoane folosite pentru caile de transport, autostrazi, spatii parcare, industriale, etc. Se recomanda utilizarea unor clase superioare de beton, cu permeabilitate mica.

Sunt lucrari cu investitie initiala mare, dar cu termen de viata mai indelungat decat al mixturilor asfaltice

-betoane armate cu fibre de otel

-sunt betoane imbunatatite din punct de vedere al comportarii fizico-mecanice prin adaugarea de fibre de otel cu dimensiuni pana la 50mm. Pentru o buna compactare, se recomanda vibrarea puternica.

-betoane armate cu fibre de sticla

-adaos de fibre de sticla de 0.5-5%. Cimenturile se vor alege astfel incat sa nu se produca coroziunea lor, functie de tipul de sticla utilizat. Ca mod de adaugare: torcretare, preamestecare, etc

-betoane armate cu fibre de carbon

-se realizeaza alternand pasta de ciment si fibrele de carbon, lucrabilitate mai mare daca se adauga aditivi, si un raport apa/ciment de 0.5...0.6.

-betoane armate cu fibre de polimeri

-imbunatateste comportarea la actiunile dinamice, fibrele de polimeri avand o alungire mare la deformatie. Procent de armare pana la 4 %

-betoane de ciment cu polimeri

-betoane cu o compozitie chimica diferita de cea a betoanelor uzuale, prin adaugarea unui polimer ce ajuta la o mai buna aderenta la agregat. Raportul polimer/ciment < 1.

-betoane impregnate si polimerizate

-obtinute prin impregnarea in masa elementului de beton obisnuit a unui monomer si polimerizarea acestuia. Prin inserarea monomerului in fisurile si capilaritatile elementului de beton uscat, se obtin calitati sporite. Prin marirea raportului A/C , se vor obtine capilaritati mai mari, deci o cantitate mai mare de monomer va intra in aceste goluri, deci si proprietati mult mai mari, pentru elementul de beton.

Influenta mediului de exploatare

Betonul poate fi influentat semnificativ de modul in care este pus in opera, sau de exploatare

Factorii cu influenta asupra calitatii betonului, imediat dupa turnare:

-temperatura mediului ambiant

-viteza vantului

-radiatia solara

-radiatia reflectata

-influenta temperaturii mediului ambiant:

asupra betonului proaspat, turnarea acestuia la temperaturi scazute, superioare temperaturii de inghet, are efecte pozitive asupra rezistentii sale la compresiune in timp

   

Proprietatile fizice ale betonului

Proprietatile fizice ale betonului proaspat

-consistenta

-reprezinta gradul de plasticitate a amestecului si poate fi: vartos, plastic, fluid

-se utilizeaza diferite grade de consistenta functie de nevoile de punere in opera (vartos la cai de circulatie, plastic la elemente de beton armat, fluide la elemente torcretate sau la punerea in opera cu pompa)

-lucrabilitatea

-caracterizeaza usurinta turnarii si rezistenta la segregare

principalul factor de influenta al lucrabilitatii este apa. Cu cat cantitatea de apa este mai mare, betonul este mai lucrabil, dar cu consecinte negative asupra rezistentelor acestuia.  Apa in exces, prin evaporare duce la crearea golurilor in beton. O cantitate de 5% goluri in volum, duce la o diminuare cu 30% a rezistentei elementului, iar o proportie de 2% goluri, o diminuare cu 10 % a rezistentei.

Proprietatile fizice ale betonului intarit

a.densitatea aparenta – raport intre masa si volumul aparent

-creste cu cantitatea de ciment pana la limita de 300 kg/mc

-scade cu raportul prea mic, sau prea mare al... A/C

-utilizarea fractiunii mici de agregat duce la utilizare de apa in exces, deci goluri, deci densitate mai mica

b.compactitatea-raportul intre densitatea aparenta si densitatea specifica (fara pori)

cu cat raportul este mai mic, deci volumul golurilor este mai mic, cu atat materialul este mai de calitate.

Ca modalitate de marire a compactitatii: vibrarea, vacuumarea, presarea, centrifugarea, injectarea, etc

c.permeabilitatea-rezistenta la apa a masei de beton

permeabilitatea scade o data cu cresterea rezistentei la compresiune

impermeabilitatea betonului se poate mari actionand asupra urmatorilor factori:

-sporirea dozajului de ciment cu mentinerea constanta a cantitatii de apa

-folosirea agregatelor fara impuritati

-folosirea de plastifianti

d.proprietatile termice ale betonului:

            -coeficientul de expansiune (dilatare) sau contractie termica

            -conductivitate

            -difuzivitate

            -caldura specifica

-coeficientul de dilatare-contractie termica- la  diferente de 1 grad celsius, se considera o variatie a dilatatii-contractiei elementului cu cca 0.01 mm/m

-conductivitatea termica a betonului-caracterizat de coeficientul de conductivitate termica (lamda) care reprezinta fluxul termic ce strabate un perete plan omogen timp de o ora la diferenta de temperatura de 1 grad celsius intre cele doua fete

conductivitatea scade cu densitatea sa aparenta

scade cu scaderea umiditatii

-caldura specifica-cantitatea de caldura necesara ridicarii temperaturii masei betonului cu 1 grad celsius.

Creste cu descresterea densitatii aparente a betonului

Strans legata de umiditatea din masa betonului

-difuzivitatea-usurinta cu care elementul de beton pierde caldura

este in stransa legatura cu tipul si cantitatea de agregat folosita, si creste cu cresterea cantitatii de agregat, sau cu descresterea raportului apa-ciment

-eforturi unitare provocate de variatiile de temperatura-diferentele intre temperatura interna de hidratare, ciclurile de variatie a temperaturii mediului ambiant, duc la eforturi de intindere in masa betonului, cu fisurari daca deformatiile sunt impiedicate a se manifesta

e.contractia si umflarea betonului-provocate de modificarea continutului de apa din structura pietrei de ciment.

In timpul uscarii betonului, acesta sufera o reducere a volumului, deci se contracta. Daca este tinut in apa, isi mareste volumul, deci se umfla. Pana la varsta de 3-5 ani, ciclurile repetate contractie-umflare duc la deformatii partial reversibile.

Comportarea betonului simplu la solicitari statice

Comportarea la compresiune

Mecanismul ruperii la compresiune

Functie de diferitele teorii, betonul se rupe prin smulgere sau decoeziune, dupa directia alungirii maxime.

 Teoriile fenomenologice: ruperea betonului ar surveni la alungiri de 2-4% in cazul compresiunii, si de 0.1-0.2% in cazul alungirii, valori ce se modifica sub eforturi bi si triaxiale.

Teoriile structurale: evidentiaza ca betonul se rupe in momentul in care alungirea devine maxima pe o anumita directie.

Se considera doua praguri de rezistenta Ro si Rcr. Pana la Ro, epruveta de beton se deformeaza elastic, raportul deformatiilor specifice pe cele doua directii este constat (coeficientul lui Poisson). Ro  reprezinta pragul la care, epruveta incepe sa-si micsoreze volumul,  si apar primele fisuri. Volumul minim se manifesta la Rcr, moment in care, fisurile incep sa fie mult mai vizibile, si elementul se degradeaza constant. Dupa aceasta valoare a Rcr betonul isi mareste volumul, datorita deformatiilor transversale, ce afaneaza prisma, si betonul se distruge la o incarcare peste aceasta valoare, depasind pragul de rezistenta la oboseala.

In cazul betoanelor simple: Ra apare cu o oarecare intarziere ca si in cazul unui beton simplu de aceeasi clasa, deoarece matrixul de ciment este mult mai rigid, dar dupa atingerea acestui prag, fisurile se accentueaza, si elementul se rupe casant

In cazul betoanelor de inalta rezistenta, ruperea este casanta,

In cazul betoanelor cu fibre, acestea functineaza ca si betoanele armate, cu distinctia ca:daca se utilizeaza fibre mai lungi si in procent mai mic...se creste ductilitatea la rupere, iar daca se utilizeaza fibre mai scurte si in procent mai mare, se creste rezistenta la rupere.

Rezistenta betonului la compresiune monoaxiala

Se determina pe epruvete:

            -cubice 100, 150, 200,300 mm (functie de marimea agregatului)

            -cilindrice d=150,h=300

            -prismatice

            -carote cilindrice din elemente deja executate

tehnica de incercare: influenteaza valoarea cat si modul de rupere al epruvetei

astfel: daca exista sau nu frecare intre platanele presei si epruveta, ruperea se va realiza ca in figura:

efortul de rupere al presei este mai mare daca intre platane si proba exista frecare, deoarece trebuie sa invinga si fortele de intindere transversale

Factorii care influenteaza rezistenta la compresiune:

Rezistenta cubica

a.dimensiunile si forma epruvetelor

Dimensiunile epruvetei influenteaza valorile rezistentei la compresiune si anume:

R₂₀₀=1.10*R₃₀₀=0.95*R₁₅₀=0.90*R₁₀₀

b.influenta cimentului

cimentul influenteaza prin cantitate si calitate (rezistenta)

-se observa o crestere a rezistentei betonului la o cantitate a cimentului de pana la 300 kg/mc

-la betoanele de inalta rezistenta, cresterea se manifesta..pana la 600 kg/mc

-la raport apa-ciment foarte scazut, si cu agregate mari, rezistenta scade (impiedicarea contractiilor pietrei de ciment-fisurare)

c.influenta raportului apa-ciment

-un factor deosebit de important

-dependenta a/c cu rezistenta la compresiune are forma unei hiperbole (Rmax la A/C=0.4)

d. influenta agregatelor

-influenteaza prin dimensiune, natura lor, aspectul suprafetelor, granulozitate, densitate

-cu cat partea de agregat fina este mai mare, cu atat rezistenta scade (creste apa necesara la amestecare)

-agregatele cu fata rugoasa asigura rezistente sporite(aderentei pastei ciment la suprafata-mare)

-tipul de agregat : la A/C sub 0.4 rezistente mai mari-piatra concasata.....la A/C peste 0.6 nu se mai observa vreo diferenta

-la betoanele usoare se recomanda utilizarea diametrelor maxime de 20 mm

-la betoanele de inalta performanta, se recomanda utilizarea pietrei concasate (bazaltica, granitica). Adaosul de praf de silice, mareste substantial rezistenta betonului

e.influenta varstei asupra rezistentei betonului

-rezistenta betonului creste in timp

-cand nu se dispune de date suficiente, se poate estima ca, rezistenta la 28 de zile este cca 1.5 rezistenta la 7 zile

formula de calcul a rezistentei betonului la un anumit timp ‚t’

R_b,t=Y+B*logt

Y,B –constante functie de tipul cimentului si conditiile de pastrare

Conditii de pastrare a betonului si rezistentele sale in timp:

La betoanele usoare....cresterea semnificativa a rezistentei se realizeaza in primele 28 de zile.

La 7 zile, betonul usor atinge cca 70-90 % din rezistenta la 28 zile, iar dupa 28 zile, ritmul de crestere scade, datorita faptului ca, pana la 28 zile rezistenta se bazeaza pe rezistenta agregatului, iar dupa intarirea pietrei de ciment , aceasta va prelua rezistenta betonului, fiind mult mai rezistenta decat agregatul

f.modul de aplicare al incarcarii:

-este functie de suprafata pe care se aplica incarcarea, cat si functie de excentricitatea incarcarii

-rezistenta creste odata cu scaderea suprafetei de incarcare

-cu cat excentricitatea este mai mare,cu atat rezistenta scade

Rezistenta cilindrica

-se determina pe cilindri cu inaltimea h=2d , si uzual pe cilindri cu h=300 si d=150 mm. In unele cazuri, aceste dimensiuni difera, in cazul carotelor extrase din situ.

Functie de rezistenta pe cub, exista diferente si anume:

R_cil=0.8*R_cub

Rezistenta prismatica

-similara cu rezistenta cilindrica

-se determina functie de Rb pe cubul cu latura de 200 mm cu formula:

R_pr=(0.87-2*0.001*R_b)*R_b

-ruperea epruvetei se poate face in unghi la 45 sau 60 prin despicare, sau alunecare

Natura deformatiilor betonului comprimat

Suporta 3 etape, functie de nivelul incarcarilor:

1. pana la o incarcare de 30-50%  se manifesta deformatii elastice, cu prezenta unor microfisuri, care la incetarea incarcarii, se inchid
2. pana la 70-90 % din efortul unitar maxim, fisurile se amplifica, si sunt partial reversibile, elementul de beton isi mareste volumul
3. pana la atingerea efortului unitar, cand fisurile se manifesta atat la suprafata de separatie matrice-agregat, cat si in masa matricei, elementul isi mareste volumul semnificativ
4. ramura descendenta a curbei caracteristice, in care fisurile pe directia fortei se inchid, iar cele perpendiculare se largesc semnificativ

deci se definesc 3 tipuri de deformatii:

-elastice

-vascoase

-plastice

Betoane usoare

Intrebuintare justificata atunci cand se impun anumite conditii ca:

            -densitate redusa- greutate mica

            -proprietati termice

            -rezistenta foc

caracterizare generala, importanta, domenii de utilizare:

fata de betonul obisnuit, betonul usor, are o serie de avantaje, cat si dezavantaje :

avantaje :

            -rezistenta termica sporita

            -rezistenta la foc imbunatatita

            -greutate redusa

            -confort sporit

            -comportare sporita la solicitari seismice

dezavantaje :

            -lucrabilitate redusa

            -cantitati sporite de ciment

            -contractie la uscare mai mare

            -modul de elasticitate mai mic

definitie: se numeste beton usor, acel beton a carui densitate este sub 2200 kg/cm.

Betonul usor , se clasifica functie de :

a.       densitatea aparenta

b.      structura betonului

c.       domeniile de utilizare

a.clasificarea functie de densitatea aparenta

·         standardul romanesc STAS 10107/0-90 clasifica betonul in 5 subclase 1.6 ; 1.7; 1.8; 1.9; 2.0 corespunzator densitatilor aparente la 28 zile:         1501-1600; 1601-1700; 1701-1800; 1801-1900’ 1901-2000.

·         Standardele internationale clasifica general in 6 clase de densitate 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 conform densitatilor : 800-1000; 1001-1200; 1201-1400; 1401-1600; 1601-1800; 1801-2000.

b.clasificarea functie de structura

·         Beton usor cu structura compacta:

o   Betoane cu agregate poroase la care mortarul umple toate golurile dintre granule

o   rezistenta o da piatra de ciment deoarece granulele au o rezistenta mai mica

o   modulul de elasticitate E este deasemenea mai mic la aceste agregate ducand la deformabilitati sporite

·         beton usor cu structura semicompacta (macroporoasa)

o   beton cu agregate poroase, in care mortarul nu umple tot spatiul dintre granule

o   lipseste partea fina de agregat, particulele sunt invelite intr-un invelis fin de ciment, agregatele fiind unite intre ele doar la punctele de contact

o   se stabiliteste un raport A/C de 0.4-0.5 %

·         beton usor cu structura poroasa

o   obtinut prin expandare (beton celular)

c.clasificare functie de domeniul de utilizare

·         betoane usoare termoizolatoare

o   calitati izolatoare

o   densitate sub 1000 kg/mc

o   utilizare: straturi izolatoare pereti si acoperisuri, umpluturi

·         betoane usoare termoizolatoare si de rezistenta

o   calitati termoizolatoare si de rezistenta

o   domenii: constructii industriale si de locuit

·         betoane usoare de rezistenta

o   calitati de rezistenta

o   densitate mai mare de 1400 kg/mc

o   domenii: structuri de rezistenta domenii ingineresti

Avantaje economice :

·         densitate aparenta mai mica cu  20-30 % fata de betonul greu

·         comportare buna la actiuni seismice

·         izolare termica mai buna

·         rezistenta superioara la foc

compozitia, proprietatile fizice si durabilitatea betonului usor:

agregatele-factorul cel mai important de analiza in cazul acestor betoane :

-agregate minerale usoare naturale : diatomitul, scoria bazaltica, tufurile vulcanice (dau rezistente bune, dar sunt mai rar folosite, datorita raritatii lor)

-agregate minerale usoare artificiale: argila expandata (granulitul), sistul, ardezia expandata (dau o rezistenta mecanica mica, rezistenta termica mare)

caracteristicile agregatelor ce influenteaza calitatea betoanelor usoare, sunt :

            -forma, natura suprafetelor, structura si marimea granulelor

            -densitatea aparenta

            -caracteristicile mecanice

            -porozitatea si absorbtia de apa

-E recomandat sa se utilizeze granule cu invelis exterior tare, si cat mai multi pori la interior. -In cazul argilei expandate, la prepararea betoanelor usoare se vor folosi doua sorturi de agregate usoare cu dimensiunei de 0/5 sau 0/7si 5/15 cu adaos de nisip natural de cariere 0.3 pentru suplinirea partilor fine din agregat.

-densitatea aparenta la agregatele usoare este invers proportionala cu granulozitatea-la granulele mari, porozitatea este mai accentuata.

-rezistenta proprie a granulelor este direct proportionala cu densitatea aparenta, fiind influentata de grosimea si rezistenta invelisului exterior, natura agregatului, structura acestora.

-modulul de elasticitate: mai mic decat al agregatelor grele, cat si a mortarului din jurul lor. Deci, aceste agregate suporta o deformabilitate ridicata

-porozitatea este direct proportionala cu marimea granulei, ajungand pana la 50-60%

-absortia de apa este pana la 25%

cimentul:

-rol important in asigurarea rezistentei sistemului

-se recomanda cimenturi mai fine, de calitate superioara

aditivii:

-plastifianti, antrenori de aer, mixti

proprietatile fizice ale betonului proaspat

consistenta betonului-legata de raportul A/C (nu se poate stabili foarte exact, decat functie de capacitatea de absortie a agregatelor. Se recomanda umezirea prealabila a agregatelor)

lucrabilitatea betonului-

Proprietatile fizice ale betonului intarit

-densitatea aparenta

-durabilitatea

clasa de beton

-definita ca rezistenta caracteristica pe cuburi (Rbk) la 28 de zile sub a carei valoare se pot intalni maxim 5% din rezultate (fractil)

            -dupa normele romaneste se determina pe cuburi de 141mm

            -dupa normele europene EC2 ,pe cilindri

corelatia intre cele doua sisteme :

rezistente caracteristice, si rezistente de calcul :

a.conform standardului romanesc stas 10107/0-90

-rezistenta caracteristica la compresiune Rck:

R_ck=0.87-0.002R_bk

-rezistenta caracteristica la intindere Rtk (pentru betoane obisnuite):

R_tk=0.22(

-rezistenta caracteristica la intindere Rtk(betoane usoare):

R_tk*=R_tk(0.3+0.7*ρ/2400)

Rezistentele de calcul :

R_c=m_bc*R_ck/γ_bc

R_t=m_bt*R_tk/γ_bt

γ-coeficienti de sigurantza.... γ_bc=1.35;  γ_bt=1.50

m_bc, m_bt-coeficientii conditiilor de lucru...uzual m=1

b.conform standardului european Eurocode 2

clasa betonului conform EC2 reprezinta rezistenta la compresiune a betonului la 28 zile (cu fractilul de 5%) , incercarile facandu-se pe cilindri si pe cuburi

corelatia intre rezistenta caracteristica pe cilindru, si rezistenta medie la compresiun pe cilindu :

f_cm=f_ck+8

corelatia intre rezistenta caracteristica pe cilindru si rezistenta medie la intindere pe cilindru:

f_ctm=0.30(), pentru  <= C50/60

f_cm=2.12 *ln (1+f_cm/10), pentru C>50/60

corelatia rezistenta caracteristica la intindere – rezistenta medie la compresiune

f_ck,0.5=0.7*f_ctm

rezistentale de calcul la compresiune si intindere axiala:

f_cd=α_cc*f_ck/ γ_c

f_ctd= α_ct=f_{ctk, 0.05} / γ_c

α_cc si α _ct sunt coeficienti pt efectele de lunga durata si efectele defavorabile urmare a modului de aplicare a incarcarilor val=1

γ-coefcient partial de sigurantza pt beton aprox 1.5(situatii permanente) 1.2 (situatii accidentale)

pentru betonul usor

rezistentele de calcul la compresiune si la intindere axiala :

 f_lcd=α _lcc*f_lck/ γ_c

f_lctd=α _lct=f_{lctk, 0.05} / γ_c

α _lcc si α _lct recomandat 0.85

γ-coefcient partial de sigurantza pt beton aprox 1.5(situatii permanente) 1.2 (situatii accidentale)

caracteristici termofizice ale betonului usor

a. conductivitatea termica

-creste direct proportional cu marimea porilor si cu umiditatea

b. absortia de apa

-5-15 % din volum

Deformatiile betonului usor

-sub actiunea incarcarilor

            -scurta durata (elastica, plastica)

            -lunga durata (curgere lenta)

-independente de incarcare

            -sub gradient de umiditate (contractie, umflare)

            -sub gradient de temperatura (scurtare, alungire)

Deformatia elastica-plastica

curba caracteristica a betonului – diagrama efort-deformatie (sigma-epsilon)

dupa normele romanesti, diagrama arata ca in figura:

conform Eurocode 2 , se propune diagrama biliniara (rezistenta caracteristica-rezistenta de calcul si deformatie

modulii de deformatie ai betonului

-modulul de elasticitate longitudinal Eb

 reprezinta tangenta la curba sigma-epsilon

datorita modulului de elasticitate de doua ori mai mic a betoanelor usoare fatza de betonul obisnuit, se remarca anumite avantaje : - la solicitari dinamice

-modulul de elasticitate transversal Gb=0.4 Eb

Deformatia de curgere lenta:

Deformatii datorita unor incarcari permanente de lunga durata, sau stanjenirii unor deformatii spontane  (contractii, umflare..etc)

Deformatiile betonului datorate contractiei :

-micsorarea volumului betonului cand se intareste in aer liber, si marirea lui in mediu umed

-comparativ cu betonul obisnuit, valoarea contractiei betonului usor este de 1-2 ori mai mare

-pentru betonul cu argila expandata, valoare contractiei experiemental a ajuns la 0.45-0.50mm/m

Deformatia termica -dilatarea betonului usor

coeficient de dilatare =0.8*10 la -5

calculul elementelor de beton usor armat la starea limita ultima

-conform standardului romanesc:

Qcap=Qb+Suma(Aai*Rat*sin alfa)+Suma(ne*Ae*Rat)

Betoane usoare cu agregate

• -agregate naturale
• calcare (diatomit, tuf, travertin)
• tufuri vulcanice
• scorie vulcanica
• piatra ponce naturala
• puzzolana
• -deseuri industriale
• steril ars de carbune
• deseuri ceramice
• zgura de furnal
• cenusa granulata la rece
• -agregate aglomerate
• steril din exploatari carbonifere
• cenusi zburatoare aglomerate
• keramzit
• argile expandata
• perlit
• vermiculit

betoane cu agregate calcaroase

betoace cu agregate de originr vulcanica

beton cu deseuri ceramice

beton cu zgura de cazan

beton cu piatra ponce de furnal

beton cu zgura de furnal granulata

beton cu bolovani de zgura de furnal

Betoane usoare cu agregate vegetale

Betoane cu agregate fibroase

Beton cu talas

Beton cu rumegus

Betoane celulare autoclavizate

-utilizeaza in compozitie

• agregate:
•  nisip,
• zgura de furnal,
•  cenusa de termocentrala
• lianti:
• ciment
• var

densitatea aparenta: 300-1200 kg/mc

-influenta umiditatii asupra rezistentei la compresiune:

-contractia si umflarea

            tine de schimbarea starii de umiditate

-conductivitatea termica

            strans legata de variatia umiditatii (la o umiditate de 20% , conductivitatea este de 2 ori mai mare decat in stare uscata a betonului celular)

functie de densitate:

functie de umiditate:

-rezistenta la inghet

-rezistenta la actiunea temperaturilor inalte

-tehnologia de productie

-macinarea nisipului foarte fin

-amestecarea liantilor (ciment-var) cu substanta gazogena (praf de argila si substante tensioactive)

-turnarea in tipare

-dupa priza initiala, indepartarea excedentului si sectionarea masei

-tratarea produselor turnate in autoclave cu abur la presiune de  10-12 atm

Probleme termofizice ale elementelor de inchidere

• betonul usor este un beton termoizolator
• capacitatea termoizolanta este mult diminuata de permeabilitatea la apa
• elementele de inchidere din exteriorul cladirii, trebuie ferite de actiunea ploii
• evitarea microclimatului excesiv umed din interiorul cladirii (aparitia condensului)
• variatiile conductivitatii termice functie de temperatura si umiditate
•     

• tipuri de pereti
• 
• a. cel mai simplu de realizat
• b.cand nu se poate pune la exterior (destul de economicos termic)
• c.cel mai eficient sistem-termic
• d.un sistem avantajos, dar cu dificultati in executie
• e.cand nu se poate folosi un strat mai gros de izolatie
• procesul de uscare al peretilor din beton usor:
• beton cu zgura  si
• spumobeton autoclavizat    
• nu se va aplica tencuiala decat dupa o perioada de 6-12 luni
• evidentierea puntilor termice si remedierea lor    
•  
• 

Proprietatile fonoizolatoare ale planseelor

Rezistenta la incendii a peretilor din betoane usoare

Folosirea betoanelor usoare in domeniul constructiilor

-pereti din betoane usoare

 

 

-plansee si acoperisuri

-constructii diverse